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2008-11-14 21:09 |
激光演示技術(shù)原理及其特點(diǎn)
激光演示也就是人們常說(shuō)的Lasershow。 最初的激光演示僅只能表演激光光束效果，光干涉效應(yīng)(Lumia)和簡(jiǎn)單的激光“莉莎”(Lissajous)圖形。隨著激光技術(shù)， 高速掃描元件，色彩合成和控制技術(shù)， 特別是激光演示軟件的快速發(fā)展，今天的激光演示已不再是Lasershow所涵蓋的內(nèi)容， 它不僅能表演特殊的激光光束效果， 還演示復(fù)雜的激光動(dòng)畫和三維圖文。目前主要應(yīng)用于游樂業(yè)， 娛樂業(yè)和廣領(lǐng)域。 S5>ztK.e
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激光演示有如下幾個(gè)特點(diǎn)： 8/)\nV$0Y
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(1)它是一種投射式成像方式， 能夠?qū)崿F(xiàn)超大屏幕的顯示； 5"57F88Y1
(2)色彩鮮艷純正, 具有高的對(duì)比度(100:1)； `(?c4oq,c>
(3)能夠產(chǎn)生特殊的空間光束效果和光束干涉效應(yīng)； I[K4/91
(4)激光效應(yīng)和圖形信號(hào)完全數(shù)字化, 由電腦直接編程； v^o`+~i
(5)它是一種“光筆”書寫的矢量化的圖形模式。 &K'*67h
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激光演示系統(tǒng)主要由激光器、顏色混合和調(diào)制元件,激光掃描投影器和電腦控制器以及多媒體部件組成。在電腦的控制下，激光光束經(jīng)過(guò)色彩合成調(diào)制器、激光掃描儀投射在空間或屏幕上，向人們演示各種特殊的空間光束效果、精彩的靜、動(dòng)、三維立體圖文畫面。表演的節(jié)目和圖文畫面完全按照用戶的要求，由電腦軟件事先或即時(shí)設(shè)計(jì)。 LhAW|];
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1.激光器 *Xk5H ,:
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激光器是激光演示系統(tǒng)的關(guān)鍵部件。所使用的激光器取決于應(yīng)用場(chǎng)所的大小、環(huán)境亮度、演示的顏色效果。它可以分為低功率(<1W)和高功率（1～30W）；單色（紅色或藍(lán)、綠）和彩色(紅，綠，藍(lán)色)。目前的低功率激光器有紅光氦-氖激光器(功率<50mW)， 空氣冷卻的氬離子(藍(lán),綠光)或氬-氪氣體彩色激光器(功率: <1W)，對(duì)于高功率系統(tǒng), 通常使用水冷的氬離子(藍(lán),綠)激光(功率: 3.5 -30W)和氬-氪氣體彩色激光器(功率: 3.5- 20W)。近年來(lái)也有人將高重復(fù)頻率工作的銅蒸汽(黃,綠光)用于激光光束表演。 Qm3F=*)d
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隨著激光技術(shù)的發(fā)展，二極管泵浦的固體激光器是激光演示領(lǐng)域的新寵兒。它通過(guò)非線性光學(xué)技術(shù)(倍頻、和頻等)產(chǎn)生紅， 綠， 藍(lán)色激光。與氣體激光器比較, 全固體激光器的特點(diǎn)是: 結(jié)構(gòu)緊湊， 功耗低， 效率高， 不需要水冷， 采用220伏供電。目前連續(xù)波綠光全固體激光器已商品化, 如固體微片激光器(功率: <100mW)和高功率全固體倍頻激光器(功率: <10W)。但是， 要實(shí)現(xiàn)高功率連續(xù)波的藍(lán)色和紅色全固體激光器件的產(chǎn)品化還需要一段時(shí)間。另外， 低功率而廉價(jià)的紅光二極管激光器已開始用于簡(jiǎn)單的激光藝術(shù)演示領(lǐng)域。 3)W_^6>bM
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2.激光掃描 #OM '2@
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激光掃描器由X-Y光學(xué)掃描頭， 電子驅(qū)動(dòng)放大器和光學(xué)反射鏡片組成。電腦控制器提供的信號(hào)通過(guò)驅(qū)動(dòng)放大電路驅(qū)動(dòng)光學(xué)掃描頭， 從而在X-Y平面控制激光束的偏轉(zhuǎn)。這類似于陰極射線管中對(duì)電子束的偏轉(zhuǎn)，所不同的是：光子不是帶電粒子，它不能象電子束那樣通過(guò)磁場(chǎng)或電場(chǎng)控制。因此，通常用于激光藝術(shù)演示的光學(xué)掃描頭是一種檢流計(jì)式的掃描頭。檢流計(jì)式掃描頭分為開環(huán)和閉環(huán)兩種。前者常用于簡(jiǎn)單的激光光束演示， 而后者廣泛用于激光圖形演示。該種掃描頭的特點(diǎn)是偏轉(zhuǎn)角度大， 最大可達(dá)80度， 但是與其他類型的光學(xué)偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)(如多棱轉(zhuǎn)鏡, 聲光偏轉(zhuǎn)器)比較， 由于折返和加速時(shí)間限制了它的掃描頻率。在激光演示系統(tǒng)中， 光學(xué)掃描的波形是一種矢量掃描， 系統(tǒng)的掃描速度， 決定激光圖形的穩(wěn)定性。最近幾年來(lái)， 人們已經(jīng)開發(fā)出高速的掃描器，掃描速度達(dá)到50000個(gè)點(diǎn)/秒， 因此能夠演示復(fù)雜的激光動(dòng)畫。激光掃描儀有不同的種類，光學(xué)平臺(tái)式：將投影儀， 激光器和其它的光電元部件集成在一光學(xué)平臺(tái)上；分離式：用光纖光纜傳輸，安裝靈活機(jī)動(dòng)；開環(huán)式：用于空間光束效果；閉環(huán)式：演示復(fù)雜的空間光束效果和圖文動(dòng)畫。 g4,ldr"D
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3. 激光色彩控制器 %(& ja_oO
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激光色彩控制器用于控制彩色激光的顏色。在激光演示系統(tǒng)中，簡(jiǎn)單的色彩控制采用所謂的“色合”， 它實(shí)際上是一種濾色片。 三種濾色片分別對(duì)紅，綠，藍(lán)三種顏色過(guò)濾， 通過(guò)組合這三個(gè)濾色片， 可產(chǎn)生7種不同的顏色。這種色彩控制器只能對(duì)每一幅圖形顯示單一種色彩。另外一種控制方式是使用三個(gè)聲光調(diào)制器， 分別對(duì)三種不同顏色的光束進(jìn)行調(diào)制，這就是所謂的RGB方法。最新的激光色彩控制器是多色聲光調(diào)制器(PCAOM)， 能夠同時(shí)控制8種不同的激光波長(zhǎng)， 顯示上百萬(wàn)種顏色。它象RGB控制器一樣， 能在一幅圖形內(nèi)顯示不同的顏色。它的優(yōu)越性在于僅需要一個(gè)調(diào)制器，安裝簡(jiǎn)單, 有較高的光通量。 +i!HMyM
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4.激光電腦控制器 bFN/ {^ SB
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激光電腦控制器是激光演示系統(tǒng)的中心單元，用于控制激光掃描器，色彩合成器，激光器以及其它的周邊設(shè)備。除開控制作用外， 另一個(gè)重要的功能是設(shè)計(jì)和編排激光演示節(jié)目。最簡(jiǎn)單的控制器是采用EPROM芯片儲(chǔ)存激光演示內(nèi)容，多用于激光光束表演。最新的電腦控制器是采用工控機(jī)式的多功能系統(tǒng)，它具有四個(gè)獨(dú)立的X-Y圖形輸出通道， 可同時(shí)控制4個(gè)獨(dú)立的光學(xué)掃描投影器， 分別演示內(nèi)容完全不同的激光節(jié)目，通過(guò)分光器或光纜可控制任意多個(gè)掃描投影器。該種控制器具有強(qiáng)大的編程功能, 能編排二維和三維激光動(dòng)畫。 .>TG{>sH
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最新型的激光演示系統(tǒng)不僅能控制激光掃描器，色彩合成調(diào)制器，還具有如下的功能: o
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