можно ли светить лазером в телевизор
Можно ли светить лазером в телевизор
Лазеры являются устройствами, которые вырабатывают концентрированный луч света. Их используют для работы, научных исследований и учебы.
Несмотря на то, что лазерные лучи — это пучки света, от простых лампочек они сильно отличаются. Лампа накаливания дает рассеянное излучение, которое распространяется во все стороны и, следовательно, может осветить комнату.
Лазерный луч же производит излучение в узком диапазоне волн, образуя концентрированный, не толще карандаша, луч, который можно направлять на большие расстояния.
Благодаря этому свойству слабые лазеры нашли применение в виде указок и дальномеров. Но независимо от силы лазера, они несут опасность для человеческих глаз.
Длина волны света в лазерах обычно измеряется в нанометрах (нм) — это одна миллиардная часть метра. Лазеры, которые можно купить в магазинах, чаще всего или красного цвета (длина волны 630 и 670 нм), зеленого (532 нм) или синего (примерно 445 нм).
Наиболее опасные лазеры обычно излучают зеленый свет.
Если в глаз направить лазерный указатель, вы ощутите яркую вспышку. Это может отвлечь вас, привести к временной потере зрения в пораженном глазу, а иногда и вызвать так называемое остаточное изображение на сетчатке, то есть оптический обман.
Основной механизм разрушения клеток сетчатки под действием лазера – повышение температуры.
Результатом обычно становится появление слепого пятна, размер которого зависит от длительности воздействия и площади поражения.
Поэтому, чтобы не навредить себе и окружающим нужно придерживаться нескольких правил:
Но если вдруг вам скользнули по глазам лазерной указкой, то, даже если вы чувствуете себя хорошо и вам кажется, что всё нормально, стоит сходить к врачу, чтобы он проверил глазное дно, проанализировал ситуацию и при необходимости назначил лечение.
Как спасти свои и чужие глаза от лазерной указки
Распространенная проблема
Периодически о том, как дети портят глаза лазерными указками, сообщают СМИ. Недавно ученые Университета штата Огайо рассказали о подробностях того, что может сделать с сетчаткой глаза обычный лазер малой мощности. 14-летний мальчик направил его на несколько секунд в глаз. Сначала он ощутил ослепление ярким светом, а со временем у него появился дефект зрения, которвый выразился в «выпадении» отдельных букв из текста при просмотре пораженным глазом. Используя новые методы исследования, ученые обнаружили, что в поврежденной части сетчатки лазер полностью выжег все колбочки – рецепторы цветового зрения.
То, что об отдельных случаях повреждения глаз лазером рассказывают в обычных новостях, не значит, что они редки. Обзор, опубликованный Nature в 2018 году, включает 243 случая, официально зафиксированных только в Британии. Отдельно стоит вопрос о безопасности пилотов, которых иногда ослепляет свет лазера, и пассажиров их самолетов. С 1990 по 2004 год в США было рассмотрено более 400 таких случаев.
Как именно лазер поражает глаз
Наиболее опасно воздействие лазера на сетчатку – оболочку глаза, которая выстилает его заднюю внутреннюю поверхность. На ней располагаются зрительные рецепторы. Основной механизм разрушения клеток сетчатки под действием лазера – повышение температуры. Результатом обычно становится появление слепого пятна, размер которого зависит от длительности экспозиции и площади поражения. Лазеры с определенной длиной волны более разрушительно действуют на роговую оболочку и хрусталик, проводя к ожогам и катарактам. Однако последнее обычно не случается при пользовании указкой.
Если лазеры опасны, почему их продают?
При соблюдении правил техники безопасности лазерные указки, одобренные регуляторными органами, считаются сравнительно безопасными. Лазер слабой мощности наносит ущерб только если прицельно направлять его в глаза, целиться в транспортные средства.
В большинстве стран запрещены лазерные указки мощностью больше 5 милливатт (класс IIIа), а в некоторых (например, в Австралии) – мощнее 1 милливатта (класс II). Считается, что от случайного попавшего в глаз луча мощностью 1 мВт человека может защитить простое моргание. Такой лазер может нанести вред только если человек долго смотрит на луч. Прибор с мощностью 5 мВт тоже считается опасным при длительном контакте луча с сетчаткой. Более мощные лазеры имеют право использовать только специально обученные люди.
Почему лазер опасен при такой малой мощности
Мощность 5 мВт (5 тысячных долей ватта) – в десятки разов меньше, чем у обычной лампочки. Дуглас Джонсон (Douglas A. Johnson), старший офицер по лазерной безопасности Техасского университета A&M, объяснил изданию Scientific American, почему опасность лазера все равно выше. Во-первых, в параметрах мощности ламп указывается, сколько ватт они потребляют. В световую энергию они перерабатывают не более 10% этой энергии. Для лазера указывается не потребление, а «выдача». Во-вторых, лампа светит во все стороны, а луч лазера сконцентрирован в тонкий пучок. Если он попадает на сетчатку, она получает всю его энергию, а не часть. В-третьих, обычная лампа дает световое излучение с множеством разных длин волн. Лазер генерирует свет с одной длиной волны, поэтому его повреждающий потенциал выше.
Особенности опасности лазеров:
Как понять, что лазер слабой мощности?
В идеале, указку нужно купить в фирменном магазине производителя, проверив все санитарные сертификаты. Однако в реальной жизни часто приходится довольствоваться совсем другими условиями. Здесь могут помочь правила, которые объясняют, как опознать указку с мощностью меньше 5 мВт.
Советы по безопасности
Лазерная указка разрешенного типа в руках человека, осознающего ее опасность, не должна навредить окружающим.
Что такое лазерный телевизор и как он работает: новая ступень эволюции
Содержание
Содержание
Обустраивая домашний кинотеатр, пользователь сталкивается с выбором: отдать предпочтение классическому TV или проектору, чтобы было как в настоящем кино? У обеих технологий есть как свои плюсы, так и минусы. Но есть отличный компромис — лазерный телевизор, состоящий из короткофокусного проектора с лазерной подсветкой и большого экрана. Поговорим о нём.
Отличие телевизоров от проекторов
У телевизоров ярче и сочнее изображение, и оно не так сильно выцветает при внешнем освещении, но картинка у проекторов формируется отраженным светом, а значит, глаза будут значительно меньше уставать.
Экран телевизора нельзя «растянуть», а вот изображение проектора можно масштабировать вплоть до 200 дюймов, но для этого придется переоборудовать всю комнату: покрывать стену специальной краской или вешать полотно, а сам прибор закреплять на другом конце помещения.
Цена телевизоров с диагональю 100 дюймов сопоставима со стоимостью квартиры, при этом, даже недорогие проекторы могут легко выдать изображение больше. Время задержки у проекторов меньше, что означает комфорт в играх, но при работе они излучают шум, отвлекающий от просмотра. Лампы проекторов придется менять через каждые 4000-6000 часов, ЖК панели же могут проработать и 30 лет, но, при этом, пиксели подвержены выгоранию.
Впрочем, существуют технология, которая позволила совместить достоинства обоих подходов, зовется она – лазерное телевидение. Идеи, легшие в ее основу, были заложены еще в 60-х годах прошлого века, но тогда созданные образцы оказались слишком дорогим удовольствием, и проект был заморожен. Второе дыхание технология получила в 2006 году, когда компания Novalux представила миниатюрную лазерную платформу Necsel. Поначалу распространение получили решения с обратной проекцией (RPTV), которые, по сути, были теми же проекционными телевизорами, только обычный свет тут заменялся лазерным лучом. Гораздо интереснее выглядят получившие распространение в последние годы лазерные телевизоры с фронтальной проекцией (FPTV), где первенство держит компания Hisense, впрочем, и другие производители потихоньку подтягиваются.
Из чего состоит Laser TV?
Современный лазерный TV состоит из двух основных частей: специального экрана и короткофокусного лазерного проектора. Его не нужно вешать под потолком в нескольких метрах от экрана, достаточно поставить его на тумбу в паре десятков сантиметров, чтобы развернуть изображение, диагональю 100 дюймов. Это достигается в том числе и за счет того, что лазерные проекторы не нужно фокусировать – картинка всегда будет четкой. В итоге, подключение и настройка такого устройства займет считанные минуты.
Специальный экран и короткофокусный лазерный проектор, который достаточно поставить в паре десятков сантиметров, чтобы развернуть изображение диагональю 100 дюймов
Устройство лазерного проектора
Главным элементом в проекторе является DMD-чип (Digital Micromirror Device), в котором размещена система микрозеркал. Их количество должно соответствовать количеству пикселей, и для 4K-разрешения составляет 8.3 млн штук. Лазерные лучи либо отражаются и формируют изображение, либо уходят в тепловую ловушку. Здесь кроется один из секретов высокой контрастности: по аналогии с AMOLED-экранами, когда необходим черный цвет, то соответствующие пиксели просто выключаются, в отличие от традиционных проекторов, где даже черный участок на матрице остается прозрачным. Оттенки цветов контролируются временем включения зеркала – чем дольше, тем цвет насыщеннее.
В качестве исходного, генерируется лазер синего цвета
На практике, часто используют не один чип, а три отдельных (с 2.7 млн зеркал) для каждого цвета (красный, зеленый, синий). Тоже справедливо и для лазеров: исходными могут быть лазеры одного, двух или трех цветов. В первых двух случаях, из исходного выделяется недостающие цвета. Сформированное изображение с помощью линз увеличивается и уже затем передается на экран.
Экран отражает внешний свет
Hisense используют схему, получившую название X-Fusion. В качестве исходного, генерируется лазер синего цвета. Собирающая линза формирует пучок, проходящий через фосфорное кольцо, после которого, свет становится белым. Далее пучок проходит через RGB-фильтр, который разделяет его на три составляющих. С помощью системы линз и зеркал, лучи поступают в DMD-чип от Texas Instruments с вращающимися зеркалами. Интересно, что в модели Hisense Laser TV L5F их всего 1080p (2.1 млн), но каждое способно подсвечивать четыре пикселя. На качестве это не отражается, но стоит в производстве заметно дешевле.
В итоге формируется 4K изображение, размером 1×1 см. Далее, картинка преобразуется с помощью высокоточных линз без потери качества и рассеивания света, и уже на расстоянии 19 см от проектора формируется изображение диагональю 100 дюймов. Яркость выдаваемого потока составляет 2700 люмен, этого достаточно, чтобы поддерживать все современные стандарты HDR. Цветовой охват составляет 84% DCI-P3, а заявленный ресурс лазера 25 000 часов (10-15 лет эксплуатации).
Экран и поверхность
Как известно, проектор может формировать изображение на любой однотонной поверхности, но тогда изображение будет трудно сравнить по яркости с экраном телевизора, да и текстура будет тоже заметна, поэтому лучше ее специальным образом подготовить.
В первом приближении, подойдет обычное натянутое белое полотно, для можно использовать специальную светоотражающую краску, но наиболее практичный вариант – пассивный экран, выполненный по технологии Ambient Light Rejecting (ALR) из нескольких слоев. Экран состоит из тонкой микроструктуры, способный бороться с главным врагом проекторов – внешней засветкой, поэтому их еще называют контрастными или экранами с усилением. Микрорельеф такого полотна способен отражать свет от проектора в сторону зрителя, а вот все, что поступает по другим векторам – блокируется. Это позволяет показывать сочную и яркую картинку даже при включенном внешнем освещении.
Каждый производитель использует собственные наработки для производства ALR-экрана, поэтому материал покрытия принято характеризовать двумя величинами: коэффициентом усиления (коэффициентом отражения в направлении источника света) и углом обзора («сектором видимости», в котором коэффициент отражения превышает единицу). Для Hisense Laser TV L5F эти параметры равны 2 и 50° соответственно. Получаемая контрастность изображения составляет 2000:1. Угол обзора по горизонтали тут максимальный, при этом, поскольку изображение сформировано на поверхности, то никакого выцветания тут нет.
Еще одно преимущество Hisense Laser TV L5F состоит в том, что экран поставляется в свернутом виде, что значительно облегчает его транспортировку, а собирается он за считанные минуты. Так как экран пассивный и не требует питания, то и энергопотребление системы будет заметно меньше, чем у классических жидкокристаллических телевизоров, например, Laser TV L5F потребляет всего 350 Вт.
Конечно, не меньше изображения важен и звук. У пользователя есть несколько вариантов. Большинство производителей встраивают акустику непосредственно в проектор. У Laser TV L5F она представляет собой стереосистему мощностью 30 Вт с поддержкой технологии Dolby Atmos. В 88-дюймовой модели Sonic Screen Laser TV, излучатели находятся за экраном, в специальные сотообразные диффузоры распределяют звук по всему полотну, что позволяет глубже погрузиться в происходящее на экране. Наконец, пользователь всегда может докупить отдельный саундбар и подключить его проводным или беспроводным способом.
Sonic Screen Laser TV, излучатели находятся за экраном, в специальные сотообразные диффузоры распределяют звук по всему полотну
Кстати, лазерные телевизоры не уступают обычным не только по качеству изображения. Здесь есть ТВ-тюнеры и широчайший набор разъемов для проводного подключения, а также беспроводные модули. Работает функция Upscaling, позволяющая увеличить любой контент до 4K. В телевизорах Hisense есть специальный «Игровой режим», в котором input lag сокращается до 20 мс, что делает его по скорости срабатывания сравнимым уже не с телевизором, а монитором. Кроме того, внутри установлена операционная система VIDAA, которая позволяет пользоваться полном набором Smart-функций: от просмотра YouTube до установки сторонних приложений.
Итак, выделим основные преимущества технологии лазерных телевизоров, по отношению к прочим технологиям:
Все о Лазерах
Вы все любите лазеры. Я то знаю, я от них тащусь больше вашего. А если кто не любит – то он просто не видел танец сверкающих пылинок или как ослепи- тельный крошечный огонек прогрызает фанеру 
А началось все со статьи из Юного техника за 91-й год о создании лазера на красителях – тогда повторить конструкцию для простого школьника было просто нереально… Сейчас к счастью с лазерами ситуация проще – их можно доставать из сломанной техники, их можно покупать готовые, их можно собирать из деталей… О наиболее приближенных к реальности лазерах и пойдет сегодня речь, а также о способах их применения. Но в первую очередь о безопасности и опасности.
Почему лазеры опасны
Проблема в том, что параллельный луч лазера фокусируется глазом в точку на сетчатке. И если для зажигания бумаги надо 200 градусов, для повреждения сетчатки достаточно всего 50, чтобы кровь свернулась. Вы можете точкой попасть в кровеносный сосуд и закупорить его, можете попасть в слепое пятно, где нервы со всего глаза идут в мозг, можете выжечь линию «пикселей»… А потом поврежденная сетчатка может начать отслаиваться, и это уже путь к полной и необратимой потере зрения. И самое неприятное –вы не заметите по началу никаких повреждений: болевых рецепторов там нет, мозг достраивает предметы в поврежденных областях (так сказать ремапинг битых пикселей), и лишь когда поврежденная область становится достаточно большой вы можете заметить, что предметы пропадают при попадании в неё. Никаких черных областей в поле зрения вы не увидите – просто кое-где не будет ничего, но это ничего и не заметно. Увидеть повреждения на первых стадиях может только офтальмолог.
Опасность лазеров считается исходя из того, может ли он нанести повреждения до того как глаз рефлекторно моргнет – и считается не слишком опасной мощность в 5мВт для видимого излучения. Потому инфракрасные лазеры крайне опасны (ну и отчасти фиолетовые – их просто очень плохо видно) – вы можете получить повреждения, и так и не увидеть, что вам прямо в глаз светит лазер.
Потому, повторюсь, лучше избегать лазеров мощнее 5мВт и любых инфракрасных лазеров.
Также, никогда и ни при каких условиях не смотрите «в выход» лазера. Если вам кажется что «что-то не работает» или «как-то слабовато» — смотрите через вебкамеру/мыльницу (только не через зеркалку!). Это также позволит увидеть ИК излучение.
Есть конечно защитные очки, но тут много тонкостей. Например на сайте DX есть очки против зеленого лазера, но они пропускают ИК излучение- и наоборот увеличивают опасность. Так что будьте осторожны.
PS. Ну и я конечно отличился один раз – нечаянно себе бороду лазером подпалил 😉
650нм – красный
Это пожалуй наиболее распространенный на просторах интернета тип лазера, а все потому, что в каждом DVD-RW есть такой, мощностью 150-250мВт (чем больше скорость записи – тем выше). На 650нм чувствительность глаза не очень, потому хоть точка и ослепительно яркая на 100-200мВт, луч днем лишь едва видно (ночью видно конечно лучше). Начиная с 20-50мВт такой лазер начинает «жечь» — но только в том случае, если можно менять его фокус, чтобы сфокусировать пятно в крошечную точечку. На 200 мВт жгет очень резво, но опять же нужен фокус. Шарики, картон, серая бумага…
Покупать их можно готовые (например такой на первом фото красный). Там же продаются мелкие лазерчики «оптом» — настоящие малютки, хотя у них все по взрослому – система питания, настраиваемый фокус — то что нужно для роботов, автоматики.
И главное – такие лазеры можно аккуратно доставать из DVD-RW (но помните, что там еще инфракрасный диод есть, с ним нужно крайне аккуратно, об этом ниже). (Кстати, в сервис-центрах бывает негарантийные DVD-RW кучами лежат — я себе унес 20 штук, больше не донести было). Лазерные диоды очень быстро дохнут от перегрева, от превышения максимального светового потока – мгновенно. Превышение номинального тока вдвое (при условии не превышения светового потока) сокращает срок службы в 100-1000 раз (так что аккуратнее с «разгоном»).
Питание: есть 3 основных схемы: примитивнейшая, с резистором, со стабилизатором тока (на LM317, 1117), и самый высший пилотаж – с использованием обратной связи через фотодиод.
В нормальных заводских лазерных указках применяется обычно 3-я схема – она дает максимальную стабильность выходной мощности и максимальный срок службы диода.
Вторая схема – проста в реализации, и обеспечивает хорошую стабильность, особенно если оставлять небольшой запас по мощности (
10-30%). Именно её я бы и рекомендовал делать – линейный стабилизатор – одна из наиболее популярных деталей, и в любом, даже самом мелком радиомагазине есть аналоги LM317 или 1117.
И на последок, отлаживать схему стоит с обычным красным светодиодом, а припаивать лазерный диод в самом конце. Охлаждение обязательно! Диод «на проводочках» сгорит моментально! Также не протирайте и не трогайте руками оптику лазеров (по крайней мере >5мВт) — любое повреждение будет «выгорать», так что продуваем грушей если нужно и все.
А вот как выглядит лазерный диод вблизи в работе. По вмятинам видно, как близок я был к провалу, доставая его из пластикового крепления. Это фото также не далось мне легко 
532нм – зеленый
Устроены они сложно – это так называемые DPSS лазеры: Первый лазер, инфракрасный на 808nm, светит в кристалл Nd:YVO4 – получается лазерное излучение на 1064нм. Оно попадает на кристалл «удвоителя частоты» — т.н. KTP, и получаем 532нм. Кристаллы все эти вырастить непросто, потому долгое время DPSS лазеры были чертовски дороги. Но благодаря ударному труду китайских товарищей, теперь они стали всполне доступны — от 7$ штука. В любом случае, механически это сложные устройства, боятся падений, резких перепадов температур. Будьте бережными.
Основной плюс зеленых лазеров – 532нм очень близко к максимальной чувствительности глаза, и как точка, так и сам луч очень хорошо видны. Я бы сказал, 5мВт зеленый лазер светит ярче, чем 200мВт красный (на первой фото как раз 5мВт зеленый, 200мВт красный и 200мВт фиолетовый). Потому, я бы не рекомендовал покупать зеленый лазер мощнее чем 5мВт: первый зеленый я купил на 150мВт и это настоящая жесть – с ним ничего нельзя сделать без очков, даже отраженный свет слепит, и оставляет неприятные ощущения.
Также у зеленых лазеров есть и большая опасность: 808 и особенно 1064нм инфракрасное излучение выходит из лазера, и в большинстве случаев его больше чем зеленого. В некоторых лазерах есть инфракрасный фильтр, но в большинстве зеленых лазеров до 100$ его нет. Т.е. «поражающая» способность лазера для глаза намного больше, чем кажется — и это еще одна причина не покупать зеленый лазер мощнее чем 5 мВт.
Жечь зелеными лазерами конечно можно, но нужны мощности опять же от 50мВт + если вблизи побочный инфракрасный луч будет «помогать», то с расстоянием он быстро станет «не в фокусе». А учитывая как он слепит – ничего веселого не выйдет.
405нм – фиолетовый
Это уже скорее ближний ультрафиолет. Большинство диодов – излучают 405нм напрямую. Проблема с ними в том, что глаз имеет чувствительность на 405нм около 0.01%, т.е. пятнышко 200мВт лазера кажется дохленьким, а на самом деле оно чертовски опасное и ослепительно-яркое – сетчатку повреждает на все 200мВт. Другая проблема – глаз человека привык фокусироваться «под зеленый» свет, и 405нм пятно всегда будет не в фокусе – не очень приятное ощущение. Но есть и хорошая сторона – многие предметы флуоресцируют, например бумага – ярким голубым светом, только это и спасает эти лазеры от забвения массовой публики. Но опять же, с ними не так весело. Хоть 200мВт жгут будь здоров, из-за сложности фокусировки лазера в точку это сложнее чем с красными. Также, к 405нм чувствительны фоторезисты, и кто с ними работает, может придумать зачем это может понадобиться 😉
780нм – инфракрасный
Такие лазеры в CD-RW и как второй диод в DVD-RW. Проблема в том, что глаз человека луч не видит, и потому такие лазеры очень опасны. Можно сжечь себе сетчатку и не заметить этого. Единственный способ работать с ними – использовать камеру без инфракрасного фильтра (в веб камерах её легко достать например) – тогда и луч, и пятно будет видно. ИК лазеры применять пожалуй можно только в самодельных лазерных «станочках», баловаться с ними я бы крайне не рекомендовал.
Также ИК лазеры есть в лазерных принтерах вместе со схемой развертки — 4-х или 6-и гранное вращающееся зеркало + оптика.
10мкм – инфракрасный, CO2
Это наиболее популярный в промышленности тип лазера. Основные его достоинства – низкая цена(трубки от 100-200$), высокая мощность (100W — рутина), высокий КПД. Ими режут металл, фанеру. Гравируют и проч. Если самому хочется сделать лазерный станок – то в Китае(alibaba.com) можно купить готовые трубки нужной мощности и собрать к ним только систему охлаждения и питания. Впрочем, особые умельцы делают и трубки дома, хоть это очень сложно (проблема в зеркалах и оптике – стекло 10мкм излучение не пропускает – тут подходит только оптика из кремния, германия и некоторых солей).
Применения лазеров
В основном – используют на презентациях, играют с кошками/собаками (5мвт, зеленый/красный), астрономы указывают на созвездия (зеленый 5мВт и выше). Самодельные станки – работают от 200мВт по тонким черным поверхностям. CO2 лазерами режут почти все, что угодно. Вот только печатную плату резать трудно – медь очень хорошо отражает излучение длиннее 350нм (потому на производстве, если очень хочется – применяют дорогущие 355nm DPSS лазеры). Ну и стандартное развлечение на YouTube – лопание шариков, нарезка бумаги и картона – любые лазеры от 20-50мВт при условии возможности фокусировки в точку.
Из более серьёзного — целеуказатели для оружия(зеленый), можно дома делать голограммы (полупроводниковых лазеров для этого более чем достаточно), можно из пластика, чувствительного к УФ печатать 3Д-объекты, можно экспонировать фоторезист без шаблона, можно посветить на уголковый отражатель на луне, и через 3 секунды увидеть ответ, можно построить лазерную линию связи на 10Мбит… Простор для творчества неограничен
Так что, если вы еще думаете, какой-бы купить лазер – берите 5мВт зеленый 🙂 (ну и 200мВт красный, если хочется жечь)