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補助投影機班 > 輝星投影機部


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ここでは、補助投影機の内、輝星投影機の制作について記述していきます。

概要

輝星投影機って?

現在のプラネタリウムは、ピンホール式といって、リスフィルムの透明な穴から光を通して投影しています。穴が大きいほど星が明るく映ります。この方法で一等星を投影すると、穴が大きくなりすぎて、投影した際の星の大きさが目立ってしまいます。
 そこで、明るい星を別に投影するために、輝星投影機が必要になります。

コンセプト

  • 安く、軽く、小さく、簡単な構造
  • 光源にはLEDを採用
  • 明るい星から順番に50個は投影する。予備を含めて60個製作する。
  • 経度、緯度、ピントをすべて一本のネジで調節可能にすることで、部品数を減らし、調節の負担も減らす。

製作

必要なもの

  • LED
  • レンズ(直径12mm、焦点距離41mm )
  • 塩ビパイプ(灰色、外径18mm、内径13mm、コーナンで購入)
  • 塩ビパイプ(黒、外径12mm、コーナンで購入)
  • 立バンド(AK14-10A、コーナンで購入)
  • アルミホイル(ピンホール用)
  • 木の棒
  • パテ(LEDの固定用)
  • 粘土(遮光用)
  • 黒い紙(レンズの固定用)
  • 水銀スイッチ

作った方法

  1. 灰色のパイプを10cm、黒色のパイプを6cmごとに切る。
  2. 黒い紙を4mm程の幅で細長く切って、ボンドを塗り、直径11mm程のペンに巻き付けて、内径11mm、外径13mmの輪を作る。
  3. 灰色のパイプに、切れ込みを入れる。
  4. 黒色のパイプにネジの通る穴をあける。
  5. 紙で作った輪に接着剤をつけて、灰色のパイプの切れ込みがないほうの端から中に入れる。つぎにレンズを入れ、最後にまた紙で作った輪をいれて、レンズを挟み込んで固定する。
  6. 黒いパイプの、あけた穴から遠いほうの端を、紙やすりで平らに磨く。
  7. 磨いた面にアルミホイルを張り、0.1mmのシャープペンシルの芯で中心に穴をあける。像が丸くなるまでやり直す。
  8. パテを練って、ネジが通る穴を作って、LEDをパテにつける。
  9. 基板を小さく割って、LEDと水銀スイッチと抵抗を直列にはんだ付けする。
  10. LEDを黒いパイプにいれて、紙粘土で遮光し、組み立てて完成。

今後の課題

  • 輝星の配線がスパゲッティ状態で軸の中心まで伸びているので、これを一本にする。
  • 水銀スイッチなどをパイプの中に入れる。
文責 1090

概要(旧)

輝星投影機って?

現在制作中のプラネタリウムは、ピンホール式といって、フィルムにあけた穴に光を通して投影します。
 この時、穴を通る光の量が多いほど、星が明るく映ります。
 そうなると、明るい星(1等星とか)は、穴が大きくなりすぎてしまいます。
 これでは、投影した際に星の大きさが目立ってしまいます。
 なので、明るい星は本体とは切り離して、別機構で個別に投影するものとして、輝星投影機が必要となるわけです。
 また、変光星など、用途に応じて1等星以外の星も輝星投影機で投影するかもしれません。

コンセプト

  • 安く、軽く、小さく。
  • 10年はもつ耐久性を。
  • 光源には LED を採用。
    • 消費電力と発熱量の観点から、 ハロゲンランプより優れている。
  • とりあえず、1等星以上は全部映す(21個以上)。

現行機の構造

更新前の投影機では, 惑星の投影や演出効果 (特定の星を強調するなど) を目的とした
輝星投影機が用いられている. その構造を以下に示す.
現行機 過去資料のスキャン (クリックで拡大)
過去ノート - コピー.JPG

制作(旧)

必要な物

  • レンズ(投影機一個につき2個。つまり一等星だけでも21×2=42個は必要)
  • LED(少なくとも21個。しかも恒星の色も再現しなければならない)

対象とする星

  • その星々のデータ
固有名 バイヤー符号 赤経 赤緯 等級 色指数 スペクトル型
アケルナル α Eri 24.43 -57.24 0.45 -0.16 B3Vp
アルデバラン α Tau 68.98 16.51 0.87 1.54 K5III
リゲル β Ori 78.63 -8.2 0.18 -0.03 B8Ia
カペラ α Aur 79.17 46 0.08 0.8 M1: comp
ベテルギウス α Ori 88.79 7.41 0.45 1.5 M2Ib
カノープス α Car 95.99 -52.7 -0.62 0.16 F0Ib
シリウス α CMa 101.29 -16.71 -1.44 0.01 A0m...
アダラ ε CMa 104.66 -28.97 1.5 -0.21 B2II
カストル α Gem 113.65 31.89 1.58 0.03 A2Vm
プロキオン α CMi 114.83 5.23 0.4 0.43 F5IV-V
ポルックス β Gem 116.33 28.03 1.16 0.99 K0IIIvar
レグルス α Leo 152.09 11.97 1.36 -0.09 B7V
アクルックス α Cru 186.65 -63.1 0.77 -0.24 B0.5IV
ガクルックス γ Cru 187.79 -57.11 1.59 1.6 M4III
べクルックス β Cru 191.93 -59.69 1.25 -0.24 B0.5III
スピカ α Vir 201.3 -11.16 0.98 -0.24 B1V
ハダル β Cen 210.96 -60.37 0.61 -0.23 B1III
アルクトゥールス α Boo 213.92 19.19 -0.05 1.24 K2IIIp
リギル・ケンタウルス α Cen 219.92 -60.84 -0.27 0.71 G2V
アンタレス α Sco 247.35 -26.43 1.06 1.87 M1Ib + B2.5V
ベガ α Lyr 279.23 38.78 0.03 0 A0Vvar
アルタイル α Aql 297.69 8.87 0.76 0.22 A7IV-V
デネブ α Cyg 310.36 45.28 1.25 0.09 A2Ia
フォーマルハウト α PsA 344.41 -29.62 1.17 0.15 A3V
以上、計 24個


  • その分布図

あといくつかは追加予定・・・・・・?

輝星投影機の幅について

現行機の板の部分の円周= 152cm (D= 48.4cm)

つまり、経度の一度の幅≒ 0.422cm (緯度0°での値)
    緯度の一度の幅≒ 0.422cm 


輝星投影機の横幅&縦幅を2cm以内に収められたとすると、
経度、緯度が5°以上離れていればOK

それで考えると、ちょっと厳しい星の組み合わせ

1.リゲル(78.63;-8.2)とカペラ(79.17;46)
2.シリウス(101.29;-16.71)とアダラ(104.66;-28.97)
3.カストル(113.65;31.89)とプロキオン(114.83;5.23)とポルックス(116.33;28.03)
4.アクルックス(186.65;-63.1)とガクルックス(187.79;-57.11)とベクルックス(191.93;-59.69)
5.ハダル(210.96;-60.37)とアルクトゥールス(213.92;19.19)

このうち、1と5は緯度が結構離れており、また2もそれほど近くはないのでまぁ大丈夫(?)。
ですが、3、4はそれぞれ組み合わせが3つあり、3はカストルとポルックスが、4は3つとも接近しており、それらをセットにするなど対策が必要。


逆に、輝星投影機の幅の上限を考える。
↑よりもっと厳しい星の組み合わせが増えると面倒……

で、輝星投影機の幅がキリがいい時を考えると
幅が 2.0cm → 最小の緯度経度の幅≒ 5° ちょっと厳しい星の組み合わせの数≒ 5(星の数= 10) 
   2.5cm → 最小の緯度経度の幅≒ 6° ちょっと厳しい星の組み合わせの数≒ 5(星の数= 12)
   3.0cm → 最小の緯度経度の幅≒ 7° ちょっと厳しい星の組み合わせの数≒ 5(星の数= 13)
   3.5cm → 最小の緯度経度の幅≒ 8° ちょっと厳しい星の組み合わせの数≒ 5(星の数= 13)
   4.0cm → 最小の緯度経度の幅≒ 9° ちょっと厳しい星の組み合わせの数≒ 5(星の数= 14)

※5→6の時増えた星……カノープス(95.99;-52.7)、リギル・ケンタウルス(219.92;-60.84)
 6→7        ベテルギウス(88.79;7.41)
 8→9        スピカ(201.3;-11.16)

ここで、カノープスは緯度が離れているのでセーフ。
リギル・ケンタウルスは、ハダルと近いが、経度が若干離れているのでこれも工夫すればOK(?)
ベテルギウスはカノープスと近いが緯度が離れているのでセーフ。
スピカも、緯度が離れているのでセーフ。

結論:幅が増えると対象の星が増えるが、増えた星自体は大体大丈夫。
   でも、もとから厳しい星がもっと厳しくなるのであまり幅が増えるのはよろしくない……。
   限度として、2.5cm~3.0cmくらい……?

※参考として、現行機の幅は2.5cm。ただしこれは投影機本体であって、土台の幅は分かりません。

使用レンズについての考察

現在のところ、実際に使用しそうなのは、池田レンズ工業株式会社さんの、
焦点距離…… 100mm
レンズの外径…… 23.8mm
の、一つ 100円の両凸レンズ。
ただ、注文数が 100枚以上から(?)となっていて、また、値段が一つ 100円になるのも合計金額が 5万円くらいした時の値なので、注文できるかも不明......。

池田レンズ工業株式会社さん以外にも、いくつか会社(ケニス株式会社さん、ときわ光学さん、ナルミ光学さん、など……)は存在。ただ、輝星投影機に使うとなればどうしても焦点距離が長くて小さいもの、また、そこそこの数を用いるので安いものを、となっていくと、やはり上にあげたようなものが最適と判断。

本番用、実験用、予備などの必要性を考慮すると、最低でも 30枚は必要不可欠......?

星の色について



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