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地库摄像头被烧坏!激光雷达对CMOS有损伤,人眼会受影响吗?

每日经济新闻 2023-12-06 20:14:50

每经记者 孙磊    每经编辑 裴健如

近日,一条“激光雷达烧坏地库摄像头”的视频在网络传播。视频显示,一辆搭载激光雷达的问界M7智驾版汽车经过后,摄像头因拍到车顶的激光雷达,画面在一番闪烁后呈现雪花状,后续无法再正常使用。

据了解,激光雷达作为一种主动测距方式,通过发射激光束并探测回波信号,获取目标的位置特征量。由于光速为已知量,根据飞行时间原理就可以得到从激光雷达到目标点的距离。同时,扫描模块不断将激光束偏转至空间不同位置,从而实现对空间目标不同位置的测量获得三维点云信息。

基于这种工作原理,有观点认为,上述情况的出现或许是因为地库摄像头没装红外滤光片(全称为光学低通滤波器),所以被激光射坏了CCD感光元件。

“激光雷达发射的激光是有能量的,激光雷达功率大就会有伤害,而手机、相机的摄像头(使用的)是CMOS传感器,比较脆弱。”一位不愿具名的车企工作人员告诉《每日经济新闻》记者,“但不是(激光雷达)扫到(摄像头)就会瞎(坏),(激光雷达)正面持续对着摄像头就会损坏。”

激光损坏摄像头时有发生

事实上,激光照坏摄像头的案例此前就有发生。2019年,一位摄影师在参加完国际消费电子展(CES)后,发现其索尼相机出现了一些问题。相机里从某张照片开始,其后拍摄的所有相片都在相同的位置出现了垂直的亮线。经过查看,摄影师发现第一张出现斑纹的照片是在展会现场为一辆自动驾驶汽车拍摄的图片。

彼时的资料显示,这辆自动驾驶汽车装备了来自AEye公司的、处于人眼不可见波长区间的激光雷达。而使用该激光雷达的汽车厂商负责人并没有否认激光雷达可能会对相机传感器造成损坏,同时表示会为摄影师购买新的相机。

在随后的2021年7月,索尼公司在官网上发布文章,警告激光束可能会损坏设备内的图像传感器并造成相机故障。索尼官方不仅提醒避免将镜头暴露在存在激光的活动场所中,还建议在不使用相机时盖好镜头盖。

图片来源:索尼官网

除此之外,也有网友称自己在拍摄蔚来新车ES7时,小米12S Ultra的相机受到了损坏,拍摄出的画面中出现了多条水平绿线;另有网友在社交媒体上称,其在夜拍蔚来ET5和银河时,发现拍出来的照片有两个很亮但看不到的星点,发现是手机摄像头被激光雷达照坏了。

这类情况还出现在生活中。例如,2017年,《皮肤科医生》的一篇案例报告显示,一名医生使用激光器去除患者纹身时,计划使用iPhone 7记录下操作过程。用于录制视频的手机放置在距离患者手部约60厘米的地方,并开启视频录制。当医生使用532nm的激光照射患者纹身位置时,iPhone所录制的画面中突然出现大量的绿色斑点,随后拍摄的所有图片和视频,都会在固定的位置出现这些斑点。据了解,这台iPhone 7的图像传感器,被皮肤反射回来的绿光摧毁了。

激光雷达对CMOS传感器辐照损伤有影响

根据激光雷达的工作原理,其光束强度和波长都会对物体的作用产生影响,而光束的功率和波长被认为是探寻激光对摄像头CMOS传感器带来辐照损伤机制和影响因素时需要考虑的两个因素。

一篇名为《复合激光损伤CMOS图像传感器实验研究》的文章指出,激光波长对CMOS传感器的辐照损伤产生显著影响,波长为532nm的激光辐照引起的损伤最为显著,而波长为1550nm的激光辐照引起的损伤相对较小。

此外,上述实验研究发现,激光功率对CMOS传感器的辐照损伤程度有非常显著的影响,功率越高,对传感器的损伤也越明显;同时辐照时间也对损伤程度产生影响。较短时间的激光辐照会对传感器产生暂时性损伤,而较长时间的辐照则会对传感器产生更为严重和持久的损伤。

在这样的背景下,激光雷达企业通过镜头光圈大小的调整,以及镜头和滤光片的镀膜等措施,来减少对CMOS传感器等光敏元件的干扰和损害。“采用在滤镜上面镀反射膜,能将激光的能量反射一部分,达到减小入射激光能量的强度。”有激光雷达企业的工作人员曾告诉记者。

图片来源:每日经济新闻 资料图

此外,不少摄像头企业也在镜头的前部加上红外滤光片,用于阻挡红外光线的进入。有摄像头企业在其产品介绍中称,红外滤光片可以过滤掉红外线光线,防止红外线光线对光学器件和图像传感器产生损害。红外线光线容易导致光学器件表面产生热量,从而影响机器视觉等应用中的成像质量和清晰度。使用红外滤光片可以将这种干扰降到最小,保护光学器件和图像传感器。

据了解,在摄像头上安装红外滤光片还可以提升图像质量和清晰度。如果不使用红外滤光片,摄像头将会在成像同时感应到可见光和红外线光线,这就会导致图像失真,影响成像质量和清晰度。而使用红外滤光片可以有效过滤掉红外线光线,只让可见光进入,从而提升图像质量和清晰度。

不应长时间注视车载激光雷达

除摄像头之外,业界对于激光雷达对人眼的影响也十分关注。“激光安全如果得不到严格控制,会给用户带来很严重的安全隐患。”《激光产品人眼安全白皮书》就曾提到,“近红外激光器的应用正快速增长,由于发射的激光对人眼不可见,用户对激光辐射的位置、强度以及风险并不知情。”

据悉,激光对人眼的损伤过程主要有热损伤、光化学损伤和电离损伤等。眼球其实也是光学系统,它由不同的屈光介质(晶状体、房水、玻璃体等)和光感受器组成,将入射光汇聚到视网膜上。

美国辐射防护协会公布的数据显示,180nm~315nm波长的紫外光和3000nm~1mm波长的远红外光只能到达角膜;315nm~400nm波长的紫外光和1400nm~3000nm波长的中红外光可以照射到角膜和房水,但不能穿过晶状体;400nm~1400nm波长的可见光和近红外光可以穿透角膜、房水和晶状体,照射到视网膜。

公开资料显示,目前市面上激光雷达主流的两种激光光源波长分别为905nm和1550nm,像理想汽车产品所搭载的禾赛AT128激光雷达,其波长为905nm;蔚来选用的图达通猎鹰,其波长则为1550nm。

图片来源:禾赛科技官网

对比之下,通常人眼可见光波长范围为380nm~760nm,这也意味着1550nm波段距离可见光光谱更远,不仅肉眼不可见,同时大部分光会在到达视网膜之前被眼球的晶状体与角膜吸收,这一高安全阈值的存在让车企可以进一步拉高功率,以求获得更好的识别效果。

而905nm波段的激光距离可见光光谱更近,也不易被吸收,但激光会聚焦在视网膜上。上述不愿具名的车企工作人员告诉记者,为符合人眼安全的要求,905nm波段的激光雷达对功率的限制更加严格。

据悉,国际电工委员会标准(IEC 60825-1)依据激光产品的波长、最大输出激光功率或能量将激光产品分为几个大的安全等级——1类,1M类,2类,2M类,3R类,3B类,4类。其中,数字越大意味着功率越高,也意味着更容易伤害人眼。

苏州大学附属第一医院眼科主任医师姚静艳表示:“1类激光指在任何条件下,眼睛都不会受到有危害的光学辐射;3类激光及以上的类别,在直视激光光束时会对眼睛造成危害;4类激光可用于切割等机械加工,使用不慎可引起火灾。”

记者查阅多家激光雷达企业的相关产品手册发现,当前车载激光雷达的安全等级都是CLASS 1。理论上来看,这些激光雷达对于人眼来说都有足够的安全性。不过,即便如此,多数业内人士仍建议,不应长时间注视车载激光雷达。

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