消費光子時代-Vision Pro為例的光輻射安全考量

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2024-02-26 16:29:52

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Vision Pro介紹

蘋果在2024年又推出了一款里程碑意義的偉大產(chǎn)品Vision Pro。戴上Vision Pro后面前就會出現(xiàn)應(yīng)用程序的圖標(biāo)網(wǎng)格，這是蘋果全新開發(fā)的Vision os系統(tǒng)，叫做空間操作系統(tǒng)。

當(dāng)人眼看一下某一個程序，該圖標(biāo)就會凸起，然后碰一下手指可以打開這個程序，通過滑動手指來滾動頁面環(huán)境的亮度會在打開照片以后慢慢變暗，捏住手指并拖動即可放大窗口。兩只手向外張開就能局部放大，雙手收攏就能縮小照片。

想要移動屏幕就將目光看向下方的窗口欄，當(dāng)白色長條亮起時，將手指捏住不放，然后移動手勢，整個屏幕就跟著移動。如果是全趕緊照片那么點開全景圖標(biāo)照片會進(jìn)入超廣角模式，你會被一張真人大小的全景圖包圍在中間。

在進(jìn)入某個程序以后，捏住手指可以打開窗口，捏住右下角，并朝一個方向拖動，可以把屏幕放大到你想要的大小，可以再打開程序以后，把它放在任何位置，縮放的手勢適用于任何窗口，能夠同時進(jìn)行多個窗口的操作……

消費光子時代-Vision Pro為例的光輻射安全考量(圖1)

消費光子時代-Vision Pro為例的光輻射安全考量(圖2)

Vision Pro 3D攝像機的核心工作原理是基于雙鏡頭立體視覺技術(shù)和實時3D成像技術(shù)。具體來說：

雙鏡頭立體視覺：Vision Pro的兩個相機同時捕捉左眼和右眼的圖像，通過分析兩幅圖像之間的視差來計算深度信息，從而構(gòu)建出三維圖像。

實時3D成像：相機捕捉到的圖像經(jīng)過控制器進(jìn)行處理和計算，實時生成具有高質(zhì)量和高精確度的3D立體影像。

此外，Vision Pro還具備以下特點：

視覺追蹤：內(nèi)置的攝像頭和傳感器能夠追蹤用戶的眼球、手部和頭部的運動，用于計算視線方向和手勢。

顯示技術(shù)：高清顯示屏根據(jù)用戶的視線和頭部移動調(diào)整顯示內(nèi)容，實現(xiàn)虛擬世界與現(xiàn)實世界的無縫融合。計算和渲染：內(nèi)置強大計算和渲染能力，實時計算和渲染復(fù)雜3D場景和物體。

Vision Pro光學(xué)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)

主機的背面，一側(cè)里面有4個攝像頭和兩組LED照明器，他們負(fù)責(zé)跟蹤眼球的運動。

消費光子時代-Vision Pro為例的光輻射安全考量(圖3)

里面是兩塊顯示屏，分別是1.4英寸大小，1150萬像素，由于的眼睛可以接收極高的分辨率，因此apple vision pro用的是高分辨率OLED顯示模塊，每個像素非常小，一共有2300萬個像素，分別封裝在兩個郵票大小的面板中，這相當(dāng)于為每只眼睛配備了一臺4K電視，每個顯示屏的前面有三層鏡頭把頭像放大以及呈現(xiàn)全景的效果，就是他們的功勞。

消費光子時代-Vision Pro為例的光輻射安全考量(圖4)

消費光子時代-Vision Pro為例的光輻射安全考量(圖5)

正面有2個主攝像頭，4個向下攝像頭，兩個紅外照明器，兩個側(cè)攝像頭，中間是一個激光雷達(dá)掃描儀和一個用于跟蹤手勢的原深感攝像頭。它能在不到12毫秒的時間將圖像顯示出來。

消費光子時代-Vision Pro為例的光輻射安全考量(圖6)

中間位置是一塊用于向外的顯示屏，從外面看到的眼睛是攝像頭構(gòu)建出來的圖像，并不是透明的，與別人交流時不需要摘掉vision pro你能看到別人，別人也能看到你。系統(tǒng)通過前置攝像頭能夠?qū)W是你的臉部表情，這樣在你遮住眼睛時，別人依然能看到你的表情。當(dāng)你跟別人視頻聊天時，對方看到的就是這套模擬出來的動作。

消費光子時代-Vision Pro為例的光輻射安全考量(圖7)

光輻射安全思考

1，輻射概況

按照前述的Vision Pro的工作原理和光學(xué)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，可以將產(chǎn)品分為對面使用者眼部的內(nèi)部輻射面，和其他人員接觸的外部輻射面?？赡艽嬖诘墓廨椛淙缦拢?/span>

輻射面	組件	激光輻射	非相干輻射	備注
內(nèi)部輻射面	LED照明模組（注1）		√	需考慮混合發(fā)射情況的光輻射疊加效應(yīng)
內(nèi)部輻射面	2個Mirco OLED顯示屏（注2）		√	需考慮混合發(fā)射情況的光輻射疊加效應(yīng)
外部輻射面	2個紅外激光器	√		需考慮混合發(fā)射情況的光輻射疊加效應(yīng)
	1 個dToF LiDAR激光雷達(dá)	√
	1個結(jié)構(gòu)光相機	√
	1個外部顯示屏		√
注1：LED照明模組作用為，由LED和紅外攝像頭組成的眼動追蹤系統(tǒng)，可以將不可見光圖案投射到每只眼睛上，能夠判斷用戶當(dāng)前注視的位置。這使得用戶無需使用手柄控制，只需通過注視來瀏覽應(yīng)用圖標(biāo)，輕點選擇，輕掃滾動，或者發(fā)出語音指令即可操控。目前尚不明確投射光線為激光還是非相干光，考慮人眼耐受性，本文以非相干光為預(yù)測，實際以產(chǎn)品為準(zhǔn)。注2：內(nèi)部輻射分左右眼，分開考量輻射危害。注3：上述輻射類型以經(jīng)驗預(yù)計的光類型為激光或非相干光進(jìn)行預(yù)估的，實際類型以產(chǎn)品為準(zhǔn)。

2，需考慮的光輻射安全標(biāo)準(zhǔn)

如果按照傳統(tǒng)的從光學(xué)生物安全的標(biāo)準(zhǔn)化出發(fā)，常見的光輻射安全標(biāo)準(zhǔn)，至少需考量激光輻射安全標(biāo)準(zhǔn)IEC 60825-1《激光產(chǎn)品的安全第1 部分：設(shè)備分類、要求》、非相干光輻射安全標(biāo)準(zhǔn)IEC 62471《燈和燈系統(tǒng)的光生物安全》。對應(yīng)國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)為GB 7247.1和GB/T 20145

3，新消費時代的更多光學(xué)生物輻射安全的思考

基于新型消費光子產(chǎn)品的實際光輻射場景，可能僅用上述標(biāo)準(zhǔn)用傳統(tǒng)的分立評估方法已經(jīng)無法客觀評價光輻射安全性，應(yīng)至少增加考量如下幾方面的影響。

3.1 將光線投射到人眼上，再通過攝像機捕捉人眼轉(zhuǎn)動作為控制手段，確為較先進(jìn)的傳感技術(shù)。但人眼被光線長期照射的用途常出現(xiàn)在醫(yī)療器械的治療用途，醫(yī)療器械有較為嚴(yán)格的安全有效的臨床控制。消費用途監(jiān)管嚴(yán)格程度和醫(yī)療用途不同，但至少在輻射評估過程中應(yīng)加入考量：ISO 15004-2《眼科儀器.基本要求和試驗方法.光危害防護(hù)》

3.2 可穿戴設(shè)備的光輻射安全建議增加考量：ANSI Z136.1《American National Standard for Safe Use of Lasers 》中頭部和眼部約束光輻射系統(tǒng)要求，考量輻射能量累積性危害、GB/T 41265 《可穿戴設(shè)備的光輻射安全要求》。

3.3 不管是內(nèi)部輻射面還是外部輻射面均承受不止來源于一個光源的光輻射照射，光輻射考量過程中應(yīng)考量疊加效應(yīng)，包括同類型光源疊加、不同類型光源疊加對人眼光學(xué)成像系統(tǒng)的潛在光生物危害。

寫在最后

本文旨在以光輻射安全測量標(biāo)準(zhǔn)化工作者的立場，闡述新型消費光子產(chǎn)品的光輻射安全評估觀點，不代表對產(chǎn)品質(zhì)量好壞的評價。同時也呼吁在消費光子科技發(fā)展的過程中，同樣重視人因影響、生命科學(xué)?？萍家匀藶楸?。

消費光子時代-Vision Pro為例的光輻射安全考量(圖8)