(57)【要約】  イメージセンサモジュールと、当該イメージセンサモジュールを組み入れた照明具との視野ミスマッチを緩和し又はなくす設計を有する非対称レンズが与えられる。簡潔には、非対称レンズは、光軸と前面とを含み、当該前面は、当該光軸に垂直な平面内の第１組の法線軸（ｘ，ｙ）と、当該法線軸（ｘ，ｙ）のそれぞれに沿った負の曲率半径又は正の曲率半径とを含む。非対称レンズはまた後面も含み、当該後面は、光軸に垂直な平面内の第２組の法線軸（ｘ’，ｙ’）と、当該法線軸（ｘ’，ｙ’）のそれぞれに沿った負の曲率半径又は正の曲率半径とを含み、非対称レンズは、当該非対称レンズの像平面のｘ軸及びｙ軸のそれぞれにおいて負の屈折力又は正の屈折力を有する。
2020509421.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
イメージセンサモジュールの非対称レンズであって、
光軸と、前面と、後面とを含み、
前記前面は、前記光軸に垂直な平面内の第１組の法線軸（ｘ，ｙ）と、前記法線軸（ｘ，ｙ）のそれぞれに沿った負の曲率半径又は正の曲率半径とを含み、
前記後面は、前記光軸に垂直な平面内の第２組の法線軸（ｘ’，ｙ’）と、前記法線軸（ｘ’，ｙ’）のそれぞれに沿った負の曲率半径又は正の曲率半径とを含み、
前記非対称レンズは、前記非対称レンズの像平面のｘ軸及びｙ軸のそれぞれにおいて負の屈折力又は正の屈折力を有する、非対称レンズ。
【請求項２】
前記像平面のｘ軸及びｙ軸双方において負の屈折力を有する、請求項１の非対称レンズ。
【請求項３】
前記前面は、前記第１組の法線軸（ｘ，ｙ）のそれぞれに沿った負の曲率半径を含み、
前記後面は、前記第２組の法線軸（ｘ’，ｙ’）のそれぞれに沿った負の曲率半径を含む、請求項２の非対称レンズ。
【請求項４】
負の曲率半径が前記第１組の法線軸（ｘ，ｙ）間で異なる、請求項３の非対称レンズ。
【請求項５】
負の曲率半径が前記第２組の法線軸（ｘ’，ｙ’）間で異なる、請求項４の非対称レンズ。
【請求項６】
前記像平面のｘ軸とｙ軸とにおける屈折力が異なる、請求項１の非対称レンズ。
【請求項７】
前記像平面のｘ軸において正の屈折力を有し、ｙ軸において負の屈折力を有する、請求項６の非対称レンズ。
【請求項８】
前記前面は、前記第１組の法線軸（ｘ，ｙ）に沿った正の曲率半径に垂直な負の曲率半径を含み、
前記後面は、前記第２組の法線軸（ｘ’，ｙ’）に沿った正の曲率半径に垂直な負の曲率半径を含む、請求項７の非対称レンズ。
【請求項９】
前記像平面のｘ軸及びｙ軸双方において正の屈折力を有する、請求項６の非対称レンズ。
【請求項１０】
前記像平面のｘ軸及びｙ軸双方の負の屈折力は、−３０００＜ｆｘ／Ｆ＜−８、−１０００＜ｆｙ／Ｆ＜−５であり、
ここで、ｆｘ及びｆｙはそれぞれが、前記像平面のｘ軸及びｙ軸における前記非対称レンズの焦点距離であり、Ｆは、前記イメージセンサモジュールの一次レンズアセンブリの焦点距離である、請求項２の非対称レンズ。
【請求項１１】
前記一次レンズアセンブリは、２つ以上の回転対称レンズを含む、請求項１０の非対称レンズ。
【請求項１２】
前記像平面のｘ軸における正の屈折力の範囲は、１００＜ｆｘ／Ｆ＜５０００であり、
前記像平面のｙ軸における負の屈折力の範囲は、−１０００＜ｆｙ／Ｆ＜−５であり、
ここで、ｆｘ及びｆｙはそれぞれが、前記像平面のｘ軸及びｙ軸における前記非対称レンズの焦点距離であり、Ｆは、前記イメージセンサモジュールの一次レンズアセンブリの焦点距離である、請求項７の非対称レンズ。
【請求項１３】
０．００７＜ｄ１／Ｌ＜０．２のレンズ中心厚さを含み、
ここで、ｄ１は、前記非対称レンズの中心厚さであり、Ｌは、前記非対称レンズと前記イメージセンサモジュールの一次レンズアセンブリとの全トラック長である、請求項１の非対称レンズ。
【請求項１４】
前記非対称レンズの前面は、垂線配向が異なる円錐定数を含む、請求項１の非対称レンズ。
【請求項１５】
前記円錐定数はそれぞれが、−１から１の一の値を有する、請求項１４の非対称レンズ。
【請求項１６】
前記非対称レンズの後面は、垂線配向が異なる円錐定数を含む、請求項１の非対称レンズ。
【請求項１７】
前記円錐定数はそれぞれが、−１から１の一の値を有する、請求項１６の非対称レンズ。
【請求項１８】
照明具とともに動作するセンサモジュールであって、
イメージセンサと、
非対称レンズを含む光アセンブリと
を含み、
前記非対称レンズは前面及び後面を含み、
前記前面は、前記光軸に垂直な平面内の第１組の法線軸（ｘ，ｙ）と、前記法線軸（ｘ，ｙ）のそれぞれに沿った負の曲率半径又は正の曲率半径とを含み、
前記後面は、前記光軸に垂直な平面内の第２組の法線軸（ｘ’，ｙ’）と、前記法線軸（ｘ’，ｙ’）のそれぞれに沿った負の曲率半径又は正の曲率半径とを含み、
前記非対称レンズは、前記非対称レンズの像平面のｘ軸及びｙ軸のそれぞれにおいて負の屈折力又は正の屈折力を有する、センサモジュール。
【請求項１９】
前記像平面のｘ軸とｙ軸とにおける屈折力が異なる、請求項１８のセンサモジュール。
【請求項２０】
前記非対称レンズは、前記イメージセンサの視野を、前記センサモジュールを統合した照明具の許容角度以下にまで改変する、請求項１９のセンサモジュール。
【請求項２１】
前記改変がされた前記イメージセンサの視野は等方性である、請求項２０のセンサモジュール。
【請求項２２】
前記許容角度は、前記センサモジュールが凹所に置かれる前記照明具の光要素によって画定される、請求項２０のセンサモジュール。
【請求項２３】
前記像平面のｘ軸において正の屈折力を有し、ｙ軸において負の屈折力を有する、請求項１９のセンサモジュール。
【請求項２４】
前記前面は、前記第１組の法線軸（ｘ，ｙ）に沿った正の曲率半径に垂直な負の曲率半径を含み、
前記後面は、前記第２組の法線軸（ｘ’，ｙ’）に沿った正の曲率半径に垂直な負の曲率半径を含む、請求項２３のセンサモジュール。
【請求項２５】
前記像平面のｘ軸における正の屈折力の範囲は、１００＜ｆｘ／Ｆ＜５０００であり、
前記像平面のｙ軸における負の屈折力の範囲は、−１０００＜ｆｙ／Ｆ＜−５であり、
ここで、ｆｘ及びｆｙはそれぞれが、前記像平面のｘ軸及びｙ軸における前記センサモジュールの焦点距離であり、Ｆは、前記イメージセンサモジュールの一次レンズアセンブリの焦点距離である、請求項２３のセンサモジュール。
【請求項２６】
一次レンズアセンブリが前記非対称レンズと前記イメージセンサとの間に位置決めされる、請求項１８のセンサモジュール。
【請求項２７】
前記非対称レンズは、０．００７＜ｄ１／Ｌ＜０．２の中心厚さを含み、
ここで、ｄ１は、前記非対称レンズの中心厚さであり、Ｌは、前記非対称レンズと前記一次レンズアセンブリとの全トラック長である、請求項２６のセンサモジュール。
【請求項２８】
間隔範囲が０．００３＜ｄ２／Ｌ＜０．３であり、
ここで、ｄ２は、前記非対称レンズの後面から前記一次レンズアセンブリの前面までの距離であり、Ｌは、前記非対称レンズ及び一次レンズアセンブリにより与えられる全トラック長である、請求項２６のセンサモジュール。
【請求項２９】
照明具であって、
光放射面と、
前記照明具と統合されたセンサモジュールと
を含み、
前記センサモジュールは、イメージセンサ及び光アセンブリを含み、
前記光アセンブリは、前面及び後面を含む非対称レンズを含み、
前記前面は、前記光軸に垂直な平面内の第１組の法線軸（ｘ，ｙ）と、前記法線軸（ｘ，ｙ）のそれぞれに沿った負の曲率半径又は正の曲率半径とを含み、
前記後面は、前記光軸に垂直な平面内の第２組の法線軸（ｘ’，ｙ’）と、前記法線軸（ｘ’，ｙ’）のそれぞれに沿った負の曲率半径又は正の曲率半径とを含み、
前記非対称レンズは、前記非対称レンズの像平面のｘ軸及びｙ軸のそれぞれにおいて負の屈折力又は正の屈折力を有する、照明具。
【請求項３０】
前記像平面のｘ軸とｙ軸とにおける屈折力が異なる、請求項２９の照明具。
【請求項３１】
前記非対称レンズは、前記イメージセンサの視野を、前記センサモジュールを統合した前記照明具の許容角度以下にまで改変する、請求項３０の照明具。
【請求項３２】
前記改変がされた前記イメージセンサの視野は等方性である、請求項３１の照明具。
【請求項３３】
前記許容角度は、前記センサモジュールが凹所に置かれる前記照明具の光要素によって画定される、請求項３１の照明具。
【請求項３４】
一次レンズアセンブリが前記非対称レンズと前記イメージセンサとの間に位置決めされる、請求項２９の照明具。
【請求項３５】
前記光要素は、シュラウド又はグレアシールドである、請求項３３の照明具。
【請求項３６】
前記センサモジュールは、少なくとも部分的に発光面に重なる位置において前記照明具に統合される、請求項２９の照明具。
【請求項３７】
前記センサモジュールの位置は、発光ダイオードアセンブリのアパチャの中にある、請求項３６の照明具。
【請求項３８】
前記アパチャは、前記発光面の中心領域に存在する、請求項３５の照明具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はイメージセンサに関し、詳しくは、イメージセンサ視野と照明具視野とを調停する光学機器を含むイメージセンサモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
イメージセンサは、カメラ、衛星、天体イメージングシステム、監視システム、スペクトル分析装置及び通信デバイスを含む様々なデバイスにおいて用いられる。イメージセンサは一般に、焦点面アレイと、当該アレイ視野を設定する関連光学機器と含む。光学機器は例えば、焦点面アレイの表面全体にわたる視野を有効にするべく最適化される。したがって、イメージセンサ光学機器は、焦点面アレイの幾何学形状に大きく依存し得る。焦点面アレイは、所望数の画素の矩形フォーマットを示すのが最も一般的である。コストの低減及び製造効率の向上を目的として、いくつかの市販のイメージセンサは、標準の焦点面幾何学形状と、様々な視野オプションを与える関連光学機器とを有する。
【０００３】
多くのアプリケーションに対し、市販のセンサモジュールの焦点面アレイの幾何学形状及び視野は、イメージセンサモジュールが組み入れられたデバイスの視野とは不整合となっている。図１は一般に、イメージセンサモジュールと当該モジュールを組み入れたデバイスとの不整合な視野を示す。図１に示すように、イメージセンサモジュールは、水平、垂直及び対角方向が異なる矩形視野１１を有する。デバイス視野は円によって表され、一般に等方性である。図１に示される視野のミスマッチは、いくつかの問題を提示する。その問題には、センサモジュールがデバイス視野全体をイメージングすることができない、アーチファクトが導入されてしまう、及び／又は、視野ミスマッチの一つ以上の領域からセンサモジュール焦点面に当たる迷光若しくは反射光によりノイズが生成されてしまう点が含まれる。これらの問題は、センサモジュールが、重要な検出事象を見失うこと、及び／又はアーチファクトを意味のある検出事象として登録することをもたらし得るので、イメージングされる環境におけるデバイス応答変化が損なわれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第８，０４９，９６７（Ｂ２）号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２０１６／０２４２２５２（Ａ１）号明細書
【発明の概要】
【０００５】
これらの問題及び不利点に鑑み、イメージセンサモジュールと当該イメージセンサモジュールを組み入れた照明具との視野ミスマッチを緩和又は除去する設計を有する非対称レンズが与えられる。いくつかの実施形態において、例えば、ここに記載される非対称レンズは、イメージセンサモジュールの視野を、当該センサモジュールを統合した照明具の許容角度以下にまで改変する。簡潔には、非対称レンズは、光軸と前面とを含み、当該前面は、当該光軸に垂直な平面内の第１組の法線軸（ｘ，ｙ）と、当該法線軸（ｘ，ｙ）のそれぞれに沿った負の曲率半径又は正の曲率半径とを含む。非対称レンズはまた後面も含み、当該後面は、光軸に垂直な平面内の第２組の法線軸（ｘ’，ｙ’）と、当該法線軸（ｘ’，ｙ’）のそれぞれに沿った負の曲率半径又は正の曲率半径とを含み、非対称レンズは、当該非対称レンズの像平面のｘ軸及びｙ軸のそれぞれにおいて負の屈折力又は正の屈折力を有する。いくつかの実施形態において、非対称レンズは、像平面のｘ軸に正の屈折力を有し、ｙ軸に負の屈折力を有する。
【０００６】
他側面において、照明具との統合のためのセンサモジュールがここに記載される。センサモジュールは、いくつかの実施形態において、イメージセンサと、光軸及び非対称レンズを含む光アセンブリとを含む。非対称レンズは、前面を含み、当該前面は、光軸に垂直な平面内の第１組の法線軸（ｘ，ｙ）と、当該法線軸（ｘ，ｙ）のそれぞれに沿った負の曲率半径又は正の曲率半径とを含む。非対称レンズはまた後面も含み、当該後面は、光軸に垂直な平面内の第２組の法線軸（ｘ’，ｙ’）と、当該法線軸（ｘ’，ｙ’）のそれぞれに沿った負の曲率半径又は正の曲率半径とを含み、非対称レンズは、当該非対称レンズの像平面のｘ軸及びｙ軸のそれぞれにおいて負の屈折力又は正の屈折力を有する。いくつかの実施形態において、非対称レンズは、イメージセンサの視野を、センサモジュールを統合した照明具の許容角度以下にまで改変する。
【０００７】
他側面において、センサモジュールを組み入れた照明具がここに記載される。照明具は、光放射面と、当該照明具に統合されたセンサモジュールとを含む。センサモジュールは、イメージセンサと、光軸及び非対称レンズを含む光アセンブリとを含む。非対称レンズは、前面を含み、当該前面は、光軸に垂直な平面内の第１組の法線軸（ｘ，ｙ）と、当該法線軸（ｘ，ｙ）のそれぞれに沿った負の曲率半径又は正の曲率半径とを含む。非対称レンズはまた後面も含み、当該後面は、光軸に垂直な平面内の第２組の法線軸（ｘ’，ｙ’）と、当該法線軸（ｘ’，ｙ’）のそれぞれに沿った負の曲率半径又は正の曲率半径とを含み、非対称レンズは、当該非対称レンズの像平面のｘ軸及びｙ軸のそれぞれにおいて負の屈折力又は正の屈折力を有する。ここにさらに記載するように、非対称レンズの負及び正の屈折力は、照明具の視野要求に応じて像平面のｘ軸及びｙ軸において独立して変化させることができる。
【０００８】
これらの及び他の実施形態がさらに、以下の詳細な説明に記載される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】いくつかの実施形態におけるイメージセンサモジュールと、当該モジュールを組み入れたデバイスとの視野ミスマッチを示す。
【図２】いくつかの実施形態に係るセンサモジュールの一次レンズアセンブリを示す。
【図３】いくつかの実施形態に係るイメージセンサモジュールの一次レンズアセンブリとともに、ここに記載される非対称レンズを示す。
【図４】いくつかの実施形態に従ってここに記載される特性を有する様々な非対称レンズの頂面図、ＸＺ断面図、ＹＺ断面図及び斜視図を示す。
【図５】いくつかの実施形態に従ってここに記載される特性を有する様々な非対称レンズの頂面図、ＸＺ断面図、ＹＺ断面図及び斜視図を示す。
【図６】いくつかの実施形態に従ってここに記載される特性を有する様々な非対称レンズの頂面図、ＸＺ断面図、ＹＺ断面図及び斜視図を示す。
【図７】いくつかの実施形態に従ってここに記載される特性を有する様々な非対称レンズの頂面図、ＸＺ断面図、ＹＺ断面図及び斜視図を示す。
【図８】いくつかの実施形態に従ってここに記載される特性を有する様々な非対称レンズの頂面図、ＸＺ断面図、ＹＺ断面図及び斜視図を示す。
【図９】いくつかの実施形態に従ってここに記載される特性を有する様々な非対称レンズの頂面図、ＸＺ断面図、ＹＺ断面図及び斜視図を示す。
【図１０】いくつかの実施形態に従ってここに記載される特性を有する様々な非対称レンズの頂面図、ＸＺ断面図、ＹＺ断面図及び斜視図を示す。
【図１１−１】図１１Ａは一般に、いくつかの実施形態に係る照明具に統合されたイメージセンサを示す。図１１Ｂは、いくつかの実施形態に係るイメージセンサ視野と照明具許容角度とのミスマッチを示す。
【図１１−２】図１１Ｃは、いくつかの実施形態に係るイメージセンサ視野の、照明具許容角度による調停の立面図を示す。図１１Ｄは、いくつかの実施形態に係るイメージセンサ視野の、照明具許容角度による調停の底面図を示す。
【図１２】グレアシールドのような外側光学機器が照明具の許容角度（θ）を設定するいくつかの実施形態を示す。
【図１３】図１３Ａは、センサモジュールを示し、いくつかの実施形態に係る当該モジュールの光アパチャの上に非対称レンズが結合される。図１３Ｂは、図１３Ａの非対称レンズ及びセンサモジュールの断面図を示す。
【図１４】図１４Ａは、センサモジュールを示し、いくつかの実施形態に係る当該モジュールの光アパチャの上に非対称レンズが結合される。図１４Ｂは、図１４Ａの非対称レンズ及びセンサモジュールの断面図を示す。
【図１５】図１５Ａは、センサモジュールを示し、いくつかの実施形態に係る当該モジュールの光アパチャの上に非対称レンズが結合される。図１５Ｂは、図１４Ａの非対称レンズ及びセンサモジュールの断面図を示す。
【図１６】図８に与えられる設計を有する非対称レンズの光線トレースを、いくつかの実施形態に係る一次レンズアセンブリとともに示す。
【図１７】図９に与えられる設計を有する非対称レンズの光線トレースを、いくつかの実施形態に係る一次レンズアセンブリとともに示す。
【図１８】図１０に与えられる設計を有する非対称レンズの光線トレースを、いくつかの実施形態に係る一次レンズアセンブリとともに示す。
【図１９】一つの実施形態に係るグレアシールドを組み入れた照明具の立面図を示す。
【図２０】図１９の照明具の底面図を示す。
【図２１】いくつかの実施形態に係る照明具の発光ダイオード（ＬＥＤ）アセンブリを示す。
【図２２】いくつかの実施形態に係るドライバアセンブリに直接接続されたセンサモジュールの斜視図を示す。
【図２３】いくつかの実施形態に係るドライバアセンブリに直接接続されたセンサモジュールの斜視図を示す。
【図２４】いくつかの実施形態に係るエンドプレートを介してドライバアセンブリに結合されたセンサアセンブリの立面図を与える。
【図２５】いくつかの実施形態に係るＣＭＯＳベースのイメージセンサ及び関連処理の詳細を示す。
【図２６】いくつかの実施形態に係るイメージセンサを含むセンサモジュールを用いる照明具の電気ブロック図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
ここに記載される複数の実施形態は、以下の詳細な説明及び例、並びにそれらの上記及び下記の記載を参照することにより容易に理解することができる。しかしながら、ここに記載される要素、装置及び方法は、詳細な説明及び例に表される特定の実施形態に限られない。これらの実施形態が、本発明の原理の単なる例示であることを認識するべきである。多数の修正例及び適合例が、本発明の要旨及び範囲から逸脱することなく、当業者にとって容易に明らかとなる。
【００１１】
様々な実施形態を記載するべくここで第１、第２等の用語が使用されるにもかかわらず、これらの要素はこれらの用語によって限定されないことが理解される。これらの用語は、一つの要素を他の要素から区別するべく使用されるだけである。例えば、本開示の範囲から逸脱することなく、第１要素は、第２要素との用語にしてもよいし、同様に、第２要素を第１要素との用語にしてもよい。ここで使用されるように、用語「及び／又は」は、関連する列挙された用語の一つ以上のいずれかの及びすべての組み合わせを含む。
【００１２】
層、領域又は基板のような一の要素が他の要素の「上に」存在し又は「上へ」延びると言及されるとき、その一の要素は、当該他の要素の直接上に存在し若しくは直接上へ延び又は介在要素が存在し得るとも理解される。対照的に、一の要素が他の要素の「直接上に」存在し又は「直接上に」延びると言及されるとき、介在要素は存在しない。同様に、層、領域又は基板などの一の要素が他の要素の「上方に」存在し又は「上方に」延びると言及されるとき、一の要素は、当該他の要素の直接上方に存在し若しくは直接上方に延び又は介在要素が存在し得るとも理解される。対照的に、一の要素が他の要素の「直接上方に」存在し又は「直接上方に」延びると言及されるとき、介在要素は存在しない。またも理解されるのは、一の要素が他の要素に「接続」又は「結合」されると言及されるとき、一の要素は、当該他の要素に接続若しくは結合され又は介在要素が存在し得る。対照的に、一の要素が他の要素に「直接接続」存在し又は「直接結合」されると言及されるとき、介在要素は存在しない。
【００１３】
図に示される一つの要素、層若しくは領域と他の要素との関係を記載するべく、「下」若しくは「上」若しくは「上側」若しくは「下側」若しくは「水平」若しくは「垂直」のような相対的な用語がここで使用される。理解されることだが、これらの用語及びこれらの上述された用語は、デバイスの異なる配向を、図に描かれた配向に加えて包括することを意図する。
【００１４】
本明細書で使用される専門用語は、特定の実施形態を説明することのみを目的としており、本開示を限定することを意図していない。ここで使用されるように、単数形「一」、「一の」、「その」及び「当該」は、文脈がそうでないことを明示しない限り、複数形も含むことが意図される。さらに理解されることだが、用語「含む」及び／又は「備える」は、ここで使用されるとき、述べられた特徴、整数、動作、要素及び／又はコンポーネントの存在を特定するが、他の特徴、整数、ステップ、動作、要素、コンポーネント、及び／又はこれらのグループを排除するわけではない。
【００１５】
そうでないことが定義されない限り、ここで使用されるすべての用語（技術用語及び科学用語を含む）は、本開示が属する技術分野の当業者によって共通に理解されるものと同じ意味を有する。さらに理解されることだが、ここに使用される用語は、本明細書の文脈及び関連技術分野における意味と整合する意味を有すると解釈すべきであり、理想化された又は過度に形式的な意味に解釈されることは、ここに明示的にそのように定義されない限りはない。
【００１６】
Ｉ．非対称レンズ
【００１７】
非対称レンズは、イメージセンサモジュールと当該モジュールを組み入れた照明具との視野ミスマッチを緩和又は修正するべく設けられる。ここに記載される非対称レンズは、光軸と前面とを含み、当該前面は、当該光軸に垂直な平面内の第１組の法線軸（ｘ，ｙ）と、当該法線軸（ｘ，ｙ）のそれぞれに沿った負の曲率半径又は正の曲率半径とを含む。非対称レンズはまた後面も含み、当該後面は、光軸に垂直な平面内の第２組の法線軸（ｘ’，ｙ’）と、当該法線軸（ｘ’，ｙ’）のそれぞれに沿った負の曲率半径又は正の曲率半径とを含み、非対称レンズは、当該非対称レンズの像平面のｘ軸及びｙ軸のそれぞれにおいて負の屈折力又は正の屈折力を有する。
【００１８】
いくつかの実施形態において、非対称レンズは、像平面のｘ軸及びｙ軸双方において負の屈折力を有する。例えば、レンズ前面は、第１組の法線軸（ｘ，ｙ）のそれぞれに沿った負の曲率半径を含み、レンズ後面は、第２組の法線軸（ｘ’，ｙ’）のそれぞれに沿った負の曲率半径を含む。負の曲率半径は、第１組の法線軸（ｘ，ｙ）間で異なってもよい。同様に、負の曲率半径は、第２組の法線軸（ｘ’，ｙ’）間で異なってもよい。さらに、像平面のｘ軸及びｙ軸双方の負の屈折力範囲は、−３０００＜ｆｘ／Ｆ＜−８、−１０００＜ｆｙ／Ｆ＜−５としてよい。ここで、ｆｘ及びｆｙはそれぞれ、像平面のｘ軸及びｙ軸における非対称レンズの焦点距離であり、Ｆは、イメージセンサモジュールの一次レンズアセンブリの焦点距離である。したがって、負の屈折力の値は、像平面のｘ軸とｙ軸とで同じ又は異なる。ここでさらに述べるように、一次レンズアセンブリは、２つ以上の回転対称レンズを含み得る。図２は、いくつかの実施形態に係るセンサモジュールの一次レンズアセンブリを示す。図２に示すように、一次レンズアセンブリ２０は、イメージセンサ視野を設定するためのいくつかの回転対称レンズ２１を含む。
【００１９】
代替的に、非対称レンズの屈折力は、像平面のｘ軸とｙ軸とで異なる。ここでさらに述べるように、像平面のｘ軸とｙ軸との屈折力を、イメージセンサ視野に対する照明具の許容角度に基づいて正又は負となるように独立して選択することができる。いくつかの実施形態において、非対称レンズは、像平面のｘ軸において負の屈折力を、ｙ軸において正の屈折力を有する。他実施形態において、非対称レンズは、像平面のｘ軸において正の屈折力を、ｙ軸において負の屈折力を有する。かかる実施形態において、非対称レンズの前面は、第１組の法線軸（ｘ，ｙ）に沿って正の曲率半径に垂直な負の曲率半径を含み得る。負の曲率半径がｙ軸に沿ったまま正の曲率半径がｘ軸に沿って存在し、又は正の曲率半径がｙ軸に沿ったまま負の曲率半径がｘ軸に沿って存在し得る。同様に、後面はまた、第２組の法線軸（ｘ’，ｙ’）に沿って正の曲率半径に垂直な負の曲率半径を含み得る。負の曲率半径がｙ’軸に沿ったまま正の曲率半径がｘ’軸に沿って存在し、又は正の曲率半径がｙ’軸に沿ったまま負の曲率半径がｘ’軸に沿って存在し得る。付加的に、像平面のｘ軸における正の屈折力は１００＜ｆｘ／Ｆ＜５０００としてよく、負の屈折力は、像平面のｙ軸において−１０００＜ｆｙ／Ｆ＜−５としてよい。ここで、ｆｘ及びｆｙはそれぞれが、像平面のｘ軸及びｙ軸における非対称レンズの焦点距離であり、Ｆは、センサモジュールの一次レンズアセンブリの焦点距離である。
【００２０】
ここに記載される正及び負の曲率半径に加え、非対称レンズの前面及び後面は、垂線配向が異なる円錐定数を含む。前面は、垂線配向が異なる円錐定数を含み得る。ここで、円錐定数の個々の値は−１から１まで変化する。後面もまた、垂線配向が異なる円錐定数を含み得る。ここで、円錐定数の個々の値は−１から１まで変化する。
【００２１】
上述した表面特性及び屈折力のいずれかを有する非対称レンズは、いくつかの実施形態において、０．００７＜ｄ１／Ｌ＜０．２の基準を満たすレンズ中心厚さ（ｄ１）を有する。ここで、Ｌは、非対称レンズとイメージセンサモジュールの一次レンズアセンブリとの全トラック長である。図３は、いくつかの実施形態に係るイメージセンサモジュールの一次レンズアセンブリとともに、ここに記載される非対称レンズを示す。図３に示すように、非対称レンズ３１は、一次レンズアセンブリ３２の前に存在する。ここで、センサモジュールの全トラック長３３は、非対称レンズ３１の前面３１’の中心からイメージセンサ３４まで延びる。一次レンズアセンブリ３２は、いくつかの回転対称レンズ３２’を含む。付加的に、非対称レンズは、一次レンズアセンブリからの、本発明の目的に不整合とはならない任意の間隔を有し得る。いくつかの実施形態において、例えば、非対称レンズと一次レンズアセンブリとの間隔範囲は、０．００３＜ｄ２／Ｌ＜０．３である。ここで、ｄ２は、非対称レンズの後面から一次レンズアセンブリの前面までの距離であり、Ｌは、非対称レンズ及び一次レンズアセンブリにより与えられる全トラック長である。さらに、図４〜１０は、いくつかの実施形態に従ってここに記載される特性を有する様々な非対称レンズの頂面図、ＸＺ断面図、ＹＺ断面図及び斜視図を示す。
【００２２】
ここに記載される非対称レンズは、本発明の目的に不整合とはならない任意の材料から作られてよい。いくつかの実施形態において、非対称レンズは、ガラス又は放射線透過性ポリマー材料から形成される。適切な放射線透過性ポリマー材料は、アクリル又はポリカーボネートを含む。
【００２３】
ＩＩ．照明具センサモジュール
【００２４】
他側面において、照明具との統合のためのセンサモジュールがここに記載される。センサモジュールは、いくつかの実施形態において、イメージセンサと、光軸及び非対称レンズを含む光アセンブリとを含む。非対称レンズは、前面を含み、当該前面は、光軸に垂直な平面内の第１組の法線軸（ｘ，ｙ）と、当該法線軸（ｘ，ｙ）のそれぞれに沿った負の曲率半径又は正の曲率半径とを含む。非対称レンズはまた後面も含み、当該後面は、光軸に垂直な平面内の第２組の法線軸（ｘ’，ｙ’）と、当該法線軸（ｘ’，ｙ’）のそれぞれに沿った負の曲率半径又は正の曲率半径とを含み、非対称レンズは、当該非対称レンズの像平面のｘ軸及びｙ軸のそれぞれにおいて負の屈折力又は正の屈折力を有する。
【００２５】
像平面のｘ軸及びｙ軸における屈折力を、一次レンズアセンブリにより与えられるイメージセンサ視野に対する照明具の許容角度に基づいて正又は負となるように独立して選択することができる。いくつかの実施形態において、非対称レンズは、イメージセンサの視野を、センサモジュールを統合した照明具の許容角度以下にまで改変する。図１１Ａは一般に、照明具に統合されたイメージセンサ９０を示す。破線矢印は、水平方向（ｈ）及び垂直方向（ｖ）のイメージセンサ９０視野に対応する。イメージセンサ９０視野は一般に、図２に与えられる一次レンズアセンブリによって設定される。実線矢印は、イメージセンサ９０が位置決めされる照明具又は照明器具の許容角度に対応する。図１１Ａの実施形態において、許容角度（θ）は、円形のグレアシールド又は円形の外側反射及び／又は屈折光学機器によって設定される。図１２は、円形グレアシールドのような外側光学機器１２０が、照明具１００の許容角度（θ）を設定する一実施形態を示す。図１２はまた、イメージセンサモジュール１０５の、許容角度の頂点における中心配置を示す。円形光学機器を用いることにより、図１１Ｂに示されるような等方的な許容が得られる。図１１Ｂはまた、固定許容角度の照明具に対するイメージセンサの矩形視野も示す。イメージセンサ視野と、照明具許容角度によって確立された視野とのミスマッチは、図１１Ｂにおいて明瞭に見られる。対角（ｄ）寸法及び水平（ｈ）寸法において、照明具許容角度が、イメージセンサ視野を制限する。かかる配列において、イメージセンサは、許容角度を設定するグレアシールド又はから光学機器から反射された迷光及び又は他のアーチファクトを検出することがある。かかるノイズは、不適切な照明具動作を引き起こす誤検知事象を引き起こし得る。例えば、イメージセンサは、照明具のオン又は照明強度及び色の一つ以上の改変を引き起こす迷光を受光し得る。
【００２６】
図１１Ｂを再び参照すると、イメージセンサ視野と照明具許容角度とは、垂直寸法においてもミスマッチとなる。詳しくは、照明具許容角度は、垂直寸法においてイメージセンサ視野を超えるように延びる。この状況において、イメージセンサは、照明具の許容角度内に該当するセンシング事象を見逃すことがある。かかる事象を検出し損ねることは、照明環境における変化に応答する照明具の能力を損ない得る。例えば、照明具が、照明環境における占有の変化に応答できないことにより、占有が検出されたときに照明具がオンになること及び／又は占有がもはや検出されないときに照明具がオフになることが妨げられることがある。
【００２７】
図１１Ａ及び１１Ｂに示されるミスマッチに鑑み、非対称レンズを、センサモジュールの光アセンブリとともに使用することができる。例えば、非対称レンズを、センサモジュールの一次レンズアセンブリとともに用いることができる。非対称レンズは、イメージセンサの視野を、センサモジュールを統合した照明具の許容角度以下にまで改変する。非対称レンズは、ここのセクションＩに記載されたいずれかの特性及び／又は機能を有し得る。図１１Ｃ及び１１Ｄは、イメージセンサ視野の、照明具の許容角度との調停を示す。イメージセンサ視野９５はここで、照明具のグレアシールド又は外側光学機器によって設定される等方性許容角度（θ）にマッチするべく等方性となる。図１１Ｄに示すように、非対称レンズは、ｘ軸に沿ったイメージセンサ視野を収束させるとともに、ｙ軸に沿ったイメージセンサ視野を拡張させて照明具の許容角度に実質的にマッチさせる。例えば、非対称レンズは、像平面のｘ軸において正の屈折力を、像平面のｙ軸において負の屈折力を有するように、上述した曲率半径及び円錐定数を含み得る。
【００２８】
上記セクションＩに記載したように、像平面における負及び正の屈折力は、非対称レンズの前面及び後面の曲率及び幾何学形状によって制御される。非対称レンズは、イメージセンサ視野と照明具の許容角度とのミスマッチに基づいて変化する設計を有し得る。図１１Ａ〜１１Ｄは、照明具の円形グレアシールド又は外側光学機器によって確立された等方許容角度を有する矩形イメージセンサを示した。しかしながら、イメージセンサ視野を照明具の許容角度以下まで改変するここに記載される非対称レンズ及び原理は、変化する幾何学的形状のグレアシールド及び／又は外側光学機器によって確立された許容角度と同様に、変化する又は非等方の幾何学的形状のイメージセンサにも適用することができる。いくつかの実施形態において、モジュールのイメージセンサは、正方形又は他の多角形状としてよい。例えば、正方形のイメージセンサは、円形グレアシールド又は円形外側光学機器とともに使用することができる。かかる実施形態において、センサモジュールに結合された非対称レンズは、正方形の対称軸に沿った対称形状の曲率を示し得る。正方形イメージセンサのｘ軸及びｙ軸に沿った視野は、対称的な態様で調整することができる。正方形イメージセンサの角に対し、非対称レンズは、当該センサのポイントに対応する自由曲面を含み得る。
【００２９】
いくつかの実施形態において、照明具の許容角度を確立するシールド又は外側光学機器は、楕円形又は多角形である。かかる実施形態において、照明具は、グレアシールド又は外側光学機器の特定の幾何学形状に応じて２つ以上の許容角度を含んでよい。非対称レンズは、イメージセンサ視野を、グレアシールド又は外側光学機器によって設定される一つ以上の許容角度以下にまで改変することができる。いくつかの実施形態において、非対称レンズは、イメージセンサ視野を、グレアシールド又は外側光学機器によって設定されるすべての許容角度以下にまで改変する。いくつかの実施形態において、センサモジュールは、図１１Ｂに示されるもののような矩形イメージセンサを含む。センサモジュールを統合する照明具は、楕円断面の幾何学形状を有するグレアシールド又は外側光学機器を含み得る。非対称レンズは、イメージセンサ視野を、楕円のグレアシールド又は外側光学機器によって設定される許容角度以下にまで改変するべく、センサモジュールの光アセンブリとともに使用することができる。例えば、楕円グレアシールドの長軸が矩形イメージセンサの長軸と平行であれば、非対称レンズの曲率は、楕円形状及び矩形イメージセンサの消光比に応じて、滑らかに変化し、又はｘ軸及びｙ軸に沿って円対称になり得る。代替的に、楕円グレアシールド又は外側光学機器の長軸が、矩形イメージセンサの長軸に対して垂直であれば、非対称レンズの曲率半径には、有意な修正が必要となる。イメージセンサ視野と楕円グレアシールド又は外側光学機器とをマッチさせるべく、レンズの水平曲率が減少する一方で、レンズの垂直曲率は増加する。矩形センサの角に対しては、独立場に対応するレンズ面が、水平方向及び垂直方向に対して決定された曲率を維持しながら、自由形式による光線トレースによって調整される。
【００３０】
いくつかの実施形態において、グレアシールド又は外側光学機器は、正方形、矩形、六角形又は八角形のような多角形としてよい。非対称レンズは、イメージセンサ視野を、多角形のグレアシールド又は外側光学機器によって設定される許容角度以下にまで改変するべく、センサモジュールの光アセンブリとともに使用することができる。非対称レンズの面並びに関連する正及び／又は負の屈折力は、イメージセンサ視野と、グレアシールド又は外側光学機器の一つ以上の許容角度とを調停するべく、ここに記載されるように調整することができる。
【００３１】
いくつかの実施形態において、許容角度はまた、照明具のグレアシールド又は外側光学機器に加えられた又はこれらから独立した光学機器によって確立することもできる。いくつかの実施形態において、照明具のグレアシールド又は外側光学機器内に存在する一つ以上の光学機器が、照明具許容角度の設定に関与することができる。例えば、円形、楕円形又は多角形の断面幾何学形状の内部光学機器が、グレアシールド又は外側反射及び／若しくは屈折光学機器の許容角度を超えるように許容角度を制限し得る。ここに記載される非対称レンズ設計の構造及び原理は、イメージセンサ視野を、一つ以上の内部光学機器によって設定される許容角度以下となるように改変するべく使用することができる。
【００３２】
ここに記載するように、非対称レンズは、イメージセンサ視野と照明具の、一つ以上の許容角度とを調停するべく、一次レンズアセンブリとともに動作する。いくつかの実施形態において、非対称レンズは、センサモジュールの一次レンズアセンブリの前に位置決めすることができる。非対称レンズを一次レンズアセンブリの前に置くことにより、市販のセンサモジュールを、様々な照明具構造の許容角度仕様の合わせることが容易になり得る。図１３Ａは、いくつかの実施形態に係る非対称レンズ１３１が、モジュール１３０の光アパチャ１３２の上方に結合されたセンサモジュール１３０を示す。図１３Ｂは、図１３Ａの非対称レンズ及びセンサモジュールの断面図を示す。図１３Ｂに与えられるように、非対称レンズ１３１は、一次レンズアセンブリ１３３の上方に存在する。同様に、図１４Ａ、１４Ｂ、１５Ａ及び１５Ｂは、いくつかの実施形態に係る一次レンズアセンブリ１４３、１５３の上方に位置決めされた異なる曲率面を有する非対称レンズ１４１、１５１を含むセンサモジュール１４０、１５０を示す。
【００３３】
図１６は、図８に与えられる設計を有する非対称レンズの光線トレースを、いくつかの実施形態に係る一次レンズアセンブリとともに示す。図１６に示すように、非対称レンズ１６０のＹＺ視及びＸＺ視の光線トレースが与えられる。ＹＺ視及びＸＺ視はまた、一次レンズアセンブリ１６１の複数のレンズの回転対称性も示す。同様に、図１７は、図９に与えられる設計を有する非対称レンズの光線トレースを、いくつかの実施形態に係る一次レンズアセンブリとともに示す。図１８は、図１０に与えられる設計を有する非対称レンズの光線トレースを、いくつかの実施形態に係る一次レンズアセンブリとともに示す。図１６と同様に、非対称レンズ１７０、１８０のＹＺ視及びＸＺ視は、一次レンズアセンブリ１７１、１８１とともに与えられる。
【００３４】
ここに記載されるセンサモジュールのイメージセンサ又は焦点面アレイは、本発明の目的に不整合とはならない任意の構造を有し得る。いくつかの実施形態において、イメージセンサ又は焦点面アレイは、相補型金属酸化物半導体（ＣＭＯＳ）構造を含む。代替的に、イメージセンサは、電荷結合デバイス（ＣＣＤ）アーキテクチャを含んでよい。適切なイメージセンサは、Ｏｎ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ社のＡｐｔｉｎａ部、Ｏｍｉｎｉｖｓｉｏｎ等により作られたものを含んでよい。ここに記載するように、イメージセンサは、矩形、正方形又は他の多角形の形状を含むがこれらに限られない任意の所望形状を有してよい。イメージセンサはまた、所望数の画素を有してよい。画素数は、センサのサイズ、形状及び所望の解像度を含むいくつかの考慮に従って選択することができる。イメージセンサは、電磁スペクトルの任意の所望領域にある光に対して感受性を有してよい。例えば、イメージセンサは、可視光、赤外光、紫外光、及びこれらの任意の組み合わせに対して感受性を有してよい。一つの実施形態において、例えば、イメージセンサは、電磁スペクトルの可視領域及び近赤外領域において撮像することができる。ＣＭＯＳベースのイメージセンサの詳細は、図２５の非制限的な実施形態に示される。
【００３５】
ＩＩＩ．センサモジュールを含む照明具
【００３６】
他側面において、センサモジュールを組み入れた照明具がここに記載される。照明具は、光放射面と、当該照明具に統合されたセンサモジュールとを含む。センサモジュールは、イメージセンサと、光軸及び非対称レンズを含む光アセンブリとを含む。非対称レンズは、前面を含み、当該前面は、光軸に垂直な平面内の第１組の法線軸（ｘ，ｙ）と、当該法線軸（ｘ，ｙ）のそれぞれに沿った負の曲率半径又は正の曲率半径とを含む。非対称レンズはまた後面も含み、当該後面は、光軸に垂直な平面内の第２組の法線軸（ｘ’，ｙ’）と、当該法線軸（ｘ’，ｙ’）のそれぞれに沿った負の曲率半径又は正の曲率半径とを含み、非対称レンズは、当該非対称レンズの像平面のｘ軸及びｙ軸のそれぞれにおいて負の屈折力又は正の屈折力を有する。ここに記載するように、非対称レンズの負及び正の屈折力は、照明具の視野要求に応じて像平面のｘ軸及びｙ軸において独立して変化させることができる。いくつかの実施形態において、ここに記載される照明具は、Ｂｅｎｄｔｓｅｎ等による２０１６年２月８日に出願された米国特許出願第１５／０１８，６０６号（Ｃｒｅｅ社整理番号第Ｐ２５３２ＵＳ１号）、Ｂｅｎｄｔｓｅｎ等による２０１６年６月１３日に出願された米国特許出願第１５／１８１，０６５号（Ｃｒｅｅ社整理番号第Ｐ２５３２ＵＳ２号）に開示される特性及びアーキテクチャを有する。これらの開示はここに参照により組み入れられる。
【００３７】
照明具の許容角度は、グレアシールド又は屈折及び／若しくは反射外側光要素のような光要素によって画定することができる。図１９は、一つの実施形態に係るグレアシールドを組み入れた照明具の立面図を示す。図１９の実施形態におけるグレアシールド２２１は、上側セグメント２２２及び下側セグメント２２３を含む。上側セグメント２２２が透明又はわずかに散乱性となり得る一方、下側セグメント２２３は強い散乱性であり又は不透明である。さらに、下側セグメント２２３は、上側セグメント２２２との界面に、光の一部分を再び上方に向けるための反射棚を含み得る。上側セグメント及び下側セグメントは、アクリル又はポリカーボネートのような透明又は半透明のポリマー材料を含む任意の所望材料から形成することができる。グレアシールドの不透明セグメントは、不透明ポリマー材料、又はアルミニウムのような金属から作ることができる。いくつかの実施形態において、上側セグメント２２２及び下側セグメント２２３は、同じ材料から形成される。他実施形態において、上側セグメント２２２及び下側セグメント２２３は、異なる材料から形成される。上側セグメント２２２及び下側セグメント２２３はまた、同じ断面形状又は異なる断面形状を有してよい。例えば、上側セグメント２２２が一般に、正方形のような多角形とされてよい一方、下側セグメント２２３は円又は楕円とされる。
【００３８】
図２０は、図１９の照明具の底面図を示す。図２０に示すように、グレアシールドの上側セグメント２２２は正方形であり、丸い底部セグメント２２３へと遷移する。正方形の上側セグメント２２２は、ＬＥＤアセンブリ５１及び／又はＬＥＤヒートシンク５３の頂点に係合する。いくつかの実施形態において、一つ以上のギャップ２２５が、グレアシールドとＬＥＤアセンブリ５１との間に形成され、ＬＥＤヒートシンク５３の周縁領域への空気の流れが許容される。照明具におけるセンサモジュールの位置に応じて、グレアシールド２２１の上側多角形セグメント２２２又は下側円若しくは楕円セグメント２２３は、照明具の許容角度を設定することができる。
【００３９】
センサモジュールは、照明具において、本発明の目的に不整合とはならない任意の位置に統合することができる。例えば、センサモジュールは、少なくとも部分的に発光面に重なる位置において照明具に統合することができる。いくつかの実施形態において、センサモジュールは、発光ダイオードアセンブリのアパチャに位置決めされる。再び図２０を参照すると、センサモジュールは、ＬＥＤアセンブリ５１の中心アパチャ５１’に位置決めされてよい。ＬＥＤアセンブリ５１は、図２１に示すようにＬＥＤ６６のアレイ６３を含み得る。中心アパチャ５１’は、図２０及び２１に示すようにＬＥＤアセンブリ５１のためのヒートシンク５３と整列され得る。いくつかの実施形態において、センサモジュールは、照明具のドライバアセンブリに結合される。図２３は、いくつかの実施形態に係るドライバアセンブリに直接接続されたセンサモジュールの斜視図を示す。図２２に示すように、センサモジュール２４０は、ドライバアセンブリ１１のエンドプレート３８に結合され得る。エンドプレート３８はまた、ドライバヒートシンク３１からのスタンドオフとしての役割を果たし、センサモジュール２４０をドライバアセンブリ１１から熱的に分離することができる。エンドプレート３８は、当該照明具の組み付け又は他の適用中に硬い表面上に降ろされる場合にセンサモジュール２４０への損傷を防止することができるスタンドオフ又は脚２４１を含み得る。図２２の実施形態において、非対称レンズ２４８は、センサモジュール２４０の一次レンズアセンブリの上方に位置決めされる。図２３は、ドライバアセンブリ１１に直接結合されたセンサモジュール２４０の他の斜視図を与える。図２５の実施形態において、放射線透過ドーム状構造物２４６が、センサモジュール２４０の非対称レンズ２４８の上方に保護カバーとして位置決めされる。ここにさらに述べるように、ドーム状構造物２４６は、イメージセンサの焦点範囲の外側に存在する。図２４は、エンドプレート３８を介してドライバアセンブリ１１に結合されたセンサアセンブリ２４０の立面図を与える。図２４に示すように、スタンドオフ又は脚２４１は、当該照明具の組み付け又は他の適用中に硬い表面上に降ろされる場合にセンサモジュール２４０及び／又はＬＥＤアレイ６３への損傷を防止するべく、センサモジュール２４０及び保護ドーム状構造物２４６を超えて延びる。
【００４０】
いくつかの実施形態において、ここに記載する照明具のＬＥＤは、パッケージ状ＬＥＤチップ又は非パッケージ状ＬＥＤチップを含み得る。パネルのＬＥＤ要素又はモジュールは、同じ又は異なるタイプ及び／又は構成のＬＥＤを使用してよい。ＬＥＤは、例えば、少なくとも一つの蛍光体被覆ＬＥＤチップを、単独で、若しくは緑色ＬＥＤ、黄色ＬＥＤ、赤色ＬＥＤ等のような少なくとも一つの有色ＬＥＤチップとの組み合わせで含む単一の基板若しくはパッケージ上に別個に若しくは一緒に取り付けられた単一若しくは多数の蛍光体変換白色及び／若しくは有色ＬＥＤ、並びに／又はむき出しのＬＥＤチップを含み得る。ＬＥＤモジュールは、蛍光体変換白色若しくは有色ＬＥＤチップ、及び／若しくはプリント回路基板（例えばチップオンボード）上に直接取り付けられた同じ若しくは異なる色のむき出しのＬＥＤチップ、並びに／又は金属コアプリント回路基板若しくはＦＲ４ボードのようなプリント回路基板上に取り付けられたパッケージ状蛍光体変換白色若しくは有色ＬＥＤを含み得る。いくつかの実施形態において、ＬＥＤは、ヒートシンク又は他のタイプのボード若しくは基板に直接取り付けることができる。実施形態に応じて、照明デバイスは、当業者であればわかる遠隔蛍光体技術を使用するＬＥＤ配列又は照明配列を用いることができる。遠隔蛍光体技術の複数の例は、本発明の譲受人が譲受して参照によりここに組み入れられる米国特許第７，６１４，７５９号明細書に記載される。
【００４１】
改善された色レンダリングを伴う柔らかい白色照明がもたらされる場合、各ＬＥＤ要素若しくはモジュール又は複数のそのような要素若しくはモジュールは、本発明の譲受人に譲受されて参照によりここに組み入れられる米国特許第７，２１３，９４０号明細書に記載される一つ以上の青色シフト黄色ＬＥＤ、及び一つ以上の赤色／オレンジ色ＬＥＤを含み得る。ＬＥＤは、所望により異なる構成及び／又はレイアウトで配列することができる。例えば、単一又は多数のＬＥＤのストリングを利用して配列することができる。ここで、各ストリングのＬＥＤは、直列及び／又は並列のＬＥＤチップを含む。単一及び／又は多数のＬＥＤチップの、別個の複数のパッケージへとパッケージされた、及び／又はチップオンボード配列としてプリント回路基板に直接取り付けられた、他のＬＥＤ組み合わせを使用して、異なる色温度及び外観をもたらすことができる。一つの実施形態において、光源は任意のＬＥＤを含む。これは、例えば、ＴｒｕｅＷｈｉｔｅ（登録商標）ＬＥＤ技術を組み入れた、又は開示がここに参照により組み入れられるＬｏｗｅｓ等による２０１２年１０月１０日に出願された「多要素光源と平坦面を有するカプセル化材料とを備えたＬＥＤパッケージ」との名称の米国特許出願第１３／６４９，０６７号（Ｃｒｅｅ社整理番号第Ｐ１９１２ＵＳ１−７号）に開示された、ＸＰ−Ｑ  ＬＥＤを含む。これは、本願の譲受人であるＣｒｅｅ社により開発及び製造される。所望であれば、他のＬＥＤ配列も可能である。いくつかの実施形態において、ストリング、グループのＬＥＤ又は個々のＬＥＤが、異なる照明特性を含み得る。ストリング、グループのＬＥＤ又は個々のＬＥＤを独立して制御することによりデバイスの全体的な照明出力の特性を制御することができる。
【００４２】
いくつかの実施形態において、各ＬＥＤ要素又はモジュールは、当該ＬＥＤ要素又はモジュールと光入力面との間に空気ギャップが配置されるカップリングキャビティの中に配置された一つ以上のＬＥＤを含み得る。ここに開示される実施形態のいずれにおいても、各ＬＥＤ要素又はモジュールは、異なる又は同じ配向を有してよい。ただし、それぞれは、必要又は所望に応じて、方向性の放射分布（例えば側方放射分布）を有してよい。さらに一般には、任意のランバート、対称、広角、優先側の又は非対称のビームパターンＬＥＤ要素又はモジュールを光源として使用してよい。
【００４３】
ここに記載されるように、非対称レンズは、イメージセンサモジュールの視野を、センサモジュールが統合される照明具の許容角度未満にまで改変する。いくつかの実施形態において、イメージ視野は、歪み及び／又は他のアーチファクトを受け得る。かかる歪み及び／又はアーチファクトは、信号及びイメージの処理中に除去することができる。ＣＭＯＳベースのイメージセンサ及び関連処理の詳細は、図２５の非制限の実施形態に示される。ＣＭＯＳベースのイメージセンサ２７０が示されているが、当業者であれば、ＣＣＤベースのセンサのような他のタイプのイメージセンサも用いることができることがわかる。イメージセンサ２７０は一般に、画素アレイ２７１、アナログ処理回路２７２、アナログデジタル変換器（ＡＤＣ）２７３、デジタル処理回路２７４及びセンサ制御回路２７５を含む。動作時、画素アレイ２７１は、各画素において検出された光をアナログ信号に変換し、当該アレイ２７１の各画素に対するアナログ信号をアナログ処理回路２７２に送る。アナログ処理回路２７２は、アナログ信号をフィルタリング及び増幅し、増幅信号を生成する。その増幅信号は、ＡＤＣ２７３によってデジタル信号に変換される。デジタル信号は、デジタル処理回路２７４によって処理され、キャプチャイメージに対応するイメージデータが生成される。
【００４４】
センサ制御回路２７５により、画素アレイ２７１は、例えば制御システムからの命令に応答してイメージをキャプチャする。センサ制御回路２７５は、アナログ処理回路２７２、ＡＤＣ２７３及びデジタル処理回路２７４により与えられるイメージ処理のタイミングを制御する。センサ制御回路２７５はまた、アナログ処理回路２７２が与えるフィルタリングの利得及び性質、並びにデジタル処理回路２７４が与える画像処理のタイプのようなイメージセンサの処理パラメータを設定する。
【００４５】
図２６は、いくつかの実施形態に係るイメージセンサ２８１を含むセンサモジュール２８０を用いる照明具の電気ブロック図を示す。センサモジュール２８０はまた、イメージ処理回路２８２も含む。これはまた、一定数のレジスタ２８３、オプションの補助イメージデータ処理回路２８４、制御システム２８５、及びＬＥＤアレイ１４を含む。センサモジュール２８０は、イメージセンサ２８１及び処理回路２８２が単一のチップ上に統合されるシステムオンチップ（ＳｏＣ）としてよい。補助イメージ処理回路２８４は、センサモジュール２８０と一緒に又はセンサモジュール２８０とは別個に設けることができる。補助イメージデータ処理回路２８４は、画像処理回路２８２によっては処理できないイメージデータ及び／又は派生イメージデータに関連する計算の負荷を外すべく使用され得る。
【００４６】
動作上、イメージセンサ２８１は、上述のようにイメージをキャプチャするべく構成される。これらのイメージからのデータは、イメージ処理回路２８２に送られる。図２８の実施形態において、イメージデータは、高速度バス２８６を介して送られる。イメージ処理回路２８２は、イメージデータに対し、当該イメージデータのフィルタリング及び調整を含む一定数の処理を行うことができる。いくつかの実施形態において、イメージ処理回路は、照明具の、一つ以上の光学機器から反射された光により生成された信号、及び／又は他の環境アーチファクトにより生成された信号に対処することができる。例えば、イメージ処理回路は、照明具アーキテクチャにおいて用いられるグレアシールドから反射された光により生成された信号を除去又は除外することができる。イメージ処理はまた、非対称レンズにより導入された任意のイメージ歪みを除去することもできる。
【００４７】
さらに、イメージ処理回路２８２は、イメージデータから派生イメージデータを決定してよい。一般に、派生イメージデータは、イメージデータのダウンサンプリング形式である。派生イメージデータは、センサモジュール２８０の通常の動作過程において与えられる。補助イメージデータ処理回路２８４は、環境光レベル及び／又は占有事象を決定するべく派生イメージデータについて一つ以上の計算を行うことができる。しかしながら、こうした計算はまた、制御システム２８５が直接行うこともできる。派生イメージデータを使用することにより、補助イメージデータ処理回路は、第１低速バス２８７を使用してイメージ処理回路２８２と通信することができる。同様に、制御システムを、補助イメージデータ処理回路２８４とともに第２低速バス２８８と通信し、及び／又はイメージ処理回路２８２と直接通信することができるようにしてもよい。これは、実際のイメージデータと比べて派生イメージデータがダウンサンプリングされたものであって当該実際のイメージデータと比べて迅速に伝送可能との事実に起因する。派生イメージデータが、照明具を取り囲むエリアを正確に特徴付けるのに不十分である状況において、フルイメージデータが、さらなるレビューを目的として第２高速バス２８９を介してイメージ処理回路２８２から補助イメージデータ処理回路２８４まで伝送され得る。イメージデータはその後、補助イメージデータ処理回路２８４によって処理され、必要なデータが第２低速バス２８８を介して制御システム２８５へと送信され、又は、フルイメージデータがまた、第３高速バス２９０を介してイメージ処理回路２８２から直接に、若しくは第３高速バス２９０を介して補助イメージデータ処理回路２８４から間接に、制御システム２８５へと送信される。
【００４８】
第１高速バス２８６、第２高速バス２８９及び第３高速バス２９０は、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）、周辺コンポーネント相互接続（ＰＣＩ）、外部シリアルアドバンストアタッチメント（ｅＳＡＴＡ）バス等としてよい。第１低速バス２８７及び第２低速バス２８８は、任意数の業界周知の低速バスとしてよい。例えば、第１低速バス２８７及び第２低速バス２８８は、ＲＳ−２３２バス、シリアルペリフェラルインタフェイス（ＳＰＩ）、１２Ｃバス等としてよい。
【００４９】
制御システム２８５は、ＬＥＤアレイ１４の一つ以上の光出力特性を調整するべく、イメージデータ及び／又は派生イメージデータを使用することができる。例えば、制御システム２８５は、ＬＥＤアレイ１４が出力する光の色温度、光強度、色、鮮やかさ等を調整するべく、イメージデータ及び／又は派生イメージデータを使用することができる。交流（ＡＣ）電源２９１が、制御システム２８５及びＬＥＤアレイ１４のための電力を与えることができる。イメージセンサ及び関連イメージ処理を含むセンサモジュールの追加特徴はさらに、その全体がここに参照により組み入れられる２０１５年１１月５日に出願された「照明器具イメージセンサモジュール」との名称の米国特許出願第１４／９２８，５９２号明細書（Ｃｒｅｅ社整理番号第Ｐ２５２４ＵＳ１号）に記載されている。
【００５０】
いくつかの実施形態において、センサモジュールはまた、無線周波数（ＲＦ）通信装置も含み得る。例えば、照明具は、無線分散照明ネットワークの一部としてよい。例えば、ネットワークの照明具は、ＩＥＥＥスタンダード８０２．１５又はその変形を介して互いに通信することができる。照明具間の無線メッシュネットワークを使用することにより、その信頼性を増大させることができ、無線照明ネットワークを大きなエリアへと広げることができる。通信を用いる照明具及び無線ネットワークアーキテクチャの例は、上で参照した分散照明ネットワークとの名称の米国特許出願第６２／２９２，５２８号（Ｃｒｅｅ社整理番号第Ｐ２５９２ＵＳ１号）に与えられる。ＲＦ通信装置がセンサモジュールに含まれる場合、照明具コンポーネントの構築において、ＲＦ送信又は受信と干渉することのないようにＲＦ透過材料を用いることができる。例えば、一つ以上の照明具の物体は、ＲＦ透過材料から構築される。いくつかの実施形態において、グレアシールドは、全体が又は部分が、ポリマー材料のようなＲＦ透過材料から構築することができる。図１９は、グレアシールドが、上側セグメント２２２及び下側セグメント２２３として設けられた一つの実施形態を示す。照明具の発光面における通信装置の位置に応じて、当該照明具のセグメント２２２、２２３の一方又は双方を、適切なＲＦ透過性材料から生成することができる。いくつかの実施形態において、グレアシールドのような照明具光学機器に、ＲＦ透過性の窓が与えられる。追加の実施形態において、グレアシールドのセグメントを、金属から構築することができる。ここで、金属セグメントは、ＲＦ通信モジュールへの及び／又はＲＦ通信モジュールからのＲＦ信号の伝播のためのアンテナとして用いられる。
【００５１】
ここに記載される様々な実施形態において、様々なスマート技術を、以下の出願に記載されるランプに組み入れることができる。すなわち、その全体がここに参照により組み入れられる２０１１年１１月１４日に出願された「選択的にリンクされた調光及び色制御を与えるソリッドステート照明スイッチ及び器具と動作方法」との名称の出願第１３／２９５，６０９号、その全体がここに参照により組み入れられる２０１３年３月１日に出願された「照明器具モジュールのマスター／スレーブ配列」との名称の出願第１３／７８２，０９６号、その全体がここに参照により組み入れられる２０１３年３月１日に出願された「自動グループ化のための照明器具」との名称の出願番号第１３／７８２，０２２号、その全体がここに参照により組み入れられる２０１３年３月１日に出願された「マルチエージェントインテリジェント照明システム」との名称の出願第１３／７８２，０４０号、その全体がここに参照により組み入れられる２０１３年３月１日に出願された「無線照明ネットワークのためのルーティングテーブルの改善」との名称の出願第１３／７８２，０５３号、その全体がここに参照により組み入れられる２０１３年３月１日に出願された「マルチノードセンサ及び制御ネットワークのための試運転デバイス」との名称の出願第１３／７８２，０６８号、その全体がここに参照により組み入れられる２０１３年３月１日に出願された「照明システムのための無線ネットワーク初期化」との名称の出願第１３／７８２，０７８号、その全体がここに参照により組み入れられる２０１３年３月１日に出願された「照明ネットワークのための試運転」との名称の出願第１３／７８２，１３１号、その全体がここに参照により組み入れられる２０１３年３月１５日に出願された「照明器具における周囲照明モニタリング」との名称の出願第１３／８３８，３９８号、その全体がここに参照により組み入れられる２０１３年１０月１０日に出願された「一つ以上の照明のシステム、デバイス及び方法」との名称の出願第１４／０５２，３３６号、及びその全体がここに参照により組み入れられる２０１４年１月２７日に出願された「向上したネットワーク照明」との名称の出願第６１／９３２，０５８号である。
【００５２】
追加的に、ここに記載される照明具実施形態のいずれもが、分散照明ネットワークとの名称の２０１６年２月８日にこれと同時に出願されて本願として同譲受人が譲受した米国特許出願第６２／２９２，５２８号（Ｃｒｅｅ社整理番号第Ｐ２５９２ＵＳ１号）に記載されるスマート照明制御技術を含んでよい。この出願の全体が参照によりここに組み入れられる。
【００５３】
ここに開示される実施形態のいずれも、ＲＦエネルギーを感知するＲＦアンテナのような、光制御回路の一部を形成する一つ以上の通信コンポーネントを有する照明具において使用することができる。通信コンポーネントは、例えば、２０１３年３月１日に出願された「分散制御のための照明器具」との名称の米国特許出願第１３／７８２，０４０号、又は２０１４年１月２７日に出願された「向上されたネットワーク照明」との名称の米国仮特許出願第６１／９３２，０５８号に開示されているような、当該照明具が他の照明具及び／又は外部無線制御器と通信することを許容するべく含めることができる。これらは双方とも、本願の譲受人が所有し、その開示は参照によりここに組み入れられる。さらに一般には、制御回路は、ネットワークコンポーネント、ＲＦコンポーネント、制御コンポーネント、及び一つ以上のセンサの少なくとも一つを含み得る。ノブ形状センサのようなセンサが、周囲照明レベル及び／若しくは部屋内の占有又は被照明エリアの指示を与えることができる。
【図１】
2020509421.tif 000003
【図２】
2020509421.tif 000004
【図３】
2020509421.tif 000005
【図４】
2020509421.tif 000006
【図５】
2020509421.tif 000007
【図６】
2020509421.tif 000008
【図７】
2020509421.tif 000009
【図８】
2020509421.tif 000010
【図９】
2020509421.tif 000011
【図１０】
2020509421.tif 000012
【図１１−１】
2020509421.tif 000013
【図１１−２】
2020509421.tif 000014
【図１２】
2020509421.tif 000015
【図１３Ａ】
2020509421.tif 000016
【図１３Ｂ】
2020509421.tif 000017
【図１４Ａ】
2020509421.tif 000018
【図１４Ｂ】
2020509421.tif 000019
【図１５Ａ】
2020509421.tif 000020
【図１５Ｂ】
2020509421.tif 000021
【図１６】
2020509421.tif 000022
【図１７】
2020509421.tif 000023
【図１８】
2020509421.tif 000024
【図１９】
2020509421.tif 000025
【図２０】
2020509421.tif 000026
【図２１】
2020509421.tif 000027
【図２２】
2020509421.tif 000028
【図２３】
2020509421.tif 000029
【図２４】
2020509421.tif 000030
【図２５】
2020509421.tif 000031
【図２６】
2020509421.tif 000032
【国際調査報告】
2020509421.tif 000033