(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明で有底の半球カバーと、
半球カバー内部の底面部中心に設置された透明の半球レンズと、
半球レンズの底面に設けられた上面が鏡面のミラーと、
半球カバーと半球レンズとの間の空間に充填された透明充填材と、
半球カバーの表面に表示された時刻線と、から構成され、
透明充填材の屈折率は半球レンズの屈折率よりも小さいことを特徴とする日時計。
【請求項２】
透明充填剤が水であることを特徴とする請求項１記載の日時計。
【請求項３】
透明充填剤中に散乱剤を分散させたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の日時計。
【請求項４】
時刻線がアナレンマ曲線であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の日時計。
【請求項５】
半球レンズの焦点が半球カバー上にあることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の日時計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は日時計に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の日時計は、投影棒や投影板の影を時刻線が表示された平面や球面に投影し、影が示す時刻線から時刻を知る構造になっている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−６６１６６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、このような従来の技術にあっては、影を指針として時刻線を示すため、表示が暗く見づらい。特に投影棒等を用いて影の先端で時刻線を点状に示す場合は、影の先端が不明瞭で時刻を認識しづらい場合がある。
【０００５】
本発明は、このような従来の技術に着目してなされたものであり、時刻線を影でなく光点で示すことができる日時計を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１記載の発明は、透明で有底の半球カバーと、半球カバー内部の底面部中心に設置された透明の半球レンズと、半球体の底面に設けられた上面が鏡面のミラーと、半球カバーと半球レンズとの間の空間に充填された透明充填材と、半球カバーの表面に表示された時刻線と、から構成されていることを特徴とする。
【０００７】
請求項２記載の発明は、透明充填剤が水であることを特徴とする。
【０００８】
請求項３記載の発明は、透明充填剤中に散乱剤を分散させたことを特徴とする。
【０００９】
請求項４記載の発明は、時刻線がアナレンマ曲線であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１記載の発明によれば、日時計に当たった太陽光を内部に導入して、半球レンズの底面に設けられたミラーにより反射して、その反射光を半球レンズで集光させることで、半球カバーの表面に表示された時刻線を光点（集光スポット）で指示することができる。影でなく集光した光点で指示するため、時刻線を正確に且つ見やすい状態で示すことができる。半球カバーと半球レンズとの間に透明充填材を設け、空気に比べて相対屈折率を小さくしているため、半球レンズの焦点距離が長くなり、集光した光点をよりシャープにして時刻の読み取り精度を向上することができる。
【００１１】
請求項２記載の発明によれば、透明充填剤として水を利用したため、取り扱いが容易で、透明充填材の交換作業などが行いやすい。
【００１２】
請求項３記載の発明によれば、透明充填剤中に光の散乱剤を分散させたため、半球カバーの光点だけでなく、そこに至る光路も視認することができ、光点位置が更に見やすくなる。
【００１３】
請求項４記載の発明によれば、時刻線がアナレンマ曲線であるため、直線状の時刻線に比べ、季節に応じた正確な時刻を知ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】日時計の全体斜視図。
【図２】日時計の断面図。
【図３】日時計の光路を示す断面図。
【図４】ガラス球の屈折を示す光路図。
【図５】アナレンマ曲線を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１〜図５は、本発明の好適な実施形態を示す図である。この日時計１は全体として半球形状をしている。表面は透明樹脂板製で半球ドーム状の半球カバー２にて形成されている。底面部３はフラットで非透明の樹脂板にて形成されている。底面部３の直径は１０ｃｍである。
【００１６】
半球カバー２の内部には底面部３の中心に透明ガラス製の半球レンズ４が設けられている。この半球レンズ４の直径は３ｃｍである。この半球レンズ４は底面がフィルム状のミラー５を介在した状態で半球カバー２の底面部３に対して接着されている。従って、半球レンズ４の底面は上面が鏡面となっている。
【００１７】
半球カバー２と半球レンズ４との間の内部空間には透明充填材として水６が充填されている。また水６には光の散乱剤としてコロイド状の乳剤７が分散されている。従って、水６は若干白く濁った透明状態になっている。
【００１８】
半球カバー２の表面には、日時計１が利用される緯度に対応し且つ日時計１を決められた方角にセットした状態で指示される時刻線としてアナレンマ曲線８が表示されている。太陽は１時間に角度１５度ずつ移動するため、アナレンマ曲線８は半球レンズ４の中心からの角度が１５度ごとの各時間に対応して表示されている。直線でなく8の字状のアナレンマ曲線８としたのは、地球が太陽の周りを楕円運動していることと、地球の回転軸が公転面に対して垂直でないことから、太陽の年間を通しての同時刻の位置が天球上で８の字を描くためである。アナレンマ曲線８の１つには、図５に示すように、一年間の月数が表示されており、アナレンマ曲線上の月の位置も数字により把握できるようになっている。尚、アナレンマ曲線８は上端が夏至で、下端が冬至である。
【００１９】
次に作用を説明する。
【００２０】
日時計１を決められた位置にセットした状態で、太陽光Ｌが日時計１内に入射すると、半球カバー２と水６を透過した後に半球レンズ４内に屈折しながら進入する。そして、半球レンズ４内に進入した太陽光Ｌは半球レンズ４の底面のミラー５で反射される。ミラー５で反射された太陽光Ｌは再度半球レンズ４で屈折しながらレンズ作用により水６の中を収束しながら集光する。半球カバー２と半球レンズ４との間隔は概ね半球レンズ４の焦点距離と一致し、太陽光Ｌは半球カバー２の表面でスポット状の光点Ｐとなるように集光する。光点Ｐの位置は太陽光Ｌの入射角度（時刻）により変化し、光点Ｐとアナレンマ曲線８との位置関係関係から時刻を知ることができる。尚、図５は３月の光点Ｐの移動状態を示している。
【００２１】
本来ガラス製の半球レンズ４は屈折率が大きい（ｎ＝1.5）ため、焦点距離が極端に短く、収差も大きくて使いづらい。図４は、ガラス球９へ平行光が入射した時の光路を示す図である。集光点Ｐ′がガラス球９に近く利用しづらい。
【００２２】
そのため、本実施形態では、ガラス製の半球レンズ４の周囲の空間を水６で満たし、屈折率を相対的に小さくして焦点距離を伸ばした。相対屈折率は屈折面の両側に接する２つの空間を満たすそれぞれの物質の屈折率の比で決まる。水６の屈折率が1.3であるので、水６の中での半球レンズ４の相対的な屈折率は1.15程度になる。屈折率が相対的に小さくなるため、焦点距離が伸び、半球レンズ４を透過した集光を利用しやすくなると共に、集光した光点がよりシャープになり、時刻の読み取り精度を向上することができる。
【００２３】
また、この実施形態では、水６の中に光の散乱剤としてコロイド状の乳剤７が分散されているため、半球カバー２の表面の光点Ｐだけでなく、半球レンズ４から収束して光点Ｐに至る光路１０も光輝状態となって視認することができる。従って、あたかも光の指針でアナレンマ曲線８の位置を指し示しているようになり、光点Ｐの位置を確認しやすいだけでなく、意匠的な効果も向上する。
【００２４】
以上説明したように、この実施形態によれば、半球カバー２の表面に表示されたアナレンマ曲線８を、影でなく、光点Ｐで指示することができるため、時刻を正確に且つ容易に把握することができる。
【００２５】
尚、以上の説明では、半球カバー２及び半球レンズ４を透明にしたが、透明は、無色透明に限定されず、光透過性を有するものであれば着色透明でも良い。
【００２６】
ガラス製の半球レンズ４を例にしたが、アクリル等の樹脂製でも良い。
【００２７】
透明充填剤として水６を例にしたが、シリコンオイルのような別の液体でも良いし、空間にプラスチック原液を流し込んで固化させた透明固体でも良い。
【００２８】
散乱剤も乳剤７に限定されず、透明充填材中に均一に分散して、光を散乱させる機能を有するものであれば何でも良い。
【符号の説明】
【００２９】
１  日時計
２  半球カバー
３  底面部
４  半球レンズ
５  ミラー
６  水（透明充填材）
７  乳剤（散乱剤）
８  アナレンマ曲線（時刻線）
９  ガラス球
１０  光路
Ｌ  太陽光
Ｐ  光点
Ｐ′  集光点
【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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