自動駕駛中的激光雷達是否會傷害攝像頭？

之前在討論激光雷達是否會傷害人眼的話題中（相關(guān)閱讀：自動駕駛中的激光雷達是否會傷害人眼？），從標(biāo)準(zhǔn)、工作原理等角度給大家分析出激光雷達并不會傷害人眼，但也有一位小伙伴提問：車載激光雷達是否會傷害攝像頭？今天就和大家來聊聊這個話題。

還是先說結(jié)論，車載激光雷達還真有可能會傷害攝像頭。車載激光雷達主要依賴于飛行時間測距技術(shù)，通過發(fā)射短脈沖激光并測量激光從發(fā)射到遇到目標(biāo)反射回來的時間來計算距離。這種技術(shù)不僅可以構(gòu)建出豐富的三維點云數(shù)據(jù)，還能夠在各種光照條件下穩(wěn)定工作，成為自動駕駛系統(tǒng)中不可替代的重要部件。為了實現(xiàn)全方位的環(huán)境掃描，激光雷達通常采用高速旋轉(zhuǎn)或傾斜掃描的方式，使激光束能夠在360度內(nèi)連續(xù)覆蓋。這種主動發(fā)射激光的方式也意味著在激光雷達工作時，會向外部環(huán)境不斷釋放一定能量的激光脈沖。

對于人眼來說，由于激光雷達在設(shè)計時就已經(jīng)嚴(yán)格控制了單個脈沖的能量，并采用高速掃描技術(shù)確保激光束不會長時間固定照射在同一位置，從而實現(xiàn)了對人體的安全保護。國際上普遍采用的IEC 60825-1標(biāo)準(zhǔn)便對激光產(chǎn)品進行了嚴(yán)格分級，車載激光雷達必須滿足Class?1級別，即在任何合理的使用條件下都不會對人體構(gòu)成傷害。這一嚴(yán)格的設(shè)計原則使得激光雷達在滿足探測性能的同時，能夠充分保障駕駛員和行人的安全。

但手機或相機中的CMOS傳感器與人眼有著本質(zhì)的不同。人眼在結(jié)構(gòu)上擁有角膜、晶狀體以及內(nèi)部的水分，這些生理特性在一定程度上可以吸收和分散激光能量，降低高能激光對視網(wǎng)膜的傷害。而手機攝像頭的CMOS傳感器則沒有這樣的天然保護層，其主要由半導(dǎo)體材料構(gòu)成，對光子能量的敏感程度遠(yuǎn)高于人眼。當(dāng)高功率激光直接照射到傳感器上時，局部能量會在極短時間內(nèi)迅速積累，可能導(dǎo)致像素受熱失效或電路短路，從而在圖像上形成明顯的燒壞痕跡或整條損壞的線條。

1550納米和905納米是車載激光雷達常用的兩種工作波長。這兩種波長各有特點，對人眼安全性的影響也不盡相同。905納米激光雷達由于波長較接近可見光，在進入人眼時容易聚焦在視網(wǎng)膜上，因此在設(shè)計時必須將激光功率嚴(yán)格控制在極低水平。而1550納米激光則利用其波長優(yōu)勢，大部分激光在進入眼睛時會被角膜和晶狀體吸收，因而對人眼相對安全。正是由于這一特性，1550納米激光雷達能夠在確保人體安全的同時采用較高的輸出功率，實現(xiàn)更遠(yuǎn)的探測距離和更高的探測精度。但這種高功率的輸出對沒有天然防護措施的CMOS傳感器來說，卻可能成為潛在的威脅。

早在2019年的CES展會上，就曾有一位參展觀眾的索尼相機傳感器因AEye公司采用1550納米激光雷達的高功率輸出而發(fā)生損傷，導(dǎo)致圖像數(shù)據(jù)出現(xiàn)明顯缺陷。也有一段手機拍攝激光雷達的視頻流傳網(wǎng)絡(luò)，視頻中一臺小米12S Ultra在拍攝蔚來ES7時，由于靠近激光雷達，畫面中出現(xiàn)了多條水平綠線，這明顯是由于激光在短時間內(nèi)直接照射到手機攝像頭上，造成了局部像素?fù)p傷。從這些案例可以看出，雖然激光雷達對人眼的設(shè)計已達到安全要求，但對電子設(shè)備的保護則另有挑戰(zhàn)。

CMOS傳感器之所以受損主要是由幾個原因?qū)е碌?。第一，激光束如果在傳感器表面形成局部高能聚焦，可能?dǎo)致傳感器局部溫度迅速上升，產(chǎn)生局部過熱效應(yīng)，使得半導(dǎo)體材料結(jié)構(gòu)受到破壞。第二，高能激光直接刺激可能引發(fā)電路短路或擊穿，導(dǎo)致部分像素失效，從而在圖像中形成明顯的燒壞痕跡。第三，即便單次激光照射的能量不足以造成嚴(yán)重?fù)p傷，但如果在短時間內(nèi)連續(xù)多次照射，能量的累積效應(yīng)也可能突破傳感器的耐受極限，最終導(dǎo)致整個傳感器區(qū)域的損壞。

手機或相機攝像頭與車載激光雷達之間的相對位置、拍攝角度以及距離也是影響傳感器受損的重要因素。當(dāng)手機與激光雷達的距離較近，且拍攝角度正對激光出射口時，傳感器接收到的激光能量相對集中，損傷風(fēng)險大大增加。如果兩者之間保持較遠(yuǎn)距離，或手機處于側(cè)面拍攝角度，則激光能量在傳播過程中會顯著衰減，降低對傳感器的傷害可能性。

相信有很多小伙伴在體驗智駕功能或看到自動駕駛的車輛時，會想著去拍攝記錄下，那如何能在拍到視頻的同時，還不會損壞攝像頭呢？其實可以通過在攝像頭前加裝防眩光濾光片、采用特殊涂層以及改進鏡頭結(jié)構(gòu)來提高對高能激光的抵抗能力。目前一些高端手機已開始在鏡頭設(shè)計中采用抗反射涂層或外置濾鏡，這在一定程度上可以分散激光能量，降低直射傳感器時的風(fēng)險。

總體來說，車載激光雷達本身在設(shè)計上已經(jīng)嚴(yán)格按照國際安全標(biāo)準(zhǔn)進行控制，其對人眼和皮膚的安全性得到了充分保證。然而，由于電子設(shè)備尤其是手機攝像頭的CMOS傳感器缺乏類似于人眼的天然防護結(jié)構(gòu)，高功率激光直接照射下仍有可能引起局部或整體傳感器損傷。1550納米激光雷達憑借其在人眼安全性上的優(yōu)勢，可以采用更高的發(fā)射功率，但這也同時增加了對無防護電子傳感器的潛在風(fēng)險。

智駕最前沿提醒各位小伙伴，雖然車載激光雷達對人體安全沒有問題，但在拍攝車輛時，尤其是使用手機或相機拍攝工作中的激光雷達，應(yīng)盡量保持適當(dāng)距離，避免正對激光出射口。正如我們不建議直視正午太陽一樣，面對高能激光的激光雷達，給攝像頭進行適當(dāng)?shù)姆雷o也是十分必要的。