出品 | 虎嗅汽車組
作者 | 王笑漁
編輯 | 周到
頭圖 | Marvel Studios
" 電池有輻射，不買電動車。"
" 電機有輻射，不買電動車。"
" 換電站有輻射，不買換電的車。"
繼 " 電池輻射 " 之後，如今，大家不買電動車的理由又要多了一條——激光雷達會有 " 激光輻射 "。前不久，有網友爆料：拍攝蔚來 ES7 的激光雷達時候，小米 12SU 的相機傳感器直接被燒出綠線。
無獨有偶，2019 年的 CES 展上，也發生過類似的激光雷達灼傷攝像頭傳感器的案例。
一位工程師在拍攝自動駕駛車時，手上價值 1,998 美元的索尼相機就被激光雷達灼傷了。他随後拍攝的每一張照片，都會出現兩個明亮的紫色斑點，并散發出水平和垂直的綠線。
當拍攝的畫面中出現這種綠線，那麽大概率就意味着，激光雷達已經把相機 CMOS 圖像傳感器給燒壞了。而這種損傷，往往是不可逆的。
作爲電動車 " 堆料清單 " 上必選的智能化配置，激光雷達從 2022 年開始大規模量産上車了。有的車型用了一顆激光雷達，有的是兩顆。最極限的像長城的沙龍機甲龍，在前後左右共裝了四顆激光雷達。基本上，隻要這些車輛處于啓動狀态，激光雷達就會實時地對周遭行人、車輛和物體進行掃描。
看到這，很可能大家會有一個疑問：激光雷達會灼傷攝像頭，那它是否會損傷人的眼睛呢？
隻要是激光雷達，就會釋放能量
首先大家要知道，激光在我們身邊無處不在。
目前大多數智能手機中都帶有波長爲 940nm 的 Vcsel（垂直腔面發射激光器）模組用于人臉識别。據不完全統計，我們每天進行密碼解鎖、刷臉支付等行爲，會進行 100 次以上的 " 刷臉 "。每次刷臉時都會有近 30000 束不可見的近紅外激光在臉上照射 2 秒。
在如今這個時代，激光的照射隻會越加頻繁。
車載激光雷達的工作原理，其實說來也簡單。作爲一種主動測距方式，激光雷達通過發射激光束并探測回波 信号，獲取目标的位置特征量。激光雷達的基本組成如圖下所示，主要由發射模塊、接收模塊、掃描模塊和控制模塊 4 個子模塊組成。
激光器發射出的光束，打到地面的樹木、道路、橋梁和建築物等障礙物上，反射的部分光波會被激光雷達的接收器接收。
由于光速爲已知量，那麽根據飛行時間原理可以得到從激光雷達到目标點的距離。與此同時，掃描模塊不斷将激光束偏轉至空間不同位置，從而實現對空間目标不同位置的測量獲得三維點雲信息，繼而得以實現對周圍環境的精确重建。
激光雷達最早是用于軍事領域，後來因爲自動駕駛的需要在汽車領域開始大規模被應用。随後，激光雷達逐漸演化了多種技術路線，比較常見的就是機械式激光雷達、MEMS 微振鏡半固态激光雷達何轉鏡式半固态激光雷達。
無論采用哪種技術路線，目前的激光雷達都需要向外發射激光束，都存在一定風險。" 激光雷達内部有發射器，這就代表它有一定能量的輸出。"集度智能駕駛負責人王偉寶向虎嗅表示。
《激光産品人眼安全白皮書》中明确提到：" 激光安全如果得不到嚴格控制，會給用戶以及帶來很嚴重的安全隐患；與此同時，人臉識别等高頻率、低功率、長時間的激光輻射累積所帶來的潛在危害還沒有得到深入的研究。特别是對于快速增長的近紅外激光器的應用，由于發射的激光對人眼不可見，用戶對于激光輻射的位置、強度、以及風險并不知情。"
當然，抛開劑量談毒性，都是耍流氓的表現。
激光産品的波長和功率，決定了激光對人體不同組織的傷害。波長決定不同人體組織對激光的吸收特性以及危害的機理，而功率和能量則會決定激光危害的程度。
國際電工委員會标準（IEC 60825-1）依據激光産品的波長、最大輸出激光功率或能量将激光産品分爲了幾個大的安全等級—— 1 類，1M 類，2 類，2M 類，3R 類，3B 類，4 類。
簡單解釋一下就是，等級越高，危害程度越高。
目前市面上可量産的車載激光雷達産品，實際上是都需要滿足 CLASS 1 級别标準。而隻要是滿足該标準，在産品表面或者産品說明中，就一定能找到 " 黃底、黑字 " 的特殊标示。
比如，在禾賽 AT128 混合固态激光雷達的産品手冊中，就展示了 CLASS 1 激光産品的标示。
再比如，Velodyne 的機械式激光雷達的産品表面，也貼有 "CLASS 1 激光産品 " 的警示标示。
理論上，隻要看到這個 "CLASS 1 激光産品 " 的黃色标示，就代表着它對于人眼是沒有危害的。
"CLASS 1" 就像是一張激光雷達的 " 身份證 "。有了這張 " 身份證 "，激光雷達才能算是合格的産品。那麽，在正常情況下，合格的激光雷達對人眼就是沒有傷害的。
但需要注意的是，滿足 "CLASS 1" 标準的産品，也并非 100% 情況下都絕對安全。
根據該标準的描述："CLASS 1 基于現在的醫學知識，被認爲是安全的。在産品正常工作的條件下，眼睛都不會受到有危害的光學輻射。或者雖然是産品含有有傷害性的激光，但被放置在相應的密封産品裏， 沒有任何有害的輻射能逃出封閉裝置。"
這意味着，如果激光雷達産品的密封外殼出現損傷，很可能會存在輻射逃出的風險。
安全和性能隻能二選一？
幾乎所有車載激光雷達産品，都需要在性能與安全之間做取舍，在懸崖邊瘋狂試探。
激光雷達的測遠能力是激光雷達性能的一個核心衡量指标，探測距離越遠，越能及早發現前方險情，留出充足的時間給車輛系統做出決策并執行。
但随着被測物體距離的增加，回波信号的強度會不斷下降。如果爲了實現更遠的探測，簡單粗暴的增加激光發射功率，不僅會爲系統功耗及散熱帶來問題，同時也與安全性原則相違背。
目前業内主流的激光雷達産品，按發射器的波長來分，主要有 905nm 和 1550nm 兩種。
像蔚來 NT2 平台用的 Innovusion Falcon、飛凡 R7 用的 Luminar IRIS，都是采用的 1550nm 激光器。而理想汽車 L 系、集度 ROBO-1、路特斯 ELETRE，用的都是禾賽 AT128，905nm 波長。
對于 905nm 和 1550nm 這兩種波長誰更安全，業内曾有過激烈的讨論。
在國際電工委員會标準中，給出了一個叫最大允許曝光量 ( MPE ) 的計算值，也叫安全阈值——它是指的，在給定波長和給定持續時間内，不造成生物損傷的情況下，每單位面積所允許的最大激光能量。而 MPE 實驗結果如下圖所示，橫軸代表不同波長的光，縱軸是人眼的 MPE 值，不同顔色的線代表不同脈寬的激光器。
各種脈沖持續時間下，905nm 與 1550nm 的最大允許曝光 ( MPE )
在曲線圖中，1550nm 激光器的 MPE 值，比 905nm 激光器的 MPE 更高——這意味着，使用 1550nm 激光源的激光雷達系統可以使用更多功率。理論上，1550nm 的安全功率上限确實比 905nm 高。
"1550nm 激光擁有比 905nm 更好的人眼安全性。" 蔚來相關負責人向虎嗅表示，通常人眼可見光波長範圍爲 380nm-760nm。遠超人眼識别範圍的 1550nm 激光無法在人眼視網膜上聚焦成點，且在通過眼球過程中大部分都會被水吸收，因此幾乎不會對人眼造成危害 ; 而 905nm 激光則更接近可見光波長，容易在人眼視網膜上聚焦成點。爲保護人眼安全，通常 905nm 的激光雷達的光功率上限較低。
" 具有更好人眼安全性的 1550nm 激光雷達可允許輸出更高功率，實現更遠探測距離。"
不過，以此來判定一種技術路線比另一種路線更安全，可能有失偏頗。
在動力電池技術上，其實也有着類似的邏輯存在。比如，理論數據都認爲磷酸鐵锂電池的熱穩定性比三元锂電池高。但從自燃事故數據統計看，用磷酸鐵锂的電動車自燃的案例并不會比用三元锂的電動車要少。所以，選擇更安全的技術路線，隻是提供了系統一個有相對優勢的基礎。
在激光雷達産品的設計過程中，不僅僅需要考慮該波段人眼能夠承受的激光阈值，還需要考慮不同波長下的環境光噪聲、水吸收系數、激光器及探測器成本等問題，從安全、性能以及成本的角度出發進行綜合判斷。所以，激光雷達的安全和性能并不是完全由波長決定的，而是整體系統設計決定。
"1550nm 和 905nm 隻是兩種不同的波長選擇，各有優劣。車企選擇哪種波長取決于激光雷達系統的整體設計，波長本身并沒有三六九等之分。"理想汽車智能駕駛産品總監趙哲倫向虎嗅表示，隻有在過量的情況下，兩種波長的激光才會對人眼産生危害。
我們舉個最簡單的例子，如果 1550nm 的激光器的光強超過法規限制範圍，那麽它同樣會損傷人眼的角膜和晶狀體。同理，905nm 如果光強超了，也會傷害視網膜。
然而，可以确定的是：兩種激光雷達，發射功率和釋放出來的能量确實有差異。
"1550nm 激光雷達的功率是大于 905nm 的，這是因爲它的探測器使用铟镓砷材料，其靈敏度遠小于 905nm 使用的矽材料的單光子探測器，需要更高的功率才能達到測遠和分辨率要求。趙哲倫向虎嗅表示，對于汽車零部件來說，更高的功率意味着整車更費電、同時也會帶來散熱問題和 NVH 問題。
更高的功率，也恰巧是 1550nm 激光雷達隐藏的風險。集度智能駕駛負責人王偉寶向虎嗅表示：" 激光雷達輸出的能量，現階段被限制在對人眼是沒有損傷的，但這個能量可能達到了手機傳感器單位面積上所能承受的能量極限，确實可能會是有損傷的。"
簡而言之，激光雷達釋放的能量對人眼都是安全的，但對攝像頭足以 " 緻盲 "。
手機的 " 眼睛 "，小心激光灼傷
文章開頭提到了兩起 " 攝像頭被燒出綠線 " 的案例，恰巧都是 1550nm 激光雷達的傑作。
因爲在手機攝像頭裏面，設置有 CMOS 圖像傳感器，CMOS IMAGE SENSOR，簡稱 CIS。它作用是将入射光（光子）轉換爲可以查看，分析或存儲的電信号。
人眼與 CIS 的接收波段範圍
人類眼球的可見光波段範圍在 400nm-700nm 左右，而 CMOS 傳感器的可見光波段範圍在 350nm-1050nm 左右。通俗點講就是，CMOS 傳感器的敏感度是人類眼球的 1000 倍。
"905nm 或者 1550nm 能否對攝像頭造成損傷，與聚集到 CMOS 傳感器面上的能量密度有關。"趙哲倫向虎嗅分析道。
在他來看，905nm 的激光雷達對攝像頭來說，是相對友好的。"905nm 激光雷達的單脈沖能量更低、出射光斑更大、發散角更大，因此會聚到 CMOS 面上的能量密度更低。1550nm 激光雷達由于功率更高，所以相對風險也更高。"
至于最可能損傷攝像頭的原因，L4 自動駕駛公司文遠知行則給出了兩種解釋：可能是 1550nm 波段的光不被 silicon（矽）吸收 , 在結構中的其他材質上轉換爲熱能 , 燒毀了 photo diode（光電二極管）；又或者是此 CIS（CMOS 圖像傳感器）結構中有對 1550nm 的波段較薄弱的材質。
到目前爲止，市面上還沒有一個相對準确和詳盡的實驗報告，來解釋 1550nm 激光雷達到底是如何損傷攝像頭的？當然，也無法證明 905nm 激光雷達就一定不會損傷攝像頭。
對于所有的車企和激光雷達公司來說，還是得從設計端開始，爲激光雷達産品預留了更高的安全阈值。并且對真實使用情況，加以長期的檢測和管理，有則改之無則加勉。
否者，在瘋狂擴張與下沉之後，搭載激光雷達的車輛很可能會演變爲 " 攝像頭殺手 "。到了那個時候，不光是手機攝像頭遭殃，道路上的監控攝像也要多加小心了。
寫在最後
激光雷達誕生的初衷固然是好的——加速自動駕駛落地，方便人類出行。
但凡事過猶不及。如果說，激光雷達産品爲了達到的最佳性能，而犧牲人身和财産的安全爲代價，那麽毫無疑問就是違背了這項技術的初衷。燒壞了手機攝像頭還算是小事，一旦真灼傷了人的眼睛，那可要比 " 刹車失靈 " 的性質更加惡劣。
最後，我們奉勸大家：不要拿手機對着激光雷達近距離拍攝，同時也不要用眼睛長時間直視激光雷達。燒壞了相機 CMOS 傳感器，花幾千塊就能換新的，燒壞了眼睛可不是拿錢就能治的。
