JP5411073B2

JP5411073B2 - 扇状噴水効果を提供する無水システム

Info

Publication number: JP5411073B2
Application number: JP2010149522A
Authority: JP
Inventors: サマーズバリューチャールズ
Original assignee: ディズニーエンタープライゼスインコーポレイテッド
Priority date: 2009-08-18
Filing date: 2010-06-30
Publication date: 2014-02-12
Anticipated expiration: 2030-06-30
Also published as: US8056275B2; US20110045227A1; JP2011040372A

Description

本発明は、概して水ディスプレイまたは噴水、光学的錯視システム、および特殊効果装置に関し、特に乾式または無水で扇状の液状噴水を錯視させる装置またはシステムに関する。

多くの状況で、公園、娯楽施設、公共の建物などで来場者の体験を向上させるために、心地よい視覚的ディスプレイを設けることが望ましい。水ディスプレイや噴水が水と光の効果を生むために使用されることが多く、観衆を喜ばせる効果を生み出すために音楽を伴うこともできる。水ディスプレイは、プールや湖などの水本体、および多数の遠隔制御ノズルおよび水ディスプレイ装置の少なくとも一方を含む大部分の水ディスプレイにおいて、その設計や動作が次第に高性能かつ複雑になりつつある。水ディスプレイ装置は、定期的または同期的パターンで水を噴射または散布させるようにコンピュータ制御される場合が多い。現在利用可能な水ディスプレイシステムは有用な水ディスプレイおよびショーを提供してきたが、より広範な採用および使用に向けて多くの障壁が存在する。

現行の水ディスプレイ装置は通常、水本体に沈められており、適所に固定する、あるいは可動プラットフォーム上に設けることができる。可動プラットフォームは通常、他の水中の構成要素によって昇降させられて、ショーの間、ノズルまたは水出口を水面上に出させる。しかも可動プラットフォームは、大抵は相当大型である。水ディスプレイの設計者が直面するもう１つの課題が、多数の位置で連結することのできる移動ヘッドまたはノズルシステムをいかにして提供するかである。このような位置範囲を持つノズルまたは水出口は、ディスプレイやショーにさらにバラエティを持たせるのに望ましく、それにより、設計者は、利用する噴水または水ディスプレイ装置（ひいては、水中で昇降させなければならないプラットフォーム）の数を低減しつつ、様々な外観を生み出すように水を操作することができる。既存の水ディスプレイシステムの別の課題は、連続するショーまたはディスプレイの開始前に行う出口またはノズルの位置合わせである。既存の噴水および水ディスプレイでは、作業者は通常、貯水池または水本体に入り、手動でノズルを定位置に設定しようとするため、位置合わせ工程は非常に大きな労働力を要し、かつ不正確である。この作業はしばしば、水中で立ったままで所望の位置にノズルをリセットするためにノズルの位置を「視認する」ことをともなう。また、機器はショーでの使用に伴い位置がずれる傾向にあるため、上記のような位置合わせが定期的に繰り返される。

別の状況では、乗物内にあるような移動部と組み合わせて噴水を提供することが望ましいかもしれない。すなわち、噴水自体は移動部を持たなくてもよいが、物理的支持体の近傍部分が移動部品を有することができる。たとえば、噴水が遊園地の乗物（たとえば、回転する乗物構造）の上または中に位置する。このような用途では、漏水および重大な摩耗や保全要件なしに水をパイプで噴水に送ることができるように一体的回転を生じさせるのは非常に困難で、費用がかかるであろう。

噴水および水ディスプレイが抱えるこれらの課題に加えて、扇状の水などの効果を生み出すことが有用ではあるが、水の使用が望ましくない、あるいは不可能ですらある用途も多い。たとえば、遊園地の乗物内またはその近傍、あるいは建物の入口近傍で扇状の水を提供することは有効であるかもしれないが、水を使用するには配管が必要であり、漏水の修理や噴水ヘッドの再調整などの保全の問題も生じる。さらに、水の噴霧は、風の影響のために制御が困難であろう。また、近くの構造物や機器に水を接触させることは、その建物および壁の退色を招き、乗物やその他の動作機構に悪影響を及ぼす（たとえば、機械部品の腐食を進ませる、湿気に触れるのを最小限にとどめるために追加の注油部品や囲い部品を必要とする、など）場合があるため、望ましくないであろう。加えて、噴水で水を使用すると、所望または企図されていないのに、観客や近くにいる人が噴霧または噴射された水で濡れてしまうことがある。

本発明は、（たとえば、「乾式」で）水の使用を必要とせずに水ディスク効果または光学的錯視を提供するために採用されるアセンブリまたはシステムを設けることによって上記課題に対処する。該アセンブリは、共有回転軸または共通回転軸を有する２つの相互に逆回転するディスクまたはプレートを含む（たとえば、一方のディスクは時計回りに回転し、それと同時に他方のディスクは反時計回りに回転する）。各ディスクは、水と同様の屈折率を持ち得るプラスチック、ガラス、セラミックなどの少なくとも透光性のある材料でできている。ある事例では、屈折率（および色）は水の屈折率から約２０％の範囲内の屈折率で水の屈折率に合うように選択され、別の用途では、各ディスクに対する屈折率が少なくとも約１．３であることを要する。

両ディスクは、第１の側面または内表面が平面状である類似の構造を有することができる（あるいは、単独の型で形成される場合は略同一構造となることがある）。２つのディスクは、２つの平面または内表面が互いに平行に近接するようにアセンブリ内に配置されるが、対のディスク間の摩擦の無い逆回転を支持するために互いに間隔をおいて配置される。ディスクの第２の側面または外表面は非平面状であり、または、セットの隣り合った隆起または突出した隆条（ｒｉｄｇｅ）、リブ（ｒｉｂ）、または屈折要素を含むパターンで模様付けされている（ｔｅｘｔｕｒｅｄ）。隆条は弓形または弧状であり、一連に間隔をおいて配置された水様の特徴を有する壁または噴射（ｊｅｔ）を提供することのできる、あるいはより一般的には、円形状または扇状の水の噴霧と錯視させることのできるパターンで配置される。隆条は、水のよりランダムで自然な外観を模擬するように幾分不規則であってもよく、ディスクの中心に緩やかに向かう螺旋状であってもよい。

ディスクが回転し、光がディスク（たとえば、太陽やその他の光源からの周囲光）を通過すると、両ディスク上の隆条が扇状の水噴霧と同様に光を歪ませる。隆条は（たとえば、同様の規定半径の）同様の量の湾曲または撓みと「平行で」あって、反復パターンを提供し、屈曲または湾曲の外側部分は通常、各ディスク上で同じ方向を向いており、ディスクが回転する際に放射状に「流れる」水の渦巻きまたは部分的な螺旋状パターンを提供する。各ディスクは通常、隆条要素の屈曲または湾曲の方向に回転し、たとえば、回転軸に沿って見たときに屈曲が左に向く場合、反時計回りに回転し、屈曲が右に向く場合、時計回りに回転することができる。２つのディスク上の隣接または近接対の隆条要素によって屈折させられる光の干渉が観客の眼を騙す、あるいは惑わすため、観客には放射状の外方向への運動が見え、水が提供するのと同様の光の屈折がその運動を流水のように見せる。

より具体的には、「乾式」水ディスク効果を生み出す装置が提供される。該装置は第１および第２のディスクを含み、各ディスクは略平面状または平坦な表面を有する第１の側面（たとえば、ディスク対の内表面）と、三次元パターンまたはトポグラフィで模様付けされた表面を有する第２の側面（たとえば、ディスク対の外表面または外方に向く表面）とを含む。該装置は、第１および第２のディスクがほぼディスクの中心を通って延在する共通軸を中心に個々に回転することができるように、両ディスクを支持するハウジングを含む。両ディスクは、平坦な表面を有する第１の側面同士が互いに近接するが、接触を避けるために間隔をおいて配置されるように装置内に位置するため、３Ｄパターンは外側を向く、あるいは装置の観客にとって可視である。該装置は、回転軸を中心に第１の方向に第１のディスクを回転させると同時に、回転軸を中心に第２の方向に第２のディスクを回転させ、第１および第２の方向が逆である（たとえば、時計回りと反時計回り、またはその逆）ように構成された駆動アセンブリも含む。日光が装置に入射するときなど、光がディスクに当たるときはいつでも、上記逆回転中に水ディスク効果が発揮される。

３Ｄパターンは、ほぼディスクの中心から外縁部に向かって延びるいくつかの弓形または弧状の隆条を含むことができる（鋸歯状の外観またはプロファイルなどの模様付きであってもよい）。弓形の隆起した隆条はそれぞれディスクの中心に対して各ディスク上の共通方向に湾曲させる、あるいは撓ませることができ、各ディスクは（たとえば、湾曲の中心から湾曲した稜線等に向かって）その撓みまたは湾曲の方向に回転させることができる。共通の湾曲方向は、２つのディスクのそれぞれの回転方向に一致させることができる。３Ｄパターンは、隣接対の隆条または弓形要素間の間隙または谷部内に不規則な模様付き表面も含むことができる。弓形の隆条は、ディスク本体に対して、ディスク厚の少なくとも約２５％の起伏または高さ（たとえば、ディスクが２インチ厚のときは約０．５インチなど）を有することができる。

ディスクは、各ディスクに少なくとも約１．３の屈折率を持たせる材料で製造される、あるいはそのような材料の組成を有することができる（たとえば、無色透明のウレタン樹脂等で形成）。駆動アセンブリは、毎分約２０〜約３０回転（ＲＰＭ）の範囲の回転速度でディスクを駆動させるために、第１および第２のディスクとそれぞれ機械的に関連付けられた第１および第２の駆動機構を含むことができ、いくつかの実施形態では、２つの回転速度がどちらもたとえば３ＲＰＭ内の差に収まるようにほぼ均等である。ハウジングは、ディスクの中心に近接する、２つのディスクを支持する軸またはハブ部材を視界から覆うあるいは視覚的に隠すエンクロージャアセンブリを含むことができ、ディスクはハウジング内（またはその他の視覚的に隠す構成要素／構造の背後）に延在するように支持されることができるので、扇状の水の噴霧効果または錯視を生じさせるため、水が使用されていて水がハウジングの重力によって戻されると観客にもっと容易に信じさせるように、各ディスクの少なくとも約４分の１が視覚的に隠されている（たとえば、完全なディスクの形状または本体が観客から隠されている）。

本明細書に記載の一実施形態の水ディスク効果アセンブリの機能ブロック図である。水ディスク効果アセンブリ（図１に示すアセンブリの実際的実装など）の一実施形態の前面図である。乾式または無水で噴水／水効果を生むために使用される、互いに逆に回転し間隔をおいて配置されたディスクを示す、図２のアセンブリの側面または端面図である。達成された水ディスク効果を示す、ベースアセンブリを除去した図２および３のアセンブリの透視図である。螺旋状または渦巻状パターンで（回転軸またはハブを収容するための）中央穴を中心に配置された隆起または突出した弓形の隆条の有用な１パターンを示す、ディスクの模様付き側面または外側面を示すディスクの平面図である（たとえば、いくつかの実施形態では、隣接する隆条またはリブの各対間の谷部がある輪郭を成す、あるいは、単に滑らかで平面的ではない不規則な３Ｄトポロジを有する）。２つの模様付き／パターン付きディスクの反対または逆回転を提供する別の駆動アセンブリの使用を示す、図２〜４に示すものと類似の水ディスク効果アセンブリを示す。一対のディスクの逆回転を提供するベルトを用いた別の駆動アセンブリの使用を示す、図２〜４および６に示すものと類似の別の水ディスク効果アセンブリを示す。

概略すると、本発明の実施形態は、噴水を使用するが水を使用せずに生成することのできる水ディスクを出現させるアセンブリに関する。したがって、当該アセンブリは、配管を必要とせず、扇状または円状の壁を生成するように水を噴霧することに関連する損傷や課題の懸念の無い「乾式」水ディスク効果アセンブリであると考えられる。提供される乾式扇状またはディスク効果はこのような形状の水ベースの噴水を邪魔する風の影響を受けず、濡れたくないと望む観客や通行人に水が噴きかけられることがない。

図１は、本発明の一実施形態の水ディスク効果アセンブリまたシステム１００の機能ブロック図である。図示するように、アセンブリ１００は、駆動アセンブリ１２０および一対のハブカバー／支持材１６０、１６１を支持するベースハウジング１１０を含む。駆動アセンブリ１２０は多くの形状を取ることができ、概して、本明細書で詳述するように、２つのディスク１３０、１４０を逆方向に駆動させる、あるいは反対に回転させる（たとえば、一方が時計回りに回転させられ、他方が反時計回りに回転させられる）機能を有する。駆動アセンブリ１２０は、２つのディスク１３０、１４０をこのように別々に異なって回転させるために第１の駆動機構１２６と第２の駆動機構１２８とを含むことができる。

駆動機構１２６、１２８は、コントローラ１２２および電源１２４によって作動させられ、および／または動力を与えられて、１３１、１４１で示されるように、所望の回転速度（たとえば、毎分１０〜４０回転（ＲＰＭ）で、場合によっては２０〜３０ＲＰＭの範囲）でハブまたは軸１５０を中心にディスク１３０、１４０を回転させることができる。場合によっては、コントローラ１２２は、一定の速度で、またはいくつかの速度で駆動機構１２６、１２８を動作させるように遠隔で動作可能である、あるいは、たとえば、ディスク１３０、１４０を所望の回転速度で回転させて所望の水ディスク効果を達成するために（該速度は、特定のディスク設計（または表面パターン／トポグラフィ）、および光度やディスク本体に使用される材料などのその他のパラメータに合致するように調節／調整されることが多い）、電力が電源１２４を介して供給されると連続的に作動することができる。

有意なことに、アセンブリ１００は、ハブ／軸１５０上でハブカバー１６０、１６１によって支持される一対のディスク１３０、１４０を含み、該ハブ／軸１５０はディスク本体の中央に位置する穴を通って延在することができる。ディスク１３０、１４０は通常、ディスク１３０、１４０の下部を視覚的に覆い隠す、あるいは隠すことによって、「水」がハウジング内に落ちていっていると観客を信じ込ませるようにハウジング１１０内に途中まで延在する。ディスク１３０、１４０の最大３分の２がハウジング１１０内に延びる実施形態もあれば、噴水または水様扇状効果を高めるため、ディスク１３０、１４０の少なくとも４分の１がハウジング１１０内に延びる実施形態もある。いくつかの実施形態では、各ディスク１３０、１４０の縁部１３６、１４６が駆動機構１２６、１２８の一部に接触して（たとえば縁部１３６、１４６に接するホイール、ベルト、ギアなどを使用することによって）駆動機構１２６、１２８が回転１３１、１４１を伝えることができるように、ディスク１３０、１４０がハウジング１１０内に延びる。このように、ハブカバー１６０、１６１によるハブ１５０での支持と同様、ディスク１３０、１４０の駆動も視覚的に隠される。図示するように、ディスク１３０、１４０はそれぞれ、ハブ１５０の中心およびディスク１３０、１４０を通って延在することのできる共通回転軸１５４を中心に回転し、大部分の実施形態では、回転軸１５４に沿ってアセンブリを見る者が、ディスク１３０、１４０のうち隠された側または後ろ側のディスクを見ることができないように、ディスク１３０、１４０がそれぞれ均等な、または略均等な外径を有する。

アセンブリ１００によって提供される効果は、一部は、ガラス、セラミック、またはアクリルなどのプラスチックなどの略透明であり、少なくともほぼ透光性の材料でできた２つのディスク１３０、１４０を提供することによって達成される。たとえば、ディスク１３０、１４０の本体に使用される材料は、たとえば、「無色透明」の、紫外線安定化されているアクリルまたは成形用ウレタン樹脂などの耐久性の高い材料であり、水と類似の屈折率を有するものを選択することができる。屈折率は通常、ディスク１３０、１４０の各々に対し同一または同様であり、水と同様、光源１７０からの光１７２を屈折させるように水の屈折率から約２０％の範囲内とすることができる。たとえば、ディスク１３０、１４０の屈折率は、１．３〜１．５の範囲内で少なくとも１．３とすることができる。ディスク１３０、１４０には、ほぼ任意の配向でディスク１３０、１４０に当たり、ディスク１３０、１４０を通過する際に光学的効果を発揮する光１７２が光源１７０から照射され、その光学的効果とは、１３１、１４１のように回転するディスク１３０、１４０が、固体または剛体材料で形成されるのではなく、扇状の水または円形状の噴水で形成されているように見せることである。システム１００は、周囲光を利用するのに適し、たとえば、光源１７０（太陽、人工的な／与えられた戸外照明）を使用した屋外での利用に適している。他の場合、標準的な噴水に使用されるような光源を、ベースハウジング１１０内またはその他の場所に位置する照明のように提供することができる。

各ディスク１３０、１４０は、略円形の形状と、小型の用途では１インチ未満（たとえば、デスクトップシステム１００の場合０．５インチ未満）から大型の用途では２インチ以上（たとえば、７フィート以上のディスクＯＤ（外径）を使用する屋外用途の場合２インチ）の厚さまで変動させることのできる厚みｔ_ディスクとを有する平面状の本体を有する。各ディスク１３０、１４０で単独の設計を使用する実施形態もあれば（たとえば、単一の金型から形成されるアクリル製）、所望の光学的効果を達成するために両構造間で変化をつける実施形態もある。各ディスク１３０、１４０は、ディスク１３０、１４０を通過する際に光１７２を所望に屈折させるために略平面状にする、あるいは滑らかにすることのできる内（または内方に向く）側面または表面１３２、１４２を含む。内側面１３２、１４２は、システム１００内で（互いに対向して）互いに隣接して位置し、ハブ／軸１５０上で間隔を置いて配置されるため、２つのディスク１３０、１４０間の摩擦または接触を起こさせずに逆の回転１３１、１４１を可能とする。

ディスク１３０、１４０は外（または外方に向く）側面または表面１３４、１４４も含み、該表面１３４、１４４は、弧状または弓形の、隆起または突出した隆条またはリブのパターンを有する輪郭を持ち、ディスク中心から側壁または縁部１３６、１４６に向かって延在する。隆条はそれぞれ隣接する対の隆条から間隔をおいて配置され、各隆条は単一方向を向く、あるいは、弓形の隆条（たとえば、回転軸１５４から見たとき弧状ホイールのスポークなどとして現れる）を有するパターンを形成する類似の方向に向いた外側湾曲部分（または凸状方向）を有し、システム１００の動作中、回転１３１などの回転は、表面１３４上の隆条／リブの外向き曲線または孤の方向を取る。

隆起した弓形の隆条に加えて、表面１３４、１４４は、隆条の間（または表面／側面１３４、１４４の下表面または谷部）に非平面状または３Ｄのトポグラフィを含み、ディスク１３０、１４０が扇状またはシート上の水で形成される場合に起こる光の屈折を増進させる。表面１３４、１４４上の谷部の起伏または深さｄ_起伏（または隆条の高さ）を変動させてシステム１００を実行することもできるが、いくつかの実施形態では、起伏はディスク厚ｔ_ディスクの約２５〜５０％以上である（たとえば、２インチの厚みｔ_ディスクを有するディスク１３０、１４０は、０．５〜１インチの起伏ｄ_起伏を有することができる）。水の扇状効果を増進するため、側壁１３６、１４６は、噴水ノズルからの水の噴出または噴射の不規則な行程を模擬する、山部および谷部を備えたギザギザの縁取り（ｊａｇｇｅｄｅｄｇｉｎｇ）（または鋸歯状パターン）などの不規則パターンで形成することもできる。

図２〜４は、大気中に水を噴霧せずに水ディスクまたは扇状効果を生み出すために使用可能な水ディスク効果アセンブリまたはシステム２００の一実施形態を示す。アセンブリ２００は、照明用の光２０６を提供するため周囲の光源２０４（たとえば太陽）などを利用することができる。光２０６を所望に屈折させるため、アセンブリ２００は、２２１、３２１で示されるように互いに逆方向に回転する一対のディスク２２０、３２０を含む。たとえば、ディスク２２０側から見たとき、ディスク２２０は反時計回り２２１に回転し、ディスク３２０は時計回り３２１に回転する。図２に示すように、ディスク２２０、３２０は、床またはプラットフォーム２１４の上方でベースまたはハウジング２１０内に支持されおよび位置し、水２１２を床またはプラットフォーム２１４全体に流しハウジング２１０の壁から外へ出して、ディスク２２０、３２０が水でできているという錯視を増進させる。

ディスク２２０、３２０の底部または下部はさらに、ハウジング２１０またはその壁内で視覚的に隠すことができる。これは、たとえば、噴水の場合のようにディスク２２０、３２０が単に部分的なディスクまたは扇であるという外観を提供することによって、ディスク２２０、３２０の全体の形状またはサイズを隠すためにも利用することができる。この目的で、ベースハウジング２１０は、ディスク２２０、３２０の少なくとも約４分の１を隠す壁またはその他の構成要素を有することができる（たとえば、壁はディスク２２０、３２０の下縁部２２８、３２８（または、ディスク２２０、３２０の回転移動２２１、３２１における下方の箇所）を超えてディスク２２０、３２０のＯＤ（外径）の少なくとも約０．２５倍延在する）が、視覚的に隠す具体的な量は、ディスク２２０、３２０に対する観客の視線に影響を及ぼすため、観客がハウジング２１０の下にいる、同一平面にいる、または上にいるかのような設計パラメータの多様性に応じて変えることができる。

ディスク２２０、３２０は、搭載構造２４６上のプラットフォーム２１４の下などで、観客の視界から隠されている駆動アセンブリ２４０によって２２１、３２１のように高速回転または回転させられる。図２および３に示す実施形態では、駆動アセンブリ２４０は、モータ２４２によって駆動される第１の駆動ホイール２４４を含む。ホイール２４４が２４５で示されるように回転するとき、ディスク２２０が２２１で示されるように逆方向にハブまたは軸３５０を中心に回転するように、ホイール２４４はディスク２２０の側壁２２８に接する。このハブまたは軸３５０は、ディスク２２０の中心を通って、（および、ディスク２２０、３２０が共通回転軸を中心に回転するようにディスク３２０の中心を通って）延在することができる。同様に、駆動アセンブリ２４０は、第２２の駆動ホイール３４４が駆動モータ３４２によって３４５のように回転させられるとき、ディスク３２０も駆動ホイール３４４に対して逆方向に３２１のように回転するように、ディスク３２０と接する、または接触する（あるいは係合する）第２の駆動ホイール３４４を含むことができる。駆動ホイール２４４、３４４、ひいては駆動されるディスク２２０、３２０が２２１、３２１に示されるように逆回転するように、モータ２４２、３４２は互いに逆方向に回転すべく作動させることができる。

図１を参照して述べると、回転速度２２１、３２１は所望の効果を発揮させるために変動させることができるが、通常は約１０〜４０ＲＰＭの範囲であり、いくつかの実施形態では２０〜３０ＲＰＭである。同様に、回転速度２２１、３２１は、ほぼ同様または略均等であってもよい（たとえば、両ディスク２２０、３２０が約２５ＲＰＭで回転する）、あるいは、互いにわずかに異なっていてもよい（たとえば、人間の眼が２つの別個に回転するディスクの存在を検知できないように４ＲＰＭ未満など約７ＲＰＭ未満程度分異なる）。回転ハブ３５０と、アセンブリ２００内のディスク２２０、３２０の垂直支持とを隠すため、通常は両ディスク２２０、３２０を通って延びるハブ３５０を隠すようにハブカバーまたはエンクロージャ（または立体的要素）２３０、３３０を設けることができる。また、カバー／エンクロージャ２３０、３３０は、たとえば、水ディスクの動機（たとえばクジャクの尾など）を提供することによって、水ディスク効果のテーマに貢献するように選択することもできる。

図１を参照して述べると、ディスク２２０、３２０は、同様の設計および構造を有することができるが、逆方向に向き、逆に回転するように位置することができる（たとえば、回転方向２２１、３２１は異なる、あるいはハブ３５０を中心に逆である）。各ディスク２２０は、隣り合っているが、互いに間隔をおいて配置された隆条またはリブ２２４、３２４のパターンで模様付けされる外表面または外側面２２２、３２２を含み、該隆条またはリブはそれぞれ、ディスク２２０、３２０の本体からある距離（たとえば、水様効果を達成する光屈折のための所望量の起伏またはトポグラフィを提供するディスク本体の厚さに応じて、１インチ以上）、隆起または突出している。各隆条２２４、３２４間において、外表面／外側面２２２、３２２は、さらに小さな起伏（たとえば、隆条２２４、３２４の起伏または高さの１０〜３０％）を有する波形のまたは模様付きの表面（または谷部）２２５、３２５を有し、ディスク２２０、３２０での水効果をよりよく模擬するように変動する屈折表面を提供する。ディスク２２０、３２０の縁部または側壁２２８、３２８は図示されるように、不完全な水効果をよりよく模擬し、アセンブリ２００内の固体ディスクの使用を偽装するように、鋸歯状または不規則にすることができる。

図２に示すように、弧状または弓形の、隆起した、または突出した隆条２２４、３２４はそれぞれ類似の形状とサイズを取ることができるが、噴水によって達成される不完全な噴霧を模擬するため、隆条間で意図的に変化をつける場合も多い（たとえば、各隆条２２４、３２４に対して曲率または半径は繰り返さなくてもよく、範囲や長さは変動させることができるなど）。一実施形態では、表面２２２、３２２は、４分円毎に隆条２２４、３２４および模様付き谷部２２５、３２５の特定パターンを設定することにより模様付けされ、その後、ディスク２２０、３２０を形成する型を生成するために４つの同一な４分円が使用される（これにより、回転と所望の光屈折または透過を有する反復的な水効果とのためにバランスのとれたディスク２２０、３２０が提供される）。光の透過または屈折は、各ディスク２２０、３２０に平面状または略平坦な、または滑らかな内表面２２３、３２３を含ませることによってさらに制御され、これらの２つの表面２２３、３２３は、（ディスク２２０、３２０の互いに逆の回転を促進するため）隣接して、あるいは小さな間隙３２０を介して互いに対向して位置する。使用の際、光２０６の屈折は主に、内表面／内側面２２３、３２３ではなく、表面２２２、３２２上のパターンまたは３Ｄトポグラフィにより主に表面２２２、３２２で発生する。

図４は、水ディスクまたは扇効果を生むためのアセンブリ２００の使用を示す、ハウジング２１０なしのアセンブリ２００を示す。図示するように、リブ／隆条２２４、３２４および起伏のある／波形の谷部２２５、３２５の存在は、２つの回転するディスク２２０、３２０というよりはむしろ水の壁または水のディスクといった外観を与える。これは、上述のように模様付けられた２つの互いに逆回転するディスク２２０、３２０の使用が原因であると考えられる。ディスク２２０、３２０がハブ３５０上で逆にまたは対向して位置することで、湾曲した、または弓形の隆条２２４、３２４が逆方向を向く（たとえば、逆方向に突出する、または撓む）ことに注意されたい。たとえば、アセンブリ２００をディスク２２０側から見たとき、ディスク２２０の隆条２２４は左に撓む、または湾曲し、ディスク３２０の隆条３２４は右に撓む、または湾曲する。

操作中、ディスク２２０、３２０は、隆条２２４、３２４の方向に一致または合致する方向に２２１、３２１のように回転する。たとえば、回転２２１は左方向または反時計回りであり、回転３２１は隆条３２４の撓みに向かって右方向または時計回りである。光源２０４からの光２０６がディスク２２０、３２０を通過すると、観客の眼は相互に逆回転するディスク２２０、３２０の隆条２２４、３２４の対間の干渉を観察する、あるいは眺める傾向にある。たとえば、ディスクが２２１、３２１のように回転すると、一対の隣接する隆条２２４、３２４ではまず各自の基部が、次に中間部が、次いで先端部が重なり合う、あるいは干渉し合う。この光２０６の透過における干渉は、隣接対の隆条２２４、３２４に対して迅速に繰り返し発生するため、観客は自分がベースハウジング２１０から放射方向に発射される水の噴射を見ているように信じ込む。ディスク２２０、３２０を形成するために使用される材料は両ディスクで同じであってもよく、通常は水の屈折率と同様の屈折率（たとえば、水の屈折率の２０〜３０％内）を与えるように選択され、いくつかの実施形態では、少なくとも約１．３の屈折率を提供する材料を使用する。たとえば、ディスク２２０、３２０は、ガラス、セラミック、アクリル、プラスチックなど（たとえば、無色透明のＵＶ安定化されたウレタン樹脂など）で形成することができる。

システム１００および２００の上記説明から理解できるように、水ディスク効果は、特定のアクリル、ガラス、およびその他の材料などの、水とほぼ同じく透明で透光性を有する耐久性の高い材料で作製される２つのディスクを設けることによって達成される。ディスクはそれぞれ、ディスク本体の外表面または外面に彫り込まれた水の螺旋状パターンを有する。各ディスクの内面は平坦で、光が水を通過する際に曲がるのと同一または同様に、ディスクを通る光を強制的に歪ませて曲げる。両ディスクは共通回転軸を中心に逆方向に回転させられて、外表面上のパターンを外方への運動と錯視させる。ディスクは水の色および水の透光性に近い材料で作製されるため、その効果は放射状に外方に移動する水であるように見える。ディスク間の回転箇所は、ディスクを回す機構を隠すように覆うことができる。ディスクの下部（たとえば、少なくとも４分の１）が視覚的に覆い隠され、あるいは隠されることによって、観客は、「水」が視界から消えて「噴水」の支持基盤または水溜まりへと落ちていくように想像させられる、あるいは信じさせられる。

図５は、水ディスク効果アセンブリの２つのディスク（アセンブリ１００、２００）用に使用することのできる例示的ディスク５１０を示す。ディスク５１０は、デスクトップまたはおもちゃ用途での数インチから、より大きな屋内または屋外構造用途（遊園地の乗物、建物の水効果など）での数フィート（たとえば、２〜７フィート以上）まで用途に合わせて変動するＯＤ（外径）を有する本体ＯＤ_ディスクを有することができる。ディスク５１０の本体は、１インチ未満〜数インチ（平坦なまたは平面状の裏表面または内表面（図５には示さず）から外面または外向きの表面５１６までを測定）の厚みの、不規則な形状のまたは模様付きの縁部または側壁５１２を有することができる。ディスク５１０の本体は、水と類似の色および透過率を有する材料（たとえば、屈折率が１．３かそれに近い淡い青または緑（または無色）のガラスまたはプラスチック）で形成される。

外面または外表面５１６は、複数のまたはセットの隆起した隆条５２０のパターンを有する３Ｄトポグラフィを備えるように模様付けされており、該隆条は、ディスク本体の厚さの２５〜５０％の高さまたは起伏を有することができる（たとえば、一実施形態ではディスク５１０の厚さが２インチのとき０．７５インチ）。図示するように、各隆条要素５２０は、弓形または弧状の形をした中央稜線または上部または頂部５２２と、同じく弧状または弓形の一対の隆条底部または縁部５２４、５２６とを含む。隆条要素５２０は隆条底部または縁部５２４から隆条底部または縁部５２６までを測った厚さｔを有することができ、この厚さｔは、隆条要素５２０の長さに沿って一定にすることができ、あるいは、（アセンブリにディスク５１０を回転可能に搭載するために使用される）中央穴または開口部５１４の近傍でより小さくすることができる。

隣り合うまたは隣接する隆条またはリブ要素５３０はそれぞれ弓形であり、隆条要素５２０から間隔をおいて配置されて、幅Ｗ_谷を有する谷部を画定し、幅Ｗ_谷は厚さｔの場合と同様、放射状に噴霧されるおよび／または回転する水の噴射を模擬するために、サイズと中央穴５１４からの距離を増加させることができる。谷部は通常、起伏のあるまたは波形の表面５４０（ランダム３Ｄトポグラフィ）を含み、該表面は、水の噴射間に噴水内で、または水の壁またはシート内で散布される水と同じように予測不能かつ不規則に受けた光を屈折させる役割を果たす。各隆条５２０、５３０は、中央穴５１４から縁部または側壁５１２まで完全に延びることができる、あるいは、両者からまたは少なくとも縁部／側壁５１２から、間隙を画定する距離ｇａｐ_縁部をおいて配置することができる。この間隙の距離は、水ベースの噴水で発生するように、隆条または隆起要素５２０、５３０の形状およびサイズが変動するという錯視を助長させるために、隆条要素５２０、５３０間で変動させることができる。

これらの寸法またはパラメータの具体的な大きさ、および弓形の隆条要素５２０、５３０の特定の半径または湾曲量は、本発明を実施するために幅広く変動させることができる。しかしながら、図５は、隆条要素５２０、５３０が通常、非平面状要素ではなく、稜線５２２から谷部へ下方に傾斜していることを示すため、および、水の「噴射」を画定するように近接するまたは隣り合う隆条構成要素５２０、５３０間に間隙または間隔がしばしば置かれることを示すために有用であり、上記の間隔または谷部は、場合によっては、入射光の透過でより連続的な水歪曲効果を提供するように模様付けされている。

異なる方向にディスクを駆動または回転させるために使用される技術または方法は、本発明を実施するために変更することができる。図６は、システム２００と同様の構成要素を有するが、駆動構造の異なる水ディスク効果システム６００を示す。図示するように、一対のディスク２２０、３２０は再度ハウジング２１０内に搭載され、該ハウジングはディスクの下部を隠し、両ディスク２２０、３２０を支持する中央軸構成要素またはハブ３５０を有する共通回転軸を中心に両ディスクを同時に回転させる。このシステム６００では、一対のモータ６０８および６１０がハブエンクロージャ２３０、３３０内に搭載され、ディスク２２０、３２０に機械的に接続または関連付けられて、同一または異なる回転速度で、図示するようにハブ３５０を中心とする別々の／逆の方向に選択的に２２１、３２１で示すようにディスクを回転させる。

場合によっては、モータ６０８、６１０は、（たとえば、２０〜３０ＲＰＭなどの範囲の略均等な（数ＲＰＭ以内）回転速度で）ディスク２２０、３２０を互いに逆回転させるように、別々にまたは関連付けて動作させることのできる電動モータまたはその他のモータ（または類似の装置）であってもよい。さらに、モータ６０８、６１０は、電力信号または制御信号に基づき遠隔動作できるように構成することもできる。モータ６０８、６１０は、特定の用途（たとえば、模様付き表面２２２、３２２、照明２０６、および達成される光学的効果に影響を及ぼし得るその他の動作パラメータに基づき回転速度を調整するため）に合わせて回転２２１、３２１を調整できるように、２つ以上の速度で動作可能とすることができる。

図７は、アセンブリ２００および６００と同様の構成要素（同様の番号を付す）だが、ディスク２２０、３２０の駆動構造が異なる別の水ディスク効果アセンブリ７００を示す。具体的には、アセンブリ７００はハウジング２１０内に、ディスク２２０、３２０に逆の回転２２１、３２１を付与するために同一または異なる速度で別個に動作可能な一対のモータ７２０、７２１を含む。これは、ディスク２２０、３２０と固定または結合されるシャフトまたはハブスタブ７０９、７１１を介して（たとえば、シャフトまたはハブ３５０上に枢動可能に支持され、次にエンクロージャ２３０、３３０に支持される）ディスク２２０、３２０を回転させるベルト、チェーン、ギア列など７２４、７２５を駆動するために、シャフトまたはギアまたはスプロケット７２２、７２３を回転させることによって達成可能である。ここでも、回転２２１、３２１は逆方向であり、同一または略同一（たとえば、１０〜４０ＲＰＭの範囲から選択される回転速度）とすることができ、あるいは意図的に異ならせることができる（たとえば、ディスク２２０は固定速度（たとえば２５ＲＰＭ）で回転２２１し、ディスク３２０はディスク２２０の速度と数ＲＰＭの差内の固定速度（たとえば、２２〜２８ＲＰＭの範囲の速度）またはディスク２２０の速度を時間的に変化させた速度（たとえば２３〜２７ＲＰＭなどの範囲内）で、逆方向に回転３２１することができる）。

本発明はある程度詳細に説明および図示したが、本開示は単に例示のために行ったものであり、当業者は、以下請求する本発明の精神と範囲を逸脱せずに部品の組み合わせおよび配置に無数の変更を加えることができると理解される。説明した具体例の多くは、扇状の噴水を模擬するために互いに逆方向に回転するディスクの使用について説明しているが、そのコンセプトはその他の液体にも同等に適用可能である。扇状の噴水効果は、ディスク表面上のパターンを調節すること、および屈折率、ディスク本体の色、および回転速度などの設計パラメータを調節することの少なくとも一方によって、ほぼ透明から半透明までの液体のように見せるために用いることができる。蜂蜜などのより厚く粘性の高い材料の扇を模擬するためにディスクを使用することが望ましい場合、ディスクは蜂蜜に近い屈折率を有する蜂蜜色の材料で形成することができる。ディスクはわずかに広く「ねばねばした」隆条パターンで成形され、ディスクはより遅い回転速度（または本明細書で規定される範囲の下端に近い回転速度）で回転させられる。

１１０ハウジング
１２０駆動アセンブリ
１３０第１のディスク
１４０第２のディスク
１５０共通軸
１７０光源
２０４光源
２０６光
２１０ベースハウジング
２１２水
２２０ディスク
２２４隆条
２３０カバー／エンクロージャ
２４０駆動アセンブリ
３２０ディスク
３２４隆条
３５０軸
５１０ディスク
５２０隆条

Claims

水ディスク効果を提供する装置であって、
第１のディスク及び第２のディスクであって、それぞれ略平面状の表面を有する第１の側面と、三次元（３Ｄ）パターンで模様付けされた表面を有する第２の側面とを有する前記第１のディスク及び第２のディスクと、
前記第１および第２のディスクを支持するハウジングであって、前記第１および第２のディスクは、前記ディスクのそれぞれの中心を通って延在する共通回転軸を中心に独立して回転するために搭載され、前記第１のディスクの前記第１の側面が前記第２のディスクの前記第１の側面に隣接および近接して配置されることによって、前記第１および第２のディスクの前記第２の側面は前記装置において外方を向く、前記ハウジングと、
前記回転軸を中心に第１の方向に前記第１のディスクを回転させ、前記回転軸を中心に前記第１の方向と逆の第２の方向に前記第２のディスクを回転させるように構成される駆動アセンブリと
を備える装置。
前記３Ｄパターンが、概して前記第１および第２のディスクの中心から外縁に向かって延在する複数の弓形の隆条を含む、請求項１に記載の装置。
前記第１および第２のディスクのそれぞれの前記弓形の隆条が、前記ディスクの中心に対して共通の方向に湾曲している、請求項２に記載の装置。
前記共通の湾曲方向が、前記第１のディスクの回転の前記第１の方向に一致し、前記共通の湾曲方向が、前記第２のディスクの回転の前記第２の方向に一致する、請求項３に記載の装置。
前記３Ｄパターンが、前記弓形の隆条の各隣接対間の間隙に不規則な模様付き表面をさらに含む、請求項２に記載の装置。
前記ディスクのそれぞれの前記弓形の隆条が、前記ディスクのそれぞれの厚さの少なくとも２５％の高さを有する、請求項２に記載の装置。
前記第１および第２のディスクが、少なくとも１．３の屈折率を有する材料で形成される、請求項１に記載の装置。
前記駆動アセンブリが、毎分２０〜３０回転の範囲の回転速度で前記第１の方向に前記第１のディスクを駆動する第１の駆動機構と、毎分２０〜３０回転（ＲＰＭ）の範囲の回転速度で前記第２の方向に前記第２のディスクを駆動する第２の駆動機構とを含む、請求項１に記載の装置。
前記第１および第２のディスクの回転速度が、３ＲＰＭ未満分異なる、請求項８に記載の装置。
前記第１および第２のディスクを支持し、前記第１および第２のディスクの中心を通って延在する軸をさらに備え、前記ハウジングが、前記第１および第２のディスクの前記第２の側面に近接する前記軸上に延在するエンクロージャアセンブリをさらに含む、請求項１に記載の装置。
水様視覚効果を提供するシステムであって、
軸上に枢動可能に支持され、互いに平行に配置される一対の平面状ディスクであって、それぞれが１セットの隣り合う隆起した弓形要素を有する外表面を含む前記一対の平面状ディスクと、
前記軸を中心に第１の方向に前記平面状ディスクのうちの第１のディスクを回転させる第１の駆動機構と、
前記軸を中心に前記第１の方向とは逆の第２の方向に前記平面状ディスクのうちの第２のディスクを同時に回転させる第２の駆動機構と
を備えるシステム。
前記平面状ディスクが、少なくとも１．３の屈折率を有する本体を含む、請求項１１に記載のシステム。
前記第１および第２の平面状ディスクが、１０〜４０ＲＰＭの範囲の速度で回転させられる、請求項１１に記載のシステム。
前記平面状ディスクのうちの前記第１のディスク上の前記弓形要素がすべて第３の方向に凸状であり、前記平面状ディスクのうちの前記第２のディスク上の前記弓形要素がすべて前記弓形要素の前記第３の方向とは逆の第４の方向に凸状である、請求項１１に記載のシステム。
前記弓形要素の第３の方向が回転の前記第１の方向に対応し、前記弓形要素の第４の方向が前記第２の方向に対応する、請求項１４に記載のシステム。
光学的効果装置であって、
第１のディスクの中心点を中心に間隔をおいて隣り合って配置された複数の弓形の隆条を含む３Ｄトポグラフィを有する側面を有する平面状本体を備えた第１のディスクであって、前記平面状本体が少なくとも１．３の屈折率を有する、前記第１のディスクと、
第２のディスクの中心点を中心に間隔をおいて隣り合って配置された複数の弓形の隆条を含む３Ｄトポグラフィを有する側面を有する平面状本体を備えた第２のディスクであって、前記平面状本体が少なくとも１．３の屈折率を有する、前記第２のディスクと、
前記第１および第２のディスクの中心を通って延在する回転軸を中心に独立に回転させるために前記第１および第２のディスクを支持する支持構造であって、前記第１および第２のディスクが互いに平行に位置し、前記３Ｄトポグラフィを有する前記側面が外方を向く、前記支持構造と、
前記回転軸を中心に第１の回転速度で第１の方向に前記第１のディスクを回転させ、同時に前記回転軸を中心に第２の回転速度で前記第１の方向とは逆の第２の方向に前記第２のディスクを回転させるように構成される駆動アセンブリと
を備える光学的効果装置。
前記回転軸に沿って前記第１および第２のディスクを見た場合、前記第１のディスクの前記弓形の隆条が回転の前記第１の方向に一致する第１の方向に外方に撓み、前記第２のディスクの前記弓形の隆条が回転の前記第２の方向に一致する第２の方向に外方に撓む、請求項１６に記載の装置。
前記第１および第２の回転速度が２０〜３０ＲＰＭの範囲にあり、前記第１の回転速度が前記第２の回転速度から３ＲＰＭの範囲内にある、請求項１６に記載の装置。
前記第１および第２のディスクがそれぞれ、前記３Ｄトポグラフィを有する前記面と対向する側面であって、略平面状の表面を有する前記側面をさらに含み、前記第１および第２のディスクの前記平面状の表面が間隔をおいて配置される、請求項１６に記載の装置。
ハウジングをさらに備え、前記第１および第２のディスクの外径によって測定される際、前記第１および第２のディスクの少なくとも４分の１が前記ハウジング内に収容されるように、前記第１および第２のディスクが前記ハウジング内に延在して、前記第１および第２のディスクの少なくとも下部が前記装置の使用中に視覚的に隠される、請求項１６に記載の装置。