專利名稱：具有由水霧或水噴霧形成的背投屏幕的三維顯示系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本說明書總體涉及視覺顯示和投射系統(tǒng)，更具體地說，涉及在室內(nèi)娛樂環(huán)境或室外娛樂環(huán)境中提供三維(3D)靜止或視頻圖像的方法和系統(tǒng)，比如游樂園、運(yùn)動(dòng)場(chǎng)、商業(yè)街等可能具有大量觀眾的地點(diǎn)。
背景技術(shù)：
人們對(duì)在室外環(huán)境中提供娛樂的需求增長(zhǎng)，比如在大型城市公園、游樂園或主題樂園、運(yùn)動(dòng)賽事、室外音樂會(huì)或其它大量人群聚集的環(huán)境中。例如，已知可以提供激光或基于光的投射作為室外音樂會(huì)的一部分。在其它情況中，在公園環(huán)境或棒球、足球、橄欖球比賽進(jìn)行中或結(jié)束后，提供焰火表演以?shī)蕵反蟊娛呛芰餍械摹Ｔ谠S多情況中，通常希望舉辦的表演是獨(dú)特的和令人興奮的，以至于人們主要為 了或單獨(dú)為了室外表演去參觀設(shè)施或會(huì)場(chǎng)，例如，為了觀看主題樂園或娛樂場(chǎng)的噴泉效應(yīng)。在這些情況中，噴泉、噴射流水和律動(dòng)可以同步運(yùn)轉(zhuǎn)，且彼此之間和與音樂配樂之間可以同步相互作用。最近，水幕已用于針對(duì)觀眾的靜止和視頻圖像中，比如在展會(huì)和主題樂園的觀眾。例如，傳統(tǒng)的放映機(jī)(projector)可以用于在一片水域上顯示標(biāo)準(zhǔn)二維視頻或靜止圖像。令人遺憾地，通常無法產(chǎn)生高質(zhì)量的顯示，這是因?yàn)檫@種基于水的顯示通常需要嚴(yán)格控制的少許風(fēng)或無風(fēng)、十分微弱的環(huán)境光線或暗背景的環(huán)境以及高亮度的放映機(jī)。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明人理解到迫切需要提供大的三維(3D)顯示以?shī)蕵分T如主題樂園的觀眾。同時(shí)，發(fā)明人還理解到，如果在室外會(huì)場(chǎng)提供這樣的三維顯示將是十分有用的。發(fā)明人還了解到提供三維圖像通常會(huì)顯著降低顯示的亮度，與投射到諸如電影院投射屏幕的其它表面上的影像相比，傳統(tǒng)的基于水的顯示通常呈現(xiàn)更低的亮度和清晰度。此外，銀幕通常用作三維投射屏幕，以維持兩個(gè)投射圖像(左眼和右眼圖像)的偏振和允許戴著線性偏振眼鏡的觀眾觀看到恰當(dāng)?shù)膱D像。特殊銀幕的使用還教導(dǎo)不要試圖將三維投射到水面上。然而值得注意地是，發(fā)明人認(rèn)識(shí)到或認(rèn)為如果以許多懸浮的水粒(而不是一片緊密的水域)的形式提供水幕，那么此水霧屏幕將提供用于顯示三維內(nèi)容的獨(dú)特的和有用的背投(RP)屏幕，而使戴著三維眼鏡(或者不同地，為觀眾提供左/右眼圖像濾光器)的觀眾觀看到三維內(nèi)容。鑒于此，發(fā)明人制造了包括水幕發(fā)生器(比如多個(gè)幕噴嘴)的原型三維顯示系統(tǒng)，水幕發(fā)生器產(chǎn)生水滴薄霧或水滴噴霧以形成細(xì)水滴或細(xì)水粒的平面，這些細(xì)水滴或細(xì)水粒結(jié)合起來提供背投屏幕。三維顯示系統(tǒng)還包括提供三維內(nèi)容的媒體服務(wù)器和具有兩個(gè)放映機(jī)的放映機(jī)系統(tǒng)(舉例來說，三維或立體投射系統(tǒng))，放映機(jī)提供或投射左眼和右眼內(nèi)容到水幕的后表面或背表面。給觀眾提供三維濾光器(舉例來說，眼鏡)以使觀眾觀看顯示在水幕上的圖像。最終的三維顯示具有驚人的清晰度，且觀看者在較寬視角范圍內(nèi)都可以看到三維顯示，因此，觀看者不必在屏幕中心正前方的位置。
雖然可以使用許多放映機(jī)，但是發(fā)明人還理解到在許多應(yīng)用中，通常希望使用更有可能提供較大部分色彩頻譜以到達(dá)觀看者眼睛的放映機(jī)。為此，在不必使用消隱或偏振的情況下便可達(dá)到左右眼視差的放映機(jī)會(huì)得到應(yīng)用。這對(duì)水幕來說是重要的，這是因?yàn)榱魉耐牧魉鸬墓庋苌鋾?huì)顯著降低觀看者感知到的實(shí)際光量。例如，在三維顯示系統(tǒng)中可以使用比如Infitec GmbH提供的Dolby3D等三維技術(shù)以增加色彩的總飽和度和水幕表面上感知到的光亮，所述三維技術(shù)使用基于干涉濾光器(interference filter)的用于立體投射中通道分離的技術(shù)。更具體地說，提供了能有效使用水來提供投射面(舉例來說，水形成或提供背投屏幕)的三維顯示系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括投射屏幕產(chǎn)生組件，此組件包括構(gòu)造成將一定體積的供給水轉(zhuǎn)變?yōu)樗纹聊坏膰娮旎蚬茏?，所述屏幕是基本平面的，并且具有面向觀看區(qū)的前表面和相對(duì)的后表面。顯示系統(tǒng)還包括投射組件，該投射組件與所述投射屏幕產(chǎn)生組件至少部分同時(shí)地運(yùn)行而將三維內(nèi)容投射到所述后表面上。
在該顯示系統(tǒng)的一些實(shí)施例中，投射組件包括投射左眼圖像流的第一放映機(jī)和投 射右眼圖像流的第二放映機(jī)。例如，所投射的三維內(nèi)容包括與三維電影等對(duì)應(yīng)的左眼圖像和右眼圖像?？梢酝ㄟ^使用線偏振、圓偏振或其它三維技術(shù)來提供三維內(nèi)容。例如，在一些優(yōu)選的實(shí)施例中，第一放映機(jī)包括第一干涉濾光器，第二放映機(jī)包括與第一干涉濾光器不同的第二干涉濾光器，由此，使具有不同可見色彩頻譜波段的左眼圖像和右眼圖像共同呈現(xiàn)在后表面上。當(dāng)將干擾濾波作為三維投射技術(shù)應(yīng)用時(shí)，該顯示系統(tǒng)包括為觀看區(qū)內(nèi)的觀看者提供的三維眼鏡。每個(gè)三維眼鏡都包括左透鏡和右透鏡，左透鏡包括構(gòu)造成使所述第一干涉濾光器過濾的圖像通過的干涉濾光器，右透鏡包括構(gòu)造成使所述第二干涉濾光器過濾的圖像通過的干涉濾光器。當(dāng)然，在顯示系統(tǒng)中也可以利用其它偏振系統(tǒng)，并且認(rèn)為這些現(xiàn)存的或待開發(fā)的系統(tǒng)在本說明書和本申請(qǐng)的權(quán)利要求范圍內(nèi)。在一些實(shí)施方式中，第一和第二放映機(jī)是投射至少約為10000流明亮度等級(jí)的左眼和右眼圖像的高亮度放映機(jī)。在一些情況中，噴嘴包括幕噴口，幕噴口被定位以向上噴射水滴從而形成基本垂直的基本平面水層。供給水具有至少50psi的壓力，并且，在所述平面水層的靠近所述噴嘴的底部測(cè)量，平面水層具有至少3英寸的厚度。此外，當(dāng)至少大約50%的水滴具有小于約I毫米的外尺寸時(shí)，霧幕能有效地提供投射面。然而在其它情況中，噴嘴包括定位在地面上至少大約10英尺高度處的縱長(zhǎng)分配歧管，在這些情況中，分配歧管包括多個(gè)位于面向地面的表面上的孔或管嘴，以使水滴朝著地面滴下從而形成屏幕。在這些滴下類型的幕布或屏幕中，在緊接面向地面的表面處測(cè)量時(shí)屏幕具有至少大約I英寸的厚度，并且，小滴可以更大，例如高達(dá)1000到3000微米等等。


圖I是說明三維顯示系統(tǒng)的功能性方框圖或示意圖，該三維顯示系統(tǒng)運(yùn)行以將靜止或視頻圖像投射到背投(RP)屏幕上，背投屏幕選擇性地形成以接收來自立體投射組件的投射圖像，舉例來說，背投屏幕由一個(gè)或多個(gè)流動(dòng)幕布或水滴/水粒層或從屏幕產(chǎn)生組件輸出的薄霧形成，顯示了背投屏幕的正視圖或由觀看者或觀眾成員觀看到的視圖。圖2是顯示與圖I的三維顯示系統(tǒng)相似的另一種三維顯示系統(tǒng)的側(cè)視圖，其顯示了放映機(jī)系統(tǒng)，該放映機(jī)系統(tǒng)將三維內(nèi)容投射到水霧(或水噴霧或水滴)屏幕的后表面上以使觀看者通過合適的光學(xué)濾光器(舉例來說，三維眼鏡，構(gòu)造成基于放映機(jī)使用的投射濾光器或立體技術(shù)來過濾左/右眼圖像)觀看到三維圖像。圖3說明了示例性的三維顯示系統(tǒng)，該三維顯示系統(tǒng)利用一對(duì)放映機(jī)、三維眼鏡和由水幕噴口或噴嘴形成的背投屏幕為觀看者或觀眾顯示三維圖像。圖4A和4B是示意性地說明三維顯示系統(tǒng)的側(cè)視圖，在此三維顯示系統(tǒng)中，背投屏幕分別由位于底部邊緣的幕噴嘴/噴口和位于頂部邊緣的滴下類型的幕布歧管形成。
具體實(shí)施例方式簡(jiǎn)要地說，本發(fā)明針對(duì)利用由水形成的投射屏幕來產(chǎn)生三維顯示的方法和系統(tǒng)。更確切地說，背投(RP)屏幕是由大量水滴形成的，這些水滴可以從加壓的屏幕形成噴嘴(或薄霧發(fā)生器)向上噴射出來或從水幕布形成組件的出口噴嘴或歧管向下滴下。示例性的顯示系統(tǒng)利用三維投射和觀看技術(shù)，三維內(nèi)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，并且可由戴著與三維內(nèi)容匹配的三維眼鏡/濾光器的觀眾或觀看者觀看。例如， 適合用于投射在霧幕/幕布上的三維投射和觀看技術(shù)是干涉濾光器技術(shù)(或“ Infitec”)，且三維顯示系統(tǒng)可以在觀看者的眼鏡中和在放映機(jī)中使用干涉濾光器(舉例來說，二色性濾光器(dichromatic filter)),以將右眼和左眼圖像/內(nèi)容傳遞到觀看者的右眼和左眼，從而在水背投屏幕上產(chǎn)生視覺上吸引人的三維顯示。圖I以功能性方框圖(或示意圖)的形式說明了用于為觀看者150 (或觀眾)顯示三維圖像144的三維顯示系統(tǒng)100。為此，三維顯示系統(tǒng)100包括投射屏幕產(chǎn)生組件110。投射屏幕產(chǎn)生組件110可以通過控制器(未示出)選擇性地運(yùn)行，例如，控制器可以控制供給水閥以將供給水傳遞到一個(gè)或多個(gè)出口噴嘴/噴口(用于向上散布或噴射的霧幕)或小滴歧管(用于向下散布或釋放的水幕布)。當(dāng)屏幕產(chǎn)生組件110運(yùn)行時(shí)會(huì)產(chǎn)生由水滴形成的背投(RP)屏幕。例如，投射屏幕產(chǎn)生組件110能夠提供由大量細(xì)水滴組成的霧幕112。在一些情況中，屏幕產(chǎn)生組件110可以使用加壓供給水，加壓供給水被供應(yīng)給能夠?qū)⒓訅核D(zhuǎn)變?yōu)榇篌w積懸浮水?；蚣?xì)水滴的薄霧發(fā)生器(舉例來說，噴嘴、噴口或管嘴)。霧幕112的厚度可以從在I至3英寸之間直至12英寸或更大(在噴口、噴嘴或類似物的出口處測(cè)量，而且，一些有用的屏幕形成噴嘴具有10至12英寸的直徑)。水滴或水粒提供用于三維內(nèi)容投射的表面。三維顯示系統(tǒng)100還包括三維或立體投射組件120，三維或立體投射組件運(yùn)行(舉例來說，與屏幕產(chǎn)生組件共同運(yùn)行)以投射或輸出138處所示的、三維圖像流形式的三維內(nèi)容，三維圖像流被導(dǎo)向或聚焦在水背投屏幕112的背表面或后表面上。屏幕112中的水滴或細(xì)水粒發(fā)揮作用以顯示三維圖像140。三維顯示系統(tǒng)100又包括濾光器或三維眼鏡160，觀看者150配戴或使用濾光器或三維眼鏡以感知水背投屏幕112上的三維圖像140。三維濾光器或具有這種濾光器的眼鏡160適于將三維圖像140中的右眼圖像發(fā)送到觀看者的右目艮，將三維圖像中的左眼圖像發(fā)送到觀看者的左眼。投射組件120包括控制器(舉例來說，計(jì)算機(jī)或類似的具有中央處理器、操作系統(tǒng)、存儲(chǔ)器、輸入/輸出裝置等的電子裝置)122?？刂破?22通過在組件120中運(yùn)行的軟件或通過操作者選擇性地運(yùn)行，以使用視頻處理器124選擇性地供應(yīng)或發(fā)射來自三維內(nèi)容源/存儲(chǔ)器126 (舉例來說，在組件120的存儲(chǔ)器中的或通過有線/無線連接接收的來自另一個(gè)媒體服務(wù)器/源的數(shù)字視頻或靜止內(nèi)容)的左眼圖像128和右眼圖像129。視頻處理器124提供這種內(nèi)容到一個(gè)或多個(gè)放映機(jī)130，每個(gè)放映機(jī)130都包括三維濾光器或適配器(adapter)，以使用特殊的三維投射/傳遞技術(shù)(比如干涉濾光器技術(shù)、線偏振、圓偏振、轉(zhuǎn)輪技術(shù)或其它現(xiàn)存的或待發(fā)展的三維投射技術(shù))來提供三維圖像流138。如上所述，三維濾光器/眼鏡160與用于提供位于存儲(chǔ)器126中的三維內(nèi)容和通過三維濾光器/適配器134產(chǎn)生三維圖像流138的技術(shù)相匹配，因此，觀看者150感知到源自水背投屏幕112上的三維圖像140的感知的影像144。另一方面，可以利用其它類型的三維投射技術(shù)，圖示系統(tǒng)僅提供一個(gè)例子。類似地，也可以利用一個(gè)或多個(gè)放映機(jī)130。例如，可以使用單個(gè)放映機(jī)130來提供三維圖像流138，舉例來說，比如120kHz的旋轉(zhuǎn)濾光器或類似的旋轉(zhuǎn)濾光器放映機(jī)。投射組件120的其它布置包括具有高流明輸出的放映機(jī)，這種放映機(jī)能夠利用任何類型的內(nèi)容產(chǎn)生或傳遞。類似地，水幕或水幕布可以利用幾乎任何類型的技術(shù)來 提供水幕或水幕布。圖2說明了另一種三維顯示系統(tǒng)200的側(cè)視圖，該顯示系統(tǒng)使用水滴屏幕214(舉例來說，薄霧或噴霧屏幕)來提供或顯示觀看者235通過濾光器/眼鏡230可以觀看的三維圖像229。系統(tǒng)200包括水供給源214，水供給源通過控制閥提供相對(duì)高壓的水給薄霧或屏幕發(fā)生器210。屏幕發(fā)生器210包括一個(gè)或多個(gè)出口噴嘴或管嘴212，出口噴嘴或管嘴212設(shè)計(jì)成向上(在此例中)噴射水滴或微細(xì)的彌霧形式的加壓水，以形成霧幕214。通常霧幕214大致與水平面垂直，但是也可以與水平面成角度(如下所述)以達(dá)到特殊效果和/或限制由下落的水引起的污染(舉例來說，為了維持用于接收三維內(nèi)容228的高質(zhì)量的后表面216，噴嘴/管嘴212可以朝著觀看者235成諸如I到5度或更大的角度)。三維顯示系統(tǒng)200還包括提供數(shù)字內(nèi)容到放映機(jī)系統(tǒng)224的媒體服務(wù)器220。例如，媒體服務(wù)器220可以提供用于靜止圖像或用于視頻或電影的左眼和右眼圖像。放映機(jī)224包括濾光器/適配器226，以將三維內(nèi)容(舉例來說，左眼和右眼圖像)228投射到霧幕214的背表面或后表面216上(舉例來說，位于與面對(duì)和/或緊接觀看者235的前表面217相對(duì)的表面上)。這導(dǎo)致或允許觀看者235通過前表面217觀看到顯示的三維圖像229，觀看者戴著或使用濾光器或眼鏡230，左眼看見左眼圖像，右眼看見右眼圖像。另一方面，由濾光器/適配器226和濾光器/三維眼鏡230提供的三維投射和觀看技術(shù)會(huì)相互匹配，以使觀看者235使用霧幕214恰當(dāng)?shù)馗兄渡涞娜S內(nèi)容228。在說明書的這一點(diǎn)，討論用于更詳細(xì)地實(shí)施顯示系統(tǒng)100、200和用于提供發(fā)明人使用的一個(gè)實(shí)施方式以測(cè)試基于水的三維投射原理的部件或裝置是有用的。首先致力于測(cè)試的實(shí)施方式或原型，所運(yùn)行的三維顯示系統(tǒng)利用大尺寸幕噴嘴來產(chǎn)生用于提供投射面或背投屏幕的有益質(zhì)量的水幕。更確切地說，可以使用水幕噴口來產(chǎn)生用于背投的薄霧或水滴屏幕，且原型使用PEM Fountain Company, Ontario, Canada制造的水幕噴口來產(chǎn)生霧幕。在一個(gè)實(shí)施例中，使用入口水壓范圍從50到250PSI的PEM 1854/08，6英寸水幕噴口。這種產(chǎn)品的屏幕的高度從大約10英尺到100英尺，寬度大約是高度值的三倍。噴口 /噴嘴(舉例來說，不銹鋼幕噴口)具有12英寸的外直徑，且構(gòu)造成具有許多直徑十分小的孔以便采用噴霧或薄霧的層狀附著分布(舉例來說，將高壓供給水轉(zhuǎn)變?yōu)榇罅可⒉嫉募?xì)滴)，而且，噴霧具有隨噴嘴壓力而變化的弧度(舉例來說，175度到182度)。在一些情況中，進(jìn)水口包括抽水機(jī)以提供高壓水到射流噴嘴/出口噴嘴和穩(wěn)流器。(舉例來說，PEM21060，6英寸穩(wěn)流器)。用于投射和使用三維眼鏡/觀看者的濾光器過濾的三維技術(shù)是干涉濾光器技術(shù)。使用干涉濾光器技術(shù)或“Infitec”，可以在觀看者的眼鏡和放映機(jī)中提供二色性濾光器形式的特殊干涉濾光器。濾光器將可見色彩頻譜分為六個(gè)窄帶(兩個(gè)在紅色區(qū)域，兩個(gè)在綠色區(qū)域，兩個(gè)在藍(lán)色區(qū)域，可以稱為R1、R2、G1、G2、B1和B2)。RUGl和BI帶用于一只眼的圖像(比如左眼)，R2、G2和B2帶用于另一只眼的圖像(比如右眼)。人眼在很大程度上對(duì)這些細(xì)小光譜差別不敏感，因此，用于三維投射的干涉濾光器技術(shù)能夠在兩眼之間產(chǎn)生僅具有細(xì)微顏色差別的全彩色三維圖像。有時(shí)，干涉濾光器技術(shù)被描述為“超級(jí)彩色立體圖”，這是因?yàn)樗穷l譜多路傳輸?shù)南冗M(jìn)形式，頻譜多路傳輸是用于提供三維顯示的傳統(tǒng)彩色立體圖技術(shù)的關(guān)鍵。在Dolby三維劇場(chǎng)中Dolby使用了這樣的干涉濾光器技術(shù)。在三維顯示系統(tǒng)的測(cè)試實(shí)施方式中，發(fā)明人使用結(jié)合上述水幕的Dolby Infitec三維技術(shù)。因此,可以認(rèn)為放映機(jī)上的三維適配器/濾光器是干涉濾光器或使用具有類似濾光器的三維眼鏡的光譜立體適配器，以將適當(dāng)?shù)膱D像導(dǎo)引到右眼和左眼。在一些情況中，可以使用二色性濾光器，比如 Dolby和/或Infitec GmbH或其它三維投射/觀看工業(yè)生產(chǎn)的眼鏡二色性濾光器。在測(cè)試系統(tǒng)中，雖然放映機(jī)和視頻處理器是由Christie Digital System USA, Inc.配銷的產(chǎn)品，I匕如，LX或LW系列或SXGA s+20k系列(舉例來說Roadster)的放映機(jī)和Vista Spyder之一、Spyder X20或Vista URS視頻處理器(用于信號(hào)流的視頻操控中)，但是幾乎任何放映機(jī)都可用于投射三維內(nèi)容。三維顯示系統(tǒng)可在晚間(舉例來說，具有低或少的環(huán)境照明)正常運(yùn)行以將三維內(nèi)容投射到允許觀眾通過三維眼鏡(也就是 ΝΓΠ上O高級(jí)眼鏡)觀看清晰明亮的立體圖像的水幕的后表面上。此外，需要注意的是顯示系統(tǒng)可以用于室外環(huán)境，也可以用于室內(nèi)會(huì)場(chǎng)和應(yīng)用中。發(fā)明人認(rèn)為使用這些特殊三維技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是干涉過濾(正如提供的Dolby和/或Infitec GmbH系統(tǒng)/裝置)不必使用消隱或偏振便可達(dá)到左右眼視差。干涉過濾允許幾乎整個(gè)色彩頻譜到達(dá)觀看者的眼睛。此效果對(duì)水幕或霧幕的使用很重要，且使用水幕或霧幕時(shí)通常希望產(chǎn)生此效果，這是因?yàn)橛伤耐牧饕鸬墓庋苌鋾?huì)顯著地降低實(shí)際感知光量或水平。使用干涉過濾作為三維顯示系統(tǒng)的三維投射/觀看部件的一部分可顯著增加色彩的總飽和度和觀看到的三維圖像的亮度，因此，可以使用在這里教導(dǎo)的原理。換句話說，發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，盡管工業(yè)教導(dǎo)或知識(shí)要求三維顯示優(yōu)選使用比如銀幕的高質(zhì)量屏幕，但是在噴射(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維投射。為此，供給水大致從具有湍流的噴嘴/管嘴/歧管輸出，以產(chǎn)生具有特定厚度和密度的薄霧(或在水幕/幕布中的一定量散布水滴或一定量混合空氣)。通常優(yōu)選較厚的屏幕通過提供更多形成屏幕/幕布的背表面或投射面的微?；蛐〉危援a(chǎn)生更明亮的三維顯示。此外，由于三維投射技術(shù)通常減少圖像的亮度，通常優(yōu)選放映機(jī)具有高亮度以達(dá)到更好的效果，并且更暗的光照環(huán)境通常更利于觀看顯示的圖像(舉例來說，在夜間室外應(yīng)用中，三維顯示系統(tǒng)會(huì)更有用)?？紤]到上述測(cè)試或特定的實(shí)施方式，現(xiàn)在討論適于在水背投屏幕上投射的三維顯示系統(tǒng)的更普遍的幾個(gè)部件是有用的。雖然投射三維內(nèi)容和/或觀看顯示的三維圖像的三維技術(shù)是上述許多實(shí)施例中討論的基于干涉濾光器的技術(shù)，但是其它技術(shù)在一些情況中也是有用的。例如，雖然在一些情況中可以使用具有轉(zhuǎn)輪適配器的單個(gè)放映機(jī)，該轉(zhuǎn)輪適配器與放映機(jī)輸出流同步以輪流更替投射右眼和左眼圖像，但是許多實(shí)施例會(huì)利用兩個(gè)放映機(jī)以獲得同時(shí)投射作為三維內(nèi)容的左眼和右眼圖像的專用放映機(jī)。 在一些情況中，三維觀察器技術(shù)可以起作用，比如與位于背投屏幕(霧幕/幕布)上的投射圖像同步的液晶開閉眼鏡。在一些實(shí)施例中，可以使用偏振技術(shù)，三維眼鏡/濾光器是線偏振或其它偏振眼鏡。在這些實(shí)施例中，使用兩個(gè)放映機(jī)來提供三維視頻或運(yùn)動(dòng)畫面，以使兩個(gè)圖像通過正交偏振濾光器投射到霧幕/幕布的背平面上(但是在不用銀幕的情況下，會(huì)有偏振損失)。兩個(gè)放映機(jī)可以接收來自具有雙頭顯卡、媒體服務(wù)器和/或視頻處理器的計(jì)算機(jī)(如上所述)的三維內(nèi)容。觀看者戴著具有一對(duì)正交偏振濾光器的三維眼鏡，每個(gè)正交偏振濾光器只適于使相同偏振方向的光通過，而阻礙正交偏振的光通過，如此，每只眼只看到兩個(gè)同步顯示圖像中的一個(gè)。在其它情況中，觀看者可以戴著具有透鏡的圓偏振 眼鏡，透鏡提供反向安裝的圓形起偏器以具有相反旋向性。三維顯示系統(tǒng)中包括兩個(gè)放映機(jī)以將兩個(gè)重疊圖像投射到水幕/幕布的后表面的相同部分。放映機(jī)通過相反旋向的圓偏振片投射，如此，左旋圓偏振的光被右旋分析器/透鏡阻擋，反之亦然(舉例來說，三維技術(shù)與應(yīng)用在包括RealD或RealD類型的三維眼鏡的RealD電影院的技術(shù)相類似)。大體上，這里所描述的三維顯示系統(tǒng)適于將三維內(nèi)容投射到水幕、水薄層或水幕布形成的背投屏幕上。由于水幕由戴著三維眼鏡或使用三維技術(shù)濾光器的觀眾或觀看者的觀看區(qū)的空氣中的大量細(xì)水滴組成，因此可以認(rèn)為此水幕為霧幕。將水擊碎或沖散為云狀或團(tuán)狀或很小的微滴會(huì)極大地增加用于接收和顯示投射的三維內(nèi)容的平面區(qū)域。因此，微粒越細(xì)小，最終的三維顯示圖像的質(zhì)量越高(只要密度和/或厚度也是足夠的)。使用相同直徑的水粒來形成屏幕是困難的或不可能的，因此相當(dāng)大范圍直徑的水粒會(huì)用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。然而在一些情況中，選擇水霧噴嘴(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(舉例來說，直徑)小于約3毫米(3000微米)的水滴，更希望噴嘴能提供更大百分比的、尺寸小于約I毫米的水滴(舉例來說，300到1000微米的薄霧噴嘴是有用的)。大致通過兩種方式形成霧幕將液滴或小滴噴射進(jìn)空氣，或使水從抬高的霧幕或水幕布發(fā)生器落下。在第一種情況中，霧幕可以采用扇形或孔雀尾形狀，并且通過使用PEMFountain Company的裝備(或?yàn)榱颂囟ㄈ蝿?wù)開發(fā)的或從除了 PEM Fountain Company以外的其它生產(chǎn)商/批發(fā)商處購(gòu)買的屏幕/幕布裝備)來實(shí)現(xiàn)，比如將加壓供給水轉(zhuǎn)變?yōu)榛⌒嗡畤婌F或水霧的幕噴口。其它公司也提供水幕系統(tǒng)，比如Mirage WaterWorks, Inc. , Anaheim, California, USA，這些公司的系統(tǒng)和裝備可以用于提供有用的噴射霧幕。雖然以基本垂直布置的形式提供許多屏幕/幕布，但是本說明書的霧幕可以嘗試或具有任意角度，比如從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細(xì)水滴以提供背投屏幕。這些系統(tǒng)通常包括一系列歧管或噴嘴部分以提供所期望的屏幕寬度，然后用泵將水提升到幕歧管的位置(舉例來說，盡管更高的屏幕由諸如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生產(chǎn)的水幕系統(tǒng)可用于提供對(duì)背投屏幕有用的自由下落水滴屏幕，并且這些系統(tǒng)可以提供具有4英尺的縱長(zhǎng)噴嘴部分、2英寸*2英寸的橫截面形狀的升管或歧管(以提供厚度介于大約O. 5到3英寸之間的屏幕或幕布)。在這些系統(tǒng)中，水不必處于高壓，而僅僅需要通過噴嘴部分或分配管道以足夠的體積供應(yīng)，噴嘴部分或分配管道包括許多位于底部噴嘴/管嘴表面上的小孔以將供給水分散為水滴或細(xì)滴(舉例來說，水噴霧或水霧)，這些水滴或細(xì)滴作為三維投射面是有用的。大體上，幾乎任何類型的放映機(jī)都可用于將三維內(nèi)容投射到霧幕上，但是，既然提供三維顯示通常減少投射圖像的亮度，因此在許多三維顯示系統(tǒng)的應(yīng)用中更需要更高亮度的放映機(jī)。例如，利用亮度至少約為7000ANSI流明的高亮度放映機(jī)是有用的，而且許多實(shí)施方式會(huì)使用能提供10000到15000 (或更高)ANSI流明的放映機(jī)(比如IXD類型或DLP類型的放映機(jī))。這些放映機(jī)很容易從Christie Digital Systems USA和其它生產(chǎn)商/批發(fā)商處得到。圖3說明了運(yùn)行中的三維顯示系統(tǒng)，該顯示系統(tǒng)為觀看者340提供或顯示三維圖像330。三維顯示系統(tǒng)300使用噴射技術(shù)產(chǎn)生霧背投屏幕316。確切地說，三維顯示系統(tǒng)300包括供給線路310，該供給線路310為薄霧發(fā)生/噴射噴 嘴314提供來自供給水304的加壓水。例如，噴嘴314可以采取上述幕噴口或類似裝置的形式，幕噴口或類似裝置能夠?qū)碜怨┙o水304的高壓水(舉例來說，大于50psi)轉(zhuǎn)變?yōu)榧?xì)水滴(舉例來說，尺寸小于大約1000微米的大百分比的小滴)形式的孔雀尾形狀的屏幕316。然而，屏幕316在至少靠近噴嘴/出口管嘴314處大致為平面，以保持為三維圖像330提供投射面(或透鏡)的小滴的期望密度。光從水霧幕布上反射掉的原因與水從噴泉噴嘴管路噴出時(shí)混合的空氣量有關(guān)系。當(dāng)光線撞擊水粒時(shí)，水粒被照亮從而提供有用的投射面。選擇供給水304的壓力和噴嘴314以提供具有期望的高度Hsraeen和寬度Wsc_n(比如至少大約10英尺高，30英尺寬)、且通常為扇形或孔雀尾形狀的屏幕316。如圖3所示，顯示系統(tǒng)300包括第一和第二放映機(jī)320、326，運(yùn)行(比如通過視頻處理器或媒體服務(wù)器)第一和第二放映機(jī)以將三維內(nèi)容323、329投射到霧幕316的后表面上。為此，放映機(jī)320、326可以分別被供應(yīng)或接收作為輸入的左眼和右眼圖像流，并且放映機(jī)320、326包括三維適配器/濾光器322、328以提供內(nèi)容323、329。如上所述，使用的三維技術(shù)可以不同以實(shí)踐本發(fā)明和系統(tǒng)300，并且三維技術(shù)與提供給觀看背投屏幕316上的三維圖像330的觀看者340的三維眼鏡或?yàn)V光器350相匹配或成對(duì)。例如，當(dāng)三維技術(shù)或技術(shù)是波長(zhǎng)復(fù)合可見時(shí)(舉例來說，由Dolby和/或Infitec GmbH提供的三維技術(shù)),濾光器或適配器322、328和眼鏡350中的濾光器包括干涉濾光器，然而在其它情況中，可以使用線偏振或圓偏振或其它三維技術(shù)。屏幕316在運(yùn)行放映機(jī)320、326之前形成，屏幕316在某些低光度環(huán)境中幾乎不可見，然后運(yùn)行放映機(jī)320、326以將三維內(nèi)容(左眼和右眼圖像)投射到后表面上(或與接近觀看者350的表面相對(duì)的表面)，進(jìn)而提供可被觀看者340通過三維眼鏡的透鏡的濾光器觀看的高質(zhì)量的三維圖像330。供給水304的流動(dòng)速率和壓力在投射三維投射內(nèi)容323、329期間保持不變，或者流動(dòng)速率和壓力變化以取得期望的效果。例如，通過增大水壓來增大高度Hsraeen和寬度Wsraeen,從而使三維圖像330的尺寸變大,或者反之亦然。圖4A說明了與圖3顯示系統(tǒng)類似的顯示系統(tǒng)400的側(cè)視圖。在顯示系統(tǒng)400中，一對(duì)放映機(jī)410配備有適配器/濾光器412以投射三維內(nèi)容414。通常三維內(nèi)容414是來自三維電影等的左眼和右眼圖像，適配器/濾光器412是干涉濾光器、偏振濾光器等，觀看者434戴著匹配濾光器432 (舉例來說，具有適當(dāng)干涉濾光器、偏振濾光器等的三維眼鏡)觀看顯示的三維圖像430。三維顯示系統(tǒng)400是噴射類型的系統(tǒng)。確切地說，顯示系統(tǒng)400包括適于將高壓供給水轉(zhuǎn)變?yōu)榛酒矫娲怪膘F幕424的幕噴口 /噴嘴420。噴口 /噴嘴420提供屏幕424，該屏幕424接近和/或面對(duì)放映機(jī)410的后表面426以及提供接近或面對(duì)觀看者434的前表面428。后表面426利用許多細(xì)水滴來提供用于接收投射的三維內(nèi)容414的投射面(舉例來說，放映機(jī)410都聚焦在后表面426的單一區(qū)域或部分)。屏幕424基本上是平面的，在位于或接近噴嘴/管嘴420的出口處測(cè)量具有厚度tsraeen，，噴嘴/管嘴420在后表面426的每一位置處提供足夠的小滴以提供恰當(dāng)?shù)娜S顯示430。例如，屏幕厚度tsraeen可以是3到6英寸或更厚，一些屏幕噴口具有大約12英寸的直徑(舉例來說，這種情況下，底部的厚度很可能是大約10到12英寸)。通過向上噴水形成的屏幕424的一個(gè)問題是由下落的水429所導(dǎo)致的污染或“噪音”。例如，水429落入屏幕424，導(dǎo)致表面部分?jǐn)嗔?、扭曲或改變觀看者434觀看的圖像 430。為了減少這種問題，噴嘴/管嘴420可以在相對(duì)于水平面的一個(gè)方向或另一方向傾斜以使下落的水429落到霧幕424的前面或后面。如圖所示，噴嘴420傾斜角度Θ，如此，下落的水429落在前表面428的前面，且不會(huì)影響后投射面426，舉例來說，傾斜角度Θ可以是I到5度或更大以取得特殊效果或結(jié)果。圖4B說明了三維顯示系統(tǒng)450，其利用了圖4A中的系統(tǒng)400的幾個(gè)部件，比如放映機(jī)410、適配器414和濾光器432 (比如在三維眼鏡中)。然而系統(tǒng)450與系統(tǒng)400不同，因?yàn)橄到y(tǒng)450是自由下落水系統(tǒng)。為此，系統(tǒng)450包括提供許多出口 /孔(或噴嘴部分)的幕布歧管或分配管道460，通過幕布歧管或分配管道噴射或分散水滴以使水滴由于重力下落到地面，從而提供霧幕或幕布462。在位于或接近歧管/管道460處測(cè)量時(shí)自由下落的霧幕或水幕462的厚度為tscreen,且此厚度tsc_n在沿著屏幕462 (此屏幕是下落水滴的平面層)的整個(gè)高度上大體相對(duì)不變。霧幕462中的水滴通常比噴射屏幕424中的水滴大，如此，霧幕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，但霧幕462仍能得到理想的三維圖像468。在使用期間，運(yùn)行放映機(jī)410以通過濾光器/適配器412而將三維內(nèi)容投射到下落類型水幕布462的后表面464上。結(jié)果，觀看者434能夠通過濾光器432(此濾光器在技術(shù)/設(shè)計(jì)上與適配器/濾光器412成對(duì))感知來自前表面466的三維圖像468。雖然以一定程度的特殊性描述和說明了本發(fā)明，但是應(yīng)當(dāng)理解的是，本公開文件僅僅通過示例進(jìn)行說明，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以改變零件的組合和布置，正如下文所要求的。在一些實(shí)施例中，投射組件構(gòu)造成不要求雙投射，而使用旋轉(zhuǎn)濾光器類型的放映機(jī)，同時(shí)需要強(qiáng)調(diào)的是，顯示系統(tǒng)可以使用多種偏振技術(shù)(現(xiàn)存的或待發(fā)展的)，且觀看者可以戴著或不需要戴著三維濾光器/眼鏡來觀看投射到水背投屏幕上的三維內(nèi)容。
權(quán)利要求
1.一種使用水來提供投射面的三維顯示系統(tǒng)，包括 投射屏幕產(chǎn)生組件，包括將一定體積的供給水轉(zhuǎn)變?yōu)樗纹聊坏膰娮欤銎聊痪哂忻嫦蛴^看區(qū)的前表面和相對(duì)的后表面；和 投射組件，與所述投射屏幕產(chǎn)生組件至少部分同時(shí)地運(yùn)行而將三維內(nèi)容投射到所述后表面上。
2.如權(quán)利要求I所述的三維顯示系統(tǒng)，其中，所述投射組件包括投射左眼圖像流的第一放映機(jī)和投射右眼圖像流的第二放映機(jī)，所投射的三維內(nèi)容包括左眼圖像和右眼圖像。
3.如權(quán)利要求2所述的三維顯示系統(tǒng)，其中，所述第一放映機(jī)包括第一干涉濾光器，所述第二放映機(jī)包括與所述第一干涉濾光器不同的第二干涉濾光器，由此，具有不同可見色彩頻譜波段的所述左眼圖像和所述右眼圖像共同呈現(xiàn)在所述后表面上。
4.如權(quán)利要求3所述的三維顯示系統(tǒng)，還包括為觀看區(qū)內(nèi)的觀看者提供的三維眼鏡，每個(gè)三維眼鏡都包括左透鏡和右透鏡，左透鏡包括構(gòu)造成使所述第一干涉濾光器過濾的圖像通過的干涉濾光器，右透鏡包括構(gòu)造成使所述第二干涉濾光器過濾的圖像通過的干涉濾光器。
5.如權(quán)利要求2所述的三維顯示系統(tǒng)，其中，所述第一放映機(jī)和所述第二放映機(jī)投射至少約為10000流明亮度等級(jí)的左眼圖像和右眼圖像。
6.如權(quán)利要求I所述的三維顯示系統(tǒng)，其中，所述噴嘴包括幕噴口，該幕噴口被定位以向上噴射水滴從而形成基本垂直的基本平面水層。
7.如權(quán)利要求6所述的三維顯示系統(tǒng)，其中，所述供給水具有至少50psi的壓力，并且，在所述平面水層的緊接所述噴嘴的底部測(cè)量，所述平面水層具有至少約3英寸的厚度。
8.如權(quán)利要求6所述的三維顯示系統(tǒng)，其中，至少大約50%的水滴具有小于約I毫米的外尺寸。
9.如權(quán)利要求I所述的三維顯示系統(tǒng)，其中，所述噴嘴包括定位在地面上至少大約10英尺高度處的縱長(zhǎng)分配歧管，其中，所述分配歧管包括多個(gè)位于面向地面的表面上的孔，以使水滴朝著地面滴下從而形成屏幕，并且，其中，在所述平面水層的靠近所述噴嘴的底部測(cè)量，所述屏幕具有至少大約I英寸的厚度。
10.一種基于水的投射設(shè)備，包括 水供給源，能夠選擇性地運(yùn)行以提供一定體積的水； 薄霧發(fā)生器，接收所述一定體積的水，進(jìn)而輸出包括薄霧的平面霧幕； 提供左眼圖像流和右眼圖像流的媒體服務(wù)器；和 投射系統(tǒng)，處理所述左眼圖像流和所述右眼圖像流，進(jìn)而將三維內(nèi)容投射到所述霧幕的表面上。
11.如權(quán)利要求10所述的投射設(shè)備，其中，所述薄霧發(fā)生器包括管嘴，當(dāng)以至少約50psi壓力提供所述一定體積的水時(shí)，所述管嘴輸出與垂直面成約5度范圍內(nèi)的霧幕。
12.如權(quán)利要求11所述的投射設(shè)備，其中，所述霧幕包括細(xì)水滴，至少50%的細(xì)水滴具有小于約I毫米的外直徑。
13.如權(quán)利要求10所述的投射設(shè)備，其中，所述投射系統(tǒng)包括投射所述左眼圖像流的第一放映機(jī)和投射所述右眼圖像流的第二放映機(jī)，所述第一放映機(jī)和所述第二放映機(jī)都包括執(zhí)行所述處理以提供三維內(nèi)容的三維技術(shù)適配器。
14.如權(quán)利要求13所述的投射設(shè)備，其中，所述三維技術(shù)適配器包括第一干涉濾光器和與所述第一干涉濾光器不同的第二干涉濾光器，由此，通過包括與所述第一干涉濾光器和所述第二干涉濾光器對(duì)應(yīng)的透鏡的三維眼鏡可以觀看到三維圖像。
15.—種三維顯不系統(tǒng),包括 薄霧發(fā)生器，接收一定體積的加壓水，并輸出包括多個(gè)細(xì)水滴的平面水幕； 第一放映機(jī)，將用于三維電影的左眼圖像流投射到所述水幕的后表面上；和 第二放映機(jī)，同時(shí)將與所述左眼圖像流對(duì)應(yīng)的右眼圖像流投射到所述水幕的后表面上。
16.如權(quán)利要求15所述的三維顯示系統(tǒng)，其中，利用過濾干涉來過濾所投射的左眼圖像和右眼圖像，由此，使用包括干涉濾光器的透鏡能夠分別觀看到所述左眼圖像和所述右眼圖像。
17.如權(quán)利要求15所述的三維顯示系統(tǒng)，其中，所投射的左眼和右眼圖像是線性偏振或圓偏振的，由此，使用包括對(duì)應(yīng)的偏振濾光器的透鏡能夠分別觀看到所述左眼圖像和所述右眼圖像。
18.如權(quán)利要求15所述的三維顯示系統(tǒng)，其中，所述薄霧發(fā)生器包括幕噴口，所述加壓水具有至少約50psi的壓力。
19.如權(quán)利要求18所述的三維顯示系統(tǒng)，其中，所述幕噴口具有多個(gè)開口，所述開口形成合適的尺寸以產(chǎn)生具有小于約100微米的外尺寸的水滴。
20.如權(quán)利要求15所述的三維顯示系統(tǒng)，其中，所述第一放映機(jī)和所述第二放映機(jī)都包括以至少約為10000流明的亮度提供所投射的左眼和右眼圖像的高亮度放映機(jī)。
全文摘要
一種使用平面霧層或水滴層作為背投屏幕的三維顯示系統(tǒng)。此顯示系統(tǒng)包括屏幕產(chǎn)生組件，其具有構(gòu)造成將供給水轉(zhuǎn)變?yōu)樗纹聊坏膰娮?。該屏幕是基本上平面的，且具有面向觀看區(qū)的前表面和相對(duì)的后表面。此顯示系統(tǒng)包括將三維內(nèi)容投射到后表面上的投射組件。該投射組件包括投射左眼圖像的第一放映機(jī)和投射右眼圖像的第二放映機(jī)?？梢允褂闷窕蚱渌S技術(shù)來提供三維內(nèi)容。例如，第一放映機(jī)包括第一干涉濾光器，第二放映機(jī)包括與第一干涉濾光器不同的第二干涉濾光器，由此，使具有不同可見色彩頻譜波段的左眼圖像和右眼圖像共同呈現(xiàn)在后表面上。
文檔編號(hào)G02B27/26GK102854738SQ20121022798
公開日2013年1月2日 申請(qǐng)日期2012年7月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月30日
發(fā)明者E.M.凱勒, J.A.賽克斯 申請(qǐng)人:迪斯尼實(shí)業(yè)公司