JP5135014B2 - 月位置および月齢表示機構を備えた時計 - Google Patents

Description

本発明は、星座盤を備え、星座盤上で当日の月の位置と月齢とを表示する機能を有する時計に関する。

従来、天球上の主な恒星等の天体を描いた円板（星座盤）を、視認できる天球の範囲を示した固定窓の背後に置き、その円板内の天の北極または南極の回りに、星の日周運動に同期した速さ（１恒星日の周期）で時計機構を用いて星座盤を回転させることによって、現在時刻で地平線上に見える範囲（またはその範囲の主要部分）にあるべき星もしくは星座を表示するようにした、星座時計と称される製品があった。（現在時刻は星座板の前面に重ねて配置された時分針を用いて表示される。）

更に、星座と共に、他の重要な天文情報である月に関する情報をも同時に表示する時計も提案されている。下記「特許文献１」はそのような時計の一例である。
特開昭６１−１３９７７８号公報「月齢・星座表示付時計」 この「特許文献１」に記載された時計は、時分針と、恒星の配置を表示し恒星時で周回する星座表示板と、月の位置（地平線に対する高度）および位相（月齢）を視覚的に近似表示する月齢表示部とを備えた時計である。

上記従来技術における月の表示情報は、月表示板に設けた満月に相当する円形の窓の位置により示される月の地平線上のおよその位置及び高度と、その窓の背後でその一部を等大円形の影板（正しくは陰板と称すべきである）より覆わしめることにより図形的に概略表示される月相とであって、いわば当日晴れていれば実際に視認できる情報であると言える。すなわち、天球上の星座内における月の位置を表示できる機能を備えたものではなかった。また、月表示板の軸（指針軸と平行）が回転する星座表示板を貫通しているため、星座表示板はリング状となり中心部の星空を表示することができず、南限と北限の間の比較的狭い範囲の天空表示に甘んじざるを得なかった。

本発明の目的は、天球上における月の位置および月齢情報を表示できる機能を有する時計を提供することである。また更なる目的は、そのような機能を備えた時計において、広範囲の星座を共に表示することを可能にすることである。

上記目的を達成するため、本発明の月位置および月齢表示機構を備えた時計は、以下の（１）〜（６）のいずれかの特徴を有する。
（１）主な恒星および星座を表示した円板であって、回転軸を天の北極方向または南極方向として時計機構によって駆動され、恒星の日周運動に同期して回転する星座盤に、更にほぼ偏心したリング状に表示された黄道と、該黄道上の太陽位置を表わす年間の日付と、前記黄道の近辺に月の通過範囲を示す領域を表示した星座盤と、該星座板と所定の回転比で回転し、前記月の存在可能な範囲内における月位置を示す指標と、前記日付に応じた月齢とを円周上に表示した月盤とを備えたこと。
（２）上記（１）の特徴に加え、更に、前記星座盤における月の通過範囲の表示は前記黄道の内外に所定の幅を有する帯状の領域であり、前記月盤における月位置を示す指標は前記月盤の中心に対して所定の角度幅を有すること。
（３）上記（１）または（２）の特徴に加え、更に、前記星座盤の回転周期はほぼ１恒星
日（約２３時間５６分４秒）であり、前記月盤の回転周期はほぼ１平均太陰日（約２４時間５０分２８秒）であるように設定されていること。
（４）上記（１）から（３）のいずれかの特徴に加え、更に、前記星座盤は、前記時計機構の時針軸である筒車に対して１２８０／２５５３なる回転比で駆動されること。
（５）上記（１）から（４）のいずれかの特徴に加え、更に、前記月盤は、前記時計機構の時針軸である筒車に対して１００／２０７なる回転比で駆動されること。
（６）上記（１）から（５）のいずれかの特徴に加え、更に、前記星座盤と前記月盤とは前記時計機構の時針軸である筒車によって、１個の中間車を介して所定の速度比で駆動されると共に、前記中間車は前記筒車または該筒車に係合するアイドラー歯車と、前記月盤と一体の月盤歯車と、前記星座盤と一体の星座盤歯車とのそれぞれに噛み合う３枚の歯車が同軸に積層された構造であって、それら３枚の歯車の少なくとも１枚は他の２枚の歯車に対してスリップ可能に構成されていること。

本発明により、天球上の星座内における月の位置や月と太陽との位置関係を表示できる機能を備えた時計を、通常の時計に比較的簡単な機構を付加することで提供することができた。またそのような機能を備えた時計において、広範囲の星座を同時に表示することも可能にした。また、星座盤や月盤の、実現可能で高い近似度を有する回転比を提供した。また、星座盤や月盤を駆動しかつ修正するための簡素な構造を提供した。

以下、そのような機能を備えた本発明の時計の最良の実施形態について、図面を援用して説明する。

図１は本発明の実施例１である指針式の時計（月星座南天表示型の腕時計）における表示面を示す平面図、図２は実施例１における星座盤の詳細表示を示す平面図、図３は実施例１の時計の機構の要部を示す断面図である。

図１において、表示面は、最も手前側（風防ガラスを除く）に指針１（時針１ａ、分針１ｂ、秒針１ｃより成る）があり、その奥に有効表示面のほぼ全面を占める透明な文字盤２がある。なおその周囲にあるべき時計ケースやバンドの輪郭は図示を省略したが、３時の方向を示すためリュウズ１１を図示してある。透明な文字盤２の更に奥の中心部には小径の月盤３、その更にやや奥の外側には大径の星座盤４があり、これらは透明な文字盤２を通して視認され、表示の一部となっている。実際には星座盤４上に表示された銀河、恒星、星雲等の天体群（本発明ではそれらを総合して単に星座と呼称することがある）も視認できるが、図の煩雑化を避けるため示していない。

文字盤２の表面には、１２時−６時方向の直線である子午線２ａ、網目状に交差する曲線より成る天球上の方位高度線２ｂ、および、天球上の視高度が０度の線で囲まれた、ほぼ楕円形をなす地平線２ｃが、地平上の方位を示すＮ、Ｅ、Ｓ、Ｗ等の文字を添えて印刷により固定的に表示されている。地平線２ｃで囲まれた領域の外部にある星座が現在時刻において北半球に居る観察者に見える南の空を中心とする天球の範囲である。また、地平線２ｃに囲まれたほぼ楕円形をなす領域の内部は、南半球で見られるほぼ全ての星座を表示することができる。（なお、地平線２ｃは、北緯３５°と南緯３５°のそれぞれで大気の屈折を見込んだ可視範囲を表示するため二重線になっている。）

この南天表示方式では、天の北極を中心とする周極星（地平線下に沈まない星）範囲とほぼ等しい北天の一部（全天の約１０％）が表示されないが、南天の星座表示のひずみが小さいという長所がある。また地平線上の高度（角度）は、時計の使用者（観察者）の住
む緯度を想定して決められる。本実施例では北緯３５°としている。文字盤２の中心は時刻用の指針軸であるが、それはまた天の南極ともなっている。

文字盤２の最外周部に設けた通常時刻目盛２ｄは、指針１（時針１ａ、分針１ｂ、秒針１ｃ）が示す通常の時刻を読み取るためのものである。そのすぐ内側にある１２個の狭い扇形領域（第何月かの数字と月の名を示す文字を含む）である月（ｍｏｎｔｈ）の表示部２ｅと、円周上に配列した各月内の日を示す点および放射状方向の短い線の集合（総計３６５個）である日目盛２ｆとは月日指標であり、初期合わせ時の各日時刻における星空の位置を合わせるためのものである。

３は月盤であって、透明な文字盤２を通して透視される小円板である。その表面には、現在時刻における月（ｍｏｏｎ）の星座盤上の位置（方向）を概略指し示すための凸字型に似た形状の月指標３ａと、月齢を読み取るため月指標３ａを起点として円周を１朔望月である約２９．５日に等分した月齢目盛３ｂとを備えており、その回転周期は１平均太陰日（約２４時間５０分２８秒）に近くなるように設定されている。

４は星座盤であって、その詳細は図２に示すような大円板であるが、図１においては、文字盤２を通して透視される表示要素のうち、本発明の要部となる黄道４ａ（太陽の経路であり偏心したほぼ円形の破線で表わされている）と、黄道４ａの内外に所定の幅を持った帯状の範囲として表わされた月の存在領域４ｂと、恒星時目盛４ｄと、地平線２ｃ上のＷ、Ｅを通る円である天の赤道４ｅを図示している。星座盤４の回転周期はほぼ１恒星日（約２３時間５６分４秒）である。天空の星と月とは東から西へ、時計に相対しながら南面した観察者にとっては左から右へと移動するので、月盤３と星座盤４の回転方向はいずれも時計方向となる。

実施例１の表示面から天球上の月の位置を読み取る方法について述べる。月は天球上で白道と呼ばれる経路を通る。白道面は黄道面と平均で約５°８′４３″傾斜しており、両者の交点も周期約１８．６年で黄道を一周する。しかも月は不等速で移動するので、天球上で月の位置を正確に指し示すことは困難である。しかし黄道面を７°を超えて逸脱することはまずない。本発明では月の概略の位置をその存在範囲として指し示す。即ち、月の位置は、星座盤４上のリング状の帯をなす月の存在領域４ｂと、月盤３上の月指標３ａの凸字状の左右端のそれぞれと月盤３の中心を通る仮想の直線（図示せず）で結んで出来る扇形の角度領域とが重なった、短い弧状をなす帯領域の内部にあるとするものである。（もとより月はその領域の中心寄りにある確率が比較的高い。）

上記弧状をなす帯領域の角度、即ち上記月指標３ａの両端が月盤３の中心に対してなす角度の範囲は、月位置の変動幅、初期設定時の設定誤差、使用中の累積誤差等を勘案して定める。その値を厳密に特定することは困難であるが、３０°〜４０°の範囲（例えば３８．８°）としておけば概ね実用に適する範囲となる。

また、月齢を読み取る方法についても述べておく。黄道４ａ上に重ねて示した１、２、３、……、１２の数字の中心の位置は、各月の１日における太陽位置を表わしている。更に、黄道４ａの破線の切れ目は各月の１１日と２１日における太陽位置を表わしている。それによって見当をつけた本日の太陽位置と月盤３の中心とを仮想の直線で結ぶとき、該直線が通る月盤３上の月齢目盛３ｂによって本日の月齢に近い値も知ることができる。

図２に示した星座盤４の表面には、既述した黄道４ａ、月の存在領域４ｂ、恒星時目盛４ｄ、天の赤道４ｅに加えて、年間のいずれかの時期において見ることができる主要な恒星等の多くの天体やそれらを線で結んで表わした星座４ｃが印刷されている。但し、中心部の月盤３で隠される部分を除いてある。また、文字盤２の月表示部２ｅと日目盛２ｆに
より知れる本日の日付目盛に対向している恒星時目盛４ｄが、観測地点と標準時経度との間の経度差による時差を含めた現在の地方平均太陽時となる。また、子午線２ａ方向に対向する恒星時目盛４ｄが現在の地方恒星時を示す。

次に実施例１の時計の主要な構造を説明する。図３は、時刻−星座−月表示面を下側にして描いた腕時計ムーブメントの指針軸を含む要部断面図である。図３において、１８は秒針軸となる四番車で、その下端には秒針が固着される。１９は分針軸となる分針車で、その下端には分針が固着される。筒車２０は、分針車１９と一体の筒カナ１９ａの回転速度を通常の日の裏車（図示せず）によって１／１２に減速されて回転し、時針軸となる。

筒車２０と一体の調速カナ２０ａ（Ｚ＝４０；但しＺは歯数、以下同じ）は、固定軸２１に遊嵌された中間車２２に摩擦結合されている調速歯車２２ａ（Ｚ＝６９）と噛み合い中間車２２を駆動する。中間車２２上の中間歯車２２ｂ（Ｚ＝５０）は月盤３を保持する月盤軸３ｃと一体の月盤歯車３ｄ（Ｚ＝６０）を駆動する。また中間車２２に固着された星座盤駆動歯車２２ｃ（Ｚ＝３２）は星座盤４を保持する星座盤軸４ｆと一体化された星座盤歯車４ｇ（Ｚ＝３７）を駆動する。本段落で述べたこれらの機構は通常の１２時間制の腕時計の構造を大幅に変更することなく、ムーブメントの文字盤側に機構を付加する形で構成することができる。

星座盤および月盤駆動輪列は以上のような構成であるので、筒車２０（１２時間に１回転）に対する星座盤４の回転比は、（４０／６９）×（３２／３７）＝１２８０／２５５３であり、星座盤４の回転周期は１２時間×２５５３／１２８０＝２３．９３４３７４時間即ち約２３時間５６分３．７５秒となり、１恒星日＝約約２３時間５６分４秒に近く、極めて良い近似を与えている。

また、筒車２０に対する月盤３の回転比は、（４０／６９）×（５０／６０）＝１００／２０７であり、月盤の回転周期は１２時間×２０７／１００＝２４．８４時間即ち２４時間５０分２４秒となり、これは１平均太陰日約２４時間５６分２８秒に極めて近い。しかし１日当たり約４秒の差があるので、角度にして１年間当たり約６°（４秒÷８６４００秒／日×３６５．２４２２日／年×３６０°）の月位置累積誤差が生じるが、月位置の予測可能な精度に対しては十分実用性のある近似度が得られている。また本実施例における月齢表示の周期は約２９．５７日となり、月の満ち欠けの平均周期である朔望月約２９．５３０６日に対して実用的な近似度を与えている。

星座盤軸４ｆは月盤軸３ｃに遊合し、月盤軸３ｃは筒車２０に滑合または遊合する中間軸２３に遊合している。互に固着された星座盤４と星座盤軸４ｆと星座盤歯車４ｇとは、月盤軸３ｃの上下で月盤歯車３ｄと月盤３とによって回転可能に挟まれた状態での組立体となっている。時計の組立時には中間軸２３（半径方向のスペーサーとなっている）を取り除いておき、前記組立体を中間車２２から遠い方向に片寄せて筒車２０に嵌め込み、中間車２２上の各歯車と噛み合わせた上で中間軸２３を挿入し、Ｃリング２４で中間軸２３（従って組立体）を押える。

次に、実施例１の時計の表示の初期設定方法を説明する。設定操作はリュウズ１１を用いて行う。リュウズ１１は２段の引出し位置を持ち、２段目で時刻合せ、１段目で星座盤と月盤の合せ込みを行う。まず秒針１ｃが０秒を指したときリュウズ１１を引出して時計機構を停止させ、左右回転して時分針１ａ、１ｂを現在時刻に合わせ、そこでリュウズ１１を０段目に戻して運針を再開させる。ここまでは普通の指針式時計の時刻合せの手順と同様である。

星座盤・月盤合わせのためにはリュウズ１１を１段目に引出す（時計は停止しない）。
この位置ではリュウズ１１に嵌装された修正車（図示せず）が図３の中間車２２と噛み合い、リューズ１１の回転によって中間車２２を正逆方向自在に回転させることができる。このとき中間車２２と調速歯車２２ａとは適宜なトルクでスリップすることができるのでリュウズ１１から加わる修正トルクが時計の運針を妨げることはない。

現在時刻の月齢を求める。即ち、明日正午の月齢を新聞等で知り、これを現在時刻の月齢に換算する（月齢は１日に１ずつ進む）。次に時計中心から星座盤４上の黄道４ａ上の当日太陽位置に向けて引いた仮想の直線と交差する月盤３の月齢目盛３ｂが、上で求めた現在時月齢と一致するまで（近い方の回転方向で）リュウズ１１を回し続ける。

次に観測地点経度と標準時経度との間の地方恒星時の時差を調べる（地方恒星時は経度差１°当り４分づつ東側ほど進んでいる）。現在時刻（２４時間制）に、上の時差分を加えた時刻に相当する星座盤４の恒星時目盛４ｄが、文字盤２上の当日の日目盛２ｆに一致するように近い方の回転方向から合わせ込み（最後に歯車のバックラッシュを除く方向にリュウズ１１を回しておく）、リュウズ１１を通常位置である０段目に戻して初期設定を終わる。

上記のように、時刻系のような駆動系に連動して駆動される他の２つの被駆動系（星座盤４と月盤３）のそれぞれに対する修正操作を行なうために実施例１が採用した機構の考え方を一般化して述べておく。これは段落００２０で述べたように、３枚の歯車を積層した中間車２２を設けた簡単な構造である。非修正時、駆動系（本例では筒車２０）は３枚の歯車のうちの第１の歯車（調速歯車２２ａ）を駆動することによって、第２の歯車と第３の歯車（ここでは星座盤駆動歯車２２ｃと中間歯車２２ｂ）を駆動し、それぞれが噛み合う歯車（ここでは星座盤歯車４ｇと月盤歯車３ｄ）を経由して２つの被駆動系（ここでは星座盤４と月盤３）を異なる回転比で駆動している。

２つの被駆動系の修正に当り、使用者は外部操作部材（ここではリュウズ１１）を経由して中間車２２に修正トルクを印加し、２つの被駆動系の回転比の違いを利用して、リュウズの回転数は多くはなっても、最終的には第２と第３の２つの被駆動系のそれぞれを希望する相対位置関係にセットすることができる。この際修正トルクが駆動系に過大な負荷を及ぼさないように、例えば第１の歯車にはスリップ機構を介在させる。修正の目的によってはスリップ機構を他の歯車に設けてもよい。このように、簡単な構成の修正機構を用いることによって、時計ムーブメント等の機器の大きさ、厚さ、部品点数、製造コストの増加を小さく又は少なく抑え、作動の信頼性を上げる効果が得られる。

この調速・修正のための機構は、月盤や星座盤に限らず、時計機構と一定の速度関係で駆動される任意の表示体を設ける場合、その駆動や表示の修正のための簡単でコンパクトな構造を実現するものであり、応用範囲が広い。

なお段落００２２で言及した月位置の長期累積誤差（年間で月齢約０．５の遅れ）を、小さく保つ方法を述べておく。１年にほぼ１回のペースでリュウズ１１を１段目まで引き出し、星座盤４を通常回転と反対方向に２７回転させてから現在の星座配置に合せこみ、リュウズ１１を通常位置に戻せばよい。

図４は本発明の実施例２の時計における表示面（月星座全天表示型の腕時計）の概形を示す平面図である。また図５は実施例２における星座盤の詳細表示を示す平面図である。
実施例２の時計は、北緯３５°において見られる星座のほぼ全部（北緯３５°で見られる天球のほぼ全範囲）を、月や太陽位置と共に表示する。本例は北天の表示のひずみが小さい長所がある。黄道や月の存在範囲の表示、月位置や月齢を知る手順、表示の修正方法
等は、以下に述べるような回転方向に基づく差を除けば、実施例１と同様である。

観察者が頭上に見る現在の天球の可視範囲は、視高度０°を意味する地平線２ｃ（大気の屈折を考慮している）である時計の６時方向に片寄った楕円形（Ｎ、Ｓ、Ｅ、Ｗ等の方位を示す文字を伴う）の内部に表示される。また時計の表示面の中心（指針軸１）は天の北極となる。天頂（地平線２ｄのＥ、Ｗを通る円弧状の方位線と子午線２ａとの交点）に対する天の北極の方向、および星の運行する方向を実視に合せるために、星座盤４と月盤３の回転方向は実施例１とは逆に、反時計方向とされている。

実施例２と実施例１とは、観測者の使用形態の差に応じた機能上の差を有するが、その外見上の相違は、文字盤２の表示、月盤３と星座盤４の表示と回転方向のみである。従って，それらの対応する各部については同じ符号を用いることとし、改めて細部を説明することを省略する。

また実施例２の内部機構には、実施例１における月盤３と星座盤４の回転方向を筒車２０に対して逆方向に変えるための変更が加えられている。その内容は、図３における中心車２２の軸位置は変えずに、調速カナ２０ａとその相手である調速歯車２２ａの歯のモジュール、従って外径を小さくして直接噛み合わないように離した上で、両者に共に噛み合うアイドラー歯車とその固定軸とを新たに付加して回転方向を反転させている。これは極めて単純な変更に過ぎないので、構造は改めて図示しない。

上記２つの実施例を述べたが、時計は腕時計に限らず、懐中時計、置時計、掛時計や、時計機構を内蔵した機器とすることができる。また異なる緯度にある時計の使用者を想定して、方位高度線や星座の表示形態を変更することができる。また月盤上に月齢目盛のみならず、実際の満ち欠けの形状を表示してもよい。その他、内部機構の複雑化を許せば、月盤や星座盤を個別のモータで制御駆動し、累積誤差を取り除いたり、修正を速やかにしたりすることもできる。また異なる機能を追加する（例えば月の満ち欠けを、月盤に設けた円孔とその背後で動きスパイラルな明暗模様を与えた円板を、月盤と１朔望月に１回の速度差で回転させて、月齢に対応した面積で満ち欠けを可視化する）ことも可能となる。

本発明の時計は日常生活に影響が大きく重要な天体である月に関する位置情報（太陽や星座との関係）や月齢情報を、星座の表示情報と共に簡便な操作で見易く提供することができるので、多くの天文愛好家の要請に応えることができるばかりでなく、潮汐の程度や周期に関する情報も得ることができ、産業上の利用可能性は大きい。

本発明の実施例１の時計における表示面（月星座南天表示型）の概形を示す平面図である。 実施例１における星座盤の詳細表示を示す平面図である。 実施例１の時計の機構の要部を示す断面図である。 本発明の実施例２の時計における表示面（月星座全天表示型）の概形を示す平面図である。 実施例２における星座盤の詳細表示を示す平面図である。

符号の説明

１ 指針
１ａ 時針
１ｂ 分針
１ｃ 秒針
２ 文字盤
２ａ 子午線
２ｂ 方位高度線
２ｃ 地平線
２ｄ 通常時刻目盛
２ｅ 月表示部
２ｆ 日目盛
３ 月盤
３ａ 月指標
３ｂ 月齢目盛
３ｃ 月盤軸
３ｄ 月盤歯車
４ 星座盤
４ａ 黄道
４ｂ 月の存在領域
４ｃ 天体、星座
４ｄ 恒星時目盛
４ｅ 天の赤道
４ｆ 星座盤軸
４ｇ 星座盤歯車
１１ リュウズ
１８ 四番車
１９ 分針車
１９ａ 筒カナ
２０ 筒車
２０ａ 調速カナ
２１ 固定軸
２２ 中間車
２２ａ 調速歯車
２２ｂ 中間歯車
２２ｃ 星座盤駆動歯車
２３ 中間軸
２４ Ｃリング

Claims (6)

1. 主な恒星および星座を表示した円板であって、回転軸を天の北極方向または南極方向として時計機構によって駆動され、恒星の日周運動に同期して回転する星座盤に、更にほぼ偏心したリング状に表示された黄道と、該黄道上の太陽位置を表わす年間の日付と、前記黄道の近辺に月の通過範囲を示す領域を表示した星座盤と、該星座板と所定の回転比で回転し、前記月の存在可能な範囲内における月位置を示す指標と、前記日付に応じた月齢とを円周上に表示した月盤とを備えたことを特徴とする月位置および月齢表示機構を備えた時計。
2. 前記星座盤における月の通過範囲の表示は前記黄道の内外に所定の幅を有する帯状の領域であり、前記月盤における月位置を示す指標は前記月盤の中心に対して所定の角度幅を有することを特徴とする請求項１に記載の月位置および月齢表示機構を備えた時計。
3. 前記星座盤の回転周期はほぼ１恒星日（約２３時間５６分４秒）であり、前記月盤の回転周期はほぼ１平均太陰日（約２４時間５０分２８秒）であるように設定されていることを特徴とする請求項１または２に記載の月位置および月齢表示機構を備えた時計。
4. 前記星座盤は、前記時計機構の時針軸である筒車に対して１２８０／２５５３なる回転比で駆動され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月位置および月齢表示機構を備えた時計。
5. 前記月盤は、前記時計機構の時針軸である筒車に対して１００／２０７なる回転比で駆動されることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の月位置および月齢表示機構を備えた時計。
6. 前記星座盤と前記月盤とは前記時計機構の時針軸である筒車によって、１個の中間車を介して所定の速度比で駆動されると共に、前記中間車は前記筒車または該筒車に係合するアイドラー歯車と、前記月盤と一体の月盤歯車と、前記星座盤と一体の星座盤歯車とのそれぞれに噛み合う３枚の歯車が同軸に積層された構造であって、それら３枚の歯車の少なくとも１枚は他の２枚の歯車に対してスリップ可能に構成されていることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の月位置および月齢表示機構を備えた時計。

Images