不断发展的激光安全等级分类概念与新的产品

产品制造商对激光器制定的安全等级分类（从1级到4级），是一种为最终用户提供简化信息的很有价值的方法，其主要目标的是向他们指出激光器对于眼睛和皮肤造成的潜在危害。

激光产品安全分类等级这一概念是在20世纪70年代由美国FDA医疗器械和放射健康中心（简称：CDRH）基于标准IEC 60825-1进行开发的。现已在全球范围被认可超过了30年。 虽然安全分类等级的基本系统自成立以来一直保持不变，但是经过这些年，并且基于对未来的考量，对于新型激光器和伤害阈值的科学数据还是有必要进行一些调整。

几年来，衍射光学元件（DOE）和微型扫描仪已经驱动了大批新产品的诞生;主要是用于消费电子产品的手势控制器和3D摄像机，此外还有用于机器视觉和自动驾驶汽车的扫描激光雷达以及投影微型扫描仪。对于这些新产品来说，有许多因素的结合导致了对产品安全和标准化方面的挑战。人们并不打算使它们成为专用的专业产品，如激光雷达已经不仅仅用于军事方面，还可以供消费者使用。因此，在实践中，需要将他们分成：1级，2级或3R级装置（取决于波长范围和最大输出激光功率）等不同的安全等级。但同时，为了在检测距离方面获得令人满意的性能，辐射水平需要相对较高。由于辐射具有偏离或扫描的性质，这些系统尤其要遵守分类规则的保守组合，即7mm的直径光瞳，距离DOE或扫描振镜的10mm的假定曝光距离，以及在这么短的距离内得到表观光源的假定调节。虽然激光安全分类等级始终偏向保守，但今后有可能会考虑到这三种曝光条件的组合发生率不仅微乎其微，而且还有反射（接近三合一的调节），从而导致适应一个近目标物时会发生瞳孔收缩。

将小于7mm的直径测量（瞳孔）定义为非常近的距离，以及作为调节目标的函数在未来的修订中可能放宽，但这会使分析变得更加复杂。此外，相关的激光辐射限制可能会在更高的纳秒以及更低的微秒范围内稍有提高。这是国际非电离辐射防护委员会（简称：ICNIRP）的任务，国际电工委员会（简称：IEC）为其提供生物效应委员会工作。尤其因为辐射限量发生变化，继而滋生出常见的“困境”，即损伤阈值取决于激光波长，脉冲持续时间和视网膜光斑尺寸的一个非常复杂的公式。当人们用产品的辐射限制（或眼睛的曝光限制）来反映临界值，以求更精确的减少不必要的大安全系数，它将加剧这种限制的复杂性。因为在许多情况下，默认的简单限制就是过量限制。2014年国际电工委员会(IEC)和美国国家标准学会(ANSI)修订版中的一个特例适用于小视网膜光源，通过将多重脉冲校正因子CP（或C5）归一，可以大大简化脉冲辐射的分析机理，同时允许明显更高的辐射水平与早期的版本作比较。另一方面，在相同的修订版中，由于其允许设备在较低“安全”的类别范围内拥有明显更高的辐射水平，因此扩展视网膜图像的分析变得更加复杂。

除了对于辐射限制进行可能的调整之外，国际电工委员会IEC的标准化委员会目前正在开发基于工程安全特征的两个概念，以求允许更高辐射水平的发散或扫描系统——但仍然将分类称为“安全”类别，如等级1用于IR，以及等级2适用于可见光辐射。

第一种是虚拟保护壳体（简称VPH），当一个物体进入VPH时，辐射被自动降低。 在这种设备中，一个或多个传感器监控受保护的体积。在受保护的体积之外，辐射需要低于要达到的限制等级，例如等级1。当VPH内没有相关物体时，该体积内的辐射水平会更高：只要系统阻止人体与这种辐射的接触，这就与产品分级无关。因此，传感器系统建立了虚拟，而不是真实的保护壳体，并且定义了所谓的“人类能够接触的最近的点”。

能够提高许可范围的辐射水平的第二种工程措施适用于安装在车辆和其他移动平台上的激光器。当车辆静止时，仅允许正常的辐射水平。而当车辆处于一定速度时，可以假设另一辆以相同速度行驶的车辆将保持在最短的距离内。 因此，平台的速度是建立在定义人类能够接触的最近的点作为分级标准的基础上，例如距离配置有激光器的车辆1m或2m远的位置。

两种类型的工程特征都具有这样的优点，即在允许的激光安全等级下，在较更远的距离处对辐射进行测试，这会导致偏离或扫描辐射的允许范围的辐射水平显著增加。虽然IEC标准已经可以解释为允许对防止人员接触的工程特征进行分类，为了确保国际标准化测试条件，有必要更新IEC标准并提供具体的性能要求。例如，对于虚拟保护壳体，有必要使用探测仪来测试当一个物体进入虚拟保护壳体时，辐射是否会减少。对于“移动平台”的概念，有必要将测量距离定义为车辆速度的函数，以及一些额外的要求，以阻止在车上或车辆中的人员进入到激光辐射的危险水平范围，例如当激光器安装在汽车的车顶上，而这个汽车有一个天窗，或者有个人在皮卡货车的车厢内。这时候可能就需要一个虚拟的保护壳体，来防止这些情况下人员接触到激光辐射，并确保“移动平台”的概念在国际上被正式的产品分类所接受。毕竟，需要注意的是，遵循IEC 60825-1的产品分类作为基本原则，只能依赖于设备的工程性能，而与用户的正确安装行为关系不大。