JPS6142680A - プラネタリウム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、投映機を３軸又は２軸のまわシに回転するよ
うに構成し、各軸の独立した回転を２ンピユータで制御
して投映像の合成運占こなうプラネタリウムに関し、特
にはその自動と手動の制御に係わる０ 従来技術 従来のプラネタリウムは年周軸、日周軸、緯度軸、才差
軸によって回転可能とされ、各軸に夫々”設けられたモ
ータの回転を制御することによって年周運動、日周運動
、緯度変化、才差運動を再現するようになっていたＯ従
って、従来のプラネタリウムでは夫々のモータに対し所
定の電圧を印加するよう手動操作することにより上記各
運動の手動制御をおこなうことができた０ 提案されている。より具体的には、恒星・は３軸で保持
される恒星投映法の各軸の回転による運動の合成として
日周運動、緯度運動、才差運神をおこない、惑星、太陽
、月等は同様にして２軸の合成運動により前記日周運動
・緯度変化パオ差運動にな合成運動は、プログラム制御
においては、目的地のデータに対して各軸のモータの回
転量を計算し出力することを逐次おこなうことで達成さ
れる。

従って、各軸のモータの回転量は目的とする運動と直接
は関係しない値となる。それ故、このような形式のプラ
ネタリウムにおいては手動制御を簡単におこなうことは
非常に困難である。

目的・要旨 本発明はこのような点に鑑みてなされたもので、上記の
如き２軸以上の合成運動によるプラネタリウムで簡単な
手動制御を達成することを目的とする。

上記の目的は、自動制御をメモリされたデータにもとす
いて単位時間毎に計算し出力するようになし、一方、手
動制御はアナログ入方量を前記単位時間毎のデータ変更
量ととらえて制御することによりおこなわれる。

実施例 まず、第１図〜第５図を用いて本発明に係わるプラネタ
リウムの構成を説明する。

プラネタリウムの投映機は第１図に示すようにドーム（
１）の中心に配置されるが、投映機は恒星投映機（２）
とその近傍に各個別々に設けられた太陽、月、各惑星（
地球・水星・金星・火星・木星・土星）の投映機（８）
　（８）・・・・・・とに分かれている（第２図参照）
。投映機（８）　（３）・・・・・・は投映対象が異な
るのみで投映像を移動させる構成は同一であるから以下
惑星等投映機（８）（８）・・・・・・ということにす
る。

第３図及び第４図において、恒星投映機（２）は恒星投
映法（１０）を８軸のまわりに自在に回転させるように
なつ・ておシ、その球面上には、中心部に収納された１
個の恒星投映用の光源（１１）により全天の恒星をレン
ズ投映する所要個数の投映レンズユニッ）　（１２）と
、これらのユニット（１２）の間のスペース部分に配設
されて座標標識、星座絵、ブライトスター等を夫々投映
する複数の補助投映ユニット（１３）が設けられている
◇各校映レンズユニット（１２）　ハコンデンサーレｙ
ス（１２ａ）恒星原板（１２１））１．投映ｖ　ン／１
．　（１２’　）がらな、９、複数に分割された全天の
所要包括角度範囲内の恒星を各自受持って投映する。

前記３軸は、恒星投映法（１ｏ）の成る大円に垂直な第
工軸と、球の中心を通シ水平な第■軸と。

第■、４．■軸の交点を通シ垂直な第ｍ軸であシ、前記
大円外周には第工軸用ベアリング（１４）及びギヤ（１
５）が設けられていて、ギヤ（１５）は遠吠ホルダー（
１８）の内部に設けられた第ｍ軸駆動モータ（Ｍｌ）と
第１軸エンコーダ（Ｋｌ）とに連結されている。

恒星投映法（１０）は、ベアリング（１４）を介し、内
輪（１６）と外輪（１７）及び両者を連結するリプ（図
示せず）によって形成される遠吠ホルダー−（１８）に
よって保持される一方、この遠吠ホルダー（１８）を保
持する水平軸（１９）（１９）を基板Ｉ（２０）に立設
された支持部材（２１）、（２１）の各ベアリング（２
２）に枢支させて第■軸のまわシに回動するよう構成さ
れる。この回動は支持部材Ｃ２１）に固設された第ｍ軸
駆動モータ（、Ｍ・：２））が水平軸（１９）のギヤ（
２＃、）に噛合することによりおこなｌわれ、同様にし
て設けられた第１軸エンコーダ、（Ｅ２）が第■軸のま
わりの回転を検出する。基板（２０）は、その中央部の
垂直軸（２４）をベアリング（２５）に枢支され、垂直
軸（２４）のギヤ部オ（２４＆）には第ｍ軸駆動モータ
（Ｍ３）と第１軸エンコーダ（Ｅ３）が連結されている
。

光源（１１）及び各補助投映ユニツ）（１８）の各自に
設けられた光源（２６）への給電は、遠吠ホルダー（１
８）の両面に配設されたスリップリング（２７）とこれ
らに摺接するブラシ（２８）及び水平軸（１９）設 の周面に配置されたスリップリング（２９）とこれらに
摺接するブラシ（３０）を介しておこなわれる。

尚、垂直軸に対しても同様のスリップリングとブラシが
設けられている。

以上のような恒星投映法（１０）によって星空の恒星等
を投映する訳であるが、少なくとも光源、　、（１１）
は継続して点灯されるので投映上の水平線より下方に向
う投映光をカットするために゛恒星投映法（１０）をと
シまく特殊構造あ遠吠シ゛ヤ・り（図示せず）が設けら
れている。

のまわシに回動自在に構成されている。即ち、図示しな
い支持部材上に設けられたコロ（８２）（・、３２）に
支持されて円弧部材（３３）が水平面内の■軸のまわシ
に回動自在とされ、支承部材に取付けられたモータ（Ｍ
４）によって回動される一方、円弧部材（３３）の直径
方向に突出する軸（３４）に投映器（３１）が固定され
、この軸（８４）を軸受（８５）（３５）で回動可能に
保持するとともに、円弧部材（３３）に固定されたモー
タ（Ｍ５）によって軸、勅。

（３４）を回路することにより水平面で評軸と直交する
マ軸のまわシに回動自在とされ、両回動忙よって投映器
（３１）を任意の方向に向けるように構成されている。

動によって駆動され、任意の方向に像を投映することが
できる。そしてこれら各投映機を各個独立に制御するこ
とで種々の演出効果を°あげることかで−きる。

このような恒星投映機（２）、惑星等投映機（３）（３
）・・・及びその他の機器やランプ等は第６図にブロッ
ク図で示す構成によって制御される。第６図でコンピュ
ータＣは各惑星の天体軌道式等の制御に必要なデータや
演出をおこなうためのプログラムをメモリするメモリ装
置ＭＦｉ、プログラムを入力するためのキーボードＫＢ
及び手動制御のための入力をおこなうコンソールＣＮが
接続されておシ、起動されるとメモリ装置ＭＥからプロ
グラムを読出し、そのプログラムに従って各攬機器を制
御する指令を出力する。コンピュータＣからの出力はパ
スラインＢ、’Ｌによって運ばれ、とのノくスラインＢ
Ｌには、各種ランプＬＯ・・・Ｌｎが制御部Ｃｏ。

・・・Ｃｏｎ、パワ一部Ｂｏｏ・・・Ｐｏｐ　　を介し
て接続され、恒星投映機（２）のモータＭ１、Ｍ２、Ｍ
３が制御部Ｃ１０１、Ｃｔｌ、Ｃ１ｚ、パワ一部Ｐｌｏ
１１’ｌｌ、Ｐｔｚを介して接続され、さらに惑星等投
映機（８）（８）・・・の各■軸、マ軸に対するモータ
Ｍ４　ｏ　、ｑ、Ｍ５　ｏ　、ｑが制御部０２ＧＯ，Ｃ
２０１゜Ｃ２１０、Ｃ２１１…Ｃｚｑｏ、Ｃｚｙｔ　及
びパワ一部Ｐ２０Ｇ″　　Ｐｚｏｔ　　　　Ｐ２１０　
　　　Ｐ２１１　　・・・　Ｐ　　ｚｑ。

Ｐ２？１を介して接続される。また、各モータに対して
夫々設けられるエンコーダＥｌ、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４ｏ・
・・７・・・Ｅ５ｏ・・・７の検出信号は夫々の制御部
にフィー・ドバククされる。

各モータへの制御出力はコンピュータＣで微小単位時−
開缶に演算され、微小単位時間でのモータ軸の角度変位
量としてパスラインＢＬから送られる０各制御部はこの
データを受けて各モータを駆動するように制御するとと
もに各エンコーダからのフィードバック信号にもとすい
てモータの速度制御、位置制御をおこなう。

前記コンソールＣＮには、゛第７図に示すように、自動
・手動を切換えるスイッチＳＷと切換えられたモードを
表示、する表示窓ＤＷと本発明に係わる手動入力手段と
してのボリュームｖ１、ｖ２、ｖ３が設夫 けられている。ボリュームｖ１、ｖ２、ｖ３は各々緯度
運動、日周運動、１差運動に対応したデータを入力する
ようになっておシ、中央点をデータゼロとし、右回シが
データ増加も左回りがデータ減少となっている。緯度運
動は観測点を惑星等の任意の緯度に移動させるものであ
るから、データは右回りで現在緯度から北極方向に移動
、左回りで南極方向に移動を示し、その回動量で移動速
度を示すことになる。日周運動と１差運動は経時変化で
あ。

るから、右回りで現在時点から未来に、左回りで過去に
向う変化を示し、その回動量で速度（単位時゛間車りに
変化する日年数）を示す。

コンソールＣＮには、図示しないけれども、観測点の位
置を指定する中心指定スイッチ群を有しておシ、観測点
として太陽・月・各惑星（地球・水星・金星・火星・木
星・土星）を選択することができる。

本発明はこのようなアナログ入力装置九らのアナログデ
ータをコンピュータ制御にとり入れて自動制御とマツチ
ングさせる訳であるが、その制御方法を第８図と第９乃
至１３図を用いて説明する。

第８図は、コンピュータに対する人出・力とコンビニー
タ内での制御の概略を示した機能ブロック図であり、Ｉ
、　　ＩＩ、　ＩＩＩ軸の合成運動にょシ投映をおこな
う恒星投映機について示したものである〇惑星等投映機
については■、マ軸に変わるだけで実質的に同一である
。

第８図においてコンピュータＣにはプログラムへ 制御時のデーモダ手動入力のデータのいずれがが取込ま
れる。プログラムのデータは目標位置及び目標位置まで
移動する速度を指定する指定緯度、指定日周、指定２差
のデータと観測点を指定する中心指定のデータであシ、
一方、手動入力のデータは各ボリュームｖ１、ｖ２、ｖ
Ｂからの前記した各データ及び中心指定の手動入力デー
タである。各ボたデジタルデータとされる。自動或いは
手動のデータがとシ込まれるとコンピュータＣはこれよ
り恒星投映機の基準点の単位時間当シの変位量ΔＡを算
出する・ 図中ｆ１、ｆｚ、ｆａは１１■、ｍ軸の現在位置を示す
角度データであり、コンピュータＣに内蔵されるメモリ
に記憶されている。そしてこれらｆｌ、ｆｚ、ｆ＠が前
記変位量ΔＡに応じて緯度回転、日周回転、１差回転の
計算をつけ、３軸が移動すべき目標位置を示す角度デー
タｆｌ′、ｆ２′、ｆａ’となり、速度データから計算
された各軸の回転速度データＶｔ、　Ｖｚ、■３ととも
に恒星投映機の各軸制御部Ｃ１ｏ、Ｃｔｌ、Ｃ１２に転
送される。以上の計算処理は一定の単位時間Δを内にお
こなわれ、計算で得られたｆ１’、ｆ２′、ｆａ’は次
の計算処理でのｆｌ、ｆ２、ｆａとなる。一方データを
受取った各軸の制御部Ｃ１ｏ、　Ｃ１１、Ｃ１２は上記
時間Δを内に球面三角法にもとすいて三軸同時補間をお
こないながら計算をおこない各軸の速度制御と位置制御
をおこなう。そしてこのような単１位時間Δを毎に計算
処理をくりかえす０゛自動の場合はプログラムに書かれ
た目、標位置に達、すると処理を終了し、プログラムの
次のステップの処理をおこなうが、手動の場合は各ボリ
ュームからの入力が続くかぎり処理を続行する。

上記処理をさらに第９乃至１３図のフ、ローチャート図
を用いて説明する。

第９図はコンピュータＣのメインルーチンであシ、どの
ようなモードが選択されたかをまずチェックし、選択さ
れた自動又は手動のモードに応じて自動のサブルーチン
又は手動のサブルーチンを処理するよう構成されている
。

第１０図は自動のサブルーチンを示し、まずす１では初
期設定をおこなう。この初期設定では演出ブローダラム
の先頭アドレスの指定をおこない、演出タイマ、変数等
をクリアし、各軸の現在位置データから対応する恒星時
・緯度等の値を設定する。

次に、ナ２では演出プログラムの１ステツプをメモリ装
置ＭＥから続取り解読する。解読されたデータのうち次
のステップの開始時刻は演出タイマにストアされる。そ
して、ナ８で読取ったデータ中に終了データが含まれる
が判断し、もし終了データがあればメインルーチンにリ
ターンする。

ナ４では計算処理を行ったシ出カ用データをストアする
ワークエリアをクリアしておく。

次に、ナ５す６φ７で日周運動に係わる処理を行なう。

ナ５の判断は日周目標位置が現在位置に等しいかの判断
であり、ＮＯの場合す６で単位時間Δｔに恒星投映機が
移動すべき変位置ΔＡを求めるＱ 変位量△Ａを第１４図を用いて説明するに、図において
曲線をある星の移動軌跡とすると、コンピュータＣは現
在位置ＰＯと目標位置Ｐｎと移動軌跡に対応する計算式
から、単位時間Δｔに移動すべき変位量ΔＡが各軸の補
間制御がスムーズにおこなえ、且つ観客から見て不自然
にならないように変位量ΔＡを定め、このΔＡに応じた
速度Ｖを計算する。このような計算には種々の手法があ
るが、例えば、移動軌跡をｎ等分し、現在位置基ＰＯと
次の位置Ｐｌを結ぶ直線と移動軌跡との最大ずれ量が所
定範囲内に収まるように等分数ｎを変えて適切な変位量
ΔＡを求めることができる。この変位量ΔＡはプログラ
ムによって変わシ、また惑星のように複雑な動きをする
場合は単位時間毎に変わる。

゛このように変位量ΔＡが求められると、次のす７で日
周運動をおこなうだめの恒星投映球の各軸及び惑星等投
映機の各軸に出力するデータが計算される。これについ
ては第１１．１２図を用いて後述する。

以上と同様の処理が、緯度変化の場合はす８す９す１０
で、２差運動の場合はφ１１す１２φ１３で、年周運動
の場合はす１４す１５す１６で夫々求められ、ナ１７で
各軸の制御部Ｃｌ０１Ｇｏ、Ｃ１ｚ、Ｃ２００・・・Ｃ
２７１に出力される。各制御部は出力されたデータにも
、とすいて各軸を同時補間しながら速度制御と位置制御
をおこなう。

続いてφ１８で単位時間Δｔの経過をまって、φ１９か
ら直接÷４へ、或いはす２０を介してφ２に戻る。ナ１
９は解読され演出タイマに書込まれた次のステップの開
始時刻になったかどうかが判断され、１ステツプが終了
していない場合は÷４に戻って単位時間Δを毎の１ステ
ツプ内の処理を繰シ返す。次のステップの開始時刻にな
るとす２０に移シ、ここで解読されたデータのうち運動
系以外のデータ、例えばランプ系への調光データを出力
す、る。調光データ等は１ステツプ内で変化がないよう
にステップが決められており、また、÷２０はルーチン
の最後に位置するので、あるステップに対する調光デー
タ等は前のステップのデータ中に入れられている。

次に第１°１図のサブルーチンです７（日周運動）す１
０（緯度変化）す１３（２差運動）の計算を説明する。

各々の計算は計算式が異なるだけで計算の処理方法は同
一である。即ち、ナ１００で恒星投映球の３軸に対する
計算をおこない、ナ１０１で惑星等投映機の各２軸に対
する計算をおこなう。計算は球面三角法を用いておこな
われる。恒星投映球の３軸の場合では、３軸の現在位置
を示す角度データｆ１、ｆｘ、ｆ８と変位量ΔＡ及び速
度Ｖから各軸が単位時間△、ｔに移動すべき角度データ
ｆ１′、ｆｚ’、ｆａ’と各軸の速度ＶＩＳＶ２、ｖ８
が求められる。

惑星等投映機の各２軸に対する計算も同様にしておこな
われ、これらのデータは出力用ワークエリアにストアさ
れる。

第１２図はす１６（年周運動）の計算を示す。

プラネタリウムの年周運動は太陽・惑星・月等が長い年
月の間にどのように移動するかを再現するものであるた
め、背景の星空、即ち、恒星投映球は動かされず、惑星
等投映機のみが動かされる。

従って第１０図のす１５で計算される変位量ΔＡは年周
運動の期間と演出時間から決まる仮想量である。第１２
図のす２００では、この仮想変位量自然な位置として推
算される。そしてこのデータを出力用ワークエリアにス
トアして第１０図÷１７で出力する。

第１３図は手動のサブルーチンを示し、第７図に示した
ボリュームからの入力によって恒星投映機１惑星等投映
機の動きを制御するものである。

第１３図において、ナ２１は第１０図のす１と同様の初
期設定をおこない、◆２２で操作パネルのスイッチやボ
リュームのうち前の状態から変化したものをデータとし
て読取る。このデータはスイッチ類ではオン・オフの変
化だけであシ、ボリューム類では変化量・変化の方向等
をデジタル変換したものである０手動モードではランプ
系のオンオフ及び光量も操作パネル上のスイッチ・ボリ
ューム類で入力されるので、ナ２３ではこれらランプ系
のデータをランプ系の制御部に出力する。

そして、ナ２４で運動系のワークエリアをクリアしてお
く。

続いて、ナ２５す２６φ２７で日周運動を、ナ２８す２
９す３０で緯度変化を、ナ８１す３２す３３で２差運動
を、◆３４す８５す３６で年周運動を制御するための計
算をおこなう。

ナ２５す２８す３１は第９図に示す日周ボリュームｖ１
、緯度ボリュームｖ２．２差ポリニームｖ３の変化を見
ており、変化があると次のす２６す２９す３２に進む。

ナ２６す２９φ３２ではボリュームの変化量をデジタル
量に変換した値を単位時間Δｔでの基準点の変位量ΔＡ
として設定する。この際ボリュームの正負の回転方向に
ついてのデータビットが付加されておシこのデータビッ
トによって正方向はデータ増加、負方向はデータ減少と
してΔＡが設定される。

このようにして変位量Δ八が設定されるとす２７す３０
す３３に進み、第１１図の処理をおこなって恒゛星投映
機及び惑星等投映機の各軸の移動量を演算し、これをす
３７で出力する。

尚、φ３４す３５す３６は年周運動に関するものでとの
場合恒星投映機は動かず惑星等投映機のみが動く。この
惑星等投映機を手動制御するための年周ボリュームは図
示しないが第７図のボ１７．−ムと同様でアシ、このポ
リ、−ムの変化量はφ３５で変位量ΔＡとして設定され
やす８６で第１２図の処理を受けて惑星等投映機のみを
駆動する。

第１８図のフローに戻って、ナ３７に続くφ８８では単
位時間Δｔの経過をまってφ２２に戻シ再びルーチンを
繰シ返す。第１８図のルーチンはメインルーチンにリタ
ーンするステップがないが、これは第７図のモード選択
ボタンが手動から自動に切換えられる、或いは他の中断
指令が与えられると割込み処理によ５メインルーチンに
リターンするように構成されているためである０ ２軸のまわりに回転するように構成し、各軸の独立した
回転により投映像の合成運動をおこなうプラネタリウム
において、単位時間毎の演出データを記憶する記憶手段
と記憶手段より読み込んだ演出データから単位時間毎に
投映像の単位変位量を算出し、該単位変位量に基づいて
各軸の回転量を制御する制御手段と、手動入力用アナロ
グ入力手段と、手動制御時、アナログ入力手段の基準位
置からのシフト量をデジタル変換しこれを前記単位変位
量として前記制御手段に供給する手動データ供給手段と
を備えたものであるので、合成運動をおこなうための各
軸の回転が目的とする運動と直接的関係をもたないにも
かか・わらず、手・動制御用のデータをオペレータの理
解しやす、い目的とする運動の変更量として入力でき、
自動制御と手動制御を良好にマツチングさせることがで
きるものである。

【図面の簡単な説明】

第一ユ図は本発明に係わるプラネタリウムのドーム内の
配置を示す図、第２図は各投映機の斜視図、第３図第４
図は恒星投映機の斜視図と断面図、第５図は惑星等投映
機の斜視図、第６図は制御の構２・・・・・・恒星投映
機 ３・・・・・・惑星等投映機 Ｃ・・・・・・コンピュータ ｖｌ・・・日周ボリューム ｖ２・・・緯度ボリューム ｖ３・・・１差ポリニーム Δｔ・・・単位時間 ΔＡ・・・変位量 出願人　ミノルタカメラ株式会社 第１図 第２図 第５図 第７図 第９図　　　　　第１！図 第１２図　　　　　′１ｐＩ１４図 第１Ｏ図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １　投映機を３軸又は２軸のまわりに回転するように構
   成し、各軸の独立した回転により投映像の合成運動をお
   こなうプラネタリウムにおいて、演出データを記憶する
   記憶手段と、記憶手段より読込んだ演出データから単位
   時間毎に投映像の変位量を算出し、該変位量に基づいて
   各軸の回転量を制御する制御手段と手動入力用アナログ
   入力手段と、手動制御時、アナログ入力手段の基準位置
   からのシフト量をデジタル変換しこれを前記変位量とし
   て前記制御手段に供給する手動データ供給手段とを備え
   たプラネタリウム。