我就拍了下灯光秀,手机相机咋就坏了

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较真要点

激光是一种准直性很好的光,被透镜聚焦的效率非常高。因为被聚焦的激光能量密度太高,所以直接把相机感光元件的像素点打坏了。

激光对相机的损伤有很多种类,如果只是打坏了个别像素,或是一小块像素区域,这种损伤叫做“点损伤”。但还有一种常见的损伤,叫“线损伤”,表现就是一条或几条平直的线条一起损坏。

镜头没开启拍摄的情况下,激光仍有可能对相机造成损坏。有的相机(例如大部分手机)没有机械快门,只有电子快门,因为对光没有遮挡,仍然可能被激光损伤感光芯片。

查证者

看风景的蜗牛君,中国科学院光学博士

随着科技的发展,越来越多的场合开始使用绚丽的灯光来烘托气氛,比如演唱会、酒吧、展览,以及随处可见的灯光秀。面对如此绚烂的光束,不少朋友纷纷掏出手机,想记录下这样精彩的场面,比如:

结果突然镜头中的某个“灯”看了你一眼:

紧接着相机就不对劲了,出现了莫名其妙的线条:

“FESTjakCHCE?-LaserdamageCMOSsensoronCanon5DmarkII.”视频截图

如果你也有类似的经历,那么恭喜你,你经历了一场人类现代最先进的武器之一——低配版的激光武器攻击,而且防守失败了。没错,虽然名字叫“灯光秀”,但这些灯光中有不少是货真价实的激光,甚至有些地方的灯光秀压根儿就是激光秀。

一、这些光束照在身上毫无感觉,为何会把相机打坏呢?

这是因为激光是一种准直性(也就是大家理解的平行度)很好的光,被透镜聚焦的效率非常高。聚焦的过程,可以简单理解为把照射到大面积上的光的能量全部集中到很小的一个点上,能量密度陡增。

不少朋友小时候曾经玩过放大镜吧?用放大镜聚焦阳光,可以轻松地将纸张、木屑点燃,就是因为放大镜将能量汇聚到了中心很小的范围内,从而让能量密度提高了成百上千倍。

但实际上,放大镜的聚焦效率并不高。这是因为太阳光不是平行光,放大镜的加工质量往往很一般,手持过程也无法稳定控制放大镜到木板的距离。一般来说,光束准直性越好、透镜质量越高(像差小、透过率高)、对焦越准,聚焦效率越高。相机对激光的聚焦效率可比放大镜高多了。工业生产中,对激光的聚焦甚至能够把能量密度提高百万倍以上。

所以大家应该能够理解,为什么被激光直射一下,相机就可能会坏掉了吧?因为被聚焦的激光能量密度太高,直接把相机感光元件的像素点打坏了。

二、被激光打坏的像素至多也不过是小范围的几个点,为何会出现长长的一条都坏掉呢?

没错,其实激光对相机的损伤有很多种类,如果只是打坏了个别像素,或是一小块像素区域,这种损伤叫做“点损伤”。但还有另外一种常见的损伤,叫作“线损伤”,表现就如同前文图中的样式,一条或几条平直的线条一起坏,这显然不是点损伤精准连成直线导致的。要解释清楚“线损伤”,就免不了得啰嗦几句感光芯片的原理。

相机中用于感光成像的芯片通常有CCD和CMOS两类。CCD是chargecoupleddevice的缩写,意思为“电荷耦合器件”,它的基本原理是入射的光子会产生光电效应、激发电荷,通过统计每个像素位置电荷的多少,反向计算出光子的数目,因此CCD是一种模拟器件,可以忠实准确地还原图像。

CCD传感器的宏观细节图

CMOS是

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