JPS62191818A

JPS62191818A - 恒星投影用投影機

Info

Publication number: JPS62191818A
Application number: JP62023406A
Authority: JP
Inventors: ゲープハルト・キューン; クラウス・ディーター・シャルフ; ユルゲン・プーデンツ; ルードヴィッヒ・マイヤァ
Original assignee: Jenoptik Jena GmbH; Carl Zeiss Jena GmbH
Current assignee: Jenoptik AG
Priority date: 1986-02-03
Filing date: 1987-02-03
Publication date: 1987-08-22
Also published as: DD245502B1; DE3641049C2; DD245502A1; DE3641049A1; US4776666A

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は恒星を投影するための、中でもプラネタリウム
において用いられる投影機に関する。

［従来の技術］現存のプラネタリウムの全てにおいてその内部に写し出
される星空の明るさが対応する中心的な問題の一つであ
る。宇宙の自然的な印象をもたらすためにはできるだけ
明るいけれども非常に小さなスポットをドームの上に写
し出すことが必要である。このような投影によれば、全
天球面に対する個々の明るいスポットの割合は約１：１
０５の面積比となるにも拘らず、その投影機の全天球を
照明しなければならない。

１９５５　　年にＪｅｎａのゲスタフ・フィッシャー出
版社から刊行されたＬｅｔｓｃｈ氏の”Ｄａｓ　Ｚｅｉ
ｓｓ−ＰｌａｎｅＬａｒｉｕｍ”の刊行本、１９７７年
のＤｅｕｔｓｃｈｅＶｅｒｌａｇｓｇｅｓｅｌｌｓｃｈ
ａｆｔ　Ｓｔｕｔｔｇａｒｔの別刷り　”Ｂ１１ｄｄｅ
ｒ　Ｗｉｓｓｅｎｓｃｈａｆｔ”　、及び雑誌ｒ　Ｊｅ
ｎａｅｒ　Ｒｕｎｄ−ｓｃｈａｕ″（１９６７）、　Ｎ
ｏ、３．１７７−１８１　　頁　及び同（１９６８）、
　Ｎｏ、６．３４５−３４９頁から、プラネタリウム構
造において恒星を投影するために投影機を中空球上に設
けることが公知である。

各中空球内で中心に設けられた１個の光源が全ての投影
機に光を供給する。この場合にそれぞれの投影機は１個
のスライドを備えており、このものの映像内容は該当す
る星座領域の各投影されるべき星に対応して光吸収性の
材料中のそれぞれの小さな透過性領域よりなっている。

このようなスライドは殆どの場合に中央の１個の光源に
よって従属する幾つかのコンデンサーレンズにより照明
され、そしてその貫通した光は対物レンズによってドー
ムの内面上に投影される。

プラネタリウムにおいて投影される殆どの対象物がそう
であるように、一般にオリジナルの中の映像内容に基づ
いて僅かな光の部分しか結像のために利用されないよう
な全ての投影は、その光源によって作り出された光の大
部分が最終的には望ましくない熱に変換されるという欠
点を有する。

それぞれの星の像の輝度及び明度を改善するためには光
源の出力を高める必要があったがこれは再び熱の発生を
増大させる。

最も明るい星を写し出すために、種々のプラネタリウム
においては部分的に固存の光源を備えた個々の投影系も
用いられている。陰極線管の、コンピュータで作られた
天空の像を魚眼光学部材を介してドームに投影すること
も研究されている。

しかしながらそのようにして投影された天空の像は光度
か非常に弱い。

東ドイツ特許第＋５３９３：］　号公報に記述された、
投影のために利用されなかった光を多重回の反射によっ
てその対象物（スライド）に繰返し導くような共鳴器構
造を用いて、上に記述した種々の装置に比して既に著し
く良好な光の利用か行なわれるけれども、しかしらがら
これは理論的に可能な最大値に達することはなく、そし
て本質的に光密度の高い小さな光源を利用することが面
提条件となっている。各種共鳴器の製作も技術的に非常
に高い労作を要し、そして投影機内でこのような共鳴器
は比較的大きな空間を必要とする。

東ドイツ特許第１５４９２１号公報から、中央に設けら
れた光源を取り巻いて多数の投影体が幾つかの枠の中で
球面又は多面体面の上に設けられているような、星座投
影用の投影装置が公知である。

光の損失を減少させるためにそれらの投影体はできるだ
け密接に隣り合って配置されている。この装置の場合に
もその光源から出発する光の僅かな部分しか本来の星の
投影には利用されない。

［発明が解決しようとする問題点コ本発明の目的は、上述のような従来技術の諸欠点を除い
てブネタリウムにおける投影に際しての光の利用度を高
めることである。

すなわち本発明の課題は、各恒星投影体に光伝導部材を
用いることによりその装置の加温の防止及び映像輝度の
上昇が達成されるような、恒星を投影するための投影機
を作り出すことである。

［問題点を解決するための手段］本発明によれば上述の課厘は、ハウジング中に一つ以上
の光源と、光源の光芯を結像し、そして上記光源を空間
的にコンパクトに取り囲んで配置されていてそれぞれ１
個のオリジナル又は星図板或は星座モデル板を照明する
コンデンサーレンズと、および上記オリジナルまたは星
図板をプラネタリウムドームの内面に投影する１つ以上
の対物レンズとを包含し、その際各コンデンサーレンズ
には１個の対物レンズが光の方向に後続配置されている
、恒星投影用の投影機において次のように達成される。

すなわち、各コンデンサーレンズとそれに従属するオリ
ジナルとの間に光伝導ファイバーまたは光伝導ファイバ
ー束よりなる光伝導ケーブルが設けられていて、その光
入口開口はそれぞれのコンデンサーレンズへ向っており
、またそのコンデンサーレンズと反対側の端部は多数の
光伝導アァイバー束及び／又は光伝導ファイバーに分割
されていて、これらのファイバー東及び／又はファイバ
ーの各光出口開口が上記オリジナル又は星図板或は星座
モデル板の照明されるべきそれぞれの位置又は開口に従
属しているようにするのである。

［作用］この場合に、各コンデンサーレンズと光伝導ケーブルと
の間にそれぞれ一つの公知の光混合部材が設けられてい
て、その際好ましくはこの光混合部材の光出口表面が光
伝導ケーブルの光入口表面と結合されているならば存利
である。

更にまた、各オリジナル又は星図板がそれぞれ少なくと
も一つ以上の支持板と調節可能に連結されており、そし
てそれらオリジナル、星図板、及び支持板がその投影さ
れるべき各項を表わすための対応する直径の各穿孔を備
えていて、その際この支持板のそれら穿孔の中に光伝導
ファイバー又は光伝導ファイバー束の下記先出ロ表面を
包含する各端が配置されているようにするのが有利であ
る。

更になお、光伝導ファイバー又は光伝導ファイバー束の
各光出口開口に、又はそれら光伝導ファイバー又は光伝
導ファイバー束自身の中に光度を弱めるための手段が設
けられているのが有利である。

実施態様の一つに従い、オリジナルと対物レンズとの間
にフィールドレンズが設けられており、そして支持板中
の各穿孔の軸がそれぞれの照明光線の光路の光軸に平行
に延びているのが有利である。

もう一つの実７ｉ＠態様は、支持板が平坦な、又は平凸
状の形状を有し、その際その凸状面が光源の方へ向いて
おり、そして支持板内の各穿孔の軸が対物レンズ内に存
在する成る一点へ向けて指向されていることよりなる。

各光伝導ファイバー又は光伝導ファイバー束から出てく
る全ての光を対物レンズへ導くために、それら光伝導フ
ァイバー又は光伝導ファイバー束の光出口表面がそのフ
ァイバー軸又はファイバー東の軸に対して９０°の方向
から成る角度βだけ偏って次のように、すなわち光線束
がファイバー軸又はファイバー束軸に対して下記のよう
な角度α、すなわちａ　　＝　ａｒｃｓｉｎ　［（ｎ、／ｎ２）ｓｉｎβ］
−β（但し上式においてｎｌは光伝導ファイバーの芯材
の屈折率であり、ｎｌ　　は１に等しい）をなして射出
するように設けられているのが有利である。

更にまた、各オリジナル又は星図板が、光軸に対して平
行な穿孔を有してそれぞわ成る間隔を置いて前後に配置
された多数の同じ支持板を有する支持手段と結合されて
いるならば有利である。

各支持板中の穿孔を球座標に従って形成しなくともよい
ように、互いに前後して成る間隔で配置された多数の支
持板を包含し、それらの中に各人なった寸法でそれぞれ
のポジションが設定されているような支持手段に上記各
オリジナル又は星図板が結合されているのが有利である
。

光源としてレーザーが設けられているのが有利である。

また更に、このレーザーがハウジングの外部に設けられ
ており、そしてそのプラネタリウム投影機の装置軸中に
それらレーザー光線をハウジング内部へ導くような幾つ
かの光学部材が設けられているならば有利である。

星のまたたきを表現するために、成る部分的に可動の絞
りを光導電ケーブルの入口表面の直前に配置しておくの
が有利である。

プラネタリウムにおいて恒星を！２　ｉ９する際に本発
明に従う技術手段を用いた場合に、殆ど全ての光線を照
明のために利用して僅かな大きさの個々の対象物に集中
させ、そしてそれによりこれら個々の対象物以外の表面
が照明されるのを根本的に避けることによって光源から
送り出された光のより良好な利用が達成される。しかも
、プラネタリウムドーム内表面上に投影される星の部分
の明度及び輝度が公知の種々の装置に比して木質的に改
善される。

以下本発明を添付の図面の参照のもとに実施例によって
更に詳細に説明する。

［実施例］第１図に示されている投影機はハウジングｌの中に一つ
以上の光源２及びランプの光芯４を結像させる一つ以上
のコンデンサーレンズ３を包含している。この光源２を
取り囲んで空間的にコンパクトな態様でそれらのコンデ
ンサーレンズ３は上記光源２から出てきた光ができるだ
け全てそれらコンデンサーレンズ３を通過するように設
けられている。それぞれのコンデンサーレンズ３にはハ
ウジング１の内部において光伝導ファイバー束又は光伝
導ファイバー５よりなる少なくとも一本以上の光伝導ケ
ーブルが光の方向に後続して配置されていて、その光入
口開口はそれぞれのコンデンサーレンズ３に向けられて
いる。光伝導ケーブル６の上記それぞれのコンデンサー
レンズ３と反対側の端部は多数の光伝導ファイバー束又
は光伝導ファイバー５に分割されていて、それらの各光
出口開口はオリジナル７、星図板、又はガラス板９の上
に載っている星座モデル板ＩＯのそれぞれ照明されるべ
きポジション又は開口と結合されており、これらはハウ
ジング１の外周縁に設けられている対物レンズ８によっ
てプラネタリウムドーム（図示されていない）の内表面
上に投影される。

光伝導ケーブル６の各入口表面をできるだけ均等に照明
することを保証するために、各コンデンサーレンズ３と
光伝導ケーブル６との間にそれぞれ１個の公知の光混合
部材１１が設けられている。

この場合にこの光混合部材の光出口表面は光伝導ケーブ
ル６の光入口表面と緊密に結合されているのが有利であ
る。

第２図に拡大してあげた第１図のＡの部分は星図板、オ
リジナル、又は星座モデル板ＩＯを支持するガラス板９
と結合されている支持板１２を示している。星座モデル
板ＩＯのかわりに種々のプラネタリウムにおいて多く用
いられる星図板又は陽画スライドを使用することもでき
、このものの上にその投影されるべき星か光透過性の部
分又は孔として設けられている。支持板１２は多数の穿
孔を備え、これらの中に光伝導ファイバー５又は光伝導
ファイバー束１３のそれぞれ光出口表面を包含する各端
部が挿入されて例えば固定剤又は接着剤で固定すること
により物質包絡的に固定されている。支持板１２中の各
穿孔は有利には円錐状に設けられていて光伝導ファイバ
ー５又は光伝導ファイバー束Ｉ３の嵌込みを容易にする
ようになっており、そしてその支持板１２の上にそれぞ
わのポジションにおいてそのそれぞれの位置が星空の星
の位置に対応するように設けられている。オリジナル、
星図板、又は星座モデル板１２はその投影されるべき星
の明るさによって予め与えられる直径の光透過性開口１
４を支持板１２の各穿孔と同一のポジションに有してい
る。支持板Ｉ２及び星座モデル板！０は取付けに際して
互いに整合させてその整合した状態で互いに例えば接着
剤又は固定剤により固定する。光伝導ファイバー５又は
光伝導ファイバー束Ｉ３の各出口表面のうち、星座モデ
ル板１０の光透過性開口１４によってそわら開口１４の
直径に相当するそれぞれの光の部分が投影のために用い
られる。

個々の光伝導ファイバー５又は光伝導ファイバー束１３
から光は木質的に、それら光伝導ファイバー５又は光伝
導ファイバー束１３中に進入する際のそれに相当する円
錐角で出て行く。それぞれの照明光線の光路の光軸Ｉ５
に対して垂直に延びる光出口表面を有して光軸１５に対
して平行に支持板１２の中に嵌込まれる光伝導ファイバ
ー５又は光伝導ファイバー束１３と共に、フィールドレ
ンズ１６が設けられており（第１図）、これは光が後続
する対物レンズ８の中に達するようにする役目を有する
。

第３図に示した支持板１７は平凸状の形状を有しており
、その際その凸状面は光源２の方に向いている（第３図
には光源は示されていない）。

その中に光伝導ファイバー５又は光伝導ファイバー束１
３が嵌込まれている支持板１７の中の各穿孔はそれらの
軸が対物レンズ８の中に存在する成る点をよぎるように
設けられている。このようにしてフィールドレンズの採
用を省略することができる。

第４図には２枚の支持板１９及び２０を包含し且つガラ
ス板９の上のオリジナル７と結合されている支持手段１
８が示されている。これらの支持板１９及び２０は互い
に成る間隔で前後して設けられており、そして光伝導フ
ァイバー又は光伝導ファイバー束１３を受けるためのそ
れぞれの穿孔を有していて、その際それらの各支持板１
９及び２０の上のポジションは異なった寸法で設定され
ており、それにより、第３図に示した光伝導ファイバー
５又は光伝導ファイバー束１３の端部の傾斜が達成され
、球面座標に従うそれぞれの穿孔の形成を省略できるよ
うになっている。第４図に示すように、各光伝導ファイ
バー５の軸はそれらが対物レンズ８の中で合一して延び
るように指向されている。

第５図に示した構造では支持手段２１の中に２枚の同じ
支持板２２及び２３が成る間隔で眞接して設けられてお
り、この支持手段はオリジナル、又はガラス板９の上に
設けられた星座モデル板１０（第２図のものと同様）と
結合されている。光伝導ファイバー５及び光伝導ファイ
バー束１３が内部で物質包絡的に同定されているそれぞ
れの穿孔は光軸ｚ４に平行に延びている。光伝導ファイ
バー５（第６図）及び光伝導ファイバー束１３の光出口
表面２５はファイバー軸２６又はファイバー束の軸に対
して９０“の方向から成る偏角βだけ傾斜して延びてそ
れによりその光束２７が下記のような角度α ａ　　＝　ａｒｃｓｉｎ　［（ｎ、／ｎ２）ｓｉｎβ］
−β（世し上式において口、は光伝導ファイバー５の芯
材の屈折率であり、モして口２は１に等しい）をなして
射出するようになっている。αは更に各光伝導ファイバ
ーの光軸２４（第５図）からの距ｍｓ及び対物レンズ８
の入射瞳からの支持板２２の距離ａにも友右される。更
に、ｃｃ　　＝　ａｒｃｔａｎ　（ｓ　／　ａ　）である。

個々の光伝導ファイバー５又は光伝導ファイバー束１３
は取付けに際して光出口表面２５から出て行く光束か対
物レンズ８中に入射するようにその軸の周りに回転する
ことによって調節してそのポジションにおいて接着剤又
は固定剤で固定する。

第７図は光軸１５に対して成る角度εをなすように支持
板＋９　　（第４図）の中に嵌込まれる光伝導ファイバ
ー５を示すが、このものの光出口表面２８は光軸１５に
対して直角方向へ延びている。

光伝導ファイバー５から光束２９は光＠１５と角度δを
なすように出て行く。ガラスにおける光の屈折に基づい
てεはδよりも小さい。

この投影機においては光源２としてレーザーが設けられ
ていてもよく、このものはプラネタリウム投影機の外側
に設けられていて、その際プラネタリウム投影機の装置
軸内でそれらのレーザー光線をハウジングの内部へ導く
、例えば光学的偏向ミラー又は偏向プリズム或は光伝導
性ファイバー束の形の幾つかの部材が設けられている（
この図には示されていない）こともできる。

その投影されるべきそれぞれの星に適合した明るさに調
節するために、光伝導ファイバー５又は光伝導ファイバ
ー束１３のそれぞれの光出口開口に、或はそれら光伝導
ファイバー５又は光伝導ファイバー東１３自身の中に光
度を弱化させる手段（図示されていない）が設けられて
いる。このような構造の場合には星図板又は星座モデル
板は不必要であろう。

成る部分的に動かすことのできる絞りを光導電ケーブル
６（図示されていない）の人口表面の直前に設けること
によってその投影される星のまたたきをプラネタリウム
ドームの上で実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に従う投影機の構造の図式図である。第
２図は第１図のＡ部の拡大図である。第３図は平凸状の
支持板を示す。第４図は２枚の支持板を通して光伝導ケ
ーブルの端部か取り付けられている所を示す。第５図は
同じ位置に穿孔した幾つかの支持板を用いる場合を示す
。第６図は斜め方向へ延びる光出口表面を有する光伝導
ファイバーを示す。第７図は互いに傾斜した光伝導ファ
イバーを有する支持板の断面図である。１・・・ハウジング　　２・・・光源３・・・コンデンサーレンズ４・・・光芯５・・・光伝導ファイバー６・・・光伝導ケーブル　７・・・オリジナル８・・・
対物レンズ　　　９・・・ガラス板１０・・・星座モデ
ル板　　Ｉｔ・・・光混合部材１２．１７、Ｉ９．２０
．２２．２３・・・支持板１３・・・光伝導ファイバー
束１４・・・光透過性開口　　１５、ｚ４・・・光軸１６
・・・フィールドレンズ１８．２１・・・支持手段２５．２８・・・光出口表面

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ハウジング中に一つ以上の光源と、光源の光芯を
結像し、そして上記光源を空間的にコンパクトに取り囲
んで配置されていてそれぞれ１個のオリジナル又は星図
板或は星座モデル板を照明するコンデンサーレンズと、
および上記オリジナルまたは星図板をプラネタリウムド
ームの内面に投影する１つ以上の対物レンズとを包含し
、その際各コンデンサーレンズには１個の対物レンズが
光の方向に後続配置されている、恒星投影用の投影機に
おいて、各コンデンサーレンズとそれに従属するオリジナルとの
間に光伝導ファイバーまたは光伝導ファイバー束よりな
る光伝導ケーブルが設けられていて、その光入口開口は
それぞれのコンデンサーレンズへ向っており、またその
コンデンサーレンズと反対側の端部は多数の光伝導アァ
イバー束及び／又は光伝導ファイバーに分割されていて
、これらのファイバー束及び／又はファイバーの各光出
口開口が上記オリジナル又は星図板或は星座モデル板の
照明されるべきそれぞれの位置又は開口に従属している
ことを特徴とする、上記投影機。
（２）コンデンサーレンズと光伝導ケーブルとの間にそ
れぞれ１個の公知の光混合部材が設けられており、その
際好ましくはこの光混合部材の光出口表面が光伝導ケー
ブルの光入口表面と結合されている、特許請求の範囲第
１項に従う投影機。
（３）各オリジナル又は星図板がそれぞれ少なくとも一
つ以上の支持板と調節可能に結合されており、そしてこ
れらのオリジナル、星図板及び支持板には各対応する直
径の、その投影されるべきそれぞれの星を表現する穿孔
が設けられていて、その際支持板の各穿孔中に光伝導フ
ァイバー又は光伝導ファイバー束の光出口表面を包含す
る各端部が物質包絡的に配置されている、特許請求の範
囲第１又は第２項に従う投影機。
（４）光伝導ファイバー又は光伝導ファイバー束の各光
出口開口に、又は光伝導ファイバー又は光伝導ファイバ
ー束自身の中に光度弱化手段が設けられている、特許請
求の範囲第１又は第２項に従う投影機。
（５）オリジナルと対物レンズとの間にフィールドレン
ズが設けられていて、支持板内の各穿孔の軸がそれぞれ
の照明光線の光路の光軸に平行に延びている、特許請求
の範囲第１ないし第３項のいずれかに従う投影機。
（６）支持板が平坦な、又は平凸面状の形状を有し、そ
の際その凸面状表面は光源の方へ向いており、そして支
持板内の各穿孔の軸は対物レンズ中に存在する１点へ向
けて指向されている、特許請求の範囲第１ないし第３項
のいずれかに従う投影機。
（７）光伝導ファイバー又は光伝導ファイバー束の各光
出口開口がそれらファイバー又はファイバー束の軸に対
して９０°の方向と成る角度βだけ偏角して次のように
、すなわち光束がそのファイバー軸又はファイバー束軸
に対して次のような角度α α＝ａｒｃｓｉｎ〔（ｎ＿１／ｎ＿２）ｓｉｎβ〕−β
（但し上式において　ｎ、は光伝導ファイバー芯の屈折
率であり、ｎ、は１に等しい）をなして射出するように
設けられている、特許請求の範囲第１ないし第４項のい
ずれかに従う投影機。
（８）各オリジナル又は星図板が光軸に対して平行な多
数の穿孔を有するそれぞれ多数の、前後に或る間隔を置
いて配置された同じ支持板を有する支持手段と物質包絡
的に結合されている、特許請求の範囲第１ないし第３項
のいずれかに従う投影機。
（９）各オリジナル又は星図板が或る支持手段と結合さ
れており、この支持手段は前後に或る間隔を置いて配置
された多数の支持板を包括し、これら支持板中にそれぞ
れの穿孔の各ポジションが異なった寸法で設定されてい
る、特許請求の範囲第１ないし第３項のいずれかに従う
投影機。
（１０）光源としてレーザーが設けられている、特許請
求の範囲第１ないし第８項のいずれかに従う投影機。
（１１）上記レーザーがハウジングの外側に設けられて
おり、そしてプラネタリウム投影機の装置軸内にそれら
レーザー光線をハウジング内部へ案内する幾つかの光学
的要素が設けられている、特許請求の範囲第１ないし第
９項のいずれかに従う投影機。
（１２）部分的に可動の絞りが光伝導ケーブルの出口表
面の直前に設けられている、特許請求の範囲第１ないし
第１０項のいずれかに従う投影機。