■世界唯一! UV420のHEVカット性能を
最新スペクトル解析システムで分析!!
現在ネット上で、UV420レンズを分光測定したデータの提示もせず、特定波長を弁別できないはずの肉眼で特定波長を評価する、科学的根拠に基づかない非科学的なガセ情報が横行していますのでご注意ください。
そこで、ここでは「UV420やRG435のようなHEV系レンズを使用するとなぜ目が楽になるか」を最新情報と本物の分光測定データを基に、画像解析システム開発コンサルタント経験を持つ(国)１級眼鏡作製技能士(LED検定も取得)が詳しく解説します。尚、測定用分光器は米国BWTEK/BRC112P-V(16bit,200-1100nm)を使用し、解析ソフトは当社で開発したPC-SPECTRUM64/HEV2を使用しています。
ネット上のHEVは2種類が混在していて紛らわしいので、ここでは
◆波長380～530nmとする High Energy Visible light を HEVs
◆波長400～420nmとする High Energy Violet light を HEVo
と区別しています。
●疑似白色LEDが白っぽく見える理由はナゼ?
UV420の性能をお話しする前に、LEDと眼の関係について詳しく解説しましょう。ここには日本初の内容が含まれていますので、理由の如何を問わず本サイトの文章や画像の二次使用、画像リンクを固く禁じます。
いまここに疑似白色LEDの相対スペクトルがあります。相対スペクトルとは最大値を1とする正規化されたスペクトルを指します。
波長465nm付近にピークを持っているLEDですが、点灯すると何故これが肉眼では白っぽく見えるか疑問に感じた方はいませんか?
もし肉眼が380～780nmの可視光に対する感度が完全に一様だとしたら、上記のスペクトル光源の見え方は青がこれだけ強いのですから、当然
のように見えるはずです。ところが実際には、
ですよね。何故でしょう...
ヒトの眼の感度特性は可視光(380～780nm)に対して一様でなく、明所では555nm、暗所では507nmを各々ピークとする山型のバンドパス・フィルターだからです。肉眼の感度特性は標準比視感度と呼びCIE(国際照明委員会)で規定されています。この説明の無い「ブルーライトの話」の類は、たいてい分光学や照明工学の内容と乖離しており信憑性がありません。
白色光は加色法的に3原色の光を混ぜて作れますが、複数のLED素子が必要となり製造レベルで難易度が高まります。ところが青色LEDでYAGという蛍光物質を励起させて補色関係の作用と肉眼の比視感度特性を利用し、効率的に疑似的な白色光が1つのLED素子で作れるので広く普及しました。
ただし初期の疑似白色LEDは赤の再現性が悪く、液晶のバックライト用には演色性能が低かったのでLEDや蛍光物質の改良で高演色化を進めています。その結果LEDの輝度は以前と比べてかなり高くなっています。
上記の理由からメガネ店の広告にありがちな、標準比視感度が絡まないLEDの光スペクトルの表示だけで影響を指摘するのは適切ではありません。
下図の如く肉眼で視認できる光束スペクトルは光スペクトルと作用スペクトル(標準比視感度)との積の部分(黄色線)で、山の高さが明るさに相当します。
明所での視覚特性
上図の光束スペクトルの波形と緑色の作用スペクトルの波形が似ていることがわかるでしょう。つまり肉眼では緑色のスペクトル波形の感度分布の状態で「白」を認識しており、青色LEDを使用した疑似白色LEDの白っぽく見える理由がこれなのです。ですから「青色光が眩しい」という表現は正しくありません。450nmの比視感度は550nmの5%しか無いからです。明所において短波長系の高エネルギー可視光線は視認しづらい故に影響があるのですが、ほとんどの人に知られていません。
暗所での視覚特性
ただし暗所視の場合は明所視とスペクトルがかなり異なります。これを「プルキンエ現象」と言って暗くなると比視感度のピークが短波長側に偏移(555nm→507nm)し、感度が上昇します。つまり同じ白色LEDが少し青っぽく見える現象です。暗闇で見るスマホが如何に眩しいか理解できます。
●UV420でPCやスマホが楽になる理由を解明!!
UV420レンズを初めて入手したころ、素材メーカーの分光特性グラフを見て重要な点に気づきました。つまりメーカーが公表するスペクトルはあくまで素材の材料物性的なものでしかなく、CIE標準比視感度と組み合わせたオプトメトリックなスペクトルと論点が異なっていることです。
2014年に照明学会からLEDに関して物性的な光スペクトルだけで評価することの問題を指摘されましたが、この内容が一般のみならず眼鏡業界にもほとんど知られていません。当社はこの発表以前の2012年から続けているスペクトル分析システムの開発当初から標準比視感度と組み合わせた全光束の分析ソフトを組み込んでいます。
そこで白色LEDの測定光源を用意し、分光器(米国BWTEK)で度数の無いUV420レンズの全光束スペクトルを分析したものが次の画像です。
ここで注目することは2点ほどあります。
[1] 465nmのピーク値での減光
[2] CIE標準比視感度555nm付近(緑色の縦の線)の減光
です。つまり肉眼で最も感度が高い部分(ブルーライトでない帯域)の減光率を計測したところピーク波長で約10%、積分比率で約14%カット(朱色の光束スペクトル)されていることが判ります。もしUV420が本当に肉眼で効果が無いとしたら、この帯域は減光されません。
UV420をお買い上げになった方が異口同音に「LED光の刺すようなチラつきが無くなった...」と言われる所以はこの14%Cutの効果でしょう。
パソコンやスマホより、さらに輝度が高いLED照明においても効果が出ていますが、同じレンズでも眼の感度は若干の個人差(水晶体の濁り具合等)があるので感じ方はわずかに異なるかもしれません。その個人差に対応するため、UV420には染色やABCコートのパワーアップ・オプションが用意されています。
●短波長光カット性能を改めて検証する!
眼に効果があることとブルーライトに効果があることは微妙に異なります。HEVs用レンズは必ずしもPC作業だけでなく、広範な一般生活用として屋内外の使用を想定しているからです。
つまり消費者はUVカットやHEVsカットに効果があって眼が楽になるものを欲しているわけです。順にご説明いたしますので次の画像をご覧ください。
眼に影響があるとされるブルーライト帯域は380～495nmとされておりますが、青色光傷害関数(ブルーライトハザード)と呼ばれる範囲(上のスペクトルの紫色のスペクトル)はそれよりもずっと広い範囲に及んでいます。
ここで最も重要な点は、網膜感度の状態から肉眼では380～460nmまでの可視光線はほとんど感じていないにもかかわらず、青色光傷害関数のリスクゾーンに暴露されていることです。分かり易く言うと、有害なのに匂いを感じない低臭気性ガスを吸っているようなものです。
しかもそのリスク・ゾーンのピークは450～460nmではなく435～440nmであることから、PC用レンズは450nmカット用ブルーライトレンズは概念設定が時代遅れで、やはりHEVs(高エネルギー可視光線)用と銘打つUV+短波長可視光カット用レンズが望ましいのです。
光のエネルギー量(eV)=1240/波長(nm)で計算すると、波長が短くなるほどエネルギー量は増加します。したがって高エネルギーで影響が強いと言われる411nm前後のHEV帯域(380～530nm)光の積分比率が旧式ブルーライト用レンズの250%以上減光するという分析結果から、これを総合的効果があると認めざるを得ません。
着色感がほとんど無くてここまでの減光を可能とする材質が限定されておりますが、今後新しく開発されるLEDはさらに紫外線寄りの発光素子を使用しており、現在の性能を上回る技術開発が続いているものと強く確信します。測定の実際は後半でさらに詳しく説明します。
(出典 : 産業総合研究所HPより引用)
●JIS規格で表示されるUV420やRG435には
青色光傷害関数の計算式が使用されている
そもそも、ヒトの目は可視光全体の中から特定波長の単色光を意識的に選択して裸眼で見ることができません。さらに肉眼では幅のあるスペクトル(380～495nm)領域だけを任意に取り出すこともできません。
ですからヒトの目は光スペクトルの個別波長の応答値ではなく、前述したとおり作用スペクトル(標準比視感度)との積を範囲とする全光束を視感しています。ところが、この内容が適切な評価方法も含めて正確に示されておらず、一般ユーザーはおろか眼鏡関係者にも知られていないのが現状です。
UV420やRG435のHEV系レンズはメーカーがJIS規格にある適切な評価方法に基づいて製造されており、信頼性の高い数値が表示されています。
重要なことは、特定波長の平均透過率では計算式により結果が異なるため、JIS、ISO等で数値が異なります。網膜に及ぼす影響を考慮した場合の計算式(JIS/T7333付随書Cを参考）は次のようになります。
因みに有名な「英国規格BS2724:1987」は英国で既に廃止されており、現在英国内でも法的根拠が無いので通用しない規格です。
もし巷で飛び交うガセ情報のように「UV420と青色光を比較できない」として切り離したら、下の透過率の積分式でB(λ)の項(青色光傷害関数)が無くなってしまい、青色光透過率の計算が成立しません。JISで決まっている計算式に1つの根拠も無く異議を唱えるとしたら、それは学術論でなくなります。
(日本医用光学機器工業会[メガネ・ポータル]から抜粋)
●最新研究のHEVスペクトル分析システムで
明・暗所視の可視光カット効果を分析!!
当社は米国製の高分解マルチスペクトロメータを導入し、さらに世界初のHEV分析ソフト(PC-SPECTRUM64/HEV2)並びに各種測定用光源を独自に研究開発しています。開発には元画像処理解析システムの開発コンサルタント経験のある(国)１級眼鏡作製技能士(LED検定も取得)が行いました。
この最新ITシステムで標準UV420のHEVカット性能を詳しく調査してみましょう。
① 下のグラフを見てください! 普通の白色LEDのスペクトルです。
② 上の①の光源で度数0.00のUV420レンズを明所視という条件下で測定したスペクトルを重ねました。注目していただきたいのは中央下の黄色い線と赤い線の光束スペクトルです。測定結果は右のデータ表示欄に入っています。
この光束スペクトルの測定結果から、視感する可視光全体の物理的減光率(注:ブルーライトではない)が中央上の14.31%と表示しています。
つまり物理的減光率=(1-(VIS2÷VIS1))x100で計算され、加重平均や重価係数などは一切使用しておりません。
③ ②と同じ測定対象を暗所視(暗いところで見た場合)の条件下で測定した結果が次のようになります。
ここで重要なことは
[1] 明所視での最大視感度は683lm/wであるが、暗所視での最大視感度が1700lm/wと約2.5倍あることから、相対スペクトル同士の比較よりも実際の方がまぶしく感じる。
[2] 暗所視ではスペクトルに示すようにプルキンエ現象の影響で青色光の領域が昇圧するため、発光部全体が青っぽく見える。スペクトルに示すように450～460nmにおける減光効果が良好である。
という2点です。ですから暗がりでのスマホやPC画面、LED街路灯は眩しく感じますが、UV420レンズで約13%程度減光することがわかります。ですから古いブルーライト用からHEVsレンズに買い替える人が続出しているのです。
これらの測定結果はLED照明やPC、スマホ画面のような発光体を見るときに感じる眩しさを和らげる度合いを示すもので、これからの新しいHEV用やPC用メガネの重要な評価方法の主流となるでしょう。
街角で歩く人の中に、PC用メガネを掛けている様子を多数散見します。そのように普通生活でも併用される場合が多いのならば、HEVカットレンズはPCだけでなく室内のLED照明や紫外線の降り注ぐ屋外での使用に適していることが分かります。
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★2018／かながわ産業Navi大賞で
