JPH10142553A - 環状画像を生成する装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ドームの中で平面に写像する場合に常に生じる
像のゆがみを考慮に入れることにより、より長いフィル
ムをパノラマプロジェクタによってドームに映写するこ
とを可能にした装置を提供すること。 【解決手段】 部分環状または環状の画像を、その画像
を生成する光束４を映写面１上に偏向させることが可能
な環状鏡１８により、球形映写面１の一部に生成するた
めの装置。この装置は実質的に並行な光束４を生成可能
な光源１０と、その光束４の光度を制御するための制御
装置８と、環状鏡１８と光源１０との間の光路に配置さ
れ、部分環状または環状の画像の画点を順に照射するた
めに、光束４を２つの方向にラスタ走査することが可能
なラスタ走査装置１２とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、環状または部分環
状の画像を、その画像を生成する光束を映写面上に偏向
させることができる環状鏡により、球形映写面の一部に
生成するための装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】このような装置はドイツ民主共和国特許
ＤＤ−ＰＳ−２０８８８０から公知である。この公報
は、対物レンズおよび環状鏡レンズによって光伝播方向
をたどるスライドまたは透明画を照射するための照射装
置を有する、プラネタリウム用のパノラマ映写装置を開
示している。環状鏡レンズは、対物レンズから離れた側
で反射を起こす双曲面によって形成されている。透明画
は、双曲面によってパノラマとしてプラネタリウムのド
ームに映写される。このようにして、双曲環状鏡は、プ
ラネタリウムのドーム上の環状球形セグメントにおける
平坦な透明画の上に円形の環を写像する。

【０００３】角度を真に一致させ、かつ領域を真に一致
させながら平面を湾曲面に変換することが幾何学的に不
可能であるため、透明画における像は、プラネタリウム
のドームに映写された画像に関してゆがめられた状態で
表さざるを得ない。しかし、透明画における環状の画像
は、並行円によって規定されるプラネタリウムドームの
部分セグメントに再び写像されるため、この技術的解決
方法では、ドームに対して画像を幾何学的に正確に映写
する場合、半径方向においてだけ、透明画上の画像のゆ
がみを考慮に入れなければならない。

【０００４】しかし、この従来技術によると、限られた
小さな面だけしか照射することができない。理由は、大
きな面に照射しようとすると、ドーム上に表される像に
は適当である光度が、透明画に対しては過剰な熱負荷を
生じさせ、それがこの透明画をすぐに破壊してしまうか
らである。

【０００５】したがって、公知の装置は、パノラマを写
像するためにしか使用することができなかった。ドーム
内での写像の他の可能性、たとえば２機の宇宙船間のラ
ンデブーを示すフィルムのドームへの表示は、この種の
装置では実現することができなかった。適切にゆがめた
表現で像内容を作成すると同時に像区域内にて予想され
る熱負荷を減らすには、極めて複雑な問題が伴う。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
目的は、像平面における高い熱負荷を避けながらも、従
来技術から公知であるパノラマプロジェクタによって生
成されるよりも大きな像平面を有するパノラマ画像の生
成を可能にすることにある。特に、ドームの中で平面に
写像する場合に常に生じる像のゆがみを考慮に入れるこ
とにより、より長いフィルムをパノラマプロジェクタに
よってドームに映写することを可能にした装置を提供す
ることにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】冒頭で記載した従来技術
に基づくと、この目的は、実質的に並行な光束を生成可
能な光源と、その光束の光度を制御するための制御装置
と、環状鏡と光源との間の光路に配置され、環状画の画
点を順に照射するために光束を２つの方向にラインごと
にラスタ走査することが可能なラスタ走査装置とを設け
ることによって果たされる。

【０００８】したがって、本発明の解決方法は、まだ受
像管がなく、ミラーホイールによって光束を走査する手
段による像生成及びこれらの光束の光度の制御が、当初
に用いられたニポー円板(Nipkowscheiben)に対して実質
的な改善とみなされた頃のテレビ創成期に遡るものであ
る。この技術は非常に古くから知られていたが、プラネ
タリウムにおける使用、特には、環状画像を生成するた
めに前記の装置に使用することは想定されていなかっ
た。

【０００９】この映写技術は、透明画またはフィルムの
いずれをも必要とせず、そのため、像平面への吸収の結
果として熱負荷が生じることは全くない。したがって、
フィルムを冷やす労力は不要である。

【００１０】さらに、画点の光度を簡単な方法で制御す
ることができる。像を有効にプログラムすることができ
るため、ドーム上において補正した又はゆがみを矯正し
た表示を行うために、フィルムを特別に作成する必要が
ない。そして、個々の画点を制御する前の処理によっ
て、一次的な画像内容の所望のゆがみが考慮に入れられ
る。環状鏡によってパノラマ画を映写するとき、対応す
る像処理は半径方向だけに実施すればよく、これは、現
在利用できるコンピュータにより、容認しうる期間内で
達成することができる。公知のデータ圧縮技術を使用す
るコンピュータによってビデオ表示を実施すると、処理
に要する時間をさらに減らすことさえできる。たとえ
ば、ゆがめた画をメモリまたは記憶装置に格納し、その
メモリまたは記憶装置から、画面に表示する画像内容を
常に周期的に読み出すことができる。ビデオフィルムを
表示する場合、移動中に変化する画点だけを再計算した
のち、記憶装置の内容を変更するのには、従来のプロセ
ッサの速度で十分である。

【００１１】また、簡単なゆがみ矯正の可能性により、
従来周知の環状鏡の場合に双曲鏡面に依存する必要はな
い。より簡単な像処理のため、本発明の装置における環
状鏡には任意の形状を使用することができる。

【００１２】しかし、本発明の好ましいさらなる態様に
よると、種々の理由により、環状鏡が双曲面の部分面で
あることが特に有利である。従って、ドームの種々の位
置で単位表面あたりほぼ同一の光度が達成される。制御
装置におけるゆがみ矯正のための画像処理に関して異な
る光度を考慮に入れることもできるが、ドームの異なる
位置できわめて不均等な照射密度につながるであろう他
の表面が、ドーム面のいくつかの区域で鋭く高められた
光度を生み出し、他の区域では高度に減衰された光度を
生み出し、その結果、同じ光度でも、その出力のわずか
一部しか利用されない実質的により高い出力をもつ光源
を使用しなければならないであろう。環状鏡として双曲
面が好ましい理由は、実質的に、ドイツ民主共和国特許
ＤＤ２０８８８０において役割を演じなかった電子部品
を考慮したことによる。

【００１３】本発明の別の好ましい実施態様によると、
環状鏡から進む光束を映写面上に並行化または集束する
ための光学系が、ラスタ走査装置と環状鏡との間に設け
られる。

【００１４】一般に、環状鏡における反射の場合には不
均一なビーム拡張が予想される。環状画像が生成される
半球形映写面のすべての区域で可能な限り均一に良好な
画像再現が望まれるため、これは望ましくない。光学系
を設けることにより、環状鏡での光束の反射に基づき、
異なるビーム拡張を補正することができる。

【００１５】しかも、このさらなる態様は他にもさらな
る利点を提供する。この場合、光学系は、環状鏡から進
む光を並行化または集束するために設けられている。集
束は、より鮮明な像が生成されるように、装置がドーム
の中央に配設されている場合に主に推奨することができ
る。しかし、通常はプラネタリウムドームに星空を映写
するためのスタープロジェクタが中央に配設されるた
め、空間的観点から、装置をドームの中央以外に配設す
ることがより有利であるかもしれない。その場合、この
配置では、並行円の外周の各種の点がドームから各種の
異なる距離のところに位置するため、光束の並行化が有
利である。したがって、並行な光ビームを用いて、環状
または部分環状の画像の各画点で実質的に同じ解像度が
有効に達成される。

【００１６】本発明の別の好ましい態様では、環状鏡
は、ラスタ走査装置から離れた側において光学系に関連
する環状鏡レンズ上に構成されている。このさらなる実
施態様によると、光束は、反射される前にまずレンズを
通過しなければならない。さらなるレンズによって提供
される光束の偏向のため、写像誤差の補正を考慮に入れ
ることができ、それが、並行化または集束のために画質
の改善を可能にする。とりわけ、光学系の偏向挙動が、
鏡映またはコーティングによって決定されるだけでな
く、レンズによっても決定されるため、双曲面以外の面
を使用することも可能である。

【００１７】特に、本発明の好ましいさらなる実施態様
によると、環状鏡レンズの、ラスタ走査装置に面する側
が球面であるとき、製造技術ならびに非点収差補正に関
しても有利であることが証明された。

【００１８】原則的に、集束または並行化に各種の異な
る光学系を使用することができる。しかし、最適化のた
めの色収差及びゆがみの同時補正に関して問題が生じる
おそれがある。

【００１９】これに関して、光学系が二つの部分レンズ
系を有し、かつ、ラスタ走査装置が、光束を偏向させる
ことができるその区域によって、第一の部分レンズ系の
入射ひとみの中に配設され、光束が第一の部分レンズ系
によって中間像平面に写像し、かつ、第二の部分レンズ
系が環状鏡とともに、中間像平面から到達する光束を並
行化するか、あるいはそれらを映写面に集束することが
特に有利であることが示された。

【００２０】上記の示唆によれば、上述の光学系は従来
の光学系設計者により、簡単な方法で環状鏡とラスタ走
査装置との間に配置することができる。本発明の別の好
ましい態様では、複数の光源と、これらの光源が発する
光束を偏向させるための対応する複数のラスタ走査装置
とが設けられ、入射ひとみは、複数の光源から進む光束
をラスタ走査装置によって偏向させることが可能な区域
を含んでいる。

【００２１】この態様によると、複数の光束がラスタ走
査装置によってドームに対して向けられる。複数の光束
はドームにおける積分光密度を増す。したがって、より
光度の強い画像が生成される。したがって、たとえば、
映写される像の部分画像をも、各種の異なるラスタ走査
装置または光束によって照射することができる。そし
て、他の方法であれば電子切換え速度によって制限され
るかもしれない解像度が簡単な方法で増大する。これに
関連して、ドーム表面は通常、非常に大きいというこ
と、すなわち、良好な解像度のためには、並行円上の画
点の数をテレビ画像のラインにおけるよりも実質的に多
くしなければならないということに留意しておかなけれ
ばならない。したがって、非常に大きなドームおよび像
全体あたり２５分の１秒の速度を用いると、良好な解像
度のための個々の画点の電子切換え速度の限界に非常に
速やかに達する。この制限は、本発明の実施態様、即
ち、複数の走査装置に対応する光源が所望の環状画像の
部分表面のみを照射するようになっていることにより、
解消されている。

【００２２】このさらなる実施態様において必要とされ
る入射ひとみの配置が、同じ光学系および同じ反射鏡に
よる、異なるラスタ走査装置の光束の写像を可能にす
る。これは、独立して動作する別々のプロジェクタを用
いるよりも相当に経済的である。

【００２３】特に、これは、すでに上述したように、間
に中間画像を生成する二つの部分レンズ系を含む光学系
において、有利な方法で経済的に実現することができ
る。その理由は、この実施態様では、ラスタ走査装置に
よって生成される角度が中間像平面の同じ位置で入射ひ
とみ中のラスタ走査装置の位置から実質的に独立して写
像されるからである。したがって、入射ひとみ中の個々
のラスタ走査装置の個々の部分像を合成するための調節
に費やされる労力が減る。

【００２４】また、複数の光束に関しては、本発明のさ
らなる有利な態様によれば、複数の光源が設けられ、ラ
スタ走査装置が、偏向を起こすための複数のコーティン
グされた多角面を有する走査用の回転可能な多面鏡を有
し、各種の異なる光源の光束がこれらの多角面に向けら
れるとき、ラスタ走査装置の数を最小限にすることがで
きる。

【００２５】このため、１個の多面鏡を使用して複数の
光束を走査することができる。さらなる態様によると、
この多面鏡は、異なる像に対して複数の光束を偏向させ
るのに利用できるように、光学系の入射ひとみの中に配
置されている。とりわけ、環状画像の異なる部分区域を
複数の光束によって照射するとき、この方法で、際立っ
た同期性が経済的な方法で作り出される。

【００２６】本発明の別の有利な態様では、光学系が５
２０nmから６７０nmの波長範囲で色補正される。最初に
述べたように、このような光学系は、主にプラネタリウ
ムでパノラマ画像を表示するのに適している。プラネタ
リウムでは、白黒画像が一般にこの目的には十分である
ため、パノラマは実質的には、簡単な方法で個々の波長
において写像可能な都市のシルエットになる。しかし、
このさらなる態様によれば、色収差なしにカラー画像を
示すことも可能である。これは、ドームの壁に真の色の
画像を映写する可能性を提供するだけでなく、プラネタ
リウムまたは他のドーム映写における見せ物への応用を
可能にする。

【００２７】上述の透明画に類似した方法において、画
像は例えば上述した特殊光学系の中間像平面における本
発明のリングに写像されるだけである。出力の最適化の
ためには、本発明の好ましいさらなる態様にしたがっ
て、ラスタ走査装置が環状領域にある光束だけをラスタ
走査する環走査用スキャナを有するとき、特に有利であ
る。

【００２８】高速画像表示においてそれらの慣性の結果
として表面写像を作り出す多面鏡およびスイベル鏡とは
対照的に、環状鏡は、画点が表示環状画像に示される角
区域を検出するだけである。他の場合、反射鏡質量の慣
性により、不要な走査領域を無効にする必要がある。こ
れは、時間平均で、光束の出力がドームの中で写像され
る画像のために全部は利用できないことを意味する。こ
のさらなる態様によると、無効化をせずに済む。したが
って、光源に要する出力が有利な方法で減らされる。

【００２９】本発明の別の好ましい態様によると、光度
を制御するための制御装置は、本発明の装置によって示
される環状画像のゆがみを矯正するための像データを生
成するための演算装置を、特にコンピュータ内部に有し
ている。

【００３０】演算装置により任意の画像を入力し、それ
らの画像を、光学系および反射鏡の結果として映写面上
に形成されるゆがみが補正されるような方法で、リアル
タイムにゆがめることが可能である。さらには、写像す
る画像をコンピュータによって固定ディスクから速やか
に検索することができる。画像処理に使用される現在入
手可能なデータ圧縮および画像再現は、数分の長さの映
写には十分であり、その時間は、従来のプラネタリウム
動作のため、ドームに映写すべき像内容を固定ディスク
から検索するにも十分である。

【００３１】しかし、演算装置によるゆがみ矯正の高速
準備もまた特に有利である。したがって、ビデオデータ
を直接入力し、コンピュータによってリアルタイムに適
切にゆがみを矯正することができる。

【００３２】上述した内容からすでに明らかなように、
写像に使用される光束が並行な光束であるとき特に有利
である。この理由のため、本発明の好ましいさらなる態
様では、光源は少なくとも１個のレーザを有する。

【００３３】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
を詳細に説明する。図１は、本発明の主要部分を示す装
置の略図である。プラネタリウムにおいて従来と同様
に、映写面１は環状画像を表示するための光束４によっ
て照射されるドーム２の内面である。図１の略図におけ
る回転に対するシンメトリは、光軸６によって与えられ
る。

【００３４】映写面１上の環状または部分環状の画像
は、テレビにおいて公知であるように、光束４によって
順に照射される画点に分解することができる。光束は、
これらの画点の個々の位置の上に高速で誘導される。目
の惰性の結果として画像全体が見えるように、照射は高
速で順に実施される。制御装置８は光束４の光度（強
度）を制御するように働き、光束４を発する光源１０に
接続されている。制御装置８は光束の偏向を制御するだ
けでなく、それぞれの画点を照射する光束の光度をも制
御する。特に、この制御装置８は、たとえばビデオ入力
から受信されたビデオ画像をゆがめて、そのようなビデ
オ画像がドーム上でも幾何学的に忠実な形で再現される
ようにする。

【００３５】図１の実施形態には、光源１０が１個だけ
示されている。カラー画像が表示されるときには、三原
色の３個の光源が使用され、光束４はそれらの光束から
合成される。そして、光束４の明るさだけでなく色をも
あらかじめ決めることができるように、異なる三原色の
光源は制御装置８によって別個に制御される。

【００３６】図１に示す実施例の光束４は実質的に並行
である。このためには、光源としてレーザを使用するこ
とが好ましい。カラー表示のためには、異なる波長が三
原色を再現するか、レーザ光線を混合することによって
異なる波長を生成する３個のレーザを使用する。

【００３７】光束４は光源１０から発射されたのち、ラ
スタ走査装置１２の反射鏡に衝突する。その光束４が以
下に説明するさらなる光学部品を通過したのち、この反
射鏡は光束４を映写面１の緯円および経円に誘導する。
反射鏡の代わりに、音響光学変調器を使用することもで
きるが、その場合に必要である色補正を除いて、原則的
には何も変更されないであろう。

【００３８】経円を偏向させるために、急速な往復運動
に備えて制御されるスイベル鏡１４が使用される。スイ
ベル鏡１４の二つの位置を図１に示す。その一つは破線
で示す。図１にはまたスイベル鏡１４の二つの位置に対
応する光束４の異なる光路を同様に実線および二点鎖線
で示す。図に示すように、二点鎖線で示す光束４がスイ
ベル鏡１４の位置に依存して、映写面１に対し、実線で
示す光束４とは異なるドーム２上の位置で衝突すること
が明らかである。

【００３９】光束はスイベル鏡１４で反射したのち、実
施態様では円錐台形に構成された多面鏡１６の側面に衝
突する。多面鏡１６の個々の側面はコーティングされて
おり、光束４をスイベル鏡１４の位置に依存する種々の
方向に反射させる。

【００４０】多面鏡１６はその軸１７を中心に回転す
る。その結果、光束４に各種の異なる反射角が加えら
れ、それにより、光束４はドーム２に対し、映写面１の
緯円に沿って向けられる。

【００４１】続いて光束４は環状鏡１８に衝突し、この
環状鏡が光束を偏向させて、部分環状画像の写像のため
に設けられたドームの領域に入れる。環状鏡１８によ
り、画像を表示するためにドーム上で利用できる角度が
実質的に増大する。

【００４２】多面鏡１６はこの実施形態では円錐台形に
構成されている。しかし、回転軸を光軸に対して垂直に
配置することさえも可能なプリズム型多面鏡を使用する
こともできる。一般に、多面鏡１６の設計および回転軸
１７の位置の選択は、ドームのどの区域が部分環状画像
または環状画像によって照射されるかに依存して行われ
る。

【００４３】環状鏡１８は一般に、映写面１に写像され
る画像区域がラスタ走査装置１２によって光束４にアク
セス可能な角区域に依存して構成されるような態様で、
湾曲させることができる。しかし、一例として実施した
光学的計算では、環状鏡１８の湾曲により、非点収差補
正量が特に小さいため、環状鏡１８を双曲面として構成
することが特に好ましいということが証明された。

【００４４】図２は画像誤差の補正に同様に有利な、図
１に示す環状鏡１８とは幾分異なる実施形態を示す。こ
の場合、環状鏡１８は環状鏡レンズ２０のガラス本体２
２に対して蒸着されている。ガラス本体２２は同様に、
光束４を偏向させるように作用する。その形状は、環状
鏡１８の湾曲に依存して、非点収差補正に備えて構成す
ることができる。最適化のためには、双曲面鏡の場合、
ガラス本体２２の未コーティング側を球面２４として構
成することが特に有利であることがわかった。

【００４５】非点収差を補正する別の方法を図３に示
す。この図には環状鏡レンズを示していないが、図２の
環状鏡レンズを組合わせることもできる。この実施形態
では、環状鏡１８から物理的に離れた複数のレンズが写
像の光学的補正に使用される。

【００４６】非点収差の補正のために、図３の実施形態
では、二つの部分レンズ系２６および２８を含む光学系
を使用している。その構造のため、非点収差補正に加え
て、光学系の色誤差を補正することもできる。

【００４７】これに関連して、第一の部分レンズ系２６
によって光束４を中間像平面３２に集束させるようにし
たレンズ系が特に好ましいことがわかった。入射ひとみ
３０はラスタ走査装置１２によって光束４を偏向させる
場所に配置される。２個の鏡、すなわちスイベル鏡１４
および多面鏡１６が偏向のために設けらるため、この場
所は空間的に拡張される。したがって、図３の光学系を
構成する際には、入射ひとみ３０に対して十分に大きな
寸法を設定することによって、所定の空間範囲における
偏向を考慮する必要がある。

【００４８】第一の部分レンズ系２６は入射ひとみ３０
から進入する光束４を、中間像平面３２に集束させる。
入射ひとみ３０はラスタ走査装置１２の偏向区域と同一
であるため、偏向角ごとに所定の位置が中間像平面上に
与えられる。そして、第二の部分レンズ系２８が環状鏡
１８とともに、光束４を映写面１に集束させて、中間像
平面上の位置を再び角度に変換する。

【００４９】図３に示す実施形態では、部分レンズ系２
８は光束を集束させず、むしろ、図３に示す実施形態は
非常に大きなドームと関連して使用されるため、第二の
部分レンズ系２８と環状鏡１８とが組み合わされて形成
される光学系が、光束４を並行化するように構成されて
いる。環状鏡１８を含む光学系の射出ひとみの中心配置
のために、小さめのドームを用いる場合、最適な解像度
を得るには集束の実施が有利である。しかし、映写面の
すべての区域で実質的に同じ画点サイズを得るには、光
束４の並行化は小さめのドームの中心の外側でも求めら
れる。

【００５０】第一の部分レンズ系２６および第二の部分
レンズ系２８の集束条件はあらかじめ個々に決められる
ため、図３に示す部分レンズ系は最適化を簡単に行うこ
との可能性を提示している。加えて、両方の部分レンズ
系２６および２８は色補正に関して共に最適化され得
る。

【００５１】第一の部分レンズ系２６の集束条件とし
て、入射ひとみ３０がその対物側主焦点または焦点の近
くに位置し、その第二の焦点が中間像平面３２と光軸６
との交差点を固定するということが挙げられる。光束４
を並行化するためには、部分レンズ系２と環状鏡１８と
の系全体の焦点が、同様に中間像平面３２に位置するべ
きである。原則的に、無限焦点系が得られるが、この系
は環状鏡１８を備えた第一および第二の部分レンズ系の
焦点の位置が中間像平面３２と完全には合致しないこと
において、従来の無限焦点系とは異なる。この理由は、
入射ひとみ３０におけるラスタ走査領域が空間的に拡大
し、さらに、光束４もまたおそらくは映写面１に集束さ
れるためである。

【００５２】非常に大きなドームを用いると、画点を減
らすことにより、制御装置８中の部品要素の切換え速度
が電子的に誘発される結果として、技術的に可能である
よりも良好な解像度を得ることが望まれる。図４の実施
形態はこの種の改善のために使用することができる。図
４はこの実施形態の主要部分のみを示す。環状鏡、光制
御装置および光学要素はこの図から省略されている。

【００５３】図４に示す実施形態では、別々の光源１０
から生じる光束４および４′は、その多面鏡１６および
１６′だけを図示した２個のラスタ走査装置によって偏
向される。偏向された光束４および４′は、第一の部分
レンズ系３６および第二の部分レンズ系３８で構成され
る光学系によって合成される。この光学系は同様に、中
間像平面４０を備えた実質的な無限焦点系である。これ
は、異なる多面鏡１６および１６′によって反射される
光束４および４′を局所的に合成するように作動して、
それらの光束が実質的に同じ点から生成されつつ、入射
ひとみ３０に進入する。そのとき、第二の部分レンズ系
３８の焦点は、図３の実施形態の入射ひとみ３０の近く
に位置する。光学系から出る光束４および４′が光学系
に進入する光束よりも互いに近づくように、第二の光学
系３８の焦点距離は第一の光学系３６の焦点距離よりも
短く設定されている。

【００５４】図４は光束４と光束４′との間の局所距離
が４分の１に減ることを示している。しかし、部分レン
ズ系３６および３８の適切な焦点距離の比によって、よ
り高い約数が選択されると、２個の多面鏡１６および１
６′の空間的配置に相当な許容範囲を与えることもでき
る。しかし、この場合、部分レンズ系３６および３８に
よる回折制限を考慮に入れなければならない。

【００５５】図３の実施形態のように入射ひとみ３０の
正面に位置する光学系に関し、図４に示す実施形態をこ
こまで説明した。しかし、複数の多面鏡１６および１
６′または他のラスタ走査装置を配置するのに十分に大
きな入射ひとみが得られるように、図３の第一の部分レ
ンズ系２６および第二の部分レンズ系２８を直接に構成
することも可能である。

【００５６】複数の光束４、４′、４″および４″′
を、第４実施形態の個々の入射ひとみの中に誘導するの
に用いることができる特に簡潔でコンパクトなものを、
図５に示す。図５は光束４、４′、４″および４″′が
異なるコーティングを施された多角面４４、４４′、４
４″および４４″′に衝突し、いずれも同じ多面鏡１６
によって偏向される円錐台形の多面鏡の平面図である。
多面鏡１６により、複雑さを実質的に増すことなく、た
とえば映写面１の緯円における解像度を４倍にすること
ができる。各光束４、４′、４″および４″′は、多面
鏡１６により、並行円の四分円弧に誘導される。４つの
光束４、４′、４″および４″′に対する個々の多面鏡
１６のため、構造が簡素になることに加え、環状画像を
表示するときには異なる光束４、４′、４″および
４″′の偏向の同期化が保証される。

【００５７】図４の実施形態の記載からすでに明らかな
ように、複数の光束を偏向させるためのラスタ走査装置
１２は、できるだけ場所をとらないようにするべきであ
る。それに加えて、とりわけ、ドーム２の並行円を環状
に走査できることが求められる。したがって、図６およ
び７の実施形態によって示すように、光束４を偏向させ
るのに、多面鏡の代わりに、環状領域走査用のスキャナ
（環走査用スキャナ）を、図３の実施形態の入射ひとみ
３０の中、または図４に示す光学系の入射ひとみの中に
配置することもできる。

【００５８】図６に示す環走査用スキャナ５０は、二つ
の軸５４および５６を中心に回転可能に支持される反射
鏡５２を有している。同じ振幅のサイン形状またはコサ
イン形状の振動によってこれらの軸を制御するとき、入
射光束４が反射鏡５２で反射されると、円形に偏向され
る。また、サイン形状およびコサイン形状の振動の振幅
を周期的に変化させることにより、環状面における完全
な走査を実施することもできる。

【００５９】また、図３および４に示す光学系を用いて
大きな偏向角度を実現することができるため、環走査用
スキャナ５０に望まれる偏向区域は非常に小さくてもよ
い。したがって、固定軸５４および５６の代わりに、反
射鏡５２のすべての角部の下にピエゾクリスタルを配置
し、前述のサイン形状およびコサイン形状の振動の生成
と同相で制御することもできる。

【００６０】そして、たとえば、この種の環走査用スキ
ャナ５０は、共通の基板の上に駆動電子部品とともに集
積することが可能であり、ミクロ機械的に製造すること
ができる。このようにして、複数の環走査用スキャナ５
０のためにコンパクトな部品が形成され、その部品には
わずか数ミリの入射ひとみ３０の中にも余裕をもたら
す。

【００６１】この実施形態で達成することができる小さ
な寸法のため、たとえば、傾動を制御するピエゾクリス
タルが、ラスタ走査時にライン周波数を生成するための
発振器としても同時に使用されるとき、反射鏡の共鳴周
波数が励起周波数に一致するような寸法に設定されてい
る場合に、反射鏡５０の表面で振動を励起することによ
って生じうる崩壊効果を除くことができる。

【００６２】図７に示す実施形態も同様にスイベル鏡１
４を有しているが、多面鏡１６の代わりに回転鏡６０が
使用されている。しかし、この場合、反射の法則と適合
して平面鏡６０が回転する間、励起する光束３０が楕円
を描くように、回転軸６２はその表面法線６４に対し、
ゼロ以外の角度だけ傾いている。しかし、反射鏡および
／または後続の光学部品の適当な凸性により、楕円を円
に変換することができる。偏向によって生成される円の
半径は、スイベル鏡１４によって変えることができる。
しかし、表面法線６４に対して軸６２を変化させること
も可能であり、その場合、スイベル鏡を省略することが
できる。

【００６３】図３の実施形態における光学系を図８に詳
細に示す。図８に示すレンズ表面の参照番号を、距離お
よびレンズの製造に使用されるガラスの種々の波長にお
ける屈折率とともに以下の表１に示す。

【００６４】

【表１】 図８の実施形態の入射ひとみ３０は、レンズ面９７から
２４．２mm離れたところに位置する。入射ひとみ３０は
約５mmである。

【００６５】双曲面１８の頂点は、レンズ面７４から１
１０mm離れたところに配置した。頂点の曲率半径ρは２
５mmであった。双曲面の表面は、以下の公知の式によっ
て表すことができる。

【００６６】

【数１】 式中、ｋは、この実施形態では−１．２の値に設定さ
れ、円錐曲線パラメータを表す。光軸上の頂点から所与
の距離ｚのところで、光軸６に対して垂直な幅をｈとす
ると、式は双曲面の形を再現する関数関係を与える。

【００６７】このデータを表１に記す寸法とともに考慮
に入れると、入射角とドームに対する映写角との間に、
以下の表２に示す関係が得られる。

【００６８】

【表２】 表２から見てとれるように、４０°もの広大なドーム区
域をカバーすることができる。予想外ではあるが、入射
角すなわちラスタ走査装置１２の偏向角と、ドームに対
する角度との関数関係が広範にわたって線形であり、そ
のため、画像をドーム上に忠実に表示するのに、画像の
ゆがみに対する補正にわずかな労力を費やすだけでよ
い。

【００６９】ゆがみ矯正は演算ユニットを備えたコンピ
ュータを含む制御装置８（図１参照）の像処理によって
実施される。プラネタリウムのデータは、環状鏡１８お
よびドームの寸法形状によるゆがみを考慮するため、こ
のコンピュータの固定ディスクにすでに格納されてい
る。ゆがみ矯正の計算時間が最小限になるように、制御
装置８に入力された映写像は、入力された直後にコンピ
ュータによって適切に準備され、固定ディスクに書き込
まれる。

【００７０】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の装置はド
ームの中で平面に写像する場合に常に生じる像のゆがみ
を考慮に入れることにより、より長いフィルムをパノラ
マプロジェクタによってドームに映写することができる
という優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】映写面における環状画像の生成を説明する図で
ある。

【図２】環状鏡レンズの表面の環状鏡の特殊な実施態様
を示す図である。

【図３】ドームに衝突する光束が並行化または集束され
る有利な光学系を示す図である。

【図４】複数のラスタ走査装置をドーム映写に使用する
実施形態を示す図である。

【図５】写像のために、複数の多角面が同時に使用され
る多面鏡の平面図である。

【図６】環状鏡の実施態様を示す図である。

【図７】環状鏡の別の実施態様を示す図である。

【図８】最適化された光学系（寸法は前記説明および表
に示した）を示す図である。

【符号の説明】

１…映写面、４…光束、８…制御装置、１０…光源、１
２…ラスタ走査装置、１８…環状鏡

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光束（４）を映写面（１）上に偏向させ
   ることが可能な環状鏡（１８）により、部分環状または
   環状の画像を球形映写面（１）の一部に生成するための
   装置において、 実質的に並行な光束（４）を生成可能な光源（１０）
   と、 その光束（４）の光度を制御するための制御装置（８）
   と、 環状鏡（１８）と光源（１０）との間の光路に配置さ
   れ、部分環状または環状の画像の画点を順に照射するた
   めに、光束（４）を２つの方向にラインごとにラスタ走
   査することが可能なラスタ走査装置（１２）とを備える
   ことを特徴とする装置。
2. 【請求項２】 環状鏡（１８）が双曲面の部分面である
   請求項１記載の装置。
3. 【請求項３】 環状鏡（１８）から進む光束（４）を映
   写面（１）上に並行化または集束するための光学系が、
   ラスタ走査装置（１２）と環状鏡（１８）との間に設け
   られている請求項１または２記載の装置。
4. 【請求項４】 光学系に関連する環状鏡レンズ（２０）
   のラスタ走査装置（１２）から離れた側に、環状鏡（１
   ８）が配置されている請求項３記載の装置。
5. 【請求項５】 環状鏡レンズ（２０）のラスタ走査装置
   （１２）に面する側が球面（２４）である請求項４記載
   の装置。
6. 【請求項６】 光学系が二つの部分レンズ系（２６、２
   ８）を有し、ラスタ走査装置（１２）は光束（４）を偏
   向させることが可能な区域によって、第一の部分レンズ
   系（２６）の入射ひとみ（３０）の中に配設され、光束
   （４）は第一の部分レンズ系（２６）によって中間像平
   面（３２）に写像可能であり、第二の部分レンズ系（２
   ８）は環状鏡（１８）とともに、中間像平面（３２）か
   ら到達する光束（４）を並行化するか、あるいはそれら
   を映写面（１）に集束させる請求項３乃至５のいずれか
   １項に記載の装置。
7. 【請求項７】 複数の光源（１０）と、それらの光源
   （１０）から発する光束（４、４′、４″、４″′）を
   偏向させるための対応する複数のラスタ走査装置（１
   ２）とが設けられ、入射ひとみ（３０）は複数の光源
   （１０）から発する光束（４、４′、４″、４″′）を
   ラスタ走査装置（１２）によって偏向させることが可能
   な区域を有する請求項６記載の装置。
8. 【請求項８】 複数の光源（１０）が設けられ、ラスタ
   走査装置（１２）は偏向を起こすために複数のコーティ
   ングを施された多角面（４４、４４′、４４″、４
   ４″′）を備える走査用の回転可能な多面鏡（１６）を
   有し、各種の異なる光源（１０）の光束（４、４′、
   ４″、４″′）がこれらの多角面（４４、４４′、４
   ４″、４４″′）に向けられる請求項６または７記載の
   装置。
9. 【請求項９】 光学系（２２；２６、２８；３６、３
   ８）が５２０nm〜６７０nmの波長範囲で色補正される請
   求項３乃至７のいずれか１項に記載の装置。
10. 【請求項１０】 ラスタ走査装置（１２）が環走査用ス
    キャナ（５０）を有する請求項１乃至８のいずれか１項
    に記載の装置。
11. 【請求項１１】 光度を制御するための制御装置（８）
    は、生成される環状画像のゆがみを矯正するために像デ
    ータを作成するための演算装置を、特にそのコンピュー
    タ内部に有する請求項１乃至９のいずれか１項に記載の
    装置。
12. 【請求項１２】 光源（１０）が少なくとも１個のレー
    ザを有する請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の装
    置。