(57)【要約】【課題】  本発明は、広い視野を観察・記録可能な透写装置の提供を課題とする。【解決手段】  本発明は、柔軟な透明シートを素材とする透写板と、前記透写板を半円筒形に保持する構造の本体と、観測者の視点を固定する構造の照準器とを備えることを特徴とする、心射円筒図法を応用した透写装置である。観測者は照準器を通し、天体の運動又は景観を水平方向約１８０度にわたり観察し、透写板に記録できる。本発明は理科の天体観測のほか、美術の遠近法、地理の地図投影法、数学の射影幾何学の理解を助ける教具として使用できる。【選択図】  図１
2005141176.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（１）柔軟な透明シートを素材とする透写板と、
（２）前記透写板を半円筒形に保持する構造の本体と、
（３）観測者の視点を前記半円筒形の軸上の１点に固定する構造の照準器と、
を備えることを特徴とする、心射円筒図法を応用した透写装置。
【請求項２】
前記透写板は、ＯＨＰシートなどの長方形の柔軟な透明シートの一端をヨ字状、他端をＥ字状に形成する切り欠きを設け、該透写板を前記本体に取り付けたときに、該切り欠きと本体とを噛み合わせることで透写板を半円筒形に保持する仕組みを特徴とする、請求項１記載の透写装置。
【請求項３】
前記本体は、長方形の段ボールなどの部材をコ字状に組み立て、上下の面に互いに平行な半円形の切り込みを設け、該切り込みに前記透写板を挿入して透写板を半円筒形に保持する仕組みを特徴とする、請求項１又は２のいずれかに記載の透写装置。
【請求項４】
前記照準器は、
（１）対象を観察するための覗き穴を有する部分と、
（２）該部分を支える軸と、
（３）軸受けと、
を備え、観察対象の方位に応じて覗き穴を軸を中心に回転し、観察対象の高度に応じて覗き穴の位置を軸上で調整することを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載の透写装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、透写装置に係わり、特に天体運動及び景観を心射円筒図法を用いて観測・記録する透写装置に関する。
【背景技術】
【０００２】  古来、人類は天体観測を通じて自然界の法則を学び、天文学の発展と文明の進歩は密接に関係している。天体の観察は自然科学的思考を涵養するうえで極めて重要だが、従来の初等・中等教育向け天文教具には、太陽や月の位置を簡単かつ正確に記録し、その運動を直感的に理解できるものが少ない。【０００３】  現在、我が国の初等・中等教育で用いられている主な天体観測方法は、（１）目視スケッチ、（２）ノーモン、（３）透明半球、（４）高度・方位計などである（例えば、非特許文献１、２参照。）。これらの方法にはそれぞれ次のような長短がある。（１）の目視スケッチは地平線や建物、電柱、電線などの目標物を基準として天体の位置を観察・記録するため、正確な観測は難しく、又、異なる観測条件や異なる観測者のデータの相互比較も困難である。（２）のノーモンは太陽の動きを正確に観測できるが、太陽自体ではなく棒の影の位置を観測するため、太陽の動きを直感的に理解しにくい面がある。（３）の透明半球は透明プラスティック製の半球に太陽の動きを投影する仕組みであり、太陽の動きを正確に観測でき、かつ太陽の日周運動や天球の概念を理解しやすい。半面、半球状であるため保管に難がある。ノーモンと透明半球はいずれも太陽の動きを正確に観測できるが、月や星の観測には使えない。（４）の高度・方位計は正確な観測が可能で昼夜いずれの天体観測にも利用できるが、観測手順が複雑なため低学年の学習者には不向きである。
【非特許文献１】  「子ども天文教室  やさしい天体観測」、前川  光著、大日本図書刊、１９８５年、ｐ．６〜２０
【非特許文献２】  「天文教具」、高城武夫著、恒星社刊、１９７３年、ｐ．１７０〜１７４、ｐ．１９０〜１９２
【０００４】  西欧ではルネッサンス時代に自然の対象物を平面に正確に写し取る方法として透視図法が発展し、これを応用した様々な透写装置が考案された。代表的な透写装置には、（１）ガラス板を透かして対象を観察し、該ガラス板に直接写し取る方式と、（２）格子状に糸を張った枠を通して対象を観察し、卓上に用意した同様の格子状の画面に写し取る方式とがある。上記のいずれの方式も視点を固定する仕組みを備えている（例えば、非特許文献３参照。）。
【非特許文献３】  「遠近法の誕生  ルネサンスの芸術家と科学」、辻  茂著、朝日新聞社刊、１９９５年、ｐ．１２３〜１３０
【０００５】  前記透写装置を天体観測に応用すれば、天体を直接観察するため天体の運動を直感的に理解しやすく、また透視図法によって天体の運動を正確に記録できる。しかし、太陽や月などの天体は東から上り、天空を横切り西に沈むため、日周運動を観測するには広い視野をもつ装置が必要となる。透写面の寸法を一定にした場合、前記装置の視野の角度αは透写面と視点の距離ｍに反比例し、ｍが小さいほどαは大きくなる。αを１８０度に近づけるにはｘを限りなく０に近づける必要があるが、ｍを小さくすると観測誤差が増大する。従って、透写面が平面の透写装置では、天空を一望できる広い視野を確保することは原理的に無理である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】  広い視野を観察・記録可能な透写装置の提供。
【課題を解決するための手段】
【０００７】  本発明は、前記課題を解決するために、以下の手段を採用した。すなわち、本発明は、
（１）柔軟な透明シートを素材とする透写板と、
（２）前記透写板を半円筒形に保持する構造の本体と、
（３）観測者の視点を前記半円筒形の軸上の１点に固定する構造の照準器と、
を備えることを特徴とする、心射円筒図法を応用した透写装置である。
【発明の効果】
【０００８】  本装置を月や星の観測に使用する場合、観測者は照準器と透写板を通して天体を観察し、天体の位置を透写板に油性サインペンなどの筆記具で記録する。太陽の観測に使用する場合は、日食の観察に用いるものと同様の十分な濃度の減光フィルターなどを透写板又は照準器の外側（観測対象側）に保持又は固定して観測者の目を保護する。あるいは、従来の透明半球と同様の観測方法を用いて観測者の目を保護する。すなわち照準器の覗き穴に白い紙片などを添付し、筆記具を透写板の外側（観測対象側）にかざし、ペンの先端の影が照準器の中心に一致する位置で透写板に印をつけて太陽の位置を透写板に投影する。【０００９】  本装置は心射円筒図法に基づいて観測対象を透写板上に投影するため、地上の目標物を基準に観測する従来の目視スケッチよりも正確である。観測者は前記作業を一定時間ごとに繰り返し、天体の日周運動や年周運動を観測する。本装置は水平方向約１８０度の観測が可能なため、天体のダイナミックな運動を理解しやすい。【００１０】  従来は観測対象に応じて異なる観測手段を用いる必要があったが、本発明は昼間の太陽と月、夜間の月と星の観測に共用できる。【００１１】  透写板に市販のＡ４サイズＯＨＰシートなどの規格品を使用すれば、ＯＨＰ装置を用いて観測データをスクリーンに拡大投影し学級全体で評価したり、異なる観測条件や異なる観測者のデータを重ねて比較したりできる。また透写板はシート状なのでノートなどへの添付が可能で、透明半球に比べ保管しやすい。【００１２】  本発明は理科の天体観測のほか、美術の遠近法や地理の地図投影法、数学の射影幾何学の理解を助ける教具として使用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】  本発明の本体構造は、木材、金属、プラスティックなど各種の素材で制作できる。しかし初等・中等教育用の教具として広く活用されるためには、学習者全員が入手できる低価格で提供することが望ましい。そのためには、段ボールやＯＨＰシートなどの入手しやすい素材と単純な構造を採用して低コストで製品化可能にすることが望ましい。
【実施例】
【００１４】  以下、段ボールとＯＨＰシートを用いた実施例を、添付した図１〜図７に基づいて説明する。本実施例は請求項２〜４記載の発明に対応する。図１に本実施例の斜視図を示す。観測者は図の右奥側から照準器（４）を覗き、透写板（２）を通して図の左手前側の天体や景観を観察し、透写板に記録する。【００１５】  本実施例の本体は、Ａ３サイズの両面段ボールを図２のように裁断して作成する。本体の縦方向の剛性を確保するために、段ボールの中芯の向きは短手方向に波形が覗く方向とする。以下、段ボールの短手（Ｘ）をｘ軸、長手（Ｙ）をｙ軸に配置して説明する。段ボールを長手方向に約２：３：２の比率で３分割する折り曲げ線Ａ１・Ａ２を設ける。Ａ１・Ａ２を長辺とする中央の長方形を本装置のフレーム（１ａ）と呼ぶ。折り曲げ線Ａ１・Ａ２のそれぞれの中心から段ボールの上端及び下端方向に、長半径Ｘ／２、短半径約２Ｙ／７の楕円を描き裁断する。折り曲げ線Ａ１・Ａ２のそれぞれの中心から段ボールの上端及び下端方向に、半径約Ｙ／５の半円形に切れ目を入れる。折り曲げ線Ａ１・Ａ２と前記半円形によって画成された部分を透写板ガイド（１ｂ）、透写板ガイドの外側に形成された弓状の部分を透写板押さえ（１ｃ）と呼ぶ。上端及び下端に形成された半円形を縦に結ぶ線上に、折り曲げ線Ａ１・Ａ２からそれぞれ中心側にＸ／１０を残して切れ目を入れ、形成された２本の切れ目のそれぞれの中心を結ぶ線を切断する。すなわち、フレーム中央にＨ字状の切れ目を形成する。該Ｈ字状の切れ目の左右の縦の切れ目の上端同士と下端同士を結ぶ折り曲げ線Ｂ１・Ｂ２を設け、さらに該折り曲げ線Ｂ１・Ｂ２からフレームの中心側に約Ｙ／１０の距離に、該折り曲げ線Ｂ１・Ｂ２と平行な折り曲げ線Ｃ１・Ｃ２を設ける。折り曲げ線Ｂ１・Ｃ１と、折り曲げ線Ｂ２・Ｃ２とによって画成された長方形を支柱（１ｄ）、折り曲げ線Ｃ１・Ｃ２と前記Ｈ字状の切れ目の中央の切断線によって画成された部分を支柱ののりしろ（１ｅ）と呼ぶ。支柱と支柱ののりしろの左端と右端をそれぞれ約Ｘ／１５ずつ切断し、さらに支柱ののりしろの角を切断して、本体を組み立てた際に支柱と支柱ののりしろが透写板ガイドのなす半円形の内側に収まるようにする。透写板ガイドと支柱をフレームの外側（観測対象側）に折り曲げ、透写板ガイドとフレームが直角をなす位置で支柱ののりしろを透写板ガイドに当て、該支柱ののりしろの接触面を透写板ガイドののりしろ（１ｆ）とする。支柱ののりしろと透写板ガイドののりしろとを接着して本体を組み立てる。フレームと透写板ガイドと支柱とが形成する三角柱により、フレームの横方向の剛性を確保する。【００１６】  本実施例の透写板は、Ａ４サイズのＯＨＰシートを図３のように裁断して作成する。以下、ＯＨＰシートの長手をｘ軸、短手をｙ軸に配置して説明する。透写板の長手方向の左端をヨ字状、右端をＥ字状に形成する切り欠きを設ける。該切り欠きのｙ軸方向の寸法は以下のとおりとする。すなわち、上端の凸部と下端の凸部との内法は前記本体のフレームの高さに等しくする。又、中央の凸部の外法は、フレームの中央に形成された前記Ｈ字状の切り込みの、左右の縦の切り込みの長さと等しくする。又、該切り欠きのｘ軸方向の寸法は、ＯＨＰシートの長手方向の寸法から、前記透写板ガイドを画成する半円周の長さを減じ、余りを２で除した値とする。該切り欠きは、透写板を本体に取り付けたときにフレームと噛み合い、透写板の形成する半円筒形の縦方向の位置を安定させると同時に、半円筒形の両端の母線を直線に保持する。また、透写板の長手方向の中心の、透写板ガイドと接する位置に、ピン貫通穴（２ａ）を設ける。【００１７】  本実施例の照準器は、金属、又はプラスチックなどの素材を加工して制作する。図４にその斜視図を示す。本照準器は、対象を観察するための覗き穴（４ａ）を有する部分と、該部分を支える軸（４ｂ）と、軸受け（４ｃ）を備える。本照準器は、本体のフレームの背面（観測者側、４ｄ）に軸受けを固定して使用する。固定位置は、照準器の軸が透写板の形成する半円筒形の軸に一致する位置とする。本照準器は、観察対象の方位に応じて覗き穴を軸を中心に回転し、観察対象の高度に応じて覗き穴の位置を軸上で調整して使う。ただし覗き穴の軸上の位置は観測開始前に調整し、観測中は固定する。【００１８】  前項に示した照準器のほかに、以下に示す照準器を用いてもよい。例えば、前記照準器の覗き穴の中心に十字線を設けた照準器。又は、透写板が形成する半円筒形の軸上に鋭利な先端をもつ棒状の部材を設置し、該先端を視点とする照準器。又は、透写板が形成する半円筒形の軸に沿う糸と、該糸と直交する糸を本体に張り、２本の糸の交点を視点とする照準器。【００１９】  図５に本実施例の上面図を、図６に正面図を、図７に側面図をそれぞれ示す。透写板を本体に取り付けるときは、図７の上部に示すとおり透写板押さえ（１ｃ）を観音開きに開いて透写板（２）を透写板ガイド（１ｂ）に乗せ、透写板押さえを透写板ガイドと同じ角度に曲げる。次に、透写板押さえの断面にある、段ボールのライナと波形の中芯が形成する隙間のうち、透写板のピン貫通穴（２ａ）の位置に一致する隙間にピン（３）を挿入し、透写板押さえと透写板と透写板ガイドとを貫通して図７下部に示すとおり固定する。【００２０】  本装置の底面には、本体をカメラ用三脚の雲台に固定するためのネジ穴及び／又は、本体を上下左右に動かすための経緯台及び／又は、本体を任意の台に固定するための脚を取り付けてもよい。【００２１】  本装置の透写板ガイド及び／又は透写板押さえには、観測対象の経度方向の動きを理解しやすいように、方位目盛りを設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明装置の最良の形態の実施例を示す斜視図である。
【図２】同上装置の本体をＡ３サイズの両面段ボールを用いて制作するための裁断方法である。
【図３】同上装置の透写板をＡ４サイズのＯＨＰシートを用いて制作するための裁断方法である。
【図４】同上装置の照準器の斜視図である。
【図５】同上装置の上面図である。
【図６】同上装置の正面図である。
【図７】同上装置の側面図である。
【符号の説明】
１    本体
１ａ  フレーム
１ｂ  透写板ガイド
１ｃ  透写板押さえ
１ｄ  支柱
１ｅ  支柱ののりしろ
１ｆ  透写板ガイドののりしろ
Ａ    折り曲げ線
Ｂ    折り曲げ線
Ｃ    折り曲げ線
２    透写板
２ａ  ピン貫通穴
３    ピン
４    照準器
４ａ  覗き穴
４ｂ  軸
４ｃ  軸受け
４ｄ  フレーム背面
【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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