專利名稱：全固化激光表演器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種涉及固體激光器作為激光源的全固化激光表演器。
已有技術(shù)激光掃描顯示儀器(《Laser Beam Scanning》,Gerald.F.Marshall,Marcel DekkerInc.,1985,pp193～288)主要是通過計算機對振鏡的控制，將激光束掃描成各種線條形的圖案、文字及動畫，目前已應(yīng)用于各類大型娛樂活動場所。通常激光表演所用的氬離子、氪離子等氣體激光器，設(shè)備龐大，對供水、供電及環(huán)境要求極高，且價格昂貴、操作繁瑣、維護困難，不適合向中小型場合推廣，同時它無法直接通過控制電源來調(diào)制輸出光強，還需另加復(fù)雜的設(shè)備才能實現(xiàn)這種功能。
本發(fā)明的目的為了克服已有技術(shù)激光表演器中使用氣體激光器所帶來的諸多不便，設(shè)計一種固化激光表演器，采用固體激光源，使其不用水冷、體積小、耗電少(只需民用電即可)，能很好地解決氣體激光源所帶來結(jié)構(gòu)上的不便之處。并通過計算機對激光源的控制，可掃描出色彩豐富的圖形、文字及動畫，再輔以光學(xué)衍射元件可投射出變幻的背景圖案，增強其表現(xiàn)力。
本發(fā)明是一種用固體激光源的激光表演器。它包括計算機2、以及固定在外殼內(nèi)的底板5上有數(shù)模轉(zhuǎn)換塊3、激光源1、光束切換單元4、光學(xué)合束組件6、振鏡7、衍射元件9和置于外殼外的屏幕8。
具體結(jié)構(gòu)是沿著固定于外殼內(nèi)底板5上激光源1出射的激光束Gr前進方向上，固定于外殼內(nèi)底板5上有光束切換單元4，激光束Gr經(jīng)過光束切換單元4后，輸出兩路光束G1和G2。沿G1光束前進的光路上，依次固定于外殼內(nèi)底板5上有光學(xué)合束組件6和振鏡7；沿G2光束前進的光路上，固定于外殼內(nèi)底板5上有衍射元件9。計算機(2)指令的輸出口接于固定于外殼內(nèi)底板5上的數(shù)模轉(zhuǎn)換塊3，數(shù)模轉(zhuǎn)換塊3的輸出口接于激光源1。振鏡7的掃描光落于外殼外的屏幕8上，衍射元件9射出的衍射圖案的光束也投射于屏幕8上。如圖1所示。
根據(jù)計算機2內(nèi)部預(yù)先輸入的圖形數(shù)據(jù)，計算機2通過數(shù)模轉(zhuǎn)換塊3來驅(qū)動激光源1、光束切換單元4、振鏡7及衍射元件9，從而在屏幕8上投射出相應(yīng)的圖形、文字及動畫。如圖1所示，激光源1的輸出激光束Gr的光強通過數(shù)模轉(zhuǎn)換塊3來調(diào)制，經(jīng)調(diào)束后輸出兩路光束G1和G2。(1)調(diào)制光束G1(光束G1的數(shù)目為Ng≥1)輸入到Ng≥1個光學(xué)合束組件6，繼而合束為總光束Gm至振鏡7，通過振鏡7在置于外殼外的屏幕8上掃描出圖形、文字及動畫；(2)調(diào)制光束G2被反射到衍射元件9，并通過衍射元件9在屏幕8上投射出相應(yīng)的背景圖案。
數(shù)模轉(zhuǎn)換塊3的功能是將計算機2輸出的數(shù)字控制量轉(zhuǎn)換成模擬控制量后控制激光源1、光束切換單元4、振鏡7、衍射元件9。數(shù)模轉(zhuǎn)換塊3可以是插卡式(直接插在計算機總線槽內(nèi))或者是外置式，通過計算機的串行口(RS232)或并行口如圖2所示(打印口、IEEE488)連接。
所用的激光源1是由Nj≥1個輸出彩色可見光束的固體激光器所組成。激光器是半導(dǎo)體激光器，或者是半導(dǎo)體泵浦固體激光器，其輸出光強均可通過計算機2和數(shù)模轉(zhuǎn)換塊3來加以調(diào)制。
光束切換單元4的功能是根據(jù)數(shù)模轉(zhuǎn)換塊3的控制信號產(chǎn)生透過和反射兩種調(diào)制光束G1和G2。(1)透過的調(diào)制光束G1輸入到光學(xué)合束組件6；(2)反射的調(diào)制光束G2被反射到衍射元件9。光束切換單元4是由帶有電磁閥或者帶有微型電機的光學(xué)鏡片所構(gòu)成。光束切換單元4的數(shù)目Nc=Nj≥1。
光學(xué)合束組件6的功能是將Ni束分光束G1合束為總光束Gm，它是由一組鍍有特殊介質(zhì)膜(針對各路光束的不同波長有高反射或高增透過)構(gòu)成的光學(xué)合束組件5，光學(xué)合束組件5的數(shù)目Ng=Nc=Nj≥1。
衍射元件9是一種用全息技術(shù)在玻璃基片上制作出可形成特定衍射花樣全息圖樣的帶有轉(zhuǎn)動機構(gòu)的光學(xué)元件，它可以在屏幕8上形成特定的圖案來作為背景。通過轉(zhuǎn)動機構(gòu)驅(qū)動衍射元件7旋轉(zhuǎn)，可以使輸出的背景圖案產(chǎn)生動感。
本發(fā)明的優(yōu)點本發(fā)明由于激光源1是固體激光器，而且激光器的泵浦源也是固體的，如半導(dǎo)體泵浦固體激光器等，因此激光源1和其他元部件均固定在同一外殼內(nèi)的底板5上，而且有Ni≥1個激光源1和Ni≥1個激光光路均可以置放在同一外殼內(nèi)的底板5上，這是已有技術(shù)使用氣體激光器所難做到的。因此本發(fā)明主要特點是體積小，比已有技術(shù)縮小體積5～12倍，能耗低、無須水冷且激光器輸出光強可以靈敏地受到調(diào)制，因此激光輸出色彩豐富、操作維護方便、性能穩(wěn)定可靠，它能方便地表現(xiàn)出各種色彩絢麗的圖形、文字及動畫，本發(fā)明特別適用于各種中小型娛樂場所、新產(chǎn)品發(fā)表會、新聞發(fā)布會、賓館、櫥窗廣告等場所。


圖1本發(fā)明“全固化激光表演器”的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2數(shù)模轉(zhuǎn)換塊2在本實施例中結(jié)構(gòu)示意圖。
實施例
如圖1所示，激光源1Nj=2，一個是紅光的半導(dǎo)體激光器和另一個綠光的半導(dǎo)體泵浦YAG倍頻激光器；光束切換單元3Nc=2是由步進電機驅(qū)動反射鏡片來實現(xiàn)光束切換；光學(xué)合束組件6為45°紅光增透、綠光全反的鍍膜光學(xué)元件，它將N2=2束G1光束合成為Gm總光束。本實施例中，衍射元件9的轉(zhuǎn)動機構(gòu)由一個直流電機驅(qū)動，振鏡7采用國產(chǎn)6001-2D型振鏡。在實施例中數(shù)模轉(zhuǎn)換塊3采用外置式，它與計算機2打印口10相連接，該數(shù)模轉(zhuǎn)換塊3為8路13位，具體由MAXIM公司生產(chǎn)的D/A芯片及輔助芯片所構(gòu)成。如圖2所示，根據(jù)計算機輸出的數(shù)據(jù)信號11及控制信號12由數(shù)模轉(zhuǎn)換塊3轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄬?yīng)的八路模擬控制信號接口，其中兩路模擬控制信號接口13,14接于振鏡7；兩路模擬控制信號接口15,16接于激光源1；兩路模擬控制信號接口17,18接于光束切換單元4，有一路模擬控制信號接口19接于衍射元件9，還有一路接口20是空的。本實施例中的激光表演器，其體積要比有兩光束的已有技術(shù)激光表演器縮小近10倍，節(jié)約電能10倍以上，不用水冷卻，而且圖形亮度高，操作運行簡單方便。
權(quán)利要求
1．一種全固化激光表演器，包括激光源(1)、光束切換單元(4)，光學(xué)合束組件(6)，振鏡(7)，衍射元件(9)，計算機(2)和屏幕(8)，其特征在于具體結(jié)構(gòu)是①激光源(1)是Nj≥1個輸出彩色可見光束的固定于一外殼內(nèi)底板(5)上的固體激光器；②由激光源(1)射出的激光束Gr沿前進方向，固定在外殼內(nèi)底板(5)上有光束切換單元(4)，激光束Gr經(jīng)過光束切換單元(4)后，輸出兩路光束G1和G2；③沿G1光束前進的光路上，依次固定于外殼內(nèi)底板(5)上有光學(xué)合束組件(6)和振鏡(7)；沿G2光束前進的光路上，固定在外殼內(nèi)底板(5)上有衍射元件(9)；④計算機(2)指令輸出口接于固定于外殼內(nèi)底板(5)上的數(shù)模轉(zhuǎn)換塊(3)，數(shù)模轉(zhuǎn)換塊(3)的輸出口接于激光源(1)；⑤振鏡(7)掃描落于外殼外的屏幕(8)上，衍射元件(9)射出的光束也投射于屏幕(8)上。
2．根據(jù)權(quán)利要求1的激光表演器，其特征在于輸出彩色可見光束的固體激光器的激光源(1)是半導(dǎo)體激光器，或者是半導(dǎo)體泵浦固體激光器。
3．根據(jù)權(quán)利要求1的激光表演器，其特征在于數(shù)模轉(zhuǎn)換塊(3)是直接插于計算機總線槽內(nèi)的插卡式的，或者是通過計算機的串行口或并行口連接的外置式。
4．根據(jù)權(quán)利要求1的激光表演器，其特征在于光束切換單元(4)是由帶有電磁閥的光學(xué)鏡片構(gòu)成，或者是由帶有微型電機的光學(xué)鏡片構(gòu)成。
5．根據(jù)權(quán)利要求1的激光表演器，其特征在于光學(xué)合束組件(6)是由一組鍍有對不同波長光束有高反射和高增透過介質(zhì)膜的光學(xué)元件構(gòu)成。
6．根據(jù)權(quán)利要求1的激光表演器，其特征在于衍射元件(9)是一種帶有轉(zhuǎn)動機構(gòu)的玻璃基片內(nèi)含有全息圖樣的光學(xué)元件。
7．根據(jù)權(quán)利要求1，或4，或5的激光表演器，其特征在于激光源(1)的數(shù)目Nj，光束切換單元(4)的數(shù)目Nc和光學(xué)合束組件(6)的數(shù)目Ng是相等的，即Nj=Nc=Ng≥1。
全文摘要
一種全固化激光表演器。它包括計算機,固定在同一外殼內(nèi)的底板上,有N
文檔編號G09F13/00GK1220438SQ9710678
公開日1999年6月23日 申請日期1997年12月17日 優(yōu)先權(quán)日1997年12月17日
發(fā)明者葉韌, 梁培輝, 雷建求, 任虹, 沈琪敏 申請人:中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機械研究所