(57)【要約】【課題】  高輝度ＬＥＤランプの持つ非常な強輝度と超小型の光源という性能を十分生かす複数焦点レンズの技術を提供すること。【解決手段】  中心光軸上に、適用業務、アプリケーション毎に最適な予め設定した２点間に複数の分散した焦点を持ち、設定した２点間の中心周囲に複数の焦点を持つ非球面レンズ。【効果】  本願発明に係る非球面レンズを用いた照明器具を使用することにより、単灯であっても、複数のサーチライトを交差させて照らし出すことにより立体的に明るくするという現象と類似の効果を得ることができる。【選択図】  図１
2009282503.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レンズの光源側の光軸上に存在する超高輝度点光源から照射された光を、
レンズの焦点側における中心光軸と最近光軸の交点（Ａ点）と、
レンズの焦点側における中心光軸と最遠光軸の交点（Ｂ点）との間に、
Ａ点とＢ点を含む複数の焦点を結ばせる機能を有することを特徴とする非球面レンズ。
【請求項２】
レンズの光源側の光軸上に存在する超高輝度点光源から照射された光を、
レンズの焦点側における中心光軸と最近光軸の交点（Ａ点）と、
レンズの焦点側における中心光軸と最遠光軸の交点（Ｂ点）との間に、
Ａ点とＢ点を含む複数の焦点を結ばせることにより、
Ａ点とＢ点との間に複数の分散した焦点を結ばせる機能を有することを特徴とする、
複数焦点を有する非球面レンズ。
【請求項３】
超高輝度点光源が、超高輝度ＬＥＤである請求項１又は２に記載した非球面レンズ。
【請求項４】
超高輝度点光源が、超小型であることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載した非球面レンズ。
【請求項５】
超高輝度点光源が、レンズの中心からレンズの直径の２０〜１００％の距離にあることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載した非球面レンズ。
【請求項６】
素材が、硝子、水晶、ダイアモンド、ルビー、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、及び、ポリカーボネート（ＰＣ）からなる群から選択された少なくとも１種であることを特徴とする、請求項１乃至請求項５の何れかに記載した非球面レンズ。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６の何れかに記載した照明用非球面レンズ。
【請求項８】
請求項１乃至請求項６の何れかに記載したランプ用非球面レンズ。
【請求項９】
請求項１乃至請求項６の何れかに記載した輸送機器搭載ランプ用非球面レンズ。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項６の何れかに記載したカメラ撮影用非球面レンズ。
【請求項１１】
請求項１乃至請求項６の何れかに記載したルーペ用非球面レンズ。
【請求項１２】
請求項１乃至請求項６の何れかに記載した光学顕微鏡用非球面レンズ。
【請求項１３】
請求項１乃至請求項６の何れかに記載した結像用非球面レンズ。
【請求項１４】
請求項１乃至請求項６の何れかに記載した結像用非球面レンズを、ＬＥＤ素子を封入しているＬＥＤモジュールの光拡散面に使用したことを特徴とするＬＥＤモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、適用業務、アプリケーション毎に最適な予め設定した２点間に複数の分散した焦点を持つ非球面レンズに関する。
【０００２】
一つのレンズで多焦点化する光学設計技術、ガラスレンズ製作技術、光学透明プラスチック及びその成形技術、高輝度ＬＥＤ（発光ダイオード）の技術に関する。
【背景技術】
【０００３】
［本願に係る発明の直近先行技術］
特開平９−１２００２７号（特許文献１）には、回折次数の異なる光線が、それぞれ厚さの異なる複数の基板に対して集光するよう収差補正された回折手段を含み、かつ、レンズの軸上コマ収差を補正するためにレンズ全体を傾ける際、その傾斜角が前記厚さの異なる複数の基板に対してそれぞれ略同一である多重焦点対物レンズに関する発明が開示されている（本出願の願書に添付した図面の図１を参照）。
【０００４】
［直近先行技術に開示されている発明と本願発明との比較対照］
本願発明に係る非球面レンズは、適用業務毎に最適な予め設定した２点間に、複数の分散した焦点（両端を含む）を有することを特徴とするのとは対照的に、直近先行技術に係るレンズには、本願発明の特徴を有することはない（本出願の願書に添付した図面の図１を参照）。
一方、直近先行技術においては、レンズの軸上コマ収差を補正するためにレンズ全体を傾けるという特徴を有するが、本願発明に係る非球面レンズは、このような特徴を有することはない。
【０００５】
発明の主たる用途の観点からは、直近先行技術に開示されている発明は、平行光軸でレンズに入光するレーザーを光源とする、デジタルビデオディスク、デジタルオーディオディスク、コンピュータ用の光メモリディスクなどの光ヘッドに用いられる対物レンズに関し、特に厚さの異なる複数種類の基板に対して収差を補正した多重焦点対物レンズ、それを用いた光ヘッド装置及び光学情報記録再生装置に関して結像に使用する多重焦点対物レンズである。
対照的に、本願発明に係る非球面レンズの場合、主要な用途として、高輝度ＬＥＤランプの持つ非常な強輝度と超小型の光源という性能を十分生かす照明を挙げることができることから、両者は異なる。
【０００６】
レンズの結像という観点からは、直近先行技術に開示されているレンズは、複数の対象物を一点に合焦させる技術であるのに対して、精密な光学設計に基づき制御された意図的なピンボケを発揮させる（２点間に、複数の分散した焦点（両端を含む）を有せしめる）技術である。
【特許文献１】特開平９−１２００２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明では高輝度ＬＥＤランプの持つ非常な強輝度と超小型の光源という性能を十分生かす複数焦点レンズの技術を提供することを課題とする。近年高輝度ＬＥＤ特に白色ＬＥＤの発明により、ＬＥＤランプの輝度が飛躍的に向上し５ｗ以上の輝度も珍しくなくなり、１０Ｗ以上のＬＥＤランプも生産されている。
【０００８】
これだけの輝度があると、謝って生物が光源を直視した場合、眼に障害を与えてしまう。
これが高輝度化に伴う人体への影響のひとつである。
これを防ぐのが防眩機能であり、高輝度ＬＥＤに対する防眩惑機能のことである。高輝度ＬＥＤランプの照明では、対象物からの反射光もまぶしすぎる白飛び現象が起こり、対象物が見づらくなる。現在の光源の発光部は、３ＷのＬＥＤでも２ｍｍ角ほどしかない。
【０００９】
ＬＥＤ光源の眩しさは、光源の色温度にもより、実験では、ウオームホワイトWWの、ＬＥＤランプは、クールホワイトＣＷのＬＥＤランプより眩しくない。
なお、新しい分野の素材である、高輝度ＬＥＤの発光効率は、日進月歩で改善中であり、その光度を適切に表す統一的な専門用語が存在しないために、本出願では、便宜的に、高輝度ＬＥＤを使用した商品に光度を表す表現として多用されているＷを使用するものである。
【００１０】
特定非営利活動法人ＬＥＤ照明推進協議会ハンドブックによれば、『発光効率とは、１Ｗの電力を与えた時に得られる光の量を指します。これは、光速＝ルーメン（ｌｍ）と呼ばれ、単位はｌｍ／Ｗ（ルーメン毎ワット）になります。発光効率の値が大きいほど、省エネになります。一般的にＬＥＤ電球は、白熱灯より高い発光効率が報告されています。』と説明されている（最新情報が掲載されている特定非営利活動法人ＬＥＤ照明推進協議会のホームページのＵＲＬ；http://www.led.or.jp/index.htm）。
【００１１】
尚、従来の技術においては、防眩効果発揮のために、ＬＥＤ光源から、出た光を、反射板に一度当てて、間接照明として使用したり、レンズを艶消し塗装したり、光量が無駄になりやすい拡散レンズを用いている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記した従来の技術における解決課題に鑑み、本発明者らは、鋭意検討を推進し、本願発明を完成するに至った。
尚、本願発明に係る非球面レンズは、その素材について特に限定されるものではなく、ガラス成形及び樹脂成形から選択されたいずれかの方法により作成されたものをも包含する。
本出願に係る発明は、［特許請求の範囲］の［請求項１］〜［請求項１４］に記載した事項に基づいて特定される。
【００１３】
［特許請求の範囲］
［請求項１］
レンズの光源側の光軸上に存在する超高輝度点光源から照射された光を、
レンズの焦点側における中心光軸と最近光軸の交点（Ａ点）と、
レンズの焦点側における中心光軸と最遠光軸の交点（Ｂ点）との間に、
Ａ点とＢ点を含む複数の焦点を結ばせる機能を有することを特徴とする非球面レンズ。
［請求項２］
レンズの光源側の光軸上に存在する超高輝度点光源から照射された光を、
レンズの焦点側における中心光軸と最近光軸の交点（Ａ点）と、
レンズの焦点側における中心光軸と最遠光軸の交点（Ｂ点）との間に、
Ａ点とＢ点を含む複数の焦点を結ばせることにより、
Ａ点とＢ点との間に複数の分散した焦点を結ばせる機能を有することを特徴とする、
複数焦点を有する非球面レンズ。
［請求項３］
超高輝度点光源が、超高輝度ＬＥＤである［請求項１］又は［請求項２］に記載した非球面レンズ。
［請求項４］
超高輝度点光源が、超小型であることを特徴とする［請求項１］乃至［請求項３］の何れかに記載した非球面レンズ。
［請求項５］
超高輝度点光源が、レンズの中心からレンズの直径の２０〜１００％の距離にあることを特徴とする［請求項１］乃至［請求項４］の何れかに記載した非球面レン
［請求項６］
素材が、硝子、水晶、ダイアモンド、ルビー、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、及び、ポリカーボネート（ＰＣ）からなる群から選択された少なくとも１種であることを特徴とする、［請求項１］乃至［請求項５］の何れかに記載した非球面レンズ。
［請求項７］
［請求項１］乃至［請求項６］の何れかに記載した照明用非球面レンズ。
［請求項８］
［請求項１］乃至［請求項６］の何れかに記載したランプ用非球面レンズ。
［請求項９］
［請求項１］乃至［請求項６］の何れかに記載した輸送機器搭載ランプ用非球面レンズ。
［請求項１０］
［請求項１］乃至［請求項６］の何れかに記載したカメラ撮影用非球面レンズ。
［請求項１１］
［請求項１］乃至［請求項６］の何れかに記載したルーペ用非球面レンズ。
［請求項１２］
［請求項１］乃至［請求項６］の何れかに記載した光学顕微鏡用非球面レンズ。
［請求項１３］
［請求項１］乃至［請求項６］の何れかに記載した結像用非球面レンズ。
［請求項１４］
［請求項１］乃至［請求項６］の何れかに記載した結像用非球面レンズを、ＬＥＤ素子を封入しているＬＥＤモジュールの光拡散面に使用したことを特徴とするＬＥＤモジュール。
【００１４】
［用語『超高輝度点光源』］
本出願の明細書、請求の範囲、及び、図面（以下、『明細書等』という。）において用いる『超高輝度点光源』なる用語の概念には、超高輝度ＬＥＤ（発光ダイオード）、超高輝度白色ＬＥＤを包含する。
【００１５】
［用語『ＬＥＤ』］
本出願の明細書等において用いる『ＬＥＤ』なる用語については、「日本工業規格ＪＩＳ  Ｃ−８１５２：照明用白色発光ダイオード（LED）の測光方法」、「日本工業規格ＪＩＳ  Ｃ−８１５３：ＬＥＤモジュール用制御装置−性能要求事項」、「日本工業規格ＪＩＳ  Ｃ−８１５４：一般照明用ＬＥＤモジュール−安全仕様」、「日本工業規格ＪＩＳ  Ｚ−８１１３：照明用語」、及び、「日本工業規格ＪＩＳ  Ｚ−８１２０：光学用語」に詳細な解説がある。
【００１６】
［用語『点光源』］
本出願の明細書等において用いる『点光源』なる用語の概念には、ＬＥＤ光源、超高輝度ＬＥＤ光源、離間した点光源（超高輝度ＬＥＤ等）から光ファイバーによって誘導された点光源、離間した点光源ではない光源（白熱電灯、蛍光灯）から集光されて光ファイバーによって誘導された点光源をも包含する。
【００１７】
［用語『超小型光源』］
本出願の明細書等において用いる『超小型光源』なる用語の概念には、ＬＥＤ光源、超高輝度ＬＥＤ光源、離間した点光源（超高輝度ＬＥＤ等）から光ファイバーによって誘導された光源、離間した点光源ではない光源（白熱電灯、蛍光灯）から集光されて光ファイバーによって誘導された光源等、白熱電灯や蛍光灯と比較して顕著に小型の光源を包含する。
本出願の明細書等において用いる『超小型』なる用語の概念には、ＬＥＤ又は光源のサイズにつき、一辺が５ｍｍ以下のＬＥＤ又は光源を意味し、好ましくは一辺が４ｍｍ以下のＬＥＤ又は光源、より好ましくは３ｍｍ以下のＬＥＤ又は光源、さらに好ましくは２ｍｍ以下の光源（ＬＥＤ等）のサイズを包含する。
【発明の効果】
【００１８】
ＬＥＤによる照明の様々な特長を存分に発揮出来る。
様々な特長とは、環境性、経済性、多機能性などである。
【００１９】
例えば、ＬＥＤ光源を使用したランプは、省エネルギー効果が高いため、地球温暖化の防止が図れる、概算だが、従来の、白熱灯の１２％以下の電力しか使用しない。
３ＷウォームホワイトのＬＥＤ光源を使用した実験結果によれば、交流１００Ｖ電気の４０Ｗ電球とほぼ同等の明るさであったことから、いわば持ち歩ける交流１００Ｖ電気の４０Ｗ電球のようであった。
【００２０】
先に光が回り込むように照らせるために、使用している懐中電灯以外に光源がなくても対象物をかなり立体的に見ることが出来、強すぎる照明光では白飛びする対象物の本来の色も識別し易い。
歩行中に一番目線が行く２ｍの周辺を立体的に照らすことが出来、歩きやすい。
従来レンズと異なる複数の焦点を持つレンズを使用することで、新しい映像表現が可能となる。
【００２１】
本願発明に係る非球面レンズを用いた照明器具を使用することにより、単灯であっても、複数のサーチライトを交差させて照らし出すことにより立体的に明るくするという現象と類似の効果を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本願に係る第一発明は、中心光軸上に、適用業務、アプリケーション毎に最適な予め設定した２点間に複数の分散した焦点を持ち、設定した２点間の中心周囲に複数の焦点を持つ非球面レンズである。
この２点間の中心周囲では夜空を照らすサーチライトが交差した部分が立体的に明るくなる感じと似た効果が起きる、一枚のレンズで多焦点ということは一般のレンズではない。
【００２３】
従来のレンズに関する技術の常識においては、像を結ばせるという機能をレンズの機能と考え、単一焦点が合う精度を追求してきた。本発明はわざわざぼやけるレンズと表現することも出来る、精密な光学設計に基づいた制御されたピンボケである。
【００２４】
現在のようなＬＥＤ技術が確立されるのは、１９６０年代以降のことで、光の三原色（ＲＧＢ）の内、赤色と緑色が最初に開発され、７０年代に黄色、９０年代には日本のメーカーによって青色が開発された。
青色の開発によって、１９９６年には白色が開発された。
これにより表示用が中心であったＬＥＤは、一般照明用として開発が進むこととなった。
【００２５】
従来のフィラメントを使用した光源や、白色ＬＥＤが出現する前のＬＥＤでは輝度が足りないため、このような本願発明のような複数焦点レンズを通した照射をすると全体の照度が落ちた結果、実用品にはならない。
白色ＬＥＤが出現する前は逆に、いかに弱い輝度で明るさを出すかの技術を競っていた。
一方、高輝度ＬＥＤ使用の光源では圧倒的な輝度が、焦点が複数となり分散した照度の低下を上回り実用で使える。
【００２６】
ぼやけるレンズによる適当な散乱がかえって好都合な照明器具には好適である。本技術は従来の発光部分の体積が大きい電球のフィラメント光源には向かない。
一方、ＬＥＤ光源の発光部は、通常、２ｍｍ角程度の超小型であり本願発明においては、好適に使用できる。
【００２７】
撮影用の照明としては、対象物をかなり立体的に見ることが出来る、体感的表現だが、物が丸く見える(図４（２）)。さらに強すぎる光では白飛びする対象物の本来の色(図４（１）)も識別し易いため、放熱を工夫すれば撮影用の照明として本技術は使用出来る。
この場合の複数焦点空間範囲は照明の要求条件により任意となる。
レンズの材質は、一般的には、ＢＫ７等の光学ガラス材料だが、アクリル系レンズモノマー等の光学プラスチック材料も使用出来る。
【００２８】
ＬＥＤランプは、原則的には、単灯が、望ましいが、多灯仕様でも構わない。本発明は革命的なレンズではあるが、万能レンズではなく、基本的に高輝度ＬＥＤ光源用のレンズであり、強力な光源なしにはうまく機能しない。
その作動原理から大きなレンズ直径が必要であり、ＬＥＤ先端レンズ用の一次レンズや、近接照明用を除き、６０ｍｍ以上の直径が必要とする。
また、レンズ端面よりあまり遠方に、２点間の中心は設定出来ない。レンズと、照明される対象物との間の、空間上に焦点がある特徴を持つ。
【００２９】
本出願の明細書及び図面において使用する用語である『照明用』とは、一般家庭や、会社の事務所内、植物工場、カメラストロボの代替品、懐中電灯など、各々の照明環境に最適の、２点間を設定し、複数の分散した焦点を配置するものである。
白熱電球の器具を継続して利用するが、暫時、専用設計の照明器具を供給する。この場合照明器具の反射板も専用設計が望ましい。
【００３０】
レンズの材質は、ガラス材料や、光学プラスチック材料である。照明は可視光通信にも、同時に利用することが出来る。
可視光通信とはＬＥＤランプ、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）などの可視光素子による通信である。
【００３１】
さらに、新しい可視光素子のもう一つの特性を見逃してはいけない。
それは高速に点滅する能力である。可視光よりもやや波長の長い赤外線をもちいた高速通信はすでに広く利用されている。情報の伝送にとってインフラ整備は大きな意味を持つ。
【００３２】
どこにでもあり、かつ有利な条件、例えば、室内で高い位置に広い面積に設備されていて、身近な電子機器にもあるなどの可視光の送光システム、さらにデジタルカメラ、携帯に装置されたカメラなどの可視光を受光するシステムも普及している。
こうした可視光素子を高速に点滅させ、先に述べた受光システムを含めて何らかの方法で受光すれば、一つのインフラを多機能に展開でき、ユビキタスで、光本来の高速で情報伝送可能であり、使用する電波の量が減ることにより人体や電子機器にも安全な特性を存分に発揮できる可視光通信の普及の可能性は大きい。
【００３３】
光源のＬＥＤの前にレンズを装着する懐中電灯では、懐中電灯で対象物を立体的に見るためには、あまりに一点に集中した光では不向きである。これは懐中電灯で物を見る際に、懐中電灯と対象物との距離を無意識に近づけたり遠ざけたりしていることからも判る。
また、夜間、歩行する際に目線は約２ｍ程先を見ているがあまりに２ｍ先に収束したスポットライトより周辺に散光した方が歩き易い。
【００３４】
そこで、本発明では高輝度ＬＥＤの持つ強い輝度と小型の光源という性能を十分生かす懐中電灯用複数焦点レンズの技術を提供する。人間が対象物を見るのに最も適した距離約５０ｃｍから、歩行時に視線が向いている足元の2m位先の間に、複数の焦点が分散する。
【００３５】
本出願の明細書及び図面において使用する用語である『灯火用』とは、自動車や電車などの輸送機器の各種ランプとして使用するのに最適の、２点間を設定し、複数の分散した焦点を配置するものである。各種ランプとは、その運用上の特性からレンズより設定する最適の２点間が、照明用より遠方となるものである
現在自動車ストップランプに使用されている高輝度ＬＥＤランプが、後続車の運転者から眩しいという苦情が多く寄せられているが、本発明を使用することにより、最適の２点間の中心を、可能な範囲で車両の後方５０ｍ位と出来れば、後続車からの視認性が高まりながら、信号待ち時に後続車が眩しくない自動車ストップランプを製作出来る。
【００３６】
本出願の明細書及び図面において使用する用語である『輸送機器用』のランプ用には、照射範囲を調節するのに、非円形のレンズが有効な場合がある。
【００３７】
本出願の明細書及び図面において使用する用語である『結像用』とは、カメラ用レンズ、光学プラスチック製やガラス製のルーペ、光学顕微鏡等として使用するのに最適の、２点間を設定し、複数の分散した焦点を配置するものである。
実レンズによる実験では、開放絞り又は開放Ｆ値が１を切る明るいレンズのため、本レンズは、本来は結像用ではないが、いくつかの適用業務では、利用が可能である。
【００３８】
プラスチック製やガラス製のルーペでは、最適の２点間を書類や、手持ち可能な薄型ディスプレイを見る距離と同じにすれば、表示内容を視認することが、従来品より容易となる。
カメラ用として本レンズを使用することは本来、想定していないが、撮影の構図を工夫すれば、近接撮影部に多く焦点を合わせ、残りを遠景に焦点を合わせることも出来るなど従来のレンズとは違う映像表現が可能となる。
【００３９】
本出願の明細書及び図面において使用する用語である『特殊な用途用』とは、研究機関や特殊用途用に、本発明を、最適な仕様で製作するものである。
例えば、外科手術の手術照明用、太陽光発電用、原子力などのエネルギー産業関連、宇宙船の船外、船内照明などに適した設計のレンズである。
【００４０】
本出願の明細書及び図面において使用する用語である『複数焦点レンズの機能を持つＬＥＤの一部分を成す非球面レンズ』とは、ＬＥＤ光源の素子を覆う樹脂に、本発明の複数焦点の機能を持たせるもので、砲弾型ＬＥＤ光源では、１次レンズとして、防眩機能を限定的だが持たせることが出来る。
【００４１】
更に大きな直径の２次レンズと補完させることにより、砲弾型ＬＥＤ光源を使用した道具に十分な防眩機能を発揮させることが出来る。
他の実施形態としては、本レンズの外周部の外形が、円形でないものを包含する。
【００４２】
中心光軸上に、適用業務、アプリケーション毎に予め設定した２点間に複数の分散した焦点を持つ、設定した２点間の中心周囲に複数の焦点を持つ非球面レンズを詳細に解説する。
光源よりレンズ中心を通りまっすぐ伸びる中心光軸上に、Ａ点、Ｂ点、Ｃ点の各合焦点を設定する。Ａ点はレンズに一番近く、Ｂ点はレンズより一番遠い。Ｃ点はＡ点、Ｂ点の距離を２等分した中心位置に理論的に設定する。
【００４３】
ここで理論的といっているのは、多数の分散した光軸は光ムラを回避するために光度を均等にしようとするが、実際の加工が、理屈とおりに製作するのは困難であるため、中心点Ｃを設定するものである。
高輝度ＬＥＤランプの非常な強輝度で超小型の光源より発せられた光で、レンズ外周部に近い点を通る光を、一番遠いＢ点に合焦点させる。
【００４４】
中心部に近くなる光を順次屈折率を変えながら、均等に一番近いＡ点に合焦点させる。各合焦点の光量は出来るだけ一定とする。
中心光軸上の、レンズの前部又は後部に、発光素子と同じ大きさ又は直径のカバー又はリフレクター、反射板を設置して、防眩効果を高めることも、適用事例によっては可能である。レンズの前部に拡散カバーレンズ及び／又は格子を装着することによりさらに微妙な調光が出来る。
【実施例】
【００４５】
［本願発明に係る非球面レンズの制作］
原理は上記のとおりであるが、極めて高い精度が求められる光学レンズのため、実際に製作すると大変な困難を伴う。
照明用として、本願発明に係る非球面レンズを使用する場合、レンズの表面は、必ずしも、結像用レンズほど平滑である必要はない。
【００４６】
［実施例１］
本願発明に係る非球面レンズを、自動車のヘッドライトのハウジングのレンズ取り付け箇所に取り付けて、自動車のシールドビームを想定した実験を行なった。
【００４７】
〈実験条件〉
使用したＬＥＤ光源は、アメリカルミレッズ社３ｗウォームホワイトである。
レンズ端面よりの距離６ｍの地点において、中心光軸から、カメラから見て、左に５０ｃｍ、地上高６０ｃｍで撮影した。
撮影に使用したレンズはキヤノン７０−２００ｍｍ、カメラはＥＯＳ５Ｄである。
〈実験に使用した本願発明に係る非球面レンズの特性値〉
距離Ｌ〔レンズ中心Ｙから光源中心に至る距離〕＝６０ｍｍ
距離Ｆａ〔レンズ中心から、最近焦点（Ｆａ）に至る距離〕＝５２１ｍｍ
距離Ｆｂ〔レンズ中心から、最遠焦点（Ｆｂ）に至る距離〕＝１１１７ｍｍ
中間焦点の数ｎ＝１
距離Ｆｃｎ〔レンズ中心から、最近焦点（Ｆａ）側からｎ番目の中間焦点（Ｆｃｎ）に至る距離〕＝（Ｆａ＋Ｆｂ）÷２＝８１９ｍｍ
レンズ最大直径＝２９８ｍｍ
【００４８】
〈結果〉
結果を図１に示した。本願発明に係る非球面レンズを使用した場合は、比較例として使用した凸レンズの場合と比較して、明るさが上回り、光跡はほぼ同じであった。
代表的な、光学ガラス材料ＢＫ７を使用した実験では、同程度の明るさの、フィラメントを使用した白熱灯の光源を見るときよりも、体感的には眩しさを感じなかった。
すなわち、テスター（被験者）として、成人１０名（３０歳代男性４名、４０歳代男性６名、合計１０名）に、それぞれ別個に、レンズ端面より距離６ｍの中心光軸上の地点に立って貰い、光源方向を５秒間注視して貰った。
その結果、１０人中、１０人全員が、比較例の場合よりも、実施例の場合の方が、眩しさを感じないという評価であった。
人間の感じる眩しさは、同一光量なら、光源が小さい程、出ている光のエッジが立っているほど、強くなる。光源の直径とは、実測ではなく、相対的な値である。
（図３（１））  レンズのない、生の光源を撮影した場合は、光源の直径値は、１４、光線のエッジは極めてシャープで、肉眼では直視が不可能であった。
（図３（２））  従来技術による一般的な凸レンズを、比較例のレンズとして、ヘッドライトのレンズ取り付け箇所に取り付けて撮影した場合、光源の直径値は、１７、光線エッジはまだシャープで直視出来ない。比較例で使用した従来技術による一般的な凸レンズの焦点距離は６０ｍｍであった。
（図３（３））  本願発明に係る非球面レンズで撮影した場合、光源の直径値は、３５、光線エッジは極めてゆるく、代わって波紋状に光が拡散しているため、直視が可能であった。
【００４９】
［実施例２］
本願発明に係る非球面レンズを、懐中電灯のハウジングのレンズ取り付け箇所に取り付けて、撮影用の照明を想定した実験を行なった。
【００５０】
〈実験条件〉
本願発明に係る非球面レンズを、懐中電灯のハウジングのレンズ取り付け箇所に取り付けた。
撮影に使用したレンズは、キヤノン２４−１０５ｍｍ、カメラはＥＯＳ５Ｄであった。
〈実験に使用した本願発明に係る非球面レンズの特性値〉
距離Ｌ〔レンズ中心Ｙから光源中心に至る距離〕＝６０ｍｍ
距離Ｆａ〔レンズ中心から、最近焦点（Ｆａ）に至る距離〕＝５２１ｍｍ
距離Ｆｂ〔レンズ中心から、最遠焦点（Ｆｂ）に至る距離〕＝１１１７ｍｍ
中間焦点の数ｎ＝１
距離Ｆｃｎ〔レンズ中心から、最近焦点（Ｆａ）側からｎ番目の中間焦点（Ｆｃｎ）に至る距離〕＝（Ｆａ＋Ｆｂ）÷２＝８１９ｍｍ
レンズ最大直径＝２９８ｍｍ
【００５１】
〈結果〉
（図４（１））  従来技術による一般的な凸レンズを、比較例のレンズとして、懐中電灯のレンズ取り付け箇所に取り付けて撮影した場合、紫陽花が白っぽく写り、所謂『白飛び現象』（「発明が解決しようとする課題」の項を参照）が生じている。
（図４（２））  本願発明に係る非球面レンズを照明用のレンズとして使用すると、対象物が立体的に見えた。
日中太陽光の下で同じ対象を見た場合に極めて近い色を再現することができ、上記した『白飛び現象』も生じなかった。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】（１）先行文献（特開平９−１２００２７号）記載発明の概念図。（２）本願発明の概念図。
【図２】（１）本願発明の概念図。（２）本願発明の実際の光路の写真像。
【図３】（１）ヘッドライトのハウジングのレンズ取り付け箇所に何も取り付けずに光源を点灯した場合。（２）従来技術による一般的な凸レンズを、比較例のレンズとして、ヘッドライトのハウジングのレンズ取り付け箇所に取り付けて、光源を点灯した場合（防眩効果が極めて低い。）。（３）本願発明に係る非球面レンズを、実施例のレンズとして、ヘッドライトのハウジングのレンズ取り付け箇所に取り付けて、光源を点灯した場合（防眩効果が極めて高い。）。
【図４】（１）懐中電灯のハウジングのレンズ取り付け箇所に、従来技術による一般的な凸レンズを、比較例のレンズとして、取り付けて、光源を点灯した場合（奥行き方向への光の広がりが殆どなく、立体感が極めて低く、写真撮影の結果（被写体の立体感と色彩）の再現性が低い。）。（２）懐中電灯のハウジングのレンズ取り付け箇所に、本願発明に係る非球面レンズを、実施例のレンズとして、取り付けて、光源を点灯した場合（奥行き方向に亘って、広範囲に明るく照らし出されており、極めて立体感があり、写真撮影の結果（被写体の立体感と色彩）も再現性が高い。）。
【図５】本願発明に係る非球面レンズの特性値並びに特性値を示すための記号を示した。
【符号の説明】
【００５３】
［図１］
（１）先行文献（特開平９−１２００２７号）記載発明の概念図；
１…入射光線、
２…対物レンズ、
３…ディスク
（２）本願発明の概念図；
Ａ点、Ｂ点、Ｃ点…焦点
［図２］  Ａ点、Ｂ点、Ｃ点…焦点
［図３］
（１）ヘッドライトのハウジングのレンズ取り付け箇所に何も取り付けずに光源を点灯した場合。
（２）従来技術による一般的な凸レンズを、比較例のレンズとして、ヘッドライトのハウジングのレンズ取り付け箇所に取り付けて、光源を点灯した場合（防眩効果が極めて低い。）。
（３）本願発明に係る非球面レンズを、実施例のレンズとして、ヘッドライトのハウジングのレンズ取り付け箇所に取り付けて、光源を点灯した場合（防眩効果が極めて高い。）。
［図４］
（１）懐中電灯のハウジングのレンズ取り付け箇所に、従来技術による一般的な凸レンズを、比較例のレンズとして、取り付けて、光源を点灯した場合（奥行き方向への光の広がりが殆どなく、立体感が極めて低く、写真撮影の結果（被写体の立体感と色彩）の再現性が低い。）。
（２）懐中電灯のハウジングのレンズ取り付け箇所に、本願発明に係る非球面レンズを、実施例のレンズとして、取り付けて、光源を点灯した場合（奥行き方向に亘って、広範囲に明るく照らし出されており、極めて立体感があり、写真撮影の結果（被写体の立体感と色彩）も再現性が高い。）。
［図５］本願発明に係る非球面レンズの特性値並びに特性値を示すための記号を示した。
Ｘ  光源（点光源、極点光源、ＬＥＤ、超高輝度ＬＥＤ等）
Ｙ  本願発明に係る非球面レンズのレンズ中心
距離Ｌ  レンズ中心Ｙから光源中心に至る距離
距離Ｆａ  レンズ中心から、最近焦点（Ｆａ）に至る距離
距離Ｆｂ  レンズ中心から、最遠焦点（Ｆｂ）に至る距離
距離Ｆｃｎ  レンズ中心から、最近焦点（Ｆａ）側からｎ番目の中間焦点（Ｆｃｎ）に至る距離
【図１】
2009282503.tif 000003
【図２】
2009282503.tif 000004
【図３】
2009282503.tif 000005
【図４】
2009282503.tif 000006
【図５】
2009282503.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成21年5月28日(2009.5.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レンズの光源側の光軸上に存在する超高輝度点光源から照射された光を、
レンズの焦点側における中心光軸と最近光軸の交点（Ａ点）と、
レンズの焦点側における中心光軸と最遠光軸の交点（Ｂ点）との間に、
Ａ点とＢ点を含む複数の焦点を結ばせる機能を有することを特徴とする非球面レンズ。
【請求項２】
レンズの光源側の光軸上に存在する超高輝度点光源から照射された光を、
レンズの焦点側における中心光軸と最近光軸の交点（Ａ点）と、
レンズの焦点側における中心光軸と最遠光軸の交点（Ｂ点）との間に、
Ａ点とＢ点を含む複数の焦点を結ばせることにより、
Ａ点とＢ点との間に複数の分散した焦点を結ばせる機能を有することを特徴とする、
複数焦点を有する非球面レンズ。
【請求項３】
超高輝度点光源が、超高輝度ＬＥＤである請求項１又は２に記載した非球面レンズ。
【請求項４】
超高輝度点光源が、超小型であることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載した非球面レンズ。