激光雷達掃壞CMOS，難道汽車(chē)都要變成“光棱坦克”了？

激光雷達，對于汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的重要性不言而喻，它是自動(dòng)駕駛汽車(chē)感知周?chē)h(huán)境的關(guān)鍵傳感器之一。憑借其高精度的 360 度全方位掃描能力，激光雷達能夠實(shí)時(shí)生成車(chē)輛周?chē)h(huán)境的精確三維地圖，精準檢測并追蹤其他車(chē)輛、行人、障礙物等，為自動(dòng)駕駛決策系統提供精準且可靠的數據支持，是保障自動(dòng)駕駛汽車(chē)安全行駛、實(shí)現智能駕駛功能落地的核心基石，正推動(dòng)著(zhù)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)向著(zhù)更智能、更安全的方向加速變革。

但是在給車(chē)輛更安全的環(huán)境感知能力之時(shí)，各位讀者有沒(méi)有想過(guò)，這些越來(lái)越多激光雷達，會(huì )逐漸開(kāi)始危害我們的財產(chǎn)安全，而首當其沖的就是手機攝像頭。

近日，有越來(lái)越多的證據證明，激光雷達會(huì )嚴重威脅CMOS傳感器的正常工作，可能會(huì )永久損壞智能手機攝像頭。Reddit 用戶(hù) Jeguetelli在用他的iPhone 16 Pro Max拍攝一臺全新的沃爾沃 EX90 時(shí)，當鏡頭移動(dòng)到車(chē)頂的激光雷達時(shí)，CMOS直接捕捉到了激光雷達的脈沖，巨大的能量直接擊中了鏡頭下的CMOS，留下了永久性的燒毀像素群，呈現出紅色、粉色和紫色。

拍攝沃爾沃EX90的激光雷達產(chǎn)生的壞點(diǎn)

這不禁讓大眾開(kāi)始擔心起來(lái)，隨著(zhù)路上的激光雷達越來(lái)越多，我們身邊的這種威脅會(huì )不會(huì )越來(lái)越多，我們平時(shí)使用的CMOS損壞還是小事，更進(jìn)一步，這些激光雷達的存在會(huì )不會(huì )成為我們眼鏡的隱藏殺手呢？

首先，我們先來(lái)簡(jiǎn)單說(shuō)說(shuō)什么激光會(huì )損壞我們的CMOS設備。太陽(yáng)光是生活中最常見(jiàn)的光，它由多種波長(cháng)組成。在穿過(guò)大氣層時(shí)，太陽(yáng)光被削弱，導致其照射到地球表面的強度降低。而但是激光不同，激光只能輸出一個(gè)顏色的光波，顏色非常純凈，而且指向性極強，你可能不敢相信，激光的亮度可能比太陽(yáng)光的亮度還要強。在面對如此強光的照射下，CMOS很有可能因自身的熱量過(guò)高，超過(guò)了元件的工作溫度上限，或者即時(shí)電壓超過(guò)限制，那元件就很有可能被擊穿，之后就會(huì )出現壞點(diǎn)、亮點(diǎn)或壞線(xiàn)、亮線(xiàn)。比較有代表性的場(chǎng)景就是各類(lèi)演唱會(huì )的現場(chǎng)，會(huì )有各種用于舞美的激光燈具，隨便在互聯(lián)網(wǎng)上搜索一下，就能找到各類(lèi)手機、相機被激光打壞的帖子。

那么，同樣也是在發(fā)射激光的激光雷達，是不是也同樣兇險呢？首先，先要說(shuō)明的是，雖然同為激光，但是激光雷達發(fā)出的激光顯然于演唱會(huì )上的各類(lèi)激光不同——它用肉眼看不到啊。因為，新能源車(chē)的激光雷達，基本上是紅外雷達，波長(cháng)在900nm或者1550nm之間。

之后我們也來(lái)簡(jiǎn)單聊一聊激光雷達的工作原理：它持續不斷地向外發(fā)射激光脈沖，隨后利用雷達內置的接收器以及先進(jìn)的信息處理系統，精準測量脈沖反射回來(lái)的時(shí)間與強度，也就是所謂的回波，由此計算出物體與車(chē)輛之間的距離以及物體的大致形狀。值得注意的是，激光雷達發(fā)出的激光并非連續的光束，而是在極短的時(shí)間間隔內，以納秒（十億分之一秒）級別的速度快速進(jìn)行打點(diǎn)操作。至于 128 線(xiàn)、192 線(xiàn)的激光雷達，這個(gè)數字代表的是它們在同一時(shí)刻能夠發(fā)射出的光線(xiàn)道數，線(xiàn)數越多，其探測的精度也就越高。

在如此高精度的探測模式下，一般的車(chē)載激光雷達會(huì )持續掃描車(chē)輛前方水平 120°、垂直 25° 范圍內數百米的區域，以獲取豐富的環(huán)境感知數據。在這樣大面積且高頻率的掃描過(guò)程中，手機鏡頭幾乎難以避免地會(huì )接觸到激光雷達發(fā)射出的激光射線(xiàn)。起初，它可能會(huì )燒毀 CMOS 上的微透鏡、拜爾濾鏡等關(guān)鍵部件，隨著(zhù)激光持續作用，最終甚至會(huì )直接燒毀布線(xiàn)層。這種損壞在手機屏幕上會(huì )呈現出從一個(gè)小小的亮點(diǎn)，逐漸發(fā)展成一條線(xiàn)，直至影響整個(gè)屏幕畫(huà)面的不良現象。

那這么說(shuō)來(lái)，街上現在越來(lái)越多的激光雷達在車(chē)頭上頂著(zhù)，豈不是一個(gè)個(gè)都成了“光棱坦克”了？對于設備的CMOS來(lái)說(shuō)大街直接成了最危險的地方，無(wú)數的激光雷達掃來(lái)掃掃去，沾著(zhù)死碰到亡的。但是這種被車(chē)頂激光雷達打壞CMOS的現象也沒(méi)有大規模發(fā)生，只是極個(gè)別事件，這又是這么回事兒呢？

眾所周知，咱也不能拋開(kāi)計量談毒性，在這里筆者整理了一下《中國光學(xué)》期刊對于《激光對 CMOS 圖像傳感器的損傷問(wèn)題》的研究論文。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，對于波長(cháng)較短的 532nm 激光，當能量密度達到約 28.95mJ/cm2 時(shí)，CMOS 圖像傳感器就會(huì )出現不可逆的點(diǎn)損傷，而波長(cháng)較長(cháng)的 1064nm 激光，需要將能量密度升高至約 40.79mJ/cm2，才會(huì )在 CMOS 圖像傳感器上產(chǎn)生點(diǎn)損傷。

進(jìn)一步的實(shí)驗表明，當 532nm 激光的能量密度達到 69.91mJ/cm2 時(shí)，CMOS 圖像傳感器不僅會(huì )出現點(diǎn)損傷，還會(huì )出現橫縱向的線(xiàn)損傷，損傷點(diǎn)橫縱向區域的整條線(xiàn)的像素失效，此時(shí)受損像素數量有所增加，但其他區域的像素仍能正常工作。隨著(zhù)能量密度繼續提高，當達到 167.6mJ/cm2 時(shí)，整個(gè)圖像線(xiàn)損傷現象明顯，相機成像質(zhì)量大幅下降，畫(huà)面變得模糊，且顯微鏡觀(guān)察下發(fā)現激光燒蝕面積進(jìn)一步擴大，損傷區域內出現嚴重的深坑，影響到感光層后的金屬電路層，阻礙信號傳輸。當激光能量密度超過(guò) 519.3mJ/cm2 時(shí)，探測器完全無(wú)法成像。

對于 1064nm 激光，當能量密度達到100.6mJ/cm2 時(shí)，出現線(xiàn)損傷；在能量密度為132.4mJ/cm2時(shí)，CMOS 圖像傳感器遭受功能性損傷；而當能量密度高達1.24J/cm2時(shí)，探測器致盲，無(wú)法正常工作。

從以上數據，我們大概可以得出一個(gè)結論，就是波長(cháng)越長(cháng)的的激光，燒毀CMOS所需的能量就越大，而上文中提到，目前主流的車(chē)用激光雷達的波長(cháng)都在900nm到1550nm之間。具體來(lái)說(shuō)就是兩種規格 905nm 和 1550nm。而作為對比，主要做905nm激光雷達產(chǎn)品的企業(yè)禾賽科技曾經(jīng)透露過(guò)一個(gè)參數，在距離激光雷達 10cm 的位置，功率密度大概是 0.0004 W/cm2。也就是說(shuō)在這個(gè)距離下，每秒CMOS受到激光照射的功率 0.4 mJ/cm2。對比一下1064nm對于CMOS的損傷閾值為100.6mJ/cm2，可以說(shuō)微不足道。

根據影視颶風(fēng)以及綠芯頻道的實(shí)測，市面上絕大多數的激光雷達對于CMOS來(lái)說(shuō)都是安全的。但是這里面有一個(gè)異類(lèi)，就是蔚來(lái)ET7所使用的1550nm的圖達通獵鷹激光雷達，它會(huì )確實(shí)在10cm之內損害大部分手機的CMOS。

但各位先別急著(zhù)“噴”蔚來(lái)，蔚來(lái)之所以選擇1550nm激光雷達不僅它的功率更大，能輕松探測超過(guò)400M以上，遠遠超過(guò)主流905nm的200米左右，而且還是因為它對于人眼有著(zhù)更好的保護效果。因為根據研究，1550nm波長(cháng)的激光會(huì )被水大量吸收，也就是說(shuō)，當這些激光照射到人眼的時(shí)候，就會(huì )被晶狀體、角膜等等結構吸收，根本照射不到視網(wǎng)膜。更何況10cm的距離相當于人要爬上前機蓋，把手機對著(zhù)激光雷達拍攝，這樣的拍攝姿勢生活中就很難可以做到。

那么也許有讀者會(huì )問(wèn)，既然蔚來(lái)的激光雷達可以更好的保護人眼，那么其他主流的激光雷達會(huì )對人眼有害嘍？我們先說(shuō)結論！經(jīng)過(guò)嚴格的設計、精細的調控和國際標準的嚴格認證，車(chē)載激光雷達在正常使用情況下是安全的，因為現在全球的激光標準都是以保護人眼為第一準則，更嬌貴的CMOS暫時(shí)不在保護范圍，絕大部分情況也是安全的，重點(diǎn)保護的人眼就更沒(méi)問(wèn)題了。

全球范圍內，IEC 60825-1 標準是激光產(chǎn)品安全領(lǐng)域最具權威性的規范。它依據激光對人體可能造成的傷害風(fēng)險，將產(chǎn)品細分為不同安全等級。其中，Class 1 級別激光產(chǎn)品在正常操作場(chǎng)景下，不會(huì )對人眼產(chǎn)生危害。對于車(chē)載激光雷達而言，其設計階段嚴格遵循 Class 1 安全準則，這要求設備在直接觀(guān)測或經(jīng)漫反射后，其激光輸出功率與能量均需大幅低于生物組織損傷閾值，從而確保使用過(guò)程中的安全性。

但或許又有讀者會(huì )想，未來(lái)道路上很可能出現多輛搭載激光雷達的汽車(chē)同時(shí)行駛的情況，這是否會(huì )讓發(fā)射的激光束在空間上疊加，導致累積效應從而對人眼造成潛在傷害？

針對這一問(wèn)題，通常有以下分析思路：一方面，多車(chē)激光雷達同時(shí)運行時(shí)，其激光束在路面上的實(shí)際交疊區域往往存在于距離車(chē)輛較遠的區域，此時(shí)激光能量密度已大幅衰減；另一方面，激光雷達采用動(dòng)態(tài)掃描技術(shù)，各激光束在空間分布與發(fā)射時(shí)序上存在差異，同時(shí)精確聚焦于人眼瞳孔的概率極低，計算結果表明僅為十億分之一左右；再者，即便發(fā)生短暫疊加，由于掃描速率極高，疊加持續時(shí)間僅為微秒量級，遠未達到引發(fā)生物組織損傷的照射時(shí)長(cháng)閾值。因此，即便在最復雜的路況下，激光雷達的累積輻射強度也遠低于對人眼或皮膚造成傷害的臨界水平。

因此，各位讀者不用擔心現在的激光雷達會(huì )對視力造成影響，而對于喜歡給愛(ài)車(chē)拍照的讀者來(lái)說(shuō)，大部分車(chē)輛都可以放心拍。而對于蔚來(lái)ET7的車(chē)主，應該也沒(méi)人會(huì )爬上前機蓋頂給不好看的激光雷達大鼓包拍微距或者特寫(xiě)吧？對...對吧，應該沒(méi)有吧？