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技術 プラネタリウムの朝夕焼け投映装置

出願人 大平貴之
発明者 大平貴之
出願日 1999年11月2日 (19年3ヶ月経過) 出願番号 1999-312379
公開日 2001年5月18日 (17年9ヶ月経過) 公開番号 2001-134173
状態 未査定
技術分野 教示用装置 投影機 投影装置
主要キーワード 色調パターン デユーティ比 拡散具 各色素子 照度パターン 朝焼け 間欠制御 PWM信号発生器
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重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2001年5月18日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (10)

課題

コンパクトな装置で任意のパターンを得ることができる、保守の容易なプラネタリウム朝夕焼け投映装置を提供する。

解決手段

ランプハウスが区画a,b,c,dに分けられ、各区画にはそれぞれ3個の発光ダイオード10が僅かずつ方向を変えて円弧上に配置されている。発光ダイオード10が射出する光は拡散板11により拡散され透過窓9より放射され、ドーム内壁面の地平線付近を照らし出す。発光ダイオード10は矢印12に示す方向に指向性を有している。複数の発光ダイオードは個々に、またははグループ毎に独立して調光可能である。

概要

背景

すでに公知となっているプラネタリウム朝夕焼け投映装置では、主に白熱電球光源とし、ドームスクリーンの全面もしくは一部の照明に用いていた。例えば公知の朝夕焼け効果を得る朝夕焼け投映装置の例を図8−(A)に、その断面図を図8−(B)に示す。円筒状のランプハウス1の一部に朝焼け夕焼けパターンをあらわす半月状透過窓2があり、該透過窓2は光を適度に拡散させる拡散板4が配置されている。拡散板4には必要に応じて着色も施されているか、これに重ねて着色フィルタ貼付されている。ランプハウス1の内部には光源となる白熱電球3が収容されている。

電球3の光は透過窓の拡散板4を通り、ドーム地平線付近を照らす。5は地平線の下に余分な光が届かないようにするための遮光板である。図9はこの装置の演出効果を示したものである。あらかじめドームに設定された地平線6の上に、7の輪郭で示すようなぼんやりとした光を投射し、あたかも朝焼けや夕焼けのように見える効果を作り上げていた。さらに、透過窓2には例えば着色された拡散板4を取り付け、色調や光の拡散具合などを調節して、本物の朝焼けや夕焼けに近い効果を得ていた。

概要

コンパクトな装置で任意のパターンを得ることができる、保守の容易なプラネタリウムの朝夕焼け投映装置を提供する。

ランプハウス8が区画a,b,c,dに分けられ、各区画にはそれぞれ3個の発光ダイオード10が僅かずつ方向を変えて円弧上に配置されている。発光ダイオード10が射出する光は拡散板11により拡散され透過窓9より放射され、ドーム内壁面の地平線付近を照らし出す。発光ダイオード10は矢印12に示す方向に指向性を有している。複数の発光ダイオードは個々に、またははグループ毎に独立して調光可能である。

目的

本発明は上記問題点を解決するもので、その目的は、コンパクトな装置で任意のパターンを得ることができる、保守の容易なプラネタリウムの朝夕焼け投映装置を提供することにある。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

半球ドーム内壁面朝焼け夕焼けを投映するプラネタリウム朝夕焼け投映装置において、光源として指向性を持つ発光ダイオードを、投映内壁面に対し対面するように複数個配置したことを特徴とするプラネタリウムの朝夕焼け投映装置。

請求項2

前記複数の発光ダイオードはそれぞれ角度を変えて配置され、それぞれの光量は個別、またはいくつかのグループ毎に分けて調光し、任意の形状の夕焼け朝焼けパターンを形成することを特徴とするプラネタリウムの朝夕焼け投映装置。

請求項3

前記複数の発光ダイオードは、異なる発光色の発光ダイオードで形成され、任意の色調パターンで前記内壁面を投映することを特徴とするプラネタリウムの朝夕焼け投映装置。

技術分野

0001

本発明は、プラネタリウムにおいて朝焼け夕焼けを投映する装置(以下「朝夕焼け投映装置」と呼ぶ)に関する。

背景技術

0002

すでに公知となっているプラネタリウムの朝夕焼け投映装置では、主に白熱電球光源とし、ドームスクリーンの全面もしくは一部の照明に用いていた。例えば公知の朝夕焼け効果を得る朝夕焼け投映装置の例を図8−(A)に、その断面図を図8−(B)に示す。円筒状のランプハウス1の一部に朝焼けや夕焼けのパターンをあらわす半月状透過窓2があり、該透過窓2は光を適度に拡散させる拡散板4が配置されている。拡散板4には必要に応じて着色も施されているか、これに重ねて着色フィルタ貼付されている。ランプハウス1の内部には光源となる白熱電球3が収容されている。

0003

電球3の光は透過窓の拡散板4を通り、ドーム地平線付近を照らす。5は地平線の下に余分な光が届かないようにするための遮光板である。図9はこの装置の演出効果を示したものである。あらかじめドームに設定された地平線6の上に、7の輪郭で示すようなぼんやりとした光を投射し、あたかも朝焼けや夕焼けのように見える効果を作り上げていた。さらに、透過窓2には例えば着色された拡散板4を取り付け、色調や光の拡散具合などを調節して、本物の朝焼けや夕焼けに近い効果を得ていた。

発明が解決しようとする課題

0004

しかし、この朝夕焼け投映装置には次のような問題点があった。すなわち、白熱電球は全方向にわたりほぼ均等に光を出す性質があるため、この装置で半月状の窓から光を取り出した場合、窓を通る光は白熱電球の放射する全光量のごく一部であり、大部分は朝夕焼け投映装置の内部で無駄に失われてしまうこととなる。そのため、ドームスクリーンに到達する光量が充分ではなく、明るくくっきりした朝焼け夕焼けの様子を再現できない欠点があった。また、十分な光量を得るためには、大出力の電球を用いる必要があり、消費電力の増大や発熱などの問題を生じていた。さらに、上記の指向性の問題を改善するため反射鏡付きの電球または外付けの反射鏡などを用いた場合、反射鏡の形状がかさばるという欠点があった。

0005

白熱電球から得られる光は白色光であるため、色表現のためには別途色フィルタを用いなければならず、構造上の複雑化を招き、また白熱電球から放射される光量の大部分がフィルタで失われるため、効率が低下するという欠点があった。白熱電球は形状がかさばるため、限られたスペースの中に多数配置することは困難で、多数個の光源を組み合わせて任意のパターンでの照明効果を得ることは難しいという欠点があった。さらには白熱電球は寿命が短いため、定期的に交換する必要があり、そのために電球交換用の開閉窓などの機構を設ける必要があり、装置が複雑化し、かつ保守が面倒になるという欠点があった。白熱電球の光は調光により色調が変わるため、単色または複数色を同時に用いた場合、得られる光の色調が本来望む色と異なってしまい、演出効果上支障を生じる欠点があった。

0006

本発明は上記問題点を解決するもので、その目的は、コンパクトな装置で任意のパターンを得ることができる、保守の容易なプラネタリウムの朝夕焼け投映装置を提供することにある。

課題を解決するための手段

0007

前記目的を達成するために本発明による朝夕焼け投映装置は、略半球ドームの内壁面に朝焼け,夕焼けを投映するプラネタリウムの朝夕焼け投映装置において、光源として指向性を持つ発光ダイオードを、投映内壁面に対し対面するように複数個配置して構成されている。また、本発明における前記複数の発光ダイオードはそれぞれ角度を変えて配置され、それぞれの光量は個別、またはいくつかのグループ毎に分けて調光し、任意の形状の夕焼け朝焼けパターンを形成するように構成されている。さらに、本発明における前記複数の発光ダイオードは、異なる発光色の発光ダイオードで形成され、任意の色調パターンで前記内壁面を投映するように構成されている。

0008

上記構成によれば、光量ロスを少なく抑え、高い効率で略半球ドームのスクリーンに朝焼け夕焼けを投映することができる。また、複数色の発光ダイオードを組み合わせることにより、任意の色相彩度(以下「色調」という)と照度パターンで投映することができる。

発明を実施するための最良の形態

0009

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳しく説明する。図1に本発明による朝夕焼け投映装置の実施の形態を示す。(A)は上面から見た断面図、(B)は側面から見た断面図、(C)は正面図である。ランプハウス8が区画a,b,c,dに分けられ、各区画にはそれぞれ3個の発光ダイオード10がわずかずつ方向を変えながら円弧状に配置されている。図1−(A)の発光ダイオードのうち、Rと記されているのは赤色、Gは緑色、Bは青色の光をそれぞれ放つ。これらR,G,Bの各色素子が交互に配置されている。

0010

発光ダイオード10から放射された光は拡散板11によって適度に拡散されて、透過窓9から放射され、ドームスクリーン上の地平線付近を照らし出す。拡散板11の働きにより、異なる色の光はドームスクリーン上で混合される。また、拡散板11は、光の指向性を調節するとともに発光ダイオード10が持つ細かい照明ムラを解消する働きを持つ。発光ダイオード10の光は図1−(B)に示すように矢印12で区切られる方向の指向性を有している。したがって、発光ダイオード10から得られた光の大部分は透過窓9を通過させることができる。発光ダイオード10は個々に、またはグループ毎に独立して調光可能なように配線されている。

0011

R,G,B各色の光量を個別に変えることにより、ドームスクリーン上の朝焼けおよび夕焼けの色相、彩度および明度を自由に変えることができる。また、区画ごとの光量比を変えることで、スクリーン上の朝焼けなどのパターン形状を変えることができる。図2は本発明装置によって得られる照明パターンの一例を示す図である。例えば、区画a,b,c,dすべてを同一光量とすれば13のような幅広い朝焼けなどの照明パターンが得られ、区画b,cのみを点灯させると、14のような幅の狭い照明パターンが得られる。

0012

この実施の形態では、単一のランプハウスにR,G,Bの3色の発光ダイオードを収容した例を示したが、ランプハウスを例えば3台重ねて、それぞれにR,G,Bの発光ダイオードを色毎に分けて収容してもよいのはもちろんである。または、複数のランプハウスのそれぞれの拡散板の種類や透過窓の形状を変えることもできる。発光ダイオードの色はR,G,Bの3色に限ることはなく、Y(黄色)やW(白色)などを使用してもよいのはもちろんである。この朝夕焼け投映装置は、プラネタリウム1式あたり2台を用い、予め太陽の日の出の方位すなわち東方に向けて朝焼け用の装置とし、もう1台を西方に向けて、夕焼け用の装置として用いてもよい。また、1台のみ設け、回転機構を用いて、日出没の方位に向けられるように設置してもよい。

0013

図3は、本発明による朝夕焼け投映装置の実施の形態を示す斜視図で、該装置を回転装置に搭載した例である。架台15の上に、モータ16で駆動される歯車17があり、これによって、朝夕焼け投映装置18を任意の方向に向けることができる。この装置を計算機を用いて太陽の方位に追従するように制御すれば、1台の装置で朝焼け用と夕焼け用を兼ねることができ、装置全体の簡素化、コンパクト化に寄与する。

0014

図4は、本発明による朝夕焼け投映装置の他の実施の形態を示す斜視図で、該装置を恒星投映装置に搭載した例である。恒星投映機21は、台座19に対して、方位軸20を中心に回転可能である。恒星投映機21の下に、朝夕焼け投映装置22が取り付けられ、恒星投映機21の方位軸と同心の回転軸により、恒星投映機21と独立して回転可能な構成となっている。この実施の形態の構成によれば、恒星投映機21によりケラれる恐れがなく、全方位にわたり、等しく朝夕焼けを再現することが可能となる。例えば、極地の白夜の演出に有効である。

0015

図5は、本発明による朝夕焼け投映装置の応用例を示す図で、すべての方位に朝焼け夕焼けを投映可能とした朝夕焼け投映装置の実施の形態を示すものである。(A)は外観斜視図である。ランプハウス23の周囲を一周する透過窓24がある。25は地平線下に光が届かないようにする遮光板である。図5−(B)はこの実施の形態を上から見た断面図である。周囲の記号E,N,W,Sはこの装置の周囲の方位を示している。装置の中には発光ダイオード26が多数円弧状に配置されていて、透過窓24から発光ダイオード26の光が外部に取り出される。

0016

発光ダイオードは方位ごとグループ(以下方位グループ)分けされ、個々に調光可能となっている。この実施の形態は、以下の8グループを分けられている。
E :東 EN :
N :北 WN :北西
W :西 WS :西
S :南ES:南東

0017

この装置を用い、所望の方位グループの発光ダイオードを点灯させることにより、所望の方位に朝焼けまたは夕焼けを投映することが可能となる。また、隣接する複数のグループを点灯させると、より幅の広いパターンを再現できる。例えば、Eグループのみを点灯させると、東方に幅の狭い朝焼けを再現できる。これにESおよびENを加えて点灯させると、東方に幅の広いパターンを再現できる。また、すべての方位を点灯すると、地平線付近をすべて照明することが可能である。この実施の形態によれば、夜間や昼間の空に見られる地平線付近のもやを表現したり、皆既日食の場面で全方位に夕焼け状の光が見られる現象を再現したりすることができる。

0018

上記実施の形態では8グループに分けた例を示したが、グループ数をより多くすれば、より細かく方位を設定して朝焼けや夕焼けを再現できる。また、グループ同士の光量比を変えることにより、照明パターンをより細かく調整したり、見かけ上の方位を細かくしたりすることができる。この実施の形態の方法によれば、回転機構を用いることなく朝焼けや夕焼けを再現することができるのみならず、地平線付近のもや等も再現することができる。

0019

図6は、本発明の他の応用例を示す斜視図で、方位だけでなく地平線からの角度すなわち高度ごとの照度も個々に設定できるようにしたものである。半球状の装置27の表面が複数のセル28に区分けされ、それぞれのセルの中に指向性を持つ発光ダイオード29が1セルあたり1個あるいは複数個収容されている。発光ダイオード29の外側には必要に応じて拡散板が取り付けられる。個々の発光ダイオードは、セルごとに調光可能なように配線されている。それぞれを任意に調光することにより、ドームスクリーン上の任意の位置を任意の明るさ、色相および彩度で照明することが可能となる。

0020

以上の実施の形態において、個々の発光ダイオードを調光するために、駆動電圧電流を変化させる方法か、通電−非通電を早い周期で繰り返し、通電時と非通電時の時間比率デユーティ比)を変化させる間欠制御法(たとえばパルス幅変調=PWM)、およびそれらの組み合わせによる方法など、いずれの方法を用いることができる。これらの調光指令は、手動操作またはマイクロプロセッサの制御などによって行うことができる。

0021

図7PWM方式による調光回路の実施の形態を示すブロック図である。マイクロプロセッサ30の指令は、バスライン31によりPWM信号発生器32に伝えられる。PWM信号発生器32は、視覚上、チラツキの生じない周波数例えば100Hz以上の周波数のPWM信号を発生する。PWM信号は配線33を通りアンプ34で増幅され、発光ダイオード35を、見かけ上、PWM信号のデユーティ比に基づく明るさで点灯する。この方式によると、見かけ上の光量はデューティに正確に比例する。また、個々の発光ダイオードの発光色は見かけの光量に依らず一定である。31〜35の回路を複数設置することにより、複数の発光ダイオードを個々に調光できる。

発明の効果

0022

以上、説明したように本発明によれば、以下のような種々の効果を得ることができる。発光ダイオードの指向性を生かして、光量ロスを少なく抑えられるため、光量あたりの消費電力を少なくすることができ、システム全体の消費電力の低減に寄与する。また発熱が少なくなるので、装置のコンパクト化に寄与する。個々の素子のサイズは非常に小さく、それぞれの配置や形状を自由に設定できるので、省スペース化や装置デザインの自由度の向上に寄与する。調光しても発光色の変化が少なく、PWMなどの方法で指令値と光量の比例関係を正確にできるので、合成された色調や照度の正確なコントロールができ、演出効果の向上に寄与する。個々の発光ダイオードを個別に制御することにより、照明パターンを任意に変えることができ、場面に応じて変化に富んだ照明効果を得ることができる。発光ダイオードは白熱電球に比べてきわめて寿命が長いため、保守の手間や費用が低減でき、かつ保守のための機構などを簡略化でき、装置の小型化・軽量化に寄与する。

図面の簡単な説明

0023

図1本発明による朝夕焼け投映装置の実施の形態を示す図である。
図2図1の装置によって得られる照明パターンの一例を示す図である。
図3本発明による朝夕焼け投映装置の実施の形態を示す斜視図で、該装置を回転装置に搭載した例である。
図4本発明による朝夕焼け投映装置の他の実施の形態を示す斜視図で、該装置を恒星投映装置に搭載した例である。
図5本発明による朝夕焼け投映装置の応用例を示す図で、(A)は斜視図,(B)は平面断面図である。
図6本発明の他の応用例を示す斜視図である。
図7本発明による朝夕焼け投映装置に用いるPWM方式による調光回路の実施の形態を示すブロック図である。
図8公知の朝夕焼け効果を得る朝夕焼け投映装置の一例を示す図で、(A)は斜視図,(B)は断面図をそれぞれ示している。
図9図8の装置の演出効果を示した図である。

--

0024

1,8,23…ランプハウス
2,9,24…透過窓
3…白熱電球
4,11…拡散板
5,25…遮光板
6…地平線
7…輪郭
10,26,29,35…発光ダイオード
13,14…照明パターン
15…架台
16…モータ
17…歯車
18,22…朝夕焼け投映装置
19…台座
20…方位軸
21…恒星投映機
27…半球状の装置
28…セル
30…マイクロプロセッサ
31,33…バスライン
32…PWM信号発生器
34…アンプ

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