複合プラネタリウムシステム
【課題】美しくリアルな星空を再現可能でありながら、さまざまな映像演出も可能にする多機能な複合プラネタリウムシステムを提供する。
【解決手段】ドームスクリーン３３の中央に設置してある複数の輝星投影筒３１はそれぞれ輝星を投影する。一方、周囲には映像を投影可能なビデオプロジェクタ３２ａ〜３２ｎがドーム中心方向を向いて複数台が設置されており、ドームスクリーン３３のほぼ全面に上記輝星より暗い星の映像を投影する。星を瞬かせたり、星に色をつけたりするなどして美しい星野を実現することができる。
【解決手段】ドームスクリーン３３の中央に設置してある複数の輝星投影筒３１はそれぞれ輝星を投影する。一方、周囲には映像を投影可能なビデオプロジェクタ３２ａ〜３２ｎがドーム中心方向を向いて複数台が設置されており、ドームスクリーン３３のほぼ全面に上記輝星より暗い星の映像を投影する。星を瞬かせたり、星に色をつけたりするなどして美しい星野を実現することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ドーム状スクリーンに星空を投影する複合プラネタリウム装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の光学式プラネタリウムでは、ドームスクリーンの中心に恒星を投影する光学式の恒星投影機を設置し、ドームスクリーンに星空を投影する構成となっていた。
従来の恒星投影機の一例を図１２に示す。
恒星投影機は南天の星野を投影する南天恒星球５と北天の星野を投影する北天恒星球２を備え、両者はちょうど相対する姿勢で設置されている。それぞれの中心には光源７があり、光源７から出た光は、それぞれの恒星球に取り付けられた投影ユニットに入射する。
【０００３】
図１３に、投影ユニット内の様子を示す。
光源からの光は、コンデンサレンズ９ａ，９ｂ、実際の恒星の配置に合致するよう精密な孔を開けられた恒星原板１０を通り、投影レンズ１１によってスクリーンに星空を投影する。複数の投影ユニットによって投影される星野がちょうどドームスクリーン上でぴったりつなぎ合わされることにより、あたかも一つの星空のように投影される。この恒星投影機は、日周運動軸１と緯度変換軸３により自在に姿勢角を変えることができ、これにより地球上の任意の場所と時刻の星空を再現することができる。遮光半球６は地平線下に星が投影されないためのもので、重りによって常に水平位置より下の投影光を遮光する。
【０００４】
最近では、光学式プラネタリウムで投影される恒星の数は飛躍的に増大し、肉眼では見えない星まで精緻に再現することにより、本物の星空と見間違うリアルな星空を提供するのみならず、観客に双眼鏡などを用いて投影された星空を観察させ、あたかも本物の星空で天体観察させることができる投影機も登場し、プラネタリウムの新たな使い道を提供するに至っている。
【０００５】
また、近年発達してきたディジタルプラネタリウムの構成を図１４に示す。
ドームスクリーン２０周辺には、ドーム内の特定の範囲に映像を映し出すことのできるプロジェクタが３台設置されている。それぞれを２１ａ，２１ｂおよび２１ｃとする。そのすべてを重ね合わせるとドームスクリーン上のほぼ全面を覆うことができるようになっており、それぞれのプロジェクタ２１ａ，２１ｂおよび２１ｃがドームスクリーン上でどこを投影するかという投影範囲は予めそれぞれ割り当てられている。それぞれのプロジェクタは、リアルタイムで映像を生成できる映像コンピュータ２２ａ，２２ｂおよび２２ｃから出力された映像信号を投影するようになっている。それぞれの映像コンピュータ２２ａ，２２ｂおよび２２ｃは、ホストコンピュータ２３と接続されている。
ホストコンピュータ２３は、オペレータの指示入力やあらかじめ設定された自動シーケンスプログラムによって与えられる時刻，経度，緯度などのパラメータ（基本パラメータ）を算出し、それぞれの映像コンピュータに伝達する。
各映像コンピュータは、基本パラメータを元に、スクリーン上のどこにどの星が投影されるべきかを算出し、自己の投影範囲内にある星像を含む映像を作り出し、プロジェクタで投影させる。これにより、ドーム内の全面にホストコンピュータで指令された時刻と場所の星空が投影される。
このディジタルプラネタリウムの場合、コンピュータの映像生成いかんで、星だけでなく月や惑星、その他あらゆる天体、もしくは天体だけでなくあらゆる物体を自在に投影することもできる。
【０００６】
また、ディジタルプラネタリウムと光学式プラネタリウムを組み合わせた複合型プラネタリウムの構成を図１５に示す。
前記の光学式プラネタリウムとディジタルプラネタリウムを併設した形態となっている。光学式プラネタリウムは、ドーム中心に設置され、主に恒星のみを投影する。図１４のディジタルプラネタリウムと同様に設置されたプロジェクタは、恒星以外のさまざまな天文現象、たとえば惑星や月、あるいは太陽の軌跡を示す黄道や天の赤道、座標線その他様々な物体を投影する。光学式プラネタリウムが設定する緯度や経度，日時などのパラメータと、ディジタルプラネタリウムのそれを一致させると、例えば光学式プラネタリウムで投影された星座に、ディジタルプラネタリウムによって星座の星を結ぶ線や星座絵などを位置を一致させて投影できるようになる。
このように、複合型プラネタリウムでは、光学式プラネタリウムが映し出す美しくリアルな星空と、ディジタルプラネタリウムの幅広い機能の両面を満足させることができる。
【０００７】
しかしながら従来の技術には、以下の問題があった。
従来技術の光学式プラネタリウムは、精密加工によって作り出される恒星原板をレンズで直接拡大投影することにより、シャープでリアルな星像を投影することが可能だが、恒星以外の天体を投影することができないか、または恒星以外の天体を投影するには、専用の補助投影装置を取り付ける必要があったが、これらの補助投影機の分、投影機全体のサイズとコストアップを招く問題があった。また、ディジタルプラネタリウムでは、光学式恒星投影機の問題は容易に解決されるが、ディジタル映像を生成するコンピュータの処理能力や、投影用の液晶やＤＭＤパネルの解像度およびコントラストの問題などにより、光学式のようなシャープな恒星像を投影することが困難で、特に明るい星が肥大しやすい問題点があり、リアルな星空を再現する目的を達成できないでいた。
【０００８】
これについて詳しく説明する。
例えば、市販のプロジェクタでは、現在、画像生成素子としてＤＭＤ素子や液晶素子を用いたものが主流であるが、これらのプロジェクタでは、映像をミュート（真っ黒）の状態にしても、画像生成素子の光の散乱や光学系の光漏れなどによって、完全に光量をゼロにすることができない。最も明るい状態（全白）と、最も暗い状態（全黒）の明るさの比を、コントラスト比と呼ぶが、通常は１：１０００程度、最も性能の良いものでも１：２００００程度にすぎない。
一方、恒星の明るさは、等級によって区別されるが、全天で最も明るい星はおおいぬ座のシリウスで−１．５等級である。そして、最も暗い星は、投影機の仕様によって様々であるが、たとえば１０等級まで投影するとする。このとき、最も明るい星と最も暗い星の明るさの比率は、２．５１10+1.5≒４００００となる。
【０００９】
例えばコントラスト比１：１００００のプロジェクタを使用すると仮定する。プロジェクタの画面では、映像は全て、タテヨコの画素に分けられ、それぞれの画素の明るさを制御することによって画像を完成させる。恒星のような物体は、単一の画素または隣接する複数の画素を明るく設定することにより表示される。
実際の夜空で、真っ暗と呼べる明るさは、プラネタリウムの投影で、画面を十分暗く表示するバックグランドレベルにしなければならない。このとき、１０等星を表示するためには、１０等星の明るさをプロジェクタのバックグラウンドレベルに対し、少なくとも１０倍程度の明るさで表示しなければならないと考えると、輝度は、全白レベルに対して、１０／１００００＝０．００１となる。
一方、その４００００倍の明るさのシリウスを表示するには、全白レベルに対して４００００／１００００となるので、４倍の輝度が必要である。この明るさを表示するのは上記性能のプロジェクタでは難しい。
【００１０】
また、複合型プラネタリウムでは、光学式プラネタリウムの美しい星空とディジタルプラネタリウムの機能の両者を満足させることができるが、例えば大きな面積を持つ天体をドームに投影する場合、その天体の影に隠れる恒星は隠さなければならないが、光学式プラネタリウムでは、特定の範囲の恒星を消すことができないため、天体に隠されるべき恒星も重なって投影されてしまい、演出上不自然になる問題点があった。
【００１１】
電子式投影機と光学式投影機とが協働するプラネタリウム装置が提案されている（特許文献１）。これは操作者の操作負担を軽くし、不自然な映像の投映を抑止するとともに臨場感や没入感に優れたプラネタリュウム装置を提供することを目的とし、ドームスクリーンの中央に光学式投影機を、周囲に複数台の電子式投影機をそれぞれ配置し、光学式投映機から投映される星像のうち、電子式投映機からの電子画像とスクリーンで重なりあう部分を抽出し、重なりあう部分の光学式投映機から投映される星像を抑制するものである。さらに光学式投映機で所定の等級以下の恒星を纏めて投映する一般恒星投映手段と、所定の等級以上の恒星を個々に投映する高輝星投映手段とを有し、一般恒星投映手段からの光はシャッタにより遮光し、高輝星投映手段からの光りをオンオフ制御のシャッタにより遮光するものである。
【００１２】
この提案は電子式投映機からの星像と光学式投映機からの星像が重なった場合に、光学式投映機からの投映を抑止してプラネタリウムのドームスクリーンの不自然な映像の投映を防止し星空を綺麗に見せようとするものである。また、一定の等級以上の恒星を一般恒星投映手段から投映し、光学式投映機の高輝星投映手段からの星像の光りを遮光するものであり、電子式投映機からの星像についての投映について配慮を行うものではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００６−１４５６１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
このような状況から従来は光学式プラネタリウムによる星空と、ディジタル映像による汎用性の両者の優れた点を完全に満足させることが難しいという問題があった。本発明は前記のような問題を解決するためになしたものである。
本発明の目的は、美しくリアルな星空を再現可能でありながら、さまざまな映像演出も可能にする多機能な複合プラネタリウムシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
前記目的を達成するために本発明の請求項１は光学式恒星投影機と、映像生成装置および映像投影用プロジェクタを有するディジタル映像装置を有し、前記光学式恒星投影機は、最も明るい輝星から高輝度領域側の所定の光度までの範囲内の任意の恒星を投影し、前記ディジタル映像装置は、前記高輝度領域側の所定の光度より一定量明るい光度以下の任意の恒星を投影し、星空を完成させることを特徴とする。
「高輝度領域側の所定の光度」を例えば３等星とし、「一定量明るい光度」を２等星分とすると、３等星から１等星まで光度の範囲の恒星はディジタル映像装置か、光学式恒星投影機かいずれかで投影し、ディジタル映像装置および光学式恒星投影機による恒星の投影を混ぜて行うことができる。「高輝度領域側の所定の光度」の等級を低くし、「一定量明るい光度」の幅を大きくとれば、広範囲な明るさに入る恒星の数は多くなり、かなりの数の恒星はいずれの投影機，映像装置でも投影できる。
本発明の請求項２は、請求項１記載の発明において前記光学式恒星投影機から投影される輝星を個別にＯＮ／ＯＦＦまたは光量を制御する手段を有することを特徴とする。
本発明の請求項３は、請求項１または２記載の発明において前記光学式恒星投影機は、暗い星を投影する機能も有し、該光学式恒星投影機から投影される暗い星の投影を、輝星とは独立してＯＮ／ＯＦＦまたは光量を制御する手段を有することを特徴とする。
本発明の請求項４は、請求項１，２または３記載の発明において前記輝星は、個別の恒星に相当する輝星投影ユニットで投影することを特徴とする。
本発明の請求項５は、請求項４記載の発明において前記輝星投影ユニットは暗い星を投影するための恒星原板を有する微光星投影ユニットとともに設けられ、光ファイバを装着し、この光ファイバの一端に光線を導くことにより構成され、特定の恒星の輝度を上げることを特徴とする。
本発明の請求項６は、請求項１，２，３，４または５記載の発明において前記光学式恒星投影機とディジタル映像装置の位置関係を正確に維持するため、光学式恒星投影機に搭載した基準マーク投影手段によって位置合わせを行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１によれば、光学式プラネタリウムから、ある一定の明るさ以上の星のみを光学式プラネタリウムで投影し、それ以外の暗い星はディジタルプラネタリウムで投影することで星野を完成させることができる。暗い星についてはディジタルプラネタリウムが投影を行うので、ディジタルプラネタリウムの性能について表示できる明るさ範囲（ダイナミックレンジ）を小さくでき、特別な仕様のディジタル映像投影機を用いることなく美しい星野を実現できる。
また、請求項２によれば、光学式プラネタリウムで投影される輝星の投影機に、個別のＯＮ／ＯＦＦもしくは調光可能な機能を持たせることにより、不要な輝星が投影されないようにすることができる。
請求項３によれば、光学式プラネタリウムからも必要に応じて暗い星も投影できるようにして、星空のみをゆっくり観察するとき、また双眼鏡や天体望遠鏡を用いて星空を観察する用途にも十分耐えうる解像度で星空を投影することもできる。
請求項４によれば、輝星を投影するため、個別の輝星に割り当てられた専用の投影ユニットを用いて、高輝度で輝星を投影することができるようにすると同時に、個別の調光やＯＮ／ＯＦＦができる。
請求項５によれば、輝星投影ユニットは光ファイバを装着し、光ファイバの一端に照明する光源を入力することにより構成され、専用のレンズを用いずに輝星を投影できる。
本発明による各構成により、光学式投影機特有の明るいシャープな一等星が存在する美しい星空を再現することができる。すべての星を光学式投影機で投影した場合、双眼鏡で拡大して観察した場合でもなお、微細な星を忠実に再現することができる。
また、以下のような演出を行うことが可能となる。
・全ての星を瞬かせることが可能となる。
・すべての星に色をつけることができる。
・投影する星の数を変化させることができる。
・異なる波長の星のデータを投影できる。
・新しい星のデータ（より恒星数が多いものなど）があれば、保守作業なしに加えることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明による複合プラネタリウムシステムの外観を示す概略図である。
【図２】本発明によるプラネタリウムシステムの輝星投影機の構造の実施の形態を示す正面図である。
【図３】輝星投影筒の詳細を示す断面図である。
【図４】雲が存在する背景に星が見える夜空全体をドームマスターと呼ばれる形式で示した図である。
【図５】本発明における輝星投影機を制御するシステムの流れを示すフローチャートである。
【図６】ドームマスター形式で用意された雲の画像の例を示す図である。
【図７】雲と恒星の重なり状態に基づく制御内容を説明するための図である。
【図８】輝星と微光星の両方を投影可能とした光学式投影機の実施の形態を示す断面図である。
【図９】恒星原板に記される星野パターンの一例を示す図である。
【図１０】輝星投影機から投影される星野パターンの一例を示す図である。
【図１１】微光星投影ユニットと、輝星投影機双方で投影された星空の例を示す図である。
【図１２】従来の恒星投影機の一例を説明するための図である。
【図１３】投影ユニット内の詳細を示す図である。
【図１４】従来のディジタルプラネタリウムの一例を説明するための図である。
【図１５】ディジタルプラネタリウムと光学式プラネタリウムを組み合わせた複合型プラネタリウムの従来例を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下図面を参照して発明の実施の形態を詳しく説明する。
図１は、本発明による複合プラネタリウムシステムの外観を示す概略図である。
ドームスクリーンの中心には、光学式輝星投影機３１が設置されている。光学式輝星投影機３１は、恒星のうち、一定の光度、例えば２．０等星より明るい星（以下輝星）をドームスクリーン上に投影する機能を有する。輝星は、日周運動や緯度変換が可能である。
ドームスクリーン３３の周辺には、映像を投影可能なビデオプロジェクタ３２ａ〜３２ｎがドーム中心方向を向いて複数台が設置されており、ドームスクリーン３３のほぼ全面に映像を投影可能となっている。
【００１９】
コンピュータ３５の指令に基づき映像コンピュータ３４ａ，３４ｂおよび３４ｃは、輝星投影機３１が投影するよりも暗い星、すなわち２．１等星より暗い星（以降微光星）を含む星空の映像を生成する。この映像がビデオプロジェクタ３２ａ，３２ｂおよび３２ｃによって投影される。
輝星投影機３１から投影された輝星の像と、全天周映像装置であるビデオプロジェクタ３２ａ，３２ｂおよび３２ｃから投影された微光星の像がドームスクリーン３３上で完成された星空の映像となって現れる。
【００２０】
図２は、本発明によるプラネタリウムシステムの輝星投影機の構造の実施の形態を示す正面図である。
恒星球は、南天用４２と北天用４１が日周軸３９の両端に互いに反対方向を向いて取り付けられ、日周軸３９は、日周軸受１で日周ベース４０上に支えられている。日周ベース４０は、日周軸３９と直交する緯度軸３の上に載せられており、緯度軸３の両端は架台フォーク４上で支えられ、回転駆動可能となっている。日周軸３９には日周歯車４３ａが固定され、該日周歯車４３ａにモータ軸歯車４３ｂが噛合している。日周軸３９は日周モータ４４によって回転駆動される。緯度軸３には緯度軸歯車４５ａが固定され、該緯度軸歯車４５ａにモータ軸歯車４５ｂが噛合している。緯度軸３は緯度軸モータ４６によって回転駆動される。日周軸３９と緯度軸３には、それぞれ日周ロータリエンコーダ４７と緯度ロータリエンコーダ４８が取り付けられ、日周軸３９の角位置は日周センサ４９で、緯度軸３の角位置は緯度軸センサ５０でそれぞれ検出可能となっている。
【００２１】
南天と北天用の恒星球４１，４２には、それぞれ多数の輝星投影筒５１が日周テーブル５２上に取り付けられている構造となっている。ランプハウス５３内には光源ランプ５４があり、光源ランプ５４を出た光は、コンデンサレンズ５５で集光されて光ファイバ束５６に入射する。光ファイバ束５６は個別の光ファイバ５７に分岐され、それぞれの輝星投影筒５１に導かれている。光ファイバ５７の端部から出射した光は、輝星投影筒５１内で投影レンズ５８を通してドームスクリーンに点像を結ぶ。それぞれの輝星投影筒５１は、実際の恒星、例えばシリウスやリゲルなどの恒星に相当する角度に調整されて据えつけられ、なおかつ、投影される光量が、ＮＤフィルタまたは絞りによって調整され、それぞれの恒星の光度に相当する明るさで投影されるようになっている。
【００２２】
図３に輝星投影筒の詳細を示す。
鏡筒６０内には、電気信号によって駆動されるソレノイド６１によって開閉駆動するシャッター板６２が取り付けられており、光ファイバから出射した光を透過，遮蔽（オン，オフ）させることが可能である。電気信号は、例えばマイクロコンピュータ３５からパワーアンプを通じて個別の輝星投影筒に供給される。このような輝星投影機により、２．０等級より明るい恒星を、所定の位置に、なおかつ任意かつ個別にＯＮ／ＯＦＦをして投影することができる。
この実施の形態では複数の輝星投影筒５１が同じ光源を共有する例を示したが、それぞれが個別の光源を持ち、シャッタ機構を用いずに光源自体のＯＮ／ＯＦＦを行っても同様の効果が得られることは勿論である。
【００２３】
プラネタリウムでは、時に満天の星空にかぎらず、雲が存在するような夜空を再現したり、高い山が見えるなど、星以外のものが現れる夜空を再現することがよく行われる。
図４では、雲がいくつか浮かんでいる背景に星が見える夜空全体をドームマスターと呼ばれる形式で示したものである。中心が天頂７０、正方形の画面の内接円７１が地平線となる。ちょうど魚眼レンズを天頂に向けて撮影された画像に等しい。内接円の外の範囲７２は、地平線の下に相当し、実際には無効となる範囲である。このような光景を投影するときは、雲が存在している範囲を計算し、その範囲内にある星は投影されないようにする必要がある。
【００２４】
図５は、実施の形態の制御システムのフローを示したものである。図６がドームマスター形式で用意された雲の画像であり、雲は７３である。マイクロコンピュータ３５は星空とあわせて投影する場合、投影されるそれぞれの恒星の赤道座標を、恒星球の日周ロータリエンコーダ４７および緯度ロータリエンコーダ４８によって検出された日周軸３９と緯度軸３の現在角位置を参照して地平座標に変換する（ステップ（以下「Ｓ」という）０１，Ｓ０２）。この地平座標より、ドームマスター上の座標を算出するには、たとえば幅と高さが１８００PIXEL のドームマスターの場合、
Ｘ座標＝９００＋１０×ＣＯＳ（方位角）×（９０−高度）
Ｙ座標＝９００＋１０×ＳＩＮ（方位角）×（９０−高度）
として算出できる（Ｓ０３）。この画像の画素が、雲の範囲に含まれる場合は、この恒星が雲に重なっていると判定されるから、この恒星を消すような制御を行えばよい（Ｓ０４，Ｓ０６）。重なっていない場合にはこの恒星をオンする（Ｓ０５）。例えば図７はその様子を示したのであり、恒星７４ａのドームマスター上の座標が（Ｘａ，Ｙａ）、そして恒星７４ｂのドームマスター上の座標が（Ｘｂ，Ｙｂ）だとすれば、雲に重ならない恒星７４ａの輝星投影筒のシャッターは開いて投影させ、恒星７４ｂのそれは雲に重なっているので閉じればよい。
【００２５】
これにより、雲が存在する夜空の再現においても、雲のない範囲の輝星だけを再現することができる。また、実際には２．０等星より暗い微光星も再現する必要があるため、ビデオプロジェクタで投影する映像には、雲に加えて微光星も加えておく必要があるが、この場合、雲に重なる部分の微光星を消すことは容易に可能である。また、雲は完全に星の光を遮光するか、透過するかのどちらかとは限らず、光を減衰する場合もあるため、輝星投影筒３１には、透過光量を制御できる絞り、または可変ＮＤフィルタ装置を取り付ける。マイクロコンピュータ３５により、ドームマスター上の雲の画像の濃度により絞りまたは可変ＮＤフィルタ装置を制御すれば、雲に隠れると、あたかも自然に星の光が減衰する様子を再現することもできる。
【００２６】
なお、この実施の形態においては、輝星と微光星の位置関係が正確に維持されている必要があるが、このためには、恒星投影機にレーザーなどによる基準マーク手段を搭載し、任意の地平座標を指定してマークを照射し、これを基準に恒星投影機から投影される輝星の高度，方位角と、ビデオプロジェクタで投影される画像の位置関係を測定する演算回路をマイクロコンピュータ３５に搭載すればよい。本件出願人が提案している特開２００６−３３７６８２の方法が有効である。
また、この実施の形態では２等星以上は輝星投影筒で、２．１等星以下はビデオプロジェクタで投影する例を説明したが、ある明るさ範囲（例えば２．５等星から１．５等星の範囲）の恒星は輝星投影筒，ビデオプロジェクタの両方で個々の恒星を決めて投影することも可能である。
【００２７】
また、恒星投影機から微光星も投影することが必要になる場合もある。
図８は、輝星と微光星の両方を投影可能とした光学式投影機の実施の形態を示す断面図である。構造は、概ね公知の光学式プラネタリウムの恒星投影機と同様であり、中心部にある共通光源８０を囲むように、複数の微光星投影ユニット８１が設けられている。この微光星投影ユニット８１の中には、公知の光学式プラネタリウム投影機のものと同様にコンデンサレンズ８６、恒星原板８７、投影レンズ８８が装着されており、光源８０を出た光は、コンデンサレンズ８６、恒星原板８７、投影レンズ８８を通ってドームスクリーンに恒星原板の像を結び、夜空同様の星空を再現する。ただしそれぞれの投影ユニット８１には、シャッタが備わっており、必要に応じて投影光を遮断することができる。
恒星原板には、２等星よりも暗い微光星に相当する孔が設けられている。恒星原板に記される星野パターンの一例を図９に示す。ここで記されている線は本説明の便宜のため記入している。
【００２８】
一方、２等星よりも明るい輝星は、輝星投影筒８２で投影される。恒星投影機の一部に設けられた採光装置８３から、採光レンズによって、光ファイバ束の入力端８４に光束を導入する。光ファイバ８５は分岐されて各輝星投影筒に導かれる。輝星投影筒の構造は図３のとおりである。この輝星投影機が２等星より明るい星にそれぞれ割り当てられており、輝星投影機から投影される星野パターンが図１０である。
実際に微光星投影ユニットと、輝星投影機双方で投影された星空が図１１である。これが実際に投影される星空である。
【００２９】
輝星投影機はそれぞれが、マイクロコンピュータなどの指令により、個別にＯＮ／ＯＦＦまたは光量をコントロールすることができる。また、微光星投影ユニットにも、投影光を任意に制御できる絞り機構、またはシャッター機構が取り付けられており、微光星の投影をＯＮ／ＯＦＦすることができる。これにより、輝星は常に輝星投影筒で投影しながら、微光星は、ビデオプロジェクタで投影することも、また微光星投影ユニットで投影することもできる。この実施の形態では、微光星投影ユニットと輝星投影筒が同じ光源を共有している例を示したが、この両者の光源を別のものとし、微光星投影ユニットにはシャッターを設けず、微光星用光源のＯＮ／ＯＦＦによって同様の効果が得られることは勿論である。
【００３０】
一般にビデオプロジェクタよりも光学式投影機のほうが解像度が勝るから、例えば、星空だけを精緻に投影したいときは、微光星は、微光星投影ユニットによって投影するのがよく、雲と同時に投影するなど複雑な演出が望ましいときは、微光星投影ユニットのシャッターを閉じて、微光星はビデオプロジェクタで投影することが望ましい。
これにより、光学式投影機ならではの美しい星空を投影しながら、任意の範囲の星空を消すことができるなどの、従来のディジタル方式プラネタリウムでしか実現できなかった機能を持つプラネタリウムを実現することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
ドーム状スクリーンに星空を投影するプラネタリウム装置である。
【符号の説明】
【００３２】
３１ 光学式輝星投影機（輝星投影筒）
３２ａ〜３２ｎ ビデオプロジェクタ
３３ ドームスクリーン
４０ 日周ベース
４１ 北天用恒星球
４２ 南天用恒星球
４３ａ，４３ｂ，４５ａ，４５ｂ 歯車
４４ 日周モータ
４６ 緯度軸モータ
４７，４８ ロータリエンコーダ
４９，５０ センサ
５１ 輝星投影筒
５２ 日周テーブル
５３ ランプハウス
５４ ランプ
５５，８６ コンデンサレンズ
５６ 光ファイバ束
５７，８５ 光ファンバ
５８，８８ 投影レンズ
６０ 鏡筒
６１ ソレノイド
６２ シャッタ板
７０ 天頂
７１ 内接円
７３ 雲
８０ 共通光源
８１ 微光星投影ユニット
８２ 輝星投影筒
８３ 採光装置
８７ 恒星原板
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ドーム状スクリーンに星空を投影する複合プラネタリウム装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の光学式プラネタリウムでは、ドームスクリーンの中心に恒星を投影する光学式の恒星投影機を設置し、ドームスクリーンに星空を投影する構成となっていた。
従来の恒星投影機の一例を図１２に示す。
恒星投影機は南天の星野を投影する南天恒星球５と北天の星野を投影する北天恒星球２を備え、両者はちょうど相対する姿勢で設置されている。それぞれの中心には光源７があり、光源７から出た光は、それぞれの恒星球に取り付けられた投影ユニットに入射する。
【０００３】
図１３に、投影ユニット内の様子を示す。
光源からの光は、コンデンサレンズ９ａ，９ｂ、実際の恒星の配置に合致するよう精密な孔を開けられた恒星原板１０を通り、投影レンズ１１によってスクリーンに星空を投影する。複数の投影ユニットによって投影される星野がちょうどドームスクリーン上でぴったりつなぎ合わされることにより、あたかも一つの星空のように投影される。この恒星投影機は、日周運動軸１と緯度変換軸３により自在に姿勢角を変えることができ、これにより地球上の任意の場所と時刻の星空を再現することができる。遮光半球６は地平線下に星が投影されないためのもので、重りによって常に水平位置より下の投影光を遮光する。
【０００４】
最近では、光学式プラネタリウムで投影される恒星の数は飛躍的に増大し、肉眼では見えない星まで精緻に再現することにより、本物の星空と見間違うリアルな星空を提供するのみならず、観客に双眼鏡などを用いて投影された星空を観察させ、あたかも本物の星空で天体観察させることができる投影機も登場し、プラネタリウムの新たな使い道を提供するに至っている。
【０００５】
また、近年発達してきたディジタルプラネタリウムの構成を図１４に示す。
ドームスクリーン２０周辺には、ドーム内の特定の範囲に映像を映し出すことのできるプロジェクタが３台設置されている。それぞれを２１ａ，２１ｂおよび２１ｃとする。そのすべてを重ね合わせるとドームスクリーン上のほぼ全面を覆うことができるようになっており、それぞれのプロジェクタ２１ａ，２１ｂおよび２１ｃがドームスクリーン上でどこを投影するかという投影範囲は予めそれぞれ割り当てられている。それぞれのプロジェクタは、リアルタイムで映像を生成できる映像コンピュータ２２ａ，２２ｂおよび２２ｃから出力された映像信号を投影するようになっている。それぞれの映像コンピュータ２２ａ，２２ｂおよび２２ｃは、ホストコンピュータ２３と接続されている。
ホストコンピュータ２３は、オペレータの指示入力やあらかじめ設定された自動シーケンスプログラムによって与えられる時刻，経度，緯度などのパラメータ（基本パラメータ）を算出し、それぞれの映像コンピュータに伝達する。
各映像コンピュータは、基本パラメータを元に、スクリーン上のどこにどの星が投影されるべきかを算出し、自己の投影範囲内にある星像を含む映像を作り出し、プロジェクタで投影させる。これにより、ドーム内の全面にホストコンピュータで指令された時刻と場所の星空が投影される。
このディジタルプラネタリウムの場合、コンピュータの映像生成いかんで、星だけでなく月や惑星、その他あらゆる天体、もしくは天体だけでなくあらゆる物体を自在に投影することもできる。
【０００６】
また、ディジタルプラネタリウムと光学式プラネタリウムを組み合わせた複合型プラネタリウムの構成を図１５に示す。
前記の光学式プラネタリウムとディジタルプラネタリウムを併設した形態となっている。光学式プラネタリウムは、ドーム中心に設置され、主に恒星のみを投影する。図１４のディジタルプラネタリウムと同様に設置されたプロジェクタは、恒星以外のさまざまな天文現象、たとえば惑星や月、あるいは太陽の軌跡を示す黄道や天の赤道、座標線その他様々な物体を投影する。光学式プラネタリウムが設定する緯度や経度，日時などのパラメータと、ディジタルプラネタリウムのそれを一致させると、例えば光学式プラネタリウムで投影された星座に、ディジタルプラネタリウムによって星座の星を結ぶ線や星座絵などを位置を一致させて投影できるようになる。
このように、複合型プラネタリウムでは、光学式プラネタリウムが映し出す美しくリアルな星空と、ディジタルプラネタリウムの幅広い機能の両面を満足させることができる。
【０００７】
しかしながら従来の技術には、以下の問題があった。
従来技術の光学式プラネタリウムは、精密加工によって作り出される恒星原板をレンズで直接拡大投影することにより、シャープでリアルな星像を投影することが可能だが、恒星以外の天体を投影することができないか、または恒星以外の天体を投影するには、専用の補助投影装置を取り付ける必要があったが、これらの補助投影機の分、投影機全体のサイズとコストアップを招く問題があった。また、ディジタルプラネタリウムでは、光学式恒星投影機の問題は容易に解決されるが、ディジタル映像を生成するコンピュータの処理能力や、投影用の液晶やＤＭＤパネルの解像度およびコントラストの問題などにより、光学式のようなシャープな恒星像を投影することが困難で、特に明るい星が肥大しやすい問題点があり、リアルな星空を再現する目的を達成できないでいた。
【０００８】
これについて詳しく説明する。
例えば、市販のプロジェクタでは、現在、画像生成素子としてＤＭＤ素子や液晶素子を用いたものが主流であるが、これらのプロジェクタでは、映像をミュート（真っ黒）の状態にしても、画像生成素子の光の散乱や光学系の光漏れなどによって、完全に光量をゼロにすることができない。最も明るい状態（全白）と、最も暗い状態（全黒）の明るさの比を、コントラスト比と呼ぶが、通常は１：１０００程度、最も性能の良いものでも１：２００００程度にすぎない。
一方、恒星の明るさは、等級によって区別されるが、全天で最も明るい星はおおいぬ座のシリウスで−１．５等級である。そして、最も暗い星は、投影機の仕様によって様々であるが、たとえば１０等級まで投影するとする。このとき、最も明るい星と最も暗い星の明るさの比率は、２．５１10+1.5≒４００００となる。
【０００９】
例えばコントラスト比１：１００００のプロジェクタを使用すると仮定する。プロジェクタの画面では、映像は全て、タテヨコの画素に分けられ、それぞれの画素の明るさを制御することによって画像を完成させる。恒星のような物体は、単一の画素または隣接する複数の画素を明るく設定することにより表示される。
実際の夜空で、真っ暗と呼べる明るさは、プラネタリウムの投影で、画面を十分暗く表示するバックグランドレベルにしなければならない。このとき、１０等星を表示するためには、１０等星の明るさをプロジェクタのバックグラウンドレベルに対し、少なくとも１０倍程度の明るさで表示しなければならないと考えると、輝度は、全白レベルに対して、１０／１００００＝０．００１となる。
一方、その４００００倍の明るさのシリウスを表示するには、全白レベルに対して４００００／１００００となるので、４倍の輝度が必要である。この明るさを表示するのは上記性能のプロジェクタでは難しい。
【００１０】
また、複合型プラネタリウムでは、光学式プラネタリウムの美しい星空とディジタルプラネタリウムの機能の両者を満足させることができるが、例えば大きな面積を持つ天体をドームに投影する場合、その天体の影に隠れる恒星は隠さなければならないが、光学式プラネタリウムでは、特定の範囲の恒星を消すことができないため、天体に隠されるべき恒星も重なって投影されてしまい、演出上不自然になる問題点があった。
【００１１】
電子式投影機と光学式投影機とが協働するプラネタリウム装置が提案されている（特許文献１）。これは操作者の操作負担を軽くし、不自然な映像の投映を抑止するとともに臨場感や没入感に優れたプラネタリュウム装置を提供することを目的とし、ドームスクリーンの中央に光学式投影機を、周囲に複数台の電子式投影機をそれぞれ配置し、光学式投映機から投映される星像のうち、電子式投映機からの電子画像とスクリーンで重なりあう部分を抽出し、重なりあう部分の光学式投映機から投映される星像を抑制するものである。さらに光学式投映機で所定の等級以下の恒星を纏めて投映する一般恒星投映手段と、所定の等級以上の恒星を個々に投映する高輝星投映手段とを有し、一般恒星投映手段からの光はシャッタにより遮光し、高輝星投映手段からの光りをオンオフ制御のシャッタにより遮光するものである。
【００１２】
この提案は電子式投映機からの星像と光学式投映機からの星像が重なった場合に、光学式投映機からの投映を抑止してプラネタリウムのドームスクリーンの不自然な映像の投映を防止し星空を綺麗に見せようとするものである。また、一定の等級以上の恒星を一般恒星投映手段から投映し、光学式投映機の高輝星投映手段からの星像の光りを遮光するものであり、電子式投映機からの星像についての投映について配慮を行うものではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００６−１４５６１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
このような状況から従来は光学式プラネタリウムによる星空と、ディジタル映像による汎用性の両者の優れた点を完全に満足させることが難しいという問題があった。本発明は前記のような問題を解決するためになしたものである。
本発明の目的は、美しくリアルな星空を再現可能でありながら、さまざまな映像演出も可能にする多機能な複合プラネタリウムシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
前記目的を達成するために本発明の請求項１は光学式恒星投影機と、映像生成装置および映像投影用プロジェクタを有するディジタル映像装置を有し、前記光学式恒星投影機は、最も明るい輝星から高輝度領域側の所定の光度までの範囲内の任意の恒星を投影し、前記ディジタル映像装置は、前記高輝度領域側の所定の光度より一定量明るい光度以下の任意の恒星を投影し、星空を完成させることを特徴とする。
「高輝度領域側の所定の光度」を例えば３等星とし、「一定量明るい光度」を２等星分とすると、３等星から１等星まで光度の範囲の恒星はディジタル映像装置か、光学式恒星投影機かいずれかで投影し、ディジタル映像装置および光学式恒星投影機による恒星の投影を混ぜて行うことができる。「高輝度領域側の所定の光度」の等級を低くし、「一定量明るい光度」の幅を大きくとれば、広範囲な明るさに入る恒星の数は多くなり、かなりの数の恒星はいずれの投影機，映像装置でも投影できる。
本発明の請求項２は、請求項１記載の発明において前記光学式恒星投影機から投影される輝星を個別にＯＮ／ＯＦＦまたは光量を制御する手段を有することを特徴とする。
本発明の請求項３は、請求項１または２記載の発明において前記光学式恒星投影機は、暗い星を投影する機能も有し、該光学式恒星投影機から投影される暗い星の投影を、輝星とは独立してＯＮ／ＯＦＦまたは光量を制御する手段を有することを特徴とする。
本発明の請求項４は、請求項１，２または３記載の発明において前記輝星は、個別の恒星に相当する輝星投影ユニットで投影することを特徴とする。
本発明の請求項５は、請求項４記載の発明において前記輝星投影ユニットは暗い星を投影するための恒星原板を有する微光星投影ユニットとともに設けられ、光ファイバを装着し、この光ファイバの一端に光線を導くことにより構成され、特定の恒星の輝度を上げることを特徴とする。
本発明の請求項６は、請求項１，２，３，４または５記載の発明において前記光学式恒星投影機とディジタル映像装置の位置関係を正確に維持するため、光学式恒星投影機に搭載した基準マーク投影手段によって位置合わせを行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１によれば、光学式プラネタリウムから、ある一定の明るさ以上の星のみを光学式プラネタリウムで投影し、それ以外の暗い星はディジタルプラネタリウムで投影することで星野を完成させることができる。暗い星についてはディジタルプラネタリウムが投影を行うので、ディジタルプラネタリウムの性能について表示できる明るさ範囲（ダイナミックレンジ）を小さくでき、特別な仕様のディジタル映像投影機を用いることなく美しい星野を実現できる。
また、請求項２によれば、光学式プラネタリウムで投影される輝星の投影機に、個別のＯＮ／ＯＦＦもしくは調光可能な機能を持たせることにより、不要な輝星が投影されないようにすることができる。
請求項３によれば、光学式プラネタリウムからも必要に応じて暗い星も投影できるようにして、星空のみをゆっくり観察するとき、また双眼鏡や天体望遠鏡を用いて星空を観察する用途にも十分耐えうる解像度で星空を投影することもできる。
請求項４によれば、輝星を投影するため、個別の輝星に割り当てられた専用の投影ユニットを用いて、高輝度で輝星を投影することができるようにすると同時に、個別の調光やＯＮ／ＯＦＦができる。
請求項５によれば、輝星投影ユニットは光ファイバを装着し、光ファイバの一端に照明する光源を入力することにより構成され、専用のレンズを用いずに輝星を投影できる。
本発明による各構成により、光学式投影機特有の明るいシャープな一等星が存在する美しい星空を再現することができる。すべての星を光学式投影機で投影した場合、双眼鏡で拡大して観察した場合でもなお、微細な星を忠実に再現することができる。
また、以下のような演出を行うことが可能となる。
・全ての星を瞬かせることが可能となる。
・すべての星に色をつけることができる。
・投影する星の数を変化させることができる。
・異なる波長の星のデータを投影できる。
・新しい星のデータ（より恒星数が多いものなど）があれば、保守作業なしに加えることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明による複合プラネタリウムシステムの外観を示す概略図である。
【図２】本発明によるプラネタリウムシステムの輝星投影機の構造の実施の形態を示す正面図である。
【図３】輝星投影筒の詳細を示す断面図である。
【図４】雲が存在する背景に星が見える夜空全体をドームマスターと呼ばれる形式で示した図である。
【図５】本発明における輝星投影機を制御するシステムの流れを示すフローチャートである。
【図６】ドームマスター形式で用意された雲の画像の例を示す図である。
【図７】雲と恒星の重なり状態に基づく制御内容を説明するための図である。
【図８】輝星と微光星の両方を投影可能とした光学式投影機の実施の形態を示す断面図である。
【図９】恒星原板に記される星野パターンの一例を示す図である。
【図１０】輝星投影機から投影される星野パターンの一例を示す図である。
【図１１】微光星投影ユニットと、輝星投影機双方で投影された星空の例を示す図である。
【図１２】従来の恒星投影機の一例を説明するための図である。
【図１３】投影ユニット内の詳細を示す図である。
【図１４】従来のディジタルプラネタリウムの一例を説明するための図である。
【図１５】ディジタルプラネタリウムと光学式プラネタリウムを組み合わせた複合型プラネタリウムの従来例を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下図面を参照して発明の実施の形態を詳しく説明する。
図１は、本発明による複合プラネタリウムシステムの外観を示す概略図である。
ドームスクリーンの中心には、光学式輝星投影機３１が設置されている。光学式輝星投影機３１は、恒星のうち、一定の光度、例えば２．０等星より明るい星（以下輝星）をドームスクリーン上に投影する機能を有する。輝星は、日周運動や緯度変換が可能である。
ドームスクリーン３３の周辺には、映像を投影可能なビデオプロジェクタ３２ａ〜３２ｎがドーム中心方向を向いて複数台が設置されており、ドームスクリーン３３のほぼ全面に映像を投影可能となっている。
【００１９】
コンピュータ３５の指令に基づき映像コンピュータ３４ａ，３４ｂおよび３４ｃは、輝星投影機３１が投影するよりも暗い星、すなわち２．１等星より暗い星（以降微光星）を含む星空の映像を生成する。この映像がビデオプロジェクタ３２ａ，３２ｂおよび３２ｃによって投影される。
輝星投影機３１から投影された輝星の像と、全天周映像装置であるビデオプロジェクタ３２ａ，３２ｂおよび３２ｃから投影された微光星の像がドームスクリーン３３上で完成された星空の映像となって現れる。
【００２０】
図２は、本発明によるプラネタリウムシステムの輝星投影機の構造の実施の形態を示す正面図である。
恒星球は、南天用４２と北天用４１が日周軸３９の両端に互いに反対方向を向いて取り付けられ、日周軸３９は、日周軸受１で日周ベース４０上に支えられている。日周ベース４０は、日周軸３９と直交する緯度軸３の上に載せられており、緯度軸３の両端は架台フォーク４上で支えられ、回転駆動可能となっている。日周軸３９には日周歯車４３ａが固定され、該日周歯車４３ａにモータ軸歯車４３ｂが噛合している。日周軸３９は日周モータ４４によって回転駆動される。緯度軸３には緯度軸歯車４５ａが固定され、該緯度軸歯車４５ａにモータ軸歯車４５ｂが噛合している。緯度軸３は緯度軸モータ４６によって回転駆動される。日周軸３９と緯度軸３には、それぞれ日周ロータリエンコーダ４７と緯度ロータリエンコーダ４８が取り付けられ、日周軸３９の角位置は日周センサ４９で、緯度軸３の角位置は緯度軸センサ５０でそれぞれ検出可能となっている。
【００２１】
南天と北天用の恒星球４１，４２には、それぞれ多数の輝星投影筒５１が日周テーブル５２上に取り付けられている構造となっている。ランプハウス５３内には光源ランプ５４があり、光源ランプ５４を出た光は、コンデンサレンズ５５で集光されて光ファイバ束５６に入射する。光ファイバ束５６は個別の光ファイバ５７に分岐され、それぞれの輝星投影筒５１に導かれている。光ファイバ５７の端部から出射した光は、輝星投影筒５１内で投影レンズ５８を通してドームスクリーンに点像を結ぶ。それぞれの輝星投影筒５１は、実際の恒星、例えばシリウスやリゲルなどの恒星に相当する角度に調整されて据えつけられ、なおかつ、投影される光量が、ＮＤフィルタまたは絞りによって調整され、それぞれの恒星の光度に相当する明るさで投影されるようになっている。
【００２２】
図３に輝星投影筒の詳細を示す。
鏡筒６０内には、電気信号によって駆動されるソレノイド６１によって開閉駆動するシャッター板６２が取り付けられており、光ファイバから出射した光を透過，遮蔽（オン，オフ）させることが可能である。電気信号は、例えばマイクロコンピュータ３５からパワーアンプを通じて個別の輝星投影筒に供給される。このような輝星投影機により、２．０等級より明るい恒星を、所定の位置に、なおかつ任意かつ個別にＯＮ／ＯＦＦをして投影することができる。
この実施の形態では複数の輝星投影筒５１が同じ光源を共有する例を示したが、それぞれが個別の光源を持ち、シャッタ機構を用いずに光源自体のＯＮ／ＯＦＦを行っても同様の効果が得られることは勿論である。
【００２３】
プラネタリウムでは、時に満天の星空にかぎらず、雲が存在するような夜空を再現したり、高い山が見えるなど、星以外のものが現れる夜空を再現することがよく行われる。
図４では、雲がいくつか浮かんでいる背景に星が見える夜空全体をドームマスターと呼ばれる形式で示したものである。中心が天頂７０、正方形の画面の内接円７１が地平線となる。ちょうど魚眼レンズを天頂に向けて撮影された画像に等しい。内接円の外の範囲７２は、地平線の下に相当し、実際には無効となる範囲である。このような光景を投影するときは、雲が存在している範囲を計算し、その範囲内にある星は投影されないようにする必要がある。
【００２４】
図５は、実施の形態の制御システムのフローを示したものである。図６がドームマスター形式で用意された雲の画像であり、雲は７３である。マイクロコンピュータ３５は星空とあわせて投影する場合、投影されるそれぞれの恒星の赤道座標を、恒星球の日周ロータリエンコーダ４７および緯度ロータリエンコーダ４８によって検出された日周軸３９と緯度軸３の現在角位置を参照して地平座標に変換する（ステップ（以下「Ｓ」という）０１，Ｓ０２）。この地平座標より、ドームマスター上の座標を算出するには、たとえば幅と高さが１８００PIXEL のドームマスターの場合、
Ｘ座標＝９００＋１０×ＣＯＳ（方位角）×（９０−高度）
Ｙ座標＝９００＋１０×ＳＩＮ（方位角）×（９０−高度）
として算出できる（Ｓ０３）。この画像の画素が、雲の範囲に含まれる場合は、この恒星が雲に重なっていると判定されるから、この恒星を消すような制御を行えばよい（Ｓ０４，Ｓ０６）。重なっていない場合にはこの恒星をオンする（Ｓ０５）。例えば図７はその様子を示したのであり、恒星７４ａのドームマスター上の座標が（Ｘａ，Ｙａ）、そして恒星７４ｂのドームマスター上の座標が（Ｘｂ，Ｙｂ）だとすれば、雲に重ならない恒星７４ａの輝星投影筒のシャッターは開いて投影させ、恒星７４ｂのそれは雲に重なっているので閉じればよい。
【００２５】
これにより、雲が存在する夜空の再現においても、雲のない範囲の輝星だけを再現することができる。また、実際には２．０等星より暗い微光星も再現する必要があるため、ビデオプロジェクタで投影する映像には、雲に加えて微光星も加えておく必要があるが、この場合、雲に重なる部分の微光星を消すことは容易に可能である。また、雲は完全に星の光を遮光するか、透過するかのどちらかとは限らず、光を減衰する場合もあるため、輝星投影筒３１には、透過光量を制御できる絞り、または可変ＮＤフィルタ装置を取り付ける。マイクロコンピュータ３５により、ドームマスター上の雲の画像の濃度により絞りまたは可変ＮＤフィルタ装置を制御すれば、雲に隠れると、あたかも自然に星の光が減衰する様子を再現することもできる。
【００２６】
なお、この実施の形態においては、輝星と微光星の位置関係が正確に維持されている必要があるが、このためには、恒星投影機にレーザーなどによる基準マーク手段を搭載し、任意の地平座標を指定してマークを照射し、これを基準に恒星投影機から投影される輝星の高度，方位角と、ビデオプロジェクタで投影される画像の位置関係を測定する演算回路をマイクロコンピュータ３５に搭載すればよい。本件出願人が提案している特開２００６−３３７６８２の方法が有効である。
また、この実施の形態では２等星以上は輝星投影筒で、２．１等星以下はビデオプロジェクタで投影する例を説明したが、ある明るさ範囲（例えば２．５等星から１．５等星の範囲）の恒星は輝星投影筒，ビデオプロジェクタの両方で個々の恒星を決めて投影することも可能である。
【００２７】
また、恒星投影機から微光星も投影することが必要になる場合もある。
図８は、輝星と微光星の両方を投影可能とした光学式投影機の実施の形態を示す断面図である。構造は、概ね公知の光学式プラネタリウムの恒星投影機と同様であり、中心部にある共通光源８０を囲むように、複数の微光星投影ユニット８１が設けられている。この微光星投影ユニット８１の中には、公知の光学式プラネタリウム投影機のものと同様にコンデンサレンズ８６、恒星原板８７、投影レンズ８８が装着されており、光源８０を出た光は、コンデンサレンズ８６、恒星原板８７、投影レンズ８８を通ってドームスクリーンに恒星原板の像を結び、夜空同様の星空を再現する。ただしそれぞれの投影ユニット８１には、シャッタが備わっており、必要に応じて投影光を遮断することができる。
恒星原板には、２等星よりも暗い微光星に相当する孔が設けられている。恒星原板に記される星野パターンの一例を図９に示す。ここで記されている線は本説明の便宜のため記入している。
【００２８】
一方、２等星よりも明るい輝星は、輝星投影筒８２で投影される。恒星投影機の一部に設けられた採光装置８３から、採光レンズによって、光ファイバ束の入力端８４に光束を導入する。光ファイバ８５は分岐されて各輝星投影筒に導かれる。輝星投影筒の構造は図３のとおりである。この輝星投影機が２等星より明るい星にそれぞれ割り当てられており、輝星投影機から投影される星野パターンが図１０である。
実際に微光星投影ユニットと、輝星投影機双方で投影された星空が図１１である。これが実際に投影される星空である。
【００２９】
輝星投影機はそれぞれが、マイクロコンピュータなどの指令により、個別にＯＮ／ＯＦＦまたは光量をコントロールすることができる。また、微光星投影ユニットにも、投影光を任意に制御できる絞り機構、またはシャッター機構が取り付けられており、微光星の投影をＯＮ／ＯＦＦすることができる。これにより、輝星は常に輝星投影筒で投影しながら、微光星は、ビデオプロジェクタで投影することも、また微光星投影ユニットで投影することもできる。この実施の形態では、微光星投影ユニットと輝星投影筒が同じ光源を共有している例を示したが、この両者の光源を別のものとし、微光星投影ユニットにはシャッターを設けず、微光星用光源のＯＮ／ＯＦＦによって同様の効果が得られることは勿論である。
【００３０】
一般にビデオプロジェクタよりも光学式投影機のほうが解像度が勝るから、例えば、星空だけを精緻に投影したいときは、微光星は、微光星投影ユニットによって投影するのがよく、雲と同時に投影するなど複雑な演出が望ましいときは、微光星投影ユニットのシャッターを閉じて、微光星はビデオプロジェクタで投影することが望ましい。
これにより、光学式投影機ならではの美しい星空を投影しながら、任意の範囲の星空を消すことができるなどの、従来のディジタル方式プラネタリウムでしか実現できなかった機能を持つプラネタリウムを実現することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
ドーム状スクリーンに星空を投影するプラネタリウム装置である。
【符号の説明】
【００３２】
３１ 光学式輝星投影機（輝星投影筒）
３２ａ〜３２ｎ ビデオプロジェクタ
３３ ドームスクリーン
４０ 日周ベース
４１ 北天用恒星球
４２ 南天用恒星球
４３ａ，４３ｂ，４５ａ，４５ｂ 歯車
４４ 日周モータ
４６ 緯度軸モータ
４７，４８ ロータリエンコーダ
４９，５０ センサ
５１ 輝星投影筒
５２ 日周テーブル
５３ ランプハウス
５４ ランプ
５５，８６ コンデンサレンズ
５６ 光ファイバ束
５７，８５ 光ファンバ
５８，８８ 投影レンズ
６０ 鏡筒
６１ ソレノイド
６２ シャッタ板
７０ 天頂
７１ 内接円
７３ 雲
８０ 共通光源
８１ 微光星投影ユニット
８２ 輝星投影筒
８３ 採光装置
８７ 恒星原板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学式恒星投影機と、映像生成装置および映像投影用プロジェクタを有するディジタル映像装置を有し、
前記光学式恒星投影機は、最も明るい輝星から高輝度領域側の所定の光度までの範囲内の任意の恒星を投影し、
前記ディジタル映像装置は、前記高輝度領域側の所定の光度より一定量明るい光度以下の任意の恒星を投影し、
星空を完成させることを特徴とする複合プラネタリウムシステム。
【請求項２】
前記光学式恒星投影機から投影される輝星を個別にＯＮ／ＯＦＦまたは光量を制御する手段を有することを特徴とする請求項１記載の複合プラネタリウムシステム。
【請求項３】
前記光学式恒星投影機は、暗い星を投影する機能も有し、該光学式恒星投影機から投影される暗い星の投影を、輝星とは独立してＯＮ／ＯＦＦまたは光量を制御する手段を有することを特徴とする請求項１または２記載の複合プラネタリウムシステム。
【請求項４】
前記輝星は、個別の恒星に相当する輝星投影ユニットで投影することを特徴とする請求項１，２または３記載の複合プラネタリウムシステム。
【請求項５】
前記輝星投影ユニットは暗い星を投影するための恒星原板を有する微光星投影ユニットとともに設けられ、光ファイバを装着し、この光ファイバの一端に光線を導くことにより構成され、特定の恒星の輝度を上げることを特徴とする請求項４記載の複合プラネタリウムシステム。
【請求項６】
前記光学式恒星投影機とディジタル映像装置の位置関係を正確に維持するため、光学式恒星投影機に搭載した基準マーク投影手段によって位置合わせを行うことを特徴とする請求項１，２，３，４または５記載の複合プラネタリウムシステム。
【請求項１】
光学式恒星投影機と、映像生成装置および映像投影用プロジェクタを有するディジタル映像装置を有し、
前記光学式恒星投影機は、最も明るい輝星から高輝度領域側の所定の光度までの範囲内の任意の恒星を投影し、
前記ディジタル映像装置は、前記高輝度領域側の所定の光度より一定量明るい光度以下の任意の恒星を投影し、
星空を完成させることを特徴とする複合プラネタリウムシステム。
【請求項２】
前記光学式恒星投影機から投影される輝星を個別にＯＮ／ＯＦＦまたは光量を制御する手段を有することを特徴とする請求項１記載の複合プラネタリウムシステム。
【請求項３】
前記光学式恒星投影機は、暗い星を投影する機能も有し、該光学式恒星投影機から投影される暗い星の投影を、輝星とは独立してＯＮ／ＯＦＦまたは光量を制御する手段を有することを特徴とする請求項１または２記載の複合プラネタリウムシステム。
【請求項４】
前記輝星は、個別の恒星に相当する輝星投影ユニットで投影することを特徴とする請求項１，２または３記載の複合プラネタリウムシステム。
【請求項５】
前記輝星投影ユニットは暗い星を投影するための恒星原板を有する微光星投影ユニットとともに設けられ、光ファイバを装着し、この光ファイバの一端に光線を導くことにより構成され、特定の恒星の輝度を上げることを特徴とする請求項４記載の複合プラネタリウムシステム。
【請求項６】
前記光学式恒星投影機とディジタル映像装置の位置関係を正確に維持するため、光学式恒星投影機に搭載した基準マーク投影手段によって位置合わせを行うことを特徴とする請求項１，２，３，４または５記載の複合プラネタリウムシステム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１２−１９４５７９（Ｐ２０１２−１９４５７９Ａ）
【公開日】平成２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１３９６４１（Ｐ２０１２−１３９６４１）
【出願日】平成２４年６月２１日（２０１２．６．２１）
【分割の表示】特願２００７−６６２８９（Ｐ２００７−６６２８９）の分割
【原出願日】平成１９年３月１５日（２００７．３．１５）
【出願人】（５０８０６７８３９）有限会社大平技研 (6)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年６月２１日（２０１２．６．２１）
【分割の表示】特願２００７−６６２８９（Ｐ２００７−６６２８９）の分割
【原出願日】平成１９年３月１５日（２００７．３．１５）
【出願人】（５０８０６７８３９）有限会社大平技研 (6)
【Ｆターム（参考）】
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