Laser und Sensor-Schädigung / Wie kommt es dazu?

[Sasse]

Mahlzeit!

Das Thema Sensor-Schädigung durch Laser(shows) sorgt bei mir gerade für zunehmen Bauchschmerzen.
Ich bin langjähriger Event-Fotograf und habe meiner Canon 40D schon so einiges zugemutet. Jetzt befindet sich gerade die neue 5D3 auf dem Weg zu mir, genau deshalb mache ich mir die Sorgen.
Gerade bei der 5D2 gibt es einige Schreckensmeldungen über zerstörte Sensoren durch Laser-Einfall in die Linse, die Vermutung, dass die 5D3 ähnlich empfindlich ist, liegt nahe.
Daher wollte ich mal in die Runde fragen und eine Diskussion anregen, von was es denn abhängen könnte, ob ein Sensor durch einen Laser schaden nimmt oder nicht. Denn eins ist klar, nicht immer nimmt der Sensor Schaden, wenn ein Laser darauf strahlt. Ich kann kaum noch zählen wie oft mir schon ein Laser beim Fotografieren und bei der Nutzung von LiveView direkt auf den Sensor der 40D gestrahlt hat und nach wie vor ist nach den fast 5 Jahren Partyeinsatz kein Schaden festzustellen.

Was sind also die kritischen Randbedingungen?

Sensor-Design

Ist der Sensor an sich die Ursache? Höhere Empfindlichkeit führt zu leichterer Beschädigung durch Laser?
Oder gibt es andere Eigenschaften des Sensors, die das begünstigen können?

Objektiv

Spielt das Objektiv eine Rolle? z.B. könnte die Offenblende relevant sein. Bei Blende 4 geht natürlich weniger Energie auf den Sensor gegenüber einem Objektiv mit 2.8er Offenblende.

aufgeschraubter Filter

Ich verwende z.B. grundsätzlich einen UV-Filter zum Schutz der vordersten Linse, ist das der Grund warum mein Sensor der 40D noch lebt?

Aufnahmemodus

Im Internet wird eigentlich überwiegend von Schäden beim Filmen berichtet. Kann es daher vielleicht nur beim Filmen zur Schädigung des Sensors kommen (weil dann wärmer???), beim normalen Fotografieren jedoch nicht (selbst wenn der Laser z.B. bei einer längeren Belichtungszeit zufällig genau in die Linse strahlt).

Laserform

Hängt es ggf. davon ab wie die Form das Lasers ist bzw. wie dieser den Sensor überstreicht? (z.B. genau horizontal oder vertikal über die gesamte Länge einer Pixelreihe).


Dann hoffe ich mal, dass hier ein paar Spezialisten vertreten sind und wichtige Informationen teilen können.
Lasst die Fachsimpeleien beginnen! ;-)

Gruß Sasse

 

[fungus]

Warum sollte die M3 immun gegen Laser sein

Das Thema mit Lasern, wurde hier aber schon ein paar mal behandelt, finde nur leider die Seite grad nicht.

 

[Sasse]

Ich habe auch nichts von Immunität geschrieben.
Ich möchte nur verstehen warum die 5D2 scheinbar so empfindlich ist bzw. warum bisher mit meiner 40D nichts passiert ist.
Dementsprechend würde ich dann mein Verhalten oder die Ausstattung mit/an der 5D3 anpassen, wenn ich Laser fotografiere.

 

[Becks]

Probleme bekommst du garantiert mit Teleobjektiven bei Lasershows da viele Veranstalter die Auflagen zur Augensicherheit gerade so erfüllen. Mit der verwendeten Kamera hat es eigentlich nichts zu tun.

Natürlich spielt auch noch der verwendete Laser (Wellenlänge, Divergenz) und die Bewegungsgeschwindigkeit (wie lange wird ein Punkt vom Laser bestrahlt) eine Rolle.

Du kannst eigentlich nur sichergehen in dem du vorher beim Veranstalter nachfragst.

 

[funkendratzer]

Hallo,

nur mal so zum Vergleich....
selbst ein einfacher Laserpointer mit 1mW kann eine ähnliche Leistungsdichte wie direktes Sonnenlicht (etwa 1kW/m²) haben.

Nehmen wir mal an der Showlaser hat etwa ein halbes Watt Laserleistung und einen Strahldurchmesser von 5mm, dann landet man bei einer Leistungsdichte von über 6kW/m². Also sechsmal so stark wie direktes Sonenlicht!

Dazu sind die einzelnen "Laser-Lichtstrahlen" nahezu parallel (Aufgrund der Kohärenz) daher nimmt die Lichtleistung (die Helligkeit) selbst auf größere Entfernungen kaum ab. Dementsprechen bleibt auch die Gefährlichkeit.

Aufgrund der Kohärenz lässt sich Laserstrahlung (im Gegensatz zum Licht einer Glühbirne) auch auf einen extremen kleinen Fleck bündeln.
Stichwort "Beugungscheibchen"

Somit kann die Leistungsdichte auf dem Sensor noch um Größenordnungen höher sein.

Dementsprechend sollte man weder seine Augen noch eine Kamera direkter Laserstrahlung aussetzen. (Das gilt auch, wenn ich mich oben irgendwo verrechnet habe )


Grüße
Richard

 

[JeNeu]

Der Unterschied:
Die 40D ist eine Fotokamera. Belichtungszeiten? Chance auf Zusammentreffen von Laserstrahl und offenem Verschluss?
Die 5D Mark II ist auch eine Videokamera. Gesamtbelichtungszeit? Chance auf Zusammentreffen von Laserstrahl und offenem Verschluss?

Aha. Geheimnis gelüftet.

 

[schubbser]

selbst ein einfacher Laserpointer mit 1mW kann eine ähnliche Leistungsdichte wie direktes Sonnenlicht (etwa 1kW/m²) haben.

Das mag vielleicht so hinkommen, aber wenn die Leistungsdichte das alleinige Problem wäre, warum schrottet man dann seinen Sensor nicht wenn man versehentlich "in die Sonne" fotografiert, oder Filmt?

 

[funkendratzer]

Das mag vielleicht so hinkommen, aber wenn die Leistungsdichte das alleinige Problem wäre, warum schrottet man dann seinen Sensor nicht wenn man versehentlich "in die Sonne" fotografiert, oder Filmt?

Wenn ich in die Sonne fotografieren kann, ist die Umgebung meistens auch hell (irgendwie logisch )
In diesen Situationen ist die Blende meist weiter geschlossen, die Verschlusszeit sehr kurz.

Bei einer Lasershow ist es meistens sehr dunkel, damit der Laser auch zur Geltung kommt. Dementsprechend verwendet man eine weiter geöffnete Blende und längere Verschlusszeiten.

Die Sensoren werden durch Überhitzung zerstört. Die entstehende Hitze hängt sowohl von der Leistung als auch der Energie (=Leistung * Zeit) ab.

Deswegen hängt es in diesem Fall von der Verschlusszeit ab, ob der Sensor nun geschädigt wird oder nicht.

Ein kleines (vereinfachtes) Rechenbeispiel zum Thema Energie und Leistung:

Ein Systemblitz mit etwa 40 Joule (Joule = Watt * Sekunde) hat bei einer Brenndauer von angenommenen 2ms eine Leistung von:
40 Joule / 0,002 Sekunden = 20 Kilowatt

Bei einem Studioblitz mit 1000Ws (=1000Joule) und einer Brenndauer von 1/800s landet man bei einer Leistung von 800 Kilowatt


Grüße
Richard

 

[Sasse]

@JeNau:

So einfach lässt sich der Sachverhalt leider nicht klären.
Wie ich bereits geschrieben habe ist es bereits sehr oft vorgekommen, dass ein Laserstrahl direkt bei geöffnetem Verschluss den Sensor getroffen hat. Gerade bei längeren Belichtungszeiten in der Disco ist die Chance nicht so gering. Geschädigt wurde dabei bisher nichts. Daher ja wie frage: Warum?

Erklären könnte ich es mir in diesem Zusammenhang nur, dass es irgendwo auf die Aufsummierte Enerigie in einem gewissen Zeitraum ankommt. Wenn gefilmt wird, ist der Sensor sowieso schon belastet und wird warm. Wenn dann noch im Abstand von mehreren Sekunden immer wieder ein Laser durchschwenkt ist die Energie irgendwann akkumuliert einfach zu groß und ein paar Kontakte schmoren durch.


@funkendratzer:

5 mm Durchmesser halte ich ehrlich gesagt für eine zu kleine Fläche in der 0,5 Watt ankommen. Wenn man überlegt wie weit die Laser normalerweise fächern wird die Fläche auf die sich die gesamte Laser-Licht-Leistung entfacht deutlich größer als die paar mm^2 sein. Hier ist natürlich der Abstand zum Laser ganz entscheidend.

 

[schubbser]

Ich glaube immer noch nicht, dass es einzig an der Energiedichte liegen sollte, wenn man bedenkt, dass bestimmt schon einige Sensoren direktes Sonnenlicht über hochoffene manuelle Linsen gesehen haben, die dann die Kamera auch nicht "mutwillig" abblenden könnte.

Vielleicht hängt es ja auch damit zusammen, dass das Laserlicht selbst ja zusätzlich pulsiert. Vielleicht kommt es dadurch zu einem "aufschwingen" der betroffenen Pixel und so zu einer Übersteuerung/Überlastung und so zu einer Zerstörung. Interessant in diesem Zusammenhang ist eigentlich auch eine Aussage von Canon, die hier mal gepostet wurde. Canon schreibt hier, dass typische Laserschäden eigentlich immer innerhalb einer Zeile auftreten.
Mal schauen ob ich den Thread finde.

Hier ist der entsprechende Post:

Hmmm... Canon hält sich bedeckt:

"vielen Dank für Ihre Anfrage.



Gerne haben wir das von Ihnen übermittelte Bild ausgewertet.
Beschädigungen, welche durch einen Laser verursacht wurden, machen sich erfahrungsgemäß durch einen Strich bemerkbar. Das von Ihnen übermittelte Bild zeigt jedoch eine andere Charakteristik zu dessen Ursache wir keine Aussage auf diesem Weg machen können.



Wir bedauern Ihnen keine anders lautende Mitteilung machen zu können. "

 

[JeNeu]

@JeNau:

So einfach lässt sich der Sachverhalt leider nicht klären.

Bisher kenne ich ich fast ausschließlich Filme(teile) bei denen der Sensordefekt bei Entstehung aufgezeichnet wird.
Geh mal auf Youtube!

Natürlich entstehen oft auch Bilder, auf denen der Schaden zu sehen ist, aber meistens ging dem ein Videodreh in der Disco voraus.

 

[funkendratzer]

5 mm Durchmesser halte ich ehrlich gesagt für eine zu kleine Fläche in der 0,5 Watt ankommen. Wenn man überlegt wie weit die Laser normalerweise fächern wird die Fläche auf die sich die gesamte Laser-Licht-Leistung entfacht deutlich größer als die paar mm^2 sein. Hier ist natürlich der Abstand zum Laser ganz entscheidend.

Wenn es nicht gerade ein Billigst-Lasereffekt ist, wird der Strahl nicht mit Linsen o. Ä. aufgeweitet, sondern mit beweglichen Spiegeln (den "Galvos") in X und Y-Richtung bewegt (mit sehr hoher Geschwindigkeit)

Mit zunehmender Entfernung bleibt die Leistung also gleich!


Grüße
Richard

 

[photophil.sbg]

...Ich möchte nur verstehen warum die 5D2 scheinbar so empfindlich ist bzw. warum bisher mit meiner 40D nichts passiert ist.
...

Zufall?

Bei Lasern bis zur Klasse 2oder 2M passiert garantiert nichts. In Lasershows werden stärkere LAser eingesetzt (Klasse3 oder höher). Die sind auch für das Auge gefährlich.

Normalerweise trifft so ein Laserstrahl aber weder das Auge, noch die Optik (zumindest sollte das so sein!), bei Versagen der Strahlsteuerung kann das aber durchaus vorkommen. Das ist zwar lt. Norm nicht erlaubt, aber gängige Praxis.

 

[Gast_338619]

Zunächst vorweg: ich hatte mich hier kürzlich zum Thema Laser ausgelassen; vielleicht interessiert es dich ja.

Daher wollte ich mal in die Runde fragen und eine Diskussion anregen, von was es denn abhängen könnte, ob ein Sensor durch einen Laser schaden nimmt oder nicht.

Zunächst könnte es auch möglich sein, dass dir eventuelle Schäden bei deiner 40D bloß noch nicht aufgefallen sind, wenn du z.B. ab und zu das Ausmappen von Hotpixeln anwendest.

Was sind also die kritischen Randbedingungen?

Laserleistung, Divergenz, Entfernung, Geschwindigkeit.
Vereinfacht gesagt: P ~ Leistung/(1+x) mit x=(Divergenz*Entfernung/Austrittsradius)^2*Geschwindigkeit.

Höhere Empfindlichkeit führt zu leichterer Beschädigung durch Laser?

Prinzipiell möglich, eher gehen aber vermutlich die organischen Farbfilter des Bayer-Patterns vor dem Sensor kaputt. Äußert sich dann in lustigen rot-grünen Punktmustern.

Bei Blende 4 geht natürlich weniger Energie auf den Sensor gegenüber einem Objektiv mit 2.8er Offenblende.

Nein. Bei direkter Einstrahlung wird die Apertur- zur Bildfeldblende. Für übliche geringste Divergenzen verringert eine geschlossene Blende allenfalls die Wahrscheinlichkeit des Auftreffens, nicht aber die wirksame Leistung.

Ich verwende z.B. grundsätzlich einen UV-Filter zum Schutz der vordersten Linse, ist das der Grund warum mein Sensor der 40D noch lebt?

Gängige DPSS-Laser haben allenfalls einen Infrarot-Anteil (z.B. bei Grün 532 nm per Frequenzdopplung aus 1064 nm IR; welches hoffentlich wegen der deutlich höheren Leistung im Laser ordentlich gefiltert wird), aber kein UV.

Im Internet wird eigentlich überwiegend von Schäden beim Filmen berichtet.

Es gilt das von JeNeu schon geschriebene: Die deutlich kürzere Expositionszeit, die vor allem auch die Wahrscheinlichkeit eines Auftreffens erheblich reduziert. Bei einem Treffer kann es aber trotzdem Schaden geben.

Hängt es ggf. davon ab wie die Form das Lasers ist bzw. wie dieser den Sensor überstreicht? (z.B. genau horizontal oder vertikal über die gesamte Länge einer Pixelreihe).

Ja, aber in anderer Form. Ein Punktlaser, der Bahnen zieht, gibt jedem Ziel - wenn auch sehr kurz - die maximale Leistung. Ein Laser, der optisch zur Linie aufgefächert wird, gibt da weniger Leistung pro Zielpunkt ab, dafür u.U. länger.

Alles weitere in meinem oben verlinkten Post. Man muss sich einfach klar machen, dass wir es mit einem parallelen Lichtbündel zu tun haben, welches die "Sammellinse Objektiv" noch weiter bündelt. Selbst im Idealfall völliger Defokussierung verteilt sich die gesamte Laserleistung also auf einen Bereich, der nur so klein ist wie der Lichtfleck, den der Laser auf die Frontlinse zeichnet - im Realfall jedoch auf einen noch deutlich kleineren Bereich.
Dazu kommt dann die Tatsache, dass die gesamte Energie in einer einzigen Wellenlänge ankommt, sich also nicht auf verschiedene Farbfilter "aufteilt" wie bei Sonnenlicht.

Heutige Showlaser haben eine Leistung von mehreren hundert mW, also kann - insbesondere nach dem Objektiv - das mehrhundertfache der Sonnenleistung auf dem Sensor auftreffen. Eine Zulassung kriegen sie dann nur, weil sie i.d.R. über dem Publikumsraum abstrahlen.

 

[Ketsuo]

Ich geh schwer davon aus, das der Strahl aus der Laserquellen divergent heraus kommt, alles andere währe Körperverletzung. Das führt dazu, das der Brennpunkt in deiner Optik weiter nach hinten versetzt wird, sprich näher zum Sensor.

... nur mal Zündstoff zum Nachdenken...

 

[Gast_338619]

Na ich denke die Divergenz ist eher technisch bedingt, aber sonst gebe ich dir Recht. Was dann die Leistungsdichte auf dem Sensor noch mal erhöht.

 

[Sasse]

Hier mal ein Beispiel meiner "Treffer" auf die 40D und dazu ein Bild der Lasershow selbst. Schwache Laser waren das sicher nicht (Medialas, Dateils, falls erwünscht, könnte ich in Erfahrung bringen), Abstand ca. 10m, auf Sicherheit wurde geachtet.
Dennoch hat es bei einem Freund den Sensor seines Camcorders leicht beschädigt. Bei meiner 40D ist gar nichts passiert (Ausblendung von Hotpixel verwende ich nicht).

@********: Den Rest deiner Kommentare muss ich mal in Ruhe durchgehen, habe gerade wenig Zeit, aber anhand deines verlinkten Beitrags verstehe ich den optischen Sachverhalt schon mal deutlich besser. Danke! (auch wenn mir dadurch kein Unterschied zwischen den Cams klar wird)

 

[VisualPursuit]

Der Öffnungswinkel des Auges ist anders als der des Sensors
über die Mikrolinsen. Das führt dazu dass es am Sensor zu Schäden
kommt während das Auge heil bleibt.

Ich hab (5D MkII) vier Hotpixel kassiert die ich auf eine Laseranlage
im Düsseldorfer Rotkompott zurückführen kann.

Shit happens.

 

[Sasse]

Solange es nur einzelne Hotpixel sind ist es ja gerade noch zu verschmerzen.
Aber wenn ganze Linien ausfallen kommt das einem funktionalen Totalschaden gleich. :-/

 

[Gast_338619]

Der Öffnungswinkel des Auges ist anders als der des Sensors über die Mikrolinsen. Das führt dazu dass es am Sensor zu Schäden
kommt während das Auge heil bleibt.

Kannst du das genauer ausführen?