ЛАЗЕРНОЕ СВЕТОЭФФЕКТНОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 1995 года по МПК F21P3/00 

Изобретение относится к созданию проекционных световых эффектов в театральной технике, к светомузыке, а именно к устройствам для создания световых эффектов с музыкальным сопровождением, и может быть использовано в области светотехники для праздничной иллюминации в вечернее время.

Известны лазерные устройства формирования изображения на обычном экране - развертывание лазерного луча на плоскости экрана по известному принципу формирования фигур Лиссажу (Галеев Б. М., Зорин С. М. и Сайфуллин Р. Ф. Светомузыкальные инструменты. М.: Радио и связь, 1987, с. 94). Это устройство формирует очень сложные и интересные изображения, но все они являются геометрическими фигурами, что вносит элемент однообразия в создаваемую лазерную светокомпозицию при одновременном очень сложном выполнении блоков отклонения луча и пульта управления ним (Авт. св. N 1266557, кл. А 63 J 17/00).

Наиболее близким по технической сущности является лазерное устройство для создания светоэффектов (1). Оно содержит последовательно размещенные лазер, формообразователь из преломляющих сред с кинематическим узлом и экраном, блок управления. Это устройство создает на экране фантастически феерические узоры, но они имеют разрывы, броски, пульсации света, обусловленные неоднородностями преломляющей среды формообразователя, что действует раздражающе, снижая тем самым зрелищность светокомпозиции.

Целью изобретения является повышение эрелищности лазерных световых эффектов.

Поставленная цель достигается тем, что в лазерное светоэффектное устройство, содержащее расположенные на одной оптической оси лазер, падающий лазерный луч и экран, кинематический узел и блок управления, между лазером и экраном введены две дифракционные решетки с возможностью независимых вращательного вокруг и возвратно-поступательного движений вдоль оптической оси устройства.

Заявленное техническое решение обладает существенными отличиями, т.к. не выявлено технических решений со сходной совокупностью признаков.

На чертеже представлена блок-схема лазерного светоэффектного устройства.

Лазерное светоэффектное устройство содержит расположенные на одной оптической оси лазер 1, падающий луч 2, две дифракционные решетки 3 и экран 4. Дифракционные решетки 3 соединены механически с кинематическими узлами 5, управляющие входы которых подключены к соответствующим выходам блока 6 управления.

Работает лазерное светоэффектное устройство следующим образом.

Падающий луч 2-1 лазера 1 попадает на дифракционную решетку 3-1. На выходе решетки 3-1 наблюдается пучок из нескольких лучей 2-2, количество и угол отклонения которых от оптической оси устройства зависит от конструктивных особенностей дифракционной решетки (Яворский Б. М. и Селезнев Ю. А. Справочное руководство по физике. М.: Наука, 1984, с. 250-251). Лучи 2-2 падают на дифракционную решетку 3-2, на выходе которой каждый падающий на нее луч 2-2 формирует веер, например, из пяти лучей 2-3 при условии, что в этот момент направление щелей дифракционных решеток 3 было взаимно перпендикулярным. Так как плоскости распространения лучей 2-2 и 2-3 также взаимно перпендикулярны, то на экране 4 в этом случае наблюдается феерическая картина, например, из двадцати (если лучей 2-2 было сформировано четыре) ярко светящихся, переливающихся, равномерно размещенных на экране 4 точек (т. е. на экране 4 в этот момент формируется точечный растр). При встречном или однонаправленном, но с разными скоростями вращении дифракционных решеток 3 в последующие моменты времени световые точки на экране 4 начинают смещаться, группируясь в виде ромбовидной туманности вокруг какой-то прямой, например, в этот момент времени горизонтально расположенной линии на экране 4 (эта линия в последующие циклы превращений световой картины под любым, заранее непредсказуемым углом, например, к вертикальной оси экрана 4). В момент параллельного расположения щелей дифракционных решеток 3 световые точки сливаются в одну светящуюся переливающуюся линию с неравномерной яркостью отдельных ее участков. При дальнейшем вращении дифракционных решеток 3 светящаяся линия начинает распухать в своей средней части, расползаться по экрану 4 до ромбовидной туманности из ярко светящихся переливающихся точек, которые затем, двигаясь по экрану 4, разместятся равномерно (сформируют точечный растр). При дальнейшем вращении дифракционных решеток 3 точки снова начнут, постепенно сдвигаясь, группироваться вокруг прямой линии, которая будет в этот момент размещена под другим углом к экрану, и цикл превращений световой картины на экране 4 повторится снова.

При изменении расстояний между дифракционными решетками 3 световые эффекты на экране 4 также претерпевают изменения, а именно при удалении дифракционных решеток 3 друг от друга световые точки будут заполнять все поле экрана 4. При сближении дифракционных решеток 3 световые пятна будут смещаться к центру экрана 4, причем расстояния между отдельными светящимися элементами сферической картины будут также уменьшаться, и в какой-то предельный момент все изображение может влиться в одно яркое пятно, что также является одним из элементов световых эффектов.

Наиболее зрелищна работа предлагаемого лазерного светоэффектного устройства с управлением от музыкального сигнала, т.е. когда движением световых эффектов на экране 4 управляют какие-либо характеристики музыкального произведения.

Например, при быстром темпе яркие светящиеся элементы картины разбегаются по всему экрану 4, вспыхивая и исчезая в такт музыке. При более медленном темпе они скучиваются к центру экрана 4, дольше не исчезают, но и реже появляются. При конкретной реализации устройства можно использовать, например, лазер ЛГ-106 с мощностью излучения 1,5 Вт.

В качестве кинематического узла, обеспечивающего возвратно-поступательное движение дифракционной решетки с одновременным вращением вокруг центральной оси, можно использовать, например, кулачковый механизм (см. Вакторин В. Д. Механизмы приборных и вычислительных систем. М.: Высшая школа, 1985, с. 287-301), либо с помощью винтовых механизмов (см. Вопилкин Е. А. Расчет и конструирование механизмов приборов и систем. М.: Высшая школа, 1980, с. 283-192).

Все предельные установочные расстояния между дифракционными решетками подбираются экспериментально в каждом отдельном случае. Они будут зависеть от размеров экрана и от расстояния до него от устройства. В качестве блока 6 управления используется анализатор темпа музыкального сигнала, например, по авт. св. N 919693.

Разнообразить световые эффекты можно, подбирая экспериментально пары дифракционных решеток в зависимости от их постоянной α.

Введение в лазерное светоэффектное устройство, содержащее расположенные на одной оптической оси лазер, падающий лазерный луч и экран, кинематический узел и блок управления, между лазером и экраном двух дифракционных решеток с возможностью независимых вращательного вокруг и возвратно-поступательного движений вдоль оптической оси устройства выгодно отличает его от лазерного светомузыкального устройства ЛСУ-1, выпускаемого нашей промышленностью, более широким диапазоном изобразительных возможностей.

Использование: в области создания проекционных световых эффектов в театральной технике, в светомузыке, а именно в устройствах для создания световых эффектов с музыкальным сопровождением, и может быть использовано в области светотехники. Лазерное светомузыкальное устройство содержит расположенные на одной оптической оси лазер 1, падающий луч 2, экран 4. Перпендикулярно лазерному лучу перед экраном 4 размещены две дифракционные решетки 3, механически соединенные с кинематическими узлами 5, механические входы которых подключены к соответствующим выходам блока 6 управления. При прохождении лазерного луча 2 через две вращающиеся дифракционные решетки 3 на экране 4 формируется динамический рисунок из ярких светящихся точек, характер изменения которого зависит от постоянной дифракционных решеток, расстояние между ними и скорости их вращения. 1 ил.

ЛАЗЕРНОЕ СВЕТОЭФФЕКТНОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее расположенные на одной оптической оси лазер, падающий лазерный луч и экран, кинематический узел и блок управления, отличающееся тем, что, с целью повышения зрелищности лазерных световых эффектов, между лазером и экраном введены две дифракционные решетки с возможностью независимых вращательного вокруг и возвратно-поступательного движений вдоль оптической оси устройства.