Wie man eine sichere Laser-Show mit Publikumsscanning erstellt

Eine frühere Version dieses Artikels erschien ursprünglich in der Herbstausgabe 1997 des The Laserist Magazine

Die erfolgreiche Bestimmung des Sicherheitsniveaus einer Audience Scanning-Lasershow erfordert nicht nur die richtigen Werkzeuge, sondern auch ein Verständnis der Theorie hinter den Sicherheitsgrenzwerten für die Exposition und die Fähigkeit, Messdaten korrekt zu interpretieren. Dieser Artikel soll die grundlegenden Konzepte der Bewertung von Publikumsscans erklären und einen praxisorientierten Ansatz zur Bewertung von Publikumsscaneffekten innerhalb einer Lasershow bieten.

Dieser Artikel basiert auf umfangreicher Forschung zur Sicherheit von Publikumsscans und wurde auch von Sicherheitsexperten wie Greg Makhov, Vorsitzender des ILDA Safety Committee, und John O'Hagan vom UK National Radiological Protection Board, überprüft. Da die für die Erstellung dieses Artikels verwendeten Ressourcen hauptsächlich aus den Vereinigten Staaten und dem Vereinigten Königreich stammen, ist es möglich, dass in anderen Ländern unterschiedliche Analysetechniken zur Bewertung von Strahlen, die ins Publikum projiziert werden, verwendet werden. Außerdem ist es in einigen Ländern wie Schweden illegal, das Publikum mit einem Laserstrahl zu scannen. Deshalb sollten Sie den Rat lokaler Aufsichtsbehörden einholen.

Bevor erklärt wird, wie man eine Show bewertet, ist es sinnvoll, eine sehr grundlegende Frage zu beantworten – warum sollte man sich die Mühe machen, eine Show zu bewerten, um sicherzustellen, dass sie sicher ist? Es gibt mindestens drei Antworten auf diese Frage:

Grund Nr. 1. Um mögliche rechtliche Schritte zu vermeiden

Wenn jemand einer unsicheren Show ausgesetzt ist, kann die Show das Sehvermögen schädigen. In Ländern mit intensiver Rechtsverfolgung wie den Vereinigten Staaten ist es wahrscheinlich, dass diese Person rechtliche Schritte gegen den Veranstaltungsortbesitzer und den Showproduzenten einleitet. Wenn festgestellt wird, dass die Show auf unsicheren Niveaus betrieben wurde, erhöht sich die Wahrscheinlichkeit, dass dieser Person Schadensersatz zugesprochen wird, selbst wenn der Schaden nicht direkt durch die Show verursacht wurde. Wenn hingegen Shows vollständig sicher durchgeführt werden, tritt keine Sehschädigung auf. Selbst wenn jemand versuchen sollte, eine unbegründete Klage einzureichen, ist es unwahrscheinlich, dass er einen Anspruch geltend machen kann, wenn die Show auf sicheren Niveaus betrieben wird.

Grund Nr. 2. Sichere Publikumsscans machen Shows angenehmer als unsichere

Wenn sie auf sicheren Niveaus betrieben werden, hinterlassen Publikumsscanning-Shows kaum oder keine Nachbilder, was die gesamte Show angenehm macht. Sie sollten dies selbst testen. Wenn Sie das nächste Mal die Gelegenheit haben, Publikumsscanning-Shows zu sehen, achten Sie besonders genau auf Ihr Sehvermögen, wenn verschiedene Effekte Ihre Augen passieren. Effekte, die scheinbar starke Nachbilder hinterlassen, sind unangenehm und mindern das Gesamterlebnis der Show. Wenn dies passiert, sind Ihre Augen zu sehr damit beschäftigt, sich vom letzten Effekt zu erholen, um den nächsten zu genießen. Effekte, die kaum oder keine Nachbilder hinterlassen, sind jedoch schön und machen Spaß.

Grund Nr. 3. Weil es sicher durchgeführt werden kann

Als Menschen neigen wir manchmal dazu, schwierige Aufgaben eher zu vermeiden, als uns ihnen zu stellen. Wenn Sie anfangen, die vielen Aspekte der Lasersicherheit zu lernen, kann es so erscheinen, als gäbe es viel zu viele Variablen und Formeln, was die Bewertung der Sicherheit beim Publikumsscanning erschwert. Anstatt die Hilfe von Sicherheitsexperten zu suchen, ist es einfacher, einfach zu leugnen, dass es ein Sicherheitsproblem gibt. Dieser Artikel führt zunächst einige Definitionen der Terminologie ein und zeigt Ihnen dann, wie Sie eine Publikumsscanning-Show bewerten können.

Definitionen der Terminologie für Publikumsscanning

Bestrahlungsstärke

Wahrscheinlich ist das wichtigste und grundlegendste Konzept für die Lasersicherheit die Bestrahlungsstärke. Dies ist ein großes Wort, das einfach die Konzentration der Laserleistung pro Flächeneinheit bedeutet. Sie wird berechnet, indem man die Leistung des Strahls durch die Fläche teilt, die er abdeckt. Zum Beispiel hat ein 1-Watt-Strahl, der eine Fläche von 1 Quadratzentimeter abdeckt, eine Bestrahlungsstärke von 1 Watt pro Quadratzentimeter. Wenn dieser Strahl sich so ausbreitet, dass er eine Fläche von 2 Quadratzentimetern abdeckt, beachten Sie, dass er sowohl in der Breite als auch in der Höhe gewachsen ist. In diesem Fall beträgt die Bestrahlungsstärke 1 Watt / 4 cm (2 cm hoch x 2 cm breit) = 0,25 Watt pro Quadratzentimeter. Obwohl die Bestrahlungsstärke stark abgenommen hat, weil sich der Strahl auf eine größere Fläche ausgedehnt hat, beträgt die Gesamtstrahlleistung immer noch genau 1 Watt.

Der Grund, warum die Bestrahlungsstärke für die Lasersicherheit so entscheidend ist, liegt darin, dass für die Sicherheitsbewertung das Auge als eine Pupillendurchmesser von 7 mm betrachtet wird. Jeder Strahl, der mit einem Durchmesser von 7 mm oder kleiner in Ihr Auge eintritt, liefert die volle Leistung dieses Strahls in Ihr Auge. Ist der Strahl jedoch größer als 7 mm, wird Ihr Auge nur dem Teil des Strahls ausgesetzt, der in das Auge eintreten darf, also 7 mm. Die ANSI Z136.1-Norm für die sichere Verwendung von Lasern verwendet Watt pro Quadratzentimeter als Maßeinheit für die Sicherheitsbewertung. Einige andere Normen verwenden Watt pro Quadratmeter als Maßeinheit.

Durchschnittliche Leistung versus Spitzenleistung

Angenommen, Sie möchten das Bild eines Kreises auf eine Leinwand projizieren. Es gibt mindestens zwei Möglichkeiten, dieses Bild zu erzeugen:

• Ein Strahl wird durch ein optisches Element wie ein Beugungsgitter geleitet
• Ein Strahl wird auf eine Reihe von Scannern gerichtet, die den Kreis schnell zeichnen und ihn solide erscheinen lassen können. Der Grund, warum Scanner dasselbe solide Bild auf einem Bildschirm erzeugen können, ist ein Phänomen namens Nachbildwirkung (Persistence of Vision). Wenn das Beugungsgitter und die Scanner dasselbe Bild erzeugen, haben sie dieselbe Helligkeit auf dem Bildschirm, weil sie die gesamte Laserleistung auf dieselbe Weise über den Bildschirm verteilen. An jedem Punkt entlang des Kreises kann die Durchschnittsleistung 1000-mal geringer sein als die Leistung des Lasers.

Nur weil diese Bilder gleich aussehen, vergessen Sie nicht, dass es bei den Scannern zu jedem Zeitpunkt nur einen Punkt auf dem Bildschirm gibt, und dieser Punkt hat die gesamte Leistung des Lasers. Wenn Sie Ihr Auge an diesem Punkt entlang des Kreises platzieren und der Strahldurchmesser 7 mm oder weniger beträgt, erhält Ihr Auge bei jedem Vorbeiscannen des Strahls durch Ihre Pupille die gesamte Laserleistung. Am Beispiel unseres 1-Watt-Lasers: Obwohl die Durchschnittsleistung 1 mW beträgt, ist die Spitzenleistung, die Ihr Auge erhält, 1 Watt! Diese Spitzenleistung ist das gefährlichste und am leichtesten übersehene Element bei der Sicherheitsbewertung von Publikum-Scanning.

Impulse und Mehrfachimpulse

Wenn ein Laserstrahl über die Pupille scannt, sagt man, dass er einen Laserlichtimpuls in Ihr Auge liefert. Das liegt daran, dass der Strahl beim Vorbeiscannen an Ihrem Auge nur für eine kurze Zeit in Ihr Auge eintreten kann, abhängig vom Strahldurchmesser und der Scanrate. Dieser durch den abgetasteten Strahl erzeugte Lichtimpuls ähnelt einem Impuls, der von einem nicht abgetasteten Strahl erzeugt wird, der nur für einen kurzen Moment eingeschaltet ist. Die Zeitspanne, in der der Strahl innerhalb Ihrer Pupille eingeschaltet ist, nennt man „Pulsbreite“.

Bei Publikum-Scanning-Shows liegt diese Pulsbreite üblicherweise zwischen 20 und 500 Mikrosekunden. Wenn Sie einen Effekt wie einen Tunnel oder Flächenscan projizieren, geschieht dies durch kontinuierliches Abtasten des Tunnels oder der Fläche, um sie solide erscheinen zu lassen. Wenn der Strahl Ihr Auge kreuzt, lässt er einen Lichtimpuls in Ihr Auge eintreten. Da die Scanner diesen Effekt mehrfach nachzeichnen, um ihn solide erscheinen zu lassen, erhält Ihr Auge mehrere Lichtimpulse. Der Grund, warum das Konzept von Impulsen und Mehrfachimpulsen wichtig ist, liegt darin, dass Sicherheitsstandards eine maximale Lichtmenge vorschreiben, der Sie bei einem einzelnen Impuls und bei mehreren Impulsen ausgesetzt sein dürfen.

Wie man eine Publikum-Scanning-Show bewertet

In diesem Artikel besprechen wir wie man eine Lasershow bewertet mithilfe manueller Berechnungen unterstützt durch einfache Messwerkzeuge. Dies erfordert die Fähigkeit, einen stationären Effekt zu projizieren. Obwohl Ihr Laserprojektor einen Effekt wie einen Flächenscan, Tunnel oder eine Strahlenanordnung abtasten kann, muss der Effekt selbst stationär bleiben, da ein Lichtdetektor in den abgetasteten Strahleffekt platziert werden muss, um eine genaue Messung zu erhalten. Aus diesem Grund können ADAT- oder andere aufgezeichnete Shows mit diesen Techniken nicht effektiv bewertet werden.

Werkzeuge für manuelle Berechnungen mit Unterstützung durch einfache Messungen

Kalibriertes Laserleistungsmessgerät

Sie müssen ein Laserleistungsmessgerät verwenden, das für die Messung statischer (nicht bewegter und nicht modulierten) Strahlen ausgelegt ist. Da das Messgerät niedrige Lichtstärken messen können sollte, sollte es einen Siliziumdetektor mit flacher spektraler Empfindlichkeit verwenden. Für eine einfache Durchführung von Sicherheitsbewertungen sollten Sie eines mit einer aktiven Fläche von 1 cm² (ein Quadratzentimeter) verwenden. Die Verwendung eines Detektors dieser Größe ist einfacher, da das Messgerät bei vollständiger oder überfüllter Bestrahlung des Detektors sonst die Bestrahlungsstärke (Konzentration der Laserleistung) in Watt pro Quadratzentimeter zusätzlich misst. Obwohl auch andere Detektorgrößen verwendet werden können, müssten Sie dann eine Umrechnung der Maßeinheiten vornehmen. Zur Vereinfachung geht dieser Artikel davon aus, dass ein 1 cm² großer Detektor verwendet wird.

Schnelle Silizium-Photodiode mit Verstärker

Schnelle Silizium-Photodioden sind von mehreren Anbietern erhältlich, darunter Hamamatsu, Centronic und UDT. Da diese Geräte einen Strom statt einer Spannung ausgeben, muss ein externer Verstärker verwendet werden, um sie an ein Oszilloskop anzuschließen. Alternativ können Sie einen Detektor mit eingebautem Verstärker kaufen, wie die OSI-Serie von Centronic. Für die Messung der Pulsbreite beim Publikumsscanning sollte die aktive Fläche des Detektors 7 mm oder größer sein. Ist sie größer als 7 mm, müssen Sie eine Maske mit einem 7-mm-Loch anfertigen und über den Detektor legen. Dies nennt man eine Begrenzungsblende. (7 mm ist der international anerkannte Durchmesser der Augenpupille für Sicherheitsbewertungen.)

Oszilloskop

Ein Oszilloskop wird zusammen mit der schnellen Silizium-Photodiode verwendet, um Pulsbreite und Pulswiederholrate zu messen. Analoge Feldoszilloskope mit einer vertikalen Bandbreite von 50 MHz oder mehr sind gut geeignet. Digitale Oszilloskope sollten mit Vorsicht verwendet werden, da bei unsachgemäßem Gebrauch Alias-Effekte durch Abtastung auftreten können.

Wissenschaftlicher Taschenrechner

Jeder Taschenrechner, der Exponenten und Zehnerpotenzen berechnen kann, ist geeignet. Oft benutze ich das Taschenrechner-Programm von Microsoft Windows (wählen Sie im Ansicht-Menü den „wissenschaftlichen“ Modus).

Ein gewisses technisches Können...

Die manuelle Sicherheitsbewertung des Publikums-Scannings ist ziemlich mühsam und fehleranfällig. Sie erfordert Wissen und Erfahrung im Umgang mit den oben genannten Werkzeugen und sollte nur von technisch versierten Personen durchgeführt werden.

Bewertung der Lasershow

Nachdem die Ausrüstung vorbereitet wurde, sollten Sie die gesamte Show mehrmals durchlaufen, um besonders helle und gefährliche Effekte zu identifizieren und aufzulisten. Sobald diese identifiziert sind, bewerten Sie jeden einzelnen, indem Sie Folgendes tun:

Schritt 1.

Messen Sie die Bestrahlungsstärke des Laserstrahls am nächstgelegenen Zugangspunkt für das Publikum. Dazu projizieren Sie einen unbewegten Strahl in den Veranstaltungsort. (Idealerweise sollte dies im Studio erfolgen, mit guter Vorabkenntnis des Veranstaltungsorts. Führen Sie diese Messung im Veranstaltungsort nur durch, wenn sich keine Nicht-Laser-Personen oder Zuschauer im Raum befinden.) Dieser Strahl muss dieselbe Farbe und Leistung wie der zu bewertende Effekt haben. Platzieren Sie den Detektorkopf sorgfältig in den Strahl am nächstgelegenen Zugangspunkt für das Publikum. (Beachten Sie, dass Licht vom Detektorkopf reflektiert werden kann, insbesondere bei Siliziumdetektoren. Stellen Sie sicher, dass dieses reflektierte Licht keine Gefahr für andere Personen im Raum darstellt.) Stellen Sie sicher, dass der Strahl die ein Zentimeter große Detektorfläche überfüllt (oder zumindest ausfüllt).

Wenn der Strahldurchmesser weniger als einen Zentimeter beträgt, ist dies bereits eine unsichere Exposition, es sei denn, Sie verwenden Laserleistungen unter 15 mW. Notieren Sie den vom Messgerät angezeigten Wert als „Watt pro Quadratzentimeter“. Wenn das Messgerät beispielsweise 7,5 mW anzeigt, würden Sie es als 7,5 mW/cm2 notieren. 7,5 mW mögen sehr niedrig erscheinen [siehe Anmerkung 1]. Wer würde eine Show mit einem 7,5-mW-Strahl machen? Warum überhaupt einen 7,5-mW-Strahl messen? Die Antwort ist, dass im Schritt 1 der Strahl nicht 7,5 mW hat, sondern die Bestrahlungsstärke 7,5 mW pro Quadratzentimeter beträgt. Hoffentlich ist der Strahldurchmesser größer als ein Zentimeter, und die 7,5 mW werden im hellsten Teil des größeren Strahls gesammelt. Es können tatsächlich mehrere zehn Watt Strahlleistung verwendet werden, vorausgesetzt, der Strahldurchmesser am nächstgelegenen Zugangspunkt ist groß genug, um die Bestrahlungsstärke auf ein akzeptables Niveau zu senken.

Schritt 2.

Messen Sie die Pulsbreite des Effekts, während er das Auge passiert. Dazu projizieren Sie den Effekt in den Veranstaltungsort und platzieren die schnelle Photodiode sorgfältig an der hellsten Stelle des Effekts. (Achten Sie erneut auf Streuungen.) Die hellste Stelle hat wahrscheinlich mehrere Punkte im Bild, um den Strahl zur Akzentuierung an Ort und Stelle zu halten (z. B. an einer Ecke oder einem Ankerpunkt). Messen und notieren Sie mit dem Oszilloskop die Pulsbreite und passen Sie bei Bedarf die horizontale Zeitbasis an. (Obwohl es viele Möglichkeiten gibt, die Pulsbreite zu definieren, sind sich Sicherheitsexperten einig, dass die „Full-Width, Half-Maximum“-Punkte verwendet werden sollten. Wenn der Puls beispielsweise eine Amplitude von 2 Volt hat, messen Sie die Breite bei 1 Volt.) Je nach Effekt liegt diese wahrscheinlich im Bereich von etwa 20 bis 500 Mikrosekunden. (Stellen Sie sicher, dass der Detektor während dieser Messung nicht gesättigt ist. Hat der Puls eine flache Spitze, könnte er gesättigt sein, und Sie sollten einen Neutraldichte-Filter verwenden, um die Lichtmenge, die auf den Detektor trifft, zu reduzieren.)

Schritt 3.

Messen Sie die Pulswiederholrate. Erhöhen Sie dazu einfach die horizontale Sweep-Zeit, bis Sie zwei oder mehr aufeinanderfolgende Pulse sehen, und messen Sie die Zeit zwischen den Pulsen. Berechnen Sie mit dem wissenschaftlichen Taschenrechner die Wiederholrate, indem Sie den Kehrwert dieser Zeit nehmen. Wenn Sie zum Beispiel 16 Millisekunden (0,016 Sekunden) zwischen den Pulsen messen, beträgt die Pulswiederholrate 1 / 0,016 oder 60 Hz.

Jetzt, da wir Informationen über den Effekt gesammelt haben, sehen wir uns an, wie dieser Effekt im Vergleich zur Maximal zulässigen Exposition [MPE] steht, die durch Sicherheitsrichtlinien und behördliche Vorschriften vorgeschrieben ist.

Schritt 4.

Berechnen Sie den Einzelpuls-Maximal zulässigen Expositionswert [MPE] für diesen Effekt. Dies ist die Sicherheitsrichtlinie oder behördliche Vorschrift, die die maximale Bestrahlungsstärke (Laserleistungsdichte) angibt, die für eine bestimmte Pulsbreite als sicher gilt. Um den Einzelpuls-[MPE] zu berechnen [siehe Anmerkung 1] (in Watt pro Quadratzentimeter), erheben Sie die Pulsbreite (in Sekunden) in die Potenz 3/4, multiplizieren das Ergebnis mit 0,0018 und teilen das gesamte Ergebnis durch die Pulsbreite (in Sekunden).

Zum Beispiel, wenn die Pulsbreite 100 Mikrosekunden (0,000100 Sekunden) beträgt, lautet die Berechnung (0,000100) ¾ X 0,0018 / 0,000100 = 0,018 W/cm² oder 18 Milliwatt pro Quadratzentimeter. (Um dies mit dem wissenschaftlichen Taschenrechner von Microsoft Windows zu tun, geben Sie 0,0001 ein, drücken die X^Y-Taste, geben 0,75 (entspricht 3/4) ein, drücken *, geben 0,0018 ein, drücken /, geben 0,0001 ein und drücken =.) Wenn die in Schritt 1 gemessene Bestrahlungsstärke größer als der Einzelpuls-[MPE] ist, stoppen Sie sofort – der Effekt ist nicht einmal für einen einzelnen Laserlichtpuls (einen Scan über Ihr Auge) sicher und darf nicht vor Publikum durchgeführt werden.

Schritt 5.

Berechnen Sie den Mehrfachpuls-[MPE] für diesen Effekt. Dies ist eine reduzierte Version des Einzelpuls-[MPE], basierend auf der Anzahl der Pulse, denen das Publikum ausgesetzt wird. Grundsätzlich gilt: Je mehr Lichtpulse das Auge empfängt, desto weniger Licht ist pro Puls erlaubt. Um den Mehrfachpuls-[MPE] zu berechnen, multiplizieren Sie die Belichtungszeit (in Sekunden) mit der Pulswiederholrate und erheben diese Zahl in die Potenz -1/4 (minus ein Viertel). Zum Beispiel, wenn die Belichtungszeit 1/4 Sekunde beträgt [siehe Anmerkung 2] und die Pulswiederholrate 60 Hz ist, lautet die Berechnung (0,25 X 60) -1/4 = 0,508. (Um dies mit dem wissenschaftlichen Taschenrechner von Microsoft Windows zu tun, drücken Sie die ( Taste, geben 0,25 ein, drücken *, geben 60 ein, drücken die ) Taste.

Dies gibt Ihnen die Gesamtanzahl der Pulse während der Belichtungszeit. Drücken Sie dann die X^Y-Taste, geben Sie 0,25 ein und drücken Sie die +/- Taste (entspricht -1/4), und drücken Sie anschließend =.) Multiplizieren Sie diesen Faktor mit dem Einzelpuls-[MPE], um den Mehrfachpuls-[MPE] zu erhalten. In diesem Beispiel wäre das 0,018 X 0,508 = 0,0091 W/cm² oder 9,1 Milliwatt pro Quadratzentimeter. Wenn die in Schritt 1 gemessene Bestrahlungsstärke größer als der Mehrfachpuls-[MPE] ist, stoppen Sie sofort – der Effekt ist für die Belichtungszeit nicht sicher und müsste reduziert und neu gemessen werden, bevor er vor Publikum durchgeführt wird.

Schritt 6.

Berechnen Sie die durchschnittliche Leistung, die durch diesen Effekt abgegeben wird, und vergleichen Sie sie mit der durchschnittlichen [MPE] für die Expositionszeit. Multiplizieren Sie dazu die in Schritt 1 gemessene Bestrahlungsstärke mit der Pulsbreite und der Pulswiederholrate. Zum Beispiel: Wenn die Bestrahlungsstärke 7,5 mW/cm² beträgt, die Pulsbreite 100 Mikrosekunden und die Wiederholrate 60 Hz ist, lautet die Berechnung 0,0075 X 0,000100 X 60 = 0,000045 W/cm² oder 0,045 Milliwatt pro Quadratzentimeter durchschnittliche Leistung. Mit der Berechnung für die Einzelpuls-[MPE] können wir die durchschnittliche [MPE] für eine 1/4-Sekunden-Exposition (da die Expositionszeit in diesem Fall 1/4 Sekunde beträgt) als 0,25 3/4 X 0,0018 / 0,25 = 0,00255 W/cm² oder 2,5 Milliwatt pro Quadratzentimeter ermitteln. Wenn die durchschnittliche Leistung dieses Effekts größer ist als die durchschnittliche [MPE], ist dieser Effekt für diese Expositionszeit nicht sicher.

Es ist hilfreich, wenn jemand Ihre Berechnungen überprüft. Fehler können unmittelbare Auswirkungen auf das Publikum haben, im Gegensatz zu Berechnungen von Röntgenexpositionen, bei denen sich Fehler erst 20 Jahre später bemerkbar machen.

Damit ein Effekt als sicher gilt, darf er keine der drei [MPE]-Grenzen überschreiten. Bei Audience-Scanning-Shows ist die Mehrfachpuls-[MPE] am restriktivsten und die durchschnittliche [MPE] am wenigsten restriktiv. Dieses Beispiel zeigt dies, da die Einzelpuls- und Durchschnitts-[MPE] nicht überschritten wurden, aber die Mehrfachpuls-[MPE].

Bewerten Sie die gesamte Show

Die oben beschriebenen manuellen Prozesse sollten für möglichst viele Effekte wiederholt werden. Oder, wenn die Zeit begrenzt ist, sollten Sie die Effekte messen, die das größte Risiko darstellen. Das sind solche, die nur wenige Strahlen ins Publikum projizieren oder Muster, die klein sind oder besonders hell erscheinen. Überschreitet ein Effekt die [MPE], können Sie die Laserleistung oder Helligkeit des Effekts reduzieren oder den Effekt so ändern, dass die Pulsbreite oder die Anzahl der Pulse verringert wird. Sie sollten auch die „gesamte [MPE]“ der gesamten Show berücksichtigen. Wenn alle Effekte Ihrer Show knapp unter der [MPE] liegen, wäre die Show insgesamt wahrscheinlich über der [MPE]. Da Sie die [MPE] nur für bestimmte Effekte der Show berechnen, müssen Sie die gesamte Show manuell „bewerten“. Leider hat bisher niemand eine statistische Methode zur Ermittlung dieser „gesamten [MPE]“ entwickelt. Bis dahin sollten Sie auf Nummer sicher gehen und Effekte, die „am Limit“ sind, neu programmieren.

Erhöhung der Divergenz zur Verringerung der Bestrahlungsstärke

Beim Lesen dieses Textes oder bei eigenen Messungen an Ihrer Show werden Sie feststellen, dass relativ geringe Strahlleistungen verwendet werden müssen, wenn der Strahldurchmesser beim Publikum klein ist. Das liegt daran, dass bei kleinem Strahldurchmesser die Bestrahlungsstärke hoch ist. Sie können die Bestrahlungsstärke verringern, indem Sie den Strahldurchmesser beim Publikum vergrößern, was deutlich höhere Strahlleistungen ermöglicht. Dazu müssen Sie eine Linse oder einen Kollimator verwenden. Mehrere Watt Laserleistung können eingesetzt werden, wenn die Bestrahlungsstärke durch Strahlerweiterung auf einem vernünftigen Niveau gehalten wird.

Ein vereinfachter Ansatz

Nach wiederholter manueller Analyse von Hunderten von Effekten und Shows zeigt sich, dass für eine sichere Audience-Scanning-Show mehrere Faktoren erfüllt sein müssen:

• Das tatsächliche Scannen und die Strahlmodulation müssen mit einer Geschwindigkeit erfolgen, die die Pulsbreite, die das Auge wahrnimmt, auf etwa 1 Millisekunde oder schneller hält.
• Die maximale Bestrahlungsstärke eines Strahls, gemessen am nächstgelegenen Zugangspunkt des Publikums, muss irgendwo zwischen 5mW/cm2 und 10mW/cm2 liegen.

Wenn Sie diese beiden Faktoren akzeptieren, kann ein vereinfachter Ansatz zur Bewertung der Sicherheit beim Publikumsscanning verwendet werden. Der vereinfachte Ansatz beinhaltet die Messung der Bestrahlungsstärke eines unbewegten, nicht modulierten Strahls am nächstgelegenen Zugangspunkt des Publikums, ähnlich wie in Schritt 1 oben. Der Strahl muss das höchste Leistungsniveau darstellen, das jemals im Publikum zu finden sein wird, sodass Sie die maximale Bestrahlungsstärke abschätzen können, die das Publikum jemals erfahren wird. Bei einem RGB-Laserprojektor sollte dies ein weißer Strahl sein. Beachten Sie, dass es mit moderner Software oft schwierig ist, einen nicht modulierten Strahl zu erhalten, da die moderne Software meistens aus irgendeinem Grund den Strahl moduliert – zum Beispiel während der Zwischenbild-Blanking-Phasen, unabhängig davon, ob eine Animation projiziert wird oder nicht.

Daher müssen Sie Ihre Softwarefirma konsultieren, um herauszufinden, wie Sie einen unbewegten, nicht modulierten und im Wesentlichen voll leistungsfähigen Strahl aus der Software erhalten, damit diese Messung durchgeführt werden kann. Sobald die Bestrahlungsstärke eines unbewegten, nicht modulierten Strahls gemessen wurde, muss sie zwischen 5mW/cm2 und 10mW/cm2 liegen. Wenn die Strahlleistung höher ist, müssen Sie die Leistung des Projektors reduzieren oder die Divergenz erhöhen, um eine Bestrahlungsstärke zwischen 5mW/cm2 und 10mW/cm2 zu erreichen. Und natürlich kann dieser vereinfachte Ansatz nur SO LANGE verwendet werden, WIE ein zuverlässiges System vorhanden ist, das sicherstellt, dass die beiden oben genannten Faktoren unter keinen Umständen verletzt werden.

(Die strenge mathematische Grundlage für diesen vereinfachten Ansatz wird in diesem Artikel nicht dargestellt, es sei jedoch darauf hingewiesen, dass dies auch der Konsens der Dissertation zur Risikoabschätzung beim Publikumsscanning von John O'Hagan ist. Die Dissertation kann für detailliertere Informationen konsultiert werden.)

Den Lasershow sicher halten

Nur weil die Show jetzt alle Bewertungen besteht, bedeutet das nicht, dass sie so bleibt. Es können verschiedene Dinge passieren, die die Show unsicher machen. Beispiele hierfür sind: plötzliche Erhöhungen der Strahlleistung und Probleme mit dem Projektionssystem, die das Scannen verhindern, einschließlich Ausfällen von Computer, Verkabelung oder Scansystem. Sie müssen vernünftige Ausfallmodi berücksichtigen und Kontrollmaßnahmen (wie Scan-Ausfallsicherungen) bereitstellen, um die Folgen zu begrenzen. Das PASS-System von Pangolin wurde entwickelt, um die projizierte Strahlleistung sowie das Scansystem und andere projektorbezogene Systeme zu überwachen und sicherzustellen, dass diese innerhalb eines sicheren Bereichs arbeiten.

Eine Belohnung für Ihre harte Arbeit

Wenn Sie das nächste Mal die Gelegenheit haben, Publikumsscanning-Shows zu sehen, achten Sie besonders auf Ihr Sehvermögen, wenn verschiedene Effekte Ihre Augen passieren. Effekte, die ein starkes Nachbild hinterlassen, sind unangenehm und beeinträchtigen die gesamte Show. In solchen Fällen sind Ihre Augen zu sehr mit der Erholung vom letzten Effekt beschäftigt, um den nächsten zu genießen. Effekte, die wenig oder kein Nachbild hinterlassen, sind hingegen sehr schön und machen Spaß. Dann sagen Ihre Augen: „Wow! Ich habe es geschafft! Und ich kann die Show weiter genießen!“ Es zeigt sich, dass Effekte, die die MPE überschreiten, in der Regel Nachbilder verursachen, während Effekte, die die MPE nicht überschreiten, dies nicht tun. Als Künstler können Sie aus den MPE-Messungen lernen und Shows kreieren, die sicher und für alle angenehm sind.

Sicherheitsanmerkungen zum Publikumsscanning

Hinweis 1. In diesem Artikel beziehen sich die angegebenen MPE-Werte auf den ANSI Z136.1 Standard für den sicheren Umgang mit Lasern. Obwohl dieser technisch von anderen internationalen Sicherheitsstandards abweicht, besteht der Hauptunterschied bei sichtbaren Wellenlängen in den Maßeinheiten. Während der ANSI-Standard Watt pro Quadratzentimeter verwendet, nutzen einige andere Standards Watt pro Quadratmeter. Dennoch stimmen diese Standards überraschend gut in Bezug auf die tatsächlichen „Expositionsgrenzen“ überein. Sie sollten den Lasersicherheitsstandard Ihres Landes konsultieren und regulatorischen Rat einholen. In einigen Ländern wie Schweden ist es illegal, das Publikum mit einem Laserstrahl zu scannen.

Hinweis 2. Bei der Bestimmung der Belichtungszeit für einen Effekt sollten Sie berücksichtigen, wie lange der Effekt an Ort und Stelle verweilt. Zum Beispiel bewegen sich Fächer- und Tunnel-Effekte schnell am Auge vorbei, sodass die Belichtungszeit sehr kurz ist – vielleicht nur eine einzige Bewegung. Fächer- und Tunnel-Effekte, die sich nicht bewegen, passieren das Auge jedoch mehrfach und führen zu einer längeren Belichtungszeit. Im Zweifelsfall kann eine Viertelsekunde (0,25 Sekunden) verwendet werden, da Menschen den Strahl „abwenden“ (durch Blinzeln oder Kopfbewegung), und eine Viertelsekunde ist die allgemein anerkannte natürliche Abwehrreaktion gemäß den Lasersicherheitsstandards.

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