(57)【要約】      （修正有）【課題】恒星モデルと、惑星モデルと、衛星モデルとを備え、各星モデルの位置に合わせた天空画像をモニタ表示する機能を備えた天体模型装置を提供する。【解決手段】盤面上３に、恒星モデル８と、自転しつつ恒星モデル８を中心とした第１の公転を行う惑星モデル９と、惑星モデル９を中心とした第２の公転を行う衛星モデル１０とを備える。前記第１の公転の位置は、第１の公転位置センサで検知され、前記第２の公転の位置は、第２の公転位置センサで検知され、惑星モデル９の自転位置は、自転位置センサで検知される。天体模型装置１Ａは、各センサの検知信号を受信して対応する天空画像データを読み出し、表示手段である液晶モニタ５２に表示する。【選択図】図１
2018109694.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
恒星モデルと、
自転しつつ前記恒星モデルを中心とした第１の公転を行う惑星モデルと、
前記惑星モデルを中心とした第２の公転を行う衛星モデルと、
前記惑星モデルの表面上の所定位置から所定方向の天空観測を行うことを想定した場合の天空画像データを表示する表示手段と、
前記表示手段に表示される前記天空画像データを準備する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記表示手段に表示される前記天空画像データを、前記惑星モデルの自転位置及び第１の公転位置と前記衛星モデルの第２の公転位置に基づき準備し、
前記天空画像データは、前記衛星モデルに対応する衛星画像情報を含むことを特徴とする天体模型装置。
【請求項２】
盤面上に、恒星モデルと、自転しつつ前記恒星モデルを中心とした第１の公転を行う惑星モデルと、前記惑星モデルを中心とした第２の公転を行う衛星モデルと、を備え、
前記恒星モデルは、前記盤面に回転自在に支持させた主軸に支持され、
該主軸には、回転アームの長さ中央部と円板形状の日付表示回転板の中央部と回転板とが、連れ回り自在に支持され、
前記回転アームの片側端部に副軸の下端部が装着されて、前記主軸と副軸とがタイミングベルトを介して連動自在であり、
前記副軸には、衛星モデルアームを介して衛星モデルが支持され、また、衛星モデルアームの上方となる副軸上部箇所には惑星モデルが支持され、
前記回転板の回転位置が第１の公転位置センサで検知され、前記衛星モデルアームの回転位置が第２の公転位置センサで検知され、前記惑星モデルの自転位置が自転位置センサで検知され、
前記盤面には、各センサ検知信号を受信して前記惑星モデルの表面上の所定位置から所定方向の天空観測を行うことを想定した場合の天空画像データを読み出す制御手段と、該制御手段と前記天空画像データを表示する表示手段とを接続する端子を備えていることを特徴とする天体模型装置。
【請求項３】
前記惑星モデルの前記自転位置を検知する自転位置センサと、
前記惑星モデルの前記第１の公転位置を検知する第１の公転位置センサと、
前記衛星モデルの前記第２の公転位置を検知する第２の公転位置センサと、をさらに有し、
前記制御手段は、前記自転位置センサと前記第１の公転位置センサと前記第２の公転位置センサの各々の検知結果に基づき、前記表示手段に表示される前記天空画像データを準備する、請求項１に記載の天体模型装置。
【請求項４】
前記天空画像データは、他の恒星情報を含む、請求項１乃至３のいずれかの項に記載の天体模型装置。
【請求項５】
前記天空画像データは、複数の他の恒星画像情報を含み、
前記複数の他の恒星画像情報をグループ化する補足線をも含む、請求項１乃至４のいずれかの項に記載の天体模型装置。
【請求項６】
操作手段をさらに有し、
該操作手段により、前記所定位置、前記所定方向、前記天空観測の倍率のいずれかの変更が可能である、請求項１乃至５のいずれかの項に記載の天体模型装置。
【請求項７】
前記惑星モデルに前記自転をさせる自転駆動手段と、
前記惑星モデルに前記第１の公転をさせる第１の公転駆動手段と、
前記衛星モデルに前記第２の公転をさせる第２の公転駆動手段とをさらに有し、
前記制御手段は、時間情報に基づき、前記自転駆動手段、前記第１の公転駆動手段及び前記第２の公転駆動手段の各々を制御する、請求項１乃至６のいずれかの項に記載の天体模型装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、恒星モデルと、惑星モデルと、衛星モデルとを備え、各星モデルの位置に合わせた天空画像をモニタ表示する機能を備えた、理科学習教材に適した天体模型装置に関する。
【背景技術】
【０００２】  特許文献１と２に、月齢表示をする技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５１６６６１６号公報
【特許文献２】特開２００９−２１６５４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  しかしながら、特許文献１による月齢表示装置および時計と、特許文献２による月の満ち欠け説明器は、日時に合わせた天空の画像をモニタ表示する構成を有していない。
しかも、前者は太陽と地球と月を立体的に表示するモデルを備えていない。後者は、地球と月を立体的に表示するモデルを備えているが、太陽と地球と月を立体的に表示するまでには至っていない。このため、両者は、太陽を中心にした地球と月の移動を伴った位置関係が小学生にも理解出来るようになっていない。【０００５】  本発明は、恒星モデルと、惑星モデルと、衛星モデルとを備え、各星モデルの位置に合わせた天空画像をモニタ表示する機能を備えた、理科学習教材に適した天体模型装置を提供することを解決課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】  請求項１に係る天体模型装置は次の各構成を備える。
（１）恒星モデルと、自転しつつ前記恒星モデルを中心とした第１の公転を行う惑星モデルと、前記惑星モデルを中心とした第２の公転を行う衛星モデルとを備える。
（２）前記惑星モデルの表面上の所定位置から所定方向の天空観測を行うことを想定した場合の天空画像データを表示する表示手段を備える。
（３）前記表示手段に表示される前記天空画像データを準備する制御手段を備える。
（４）前記制御手段は、前記表示手段に表示される前記天空画像データを、前記惑星モデルの自転位置及び第１の公転位置と前記衛星モデルの第２の公転位置に基づき準備する。
（５）前記天空画像データは、前記衛星モデルに対応する衛星画像情報を含む。【０００７】  請求項１に係る天体模型装置は、地球の表面上の所定位置（例えば、日本）から見た夜空の画像が、前以て蓄積した位置と日時に対応する天空画像データの中から対応する天空画像データが前記制御手段によって選択されて、前記表示手段に表示する機能（第１の機能）を発揮する。【０００８】  請求項２に係る天体模型装置は次の各構成を備える。
（１）盤面上に、恒星モデルと、自転しつつ前記恒星モデルを中心とした第１の公転を行う惑星モデルと、前記惑星モデルを中心とした第２の公転を行う衛星モデルとを備える。
（２）前記恒星モデルは、前記盤面に回転自在に支持させた主軸に支持され、該主軸には、回転アームの長さ中央部と円板形状の日付表示回転板の中央部と回転板とが、連れ回り自在に支持されている。
（３）前記回転アームの片側端部に副軸の下端部が装着されて、前記主軸と副軸とがタイミングベルトを介して連動自在である。
（４）前記副軸には、衛星モデルアームを介して衛星モデルが支持され、また、衛星モデルアームの上方となる副軸上部箇所には、惑星モデルが支持されている。
（５）前記回転板の回転位置が第１の公転位置センサで検知され、前記衛星モデルアームの回転位置が第２の公転位置センサで検知され、前記惑星モデルの自転位置が自転位置センサで検知される。
（６）前記盤面には、各センサ検知信号を受信して前記惑星モデルの表面上の所定位置から所定方向の天空観測を行うことを想定した場合の天空画像データを読み出す制御手段と、該制御手段と天空画像データを表示する表示手段とを接続する端子（外部接続端子）とを備える。【０００９】  請求項２に係る天体模型装置も段落「０００６」に記載の第１の機能を発揮する。この天体模型装置は、前記恒星モデルを中心とした前記惑星モデルと前記衛星モデルによる前記第１の公転が、前記主軸と前記副軸とを前記タイミングベルトを介して連動させて行う構造になっている。この天体模型装置は、天空画像データを表示する表示手段を備えていないが、前記端子に接続した接続線を介して、天空画像データを前記表示手段に表示する。【００１０】  請求項３に係る天体模型装置は次の各構成を備える。
（１）請求項１に記載の構成を含む。
（２）前記惑星モデルの前記自転位置を検知する自転位置センサと、前記惑星モデルの前記第１の公転位置を検知する第１の位置センサと、前記衛星モデルの前記第２の公転位置を検知する第２の公転位置センサとをさらに有する。
（３）前記制御手段は、前記自転位置センサと前記第１の公転位置センサと前記第２の公転位置の各々の検知結果に基づき、前記表示手段に表示される前記天空画像データを準備する機能を備える。【００１１】  前記制御手段は、前記自転位置センサによる検知信号を受信して、前記惑星モデル（地球）の表面上の所定位置における時刻（例えば、日本を観測点にした時刻）を特定する。また、前記第１の公転位置センサによる検知信号を受信して、前記惑星モデル（地球）の表面上の所定位置における月日（例えば、日本を観測点にした月日）を特定する。このため、前記惑星モデル（地球）の表面上の所定位置における日時（例えば、日本を観測点にした日時）が特定され、この特定した日時の天空画像が前記表示手段に表示される。
また、前記制御手段は、前記第２の公転位置センサによる検知信号を受信して、前記惑星モデル（地球）の表面上の所定位置から見た月の位置（例えば、日本から見た月の位置）を特定する。このため、前記惑星モデル（地球）の表面上の所定位置における日時（例えば、日本を観測点にした日時）における月の満ち欠けが前記表示手段に表示される。【００１２】  請求項４に係る天体模型装置は次の各構成を備える。
（２）請求項１乃至３のいずれかの項に記載の構成を含む。
（２）前記天空画像データは、他の恒星情報を含む。【００１３】  前記他の恒星情報は、太陽を想定した恒星以外の光る星を意味する。請求項４に係る天体模型装置は、太陽、地球、月等が存在する太陽系の恒星情報に限定されず、銀河系を含めた宇宙に存在する他の太陽系の恒星、惑星、衛星を想定した天空画像を前記表示手段に表示することも可能であり、より幅広い天体知識を解り易く学習させる。【００１４】  請求項５に係る天体模型装置は次の各構成を備える。
（１）請求項１乃至４のいずれかの項に記載の構成を含む。
（２）前記天空画像データは、複数の他の恒星画像情報を含む。
（３）前記複数の他の恒星画像情報をグループ化する補足線をも含む。【００１５】  前記複数の他の恒星画像情報は、例えば、星座の画像情報が挙げられる。
前記他の恒星画像情報をグループ化する補足線は、星座を解り易く示す枠線を指す。夜空の星々の画像を見ても、多くの人は何の星座なのかを知らないのが通常である。このため、請求項５においては、星座を解り易く教える補足線も画像表示されるようにした。前記補足線に星座名を付加することも可能であり、星座の説明を表示することも可能である。【００１６】  請求項６に係る天体模型装置は次の各構成を備える。
（１）請求項１乃至５のいずれかの項に記載の構成を含む。
（２）操作手段をさらに有する。
（３）該操作手段により、前記所定位置、前記所定方向、前記天空観測の倍率のいずれかの変更が可能である。【００１７】  前記所定位置の変更が可能とは、観測地点を日本以外の地域（例えば、サハラ、オーストラリア、南極）に変更出来ることを意味する。前記所定方向の変更が可能とは、例えば、観測地点を日本にした北の夜空、南の夜空に向きを移動させることが出来ることを意味する。前記天空観測の倍率の変更は、例えば、月の表面の凹凸模様が判る程度に拡大した画像表示にしたり、土星の環が判る程度に拡大した画像表示にすることを意味する。請求項６に係る天体模型装置は、これらの変更を可能にすることで、子供達を含めた多くの人に強い好奇心を与え、深い天体知識を教える。【００１８】  請求項７に係る天体模型装置は次の各構成を備える。
（１）請求項１乃至６のいずれかの項に記載の構成を含む。
（２）前記惑星モデルに前記自転をさせる自転駆動手段と、前記惑星モデルに前記第１の公転をさせる第１の公転駆動手段と、前記衛星モデルに前記第２の公転をさせる第２の公転駆動手段とをさらに有する。
（３）前記制御手段は、時間情報に基づき、前記自転駆動手段、前記第１の公転駆動手段及び前記第２の公転駆動手段の各々を制御する。【００１９】  請求項７に係る天体模型装置は、前記惑星モデルの自転と、前記第１の公転と、前記第２の公転とが、夫々、駆動手段によって駆動される。各駆動手段は、ステップモータ（ステッピングモータ、パルスモータとも呼ばれる。）が最適とされる。前記自転と、前記第１の公転と、前記第２の公転とをモータ制御させて行うと、前記惑星モデルと前記衛星モデルの高精度な移動と位置決めが行え、観測位置と観測日時の特定が高精度に行える。
【発明の効果】
【００２０】  本発明に係る天体模型装置によれば、太陽を想定した恒星モデルと、地球を想定した惑星モデルと、月を想定した衛星モデルの位置変化とを、モデルを見て知ることができ、また日時毎の天空画像を表示手段に表示させることができる。このため、この天体模型装置の利用者は、地球と太陽と月の位置関係について、各星モデルや画像情報を目で見ながら学習体験できる。
【発明を実施するための形態】
【００２１】  本発明の好適なる実施形態を以下の実施例において詳述する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明実施形態に係るモニタ設置型の天体模型装置を示した斜視図。
【図２】同じくモニタ固定型の天体模型装置を示した斜視図。
【図３】同じくモニタ外部接続型の天体模型装置を示した斜視図。
【図４】同じく床置き型の天体模型装置の使用例を示した図。
【図５】（ａ）は実施形態に係る天体模型装置の内部構造を示した斜視図、（ｂ）は惑星モデルと衛星モデルの支持構造と駆動構造を示した斜視図。
【図６】実施形態１に係る天体模型装置の要部側面断面図。
【図７】実施形態１に係る天体模型装置を斜め下方から見た斜視図。
【図８】日付表示回転板の部分平面拡大図。
【図９】回転板の部分平面拡大図。
【図１０】回転板の位置決めとセンサ検知の構造部を示した側面断面図。
【図１１】（ａ）は第２の公転の位置決めとセンサ検知構造を示した要部側面断面図、（ｂ）は同じくこの位置決め構造を示した正面断面図。
【図１２】（ａ）は衛星モデル用の回転コマを示した平面図、（ｂ）はそのＡ−Ａ断面図。
【図１３】（ａ）は惑星モデル用の回転コマを示した平面図、（ｂ）はそのＡ−Ａ断面図。
【図１４】惑星モデルの自転の位置決めとセンサ検知構造を示した側面断面図。
【図１５】実施形態１に係る天体模型装置の制御構造をブロック図とともに示した図。
【図１６】実施形態１に係る天体模型装置によるセンサ検知と対応画像の一覧を示した図。
【図１７】実施形態２に係る天体模型装置の要部側面断面図。
【図１８】実施形態２に係る天体模型装置における回転板をモータ駆動させる構造を示した部分拡大平面断面図。
【図１９】（ａ）は実施形態２に係る天体模型装置における衛星モデル用の回転コマを示した平面図、（ｂ）はそのＡ−Ａ断面図。
【図２０】実施形態２に係る天体模型装置における惑星モデルの回転コマをモータ駆動させる構造を示した側面断面図。
【図２１】（ａ）は実施形態２に係る天体模型装置における惑星モデル用の回転コマを示した平面図、（ｂ）はそのＡ−Ａ断面図。
【図２２】実施形態２に係る天体模型装置の制御構造をブロック図とともに示した図。
【図２３】実施形態２に係る天体模型装置による指定日時とセンサ検知と対応画像の一覧を示した図。
【図２４】（ａ）（ｂ）（ｃ）は何れも天空画像データを画面表示して示した図。
【図２５】（ａ）（ｂ）（ｃ）は何れも天空画像データを画面表示して示した図
【実施例】
【００２３】〔概要〕
本発明に係る天体模型装置は、太陽と地球と月という３個の星モデルを手で操作して位置変化させる実施形態１と、モータ駆動で位置変化させる実施形態２とがある。これらの実施形態は、さらに表示手段である液晶モニタ（ディスプレイ）を搭載した態様と、モニタを備えた機器を外部接続する態様とがある。いずれの実施形態及び態様も、地球と月を任意の位置に移動させて、任意の日時に所定位置（例えば、日本）から見た月の画像や夜間の星空を前記表示手段に表示する。表示手段は大きさや液晶モニタに限定されない。以下、各実施形態について詳述する。【００２４】〔天体模型装置の概要〕
手動で操作する実施形態１とモータ駆動させる実施形態２において共通する天体模型装置を、図１〜図４に示す天体模型装置１Ａ〜１Ｄを例に挙げて説明する。いずれの天体模型装置１Ａ〜１Ｄも基本構造は同じである。
図１に示す天体模型装置１Ａは、箱形の盤面３の上方に、太陽に相当する恒星モデル８と、地球に相当する惑星モデル９と、月に相当する衛星モデル１０とを備える。盤面３は、底板４の上にカバーテーブル６を装着した高さが低い角箱形状のケース部であり、盤面３内に回転動力伝達部の一部と制御手段とを備える。【００２５】  日付表示回転板７と惑星モデル９と衛星モデル１０は、主軸１２を中心にした反時計回り方向の回転（第１の公転）をする。衛星モデル１０は、副軸１３を中心に反時計回り方向の回転（第２の公転）をする。惑星モデル９は、地軸Ｐ２を中心に反時計回り方向の回転（自転）をする。実施形態１においては、日付表示回転板７や各星モデル８，９，１０を手で操作してこれら３つの回転をさせる。実施形態２においては、これらの回転を夫々ステップモータで回転させる。各星モデル８，９，１０を自然法則に沿う相互に関連した位置変化させるため、各ステップモータはマイコン制御又はプログラム制御されている。【００２６】  天体模型装置１Ａは、外部接続端子４５，４５を備え、この端子４５に接続したケーブル４６を介して、ｉフォン、ｉＰｏｄ、スマートフォン（登録商標）等の名で知られる液晶モニタ５２を備えた通信情報端末器５０Ａに信号接続されている。
液晶モニタ５２には、各星モデル８，９，１０の位置に合わせた天空画像データが表示される。天空画像データは、通信情報端末器５０Ａを利用してインタネットの専用Ｗｅｂサイトからダウンロードしたもの利用するのが基本になる。天空画像データの保存と編集も可能である。編集は通信情報端末器５０Ａで行われ、保存は盤面３内の信号処理回路部４７に接続されている保存手段４８で行われるのが基本になる。また、天空画像データは、専用Ｗｅｂサイトからダウンロードする代わりに、信号処理回路部４７に接続されている図示しないハードディスクにあらかじめ保存されていてもよい。さらに、天空画像データは、各星モデルの位置に基づく演算により、逐次作成してもよい。【００２７】  通信情報端末器５０Ａは、カバーテーブル６の上に取り付けたスタンド４９に、着脱自在に取り付けられている。盤面３には、天体模型装置１Ａ内に電源を取り入れる電源コード４２の接続端子４０と、電源スイッチ４４が設けられている。電源コード４２は、１００Ｖ交流電源を低電圧の直流に変換するアダプタ４３を備える。底板４にはゴム脚５，５・・が取り付けられている。【００２８】  図２に示す天体模型装置１Ｂは、モニタ固定型の天体模型装置であり、図３に示す天体模型装置１Ｃは、モニタ外部接続型の天体模型装置である。図３に示す液晶モニタ５２は、通信情報端末器５０Ａの代わりに用いられるパソコン５０Ｂの画面である。ＴＶ５３のモニタ画面を利用することも可能である。【００２９】  図４に示す天体模型装置１Ｄは、プラネタリウム施設のロビー、公共の科学学習施設等に設置される床置き型の大型天体模型装置である。この天体模型装置１Ｄは、信号線を介して、施設内の壁面に取り付けた大画面液晶モニタ５２とスピーカ５４を外部接続している。このため、多くの来場者がモニタ画像を見、解説を聞き、楽しみながら天体学習できる。【００３０】〔天体模型装置の基本構造〕
天体模型装置１Ａ〜１Ｄにおいて共通する実施形態１による手動操作型の天体模型装置の構造を説明する。
図５（ａ）（ｂ）、図６に示すように、恒星モデル８は、主軸１２の上端部に取り付けられている。主軸１２の下部は底板４に円滑回転自在に支持されており、主軸１２の長さ途中部に回転アーム１８の長さ中央部が連れ回り状態で支持されている。回転アーム１８は、主軸１２を中心にして両側方に延びており、回転アーム１８の一端部には副軸１３の長さ途中部が円滑回転自在に装着されている。回転アーム１８の長さ中央部と一端部との間になる長さ途中部にキャスタ１９が装着されて、回動アーム１８の長さ途中部が底板４上に下受け支持されている。
回転アーム１８の上面には、副軸１３を若干超える半径の日付表示回転板７が装着されている。カバーテーブル６の上面中央部分は、日付表示回転板７を同じ高さで位置させるため、大きな開口になっている。
このため、回転アーム１８と日付表示回転板７は、共に水平な位置関係にあり、キャスタ１９を介して主軸１２を中心にした円周方向の走行が自在である。【００３１】  主軸１２の下端部は底板４の下方に突出し、この突出した部分に大径の回転板２０が連れ回り状態で装着されている。回転アーム１８と底板４との間には高さ方向の間隔があり、副軸１３の下端部は、この間隔がある空間内に突出している。主軸１２と副軸１３は、共に底板４に対して垂直であり、互いに平行な位置関係にある。前記空間内に突出した副軸１３の下端部には、スプロケット２５が連れ回り状態で支持されている。一方、主軸１２にもスプロケット２６が装着されているが、スプロケット２６は底板４に固定されており、主軸１２はスプロケット２６に対して円滑回転自在である。スプロケット２５，２６の間にタイミングベルト２７が巻架されて、主軸１２と副軸１３とが同じ回転方向に連動自在な状態にある。回転アーム１８に支持されているテンションプーリー３４によってタイミングベルト２７の張りが維持されている。【００３２】  本実施形態における第１の公転駆動手段は、２個のスプロケット２５，２６とタイミングベルト２７とを組み合わせたベルト動力伝達である。タイミングベルト２７を用いた動力伝達構造は、滑りの無い正確な動力伝達を低コストで実現させる。図４に示す大型化した天体模型装置１Ｄの場合には、第１の公転駆動手段をチェーン伝動にすることも可能である。【００３３】  図５（ａ）（ｂ）、図６に示すように、副軸１３の上部は日付表示回転板７の上方に突出している。副軸１３の更なる上部に、衛星モデルアーム１６の基端部が円滑回転自在に支持されている。また、回転コマ２９が衛星モデルアーム１６の下面に接近した状態で装着されている。
衛星モデルアーム１６は水平姿勢にあり、衛星モデルアーム１６の先端近傍部に、衛星モデル１０を上端部に取り付けた支持棒１７の下端部が装着されている。このため、衛星モデル１０は、手の操作による副軸１３を中心にした回転（第２の公転）が自在な状態にある。【００３４】  図５（ａ）（ｂ）に示すように、衛星モデルアーム１６の上方になる副軸１３の上端近傍箇所には、傾斜した惑星モデルアーム１４の下方側になる基端部が装着されている。惑星モデルアーム１４の先端近傍に、惑星モデル９を上端部に取り付けた支持軸１５の長さ途中部が円滑回転自在に装着されている。地球の地軸は２３°傾斜しているため、惑星モデル９は、傾斜した惑星モデルアーム１４で支持することによって、この傾斜角を確保している。このため、惑星モデル９は、常に２３°傾斜した向きで自転自在な状態にある。
支持軸１５の下部は、惑星モデルアーム１４の下方に突出し、この突出した支持軸１５の下端部に回転コマ３１が惑星モデルアーム１４の下面に接近した状態で装着されている。【００３５】  図８に示すように、日付表示回転板７の外周縁の沿う面には、１周を３６５等分した目盛の日付７ａが記されている。カバーテーブル６の上面にはこの日付７ａの基準とするマークＭが記されている。
以上の構造を基本構造として備えた天体模型装置は、日付表示回転板７を指先で押し当てながら回転させ、また、惑星モデル９を手で横方向に押したりすると、回転アーム１８と日付表示回転板７と主軸１２と回転板２０は一体となって回転する。ここで例えば、回転アーム１８その他が反時計回りに任意の角度分だけ回転したとする。その時に、底板４に固定されているスプロケット２６は回転しないため、スプロケット２６は回転アーム１８その他に対して相対的に時計回りに任意の角度分だけ回転することになる。同時に、ベルト伝達により、スプロケット２５を介して副軸１３も回転アーム１８その他に対して相対的に時計回りに任意の角度分だけ回転する。このため、惑星モデル９と衛星モデル１０は、恒星モデル８を中心にした第１の公転が自由な状態にあると共に、惑星モデル９の全ての第１の公転位置における各々の地軸Ｐ２を平行に保つことができる。惑星モデル９の自転も自由な状態にある。衛星モデル１０の惑星モデル９を中心にした第２の公転も自由な状態にある。【００３６】〔第１の公転の位置決め〕
図７、図９に示すように、回転板２０の外周に沿った近傍面には、３６５個の小孔２０ａ・・・が等間隔を置いて設けられている。小孔２０ａ・・・は、第１の公転の位置決めと、回転位置をセンサ検知するためにある。
地球を想定した惑星モデル９による第１の公転の位置決めは、地球の公転１回転が３６５日要する。このため、小孔２０ａ・・・を回転板２０の周回方向に３５６個設けて、１日毎の位置決めとセンサ検知が正確に行えるようにした。このセンサ検知は、所定位置（例えば、日本）における天体観測する日を天体模型装置上で指定し、これに対応する天空画像データを読み出して表示させるためにある。第１の公転の位置決めは、モータ駆動型の天体模型装置については不要である。ステップモータによる１ステップ当たりの回転角から、回転板２０の１日毎の回転をさせることができるからである。【００３７】  図５（ａ）を参照しつつ図１０に示すように、第１の公転位置決めは、本実施形態においては、第１の公転位置決め手段の一形態であるボールプランジャＢ１と、回転板２０の小孔２０ａとによる凹凸係合により行われる。ボールプランジャＢ１の先端に突出する鋼球Ｂａが、回転板２０の小孔２０ａ内に浅く突入して係合する。ボールプランジャＢ１は、底板４の下面に装着した取付け部材２１に取り付けられている。硬球Ｂａは、前方にばね付勢されて後退が自在な状態にあり、回転板２０の回転によって押し戻されて係合を乗り越える弱い力の係合をする。手動による回転操作の際には、係合によるクリックの感触が手に感じる。【００３８】  図８に示す日付表示回転板７に記された目盛の日付７ａのピッチと、回転板２０の小孔２０ａのピッチは同じである。このため、例えば、日付表示回転板７を３５日の日に合わせた位置まで回転させると、惑星モデル９と衛星モデル１０は、１年のうちの３５番目になる日（２月４日）に合わせた位置関係になる。日付は、カバーテーブル６の上面に印された基準マークＭに位置合わせした日になる。【００３９】〔第１の公転位置センサＳ１〕
図７、図１０に示すように、第１の公転位置センサＳ１は、本実施形態においては、底板４の下面に装着した取付け部材２１に、回転板２０の小孔２０ａに向けて、ボールプランジャＢ１の邪魔にならない個所に、取り付けられている。
第１の公転位置センサＳ１は、図８に示すようにして決めた日付に対応する回転板２０の小孔２０ａをセンサ検知し、検知信号を後述する信号処理回路部４７に無線で送る。第１の公転位置センサＳ１は、回転板２０の小孔２０ａが通過する度に検知を繰り返し、信号処理回路部４７に無線で送る。この際に使用する無線通信方式として、ＦＭ方式、ＰＣＭ方式、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（ブルートゥース）またはＷｉ−Ｆｉ（ワイファイ）を用いることができるが、他の無線通信方式でもよい。また、有線で送ってもよい。以下、全ての位置センサについて同様である。信号処理回路部４７は、日付が０に対応する小孔２０ａから指定した日付に対応する小孔２０ａまでの検知数を加算して、この加算値から対応する天空画像データを読み出して、モニタ表示する。
第１の公転位置センサＳ１は、市販の小型光センサが挙げられる。回転数を加算する回転センサ、マイクロスイッチ等、光センサ以外のセンサやスイッチを使用することも可能である。【００４０】〔衛星モデル１０側の回転コマ２９〕
図５（ｂ）、図１１（ａ）（ｂ）に示す回転コマ２９は、衛星モデル１０の回転の位置決めと、この位置におけるセンサ検知の受け部になる。回転コマ２９は、衛星モデル１０の回転の位置決めと、この位置におけるセンサ検知の対象物になる。
図１２に示すように、回転コマ２９は、上部の円板部２９ａの外周に沿う等間隔を置いた箇所に長孔２９ｂ・・・が設けられた金属製のコマである。長孔２９ｂ・・・は、１周を２７等分した２７個ある。この２７個の数は、月が地球を中心にして第２の公転をする日数に相当する１日を単位とした数であり、地球から見た月は、新月から数えて２７日目が次の新月になる。回転コマ２９は、図５（ｂ）に示す衛星モデル１０の惑星モデル９を中心にした第２の公転を日割りする。【００４１】〔衛星モデル１０の回転（第２の公転）の位置決めと、センサ検知〕
衛星モデル１０の回転（第２の公転）の位置決めは、図１１（ａ）（ｂ）に示すように、ボールプランジャＢ２の先端部と、回転コマ２９の長孔２９ｂとによる凹凸係合で行われる。ボールプランジャＢ２は衛星モデルアーム１６の先端部に取り付けられ、このボールプランジャＢ２先端部のばね付勢された鋼球Ｂａを、長孔２９ｂ内に浅く突入係合させる。【００４２】  位置決めした位置のセンサ検知は、図１１（ａ）に示すように、衛星モデルアーム１６に取り付けた第２の位置センサＳ２により行われる。図示する位置センサＳ２は、センサ光の発振部と、反射したセンサ光の受光部とを有するタイプのものが用いられ、衛星モデルアーム１６に設けた孔内を通じて回転コマ２９に向けてセンサ光を発振し、このセンサ光が回転コマ２９の長孔２９ｂ内を通過するか、回転コマ２９の上面で反射するかを検知する。このタイプの位置センサＳ２は、受光が途切れたときに検知信号を図５（ａ）に示す信号処理回路部４７に無線で送る。位置センサは、受光部を対向させたタイプの光センサを用いてもよく、光センサの代わりに市販のマイクロセンサ、プッシュスイッチを用いることも可能である。また、ロータリー接触型の電気スイッチを用いて通電の有無を検知するようにしてもよい。回転コマ２９に代えて、上板面が大径の回転板を用いることも可能であり、この場合には、回転コマの語は回転板の語に置き換えられる。【００４３】〔惑星モデル９側の回転コマ３１〕
図５（ｂ）に示す回転コマ３１は、惑星モデル９の自転の位置決めと、この位置におけるセンサ検知の対象物になる。
図１３に示すように、回転コマ３１は、上部の円板部３１ａの外周に沿う等間隔を置いた箇所に長孔３１ｂ・・・がある金属製のコマである。長孔３１ｂ・・・は、１周を２４等分した２４個あり、この２４個の数は、地球が１回転（自転）する１日の２４時間のうちの１時間を単位とした数になる。回転コマ３１に代えて、上板面が大径の回転板を用いることも可能であり、この場合も、回転コマの語は回転板の語に置き換えられる。【００４４】〔惑星モデル９の自転の位置決めと、この位置のセンサ検知〕
惑星モデル９の自転位置決めは、図１４に示すように、惑星モデルアーム１４の先端部に自転位置決め手段の位置形態であるボールプランジャＢの先端部と、回転コマ３１の長孔３１ｂとによる凹凸継合で行われる。
ボールプランジャＢは惑星モデルアーム１４の先端部に取り付けられ、ボールプランジャＢ先端部のばね付勢された鋼球Ｂａを、長孔３１ｂ内に浅く突入係合させる。【００４５】  位置決めした位置の検知は、惑星モデルアーム１４に取り付けた自転位置センサＳから、惑星モデルアーム１４に設けた孔内を通じて回転コマ３１に向けてセンサ光を発振する。自転位置センサＳは、図１１（ａ）に示すものと同じタイプのものが用いられ、自転位置センサＳによる検知信号は図５（ａ）に示す信号処理回路部４７に無線で送られる。このセンサＳに代わりに受光部を対向させた光センサ、マイクロセンサ、プッシュスイッチ、ロータリー接触型の電気スイッチを用いてもよい。【００４６】〔逆回転防止〕
図５（ａ）に示す主軸１２と副軸１３と惑星モデル９の支持軸１５が自然法則に反する逆回転したときにもセンサ検知すると、信号処理回路部４７は、この検知信号も加算して、全く違った天空画像データを読み出す。このため、主軸１２と副軸１３と惑星モデル９の支持軸１５は、逆回転しないようにする必要がある。逆回転防止は、図示していないが、複数個の鋼球を軸周りに配したワンウエイカム、ラチエット爪、逆転防止ブレーキ等の公知の逆転防止技術が採用される。または、主軸１２と副軸１３と支持軸１５の各々の順回転も逆回転も検知できるようなセンサを用い、各々が逆回転したときの検知回数を減算させてもよい。【００４７】〔実施形態１におけるセンサ検知から天空画像データの表示に至る流れ〕
図１５は、手動で回転操作する実施形態１の天体模型装置に対応する。
第１の公転位置センサＳ１によるパルス波の検知信号と、第２の公転位置センサＳ２によるパルス波の検知信号と、自転位置センサＳによるパルス波の検知信号は、個別に制御手段（ＣＰＵ）である信号処理回路部４７内において順次加算される。各検知信号の加算は、対応する公転と自転が個別に１周すると、個別に０になり、再び１から加算される。【００４８】  惑星モデル９による第１の公転と自転、及び衛星モデル１０による第２の公転が停止し、各検知信号の全ての加算が所定時間（例えば、数秒）一時停止すると、信号処理回路部４７内の演算回路部は、加算した各検知信号数値に対応する天空画像データの読み出し信号を、保存手段４８であるＲＡＭ内に送信する。そして、保存手段４８から、対応する天空画像データをビデオメモリ５１に送信し、液晶モニタ５２に表示する。表示した天空画像データは保存手段４８内に蓄積されたまま残る。【００４９】  惑星モデル９による第１の公転と自転、及び衛星モデル１０による第２の公転の少なくとも１つが回転し始めると、天空画像データは液晶モニタ５２から消える。次に、惑星モデル９による第１の公転と自転、及び衛星モデル１０による第２の公転の全てが停止すると、この停止した位置と時間の天空画像データが、上述した流れで液晶モニタ５２に表示される。【００５０】  天空画像データは、通信情報端末器５０Ａやパソコン５０Ｂを用いて、インタネットの専用Ｗｅｂサイトから、日時単位で入手し、保存手段４８内に蓄積される。入手した天空画像データを編集して保存することも可能である。
また、天空画像データは、専用Ｗｅｂサイトから入手する代わりに、信号処理回路部４７に接続されている図示しないハードディスクにあらかじめ保存されていてもよい。さらに、天空画像データは、各星モデルの位置に基づく演算により、逐次作成してもよい。【００５１】  図１６に、実施形態１における各センサの検知数、対応する日時及び対応する天空画像データの一覧表が示されている。自転位置センサの検知数に０表示があるのは、２４時（午前０時）を指しており、前記検知数が２４になると、０清算される。また、天空画像データのファイルネームが数字８桁であることについては、最初の４桁は日付を表わし、次の２桁は時刻を表わす。最後の２桁は第２の公転位置（衛星モデル１０）を表わす。対応する日時が前記信号処理回路部４７によって特定されると、該信号処理回路部４７は対応する天空画像データを読み出す。【００５２】〔実施形態２の天体模型装置〕
モータ駆動型の実施形態２に係る天体模型装置においても、実施形態１の場合と同様の基本構造と、各センサ検知構造を備える。このため、実施形態２に係る天体模型装置に特有な構造と機能について説明する。
実施形態２に係る天体模型装置は、図５（ａ）（ｂ）に示す惑星モデル９による第１の公転と、衛星モデル１０による第２の公転と、惑星モデル９の自転の夫々が、ステップモータで駆動制御されている。実施形態２においては、実施形態１の５（ａ）（ｂ）と図６に示す構造において、ボールプランジャＢ，Ｂ１，Ｂ２が取り去られ、後述するステップモータが取り付けられている。【００５３】  図１７に示すように惑星モデル９による第１の公転は、底板４に取り付けたステップモータＭ１の駆動により回転板２０を回転させて行う。
図１８に示すように、回転板２０は、外周縁に回転板２０の１周を３６５等分した数に合わせた３６５個の小孔２０ａ・・・と歯部２０ｂ・・・が等間隔を置いて設けられており、ステップモータＭ１にはこの歯部２０ｂ・・・に歯合する小径の小歯車６０が装着されている。３６５個の歯数は地球の公転が１周する所要日数に相当し、回転板２０の回転は前記第１の公転と同じである。このため、小歯車６０の歯数はステップモータＭ１の１ステップ毎の回転角に基づき決められており、ステップモータＭ１が１ステップ回転すると第１の公転の１日分の回転が行われる。第１の公転位置センサＳ１による検知も１日単位で行われる。小歯車６０は、１枚に限らず複数枚を組み合わせてもよい。【００５４】  衛星モデル１０による第２の公転は、図１７に示すように、副軸１３に取り付けられている回転コマ２９の外周をギヤ形状とし、回転コマ２９は、衛星モデルアーム１６に取り付けられたステップモータＭ２の駆動により回転する。
図１９に示すように、回転コマ２９は、円板部２９ａの外周に１周を２７等分した数に合わせた２７個の歯部２９ｃ・・・が設けられている。２７個の数は月の公転が１周する所要日数である。ステップモータＭ２には、これらの歯部２９ｃ・・・に噛み合う小歯車６１が装着されており、小歯車６１の歯数はステップモータＭ２の１ステップ毎の回転角に基づき決められており、ステップモータＭ２が１ステップ回転すると第２の公転の１日分の回転が行われる。第２の公転位置センサＳ２による検知も１日単位で行われる。【００５５】  図２０に示す惑星モデル９の自転は、惑星モデル９の支持軸１５に取り付けられている回転コマ３１の外周をギヤ形状とし、回転コマ３１が、惑星モデルアーム１４に取り付けられたステップモータＭの駆動により回転する構造にした。
図２１に示すように、回転コマ３１は、円板部３１ａの外周に１周を２４等分した数に合わせた２４個の歯部３１ｃ・・・が設けられている。２４個の数は地球に自転が１周する所要時間である。ステップモータＭには、これらの歯部３１ｃ・・・に噛み合う小歯車３３が装着されており、小歯車３３の歯数はステップモータＭの１ステップ毎の回転角に基づき決められており、ステップモータＭが１ステップ回転すると惑星モデル９の自転の１時間分の回転が行われる。自転位置センサＳも１時間単位の検知になる。【００５６】〔実施形態２におけるセンサ検知から天空画像データの表示に至る流れ〕
図２２は、ステップモータの駆動で回転する実施形態２の天体模型装置に対応する。
図２２に示すように、惑星モデル９による第１の公転は、信号処理回路部４７が、第１の公転位置センサＳ１による検知数を基にして、第１の公転駆動手段であるステップモータＭ１を駆動させて行う。この駆動は、１日分の位置変化に相当する１／３６５回転の回転角毎に進む。
衛星モデル１０による惑星モデル９を中心にした第２の公転は、信号処理回路部４７が、第２の公転位置センサＳ２による検知数を基にして、第２の公転駆動手段であるステップモータＭ２を駆動させて行う。この駆動は、惑星モデル９から見た１日分の位置変化に相当する１／２７回転の回転角毎に進む。
惑星モデル９の自転は、信号処理回路部４７が、自転位置センサＳによる検知数を基にして、自転駆動手段であるステップモータＭを駆動させて行う。この駆動は、１／２４回転の回転角毎に進む。【００５７】  同時に信号処理回路部４７は、第１の公転位置、第２の公転位置及び自転位置から特定される日時に対応する天空画像データの読み出し信号を、保存手段４８であるＲＡＭ内に送信する。そして、保存手段４８から、対応する天空画像データをビデオメモリ５１に送信し、液晶モニタ５２に表示する。【００５８】  ここで、ステップモータの駆動で回転する実施形態２の天体模型装置として、いくつかの仕様が考えられる。【００５９】  まず、操作者が任意の日時を指定し、その指定日時に対応する天空画像データが表示される仕様である。この場合には操作手段である通信情報端末器５０Ａ、パソコン５０Ｂまたは操作パネル１００Ｂを介して指定される。操作パネル１００Ｂは図２の天体模型装置１Ｂに含まれているが、図１、図３または図４の各天体模型装置に含まれていても当然構わない。
図２３に、実施形態２における操作者が任意の日時を指定する仕様の場合の指定日時、各センサの検知数、対応する天空画像データの一覧表が示されている。ここで、実施形態１（図１６）における天空画像データのファイルネームが数字８桁であるのに対し、実施形態２（図２３）は６桁である。これは以下の理由による。
実施形態１の場合は第１の公転、第２の公転及び自転の各位置を操作者は自由に設定可能であるため第２の公転（衛星モデル１０）の位置（２７通り）を表わすための２桁を追加する必要が生じる結果、ファイルネームは数字８桁となる。一方、実施形態２の場合は、日付と時刻が決まれば第１の公転、第２の公転及び自転の各位置が一意に決定されるため天空画像データのファイルネームは数字６桁で事足りることになる。但し、実施形態２の場合も、「日付と時刻」と「第１の公転、第２の公転及び自転の各位置」の関係を操作者が設定できるようにしてもよい。【００６０】  実施形態２の天体模型装置の他の仕様として、操作者が任意の日時を指定するのではなく、実時間の経過に沿って第１の公転、第２の公転及び自転と、天空画像データの表示が行われる仕様である。この場合において、実時間と天体模型装置の動作とを完全に一対一に対応させる仕様だけでなく、例えば実時間１時間の天体の動きを、天体模型装置では１分間で再現する仕様も考えられる。【００６１】〔モニタ表示の各例〕
図２４、図２５に、実施形態１と実施形態２に共通する、モニタ表示した天空画像が示されている。天体模型装置は、子供向けの学習教材として利用できるため、モニタ表示する天空画像は、今夜及び日時を指定した天空画像、例えば、夜空の様子、星座、月の満ち欠け等を表示することができる。つまり、惑星モデルの自転及び第１の公転、衛星モデルの第２の公転に連動して、保存手段４８から各々の位置関係に沿った各種の星や星座のデータが読み出され、表示される。また、文字情報や補足線を付加して星の名、星座名、月の満ち欠けの暦等も表示することができる。また、太陽系の星の数々、月がなぜ満ち欠けするのか、などの子供に興味のある天文科学情報を画像表示することもできる。併せて、音声情報も表示することもできる。
尚、モニタ表示する天空画像は、静止画像以外にも、日時を様々な速度で進めた動画画像も含まれる。【００６２】  また、実施形態１と実施形態２に共通する応用例として、操作手段を有する天体模型装置１Ａ〜１Ｄにおいて、前記惑星モデル（地球）の表面上の観測位置（世界各国）、観測方向（東西南北）、観測倍率は操作手段を用いて変更することも可能である。この場合には、前記惑星モデル（地球）の表面における各観測位置にＬＥＤ等を設置した上で、操作者にとって現在の観測位置が分かるように対応するＬＥＤ等を点灯させることもできる。
【産業上の利用分野】
【００６３】  本発明に係る天体模型装置は、学習教材の分野で利用される。
【符号の説明】
【００６４】    １Ａ〜１Ｄ天体模型装置
３    盤面
４    底板
６    カバーテーブル
７    日付表示回転板
７ａ  日付
８    恒星モデル
９    惑星モデル
１０    衛星モデル
１２    主軸
１３    副軸
１４    惑星モデルアーム
１６    衛星モデルアーム
１８    回転アーム
２０    回転板
２７    タイミングベルト
２９    回転コマ
３１    回転コマ
４７    信号処理回路部
５０Ａ  通信情報端末器
５０Ｂ  パソコン
５２    液晶モニタ（表示手段）
１００Ｂ  操作パネル
Ｂ、Ｂ１、Ｂ２  ボールプランジャ（位置決め部材）
Ｂａ    鋼球
Ｓ      自転位置センサ
Ｓ１    第１の公転位置センサ
Ｓ２    第２の公転位置センサ
Ｍ      自転駆動手段（ステップモータ）
Ｍ１    第１の公転駆動手段（ステップモータ）
Ｍ２    第２の公転駆動手段（ステップモータ）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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