自動(dòng)駕駛中的激光雷達(dá)是否會(huì)傷害攝像頭？

之前在討論激光雷達(dá)是否會(huì)傷害人眼的話題中（相關(guān)閱讀：自動(dòng)駕駛中的激光雷達(dá)是否會(huì)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(dá)并不會(huì)傷害人眼，但也有一位小伙伴提問：車載激光雷達(dá)是否會(huì)傷害攝像頭？今天就和大家來聊聊這個(gè)話題。

還是先說結(jié)論，車載激光雷達(dá)還真有可能會(huì)傷害攝像頭。車載激光雷達(dá)主要依賴于飛行時(shí)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(shí)間來計(jì)算距離。這種技術(shù)不僅可以構(gòu)建出豐富的三維點(diǎn)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(dòng)駕駛系統(tǒng)中不可替代的重要部件。為了實(shí)現(xiàn)全方位的環(huán)境掃描，激光雷達(dá)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(dòng)發(fā)射激光的方式也意味著在激光雷達(dá)工作時(shí)，會(huì)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(dá)在設(shè)計(jì)時(shí)就已經(jīng)嚴(yán)格控制了單個(gè)脈沖的能量，并采用高速掃描技術(shù)確保激光束不會(huì)長時(shí)間固定照射在同一位置，從而實(shí)現(xiàn)了對人體的安全保護(hù)。國際上普遍采用的IEC 60825-1標(biāo)準(zhǔn)便對激光產(chǎn)品進(jìn)行了嚴(yán)格分級，車載激光雷達(dá)必須滿足Class?1級別，即在任何合理的使用條件下都不會(huì)對人體構(gòu)成傷害。這一嚴(yán)格的設(shè)計(jì)原則使得激光雷達(dá)在滿足探測性能的同時(shí)，能夠充分保障駕駛員和行人的安全。

但手機(jī)或相機(jī)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(jī)攝像頭的CMOS傳感器則沒有這樣的天然保護(hù)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(shí)，局部能量會(huì)在極短時(shí)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(dá)常用的兩種工作波長。這兩種波長各有特點(diǎn)，對人眼安全性的影響也不盡相同。905納米激光雷達(dá)由于波長較接近可見光，在進(jìn)入人眼時(shí)容易聚焦在視網(wǎng)膜上，因此在設(shè)計(jì)時(shí)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(jìn)入眼睛時(shí)會(huì)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(dá)能夠在確保人體安全的同時(shí)采用較高的輸出功率，實(shí)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(hù)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(huì)上，就曾有一位參展觀眾的索尼相機(jī)傳感器因AEye公司采用1550納米激光雷達(dá)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(jī)拍攝激光雷達(dá)的視頻流傳網(wǎng)絡(luò)，視頻中一臺(tái)小米12S Ultra在拍攝蔚來ES7時(shí)，由于靠近激光雷達(dá)，畫面中出現(xiàn)了多條水平綠線，這明顯是由于激光在短時(shí)間內(nèi)直接照射到手機(jī)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(dá)對人眼的設(shè)計(jì)已達(dá)到安全要求，但對電子設(shè)備的保護(hù)則另有挑戰(zhàn)。

CMOS傳感器之所以受損主要是由幾個(gè)原因?qū)е碌摹５谝?，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(shí)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(gè)傳感器區(qū)域的損壞。

手機(jī)或相機(jī)攝像頭與車載激光雷達(dá)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(jī)與激光雷達(dá)的距離較近，且拍攝角度正對激光出射口時(shí)，傳感器接收到的激光能量相對集中，損傷風(fēng)險(xiǎn)大大增加。如果兩者之間保持較遠(yuǎn)距離，或手機(jī)處于側(cè)面拍攝角度，則激光能量在傳播過程中會(huì)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(yàn)智駕功能或看到自動(dòng)駕駛的車輛時(shí)，會(huì)想著去拍攝記錄下，那如何能在拍到視頻的同時(shí)，還不會(huì)損壞攝像頭呢？其實(shí)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(jìn)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(jī)已開始在鏡頭設(shè)計(jì)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(shí)的風(fēng)險(xiǎn)。

總體來說，車載激光雷達(dá)本身在設(shè)計(jì)上已經(jīng)嚴(yán)格按照國際安全標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)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(jī)攝像頭的CMOS傳感器缺乏類似于人眼的天然防護(hù)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(dá)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(shí)增加了對無防護(hù)電子傳感器的潛在風(fēng)險(xiǎn)。

智駕最前沿提醒各位小伙伴，雖然車載激光雷達(dá)對人體安全沒有問題，但在拍攝車輛時(shí)，尤其是使用手機(jī)或相機(jī)拍攝工作中的激光雷達(dá)，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(dá)，給攝像頭進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆雷o(hù)也是十分必要的。