“光”之世界 揭开应用光学神秘面纱
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在黄金的10月，ILOPE2012北京光电展在北京老国展举办，笔者前往参观。对于“光电展”，可能有很多人不明白这是一个什么样的展览，最有意思的是有几位同事的第一反应是“灯”，然后刻录机啊、单反镜头啊之类的，想象力极为丰富。
其实所谓“光电展”的全称是“中国国际激光、光电子及LED光电显示产品展览会”，主要展出的是激光仪器设备、光学材料及零部件、红外设备、工业相机设备及应用、LED显示设备、LED照明设备等等，中国业已成为全球重要的光电产品制造，研发，以及投资的核心地，是该行业国际买家采购产品首选的国家。
如果说“电学”主宰了20世纪的科学技术发展及社会进步，那么“光学”在21世纪拥有同样的地位。虽然光的应用无处不在，但很多人都认为“光学”是一个很具有神秘色彩的学科，主要原因是因为大家对这个行业并不了解，今天笔者带大家欣赏一下本次的光电展，揭开“光学”的神秘面纱。
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本次光电展，笔者的第一目标就是寻找LED显示屏及LED照明设备，因为在笔者记忆之中，前两届LED显示屏占了很大的一块场地，但此次较为遗憾，笔者只在展会现场找到两家LED显示设备制造商，难道LED显示屏经历了寒冬？
上图是来自天津的一家厂商，他们研发的是大规模的LED屏设备，两年之前，在这个展厅有很多家厂商，而今年独此一家，难道还有厂商在二层？
大家观看此图，可能发现LED屏的显示并不那么清晰，因为LED屏本身是由N多个小的LED灯组成的，灯的大小及LED的密集程度，决定了LED屏的显示效果，这类似于液晶屏的像素点，而这种大规模的LED屏一般用在大楼的外壁或是大型的户外展台，一旦与屏幕有一定的距离，画面就会清晰。
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这张图充分的显示了彩色LED显示屏的原理（三基色），每一个发光单元都拥有红蓝绿三个发光二极管，LED显示器是靠调控每个发光单元中的单色二极管来控制整体显示画面的（通过对单色二极管明暗度的调节，实现多种颜色）。
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这是另一家厂商的展品，球型LED显示屏，在很多科幻电影中曾出现很多这种类似的显示设备，这个显示器使用小块的LED显示屏拼接而成，做得越大越接近于圆形，其原理与上一张图中一样，不同之处在于电路设计与运行程序的不同。
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这是一块大小为23寸左右的小型LED显示屏的局部细照，同样的是三基色，通过控制单色二极管来调控颜色，但特别之处是做得很小，并且每个单元（红、蓝、绿三个二极管）外包裹着一层特殊材质，笔者猜测这是一种漫反射材料，可有效防止不同颜色之间的干扰（可仔细观察红字边缘部分颜色变淡，这就是蓝色LED对红色的影响），并且可更好的混合单色形成交叉色。
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清华大学做的裸眼3D液晶显示器，在现场观看的时候，效果并不是很好，需要站在特定的位置观看，图中大家可非常明显的看出红蓝色，看来裸眼3D还有很长的一段路要走啊。
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各位应该看到了模糊的手及模糊的图片啦！这可不是笔者相机晃动造成的。这是一款触摸屏茶几，防水、防滑、防尘，使用Windows 7旗舰版系统，支持双点触控，据了解屏幕本身是支持多点触控的，限制在于操作系统。怎么样，电影中的物件儿已经出现在生活中了哦！
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这是笔者在本次光电展看到的最具有吸引力的一款产品“智能玻璃投影屏”，也有人称其为“通电玻璃”，其实玻璃本身并不特别，主要在于附着在其上的一层“薄膜”。
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左图为非通电状态，右图为通电状态。
这种薄膜在不通电状态是透明的，这意味着在透明状态下其也可以显示画面，通电之后将变成不透明的白色幕布，使得图像更加清晰。
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这种投影屏的应用范围很广，会议室、住宅、家庭影院、广告牌，但凡需要墙壁但又需要采光、扩展空间的地方都可使用，目前已经广泛应用于高档建筑或科研机构，未来随着产品量产化，民用市场会越来越开阔。
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通过这张图为大家简单介绍一下“未来超明世界”，如果各位有30岁的话，应该还记得小时候的“灯泡”，即白炽灯，后来主流照明设备被荧光灯（灯管）取代，在之后就是现如今的节能灯啦（飞利浦、欧司朗......），但科技的发展从未止步，新的照明技术“LED照明”成为新的发展方向，LED具有绿色环保、节能高效、寿命长等多种优势，所以国家大力扶持，而本次展会，“LED照明设备的厂商们”蜂拥而至。
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LED灯面临的一个很大问题就是散热：
1、LED光源（二极管）本身的发热量就很大。
2、二极管的驱动需要直流电，所以LED灯内部还要集成一个交流转直流的转换器,这个转换器本身的散热量也很大。
3、如果是需要控制的LED灯（可以控制改变光的色温及亮度），那么这个控制器的散热也是问题，当然，一般的家庭照明不需要控制器。
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这张图的意图是为大家介绍一下家用LED照明灯，其实家用LED灯还面临一个问题，就是大部分人会认为LED发的光会很刺眼，而为了解决这个问题，一是在LED发光芯片涂荧光粉，这样可以改变色温，另外就是改变LED发直线光的角度。
左图使用的是玻璃灯罩，内部使用各种棱镜改变发光角度；而右图灯罩为光扩散PC灯罩，光源隐蔽性好，在看不到灯珠的前提下有很高的有光率。
PC材料的优势在于相对玻璃而言更结实、不易碎、尺寸公差小，并且不会出现碎片伤人的情况。
有关LED的话题就此结束，下面进入科幻阶段，为你展示光学世界的秘密。
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这些是各种光学棱镜，在各种光学仪器设备中会大量应用，单反相机之中就应用了“透镜、五棱镜、反射镜”，不要小看这些玻璃，由于光学属于精密科学，所以对精度的要求极高，小到军用望远镜、显微镜，大到天文台、侦察卫星，这属于一个国家的核心竞争力。
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透镜的应用在现实生活中经常可以见到，我们的眼镜、放大镜都属于透镜，光学透镜一般要求极高，对于透光率有极高要求，现在的高端透镜都会通过镀膜来提升其光学特性，世界上最好的镀膜公司在德国，其次是日本。
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有色玻璃在应用光学中作为原材料同样拥有重要的地位。
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大家别被这块大玻璃把注意力都吸走啊！我们看的是其中间放的那块小圆片！
硅反射镜是利用半导体晶体作为散热载体的一种反射镜片。其工艺是先做成晶片，再抛光精细打磨，在表面镀上一层金层作为反射，并在表面镀一层膜保护金层不容易脱落。其特点是：用在大功率激光设备上，其散热快，不容易变形，反射效率高，耐擦试，使用寿命时间长，功率损耗小。 
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现在的激光雕刻机已经发展到可以大规模应用的阶段，图中的雕刻机可以达到10W的功率，金属、纸、塑料、木材、玻璃.......基本所有固态材料都可以应用（随着材料的转变要修改雕刻时间），其直接将材料汽化，并不是灼烧。
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光学平台及光具座，这些基本全部采用钢材，原因是由于光学精密，对于平台要求很高，避震也是重要的一点，采用钢制具有良好的稳定性，并且一般的光具座有磁力装置，方便固定于平台之上。
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半导体激光器近年来应用较多，发展较快，已经应用于医学美容等领域。
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这是“半导体高能激光焊接系统”，是本次展会最大的单项重型设备，应用于大型流水线，这种设备对于一个国家来说属于核心竞争力。
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工业相机与一般相机的应用不太一样，这主要体现在快门速度上，图中大家可见几个相机所拍的正是中间那个高速旋转的闹钟，工业相机可以在拍摄的图像中清晰的体现上面的信息，而一般相机达不到。另外就是工业相机一般每秒可拍几十幅甚至几百幅图像。至于其它更深层次的技术问题，笔者就不赘述了，想了解更多，请自行搜索。
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与头图一样，23-25都是补充光源，只是类型不一样，应用于不同的领域，圆形一般应用于小型试验台，用于降低周围自然光线的干扰。
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平面补充光源一般应用于有镂空的材料，如电路板、或是各种模具，可以帮助工业相机更好的拍摄物体边缘，防止出现误差。
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各式各样的补充光源，可能有人会认为这种补充光源没啥技术含量啊！确实，补充光源的门槛较低，但想要做好并不容易，好的补充光源要求均匀的颜色，其光色差并不好把握，并且其表面所使用的PC漫反射材料较贵，成本问题也不好把握。
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最后给大家看一些好玩的，就是红外成像仪，这个就不详细介绍了，笔者现场试了一下，效果不错，成像清晰。
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武警用大型红外成像仪。
本次的光学介绍就到此结束了，其实今天的主要内容很多都是与生活相关的，LED屏已经广泛应用于街边的大银幕，LED照明在市面上也开始了销售，很快就会进入普通人家的生活。除了一些科研或是工业用途的光学设备，其实“光学”并不是很难理解，也没有那么神秘。