جهاز عرض ليزري

تتوفر أجهزة عرض الليزر الصناعية في الأسواق منذ أوائل الألفية الثانية. وتُستخدم هذه الأجهزة بشكل أساسي كنظم توجيه بصري، حيث تُمكّن من العمل دون الحاجة إلى قوالب في العديد من عمليات التصنيع، وذلك من خلال عرض كيفية وضع المواد أو تركيبها مباشرةً على قطعة العمل، مما يُسهّل على العامل اتباع عمليات الإنتاج اليدوية أو شبه الآلية بصريًا.

• الأحمر: 635 نانومتر ، 638 نانومتر، 642 نانومتر، 650 نانومتر، 660 نانومتر     
• الأخضر: 515  نانومتر، 520  نانومتر
• الأزرق: 445  نانومتر
• البنفسجي: 405  نانومتر

• الأحمر: 671  نانومتر
• الأخضر: 532  نانومتر
• الأزرق: 473  نانومتر، 457  نانومتر

• الأحمر: الهيليوم-نيون (HeNe) عند 632.8  نانومتر، الكريبتون عند 647.1  نانومتر
• الأخضر: الأرجون عند 514.5  نانومتر
• الأزرق: الأرجون عند 488  نانومتر أو 457.9  نانومتر
• متعدد الألوان (الضوء الأبيض): غاز مختلط من الأرجون/ الكريبتون 647.1  نانومتر، 514.5  نانومتر، 488  نانومتر، 476.5  نانومتر، 457.9  نانومتر

الجلفانومترات (وتُسمى أيضًا "الماسحات الضوئية" أو "الجلفانومترات") هي أجهزة كهرومغناطيسية يتم التحكم فيها بواسطة الحاسوب، وتُحرك مرايا مثبتة على طرفي محاور دوارة. تعكس المرآة شعاع الليزر لرسم الصور. تُعرف الجلفانومترات عادةً بسرعة تشغيلها، والتي تُقاس بالكيلو نقطة في الثانية (Kpps). تشمل السرعات المتاحة 8 كيلو، و12 كيلو، و20 كيلو، و30 كيلو، و35 كيلو، و50 كيلو، و60 كيلو. كلما زادت سرعة الجلفانومتر، كانت الصورة المعروضة أكثر سلاسة وخالية من الوميض. يُحرك كل جلفانومتر الشعاع في مستوى واحد، إما المحور السيني أو المحور الصادي. يسمح وضع الجلفانومترات بالقرب من بعضها البعض بزاوية 90 درجة بتحريك شعاع الليزر بالكامل ضمن مساحة مربعة محددة. أهم مواصفات زوج الجلفانومترات لاستخدامها في عروض الليزر هي سرعة رسم النقاط، والزاوية التي تُحقق بها هذه السرعة. تنقسم الجلفانومترات إلى مجموعتين رئيسيتين: ذات الحلقة المفتوحة وذات الحلقة المغلقة . الحلقة المغلقة، وهي الأكثر شيوعًا، تعني أن الجلفانومتر يُتحكم به بواسطة نظام مؤازر - حيث تستخدم دائرة التحكم إشارة تغذية راجعة ناتجة عن حركة المرآة لتصحيح أوامر الحركة. ويقوم مُضخِّم مشابه لمُضخِّم طاقة الصوت بتشغيل المرآة.

عند استخدام جهاز كمبيوتر للتحكم بجهاز عرض ليزري، يلزم وجود محول رقمي تناظري (DAC) لتحويل إشارة التحكم الرقمية من الكمبيوتر إلى إشارات تناظرية تتحكم في الماسحات الضوئية في جهاز العرض. عادةً، تُستخدم قناتان للتحكم في موضع المحورين السيني والصادي، وثلاث قنوات للتحكم في قيم RGB لجهاز عرض RGB. أما في أجهزة العرض أحادية اللون، فتُستخدم قناة شدة الإضاءة بدلاً من قنوات RGB. تتوافق معظم أجهزة العرض ومحولات DAC المتوفرة تجاريًا مع معيار ILDA الذي يحدد القنوات وتوزيع دبابيس موصل الإدخال D-SUB ذي 25 دبوسًا في جهاز العرض.

تتضمن العديد من أجهزة عرض الليزر ومجموعات الجلفانومتر مدخلات الإرسال الرقمي المتعدد (DMX). صُممت تقنية DMX في الأصل للتحكم في إضاءة المسارح، ولكنها انتشرت إلى أجهزة عرض الليزر على مر السنين.

تتيح تقنية DMX للمستخدم التحكم في الأنماط المدمجة في جهاز العرض. تشمل بعض هذه الميزات الحجم والنمط واللون والدوران. مع ذلك، لا تسمح تقنية DMX للمستخدم بتصميم وعرض رسوماته/رسومه المتحركة الخاصة، فهي ببساطة طريقة للتحكم في الأنماط المضمنة في جهاز العرض الليزري.

المرآة ثنائية اللون هي مرآة ذات خصائص انعكاس أو نفاذية مختلفة عند طولين موجيين مختلفين. تسمح المرايا ثنائية اللون المستخدمة عادةً في أجهزة عرض الليزر بمرور الضوء الأحمر وتعكس الضوءين الأخضر والأزرق، أو العكس. تُستخدم هذه المرايا لدمج أشعة الليزر ذات الألوان المختلفة، مثلاً لدمج الأشعة الحمراء والخضراء والزرقاء في شعاع واحد من الضوء الأبيض. بعد ذلك، يتم التحكم في سطوع أشعة الليزر الحمراء والزرقاء والخضراء (تعديلها) لإنتاج أي لون مطلوب في الشعاع النهائي. يحتوي جهاز عرض RGB التناظري النموذجي على 256 مستوى سطوع لكل ليزر، مما يوفر 16,777,216 لونًا مختلفًا (وهو نفس عدد الألوان في شاشة الكمبيوتر الحديثة ).

التعتيم هو حالة ينطفئ فيها شعاع الليزر بينما تتغير مواضع المرايا أثناء تكوين الصورة. يحدث التعتيم عادةً مئات المرات في الثانية. تستخدم ليزرات الحالة الصلبة الحديثة تحكمًا إلكترونيًا مباشرًا بمصدر الليزر لتوفير التعتيم. مع ليزرات الغاز، مثل الأرجون أو الكريبتون، لم يكن ذلك ممكنًا، وكان التعتيم يتم باستخدام جلفانومتر ثالث يقطع الشعاع ميكانيكيًا. جلبت التكنولوجيا الجديدة مُعدِّلًا صوتيًا بصريًا متعدد الألوان ( PCAOM ) ، والذي يوفر تعتيمًا إلكترونيًا عالي السرعة، وتحكمًا في شدة الشعاع، واختيارًا للألوان لشعاع ليزر متعدد الألوان.

تدعم معظم ليزرات الحالة الصلبة المضخّمة ضوئيًا (DPSS) المستخدمة في أجهزة عرض الليزر تقنية التضمين. يرتبط التضمين بعملية التعتيم، ولكنه مصطلح أوسع نطاقًا. يدعم ليزر DPSS إما التضمين التناظري، أو تضمين TTL، أو كليهما. يُحدد التضمين عادةً بوحدة الكيلوهرتز (kHz)  . يُعتبر 2 كيلوهرتز منخفضًا،  بينما يُعتبر 30 كيلوهرتز عاليًا. لا تُحدد الشركات المصنعة عادةً علاقة دقيقة بين هذا الرقم وسلوك الليزر.

تُستخدم إشارة تناظرية للتحكم في شدة شعاع الخرج. عادةً ما تكون هذه الإشارة جهدًا يتراوح بين 0  و5  فولت. مع ليزر RGB وتعديل تناظري، يتوفر في نظام 8 بت ما مجموعه 16.7 مليون لون.

مع ذلك، ولأن معظم برامج عروض الليزر تستخدم تحكمًا بنسبة 0-100% لتعديل سطوع الليزر (أي 100 خطوة بدلًا من 255)، فإن إجمالي الألوان المتاحة لا يتجاوز مليون لون. علاوة على ذلك، تبدأ مصادر الليزر عادةً بجهد يتراوح بين 1 و2 فولت، وتصل إلى أقصى سطوع لها عند جهد يتراوح بين 3.5 و4 فولت، وعادةً ما يكون منحنى القدرة/الجهد بين هاتين النقطتين غير خطي تمامًا. ونتيجةً لذلك، يقتصر نطاق الألوان في عرض الليزر الحقيقي على بضعة آلاف من الألوان الممكنة فقط.

يشير تعديل TTL إلى أن الليزر لا يدعم التعديل التناظري للإخراج، وإنما يدعم فقط التحكم في التشغيل/الإيقاف. انظر خاصية التعتيم. مع ليزر RGB وخاصية التعتيم TTL، تتوفر سبعة ألوان: الأحمر، والأخضر، والأزرق، والسماوي، والأرجواني، والأصفر، والأبيض.

الرابطة الدولية لشاشات الليزر . رابطة تجارية مكرسة لتعزيز استخدام شاشات الليزر.

زاوية المسح هي الزاوية البصرية التي تحققها مجموعة من الماسحات الضوئية عادةً بمعدل نقاط محدد في الثانية. كلما اتسعت الزاوية، زادت مساحة المسح، ولكن يصبح من الصعب على الماسح الضوئي تتبع حركته بدقة بسبب القيود الفيزيائية لآلية الماسح. على سبيل المثال، توفر زاوية 20 درجة مساحة مسح تبلغ 3.5 متر على مسافة 10 أمتار من الماسح إلى الشاشة. يمكن حساب زوايا المسح باستخدام حساب المثلثات .