专利名称：具有由水雾或水喷雾形成的背投屏幕的三维显示系统的制作方法
技术领域：
本说明书总体涉及视觉显示和投射系统，更具体地说，涉及在室内娱乐环境或室外娱乐环境中提供三维(3D)静止或视频图像的方法和系统，比如游乐园、运动场、商业街等可能具有大量观众的地点。
背景技术：
人们对在室外环境中提供娱乐的需求增长，比如在大型城市公园、游乐园或主题乐园、运动赛事、室外音乐会或其它大量人群聚集的环境中。例如，已知可以提供激光或基于光的投射作为室外音乐会的一部分。在其它情况中，在公园环境或棒球、足球、橄榄球比赛进行中或结束后，提供焰火表演以娱乐大众是很流行的。在许多情况中，通常希望举办的表演是独特的和令人兴奋的，以至于人们主要为 了或单独为了室外表演去参观设施或会场，例如，为了观看主题乐园或娱乐场的喷泉效应。在这些情况中，喷泉、喷射流水和律动可以同步运转，且彼此之间和与音乐配乐之间可以同步相互作用。最近，水幕已用于针对观众的静止和视频图像中，比如在展会和主题乐园的观众。例如，传统的放映机(projector)可以用于在一片水域上显示标准二维视频或静止图像。令人遗憾地，通常无法产生高质量的显示，这是因为这种基于水的显示通常需要严格控制的少许风或无风、十分微弱的环境光线或暗背景的环境以及高亮度的放映机。
发明内容
发明人理解到迫切需要提供大的三维(3D)显示以娱乐诸如主题乐园的观众。同时，发明人还理解到，如果在室外会场提供这样的三维显示将是十分有用的。发明人还了解到提供三维图像通常会显著降低显示的亮度，与投射到诸如电影院投射屏幕的其它表面上的影像相比，传统的基于水的显示通常呈现更低的亮度和清晰度。此外，银幕通常用作三维投射屏幕，以维持两个投射图像(左眼和右眼图像)的偏振和允许戴着线性偏振眼镜的观众观看到恰当的图像。特殊银幕的使用还教导不要试图将三维投射到水面上。然而值得注意地是，发明人认识到或认为如果以许多悬浮的水粒(而不是一片紧密的水域)的形式提供水幕，那么此水雾屏幕将提供用于显示三维内容的独特的和有用的背投(RP)屏幕，而使戴着三维眼镜(或者不同地，为观众提供左/右眼图像滤光器)的观众观看到三维内容。鉴于此，发明人制造了包括水幕发生器(比如多个幕喷嘴)的原型三维显示系统，水幕发生器产生水滴薄雾或水滴喷雾以形成细水滴或细水粒的平面，这些细水滴或细水粒结合起来提供背投屏幕。三维显示系统还包括提供三维内容的媒体服务器和具有两个放映机的放映机系统(举例来说，三维或立体投射系统)，放映机提供或投射左眼和右眼内容到水幕的后表面或背表面。给观众提供三维滤光器(举例来说，眼镜)以使观众观看显示在水幕上的图像。最终的三维显示具有惊人的清晰度，且观看者在较宽视角范围内都可以看到三维显示，因此，观看者不必在屏幕中心正前方的位置。
虽然可以使用许多放映机，但是发明人还理解到在许多应用中，通常希望使用更有可能提供较大部分色彩频谱以到达观看者眼睛的放映机。为此，在不必使用消隐或偏振的情况下便可达到左右眼视差的放映机会得到应用。这对水幕来说是重要的，这是因为流水的湍流所引起的光衍射会显著降低观看者感知到的实际光量。例如，在三维显示系统中可以使用比如Infitec GmbH提供的Dolby3D等三维技术以增加色彩的总饱和度和水幕表面上感知到的光亮，所述三维技术使用基于干涉滤光器(interference filter)的用于立体投射中通道分离的技术。更具体地说，提供了能有效使用水来提供投射面(举例来说，水形成或提供背投屏幕)的三维显示系统。该系统包括投射屏幕产生组件，此组件包括构造成将一定体积的供给水转变为水滴屏幕的喷嘴或管嘴，所述屏幕是基本平面的，并且具有面向观看区的前表面和相对的后表面。显示系统还包括投射组件，该投射组件与所述投射屏幕产生组件至少部分同时地运行而将三维内容投射到所述后表面上。
在该显示系统的一些实施例中，投射组件包括投射左眼图像流的第一放映机和投 射右眼图像流的第二放映机。例如，所投射的三维内容包括与三维电影等对应的左眼图像和右眼图像。可以通过使用线偏振、圆偏振或其它三维技术来提供三维内容。例如，在一些优选的实施例中，第一放映机包括第一干涉滤光器，第二放映机包括与第一干涉滤光器不同的第二干涉滤光器，由此，使具有不同可见色彩频谱波段的左眼图像和右眼图像共同呈现在后表面上。当将干扰滤波作为三维投射技术应用时，该显示系统包括为观看区内的观看者提供的三维眼镜。每个三维眼镜都包括左透镜和右透镜，左透镜包括构造成使所述第一干涉滤光器过滤的图像通过的干涉滤光器，右透镜包括构造成使所述第二干涉滤光器过滤的图像通过的干涉滤光器。当然，在显示系统中也可以利用其它偏振系统，并且认为这些现存的或待开发的系统在本说明书和本申请的权利要求范围内。在一些实施方式中，第一和第二放映机是投射至少约为10000流明亮度等级的左眼和右眼图像的高亮度放映机。在一些情况中，喷嘴包括幕喷口，幕喷口被定位以向上喷射水滴从而形成基本垂直的基本平面水层。供给水具有至少50psi的压力，并且，在所述平面水层的靠近所述喷嘴的底部测量，平面水层具有至少3英寸的厚度。此外，当至少大约50%的水滴具有小于约I毫米的外尺寸时，雾幕能有效地提供投射面。然而在其它情况中，喷嘴包括定位在地面上至少大约10英尺高度处的纵长分配歧管，在这些情况中，分配歧管包括多个位于面向地面的表面上的孔或管嘴，以使水滴朝着地面滴下从而形成屏幕。在这些滴下类型的幕布或屏幕中，在紧接面向地面的表面处测量时屏幕具有至少大约I英寸的厚度，并且，小滴可以更大，例如高达1000到3000微米等等。
图I是说明三维显示系统的功能性方框图或示意图，该三维显示系统运行以将静止或视频图像投射到背投(RP)屏幕上，背投屏幕选择性地形成以接收来自立体投射组件的投射图像，举例来说，背投屏幕由一个或多个流动幕布或水滴/水粒层或从屏幕产生组件输出的薄雾形成，显示了背投屏幕的正视图或由观看者或观众成员观看到的视图。图2是显示与图I的三维显示系统相似的另一种三维显示系统的侧视图，其显示了放映机系统，该放映机系统将三维内容投射到水雾(或水喷雾或水滴)屏幕的后表面上以使观看者通过合适的光学滤光器(举例来说，三维眼镜，构造成基于放映机使用的投射滤光器或立体技术来过滤左/右眼图像)观看到三维图像。图3说明了示例性的三维显示系统，该三维显示系统利用一对放映机、三维眼镜和由水幕喷口或喷嘴形成的背投屏幕为观看者或观众显示三维图像。图4A和4B是示意性地说明三维显示系统的侧视图，在此三维显示系统中，背投屏幕分别由位于底部边缘的幕喷嘴/喷口和位于顶部边缘的滴下类型的幕布歧管形成。
具体实施例方式简要地说，本发明针对利用由水形成的投射屏幕来产生三维显示的方法和系统。更确切地说，背投(RP)屏幕是由大量水滴形成的，这些水滴可以从加压的屏幕形成喷嘴(或薄雾发生器)向上喷射出来或从水幕布形成组件的出口喷嘴或歧管向下滴下。示例性的显示系统利用三维投射和观看技术，三维内容是在基于水的背投屏幕的背表面或后表面上的投射影像，并且可由戴着与三维内容匹配的三维眼镜/滤光器的观众或观看者观看。例如， 适合用于投射在雾幕/幕布上的三维投射和观看技术是干涉滤光器技术(或“ Infitec”)，且三维显示系统可以在观看者的眼镜中和在放映机中使用干涉滤光器(举例来说，二色性滤光器(dichromatic filter)),以将右眼和左眼图像/内容传递到观看者的右眼和左眼，从而在水背投屏幕上产生视觉上吸引人的三维显示。图I以功能性方框图(或示意图)的形式说明了用于为观看者150 (或观众)显示三维图像144的三维显示系统100。为此，三维显示系统100包括投射屏幕产生组件110。投射屏幕产生组件110可以通过控制器(未示出)选择性地运行，例如，控制器可以控制供给水阀以将供给水传递到一个或多个出口喷嘴/喷口(用于向上散布或喷射的雾幕)或小滴歧管(用于向下散布或释放的水幕布)。当屏幕产生组件110运行时会产生由水滴形成的背投(RP)屏幕。例如，投射屏幕产生组件110能够提供由大量细水滴组成的雾幕112。在一些情况中，屏幕产生组件110可以使用加压供给水，加压供给水被供应给能够将加压水转变为大体积悬浮水粒或细水滴的薄雾发生器(举例来说，喷嘴、喷口或管嘴)。雾幕112的厚度可以从在I至3英寸之间直至12英寸或更大(在喷口、喷嘴或类似物的出口处测量，而且，一些有用的屏幕形成喷嘴具有10至12英寸的直径)。水滴或水粒提供用于三维内容投射的表面。三维显示系统100还包括三维或立体投射组件120，三维或立体投射组件运行(举例来说，与屏幕产生组件共同运行)以投射或输出138处所示的、三维图像流形式的三维内容，三维图像流被导向或聚焦在水背投屏幕112的背表面或后表面上。屏幕112中的水滴或细水粒发挥作用以显示三维图像140。三维显示系统100又包括滤光器或三维眼镜160，观看者150配戴或使用滤光器或三维眼镜以感知水背投屏幕112上的三维图像140。三维滤光器或具有这种滤光器的眼镜160适于将三维图像140中的右眼图像发送到观看者的右目艮，将三维图像中的左眼图像发送到观看者的左眼。投射组件120包括控制器(举例来说，计算机或类似的具有中央处理器、操作系统、存储器、输入/输出装置等的电子装置)122。控制器122通过在组件120中运行的软件或通过操作者选择性地运行，以使用视频处理器124选择性地供应或发射来自三维内容源/存储器126 (举例来说，在组件120的存储器中的或通过有线/无线连接接收的来自另一个媒体服务器/源的数字视频或静止内容)的左眼图像128和右眼图像129。视频处理器124提供这种内容到一个或多个放映机130，每个放映机130都包括三维滤光器或适配器(adapter)，以使用特殊的三维投射/传递技术(比如干涉滤光器技术、线偏振、圆偏振、转轮技术或其它现存的或待发展的三维投射技术)来提供三维图像流138。如上所述，三维滤光器/眼镜160与用于提供位于存储器126中的三维内容和通过三维滤光器/适配器134产生三维图像流138的技术相匹配，因此，观看者150感知到源自水背投屏幕112上的三维图像140的感知的影像144。另一方面，可以利用其它类型的三维投射技术，图示系统仅提供一个例子。类似地，也可以利用一个或多个放映机130。例如，可以使用单个放映机130来提供三维图像流138，举例来说，比如120kHz的旋转滤光器或类似的旋转滤光器放映机。投射组件120的其它布置包括具有高流明输出的放映机，这种放映机能够利用任何类型的内容产生或传递。类似地，水幕或水幕布可以利用几乎任何类型的技术来 提供水幕或水幕布。图2说明了另一种三维显示系统200的侧视图，该显示系统使用水滴屏幕214(举例来说，薄雾或喷雾屏幕)来提供或显示观看者235通过滤光器/眼镜230可以观看的三维图像229。系统200包括水供给源214，水供给源通过控制阀提供相对高压的水给薄雾或屏幕发生器210。屏幕发生器210包括一个或多个出口喷嘴或管嘴212，出口喷嘴或管嘴212设计成向上(在此例中)喷射水滴或微细的弥雾形式的加压水，以形成雾幕214。通常雾幕214大致与水平面垂直，但是也可以与水平面成角度(如下所述)以达到特殊效果和/或限制由下落的水引起的污染(举例来说，为了维持用于接收三维内容228的高质量的后表面216，喷嘴/管嘴212可以朝着观看者235成诸如I到5度或更大的角度)。三维显示系统200还包括提供数字内容到放映机系统224的媒体服务器220。例如，媒体服务器220可以提供用于静止图像或用于视频或电影的左眼和右眼图像。放映机224包括滤光器/适配器226，以将三维内容(举例来说，左眼和右眼图像)228投射到雾幕214的背表面或后表面216上(举例来说，位于与面对和/或紧接观看者235的前表面217相对的表面上)。这导致或允许观看者235通过前表面217观看到显示的三维图像229，观看者戴着或使用滤光器或眼镜230，左眼看见左眼图像，右眼看见右眼图像。另一方面，由滤光器/适配器226和滤光器/三维眼镜230提供的三维投射和观看技术会相互匹配，以使观看者235使用雾幕214恰当地感知投射的三维内容228。在说明书的这一点，讨论用于更详细地实施显示系统100、200和用于提供发明人使用的一个实施方式以测试基于水的三维投射原理的部件或装置是有用的。首先致力于测试的实施方式或原型，所运行的三维显示系统利用大尺寸幕喷嘴来产生用于提供投射面或背投屏幕的有益质量的水幕。更确切地说，可以使用水幕喷口来产生用于背投的薄雾或水滴屏幕，且原型使用PEM Fountain Company, Ontario, Canada制造的水幕喷口来产生雾幕。在一个实施例中，使用入口水压范围从50到250PSI的PEM 1854/08，6英寸水幕喷口。这种产品的屏幕的高度从大约10英尺到100英尺，宽度大约是高度值的三倍。喷口 /喷嘴(举例来说，不锈钢幕喷口)具有12英寸的外直径，且构造成具有许多直径十分小的孔以便采用喷雾或薄雾的层状附着分布(举例来说，将高压供给水转变为大量散布的细滴)，而且，喷雾具有随喷嘴压力而变化的弧度(举例来说，175度到182度)。在一些情况中，进水口包括抽水机以提供高压水到射流喷嘴/出口喷嘴和稳流器。(举例来说，PEM21060，6英寸稳流器)。用于投射和使用三维眼镜/观看者的滤光器过滤的三维技术是干涉滤光器技术。使用干涉滤光器技术或“Infitec”，可以在观看者的眼镜和放映机中提供二色性滤光器形式的特殊干涉滤光器。滤光器将可见色彩频谱分为六个窄带(两个在红色区域，两个在绿色区域，两个在蓝色区域，可以称为R1、R2、G1、G2、B1和B2)。RUGl和BI带用于一只眼的图像(比如左眼)，R2、G2和B2带用于另一只眼的图像(比如右眼)。人眼在很大程度上对这些细小光谱差别不敏感，因此，用于三维投射的干涉滤光器技术能够在两眼之间产生仅具有细微颜色差别的全彩色三维图像。有时，干涉滤光器技术被描述为“超级彩色立体图”，这是因为它是频谱多路传输的先进形式，频谱多路传输是用于提供三维显示的传统彩色立体图技术的关键。在Dolby三维剧场中Dolby使用了这样的干涉滤光器技术。在三维显示系统的测试实施方式中，发明人使用结合上述水幕的Dolby Infitec三维技术。因此,可以认为放映机上的三维适配器/滤光器是干涉滤光器或使用具有类似滤光器的三维眼镜的光谱立体适配器，以将适当的图像导引到右眼和左眼。在一些情况中，可以使用二色性滤光器，比如 Dolby和/或Infitec GmbH或其它三维投射/观看工业生产的眼镜二色性滤光器。在测试系统中，虽然放映机和视频处理器是由Christie Digital System USA, Inc.配销的产品，I匕如，LX或LW系列或SXGA s+20k系列(举例来说Roadster)的放映机和Vista Spyder之一、Spyder X20或Vista URS视频处理器(用于信号流的视频操控中)，但是几乎任何放映机都可用于投射三维内容。三维显示系统可在晚间(举例来说，具有低或少的环境照明)正常运行以将三维内容投射到允许观众通过三维眼镜(也就是 ΝΓΠ上O高级眼镜)观看清晰明亮的立体图像的水幕的后表面上。此外，需要注意的是显示系统可以用于室外环境，也可以用于室内会场和应用中。发明人认为使用这些特殊三维技术的优点是干涉过滤(正如提供的Dolby和/或Infitec GmbH系统/装置)不必使用消隐或偏振便可达到左右眼视差。干涉过滤允许几乎整个色彩频谱到达观看者的眼睛。此效果对水幕或雾幕的使用很重要，且使用水幕或雾幕时通常希望产生此效果，这是因为由水的湍流引起的光衍射会显著地降低实际感知光量或水平。使用干涉过滤作为三维显示系统的三维投射/观看部件的一部分可显著增加色彩的总饱和度和观看到的三维图像的亮度，因此，可以使用在这里教导的原理。换句话说，发明人已经发现，尽管工业教导或知识要求三维显示优选使用比如银幕的高质量屏幕，但是在喷射(或“滴下”或下落水)屏幕或幕布中使用水滴以提供背投屏幕可以有效地完成三维投射。为此，供给水大致从具有湍流的喷嘴/管嘴/歧管输出，以产生具有特定厚度和密度的薄雾(或在水幕/幕布中的一定量散布水滴或一定量混合空气)。通常优选较厚的屏幕通过提供更多形成屏幕/幕布的背表面或投射面的微粒或小滴，以产生更明亮的三维显示。此外，由于三维投射技术通常减少图像的亮度，通常优选放映机具有高亮度以达到更好的效果，并且更暗的光照环境通常更利于观看显示的图像(举例来说，在夜间室外应用中，三维显示系统会更有用)。考虑到上述测试或特定的实施方式，现在讨论适于在水背投屏幕上投射的三维显示系统的更普遍的几个部件是有用的。虽然投射三维内容和/或观看显示的三维图像的三维技术是上述许多实施例中讨论的基于干涉滤光器的技术，但是其它技术在一些情况中也是有用的。例如，虽然在一些情况中可以使用具有转轮适配器的单个放映机，该转轮适配器与放映机输出流同步以轮流更替投射右眼和左眼图像，但是许多实施例会利用两个放映机以获得同时投射作为三维内容的左眼和右眼图像的专用放映机。 在一些情况中，三维观察器技术可以起作用，比如与位于背投屏幕(雾幕/幕布)上的投射图像同步的液晶开闭眼镜。在一些实施例中，可以使用偏振技术，三维眼镜/滤光器是线偏振或其它偏振眼镜。在这些实施例中，使用两个放映机来提供三维视频或运动画面，以使两个图像通过正交偏振滤光器投射到雾幕/幕布的背平面上(但是在不用银幕的情况下，会有偏振损失)。两个放映机可以接收来自具有双头显卡、媒体服务器和/或视频处理器的计算机(如上所述)的三维内容。观看者戴着具有一对正交偏振滤光器的三维眼镜，每个正交偏振滤光器只适于使相同偏振方向的光通过，而阻碍正交偏振的光通过，如此，每只眼只看到两个同步显示图像中的一个。在其它情况中，观看者可以戴着具有透镜的圆偏振 眼镜，透镜提供反向安装的圆形起偏器以具有相反旋向性。三维显示系统中包括两个放映机以将两个重叠图像投射到水幕/幕布的后表面的相同部分。放映机通过相反旋向的圆偏振片投射，如此，左旋圆偏振的光被右旋分析器/透镜阻挡，反之亦然(举例来说，三维技术与应用在包括RealD或RealD类型的三维眼镜的RealD电影院的技术相类似)。大体上，这里所描述的三维显示系统适于将三维内容投射到水幕、水薄层或水幕布形成的背投屏幕上。由于水幕由戴着三维眼镜或使用三维技术滤光器的观众或观看者的观看区的空气中的大量细水滴组成，因此可以认为此水幕为雾幕。将水击碎或冲散为云状或团状或很小的微滴会极大地增加用于接收和显示投射的三维内容的平面区域。因此，微粒越细小，最终的三维显示图像的质量越高(只要密度和/或厚度也是足够的)。使用相同直径的水粒来形成屏幕是困难的或不可能的，因此相当大范围直径的水粒会用于实现本发明。然而在一些情况中，选择水雾喷嘴(或自由下落/高架分配管道或歧管)提供大百分比的(比如50%或更多)、尺寸(举例来说，直径)小于约3毫米(3000微米)的水滴，更希望喷嘴能提供更大百分比的、尺寸小于约I毫米的水滴(举例来说，300到1000微米的薄雾喷嘴是有用的)。大致通过两种方式形成雾幕将液滴或小滴喷射进空气，或使水从抬高的雾幕或水幕布发生器落下。在第一种情况中，雾幕可以采用扇形或孔雀尾形状，并且通过使用PEMFountain Company的装备(或为了特定任务开发的或从除了 PEM Fountain Company以外的其它生产商/批发商处购买的屏幕/幕布装备)来实现，比如将加压供给水转变为弧形水喷雾或水雾的幕喷口。其它公司也提供水幕系统，比如Mirage WaterWorks, Inc. , Anaheim, California, USA，这些公司的系统和装备可以用于提供有用的喷射雾幕。虽然以基本垂直布置的形式提供许多屏幕/幕布，但是本说明书的雾幕可以尝试或具有任意角度，比如从40度至80度或在任一方向的角度，但是所成角度并不限于40度至80度。基于重力的幕布或垂幕也可用于提供一定厚度的细水滴以提供背投屏幕。这些系统通常包括一系列歧管或喷嘴部分以提供所期望的屏幕宽度，然后用泵将水提升到幕歧管的位置(举例来说，尽管更高的屏幕由诸如30到100英尺或更高的自由下落水滴形成，但通常高度是5到30英尺)。例如，但不局限于此例，Tsunami Water Screens, OakPark, Illinois, USA生产的水幕系统可用于提供对背投屏幕有用的自由下落水滴屏幕，并且这些系统可以提供具有4英尺的纵长喷嘴部分、2英寸*2英寸的横截面形状的升管或歧管(以提供厚度介于大约O. 5到3英寸之间的屏幕或幕布)。在这些系统中，水不必处于高压，而仅仅需要通过喷嘴部分或分配管道以足够的体积供应，喷嘴部分或分配管道包括许多位于底部喷嘴/管嘴表面上的小孔以将供给水分散为水滴或细滴(举例来说，水喷雾或水雾)，这些水滴或细滴作为三维投射面是有用的。大体上，几乎任何类型的放映机都可用于将三维内容投射到雾幕上，但是，既然提供三维显示通常减少投射图像的亮度，因此在许多三维显示系统的应用中更需要更高亮度的放映机。例如，利用亮度至少约为7000ANSI流明的高亮度放映机是有用的，而且许多实施方式会使用能提供10000到15000 (或更高)ANSI流明的放映机(比如IXD类型或DLP类型的放映机)。这些放映机很容易从Christie Digital Systems USA和其它生产商/批发商处得到。图3说明了运行中的三维显示系统，该显示系统为观看者340提供或显示三维图像330。三维显示系统300使用喷射技术产生雾背投屏幕316。确切地说，三维显示系统300包括供给线路310，该供给线路310为薄雾发生/喷射喷 嘴314提供来自供给水304的加压水。例如，喷嘴314可以采取上述幕喷口或类似装置的形式，幕喷口或类似装置能够将来自供给水304的高压水(举例来说，大于50psi)转变为细水滴(举例来说，尺寸小于大约1000微米的大百分比的小滴)形式的孔雀尾形状的屏幕316。然而，屏幕316在至少靠近喷嘴/出口管嘴314处大致为平面，以保持为三维图像330提供投射面(或透镜)的小滴的期望密度。光从水雾幕布上反射掉的原因与水从喷泉喷嘴管路喷出时混合的空气量有关系。当光线撞击水粒时，水粒被照亮从而提供有用的投射面。选择供给水304的压力和喷嘴314以提供具有期望的高度Hsraeen和宽度Wsc_n(比如至少大约10英尺高，30英尺宽)、且通常为扇形或孔雀尾形状的屏幕316。如图3所示，显示系统300包括第一和第二放映机320、326，运行(比如通过视频处理器或媒体服务器)第一和第二放映机以将三维内容323、329投射到雾幕316的后表面上。为此，放映机320、326可以分别被供应或接收作为输入的左眼和右眼图像流，并且放映机320、326包括三维适配器/滤光器322、328以提供内容323、329。如上所述，使用的三维技术可以不同以实践本发明和系统300，并且三维技术与提供给观看背投屏幕316上的三维图像330的观看者340的三维眼镜或滤光器350相匹配或成对。例如，当三维技术或技术是波长复合可见时(举例来说，由Dolby和/或Infitec GmbH提供的三维技术),滤光器或适配器322、328和眼镜350中的滤光器包括干涉滤光器，然而在其它情况中，可以使用线偏振或圆偏振或其它三维技术。屏幕316在运行放映机320、326之前形成，屏幕316在某些低光度环境中几乎不可见，然后运行放映机320、326以将三维内容(左眼和右眼图像)投射到后表面上(或与接近观看者350的表面相对的表面)，进而提供可被观看者340通过三维眼镜的透镜的滤光器观看的高质量的三维图像330。供给水304的流动速率和压力在投射三维投射内容323、329期间保持不变，或者流动速率和压力变化以取得期望的效果。例如，通过增大水压来增大高度Hsraeen和宽度Wsraeen,从而使三维图像330的尺寸变大,或者反之亦然。图4A说明了与图3显示系统类似的显示系统400的侧视图。在显示系统400中，一对放映机410配备有适配器/滤光器412以投射三维内容414。通常三维内容414是来自三维电影等的左眼和右眼图像，适配器/滤光器412是干涉滤光器、偏振滤光器等，观看者434戴着匹配滤光器432 (举例来说，具有适当干涉滤光器、偏振滤光器等的三维眼镜)观看显示的三维图像430。三维显示系统400是喷射类型的系统。确切地说，显示系统400包括适于将高压供给水转变为基本平面垂直雾幕424的幕喷口 /喷嘴420。喷口 /喷嘴420提供屏幕424，该屏幕424接近和/或面对放映机410的后表面426以及提供接近或面对观看者434的前表面428。后表面426利用许多细水滴来提供用于接收投射的三维内容414的投射面(举例来说，放映机410都聚焦在后表面426的单一区域或部分)。屏幕424基本上是平面的，在位于或接近喷嘴/管嘴420的出口处测量具有厚度tsraeen，，喷嘴/管嘴420在后表面426的每一位置处提供足够的小滴以提供恰当的三维显示430。例如，屏幕厚度tsraeen可以是3到6英寸或更厚，一些屏幕喷口具有大约12英寸的直径(举例来说，这种情况下，底部的厚度很可能是大约10到12英寸)。通过向上喷水形成的屏幕424的一个问题是由下落的水429所导致的污染或“噪音”。例如，水429落入屏幕424，导致表面部分断裂、扭曲或改变观看者434观看的图像 430。为了减少这种问题，喷嘴/管嘴420可以在相对于水平面的一个方向或另一方向倾斜以使下落的水429落到雾幕424的前面或后面。如图所示，喷嘴420倾斜角度Θ，如此，下落的水429落在前表面428的前面，且不会影响后投射面426，举例来说，倾斜角度Θ可以是I到5度或更大以取得特殊效果或结果。图4B说明了三维显示系统450，其利用了图4A中的系统400的几个部件，比如放映机410、适配器414和滤光器432 (比如在三维眼镜中)。然而系统450与系统400不同，因为系统450是自由下落水系统。为此，系统450包括提供许多出口 /孔(或喷嘴部分)的幕布歧管或分配管道460，通过幕布歧管或分配管道喷射或分散水滴以使水滴由于重力下落到地面，从而提供雾幕或幕布462。在位于或接近歧管/管道460处测量时自由下落的雾幕或水幕462的厚度为tscreen,且此厚度tsc_n在沿着屏幕462 (此屏幕是下落水滴的平面层)的整个高度上大体相对不变。雾幕462中的水滴通常比喷射屏幕424中的水滴大，如此，雾幕462的厚度可能更小，比如O. 5到4英寸，而不是屏幕424的4到12英寸，但雾幕462仍能得到理想的三维图像468。在使用期间，运行放映机410以通过滤光器/适配器412而将三维内容投射到下落类型水幕布462的后表面464上。结果，观看者434能够通过滤光器432(此滤光器在技术/设计上与适配器/滤光器412成对)感知来自前表面466的三维图像468。虽然以一定程度的特殊性描述和说明了本发明，但是应当理解的是，本公开文件仅仅通过示例进行说明，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，本领域技术人员可以改变零件的组合和布置，正如下文所要求的。在一些实施例中，投射组件构造成不要求双投射，而使用旋转滤光器类型的放映机，同时需要强调的是，显示系统可以使用多种偏振技术(现存的或待发展的)，且观看者可以戴着或不需要戴着三维滤光器/眼镜来观看投射到水背投屏幕上的三维内容。
权利要求
1.一种使用水来提供投射面的三维显示系统，包括 投射屏幕产生组件，包括将一定体积的供给水转变为水滴屏幕的喷嘴，所述屏幕具有面向观看区的前表面和相对的后表面；和 投射组件，与所述投射屏幕产生组件至少部分同时地运行而将三维内容投射到所述后表面上。
2.如权利要求I所述的三维显示系统，其中，所述投射组件包括投射左眼图像流的第一放映机和投射右眼图像流的第二放映机，所投射的三维内容包括左眼图像和右眼图像。
3.如权利要求2所述的三维显示系统，其中，所述第一放映机包括第一干涉滤光器，所述第二放映机包括与所述第一干涉滤光器不同的第二干涉滤光器，由此，具有不同可见色彩频谱波段的所述左眼图像和所述右眼图像共同呈现在所述后表面上。
4.如权利要求3所述的三维显示系统，还包括为观看区内的观看者提供的三维眼镜，每个三维眼镜都包括左透镜和右透镜，左透镜包括构造成使所述第一干涉滤光器过滤的图像通过的干涉滤光器，右透镜包括构造成使所述第二干涉滤光器过滤的图像通过的干涉滤光器。
5.如权利要求2所述的三维显示系统，其中，所述第一放映机和所述第二放映机投射至少约为10000流明亮度等级的左眼图像和右眼图像。
6.如权利要求I所述的三维显示系统，其中，所述喷嘴包括幕喷口，该幕喷口被定位以向上喷射水滴从而形成基本垂直的基本平面水层。
7.如权利要求6所述的三维显示系统，其中，所述供给水具有至少50psi的压力，并且，在所述平面水层的紧接所述喷嘴的底部测量，所述平面水层具有至少约3英寸的厚度。
8.如权利要求6所述的三维显示系统，其中，至少大约50%的水滴具有小于约I毫米的外尺寸。
9.如权利要求I所述的三维显示系统，其中，所述喷嘴包括定位在地面上至少大约10英尺高度处的纵长分配歧管，其中，所述分配歧管包括多个位于面向地面的表面上的孔，以使水滴朝着地面滴下从而形成屏幕，并且，其中，在所述平面水层的靠近所述喷嘴的底部测量，所述屏幕具有至少大约I英寸的厚度。
10.一种基于水的投射设备，包括 水供给源，能够选择性地运行以提供一定体积的水； 薄雾发生器，接收所述一定体积的水，进而输出包括薄雾的平面雾幕； 提供左眼图像流和右眼图像流的媒体服务器；和 投射系统，处理所述左眼图像流和所述右眼图像流，进而将三维内容投射到所述雾幕的表面上。
11.如权利要求10所述的投射设备，其中，所述薄雾发生器包括管嘴，当以至少约50psi压力提供所述一定体积的水时，所述管嘴输出与垂直面成约5度范围内的雾幕。
12.如权利要求11所述的投射设备，其中，所述雾幕包括细水滴，至少50%的细水滴具有小于约I毫米的外直径。
13.如权利要求10所述的投射设备，其中，所述投射系统包括投射所述左眼图像流的第一放映机和投射所述右眼图像流的第二放映机，所述第一放映机和所述第二放映机都包括执行所述处理以提供三维内容的三维技术适配器。
14.如权利要求13所述的投射设备，其中，所述三维技术适配器包括第一干涉滤光器和与所述第一干涉滤光器不同的第二干涉滤光器，由此，通过包括与所述第一干涉滤光器和所述第二干涉滤光器对应的透镜的三维眼镜可以观看到三维图像。
15.—种三维显不系统,包括 薄雾发生器，接收一定体积的加压水，并输出包括多个细水滴的平面水幕； 第一放映机，将用于三维电影的左眼图像流投射到所述水幕的后表面上；和 第二放映机，同时将与所述左眼图像流对应的右眼图像流投射到所述水幕的后表面上。
16.如权利要求15所述的三维显示系统，其中，利用过滤干涉来过滤所投射的左眼图像和右眼图像，由此，使用包括干涉滤光器的透镜能够分别观看到所述左眼图像和所述右眼图像。
17.如权利要求15所述的三维显示系统，其中，所投射的左眼和右眼图像是线性偏振或圆偏振的，由此，使用包括对应的偏振滤光器的透镜能够分别观看到所述左眼图像和所述右眼图像。
18.如权利要求15所述的三维显示系统，其中，所述薄雾发生器包括幕喷口，所述加压水具有至少约50psi的压力。
19.如权利要求18所述的三维显示系统，其中，所述幕喷口具有多个开口，所述开口形成合适的尺寸以产生具有小于约100微米的外尺寸的水滴。
20.如权利要求15所述的三维显示系统，其中，所述第一放映机和所述第二放映机都包括以至少约为10000流明的亮度提供所投射的左眼和右眼图像的高亮度放映机。
全文摘要
一种使用平面雾层或水滴层作为背投屏幕的三维显示系统。此显示系统包括屏幕产生组件，其具有构造成将供给水转变为水滴屏幕的喷嘴。该屏幕是基本上平面的，且具有面向观看区的前表面和相对的后表面。此显示系统包括将三维内容投射到后表面上的投射组件。该投射组件包括投射左眼图像的第一放映机和投射右眼图像的第二放映机。可以使用偏振或其它三维技术来提供三维内容。例如，第一放映机包括第一干涉滤光器，第二放映机包括与第一干涉滤光器不同的第二干涉滤光器，由此，使具有不同可见色彩频谱波段的左眼图像和右眼图像共同呈现在后表面上。
文档编号G02B27/26GK102854738SQ20121022798
公开日2013年1月2日 申请日期2012年7月2日 优先权日2011年6月30日
发明者E.M.凯勒, J.A.赛克斯 申请人:迪斯尼实业公司