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コーンズテクノロジー編集部

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レーザー光から目を保護する必要性

レーザーとは、人工的につくられる光源で、強力で指向性のある単色光の細いビームを生成します。

米国では、食品医薬品局 (FDA) が、ラベル付けなどの多くの分野にて、レーザー製品の規制を担当している機関となっています。・生物学的危険性に基づいて、FDA はレーザーを 4 つの主要なクラス(I から IV、I が最も安全で IV が最も危険)と、3 つのサブクラス (IIa、IIIa、および IIIb) に分類しています。

現在、最も一般的なレーザーである、レーザーポインターは、消費者市場で容易に購入でき、さまざまな寸法、ビーム色 (たとえば、緑や赤)、出力パワーで、わずか10ドル未満の低価格で入手できます。あるいは強力なレーザーは、有害なレベルの放射光を放出し、火災や皮膚にやけどを引き起こす可能性があります。

レーザー光を人の目に直接当てるのは危険な結果をひきおこす可能性があります。重症度は、レーザー出力、ビーム角度、露光時間、距離などの多くの要因によって異なってきます。最も穏やかなレベルでは、そのような行動はその人を驚かせ、気を散らす可能性があります.強力なレーザー光を使用すると、人にまぶしさを感じさせます。これは一般にグレア効果として知られている現象です。長時間の激しいレーザー照射は、フラッシュブラインドネス(閃光による失明、一時的な視力喪失) につながる可能性があり、最悪の場合、角膜や網膜の損傷による眼の損傷につながる可能性があります。これらの影響は、レーザー光が双眼鏡や望遠鏡などの光学機器によって拡大される場合、または瞳孔が散大してより多くの光を受け取ることができる暗い条件下では、さらに悪化する可能性があります。臨床的には、赤と緑の両方のレーザー光線によって引き起こされた眼の損傷の事例が文書に報告されています.

レーザー照射による目への危険な影響

解決手段は何かないか、と考えた時にあげられるのがレーザー保護具です。何年もの間、科学者は、レーザー機器を操作する際に、目に直接照射される、あるいは反射されてくるレーザー光線から目を保護するために、従来からの色素で着色されたゴーグルなどを着用してきました。この色素ベースの技術は現在、パイロットや警察官など、実験室の外でレーザーにさらされる危険がある人々のための目の保護装置の製造にも使用されています。

レーザー保護具にはゴーグル、バイザー、シールド(盾)などの形があります。これらのタイプの保護部には、特定の波長の光を選択的にブロックするフィルターが設けられています。

光フィルターの種類(レーザー保護用品ご購入時の確認事項7点)

様々な状況にて目やセンサーなどをレーザー光から保護するために保護器具あるいは保護フィルターを設けることは賢明といえます。これらの保護用品は、レーザービームの出力を人間の目に安全なレベルまで下げるフィルターとして機能します。市場に出回っているすべてのレーザーグレア保護製品が同じように作られているわけではありません。たとえば、優れた保護を提供するものもありますが、透明性が犠牲にされている場合があります。視認性は特に考慮すべき重要な要素で、レーザー光保護器具を購入する際に考慮すべき7つの事項のリストを次に示します。

1. 種類: 染料ベース vs. ホログラフィック

従来方法では

• 従来の色素ベースの保護具は、基本的に同じように機能します。つまり、光吸収フィルターとして、レーザー光の出力を目に安全なレベルまで低下させます。
• 他方、色素ベースのフィルターは、特に複数の色や波長の光から保護するフィルターでは、透明度の低さが根本的に問題となります。
• 気を付けなくてはいけないのは、透明性と保護の間にはトレードオフがあるということです。フィルターが透明になればなるほど、光を遮断する効果は低くなります。逆もまた同様です。

ホログラフィック光学フィルターまたはホログラフィック レーザー保護フィルムは、色素ベースのフィルターの代わりにお使い頂ける優れた製品で、様々な用途にて利点をご利用いただけます。光を吸収して機能する色素ベースのソリューションと違い、ホログラフィーベースのフィルター技術は、光を選択的に反射することでレーザーから保護するものです。

現在市場に出回っているレーザー フィルターのほとんどは、染料をベースにしています。 染料ベースの技術は、長年、レーザー機器を扱う科学者向けの安全ゴーグルを製造するのに使用されてきました(パイロットや警察官など、実験室の外でレーザーにさらされる危険がある人々向けに、目の保護器具を製造するよりも、これはずっと前です)。色素ベースのフィルターは、吸収によってレーザー光を遮断します。ここで市場に新しく代わりとして登場してきているのが、ホログラフィックフィルターで、光を吸収するのではなく、反射することによって機能します。

2. 構成: 組み込み vs. 貼り付け

種類に関係なく、レーザー保護フィルターは通常、2 つの形式で提供されます。眼鏡レンズやバイザーなどにデバイスとして組み込まれ、そのまま使用できるタイプか、もしくは、粘着性のある柔軟なフィルムの形で、顔面または体を保護するシールドに取り付けられるものです。2 つの構成のうち、フィルムは、ご用途によっては既存の防護用具にレーザー保護を備えて強化する形で簡単に使用できるため、導入しやすさと費用対効果が優れ、より良いオプションになるかもしれません。使い方に合わせて、適した器具に取り付けてお使い頂けます。

3. 選択性: どの色がブロックされるか

特定の光がどんな色をもつかは、その波長により決まります。

緑色の光は 490 ～ 570 ナノメートル (nm) の範囲の波長を持ち、

赤色の光は 620 ～ 780 nm の波長範囲に収まります。

重要な点として、レーザーフィルターは、ブロックするように設計された特定の色の光のビームしかブロックできないことにご注意ください。(逆に言えば、どの光の色を遮断するか選ぶことができる、高い選択性を持ちます。) たとえば、緑色光フィルターは緑色のビームしかブロックできず、赤や青などの他の色の光は、緑色光フィルターを透過してしまうので、これらの他の色の光線のフィルタリングには効果はありません。

レーザー フィルターのメーカーは通常、フィルターがブロックできるレーザービームに関する情報を、波長または波長範囲といった形で提供しています。

緑色光フィルターは緑色の光をブロックしますが、他の色 (この例では赤と青) の光は通過させます

なお、人間の目は本質的に緑色の光に最も敏感であるため、緑色の光は同じパワーの赤色の光よりもはるかに明るく見えます。緑色のレーザーポインターが夜間、最も大きく驚かせたり注意をそらしたりする効果を生み出すのはこのためです。(特に瞳孔が散大し、より多くの光を受け取ることができる暗い環境では顕著になります。)また、レーザー攻撃対策用のレーザーフィルターが緑色のレーザー光を第一に警戒対象に作られるのもこのためです。(多くの市販のグリーン レーザー ポインターは、532 nm の波長にて緑色の光ビームを生成します。そのため、緑色レーザー フィルターは通常、この波長に対応しています。)

4. 透明性: 可視光をどれだけ通すことができるか

レーザー フィルターを購入する際に考慮すべきもう 1 つの要素は、その透明性です。ホログラフィックフィルターが色素ベースの代替品よりも優れている点は、この透明性の高さです。

可視光透過率 (VLT Visual Light Transmission) は透明度の指標です。 この仕様はパーセンテージで表され、レーザー フィルターを通過できる可視光の量を示します。 VLT が高いほど、より多くの可視光がフィルターを通過できるため、透明度が高くなります。 VLT が 60% のレーザー フィルターは、可視光の 60% を通過させます。

さまざまな色の複数のレーザー光線が同時に投射された場合に対応するために、メーカーは、広範囲の色または波長の光から保護するレーザー フィルターを開発しました。 これらのフィルターは一般的に VLT が低いため、可視性が大幅に低下します。

透明度の低さ（VLTの低さ）は、染料ベースのフィルターを用いた際について回る、根本的な問題となります。これに対し、ホログラフィックフィルターは高い透明度を提供します。この機能により、たとえば保護メガネであれば、視認性よく周囲をはっきりと見ることができるようになります。

5.強度：レーザー光をどれだけ遮断するか

すべてのレーザー フィルターが同じように作られているわけではありません。フィルターによっては、フィルターする光を、他のフィルターよりもさらに弱めることが可能です。 光学密度 (OD) は、フィルターがレーザー ビームのパワーをどれだけ低減できるかを示します。 これは数値として与えられ、色 (または波長) ごとの値となります。OD が高いほど、フィルターが光を弱めることができ、保護が向上します。 OD が 1 増加するごとに、光は 10 倍だけより弱くすることができます。

OD は VLT に反して増減することは重要な注意点です。これは、OD (つまり、保護) が高いほど、VLT (つまり、透過性)が低くなり、逆もまた同様であることを意味します。 したがって、保護と可視性の間にはトレードオフがあり、両方を得ようとすると問題が生じます。

染料ベースのフィルターとホログラフィック フィルターは、レーザー光を遮断する能力、OD 値に関しては同等の性能となります。どちらも、レーザー光線から同様のレベルの保護を提供します。

6.角度範囲

レーザー光線は、あらゆる角度から照射される場合があります。レーザーフィルターがレーザー光を遮断できる角度は、角度範囲 (AC) で測定されます。ほとんどの色素ベースのフィルターはAC全体に対応しています。つまり、あらゆる角度からのレーザー光線を効果的にブロックします。1点、色素ベースのフィルターがホログラフィックフィルターよりも優れている点といえます。ホログラフィック フィルターは、その構造上、これより狭いACを持ちます。つまり、ブロックすることができるのは、特定の角度(通常は視野の正面の範囲)からのレーザー ビームのみとなります。 実際には、この制限は動かすことで緩和される場合があります。

7.取付け: 通常の見通し線でのカバー範囲

取り付けに関する話はストリップ形状のレーザー フィルターにのみ関係します。(すぐに使用できる構成のレーザー フィルターは箱から出してすぐに使うだけなので、ここでは無関係となります。)

例としてフェイスシールドであれば、染料ベースのフィルターは、シールド上の、着用者の目の少し上の位置に取り付けて使われる場合があります。レーザーが照射される危険がないときには、着用者はフェイスシールドの何もない部分を通して、より透明な視野で、見ることができます。レーザー照射を受ける危険性がある際は、着用者は首を下げてストリップの真後ろに目を配置し、保護します。ただし、この方法は、状況によっては問題になる可能性があります。まず、フィルターを機能させるには、着用者が頭の位置を意図的に調整する必要があります。第二に、着用者がフィルターの後ろに目を隠すと、（染料ベースのストリップの透明度が低いため）かなりの視認性が失われ、業務を行いにくくなることが考えられます。

色素ベースのソリューションと同様に、ホログラフィック フィルターも 2 つの形式で製造できます。アイウェアと粘着性の柔軟なストリップです。ストリップの形状なら、これらのフィルターを、さまざまな種類の保護具の表面に簡単に貼り付けることができます(ヘルメットのバイザーやフェイス シールドなど)。

透明度が高いため、ホログラフィック ストリップは、視認性を大幅に低下させることなく、フェイス シールド上の、着用者の目と同じ高さの部分に取り付けることができます。 そのため、ホログラフィック ストリップにて「保護機能を働かせる」ために着用者がアクションをする必要が無く、継続的にレーザー攻撃から保護できることになります。この「常時ON」である利点は、警察官が加害者に正面から立ち向かうような際に役立ちます。下の図は、それぞれ透明なバイザーに取り付けられたホログラフィック ストリップと色素ベースのストリップを示しています。

holoOPTIX®は、柔軟なフィルム シートの形で入手でき、希望の形状とサイズに事前にカットも可能で、平面および単一曲面 (円筒形) 表面へ接着させるご用途向けに接着剤を使わず貼り付けられるタイプもございます。

一方、ホログラフィックストリップは透明度が高いため、視認性を大幅に低下させることなく、着用者の目と同じ高さでフェイスシールドに取り付けることができます。これはつまり、ホログラフィックフィルムが、レーザー光線から常時保護でき、着用者にて何かアクションをする必要がないということになります。この「常時ON」となる利点は、さまざまな状況にて役立ちます。

• 色素ベースのレーザー保護方法は視認性を大幅に低下させる可能性があるため、メーカーは、色素ベースのストリップ(細いテープ)を、透明なフェイスシールドの、着用者の視線の少し上にあたる位置に取り付けることを推奨しています。こうすれば、着用者は危険がないときは、フェイスシールドを通して見ることができます. レーザー攻撃を受けたときは、着用者は頭を下げてストリップを目の前に来るようにし、レーザービームをブロックします。
• この方法は、特に暗い環境では、警察官にとって問題になる可能性があります。 まず、警官が動いて対処する必要があります。警官は頭の位置を意図的に調整する必要があります。 第二に、警官が頭を下げてストリップの後ろに目を隠すと、視界が大幅に失われ、行動能力が損なわれ、他の潜在的な危険にさらされることになります.
• 色素ベースのストリップは、保護を受けるために着用者が頭を下に向ける必要があります。 対してホログラフィック ストリップは、「保護機能を働かせる」ためのアクションを必要とせずに、着用者に継続的な保護を提供します。

人が着用する透明なヘルメット バイザーにそれぞれ取り付けられた色素ベースのストリップとホログラフィック ストリップの図

holoOPTIX®のホログラフィック フィルターは、視認性を損なうことなくレーザー光からの保護を可能にします。保護用フィルターのラインナップにぜひ追加しておくべき品となりえます。

holoOPTIX®の製品群の内、holoOPTIX®FLEXは柔軟なフィルム形状のホログラフィック光学フィルターで、クラス最高のレーザー保護を可能にします。独自のホログラフィック ナノマテリアルが、柔軟なポリマー フィルム上に構築されており、特定波長のレーザー光を反射しブロックします。 市場に出回っている色素ベースのフィルターと比較して、このフィルムは、優れた色の区別しやすさ、可視光透過率、光のフィルタリングを可能にします。

柔軟なフィルム シートの形でご購入いただけ、希望の形状とサイズにカット可能、平面および単一曲面 (円筒形) 表面へ接着させるご用途向けに、接着面の付いたデカールタイプもございます。

コラム）レーザー光保護の治安維持用途

緑色レーザーの標的にされた警察官

適切な保護具を装備することで戦術士官もしくは警察官の方々のチームをレーザー照射攻撃からシールドして保護する機能があります。高い保護性能に加え、透明性が高いために、警察官の行動能力を損なうこともありません。この製品はヘリコプターのパイロットや乗組員、センサーの保護にも使用できます。

警察にレーザー攻撃を行う事例は、妨害通報、抗議行動、暴動が行われるなかで、世界中で増加傾向にあります。この傾向は、主に次の 2 つの要因によるものと考えられます。

・ハンドヘルド レーザー、特にレーザー ポインターは、入手、使用が簡単で、安価で持ち運びが簡単です。

・レーザーのまぶしさにより、警察官の注意をそらし、視覚を奪うことが可能です。

戦術的チームもしくは警察官のチームを、レーザー攻撃から保護するには、適切なレーザーグレア保護器具の装備を検討することをお勧めします。

地上では、気を散らしたり危害を加えたりする目的でレーザーを使用する事件は、1990 年代後半から世界中で発生しています。最近では、米国の多くの地域で、レーザー ポインターを使用して戦術士官や警察官を攻撃することも行われています。

・ロサンゼルス警察の警察官は、2020 年 7 月に妨害通報に応答した際、レーザー攻撃により右目を衰弱させるほどの負傷を負いました。

・その 2 か月後、アイオワ シティの警察官数人が、抗議デモの最中に男性にレーザー光線を目に当てられて負傷しました。

・同じ頃、オレゴン州ポートランドでのデモ中に警察官をレーザーで暴行したとして、少なくとも 2 人の男性が起訴されました。

上空では、パイロットもレーザーのまぶしさの犠牲者になることがよくあります。米国連邦航空局のレポートによると、9,723 回ものレーザー攻撃が2021 年に航空機に対して行われています。これは、前年比 42% の増加です。

問題は、暴動や緊張した状況においても、それであなた自身を十分守ることができるのかということです. 敵対者のいる環境に対処しなくてはならない警察官の方は、おそらく困難でしょう。レーザー光線に加えて、岩、棒、拳をかわさなければなりません。これらの脅威に直面したとき、あなたとあなたのチームは、状況認識を維持するために周囲を見渡せるような視界を持ちたいと思うでしょう。これは行動実施を維持するためには不可欠です。

ハンドヘルドレーザーやレーザーポインターを、意図しない、いたずらを目的とした、悪意のある目的で使用する行為が(たとえば、暴動の状況で警察機関に対する武器として使用するなど)次第に重大な懸念事項になりつつあります。

素早いまばたきや背を向けるなどの基本的な反応は、問題のあるレーザー攻撃から目を部分的に保護することができます. しかし常にまばたきしたり、目を閉じたり、ふさいだりするのが、困難な状況もあります。

レーザー ポインターは、可視光だけでなく、肉眼では見えない赤外線 (IR) も放出する可能性があることに注意してください。 IR 光は目のまばたき反射を誘発しませんが、可視光と同じように目を損傷する可能性があります。 この意味で、IR光はより危険です。

holoOPTIX® のようなホログラフィック フィルターであれば、警察官の行動能力を損なうことなく、レーザーのグレア保護を可能にします。また、周囲をはっきりと見ることが可能となり、潜在的な脅威を特定するのに役立ちます。透明な防弾シールドやレンズにご利用いただけ、緑色などのレーザー光の照射を光を反射しブロックします。 市場に出回っている色素ベースのレンズと比較して、このフィルムは、優れた色の区別しやすさ、可視光透過率、光のフィルタリングを可能にします。

複数波長でのグレア保護、カラー バランシング、平面または円筒状の曲面を備えた機器 (ヘルメット バイザー、シールド、アイウェアなど)へ取り付けられるようなカスタム変更など、個々のニーズに合わせて調整にも対応しています。

注記)

• 眩惑/グレア(dazzling/ glare)：過度な明るさにより、瞬間的に視機能が低下する現象
• 閃光盲(flash blindness)：過度な明るさにより、残像が生じ、光が目から外れた後も長時間残り、視覚が奪われる現象

参考)

• META®社HP
  • https://blog.metamaterial.com/what-is-laser-glare-protection-p1
  • https://blog.metamaterial.com/laser-glare-protection-solutions-p2
  • https://blog.metamaterial.com/7-things-you-should-consider-when-buying-laser-glare-protection-for-your-team-a-buyers-guide-for-police-chiefs
  • https://www.meta-air.com/laser-strikes-in-aviation
• “Blinding laser weapons still available on the battlefield” BMJ No 7120 Volume 315 Editorial, 29 November 1997
  https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2127879/pdf/9418079.pdf
• 光産業技術振興協会資料
  http://www.oitda.or.jp/main/keirin/hj202001.pdf
• 北里大 “眩しさの種類” あたらしい眼科 Vol. 36 No. 8 2019 p.1001
  https://jnjvisionpro.jp/sites/jp/files/public/education-center/saranaruippo_201908.pdf