(57)【要約】      （修正有）【課題】ネットを発射して威嚇・捕獲を行う防犯装置や催涙・着色剤を噴射・発射する防犯装置や、ゴム弾の発射機や小銃などの火器において、その照準や、練習に使用されるレーザ発光装置から発射されるレーザ光によるターゲットなどの目の障害を確実に防止する。【解決手段】ＪＩＳ  Ｃ  ６８０２（レーザ製品の安全基準）のクラス１、１Ｍ，２，２Ｍ，３Ｒ，３Ｂの何れかのレーザ１１を含むレーザ装置１０と、レーザ１１から出力されるレーザ光を広がったレーザ光へ変換する光学系２０とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＪＩＳ  Ｃ  ６８０２（レーザ製品の安全基準）のクラス１、１Ｍ，２，２Ｍ，３Ｒ，３Ｂ，４の何れかのレーザを含むレーザ装置と、
前記レーザから出力されるレーザ光を広がったレーザ光へ変換する光学系と
を備えることを特徴とするレーザ発光装置。
【請求項２】
ＪＩＳ  Ｃ  ６８０２（レーザ製品の安全基準）のクラス１、１Ｍ，２，２Ｍ，３Ｒ，３Ｂ，４の何れかのレーザを含むレーザ装置と、
前記レーザから出力されるレーザ光を円錐形のビームに偏向する光学系と
を備えることを特徴とするレーザ発光装置。
【請求項３】
ＪＩＳ  Ｃ  ６８０２（レーザ製品の安全基準）のクラス１、１Ｍ，２，２Ｍ，３Ｒ，３Ｂの何れかのレーザを含むレーザ装置と、
前記レーザから出力されるレーザ光を複数のビームに回折する光学系と
を備えることを特徴とするレーザ発光装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３の何れか記載のレーザ発光装置において、
前記レーザ装置と前記光学系との間は調整可能である
ことを特徴とするレーザ発光装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４の何れか記載のレーザ発光装置において、
前記レーザは、ＪＩＳ  Ｃ  ６８０２（レーザ製品の安全基準）のクラス２，２Ｍ，３Ｒ，３Ｂの何れかである
ことを特徴とするレーザ発光装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項４の何れか記載のレーザ発光装置において、
前記レーザは、ＪＩＳ  Ｃ  ６８０２（レーザ製品の安全基準）のクラス２，３Ｒ，３Ｂの何れかである
ことを特徴とするレーザ発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、ネットを発射して威嚇・捕獲を行う防犯装置や催涙・着色剤を噴射・発射する防犯装置や、ゴム弾の発射機や小銃などの火器において、その照準や、練習に使用されるレーザ発光装置からターゲットに向かって発射されるレーザ光による目の障害を確実に防止することが可能なレーザ発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、ネットを発射して威嚇・捕獲を行う防犯装置や催涙・着色剤を噴射・発射する防犯装置や、ゴム弾の発射機や小銃などの火器においては、その照準や、練習にレーザ光線の発射機を使用することが行われている。
【０００３】
レーザ光線は視認性が良く、そのレーザ光線出力に比例して遠距離まで光が到達する。これは、練習台となる目標が紙標的や板標的であるために、レーザ光線の出力が大きくても問題ないからである。
【０００４】
例えば、特許文献１には、銃の銃身の内部に嵌合するレーザ光線の発射機を入れ、レーザ光線を照射することで、弾丸を発射せずとも、銃の軸線を把握し、照準の練習や調整ができることが開示されている。
【０００５】
また、特許文献２には、銃の銃身の外部にレーザ光線の発射機を取り付け、レーザ光線を照射することで、弾丸を発射せずとも、銃の軸線を把握し、照準の練習ができることが開示されている。特許文献２によれば、訓練においては、敵役はその頭部や胸部に、レーザの受光ユニットをつけることで、的確な照準と射撃が行われたことを把握することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特表平９−５１１８２６号公報
【特許文献２】特表平９−５１２６２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１では、防犯装置の訓練においては、実際に犯人役を決め、犯人役に対峙しての練習が重要である。犯人役にレーザ光線を照射すると、レーザ光線の出力によっては目に障害を及ぼす危険がある。即ち、レーザポインターなどでは、クラス２（ＪＩＳ  Ｃ  ６８０２  レーザ製品の安全基準）のレーザまでしか市販が認められていない、かつ人に向けて照射してはいけない。
【０００８】
そこで、サングラスや遮光グラスであらかじめ目を保護することも可能であるが、そもそも防犯訓練なので、格闘状態となりグラスが外れる危険がある。
【０００９】
目への障害を防止する犯人役（敵役）を用いての訓練においては、犯人役の頭部、胸部や背中にレーザ光線の受信機を取り付け、万一目に入っても大丈夫な非常に弱いレーザ光線を用いての訓練が行われている。これは、間接的には練習（犯人役に向けてネットや着色剤を撃てた）にはなるが、そもそもレーザ光線がほとんど目に見えず、確かに目標に向けて照準しているか否かが射手にはわからないので、具体性に欠ける。
【００１０】
一方、特許文献２では、実物の防犯装置を用い、実際にネット、着色剤発射しての訓練は非常に習熟性を向上させるが、コストがかかるという問題がある。
【００１１】
本発明は斯かる従来の問題点を解決するために為されたもので、レーザ光による目の障害を確実に防止することが可能なレーザ発光装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
請求項１に係る発明は、ＪＩＳ  Ｃ  ６８０２（レーザ製品の安全基準）のクラス１、１Ｍ，２，２Ｍ，３Ｒ，３Ｂの何れかのレーザを含むレーザ装置と、前記レーザから出力されるレーザ光を広がったレーザ光へ変換する光学系とを備えることを特徴とする。
【００１３】
請求項２に係る発明は、ＪＩＳ  Ｃ  ６８０２（レーザ製品の安全基準）のクラス１、１Ｍ，２，２Ｍ，３Ｒ，３Ｂの何れかのレーザを含むレーザ装置と、前記レーザから出力されるレーザ光を円錐形のビームに偏向する光学系とを備えることを特徴とする。
【００１４】
請求項３に係る発明は、ＪＩＳ  Ｃ  ６８０２（レーザ製品の安全基準）のクラス１、１Ｍ，２，２Ｍ，３Ｒ，３Ｂの何れかのレーザを含むレーザ装置と、前記レーザから出力されるレーザ光を複数のビームに回折する光学系とを備えることを特徴とする。
【００１５】
請求項４に係る発明は、請求項１乃至請求項３の何れか記載のレーザ発光装置において、前記レーザ装置と前記光学系との間は調整可能であることを特徴とする。
【００１６】
請求項５に係る発明は、請求項１乃至請求項４の何れか記載のレーザ発光装置において、前記レーザは、ＪＩＳ  Ｃ  ６８０２（レーザ製品の安全基準）のクラス２，２Ｍ，３Ｒ，３Ｂの何れかであることを特徴とする。
【００１７】
請求項６に係る発明は、請求項１乃至請求項４の何れか記載のレーザ発光装置において、前記レーザは、ＪＩＳ  Ｃ  ６８０２（レーザ製品の安全基準）のクラス２，３Ｒ，３Ｂの何れかであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、例えば、ネットを発射して威嚇・捕獲を行う防犯装置や催涙・着色剤を噴射・発射する防犯装置や、ゴム弾の発射機や小銃などの火器において、その照準や、練習に使用されるレーザ発光装置から発射されるレーザ光によるターゲットなどの目の障害を確実に防止することが可能となる。
【００１９】
また、本発明によれば、レーザ発光装置から発射されるレーザ光を通過、遮断する人間の目の障害を確実に防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第一実施形態に係るレーザ発光装置を示す説明図である。
【図２】レーザ光を広がったレーザ光に変換する凹レンズを用いた例を示す説明図である。
【図３】レーザ光を広がったレーザ光に変換する凸レンズを用いた例を示す説明図である。
【図４】図１のレーザ発光装置を使用してレーザ光を広げる例を示す説明図である。
【図５】本発明の第二実施形態に係るレーザ発光装置を示す説明図である。
【図６】図１のレーザ発光装置を使用してレーザ光を分散する例を示す説明図である。
【図７】図１のレーザ発光装置に用いる回析格子を示す説明図である。
【図８】図１のレーザ発光装置の使用例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明を図面に示す実施形態に基づいて説明する。
【００２２】
図１は、本発明の第一実施形態に係るレーザ発光装置１を示す。
【００２３】
本実施形態に係るレーザ発光装置１は、レーザ装置１０とレーザ光を広がったレーザ光へ変換する光学系２０とで構成されている。
【００２４】
レーザ装置１０は、レーザ１１と、レーザ駆動回路１３と、スイッチ１５と、電池１７と、筐体１９とで構成されている。
【００２５】
レーザ１１は、ＪＩＳ  Ｃ  ６８０２（レーザ製品の安全基準）のクラス１、１Ｍ，２，２Ｍ，３Ｒ，３Ｂの何れかのレーザを用いることができる。なお、以下の説明では、単にクラス１、１Ｍ，２，２Ｍ，３Ｒ，３Ｂとして説明する。レーザ１１からは、可視光線レーザが発生される。レーザ１１としては、例えば、固体レーザ、液体レーザ、ガスレーザ、化学レーザ、半導体レーザを使用することができるが、小型軽量で、消費電力も少なく、取り扱いも容易な半導体レーザが好適である。
【００２６】
レーザ１１には、赤色・緑色など波長のレーザを用いることができる。レーザ光種類は、連続発光型、パルス発光型の何れも使用することができる。消費電力、発熱、寿命の点で、パルス発光型が望ましい。レーザ光出力は、クラス４以下のものが使用できる。
【００２７】
レーザ駆動回路１３は、スイッチ１５を介して、電池１７からの電力を受け、レーザ１１に必要な電力を供給する。レーザ光の発生は、連続発光型の回路と、電池の消耗を抑え、半導体レーザの温度上昇を抑え、寿命も長くなる、間欠型回路の両方が使用可能である。電池の消耗を抑止するためには間欠型回路が好適である。間欠型回路は、多くの光学機器、テレビなどと同じように、人間の目では区別できない速さで点滅し、連続して光っているように見える。消灯している時間分は電力も抑えられる。
【００２８】
スイッチ１５は、レーザ駆動回路１３へ電池１７の電力を供給する。搭載する装置の引き金などと連動しても良いし、独立でも良い。
【００２９】
なお、レーザ装置１０は、レーザ１１として半導体レーザを使用する場合には、半導体レーザの光量を設定する設定手段と、設定手段によって設定された設定値で半導体レーザを発光するように制御する制御手段とを設けるように構成することもできる。
【００３０】
レーザ光を広がったレーザ光へ変換する光学系２０は、例えば、ガラス、ＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル樹脂（Ｐｏｌｙｍｅｔｈｙｌ  ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ））など屈折率を有し、光学的にレーザの透過率が良い材料であれば何れも使用することができる。
【００３１】
レーザ（半導体レーザ）１１の光学出力は、平行光線である。レーザ光を広がったレーザ光へ変換する光学系２０は、レンズ２１を用いて、扇形に広がるレーザ光に変換する。
【００３２】
レンズ２１の種類は、凹レンズ、凸レンズが使用できる。レンズ２１の材質は、プラスチック、ガラスが使用できる。
【００３３】
図２は、レンズ２１として、凹レンズ２１ａを用いた場合を示す。
【００３４】
レーザ装置１０から平行なレーザ光（レーザビーム）１１ａを発生する。凹レンズ２１ａによって広がったレーザ光１１ｂへ変換される。これを壁、犯人役などに照射すると、広がったレーザ光照射エリア１１ｃが得られる。
【００３５】
図３は、レンズ２１として、凸レンズ２１ｂを用いた場合を示す。
【００３６】
レーザ装置１０から平行なレーザ光（レーザビーム）１１ａを発生する。凸レンズ２１ｂによって広がったレーザ光１１ｄへ変換される。これを壁、犯人役などに照射すると、広がったレーザ光照射エリア１１ｃが得られる。
【００３７】
凸レンズ２１ｂは、照射エリア１１ｃのサイズの調整が容易なため好ましい。
【００３８】
凸レンズ２１ｂとレーザ装置１０の間隔を微調整できるネジなどを備えると、レーザ光１１ｄの広がりの調節が容易になる。
【００３９】
本実施形態では、レーザ装置１０の光出力によって、広がったレーザ照射エリア１１ｃのサイズを設定する。
【００４０】
クラス１，１Ｍのレーザ１１であれば、２ｍ離れた位置で直径１０ｍｍ〜２０ｍｍ程度に拡大する。
【００４１】
クラス２，２Ｍのレーザ１１であれば、２ｍ離れた位置で、直径１５ｍｍ〜４０ｍｍ程度に拡大する。
【００４２】
クラス３Ｒ，３Ｂのレーザ１１であれば、２ｍ離れた位置で直径２２ｍｍ〜３２ｍｍ程度、望ましくは３２ｍｍ〜１２４ｍｍ程度に拡大する。
【００４３】
この条件を基準に整理すると、次の表１の通りとなる。
【００４４】
【表１】
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【００４５】
表中、レーザ光パワーについて説明する。
【００４６】
レーザ発信機のクラス分によるレーザ光パワーは、厳密には波長、レーザ発振方式により、その表記はさまざまである。
【００４７】
市販のレーザの中でも、そのクラス内でもっともレーザ光パワーの大きなものを目安等する。なお、同クラスでレーザ光パワーの小さいものは、当然に人体にとって安全である。
【００４８】
次に、目の安全を考慮してレーザ光を広げるという観点から、それぞれのクラスについて説明する。
【００４９】
クラス１、１Ｍについて：
レーザの光ビームの直径は、１ｍｍ〜２ｍｍ程度であるので、レーザが照射される面積は、０．７８５ｍｍ2〜３．１４ｍｍ2である。仮に平均２ｍｍ2とする。
【００５０】
人体の瞳は、周囲の明るさによって収縮するが、人体の瞳の暗闇での最大直径をとりその直径を７ｍｍとすれば、瞳の面積は、３８．４６５ｍｍ2≒４０ｍｍ2となる。
【００５１】
もし、レーザを直視すると、僅か直径２ｍｍ程度照射野のレーザ光線は、瞳の直径より小さい（＝瞳の面積より照射野が小さい）ので、そのまま眼球内に入射し、網膜に到達する。
【００５２】
直径を１０ｍｍに広げると、レーザが照射される面積は７８．５ｍｍ2となり、瞳の面積に対して７８．５／４０＝１．９６倍となる。
【００５３】
直径を２０ｍｍに広げると、レーザが照射される面積は３１４ｍｍ2となり、瞳の面積に対して３１４／４０＝７．８５倍となる。
【００５４】
すなわち、照射野は瞳より十分大きくなる。
【００５５】
直径１０ｍｍに広げられたレーザ光は、直径７ｍｍの瞳の中には、５１％程度（４０ｍｍ2／７８．５ｍｍ2）しか入射できない。
【００５６】
直径２０ｍｍに広げられたレーザ光は、直径７ｍｍの瞳よりそうとう大きいので、入射する光は１０％強（４０ｍｍ2／３１４ｍｍ2）しか入射できない。
【００５７】
もともとのレーザ光のパワーが、クラス１の規格上限の１ｍＷであったとしても、光学系２０で拡大することで、実質上０．５ｍＷ〜０．１ｍＷに相当する光しか入射できなくなる。
【００５８】
クラス２、２Ｍについて：
レーザが照射される面積は、０．７８５ｍｍ2〜３．１４ｍｍ2である。平均２ｍｍ2とする。
【００５９】
直径を１５ｍｍに広げると、レーザが照射される面積は１７７ｍｍ2となり、瞳の面積に対して１７７／４０＝４．４２５倍となる。
【００６０】
直径を４０ｍｍに広げると、レーザが照射される面積は１２５６ｍｍ2となり、瞳の面積に対して１２５６／４０＝３１．４倍となる。
【００６１】
もとは面積が２ｍｍ2の照射野のレーザであったから、その照射野の面積は約９０倍から６３０倍に広げられている。
【００６２】
直径１５ｍｍに広げられたレーザ光は、直径７ｍｍの瞳の中に入射する光は、約２３％（４０ｍｍ2／１７７ｍｍ2）であり、直径４０ｍｍに広げられたレーザーは、直径７ｍｍの瞳の中に入射する光は、約３％（４０ｍｍ2／１２５６ｍｍ2）である。
【００６３】
もともとのレーザ光のパワーが、クラス２の規格上限の３ｍＷであったとしても、実質０．６９ｍＷ〜０．０９ｍＷに相当する光しか入射できなくなる。
【００６４】
クラス３Ｒ，３Ｂについて：
１０ｍＷのクラス３Ｒ，３Ｂレーザであれば、瞳の最大面積（４０ｍｍ2）の１０倍の面積である直径２２．６ｍｍ以上になるよう、望ましくは２０倍の面積となる直径３２ｍｍ以上に大きく拡大する。更に安全上望ましいのは、瞳の最大面積の３００倍である直径１２４ｍｍ以上にする。
【００６５】
安全側で言えば、大きくビーム直径を拡大すれば拡大するほど安全側であるが、光が弱くなって認知しにくくなり好ましくない。
【００６６】
次に、本実施形態に係るレーザ発光装置１の作用を説明する。
【００６７】
例えば、図４に示すように、本実施形態に係るレーザ発光装置１を照準・訓練装置３０に取り付け、犯人役となる人Ｔの顔に向けてレーザ照射しても、レーザ光１１ｂの広がったレーザ照射エリア１１ｃのサイズは人の瞳の大きさより十分に大きく、その光学的出力も広がったレーザ光直径の２乗に反比例して小さくなるので、目に対して安全に照準を行うことができる。
【００６８】
図５は、本発明の第二実施形態に係るレーザ発光装置１Ａを示す。
【００６９】
本実施形態に係るレーザ発光装置１Ａは、レーザ光を広がったレーザ光へ変換するレーザ光を広げる光学系２０を回析格子２５とした点で、第一実施形態に係るレーザ発光装置１と相違する。
【００７０】
図６は、回析格子２５とレーザ装置１０との関係を示す。回析格子２５として、可視光の十字型にクロスした回折格子を用いている。
【００７１】
図７は、回析格子の原理を示す。
【００７２】
レーザ装置１０から発光されるレーザ光１１ａは、回折格子２５を通ると、＋１，＋２，＋３，＋４、−１，−２，−３，−４と分散される。クロスする回折格子２５を用いると、格子状に分散される。格子−ターゲットまでの間の距離をＬ、干渉縞の周期をＤとし、格子周期ｄに対しＬが十分大きいとして近似を用いると、Ｄ＝λ・Ｌ／ｄと表せ、干渉縞の周期Ｄが格子周期ｄの逆数と格子−スクリーン間距離Ｌに比例することがわかる。
【００７３】
そこで、ターゲットの位置における縞模様（レーザの点々）の周期Ｄと本数とレーザの波長λより、適当な大きさに広がるよう、回折格子２５の周期ｄを定める。
【００７４】
回折格子２５の材質は、ガラス、プラスチックなどを用いることができる。格子周期は、ミドリ或いは赤のレーザを用いる場合は、１ｍｍあたり、１０から２０００本程度が良い。その中でも１００から６００本程度が良い。
【００７５】
この、マルチビームの場合も、レーザ関係は全て同じである。
【００７６】
クラス１のレーザの場合、３×３程度へのレーザの分離が良い。
【００７７】
クラス２のレーザの場合  ５×５程度へのレーザの分離が良い。
【００７８】
クラス３のレーザの場合  １０×１０程度へのレーザの分離が良い。
【００７９】
本実施形態に係るレーザ発光装置１Ａの作用を説明する。
【００８０】
例えば、図５に示すように、本実施形態に係るレーザ発光装置１Ａを照準・訓練装置３０に取り付け、犯人役となる人Ｔの顔に向けてレーザ照射しても、レーザ光１１ａは回折格子２５によって回折作用を受け、数本から数十本に分割されされかつ、広がり照射される。その光学的出力も数分の一から数十分の一と小さくなるので、目に対して安全に照準を行うことができる。
【００８１】
次に、図８に基づいて、図１に示すレーザ光発光装置１に距離の測定装置３５を取り付け、レーザ光（距離を測定するだけの非常に弱いレーザ（多くは不可視レーザ））・超音波・マイクロ波などで、標的（犯人、犯人役）Ｔまでの距離を測定する例を説明する。
【００８２】
レーザ装置１０が作動すると、光学系２０によって広げられたレーザ光１１ｂは、標的（犯人、犯人役）Ｔに向けて、円錐状に広がり照射されるとともに、距離測定を行うことで有効射程距離の練習をすることができる。
【００８３】
なお、距離の測定装置３５は、標的（犯人、犯人役）Ｔまでの距離を測定できるものならば、何れも使用できる。その測定方法は、レーザ光線（アイセーフレーザ、微弱レーザ、不可視レーザ）であれば何れも使用ができる。超音波であれば何れも使用できる。マイクロ波であればいずれも使用できる。
【００８４】
その出力は、人体に影響与えないものであれば何れも使用できる。
【００８５】
その測定範囲は、例えば、防犯装置に適用する場合には、防犯装置の最小・最大有効射程距離をカバー可能であれば何れも使用できる。
【００８６】
その方向判別は、静止状態及び移動状態を検知できるものであれば、何れも使用できる。その中でも、離れる方向、近づく方向への移動を検知できるものが望ましい。更に横方向へ、上下方向への移動を検知できるものであれば更に望ましい。
【００８７】
なお、上記実施形態では、レーザについて、２ｍ離れた位置での説明を行ったが、最短位置を１ｍ以上、望ましくいは２ｍ以上とすることも可能である。例えば、レーザ１１にクラス２以下を用いるのであれば、最短位置は０ｍでも良い。
【００８８】
また、上記実施形態では、回析格子２５を用いてレーザ光を分散させる場合について説明したが、本発明はこれに限らず、例えば、ガラス、ＰＭＭＡなど光学的にレーザの透過率が良く、その内部又は表面にレーザ光回折が可能な干渉溝を有する材料であれば何れも使用することができる。干渉溝は、２本以上の溝が角度をもって交差する材料が更に望ましい。
【００８９】
また、上記実施形態では、例えば、ネットを発射して威嚇・捕獲を行う防犯装置や催涙・着色剤を噴射・発射する防犯装置や、ゴム弾の発射機や小銃などの火器において、その照準や、練習に使用されるレーザ発光装置からターゲットに向かって発射されるレーザ光による目の障害を確実に防止することが可能なレーザ発光装置について説明したが、本発明はこれに限らず、例えば、ゲートなどを通過する人間を感知又は計測するために設置されるセンサとしても適用可能である。このような場合においても、人間が通過又は遮断する際に人間に向かってレーザ光が発射されても目の障害を確実に防止することが可能となる。
【符号の説明】
【００９０】
１，１Ａ  レーザ発光装置
１０  レーザ装置１０
１１  レーザ
１１ａ  平行なレーザ光（レーザビーム）
１１ｂ  凹レンズ２１ａによって広がったレーザ光
１１ｃ  広がったレーザ光照射エリア
１１ｄ  凸レンズ２１ｂによって広がったレーザ光
１３  レーザ駆動回路
１５  スイッチ
１７  電池
２０  光学系
２１  レンズ
２１ａ  凹レンズ
２１ｂ  凸レンズ
２５  回析格子
３０  照準・訓練装置
Ｔ  標的（犯人、犯人役）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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