JPS5939747B2 - プラネタリウムの惑星投影機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、プラネタリウムの惑星投影機、特に各惑星
と地球との距離変化に関連して、その距離変化および太
陽との位置変化による惑星の光度変化を表現できるよう
にした惑星投影機に関するものである。

従来、惑星の光度を変化させるようにした惑星投影機と
して実公昭４６−３７６２１号がある。

この投影機は、その本ｉ奉が、惑星の公転周期に合わせ
て回転される惑星、駆動板、および地球の公転周期に合
わせて回転される地球駆動板の一方に設けられた公転支
持部材により光軸上の一点で回転可能に支持され、他方
に設けられた公転支持部材により光軸上の他の位置で回
転および光軸方向の移動が可能なように支持され、２つ
の駆動板の回転による投影機本体の合成運動で、ドーム
上へその惑星の運動および位置を正確に投影する。この
２つの，駆動板に設けられる各公転支持部材は、それぞ
れ公転軌跡および公転周期が異なるため、投影機本体と
その光軸方向に移動可能となる一方の公転支持部材との
間に往復運動を生起させ、同運動を行う支持部材と投影
機本体との一方に設けられているカーボン抵抗ないしは
ニクロム線等の巻線抵抗と、他方に設けられて前記抵抗
に対して接触している接触子とに往復摺勧を行わせる。
そしてそのときの抵抗値の変化で、投影機の光源に供給
される電力を制プ．卸し、投影される惑星の光度を変化
させていた。し力化、この投影機では、惑星の光度変化
を表現できる反面、最も滑らかに運動させなければなら
ない往復摺動部分に、抵抗等の摩擦部分を設けるから、
往復摺動時、投影機本体に振動が生じる。

この振動は、ドーム上に投影される惑星の振動となつて
投影距離に比例的に拡大されて表われる。そして、特に
光度変化の大きい内合ないし衝のとき、惑星駆動板の公
転支持部材と地球駆動板の公転支持部材とが接近するた
め、振動角が大きくなり、投影される惑星の振動が一層
大きくなる。このため、惑星の振動は一般観客にも容易
に認められ、本来振動しない惑星が振動すると云う奇妙
な現象として映り、臨場感を著しく損なう。この発明は
、投影機本体に対して回転および光軸方向に往復移動可
能な支持部材に連動して投影光路上を動く遮光部材によ
り、惑星の投影光度を変化させるようにし、前記従来の
欠点を解消すると共に構造をより簡略化できるようにす
ることを目的とするものである。

実施例について説明すれば、第１図ないし第３図は、外
惑星投影用とした場合の一例を示すもので、投影機本体
１は、その内部に光源２、ピンホールを有する惑星投影
用原板３および投影レンズ４が光軸５上で配置されてい
る。

図示しない年周駆動軸に連結された惑星駆動ギヤ６は、
その軸６ａを中心にして惑星の公転周期で一回転される
。ギヤ６の回転中心から距離１１たけ離れた位置に設け
られている支持部材７は、ギヤ６に固定した支軸８に対
し螺子９により基部が回転自在に取付けられ、下向きの
先端に形成された二股部７ａ，７ｂで投影機本体１の投
影レンズ４側部分を挟み込み、ピン１０，１０によりそ
の両側を回転可能に支持している。これにより本体１は
、支持部材７によつて光軸５上の一点Ｐ１で、支持部材
７の回転中心を中心とした回動と、ピン１０，１０を中
心とした回動とが可能なように保持される。一方、図示
しない年周駆動軸に連結された地球駆動ギヤ１１は、そ
のギヤ６の回転軸６ａと同一線上にある軸１１ａを中心
に地球の一年の公転周期で一回転される。ギヤ１１の回
転中心から距離１２だけ離れた位置に設けられた支持部
坂１２は、ギヤ１１に対し基部の螺子部１２ｄにより固
定され、投影機本体１の惑星投影用原板３側に、光軸５
方向に形成された長孔１ａ内へ上向きの先端部１２ａを
係入し、基部側大径部１２ｂが形成する上向きの段状肩
部１２ｃにより長孔１ａの開［］．隊部を受け、本体１
をそれに対し光軸５方向の移動と回動とが可能なように
支持する。これにより、本体１は支持部材１２に対する
摺動とその周りの回動とが可能である。肩部１２ｃは軸
線方向へ滑らかに湾曲した環状面に鏡面仕上けされ、本
体１と同様に鏡面仕上げされている長孔１ａの開口縁と
点接触して、前記本体１および支持部材１２間の回動お
よび摺動が円滑に行われるようにしてある。ギヤ６と１
１とはそれぞれの公転周期に対応した速度で回転され、
距離１１と１２とは惑星の公転半径と地球の公転半径と
に比例して設定され、１１〉１２の関係にある。支持部
材１２は投影用原板３と光軸５の一点Ｐ１との間に位置
して本体１に対し長孔１ａ内を摺動する。この支持部材
１２の先端部１２ａは、光軸５上に延長して球状の遮光
子１３が取付けられている。１４は支持部材７に取付け
られた板ばねであつて、投影機本体１をピン１０，１０
を中心として投影用，原板３側を下向きに回動させるよ
うに付勢し、長孔１ａの開口縁を肩部１２ｃへ軽く圧接
させて本体１と支持部材１２との間のガタツキを防市す
ると共に、支持部材１２の長孔１ａへ係入している先端
部１２ａと長孔１ａの内面とが接触しない状態を維持さ
せ本体１と支持部材７との間の摩擦抵抗を少なくする。

次に、第４図を参照して惑星の光度変化の状態を説明す
る。第４図では、作図を簡略化するために、点Ｐ１を投
影レンズ４の中心点におき、かつ、この点Ｐ１を固定点
として示されている。両，駆動ギヤ６および１１がそれ
ぞれの公転周期で回転されるとき、遮光子１３は距離１
２を公転半径とする公転軌跡ＥＰ上を地球の公転周期で
移動し、点Ｐ１は距離１１を公転半径とする公転軌跡０
ＰＰ上を惑星の公転周期で移動する。すなわら、この場
合レこ投影される惑星は、火星、木星、土星等の外惑星
であり、惑星が合の状態のとぎ、遮光子１３はＩの位置
にあつて、投影レンズ４から一番遠く、原板３に一番近
い状態となるから、原板３から出た光の多くが遮光子１
３により遮られるため、投影ノンズ４を通してドーム上
に投影される惑星は暗くなる。ギヤ６，１１がさらに回
転したとき、遮光子１３はギＰｌｌによつて本体１の長
孔１ａに沿つて往動し、投影レンズ４側・＼接近させら
れの位置となる。この場合、原板３を通過した光は、遮
光子１３によつて遮られるが、合の状態のときよりも原
板３から離れた分だけ遮光量は減少し、従つて惑星の投
影隊は明るくなる。そして、遮光子１３はさらに投影レ
ンズ４側へ接近し、惑星が衝の状態のとき、遮光子１３
はの位置に達し、投影レンズ４に最も接近するため、遮
光子１３による遮光量が最も減少し、投影像は一番明る
くなる。ギヤ６，１１のそれ以上の回転により、遮光子
１３は軌跡ＥＰ上の残る半部を公転しつつ、今度は本体
１の長孔１ａに沿つて復動し投影レンズ４から次第に離
れて原板３側へ接近させられ、前記とは逆に遮光量を増
して投影像を次第に暗くし、遮光子１３がＩの位置に達
したとき、地球の一年周期に対応した運動を終える。結
局、公転周期の異なる２つの駆動ギヤ６，１１により支
持された投影機本体１は、両ギヤ６，１１の回転により
、投影する惑星の運動と共に、遮光子１３を光軸５上の
原板３および投影レンズ４間で往復直線移動させ、遮光
子１３による遮光量を変化させる。

この遮光量の変化はそのままドーム上に投影される惑星
の光度変化を表現し、第５図に示されるように、衝のと
き最も明るく、合のとき最も暗くなる周期運動を繰返し
行わせる。そして、この作動中、投影機本体１はば，保
圧により支持部材１２の肩部１２ｃへガタツキなく、ま
た肩部１２ｃと長孔１ａとの点接触によつて摩擦が少な
く支持されるから、投影機本体１に振動が生じない。こ
のため、投影される惑星をドーム上で振動させて臨場感
を損１ようことがない。なお、惑星の衝と合とにおける
光度変化の割合は、遮光子１３の大きさや形を選択する
ことにより適宜変更でき、各種の外惑星に適合した光度
変化を与えることができる。第６図ないし第１２図に示
される実施ζ列は、内惑星を投影する場合の実施例を示
すもので、第６図ないし第８図は、金星の場合、第９図
ないし第１２図は水星の場合をそれぞれ示している。

金星の場合を示す第６図ないし第８図において、投影機
本体１０１は、惑星駆動ギヤ１０６に備える支持部材１
０７と、地球駆動ギヤ１１１に備える支持部材１１２と
で支持される。支持部材１０７は公転半径１１を半径と
する公転軌跡１ＰＰ上を公転し、支持部材１１２は公転
半径１２を半径とする公転軌跡ＥＰ上を公転するが、金
星および地球の公転に対応して１，く１２の関係にあり
、支持部材１１２は支持部材１０７の外測を公転する。
そして、地球駆動ギヤ１１１は支持部材１１２を回転可
能とし、この支持部材１１２はその先端二股部１１２ａ
，１１２ｂにより、投影機本体１０１の投影レンズ１０
４側を可回動に支持する。惑星，駆動ギヤ１０６は支持
部材１０７を固定し、この支持部材１０７はその先端部
１０７ａを本体１０１の長孔１０１ａへ係入させ、基部
側大径部１０７ｂによる肩部１０７ｃによつて前記実施
例同様回動および摺動が可能なように支持する。金星の
場合、その光度変化は、第８図に示されているように、
外合のとき最も暗く、太陽から最も離れた最大離角付近
にあるとき最も明るく、内合に近ずくに従い再び暗くな
るが、外合のときよりは若干明るい。そして内合を過ぎ
ると最大離角に向つて再び明るくなり、最大離角付近で
明るさが最大となつた後、外合に向つて暗くなり始める
。このような光度変化を投影される金星の運動（こ対応
して表現するために、支持部材１０７に対し光軸１０５
上に位置する環状の遮光子１１３を固設し、遮光子１１
３が金星の投影用原板１０３と投影レンズ１０４との間
で往復移動されるようにし、かつ遮光子１１３は薄板で
形成して惑星１駆動ギヤ１０６の回転軸１０６ａに対し
常に対面する向きで支持部材１０７へ取付けてある。そ
して、中央の開口１１３ａは光軸１０５と同心とし、原
板１０３に最も近い位置では、光源１０２からの原板１
０３を経た光を、開口１１３ａを通じてのみ通過させる
ようにしてある。今、第６図実線に示す如く、遮光子１
１３が投影レンズ１０４から最も遠く、原板１０３に最
も近いＩの位置にあるとき、金星の外合状態であつて、
その投影光は前述の通り遮光子１１３の開口１１３ａを
通過するが、そのとき通過光束が大きく絞られ、投影像
は非常に暗いものとなる。

次に両ギヤ１０６および１１１が回転し、金星が太陽に
対する最大離角状態となるのに対して、遮光子１１３は
の位置に達すると共に、回転軸１０６ａに対面する向き
を保つために光軸１０５に対し平行となり、原板１０３
から大きく離れた位置でしかも遮光子１１３の厚昧分だ
けしか遮光しないため、遮光は実際上殆んど無視できる
程度で投影像は最も明るくなる。さらに両ギヤ１０６，
１１１が回転すると、遮光子１１３は初期伏態から１８
０度回転した状態で、投影レンズ１０４に最も近いの位
置に達する。この状態で金星の内合に対応し、遮光子１
１３は原板１０３から最も離れてはいるが、その全面が
光路内に位置して遮光するため、最大離角のときよりは
暗いが、外合のときよりは明るくなるように金星を投影
する。さらにギヤ１０６，１１１が回転して遮光子１１
３がＩの位置へ復帰する過程では、前記とは全く逆に投
影像の光度を変化させる。従つて、このように遮光子を
環状体として、常時回転軸１０６ａに対面する向きとす
ることにより、第８図に示される金星の光度変化を投影
像に与え得る。

なお、遮光子１１３の内径および外径は、所望の光度変
化が得られるよう適宜設定される。水星の場合を示す第
９図ないし第１２図において、投影機本体２０１は、惑
星駆動ギヤ２０６に備える支持部材２０７と、地球駆動
ギヤ２１１に備える支持部材２１２とで支持され、ギヤ
２０６の支持部材２０７は公転半径１１を半径とする公
転軌跡１ＰＰ上を公転すると共に、その先端部２０７ａ
を本体２０１の長孔２０１ａ・＼係入して本体２０１を
回動および摺動可能に保持し、ギヤ２１１の支持部材２
１２は公転半径１２を半径とする公転軌跡ＥＰ上を公転
し、先端二股部２１２ａ２１２ｂにより本体２０１をそ
の投影レンズ２０４側で回動可能に支持した点は、金星
の場合と同様，であり、水星および地球の公転に対応し
て１１く１２の関係にあつて、支持部材２１２は支持部
材２０７の外側を公転する。

水星の場合、その光度変化は外惑星の場合と逆になり、
第１２図で示されるように、外合のとき最も明るく、内
合のとき最も暗くなる。

このような光度変化を得６ため、遮光子２１３は、金星
の場合と同様薄板よりなり中央に開口２１３ａを有する
環状体のものを用い、投影レンズ２０４と常時対面する
向きを保つようにされる。すなわら、遮光子２１３が一
体的に設けられた支持部材２０７の先端部２０７ａを、
その基部２０７ｂに対して回動可能に保持し、長孔２０
１ａへの係入部に長孔両内面に摺接する平行な２つのガ
イド面２０７ａ１，２０７ａ２を形成し、先端部２０７
ａの長孔２０１ａ内での回動を防止して遮光子２１３が
寓時投影レンズ２０４と対面する向きに保持し、先端部
２０７ａへ貫通され両端が各ガイド面２０７ａ１，２０
７ａ２から突出しているピン２００により長孔２０１ａ
０開口縁部を点接触状態で受け、投影機本体２０１を回
動および摺動可能に保持している。なお、長孔２０１ａ
の内面とガイド面２０７ａ１，２０７ａ２は摩擦を軽減
するために鏡面仕上げされている。長孔２０１ａの開口
縁およびピン２００も同様である。第９図に実線で示さ
れるように、遮光子２１３が投影レンズ２０４から最も
離れ、原板２０３に最も近いＩの位置にあるとき、水星
の外合に対応し、遮光子２１３は光軸２０５上でそれと
は直角の姿勢にあるが、開口２１３ａが光源２０２から
の原板２０３を経た光を遮光しない大きさに形成されて
いるため、投影像は一番明るくなる。

ギヤ２０６，２１１が回転すると、遮光子２１３は投影
レンズ２０４側へ光軸２０５に対し直角の姿勢を保ちな
がら移動し、の位置から投影レンズ２０４に最も近いの
位置へ達し、遮光量を前記外合のときより徐々に増し、
内合に対芯するの位首で遮光量が最大となる。従つて、
投影像は外合のと−きから内合のときまで漸次暗くなり
、内合のときに最も暗くなる。遮光子２１３が公転軌跡
ＩＰＰの残る半部を公転するとき、前記の逆になる。な
お、遮光子２１３がの内合対応位置に達したとき、その
外周外側を通過する光がないように外径が設定されてい
る。従つて、遮光子２１３を環状体に形成し、その平面
が常時投影レンズ２０４に対面し、光軸２０５に対して
直角な姿勢を保つように設けることにより、第１２図に
示される水星の光度変化を与え得る。

第１３図に示される実施例は、遮光部材を投影機本体外
に設けたものであり、投影機本体３０１の前方に、投影
レンズ３０４から出た光の方向を直角に曲げる第１ミラ
ー３２０と、第１ミラー３２０からの光の方向をさらに
直角に曲げて元の方向に戻す第２ミラー３２１とを配設
し、第１、第２ミラー３２０，３２１との間の光路内に
同光路と直角な遮光部材３１３を設けると共に、それを
投影機本体３０１の光軸３０５の方向に摺動可能なよう
にミラー３２０，３２１の支持部材３２２により支持し
てある。

そして、遮光部材３１３は、投影機本体３０１を直線移
動可能に支持する支持部材３２４に対し伝達杆３２３を
介して連結し、この伝達杆３２３とは回動可能に連結す
る。これにより、支持部材３２４が投影機本体３０１に
対して直線運動するとき、遮光部材３１３もそれに連動
して摺動する。遮光部材３１３は、金星の場合第１４図
に示される透光窓３１３ａが、水星の場合第１５図に示
される透光窓３１３ｂが、また外惑星の場合第１６図に
示される透光窓３１３ｃがそれぞれ設けられる。

これらの窓３１３ａ〜３１３ｃは、開口でもよいし、透
明なガラス等を取付けたものでもよい。そして、遮光部
材３１３が摺動するとき、透光窓３１３ａ〜３１３ｃの
摺動方向における開Ｉ］．′幅の変化により、投影光に
対する遮光度が変わるから、投影されている星の光度を
変える。この光度変化は、第１４図のものでは第８図の
如き金星の光度変化が、第１５図のものでは第１２図の
如き水星の光度変化が、第１６図のものでは、第５図の
如き外惑星の光度変化がそれぞれ得られる。結局、遮光
部材の透光窓は、投影される惑星の光度変化に応じて適
宜その形状を決定すればよい。３２５は投影機本体３０
１を回動自在に支持する今１つの支持部材であつて、両
支持部材３２４，３２５が設けられる１駆動ギヤ３２６
，３２７は、投影する惑星の種類に応じて、前記各実施
例の場合に準じ、その一方を地球１駆動ギヤとし、他方
を投影する惑星の１駆動ギヤとすることは勿論である。

図における３０２は光源、３０３は投影用原板である。
この実施例の場合、投影レンズと投影用原板間が短かく
、またはそれらの間にシヤツタ一を内蔵させていて、遮
光部材を投影機本体内に設けられない場合に有効である
し、直線移動する支持部材は投影機本体内へ進入させな
くてもよく、第１３図の如く本体３０１の外側に形成し
たガイド凹溝３２８により単に案内することで足りるか
ら、長孔を設けることによる光漏れがない。

またそれを防止する手たてが不要である。さらに、遮光
部材が投影機本体外に設けられているから、微妙な位置
調節が容易にできる。なお、惑星１駆動ギヤ６，１０６
，２０６、或いは３２６または３２７は、その惑星の傾
きに対応して多少傾けてもよい。

また惑星１駆動ギヤの回転軸と地球駆動ギヤの回転軸と
は、必ずしも同一軸線上に配置しなくてもよい。さらに
、上記実施例において、回転軸に近い側を移動可能な支
持部材で、回転軸から遠い側を二股部を有する支持部材
でそれぞれ支持しているが、これに限らず、回転軸に近
い側を二股部を有する支持部材で、回転軸から遠い側を
移動可能な支持部材でそれぞれ支持してもよい。この発
明によれば、投影する惑星の運動に対応してその光度変
化を再現できるものであり、特に投影機本体に振動が生
じないから、投影される惑星が振動する現象は起らず、
演出上満足した臨場感を与え得るし、構造が簡単なうえ
光度変化を機械的に再現するから、従来のものに比して
耐久性にも優れている６

【図面の簡単な説明】

第１図は外惑星投影機の場合の一実施例を示す斜面図、
第２図は縦断面図、第３図は横断面図、第４図は作動説
明用縦断平面図、第５図は外惑星の光度変化を示す図、
第６図は金星投影機の場合の一実施例を示す作動説明用
縦断平面図、第７図は横断面図、第８図は金星の光度変
化を示す図、第９図は水星の投影機の場合の一実施例を
示す縦断平面図、第１０図は横断面図、第１１図は一部
の斜面図、第１２図は水星の光度変化を示す図、第１３
図は別の実施例を示す斜面図、第１４図〜第１６図はそ
れぞれ遮光部材の一例を示す正面図である。 １，１０１，２０１，３０１・・・・・・投影機本体、
３，１０３，２０３，３０３・・・・・・惑星投影用原
板、４，１０４，２０４，３０４・・・・・・投影レン
ズ、５，１０５，２０５，３０５・・・・・・光軸、６
，１０６，２０６・・・・・・惑星１駆動ギヤ、１１，
１１１，２１１・・・・・・地球駆動ギヤ、３２６，３
２７・・・・・・１駆動ギヤ、７，１０７，２０７，１
２，１１２，２１２，３２４，３２５・・・・支持部材
、１３，１１３，２１３，３１３・・・・・・遮光子。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 投影すべき惑星と地球の公転周期に対応した速度関
   係で回転する２つの回転部材と、その各回転部材の回転
   中心から前記惑星および地球の公転半径に対応した位置
   にそれぞれ設けられた支持部材とを備え、投影機本体が
   その光軸方向の一点を前記一方の支持部材により回動可
   能に、また他の位置を他方の支持部材により回動および
   光軸方向の移動が可能なように支持されたプラネタリウ
   ムの惑星投影機において、その投影光路内に位置し前記
   他方の支持部材に連動して惑星の投影光度を変化させる
   遮光部材を設けたことを特徴とするプラネタリウムの惑
   星投影機。 ２ 遮光部材が投影機内の投影レンズと惑星投影原板と
   の間に位置することを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載のプラネタリウムの惑星投影機。 ３ 遮光部材が前記投影機本体に対して直線移動する他
   方の支持部材に支持されていることを特徴とする特許請
   求の範囲第２項記載のプラネタリウムの惑星投影機。 ４ 遮光部材が球状に形成された特許請求の範囲第２項
   または第３項記載のプラネタリウムの惑星投影機。 ５ 遮光部材が環状体に形成された特許請求の範囲第２
   項または第３項記載のプラネタリウムの惑星投影機。 ６ 遮光部材が前記他方の支持部材を備える回転部材の
   回転軸に対して常に一定の向きにあるように設けられた
   特許請求の範囲第５項記載のプラネタリウムの惑星投影
   機。 ７ 遮光部材が投影機本体の光軸に対して常に一定の向
   きにあるように設けられた特許請求の範囲第５項記載の
   プラネタリウムの惑星投影機。 ８ 遮光部材が投影レンズ前方の投影機本体外に設けら
   れたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のプラ
   ネタリウムの惑星投影機。 ９ 遮光部材が、投影レンズから出た光を直角に曲げる
   第１ミラーと、第１ミラーからの光をさらに直角に曲げ
   て元の方向に戻す第２ミラーとの間の光路内に、その光
   路とは直角な方向に摺動可能なよう設けられ、その摺動
   方向に開口幅が適宜に変化する透光窓を形成された特許
   請求の範囲第８項記載のプラネタリウムの惑星投影機。