時間:2025-09-12 16:41:12來源:21ic電子網
然而,隨著二者在自動駕駛領域的廣泛應用,一個備受關注的問題逐漸浮現:激光雷達是否會對攝像頭造成傷害?
激光雷達的工作原理及特性
激光雷達主要基于飛行時間(Time of Flight,ToF)測距技術。其工作時,發射系統向周圍環境發射短脈沖激光,當激光束遇到目標物體后,部分光線會反射回激光雷達的接收系統。通過精確測量激光從發射到接收的時間差,結合光速這一已知常量,便能精準計算出目標物體與激光雷達之間的距離。為實現對車輛周圍 360 度環境的全面掃描,激光雷達通常采用高速旋轉或傾斜掃描的方式,確保激光束能夠持續覆蓋各個方位。
當前,車載激光雷達常用的工作波長主要有 1550 納米和 905 納米兩種。其中,905 納米波長的激光相對接近可見光,但其進入人眼時容易聚焦在視網膜上,為保障人眼安全,其激光功率必須被嚴格控制在較低水平,這在一定程度上限制了其探測距離與精度。而 1550 納米波長的激光,由于大部分能量在進入眼睛時會被角膜和晶狀體吸收,對人眼相對安全,因此可以采用較高的輸出功率,從而實現更遠的探測距離和更高的探測精度,在自動駕駛場景中展現出顯著優勢。
攝像頭的工作原理及關鍵部件
攝像頭的核心工作原理是將接收到的光信號轉換為電信號。當景物通過鏡頭聚焦后,生成的光學圖像投射到圖像傳感器表面。圖像傳感器作為攝像頭的關鍵部件,主要分為 CCD(電荷耦合器件)和 CMOS(互補金屬氧化物半導體)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,當光線照射到光電二極管上時,會產生相應的電荷,這些電荷所代表的電信號經過 A/D(模數轉換)轉換后,變成數字圖像信號,隨后被傳輸至數字信號處理芯片(DSP)進行加工處理,最終通過相關接口傳輸到顯示設備或存儲設備中。
CMOS 傳感器對光線極為敏感,能夠捕捉到從紫外線到紅外線等廣泛頻譜范圍內的光線。然而,這種高敏感性也使其在面對特殊光源時,存在一定的風險。相較于人眼,CMOS 傳感器缺乏角膜、晶狀體等天然的保護層和能量吸收分散機制,一旦受到高能量光線的直接照射,局部區域的能量可能在極短時間內急劇積累,進而引發一系列問題。
激光雷達傷害攝像頭的可能性分析
高能量激光對 CMOS 傳感器的損害
當高功率的激光直接照射到 CMOS 傳感器上時,可能會引發多種負面效應。首先,激光束在傳感器表面形成的局部高能聚焦,會導致傳感器局部溫度迅速上升,產生嚴重的局部過熱效應。這種過熱現象可能會破壞半導體材料的內部結構,使傳感器的部分像素點失去正常的感光功能,在拍攝的圖像中表現為出現明顯的燒壞痕跡或異常亮點。
其次,高能激光的直接刺激還可能導致傳感器內部電路發生短路或擊穿。由于 CMOS 傳感器內部的電路結構極為精細,高能量的激光可能會使電路中的電子元件承受過高的電壓和電流,從而導致部分像素的電路連接失效,最終造成整個像素點無法正常工作,在圖像中形成黑色或異常顏色的像素塊,嚴重影響圖像質量。
再者,即使單次激光照射的能量不足以對傳感器造成即時性的嚴重損傷,但如果在短時間內傳感器連續多次受到激光照射,能量的累積效應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,可能會導致傳感器的性能逐漸下降,甚至最終導致整個傳感器區域完全損壞,使攝像頭無法正常工作。
激光雷達與攝像頭相對位置的影響
攝像頭與激光雷達之間的相對位置、拍攝角度以及距離等因素,對攝像頭是否會受到傷害起著至關重要的作用。當攝像頭與激光雷達的距離較近,且拍攝角度恰好正對激光出射口時,攝像頭的 CMOS 傳感器接收到的激光能量相對集中,此時傳感器遭受損傷的風險將大大增加。因為在這種情況下,激光束幾乎是直接作用于傳感器表面,能量密度較高,更容易引發上述的過熱、短路等問題。
相反,如果攝像頭與激光雷達之間保持較遠距離,或者攝像頭處于側面拍攝角度,激光能量在傳播過程中會因發散、散射以及空氣介質的吸收等因素而顯著衰減。當激光能量衰減到一定程度后,其對 CMOS 傳感器的影響將變得極為有限,從而大大降低了對攝像頭造成傷害的可能性。
實際案例與研究
早在 2019 年的 CES 展會上,就曾發生過一起與激光雷達傷害攝像頭相關的事件。當時,一位參展觀眾使用索尼相機拍攝展示車輛,該車輛配備了采用 1550 納米激光雷達的自動駕駛系統。由于相機距離激光雷達較近且角度正對,拍攝過程中,相機傳感器受到激光雷達高功率輸出的影響,出現了圖像數據明顯缺陷的情況,這一事件直觀地展示了激光雷達對攝像頭可能產生的損害。
此外,在網絡上也曾流傳一段手機拍攝激光雷達的視頻。視頻中,一臺小米 12S Ultra 手機在拍攝蔚來 ES7 時,當鏡頭靠近車頂的激光雷達,手機拍攝畫面中迅速出現了多條水平綠線。經分析,這是由于激光在短時間內直接照射到手機攝像頭上,導致局部像素受損,從而在圖像中形成了異常的線條。
防護措施與未來展望
為降低激光雷達對攝像頭的潛在危害,目前已經有一些針對性的防護措施被提出并應用。例如,在攝像頭前加裝特殊設計的防眩光濾光片,這種濾光片能夠有效過濾掉特定波長的激光,減少其對傳感器的影響。同時,采用特殊涂層對鏡頭進行處理,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的能量密度。此外,通過改進鏡頭結構,優化傳感器的布局和防護設計,提高攝像頭整體的抗干擾能力,也是增強攝像頭對高能激光抵抗能力的有效途徑。
隨著自動駕駛技術的持續發展與普及,激光雷達和攝像頭作為核心傳感器,其安全性和兼容性問題將受到越來越多的關注。未來,一方面需要汽車制造商和零部件供應商在產品設計和生產過程中,充分考慮激光雷達與攝像頭之間的相互影響,通過優化系統架構、調整部件參數等方式,從源頭上降低潛在風險;另一方面,相關行業標準和規范也需要進一步完善和細化,明確激光雷達發射功率、波長范圍以及攝像頭抗干擾能力等關鍵指標的安全閾值,為產品的研發、生產和應用提供更加嚴格的指導和約束,確保自動駕駛系統的安全性和可靠性,為廣大用戶帶來更加安全、便捷的出行體驗。
綜上所述,車載激光雷達在特定條件下確實存在傷害攝像頭的可能性。盡管目前汽車行業已經采取了一系列措施來保障激光雷達對人體的安全,但對于攝像頭等電子設備的防護仍需進一步加強。無論是駕駛者還是相關從業者,都應充分認識到這一潛在風險,并在實際使用和操作過程中,采取適當的防護措施,以避免不必要的損失。
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