激光治眼睛有什么危害
手机摄像头拍车载激光雷达,传感器直接被烧出绿线。
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▲点击图片查看视频
在最近流传的一段视频中,画面在靠近蔚来 ES7 车顶的激光雷达后开始出现异样,最终在画面上留下了一横一竖两条直线。
这是典型的相机 CMOS 传感器被激光烧坏的表现。
当下激光雷达上车已不是什么新鲜事,车企也乐于将激光雷达当作辅助驾驶领域的核心卖点,在诸如小鹏、极狐等等「新势力」车型上,激光雷达甚至不止一颗。
尽管你未曾察觉,但迎面驶来的汽车,可能正在用激光雷达对你「扫射」。
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这也引申出一个更重要的问题:
车载激光雷达,对人眼到底有没有影响?
毕竟 CMOS 坏了可以再换,我们的眼睛可就这一对。
激光雷达,我瞅你咋滴?
先上省流结论:正常情况下,车载激光雷达不会对人眼有害。
国际电工委员会标准(IEC 60825-1)将激光产品分为七个等级:
1 类、1M 类、2 类、2M 类、3R 类、3B 类、4 类
数字越大意味着功率越高,也意味着更容易伤害人眼。
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」,而 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。
常见的激光产品有很多种,除了车载激光雷达之外,还有诸如:
- iPhone 上的 LiDAR
- 扫地机等家电产品
- 路上能见到施工队使用的激光测距仪
- 激光武器(不是)
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▲从 iPhone 12 Pro 开始,「Pro」版 iPhone 都搭载了一颗激光雷达
激光产品早已覆盖我们的日常生活,被激光照射,其实并不是什么稀罕事。而上面列举的激光产品除了激光测距仪与激光武器之外,都为 1 类激光产品。
目前已经上车的车载激光雷达,也属于 1 类激光范畴,无论是蔚来选用的图达通猎鹰,还是理想选用的禾赛 AT128,都处于这一行列——这也意味着你可以安心出门,不用担心自己宝贵的眼睛会出什么事了。
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但不同的车载激光雷达,在波段上依然有分别,不同的波段对人眼的影响也并不相同。
目前常见的车载激光雷达分为 905nm 和 1550nm 两个波段。
1550nm 波段距离可见光光谱更远,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,激光将聚焦在视网膜上。受此影响,905nm 波段的激光雷达对功率的限制更加严格,以符合人眼安全的要求。
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▲不少新势力青睐的禾赛 AT128
当然,抛开剂量谈毒性就是扯淡。只要在符合标准的低功率条件下,无论是 905nm 还是 1550nm,对于人眼来说都有足够的安全性,几乎不可能对人眼造成什么实质性损伤。
毕竟车企可不傻,如果真对人体明显有害,先不说与激光雷达上车的「安全」宗旨南辕北辙,光是这其中背负的社会责任与舆论压力就会让车企望而却步,更别说大规模装配了。
保护我方摄像头
请放心,只要激光雷达仍处于 1 类激光范畴内,盯着「带犄角的车」并不会烧坏你的眼睛。
但各类镜头 CMOS 可就不这么想了。
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如果你上网搜索被激光打坏的 CMOS 案例,相关的惨案比比皆是。在索尼官网的帮助指南中也有以下的警告:
请勿将镜头直接暴露在激光束等光束下。这样会损坏图像传感器,导致出现故障。
CMOS 传感器对光的波段更加敏感,或者换句话说,「是它太强了」,让它能看见「不该看见的东西」。而与人眼不同,CMOS 并没有能够吸收激光的能力,这也让 CMOS 更容易被高能量的激光射出坏点。
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▲ CMOS&CCD:什么光我没见过?
在开头的案例中,摄像头面对的是一台蔚来 ES7,车顶是一颗 1550nm 波段的图达通猎鹰激光雷达。1550nm 激光雷达的功率通常更高,也就更有可能对近处的摄像头「发起攻击」。最终,CMOS 在这场搏斗中伤痕累累,留下了不可灭的永久印记。
不过,我们不妨小小展开设想一下,既然车载激光雷达有烧坏摄像头的可能性,那如果「一不小心」照射到了路面的监控摄像头,那岂不是……
想要让自己的爱车化身移动电子战武器,与路面上的 CMOS 干一仗,你需要:
- 距离要足够近,让 CMOS 接收到足够的能量;
- 不能有各种物体的遮挡。
这么看下来,车顶车载激光雷达烧坏摄像头的条件还是比较苛刻的。而路面的监控摄像头距离通常较远,被激光雷达烧坏的概率很低,寄希望于车载激光雷达与监控摄像头硬刚的朋友们,还是老实遵守交通规则吧。
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不过,并不是所有的车载激光雷达都采用瞭望塔布局,安放在车顶,也并不是所有的摄像头距离都很远。
小鹏就习惯将激光雷达安装在车头两端,车灯下沿的位置,在面对读取车牌的道闸摄像头确实有近距离接触的可能性。
目前并没有大规模的报道出现,不过如果摄像头常常被激光烧坏,相信利益相关方早就炸锅了。
但在特殊条件下,激光雷达确实存在损害 CMOS 摄像头的可能,尽管这种可能性很小。
下次你想拍激光雷达细节的时候,最好还是留意一下车辆的启动状态,免得拍车不成反「蚀」CMOS 了。
激光雷达,该选吗?怎么选?
说回激光雷达本身。
905nm 与 1550nm,这两种波长的车载激光雷达是目前最为常见的选择。但两者怎么选,无论对于车企,还是对于消费者来说,都是个好问题。
大体来说,这是一道关于钱的算术题。
正如前文提到的,因为距离可见光光谱更远,1550nm 波长的激光雷达对人眼更加安全,也就可以将功率开得更高,换来的结果便是探测距离提升、光斑质量更高、透雾性能也更好,从而提供更充实的信息。
而信息的多少,直接决定了辅助驾驶系统最终能否做出正确的判断。
总而言之,天花板上限更高了。
但诚如某汽车品牌广告词「至理金句」一般:「好」大概率就是「贵」。
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受限于半导体工艺,目前的 1550nm 激光雷达均使用光纤激光器,同时对接收器也有更高的要求,在成本上要高于 905nm,成本的提升最终也会反馈在售价上,真正为激光雷达买单的「富哥」,还是终端的车主们。
相比之下,905nm 也并不是一无是处。
比较便宜当然是 905nm 激光雷达的一大优良品质,此外,正因为功率相较 1550nm 更低,905nm 的工作温度、能耗表现都更加优秀。
这也让 905nm 激光雷达在市场上拥有更大的下沉潜力,有机会普及到更多的车型上。
另外,905nm 激光雷达的「身材」也更加娇小,也就更有机会完美融入到车身设计之中,规避「头上有犄角」的突兀设计。
尽管马斯克坚决与激光雷达路线的辅助驾驶撇清界限,特斯拉的纯视觉辅助驾驶中也没有激光雷达的一席之地,但至少在目前,激光雷达仍然是不少车企大力宣传的卖点。原因也很简单:多传感器搭配融合,带来更多的安全冗余。
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纯视觉路线意味着辅助驾驶系统需要通过摄像头判断一切信息,并且通过算法感知物体,这会催生两个问题:
第一是看不清,第二是不认识。
纯视觉意味着辅助驾驶与人眼一样,受到路面照明条件与天气条件的影响。在路面光线条件不佳的情况下,判断难度陡然上升。
而激光雷达则不受照明的影响,对于夜间行车而言,激光雷达的加入无异于多了一重保障(这或许也能解释为什么特斯拉的大灯高度通常高于其他品牌)。
即便看得清,纯视觉仍然需要依靠机器学习来识别物体。对于未被定义、静态异形物体,纯视觉算法也可能将其忽略。
多传感器的融合,在硬件层面上让辅助驾驶有了更多感知手段,从理论上来说,感知的上限自然也更高了。
除非有如特斯拉一般对纯视觉路线的执着与积累,各路传感器与雷达装车上路只会越来越多,而究其原因,大概只有两个字:「安全」。
不只是对你的眼睛,更是对参与在交通中的所有人。
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