CN102819178A - 投影到水体上表面的系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种将光例如图像或者内容投影在液体表面例如湖泊或者水池表面的投影系统。系统包括能够选择性地操作以搅动液体上表面的一部分而形成投影屏幕的搅动组件。系统包括将光投影或者聚焦到液体上表面上的投影屏幕的投影器组件。液体对光是透明的，但是由于上述搅动，在上表面上的投影屏幕反射一部分的投影光。搅动组件可以包括带有分配歧管的通风系统，分配歧管设置在液体表面下方并且具有出口，所述出口将气体释放到液体中而产生用于屏幕的气泡。歧管出口可以设置于两个或者更多个深度，由此，投影屏幕的两个或者更多个部分在不同时间产生。

Description

投影到水体上表面的系统和方法

技术领域

本说明书总体上涉及视觉显示和投影系统，尤其涉及一种系统和方法，其将包括静态和视频图像的光投影到水体或者(或其它液体)上例如在水池或者水道内的，以便即使水对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显示。

背景技术

存在对于产生包含水的视觉上有趣并且令人兴奋的显示的方法的持续需求。在全世界范围内，喷泉已经被研发并安装，以采用具有独特形状的水的喷射和扇动来娱乐观众。喷泉甚至可以随着音乐和灯光显示及时操作而提供独特的、被编成舞蹈的显示。在一些室内显示中，已利用雾屏来提供显示幕，该显示幕利用背投影系统而用作显示面，这样的显示系统已经经常用在大型商业表演和其它事件中，以提供一种呈现信息和娱乐观众的有趣方式。

然而，较大的水体给显示的设计者提出更困难的挑战。例如，设计者可能希望采用水池或者池塘中的水体来显示光或媒体(例如，来自投影器的视频或者静态图像)，或者可能希望当载有乘客的船或者交通工具通过水时在水道或水路内显示图像。这些水体的上表面通常是平面或者光滑的，并且水一般对光是透明或者至少是半透明的。结果，投影到这些水体上表面的光仅会在特定的、狭窄的角度内很好地反射，而大部分的入射光透射而不是被反射，因而导致大部分的入射光通过水到达容纳水的水池或者水道的底面。由此，光可能会离开底面向上反射而被观众(例如在水体上或者附近的人)看到。

当投影内容例如静态图像或视频看上去是在池塘/水道的底面上时，在池塘/水道的底面或者侧面上的显示一般是不希望的。这可能会导致图像不清楚或者失真，因为其是通过一定深度的会降低其清晰度的水而被观察到的。另外，通常不希望照亮水池或者水道的底部，因为这会曝露出设备，例如用来产生喷泉的泵和喷嘴或者用于移动通过游乐园的乘船的轨道。此外，这些水下的较低表面，例如可能会覆盖有泥、石头或者植物的天然的湖泊或者河流的底面，通常不能用于以可预测的或者希望的方式反射光。结果，湖泊、池塘和河流(所有此类可能被人工制造，例如限定用作游乐园乘行的河水的水道)的表面之前没有被用作基于光的显示或者投影媒体的显示表面。

发明内容

简单而言，以下说明教导了一种投影到液体的表面例如在池塘、喷泉、河水或者水道(例如游乐园的航道)中的水、或者其它水体的表面上的系统和方法。发明人认识到尽管水对光是透明或者半透明的，但是通过适当地搅动或者扰动表面以产生漫反射表面，投影表面或者“屏幕”可以形成于水体的上表面。上表面的这种被搅动或者粗糙的部分会在对于观察者的宽范围视场角内反射相当大部分的投影光，而不是简单地允许光透射到水体的底部。

在一个实施例中，提供一种投影系统，其包括投影器组件和以通风系统(aeration system)形式的表面搅动组件(agitation assembly)，投影器组件例如为常规视频投影器或者用于提供灯光或激光表演的灯。通风系统的分配或出口歧管被定位在一定深度的水体内(定位得越深通常能够提供越均匀分配的气泡)。控制或入口阀被操作，以给分配歧管提供压缩空气(例如5到40psi或者更高)，所述空气从歧管(或它的盘，管等)出口、洞、孔和/或的喷嘴排出。被排出的空气以大量泡沫的形式上升到水体的上表面，这些泡沫搅动水的表面和/或提供反射球面。因此，来自投影器的、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，使得附近的观察者(例如，漂过水体的投影表面或在投影表面附近的船上乘客，或者在堤/岸上的观察者)能够看到所投影的内容(例如静态或者视频影像)。

更特别地，提供一种将光或者图像(内容)投影或者聚焦于液体上表面上的投影系统。该系统包括搅动组件，其能够选择性地操作以搅动液体上表面的一部分而形成投影屏幕。该系统也包括将光投影或者聚焦在液体上表面的投影器组件。液体对光至少是半透明的(例如，是水或者其它透明或半透明的液体)，由于搅动，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搅动的部分不反射大部分的光)。

在该系统中，液体可以是敞口容器(水道、水池、水洼等)中的水，上表面基本上是平坦的。在一些实施例中，搅动组件包括带有分配或者出口歧管的通风系统，该歧管具有将气体释放到液体中的出口。歧管定位在液体上表面下方的一定深度处(例如，1到6英尺或者更深，在某些情况下6到10英尺是有用的)。

通风系统可以包括入口阀，其能够选择性地操作(例如通过操作投影器组件的控制器)以提供压缩空气给歧管，由此，投影屏幕也选择性从上表面产生或移除。歧管的出口可以设置在两个或者更多个深度处，由此，当搅动组件起作用时，投影屏幕的两个或更多个部分在不同时刻产生。就这一点而言，歧管可以基本上是平坦的(例如，多个并排的管或导管)，并且定位在液体内而相对于上表面形成倾角的方式放置，使得歧管的第一端部位于在第一深度处而歧管的第二端部位于大于第一深度的第二深度处。

通风系统流体地连接到气源，该气源提供具有一定压强例如至少5psi或者至少30psi(以提供高质量且更“密集”分布的泡沫)的空气。在该系统中，投影器组件可以包括投影静态或者视频图像到投影组件的投影器。在某些情况下，该系统可包括漂浮在液体上表面的交通工具，该交通工具可以漂浮通过投影表面/屏幕。在某些实施例中，搅动组件被安装在交通工具上，使得投影表面/屏幕可以在交通工具所位于的水体任何地方产生。

附图说明

图1是本发明实施例的液体表面投影系统的功能块或者示意图；

图2是可用于产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统的透视横截面图；

图3示出图2的投影系统处于将图像与通过的交通工具(例如，客船)相邻地投影到投影屏幕上的操作期间；

图4表示一种与图3类似的投影系统，但是具有另一方式的通风系统，其在水体的上表面上提供不同的投影表面/屏幕；

图5表示一种与图3和4所示类似的液体表面投影系统，包括成角度或者倾斜的分配歧管，以提供在一段时间内形成或者移除(而不是开/关)的投影表面；

图6表示一种与图3所示类似的液体表面投影系统，其包括在通风系统中的基于喷嘴的分配歧管；和

图7表示另一种与图6所示类似的投影系统，其在客用交通工具/船上提供通风系统。

具体实施方式

简单而言，本说明书涉及用于将光例如来自投影器的激光表演或图像(视频或静态)投影到被观察者或者观众观看的液体表面的方法和系统。液体表面可以是水道、水池、水洼或者其它开口的液体容器中水体的相对平坦的表面，静态或流动的，并且液体可以是水或者一些其它透明(或至少半透明)的液体。投影表面或者屏幕是在有效地反射来自投影装置的大部分光的该液体表面的一部分中产生，以允许观察者看见作为反射光的图像。为此，表面搅动机构例如通风系统可以用作在液体表面内产生投影表面或者作为液体表面的一部分(例如，大量的气泡用作将投影光反射到观察者)而产生投影表面。大量特殊效果可以通过控制表面搅动机构的操作产生，例如控制搅动的数量或者速度以产生更锐利的图像或者更朦胧的图像，快速或缓慢地打开和关闭该机构以快速地或者以渐现/渐隐的效果显示/去除图像等。

图1以功能块(或示意)的形式说明了可以采用液体120的表面122向观察者170显示图像166的液体表面投影系统100。液体120是半透明到透明的液体，例如水，其一般具有平坦或者静止的表面122，因为表面122允许任何接收光160的大部分通过它而不能用于投影光(没有系统100)。例如，投影系统100包括开口液体容器112，例如水洼、水池或水道(例如，航道)。液体容器112是敞口的，它包括底部112和侧壁114，侧壁114从底部112向上延伸以容纳保持一定量的液体120，而液体120经由侧壁114内的开口曝露。具体地，液体120的上表面122对于周围环境或空气是敞开的。上表面122一般是静止的或者基本上是平坦的(在一些室外环境中或在航道中或在可以由船产生波的类似环境中具有一些少量的波)

在系统100的操作期间，投影表面或屏幕124形成在液体120的光滑或平坦的表面上。为此，表面搅动(或扰动)组件130设置在液体表面投影系统100中。该组件或投影屏幕产生器130的作用是形成表面122的用于将所接收的光160如166处所示反射到观察者170的区域，而表面122中的邻近部分允许光160通过液体120(例如，入射到底面112或者侧面114)。

在一个实施例中，表面搅动组件130包括一个、两个或更多个波动产生器，其可用于在投影表面124中产生驻波(等)的行或交叉阴影线图案或者表面粗糙度，该投影表面124反射接收的投影光160到足够程度以产生有用的由观察者可观察的一定量可见光166。在其它实施例中，表面搅动组件130包括一个或更多个通风系统，所述通风系统定位在容器110内部的液体120中，并且在表面122下方一定距离(例如，1到5英尺或更多)处。然后，当组件130操作时，大量气泡流向在投影表面/屏幕124的位置(以及形状/尺寸)处的表面122以形成表面/屏幕124。

大量的通风系统或装置的实施例可以用于实现系统100，通过使大量气泡流动通过表面122，相对低的入口气压(例如低至约5磅每平方英寸(psi)在某些情况下是有用的，而在其它情况下较高的压强(高达30到40psi或更多)可能是优选的)可以用于形成屏幕124。同样地，通风管(或者喷嘴)可以具有许多提供所期望的气泡分布的装置(例如，可以使用简单的喷水软管，具有多个小孔的管，具有多个喷泉状喷嘴的装置，类似鱼缸里设置的通气石，以及很多其它装置)，并且这种通气“歧管”的密度也可以变化(例如，进气/分配线之间的距离和它们在容器110中的设置可以选择，以在投影屏幕124内的表面122上提供所期望密度的气泡)。换句话说，分配或通风歧管这一术语是想要被宽泛地解释，并且可以包括相近的任何能够用来产生气泡的结构，例如盘状扩散器，管状扩散器，吹风机，或其它经常用于传统的通风系统(例如水池/湖泊通风系统，水处理设施，等等)中的装置。

投影系统100可以进一步包括控制器140，例如为基于计算机或者类似的电子装置，用于发射控制信号148以选择性操作表面搅动组件130。控制器140可以包括处理器142，其管理输入和输出(I/O)装置144例如监视器、触摸屏、键盘、鼠标，以及其它允许操作人员观察到操作信息并启动投影系统100的操作。处理器142可以具有存储器并且运行一个或多个用于产生控制信号148的显示程序146。例如，一种表演或者显示可以由显示程序146限定，该程序要求选择性和周期性操作搅动组件130以形成投影表面/屏幕124(例如，通过以快速或者渐进方式开启或者关闭搅动组件以提供可变数量/尺寸的球面透镜(气泡)或波动的峰值/交点，当提供投影光160和/或使投影光160淡入和/或淡出光160的显示时，仅产生屏幕124)。

投影系统100进一步包括投影组件150，其通过发送控制信号158(其在一些情况下包括内容/媒体156)的控制器140而能够操作(例如基于运行显示程序146和/或基于操作人员经由I/O装置144的人工输入/选择)。投影组件150用于将光160投影到投影表面124上，而投影表面124反射一部分光160作为反射/可见光166到观察者170。投影组件150可以包括一个或多个光源和/或激光器152，以提供具有光160的灯光/激光表演(例如，在屏幕124上提供的同步或者随机的光设计或者图案)。投影系统150也可以或改为包括一个或多个用于提供可能包括静态或视频内容/媒体156的投影光160的投影器154。例如，可以在游乐园航道提供图形的静态图像，在商场的水景中显示商业信息，在水池或水洼中提供视频或者动态图像，等等。

发明人认识到不可能在相对光滑的水的表面得到漫反射，因为水对光是透明或者半透明的。尽管有这样的障碍，发明人仍试图提供一种系统，其具有直接投影到水上的能力，从而能够有助于水的航道，基于水的景点，和采用水池/大量水的创意娱乐/商业建筑的设计者创造出惊人的新的表演，特殊效果，以及交互式的/游戏的机会。发明人发现水表面的通风产生足够的表面扰动，从而被扰动区域或者部分的水表面可以用作投影表面。具体地，比例模型的结果在证明颜色、图形、图像(静态和视频)和文本在水表面中形成的投影屏幕上容易可辨识和可读是成功的。

总体上，发明人创造了一种水表面投影系统。一个实施例包括定位在水下(在敞口容器例如水洼或水道中的水体的表面下方)的气动通风系统。通风系统通过控制器选择性地操作，以在水表面上的所期望的投影区域的上方提供多个小气泡(例如，均匀分布的小气泡)。水表面投影系统也包括引导投影光束(带有颜色、形状、图像、视频等形式的内容)的投影或者照明系统，投影光可以被聚焦到在产生的投影表面/屏幕中的水表面上。

在投影系统中，气动管道和控制系统可以构造成允许操作者(或运行显示程序的控制器)在表演/显示期间的时间周期内从0到最大设计压强(例如从0到40psi或更高)之间改变气体压强和/或流速。通风系统可以静态安装在航道或水容器中。在其它实施例中，利用控制系统使通风系统能够移动，以移动投影表面(或改变其形状或者尺寸)，而在其它情况下通风系统还可连接到船、交通工具或者在水洼或容器中能够移动的物体以重新定位水表面上的投影表面。

通风系统可以包括压缩空气/气体源和多孔材料或者带有多个小出口的管道系统/歧管，并且来自气源的空气被迫通过多孔材料或者歧管的出口，气泡浮到水表面。通风系统也可以包括狭窄的喷嘴，以输出压缩空气从而扰动水表面。通风系统可以被安装成其出口管道或者歧管(其可包括多孔材料)被安装在平坦或水平的平面位置(例如，大部分气体出口是在一个平面内使得气泡被释放到水中同样或相似的深度处)。然而，在其它实施例中，出口管道或歧管以一定角度安装使得气体出口处于不同的深度，以当系统被打开和关闭时在不同时刻或者以定向的方式“激活”或者产生(和去除)投影屏幕(例如，可以通过在第一、较浅的深度处释放气泡而首先形成屏幕的左侧，通过在第二、较深的深度处释放气泡而最后形成屏幕的右侧(当该系统被关闭时左侧也首先消失))。

水表面投影系统的很多构形对于实现本发明是有用的，图1示出一个系统100，其它说明更详细、特定、有用的实施方式。通风系统可以采用多种形式来通过扰动液体表面提供投影屏幕，例如，构造成用于在所期望的投影区域上产生大量小的、均匀分布的气泡。通风系统可以安装在在水表面下的任何地方，甚至是在一艘移动的船上，或者能够枢转/定位而使投影表面在水范围内移动。当通风系统启动、关闭、或者被“触发”(例如由无气泡时段间隔开的气泡脉冲)以有效地打开或者关闭投影表面时，可以实现有趣的效果。这具有以很有趣和生动的方式展现和渐隐所投影的图形/光的效果，并且可以用于(例如通过控制者的操作)产生独特和无穷变化的投影表面。

采用比例模型测试水表面投影系统已经证明：上述投影表面是有用的，并且可以相对于各种各样的照明(背景或环境照明以及投影照明)和影像而进行工作。上述测试表明，可以实施多种技术和/或设计构思以隐藏这样的效果的性质和防止观察者辨识出表面气泡和/或其来源(例如，在投影系统中如何产生投影表面)。例如，较小直径的气泡可以有助于提供更高的图像分辨率(例如，通风系统的出口歧管采用较小的出口/孔可以有帮助)。然而，当视频被投影到通过采用标准的花园喷水管(例如，在其侧壁带有多个穿孔或洞的管子/导管)推进空气而形成的投影屏幕上时，取得了极好的效果。

此外，有种情况可以是将通风系统的出口歧管放置得越深，提供的投影表面越高质量且越均匀。换句话说，几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)更容许有错误偏差，而较浅的放置可以通过提供更紧实的或更高密度的格栅/阵列的歧管管道/导管/多孔材料(例如，当使用浅布置时气体出口的更密集布置)来改进。更进一步地，高对比度的影像可以更好地为投影内容(例如，在黑背景上的高对比度影像)工作。例如，当投影到本发明的投影表面上时，在黑色背景上显示明亮的文本或者线条以非常容易被阅读。通常，使整体的光饱和度或强度尽可能地低。在一些情况下，与静态或者静止的图像相比，因为图像移动通过本地扰动的区域，该区域由上升的气泡移动到表面的上升的水引发，所以移动物体或影像可以在液体投影表面上提供更符合期望的图像。

图2表示本发明实施例的水表面投影系统200的透视截面图。如图所示，系统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和垂直侧壁214，该垂直侧壁214向上延伸一定距离而限定了水池(或例如可以用作航道的水道)210的深度。水池210充满大量的透明或半透明的液体220，例如水至大约水池210的深度。液体220具有在系统200中曝露的上表面222，该表面222通常是平坦或者平滑的，例如，通常被投影到表面222上的光通过液体220而入射到底壁212，接着被反射。

另一方面，图2示出系统200在操作期间在表面222的区域上产生或者提供投影表面224。投影器/灯254将光(例如静态或视频图像，或者移动的光图案)投影到投影表面224上，而投影表面224具有诸如以球形气泡的形式的粗糙度之类的特征，所述球形气泡使光(或至少相当大部分例如40-60％或更多)被反射。投影器254可以由媒体服务器(未示出)供给内容，所述媒体服务器以有线或无线方式给投影器254提供图像、视频、纹理(texture)等，以选择性地在投影表面224上显示内容(或带有内容的投影光)。

投影表面224具有由用来扰动或搅动表面222的机构所限定的形状和尺寸，并且如图所示，投影表面224在形状上是长方形的，宽度为W，长度为L，二者通常都是小于水池的宽度和长度，但是可以大约等于整个可利用的表面222。很容易提供相对大的平面/屏幕224，与那些用作在电影剧院的投影屏幕或更大的投影屏幕相似，而某些实施例可以提供更小的表面，例如电视屏幕的尺寸或者更小的表面224。

为产生投影表面224，投影系统200包括通风系统230。通常，通风系统230几乎可以是任意的适合将空气或其它气体输入水220中的装置，例如通风单元、气泡石、喷嘴、渗透膜等，以连接到压缩空气供给源或源。通风系统230利用压缩空气生成小气泡238。图2仅表示用于形成投影表面224的气泡238的一部分(虽然大部分气泡为了简单显示通风系统230部件而被去除，但是这些气泡会在表面224下方延伸穿过水220)。通常，通风系统230构造成提供相对小的气泡并使其均匀分布，以提供相对高质量和均匀的表面224(例如，当气泡到达表面222时在表面224的范围内具有一致的密度(除非希望提供具有空的区域或非反射的/低反射的部分的表面224)，气泡直径为0.25英寸或更小，)。在某些情况下，越小和越均匀分布的气泡238能够改善图像的分辨率(例如，类似将光反射到观察者处的多个像素或球形镜面)。

如图所示，通风组件230包括进口阀232，其被选择性打开/关闭(在一些情况下，节流)以控制来自压缩气体源(未示出)的气体流入入口或供给管线234。入口管线(或受调节的空气入口)234以特定的流速和压强提供压缩空气给分配歧管(或阵列)236。分配或出口歧管236被定位在水池或容器210内，例如接近底部212或在某些其它深度处。在该示例中，示出歧管236由多个间隔但是并排方式布置的线性管子或导管237(例如，4到12英寸间隔的管子或导管)形成，并且管子237跨过一部分底部212延伸(例如，几乎侧壁214之间的整个距离)。

另外，相邻的管子/导管237之间的间隔随着渐增的深度增加，以得到气泡238的相似的均匀度，但是在特定的气压下，管子237的更密集间隔通常提供更高的表面均匀度。在所示的实施例中，歧管236的管子/导管237布置在水平平面上，使得来自任何管子237的气泡238以大约相同的时间到达表面222。歧管236的尺寸和形状基本上与表面224相匹配(但是，通常比表面224稍微小)。使用的压强可以改变，发明人已经测试了压强为30到40psi，但是在例如低至约5psi的低得多的压强和在高一些的压强的条件下能够获得质量低一些(或不同的)但有用的表面224。系统200提供一种设计和操作相对简单的水投影系统。它所增加的优势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况下要将显示装置放置在水下一定深度处并要尝试从平坦表面222投影出来。

图3说明了在其使用期间投影到投影表面224上的投影系统200。如上所述，水下格栅/歧管236在水220中提供了通风阵列。空气移动通过通风格栅/歧管236和带有出口/孔的管子/导管移将压缩空气转换成可以在投影区域224范围内均匀分布的小气泡238。气泡238基本垂直地移动到表面222，并且，由于歧管的出口管子/导管位于水平平面的位置，因而表面224产生并终止形成为一个单元(或同时地通过表面224的区域)。

所示投影系统200被提供作为可以用于游乐场的水航道的一部分。在这种应用中，以客船380的形式的所示交通工具可以乘载多个观察者或者乘客382，并且所示船380可以行进或者漂浮通过投影表面224。利用第一对投影器254将图像或光355投影到投影表面224上，以提供物体或特征(例如鱼/鲨鱼)356，当改变图像或光355在投影表面224上的位置时(或者当船380沿箭头381所示方向移动通过表面224时)，所述物体或特征沿箭头357所示方向关于船380移动。

利用第二对投影器380将提供动态或者移动图像或设计384的视频或光382投影到船380附近的投影表面224上，乘客382可以从船380上看到视频或光382。移动的图像或者设计384例如可以简单地为增强的气泡(例如，发光或有色形式的气泡238)或可以采用其它很多形式，以使水表面222看上去象流动的熔岩。在这种方式下，可以选择性产生投影屏幕224(例如，当船380靠近时出现)，并且投影屏幕224不会干扰船380的移动。图像356和384可以例如通过与乘客382的交互增强乘坐感受，或者改变乘坐的“感觉”，例如通过在相对船380的相反方向上移动所投影的影像，以促使乘客382相信船380是在水220中非常快速地移动(例如，船380的相对速度似乎增大)。

图4说明了与图3相似的水表面投影系统400的另一个实施例。系统400包括多个与图3中所示的系统200中相同的部件，这些部件采用相同的数字，不再对其进一步描述。投影系统400包括通风系统430，通风系统430具有用于提供压缩空气流的入口/控制阀432和入口/供应管线434。

系统400与系统200在分配歧管或阵列436的构形上不同。歧管436包括管道/管子437，管子/管道437带有释放压缩空气而在水220中形成气泡438的入口/洞/孔/喷嘴。但是，管子437布置为提供许多间隔、同心的圆形图案。以这样的方式，管子437提供气泡438，气泡438上升至水220的表面222并在歧管436的上方形成大体上呈圆形的投影面/屏幕424。系统400对于以下显示是有用的：歧管436(或236)的形状和尺寸大体上限定投影表面424(或224)的形状和尺寸，几乎任何形状和尺寸的投影表面都可以在水体的表面上形成。这些形状也可以通过将两个或更多个重叠或者分开的表面结合而成(例如，表面224和424可以结合以得到带有半圆形端部等的长方形屏幕)。

由于用于形成投影屏幕的气泡主要是朝表面竖直地移动，因而水平的歧管提供被打开和关闭的投影屏幕(例如，竖直上升的气泡在投影表面的区域的范围内都在大约同一时刻到达表面)。发明人认识到，通过倾斜该分配歧管，投影表面可以在被控制的方向上或者在一段时间内自始至终地被激活以产生一种“平涂”(“wipe on”)和“擦除”(“wipe off”)的转换效果。

为此，图5说明了与系统200或400相似的液体表面投影系统500，其包括倾斜的分配歧管536。歧管536可以采用与歧管236相似的构形，带有多个分隔开的线性管子/管道537，管子/管道537带有出口/孔，以当歧管536被充入空气时产生气泡538。上升的气泡538在水体220的表面222上形成投影屏幕/表面524。

歧管536倾斜或者有角度(例如，相对于水平的或在这种情况下相对于底面212，具有角度θ)，角度θ使得歧管536的一端位于第一深度d1，并且歧管536的第二端位于大于第一深度d1的第二深度d2。通过这种方式，在第一深度处的气泡更快地到达表面，从而当气泡538从歧管536释放出来时，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坏。

通过这种方式，投影表面524以平涂(wipe on)方式(投影到表面524的图像也可以被平涂)和以擦除(wipe off)方式(投影到表面524的图像也可以被擦除或者在一段时间内以定向的方式逐渐隐去)提供。上述倾角或角度θ可以变化以产生所期望的效果，但是一些实施例采用15到60度范围内的角度θ，在一些情况下优选30到45度。在其它实施例中，不同的深度可以提供在的两个或更多的部件中而不采用倾斜歧管，例如采取升高或降低的部件(管子/管道)以产生所期望效果的具有变化的投影表面/屏幕524。

图6说明了与图3相似的水表面投影系统600的另一实施例。系统600包括多个与图3所示的系统200相同的部件，这些部件被赋予同样的数字标记，不再对其进一步详述。投影系统600包括通风系统630，其具有用于提供压缩空气流的入口/控制阀632和入口/供给管线634。

系统600与系统200在分配歧管或阵列636的构形上不同。歧管636包括一对集管头637，其延伸了歧管636的长度，并且刚性安装在水220中的一定深度处，例如在侧壁214的内表面上。气泡639经由多个喷嘴638从这些集管头637中输出，这些喷嘴638由集管头637供给压缩空气。本实施例600可以被认为是“水下喷嘴阵列”，空气在高压下被迫通过通风喷嘴638，因此当气泡639上升到表面222以产生投影屏幕624时，气泡639水平地移动。

上述生成的投影屏幕624没有其它上述通风系统提供的投影屏幕均匀，但是投影屏幕624能够用于提供远离水体的边缘延伸的投影表面，特别有助于在非常深或者难于将设备安装在底部的水体中产生投影表面。在其它实施例中，选择通道或者水体220的宽度和/或空气压强(和/或喷嘴638的设计)，以使来自每个侧壁214的喷嘴638的气泡639在通道/水体220的中心处重叠而提供不间断的屏幕/表面624。

在某些情况下，可能期望提供一种投影屏幕，其在当船或其它漂浮结构处于水体中的任何位置时均能够存在或得到(例如，可以与船相邻或最接近的时候产生)。例如，当船沿着航道行驶或者横过水体时，可以有助于能够投影在最接近于船的水上。为此，投影组件可以固定在特定位置处或者提供在移动的船或漂浮的结构上，并且表面通风机构设置在船上(或者，在船后被拖行/在船前被推进)。

例如，图7说明了与图3相似的液体表面投影系统700。不过在这种情况下，通风组件/系统730设置在船780中。通风系统730可以包括船780的船体上的压缩空气源(未表示出)和带有出口的歧管736，以排出压缩空气从而形成喷射气泡737，其浮到表面222以在水体220中形成投影表面724。投影器254、380可以选择性操作以将图像/光投影在表面724上，并且在邻近船780处显示图像/光，船780可以在水体220中围绕表面222移动。

通风系统730可以以与投影器254、380的位置和操作同步的方式来操作，例如通过仅在船780处于水220的一个区域中时产生气泡737和表面724，该区域是投影器254、380的聚焦地点/位置。以这种方式，可以提供用于几乎任何水体中(例如，用于湖、河、甚至海(例如通过巡航船等))的可移动或便携投影屏幕。在一些实施例中，船780上的空气喷嘴/歧管736可以由乘客382通过在船780内/上的用户输入装置来控制。乘客382可以选择性产生投影表面724，投影表面724使投影内容被显示(例如，在船附近用彩色光“描绘水表面”，以显示物体例如沉没的宝藏，鱼，游泳或者显示的字符/信息等)

尽管本发明采用了一定的特例来描述和显示，但是应当被理解的是，本发明仅仅是采用示例的方式披露的，并且所属领域技术人员可以采用通过部件的结合和排布的方式进行各种的变化，只要是不背离本发明的精神和范围内，都在此被要求保护。投影系统和方法可能有许多的应用，例如在住宅或者公共的游泳池，在公共的或者住宅的喷泉，等等。所投影的内容有助于纯粹娱乐但是也可被用于提供广告/商业内容(例如用于商场的喷泉)。在通风系统中的空气流动可以是被保持不变的(例如，在可操作时处于相对稳定的气压)，或者空气流动可以是变化的以使得投影屏幕的浓度渐现和渐隐(在一段时间内提供较少或者较多的气泡，以改变显示屏幕和在一段时间内生成更模糊或更清楚的图像)。投影器可以被移动(或使用不只一个的投影器)，使得被显示图像围绕投影表面移动，这可能对具有气泡没有遍布的“死点”的投影表面有帮助。

本发明所述的投影方法和系统具有很多优点，并且具有其它投影技术中所不具备的独特的方面和/或特点。所产生的投影表面是可穿透的，使得目标、交通工具和人可以移动通过该投影表面。这些投影系统允许展览设计者创造独特的并且无限变化的投影表面(例如，由于表面的变化，图像看上去好像是在一段时间内变化，并且每一次它被投影和被观察者体验到时会变化)。投影系统允许表演或展览可以被提供在通常不能被利用的区域和地点(例如，在船内或者在船的外壳内的个人所能及的范围内，当船可以漂浮在用于显示被投影图像的投影表面/屏幕上方)。

通过投影水/地的表面的运动，可以利用投影系统来改变乘坐交通工具的乘客对于所乘交通工具的速度的感知。通过使图像以相对的速度移动经过交通工具(或者伴随交通工具移动)，可以使乘客认为交通工具停止，更快地向前运动，甚至是向后移动。投影系统允许多个图像或物体投影在液体的表面，例如交通工具的障碍物，字符，图形，文本，相对于筏/船乘坐装置的漩涡或急流，等等。流体的外观甚至可以看上去被所投影的图像改变，例如从水变成流体熔岩，云，水银，以及其它流动的材料。上述投影表面可以被用来使得物体或字符看上去是在水体的表面下方。投影系统可以被用于提高生动的空间变换(例如，交通工具可以通过将星空或“陆地”投影到水上而被从充满水的浅水湖运送到外面的空间)。

可以选择所投影的内容以产生所期望的效果或显示。可以很容易地改变所投影的内容以提供季节的交叠。在其它情况下，可以选择投影表面的位置和内容而在船的前方显示图形路标或者在水表面上显示船的实际路径。可以显示分支路线或者错误的路线，以指示上述船可能行驶的错误的或者偏离路线的路(例如，进入危险的障碍物或者附着物体/动物)。在一种被提出的实施例中，一艘船移动穿过一个大的浅水湖或水体伴随有大的投影表面，以使得所述船看上去是航行穿过所期望的环境(例如花园或沙漠)或穿过被投影的迷宫(例如，带有用来指示所沿的正确路线的轨迹)。

带有或不带有所投影内容/图像的投影表面可以被用来隐藏水下设备，该水下设备例如是用于使船移动通过水的设备)。水表面纹理或者形状可以被改变，例如从水变成消融的表面，变成固体的甲板/地面，变成冰，等等。所投影内容甚至可以使得水的深度看上去相对于船改变或者变化。

投影系统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户输入装置或操纵杆、划桨等等接触投影表面中的水表面(这种运动被追踪)，引起所投影内容中的反应或者改变而产生物体(例如，在水表面上绘制水百合叶子)，以吓走物体或便使所投影的物体移动。在其它实施例中，船可包括喷射枪以使乘客喷射水中/水上的目标(例如，在投影表面上的所投影图像/内容中)，或者，船可包括设在船前部的喷嘴，用作冰的破除/融化装置，使得船可以推开形成投影表面的气泡以及所投影的图像，使它们不挡道。

所投影的内容可以提供许多难于修建或者模仿的物体或生物的“反射”或显示，使得物体/生物看上去像是在乘客和船的头部的上方。所投影的内容可以模拟特殊效果，例如在水表面上增强爆炸、火、等等。所投影的内容可以广泛地不同以实施本发明，例如包括文本，方向，线索，游戏指示，游戏中船的总得分，等等。所投影的图像还可以提供生物荧光效果，闪光的痕迹，条纹，尾迹，路线，光两轮车/船，等等。

Claims (21)

1.一种用于投影到液体上表面的投影系统，包括：

搅动组件，能够选择性地操作，以搅动液体上表面的一部分而形成投影屏幕；以及

投影器组件，将光投影到液体上表面上的投影屏幕，其中所述液体对光至少是半透明的，并且在上表面上的投影屏幕反射一部分的投影光。

2.如权利要求1所述的系统，其中，所述液体是在敞口容器中的水，所述上表面基本上是平坦的。

3.如权利要求1所述的系统，其中，搅动组件包括通风系统，该通风系统包括带有将气体释放到液体中的出口的歧管，该歧管被定位在液体上表面下方的一定深度处。

4.如权利要求3所述的系统，其中，所述通风系统包括入口阀，该入口阀能够选择性地操作以提供压缩气体给所述歧管，由此，所述投影屏幕选择性地从所述上表面产生或者移除。

5.如权利要求3所述的系统，其中，所述歧管的所述出口设置在两个或更多个深度处，由此，当所述搅动组件起作用时所述投影屏幕的两个或更多个部分在不同时刻产生。

6.如权利要求5所述的系统，其中，所述歧管基本上是平坦的，并且被定位在所述液体内相对于所述上表面形成倾角的方式放置，由此，所述歧管的第一端部位于在第一深度处，而所述歧管的第二端部位于大于第一深度的第二深度处。

7.如权利要求3所述的系统，其中，所述通风系统流体地连接到气源，该气源提供压强至少为30psi的空气。

8.如权利要求1所述的系统，其中，投影器组件包括将静态或视频图像投影到投影组件上的投影器。

9.如权利要求1所述的系统，进一步包括漂浮在液体的上表面上的交通工具，搅动组件安装在该交通工具上。

10.一种显示系统，包括：

用于容纳一定量液体的敞口容器；

通风系统，包括定位在所述敞口容器内的分配歧管和选择性地提供压缩气体给分配歧管的气源；以及

投影组件，在分配歧管上方的位置处将光聚焦在所述敞口容器中。

11.如权利要求10所述的显示系统，其中，当所述一定量液体容纳在所述敞口容器中时，所述分配歧管被定位在所述液体的上表面下方的一定深度处。

12.如权利要求11所述的显示系统，其中，所述液体对光至少是半透明的，当压缩气体被提供给所述分配歧管时，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.如权利要求11所述的显示系统，其中，所述分配歧管定位在所述敞口容器中而倾斜，使得所述分配歧管的出口位于多个深度处。

14.如权利要求10所述的显示系统，其中，所述敞口容器包括第一侧壁和第二侧壁，所述分配歧管包括第二头部和第一头部，第一头部带有安装在第一侧壁上的气体出口，而第二头部带有安装在第二侧壁上的气体出口，由此，带有一个表面或两个分开的表面的投影屏幕借助于使气泡上升而形成在所述敞口容器所容纳的一定量液体的上表面中。

15.一种投影在水体的透明表面上的方法，包括：

将通风系统的出口歧管定位在水体的所述表面下方的一定深度处；

操作通风系统的控制阀以提供压缩气体给出口歧管，其中多个气泡上升到水体的所述表面的一部分；以及

将光投影到水体的所述表面的所述一部分上，由此，光被反射给观察者。

16.如权利要求15所述的方法，其中，被投影的光包括视频图像。

17.如权利要求15所述的方法，进一步包括在投影光时移动客船通过水体的所述表面的所述一部分。

18.如权利要求17所述的方法，其中，所述出口歧管安装在客船上。

19.如权利要求18所述的方法，其中，执行所述控制阀的操作以响应客船上的乘客对用户输入装置的操作。

20.如权利要求15所述的方法，其中，所述控制阀的操作包括在一段时间内改变供给出口歧管的压缩气体的量，由此，提供给所述一部分的气泡的数量在这段时间内变化。

21.如权利要求15所述的方法，其中，光的投影包括使一个或多个图像移动在水体的所述表面的所述一部分中的不同位置。

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