在自動(dòng)駕駛技術(shù)的蓬勃發(fā)展進(jìn)程中，激光雷達(dá)與攝像頭已然成為車輛感知外部環(huán)境的關(guān)鍵部件。激光雷達(dá)憑借發(fā)射激光束并接收反射光來(lái)精確測(cè)定目標(biāo)距離與位置，進(jìn)而構(gòu)建高精度三維點(diǎn)云圖;攝像頭則通過(guò)捕捉光線形成圖像，為車輛提供豐富紋理與視覺(jué)信息。然而，隨著二者在自動(dòng)駕駛領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，一個(gè)備受關(guān)注的問(wèn)題逐漸浮現(xiàn)：激光雷達(dá)是否會(huì)對(duì)攝像頭造成傷害?

激光雷達(dá)的工作原理及特性

激光雷達(dá)主要基于飛行時(shí)間(Time of Flight，ToF)測(cè)距技術(shù)。其工作時(shí)，發(fā)射系統(tǒng)向周圍環(huán)境發(fā)射短脈沖激光，當(dāng)激光束遇到目標(biāo)物體后，部分光線會(huì)反射回激光雷達(dá)的接收系統(tǒng)。通過(guò)精確測(cè)量激光從發(fā)射到接收的時(shí)間差，結(jié)合光速這一已知常量，便能精準(zhǔn)計(jì)算出目標(biāo)物體與激光雷達(dá)之間的距離。為實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛周圍 360 度環(huán)境的全面掃描，激光雷達(dá)通常采用高速旋轉(zhuǎn)或傾斜掃描的方式，確保激光束能夠持續(xù)覆蓋各個(gè)方位。

當(dāng)前，車載激光雷達(dá)常用的工作波長(zhǎng)主要有 1550 納米和 905 納米兩種。其中，905 納米波長(zhǎng)的激光相對(duì)接近可見(jiàn)光，但其進(jìn)入人眼時(shí)容易聚焦在視網(wǎng)膜上，為保障人眼安全，其激光功率必須被嚴(yán)格控制在較低水平，這在一定程度上限制了其探測(cè)距離與精度。而 1550 納米波長(zhǎng)的激光，由于大部分能量在進(jìn)入眼睛時(shí)會(huì)被角膜和晶狀體吸收，對(duì)人眼相對(duì)安全，因此可以采用較高的輸出功率，從而實(shí)現(xiàn)更遠(yuǎn)的探測(cè)距離和更高的探測(cè)精度，在自動(dòng)駕駛場(chǎng)景中展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢(shì)。

攝像頭的工作原理及關(guān)鍵部件

攝像頭的核心工作原理是將接收到的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。當(dāng)景物通過(guò)鏡頭聚焦后，生成的光學(xué)圖像投射到圖像傳感器表面。圖像傳感器作為攝像頭的關(guān)鍵部件，主要分為 CCD(電荷耦合器件)和 CMOS(互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)兩種類型。以 CMOS 傳感器為例，其表面包含著大量的光電二極管，當(dāng)光線照射到光電二極管上時(shí)，會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的電荷，這些電荷所代表的電信號(hào)經(jīng)過(guò) A/D(模數(shù)轉(zhuǎn)換)轉(zhuǎn)換后，變成數(shù)字圖像信號(hào)，隨后被傳輸至數(shù)字信號(hào)處理芯片(DSP)進(jìn)行加工處理，最終通過(guò)相關(guān)接口傳輸?shù)斤@示設(shè)備或存儲(chǔ)設(shè)備中。

CMOS 傳感器對(duì)光線極為敏感，能夠捕捉到從紫外線到紅外線等廣泛頻譜范圍內(nèi)的光線。然而，這種高敏感性也使其在面對(duì)特殊光源時(shí)，存在一定的風(fēng)險(xiǎn)。相較于人眼，CMOS 傳感器缺乏角膜、晶狀體等天然的保護(hù)層和能量吸收分散機(jī)制，一旦受到高能量光線的直接照射，局部區(qū)域的能量可能在極短時(shí)間內(nèi)急劇積累，進(jìn)而引發(fā)一系列問(wèn)題。

激光雷達(dá)傷害攝像頭的可能性分析

高能量激光對(duì) CMOS 傳感器的損害

當(dāng)高功率的激光直接照射到 CMOS 傳感器上時(shí)，可能會(huì)引發(fā)多種負(fù)面效應(yīng)。首先，激光束在傳感器表面形成的局部高能聚焦，會(huì)導(dǎo)致傳感器局部溫度迅速上升，產(chǎn)生嚴(yán)重的局部過(guò)熱效應(yīng)。這種過(guò)熱現(xiàn)象可能會(huì)破壞半導(dǎo)體材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，使傳感器的部分像素點(diǎn)失去正常的感光功能，在拍攝的圖像中表現(xiàn)為出現(xiàn)明顯的燒壞痕跡或異常亮點(diǎn)。

其次，高能激光的直接刺激還可能導(dǎo)致傳感器內(nèi)部電路發(fā)生短路或擊穿。由于 CMOS 傳感器內(nèi)部的電路結(jié)構(gòu)極為精細(xì)，高能量的激光可能會(huì)使電路中的電子元件承受過(guò)高的電壓和電流，從而導(dǎo)致部分像素的電路連接失效，最終造成整個(gè)像素點(diǎn)無(wú)法正常工作，在圖像中形成黑色或異常顏色的像素塊，嚴(yán)重影響圖像質(zhì)量。

再者，即使單次激光照射的能量不足以對(duì)傳感器造成即時(shí)性的嚴(yán)重?fù)p傷，但如果在短時(shí)間內(nèi)傳感器連續(xù)多次受到激光照射，能量的累積效應(yīng)也可能逐漸突破傳感器的耐受極限。隨著累積損傷的不斷加劇，可能會(huì)導(dǎo)致傳感器的性能逐漸下降，甚至最終導(dǎo)致整個(gè)傳感器區(qū)域完全損壞，使攝像頭無(wú)法正常工作。

激光雷達(dá)與攝像頭相對(duì)位置的影響

攝像頭與激光雷達(dá)之間的相對(duì)位置、拍攝角度以及距離等因素，對(duì)攝像頭是否會(huì)受到傷害起著至關(guān)重要的作用。當(dāng)攝像頭與激光雷達(dá)的距離較近，且拍攝角度恰好正對(duì)激光出射口時(shí)，攝像頭的 CMOS 傳感器接收到的激光能量相對(duì)集中，此時(shí)傳感器遭受損傷的風(fēng)險(xiǎn)將大大增加。因?yàn)樵谶@種情況下，激光束幾乎是直接作用于傳感器表面，能量密度較高，更容易引發(fā)上述的過(guò)熱、短路等問(wèn)題。

相反，如果攝像頭與激光雷達(dá)之間保持較遠(yuǎn)距離，或者攝像頭處于側(cè)面拍攝角度，激光能量在傳播過(guò)程中會(huì)因發(fā)散、散射以及空氣介質(zhì)的吸收等因素而顯著衰減。當(dāng)激光能量衰減到一定程度后，其對(duì) CMOS 傳感器的影響將變得極為有限，從而大大降低了對(duì)攝像頭造成傷害的可能性。

實(shí)際案例與研究

早在 2019 年的 CES 展會(huì)上，就曾發(fā)生過(guò)一起與激光雷達(dá)傷害攝像頭相關(guān)的事件。當(dāng)時(shí)，一位參展觀眾使用索尼相機(jī)拍攝展示車輛，該車輛配備了采用 1550 納米激光雷達(dá)的自動(dòng)駕駛系統(tǒng)。由于相機(jī)距離激光雷達(dá)較近且角度正對(duì)，拍攝過(guò)程中，相機(jī)傳感器受到激光雷達(dá)高功率輸出的影響，出現(xiàn)了圖像數(shù)據(jù)明顯缺陷的情況，這一事件直觀地展示了激光雷達(dá)對(duì)攝像頭可能產(chǎn)生的損害。

此外，在網(wǎng)絡(luò)上也曾流傳一段手機(jī)拍攝激光雷達(dá)的視頻。視頻中，一臺(tái)小米 12S Ultra 手機(jī)在拍攝蔚來(lái) ES7 時(shí)，當(dāng)鏡頭靠近車頂?shù)募す饫走_(dá)，手機(jī)拍攝畫(huà)面中迅速出現(xiàn)了多條水平綠線。經(jīng)分析，這是由于激光在短時(shí)間內(nèi)直接照射到手機(jī)攝像頭上，導(dǎo)致局部像素受損，從而在圖像中形成了異常的線條。

防護(hù)措施與未來(lái)展望

為降低激光雷達(dá)對(duì)攝像頭的潛在危害，目前已經(jīng)有一些針對(duì)性的防護(hù)措施被提出并應(yīng)用。例如，在攝像頭前加裝特殊設(shè)計(jì)的防眩光濾光片，這種濾光片能夠有效過(guò)濾掉特定波長(zhǎng)的激光，減少其對(duì)傳感器的影響。同時(shí)，采用特殊涂層對(duì)鏡頭進(jìn)行處理，也可以在一定程度上分散激光能量，降低激光直射傳感器時(shí)的能量密度。此外，通過(guò)改進(jìn)鏡頭結(jié)構(gòu)，優(yōu)化傳感器的布局和防護(hù)設(shè)計(jì)，提高攝像頭整體的抗干擾能力，也是增強(qiáng)攝像頭對(duì)高能激光抵抗能力的有效途徑。

隨著自動(dòng)駕駛技術(shù)的持續(xù)發(fā)展與普及，激光雷達(dá)和攝像頭作為核心傳感器，其安全性和兼容性問(wèn)題將受到越來(lái)越多的關(guān)注。未來(lái)，一方面需要汽車制造商和零部件供應(yīng)商在產(chǎn)品設(shè)計(jì)和生產(chǎn)過(guò)程中，充分考慮激光雷達(dá)與攝像頭之間的相互影響，通過(guò)優(yōu)化系統(tǒng)架構(gòu)、調(diào)整部件參數(shù)等方式，從源頭上降低潛在風(fēng)險(xiǎn);另一方面，相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范也需要進(jìn)一步完善和細(xì)化，明確激光雷達(dá)發(fā)射功率、波長(zhǎng)范圍以及攝像頭抗干擾能力等關(guān)鍵指標(biāo)的安全閾值，為產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)和應(yīng)用提供更加嚴(yán)格的指導(dǎo)和約束，確保自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的安全性和可靠性，為廣大用戶帶來(lái)更加安全、便捷的出行體驗(yàn)。

綜上所述，車載激光雷達(dá)在特定條件下確實(shí)存在傷害攝像頭的可能性。盡管目前汽車行業(yè)已經(jīng)采取了一系列措施來(lái)保障激光雷達(dá)對(duì)人體的安全，但對(duì)于攝像頭等電子設(shè)備的防護(hù)仍需進(jìn)一步加強(qiáng)。無(wú)論是駕駛者還是相關(guān)從業(yè)者，都應(yīng)充分認(rèn)識(shí)到這一潛在風(fēng)險(xiǎn)，并在實(shí)際使用和操作過(guò)程中，采取適當(dāng)?shù)姆雷o(hù)措施，以避免不必要的損失。