1.本发明涉及一种水滴演出系统及水滴演出方法。若具体地说明，则本发明涉及对间歇地生成且自由落下的水滴以预定周期照射光，并通过使观众目视确认所述水滴的残像而可制造所述水滴在空中漂浮的错觉的系统及其方法。
背景技术：
2.过去以来，已有提出一种水滴的演出方法，其利用了通过对于以固定时间间隔落下的水滴以预定周期照射光而产生的残像效果。例如，在专利文献1公开一种观赏/观察方法，其对于以固定时间间隔连续地流动的众多人工的水滴，交互照射两种颜色以上的多重频闪光，以使水滴交互发出两个种类以上颜色的光。
3.现有技术文献
4.专利文献
5.专利文献1：日本特公平7-46522号公报
技术实现要素：
6.发明所欲解决的课题
7.然而，在专利文献1中，虽然利用多重频闪光，使多滴水滴交互以两个种类以上的颜色发光，但若关注某一滴水滴，则此水滴仅被以单色照明。因此，在专利文献1记载的方法中，无法使一滴水滴发出多色的光。
8.此外，在专利文献1记载的方法中，全部的水滴被观众感知为相同尺寸(具体而言为落下方向的长度)的残像。因此，在专利文献1记载的方法中，也无法改变观众所目视确认到的水滴的残像的尺寸。
9.如此，过去的方法只能够以改变水滴的颜色的程度改变演出，在重复或长时间鉴赏此演出的情况下，存在其观众厌倦的问题。因而，本发明的主要课题在于进一步提高利用了水滴的残像的演出的自由度。
10.解决课题的技术方案
11.本发明的发明人对于解决上述现有技术的课题的方案精心检讨的结果为，将对水滴照射光的周期进一步时间分割，在每个时间区段控制照明装置的发光状态。由此，得到以下见解：例如，可使一滴水滴发出多色的光、可改变观众目视确认到的水滴的残像的尺寸或移动等。而后，本案发明人，基于上述见解，想到可解决现有技术的问题的方法，进而完成本发明。若具体地说明，则本发明具有以下的构成或步骤。
12.本发明的第1模式涉及一种水滴演出系统。本发明的水滴演出系统具备：水滴生成装置，间歇地生成水滴；以及照明装置，以预定周期对水滴照射光。此外，照明装置对水滴照射光的周期，虽未要求与水滴生成装置生成水滴的周期完全一致，但优选为使光的照射周期对应于水滴的生成周期。例如，优选为使光的照射周期[hz]相对于水滴的生成周期[hz]为80～120％。进一步，作为此照明装置，在将一周期于时间上分割为多个区间的情况下，使
用可于每个区间控制发光状态者。此外，于每个区间控制发光状态，例如包括：于每个区间设定发光颜色(色调及/或阶调)、亮度(发光强度)，或于每个区间控制发光的开启或关闭。此外，照明装置不限定于对水滴照射多色光者，亦可为对水滴照射单色光者。尤其是，照明装置以沿着水滴的移动路径照射光的方式配置。具体而言，在水滴由上往下自由落下的情况下，照明装置与水滴的落下路径平行地(即垂直地)照射光，并从正上方或正下方照亮水滴。
[0013]
如同上述，将光的照射周期进行时间分割，可视为将在此照射周期的一周期之间水滴所移动的空间分割。因此，可将在照射周期一周期之间水滴所移动的空间当作显示器，并且将此处分割出的空间当作影像的最小单位即像素，对水滴自由地上色。此外，照射到光的水滴，在观众的视觉上残留作为残像。因此，若根据本发明，则可利用水滴的残像进行高自由度的动画表现。例如，使某一滴水滴发出多色光、使某水滴的残像的尺寸变短或变长、或使某水滴的残像缓缓地上升或下降等，而可将利用了水滴残像的演出的表现范围扩大。此外，通过将照明装置以沿着水滴的移动路径照射光的方式构成，而可形成被照亮的水滴倾泻而下的演出空间，并且，人亦可进入此一演出空间内。
[0014]
在本发明的水滴演出系统中，如同前述，照明装置优选为在将光的照射周期时间分割后的每个区间，至少可控制发光颜色。此外，照明装置对水滴照射光的周期，优选为与水滴生成装置生成水滴的周期实质上一致。光的照射周期虽然理想上相对于水滴的生成周期为100％一致，但亦可存在
±
5％程度的误差。
[0015]
在本发明的水滴演出系统中，照明装置亦可包括多个发光元件。具体地，优选为通过多个发光元件，同时照亮从水滴生成装置所发射且在相同时刻存在于空中的多滴水滴。此外，在相同时刻存在于空中的多滴水滴，可为从水滴生成装置的相同喷嘴发射出者，亦可为从不同喷嘴发射出者。如此，通过多个发光元件照亮水滴，而可在每个发光元件改变使水滴发光的方式。
[0016]
在本发明的水滴演出系统中，水滴生成装置所包括的发光元件，优选为1/2配光角度为20度以下的窄角配光光源(所谓的聚光灯)。此外，1/2配光角度是从发光元件发出的光的亮度(光强度)成为最大值的一半以上的角度范围。1/2配光角度的测量是通过将从发光元件算起的距离保持固定并使受光器移动，且测量在各角度的光强度而施行。如此，作为各发光元件，通过使用配光角度窄的光源，而可精密地控制对水滴照射的光的状态，故可使观众更鲜明地感知水滴的残像。
[0017]
本发明的第2模式涉及一种水滴演出方法。在本发明的水滴演出方法，间歇地生成水滴，并以预定周期对水滴照射光。此时，将光的照射周期的一周期于时间上分割为多个区间，并于每个区间调整光的发光状态。进一步，沿着水滴的移动路径照射光。
[0018]
发明效果
[0019]
若根据本发明，则可提高利用了水滴的残像的演出的自由度。
附图说明
[0020]
[图1]图1示意性地表示水滴演出系统的构成；
[0021]
[图2]图2表示水滴演出方法的基本概念；
[0022]
[图3]图3表示水滴演出的一例；
[0023]
[图4]图4表示水滴演出的另一例；
[0024]
[图5]图5表示水滴演出的又另一例；
[0025]
[图6]图6示意性地表示水滴演出系统的另一实施方式；
[0026]
[图7]图7示意性地表示水滴演出系统的又另一实施方式；
[0027]
[图8]图8表示水滴演出系统的参考例。
具体实施方式
[0028]
以下，使用附图，针对用于实施本发明的方式进行说明。本发明并未限定于以下说明的方式，亦包括本领域技术人员在显而易见的范围内从以下方式进行适宜变更者。
[0029]
图1表示本发明的水滴演出系统100的构成例。如图1所示，本发明的系统100具备：水滴生成装置10、照明装置20以及控制装置30。水滴生成装置10以预定周期间歇地生成水滴w。照明装置20对水滴生成装置10所生成的水滴w以预定周期照射光。控制装置30与水滴生成装置10及照明装置20连接，并控制水滴生成装置10所生成的水滴的周期、水量，且控制照明装置20所照射的光的周期、发光状态。观众在视觉上辨识通过照明装置20被照亮的水滴w的残像。
[0030]
一般而言，若水滴的生成周期与光的照射周期一致，则对观众而言，看起来像是水滴w的残像在空中漂浮停留。此外，在光的照射周期较水滴的生成周期更快的情况下，对观众而言，看起来像是水滴w的残像与实际的水滴w的落下方向逆行而缓缓地上升。相反地，在光的照射周期较水滴的生成周期更慢的情况下，对观众而言，看起来像是水滴w的残像沿着实际的水滴w的落下方向缓缓地下降。本发明的系统100是根据这种基本原理而进行利用了水滴与光的演出者。进一步，如同后述细节，本发明是将光的照射周期进一步分割为多个区段，并于每个区段控制光的发光状态者，其结果，即便为光的照射周期与水滴的生成周期一致的状态，仍可展现水滴w的残像的移动(上升或下降)。
[0031]
作为水滴生成装置10并无特别限制，可利用现有装置。例如如图1所示，水滴生成装置10可为隔着固定的间隔连续地生成水滴w，并使其单纯地落下者。此外，作为其他水滴生成装置10，亦可采用将水滴w朝向上方射出，并使水滴w抛物线运动的装置(图示省略)。此外，从水滴生成装置10发射出的水滴w，一般而言于空中在落下时成为球状(即水珠)。但水滴w的形状并未限定于此，作为紧接在从水滴生成装置10发射之后的状态，亦可成为直线状或螺旋状等。作为水滴生成装置10，例如可利用或应用在日本特开平09-141157号公报、日本特开2000-107647号公报、日本特开2013-91019号公报所公开的装置。
[0032]
参考图1，说明水滴生成装置10的一例。水滴生成装置10于贮水槽11贮存水，此贮水槽11内的水通过泵12汲起。若使泵12运作，则水通过配管13而往位于贮水槽11的上方的槽14供给，并在此槽14内暂时贮留。槽14与喷嘴15连接，且槽14内的水从此喷嘴15逐次排出固定量。此外，通过振动板17，将通过振动器16所产生的振动传达至喷嘴15。由此，在从喷嘴15将水排出时，通过以振动器16及振动板17对喷嘴15施加振动，而从喷嘴15的排出口间歇地喷射水滴w(具体而言为水珠)。经由喷嘴15所产生的水滴w的生成周期，取决于此振动器16的振动频率。振动器16的振动频率，例如优选为30～100hz，更优选为55～75hz。从喷嘴15所喷射出的水滴w，直接自由落下而贮留在贮水槽11。此外，贮水槽11内的水通过泵12再度汲起，而在水滴生成装置10内循环。水滴生成装置10的泵12与振动器16，可通过控制装置30
控制。通过调整经由泵12所供给的水的供给量，而可控制从喷嘴15所喷射的每一水滴w的水量。此外，通过调整振动器16的振动频率，而可控制经由喷嘴15所产生的水滴w的生成周期。此外，于槽14设置止回阀构造的排气阀18，通过此排气阀18而将积存在槽14内的空气往外部排出。由此，槽14内成为仅充满水的密闭系统。
[0033]
照明装置20对通过水滴生成装置10所生成且从空中落下中的水滴w照射频闪光。照明装置20被配置于水滴生成装置10的喷嘴15的射出口附近，且沿着从喷嘴15所射出的水滴w的落下路径(移动路径)，对这些水滴w照射光。具体而言，在水滴w由上往下自由落下的情况下，照明装置20与此水滴w的落下路径实质上平行地照射光。照明装置20例如具备多个发光元件。作为各发光元件，优选为使用具备多个led的多色发光元件。例如，作为各发光元件，可使用至少具备红色、蓝色及绿色此三种颜色的led的全彩led。此外，发光元件亦可为在这三种颜色的led以外加上白色led的四色光源。如此，照明装置20基本上以下述方式构成：可通过一个照明装置20对在空中落下中的多滴水滴w同时照射光。
[0034]
此外，作为照明装置20的各发光元件，优选为使用聚光灯等的配光角度窄的光源。具体而言，发光元件的1/2配光角度优选为1～20度，尤其优选为3～15度或5～10度。如此，通过使用多个窄角配光光源将水滴w照亮，而可高精确度地调整对各水滴w照射的光的颜色。此外，以此方式，由于照明装置20要通过窄角配光光源将水滴w照亮，故优选为将水滴w的移动路径与发光元件的排列位置设定为接近。例如，水滴w的移动路径与发光元件的位置之间的距离，优选为1m以下，例如可为1cm～80cm、3cm～70cm、5cm～50cm左右。
[0035]
进一步，作为各发光元件，例如使用可通过高频的脉冲宽度调变(pwm)，以较水滴w的生成周期更短的时间单位控制发光状态(发光颜色、亮度、开启/关闭等)者。例如，在水滴w的生成周期为50hz的情况下，经由各发光元件所进行的光的照射周期亦配合所述生成周期而设定为50hz。若将此50hz(即20ms)的照射周期以50μs单位进行时间分割，则可分割为400个区间(像素)。然后，发光元件，可每隔50μs的区间(像素)改变发光状态。具体而言，发光元件例如对于50μs的脉冲，能够以128阶段调整亮度。此外，在发光元件为红、蓝、绿、白此四色光源的情况下，因能够以128阶段对于各色调整亮度，故可再现128的4次方共约2亿7千万种颜色。此外，光的照射周期的分割数(即区间数)，并未限定于所述的400个，其可适当设定。例如，可将光的照射周期的分割数的下限设为2、3、5、或10，可将上限设为1000左右。此外，照明装置20通过控制装置30控制各区间的发光状态。控制装置30亦可将构成照明装置20的多个发光元件整合地控制，亦可对每个发光装置控制发光状态。
[0036]
如此，通过在光的照射周期的每1周期将水滴w所移动的空间分割为数百像素，而可简单地将这个空间视为显示器。进一步，若使水滴w的生成周期与光的照射周期一致，则在考虑水滴w的残像的移动时，变得不必调整水滴w的生成周期与光的照射周期的关系性，而仅需调整将光的照射周期进行时间分割后的区间(像素)的发光状态即可完成。因此，与一般的显示器同样地，基于如操作各区间(像素)来显示动画般的观点，而可控制水滴w的残像的移动、颜色。由此，能够以简单的设定实现高自由度的演出。
[0037]
控制装置30控制水滴生成装置10及照明装置20。作为控制装置30，可使用通用的计算机，亦可使用专用的控制器。此外，在图1所示的例子中，为了方便说明，虽然描绘为将水滴生成装置10及照明装置20通过一个控制装置30控制，但水滴生成装置10与照明装置20亦可各自通过不同控制装置控制。
[0038]
接着，参考图2，针对通过上述系统100所执行的水滴演出方法的基本概念进行说明。图2示意性地表示在一个照射周期t中，照明装置20的发光状态的变化(频闪脉冲)、水滴的行为、人在视觉上辨识出的水滴的残像。此一个照射周期t为从开始时刻0至结束时刻t为止的期间，例如为10～100ms(100～10hz)左右。尤其是，由于人类肉眼的时间分辨率约为50～100ms左右，故为了实现残像效果，优选为将光的照射周期t设定为较人的时间分辨率更短。例如，优选为将一个照射周期t设为10～50ms。此外，于图2所示的例子中，水滴的生成周期i与光的照射周期t实质上一致。此外，水滴的生成周期i与某水滴和下一滴水滴之间的间隔成比例。
[0039]
此外，一个照射周期t被时间分割为多个区间p1～pn。在图2所示的例子中，虽然为了方便说明而将一个照射周期t分割为10个区间，但此分割数可任意地增减。然后，在光的照射周期t与水滴的生成周期i一致的情况下，通过将一个照射周期t分割为多个区间，而可将在此照射周期t之间水滴所移动的空间，看作通过影像的最小单位即多个像素所构成者。亦即，通过对于各区间(像素)控制发光颜色或亮度、发光的开启/关闭，而可将水滴w视为如同显示器般，自由地调整水滴的残像的颜色、移动。
[0040]
在图2所示的例子中，于一个照射周期t内，使发光颜色从区间p1至区间p6由暗色渐变地改变为亮色，且在其以后的区间使发光成为关闭。在此照射周期t内落下至下方的水滴，虽然在从区间p1至区间p6之间分别被照射各种颜色的光，但在其以后的区间未接收光。因此，在照射周期t内的从区间p1至区间p6中接收了有色光的照射的水滴的残像会残留在人的视觉。如此一来，则如图2所示，水滴的残像对观众而言，看起来像是随着实际的水滴的落下方向的延伸，加上了渐变的颜色。若利用此一原理，则可使一滴水滴以多色发光，此外，可使一滴水滴的残像的形状亦有所变化。
[0041]
图3表示应用了上述原理的水滴演出的一例。在图3中，以使光的照射周期t与水滴的生成周期i一致为前提，且着眼于在一处可看见的水滴的残像，显示使光的照射周期重复从第1照射周期t1至第7照射周期t7的模样。在图3的例子中，对观众而言，虽然看起来彷佛一滴水滴在眼前漂浮、伸缩，并上下移动，但实际上仅为在从第1照射周期t1至第7照射周期t7之间，使7滴水滴从观众的眼前通过。
[0042]
亦即，于图3的例子中，在第1照射周期t1中，虽然从区间p1至区间p6对水滴照射光，但在其以后的区间并未照射光。后述内容中，将对水滴照射光的区间称作「点亮区间」，将未对水滴照射光的区间称作「熄灭区间」。在其后的第2照射周期t2以后，使点亮区间，阶段式地往之后的区间偏移，并使此点亮区间的数量变少。然后，点亮区间在第4照射周期t4到达至最后的区间p
10
，其数量亦成为最小。在其后的第5照射周期t5以后，相反地，使点亮区间阶段式地往先前的区间偏移，并使所述传送区间的数量变多。然后，点亮区间在第7照射周期t7回到与第1照射周期t1相同。通过重复施行此一操作，而如图3所示，对观众而言，看起来像是一滴水滴在眼前漂浮、伸缩，并上下移动。
[0043]
图4表示水滴演出的另一例。在图4的例子中，在第1照射周期t1中，使区间p1至区间p6为点亮区间，使其以后的区间为熄灭区间。在其后的第2照射周期t2以后，使点亮区间阶段式地往之后的区间偏移。此外，如同第4照射周期t4般，在点亮区间已到达至最后的区间p
10
的情况下，通过使一开始的区间p1、2为点亮区间，而使点亮区间的总数总是固定。通过重复施行此一操作，而如图4所示，对观众而言，水滴看起来像是以较自由落下更慢的速度在眼
前缓缓地下降。
[0044]
图5表示水滴演出的又另一例。在图5的例子中，在第1照射周期t1中，使从区间p1至区间p4为第1点亮区间，使从区间p5至区间p8为熄灭区间，使从区间p9至区间p
10
为第2点亮区间。在其后的第2照射周期t2以后，第1点亮区间阶段式地往之后的区间偏移，相对于此，第2点亮区间看起来像是一开始分裂为2的水滴，于之后一度合流，并再度分裂。
[0045]
上述从图3至图5所示的水滴演出仅为一例，若应用本发明的原理，则可执行各种变化的演出。
[0046]
本发明的水滴演出系统100例如可作为喷水用或舞台用的大型系统，亦可作为桌上型或携带式的小型系统。
[0047]
图6表示以与多个水滴生成装置10的多个喷嘴15分别邻接的方式配置了照明装置20的发光元件的实施方式。在本实施方式中，各照明装置20沿着水滴w的落下方向，将光朝向几乎是垂直方向的正下方照射。此一情况下，可对从某喷嘴15所发射出的水滴w的列，从一个照明装置20照光而使颜色改变。此外，图示虽省略，但通过预先将发光元件配置在喷嘴15的发射口的正下方，且将光朝向垂直方向的正上方照射，则亦可对从某喷嘴15所发射出的水滴w的列照射一束光。
[0048]
此外，如图6所示，通过使喷嘴15与照明装置20在一直线排列，则亦可构成仿真的二维显示器。
[0049]
图7表示水滴演出系统100的又另一实施方式。如图7所示，通过将以与喷嘴15邻接的方式配置了照明装置20的构造三维地配置，则亦可构成仿真的三维显示器。如图7所示，通过将多个照明装置20及多个喷嘴15配置于上部，且使水滴w从喷嘴15朝向下方落下，而可形成使被照亮的水滴倾泻而下的演出空间。由于在此一空间不存在成为障碍的柱子等，故可让人轻易地进入。
[0050]
图8表示水滴演出系统的参考例。图8所示的水滴演出系统100虽然并未包括在当前的权利要求1中的发明的技术范围内，但将其作为参考而在本案说明书中公开。此外，申请人有通过发明权利要求的范围的修正等，而将图8所示的水滴演出系统100纳入发明范围的可能，对于此一部分，保留未来取得专利的意图。
[0051]
在图8所示的例子中，照明装置20对通过水滴生成装置10所生成且在空中落下中的水滴w照射频闪光。照明装置20例如具备：支柱21以及于此支柱21排列的多个发光元件22。作为各发光元件22，优选为使用具备多个led的多色发光元件。进一步，多个发光元件22沿着水滴w的移动路径排列配置。例如，如图8所示的例子，在水滴w垂直地落下的情况下，多个发光元件22沿着此水滴w在垂直方向排列配置。此外，例如在水滴w于抛物线上移动的情况下，多个发光元件22亦可沿着此水滴w呈抛物线状地排列配置。如此，照明装置20以可通过多个发光元件22对于在空中落下中的多滴水滴w同时照射光的方式构成。以此方式，图8所示的例子中，虽然相较于图1的例子照明装置20的配置不同，但关于其他的构成，基本上与图1的例子相同。
[0052]
以上，在本案说明书中，为了表现本发明的内容，而一边参考附图一边说明本发明的实施方式。但是，本发明并未限定于上述实施方式，亦包括基于本案说明书所记载的事项对本领域技术人员而言显而易见的变更方式或改良方式。
[0053]
附图标记说明
[0054]
10：水滴生成装置
[0055]
11：贮水槽
[0056]
12：泵
[0057]
13：配管
[0058]
14：槽
[0059]
15：喷嘴
[0060]
16：振动器
[0061]
17：振动板
[0062]
18：排气阀
[0063]
20：照明装置
[0064]
21：支柱
[0065]
22：发光元件
[0066]
30：控制装置
[0067]
100：水滴演出系统
[0068]
w：水滴