專利名稱：投影到水體上表面的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本說明書總體上涉及視覺顯示和投影系統(tǒng)，尤其涉及一種系統(tǒng)和方法，其將包括靜態(tài)和視頻圖像的光投影到水體或者(或其它液體)上例如在水池或者水道內(nèi)的，以便即使水對光是透明或者至少是半透明的，也能在水的上表面或者是外表面上提供顯示。
背景技術(shù)：
存在對于產(chǎn)生包含水的視覺上有趣并且令人興奮的顯示的方法的持續(xù)需求。在全世界范圍內(nèi)，噴泉已經(jīng)被研發(fā)并安裝，以采用具有獨特形狀的水的噴射和扇動來娛樂觀眾。噴泉甚至可以隨著音樂和燈光顯示及時操作而提供獨特的、被編成舞蹈的顯示。在一些室內(nèi)顯示中，已利用霧屏來提供顯示幕，該顯示幕利用背投影系統(tǒng)而用作顯示面，這樣的顯示系統(tǒng)已經(jīng)經(jīng)常用在大型商業(yè)表演和其它事件中，以提供一種呈現(xiàn)信息和娛樂觀眾的有趣方式。
然而，較大的水體給顯示的設(shè)計者提出更困難的挑戰(zhàn)。例如，設(shè)計者可能希望采用水池或者池塘中的水體來顯示光或媒體(例如，來自投影器的視頻或者靜態(tài)圖像)，或者可能希望當載有乘客的船或者交通工具通過水時在水道或水路內(nèi)顯示圖像。這些水體的上表面通常是平面或者光滑的，并且水一般對光是透明或者至少是半透明的。結(jié)果，投影到這些水體上表面的光僅會在特定的、狹窄的角度內(nèi)很好地反射，而大部分的入射光透射而不是被反射，因而導致大部分的入射光通過水到達容納水的水池或者水道的底面。由此，光可能會離開底面向上反射而被觀眾(例如在水體上或者附近的人)看到。當投影內(nèi)容例如靜態(tài)圖像或視頻看上去是在池塘/水道的底面上時，在池塘/水道的底面或者側(cè)面上的顯示一般是不希望的。這可能會導致圖像不清楚或者失真，因為其是通過一定深度的會降低其清晰度的水而被觀察到的。另外，通常不希望照亮水池或者水道的底部，因為這會曝露出設(shè)備，例如用來產(chǎn)生噴泉的泵和噴嘴或者用于移動通過游樂園的乘船的軌道。此外，這些水下的較低表面，例如可能會覆蓋有泥、石頭或者植物的天然的湖泊或者河流的底面，通常不能用于以可預(yù)測的或者希望的方式反射光。結(jié)果，湖泊、池塘和河流(所有此類可能被人工制造，例如限定用作游樂園乘行的河水的水道)的表面之前沒有被用作基于光的顯示或者投影媒體的顯示表面。

發(fā)明內(nèi)容
簡單而言，以下說明教導了一種投影到液體的表面例如在池塘、噴泉、河水或者水道(例如游樂園的航道)中的水、或者其它水體的表面上的系統(tǒng)和方法。發(fā)明人認識到盡管水對光是透明或者半透明的，但是通過適當?shù)財噭踊蛘邤_動表面以產(chǎn)生漫反射表面，投影表面或者“屏幕”可以形成于水體的上表面。上表面的這種被攪動或者粗糙的部分會在對于觀察者的寬范圍視場角內(nèi)反射相當大部分的投影光，而不是簡單地允許光透射到水體的底部。在一個實施例中，提供一種投影系統(tǒng)，其包括投影器組件和以通風系統(tǒng)(aerationsystem)形式的表面攪動組件(agitation assembly),投影器組件例如為常規(guī)視頻投影器或者用于提供燈光或激光表演的燈。通風系統(tǒng)的分配或出口歧管被定位在一定深度的水體內(nèi)(定位得越深通常能夠提供越均勻分配的氣泡)?？刂苹蛉肟陂y被操作，以給分配歧管提供壓縮空氣(例如5到40psi或者更高)，所述空氣從歧管(或它的盤，管等)出口、洞、孔和/或的噴嘴排出。被排出的空氣以大量泡沫的形式上升到水體的上表面，這些泡沫攪動水的表面和/或提供反射球面。因此，來自投影器的、被聚焦到分配歧管上方形成的投影表面/屏幕上的很大部分光被反射，使得附近的觀察者(例如，漂過水體的投影表面或在投影表面附近的船上乘客，或者在堤/岸上的觀察者)能夠看到所投影的內(nèi)容(例如靜態(tài)或者視頻影像)。 更特別地，提供一種將光或者圖像(內(nèi)容)投影或者聚焦于液體上表面上的投影系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括攪動組件，其能夠選擇性地操作以攪動液體上表面的一部分而形成投影屏幕。該系統(tǒng)也包括將光投影或者聚焦在液體上表面的投影器組件。液體對光至少是半透明的(例如，是水或者其它透明或半透明的液體)，由于攪動，上表面上的投影屏幕反射一部分的投影光(而上表面的其它未被攪動的部分不反射大部分的光)。在該系統(tǒng)中，液體可以是敞口容器(水道、水池、水洼等)中的水,上表面基本上是平坦的。在一些實施例中，攪動組件包括帶有分配或者出口歧管的通風系統(tǒng)，該歧管具有將氣體釋放到液體中的出口。歧管定位在液體上表面下方的一定深度處(例如，I到6英尺或者更深，在某些情況下6到10英尺是有用的)。通風系統(tǒng)可以包括入口閥，其能夠選擇性地操作(例如通過操作投影器組件的控制器)以提供壓縮空氣給歧管，由此，投影屏幕也選擇性從上表面產(chǎn)生或移除。歧管的出口可以設(shè)置在兩個或者更多個深度處，由此，當攪動組件起作用時，投影屏幕的兩個或更多個部分在不同時刻產(chǎn)生。就這一點而言，歧管可以基本上是平坦的(例如，多個并排的管或?qū)Ч?，并且定位在液體內(nèi)而相對于上表面形成傾角的方式放置，使得歧管的第一端部位于在第一深度處而歧管的第二端部位于大于第一深度的第二深度處。通風系統(tǒng)流體地連接到氣源，該氣源提供具有一定壓強例如至少5psi或者至少30psi (以提供高質(zhì)量且更“密集”分布的泡沫)的空氣。在該系統(tǒng)中，投影器組件可以包括投影靜態(tài)或者視頻圖像到投影組件的投影器。在某些情況下，該系統(tǒng)可包括漂浮在液體上表面的交通工具，該交通工具可以漂浮通過投影表面/屏幕。在某些實施例中，攪動組件被安裝在交通工具上，使得投影表面/屏幕可以在交通工具所位于的水體任何地方產(chǎn)生。


圖I是本發(fā)明實施例的液體表面投影系統(tǒng)的功能塊或者示意圖；圖2是可用于產(chǎn)生在水表面上的投影屏幕并且在投影屏幕上投影的投影系統(tǒng)的透視橫截面圖；圖3示出圖2的投影系統(tǒng)處于將圖像與通過的交通工具(例如，客船)相鄰地投影到投影屏幕上的操作期間；圖4表示一種與圖3類似的投影系統(tǒng)，但是具有另一方式的通風系統(tǒng)，其在水體的上表面上提供不同的投影表面/屏幕；圖5表示一種與圖3和4所示類似的液體表面投影系統(tǒng)，包括成角度或者傾斜的分配歧管，以提供在一段時間內(nèi)形成或者移除(而不是開/關(guān))的投影表面；圖6表示一種與圖3所示類似的液體表面投影系統(tǒng)，其包括在通風系統(tǒng)中的基于噴嘴的分配歧管；和圖7表示另一種與圖6所示類似的投影系統(tǒng)，其在客用交通工具/船上提供通風系統(tǒng)。
具體實施例方式簡單而言，本說明書涉及用于將光例如來自投影器的激光表演或圖像(視頻或靜態(tài))投影到被觀察者或者觀眾觀看的液體表面的方法和系統(tǒng)。液體表面可以是水道、水池、水洼或者其它開口的液體容器中水體的相對平坦的表面，靜態(tài)或流動的，并且液體可以是水或者一些其它透明(或至少半透明)的液體。投影表面或者屏幕是在有效地反射來自投影裝置的大部分光的該液體表面的一部分中產(chǎn)生，以允許觀察者看見作為反射光的圖像。
為此，表面攪動機構(gòu)例如通風系統(tǒng)可以用作在液體表面內(nèi)產(chǎn)生投影表面或者作為液體表面的一部分(例如，大量的氣泡用作將投影光反射到觀察者)而產(chǎn)生投影表面。大量特殊效果可以通過控制表面攪動機構(gòu)的操作產(chǎn)生，例如控制攪動的數(shù)量或者速度以產(chǎn)生更銳利的圖像或者更朦朧的圖像，快速或緩慢地打開和關(guān)閉該機構(gòu)以快速地或者以漸現(xiàn)/漸隱的效果顯示/去除圖像等。圖I以功能塊(或示意)的形式說明了可以采用液體120的表面122向觀察者170顯示圖像166的液體表面投影系統(tǒng)100。液體120是半透明到透明的液體，例如水，其一般具有平坦或者靜止的表面122，因為表面122允許任何接收光160的大部分通過它而不能用于投影光(沒有系統(tǒng)100)。例如，投影系統(tǒng)100包括開口液體容器112，例如水洼、水池或水道(例如，航道)。液體容器112是敞口的，它包括底部112和側(cè)壁114，側(cè)壁114從底部112向上延伸以容納保持一定量的液體120，而液體120經(jīng)由側(cè)壁114內(nèi)的開口曝露。具體地，液體120的上表面122對于周圍環(huán)境或空氣是敞開的。上表面122 —般是靜止的或者基本上是平坦的(在一些室外環(huán)境中或在航道中或在可以由船產(chǎn)生波的類似環(huán)境中具有一些少量的波)在系統(tǒng)100的操作期間，投影表面或屏幕124形成在液體120的光滑或平坦的表面上。為此，表面攪動(或擾動)組件130設(shè)置在液體表面投影系統(tǒng)100中。該組件或投影屏幕產(chǎn)生器130的作用是形成表面122的用于將所接收的光160如166處所示反射到觀察者170的區(qū)域，而表面122中的鄰近部分允許光160通過液體120 (例如，入射到底面112或者側(cè)面114)。在一個實施例中，表面攪動組件130包括一個、兩個或更多個波動產(chǎn)生器，其可用于在投影表面124中產(chǎn)生駐波(等)的行或交叉陰影線圖案或者表面粗糙度，該投影表面124反射接收的投影光160到足夠程度以產(chǎn)生有用的由觀察者可觀察的一定量可見光166。在其它實施例中，表面攪動組件130包括一個或更多個通風系統(tǒng)，所述通風系統(tǒng)定位在容器110內(nèi)部的液體120中，并且在表面122下方一定距離(例如，I到5英尺或更多)處。然后，當組件130操作時，大量氣泡流向在投影表面/屏幕124的位置(以及形狀/尺寸)處的表面122以形成表面/屏幕124。大量的通風系統(tǒng)或裝置的實施例可以用于實現(xiàn)系統(tǒng)100，通過使大量氣泡流動通過表面122，相對低的入口氣壓(例如低至約5磅每平方英寸(psi)在某些情況下是有用的，而在其它情況下較高的壓強(高達30到40psi或更多)可能是優(yōu)選的)可以用于形成屏幕124。同樣地，通風管(或者噴嘴)可以具有許多提供所期望的氣泡分布的裝置(例如，可以使用簡單的噴水軟管，具有多個小孔的管，具有多個噴泉狀噴嘴的裝置，類似魚缸里設(shè)置的通氣石，以及很多其它裝置)，并且這種通氣“歧管”的密度也可以變化(例如，進氣/分配線之間的距離和它們在容器110中的設(shè)置可以選擇，以在投影屏幕124內(nèi)的表面122上提供所期望密度的氣泡)。換句話說，分配或通風歧管這一術(shù)語是想要被寬泛地解釋，并且可以包括相近的任何能夠用來產(chǎn)生氣泡的結(jié)構(gòu)，例如盤狀擴散器，管狀擴散器，吹風機，或其它經(jīng)常用于傳統(tǒng)的通風系統(tǒng)(例如水池/湖泊通風系統(tǒng)，水處理設(shè)施，等等)中的裝置。投影系統(tǒng)100可以進一步包括控制器140，例如為基于計算機或者類似的電子裝置，用于發(fā)射控制信號148以選擇性操作表面攪動組件130?？刂破?40可以包括處理器142，其管理輸入和輸出(I/O)裝置144例如監(jiān)視器、觸摸屏、鍵盤、鼠標，以及其它允許操作人員觀察到操作信息并啟動投影系統(tǒng)100的操作。處理器142可以具有存儲器并且運行一個或多個用于產(chǎn)生控制信號148的顯示程序146。例如，一種表演或者顯示可以由顯示程序146限定，該程序要求選擇性和周期性操作攪動組件130以形成投影表面/屏幕124 (例如， 通過以快速或者漸進方式開啟或者關(guān)閉攪動組件以提供可變數(shù)量/尺寸的球面透鏡(氣泡)或波動的峰值/交點，當提供投影光160和/或使投影光160淡入和/或淡出光160的顯示時，僅產(chǎn)生屏幕124)。投影系統(tǒng)100進一步包括投影組件150，其通過發(fā)送控制信號158 (其在一些情況下包括內(nèi)容/媒體156)的控制器140而能夠操作(例如基于運行顯示程序146和/或基于操作人員經(jīng)由I/O裝置144的人工輸入/選擇)。投影組件150用于將光160投影到投影表面124上，而投影表面124反射一部分光160作為反射/可見光166到觀察者170。投影組件150可以包括一個或多個光源和/或激光器152，以提供具有光160的燈光/激光表演(例如，在屏幕124上提供的同步或者隨機的光設(shè)計或者圖案)。投影系統(tǒng)150也可以或改為包括一個或多個用于提供可能包括靜態(tài)或視頻內(nèi)容/媒體156的投影光160的投影器154。例如，可以在游樂園航道提供圖形的靜態(tài)圖像，在商場的水景中顯示商業(yè)信息，在水池或水洼中提供視頻或者動態(tài)圖像，等等。發(fā)明人認識到不可能在相對光滑的水的表面得到漫反射，因為水對光是透明或者半透明的。盡管有這樣的障礙，發(fā)明人仍試圖提供一種系統(tǒng)，其具有直接投影到水上的能力，從而能夠有助于水的航道，基于水的景點，和采用水池/大量水的創(chuàng)意娛樂/商業(yè)建筑的設(shè)計者創(chuàng)造出驚人的新的表演，特殊效果，以及交互式的/游戲的機會。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)水表面的通風產(chǎn)生足夠的表面擾動，從而被擾動區(qū)域或者部分的水表面可以用作投影表面。具體地，比例模型的結(jié)果在證明顏色、圖形、圖像(靜態(tài)和視頻)和文本在水表面中形成的投影屏幕上容易可辨識和可讀是成功的?？傮w上，發(fā)明人創(chuàng)造了一種水表面投影系統(tǒng)。一個實施例包括定位在水下(在敞口容器例如水洼或水道中的水體的表面下方)的氣動通風系統(tǒng)。通風系統(tǒng)通過控制器選擇性地操作，以在水表面上的所期望的投影區(qū)域的上方提供多個小氣泡(例如，均勻分布的小氣泡)。水表面投影系統(tǒng)也包括引導投影光束(帶有顏色、形狀、圖像、視頻等形式的內(nèi)容)的投影或者照明系統(tǒng)，投影光可以被聚焦到在產(chǎn)生的投影表面/屏幕中的水表面上。
在投影系統(tǒng)中，氣動管道和控制系統(tǒng)可以構(gòu)造成允許操作者(或運行顯示程序的控制器)在表演/顯示期間的時間周期內(nèi)從O到最大設(shè)計壓強(例如從O到40psi或更高)之間改變氣體壓強和/或流速。通風系統(tǒng)可以靜態(tài)安裝在航道或水容器中。在其它實施例中，利用控制系統(tǒng)使通風系統(tǒng)能夠移動，以移動投影表面(或改變其形狀或者尺寸)，而在其它情況下通風系統(tǒng)還可連接到船、交通工具或者在水洼或容器中能夠移動的物體以重新定位水表面上的投影表面。通風系統(tǒng)可以包括壓縮空氣/氣體源和多孔材料或者帶有多個小出口的管道系統(tǒng)/歧管，并且來自氣源的空氣被迫通過多孔材料或者歧管的出口，氣泡浮到水表面。通風系統(tǒng)也可以包括狹窄的噴嘴，以輸出壓縮空氣從而擾動水表面。通風系統(tǒng)可以被安裝成其出口管道或者歧管(其可包括多孔材料)被安裝在平坦或水平的平面位置(例如，大部分氣體出口是在一個平面內(nèi)使得氣泡被釋放到水中同樣或相似的深度處)。然而，在其它實施例中，出口管道或歧管以一定角度安裝使得氣體出口處于不同的深度，以當系統(tǒng)被打開和關(guān)閉時在不同時刻或者以定向的方式“激活”或者產(chǎn)生(和去除)投影屏幕(例如，可以通過在第一、較淺的深度處釋放氣泡而首先形成屏幕的左側(cè)，通過在第二、較深的深度處釋放氣泡而最后形成屏幕的右側(cè)(當該系統(tǒng)被關(guān)閉時左側(cè)也首先消失))。 水表面投影系統(tǒng)的很多構(gòu)形對于實現(xiàn)本發(fā)明是有用的，圖I示出一個系統(tǒng)100，其它說明更詳細、特定、有用的實施方式。通風系統(tǒng)可以采用多種形式來通過擾動液體表面提供投影屏幕，例如，構(gòu)造成用于在所期望的投影區(qū)域上產(chǎn)生大量小的、均勻分布的氣泡。通風系統(tǒng)可以安裝在在水表面下的任何地方，甚至是在一艘移動的船上，或者能夠樞轉(zhuǎn)/定位而使投影表面在水范圍內(nèi)移動。當通風系統(tǒng)啟動、關(guān)閉、或者被“觸發(fā)”(例如由無氣泡時段間隔開的氣泡脈沖)以有效地打開或者關(guān)閉投影表面時，可以實現(xiàn)有趣的效果。這具有以很有趣和生動的方式展現(xiàn)和漸隱所投影的圖形/光的效果，并且可以用于(例如通過控制者的操作)產(chǎn)生獨特和無窮變化的投影表面。采用比例模型測試水表面投影系統(tǒng)已經(jīng)證明上述投影表面是有用的，并且可以相對于各種各樣的照明(背景或環(huán)境照明以及投影照明)和影像而進行工作。上述測試表明，可以實施多種技術(shù)和/或設(shè)計構(gòu)思以隱藏這樣的效果的性質(zhì)和防止觀察者辨識出表面氣泡和/或其來源(例如，在投影系統(tǒng)中如何產(chǎn)生投影表面)。例如，較小直徑的氣泡可以有助于提供更高的圖像分辨率(例如，通風系統(tǒng)的出口歧管采用較小的出口 /孔可以有幫助)。然而，當視頻被投影到通過采用標準的花園噴水管(例如，在其側(cè)壁帶有多個穿孔或洞的管子/導管)推進空氣而形成的投影屏幕上時，取得了極好的效果。此外，有種情況可以是將通風系統(tǒng)的出口歧管放置得越深，提供的投影表面越高質(zhì)量且越均勻。換句話說，幾乎任何深度都是可用的，但是更深的放置(例如4到8英尺或更多)更容許有錯誤偏差，而較淺的放置可以通過提供更緊實的或更高密度的格柵/陣列的歧管管道/導管/多孔材料(例如，當使用淺布置時氣體出口的更密集布置)來改進。更進一步地，高對比度的影像可以更好地為投影內(nèi)容(例如，在黑背景上的高對比度影像)工作。例如，當投影到本發(fā)明的投影表面上時，在黑色背景上顯示明亮的文本或者線條以非常容易被閱讀。通常，使整體的光飽和度或強度盡可能地低。在一些情況下，與靜態(tài)或者靜止的圖像相比，因為圖像移動通過本地擾動的區(qū)域，該區(qū)域由上升的氣泡移動到表面的上升的水引發(fā)，所以移動物體或影像可以在液體投影表面上提供更符合期望的圖像。
圖2表示本發(fā)明實施例的水表面投影系統(tǒng)200的透視截面圖。如圖所示,系統(tǒng)200包括水盆或水池(例如，敞口的水容器)210，其包括底部或者底壁212和垂直側(cè)壁214，該垂直側(cè)壁214向上延伸一定距離而限定了水池(或例如可以用作航道的水道)210的深度。水池210充滿大量的透明或半透明的液體220，例如水至大約水池210的深度。液體220具有在系統(tǒng)200中曝露的上表面222，該表面222通常是平坦或者平滑的，例如，通常被投影到表面222上的光通過液體220而入射到底壁212，接著被反射。另一方面，圖2示出系統(tǒng)200在操作期間在表面222的區(qū)域上產(chǎn)生或者提供投影表面224。投影器/燈254將光(例如靜態(tài)或視頻圖像，或者移動的光圖案)投影到投影表面224上，而投影表面224具有諸如以球形氣泡的形式的粗糙度之類的特征，所述球形氣泡使光(或至少相當大部分例如40-60%或更多)被反射。投影器254可以由媒體服務(wù)器(未示出)供給內(nèi)容，所述媒體服務(wù)器以有線或無線方式給投影器254提供圖像、視頻、紋理(texture)等，以選擇性地在投影表面224上顯示內(nèi)容(或帶有內(nèi)容的投影光)。投影表面224具有由用來擾動或攪動表面222的機構(gòu)所限定的形狀和尺寸，并且 如圖所示，投影表面224在形狀上是長方形的，寬度為W，長度為L，二者通常都是小于水池的寬度和長度，但是可以大約等于整個可利用的表面222。很容易提供相對大的平面/屏幕224，與那些用作在電影劇院的投影屏幕或更大的投影屏幕相似，而某些實施例可以提供更小的表面，例如電視屏幕的尺寸或者更小的表面224。為產(chǎn)生投影表面224，投影系統(tǒng)200包括通風系統(tǒng)230。通常，通風系統(tǒng)230幾乎可以是任意的適合將空氣或其它氣體輸入水220中的裝置，例如通風單元、氣泡石、噴嘴、滲透膜等，以連接到壓縮空氣供給源或源。通風系統(tǒng)230利用壓縮空氣生成小氣泡238。圖2僅表示用于形成投影表面224的氣泡238的一部分(雖然大部分氣泡為了簡單顯示通風系統(tǒng)230部件而被去除，但是這些氣泡會在表面224下方延伸穿過水220)。通常，通風系統(tǒng)230構(gòu)造成提供相對小的氣泡并使其均勻分布，以提供相對高質(zhì)量和均勻的表面224 (例如，當氣泡到達表面222時在表面224的范圍內(nèi)具有一致的密度(除非希望提供具有空的區(qū)域或非反射的/低反射的部分的表面224)，氣泡直徑為O. 25英寸或更小，)。在某些情況下，越小和越均勻分布的氣泡238能夠改善圖像的分辨率(例如，類似將光反射到觀察者處的多個像素或球形鏡面)。如圖所示，通風組件230包括進口閥232，其被選擇性打開/關(guān)閉(在一些情況下，節(jié)流)以控制來自壓縮氣體源(未示出)的氣體流入入口或供給管線234。入口管線(或受調(diào)節(jié)的空氣入口)234以特定的流速和壓強提供壓縮空氣給分配歧管(或陣列)236。分配或出口歧管236被定位在水池或容器210內(nèi)，例如接近底部212或在某些其它深度處。在該示例中，示出歧管236由多個間隔但是并排方式布置的線性管子或?qū)Ч?37(例如，4到12英寸間隔的管子或?qū)Ч?形成，并且管子237跨過一部分底部212延伸(例如，幾乎側(cè)壁214之間的整個距離)。另外，相鄰的管子/導管237之間的間隔隨著漸增的深度增加，以得到氣泡238的相似的均勻度，但是在特定的氣壓下，管子237的更密集間隔通常提供更高的表面均勻度。在所示的實施例中，歧管236的管子/導管237布置在水平平面上，使得來自任何管子237的氣泡238以大約相同的時間到達表面222。歧管236的尺寸和形狀基本上與表面224相匹配(但是，通常比表面224稍微小)。使用的壓強可以改變，發(fā)明人已經(jīng)測試了壓強為30到40psi，但是在例如低至約5psi的低得多的壓強和在高一些的壓強的條件下能夠獲得質(zhì)量低一些(或不同的)但有用的表面224。系統(tǒng)200提供一種設(shè)計和操作相對簡單的水投影系統(tǒng)。它所增加的優(yōu)勢是投影器不需要被放置在水220中的，而在以往某些表演的情況下要將顯示裝置放置在水下一定深度處并要嘗試從平坦表面222投影出來。圖3說明了在其使用期間投影到投影表面224上的投影系統(tǒng)200。如上所述，水下格柵/歧管236在水220中提供了通風陣列?？諝庖苿油ㄟ^通風格柵/歧管236和帶有出口 /孔的管子/導管移將壓縮空氣轉(zhuǎn)換成可以在投影區(qū)域224范圍內(nèi)均勻分布的小氣泡238。氣泡238基本垂直地移動到表面222，并且，由于歧管的出口管子/導管位于水平平面的位置，因而表面224產(chǎn)生并終止形成為一個單元(或同時地通過表面224的區(qū)域)。所示投影系統(tǒng)200被提供作為可以用于游樂場的水航道的一部分。在這種應(yīng)用中，以客船380的形式的所示交通工具可以乘載多個觀察者或者乘客382，并且所示船380可以行進或者漂浮通過投影表面224。利用第一對投影器254將圖像或光355投影到投影表面224上，以提供物體或特征(例如魚/鯊魚)356，當改變圖像或光355在投影表面224 箭頭357所示方向關(guān)于船380移動。利用第二對投影器380將提供動態(tài)或者移動圖像或設(shè)計384的視頻或光382投影到船380附近的投影表面224上，乘客382可以從船380上看到視頻或光382。移動的圖像或者設(shè)計384例如可以簡單地為增強的氣泡(例如，發(fā)光或有色形式的氣泡238)或可以采用其它很多形式，以使水表面222看上去象流動的熔巖。在這種方式下，可以選擇性產(chǎn)生投影屏幕224 (例如，當船380靠近時出現(xiàn))，并且投影屏幕224不會干擾船380的移動。圖像356和384可以例如通過與乘客382的交互增強乘坐感受,或者改變乘坐的“感覺”,例如通過在相對船380的相反方向上移動所投影的影像，以促使乘客382相信船380是在水220中非?？焖俚匾苿?例如，船380的相對速度似乎增大)。圖4說明了與圖3相似的水表面投影系統(tǒng)400的另一個實施例。系統(tǒng)400包括多個與圖3中所示的系統(tǒng)200中相同的部件，這些部件采用相同的數(shù)字，不再對其進一步描述。投影系統(tǒng)400包括通風系統(tǒng)430，通風系統(tǒng)430具有用于提供壓縮空氣流的入口 /控制閥432和入口 /供應(yīng)管線434。系統(tǒng)400與系統(tǒng)200在分配歧管或陣列436的構(gòu)形上不同。歧管436包括管道/管子437，管子/管道437帶有釋放壓縮空氣而在水220中形成氣泡438的入口 /洞/孔/噴嘴。但是，管子437布置為提供許多間隔、同心的圓形圖案。以這樣的方式，管子437提供氣泡438，氣泡438上升至水220的表面222并在歧管436的上方形成大體上呈圓形的投影面/屏幕424。系統(tǒng)400對于以下顯示是有用的歧管436 (或236)的形狀和尺寸大體上限定投影表面424(或224)的形狀和尺寸，幾乎任何形狀和尺寸的投影表面都可以在水體的表面上形成。這些形狀也可以通過將兩個或更多個重疊或者分開的表面結(jié)合而成(例如，表面224和424可以結(jié)合以得到帶有半圓形端部等的長方形屏幕)。由于用于形成投影屏幕的氣泡主要是朝表面豎直地移動，因而水平的歧管提供被打開和關(guān)閉的投影屏幕(例如，豎直上升的氣泡在投影表面的區(qū)域的范圍內(nèi)都在大約同一時刻到達表面)。發(fā)明人認識到，通過傾斜該分配歧管，投影表面可以在被控制的方向上或者在一段時間內(nèi)自始至終地被激活以產(chǎn)生一種“平涂”(“wipe on”)和“擦除”(“wipeOff”)的轉(zhuǎn)換效果。為此，圖5說明了與系統(tǒng)200或400相似的液體表面投影系統(tǒng)500，其包括傾斜的分配歧管536。歧管536可以采用與歧管236相似的構(gòu)形，帶有多個分隔開的線性管子/管道537，管子/管道537帶有出口 /孔，以當歧管536被充入空氣時產(chǎn)生氣泡538。上升的氣泡538在水體220的表面222上形成投影屏幕/表面524。歧管536傾斜或者有角度(例如，相對于水平的或在這種情況下相對于底面212，具有角度Θ)，角度Θ使得歧管536的一端位于第一深度dl，并且歧管536的第二端位于大于第一深度dl的第二深度d2。通過這種方式，在第一深度處的氣泡更快地到達表面，從而當氣泡538從歧管536釋放出來時，在歧管536第一端部上方的投影表面524首先形成并且也首先被移除或者破壞。通過這種方式，投影表面524以平涂(wipe on)方式(投影到表面524的圖像也可以被平涂)和以擦除(wipe off)方式(投影到表面524的圖像也可以被擦除或者在一 段時間內(nèi)以定向的方式逐漸隱去)提供。上述傾角或角度Θ可以變化以產(chǎn)生所期望的效果，但是一些實施例采用15到60度范圍內(nèi)的角度Θ，在一些情況下優(yōu)選30到45度。在其它實施例中，不同的深度可以提供在的兩個或更多的部件中而不采用傾斜歧管，例如采取升高或降低的部件(管子/管道)以產(chǎn)生所期望效果的具有變化的投影表面/屏幕524。圖6說明了與圖3相似的水表面投影系統(tǒng)600的另一實施例。系統(tǒng)600包括多個與圖3所示的系統(tǒng)200相同的部件，這些部件被賦予同樣的數(shù)字標記，不再對其進一步詳述。投影系統(tǒng)600包括通風系統(tǒng)630，其具有用于提供壓縮空氣流的入口 /控制閥632和入口 /供給管線634。系統(tǒng)600與系統(tǒng)200在分配歧管或陣列636的構(gòu)形上不同。歧管636包括一對集管頭637，其延伸了歧管636的長度，并且剛性安裝在水220中的一定深度處，例如在側(cè)壁214的內(nèi)表面上。氣泡639經(jīng)由多個噴嘴638從這些集管頭637中輸出，這些噴嘴638由集管頭637供給壓縮空氣。本實施例600可以被認為是“水下噴嘴陣列”，空氣在高壓下被迫通過通風噴嘴638，因此當氣泡639上升到表面222以產(chǎn)生投影屏幕624時，氣泡639水平地移動。上述生成的投影屏幕624沒有其它上述通風系統(tǒng)提供的投影屏幕均勻，但是投影屏幕624能夠用于提供遠離水體的邊緣延伸的投影表面，特別有助于在非常深或者難于將設(shè)備安裝在底部的水體中產(chǎn)生投影表面。在其它實施例中，選擇通道或者水體220的寬度和/或空氣壓強(和/或噴嘴638的設(shè)計)，以使來自每個側(cè)壁214的噴嘴638的氣泡639在通道/水體220的中心處重疊而提供不間斷的屏幕/表面624。在某些情況下，可能期望提供一種投影屏幕，其在當船或其它漂浮結(jié)構(gòu)處于水體中的任何位置時均能夠存在或得到(例如，可以與船相鄰或最接近的時候產(chǎn)生)。例如，當船沿著航道行駛或者橫過水體時，可以有助于能夠投影在最接近于船的水上。為此，投影組件可以固定在特定位置處或者提供在移動的船或漂浮的結(jié)構(gòu)上，并且表面通風機構(gòu)設(shè)置在船上(或者，在船后被拖行/在船前被推進)。 例如，圖7說明了與圖3相似的液體表面投影系統(tǒng)700。不過在這種情況下，通風組件/系統(tǒng)730設(shè)置在船780中。通風系統(tǒng)730可以包括船780的船體上的壓縮空氣源(未表示出)和帶有出口的歧管736，以排出壓縮空氣從而形成噴射氣泡737，其浮到表面222以在水體220中形成投影表面724。投影器254、380可以選擇性操作以將圖像/光投影在表面724上，并且在鄰近船780處顯示圖像/光，船780可以在水體220中圍繞表面222移動。通風系統(tǒng)730可以以與投影器254、380的位置和操作同步的方式來操作，例如通過僅在船780處于水220的一個區(qū)域中時產(chǎn)生氣泡737和表面724，該區(qū)域是投影器254、380的聚焦地點/位置。以這種方式，可以提供用于幾乎任何水體中(例如，用于湖、河、甚至海(例如通過巡航船等))的可移動或便攜投影屏幕。在一些實施例中，船780上的空氣噴嘴/歧管736可以由乘客382通過在船780內(nèi)/上的用戶輸入裝置來控制。乘客382可以選擇性產(chǎn)生投影表面724，投影表面724使投影內(nèi)容被顯示(例如，在船附近用彩色光“描繪水表面”，以顯示物體例如沉沒的寶藏，魚，游泳或者顯示的字符/信息等)盡管本發(fā)明采用了一定的特例來描述和顯示，但是應(yīng)當被理解的是 ，本發(fā)明僅僅是采用示例的方式披露的，并且所屬領(lǐng)域技術(shù)人員可以采用通過部件的結(jié)合和排布的方式進行各種的變化，只要是不背離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，都在此被要求保護。投影系統(tǒng)和方法可能有許多的應(yīng)用，例如在住宅或者公共的游泳池，在公共的或者住宅的噴泉，等等。所投影的內(nèi)容有助于純粹娛樂但是也可被用于提供廣告/商業(yè)內(nèi)容(例如用于商場的噴泉)。在通風系統(tǒng)中的空氣流動可以是被保持不變的(例如，在可操作時處于相對穩(wěn)定的氣壓)，或者空氣流動可以是變化的以使得投影屏幕的濃度漸現(xiàn)和漸隱(在一段時間內(nèi)提供較少或者較多的氣泡，以改變顯示屏幕和在一段時間內(nèi)生成更模糊或更清楚的圖像)。投影器可以被移動(或使用不只一個的投影器)，使得被顯示圖像圍繞投影表面移動，這可能對具有氣泡沒有遍布的“死點”的投影表面有幫助。本發(fā)明所述的投影方法和系統(tǒng)具有很多優(yōu)點，并且具有其它投影技術(shù)中所不具備的獨特的方面和/或特點。所產(chǎn)生的投影表面是可穿透的，使得目標、交通工具和人可以移動通過該投影表面。這些投影系統(tǒng)允許展覽設(shè)計者創(chuàng)造獨特的并且無限變化的投影表面(例如，由于表面的變化，圖像看上去好像是在一段時間內(nèi)變化，并且每一次它被投影和被觀察者體驗到時會變化)。投影系統(tǒng)允許表演或展覽可以被提供在通常不能被利用的區(qū)域和地點(例如，在船內(nèi)或者在船的外殼內(nèi)的個人所能及的范圍內(nèi)，當船可以漂浮在用于顯示被投影圖像的投影表面/屏幕上方)。通過投影水/地的表面的運動，可以利用投影系統(tǒng)來改變乘坐交通工具的乘客對于所乘交通工具的速度的感知。通過使圖像以相對的速度移動經(jīng)過交通工具(或者伴隨交通工具移動)，可以使乘客認為交通工具停止，更快地向前運動，甚至是向后移動。投影系統(tǒng)允許多個圖像或物體投影在液體的表面，例如交通工具的障礙物，字符，圖形，文本，相對于筏/船乘坐裝置的漩渦或急流，等等。流體的外觀甚至可以看上去被所投影的圖像改變，例如從水變成流體熔巖，云，水銀，以及其它流動的材料。上述投影表面可以被用來使得物體或字符看上去是在水體的表面下方。投影系統(tǒng)可以被用于提高生動的空間變換(例如，交通工具可以通過將星空或“陸地”投影到水上而被從充滿水的淺水湖運送到外面的空間)?？梢赃x擇所投影的內(nèi)容以產(chǎn)生所期望的效果或顯示?？梢院苋菀椎馗淖兯队暗膬?nèi)容以提供季節(jié)的交疊。在其它情況下，可以選擇投影表面的位置和內(nèi)容而在船的前方顯示圖形路標或者在水表面上顯示船的實際路徑?？梢燥@示分支路線或者錯誤的路線，以指示上述船可能行駛的錯誤的或者偏離路線的路(例如，進入危險的障礙物或者附著物體/動物)。在一種被提出的實施例中，一艘船移動穿過一個大的淺水湖或水體伴隨有大的投影表面，以使得所述船看上去是航行穿過所期望的環(huán)境(例如花園或沙漠)或穿過被投影的迷宮(例如，帶有用來指示所沿的正確路線的軌跡)。帶有或不帶有所投影內(nèi)容/圖像的投影表面可以被用來隱藏水下設(shè)備，該水下設(shè)備例如是用于使船移動通過水的設(shè)備)。水表面紋理或者形狀可以被改變，例如從水變成消融的表面，變成固體的甲板/地面，變成冰，等等。所投影內(nèi)容甚至可以使得水的深度看上去相對于船改變或者變化。投影系統(tǒng)可以可操作在交互式的方式下。例如，乘客可以利用在船上的用戶輸入裝置或操縱桿、劃槳等等接觸投影表面中的水表面(這種運動被追蹤)，引起所投影內(nèi)容中的反應(yīng)或者改變而產(chǎn)生物體(例如，在水表面上繪制水百合葉子)，以嚇走物體或便使所投影的物體移動。在其它實施例中，船可包括噴射槍以使乘客噴射水中/水上的目標(例如，在投影表面上的所投影圖像/內(nèi)容中)，或者，船可包括設(shè)在船前部的噴嘴，用作冰的破除/融化裝置，使得船可以推開形成投影表面的氣泡以及所投影的圖像，使它們不擋道。
所投影的內(nèi)容可以提供許多難于修建或者模仿的物體或生物的“反射”或顯示，使得物體/生物看上去像是在乘客和船的頭部的上方。所投影的內(nèi)容可以模擬特殊效果，例如在水表面上增強爆炸、火、等等。所投影的內(nèi)容可以廣泛地不同以實施本發(fā)明，例如包括文本，方向，線索，游戲指示，游戲中船的總得分，等等。所投影的圖像還可以提供生物熒光效果，閃光的痕跡，條紋，尾跡，路線，光兩輪車/船，等等。
權(quán)利要求
1.一種用于投影到液體上表面的投影系統(tǒng)，包括 攪動組件，能夠選擇性地操作，以攪動液體上表面的一部分而形成投影屏幕；以及 投影器組件，將光投影到液體上表面上的投影屏幕，其中所述液體對光至少是半透明的，并且在上表面上的投影屏幕反射一部分的投影光。
2.如權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其中，所述液體是在敞ロ容器中的水，所述上表面基本上是平坦的。
3.如權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其中，攪動組件包括通風系統(tǒng)，該通風系統(tǒng)包括帶有將氣體釋放到液體中的出ロ的歧管，該歧管被定位在液體上表面下方的一定深度處。
4.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中，所述通風系統(tǒng)包括入ロ閥，該入ロ閥能夠選擇性地操作以提供壓縮氣體給所述歧管，由此，所述投影屏幕選擇性地從所述上表面產(chǎn)生或者移除。
5.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中，所述歧管的所述出ロ設(shè)置在兩個或更多個深度處，由此，當所述攪動組件起作用時所述投影屏幕的兩個或更多個部分在不同時刻產(chǎn)生。
6.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中，所述歧管基本上是平坦的，并且被定位在所述液體內(nèi)相對于所述上表面形成傾角的方式放置，由此，所述歧管的第一端部位于在第一深度處，而所述歧管的第二端部位于大于第一深度的第二深度處。
7.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中，所述通風系統(tǒng)流體地連接到氣源，該氣源提供壓強至少為30psi的空氣。
8.如權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其中，投影器組件包括將靜態(tài)或視頻圖像投影到投影組件上的投影器。
9.如權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，進一歩包括漂浮在液體的上表面上的交通工具，攪動組件安裝在該交通工具上。
10.一種顯不系統(tǒng),包括 用于容納一定量液體的敞ロ容器； 通風系統(tǒng)，包括定位在所述敞ロ容器內(nèi)的分配歧管和選擇性地提供壓縮氣體給分配歧管的氣源；以及 投影組件，在分配歧管上方的位置處將光聚焦在所述敞ロ容器中。
11.如權(quán)利要求10所述的顯示系統(tǒng)，其中，當所述一定量液體容納在所述敞ロ容器中時，所述分配歧管被定位在所述液體的上表面下方的一定深度處。
12.如權(quán)利要求11所述的顯示系統(tǒng)，其中，所述液體對光至少是半透明的，當壓縮氣體被提供給所述分配歧管時，反射被聚焦光的投影屏幕形成于所述分配歧管上方的所述上表面。
13.如權(quán)利要求11所述的顯示系統(tǒng)，其中，所述分配歧管定位在所述敞ロ容器中而傾斜，使得所述分配歧管的出ロ位于多個深度處。
14.如權(quán)利要求10所述的顯示系統(tǒng)，其中，所述敞ロ容器包括第一側(cè)壁和第二側(cè)壁，所述分配歧管包括第二頭部和第一頭部，第一頭部帶有安裝在第一側(cè)壁上的氣體出ロ，而第ニ頭部帶有安裝在第二側(cè)壁上的氣體出ロ，由此，帶有ー個表面或兩個分開的表面的投影屏幕借助于使氣泡上升而形成在所述敞ロ容器所容納的一定量液體的上表面中。
15.ー種投影在水體的透明表面上的方法，包括將通風系統(tǒng)的出ロ歧管定位在水體的所述表面下方的一定深度處； 操作通風系統(tǒng)的控制閥以提供壓縮氣體給出口歧管，其中多個氣泡上升到水體的所述表面的一部分；以及 將光投影到水體的所述表面的所述一部分上，由此，光被反射給觀察者。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其中，被投影的光包括視頻圖像。
17.如權(quán)利要求15所述的方法，進ー步包括在投影光時移動客船通過水體的所述表面的所述一部分。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其中，所述出口歧管安裝在客船上。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其中，執(zhí)行所述控制閥的操作以響應(yīng)客船上的乘客對用戶輸入裝置的操作。
20.如權(quán)利要求15所述的方法，其中，所述控制閥的操作包括在一段時間內(nèi)改變供給出ロ歧管的壓縮氣體的量，由此，提供給所述一部分的氣泡的數(shù)量在這段時間內(nèi)變化。
21.如權(quán)利要求15所述的方法，其中，光的投影包括使一個或多個圖像移動在水體的所述表面的所述一部分中的不同位置。
全文摘要
一種將光例如圖像或者內(nèi)容投影在液體表面例如湖泊或者水池表面的投影系統(tǒng)。系統(tǒng)包括能夠選擇性地操作以攪動液體上表面的一部分而形成投影屏幕的攪動組件。系統(tǒng)包括將光投影或者聚焦到液體上表面上的投影屏幕的投影器組件。液體對光是透明的，但是由于上述攪動，在上表面上的投影屏幕反射一部分的投影光。攪動組件可以包括帶有分配歧管的通風系統(tǒng)，分配歧管設(shè)置在液體表面下方并且具有出口，所述出口將氣體釋放到液體中而產(chǎn)生用于屏幕的氣泡。歧管出口可以設(shè)置于兩個或者更多個深度，由此，投影屏幕的兩個或者更多個部分在不同時間產(chǎn)生。
文檔編號G03B21/62GK102819178SQ20121023931
公開日2012年12月12日 申請日期2012年5月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月6日
發(fā)明者E·A·內(nèi)梅思, D·W·克勞福德 申請人:迪斯尼實業(yè)公司