Sécurité

Principes de base

Le rayonnement infrarouge (IR) est couramment utilisé dans les systèmes d'eye tracking pour illuminer l'oeil sans être visible à l'oeil nu. Bien que le rayonnement IR fasse naturellement partie de notre environnement (environ 50 % du rayonnement solaire est infrarouge), une exposition prolongée ou excessive peut être nocive, en particulier pour les zones sensibles comme les yeux.

Pour garantir une utilisation sûre, des directives ont été établies pour définir les limites d'exposition en fonction de facteurs tels que la partie du corps concernée (p. ex. oeil, peau), la longueur d'onde du rayonnement et la durée d'exposition. Mon évaluation de sécurité repose principalement sur deux sources faisant autorité :

L'ICNIRP (International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection) est une organisation indépendante qui fournit des directives scientifiquement fondées sur les effets sanitaires des rayonnements non ionisants, y compris l'infrarouge. Ses limites d'exposition sont largement reconnues et utilisées à l'international.

La norme EN 62471 est une norme européenne qui fournit des critères détaillés pour évaluer la sécurité photobiologique des sources de rayonnement optique. Elle spécifie des seuils d'exposition pour prévenir les dommages thermiques et photochimiques aux yeux et à la peau.

Ces sources constituent le fondement de mes calculs, décisions de conception et précautions de sécurité, conçues pour maintenir l'exposition IR du système bien en dessous des limites d'exposition applicables. Étant donné que le contenu et les limites des deux références sont essentiellement identiques, seule la norme EN 62471 sera expliquée en détail ci-dessous. Les sources ICNIRP sont citées sans élaboration supplémentaire.

EN 62471

La norme EN 62471 évalue les risques photobiologiques des rayonnements optiques dans la gamme 200-3000 nm. Dans le contexte de ce projet, l'exposition continue aux infrarouges à environ 860 nm pendant plus de 10 secondes est pertinente, impliquant spécifiquement les risques thermiques pour la rétine, les effets thermiques sur le cristallin et les dommages thermiques à la peau.

Limites d'exposition au rayonnement infrarouge pour l'oeil

Le rayonnement IR peut être absorbé par les structures externes et internes de l'oeil, notamment la cornée et le cristallin, provoquant un échauffement localisé. Le rayonnement IR étant invisible et ne déclenchant pas les réflexes de protection naturels, l'oeil est particulièrement vulnérable à une surexposition involontaire. Pour des durées d'exposition supérieures à 1000 secondes, la norme EN 62471 fixe des limites strictes d'irradiance pour prévenir les lésions thermiques aiguës et minimiser les effets dégénératifs à long terme comme la cataractogenèse :

To avoid thermal injury of the cornea and possible delayed effects upon the lens of the eye (cataractogenesis), ocular exposure to infrared radiation, \(E_{IR}\), over the wavelength range 780 nm to 3000 nm, for times greater than 1000 s, shall not exceed [EN 62471 4.3.7]:

$$E_{IR} = \sum_{780}^{3000} E_{\lambda} \times \Delta \lambda \leq 100 \quad \left[\frac{\text{W}}{\text{m}^2}\right] \quad \text{for } (t > 1000 \text{ s})$$$$E_{IR} \leq 100 \frac{\text{W}}{\text{m}^2} = 10 \frac{\text{mW}}{\text{cm}^2} \quad \text{for } (t > 1000 \text{ s})$$

Where:

• \(E_{\lambda}\) is the spectral irradiance,
• \(\Delta \lambda\) is the bandwidth,
• \(t\) is the exposure duration,
• \(E_{IR}\) is the infrared irradiance (total IR radiation power per unit area over the wavelength range 780-3000 nm).

Limite d'exposition thermique rétinienne (stimulus visuel faible)

Contrairement aux limites générales de rayonnement qui concernent principalement les effets thermiques sur les parties antérieures de l'oeil, la limite d'exposition thermique rétinienne se concentre sur le risque de dommage à la rétine causé par le rayonnement infrarouge. Même lorsque le stimulus visuel est faible ou à peine perceptible, le rayonnement peut se concentrer sur la rétine, provoquant un échauffement localisé et des lésions potentielles. La rétine étant particulièrement sensible aux augmentations de température, la norme EN 62471 établit des limites d'exposition strictes pour les courtes durées afin de protéger les cellules rétiniennes contre les dommages thermiques irréversibles.

For an infrared heat lamp or any near-infrared source where a weak visual stimulus is inadequate to activate the aversion response; the near infrared (780 nm to 1400 nm) radiance, \(L_{IR}\), as viewed by the eye for exposure times greater than 10 s shall be limited to [EN 62471 4.3.6]:

$$L_{IR} = \sum_{780}^{1400} L_{\lambda} \times R(\lambda) \times \Delta \lambda \leq \frac{6000}{\alpha} \quad \left[\frac{\text{W}}{\text{m}^2 \cdot \text{sr}}\right] \quad \text{for } (t > 10 \text{ s})$$

Where:

• \(L\) is the spectral radiance,
• \(R(\lambda)\) is the burn hazard weighting function,
• \(\Delta \lambda\) is the bandwidth in nm,
• \(t\) is the exposure time in seconds,
• \(\alpha\) is the angular subtense in radians.

Limite d'exposition thermique pour la peau

En plus de la sécurité oculaire, la norme EN 62471 traite également du risque de lésion thermique de la peau causé par une exposition prolongée au rayonnement infrarouge. La peau pouvant absorber le rayonnement IR sur une large surface, une exposition excessive peut entraîner un échauffement de surface, des brûlures ou des lésions tissulaires à long terme. Toutefois, pour des durées d'exposition supérieures à 10 secondes sur de grandes surfaces, la norme note que la douleur est généralement ressentie avant tout dommage tissulaire réel. Par conséquent, la réponse naturelle d'aversion due à l'inconfort limite généralement l'exposition bien avant qu'une blessure ne soit possible. Pour cette raison, les limites d'exposition thermique pour la peau ne sont pas davantage considérées.

[...] exposure limit is based on skin injury due to a rise in tissue temperature and applies only to small area irradiation. Exposure limits for periods greater than 10 s are not provided. Severe pain occurs below the skin temperature required for skin injury, and an individual's exposure normally will be limited for comfort. Large area irradiation and heat stress are not evaluated since this involves consideration of heat exchange between the individual and the environment, physical activity, and various other factors, which cannot be applied in a product safety standard, but must be evaluated by environmental heat-stress criteria. [EN 62471 4.3.8 (Note)]

ICNIRP

L'ICNIRP, la Commission internationale de protection contre les rayonnements non ionisants, est une organisation indépendante qui fournit des orientations scientifiques sur les effets sanitaires des rayonnements non ionisants, y compris l'infrarouge. Dans ses publications de 2006 et 2013, l'ICNIRP aborde les limites d'exposition et les impacts potentiels sur la santé. Le document de 2006, ICNIRP Guidelines on Limits of Exposure to Broad-Band Incoherent Optical Radiation (2006), inclut la limite d'exposition pertinente pour la peau dans la formule 4b à la page 639 (ou page 11 du document). Le document de 2013, ICNIRP Guidelines on Limits of Exposure to Incoherent Visible and Infrared Radiation (2013), présente une limite mise à jour dans la formule 21 à la page 88 (ou page 18 du document).

Ce que signifie « Exempt Group »

La norme IEC 62471 (EN 62471) définit quatre groupes de risque photobiologique, classés du risque le plus faible au plus élevé : Exempt (Groupe exempté), Groupe de risque 1 (risque faible), Groupe de risque 2 (risque modéré) et Groupe de risque 3 (risque élevé). Une source classée dans l'Exempt Group selon IEC 62471 se situe dans la catégorie de risque la plus basse définie par la norme. Cette classification ne constitue pas une garantie de sécurité dans toutes les conditions d'utilisation réelles possibles. Pour cette raison, suivez toujours les consignes de sécurité de l'onglet Aperçu.

Le FFVR-INDEX-V2 a été classé dans l'Exempt Group pour chaque catégorie de risque évaluée, pour les deux modules testés.

Ce qui a été testé

• Appareil : Eye & Face Tracking Kit pour Valve Index, modèle FFVR-INDEX-V2
• Composants évalués : le module oculaire et le module facial. Les deux modules oculaires (gauche et droit) sont de construction identique et pilotés par le même circuit ; le rapport évalue la conception du module oculaire.
• Mode d'émission : continu (non pulsé)

Comment cela a été testé

• Norme : EN 62471:2008, Sécurité photobiologique des lampes et des appareils utilisant des lampes
• Laboratoire : Shenzhen Southern LCS Compliance Testing Co., Ltd.
• Date du test : 16 avril 2026 (rapport émis le 17 avril 2026)
• Conditions de fonctionnement : alimentation 5 V CC, température ambiante 25 ± 1 °C, stable
• Système de mesure : EVERFINE OST-300, système de test de sécurité du rayonnement optique
• Numéro de rapport : LCSB03236073S

Émissions mesurées vs. limites d'exposition EN 62471

Les tableaux ci-dessous listent les valeurs consignées dans le rapport d'essai à côté des limites Exempt Group applicables. Les valeurs mesurées se situent dans les limites applicables selon les conditions d'essai décrites dans le rapport référencé. Le cas échéant, α désigne la sous-tendance angulaire de la source en radians, telle que définie par catégorie de risque dans EN 62471.

Module oculaire

Module facial

Télécharger le rapport d'essai (PDF, 18 pages) →

Pour limiter les émissions infrarouges, le courant des LEDs est limité par trois mécanismes indépendants couvrant à la fois le matériel et le logiciel, conçus de sorte que la limitation de courant ne repose pas uniquement sur le logiciel.

De plus, une augmentation importante de la puissance IR deviendrait normalement visible en pratique : une surexposition dans l'application d'eye tracking produit une image délavée ou inutilisable, indiquant qu'un problème existe.

Mesures de sécurité oculaire

Le matériel intègre trois mécanismes de sécurité indépendants qui limitent le courant et donc la puissance de sortie des LEDs :

Limitation de courant logicielle
Le courant des LEDs est réglable par logiciel, permettant un contrôle précis de la luminosité. Une limite maximale est imposée dans le firmware, maintenant les LEDs dans la plage de fonctionnement prévue en conditions normales.

Limitation matérielle via le driver LED AW9967DNR
Le driver LED (AW9967DNR) dispose d'un limiteur de courant intégré qui fixe un plafond strict par canal de sortie. Cette protection matérielle est conçue pour maintenir le courant en dessous de valeurs prédéfinies même en cas d'échec ou de dysfonctionnement du logiciel.

Protection par polyfuse (10 mA par module oculaire)
Chaque module oculaire est protégé par son propre polyfuse calibré pour se déclencher aux alentours de 10 mA. Si, pour une raison quelconque, la limite de courant matérielle échoue, le polyfuse limite le courant en augmentant significativement sa résistance. Une fois les conditions normales rétablies, le fusible se réinitialise automatiquement.