Laser und Sensor-Schädigung / Wie kommt es dazu?

[VisualPursuit]

Kannst du das genauer ausführen?

Leider nein, den sehr umfangreichen Artikel aus dem
ich das habe wurde von mir nicht gebookmarked.

 

[Gast_338619]

Schade, das hätte mich interessiert. Bis dahin bin ich in Bezug auf das Auge aber doch lieber übervorsichtig - auch, weil ich dazu mal einen sehr ausführlichen Bericht eines Laserexperten gelesen habe, welchen ich wiederum nicht gebookmarkt habe.

 

[photophil.sbg]

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.

Sowas dürfte eigentlich nicht passieren, da können auch Verletzungen des Auges vorkommen. Normalerweise müsste das verboten werden. Auf die Sicherheit achtet seitens des Betreibers da offensichtlich keiner.

 

[Sasse]

Doch, die Richtlinien wurden alle eingehalten inkl. Laserschutzzone, Abschattung nach unten hin, etc... vielleicht auch der Grund weshalb die Kamera überlebt hat, weil einfach die Leistung nach unten hin stark zurück gefahren wird und nur oberhalb der Köpfe die maximale Leistung abstrahlt.

 

[photophil.sbg]

Doch, die Richtlinien wurden alle eingehalten inkl. Laserschutzzone, Abschattung nach unten hin, etc... vielleicht auch der Grund weshalb die Kamera überlebt hat, weil einfach die Leistung nach unten hin stark zurück gefahren wird und nur oberhalb der Köpfe die maximale Leistung abstrahlt.

Das kann gar nicht sein. Wenn man sich die Normen anschaut, muss die Sicherheit auch dann gewährleistet sein, wenn ein System fehlerhaft ist. Soll mir Einer zeigen, wie eine Reduktion der Lichtleistung in Abhängigkeit von der tatsächlichen Ablenkung (die ja nicht ins System rückgemeldet wird) sicherheitsrelevant ausgeführt werden kann.

 

[Sasse]

Diese reale Ablenkung kann sich ja nur ändern, wenn sich die Aufhängung und Befestigung in irgend einer Weise bewegt... alles weitere wird ja vorher richtig eingestellt und programmiert. Und sollte doch mal was schief gehen gibt's den Notaus, da muss der LJ halt richtig reagieren.
Aber ehrlich gesagt bin ich da auch kein Spezialist... da müsste man schon die Profis fragen. ;-)

 

[randfee]

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.

Nee, bei bewegten (Galvo Scanner) Showlasern ist die überstreifzeit eh winzig, schneller als jeder verschluss! alles andere ist eh nicht zulässig!

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?

weil die Leistungsdichte eines fokussierten Lasers weit höher sein kann --> räumliche Kohärenz.
Wenn du allerdings die Sonne mit der (Armen) Kamera filmst, ist der Sensor sicher auch nicht lange froh damit!

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!

Showlasern sind immer "schlechte" Laser mit relativ schlechtem M^2 (Rel. großer Divergenz), bzw diese wird durch optische Komponenten erreicht.
Darüber hinaus ist zwar die Spitzenleistung des Strahls gleich groß, selbst wenn der Scanner extrem flott ist, im Endeffekt ist aber hier bei der Thematik nur thermische Akkumulation relevant bzw. kritisch für Sensor und Auge. Was also zählt ist die sog. Fluenz (Energie pro Fläche) und die ist recht beschränkt, wenn der Laser "scannt", damit sollte kein Unterschied zwischen Filmen und fotografieren bestehen.

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.

soweit ich weiß sind aber auch diese mit recht hoher Divergenz erlaubt. Die paar hundert Watt Laser müssen, soweit ich weiß alle in multiple Strahlen gesplittet werden, macht das flüssige scannen auch um ein Vielfaches einfacher.

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...

das wäre aber nur kritisch, wenn du weiter weg als der Laser fokussierst, im Raum mit laser an der Wand wohl eher unkritisch. Klar, wenn die Cam den Fokus pumpt und nach hinten raus sucht haste wieder nen Volltreffer (Top laserspot auf dem Sensor)

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.

Es kommt einzig und allein auf die Apertur an, das sollte dem gemeinen, versierten Fotografen ja was sagen.

Durchmesser des Fokus = 1.22 * Wellenlänge * Apertur (die uns bekannte hier!)

Man bedenke, die Apertur wird wohl hier meist durch den Strahldurchmesser als durch die Linsenöffnung definiert . Wobei der aber auch (sinnvollerweise) in normalem Abstand durchaus mehrere Zentimeter groß sein kann.
Werden die Mikrolinsen wohl ne kleinere F-Zahl oder aber größere numerische Apertur haben als das menschliche Auge... Kommt auf den Strahldurchmesser und die geöffnete Pupille an.



Ich bin Laserphysiker, könnt gerne alles fragen, was euch dazu bewegt .
Verzeiht mir das miese iPad Getippe hier.

 

[Gast_338619]

Ich bin Laserphysiker, könnt gerne alles fragen, was euch dazu bewegt

Klasse, Fachmann an Bord ist immer gut.

 

[Stempel]

weil die Leistungsdichte eines fokussierten Lasers weit höher sein kann --> räumliche Kohärenz.
...
Showlasern sind immer "schlechte" Laser mit relativ schlechtem M^2 (Rel. großer Divergenz), bzw diese wird durch optische Komponenten erreicht.

Diese zwei Aussagen scheinen sich zu widersprechen. Ich sach aber mal so. Nehmen wir an:
- ein Laserstrahl verlässt die -kanone nahezu parallel
- der Strahl wird mittels Konkavlinse divergent gemacht, um in einigen Metern eine große Trefferfläche (~einige cm²) zu bieten und damit eine geringe Leistungsdichte aufweist

Dann folgt für den Fotoapparat, dass
- zunächst die gesamte Laserleistung das Linsensystem trifft (große Blende)
- die Linse dieses Laserlicht wg Kohärenz sehr exakt in ein einziges Pixel fokussieren kann.

Gruß, Wolfgang

 

[randfee]

Diese zwei Aussagen scheinen sich zu widersprechen.

wo? Fokussierbarkeit hat nichts mit der Kollimation zu tun? Ein divergenter Strahl hat nur zum Vorteil (für die Lasershow), dass er irgendwann größer ist als die menschliche Pupille und daher weniger Leistung ins Auge treffen kann.

- ein Laserstrahl verlässt die -kanone nahezu parallel
- der Strahl wird mittels Konkavlinse divergent gemacht, um in einigen Metern eine große Trefferfläche (~einige cm²) zu bieten und damit eine geringe Leistungsdichte aufweist

Dann folgt für den Fotoapparat, dass
- zunächst die gesamte Laserleistung das Linsensystem trifft (große Blende)
- die Linse dieses Laserlicht wg Kohärenz sehr exakt in ein einziges Pixel fokussieren kann.

stimmt so, hab ich auch nicht anders behauptet. Ein großer Strahldurchmesser kann sogar besser/kleiner fokussiert werden als ein kleiner. Ich denke, wie oben gesagt, dass eine leichte Divergenz bei diesen Showteilen dazu gedacht ist in Publikumsdistanz nur ein Hunderstel oder weniger der Leistung überhaupt in einer menschlichen Pupille deponieren zu können. Das, plus die Scangeschwindigkeit muss halt die nötige Sicherheit bringen.

Daher ist es bei solchen Aufnahmen auf jeden Fall höchstens positiv, ein Objektiv geringer Lichtstärke einzusetzen.

 

[schubbser]

weil die Leistungsdichte eines fokussierten Lasers weit höher sein kann --> räumliche Kohärenz.
Wenn du allerdings die Sonne mit der (Armen) Kamera filmst, ist der Sensor sicher auch nicht lange froh damit!

Ok, also wenn ein Laserprofi da ist, dann wird der auch gelöchert

Dass die vom Laser ausgesandte Energie doch überhaupt wieder "komplett" konzentriert wird müsste man doch dann eigentlich so fokussieren, dass die Fokusebene dem "Laserentstehungspunkt" entspricht?

Wenn die Energiedichte dann wirklich "ankommt" müsste man doch mittels Kombination aus "billigem Showlaser" und einer "billigen Optik" Papier schneiden/brennen können.

Was mich aber immer noch wundert ist, dass es keine (zumindest kenne ich keine) Berichte darüber gibt, dass Sensorschäden beim direkten "Sonnenfilmen" aufgetreten sind. Dass hier die Blende auch noch eine Rolle spielt wäre das eine, aber auch den Fall der Unachtsamkeit gibt es.

Da immer wieder die kurze Zeit erwähnt wird, die die Showlaser auf einer Stelle bleiben, bzw. der Strahl ja gar nicht stoppt, wundert mich das um so mehr dass die Schäden rein auf thermische Probleme zurückzuführen sind.

 

[Stempel]

Da immer wieder die kurze Zeit erwähnt wird, die die Showlaser auf einer Stelle bleiben, bzw. der Strahl ja gar nicht stoppt, wundert mich das um so mehr dass die Schäden rein auf thermische Probleme zurückzuführen sind.

Wenn sich der Strahl derart bewegt, dass sich nur die Richtung nicht aber der (scheinbare) Ort der Lichtquelle ändert, wird der Strahl beim überqueren der Linse während der Belichtung keinen Strich auf dem Sensor produzieren. Es wird ein Bildpunkt dort produziert, wo er nach üblicher Strahlenoptik dem Ort der Lichtquelle entsprechend hin gehört.

Nimmt man nun an, der Schwenk des Lasers bewegt den Lichtpunkt im Bereich von wenigen m/s und nimmt eine Blendenöffnung im Bereich weniger cm an, so ist beim Überstreichen des Lasers über die Frontlinse eine Belichtungszeit von etwa 1/100s zu erwarten.

Da vorher glaubwürdig von einer Leistungsdichte 5-10*mal größer als die Sonne berichtet wurde, trifft dies das kleine arme Pixelchen bei richtiger Fokussierung schon hart.

Gruß, Wolfgang

 

[randfee]

Ok, also wenn ein Laserprofi da ist, dann wird der auch gelöchert

Dass die vom Laser ausgesandte Energie doch überhaupt wieder "komplett" konzentriert wird müsste man doch dann eigentlich so fokussieren, dass die Fokusebene dem "Laserentstehungspunkt" entspricht?

Jein, das wäre eine Abbildung des Lasers, wenn der Laser weit weg ist, ist das aber vereinfacht als Punktquelle zu sehen. Genau das ist auch ein maßgeblicher Unterschied zur ABbildung der Sonne. Wie klein der Fokuspunkt dann werden kann hängt von der Laserstrahlqualität ab (grob: minimale Divergenz, die der erreichen kann).
minimaler Durchmesser, wie gesagt = 1.22 * Wellenlänge * f-Zahl

Beispiel: Grüner (532nm) Laser:
minimaler Durchmesser eines perfekten Laserstrahls mit Durchmesser 5mm bei einem 50mm Objektiv
D=1,22*532nm*10 = 6,5µm

Damit schießt du dir also im Idealfall nur circa einen Pixel ab
Bei einem idealen 100mW Laserpointer wären das dann:

Leistungsdichte Laserpointer: 100mW/Spotgröße(ca. 42µm) = 2,38 Gigawatt pro Quadratmeter...

ich denke ihr könnt euch vorstellen, dass ein solcher Pixel das nicht lange überlebt

Das Sonnenlicht kannst du längst nicht so gut fokussieren, sie hat ja schon eine stattliche Größe, d.h. erzeugst du ein Bild der Sonne auf dem Chip. Kurzes Überschlagen für den Abbildungsmaßstab:

x/f = G/O

x= Größe auf dem Chip
f=Brennweite der Linse
G= Größe der Sonne (Durchmesser)
O=Entfernung der Sonne

Kurz die ungefähren Zahlen aus dem Kopf in den Taschenrechner getippt, ungefähr:
x= 0,5mm

Spotgröße (Kreis) circa 0,2mm^2.

So, nehmen wir die selbe Apertur wie bei dem 100mW Laser und zwar 5mm Durchmesser, so kommen (Solarkonstante als 1,4kW/m^2 angenommen) höchstens 30mW von der Sonne da hindurch. Berechnen wir wieder die Energiedichte:

Leistungsdichte Sonne: 30mW/(0,2mm^2) = 150kW/m^2

Und... merkt ihr was Die Leistungsdichte ist VIEL geringer bei der Sonne, Faktor 16000 weniger (nicht Faktor 5-10... lol, @Stempel, du meintest wohl 5 Größenordnungen? ) als bei dem 100mW Laserpointer. Natürlich muss man jetzt Scangeschwindigkeit rausrechnen um die Energie/Fläche rauszukriegen (Fluenz), aber die dicken Showlaser sind auch nochmal gut mehr als Faktor 10 stärker... es kann schon hinhauen, dass der Laser den Sensor schrottet, die Sonne jedoch nicht. Natürlich haben wir mit einem Beugungslimitierten Spot gerechnet, so wird es aber nicht sein, der wird größer bleiben, aber ein Faktor 1000 größer als bei der Sonne wird die die Intensität für die Pixel schon gut sein können. Fotos von der Sonne gehen sicherlich, unbewegt Filmen, wäre ich sehr vorsichtig!
Anmerkung: Das ist natürlich entsprechend der wahren Apertur größer, weil die Sonnenstrahlen nicht wie der Laserstrahl in der größe beschränkt sind. Bei einem 50mm Objektiv mit f=1.4 => Öffnung ist dann Faktor 50 Größer als beim Strahldurchmesser/Blende von 5mm (nämlich Durchmesser 35mm oder sowas). Damit Wäre bei Offenblende 50mm f1.4 die Leistungsdichte = 7.5MW/m^2. Immernoch Faktor 300 niedriger als beim Laser mit 100mW (was wenig für dicke showlaser ist)..

Was aber logisch sein sollte ist, dass besonders Weitwinkel, wo die Sonne ja klein abgebildet wird, dann kritisch für den Sensor werden (bei gleicher Apertur).

Wenn die Energiedichte dann wirklich "ankommt" müsste man doch mittels Kombination aus "billigem Showlaser" und einer "billigen Optik" Papier schneiden/brennen können.

Diese Showlaser sind garnicht sooo billig ^^. Und ja, mit einigen 100mW kannst du ohne Weiteres Papier an- bzw. durchkokeln.

Was mich aber immer noch wundert ist, dass es keine (zumindest kenne ich keine) Berichte darüber gibt, dass Sensorschäden beim direkten "Sonnenfilmen" aufgetreten sind. Dass hier die Blende auch noch eine Rolle spielt wäre das eine, aber auch den Fall der Unachtsamkeit gibt es.

Das liegt an der deutlich geringeren Energiedichte einer Abbildung der Sonne! Siehe oben.

Da immer wieder die kurze Zeit erwähnt wird, die die Showlaser auf einer Stelle bleiben, bzw. der Strahl ja gar nicht stoppt, wundert mich das um so mehr dass die Schäden rein auf thermische Probleme zurückzuführen sind.

Klar klingt das komisch, ich bin auch verwundert, dass showlaser soviel Power haben dürfen, aber die Zahlen lügen nicht
Bei einigen GigaWatt pro Quadratmeter (üblich sind W/cm^2 und J/cm^2 für die Fluenz) ist fast jedes Material überfordert! Das führt in kürzester Zeit zum Schmelzen/Verdampfen.

 

[schubbser]

Danke Randfee für den "Stoff"!

 

[Stempel]

Ich meinte das hier:

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!

Gruß, Wolfgang

 

[Gast_338619]

Nur mal was aus dem Alltag: auch "nur" 35 mW können nach wenigen Sekunden auf der Haut schon weh tun. Das ist dann 1-2 Größenordnungen unter den Showlasern und eine Optik ist auch nicht dazwischen. Ich denke, das macht es auch sehr anschaulich.

 

[Fabi585]

Hallo miteinander!

Ich verstehe gerade echt nicht warum ihr 4 Seiten um Sensorschädigungen durch Laser (laserschows) diskutiert.

Deine Kamera/Sensor ist vl noch heile da du Glück hattest

Jeder Veranstalter eines Events bzw. die Bühnenbauer und Lichttechniker müssen darauf achten, das kein Laser je eine Person im Publikum treffen könnte und der Veranstalter haftet auch dafür --> also sollte mal eine Kamera getroffen werden bei sachgemäßer Verwendung (also normale Eventfotografie) dann könnte man auf Schadenersatz klagen.

Laser ist auch nur Licht, nur gebündelt und durch die Überlagerung von Wellen verstärkt, das kann aber auch mit dem normalen Sonnenlicht passieren.

auch "nur" 35 mW können nach wenigen Sekunden auf der Haut schon weh tun.

sehr guter Vergleich, aber gebündeltes Sonnenlicht tut schon nach sehr kurzer zeit 2-3 Sekunden auch weh, und ein Laser ist nichts anderes.


MFG

 

[Gast_338619]

Wobei der Laser wie gesagt noch nicht gebündelt war.

 

[Fabi585]

Wieso soll der laser gebündelt sein?!?!?!?!
Laser=gebündeltes Licht

Und Laser bei Events haben meist eine größere Angriffsfläche --> weniger energie/flächeneinheit

sollte ich falsch liegen bitte ausbessern

 

[schubbser]

Wieso soll der laser gebündelt sein?!?!?!?!
Laser=gebündeltes Licht

Die Opitk der Kamera kann den Laserpunkt ja nochmal kleiner bündeln!