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iPhone X 采用的 Face ID 会不会对人眼造成伤害?Face ID 安全吗?

2018-09-06
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来源:爱思助手


iPhone X 上的 Face ID 是苹果公司又一项伟大创新,它利用 iPhone X 的前置摄像头模组,对人脸进行三维图像识别,达到解锁手机、支付等行为。Face ID 的关键器件为点阵投影(Dot Projector),泛光照明(Flood illuminator)以及红外相机(InFrare Camera)。


但国内外很多用户反映使用 iPhone X 之后眼睛有明显的干涩感,不少用户怀疑是 Face ID 所采用的采光元器件所引起的,Face ID 真的有想象中那么简单和安全吗?对于太长不看的用户,先放出结论:Face ID 采用的红外激光长时间低能量的刺激很难造成切实的危害。


Face ID 是否正在伤害你的眼睛?


苹果在发布会上展示 Face ID 的使用效果是一道非常柔和的白光照射在脸上,非常自然。


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但是实际使用中,照在脸上并不是这样的可见光,而是包含 30000  条红外光源发出的红外光。当使用红外相机拍摄 Face ID 解锁时的状态则是如下图所示。红外光在自然环境中无处不在不能因此说红外光一定会伤害到眼睛,只是鉴于手机的操作距离导致红外光源与人眼的距离过于靠近,很难确保安全性。


iPhone X 采用的 Face ID 会不会对人眼造成伤害?Face ID 安全吗?


而且苹果所使用点阵投影器,核心部分是一块激光发射芯片,它被称作垂直腔面激光发射器,英文缩写为 VCSEL。具有发散度小、方向性强、亮度高、能量大等特点。苹果使用的 VCSEL 芯片上共有 30000 个激光发射点,波长为 940 nm,属于近红外光,而原深感摄像头(Turedepth)发射并不是普通红外光线,而是红外激光,照在脸上的 30000 个红外光点,其实是 30000 道激光。


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激光源对人眼的伤害主要在于高度一致的方向性,会将光斑精确地投射在一个点上,光功率几乎可以 100% 到达,而数个光源如果经过透镜比如眼球中的晶状体,则会产生汇聚,如果将所有能量集中在视网膜的一点,通常焦点只会有几微米,焦点的温度会大幅度上升,杀死是视网膜上的视觉神经,造成病变。


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实际上,iPhone X 是人类历史上第一次将激光大规模地应用投射在人脸上,考虑到每天注视手机的时间,成年人每天解锁手机的频率达到 85 次,一定意义上会被激光直接照射 85 次,其中有多少束激光进入眼睛,汇集在视网膜,是很难计算的。


那为什么说 Face ID 的解锁方式是安全的?


一方面上文提到过激光的危害性源自于它是以平行光的形式传播。而从 Face ID 照射在人脸的图示中,传播方式为扩束光,因此能量达到人眼时,能量密度会被削弱很多。


由于 iPhone X 目前时是利用几百颗 VCSEL 作为一个阵列,单颗 VCSEL 大约只能发出 5mW 的功率,虽然一颗 VCSEL 的危害略大,但在识别过程中会被分散成 30000 个光点。这种情况下,iPhone X 的 VCSEL 阵列里至少有 120 颗 VCSEL,眼睛的宽度应视为同一水平脸部宽度的 3/10;眼球应视为脸长宽度的 1/14;眼睛约占脸部的 1/50,若只考虑瞳孔,则只有 1/500。


由此得出 120×1/1500=0.08个VCSEL 并且由于传播方式为扩束传播,到达人眼的能量密度会相比 VCSEL 降低很多。


而另一方面,人眼晶状体的聚焦是根据可见光调整的,Face ID 采用光源属于近红外光,属于不可见光的一种,如果不可见光进入人眼,往往很难聚焦成一个点,更多情况下会形成一个圆斑,危害程度大幅降低。


苹果的产品在正式上市前,在使用 VCSEL 时一定会进行充分的安全测试,激光的强度和照射时间也在严格的标准。其危害一定实在可控范围内的,至于激光危害的累积性,长时间低能量的刺激也很难造成切实的危害。

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