(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
投映されるべき恒星中、所定の高輝星が高輝星投映筒から投映され、上記所定の高輝星以外の恒星が恒星投映筒から投映されるプラネタリウムの恒星投映機であって、高輝星原板と高輝星投映用レンズを有して構成された複数個の高輝星投映筒と、これよりも多い恒星を投映する恒星原板と集光レンズおよび恒星投影用レンズを有して構成された複数の恒星投映筒とに、光源から個々に分岐した光ファイバないし光ファイバ束により光源からの光を導くのに、分配する光エネルギは恒星投映筒の側よりも高輝星投映筒の側を低くしたことを特徴とするプラネタリウムの恒星投影機。
【請求項２】
高輝星原板は、高輝星１個または適数個を表現し、恒星原板はそれら複数の高輝星を除いた恒星から恒星投映筒の数で分割した恒星数の投映像を表現する請求項１に記載のプラネタリウムの恒星投影機。
【請求項３】
光ファイバないし光ファイバ束の光源側の集束部と光源との間に、集束部端面の一部を遮光しながら移動する遮光子を備えた請求項１、２のいずれか１項に記載のプラネタリウムの恒星投影機。
【請求項４】
光ファイバないし光ファイバ束の光源側の集束部と光源との間に、投影機外部からの信号によって絞りの口径を変化させて光源から集束部への光の照射量を変化させる調光手段を設けた請求項１〜３のいずれか１項に記載のプラネタリウムの恒星投影機。
【請求項５】
各高輝星投映筒の投映レンズの前後付近に遮光子を設け、それぞれの高輝星投映筒からの光を独立して遮光、遮光解除できるようにした請求項１〜４のいずれか１項に記載のプラネタリウムの恒星投影機。
【請求項６】
恒星投映筒の恒星原板は、電圧をかけた液晶部分だけ光の透過を可能にする液晶原板である請求項１〜５のいずれか１項に記載のプラネタリウムの恒星投影機。
【請求項７】
光源から個々に分岐した光ファイバないし光ファイバ束は、恒星投影筒と高輝星投影筒への光エネルギの分配が好適となるように、その分配数が設定され、高輝星投映筒へ分岐する光ファイバまたはファイバ束の先端は、投映レンズの後部の高輝星原板に達し、恒星投映筒へ分岐する光ファイバまたは光ファイバ束の先端は恒星投映筒の恒星原板の背部にある集光レンズの有効取り込み位置に達していることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のプラネタリウムの恒星投影機。
【請求項８】
恒星投映筒と高輝星投映筒への光エネルギの分配は、それぞれの投映画角の比に応じて設定されることを特徴とする請求項７に記載のプラネタリウムの恒星投影機。
【請求項９】
高輝星投映筒と恒星投映筒とに対し、光ファイバないし光ファイバ束がなす導光路の断面積ないしは導光面の面積比を設定したことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のプラネタリウムの恒星投影機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラネタリウムの恒星投影機に関し、特に光ファイバを用いて導光する恒星投影機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
プラネタリウムで光ファイバを用いて光源からの光を導びくことにより光エネルギーを有効に活用しようとする試みは従来から行われている。特に、光源から多数の恒星投映筒へ光ファイバにより案内して導く技術は既に公知である。
【０００３】
また、特許第２６３２４３８号公報は光ファイバの利用につき、プラネタリウムの小型化を目的としたときの、各恒星投映筒の光軸を一点に集中させないための一手段として挙げている。
【０００４】
さらに、光ファイバを利用したプラネタリウムにおいて、コンデンサレンズで集光した光源からの光を、光ファイバ束の集束部に入射するようにし、その反対側を複数に分割して、それぞれの光ファイバを恒星原板の開口部に接続することで、恒星投影機の昇温防止や映像輝度向上を達成した投影機がカールツアイスイエナ社により既に製品化されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記のような光ファイバを利用したプラネタリウムの恒星投影機では、以下のような２つの問題がある。
【０００６】
その１つは、光源から多数の恒星投影筒へ光ファイバで光を供給した場合、各恒星の階調性を実際の星空に近づけるために上位等級の恒星投映像の輝度を上げようとすると、光源のパワーを相当に上げる必要があって、結果的に恒星投影機の昇温を助長してしまう。また、逆に、光源のパワー不足を投映原板の孔径を大きくすることにより補った場合、スクリーン上の投映像の直径が原板の孔径を大きくした割合だけ大きくなり、投映像は点でなく丸い星として視認されて実際と異なる星空の演出になってしまう。
【０００７】
今１つは、コンデンサレンズで集光した光源からの光を、光ファイバ束の集束部に入射するようにし、その反対側を複数に分割して、それぞれの光ファイバを恒星原板の開口部に接続する場合、恒星原板の開口部は全天に投映する恒星の数だけ存在するため、組み立て作業、および光ファイバの原板との接続が外れた場合の修復作業が困難である。
【０００８】
本発明の目的は、光源のパワーを上げないで、昇温を抑えるとともに投映像が点に見える視直径を維持し、しかも上位等級の恒星の映像輝度を上げられ、組み立ておよび修復が容易なプラネタリウムの恒星投影機を提供することにある。
【０００９】
上記のような目的を達成するために、本発明のプラネタリウムの恒星投映機は、投映されるべき恒星中、所定の高輝星が高輝星投映筒から投映され、上記所定の高輝星以外の恒星が恒星投映筒から投映されるプラネタリウムの恒星投映機であって、高輝星原板と高輝星投映用レンズを有して構成された複数個の高輝星投映筒と、これよりも多い恒星を投映する恒星原板と集光レンズおよび恒星投影用レンズを有して構成された複数の恒星投映筒とに、光源から個々に分岐した光ファイバないし光ファイバ束により光源からの光を導くのに、分配する光エネルギは恒星投映筒の側よりも高輝星投映筒の側を低くしたことを特徴としている。
【００１０】
このような構成では、少ない上位等級の恒星のみを高輝星投映筒が分担して投映し、全天におけるその他の恒星を恒星投映筒が分担して投映する関係から、全天を複数に分割して投映することになる恒星投映筒での投映画角に対し、少ない上位等級の恒星のみを投映する高輝星投映筒での投映画角が格段に小さくなって高輝星投映に必要な光エネルギが恒星投映筒に必要な光エネルギに対し大きく低減し、これら投映画角の比に応じた各恒星投映筒および各高輝星投映筒への光源からの光エネルギの分配を、光源から個々に分岐する光ファイバないし光ファイバ束を用いた導光により満足して、光源のパワーを上げたり高輝星原板の透過孔を大きくしたりせずに高輝星投映像の輝度を十分に高めることができる。従って、高輝星を含む全ての恒星が点と認識される視直径による演出ができるし、光源のパワーを上げることによる昇温の問題も解消する。また、光ファイバは各恒星投映筒および高輝星投映筒に接続するだけであるので、組み立て作業および光ファイバの接続が外れたときの修復作業が簡単である。
【００１１】
この場合、高輝星原板が高輝星１個または適数個を表現し、恒星原板がそれら複数の高輝星を除いた恒星から恒星投映筒の数で分割した恒星数の投映像を表現するものであるのが上記の特徴を発揮するのに好適である。
【００１２】
光ファイバないし光ファイバ束の光源側の集束部と光源との間に、集束部端面の一部を遮光しながら移動する遮光子を備えると、集束部端面に落ちる遮光子の光を透過させない部分の影の移動により、投映像が明滅する瞬き効果を発揮することができる。
【００１３】
光ファイバないし光ファイバ束の光源側の集束部と光源との間に、投影機外部からの信号によって絞りの口径を変化させて光源から集束部への光の照射量を変化させる調光手段を設けると、機械的に調光でき、光源の種類などによって電気的な調光ができない場合に好適である。
【００１４】
各高輝星投映筒の投映レンズの前後付近に遮光子を設け、それぞれの高輝星投映筒からの光線を独立して遮光できるようにすると、各高輝星投映筒での高輝星の投映、投映停止を個々に制御することができ、演出上便利である。
【００１５】
なお、上記各場合において、恒星投映筒の恒星原板は、電圧をかけた液晶部分だけ光の透過を可能にする液晶原板で構成することができ、電圧を印加する液晶位置を制御するだけで、投映する恒星の位置や数を自由に制御することができる。
【００１６】
本発明のそれ以上の目的および特徴は、以下の詳細な説明および図面によって明らかになる。本発明の各特徴は、それ単独で、あるいは可能な限り種々な組み合わせで複合して用いることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下本発明の代表的な実施の形態のプラネタリウムの恒星投影機について、その実施例とともに図１〜図６を参照しながら詳細に説明し、本発明の理解に供する。
【００１８】
本実施の形態は、図１に示すようなプラネタリウムの恒星投影機に本発明を適用した場合の一例であり、恒星投影機のベースとなる恒星球１に、光軸が恒星球１の中心に向かう姿勢にて恒星投映筒２が必要数固定されている。恒星投映筒２の必要数は概して３２個である。また、恒星球１の恒星投映筒２が取り付けられていない部分を利用してリフレクタ付きのハロゲンランプやリフレクタ付きのメタルハライドランプなどの光源３、および高輝星投映筒４が取り付けられている。
【００１９】
図１〜図３に示す第１の実施例では、高輝星投映筒４は図１、図３に示すように、その胴部の球面部４ａを恒星球１にある座２２に回動できるように保持されて、投映方向にある程度の幅を持っている。光源３の図１に示す恒星球１内に向く投射口３ａには恒星球１での投映において必要な数の光ファイバ５を束ねた集束部５ａが接続されている。この光源３側の集束部５ａは光源３からの光を前記各恒星投映筒２および各高輝星投映筒４に導くように図１に示すように個々に分岐され、分岐した先端はそれぞれ対応する各恒星投映筒２および各高輝星投映筒４に接続されている。
【００２０】
恒星投映筒２は図２に示すように、恒星原板８の背部と前部に集光レンズ６および投映レンズ７を有し、集光レンズ６の背部に前記分岐光ファイバ５の先端が集光レンズ６の光軸上で光ファイバ５からの光を集光レンズ６に有効に取り込める位置に接続されている。恒星原板８には恒星を表す透過孔が分担して投映すべき数、例えば約３００〜８００個開口している。
【００２１】
高輝星投映筒４は図３に示すように、前端に投映レンズ９が設けられ後部に前記光ファイバ５の分岐先端が接続されている。この接続された光ファイバ５の先端には高輝星原板１０が貼り付けられている。高輝星原板１０には高輝星を表す透過孔が１個開口しており、透過孔の中心が投映レンズ９の光軸２１上で、その投映レンズ９の焦点位置付近になるように光ファイバ５は高輝星投映筒４に接続されている。
【００２２】
ここで、例えば、恒星投映筒２からの投映半画角が約２８°あり、高輝星投映筒４からの投映半画角を０．０５°とすると、その投映面積比は半径の二乗倍が利いて約３７万倍になる。言い換えると、恒星投映筒２と高輝星投映筒４に等しい光エネルギーを与えた場合、高輝星投映筒４による高輝星の投映像の明るさは恒星投映筒２での恒星の投映像の約３７万倍になる。
【００２３】
しかし、高輝星の投映といってもそこまでの明るさ比は必要ないので、一例として、高輝星投映筒４へ光源３から導光する光ファイバ５を直径５０μｍの素線１本にし、恒星投映筒２へ光源３から導光する光ファイバ５を直径５ｍｍの束線として、それらがなす導光路の断面積ないしは導光面の面積比を１万倍程度に抑えると、恒星および高輝星の各投映像の明るさ比は約３７倍となり、それでも約３．９等星分の明るさ比を得ることができる。
【００２４】
このように、高輝星投映筒４が上位等級の高輝星を１つ投映するのに必要最小限の光エネルギが得られるように、集束部５ａから個々に分岐して光源３からの光を導光する光ファイバ５の分配数を配慮することにより、光源３のパワーを上げたり高輝星原板１０の透過孔を大きくしたりせずに高輝星投映像の輝度を十分に高めることができる。従って、高輝星を含む全ての恒星が点と認識される視直径による演出ができるし、光源３のパワーを上げることによる昇温の問題も解消する。同時に、光ファイバ５は各恒星投映筒２および高輝星投映筒４に接続するだけであるので、組み立て作業および光ファイバ５の接続が外れたときの修復作業が簡単である。
【００２５】
このような特徴は、高輝星投映筒４が少ない上位等級の恒星のみを分担して投映し、全天におけるその他の恒星を恒星投映筒２が分担して投映する関係から、全天を複数に分割して投映することになる恒星投映筒２での投映画角に対し、少ない上位等級の恒星のみを投映する高輝星投映筒４での投映画角が格段に小さくなって高輝星投映に必要な光エネルギが恒星投映筒２に必要な光エネルギに対し大きく低減すること、およびこれら投映画角の比に応じた各恒星投映筒２および各高輝星投映筒４への光源３からの光エネルギの分配が、光源３から個々に分岐する光ファイバ５ないし光ファイバ５の束を用いた導光により満足できることによるものである。従って、１つの高輝星投映筒４で１つの高輝星を投映するのが好適ではあるが、これに限られることはなく１つの恒星投映筒２が投映する恒星の数に比し格段に少なければ上記特徴による利点は発揮される。
【００２６】
図４に示す第２の実施例は、光源部においてさらに、第１の実施例での恒星投映筒２や高輝星投映筒４などが投映する投映像の瞬きをができるようにしている。このような瞬きは光束を透過させる部分と透過させない部分がランダムに存在する網状の遮光子１１が移動することによって達成される。遮光子１１は光源３側の集光束５ａと光源３との間に配置され、光源３のユニットに取付けられたアクチュエータ１２の回転軸１２ａに支持したスイング棒１２ｂに固着している。遮光子１１の不透過部分は光ファイバ５の集束部５ａの光源３側の端面に影を落とし、アクチュエータ１２の働きでスイング棒１２ｂのスイングに従いその影が移動することにより、各恒星投映像がランダムに明滅し、恰も瞬いているかのように見える。また、光ファイバ５の集束部５ａの光源３側の端面に影を落とさない側方位置に、遮光子１１を退避させておけば投映像の明滅を停止させることができる。
【００２７】
また、光源３にメタルハライドランプ等の放電系ランプを使用する場合、ランプを電気的に調光することができない。このため、機構的な調光装置が必要になる。図５は機械的な調光ができるようにした光源部を第３の実施例として示している。調光は絞りの開口径を変化することにより行うことができ、微妙な調光を行う点でいわゆる虹彩絞りを用いるのが好適であり、本実施例はこれを採用している。虹彩絞り１３は外周の回動リング１３ａがそれに有した受動ピン１３ｂを介して回動されることで開口径が変化し調光をおこなう。
【００２８】
この調光の制御のために光源３のユニットにアクチュエータ２５を取付け、アクチュエータ２５の回転軸２５ａに設けたスイング棒２５ｂと前記受動ピン１３ｂとをリンク２６により連結している。アクチュエータ２５により回転軸２５ａの回転角を制御すれば、虹彩絞り１３の開口径を決めることができ、光源３から光ファイバ５の集束部５ａの光源３側の端面に入射する光束の量を制御することができこの制御が調光となる。
【００２９】
図６に示す第４の実施例は、複数ある各高輝星投映筒４に遮光子１４を設けて、遮光、遮光解除ができるようにしてある。遮光子１４は投映レンズ９の光軸上で、光ファイバ５からの光束の広がりと同じ形状の円錐体をなして同心状態で位置するとともに、光軸方向の光ファイバ５側または投映レンズ９側の面が、光軸に垂直な横方向から半円面１４ａをなすように切除された形状になっている。一方、高輝星投映筒４のユニットには前記半円面１４ａの軸線と前記光軸との交点を通りそれらに垂直となる向きの軸線まわりの回転軸３１ａを持ったアクチュエータ３１を取付け、前記回転軸３１ａに遮光子１４を固着してある。
【００３０】
図６に示す状態では光ファイバ５からの光束が遮光子１４によって完全に遮られ、投映ができない。この状態からアクチュエータ３１が働いて遮光子１４が９０°回転されると、半円面１４ａの中を光束が通るので投映できる。従って、各高輝星投映筒４のアクチュエータ３１を個別に制御することにより、ドームスクリーンの見切り線以下に高輝星を投映するのを阻止する制御だけでなく、ビデオプロジェクターからの投映像と重なった高輝星をも投映しないように制御することもできる。
【００３１】
最後に、図２に示す恒星投映筒２において、恒星原板８は２枚の遮光板に液晶と電極を挟み、電圧をかけた部分だけ光の透過を可能にするユニットでもよい。通常、液晶は熱に弱く、プラネタリウムには向かないとされてきたが、光ファイバ５を通過した光束のみが液晶に当たるので、光源３からの熱の影響は受けない。液晶原板によれば、例えば電圧を印加する液晶位置を制御するだけで、投映する恒星の位置や数を自由に制御することができる。
【００３２】
さらに、偏向板によって光束の透過率は５０％以下に落ちるため、輝度の高い恒星を投映するのは困難であったが、輝度の高い恒星は高輝星投映筒４から投映することでそれを補うことができる。
【００３３】
【発明の効果】
本発明によれば、上記の説明から明らかなように、光源のパワーを上げたり高輝星原板の透過孔を大きくしたりせずに高輝星投映像の輝度を十分に高めて、高輝星を含む全ての恒星が点と認識される視直径による演出ができるし、光源のパワーを上げることによる昇温の問題も解消する。また、光ファイバは各恒星投映筒および高輝星投映筒に接続するだけであるので、組み立て作業および光ファイバの接続が外れたときの修復作業が簡単である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の代表的な一実施の形態に係る第１の実施例の恒星投映機を示す一部の概略構成図である。
【図２】図１の恒星投映筒の断面図である。
【図３】図１の高輝星投映筒の断面図である。
【図４】第２の実施例の遮光子を備えた光源部を示す斜視図である。
【図５】第３の実施例を示す調光手段を設けた光源部を示す斜視図である。
【図６】第４の実施例を示す遮光子を備えた高輝星投映筒の断面図である。
【符号の説明】
１  恒星球
２  恒星投映筒
３  光源
４  高輝星投映筒
５  光ファイバ
５ａ  集束部
６  集光レンズ
７  恒星投映用レンズ
８  恒星原板
９  高輝星投映用レンズ
１０  高輝星原板
１１、１４  遮光子
１３  虹彩絞り
【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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