Laser als Videobeamer - wo Energie messen?

[ekkard]

Und jetzt noch eine Sicherheitsfrage:
Wie komme ich zu einer Einwirkungszeit? Ein Projektor ist ja dauerhaft an, und wenn ich wirklich nah rangehe (etwa bei 14 mm), dann reduziert der Scanner die Belastung nur wenig

Ich nehme an, dass die 7 mm Norm-Pupille immer noch einzelne Licht-Impulse sieht. Dies ist mit drei Kriterien zu untersuchen:
a) Der einzelne Impuls darf den Grenzwert der Klasse 1(Imp.-Dauer) nicht überschreiten
b) Der zeitliche Mittelwert über 100 s darf den Grenzwert der Klasse 1(100s) nicht überschreiten
c) Die Zahl N der Impulse in T2 (10s) ergibt einen Faktor N^-0.25 := C5. Die einzelnen Impulse müssen den mit C5 (<1) multiplizierten Grenzwert einhalten.

Nehme ich da einfach die höchste Gruppe?

Ja, der ungünstigste Fall wird betrachtet.
Da man das Display nicht aus unmittelbarer Nähe betrachten muss, gilt für diesen Fall eine Zeitbasis von 100 s.
Ähnliches gilt für die Untersuchung mit einer 50 mm Blende aus 2 m Abstand (Modell der Betrachtung mit einem Teleskop). Aber ich denke, dass dann die Bestrahlungsstärke im Mittel bereits so gering ist, dass die max. zulässige Bestrahlung eingehalten wird.

Für Klasse 2 steht in der IEC: t>0.25 s Grenzwert wie Klasse 1; t>0.25 s C6 mW

Klasse 2 ist hier nicht gültig, weil es keinerlei Gewähr für eine Abwendungs- oder Lidschluss-Reaktion gibt. Du hast es ja mit Laien zu tun, die über eine Lasergefahr nicht informiert sind.

Da habe ich natürlich wieder das Zeitproblem.

Das hast Du nicht wirklich, weil die Norm die jeweilige Zeitbasis vorgibt:
30000 s, wenn die Betrachtung erforderlich ist (LED Paneele in Kraftwerken u.Ä.)
100 s, wenn keine Beobachtung beabsichtigt ist,
0,25 wenn der Anwender durch Laserwarnschild gewarnt werden kann (und es sonst nichts zu beobachten gibt)

Gilt die ominöse Zeit für den Lidschluss, oder reduziert sich - weil t sehr groß ist - tatsächlich das ganze Problem auf ein Kriterium für C6, also die Divergenz des Strahls? Kommt mir merkwürdig vor, aber möglich ist natürlich alles.

Bei Lasern ist C6 in der Regel 1 oder nur sehr wenig davon verschieden. C6 bzw. die Winkelausdehnung der Quelle haben fast NICHTS mit der Divergenz zu tun. (Doch ja, es gibt eine Formel, die bei Lasern Strahltaille, Wellenlänge und Divergenz miteinander verknüpft; aber das ist hier nicht gemeint!) In die Winkelausdehnung der Quelle gehen noch alle möglichen Abbildungsfehler durch den Kristall und seine Oberfläche sowie Linsenfehler der Optik ein. C6 drückt aus, wie weit die Abbildung der Quelle im Augenhintergrund als Punkt (C6=1) abgebildet werden kann.
Formal ist der Sehwinkel aus 100 mm Abstand auf die scheinbare Quelle zu bilden und auf 1.5 mrad zu beziehen. Ist dieser Wert <1, so ist C6=1 ansonsten größer als 1.

[heidrun]

@ sanaia:
Mir ist klar, daß wir nicht die Ersten sind, die sich mit sowas beschäftigen, aber Fakt ist, daß noch niemand eine Lösung hat, die in großen Stückzahlen produziert wird. Mit dem IOF verbinden uns freundschaftliche Beziehungen - ich habe da promoviert. Die FhG hat da vermutlich Millionen in das Projekt versenkt, was sich weder ein Privatmann noch eine kleine Firma leisten kann. Aber Fraunhofer-Insitute stellen außer Wissen nichts her...
Und glaube mir einfach: Du wirst sicher Videobeamer finden, die viel heller als 100 lm sind, aber keinen, der ein besseres Rot als die 633 nm liefert. Die meisten sind viel, viel schlechter. Und wenn man das erste Mal 500 € für eine Ersatzlampe hingelegt hat, dann wirken die LED gleich viel attraktiver.

@ Ekkard:
vielen Dank für die Zeitangaben. Ich hab die IEC60825 durchgewühlt, ohne was zu finden (Sehschaden? Jetzt schon?). 100 s sind schon irgendwie glaubwürdiger als 15 min, da man ja gerade nicht in den Strahl schauen soll (gehört als Warnung in die Bedienungsanleitung, klar). Dem Lidschlußreflex habe ich ja selber nicht getraut und war dann verblüfft, die 0.25 s wieder in der Norm zu finden. Ist aber sinnvoll, wenn es um unterwiesenes Personal geht.
Mit der C6-Angelegenheit habe ich immer noch ein Verständnisproblem:
gesetzt den Fall, ich vergesse die Idee mit dem Scanner. Statt dessen weite ich den Strahl auf, beleuchte damit einen Imager (DMD, LCoS, LCD...) und bilde den ab. Aus der Erfahrung würde ich sagen, daß ich dann eigentlich nur noch die Austrittspupille meiner Abbildungsoptik ins Auge abbilden kann, nicht die eigentliche Strahlquelle. Das würde die Lage schon verbessern, und außerdem gäbe es keine Einzelpulse mehr, sondern das Licht würde sich konstant auf die Fläche verteilen. Pulse kämen nur noch aus der zeitsequentiellen Farbsteuerung (rotes Bild, grünes Bild, blaues Bild usw.), wären wegen der übers Bild verteilten Energie aber viel intensitätsschwächer.

In 14 mm Entfernung gehe ich vorsichtig von höchstens 14 mm Bilddiagonale aus - für einen Mikroscanner ist das oberer Anschlag, für die Abbildung wäre vielleicht mehr hinzukriegen. Aber relativ zu einer 7 mm Augenöffnung ist das nicht die Welt.

[afrob]

Du wirst sicher Videobeamer finden, die viel heller als 100 lm sind, aber keinen, der ein besseres Rot als die 633 nm liefert.

Kein Argument: Fernsehen kann schon seit 30 Jahren kein richtiges Rot darstellen. 99,9% der Benutzer hat das noch nie gestört.

Die Farbstandards für SDTV und HDTV (sRGB) sind schon festgelegt. Welcher Fernsehsender wird neue Kameras, Monitore und Videoverarbeitungsgeräte für den Laserfarbraum anschaffen? Welcher TFT-, Digitalkamera-, Grafikkarten- oder Softwarehersteller wird das unterstützen?

Also kann ich mit meinem Laser-Video-Projektor wahlweise in Falschfarben mit dem Laser-Farbraum projezieren oder auf einen der gängigen Farbstandards (EBU-Phosphors, sRGB,..) runterrechnen. Dann habe ich aber gegenüber konventioneller Technik nichts gewonnen...

Grüsse,
afrob

[ekkard]

Ich hab die IEC60825 durchgewühlt, ohne was zu finden

DIN EN 60825-1:2003 Seite 31, Buchstabe e). IEC hab' ich nicht hier zu Hause.

Dem Lidschlußreflex habe ich ja selber nicht getraut und war dann verblüfft, die 0.25 s wieder in der Norm zu finden. Ist aber sinnvoll, wenn es um unterwiesenes Personal geht.

Es gibt inzwischen neuere Untersuchungen (Prof. Reidenbach et.al.) an zahlreichen Probanden, die keinerlei Lidschluss-Reaktion zeigten, obwohl sie grenzwertig bestrahlt wurden. Du hast Recht, eine irgendwie "sichernde Reaktion" ist nur von Leuten zu erwarten, die um die Gefahr wissen.

Mit der C6-Angelegenheit habe ich immer noch ein Verständnisproblem:
gesetzt den Fall, ich vergesse die Idee mit dem Scanner. Statt dessen weite ich den Strahl auf, beleuchte damit einen Imager (DMD, LCoS, LCD...) und bilde den ab. Aus der Erfahrung würde ich sagen, daß ich dann eigentlich nur noch die Austrittspupille meiner Abbildungsoptik ins Auge abbilden kann, nicht die eigentliche Strahlquelle. Das würde die Lage schon verbessern, und außerdem gäbe es keine Einzelpulse mehr, sondern das Licht würde sich konstant auf die Fläche verteilen. Pulse kämen nur noch aus der zeitsequentiellen Farbsteuerung (rotes Bild, grünes Bild, blaues Bild usw.), wären wegen der übers Bild verteilten Energie aber viel intensitätsschwächer.

Die Ausführung ist soweit korrekt: Das beleuchtete Bild stellt eine Flächenquelle im Sinne der Norm dar.

In 14 mm Entfernung gehe ich vorsichtig von höchstens 14 mm Bilddiagonale aus - für einen Mikroscanner ist das oberer Anschlag, für die Abbildung wäre vielleicht mehr hinzukriegen. Aber relativ zu einer 7 mm Augenöffnung ist das nicht die Welt.

Ich habe darüber nicht weiter nachgedacht. Fakt ist, dass ein nicht gestreuter (sondern nur gescannter) Laserstrahl im Auge momentan als "Punkt" abgebildet wird mit enormer Bestrahlungsstärke, die sich dort einbrennen kann. Wenn dieselbe Leistung in jedem Augenblick über ein (variierendes) Bild verteilt wird, ist die momentane Bestrahlungsstärke auf der Netzhaut bei weitem geringer obwohl der Helligkeitseindruck scheinbar gleich ist.

[ekkard]

Ergänzend habe ich eine kleine Erläuterung zur Winkelausdehnung der Lichtquelle ins Netz gestellt (Stichwort C6-Faktor). Link (jetzt mit Bild!)
Wenn noch Fragen dazu auftreten, werde ich den Aufsatz entsprechend ergänzen.
Vielen Dank für Anregungen!

[heidrun]

Welcher TFT-, Digitalkamera-, Grafikkarten- oder Softwarehersteller wird das unterstützen?

Na zum Beispiel Samsung, die überall mit ihren LED-Fernsehern hausieren gehen. Sicher akzeptieren heute die meisten Leute den normalen NTSC-Farbraum, aber wenn man es nebeneinander sieht, macht es schon einen Unterschied (Ich hab's gesehen, und es sieht absolut umwerfend aus im Vergleich zu Plasma, LCD oder lampenbasierter Rückpro). Man muß die Farbsteuerung allerdings umrechnen, weil sonst wegen des extrem weiter außen liegenden Grünpunktes alles grünstichig wird.
Außerdem ging es darum, daß 633 "rot genug" ist, weil es röter ist als fast alle Lampengeräte. Wir bewegen uns damit zwischen Deinem "sieht eh kein Mensch" und sanaias "wird alles orange und matschig".
Gegen mehr Lumen hätte ich auch nichts einzuwenden, aber irgendwo muß man immer Kompromisse eingehen. Bei den verfügbaren LED-Projektoren war das Ziel, etwas zu entwickeln, was viel kleiner ist als herkömmliche Geräte, und mehr Lumen paßten da einfach nicht rein. Dafür sind die Dinger robust und nehmen im Aktenkoffer weniger Platz weg als die Brotdose. Größer und heller geht schon auch.