特許 6338567 センサーアセンブリ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6338567

(24)【登録日】2018年5月18日

(45)【発行日】2018年6月6日

(54)【発明の名称】センサーアセンブリ

(51)【国際特許分類】

   G01J 1/04 20060101AFI20180528BHJP

   G01J 1/02 20060101ALI20180528BHJP

   G02B 3/06 20060101ALI20180528BHJP

   G02B 3/00 20060101ALI20180528BHJP

   H04N 5/33 20060101ALI20180528BHJP

【ＦＩ】

   G01J1/04 A

   G01J1/02 C

   G02B3/06

   G02B3/00 A

   H04N5/33

【請求項の数】14

【全頁数】30

(21)【出願番号】特願2015-504453(P2015-504453)

(86)(22)【出願日】2014年7月8日

(86)【国際出願番号】JP2014003611

(87)【国際公開番号】WO2015015718

(87)【国際公開日】20150205

【審査請求日】2017年1月23日

(31)【優先権主張番号】特願2013-159787(P2013-159787)

(32)【優先日】2013年7月31日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】514136668

【氏名又は名称】パナソニック インテレクチュアル プロパティ コーポレーション オブ アメリカ

【氏名又は名称原語表記】Ｐａｎａｓｏｎｉｃ Ｉｎｔｅｌｌｅｃｔｕａｌ Ｐｒｏｐｅｒｔｙ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ

(74)【代理人】

【識別番号】100109210

【弁理士】

【氏名又は名称】新居 広守

(74)【代理人】

【識別番号】100137235

【弁理士】

【氏名又は名称】寺谷 英作

(74)【代理人】

【識別番号】100131417

【弁理士】

【氏名又は名称】道坂 伸一

(72)【発明者】

【氏名】式井 愼一

(72)【発明者】

【氏名】楠亀 弘一

【審査官】 蔵田 真彦

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０４−３７２８２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−１０１２０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６０−１４７６７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭６０−０７９１２８（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２００２−２２８５７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−１４５４７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１９８１９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００３／００７６５００（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｊ １／００−１／６０、５／００−５／６２

Ｇ０２Ｂ ９／００−１７／０８

Ｈ０４Ｎ ５／３０−５／３３５

Ｇ０１Ｖ ８／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電磁波を検出するための複数の画素であって、所定方向に一列に配列された複数の画素を有するラインセンサーと、
電磁波による像を前記複数の画素上の検出面に結像させる結像光学系とを備え、
前記検出面に平行な面内で前記所定方向に直交する第一の方向における前記結像光学系のＦナンバーは、前記所定方向である第二の方向における前記結像光学系のＦナンバーより小さい
センサーアセンブリ。

【請求項2】

前記結像光学系は、レンズを有し、
前記第一の方向における前記レンズのＦナンバーは、前記第二の方向における前記レンズのＦナンバーより小さい
請求項１に記載のセンサーアセンブリ。

【請求項3】

前記第一の方向における前記レンズの幅は、前記第二の方向における前記レンズの幅より大きい
請求項２に記載のセンサーアセンブリ。

【請求項4】

前記レンズの前記第一の方向に垂直な面における断面形状は、前記レンズの前記第二の方向に垂直な面における断面形状と異なる
請求項２又は３に記載のセンサーアセンブリ。

【請求項5】

前記レンズの前記第二の方向に垂直な面における断面形状は、フレネル形状を含む
請求項２〜４のいずれか１項に記載のセンサーアセンブリ。

【請求項6】

前記レンズの前記第一の方向に垂直な面における断面形状は、フレネル形状を含まない
請求項２〜５のいずれか１項に記載のセンサーアセンブリ。

【請求項7】

前記結像光学系は、ミラーを有し、
前記第一の方向における前記ミラーのＦナンバーは、前記第二の方向における前記ミラーのＦナンバーより大きい
請求項１に記載のセンサーアセンブリ。

【請求項8】

前記ミラーは、軸外し放物面鏡である
請求項７に記載のセンサーアセンブリ。

【請求項9】

前記センサーアセンブリは、さらに、平面ミラーを有する
請求項８に記載のセンサーアセンブリ。

【請求項10】

（ｉ）前記軸外し放物面鏡の端部のうちセンサーに近い一方、及び、前記センサーの端部のうち前記軸外し放物面鏡に近い一方を結ぶ直線と、前記平面ミラーとがなす角の角度が、（ｉｉ）前記軸外し放物面鏡から前記平面ミラーに入射する電磁波と前記平面ミラーとがなす角の角度と異なる
請求項９に記載のセンサーアセンブリ。

【請求項11】

前記複数の画素のそれぞれの前記第一の方向における幅は、前記複数の画素のそれぞれの前記第二の方向における幅より大きい
請求項１〜１０のいずれか１項に記載のセンサーアセンブリ。

【請求項12】

前記電磁波は、８〜１０マイクロメータの波長を有する遠赤外線を含む
請求項１〜１１のいずれか１項に記載のセンサーアセンブリ。

【請求項13】

前記レンズの材質は、ポリエチレンである
請求項２〜６のいずれか１項に記載のセンサーアセンブリ。

【請求項14】

前記複数の画素のそれぞれは、サーモパイル又はボロメータを用いた赤外線検出器である
請求項１〜１３のいずれか１項に記載のセンサーアセンブリ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、主に遠赤外線分布を測定する際に用いるセンサーアセンブリに関する。

【背景技術】

【0002】

赤外線の二次元像を得るために、二次元アレイセンサー及び結像光学系を有するセンサーアセンブリが用いられる。近年、エアコン等の家電機器へセンサーアセンブリを搭載するため、センサーアセンブリの低コスト化が図られている。

【0003】

特許文献１は、センサーアセンブリの低コスト化を目的として、ラインセンサーを走査することにより二次元画像を得る技術を開示する。

【0004】

特許文献２は、シリコン又はゲルマニウムのレンズを用いた結像光学系を開示する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１０−１３３６９２号公報

【特許文献2】特開平６−９４９９１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、シリコン又はゲルマニウム等の材料は高価であり、また、基本的に研磨でしか加工できないので安価に製造することが困難であるという問題がある。

【0007】

そこで、本発明は、検出感度を維持しながら安価に製造可能であるセンサーアセンブリを提供する。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の一態様に係るセンサーアセンブリは、電磁波を検出するための複数の画素であって、所定方向に一列に配列された複数の画素を有するラインセンサーと、電磁波による像を前記複数の画素上の検出面に結像させる結像光学系とを備え、前記検出面に平行な面内で前記所定方向に直交する第一の方向における前記結像光学系のＦナンバーは、前記所定方向である第二の方向における前記結像光学系のＦナンバーと異なる。

【発明の効果】

【0009】

本発明のセンサーアセンブリは、検出感度を維持しながら安価に製造可能である。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1A】図１Ａは、実施の形態１におけるセンサーアセンブリの側面図（ａ）と上面図（ｂ）である。

【図1B】図１Ｂは、実施の形態１におけるセンサーアセンブリの正面図である。

【図2A】図２Ａは、実施の形態１におけるセンサーアセンブリの側面図で、結像光学系入射光の幅と集光径の関係の模式図である。

【図2B】図２Ｂは、実施の形態１における画像形成方法の説明図である。

【図3】図３は、実施の形態１におけるセンサーアセンブリに用いるセンサーの模式図（ａ）、センサーアセンブリの側面図（ｂ）及び上面図（ｃ）である。

【図4】図４は、実施の形態１におけるセンサーアセンブリの側面図（ａ）及び上面図（ｂ）である。

【図5】図５は、レンズの形状の説明図である。

【図6】図６は、実施の形態１におけるセンサーアセンブリにおいて、Ｘ方向のフレネル形状に関する説明図（ａ）と、斜め入射光に対する各画素上での集光位置に関する説明図（ｂ）である。

【図7】図７は、実施の形態１におけるセンサーアセンブリの側面図（ａ）及び上面図（ｂ）である。

【図8】図８は、実施の形態１におけるセンサーアセンブリに用いるセンサーの模式図（ａ）、センサーアセンブリの側面図（ｂ）及び上面図（ｃ）である。

【図9】図９は、実施の形態２におけるセンサーアセンブリの側面図（ａ）及び上面図（ｂ）である。

【図10】図１０は、実施の形態２におけるセンサーアセンブリにおいて、迷光を受光しにくくなる配置に関する説明図である。

【図11】図１１は、実施の形態２におけるセンサーアセンブリにおいて、迷光を受光しにくくなる配置に関する説明図（ａ）、及び、さらに迷光を受光しにくくなる配置に関する説明図（ｂ）である。

【図12】図１２は、実施の形態３において、センサーアセンブリを自動車に搭載した場合の、自動車の断面図（ａ）、及び、上面図（ｂ）である。

【図13】図１３は、実施の形態３において、センサーアセンブリを自動車に搭載した場合に、外来光の影響を防止する構成に関する説明図である。

【図14】図１４は、実施の形態３において、センサーアセンブリを自動車に搭載した場合に、外来光の影響を防止する構成に関する説明図である。

【図15】図１５は、実施の形態３において、センサーアセンブリを走査することで自動車内の温度分布を取得することの説明図（ａ）、及び、走査する際のサンプリング周期に関する説明図（ｂ）である。

【図16】図１６は、実施の形態４におけるセンサーアセンブリの側面図（ａ）と上面図（ｂ）である。

【図17】図１７は、実施の形態４におけるセンサーアセンブリの正面図である。

【図18】図１８は、実施の形態４におけるセンサーアセンブリの測定範囲を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

（本発明の基礎となった知見）
本発明者は、「背景技術」の欄において記載した、センサーアセンブリに関し、以下の問題が生じることを見出した。

【0012】

近年、赤外線を用いた様々なアプリケーションが開発されている。波長が０．７〜２．５マイクロメータの近赤外領域の赤外線は、暗視カメラ等の防犯用途、又は、テレビ等に用いられるリモコン用途等がある。また、２．５〜４．０マイクロメータの中赤外領域の赤外線は、測定対象の透過スペクトルの分光測定により、その測定対象固有の吸収スペクトルに基づいて物質を同定するのによく用いられる。

【0013】

さらに、４.０〜１０マイクロメータの遠赤外領域においては、常温近傍の黒体輻射スペクトルのピークが存在するので、物質から輻射されている遠赤外領域の赤外線を検出することで、物質の表面温度を非接触で測定するのに用いられる。この使い方は、一般に、サーモグラフィーとして、物質の表面温度を二次元的に捉えることに活用されている。サーモグラフィー等に用いられるセンサーアセンブリは、可視領域のカメラ等と同様に、二次元アレイセンサーと、二次元アレイセンサー上に結像させる結像光学系とを備える。

【0014】

遠赤外線用の二次元アレイセンサーには、従来、ボロメータ等が用いられている。ボロメータは、入射する遠赤外線によりセンサーが暖められ、暖められたことによるセンサーの温度上昇を抵抗値として検出するものである。ボロメータは、高画質である反面、電流を流すための回路等、読み出すための仕組みが複雑かつ高価である。

【0015】

近年、エアコン等の家電機器へセンサーアセンブリを搭載するため、センサーアセンブリの低コスト化が必要となる。そこで、サーモパイル等の安価なセンサーを用いること、又は、ラインセンサーを走査することにより二次元画像を得ること（特許文献１）により、低コスト化が図られている。

【0016】

また、センサーアセンブリの構成要素である結像光学系に、シリコン又はゲルマニウムのレンズ等を用いることも行われている（特許文献２）。

【0017】

しかしながら、シリコン又はゲルマニウム等の材料は高価であり、また、基本的に研磨でしか加工できないので安価に製造することが困難であるという問題がある。また、屈折率が高い反面、透過率が低く、センサーの感度が低下する懸念があった。

【0018】

そこで、本発明は、検出感度を維持しながら安価に製造可能であるセンサーアセンブリを提供する。

【0019】

このような問題を解決するために、本発明の一態様に係るセンサーアセンブリは、電磁波を検出するための複数の画素であって、所定方向に一列に配列された複数の画素を有するラインセンサーと、電磁波による像を前記複数の画素上の検出面に結像させる結像光学系とを備え、前記検出面に平行な面内で前記所定方向に直交する第一の方向における前記結像光学系のＦナンバーは、前記所定方向である第二の方向における前記結像光学系のＦナンバーと異なる。

【0020】

これによれば、センサーアセンブリは、第一及び第二の方向における結像光学系のＦナンバーのうち大きい方を第一及び第二の方向のＦナンバーとして共通に有する結像光学系を用いる場合よりも、当該結像光学系を通過して画素に検出される電磁波の線量を増加させることができる。よって、センサーアセンブリは、上記の場合よりも検出感度を向上させることができる。

【0021】

また、結像光学系に用いる材料の電磁波の透過率が比較的低い場合でも、センサーアセンブリは、結像光学系全体として透過させる電磁波の線量を維持し又は増大させることができる。結像光学系に用いる材料の電磁波の透過率が比較的低い場合、当該結像光学系を透過する電磁波の量が低下する。一方、上記のように第一及び第二の方向でＦナンバーを異ならせることにより当該結像光学系を透過する電磁波の量を増加させる。よって、その増加分が、その低下分より大きく又は等しくなるようにすることで、結像光学系全体として透過させる電磁波の線量を維持し又は増加させることができる。

【0022】

よって、結像光学系にシリコン又はゲルマニウムのような高価かつ加工のコストが高い材料を用いる必要がなく、安価かつ加工のコストが低い材料を用いることができる。よって、センサーアセンブリは、検出感度を維持しながら安価に製造可能である。

【0023】

例えば、前記第一の方向における前記結像光学系のＦナンバーは、前記第二の方向における前記結像光学系のＦナンバーより小さい。

【0024】

これにより、センサーアセンブリは、ラインセンサーの画素の間隔を従来と同じにしたまま、結像光学系を透過させる電磁波の線量を増大させることができる。よって、センサーアセンブリは、従来と同様の構成のラインセンサーを用いて、検出感度を維持しながら安価に製造可能である。

【0025】

例えば、前記結像光学系は、レンズを有し、前記第一の方向における前記レンズのＦナンバーは、前記第二の方向における前記レンズのＦナンバーより小さい。

【0026】

これにより、センサーアセンブリは、第一及び第二の方向のＦファクターが異なるレンズを結像光学系として用いて具体的に実現される。

【0027】

例えば、前記第一の方向における前記レンズの幅は、前記第二の方向における前記レンズの幅より大きい。

【0028】

これにより、センサーアセンブリは、第一及び第二の方向で幅が異なるレンズを結像光学系として用いて具体的に実現される。

【0029】

例えば、前記レンズの前記第一の方向に垂直な面における断面形状は、前記レンズの前記第二の方向に垂直な面における断面形状と異なる。

【0030】

これにより、センサーアセンブリは、第一及び第二の方向で断面形状が異なるレンズを結像光学系として用いて具体的に実現される。

【0031】

例えば、前記レンズの前記第二の方向に垂直な面における断面形状は、フレネル形状を含む。

【0032】

これにより、センサーアセンブリは、フレネルレンズを用いて厚みを抑えることができる。その際、第一及び第二の方向のうち比較的精度が低くてもよい第二の方向に垂直な面における断面形状にフレネル形状を用いる。このようにすれば、ラインセンサーによる電磁波の検出精度に与える影響を抑えながら、結像光学系の厚みを抑えることができる。

【0033】

例えば、前記レンズの前記第一の方向に垂直な面における断面形状は、フレネル形状を含まない。

【0034】

これにより、センサーアセンブリは、電磁波の検出精度を維持することができる。一般に、フレネルレンズを用いることで、結像光学系の厚みを抑えることができる一方、電磁波の検出精度が低下する。第一及び第二の方向のうち比較的高い精度が必要である第一の方向に垂直な面における断面形状にフレネル形状を用いないことで、結像光学系による検出願度を維持することができる。

【0035】

例えば、前記結像光学系は、ミラーを有し、前記第一の方向における前記ミラーのＦナンバーは、前記第二の方向における前記ミラーのＦナンバーより大きい。

【0036】

これにより、センサーアセンブリは、第一及び第二の方向のＦファクターが異なるミラーを結像光学系として用いて具体的に実現される。つまり、センサーアセンブリは、透過型の結像光学系ではなく、反射型の結像光学系を用いて実現することができる。

【0037】

例えば、前記ミラーは、軸外し放物面鏡である。

【0038】

これにより、センサーアセンブリは、より高い精度でラインセンサーの画素に電磁波を集光させることができる。

【0039】

例えば、前記センサーアセンブリは、さらに、平面ミラーを有する。

【0040】

これにより、センサーアセンブリは、センサーアセンブリ内部に入射する迷光をラインセンサーが受光しにくくすることができる。これにより、センサーアセンブリは、より高い精度でラインセンサーの画素に電磁波を集光させることができる。

【0041】

例えば、（ｉ）前記軸外し放物面鏡の端部のうちセンサーに近い一方、及び、前記センサーの端部のうち前記軸外し放物面鏡に近い一方を結ぶ直線と、前記平面ミラーとがなす角の角度が、（ｉｉ）前記軸外し放物面鏡から前記平面ミラーに入射する電磁波と前記平面ミラーとがなす角の角度と異なる。

【0042】

これにより、センサーアセンブリは、具体的に、センサーアセンブリ内部に入射する迷光をラインセンサーが受光しにくい構成をとることができる。これにより、センサーアセンブリは、より高い精度でラインセンサーの画素に電磁波を集光させることができる。

【0043】

例えば、前記複数の画素のそれぞれの前記第一の方向における幅は、前記複数の画素のそれぞれの前記第二の方向における幅より大きい。

【0044】

これにより、第二の方向において画素の検出面上の一点に電磁波が集光せず、第二の方向に若干の広がりを有する場合であっても、結像光学系を透過した電磁波のうちの大部分を画素が検出することができる。これにより、センサーアセンブリは、より高い検出感度で電磁波を検出することができる。

【0045】

例えば、前記電磁波は、８〜１０マイクロメータの波長を有する遠赤外線を含む。

【0046】

これにより、センサーアセンブリは、８〜１０マイクロメータの波長を有する遠赤外線を、高い検出感度で適切に検出することができる。

【0047】

例えば、前記レンズの材質は、ポリエチレンである。

【0048】

これにより、センサーアセンブリは、ポリエチレンの材質のレンズを結像光学系として用いることで、安価に製造される。

【0049】

例えば、前記複数の画素のそれぞれは、サーモパイル又はボロメータを用いた赤外線検出器である。

【0050】

これにより、センサーアセンブリは、サーモパイル又はボロメータを用いた赤外線検出器により具体的に実現される。

【0051】

以下、実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

【0052】

なお、同じ要素には同じ符号を付しており、説明を省略する場合もある。また図面は、理解しやすくするためにそれぞれの構成要素を主体に模式的に示している。

【0053】

なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本発明の一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、構成要素、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。また全ての実施の形態において、各々の内容を組み合わせることも出来る。

【0054】

（実施の形態１）
本実施の形態において、安価に製造され、かつ、検出感度を向上させるセンサーアセンブリについて説明する。なお、本実施の形態におけるセンサーアセンブリは、ラインセンサーに用いられる結像光学系であり、検出感度を維持しながら安価に製造可能である。

【0055】

本実施の形態におけるセンサーアセンブリ１００に関して、図１Ａ及び図１Ｂを用いて説明する。

【0056】

図１Ａの（ａ）はセンサーアセンブリ１００の側面図であり、図１Ａの（ｂ）はセンサーアセンブリ１００を図１Ａの（ａ）における矢印Ａの方向から見た上面図である。図１Ｂは、センサーアセンブリ１００の正面図である。

【0057】

図１Ａの（ａ）においてＸ軸方向は、紙面を表から裏へ貫く方向であり、Ｙ軸方向は、紙面内下から上へ向かう方向であり、Ｚ軸方向は、紙面内左から右へ向かう方向である。同様に図１Ａの（ｂ）において、Ｘ軸方向は、紙面内下から上へ向かう方向であり、Ｙ軸方向は、紙面を裏から表へ貫く方向であり、Ｚ軸方向は紙面内左から右へ向かう方向である。その他の図においても、Ｘ、Ｙ及びＺ方向は、座標軸に示す通りの方向である。

【0058】

センサーアセンブリ１００は、センサー１０１とレンズ１０４とを備える。

【0059】

センサー１０１は、センサー基板１０３と画素列１０２とを有するラインセンサーである。画素列１０２は、センサー基板１０３の上に設けられており、画素１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄ及び１０２ｅを有する。画素１０２ａ等のそれぞれは電磁波を検出する。

【0060】

以降、画素１０２ａ等のそれぞれは、特に遠赤外線を検出するものとして説明する。一般に、常温である黒体から輻射される赤外線のピーク波長は８〜１０マイクロメータ近傍に存在する。この波長領域が遠赤外線に相当する。

【0061】

なお、画素１０２ａ等のそれぞれは、例えば、サーモパイル又はボロメータを用いた赤外線検出器により実現される。

【0062】

なお、センサー１０１におけるレンズ１０４と対向する側の面は電磁波を検出する面であるので、この面のことを検出面ともいう。検出面は、センサー１０１における、センサー基板１０３と反対側の面ということもできる。なお、センサー１０１が５個の画素を有する場合を例として説明するが、画素の数はこれに限られない。

【0063】

レンズ１０４は、電磁波をセンサー１０１上の検出面に結像させる。レンズ１０４は、結像光学系に相当する。レンズ１０４の材料は、例えば、ポリエチレンである。ポリエチレンは、８〜１０マイクロメートルの赤外線を透過する。なお、レンズ１０４の材料は、ポリエチレンでなくても、上記波長の赤外線を透過し、かつ、成型可能な樹脂の材料であれば用いることができる。レンズ１０４は、例えば、球面レンズであり、その形状に関しては後述する。

【0064】

各画素１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄ及び１０２ｅは、幅（Ｘ軸方向の長さ）、及び、高さ（Ｙ軸方向の長さ）ともに長さＬであり、ＸＹ平面において正方形形状である。センサー１０１の画素１０２ｃとレンズ１０４とは光軸１０５の上に設けられている。

【0065】

画素列１０２に含まれる各画素１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄ及び１０２ｅは、Ｙ軸方向に並んで配列されている。上記の各画素は、Ｙ軸方向に複数配列されており、その配列の方向と直交する方向であるＸ軸方向においては一画素しか設けられていない。つまり、画素列１０２は、画素が一列にならべられた所謂ラインセンサーである。

【0066】

以下、Ｘ軸方向を第一の方向と、Ｙ軸方向を第二の方向とそれぞれ表現する場合もある。すなわち、本ラインセンサーは、第一の方向に画素が一つ配置され、第二の方向に画素が複数配列されることで、一列に画素が配置されたラインセンサーである。

【0067】

本実施の形態のセンサーアセンブリ１００の動作の仕組みを説明する。図１Ａの（ａ）を参照しながら、センサーアセンブリ１００のタンジェンシャル面（光軸を含む面であって、各角度で入射する各電磁波の主光線を含む面）における動作を説明する。

【0068】

図１Ａの（ａ）において、垂直入射光１０６は、物面上でかつ光軸１０５上の図示しない一点から発せられた電磁波である。垂直入射光１０６は、レンズ１０４に、垂直入射光１０６として垂直入射する。垂直入射光１０６は、光軸１０５上にある画素１０２ｃに集光する。

【0069】

また、物面上かつ光軸１０５外の図示しない一点から発せられてレンズ１０４に対して斜めに入射する電磁波を斜め入射光という。図１Ａの（ａ）において、斜め入射光１０７は、斜め入射光のうち、最も大きな入射角θ１で入射するものである。斜め入射光１０７は、光軸１０５から最も遠い画素１０２ｅに集光する。

【0070】

このように、物面上からＹ軸に沿って発せられ、角度θ１以内の角度でレンズ１０４に入射する電磁波は、タンジェンシャル面内において、いずれも画素列１０２のいずれかの位置に集光する。

【0071】

図１Ａの（ｂ）を参照しながら、センサーアセンブリ１００のサジタル面（光軸を含み、かつ、タンジェンシャル面に垂直な面）における動作を説明する。画素１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄ及び１０２ｅは、Ｙ軸方向に配列しているため、図１Ａの（ｂ）においては画素列１０２の１画素分の幅しか見えないようになる。

【0072】

図１Ａの（ａ）のタンジェンシャル面と同様にサジタル面においても、垂直入射光１０６は、レンズ１０４に垂直入射する。垂直入射光１０６は、光軸１０５上にある画素列１０２の中心に集光する。

【0073】

また、図１Ａの（ａ）で示した斜め入射光１０７の光路は、図１Ａの（ｂ）においては垂直入射光１０６とほぼ同じ光路に投影されることになり、光軸１０５上にある画素列１０２のＸ軸方向における中心に集光する。この時、垂直入射光１０６と斜め入射光１０７とで画素列１０２上での集光位置がＹ軸方向で異なるのは、図１Ａの（ａ）についての説明の通りである。

【0074】

以上の通り、垂直入射光１０６は、タンジェンシャル面及びサジタル面のそれぞれにおいて光軸１０５上の画素１０２ｃ上に集光している。また、タンジェンシャル面及びサジタル面のそれぞれにおいてレンズ１０４の焦点距離は等しく、つまり、レンズ１０４は、光軸対象なレンズである。このような構成において、物面上の線状の領域から出射された電磁波の像を、レンズ１０４により画素列１０２上に結像することができる。

【0075】

以下、レンズ１０４の形状について説明する。

【0076】

図２Ａは、本実施の形態におけるセンサーアセンブリの側面図で、結像光学系入射光の幅と集光径の関係の模式図である。図２Ａの（ａ）は、図１Ａの（ａ）等と同じスケールで上記関係を示す図であり、図２Ａの（ｂ）は、上記関係のみを拡大して示す拡大図である。

【0077】

一般に、各画素１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄ及び１０２ｅに入射する電磁波の光量が多ければ多いほど、検出感度がより高くなるので、レンズ１０４は、径（幅）がなるべく大きいのが望ましい。しかし、レンズの径を大きくすることは、球面収差を増大することに繋がる。

【0078】

例えば、図２Ａにおいて、幅（Ｙ軸方向の長さ）がＷ１である垂直入射光１０６をレンズ１０４で集光した場合の集光位置（ここでは画素１０２ｃ上）における集光径はＲ１である。また、幅がＷ１よりも広いＷ３である垂直入射光１０８をレンズ１０４で集光した場合の集光位置での集光径はＲ３である。このとき、Ｒ１よりＲ３の方が、球面収差の影響によりある条件下において大きい。このことは一般にレンズ１０４が球面レンズである場合に顕著である。また、タンジェンシャル面においては、斜め入射光に対してはコマ収差の影響も顕著であるので、レンズ１０４に入射する電磁波の幅が大きい場合には斜め入射光に対する画素上での集光径はさらに大きくなる。

【0079】

なお、光束の幅、又は、集光径が大きいことを、太いとも表現する。また、「理想的」という場合には、球面収差及びコマ収差の影響を考えない場合のことをいう。一方、「現実的」という場合には、球面収差及びコマ収差の影響を考慮する場合のことをいう。

【0080】

これらの要因によりセンサー１０１の画素上での集光径が太くなると、例えば図２Ａにおける垂直入射光１０６のように、理想的には画素１０２ｃに入射すべき光の一部が、現実的には画素１０２ｃに隣接する画素１０２ｂ又は１０２ｄにも入射する。よって、理想的な場合に得られるべき解像度は、現実的には得られない。そのため現実的には、画素列１０２から得られる画像は、ぼやけた画像になってしまう。

【0081】

コマ収差又は球面収差の影響を低減するには、レンズ１０４に入射する光の太さを細くする必要がある。しかし、レンズに入射する光の太さを細くするとともに、レンズの大きさを一定以上大きくすることは、一般には困難である。すなわち、レンズの明るさ（光量）を向上（増大）させることと、収差の影響を低減することとの両立は、一般には困難である。

【0082】

上記課題を解決すべく、本実施の形態におけるセンサーアセンブリ１００では、レンズ１０４の形状に特徴を持たせている。レンズ１０４は、図１Ａの（ｂ）に示されるように、センサーの画素が１画素で構成されているＸ軸方向（第一の方向）のレンズ径Ｄ２が、画素列１０２が配列されている方向であるＹ軸方向（第二の方向）のレンズ径Ｄ１よりも大きい。ここで、上記のＸ軸方向等のレンズ径とは、Ｘ軸方向等のレンズの幅ということもできる。

【0083】

また、Ｘ軸方向（第一の方向）のＦナンバーが、Ｙ軸方向（第二の方向）のＦナンバーよりも小さいということもできる。

【0084】

図１Ｂの（ａ）及び（ｂ）のそれぞれに、レンズ１０４の形状の例を示す。図１Ｂの（ａ）は、球面レンズを、長径（Ｘ軸方向の径）がＤ２であり短径（Ｙ軸方向の径）がＤ１である楕円で切り抜いたものに相当する。図１Ｂの（ｂ）は、球面レンズを、長辺（Ｘ軸に平行な辺）がＤ２であり短辺（Ｙ軸に平行な辺）がＤ１である長方形で切り抜いたものに相当する。これらは、ともに、Ｘ軸方向の幅がＤ２であり、Ｙ軸方向の幅がＤ１である。なお、上記はあくまで例示であり、レンズ１０４の形状はこれらに限られない。

【0085】

球面レンズを切り抜いてレンズ１０４を生成する場合には、レンズ１０４の形状は、Ｘ軸方向の長さがＹ軸方向の長さより長い形状を球面レンズから切り抜いた形状であればよく、切り抜く図形の形状はどんなものであってもよい。つまり、上記図形は、楕円（図１Ｂの（ａ））、長方形（図１Ｂの（ｂ））の他にも、三角形、五角形、その他直線又は曲線を組み合わせて得られる図形であってよい。

【0086】

なお、上記において、図１Ａの（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、センサーアセンブリ１００の側面図及び上面図として説明した。これらは、それぞれ、第一の方向に垂直な面におけるセンサーアセンブリ１００の断面形状、及び、第二の方向に垂直な面におけるセンサーアセンブリ１００の断面形状を示しているともいえる。このように見ると、レンズ１０４の第一の方向に垂直な面における断面形状は、レンズ１０４の第二の方向に垂直な面における断面形状と異なる、ということもできる。

【0087】

こうすることで、センサーアセンブリ１００は、次のような効果を有する。

【0088】

まず、図１Ａの（ｂ）に示されるサジタル面においては、各画素のＸ軸方向に隣接する画素が存在しないため、Ｘ軸方向に関して各画素上でのビーム径が太くなったとしても、タンジェンシャル面のように解像度が悪化することはない。また、Ｘ軸方向のレンズ径Ｄ２が大きくなったことでレンズ１０４を透過する光量が増大するので、例えば垂直入射光１０６に関して、物面と光軸１０５との交点から出射して画素１０２ｃに入射する光量は増大する。その結果、センサーアセンブリ１００は、解像度を維持したまま、光の検出感度を増大できるという効果を奏する。このように、センサーアセンブリ１００の画素列１０２の配列方向に対して直交する方向であるＸ軸方向のレンズ１０４の大きさを、画素列１０２の配列方向であるＹ軸方向のレンズ１０４の大きさより大きくすることで、解像度と高い検出感度を同時に満足できるセンサーアセンブリを実現することができる。

【0089】

なお、本実施の形態においては、レンズ１枚により構成される結像光学系で説明したが、複数枚のレンズで構成される結像光学系においても本発明は効果を奏する。結像光学系を複数枚のレンズで構成する場合は、レンズの大きさではなく結像光学系のＦナンバーについて考えればよい。すなわち、センサーアセンブリ１００の画素列１０２の配列方向に対して直交する方向であるＸ軸方向に関して、結像光学系のＦナンバーを、画素列１０２の配列方向であるＹ軸方向のＦナンバーより小さくすることで、解像度と高い検出感度を同時に満足できるセンサーアセンブリを実現することができる。

【0090】

また、上で述べたようにレンズが１枚の場合、レンズの大きさ（有効径）とＦナンバーとは、（式１）を満たすので、レンズ枚数によらず結像光学系のＦナンバーに着目して同様に考えることができる。

【0091】

Ｆナンバー＝焦点距離／レンズ有効径（直径） （式１）

【0092】

また、上記で述べたレンズ１０４は、球面レンズでも構わないが、非球面レンズでも構わなく、ここではそれを制限するものではない。

【0093】

センサーアセンブリ１００を用いて画像を形成する方法について、図２Ｂを参照しながら説明する。図２Ｂは、本実施の形態における画像形成方法の説明図である。

【0094】

センサーアセンブリ１００を用いて画像を形成することは、例えば図２Ｂの（ｂ）に示すような矢印Ｂの向きに、センサー１０１とレンズ１０４とを一体的に搭載したベース１０１ａを走査しながら画像を取得することで達成することができる。その際、例えば、ベース１０１ａを、画素列１０２の幅の半分の距離だけ動かすごとに画像を撮影し、得られた複数の画像を処理することにより、画素列１０２の幅Ｌよりも解像度の高い画像を取得することができる。このようにして高い解像度の画像を得ることを超解像ともいう。

【0095】

Ｘ方向に対しては、上で述べたような矢印Ｂの向きに画素列Ｌの幅の半分ずつベース１０１ａを回転させるように動かすことで超解像を達成することができる。ここで、ベース１０１ａを回転させる際の回転中心はどこであってもよいが、例えば、画素列１０２の中心Ｅとすることができる。画素列１０２の中心Ｅを回転中心としてセンサーアセンブリ１００を回転させることで正確に画像を取得することができる。

【0096】

また、Ｙ方向に対しては、図２Ｂの（ａ）の矢印Ｃ方向にレンズ１０４をずらすことにより、Ｙ方向に画素列Ｌの幅の半分ずれた画像を取得することで、超解像を達成することができる。

【0097】

図３は、本実施の形態におけるセンサーアセンブリに用いるセンサーの模式図（ａ）、センサーアセンブリの側面図（ｂ）及び上面図（ｃ）である。センサーアセンブリ２００は、図１Ａに示したセンサーアセンブリ１００と類似であるが、センサー１０１の代わりにセンサー２０１を備える点で異なる。

【0098】

センサー２０１はセンサー１０１と同様に、センサー基板２０３と画素列２０２とを有する。画素列２０２は、センサー基板２０３上に設けられており、画素２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃ、２０２ｄ及び２０２ｅを有する。また、上記各画素の大きさは、正方形ではなく、画素の配列方向（Ｙ軸方向）と直交するＸ軸方向の長さＬ２が、配列方向の長さＬ１より長い。こうすることにより、Ｙ軸方向のレンズ径Ｄ１よりＸ軸方向のレンズ径Ｄ２の方が大きい場合に、画素列２０２上でのＸ軸方向の集光径が太くなった場合であっても、画素列２０２上で取りこぼしなく電磁波を受光できるようになる。その結果、センサーアセンブリ２００は、さらに検出感度が向上する。

【0099】

言い換えれば、画素のそれぞれの第一の方向における幅は、複数の画素のそれぞれの前記第二の方向における幅より大きいことにより、検出感度が向上する。

【0100】

図４は、本実施の形態におけるセンサーアセンブリの側面図（ａ）及び上面図（ｂ）である。図４のセンサーアセンブリ２１０は、図１Ａのセンサーアセンブリ１００と同様であるが、図１Ａにおけるレンズ１０４の代わりにレンズ１０９を備える点で異なる。レンズ１０９の右側面１０９ａは、Ｙ軸方向にはレンズ１０４と同様の連続面（又は、連続曲面ともいえる）である。一方、レンズ１０９の右側面１０９ａは、Ｘ軸方向にはフレネル面となっており、この点でレンズ１０４と異なる。

【0101】

言い換えれば、レンズ１０９の第二の方向に垂直な面における断面形状は、フレネル形状を含む。一方、レンズ１０９の第一の方向に垂直な面における断面形状は、フレネル形状を含まない。

【0102】

こうすることで、特に検出する光が遠赤外線域の場合は次のような効果を有する。

【0103】

上でも述べた通り、遠赤外領域において用いられるレンズは、従来、ゲルマニウム又はシリコンが一般的である。しかし、これらは高価であるばかりでなく、硬く、融点が高いので、成型することが困難である。そのため、加工には研磨が用いられるが加工できる形状に制約があるので、量産適正のある形状としては球面形状しかない。

【0104】

赤外領域の光を透過し、かつ、成型加工が可能な樹脂材料としては、唯一、ポリエチレン（高密度ポリエチレン含む）があるが、ポリエチレン内部での吸収が存在するので、レンズが厚くなる用途には用いられない。

【0105】

例えば、図５のように、レンズのコバの厚みｋ＝０．５ｍｍ、レンズの直径Ｄ＝１０ｍｍ、レンズの曲率半径Ｒ＝２０ｍｍとした場合、このレンズの厚みＴは１．１ｍｍになる。一方、レンズの直径Ｄを１０ｍｍから１２ｍｍに長くした場合、このレンズの厚みＴは１．４ｍｍになる。このレンズをポリエチレンで製作した場合、ポリエチレン１ｍｍ厚での内部透過率を１５．９％、レンズ表面での透過率を９５．６％とすると、直径Ｄ＝１０ｍｍのレンズでは透過率が１１％であるが、直径Ｄ＝１２ｍｍのレンズでは透過率が６．７％と半分近くに低下する。すなわち、球面形状のレンズにおいては、レンズの直径を長くするとその分レンズの厚みが増し、透過率が低下してしまう。

【0106】

そこで、図４のレンズ１０９のように、レンズ１０９において、少なくともセンサーアセンブリの画素列１０２の配列方向に対して直交する方向であるＸ軸方向に関してフレネル面とする。フレネル面のレンズでは、レンズ直径を長くしても透過率が低下しにくい。これにより、レンズ１０９のＹ軸方向に関して必要な厚さ（長さ）でレンズ１０９を製作することができるため、安価でさらに透過率の高い、明るいレンズを構成することが可能になる。こうすることで、安価でかつさらに検出感度の高い、センサーアセンブリを構成することが可能になる。

【0107】

また、ここで右側面１０９ａのＸ軸方向のフレネル形状は、Ｙ軸方向における球面（または非球面）形状と同じ形状をフレネル面にすることで形成しても構わないが、図６の（ａ）のようにＹ軸方向における球面（または非球面）形状と異なる形状をフレネル面にすることで形成しても構わない。Ｙ軸方向には複数の画素が存在するので、レンズ１０４や１０９のＹ軸方向の形状は斜め入射光の存在を考慮する必要があるが、Ｘ軸方向に関しては、画素列１０２が図６の（ａ）において光軸１０５上にのみ存在するため、光軸上に集光すれば良いことになり、コマ収差の影響を考慮する必要がない。そこで、右側面１０９ａのフレネル面の各ファセットの傾きを、図６の（ａ）において各ファセットを透過した遠赤外線が画素列１０２に向けて進むように、すなわち、球面収差の影響を除去するように設定することが可能になる。一般に、その形状はＹ軸方向とは異なる非球面形状となるが、ポリエチレンのように成型が可能な樹脂等であれば容易に加工することができる。

【0108】

このようにすることで、レンズ１０９のＸ軸方向の幅Ｄ２が広くなったとしても、画素列１０２に精密に遠赤外線を集光することができ、さらに厚みを増大させることなくレンズ１０９の幅Ｄ２を限界まで広げることが可能なため、各画素が受光する遠赤外線の量を増大することが可能になる。以上により、さらに検出感度の高いセンサーアセンブリを構成することが可能になる。

【0109】

また、図６の（ｂ）のように、センサーアセンブリ２１０を構成してもよい。レンズ１０９を透過して画素１０２ｃ、１０２ｄ及び１０２ｅのそれぞれに集光される遠赤外線をそれぞれ垂直入射光１０６、斜め入射光１１０及び１０７とする。光軸１０５上にある画素１０２ｃと、画素列１０２の端部の画素１０２ｅとの中間にある画素１０２ｄに集光する斜め入射光１１０が、画素１０２ｄ上にちょうど集光する（ピントが合う）ように、レンズ１０９のＸ軸方向のフレネル面の形状を決定しても構わない。

【0110】

このような斜め入射光が存在する場合、レンズ１０９から各画素までの距離が異なるので、画素列１０２上でピントが合う位置は２箇所もしくは１箇所（光軸上）になる。そのため、画素上のすべての位置でピントをあわせることはできない。そこで、画素１０２ｅに入射する斜め入射光１０７は画素１０２ｅに入射する前にピントを形成し、また、画素１０２ｃに入射する垂直入射光１０６は、仮想的に画素１０２ｃの後方でピントを形成するようにする。この場合、画素１０２ｃ、１０２ｄ及び１０２ｅのそれぞれの上でのトータルのピントずれ量が最小化されることができるため、Ｘ軸方向のビーム径を最小化することができる。よって、画素毎で検出感度のばらつきが少ないセンサーアセンブリを構成することが可能になる。

【0111】

なお、ここではセンサーに入射する電磁波として遠赤外線を用いて説明した。検出する温度が常温であれば、黒体から輻射される赤外線のピーク波長は８〜１０マイクロメータ近傍に存在する。上の例ではレンズとしては８〜１０マイクロメートルの赤外線を透過するポリエチレンを例として上げたが、ポリエチレン以外でも遠赤外線を透過する、成型可能な樹脂があれば、もちろんその樹脂を用いても構わない。

【0112】

また、センサー１０１を構成する画素は、遠赤外線領域に感度を有するボロメータ又はサーモパイルが通常用いられるが、もちろんそれ以外でも遠赤外線を検出可能な素材があれば、それを用いても構わない。

【0113】

図７は、本実施の形態におけるセンサーアセンブリの側面図（ａ）及び上面図（ｂ）である。図７のセンサーアセンブリ２２０は、図４のセンサーアセンブリ２１０と同様であるが、図４におけるレンズ１０９の代わりにレンズ１１１を備える点で異なる。レンズ１１１がレンズ１０９と異なる点は、レンズ１０９の左側面１０９ｂは平面であるのに対して、レンズ１１１の左側面１１１ｂは曲面である点である。そして、レンズ１１１はＹ軸方向にメニスカスレンズを形成している。こうすることで、ＹＺ断面においてもレンズ１１１の厚みを薄くすることができる。

【0114】

しかも、図７の（ｂ）に示すサジタル面はフレネル面で構成されているため、さらにレンズ１１１を薄く構成することができる。こうすることで、各画素に入射する遠赤外線の量を増大することができるため、さらに検出感度の高いセンサーアセンブリを構成することが可能になる。

【0115】

なお、これまでの実施例において、各レンズ１０４、１０９及び１１１のＹ軸方向の形状は、いずれもフレネル面等の離散的な面ではなく連続面で構成している。もちろんフレネル面でも構わないが、Ｙ軸方向の形状を連続面とすることで、例えばフレネル面を構成する各ファセットによる光の散乱による集光性能の劣化をなくすことができるため、解像度の低下を防止する効果がある。

【0116】

また、これまではセンサーの中に画素列が一列のみ存在するラインセンサーを用いていたが、図８に示すように、複数の画素列を配列しても構わない。

【0117】

図８は、本実施の形態におけるセンサーアセンブリに用いるセンサーの模式図（ａ）、センサーアセンブリの側面図（ｂ）及び上面図（ｃ）である。図８を参照しながら、３列の画素列を有するセンサー２３１を有するセンサーアセンブリ２３０に関して説明する。

【0118】

図８の（ａ）に示されるように、センサー２３１は、３つの画素列２３４、２３５及び２３６を有する。

【0119】

画素列２３４は、画素２３２ａ、２３２ｂ、２３２ｃ、２３２ｄ及び２３２ｅを有する。

【0120】

画素列２３５は、画素２３２ｆ、２３２ｇ、２３２ｈ、２３２ｉ及び２３２ｊを有する。

【0121】

画素列２３６は、画素２３２ｋ、２３２ｌ、２３２ｍ、２３２ｎ及び２３２ｏを有する。

【0122】

各画素列内で、各画素は、Ｙ軸方向に配列されており、高さ、幅ともにＬ１の正方形形状である。各画素列は、間隔Ｌ３を隔てて平行に配置されている。

【0123】

図８の（ｂ）及び図８の（ｃ）にセンサー２３１を用いたセンサーアセンブリ２３０を示している。図８の（ｂ）はセンサーアセンブリ２３０の側面図を、図８の（ｃ）は図８の（ａ）の矢印Ａ方向から見た上面図である。センサーアセンブリ２３０は図１Ａに示したセンサーアセンブリ１００と類似であるが、センサーアセンブリ１００における１列の画素列１０２の代わりに、センサーアセンブリ２３０では、３列の画素列２３４、２３５及び２３６が、距離Ｌ３を隔てて設けられている点で異なる。

【0124】

この時、レンズ１０４のＸ軸方向の幅Ｄ２がＹ軸方向の幅Ｄ１より大きいことにより各画素上でのＸ軸方向の集光径が大きい場合であっても、画素列２３４に入射すべき電磁波の一部もしくは全部が画素列２３５や２３６に入射しないようにＬ３を決定する。同様に、画素列２３５又は２３６に入射すべき電磁波の一部もしくは全部が画素列２３４に入射しないように画素列間の距離Ｌ３を決定する。このようにすることで、解像度を維持したまま、各画素に入射する遠赤外線の量を増大することができるので、解像度と高い検出感度を維持したまま、一度に検出できる領域が３倍に増えるという効果を有する。

【0125】

なお、図８においては、各画素は一辺Ｌ１の正方形形状としたが、センサー２０１で示したように、Ｘ軸方向に長い長方形としても構わない。そうすることで、各画素上でのＸ軸方向の集光径が大きくなった場合であっても、受光する電磁波の光量が増えるので、さらに検出感度の高いセンサーアセンブリを構成することができる。

【0126】

以上のように、本実施の形態におけるセンサーアセンブリは、第一及び第二の方向における結像光学系のＦナンバーのうち大きい方を第一及び第二の方向のＦナンバーとして共通に有する結像光学系を用いる場合よりも、当該結像光学系を通過して画素に検出される電磁波の線量を増加させることができる。よって、センサーアセンブリは、上記の場合よりも検出感度を向上させることができる。

【0127】

また、結像光学系に用いる材料の電磁波の透過率が比較的低い場合でも、センサーアセンブリは、結像光学系全体として透過させる電磁波の線量を維持し又は増大させることができる。結像光学系に用いる材料の電磁波の透過率が比較的低い場合、当該結像光学系を透過する電磁波の量が低下する。一方、上記のように第一及び第二の方向でＦナンバーを異ならせることにより当該結像光学系を透過する電磁波の量を増加させる。よって、その増加分が、その低下分より大きく又は等しくなるようにすることで、結像光学系全体として透過させる電磁波の線量を維持し又は増加させることができる。

【0128】

よって、結像光学系にシリコン又はゲルマニウムのような高価かつ加工のコストが高い材料を用いる必要がなく、安価かつ加工のコストが低い材料を用いることができる。よって、センサーアセンブリは、検出感度を維持しながら安価に製造可能である。

【0129】

（実施の形態２）
図９を参照しながら、本実施の形態におけるセンサーアセンブリ３００について説明する。

【0130】

図９は、本実施の形態におけるセンサーアセンブリ３００の側面図（ａ）及び上面図（ｂ）である。センサーアセンブリ３００は実施の形態１のセンサーアセンブリ２００と類似であるが、レンズ１０４を用いた透過型の結像光学系ではなく、軸外し放物面鏡３０４を用いた反射型の結像光学系である点で異なる。それに伴い、センサー３０１の配置が適切な位置に変更されている。

【0131】

図９の（ａ）は、センサーアセンブリ３００の側面図であり、図９の（ｂ）はセンサーアセンブリ３００を図９の（ａ）の矢印Ａの方向から見た上面図である。ここで、図９の（ｂ）における軸外し放物面鏡３０４は、理解のために半透過で示したが、実際には透過していない。また、それぞれの図に座標軸にて示すように、図９の（ａ）においてＸ軸方向は、紙面を表から裏へ貫く方向とし、Ｙ軸方向を紙面内下から上へ向かう方向とし、Ｚ軸方向を紙面内左から右へ向かう方向としている。同様に、図９の（ｂ）においてＸ軸は紙面内下から上へ向かう方向とし、Ｙ軸方向は紙面を裏から表へ貫く方向とし、Ｚ軸方向は紙面内左から右へ向かう方向としている。

【0132】

センサーアセンブリ３００は、センサー３０１と、軸外し放物面鏡３０４とを備える。

【0133】

センサー３０１は、センサー基板３０３と画素列３０２とを有する。画素列３０２は、センサー基板３０３の上に設けられており、画素３０２ａ、３０２ｂ、３０２ｃ、３０２ｄ及び３０２ｅを有する。

【0134】

軸外し放物面鏡３０４は、電磁波をセンサー３０１上の検出面に結像させる。軸外し放物面鏡３０４は、結像光学系に相当する。

【0135】

図９は、本実施の形態におけるセンサーアセンブリ３００の側面図（ａ）及び上面図（ｂ）である。まず、図９の（ａ）において、センサーアセンブリ３００のタンジェンシャル面における動作を説明する。図９の（ａ）において、垂直入射光３０５は、物面上でかつ光軸３０８上の図示しない一点から発せられた電磁波である。垂直入射光３０５は、センサーアセンブリ３００の軸外し放物面鏡３０４に対し、光軸３０８に沿って垂直入射する。垂直入射光３０５は、軸外し放物面鏡３０４にて反射し、センサー３０１上の画素３０２ｃに入射する。

【0136】

この構成において、画素列３０２上に、軸外し放物面鏡３０４を構成する放物面の焦点が位置しており、垂直入射光３０５はこの焦点位置に集光するように配置されている。

【0137】

また、物面上かつ光軸３０８外の図示していない一点から発せられて軸外し放物面鏡３０４に斜めに入射する電磁波を斜め入射光という。図９の（ａ）において、斜め入射光３０６及び３０７は、例えば最も大きな入射角θ１で入射する斜め入射光である。斜め入射光３０６及び３０７のそれぞれは、センサー上の中心画素である画素３０２ｃから最も離れた画素３０２ａ及び３０２ｅに集光する。以上のように、物面上からＹ軸に平行に発せられて、軸外し放物面鏡３０４に角度θ１以内の角度で入射する電磁波は、いずれも画素列３０２のいずれかの位置に集光する。

【0138】

図９の（ｂ）を参照しながら、センサーアセンブリ３００のサジタル面における動作を説明する。画素３０２ａ、３０２ｂ、３０２ｃ、３０２ｄ及び３０２ｅは、本実施の形態においてはＹ軸方向を中心にして、反時計回り少し回転した位置となっている。

【0139】

図９の（ａ）のタンジェンシャル面と同様に、図９の（ｂ）のサジタル面においても、垂直入射光３０５は、センサーアセンブリ３００の光軸３０８に沿って軸外し放物面鏡３０４に垂直入射する。垂直入射光３０５は、軸外し放物面鏡３０４にて反射し、画素３０２ｃのＸ軸方向の中心に集光する。

【0140】

また、図９の（ａ）で示した斜め入射光３０６及び３０７のそれぞれは、図９の（ｂ）においては軸外し放物面鏡３０４で反射されたあと、画素３０２ａ及び３０２ｅの近傍に集光する。このようにすることで、物面上からＹ軸に沿って発せられた電磁波を、軸外し放物面鏡３０４により画素列３０２上に結像することができる。

【0141】

以降、センサーアセンブリ３００の効果を説明する。軸外し放物面鏡３０４に光が入射する時、垂直入射光３０５のサジタル光は、軸外し放物面鏡３０４において光軸を含む平面内で反射する。一方、斜め入射光３０６及び３０７のサジタル光は平面ではなく湾曲面で反射する。ここで、斜め入射光３０６及び３０７が軸外し放物面鏡３０４で受けるサジタル面内の曲率は互いに異なる。ここで、サジタル光とは、サジタル面を伝搬する光のことをいう。

【0142】

タンジェンシャル光に関しては、垂直入射光３０５と、斜め入射光３０６及び３０７とのいずれも、光軸３０８及びＹ軸を含む平面内にて反射されることになる。よって、同じＦナンバーであれば、画素列３０２上における斜め入射光３０６及び３０７のＸ軸方向の集光径と、画素列方向の集光径とは互いに異なる。ここで、タンジェンシャル光とは、タンジェンシャル面を伝搬する光のことをいう。

【0143】

そこで、Ｘ軸方向の集光径とＹ軸方向の集光径とを異ならせてもよい。また、Ｘ軸方向のＦナンバーとＹ軸方向のＦナンバーとを異ならせてもよい。特に、Ｘ方向のＦナンバーを大きくすることで、画素列３０２上のＸ方向の集光径とＹ軸方向の集光径とを略同等にすることができる。

【0144】

一方で、本実施の形態のように、画素列がＸ軸方向と直交する方向に配列される場合、本来入射すべき画素に隣接する画素に電磁波が入射することによる解像度の悪化を防止するため、画素列方向（画素の並び方向）の集光径を細く（小さく）しておく必要がある。そこで、各画素上における画素列方向の集光径が小さくなるように、センサー３０１及び軸外し放物面鏡３０４を配置する。

【0145】

さらに、本実施の形態において、各画素３０２ａ、３０２ｂ、３０２ｃ、３０２ｄ及び３０２ｅのＸ軸方向とそれに直交する方向の長さをそれぞれＬ５及びＬ４とした時、Ｌ５の長さをＬ４の長さよりも長くする。こうすることにより、画素列方向の集光径が小さくなるようにセンサー３０１又は軸外し放物面鏡３０４の配置を決定することで、各画素上におけるＸ軸方向の集光径が大きくなったとしても、各画素で入射すべき光量を取りこぼしなく受光することができるようになる。そして、画素列方向の解像度を維持したまま、各画素に入射する電磁波の量を増大させ、高い解像度と高い検出感度とを同時に達成し、さらに画素毎に入射する光量のばらつきを低減することも可能になる。

【0146】

さらにこの時、軸外し放物面鏡３０４で構成する結像光学系のＦナンバーに関して、画素列方向の解像度が悪化しない範囲で、タンジェンシャル方向のＦナンバーを小さくしても構わない。そうすることで、画素列方向の解像度を維持したまま、各画素に入射する電磁波の量を増大することができるため、高い解像度と高い検出感度とを同時に達成することができる。

【0147】

図１０は、本実施の形態におけるセンサーアセンブリにおいて、迷光を受光しにくくなる配置に関する説明図である。図１０に示されるように、軸外し放物面鏡３０４の焦点３１０が画素列３０２上のいずれかの位置にあるように、センサー３０１を、Ｘ軸を中心に図１０内において半時計回り方向に所定の角度（角度φ１）だけ回転させても構わない。この状態であれば、例えば遮蔽体３０９等を設けることで、容易に迷光による画質の悪化を防止することができる。

【0148】

センサーアセンブリ３００において、軸外し放物面鏡３０４で反射せずにセンサー３０１に入射する電磁波が迷光であり、図１０に示される迷光３１１ａ又は３１１ｂがそれに相当する。それに対して、本実施の形態のようにセンサー３０１がＸ軸を中心に半時計回り方向に傾けられていると、主に紙面右上から入射してくる迷光に対して見込み角が小さくなるだけではなく、遮蔽体３０９の存在により迷光から遮蔽することが可能になる。よって、センサーアセンブリ３００は、ノイズの影響を低減することができる。なお、この効果は、センサー３０１が画素列３０２で構成されたラインセンサーに限定した効果ではなく、二次元エリアセンサーであっても同様な効果を得ることができる。

【0149】

図１１は、実施の形態２におけるセンサーアセンブリにおいて、迷光を受光しにくくなる配置に関する説明図（ａ）、及び、さらに迷光を受光しにくくなる配置に関する説明図（ｂ）である。

【0150】

センサーアセンブリ３２０は、センサーアセンブリ３００と類似であるが、軸外し放物面鏡３０４で反射した電磁波がセンサー３０１の画素列３０２にて受光される前に平面ミラー３２１にて反射することが異なる。ここで、図９又は図１０では斜め入射光３０６、３０７を図示していたが、図１１においてはわかりやすくするために斜め入射光３０６、３０７の図示は省略している。

【0151】

このような構成とすることで、必然的にセンサー３０１の画素列３０２側が平面ミラー側を向くことになるため、主に紙面右上から入射してくる迷光３１１ｃ及び３１１ｄが直接に画素列３０２に入射しないような構成となる。また、一般にミラーの輻射率は０．１以下と低く、画素列３０２に近接する位置に平面ミラー３２１又は軸外し放物面鏡３０４を配置しても、ノイズ源になりにくい。これらにより、センサーアセンブリ３２０は、さらに迷光によるノイズの影響が低減することができる。なお、他の方向からの迷光は、筐体３２２等によりセンサーアセンブリ３２０が囲われることで容易に入射を防止することができるので、ここではこれ以上は述べない。

【0152】

さらに、図１１の（ｂ）に示されるセンサーアセンブリ３２０は、上で説明した図１１の（ａ）のセンサーアセンブリ３２０と同様の構成要素であるが、配置に関して以下で述べる要件を加える。軸外し放物面鏡３０４から平面ミラー３２１に向けて出射する垂直入射光３０５は、その主光線が平面ミラー３２１の法線に対して−θｂの角度で入射するとする。ここで、θｂは正の値とし、平面ミラー３２１の法線に対して反時計回り方向の角度をマイナスとしている。図１１の（ｂ）では、垂直入射光３０５は平面ミラー３２１に対してマイナスの角度で入射していることになる。

【0153】

次に、軸外し放物面鏡３０４のうちセンサー３０１に最も近い位置を点３０４ａとし、センサー３０１のうち軸外し放物面鏡３０４に最も近い位置を３０１ａとし、点３０４ａ及び点３０１ａを通過する直線を直線Ｂとする。この直線Ｂが平面ミラー３２１と交わる点において、平面ミラー３２１の法線となす角が図１１の（ｂ）のように＋θａとする。この時、θａは正の値とすると、仮に点３０４ａ及び点３０１ａを通って直線Ｂに沿って平面ミラー３２１に迷光が入射した場合、平面ミラー３２１における垂直入射光３０５と、直線Ｂに沿った迷光は、平面ミラー３２１の法線に対して逆方向に反射することになる。すなわち、センサー３０１とは逆方向に反射することになるため、直線Ｂに沿って入射した迷光がセンサー３０１上の画素列３０２に入射することはなくなる。このように、センサーアセンブリ３２０は、さらに迷光によるノイズの影響が低減することができる。

【0154】

なお、図１１の（ｂ）においても、他の方向からの迷光は、筐体３２２等によりセンサーアセンブリ３２０が囲われることで容易に入射を防止することができるため、ここではこれ以上は述べない。

【0155】

なお、図１１を用いて説明した迷光を防止する効果は、センサー３０１が画素列３０２で構成されたラインセンサーに限定した効果ではなく、二次元エリアセンサーであっても同様に得られる効果である。

【0156】

以上のように、本実施の形態におけるセンサーアセンブリは、第一及び第二の方向のＦファクターが異なるミラーを結像光学系として用いて具体的に実現される。つまり、センサーアセンブリは、透過型の結像光学系ではなく、反射型の結像光学系を用いて実現することができる。

【0157】

（実施の形態３）
実施の形態１又は２において説明したセンサーアセンブリを、自動車内部に用いる例について、本実施の形態において説明する。

【0158】

図１２は、実施の形態３において、センサーアセンブリを自動車に搭載した場合の、自動車の断面図（ａ）、及び、上面図（ｂ）である。図１２の（ａ）は自動車５００内部にセンサーアセンブリ５０２を取り付けた例の側面図であり、図１２の（ｂ）はその上面図である。

【0159】

センサーアセンブリ５０２は実施の形態１又は２のいずれかで説明したセンサーアセンブリのひとつであり、ここでは遠赤外線領域に感度を持ち温度分布を測定できる温度センサーのセンサーアセンブリである。

【0160】

自動車５００には運転者５０１が乗車して運転しており、センサーアセンブリ５０２の視野５０６内に運転者５０１が捉えられている。一般に人の温冷感（暑い、寒いと思う感覚）は人の体表面温度からある程度推定可能とされている。例えば、血流量が多く体幹部に近い額等は周囲温度に対して変動量が少なく、通常３３℃近傍に保たれている。一方、手足、又は、顔面であっても頬、鼻、耳部の温度は周囲温度の影響を受けやすく、温冷感とある程度相関があるとされている。よって、手足又は顔面周辺の温度を精度良く測定できると、その測定結果から人の温冷感を推定することが可能になる。例えば、推定された温冷感をもとに空調機器を制御することで、自動車５００内の快適な空調を維持することができる。

【0161】

本実施の形態において、運転者５０１の顔面の温度分布を、センサーアセンブリ５０２で検出することを考える。そのために、センサーアセンブリ５０２は、図１２の（ｂ）に示すように、回転中心５０５を中心として回転可能に配置される。センサーアセンブリ５０２は、回転中心５０５を中心として回転することにより、運転者５０１の顔面を含む走査範囲５０７を走査しながら温度分布を検出することができる。また、上下方向においても図１２の（ａ）に示すように、センサーアセンブリ５０２の視野５０６の範囲内に運転者５０１の顔面が入るように配置する。こうすることにより、運転者５０１の運転中の顔の温度をリアルタイムに測定することができる。

【0162】

センサーアセンブリ５０２により測定された運転者５０１の顔面の温度は、図示しない配線により制御部５０８に送信される。制御部５０８は、測定された顔面の温度を解析し、主に頬、鼻、耳等の温度から運転者５０１の温冷感を推定し、その推定結果を元に空調装置５０９を制御して空調装置５０９から吹き出される空気の温度、向き、風力等を調整する。こうすることにより、運転者５０１を常に快適な状態に保つことができるため、ストレスの軽減された運転環境を提供することができる。

【0163】

自動車５００の周囲のウインドウから入射する外来光に関して考える。後部ウインドウ５０４はセンサーアセンブリ５０２の対向する場所に位置するので、センサーアセンブリ５０２は、特に後部ウインドウ５０４から入射する外来光の影響を受けやすい。

【0164】

外来光にはいくつか種類があるが、その一つとして太陽光がある。太陽光はそのスペクトルの中に遠赤外線を有し、かつ、遠赤外線の光量は比較的大きい。そのため、太陽光が直接にセンサーアセンブリ５０２に入射すると、ノイズとなり正確に運転者５０１の顔面の温度分布を測定するのが難しくなる。

【0165】

そこで、図１２の（ａ）においては、センサーアセンブリ５０２の視野５０６の範囲が、センサーアセンブリ５０２からみてすべて水平方向以下になるように配置する。太陽は、水平線又は地平線と等しい高さか、それらより上に位置することが多く、水平線又は地平線より下の位置にあることは通常は考えにくい。そこで、センサーアセンブリ５０２の視野５０６の範囲を、センサーアセンブリ５０２からみて水平方向より下側にしておけば、太陽光が直接にセンサーアセンブリ５０２に入射することはほぼなくなる。こうすることで、太陽光に含まれる遠赤外線がセンサーアセンブリ５０２に入射することによるノイズの発生を抑え、確実に運転者５０１の温冷感を推定することが可能になる。

【0166】

さらに、図１３に示すように、視野５０６の範囲内に後部ウインドウ５０４が入らないように、センサーアセンブリ５０２の配置を構成しても構わない。こうすることで、太陽光５０３だけでなく、それ以外の外来光５１０がセンサーアセンブリ５０２に入射することを防止することができる。

【0167】

なお、ここでいうそれ以外の外来光とは、例えば後方にいる自動車の、エンジンの熱により暖められたボンネットから発せられる遠赤外線、又は、自動車５００の後方を歩く人等から発せられる遠赤外線があり得る。こうすることで、太陽光を含む外来光に含まれる遠赤外線がセンサーアセンブリ５０２に入射することによるノイズの発生を抑え、より確実に運転者５０１の温冷感を推定することが可能になる。

【0168】

さらには、後部ウインドウ５０４に遠赤外線をカット可能なフィルターを挿入しても構わない。後部ウインドウ５０４に意図的に遠赤外線をカットするフィルターを挿入することでも、太陽光を含む外来光が、センサーアセンブリ５０２に直接入射することを防止できるため、太陽光を含む外来光に含まれる遠赤外線がセンサーアセンブリ５０２に入射することによるノイズの発生を抑え、確実に運転者５０１の温冷感を推定することが可能になる。

【0169】

なお、ここでは自動車５００に乗車している人が運転者５０１のみであるとして説明したが、もちろん運転者５０１以外の同乗者が乗車している場合でも有効である。運転者５０１以外の同乗者が乗車している場合、同乗者の顔面等の温度分布から温冷感を推定し、その同乗者にむけた最適な空調を同乗者の周囲で実現できるように、制御部５０８を制御しても構わない。吹き出す空気の温度、向き、又は、風量を局所的に調整することで、自動車５００に乗っている人それぞれに応じた最適な局所空調を提供することが可能になる。

【0170】

さらに、上では運転者５０１の主に頬や鼻、耳等の顔面の温度分布から運転者５０１の温冷感を推定したが、もちろん運転者５０１の手まで含めて測定しても構わない。顔面だけではなく抹消の体表面温度まで測定することで、さらに正確に運転者５０１の温冷感を推定することが可能になり、さらに快適な運転環境を提供することが可能になる。

【0171】

また、上では後部ウインドウ５０４に遠赤外線をカットするフィルターを挿入することを述べたが、もちろん後部ウインドウ５０４だけではなく自動車５００の側面のウインドウに遠赤外線をカットするフィルターを挿入しても構わない。こうすることでより確実に太陽光を含む外来光がセンサーアセンブリ５０２に直接に入射することを防止できる。そのため、太陽光を含む外来光に含まれる遠赤外線がセンサーアセンブリ５０２に入射することによるノイズの発生を抑え、確実に運転者５０１の温冷感を推定することが可能になる。

【0172】

次に、センサーアセンブリ３００のように、軸外し放物面鏡のようなミラーを結像光学系として用いる場合に、センサー３０１に外来光が入射する場合を考える。ここでは図１４のように、実施の形態２で説明したセンサーアセンブリ３００を、自動車５００の天井近傍に取り付けることを考える。センサーアセンブリ３００は、遠赤外線を入射させる場所以外は、筐体５１１で囲われることにより、外来光が自動車５００の前方からセンサー３０１に直接に入射することを防止できる。さらに、センサー３０１を自動車５００の天井周辺に取り付けることにより、センサーアセンブリ３００の上部から入射する、軸外し放物面鏡を経由した赤外線以外の赤外線は、すべて自動車５００の天井からの赤外線となる。よって、自動車５００の天井付近に温度センサー５１２を取り付けておき、その温度と自動車５００の天井の輻射率から迷光の量を計算し、センサー３０１に入射して得られた温度分布を補正することで、運転者５０１の温度分布を誤差の影響を低減して求めることができる。なお、輻射率の低い素材を自動車５００の天井に貼っておいても構わない。そうすることで、外来光自体を低減することができ、運転者５０１の顔面の温度分布を求める際に、誤差の影響を低減することができる。

【0173】

なお、上ではセンサーアセンブリ３００を例にとって説明したが、これはセンサーアセンブリ内にミラーを有する場合には一般に当てはまるものであり、センサーアセンブリ３００の形態に限定するものではない。

【0174】

なお、本実施の形態においては、センサーアセンブリとしてラインセンサーを用いたセンサーアセンブリ５０２を用いて説明していたが、ここで述べた実施例は、センサーアセンブリ５０２が内蔵するセンサーをラインセンサーに限定した効果ではなく、二次元エリアセンサーであっても同様な効果を得ることができる。

【0175】

図１５は、本実施の形態において、センサーアセンブリを走査することで自動車内の温度分布を取得することの説明図（ａ）、及び、走査する際のサンプリング周期に関する説明図（ｂ）である。図１５を参照しながら、センサーアセンブリ５０２を走査することで自動車５００内に乗車している人の温度分布を測定する方法に関して説明する。

【0176】

上でも述べた通り、センサーアセンブリ５０２は走査範囲５０７を走査しながら自動車５００に乗車している人の温度分布を検出するが、例えば人の温度分布を鼻や頬を区別しながら走査するには、角度１°程度のサンプリングピッチで走査する必要がある。ここで、仮に、センサーアセンブリ５０２が一回のサンプリングを行うのに要する時間が１秒で、１６０°の走査範囲を走査するとした場合、センサーアセンブリ５０２が端から端まで走査するのに１６０秒必要となる。これでは、特に乗車直後で早期に室温調整する必要がある場合には、有用でない。そこで、本実施の形態では以下のようにセンサーアセンブリ５０２による走査を行う。

【0177】

図１５の（ａ）のように、運転者５０１と同乗者５１３とが自動車５００に乗車しており、かつ、走査範囲のうち運転者５０１がいる方の端から走査が始まった場合、同乗者５１３の温度分布はなかなか反映されない。そこで、乗車開始時には必要なサンプリング角度よりもおおきな角度で粗くサンプリングして、どの位置に人が存在するかを検出することを考える。

【0178】

例えば図１５の（ｂ）においては、乗車時等運転開始時には１０°おきにサンプリングすることにした。こうして１０°おきに粗くサンプリングすることでまず走査範囲の端から端まで走査することにより、１６秒（＝１６０／１０）でどの位置に人が存在するかを検出することができる。その次に、例えば運転者５０１が検出された位置を、必要な精度である１°おきに検出し、次に同乗者５１３の位置を必要な精度である１°おきに検出するようにしている。こうすることで、無駄な走査を省き、乗車している人の温冷感をなるべく頻繁に推定することができるため、運転者５０１と同乗者５１３とを常に快適な状態に保つことができ、ストレスの軽減された乗車環境を提供することができる。

【0179】

なお、上で述べたサンプリング周期や走査範囲の値はあくまでも例であり、その値に限定するものではない。

【0180】

また、上で述べた粗くサンプリングするタイミングは、上で述べた乗車時（エンジンをＯＮしたタイミング）以外であってもよい。例えば、人の乗り降りの可能性を含めるために自動車５００のドアが開閉されたタイミングとしても構わないし、さらにはそれまで人が存在するとしていた場所に人が検出されなくなった場合（例えば人が自動車内を移動した等）でも構わないし、その他のタイミングであってもよい。

【0181】

さらに、例えばエンジンをＯＮしたタイミングにおいて、まず初めに運転者５０１の存在範囲を走査して運転者の温度分布を検出しても構わない。通常自動車をＯＮするタイミングにおいては、運転席に運転者が乗車している可能性が高い。一方、当該タイミングにおいて運転席以外の席に同乗者が乗車している可能性は不明である。そこで、エンジンをＯＮしたタイミングにおいて運転者５０１の存在範囲を走査して運転者５０１の温度分布から運転者５０１の温冷感を推定し、運転者５０１の周囲を始め、他の席も含めて運転者５０１の温冷感を元に同じ条件（温度、風量等）で空調装置５０９の制御を開始する。

【0182】

次に、例えば１０°おきで走査範囲５０７を走査し、同乗者の有無と、同乗者が存在する場合はその場所を特定し、空調装置５０９の風向を、同乗者がいる位置が快適になるように考慮して制御する。同乗者がいない場合には、運転者５０１の周囲のみを考慮して空調装置５０９を運転する。さらに、特定された同乗者の場所を１°おきにサンプリングすることで同乗者の温度分布から同乗者の温冷感を推定して空調装置５０９を制御する。こうすることで、サンプリング速度が遅い場合であっても、乗車してすぐでも快適な自動車内の空調装置を実現することができる。

【0183】

（実施の形態４）
図１６を参照しながら、本実施の形態におけるセンサーアセンブリ７００について説明する。

【0184】

図１６は、本実施の形態におけるセンサーアセンブリ７００の側面図（ａ）と上面図（ｂ）である。図１７は、本実施の形態におけるセンサーアセンブリの正面図である。

【0185】

センサーアセンブリ７００は実施の形態１のセンサーアセンブリ１００と類似であるが、レンズ１０４に代えてレンズ７０４を備える点と、センサー１０１に代えてセンサー７０１を備える点とが異なる。

【0186】

図１６の（ａ）は、センサーアセンブリ７００の側面図であり、図１６の（ｂ）はセンサーアセンブリ７００を図１６の（ａ）の矢印Ａの方向から見た上面図である。

【0187】

レンズ７０４は、レンズ１０４と同様、電磁波をセンサー７０１上の検出面に結像させる。レンズ７０４は、結像光学系に相当する。

【0188】

レンズ７０４は、図１６の（ｂ）に示されるように、センサーの画素が１画素で構成されているＸ軸方向（第一の方向）のレンズ径Ｄ１が、画素列７０２が配列されている方向であるＹ軸方向（第二の方向）のレンズ径Ｄ２よりも小さい。また、Ｘ軸方向（第一の方向）のＦナンバーが、Ｙ軸方向（第二の方向）のＦナンバーよりも大きいということもできる。

【0189】

センサー７０１は、センサー基板７０３と画素列７０２とを有する。画素列７０２は、センサー基板７０３の上に設けられており、画素７０２ａ、７０２ｂ、７０２ｃ、７０２ｄ及び７０２ｅを有する。なお、センサー７０１におけるレンズ１０４と対向する側の面を検出面ともいう。なお、センサー７０１が５個の画素を有する場合を例として説明するが、画素の数はこれに限られない。

【0190】

図１７の（ａ）及び（ｂ）のそれぞれは、レンズ７０４の形状の例である。図１７の（ａ）は、球面レンズを、長径（Ｙ軸方向の径）がＤ２であり短径（Ｘ軸方向の径）がＤ１である楕円で切り抜いたものに相当する。図１７の（ｂ）は、球面レンズを、長辺（Ｙ軸に平行な辺）がＤ２であり短辺（Ｘ軸に平行な辺）がＤ１である長方形で切り抜いたものに相当する。これらは、ともに、Ｘ軸方向の幅がＤ１であり、Ｙ軸方向の幅がＤ２である。なお、上記はあくまで例示であり、レンズ７０４の形状はこれらに限られない。

【0191】

球面レンズを切り抜いてレンズ７０４を生成する場合には、Ｘ軸方向の長さがＹ軸方向の長さより短い形状を球面レンズから切り抜けばよく、切り抜く図形の形状はどんなものであってもよい。つまり、上記図形は、楕円（図１７の（ａ））、長方形（図１７の（ｂ））の他にも、三角形、五角形、その他直線又は曲線を組み合わせて得られる図形であってよい。

【0192】

以降で、実施の形態１におけるレンズ１０４と、レンズ７０４との差について説明する。

【0193】

図１８は、本実施の形態におけるセンサーアセンブリの測定範囲を示す模式図である。図１８において、説明のために、センサー７０１が備える画素のうち画素７０２ａ、７０２ｃ及び７０２ｅが描かれている。また、併せて、センサー１０１が備える画素のうち画素１０２ａ、１０２ｃ及び１０２ｅが描かれている。その際、センサー７０１における中央の画素である画素７０２ｃの位置と、センサー１０１における中央の画素である画素１０２ｃの位置とが一致するように描かれている。

【0194】

さらに、図１８には、レンズ７０４を用いて、センサー７０１又はセンサー１０１に集光される電磁波の範囲が示されている。具体的には、センサー７０１（画素７０２ａ〜７０２ｅ）には、範囲７１２に含まれる領域内から発せられる電磁波が集光される。一方、センサー１０１（画素１０２ａ〜１０２ｅ）には、範囲７１１に含まれる領域内から発せられる電磁波が集光される。センサー７０１の方がセンサー１０１より長いので、範囲７１２の方が範囲７１１より広い角度範囲を含む。つまり、センサー７０１とセンサー１０１とは同じ画素数を有するが、センサー７０１の方が広い角度範囲からの電磁波を受光することができる。

【0195】

以上のように本実施の形態におけるセンサーアセンブリは、より広い角度範囲からの光を受光することができるので、より広い領域から到来する電磁波を受光することができる。

【0196】

以上、一つまたは複数の態様に係るセンサーアセンブリなどについて、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、一つまたは複数の態様の範囲内に含まれてもよい。

【産業上の利用可能性】

【0197】

本発明におけるセンサーアセンブリは、安価な構成で高い感度を達成することが可能であり、なおかつ迷光にも強く自動車内での使用も可能であり、有用である。

【符号の説明】

【0198】

１００、２００、２１０、２２０、２３０、３００、３２０、５０２、７００ センサーアセンブリ
１０１、２０１、２３１、３０１、７０１ センサー
１０１ａ ベース
１０２、２０２、２３４、２３５、２３６、３０２、７０２ 画素列
１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄ、１０２ｅ、２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃ、２０２ｄ、２０２ｅ、２３２ａ、２３２ｂ、２３２ｃ、２３２ｄ、２３２ｅ、２３２ｆ、２３２ｇ、２３２ｈ、２３２ｉ、２３２ｊ、２３２ｋ、２３２ｌ、２３２ｍ、２３２ｎ、２３２ｏ、３０２ａ、３０２ｂ、３０２ｃ、３０２ｄ、３０２ｅ、７０２ａ、７０２ｂ、７０２ｃ、７０２ｄ、７０２ｅ 画素
１０３、２０３、２３３、３０３、７０３ センサー基板
１０４、１０９、１１１、７０４ レンズ
１０５、３０８ 光軸
１０６、１０８、３０５ 垂直入射光
１０７、１１０、３０６、３０７ 斜め入射光
１０９ａ、１１１ａ 右側面
１０９ｂ、１１１ｂ 左側面
３０４ 軸外し放物面鏡
３０９ 遮蔽体
３１０ 焦点
３１１ａ、３１１ｂ、３１１ｃ、３１１ｄ 迷光
３２１ 平面ミラー
３２２、５１１ 筐体
３０１ａ、３０４ａ 点
５００ 自動車
５０１ 運転者
５０３ 太陽光
５０４ 後部ウインドウ
５０５ 回転中心
５０６ 視野
５０７ 走査範囲
５０８ 制御部
５０９ 空調装置
５１０ 外来光
５１２ 温度センサー
５１３ 同乗者

【図1A】

【図1B】

【図2A】

【図2B】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】