相机激光安全等级和人眼安全

前言

  激光直射眼睛会对眼睛造成严重损害，通常表现为灼伤和对视网膜的直接损害。
  波长范围在400～1400 nm的激光会直接穿过眼睛的晶状体、角膜和房水到达视网膜。当激光能量被视网膜吸收时，可能导致视网膜烧伤，甚至可能导致永久性的视力损伤。
  当视网膜有足够大的部分受损或激光直接照射视神经时，视力会明显下降甚至丧失。

激光的生物学效应

  激光可对皮肤造成严重伤害，需要保护皮肤。然而，主要担忧在于眼睛损伤。激光暴露可能导致热效应、声效应和光化学效应：

  热效应：产热和吸热可导致皮肤和眼睛烧伤。
  声效应：机械冲击波可能导致局部蒸发和组织损伤。
  光化学效应：某些波长可能触发化学反应，潜在导致白内障、角膜或视网膜烧伤，以及增加皮肤癌的风险。

  激光辐射及其对人体眼睛的生物学效应覆盖了从紫外线到远红外线的广泛波长范围，不同波长的激光对眼睛的损害效应各不相同。
  以下是根据激光波长范围划分的眼睛病理效应总结：

  180-315纳米(UV-B/UV-C):光角膜炎，类似于皮肤的晒伤，但发生在眼睛的角膜上。
  315-400纳米(UV-A):光化学性白内障（眼镜晶状体混浊）。
  400-780纳米(可见光):光化学损伤导致的视网膜烧伤，当视网膜因暴露于光线而受伤时发生。
  780-1400纳米(近红外线):白内障、视网膜烧伤。
  1.4-3.0微米(红外线):房水混浊（房水中的蛋白质）、白内障、角膜烧伤。房水混浊是指眼睛房水中出现蛋白质。白内障是指眼睛晶状体的混浊，角膜烧伤是对眼睛前表面即角膜的损伤。
  3.0微米-1毫米:角膜烧伤。

1.激光安全标准概述

  激光安全标准是旨在减少激光曝光风险的综合性指导原则。这些标准由国际和国家监管机构制定和更新，包括国际电工委员会(IEC)和美国国家标准学会(ANSI)。
  在激光安全领域，两个主要的标准包括：

  IEC 60825-1: 一项国际认可的激光产品安全标准，提供了分类、要求和用户指南的标准。
  ANSI Z136.1: 美国的一个关键标准，概述了雇主、激光操作者和安全官员的激光安全管理的所有方面。
  此外，中国也制定了自己的激光安全标准，以确保激光产品的安全使用和管理，这些包括：
   GB7247.1-2001（《激光产品安全 第1部分：设备分类、要求及用户指南》）: 该标准规定了激光产品的安全分类、要求和用户指南，于2002年5月1日实施，适用于工业、商业、娱乐、研究、教育和医疗等各个领域的激光产品使用。然而，该标准后来被GB 7247.1-2012所取代。ChineseStandard

2.激光分类：评估风险

  根据激光的功率输出和对人类眼睛及皮肤的潜在危险，激光被分为几个类别。这个分类系统帮助用户理解风险等级和必要的安全预防措施。主要类别包括：

2.1 1级(Class 1)

  1级激光在正常情况下被认为对所有人都是安全的，即直接观看或通过常见的放大工具(如望远镜或显微镜)观看不会造成伤害。安全标准通过规定光斑大小和安全观察距离来进行验证。
  但需注意，如果通过非常强大的放大镜观看一类激光，可能仍然存在危险，因为这些放大镜能聚集比平时更多的激光光线。

2.2 1M级(Class 1M）

  1M级别激光在正常使用下通常是安全的，不会对眼睛造成伤害，这意味着可以在不需要特殊防护的情况下使用。但如果使用诸如显微镜或望远镜这类工具观看激光，情况就不同了。这些工具可以聚焦激光束，使其强度超过安全标准。
   通常情况下，这些激光直接进入眼睛的光线不会超过安全水平。但如果使用放大光学设备，它们可以将更多光线聚焦到眼睛中，可能造成风险。因此，虽然一类M激光的直接光是安全的，但配合特定的光学设备使用可能变得危险，类似于更高风险的三类B激光。

2.3 2级激光(Class 2）

   2级激光因其工作方式而被认为是安全的，即如果有人不小心看向激光，他们自然的闪烁反射或从强光中移开视线会保护他们。这种保护机制适用于长达0.25秒的曝光。这些激光仅处于可见光谱范围内，波长介于400到700纳米之间。

2.4 2M级激光(Class 2M）

   2M级激光因为自然的眨眼反射，帮助避免长时间观看强光，通常被认为对眼睛是安全的。这种激光发出的光要么非常宽泛，要么迅速扩散，根据二类标准，限制了通过瞳孔进入眼睛的激光光量，保持在安全水平之内。
   然而，这种安全性仅在不使用任何光学设备如放大镜或望远镜观看激光时适用。如果使用这些仪器，它们可以聚焦激光光，可能增加对眼睛的风险。

2.5 3R级激光(Class 3R)

   3R激光需要小心处理，虽然相对安全，但直接看向光束可能存在风险。这种类型的激光可以发出超过完全安全考虑的光量，受伤的可能性被认为是低的。
   对于可见光谱范围内的激光，3R激光的最大功率输出限制为5毫瓦（mW)。对于其他波长的激光和脉冲激光，在特定条件下可能允许更高的输出。
   安全使用三类R激光的关键是避免直接观看光束，并遵循任何提供的安全指导。

2.6 3B级激光(Class 3B）

   如果3B级激光直接射入眼睛，可能会造成危害，但若激光光线反射于如纸张这样的粗糙表面上，则不会有害。
   使用3B级激光时，通常需要佩戴防护眼镜来保护眼睛安全。

2.7 4级激光(Class 4)

   4级激光是最强大和最危险的类型，它们比3B级激光更强，无论是直接、反射还是散射的光束暴露，都可能造成严重伤害，如烧伤皮肤或导致永久性眼损伤。这些激光甚至可能在击中易燃物时引发火灾。鉴于这些风险，4级激光需要严格的安全措施。