JPH03634B2

JPH03634B2 -

Info

Publication number: JPH03634B2
Application number: JP16537384A
Authority: JP
Inventors: Tamotsu Takahashi; Juji Imamura
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 1984-08-06
Filing date: 1984-08-06
Publication date: 1991-01-08
Also published as: JPS6142680A

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軸のまわりに回
転するように構成し、各軸の独立した回転をコン
ピユータで制御して投映像の合成運動をおこなう
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。

従来技術従来のプラネタリウムは年周軸、日周軸、緯度
軸、才差軸によつて回転可能とされ、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つて
年周運動、日周運動、緯度変化、才差運動を再現
するようになつていた。従つて、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。

一方、他のプラネタリウムの形式として、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をコンピユータ制御する
ものが提案されている。より具体的には、恆星は
３軸で保持される恆星投映球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、才差運動
をおこない、惑星、太陽、月等は同様にして２軸
の合成運により前記日周運動・緯度運動・才差運
動に伴なう運動及び年周運動をおこなうようにさ
れる。このような合成運動は、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。従つて、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
にもとず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力量を前記単
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、投映機は恆星投
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３，３……とに分かれている（第２
図参照）。投映機３，３……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３，３……ということにする。

第３図及び第４図において、恆星投映機２は恆
星投映球１０を３軸のまわりに自在に回転させる
ようになつており、その球面上には、中心部に収
納された１個の恆星投映用の光源１１により全天
の恆星をレンズ投映する所要個数の投映レンズユ
ニツト１２と、これらのユニツト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ツ
ト１３が設けられている。各投映レンズユニツト
１２はコンデンサーレンズ１２ａ、恆星原板１２
ｂ、投映レンズ１２ｃからなり、複数に分割され
た全天の所要包括角度範囲内の恆星を各自受持つ
て投映する。

前記３軸は、恆星投映球１０の或る大円に垂直
な第Ｉ軸と、球の中心を通り水平な第軸と、第
Ｉ、軸の交点を通り垂直な第軸であり、前記
大円外周には第Ｉ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は還状ホルダー１
８の内部に設けられた第Ｉ軸駆動モータＭ１と第
Ｉ軸エンコーダＥ１とに連結されている。

恆星投映球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ブ（図示
せず）によつて形成される還状ホルダー１８によ
つて保持される一方、この還状ホルダー１８を保
持する水平軸１９，１９を基板２０に立設された
支持部材２１，２１の各ベアリング２２に枢支さ
せて第軸のまわりに回動するよう構成される。
この回動は支持部材２１に固設された第軸駆動
モータＭ２が水平軸１９のギヤ２３に噛合するこ
とによりおこなわれ、同様にして設けられた第
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
２４ａには第軸駆動モータＭ３と第軸エンコ
ーダＥ３が連結されている。

光源１１及び各補助投映ユニツト１３の各自に
設けられた光源２６への給電は、還状ホルダー１
８の両面に配設されたスリツプリング２７とこれ
らに摺接するブラシ２８及び水平軸１９の周面に
配設されたスリツプリング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ツプリングとブラシが設け
られている。

以上のような恆星投映球１０によつて星空の恆
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ツトするために恆星投映球１
０をとりまく特殊構造の還状シヤツタ（図示せ
ず）が設けられている。

第５図は惑星等投映機３，３……の構成を示し
ており、投映機３１は水平面内で直交する２軸の
まわり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３２，３２に
支持されて円弧部材３３が水平面内の軸のまわ
りに回動自在とされ、支持部材に取付けられたモ
ータＭ４によつて回動される一方、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３４を軸受３５，３５で回動可能に
保持するともに、円弧部材３３に固定されたモー
タＭ５によつて軸、３４を回転することにより水
平面で軸と直交するＶ軸のまわりに回動自在と
され、両回動によつて投映器３１を任意の方向に
向けるように構成されている。

以上説明した恆星投映機２は３軸合成運動に
て、また、惑星等投映機３，３……は２軸合成運
動によつて駆動され、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が
できる。

このような恆星投映機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図にブロツ
ク図で示す構成によつて制御される。第６図でコ
ンピユータ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ME、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が接続されており、
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つて各種機器を制御す
る指令を出力する。コンピユータＣからの出力は
バスラインBLによつて運ばれ、このバスライン
BLには、各種ランプLo…Lnが制御部Coo…
Con、パワー部POO…Ponを介して接続され、恆
星投映機２のモータＭ１，Ｍ２，Ｍ３が制御部
C₁₀，C₁₁，C₁₂，パワー部P₁₀，P₁₁，P₁₂を介して
接続され、さらに惑星等投映機３，３…の各
軸、Ｖ軸に対するモータＭ４₀…₇，Ｍ５₀…₇が制
御部C₂₀₀，C₂₀₁，C₂₁₀，C₂₁₁…C₂₇₀，C₂₇₁及びパワ
ー部P₂₀₀，P₂₀₁，P₂₁₀，P₂₁₁…P₂₇₀，P₂₇₁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Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４₀…₇…Ｅ
５₀…₇の検出信号は夫々の制御部にフイードバツ
クされる。

各モータへの制御出力はコンピユータＣで微小
単位時間毎に演算され、微小単位時間でのモータ
軸の角度変位量としてバスラインBLから送られ
る。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
のフイードバツク信号にもとずいてモータの速度
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ツチ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ユームＶ１，Ｖ
２，Ｖ３が設けられている。ボリユームＶ１，Ｖ
２，Ｖ３は夫々緯度運動、日周運動、才差運動に
対応したデータを入力するようになつており、中
央点をデータゼロとし、右回りがデータ増加、左
回りがデータ減少となつている。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。日周運動と才差
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（単位時間当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ツチ群を有し
ており、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からのア
ナログデータをコンピユ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図はコンピユータに対する入出力とコンピ
ユータ内での制御の概略を示した機能ブロツク図
であり、Ｉ、、軸の合成運動により投映をお
こなう恆星投映機について示したものである。惑
星等投映機については、Ｖ軸に変わるだけで実
質的に同一である。

第８図においてコンピユータＣにはプログラム
制御時のデータか手動入力のデータのいずれかが
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、指定才差のデータと観測点を指定する
中心指定のデータであり、一方、手動入力のデー
タは各ボリユームＶ１，Ｖ２，Ｖ３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。各ボリユームＶ１，Ｖ２，Ｖ３からの電圧は
Ａ／Ｄ変換され、これに正負の回動方向を示すデ
ータビツトを付け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り込まれるとコンピユ
ータＣはこれより恆星投映機の基準点の単位時間
当りの変位量△Ａを算出する。

図中f₁，f₂，f₃はＩ、、軸の現在位置を示
す角度データであり、コンピユータＣに内蔵され
るメモリに記憶されている。そしてこれらf₁，
f₂，f₃が前記変位量△Ａに応じて緯度回転、日周
回転、才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f₁′，f₂′，f₃′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
V₁，V₂，V₃とともに恆星投映機の各軸制御部
C₁₀，C₁₁，C₁₂に転送される。以上の計算処理は
一定の単位時間△ｔ内におこなわれ、計算で得ら
れたf₁′，f₂′，f₃′は次の計算処理でのf₁，f₂，f₃と
なる。一方データを受取つた各軸の制御部C₁₀，
C₁₁，C₁₂は上記時間△ｔ内に球面三角法にもとづ
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
このような単位時間△ｔ毎に計算処理をくりかえ
す。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
ツプの処理をおこなうが、手動の場合は各ボリユ
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図のフローチヤ
ート図を用いて説明する。

第９図はコンピユータＣのメインルーチンであ
り、どのようなモードが選択されたかをまずチエ
ツクし、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
＃１では初期設定をおこなう。この初期設定では
演出プログ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恆星時・緯度等の値を設
定する。

次に、＃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ツプの開始時刻は演出タイ
マにストアされる。そして、＃３で読取つたデー
タ中に終了データが含まれるか判断し、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。

＃４では計算処理を行つたり出力用データをス
トアするワークエリアをクリアしておく。

次に、＃５＃６＃７で日周運動に係わる処理を
行なう。＃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＃６で単位時
間△ｔに恆星投映機が移動すべき変位量△Ａを求
める。

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
ピユータ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△ｔに移動す
べき変位量△Ａ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△Ａを定め、この△Ａ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、現在位置名
P₀と次の位置P₁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△Ａを求めることができる。こ
の変位量△Ａはプログラムによつて変わり、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△Ａが求められると、次の
＃７で日周運動をおこなうための恆星投映球の各
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＃８
＃９＃10で、才差運動の場合は＃11＃12＃13で、
年周運動の場合は＃14＃15＃16で夫々求められ、
＃17で各軸の制御部C₁₀，C₁₁，C₁₂，C₂₀₀…C₂₇₁に
出力される。各制御部は出力されたデータにもと
ず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＃18で単位時間△ｔの経過をまつて、
＃19から直接＃４へ、或いは＃20を介して＃２に
戻る。＃19は解読され演出タイマに書込まれた次
のステツプの開始時刻になつ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
つて単位時間△ｔ毎の１ステツプ内の処理を繰り
返す。次のステツプの開始時刻になると＃20に移
り、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
うにステツ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、あるステツプに対
する調光データ等は前のステツプのデータ中に入
れられている。

次に第１１図のサブルーチンで＃７（日周運動）
＃10（緯度変化）＃13（才差運動）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、＃100で恆星投映球
の３軸に対する計算をおこない、＃101で惑星投
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。恆星投映球の３
軸の場合では、３軸の現在位置を示す角度データ
f₁，f₂，f₃と変位量△Ａ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′，f₂′，
f₃′と各軸の速度V₁，V₂，V₃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＃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、恆星投映球は
動かされず、惑星等投映機のみが動かされる。従
つて第１０図の＃15で計算される変位量△Ａ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＃200では、この仮想変位量△Ａ
に対する惑星等投映機の各軸が移動すべき角度デ
ータが各惑星等及び恆星との関係からもつとも自
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
に示したボリユームからの入力によつて恆星投映
球、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、＃21は第１０図の＃１と同
様の初期設定をおこない、＃22で操作パネルのス
イツチやボリユ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。このデータはスイツ
チ類ではオン・オフの変化だけであり、ボリユー
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。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ツチ・ボリユー
ム類で入力されるので、＃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、＃24で運動系のワークエリアをクリアしてお
く。

続いて、＃25＃26＃27で日周運動を、＃28＃29
＃30で緯度変化を、＃31＃32＃33で才差運動を、
＃34＃35＃36で年周運動を制御するための計算を
おこなう。

＃25＃28＃31は第９図に示す日周ボリユームＶ
１、緯度ボリユームＶ２、才差ボリユームＶ３の
変化を見ており、変化があると次の＃26＃29＃32
に進む。＃26＃29＃32ではボリユームの変化量を
デジタル量に変換した値を単位時間△ｔでの基準
点の変位量△Ａとして設定する。この際ボリユー
ムの正負の回転方向についてのデータビツトが付
加されておりこのデータビツトによつて正方向は
データ増加、負方向はデータ減少として△Ａが設
定される。

このようにして変位量△Ａが設定されると＃27
＃30＃33に進み、第１１図の処理をおこなつて恆
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＃37で出力する。

尚、＃34＃35＃36は年周運動に関するものでこ
の場合恆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
ボリユームは図示しないが第７図のボリユームと
同様であり、このボリユームの変化量は＃35で変
位量△Ａとして設定され、＃36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１３図のフローに戻つて、＃37に続く＃38で
は単位時間△ｔの経過をまつて＃22に戻り再びル
ーチンを繰り返す。第１３図のルーチンはメイン
ルーチンにリターンするステツプがないが、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
割込み処理により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。

効果以上説明したように、本発明は、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、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１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図は恆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
御の構成を示すブロツク図、第７図はコンソール
の一部を示す図、第８図は制御部分の機能ブロツ
ク図、第９乃至１３図は制御のフローチヤート
図、第１４図は変位量△Ａを説明するための模式
図である。２……恆星投映機、３……惑星等投映機、Ｃ…
…コンピユータ、Ｖ１……日周ボリユーム、Ｖ２
……緯度ボリユーム、Ｖ３……才差ボリユーム、
△ｔ……単位時間、△Ａ……変位量。

Claims

【特許請求の範囲】

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。