激光工作人员首选的激光防护

   对于眼睛，激光防护镜是很重要的。如果没有激光防护镜那就使用激光切割机的人员都会失明的可能。所以操作激光切割机的人们都要使用激光防护镜。本文将介绍我们就这一想法所作的初步尝试，并对所研制的具有该功能的这种新型激光防护眼镜的特性和作用，给出详细说明。

   一、新型激光防护眼镜的结构 镜头为焦距可变的镜头，感光芯片采用的是CMOS芯片。虽然CMOS在灵敏度、分辨率和信噪比等方面不如CCD，但在这里用于普通的视觉应用已经足已，而且CMOS自身也具有一定优势。 首先它输出的直接是数字信号，与数学芯片衔接便于高度集成;其次由于图像采集方式不同，CMOS的功耗仅有CCD的1/3;还有CMOS的成本要远低于CCD成本。光电信号处理部分(即主板部分)采用的主要是DSP和FPGA芯片，用于控制CMOS采集图像，并将其输出信号进行处理后成像于微显示器。

    这部分还连接一控制手柄(用于提供电池电源并外部接收控制指令)，FPGA接受控制手柄发来的指令可控制CMOS的参数如曝光时间、控制DSP对图像信号进行如亮度、对比度、色温(即红、绿、蓝三个通道的强度)等方面的处理，此外，还可以控制镜头进行自动焦距调节。微显示器采用的是OLED超微显示屏，由于受到体积及精度的限制，超微OLED目前的分辨率还做得不够高，这是此元件发展的一个技术瓶颈，不过随着技术的不断进步，更高分辨率更清晰的超微OLED将会不断产生的。

    目前其分辨率主要是640 480。目镜的作用是将微小显示器上的图像给放大，使得上面显示的物体与现实中的物体，以尽可能相近的视觉感受成像于人眼。它的焦距可以做适当的小调整，以适合不同视力的眼睛，这样即使近视的人也可以直接佩戴此防护镜，而无需戴着近视镜。

    二、新型防护镜在激光防护中的作用眼睛和眼睛外部的光完全隔离开，假如防护镜没有接通电源，眼前将会是一片漆黑，就如同给人带了一个厚厚的眼罩似的。 因此，在戴有此眼镜的情况下，即使有激光突然散射到眼睛方向，那至多使得CMOS输出的信号亮度增加甚至饱和，眼睛感觉到的仅是显示器变亮了; 假如发生如激光光束直接射向眼睛这样的事故，若激光强度较弱，结果可能是会使得CMOS传感器饱和甚至严重饱和，眼睛会看到显示器一片白色，如若激光强度较高，结果或许是打坏CMOS传感器或者烧坏防护眼镜上的塑料框架，但不会对眼睛造成任何伤害。 因此，此防护眼镜对人眼的激光防护是安全的，不会发生激光伤害眼睛的情况。

   可以看出，散射光是相当强的，但此激光的波长是900nm，用裸眼我们在金属表面是看不到任何东西的，但激光的的确确存在，而裸眼并不能感知它的存在和位置，因此对眼睛的伤害是必然的。这种情况对于那些同样在此激光器周边而非正在利用激光束作业的人员来说也是十分危险的。

   若没有眼镜，因为太刺眼，我们是不能用眼睛直接观察此光斑的;若强制眼睛去看一会，那再去看其他物体时，就会视觉模糊，需适应一会才行。 但若转化成防护镜显示的图像，我们只会观察到图中显示的淡绿色，眼睛并不会感觉不舒服。因为人眼对绿光比较敏感，所以即使有一点绿色激光，人眼就会反应强烈。激光功率只有200mW，相对于图2中2W的非可见光功率要弱很多，可见若不戴激光防护眼镜，后者会有更多的激光辐射进入眼睛，对眼睛的伤害要大得多，只是我们看不到而已。

   一束直径为2mm、功率为25mW、波长为750nm的飞秒激光打在手或者皮肤上，我们基本是没有感觉的，但若射入眼睛会严重烧伤玻璃体和视网膜。激光打在防护眼镜镜头边缘时微显示器所成的图像;图5是此激光束有部分直接射到防护镜的CMOS感光芯片上时所成的图像。可以看出，CMOS芯片已经严重饱和，此时眼睛的感觉会是眼前的显示器突然变亮变白，不过对眼睛自身没有任何损害。因为功率较弱，虽已使CMOS严重饱和，但并没有烧毁其感光面元，因此防护镜可以继续使用。 通过实验我们得知，我们这种新型防护眼镜在对眼睛的防护方面是不选择激光波长的，不论红光、绿光、蓝光甚至紫外激光或者红外激光，它都能起到百分百的防护作用，这个性能是传统防护眼镜所不能比拟的。

    三、新型激光防护眼镜在激光操作和使用过程中的其他效用当其强度降低至原来的50%时，当强度降低至原来的20%时，图像中的绿色成分就基本消失了，我们可以再通过手柄对图像的亮度进行适当的增加，这样可以光线柔和地调节控制激光。具体什么样的图像合适，这是因人而异的，使用者可以根据自己的要求来调节图像参数。

    人们在调节激光器特别是振荡器时，在激光器起振之前，常会用荧光来对准激光光路并调节各个镜架，然而荧光一般较弱，而且若是近红外光，裸眼也看不到，因此，人们常会红外夜视仪观测荧光位置。但由于其个头较大，用起来并不是很方便，若用我们的新型防护眼镜，是否能看到这种荧光呢?答案是肯定的。 中的光斑就是钛宝石激光振荡器的荧光在防护镜上所成的图像，可以看出，光斑相对背景光还是比较明显的，若关闭或者减弱室内光线强度，效果会更加显著，见8(b)。 由于我们的新型防护镜所具有的CMOS光电图像探测以及DSP高速数字图像处理功能，使其具有了以上所介绍的几种特性，从而为激光调节和激光应用带来了极大方便。

    四、结论 本文介绍的上述激光防护眼镜采用了与传统激光防护镜几乎完全不同的设计理念，因此，实现了人眼与激光的真正隔离，对眼睛起到了非常安全的防护作用，其特有的数字功能也为人们调节激光提供了极大便利。

    这种新型激光防护镜的使用，将使得一线工作的激光操作不再是一项存在危险的工作，在激光实验室中是非常必备的保护手段。在生活中人们激光防护镜来维护自己的眼睛。激光防护镜对于使用激光切割机的人都要准备的工具之一。而且是工作中必备的工具就是激光防护镜。