Nie da się ukryć, że zamilkłem na jakiś czas. Nie znaczy to jednak, że nic przez ten czas nie robiłem. Dzisiaj chciałem podzielić się z Wami jednym z patentów lightpaintingowych, które od czasu do czasu tworzę. Pomysł przyszedł mi do głowy jeszcze ze trzy lata temu, podczas domowego remontu, gdy zaszła potrzeba użycia poziomicy laserowej. Zwróciłem wtedy uwagę na sposób, w jaki układa się linia tworzona światłem lasera, jakim ulega zniekształceniom na różnych bryłach, w zależności od kąta padania jego światła. Spostrzeżenia były na tyle interesujące, że postanowiłem wykonać sobie taki laserowy przyrząd, nad którego światłem miałbym pewną kontrolę.

Jedną z pierwszych rzeczy, o których musiałem zdecydować był kolor światła lasera. Rzecz o tyle ważna, że ma zasadniczy wpływ na widoczność laserowego światła na zdjęciu. Ludzkie oko ma trochę inną charakterystykę niż matryca aparatu i nie zawsze to, co widzimy musi odpowiadać temu, co zarejestruje aparat. Do wyboru jest kilka rodzajów laserów emitujących różne długości fali światła. Dostępne w handlu są 650 nm (czerwony), 532 nm (zielony), 450 nm (niebieski) i 405 nm (niebieskofioletowy). Wszystkie wykorzystują emisję światła przez element półprzewodnikowy (dioda laserowa). Jedynie zielony ma nieco bardziej skomplikowaną strukturę, gdzie emiterem jest laserowa dioda w zakresie podczerwieni (808 nm), która oświetla tzw. MCA (multiple crystal assembly) czyli połączone ze sobą dwa kryształy, z których jeden wytwarza falę o długości 1064 nm (podczerwień), a drugi podwaja jej częstotliwość do długości 532 nm i mamy wtedy piękne, zielone światło. Zdecydowałem się kupić właśnie laser o tej długości fali. 532 nm leży w pobliżu największej czułości ludzkiego oka, matryce aparatów również posiadają wysoką czułość w tej części widma świetlnego, tak więc stosunkowo prosto można uzyskać dobrze widoczny promień. Jeszcze jednym z parametrów lasera jest jego moc optyczna, która im większa, tym lepiej widoczna wiązka emitowana przez niego. Teoretycznie im więcej tym lepiej, ale tutaj trzeba pójść na pewien kompromis. Sprawa jest prosta: cena lasera jest wprost proporcjonalna do jego mocy, do tego dochodzi kwestia bezpieczeństwa. Światło lasera charakteryzuje się ogromnym skupieniem mocy na bardzo małej powierzchni i bezpośredni kontakt oka z takim światłem, nawet z dużej odległości, może skończyć się naprawdę tragicznie. Jak to mówią, na światło lasera możemy spojrzeć tylko dwa razy: raz prawym, raz lewym okiem 😐

Zdecydowałem się w końcu na zakup lasera o mocy 100mW. Charakteryzuje się on sporą jasnością, plamka jest dobrze widoczna nawet w słoneczny dzień, w dobrze oświetlonych pomieszczeniach wręcz razi. W cieniu widoczna jest nawet wiązka, jeśli spojrzymy pod odpowiednim kątem. W zadymionym lub zakurzonym pomieszczeniu wiązka jest dobrze widoczna z dowolnego kąta. W nocy natomiast zielony laser pokazuje swoje pazurki. Przez miłośników astronomii jest często używany do wskazywania obiektów na niebie. Przy lekkiej mgle wygląda to tak, jakby ktoś używał miecza świetlnego. Jednym słowem, bajer nie z tej ziemi 😉

Zależało mi na zrobieniu urządzenia, które będę mógł zabrać w teren więc wielkość i ciężar miały znaczenie, ale najważniejsze było zasilanie. Dostępne są np długopisowe wskaźniki laserowe o mocach od 5mW do nawet 500mW, ceny niestety są dość zaporowe, szczególnie tych mocniejszych, do tego dochodzi kłopot w postaci sterowania takim czymś. Jedynie przyciskiem na obudowie, a dobrze byłoby mieć nad tym kontrolę np.zdalnie. W grę wchodzi więc tzw. moduł laserowy, który dostępny jest osobno, lub w komplecie z zasilaczem (driverem). Ja wolałem kupić jako komplet ponieważ takie moduły są bardzo wrażliwe na niewłaściwe parametry zasilania. Nie będę się tu zagłębiał w szczegóły, bo z wpisu zrobi się wykład (wujek Google się kłania). Do wyboru miałem drivery zasilane napięciem 3-3,7V, napięciem 5V oraz 12V. Zdecydowałem się na taki zasilany napięciem 5V ze względu na możliwość sterowania laserami zielonymi jak i czerwonymi (oba rodzaje wymagają nieco innych parametrów zasilania) oraz wbudowanym wejściem TTL służącym do sterowania ich świeceniem za pomocą zewnętrznego sygnału. Jako źródło zasilania wybrałem pojedynczy akumulator Li-Ion typu 18650. Dodatkowo zastosowałem jeszcze przetwornicę napięcia podwyższającą napięcie akumulatora (3,7V) do 5V. Zakupu dokonałem na znanym wszystkim, chińskim portalu. Zrobiłem to głównie ze względu na przystępną cenę oraz szeroki wybór sprzedawców. Za nieco ponad 30$ dostałem po miesiącu oczekiwania takie coś:

Pozostało jeszcze wymyślić jak to zrobić, aby laser zamiast punktu wyświetlał linię. Teoretycznie są na to dwa sposoby. Pierwszy polega na zastosowaniu odpowiedniej optyki, która powoduje zniekształcenie plamki lasera w jednej płaszczyźnie, co powoduje wyświetlenie linii. Drugi sposób, to poruszanie plamką lasera z dużą szybkością, w jednej płaszczyźnie, czyli zrobienie czegoś w rodzaju skanera. Pierwszy sposób jest mniej skomplikowany technicznie, można również dostać odpowiednie elementy optyczne (również u skośnookich przyjaciół). Mimo wszystko zdecydowałem się wykonać konstrukcję w oparciu o drugi sposób, która choć bardziej skomplikowana mechanicznie dawała większe możliwości manipulacji światłem lasera. Wymyśliłem, że najłatwiej będzie to wykonać stosując obrotowe zwierciadło. Udało mi się znaleźć na naszym, popularnym portalu aukcyjnym takie coś, co służyło do doświadczeń optycznych ze starego zestawu edukacyjnego made in USA. Ktoś za grosze wyprzedawał elementy takiego zestawu więc kupiłem obrotowe zwierciadło (bardzo fajne, ułożyskowane, z możliwością montażu śrubami i osią umożliwiającą prosty montaż, za pomocą np. małego, sztywnego sprzęgła) oraz do tego niewielkie, półprzepuszczalne lustro. Musiałem dokupić jeszcze silnik, który by kręcił tym wszystkim, tutaj udało mi się znaleźć używane silniki na 6,3 V. Pomyślałem, że jeżeli zwierciadło będzie się kręcić, to chcę mieć na to wpływ i kupiłem również regulator obrotów do silników prądu stałego w formie niewielkiej płytki. Trzeba to oczywiście było złożyć w jakąś sensowną całość. Do budowy podstawy montażowej oraz obudowy wykorzystałem różnej grubości sklejkę, pomalowaną później czarnym lakierem. Poniżej kilka zdjęć przedstawiających efekt mojej pracy.

Do zasilania  silnika wykorzystałem cztery baterie AA. Na zewnątrz obudowy wyprowadziłem wyłącznik silnika, potencjometr regulatora obrotów oraz gniazdo mini jack służące do podłączenia kabla z przyciskiem wyzwalającym laser, a w przyszłości do zdalnego wyzwalania lasera. Do obudowy przykręciłem jeszcze aluminiowy kątownik z przymocowanym trzpieniem 16 mm, używanym do mocowania różnych akcesoriów oświetleniowych w studiu (tzw. grzybek). W ten sposób mogłem w prosty sposób założyć gadżet na dowolnym statywie oświetleniowym z głowicą.

Dobra, trochę się rozpisałem na temat budowy urządzenia, teraz czas na efekty.

Pierwsze co wypróbowałem, to wyświetlanie linii na różnych obiektach. Poniżej kilka zdjęć, na których dominującym elementem jest laserowa linia.

Jak widać, linia jest dobrze widoczna nawet z większej odległości. Ciekawy efekt można uzyskać umieszczając płaszczyznę promienia lasera na osi optycznej obiektywu lub w jej bezpośredniej bliskości. Dwa pierwsze zdjęcia pokazują nawet ciekawy efekt, który choć subtelny daje się zauważyć, coś w postaci zielonej poświaty, która tworzy się w atmosferze tuż obok laserowej linii. Spowodowane to jest tym, że linia nie leży idealnie w osi optycznej obiektywu lecz tuż obok niej.
Trzy ostatnie zdjęcia są autorstwa mojej córki, która chyba załapała ode mnie bakcyla lightpaintingu i często mi pomaga w sesjach, a ostatnio również sama sporo tworzy.
Poniżej z kolei kilka zdjęć, w których wykorzystałem również linię, ale poruszałem nią, trzymając przyrząd nisko nad ziemią, a światło lasera „ślizgało się” po źdźbłach trawy. Na żywo wyglądało to niczym świecąca, nocna dżungla w „Avatarze”.

Trzecie zdjęcie również autorstwa mojej córki, warto zauważyć, że laser stał się głównym źródłem światła wydobywając sylwetkę córki oraz strukturę trawy.

A na koniec jeszcze dwa zdjęcia, pierwsze moje, drugie córy gdzie wyłączyliśmy silnik obracający zwierciadłem i ustawiliśmy je tak, aby przyrząd emitował nieruchomy promień. Wykorzystane zostały jeszcze małe, sześciokątne, akrylowe lusterka oraz maleńkie statywy z uchwytem do telefonu, które również zakupiłem daleko stąd 😉  Pozwoliło to na uzyskanie swego rodzaju siatki promieni. Na pierwszym zdjęciu wykorzystałem jeszcze laser czerwony, którym „pomalowałem” pnie drzew. Na drugim córka użyła listwy RGB, o której pisałem już tutaj.

Kończąc już, kilka przemyśleń po kilkumiesięcznej zabawie z laserami. Wydaje mi się, że przyrząd z obrotowym zwierciadłem daje inne możliwości niż gdybym zastosował układ z odpowiednią soczewką. Tutaj promień porusza się i jeśli przyrząd ustawię na statywie, to nie będzie specjalnej różnicy, jeśli jednak będę nim poruszał, to ruch plamki w połączeniu z ruchem urządzenia stworzy inny efekt, jakby mnóstwa przenikających się linii, w zależności od ustawionej prędkości obrotowej zwierciadła, efekt będzie bardziej lub mniej widoczny.  Czerwony laser jest znacznie mniej widoczny, wiąże się to z mniejszą czułością oka i matrycy w tym zakresie. Mój laser czerwony ma moc 200 mW, czyli dwa razy więcej niż zielony, jednak promień nie jest widoczny zbyt dobrze. Idealnie jest robić wtedy zdjęcia przy lekkiej mgiełce lub w dymie. Plamka natomiast świeci mocno i można nią sobie fajnie „malować”. Ważna kwestia to bezpieczeństwo. Lasery o tych mocach optycznych są po prostu niebezpieczne. O ile jeszcze można przyjąć pewien poziom bezpieczeństwa gdy lustro się obraca, to zabawa „sztywnym” promieniem może skończyć się bardzo źle. Wskazana jest duża ostrożność i minimum wyobraźni. Dobrze byłoby zaopatrzyć się w odpowiednie okulary ochronne, które niestety do tanich nie należą. Oczywiście zabawy typu świecenie w kierunku lecących samolotów, czy jadących pojazdów są wykluczone, nie wspominając, że przy okazji karalne. Zabawy typu świecenie do wszelkiej zwierzyny stanowczo odradzam, ich oczy są tak samo narażone na ślepotę jak ludzkie. Poza wyżej wspomnianymi zasadami bezpieczeństwa laser wydaje mi się całkiem ciekawym narzędziem lightpaintingu, stosunkowo słabo wyeksploatowanym, a dającym wiele nowych możliwości. Sprawczynią tego jest sama natura laserowego światła, które posiada szereg ciekawych właściwości np. minimalna rozbieżność wiązki oraz spójne światło o praktycznie pojedynczej długości fali. To sprawia, że laserowe światło inaczej reaguje napotykając na swojej drodze różne, fizyczne przeszkody. Jeśli ktoś z Was ma takie możliwości sugeruję pobawić się trochę takim światłem. Ja jeszcze nie powiedziałem ostatniego słowa i w zanadrzu czekają takie pomysły jak dym czy zwierciadło dyfrakcyjne, o czym z pewnością napiszę. Pozdrawiam i zachęcam do eksperymentowania. Zachęcam również do komentarzy, jeśli ktoś z Was ma jakieś doświadczenia w tej materii.