RU2095682C1 - Method of creation of optical effects and laser kaleidoscope for realization of this method - Google Patents
Method of creation of optical effects and laser kaleidoscope for realization of this method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2095682C1 RU2095682C1 RU96116016A RU96116016A RU2095682C1 RU 2095682 C1 RU2095682 C1 RU 2095682C1 RU 96116016 A RU96116016 A RU 96116016A RU 96116016 A RU96116016 A RU 96116016A RU 2095682 C1 RU2095682 C1 RU 2095682C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rotation
- mirrors
- frames
- light beam
- speed
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к установкам для создания зрелищных эффектов, например для оформления витрин, стендов, экспозиций и интерьеров или для повышения эффекта световых декораций в театрах, на эстраде, при проведении дискотек. The invention relates to installations for creating spectacular effects, for example, for window dressing, stands, expositions and interiors or to enhance the effect of light decorations in theaters, on stage, during discos.
Известен способ, который может применяться для создания оптических эффектов, заключающийся в сканировании через оптико-механические дефлекторы светового луча путем его развертки с помощью расположенных напротив друг друга и вращающихся в противоположные стороны оптических клиньев /1/. A known method that can be used to create optical effects, which consists in scanning through optical-mechanical deflectors of a light beam by scanning it with optical wedges located opposite each other and rotating in opposite directions / 1 /.
Однако известный способ не обеспечивает достаточной зрелищности создаваемых им оптических эффектов из-за небольшого их количества, ограниченного заранее заданными исходными геометрическими параметрами упомянутых клиньев. However, the known method does not provide sufficient entertainment for the optical effects created by it due to their small number limited by the predetermined initial geometric parameters of the said wedges.
Известен также наиболее близкий по своей сущности к изобретению способ создания оптических эффектов, заключающийся в сканировании через оптико-механические дефлекторы светового луча путем его развертки с помощью расположенных напротив друг друга зеркал и вспомогательного наложения на сканирующийся световой луч элементов мозаичного изображения, закрепленных в транспоранте-оправе /2/. The method of creating optical effects, which is closest in essence to the invention, is also known, which consists in scanning through optical-mechanical deflectors of a light beam by scanning it with mirrors located opposite each other and auxiliary superimposing on the scanning light beam elements of a mosaic image fixed in a banner-frame / 2 /.
Недостатком такого способа является малое количество световых эффектов из-за неподвижности зеркал. В результате данный способ не обеспечивает динамического эффекта плавного трансформирования изображений одно в другое. Им обеспечивается только статический дискретный эффект при смене положений транспоранта. Это, а также применение вспомогательных наложений на сканирующийся световой луч элементов мозаичного изображения не в достаточной степени повышает зрелищное восприятие создаваемых оптических эффектов из-за небольшого количества этих элементов во вращающемся транспоранте. The disadvantage of this method is the small number of lighting effects due to the stillness of the mirrors. As a result, this method does not provide a dynamic effect of smooth transformation of images into one another. They provide only a static discrete effect when changing the position of the banner. This, as well as the use of auxiliary overlays on the scanned light beam of the mosaic image elements, does not sufficiently increase the spectacular perception of the created optical effects due to the small number of these elements in the rotating transporter.
Для осуществления способа создания оптических эффектов применяется ряд устройств, описанных ниже. To implement the method of creating optical effects, a number of devices are described below.
Известно устройство, которое может быть использовано для создания оптических эффектов, содержащее оптико-механические дефлекторы сканирования оптического луча. Причем дефлекторы выполнены в виде двух оптических клиньев, вращающихся в разные стороны, или в виде вращающихся и качающихся оптических призм /1/. A device is known that can be used to create optical effects, comprising optical-mechanical deflectors for scanning an optical beam. Moreover, the deflectors are made in the form of two optical wedges rotating in different directions, or in the form of rotating and oscillating optical prisms / 1 /.
Недостатком такого устройства является его сложность выполнения из-за повышенной трудоемкости изготовления оптических клиньев или призм, а также из-за необходимости применения усложненной конструкции привода дефлекторов, который не должен находиться в зоне сканирования луча. В результате устройство а целом может состоять из нескольких отдельных крупногабаритных блоков. The disadvantage of this device is its complexity due to the increased complexity of manufacturing optical wedges or prisms, as well as due to the need to use a complicated design of the drive of the baffles, which should not be in the scanning area of the beam. As a result, the device as a whole may consist of several separate large blocks.
Кроме того, такое устройство имеет небольшое количество изменяющихся оптических эффектов, ограниченное заранее заданными исходными геометрическими параметрами конструкции упомянутых клиньев или призм. In addition, such a device has a small number of varying optical effects, limited by predetermined initial geometric design parameters of said wedges or prisms.
Более компактным и простым по конструкции является устройство, которое также можно использовать при создании оптических эффектов, предназначенных в основном для освещения объекта когерентными лучами. Такое устройство содержит лазер, создающий когерентный пучок света, и оптические дефлекторы в виде неподвижных оптических конденсатора и отражателей для сканирования этого пучка /3/. More compact and simple in design is a device that can also be used to create optical effects, intended mainly for illuminating an object with coherent rays. Such a device contains a laser that creates a coherent light beam, and optical deflectors in the form of a stationary optical capacitor and reflectors for scanning this beam / 3 /.
Однако существенным недостатком известного устройства является малое количество оптических эффектов из-за неподвижности дефлекторов, а также из-за отсутствия упомянутого выше динамического эффекта плавности смены видов фигур. However, a significant disadvantage of the known device is the small number of optical effects due to the immobility of the deflectors, as well as due to the lack of the above-mentioned dynamic effect of a smooth change in the appearance of shapes.
Для повышения количества изменяющихся во времени оптических эффектов служит устройство, где в качестве оптико-механических дефлекторов сканирования оптического луча применен приводимый во вращение от электродвигателя светоотражающий полусферический блок с множеством зеркальных элементов /4/. To increase the number of time-varying optical effects, a device is used where, as an optical-mechanical deflector for scanning an optical beam, a reflective hemispherical unit driven by rotation from an electric motor with a plurality of mirror elements / 4 / is used.
Для еще большего увеличения количества световых эффектов известна модернизация данного устройства, содержащего кроме перечисленных элементов блок управления в виде генератора случайных сигналов /5/. To further increase the number of lighting effects, it is known to modernize this device, which contains, in addition to the listed elements, a control unit in the form of a random signal generator / 5 /.
Недостатком таких устройств /4 и 5/ являются их сложность и громоздкость, а также некоторое неудобство при смене одной формы световых фигур на другую. The disadvantage of such devices / 4 and 5 / is their complexity and cumbersomeness, as well as some inconvenience when changing one form of light shapes to another.
Причем хаотический характер изображений и отсутствие правильных геометрических форм изображений снижают зрительное восприятие от создания такими устройствами оптических эффектов. Moreover, the chaotic nature of the images and the lack of correct geometric shapes of the images reduce visual perception from the creation of optical effects by such devices.
Более удобным в этом отношении является декоративное осветительное устройство, содержащее оптико-механические дефлекторы сканирования оптического луча в виде зеркальных элементов, шарнирно установленных возле воздействующей на них элементов бесконечной ленты, приводимой во вращение электродвигателем /6/. More convenient in this regard is a decorative lighting device containing optical-mechanical deflectors for scanning an optical beam in the form of mirror elements pivotally mounted next to the elements of an endless ribbon driven by an electric motor / 6 /.
Но недостатками такого устройства также являются сложность и громоздкость и, кроме того, некоторая ограниченность по количеству оптических эффектов из-за зависимости этого количества от количества зеркал. But the disadvantages of such a device are also the complexity and cumbersomeness and, in addition, a certain limitation on the number of optical effects due to the dependence of this number on the number of mirrors.
Более компактным и наиболее близким к предлагаемому устройству считается устройство создания оптических эффектов, выполненное в виде декоративного с экраном светильника, содержащего в корпусе оптико-механические дефлекторы сканирования оптического луча в виде многоходовой зеркальной системы, в которую входят два неподвижных зеркала в оправах, закрепленных неподвижно напротив друг друга и под определенным углом к источнику света /2/. More compact and closest to the proposed device is the device for creating optical effects, made in the form of a decorative lamp with a screen, containing optical-mechanical deflectors for scanning an optical beam in the body in the form of a multi-pass mirror system, which includes two fixed mirrors in frames mounted fixedly opposite each other and at a certain angle to the light source / 2 /.
Для увеличения разнообразия оптических эффектов в виде динамического калейдоскопического изображения в таком устройстве используется вращающийся от электродвигателя транспорант с элементами мозаичного изображения в оправе, закрепленной на валу электродвигателя. To increase the variety of optical effects in the form of a dynamic kaleidoscopic image, such a device uses a banner rotating from an electric motor with mosaic elements in a frame mounted on an electric motor shaft.
Однако оно имеет малое количество световых эффектов из-за небольших размеров транспоранта. Причем отсутствует динамический эффект плавности перехода превращения одних изображений в другие, что снижает зрительность их восприятия. Кроме того, зрители могут наблюдать эти эффекты только на небольшом экране декоративного светильника. However, it has a small number of lighting effects due to the small size of the banner. Moreover, there is no dynamic effect of a smooth transition of the transformation of some images into others, which reduces the visualization of their perception. In addition, viewers can watch these effects only on the small screen of the decorative lamp.
Для наблюдения оптических эффектов не только на малом экране, но и на поверхности большей площади служит компактное устройство, содержащее в своем корпусе источник света и оптико-механические дефлекторы в виде установленных неподвижных линз, между которыми расположен вращающийся от двигателя транспорант с элементами мозаичного изображения в оправе /7/. To observe optical effects not only on the small screen, but also on the surface of a larger area, a compact device is used, containing a light source and optical-mechanical deflectors in the form of fixed lenses, between which there is a transporter rotating from the engine with mosaic elements in the frame / 7 /.
Недостатком данного устройства является недостаточное количество создаваемых оптических эффектов из-за ограниченности применения количества элементов мозаичного изображения. The disadvantage of this device is the insufficient number of created optical effects due to the limited use of the number of elements of the mosaic image.
Для увеличения количества указанных явлений служит также компактное устройство создания оптических эффектов, содержащее не только те же элементы, что и устройство /8/, но также дополнительный, вращающийся от своего двигателя транспорант. Оправы обоих транспорантов таким образом расположены, что один из элементов мозаичного изображения одного транспоранта постоянно наложен на один из элементов мозаичного изображения другого транспоранта /8/. To increase the number of these phenomena is also a compact device for creating optical effects, containing not only the same elements as the device / 8 /, but also an additional, rotating from its engine transporter. The frames of both transporters are thus arranged so that one of the mosaic elements of one banner is constantly superimposed on one of the mosaic elements of the other banner / 8 /.
Однако такое устройство также имеет недостаточное количество оптических эффектов из-за ограниченности количества геометрических фигур мозаичных элементов. Кроме того, как в этом, так и во всех описанных выше устройствах /1 7/ полученные световые геометрические фигуры могут находиться на проецируемой поверхности в виде или неподвижных изображений или изображений, перемещаемых относительно друг друга, но не относительно своей оси вращения. Причем отсутствует динамический эффект плавленого трансформирования вращающихся изображений. Это снижает зрительное восприятие и эффект действия таких устройств. Причем на это влияет и то, что упомянутые устройства или совсем непрограммируемы, или имеют элемент /4/ в виде простого генератора случайных сигналов, независящих, например, от настройки заданной программы или от каких-то сопутствующих сигналов, например музыкальных. However, such a device also has an insufficient number of optical effects due to the limited number of geometric shapes of mosaic elements. In addition, both in this and in all the devices described above / 1 7 /, the obtained light geometric figures can be on the projected surface in the form of either still images or images moved relative to each other, but not relative to their axis of rotation. Moreover, there is no dynamic effect of fused transformation of rotating images. This reduces the visual perception and effect of such devices. Moreover, this is also affected by the fact that the mentioned devices are either completely non-programmable or have an element / 4 / in the form of a simple random signal generator, independent, for example, of setting up a given program or of any associated signals, for example, musical ones.
Задачей, решаемой изобретением, является повышение зрительного восприятия от осуществления способа и действия устройства создания оптических эффектов, а также расширение универсальности использования этих способа и устройства путем воспроизведения сложных (непрерывных и прерывных) траекторий сканирования лазерного луча в виде геометрических фигур, вращающихся вокруг своей оси со сменой скорости, направления этого вращения и размера изображений по заранее заданной программе, или же путем изменения этих явлений в зависимости от тональности, объема и ритма звукового сопровождения, а также путем их изменения вручную. The problem solved by the invention is to increase visual perception from the implementation of the method and operation of the device for creating optical effects, as well as expanding the versatility of using this method and device by reproducing complex (continuous and discontinuous) scanning paths of a laser beam in the form of geometric figures rotating around its axis with by changing the speed, direction of this rotation and image size according to a predetermined program, or by changing these phenomena depending on the tone nosti, volume and rhythm sounds, as well as their changes by hand.
Так как основным элементом такого устройства является лазер с его универсальными возможностями по управлению направлением и модуляцией когерентного луча, а также с практически неограниченным количеством изображений и возможностью эффективного их использования, то поставленная задача решает также проблему так называемого "Лазерного калейдоскопа". Since the main element of such a device is a laser with its universal capabilities for controlling the direction and modulation of a coherent beam, as well as with an almost unlimited number of images and the possibility of their effective use, the problem also solves the problem of the so-called "Laser Kaleidoscope".
Это достигается тем, что в способе создания оптических эффектов, заключающемся в сканировании через оптико-механические дефлекторы светового луча путем его развертки с помощью расположенных напротив друг друга зеркал, имеются существенные отличия: зеркала вращаются, причем наклонно к плоскости, перпендикулярной оси их вращения, кроме того, световой луч модулируют, при этом периодически изменяют частоту этой модуляции, направление и скорость вращения зеркал, а также угол их наклона к упомянутой плоскости. Кроме того, упомянутые периодические изменения производят с помощью музыкального сопровождения, тональностью которого изменяют частоту модуляции светового луча, громкостью звучания наклонность зеркал к плоскости, перпендикулярной оси их вращения, ритмом частоту наклона зеркал, а объемом направление и скорость вращения зеркал. This is achieved by the fact that in the method of creating optical effects, which consists in scanning through optical-mechanical deflectors of a light beam by scanning it with opposite mirrors, there are significant differences: the mirrors rotate, moreover, they are inclined to a plane perpendicular to the axis of rotation, except Moreover, the light beam is modulated, while periodically changing the frequency of this modulation, the direction and speed of rotation of the mirrors, as well as their angle of inclination to the aforementioned plane. In addition, the aforementioned periodic changes are made using musical accompaniment, the tonality of which changes the frequency of modulation of the light beam, the sound volume, the tilt of the mirrors to a plane perpendicular to the axis of rotation, the rhythm of the tilt frequency of the mirrors, and the direction and speed of rotation of the mirrors.
Решение поставленной задачи осуществляется также тем, что в предлагаемом устройстве, содержащем в корпусе блок управления, лазер и расположенные на оптической оси лазера оптико-механические дефлекторы, выполненные в виде двух, установленных напротив друг друга зеркал с оправами, закрепленными на выходных валах двигателей их вращения, имеются также существенные отличия, а именно зеркала установлены под углом к плоскости, перпендикулярной оси выходных валов двигателей вращения оправ, причем двигатели вращения оправ и лазер соединены с блоком управления, состоящим из программного запоминающего устройства, преобразователя частоты модуляции светового луча и преобразователей скорости и направления вращения оправ. The solution of this problem is also carried out by the fact that in the proposed device containing a control unit, a laser and optical-mechanical deflectors located on the laser optical axis, made in the form of two mirrors mounted opposite each other with frames mounted on the output shafts of their rotation motors , there are also significant differences, namely, the mirrors are installed at an angle to the plane perpendicular to the axis of the output shafts of the rim rotation motors, the rim rotation motors and the laser being connected to a control locus consisting of a software storage device, a light beam modulation frequency converter and speed and direction of rotation frames converters.
В таком устройстве в зависимости от вида установки зеркал и оправ, а также от конкретного выполнения оправ имеются существенные дополнительные отличия:
зеркала установлены в оправах наклонно;
оправы установлены под углом к плоскости, перпендикулярной оси выходных валов двигателей их вращения;
по крайней мере одна из оправ зеркал выполнена П-образной, причем одно из плеч П-образной оправы соединено с выходным валом двигателя ее вращения, а другое с зеркалом, возле которого расположен кольцевой электромагнит, связанный с блоком управления через регулятор и модулятор величины напряжения на кольцевом электромагните.In such a device, depending on the type of installation of mirrors and frames, as well as on the specific implementation of the frames, there are significant additional differences:
mirrors are mounted obliquely in frames;
the frames are mounted at an angle to a plane perpendicular to the axis of the output shafts of their rotation motors;
at least one of the frames of the mirrors is made U-shaped, and one of the arms of the U-shaped frame is connected to the output shaft of the engine of its rotation, and the other to the mirror, near which there is an annular electromagnet connected to the control unit through a regulator and a voltage modulator for ring electromagnet.
Устройство может быть также снабжено датчиком и стабилизатором скорости вращения оправ, причем первый соединен с программным запоминающим устройством, а второй также с ним и с преобразователем скорости вращения оправ. The device can also be equipped with a sensor and a stabilizer of rotation speed of the frames, the first connected to the software storage device, and the second also with it and the speed converter of the frames.
Кроме того, преобразователь частоты модуляции светового луча, преобразователи скорости и направления вращения оправ, а также регулятор и модулятор величины напряжения на кольцевом электромагните снабжены органами автономного управления, а программное запоминающее устройство выключателем. In addition, the frequency modulator of the light beam, the speed and direction of rotation of the frames, as well as the regulator and modulator of the magnitude of the voltage on the ring electromagnet are equipped with autonomous controls, and the program memory is turned off.
В случае установки зеркал в оправах наклонно последние могут выполняться из скрепленных между собой винтами корпуса и крышки, в котором расположено зеркало, причем на одном из винтов, между корпусом и крышкой каждой оправы, установлена шайба. In the case of installing mirrors in the frames, the latter can be obliquely made from the body and cover fastened together by screws, in which the mirror is located, and a washer is installed on one of the screws between the body and the cover of each frame.
При выполнении по крайней мере одной из оправ зеркал П-образной имеются следующие существенные отличия:
кольцевой электромагнит расположен между зеркалами и им охвачено пространство сканирования светового луча;
кольцевой электромагнит расположен между оправой и двигателем ее вращения с охватом выходного вала этого двигателя.When performing at least one of the frames of the U-shaped mirrors, there are the following significant differences:
a ring electromagnet is located between the mirrors and it covers the scanning space of the light beam;
an annular electromagnet is located between the frame and the engine of its rotation with the coverage of the output shaft of this engine.
Также имеются существенные отличия в случае снабжения органами автономного управления преобразователя частоты модуляции светового луча, преобразователем скорости и направления вращения оправ, и регулятора величины напряжения на кольцевом электромагните, а именно в корпусе устройства установлены датчики тональности, громкости и ритма, а также объема музыкального сопровождения, соответственно связанные с преобразователем частоты модуляции светового луча, регулятором величины напряжения на кольцевом электромагните, а также преобразователями скорости и направления вращения оправ. There are also significant differences in the case of the autonomous governing bodies supplying a light beam modulation frequency converter, a speed converter and the direction of rotation of the frames, and a voltage regulator on an annular electromagnet, namely, the sensors, keys, volume and rhythm, as well as the volume of music, are installed in the device’s body, respectively associated with the frequency converter of modulation of the light beam, the voltage regulator on the ring electromagnet, as well as the conversion Indicators of speed and direction of rotation of frames.
Приведенные существенные отличия способа дают следующие положительные эффекты. The significant differences of the method give the following positive effects.
Вращение зеркал вызывает создание эффекта движения проецируемого изображения. The rotation of the mirrors creates the effect of movement of the projected image.
Вращение зеркал, причем наклонно к плоскости, перпендикулярной оси их вращения, направлено на сканирование светового луча по сложным траекториям и, в конечном итоге, на создание множества проецируемых линий геометрической фигуры правильной формы, например "фигуры Лиссажу" или фигур из набора замкнутых циклоид и др. The rotation of the mirrors, moreover, inclined to a plane perpendicular to the axis of their rotation, is aimed at scanning the light beam along complex paths and, ultimately, at creating many projected lines of a geometric shape of the correct shape, for example, “Lissajous figures” or figures from a set of closed cycloids, etc. .
Модулирование светового луча позволяет получить прерывистости линий, составляющих проецируемую фигуру, что создает эффект движения линий проецируемых фигур или их "мерцания", а также может вызвать существенное изменение видимого изображения фигур. The modulation of the light beam allows you to get the discontinuity of the lines that make up the projected figure, which creates the effect of the movement of the lines of the projected figures or their "flicker", and can also cause a significant change in the visible image of the figures.
Периодическое изменение частоты модуляции светового луча вызывает смену характера упомянутых движений линий проецируемых фигур. A periodic change in the modulation frequency of the light beam causes a change in the nature of the mentioned movements of the lines of the projected figures.
Периодическое изменение направления и скорости вращения зеркал вызывает изменение направления и скорости вращения проецируемых фигур в целом, а также изменение узоров этих фигур. A periodic change in the direction and speed of rotation of the mirrors causes a change in the direction and speed of rotation of the projected figures as a whole, as well as a change in the patterns of these figures.
Периодическое изменение угла наклона зеркал к плоскости, перпендикулярной оси их вращения, позволяет изменять габариты проецируемых фигур, причем как наружные, так и внутренние (например, в виде создания внутреннего кольца). Periodic changes in the angle of inclination of the mirrors to a plane perpendicular to the axis of their rotation, allows you to change the dimensions of the projected figures, both external and internal (for example, in the form of creating an inner ring).
Проведение упомянутых периодических изменений с помощью музыкального сопровождения расширяет область использования предлагаемого способа. Carrying out the aforementioned periodic changes using musical accompaniment expands the scope of the proposed method.
Изменение тональностью (смещением музыкального звучания по диапазону) этого сопровождения частоты модуляции светового луча регулируется прерывность и "мерцание" линий, составляющих проецируемую фигуру. Changing the tonality (shifting the musical sound over the range) of this accompaniment to the modulation frequency of the light beam is controlled by the discontinuity and “flickering” of the lines that make up the projected figure.
Изменение громкостью звучания музыкального сопровождения наклонности зеркал к плотности, перпендикулярной оси их вращения, регулируются габариты проецируемой фигуры как наружные, так и внутренние. Changing the sound volume of the musical accompaniment of the inclination of the mirrors to a density perpendicular to the axis of their rotation, the dimensions of the projected figure are regulated, both external and internal.
Изменение ритмом (количеством музыкальных тактов в единицу времени) частоты наклона зеркал регулируется частота изменения габаритных размеров проецируемых фигур. Changing the rhythm (the number of musical measures per unit time) of the tilt frequency of the mirrors controls the frequency of the change in the overall dimensions of the projected figures.
Изменение объемом (количеством звучащих инструментов и голосов) направления и скорости вращения зеркал регулируется сменность различных видов фигур на проецируемой поверхности, а также их скорость и направление вращения вокруг своей оси. Changing the volume (the number of sounding instruments and voices) of the direction and speed of rotation of the mirrors is governed by the shift of various types of figures on the projected surface, as well as their speed and direction of rotation around its axis.
Существенные отличия устройства дают следующие положительные эффекты. Significant differences of the device give the following positive effects.
Установка зеркал под углом к плоскости, перпендикулярной оси выходных валов двигателей вращения оправ, позволяет получить эффект сканирования (изменения направления распространяемого лазером луча) по сложным траекториям, получаемым в результате вращения "наклонных" зеркал на валах этих двигателей. Поэтому на проецируемой поверхности будут наблюдаться различные геометрические фигуры со сложными линиями правильной формы. The installation of mirrors at an angle to the plane perpendicular to the axis of the output shafts of the rim rotation motors allows us to obtain a scanning effect (changing the direction of the laser beam) along complex paths resulting from the rotation of "tilted" mirrors on the shafts of these engines. Therefore, various geometric shapes with complex lines of regular shape will be observed on the projected surface.
Соединение двигателей вращения оправ и лазера с блоком управления направлено на изменение формы и характера движения проецируемых фигур по заранее заданным алгоритмам. The connection of the rotation motors of the frames and the laser with the control unit is aimed at changing the shape and nature of the movement of the projected figures according to predetermined algorithms.
Составление блока управления из программного запоминающего устройства, преобразователя частоты модуляции светового луча, преобразователей скорости и направленности вращения оправ предназначено для того, чтобы упомянутые алгоритмы изменения формы и характера движения проецируемых фигур выполнить программируемыми и многофункциональными, с набором множества различных вариантов видов этих фигур. Причем проецируемые фигуры при незадействовании преобразователя частоты модуляции генерируемого лазерного луча представляют собой замкнутые циклоиды. При задействовании такого преобразователя появляются разорванные линии циклоид, длина которых зависит от частоты модуляции светового луча. The compilation of the control unit from a software storage device, a light beam modulation frequency converter, speed and directional rotational speed converters is designed to make the above-mentioned algorithms for changing the shape and nature of the movement of projected figures programmable and multifunctional, with a set of many different types of shapes for these figures. Moreover, the projected figures in case of inactivity of the modulation frequency converter of the generated laser beam are closed cycloids. When such a converter is activated, broken cycloid lines appear, the length of which depends on the modulation frequency of the light beam.
Преобразователи скорости и направления вращения оправ создают эффект движения проецируемых фигур вокруг своей оси. Converters of speed and direction of rotation of the frames create the effect of movement of the projected figures around its axis.
Все упомянутые преобразователи постоянно происходят во времени по алгоритмам запоминающего устройства, циклически сменяются друг за другом, плавно вращаясь и изменяя свою геометрию. Это привлекает внимание зрителей в ожидании появления новых форм, что напоминает погружение их в гипнотическое состояние и усиливает восприятие. Т.е. этим решается основная задача изобретения повышение зрительного восприятия от действия устройства создания оптических эффектов. All the mentioned converters constantly occur in time according to the algorithms of the storage device, are cyclically replaced one after another, smoothly rotating and changing their geometry. This attracts the attention of viewers in anticipation of the emergence of new forms, which resembles their immersion in a hypnotic state and enhances perception. Those. this solves the main objective of the invention to increase visual perception from the action of the device for creating optical effects.
Установка зеркал в оправах наклонно или же установка оправ под углом к плоскости, перпендикулярной оси выходных валов двигателей их вращения, это варианты конструктивного выполнения установки зеркал под углом к этой плоскости для осуществления световых эффектов. The installation of mirrors in frames is oblique or the installation of frames at an angle to the plane perpendicular to the axis of the output shafts of the engines of their rotation, these are options for constructive installation of mirrors at an angle to this plane for the implementation of lighting effects.
Выполнение по крайней мере одной их оправ зеркал П-образной направлено на обеспечение возможности управления наклоном одного из плеч такой оправы. The implementation of at least one of their frames of the U-shaped mirrors is aimed at providing the ability to control the inclination of one of the shoulders of such a frame.
Соединение одного из плеч П-образной оправы с выходным валом двигателя ее вращения, а другого с зеркалом способствует этой возможности. The connection of one of the shoulders of the U-shaped frame with the output shaft of the engine of its rotation, and the other with a mirror contributes to this possibility.
Расположение кольцевого электромагнита, связанного с блоком управления, через регулятор и модулятор величины напряжения на кольцевом электромагните, позволяет обеспечить программное регулирование величины наклона зеркал и частоты изменения этого наклона. Это в конечном итоге будет вызывать соответствующие изменения габаритов проецируемых фигур светового изображения. The location of the ring electromagnet associated with the control unit, through the regulator and modulator of the voltage value on the ring electromagnet, allows software control of the magnitude of the tilt of the mirrors and the frequency of change of this tilt. This will ultimately cause corresponding changes in the dimensions of the projected figures of the light image.
Снабжение устройства датчиком и стабилизатором скорости вращения оправ направлено на обеспечение возможности выборочной установки любого из видов проецируемых фигур на длительное время. The supply of the device with a sensor and a stabilizer of rotation speed of the frames is aimed at providing the possibility of selective installation of any of the types of projected figures for a long time.
Соединение датчика с программным запоминающим устройством обеспечивает измерение скорости вращения оправ и анализ их значения логикой запоминающего устройства. The connection of the sensor with software storage device provides measurement of the speed of rotation of the frames and the analysis of their value by the logic of the storage device.
Соединение стабилизатора скорости вращения оправ с программным запоминающим устройством и с преобразователем скорости вращения оправ обеспечивает обратную связь этих элементов с вращающимися оправами. The connection of the frame speed stabilizer with the software storage device and the frame speed converter provides the feedback of these elements with the rotating frames.
Снабжение преобразователя частоты модуля светового луча и преобразователей скорости и направления вращения оправ, а также регулятора и модулятора величины напряжения на кольцевом электромагните органами автономного управления и программного запоминающего устройства выключателем направлено на обеспечение возможности ручного управления световыми эффектами непосредственно через устройство. The supply of the frequency converter of the light beam module and the converters of speed and direction of rotation of the frames, as well as the regulator and modulator of the magnitude of the voltage on the ring electromagnet with autonomous control organs and software storage device with a switch, is aimed at providing the ability to manually control the lighting effects directly through the device.
Таким образом расширяются функциональные возможности и занимательность устройства, например, при использовании его детьми в качестве игрушки. Thus expanding the functionality and entertaining device, for example, when used by children as a toy.
Выполнение оправ зеркал из скрепленных между собой винтами корпуса и крышки, в которой расположено зеркало, причем на одном из винтов, между корпусом и крышкой установлена шайба вариант конкретного выполнения установки зеркал наклонно в оправах. The execution of the frames of the mirrors from the screws of the housing and the cover in which the mirror is located, and on one of the screws, a washer is installed between the housing and the cover is an embodiment of a specific installation of installing mirrors obliquely in the frames.
Расположение кольцевого электромагнита между зеркалами и охват им пространства сканирования светового луча, также как и расположение этого магнита между оправой и двигателем ее вращения и охват магнитом входного вала этого двигателя это варианты расположения кольцевого электромагнита возле зеркала, причем таким образом, чтобы не мешать преобразованию светового луча оптико-механическими дефлекторами. The location of the ring electromagnet between the mirrors and its coverage of the scanning space of the light beam, as well as the location of this magnet between the frame and the engine of its rotation and the magnet coverage of the input shaft of this engine, are options for the location of the ring electromagnet near the mirror, so as not to interfere with the conversion of the light beam opto-mechanical deflectors.
Установка в корпусе устройства датчиков тональности, громкости и ритма, а также объема музыкального сопровождения предназначена для обеспечения возможности управления получением проецируемых фигур с помощью музыкального сопровождения, что расширяет область использования устройства. The installation in the device case of sensors for tonality, volume and rhythm, as well as the volume of musical accompaniment, is intended to provide the ability to control the receipt of projected figures using musical accompaniment, which expands the scope of use of the device.
Связь датчика тональности с преобразователем частоты модуляции светового луча направлено на изменение прерывистости ("мерцания" линий проецируемых фигур в зависимости от величины смещения музыкального звучания по диапазону октав. The connection of the tonality sensor with the frequency modulator of the light beam is aimed at changing the discontinuity ("flickering" of the lines of the projected figures depending on the magnitude of the displacement of the musical sound in the octave range.
Связь датчика громкости с регулятором величины напряжения на кольцевом электромагните должна обеспечить возможность регулировки угла наклона зеркала (или зеркал) и, как следствие, габаритов проецируемых фигур в зависимости от громкости звучания музыки. The connection of the volume sensor with the voltage magnitude regulator on the ring electromagnet should provide the ability to adjust the angle of inclination of the mirror (or mirrors) and, as a result, the dimensions of the projected figures depending on the volume of the music sound.
Связь датчика ритма с модулятором величины напряжения на кольцевом электромагните направлена на обеспечение регулирования частоты наклона зеркала (зеркал) для управления частотой изменения габаритов проецируемых фигур в зависимости от количества музыкальных тактов в единицу времени. The connection of the rhythm sensor with a modulator of the magnitude of the voltage on the ring electromagnet is aimed at providing frequency control of the tilt of the mirror (s) to control the frequency of changing the dimensions of the projected figures depending on the number of musical measures per unit time.
Связь датчика объема музыкального сопровождения с преобразователем скорости и направления вращения оправ необходима для регулирования изменением видов фигур, а также их скоростью и направлением вращения вокруг своей оси в зависимости от количества звучащих инструментов и голосов. The connection of the volume sensor of musical accompaniment with the speed converter and the direction of rotation of the frames is necessary to control the change in the types of figures, as well as their speed and direction of rotation around its axis, depending on the number of sounding instruments and voices.
На фиг. 1 показана общая принципиальная схема устройства с основными функциональными узлами программного управления; на фиг.2 фигура проецируемого светового изображения на экране при соотношении скоростей вращения выходных валов электродвигателей, равном 1; на фиг.3 то же, но равном 1,07; на фиг.4 то же, но равном 2; на фиг.5 то же, но равном 5; на фиг.6 то же, но равном 10; на фиг.7 то же, но равном 30; на фиг. 8 то же, но равном -1,2; на фиг.9 то же, но равном -2; на фиг.10 то же, но равном -3; на фиг.11 то же, но равном -5; на фиг.12 то же, но равном -10; на фиг. 13 то же, но равном -50. In FIG. 1 shows a general schematic diagram of a device with the main functional units of program control; figure 2 the figure of the projected light image on the screen with a ratio of rotation speeds of the output shafts of the electric motors equal to 1; figure 3 the same, but equal to 1.07; figure 4 the same, but equal to 2; figure 5 the same, but equal to 5; figure 6 is the same, but equal to 10; Fig.7 is the same, but equal to 30; in FIG. 8 the same, but equal to -1.2; Fig.9 is the same, but equal to -2; figure 10 is the same, but equal to -3; 11 the same, but equal to -5; on Fig the same, but equal to -10; in FIG. 13 the same, but equal to -50.
Устройство "Лазерный калейдоскоп" содержит в корпусе 1 (фиг.1) блок 2 управления, лазер 3 и расположенные на оптической оси 4 лазера оптико-механические дефлекторы 5 и 6. The device "Laser Kaleidoscope" contains in the housing 1 (Fig. 1) a control unit 2, a laser 3 and optical-mechanical deflectors 5 and 6 located on the optical axis 4 of the laser.
Дефлекторы 5 и 6 выполнены в виде двух установленных напротив друг друга зеркал 7 с оправами 8. Оправы 8 закреплены на выходных валах 9 двигателей 10 их вращения, например электродвигателей. The deflectors 5 and 6 are made in the form of two mirrors 7 mounted opposite each other with frames 8. The frames 8 are mounted on the output shafts 9 of the motors 10 for their rotation, for example electric motors.
Дефлекторы 5 и 6 служат для сканирования светового луча, подаваемого по оптической оси 4 от лазера 3 и разворачиваемого в виде световых пучков 11 и 12, через окно 13 корпуса 1 на проецируемую поверхность 14. The deflectors 5 and 6 are used to scan the light beam supplied along the optical axis 4 from the laser 3 and deployed in the form of light beams 11 and 12, through the window 13 of the housing 1 on the projected surface 14.
Зеркала 7 дефлекторов 5 и 6 установлены под углом к плоскости, перпендикулярной оси выходных валов 9 электродвигателей 10 (на фиг.1 6 изображены следы θ этой плоскости). Это угол g1 для дефлектора 5 и угол γ2 для дефлектора 6.Mirrors 7 of the deflectors 5 and 6 are installed at an angle to a plane perpendicular to the axis of the output shafts 9 of the electric motors 10 (Figs. 1-6 show traces θ of this plane). This is the angle g 1 for the deflector 5 and the angle γ 2 for the deflector 6.
Электродвигатели 10 и лазер 3 соединены с блоком 2 управления. Блок 2 состоит из программного запоминающего устройства (ПЗУ) 15, преобразователя 16 частоты модуляции светового луча, преобразователя 17 скорости и преобразователя 18 направления вращения оправ 8. Electric motors 10 and laser 3 are connected to the control unit 2. Block 2 consists of a software storage device (ROM) 15, a light beam modulation frequency converter 16, a speed converter 17 and a rotation direction converter 18 of the frames 8.
Блок 2 управления с преобразователями 16 18 и ПЗУ 15 выполнен на основе широко известных схем управления и измерения в промышленной электронике. The control unit 2 with converters 16 18 and ROM 15 is made on the basis of well-known control and measurement circuits in industrial electronics.
Установка зеркал 7 под углом γ(1,2) может производиться по нескольким вариантам.The installation of mirrors 7 at an angle γ (1,2) can be done in several ways.
Например, одно из зеркал установлено в оправе 8 наклонно, а сама оправа
параллельно плоскости θ
Наклонность зеркал 7 в оправах 8 обеспечивается различными способами, например установкой зеркала 7 в пазу 19 оправы 8.For example, one of the mirrors is mounted obliquely in the frame 8, and the frame itself
parallel to the plane θ
The inclination of the mirrors 7 in the frames 8 is provided in various ways, for example by installing the mirror 7 in the groove 19 of the frame 8.
С целью обеспечения предварительной регулировки упомянутой наклонности зеркал оправы 8 выполнены из скрепленных между собой винтами 20 корпуса 21 и крышки 22. В крышке 22 расположено зеркало 7. Причем на одном из винтов 20, между корпусом 21 и крышкой 22 установлена шейка 23 для обеспечения наклонности крыши 22 с зеркалом 7 к корпусу 21 оправы 8. Зеркало 7, как и в случае на фиг.2,4 крепится в крышке 22 с помощью клея-герметика 24. In order to ensure preliminary adjustment of the said inclination of the mirrors, the frames 8 are made of the housing 21 and the cover 22 fastened together by the screws 20. A mirror 7 is located in the cover 22. Moreover, a neck 23 is mounted on one of the screws 20 between the housing 21 and the cover 22 to ensure the inclination of the roof 22 with a mirror 7 to the housing 21 of the frame 8. The mirror 7, as in the case of FIG. 2.4, is mounted in the cover 22 with adhesive sealant 24.
Наклонность зеркал 7 можно обеспечить и установкой самих оправ 8 под углом g(1,2) к плоскости θ
Для осуществления возможности регулировки угла наклона зеркал в процессе работы самого устройства одна или обе (фиг. 5) оправы 8 выполнены П-образными. Причем плечо 25 оправы соединено с валом 9 электродвигателя 10, а другое плечо 26 с зеркалом 7. Тонкая перекладина 27 П-образной оправы 8 служит возвратной пружиной ее плеча 26.The inclination of the mirrors 7 can be ensured by installing the frames 8 themselves at an angle g (1,2) to the plane θ
To implement the ability to adjust the angle of inclination of the mirrors during operation of the device itself, one or both (Fig. 5) of the frame 8 is made U-shaped. Moreover, the shoulder 25 of the frame is connected to the shaft 9 of the electric motor 10, and the other shoulder 26 with the mirror 7. The thin crossbar 27 of the U-shaped frame 8 serves as a return spring of its shoulder 26.
Устройство в данном случае выполнено таким образом, что возле зеркала расположен кольцевой магнит 28. Причем этот магнит 28 может располагаться между зеркалами 7 дефлекторов 5 и 6, как показано, ближе к зеркалу 7 дефлектора 5 или же между оправой 8 дефлектора 6 и ее двигателем 10 вращения. The device in this case is made in such a way that an annular magnet 28 is located near the mirror. Moreover, this magnet 28 can be located between the mirrors 7 of the deflectors 5 and 6, as shown closer to the mirror 7 of the deflector 5 or between the frame 8 of the deflector 6 and its engine 10 rotation.
В первом случае кольцевой электромагнит 28 охватывает пространство сканирования светового луча в виде развертки пучка 11, не мешая развертке пучка 12. Во втором случае кольцевой магнит 28 охватывает вал 9. In the first case, the ring electromagnet 28 covers the scanning space of the light beam in the form of a scan of the beam 11, without interfering with the scan of the beam 12. In the second case, the ring magnet 28 covers the shaft 9.
Оба случая установки электромагнитов 28 могут применяться вместе и по отдельности как для обоих дефлекторов 5 и 6, так и для одного из них. Both cases of installation of electromagnets 28 can be used together and separately for both deflectors 5 and 6, and for one of them.
Кольцевой электромагнит 28 (или электромагниты) связан с блоком 2 управления через регулятор 29 и модулятор 30 величины направления на электромагните 28. Регулятор(ы) 29 служит для регулирования величиной напряжения, подаваемого на электромагнит(ы) 28, модулятор 30 для задания определенной величины частоты появления различных по величине напряжений на электромагните(ах) 28. The ring electromagnet 28 (or electromagnets) is connected to the control unit 2 through the regulator 29 and the direction magnitude modulator 30 on the electromagnet 28. The regulator (s) 29 serves to control the magnitude of the voltage supplied to the electromagnet (s) 28, the modulator 30 to set a specific frequency value occurrence of voltages of different magnitude on an electromagnet (s) 28.
Элементы 16 18 блока 2 управления, регулятор 29 и модулятор 30 служат для программного управления с помощью ПЗУ 15 в случае задания цикличности появления на экране 14 проецируемых фигур светового изображения различных видов. Elements 16 18 of the control unit 2, the regulator 29 and the modulator 30 are used for programmed control with the help of ROM 15 in the case of setting the cyclical appearance on the screen 14 of the projected figures of light images of various kinds.
При необходимости ручного управления перечисленными элементами 16 18, 29, 30 устройство снабжается дополнительными единицами. Так, преобразователи 16 18, регуляторы 29 и модуляторы 30 органами 31 автономного управления, а ПЗУ 15 выключателем 32. If necessary, manual control of the listed elements 16 18, 29, 30, the device is equipped with additional units. So, the converters 16 18, the regulators 29 and the modulators 30 bodies 31 autonomous control, and ROM 15 switch 32.
При управлении устройством от музыкального сопровождения в его корпусе 1 устанавливаются датчики 33 36 соответственно тональности, громкости, ритма и объема музыкального сопровождения. Причем датчик 33 тональности связан с преобразователем 16 частоты модуляции светового луча, датчик 34 громкости с регулятором 29 величины напряжения на кольцевом электромагните 28, датчик 35 ритма с модулятором 30 этой величины, датчик 36 объема музыкального сопровождения с преобразователями 17 и 18 скорости и направления вращения оправ 8. Датчик 33 тональности измеряет величину смещения музыкального звучания по октавному диапазону, датчик 34 громкости силу звука музыкального сопровождения, датчик 35 ритма количество музыкальных тактов в единицу времени, датчик 36 объема регулирует на изменение количества звучащих инструментов или голосов. When controlling the device from musical accompaniment, sensors 33 36 are installed in its body 1, respectively, of tonality, volume, rhythm and volume of musical accompaniment. Moreover, the tonality sensor 33 is connected to the light beam modulation frequency converter 16, the volume sensor 34 with a voltage regulator 29 on the ring electromagnet 28, the rhythm sensor 35 with a modulator 30 of this magnitude, the music volume sensor 36 with the speed and direction of rotation of the frames 8. The tone sensor 33 measures the magnitude of the displacement of the musical sound in the octave range, the volume sensor 34, the strength of the sound of the musical accompaniment, the rhythm sensor 35, the number of musical measures per unit in Yemeni, 36 volume sensor adjusts to changes in the number of instruments or voices sounding.
Датчики 33 36, как и регулятор 29 с модулятором 30, выполнены на тех же известных элементах промышленной электроники, что и преобразователи 16 18 и ПЗУ блока 2 управления. The sensors 33 36, as well as the regulator 29 with the modulator 30, are made on the same well-known elements of industrial electronics as the converters 16 18 and ROM of the control unit 2.
В случае необходимости создания выборочной фиксации проецируемого изображения, т. е. эффекта "стоп-кадр", когда выбранная фигура проецируемого изображения продолжительное время должна находиться на экране 14, устройство снабжается датчиками 37 и стабилизатором 38 скорости вращения оправ 8. Причем в качестве датчиков 37 могут использоваться широко известные фотодатчики, соединенные с П У 15. В качестве стабилизатора 38 может использоваться обычный стабилизатор напряжения, связанный как с ПЗУ 15, так и с преобразователем 17 скорости вращения оправ. Это необходимо для осуществления обратной связи "оправы 8 преобразователь 17". If it is necessary to create selective fixation of the projected image, that is, the freeze-frame effect, when the selected figure of the projected image must be on the screen 14 for a long time, the device is equipped with sensors 37 and a stabilizer 38 of the frame speed 8. Moreover, as sensors 37 widely known photosensors connected to P U 15 can be used. As a stabilizer 38, a conventional voltage stabilizer can be used, connected with both ROM 15 and the converter 17 . This is necessary for the implementation of the feedback "frame 8 Converter 17".
Для пояснения принципа развертки светового луча, испускаемого лазером 3, введены следующие обозначения:
a1 и α2 углы получаемых разверток светового луча через дефлекторы 5 и 6;
β1 и β2 углы наклона оси валов 9 к оптической оси 4 и к оси пучка 11 соответственно;
γ1 и γ2 углы наклона зеркал 7 к плоскости θ перпендикулярной оси валов 9 двигателей 10 дефлекторов 5 и 6;
n1, n2 соответственно число оборотов в 1 мин валов 9 двигателей 10 дефлекторов 5 и 6;
L расстояние от плоскости зеркала 7 дефлектора 6 до плоскости проецируемой поверхности 14 по оптической оси 4;
l межосевое расстояние зеркал 7 относительно следов q плоскости, перпендикулярной осям валов 9 по оптической оси 4.To explain the principle of scanning the light beam emitted by the laser 3, the following notation is introduced:
a 1 and α 2 the angles of the obtained scans of the light beam through the deflectors 5 and 6;
β 1 and β 2 the angles of inclination of the axis of the shafts 9 to the optical axis 4 and to the axis of the beam 11, respectively;
γ 1 and γ 2 the angle of inclination of the mirrors 7 to the plane θ perpendicular to the axis of the shafts 9 of the engines 10 of the deflectors 5 and 6;
n 1 , n 2, respectively, the number of revolutions per 1 min of the shafts 9 of the engines 10 of the deflectors 5 and 6;
L is the distance from the plane of the mirror 7 of the deflector 6 to the plane of the projected surface 14 along the optical axis 4;
l center distance of the mirrors 7 relative to the traces q of the plane perpendicular to the axes of the shafts 9 along the optical axis 4.
Причем l значительно меньше L(l<L). Moreover, l is much less than L (l <L).
Сущность способа создания оптических эффектов поясняется нижеприведенным принципом действия устройства "лазерный калейдоскоп". The essence of the method of creating optical effects is illustrated below by the principle of operation of the device "laser kaleidoscope".
При использовании устройства с программируемым способом создания оптических эффектов (фиг.1) сканируется испускаемый световой луч лазера 3 по его оптической оси 4 через оптико-механические дефлекторы 5 и 6 путем развертки его через окно 13 на экран 14 с помощью расположенных друг против друга и вращающихся от валов 9 двигателей 10 зеркал 7 в оправах 8. When using a device with a programmable method for creating optical effects (Fig. 1), the emitted light beam of the laser 3 is scanned along its optical axis 4 through the optomechanical deflectors 5 and 6 by scanning it through the window 13 onto the screen 14 with the help of opposing and rotating from shafts 9 of engines 10 of mirrors 7 in frames 8.
Причем зеркала 7 вращаются наклонно к плоскости, перпендикулярной оси валов 9 двигателей 10, т.е. под углами g1 и γ2 к следам θ этой плоскости (фиг. 6). В этом случае оптическая ось 4 через дефлектор 5 отклоняется плоскостью зеркала 7 на угол 2β1, так как оба зеркала вращаются, и разворачивается на угол α1. Далее, отражаясь от поверхности зеркала 7 дефлектора 6, оптическая ось с пучком лучей 12 отклоняется на угол 2β2 и разворачивается на угол α2, проходя через окно 13 корпуса 1, и проецируется на поверхности 14.Moreover, the mirrors 7 rotate obliquely to a plane perpendicular to the axis of the shafts 9 of the engines 10, i.e. at angles g 1 and γ 2 to the traces θ of this plane (Fig. 6). In this case, the optical axis 4 through the deflector 5 is deflected by the plane of the mirror 7 at an angle of 2β 1 , since both mirrors rotate, and rotates at an angle α 1 . Further, reflecting from the surface of the mirror 7 of the deflector 6, the optical axis with the beam of rays 12 is deflected at an angle of 2β 2 and rotated at an angle α 2 , passing through the window 13 of the housing 1, and is projected on the surface 14.
Каждый из вращающихся дефлекторов 5, 6 производит круговое сканирование светового луча в виде вращающихся пучков 11, 12 лучей. Совокупное их действие производит развертку луча на угол α2 с разнообразным множеством световых линий проецируемой фигуры.Each of the rotating deflectors 5, 6 performs a circular scan of the light beam in the form of rotating beams 11, 12 rays. Their combined effect produces a scan of the beam at an angle α 2 with a diverse set of light lines of the projected figure.
Причем величина углов α1 и α2 определяется по зависимостям, заложенным в алгоритм элементов 15 18 блока 2 управления
где ω1, ω2 угловая скорость вращения валов 9 дефлекторов 5 и 6;
t var текущее время сканирования;
n1, n2 число оборотов валов 9 двигателей 10 для дефлекторов 5 и 6 в 1 мин.Moreover, the magnitude of the angles α 1 and α 2 is determined by the dependencies embedded in the algorithm of elements 15 18 of the control unit 2
where ω 1 , ω 2 the angular velocity of rotation of the shafts 9 of the deflectors 5 and 6;
t var current scan time;
n 1 , n 2 the number of revolutions of the shafts 9 of the engines 10 for deflectors 5 and 6 in 1 min.
В результате на экране проецируется световое изображение совокупности линий (замкнутых циклоид) правильных геометрических фигур, вращающихся вокруг своей оси (фиг.2 13). As a result, a light image of a set of lines (closed cycloids) of regular geometric shapes rotating around its axis is projected on the screen (Fig.2 13).
Координаты X и Y точки проецируемой фигуры в декардовой системе координат в конкретный момент времени сканирования определяются системой уравнений по гармоническому закону, также вводимому в алгоритм блока управления 2:
Изображения, полученные на фиг.2 13, созданы при сканировании лазерного луча согласно следующим данным:
L 4 м; l 50 мм; γ1 2o; γ2 1o 30', n1 3000 об/мин и соотношении n1/n2 соответственно равным 1; 1,07; 2; 5; 10; 30 для фиг. 2 7 и соответственно равным минусовым значениям 1,2; 2; 3; 5; 10; 50 для фиг. 8 13.The coordinates X and Y of the point of the projected figure in the decardon coordinate system at a particular point in time of scanning are determined by the system of equations according to the harmonic law, also introduced into the algorithm of control unit 2:
The images obtained in figure 2 to 13, created by scanning the laser beam according to the following data:
L 4 m; l 50 mm; γ 1 2 o ; γ 2 1 o 30 ', n 1 3000 rpm and a ratio of n 1 / n 2 respectively equal to 1; 1.07; 2; 5; ten; 30 for FIG. 2 7 and respectively equal to minus values of 1.2; 2; 3; 5; ten; 50 for FIG. 8 13.
При задействовании в алгоритме ПЗУ 15 изменений от преобразователя 16 частоты модуляции светового луча линии, образующие фиг.2 13, будут с разрывами (эффект "мерцания"), длина которых зависит от этой частоты. When you use in the algorithm ROM 15 changes from the converter 16 of the modulation frequency of the light beam, the lines forming Fig.2 13 will be broken (the effect of "flicker"), the length of which depends on this frequency.
Таким образом с помощью элементов 15 18 блока 2 управления происходит изменение и циклическое повторение появления множества различных видов фигур на экране 14. Т.е. периодически изменяется частота модуляции светового луча через преобразователь 16, направление вращения оправ 8 через преобразователь 17 и скорость этого вращения через преобразователь 18, что вызывает периодическую сменяемость проецируемых изображений с фигурами согласно алгоритма ПЗУ 15 с задействованием вышеприведенных систем уравнений. Thus, using the elements 15 18 of the control unit 2, a change and a cyclic repetition of the appearance of many different types of figures on the screen 14 occurs. the frequency of modulation of the light beam through the transducer 16, the direction of rotation of the frames 8 through the transducer 17, and the speed of this rotation through the transducer 18, which causes periodic changes of projected images with figures according to the ROM 15 algorithm using the above equation systems, periodically changes.
В случае необходимости изменения габаритов этих изображений применяют аналогичное устройство, но уже с выполнением оправ 8 П-образными (фиг.5). Для этого регуляторами 29 изменяется величина напряжения на кольцевых электромагнитах 28. В результате отклоняется с помощью образующегося электромагнитного поля плечо 26 оправ 8 на определенные углы γ1 и γ2.If necessary, changes in the dimensions of these images apply a similar device, but with the execution of frames 8 U-shaped (figure 5). For this, the regulators 29 change the magnitude of the voltage at the ring electromagnets 28. As a result, the shoulder 26 of the frames 8 is deflected by the generated electromagnetic field at certain angles γ 1 and γ 2 .
Причем действие по обеспечению этого отклонения является следящим, так как следящим элементом в такой конструкции является пружинный элемент тонкая перегородка 27 П-образных оправ 8. Перегородка 27 выполняет также функцию возвратной пружины. Moreover, the action to ensure this deviation is a follow-up, since the follow-up element in this design is a spring element, a thin partition 27 of U-shaped frames 8. The partition 27 also performs the function of a return spring.
Если в ПЗУ 15 заложен принцип выбора "стоп-кадров" определенных фигур, когда любая из них будет продолжительное время находиться на проецируемом экране, то ПЗУ 15 в определенный момент вырабатывает сигналы-задатчики, которые сравниваются с сигналами от датчиков 37 скорости вращения оправ. Далее элементом сравнения ПЗУ 15 на стабилизатор 38 посылается сигнал рассогласования этих величин. Стабилизатор 38 в этом случае управляет преобразователем 17, устанавливая величину скорости вращения оправ 8 постоянной и равной выбранному ПЗУ 15 определенному значению. Преобразователь 17 при этом управляет электродвигателями 10, поддерживая необходимое значение скорости вращения оправ 8 постоянным некоторое время. Поэтому на экране 14 будет находиться продолжительно "фиксированное" изображение фигуры, выбранной по программе ПЗУ 15. If in ROM 15 the principle of selecting "freeze frames" of certain figures is laid down, when any of them will be on the projected screen for a long time, then ROM 15 at a certain moment generates setpoint signals, which are compared with the signals from the sensors 37 of the frame rotation speed. Next, the comparison element ROM 15 to the stabilizer 38 is sent a mismatch signal of these values. The stabilizer 38 in this case controls the Converter 17, setting the speed of rotation of the frames 8 constant and equal to the selected ROM 15 a certain value. The Converter 17 thus controls the electric motors 10, maintaining the required value of the speed of rotation of the frames 8 constant for some time. Therefore, on the screen 14 there will be a long-term “fixed” image of the figure selected by the ROM 15 program.
При необходимости ручного управления устройством, например при использовании его в качестве игрушки, с помощью выключателя 32 отключают ПЗУ 15 от блока 2 управления, а все перечисленные манипуляции по созданию эффектов производят с помощью органов 31 автономного управления, воздействуя на преобразователи 16 18, регулятор 29 и модулятор 30. If you need to manually control the device, for example, when using it as a toy, using the switch 32, disconnect the ROM 15 from the control unit 2, and all the above manipulations to create effects are performed using the autonomous control organs 31, acting on the transducers 16 18, the regulator 29 and modulator 30.
Также отключают ПЗУ 15 и в случае необходимости управления устройством с помощью музыкального сопровождения. Но в этом действии органы 31 автономного управления не употребляются. Преобразователями 16 18, регулятором 29 и модулятором 30 будут управлять датчики 33 36, реагирующие соответственно на тональность, громкость звучания, ритм и объем звучания музыкального сопровождения. Also disable the ROM 15 and, if necessary, control the device using music. But in this action, autonomous control bodies 31 are not used. The transducers 16 18, the regulator 29 and the modulator 30 will be controlled by sensors 33 36, which respond accordingly to the tonality, sound volume, rhythm and volume of the musical accompaniment.
Так, при изменении величины смещения музыкального звучания по октавному диапазону будет реагировать датчик 33 тональности, который изменит частоту модулирования светового луча лазера 2 через преобразователь 16. Поэтому на экране 14 изменится величина прерывистой линии фигуры проекции. So, when changing the magnitude of the displacement of the musical sound in the octave range, the tonality sensor 33 will respond, which will change the frequency of modulation of the light beam of the laser 2 through the converter 16. Therefore, the value of the broken line of the projection figure will change on screen 14.
При изменении силы звука этого сопровождения среагирует датчик 34 громкости, который уменьшит или увеличит углы наклона γ1 и γ2 зеркал 7 дефлекторов 5 и 6 через регуляторы 29 величины напряжения на кольцевых электромагнитах 28. Поэтому уменьшится или увеличится габарит изображения.When the sound strength of this accompaniment changes, the volume sensor 34 will react, which will reduce or increase the tilt angles γ 1 and γ 2 of the mirrors 7 of the deflectors 5 and 6 through the voltage regulators 29 of the ring electromagnets 28. Therefore, the image size will decrease or increase.
При изменении количества звучащих инструментов или голосов музыкального сопровождения будет реагировать датчик 36 объема, который изменит через преобразователи 17 и 18 скорость и направление вращения валов 9 электродвигателей 10. Тем самым на экране 14 поменяется вид изображений с изменением скорости и направления вращения проецируемых фигур вокруг своей оси. When the number of sounding instruments or voices of musical accompaniment changes, a volume sensor 36 will react, which will change the speed and direction of rotation of the shafts 9 of the electric motors 10 through the transducers 17 and 18. Thus, the screen 14 will change the appearance of images with a change in the speed and direction of rotation of the projected figures around its axis .
Вся электронная начинка и датчики предлагаемого устройства компактно помещены в корпусе 1, который с помощью кронштейна может устанавливаться на любую плоскую поверхность. All electronic filling and sensors of the proposed device are compactly placed in the housing 1, which with the help of the bracket can be installed on any flat surface.
В качестве примера приведены технические характеристики "Лазерного калейдоскопа":
Длина волны излучения 635 нм
Расстояние от источника излучения до плоскости проекций 1.20 м
Диаметр зоны проекции 0,25.2 м
Габаритные размеры 240х140х95 мм
Масса 3 кг
Электропитание 220 В, 50 Гц
Потребляемая мощность 15 Вт
В конструкции такого устройства используется диодный лазер 1-го класса, не вызывающий повреждений при прямом попадании излучения на поверхность глаза.The technical characteristics of the “Laser Kaleidoscope" are given as an example:
Radiation wavelength 635 nm
The distance from the radiation source to the projection plane is 1.20 m
The diameter of the projection zone is 0.25.2 m
Overall dimensions 240x140x95 mm
Weight 3 kg
Power supply 220 V, 50 Hz
Power Consumption 15 W
The design of such a device uses a class 1 diode laser that does not cause damage when radiation directly hits the surface of the eye.
При использовании предлагаемых способа и устройства повышается привлекательность оформления витрин, стендов, экспозиций и интерьеров, а также зрелищность в театрах, на эстраде, при проведении дискотек. When using the proposed method and device, the attractiveness of window dressing, stands, expositions and interiors, as well as entertainment in theaters, on stage, during discos, is increased.
Это происходит потому, что геометрические фигуры, нарисованные лазерным лучом, постепенно сменяясь одна за другой или по программе, или вручную, или с помощью музыкального сопровождения, будут плавно вращаться и, изменяя свою геометрию, привлекать внимание зрителей в ожидании новой формы, что усилит зрительное восприятие. This is because the geometric figures drawn by the laser beam, gradually changing one after another either according to the program, or manually, or with the help of musical accompaniment, will smoothly rotate and, changing their geometry, will attract the attention of viewers in anticipation of a new form, which will enhance the visual perception.
Claims (12)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU96116016A RU2095682C1 (en) | 1996-08-01 | 1996-08-01 | Method of creation of optical effects and laser kaleidoscope for realization of this method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU96116016A RU2095682C1 (en) | 1996-08-01 | 1996-08-01 | Method of creation of optical effects and laser kaleidoscope for realization of this method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2095682C1 true RU2095682C1 (en) | 1997-11-10 |
| RU96116016A RU96116016A (en) | 1998-02-10 |
Family
ID=20184186
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU96116016A RU2095682C1 (en) | 1996-08-01 | 1996-08-01 | Method of creation of optical effects and laser kaleidoscope for realization of this method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2095682C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003028833A1 (en) * | 2001-10-01 | 2003-04-10 | Irish Non-Resident Company- 'hop - Go - Sport - Ireland Limited' | Method for a computer network racing game and an optical-mechanical generator of two random numbers used for carrying out said method |
| RU2805129C1 (en) * | 2022-10-07 | 2023-10-11 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Method for investigation of atmospheric turbulence by analysis of star scintillation and device for its implementation |
-
1996
- 1996-08-01 RU RU96116016A patent/RU2095682C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 1. Ребрин Ю.К. Управление оптическим лучом в пространстве. - М.: Советское радио, 1977, с.223-225, рис.7.1 и 7.2. 2. SU, авторское свидетельство, 1742579, кл. F 21 P 1/02, 1992. 3. US, патент, 4109304, кл. F 21 D 11/00, 1978. 4. SU, авторское свидетельство, 1585620, кл. F 21 P 5/02, 1990. 5. SU, авторское свидетельство, 1681141, кл. F 21 P 5/02, 1991. 6. SU, авторское свидетельство, 1739165, кл. F 21 P 5/02, 1992. 7. JP, заявка, 4-60281, кл. F 21 P 5/00, 1992. 8. JP, заявка, 4-72321, кл. F 21 P 5/00, 1992. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003028833A1 (en) * | 2001-10-01 | 2003-04-10 | Irish Non-Resident Company- 'hop - Go - Sport - Ireland Limited' | Method for a computer network racing game and an optical-mechanical generator of two random numbers used for carrying out said method |
| RU2805129C1 (en) * | 2022-10-07 | 2023-10-11 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Method for investigation of atmospheric turbulence by analysis of star scintillation and device for its implementation |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| AU2017360746B2 (en) | Near-eye sequential light-field projector with correct monocular depth cues | |
| US8102580B2 (en) | Scanning illumination system and method | |
| ES2710928T3 (en) | Underwater image projection visualization system, lighting control system and device and operating method thereof | |
| US4196461A (en) | Pattern generating entertainment device | |
| JP4950575B2 (en) | Image projection device | |
| US20120056799A1 (en) | Performance Audience Display System | |
| CN206943974U (en) | Projecting lamp | |
| US7909468B2 (en) | Display device and method | |
| RU2095682C1 (en) | Method of creation of optical effects and laser kaleidoscope for realization of this method | |
| US5418632A (en) | System and method for rotational scanner based volume display | |
| US20030058413A1 (en) | Visible light modifier and method | |
| US6142653A (en) | Optical pattern producing system | |
| JP4017882B2 (en) | Planetarium equipment | |
| US6715884B2 (en) | Visible light modifier and method | |
| GB2342466A (en) | Light projector | |
| JPH06175593A (en) | Laser balloon device | |
| JPH0766681B2 (en) | Vertical lighting device | |
| WO2022024866A1 (en) | Display device, display method, and display system | |
| WO2001041106A1 (en) | Adjustable 3d multicolor wave generator system | |
| JP2007101970A (en) | Three-dimensional image display device | |
| KR101559790B1 (en) | A project device | |
| JP2013125067A (en) | Illumination device and video display device using the same | |
| JP3049980U (en) | Laser light graphic display | |
| RU96116016A (en) | METHOD FOR CREATING OPTICAL EFFECTS AND THE LASER KALEIDOSCOPE DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION | |
| CN1175388C (en) | Stroboscopic display device |