Max. Leistung bei 810nm und direkt aufs Auge

[ekkard]

Ich schaue nach!
Aber eine Frage habe ich noch: Kannst Du irgendwie die Winkelausdehnung der Quelle feststellen? (Angular Subtense Kap. 3.7 der IEC 60 825) (siehe auch Beispiel auf meiner Homepage). Davon hängt nämlich ein Faktor C6 ab. Die Sache wird umso günstiger, je größer die Winkelausdehnung der Quelle ist.

<small>[ 05 April 2002, 23:27: Message edited by: Ekkard ]</small>

[netdiver]

Hmm .. ok ..
müßten so um die 15° Halbwinkel sein .. also 30° insgesamt.
Abstand der Lichtquellen zum Auge ca. 8,5 cm.
3 Beleuchtungsquellen jeweils 180° um das Auge herum angeordnet mit einem Einstrahlwinkel von ca.42° (relativ zur optischen Achse des Auges).
Durchmesser der Lichtquellen mit Diffusor 1 cm.

Gemessen hab ich im Abstand von 8,5 cm (position des Auges) und wie gesagt eine Leistung von 4mW/cm2 erhalten.

Gruß,

Marco

[netdiver]

Hi ..

Hab 'ne Frage.
Ich habe eine Beleuchtung für einen EyeTracker zu bauen.
Der Aufbau sieht ungefähr so aus: Kamera mit IR Filter filmt Auge .. Auge wird von Dioden mit 810nm Wellenlänge beleuchtet .. das Kamerabild wird analysiert und Augenposition ausgegeben.

Nun die Frage .. wie hoch kann ich maximal mit der Ausgangsleistung der beleuchtenden Dioden gehen ? - Bisher hab ich ca. 4mW/cm2 gemessen.
Um so mehr, um so besser wäre es für die Auswertung der Bilddaten (Besserer Kontrast).
Die Beleuchtung ist derzeit nicht gepulst - also auf Dauertoasten.
Wo sind die Grenzen ? - Welche Grenze sollte auf keinen Fall überschritten werden ?
Kann man die Leistung durch pulsen erhöhen ?

Grüße und schon mal ein Danke im voraus ...

NetDiver

[ekkard]

<h3>Berechnungen zur Klassifizierung einer Eyetracking-Einrichtung</h3>
<h4>nach DIN EN 60825-1:1993 Amendmend 2:2001-01</h4>
<h4>Zeitbasis:</h4>

Die Zeitbasis wird mit 100 s angesetzt, da es nicht Absicht ist, den Strahl zu beobachten.
Gleichwohl wird der Augapfel bestrahlt. Die Anordnung ist so zu treffen, dass der Strahl
n i c h t senkrecht von vorne in die Pupille f&auml;llt.

Die Wellenl&auml;nge ist >400 nm, Zeitbasis: T:= 100 s
<h4>Eingabeparameter:</h4>

Wellenl&auml;nge: &lambda; = 810 nm; Apertur: 7 mm

Quellengr&ouml;&szlig;e unbekannt, daher &alpha; := 1 mrad und damit C6 = 1

Bestrahlungsst&auml;rke am Auge: &Phi; := 4 mW/cm²

Die Winkelpositionen der LED sind weiter auseinander, als &alpha;max. Die LED werden daher
einzeln betrachtet (Berechnung nur f&uuml;r 1 LED).
<h4>Berechnungen:</h4>

T2(&alpha;) nach Norm := 10 s

Die Bestrahlungszeit ist l&auml;nger als 10 s.

Die ber&uuml;cksichtigte Dauer ist auf T2 beschr&auml;nkt.

C4(&lambda;) := 1.66

C7(&lambda;) := 1

Maximal zul&auml;ssige Bestrahlung MZB := 10 W/m²*C4*C7 = 1.66 mW/cm²

Zun&auml;chst ist ersichtlich, dass man ohne die Betrachtung der Quellengr&ouml;&szlig;e mit 4 mW/cm²

zu hoch liegt. Die MZB wird &uuml;berschritten.

(Galten die 4 mW/cm^2 f&uuml;r 1 LED oder alle???)

<h4>Berechnungen mit ausgedehnter Quelle: </h4>

Annahme: Der Diffusor erzeugt eine minimale Quellgr&ouml;&szlig;e von 1.5 mm

- ein bei LEDs durchaus &uuml;blicher Wert -.

&alpha; := 1.5 mm / 100 mm = 15 mrad

C6 = 10

In diesem Fall gilt eine etwas andere Formel f&uuml;r die MZB:

MZB = 18 W/m²*C4*C6*C7*T2^-0.25 = 16.8 mW/cm²

Man sieht, dass in diesem Fall die direkte Bestrahlung ungef&auml;hrlich ist.

[ 27 January 2002: Message edited by: Ekkard ]

[netdiver]

Wow .. sehr übersichtlich .. ich bin wirklich begeistert. 1000 Dank!
Zu der Frage, die enthalten war. Alle 3 LEDs liefen als die 4mW gemessen wurden.

[ekkard]

OK, geht man davon aus, dass alle Lichtquellen gleichmäßig zum Messwert beitragen, dann läge man unter der MZB, auch wenn C6=1 angesetzt wird.
(Einen kleinen Abschreibe-Fehler habe ich noch beseitigt: MZB(C6=1) ist 1.66 mW/cm^2 - nicht /m^2!!!)

[sluyterman]

Hallo Ekkard Brewig,

ich habe die Diskussion verfolgt und es werfen sich folgende Fragen für mich auf.

Wenn der Diffusor nicht in die Diode integriert ist, sondern sich in einem Abstand vor dem LED-Emitter befindet, kann man dann den Beleuchtungsfleck auf dem Diffusor als ausgedehnte Quelle auffassen? Wenn ich das tue und einen homogenen Fleck von 1cm Durchmesser annehme gelange ich zu viel höheren MZB-Werten, nämlich 50-60 mW/cm^2. Ursache ist, daß C6 wegen der großen Winkelausdehnung deutlich größer ist als in Ihren Berechnungen.

Des weiteren frage ich mich, wann ein Diffusor als ideal eigestuft werden kann. Gibt es dafür Richtlinien, wie ein realer Diffusor einzustufen ist (hier 10 bzw 15 grad Streuwinkel) und wann man trotzdem mit punktförmigen Quellen rechnen muß?

Welche der beiden von Ihnen durchgeführten Berechnungen (punktförmig und ausgedehnt) halten sie für releveant?

mfg
Georg Sluyterman

[ekkard]

<strong>homogen und diffus ausgeleuchteter Fleck von 1 cm
Durchmesser:</strong>
Diese &Uuml;berlegung ist zutreffend. Allerdings ist bisweilen
die Ausleuchtung nicht homogen. Dann ist der Durchmesser
so klein wie der kleinste "Hot Spot".
</font><blockquote><font size="1" face="Helvetica, Verdana, sans-serif">quote:</font><hr /><font size="2" face="Helvetica, Verdana, sans-serif"><strong>..., wann ein Diffusor als ideal eigestuft
werden kann.</strong></font><hr /></blockquote><font size="2" face="Helvetica, Verdana, sans-serif">Solange man sich im Sichbaren bewegt, kann man das sehen
oder sichtbar machen (vergr&ouml;&szlig;ernde Projektion)
Schwieriger wird das in den unsichtbaren Strahlungsbereichen.
</font><blockquote><font size="1" face="Helvetica, Verdana, sans-serif">quote:</font><hr /><font size="2" face="Helvetica, Verdana, sans-serif"><strong>Gibt es daf&uuml;r Richtlinien, wie ein
realer Diffusor einzustufen ist (hier 10 bzw
15 grad Streuwinkel) und wann man trotzdem mit
punktf&ouml;rmigen Quellen rechnen mu&szlig;?
</strong></font><hr /></blockquote><font size="2" face="Helvetica, Verdana, sans-serif">Soviel ich wei&szlig; nein. Im &uuml;brigen betrachtet die Norm immer
den ung&uuml;nstigsten Fall (worst case). Es wird also bei ihnomogener
Strahldichte-Verteilung der "hellste" Fleck betrachtet. Dessen
Durchmesser ist so zu w&auml;hlen, dass 63% der Strahlungsleistung
erfasst werden. (Dieser Wert ist kleiner, als der intuitive
Durchmesser, der etwa 90% der Strahlungsleistung umfasst, also
aufpassen!)
</font><blockquote><font size="1" face="Helvetica, Verdana, sans-serif">quote:</font><hr /><font size="2" face="Helvetica, Verdana, sans-serif"><strong>
Welche der beiden von Ihnen durchgef&uuml;hrten Berechnungen
(punktf&ouml;rmig und ausgedehnt) halten sie f&uuml;r releveant?
</strong></font><hr /></blockquote><font size="2" face="Helvetica, Verdana, sans-serif">Wenn es sich um eine LED handelt: die Berechnung mit
der m&auml;&szlig;ig ausgedehnten Quelle.

[netdiver]

Natürlich haben sich erst mal andere Themen in den Vordergrund geschoben ... aber ich bleib dran.

Vielen Dank erst mal für die Mühe Ekkard ..

Gruß,

Marco