WO2019039502A1 - 反射光学素子およびステレオカメラ装置 - Google Patents

Abstract

軽量で制振性に優れた反射光学素子を提供すること。金属基板上に、光学面を有する樹脂層を有し、前記光学面に反射膜を設けた反射光学素子であって、前記金属基板がＭｇを主成分とする合金を含むことを特徴とする反射光学素子。

Description

反射光学素子およびステレオカメラ装置

　本発明は、例えば車載用として用いられる軽量性、制振性に優れた反射光学素子に関する。

　反射光学系は、屈折光学系と比較した場合、光学系全体を小さくすることが容易であり、波長による結像のずれが無いなどの利点を有する。

　また、近年、撮像デバイスは、小型化、高性能化が進み、従来のカメラ、ビデオ、スマートフォンのみならず、ドローンや自動車などの移動体にも積極的に搭載され、周辺環境の視覚的な認知の他、測距など、より広範、高精度な用途に活用されている。

　自動車を例に挙げれば、将来の自動運転を実現するために、赤外線レーザースキャナやミリ波レーダー以外にカメラを搭載することも研究されており、一車両に１０台以上のカメラを用いる例も見られる。かかる用途にカメラを用いる場合、軽量性や、振動による性能劣化のしにくさが仕様上の非常に重要な要素となり得る。

　反射光学系では、光学素子として主にミラーを用いるが、特許文献１には軽量、かつ比較的安価なミラーおよびその製造方法が開示されている。当該ミラーにおいては、基板にはアルミダイカスト品を用い、その上に軟質および硬質の放射線硬化樹脂層を設け、更にその上にアルミニウム等の金属反射膜を形成している。

特開平５－１０７４０７号公報

　しかしながら、このような、基板にアルミニウムを用いた構成のミラーは軽量ではあるが、車、航空機、ドローン、船舶などの移動体や、近傍に物理的な駆動部を有するカメラ、複写機などの電子機器の用途において振動による光学性能の劣化が問題となる場合がある。これは、アルミニウムやその合金は一般に制振性の低い材料であるために引き起こされる問題である。

　本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、軽量で制振性に優れた反射光学素子を提供するものである。

　本発明によれば、金属基板上に、光学面を有する樹脂層を有し、前記光学面に反射膜を設けたミラーを備えた反射光学素子であって、前記金属基板には、第一結像光学系に光を取り込む第一の開口部と、前記第一の開口部から取り込まれた光を反射する第一結像光学系の複数のミラーと、第二結像光学系に光を取り込む第二の開口部と、前記第二の開口部から取り込まれた光を反射する第二結像光学系の複数のミラーと、が設けられ、前記金属基板がＭｇを主成分とする合金を含むことを特徴とする反射光学素子が提供される。

　本発明によれば、軽量で制振性に優れた反射光学素子を提供することができる。

本発明に係る反射光学素子の一実施形態を示す斜視図である。 本発明に係る光学装置の一実施形態を示す断面図である。 本発明に係る光学装置の一実施形態を示す断面図である。 本発明の実施形態のステレオカメラ本体の模式的な断面図。 本発明の実施形態の反射面の構成を示す模式的な断面図。 本発明の実施形態のステレオカメラ本体の外観斜視図。 本発明の実施形態のステレオカメラ本体の外観斜視図。 本発明の実施形態のステレオカメラ本体の金属基板の構成を示す図。 複数の熱伝導路を設けた実施例の模式的な部分断面図。 本発明の実施形態の二重構造の筐体を模式的に示した断面図。 本発明の実施形態の二重構造の筐体の具体的構成を示す図。 本発明の実施形態のステレオカメラ装置の外観斜視図。 本発明の実施形態のステレオカメラ装置の正面図。 本発明の実施形態のステレオカメラ装置を装着した密閉型自動車。 本発明の実施形態のステレオカメラ装置を装着した開放型自動車。 本発明の実施形態の製造手順を示すフローチャート。 金属基板の製造方法を示す模式図。 本発明の実施形態の樹脂部の製造方法を示す模式的断面図。 本発明の実施形態の樹脂部の製造方法を示す模式的断面図。 本発明の実施形態の反射膜の製造方法を示す模式図。 本発明の実施形態の支持台による光軸調整を示す模式図。

　本発明によれば、上記の構成により上記本発明の課題を解決することができるが、具体的には以下のような実施形態に依ることができる。

　本発明に係る反射光学素子は、金属基板上に、光学面を有する樹脂層を有し、前記光学面に反射膜を設けたミラーを備えた反射光学素子であって、前記金属基板には、第一結像光学系に光を取り込む第一の開口部と、前記第一の開口部から取り込まれた光を反射する第一結像光学系の複数のミラーと、第二結像光学系に光を取り込む第二の開口部と、前記第二の開口部から取り込まれた光を反射する第二結像光学系の複数のミラーと、が設けられ、前記金属基板がＭｇを主成分とする合金、より好ましくはＭｇ－Ｌｉ合金を含むことを特徴とするが、以下その実施形態に基づいて詳細に説明する。

（第一の実施形態）
　本発明の第一の実施形態である反射光学素子の一例の概略斜視図を図１に示す。図１において、１は金属基板であり、２は金属基板１上に形成された樹脂層であり、樹脂層２は光学面を有している。本実施形態は、該光学面に反射膜３を設けることで反射光学素子として構成されている。ここで、金属基板１は、Ｍｇを主成分とする合金、より好ましくはＭｇ－Ｌｉ合金であることを特徴としている。

［金属基板］
　本実施形態における金属基板１は、Ｍｇを主成分とする合金、より好ましくはＭｇ－Ｌｉ合金から形成されている。Ｍｇ－Ｌｉ合金は特に限定されるものではないが、マグネシウムに少なくともリチウムを添加したマグネシウム－リチウム合金であって、好ましくはリチウムを５質量％以上、２０質量％以下、アルミニウムを０．５質量％以上、１５質量％以下含有し、さらにカルシウムを５質量％以下含有してもよく、残部がマグネシウムからなる。すわなち、金属基板１はＭｇを主成分としており、具体的にはＭｇを６０質量％以上含有する。なお、不可避的不純物の量はより少ないことが好ましい。

　より具体的には株式会社三徳社製ＬＡＸ（商品名；Ｌｉ、Ａｌ、Ｃａを含むＭｇ合金）、安立材料科技股▲ふん▼有限公司製ＡＬＺ（商品名；Ａｌ、Ｌｉ、Ｚｎを含むＭｇ合金）などの合金が挙げられる。

　Ｍｇ－Ｌｉ合金基板の成形方法には特に制限はなく、鍛造や射出成形など公知の種々の方法で成形することができる。一般に、鍛造や射出成形などで一次加工された基板は、アニール処理後に二次加工により基板としての所望の寸法精度を満足させ、その後に防錆処理を施しても良い。

　従来、純Ｍｇ材料は、高い制振性を有していることは良く知られていたが、比強度が低く、また、燃えやすいため実用性に劣る面があった。一方、ＡＺ９１（９％Ａｌ－１％Ｚｎ－Ｍｇ）やＡＭ６０（６％Ａｌ－０．４％Ｚｎ－Ｍｇ）などの合金化されたＭｇ材料は比強度等が好適に改善され、実用性の高い材料であるが、合金化されることにより、純Ｍｇ材料が有していた高い制振性は損なわれる。Ｍｇ合金は制振合金の分類では転位型に分類されているが、Ｍｇ－Ｌｉ合金は複合型等の他の異なる分類に属している可能性があり、本発明者らはその特異な特性を見出した。この特性は移動体での用途、もしくは振動発生源に近接した部材に用いる場合において効果的に振動を減衰させ、撮像デバイスなどが本来有している機能の劣化を効果的に低減することができる。

［樹脂層］
　本発明における樹脂層の材料は特に限定されるものではなく、公知の種々の樹脂を用いることができる。

　熱プレス成形により樹脂層、およびその光学面を形成する場合は、所望の樹脂のペレット、フィルム、溶融体などを、所望の光学面を有する型と、基板となるＭｇを主成分とする合金、より好ましくは、Ｍｇ－Ｌｉ合金の間に設置する。そして、溶融温度以上に加熱し公知の方法により加圧成形することができる。

　本発明における樹脂層に用いる樹脂としては、所望の特性を満足するものであれば特に制限はされないが、アクリル系、エステル系、エーテル系、アミド系、イミド系、オレフィン系、フッ素系など公知の樹脂を用いることができる。樹脂層の吸水による変形を特に抑制したい場合は、好ましくはオレフィン系、より好ましくは環状オレフィン系の樹脂を用いることができる。

　放射線硬化成形により樹脂層を形成する場合は、所望の放射線硬化樹脂を、所望の光学面を有する型と、基板となるＭｇを主成分とする合金、より好ましくはＭｇ－Ｌｉ合金との間に設置、充填し、放射線により硬化することができる。

　この場合、用いる樹脂としては、所望の特性を満足するものであれば特に制限はされないが、アクリル系、エポキシ系、シアナート系、フッ素系など公知の樹脂を用いることができる。樹脂層の光学面の安定性を考慮すると、好ましくはアクリル系、エポキシ系を用いることができる。光学面の面精度をより好適に制御したい場合は、硬化収縮率の小さな放射線硬化樹脂を用いることができる。

　樹脂層の厚さは特に制限されないが、熱膨張による光学面の歪みを特に懸念する場合において、好ましくは２０μｍ以上２０００μｍ以下であることが好ましく、より好ましくは５０μｍ以上１０００μｍ以下である。樹脂層の厚さが薄すぎると、基板となるＭｇを主成分とする合金、より好ましくはＭｇ－Ｌｉ合金の面粗さに影響され光学面の面粗さが所望の粗さとならない場合がある。樹脂層の厚さが厚すぎると、樹脂の熱膨張による光学面の歪みを基板の支持によって低減させる効果が十分に発揮されず、所望の光学面を使用環境での温度範囲において維持できない場合が出てくる。

　樹脂層と基板との密着性を改善するために、樹脂層を形成する前に基板の表面処理、プライマー処理など公知の手法を用いることができる。また、光学面の形状安定性において、樹脂層の成形による残留応力を低減させたい場合は、樹脂層の成形後にアニール処理を施しても良い。

［反射膜］
　本実施形態において樹脂層の光学面に設けられる反射膜としては、アルミニウム、銀、クロム等からなる公知の反射膜を用いることができる。反射率の観点からは好ましくはアルミニウムまたは銀、より好ましくは銀の反射膜を用いることができる。さらに反射膜の表面には保護膜や増反射膜などを設けても良く、所望の特性を示す範囲内において、種々の公知の膜構成を用いることができる。

（第二の実施形態）
　本発明の第二の実施形態である、連結部を有する光学装置の一例の概略断面を図２に示す。図２は、連結部によって複数のミラーを有する光学部を保持している光学装置の一例を示すものである。具体的には、画像表示パネル２３に表示された画像をスクリーンに拡大投射する投射光学系を有する画像投射装置を示したものである。

　図２において、Ｍ１～Ｍ６は機能部であるミラーである。２２は保護ガラスである。そして、ミラーＭ１～Ｍ６は、基体部２１によって位置決めされている。本実施形態において、基体部２１としては、金属からなる金属部２１１および樹脂からなる樹脂部２１２によって成形された例を示すが、これに限らず、ミラーＭ１～Ｍ６を保持することが可能であればどのような形態であってもよい。金属部２１１は、その全部または少なくとも一部がＭｇを主成分とする合金、より好ましくは、Ｍｇ－Ｌｉ合金であることができる。また、２４は、機能部であるミラーＭ１～Ｍ６および基体部２１を有する光学部を他の部材に取り付けるための連結部である。連結部２４は、基体部２１と一体的に形成された単一部材であってもよいし、基体部２１とは別部材であってもよい。つまり本実施形態に係る光学装置は、光学部と連結部から形成されていてもよい。

　本実施形態は、機能部であるミラーＭ１～Ｍ６および基体部２１を有する光学部を他の部材に取り付けるための連結部２４が、Ｍｇを主成分とする合金、より好ましくはＭｇ－Ｌｉ合金から形成されていることを特徴としている。または、連結部２４の一部２５がＭｇを主成分とする合金、より好ましくはＭｇ－Ｌｉ合金から形成され、それ以外の部分は他の金属から形成されていてもよい。Ｍｇを主成分とする合金、より好ましくはＭｇ－Ｌｉ合金から形成される連結部は、制振性に優れ、かつ軽量であり、制振部材として好適である。

　機能部であるミラーＭ１～Ｍ６は、それぞれ上記第一の実施形態で説明した反射光学素子であってもよい。つまり、金属基板（以下、基板部ともいう）の表面に反射膜が形成されたミラーであって、基板部がＭｇを主成分とする合金、より好ましくは、Ｍｇ－Ｌｉ合金から形成されていてもよい。

　また、基板部の表面に反射膜が形成されたミラーではなく、基体部２１に直接に反射膜が形成されたミラーであってもよい。この場合には、基体部２１が基板部の役割を兼ねることになる。

　そして、反射膜としては、アルミニウム、銀、クロム等からなる公知の反射膜を用いることができる。反射率の観点からは、好ましくはアルミニウムまたは銀、より好ましくは銀の反射膜を用いることができる。

　上記反射膜の表面には、さらに保護膜や増反射膜などを設けてもよく、所望の特性を示す範囲内において、種々の公知の膜構成を用いることができる。

　本実施形態においては、第一の実施形態と同様、Ｍｇ－Ｌｉ合金は特に限定されるものではないが、マグネシウムに少なくともリチウムを添加したマグネシウム－リチウム合金であって、好ましくはリチウムを５質量％以上、２０質量％以下、アルミニウムを０．５質量％以上、１５質量％以下含有し、さらにカルシウムを５質量％以下含有してもよく、残部がマグネシウムからなる。すわなち、Ｍｇ－Ｌｉ合金は、Ｍｇを主成分としており、Ｍｇを６０質量％以上含有する。なお、不可避的不純物の量は、より少ないことが好ましい。

　より具体的には、上述した組成を有する株式会社三徳社製ＬＡＸ（商品名）、安立材料科技股▲ふん▼有限公司社製ＡＬＺなどが挙げられる。

（第三の実施形態）
　本発明の第三の実施形態である、反射光学素子の概略断面を図３に示す。図３は金属基板に、第一結像光学系に光を取り込む第一の開口部と、前記第一の開口部から取り込まれた光を反射する第一結像光学系の複数のミラーと、第二結像光学系に光を取り込む第二の開口部と、前記第二の開口部から取り込まれた光を反射する第二結像光学系の複数のミラーと、が設けられたステレオカメラ装置の一例を示すものである。具体的には、たとえば特開２０１７－０４４７２２号公報に記載されている撮像装置に近似した形状を有する装置の概略断面を示したものである。

　図３において、２つの開口部ＳＰ１、ＳＰ２からそれぞれ光を取り込み、反射面ミラーＲ２～ミラーＲ８で順次反射させて撮像素子ＩＭＧ１とＩＭＧ２にそれぞれ結像する様子を示している。Ｒ２～Ｒ８は、機能部であるミラーである。そして、ミラーＲ２～Ｒ８は、基体部３１によってそれぞれ位置決めされている。本実施形態において、基体部３１としては、金属からなる金属部３１１および樹脂からなる樹脂部３１２によって成形された例を示すが、これに限らず、ミラーＲ２～Ｒ８を保持することが可能であればどのような形態であってもよい。金属部３１１は、その全部または少なくとも一部がＭｇを主成分とする合金、より好ましくは、Ｍｇ－Ｌｉ合金であることができる。３４は、機能部であるミラーＲ２～Ｒ８および基体部３１を有する光学部を他の部材に取り付けるための連結部である。連結部３４は、基体部３１と一体的に形成された単一部材であってもよいし、基体部３１とは別部材であってもよい。つまり、本実施形態に係る光学装置は、光学部と連結部から形成されていてもよい。

　本実施形態は、機能部であるミラーＲ２～Ｒ８および基体部３１を有する光学部を他の部材に取り付けるための連結部３４が、Ｍｇを主成分とする合金、より好ましくはＭｇ－Ｌｉ合金から形成されていることを特徴としている。または、連結部３４の一部３５がＭｇを主成分とする合金、より好ましくはＭｇ－Ｌｉ合金から形成され、それ以外の部分は他の金属から形成されていてもよい。Ｍｇを主成分とする合金、より好ましくはＭｇ－Ｌｉ合金から形成される連結部は、制振性に優れ、かつ軽量であり、制振部材として好適である。

　機能部であるミラーＲ２～Ｒ８は、それぞれ上記第一の実施形態で説明した反射光学素子であってもよい。つまり、金属基板（以下、基板部ともいう）の表面に反射膜が形成されたミラーであって、基板部がＭｇを主成分とする合金、より好ましくは、Ｍｇ－Ｌｉ合金から形成されていてもよい。

　また、基板部の表面に反射膜が形成されたミラーではなく、基体部３１に直接に反射膜が形成されたミラーであってもよい。この場合には、基体部３１が基板部の役割を兼ねることになる。

　そして、反射膜としては、アルミニウム、銀、クロム等からなる公知の反射膜を用いることができる。反射率の観点からは、好ましくはアルミニウムまたは銀、より好ましくは銀の反射膜を用いることができる。

　上記反射膜の表面には、さらに保護膜や増反射膜などを設けてもよく、所望の特性を示す範囲内において、種々の公知の膜構成を用いることができる。あるいは、機能部であるミラーは、上述したような基板部の表面に反射膜が形成されたミラーのみからなるのではなく、基体部３１に直接に反射膜が形成されたミラーを含んでいてもよい。この場合には、基体部３１が基板部の役割を兼ねることになる。

　本実施形態においては、第一の実施形態と同様、Ｍｇ－Ｌｉ合金は特に限定されるものではないが、マグネシウムに少なくともリチウムを添加したマグネシウム－リチウム合金であって、好ましくはリチウムを５質量％以上、２０質量％以下、アルミニウムを０．５質量％以上、１５質量％以下含有し、さらにカルシウムを５質量％以下含有してもよく、残部がマグネシウムからなる。すわなち、Ｍｇ－Ｌｉ合金は、Ｍｇを主成分としており、Ｍｇを６０質量％以上含有する。なお、不可避的不純物の量はより少ないことが好ましい。 

　より具体的には、上述した組成を有する株式会社三徳社製ＬＡＸ（商品名）、安立材料科技股▲ふん▼有限公司社製ＡＬＺなどが挙げられる。

　以下、実施例および比較例を挙げて本発明を更に具体的に説明をするが、本発明はこれら実施例になんら限定されるものではない。

（振動損失係数の測定）
　下記の各実施例、比較例においてＭｇ－Ｌｉ合金基板、Ｍｇ合金基板、Ａｌ合金基板の各種金属基板の制振性を示す指標として振動損失係数を振動減衰法（日本工業規格（ＪＩＳ）　Ｇ０６０２）により測定した。振動損失係数とは制振性能を示す尺度であり、値が高いほど制振性能が高いことを示す。

　具体的には、各種金属基板を、所定の大きさに切りだし、基板長辺の両端を保持した後、加振用電磁コイルにより金属基板を加振除荷し、除荷後の基板中央の振幅変異量をレーザー変位計により計測した。この時の加振周波数は、各種金属基板の共振周波数とし、節間距離は４０ｍｍ、コイルインダクタンスは１０１Ｋ（１００μＨ）、電圧は正弦波１Ｖｐ-ｐとし、試料表面に生じる渦電流を利用することで加振した。
得られた振幅変異量の時間依存性の測定値から振動損失係数を式１より求めた。

ｘ：時間、y：振幅変異量、ｆ：振動数、η：振動損失係数

［実施例１］
　９０ｍｍ×１０ｍｍ×０．５ｍｍサイズのＭｇ－Ｌｉ合金基板（株式会社三徳社製ＬＡＸ１４９１（商品名）；１４％Ｌｉ－９％Ａｌ－１％Ｃａ－Ｍｇ）を用いて上記の方法で振動損失係数を求めた（加振周波数：１．０４ｋＨｚ）。結果を表１に示す。また、ＬＡＸ１４９１（商品名）の比重も表１に示す。

［実施例２］
　９８ｍｍ×１０ｍｍ×２ｍｍサイズのＭｇ合金基板（ＡＺ９１（９％Ａｌ－１％Ｚｎ－Ｍｇ））を用いて上記の方法で振動損失係数を求めた（加振周波数：２．８２ｋＨｚ）。結果を表１に示す。また、ＡＺ９１の比重も表１に示す。

［比較例１］
　９８ｍｍ×１０ｍｍ×２ｍｍサイズのＡｌ－Ｓｉ－Ｍｇ系アルミ合金基板（ＡＣ４Ｃ（７．５％Ｓｉ－０．４５％Ｍｇ－Ａｌ））を用いて上記の方法で振動損失係数を求めた（加振周波数：３．３０ｋＨｚ）。結果を表１に示す。また、ＡＣ４Ｃの比重も表１に示す。

　上記の結果から、所定の部材の少なくとも一部がＭｇを主成分とする合金、より好ましくはＭｇ－Ｌｉ合金から形成されていると、軽量で制振性の高い反射光学素子、制振部材を得ることができることがわかった。

（第四の実施形態）
　以下、図面を参照して、本発明の第四の実施形態であるステレオカメラ装置とその製造方法について説明する。第四の実施形態によれば、局所的に加熱や冷却を受けた場合でもステレオ計測の精度の低下が抑制されていて、しかも小型なステレオカメラ装置を低コストで提供することができる。

（ステレオカメラ本体）
　図４Ａは、第四の実施形態であるステレオカメラ本体の基本構成を示すための、模式的な断面図である。

　ステレオカメラ本体１０１は、ステレオ撮像光学系ＳＴＵを含み、ステレオ撮像光学系ＳＴＵは、図中右側の第一結像光学系ＬＯ１と図中左側の第二結像光学系ＬＯ２とにより構成されている。

　第一結像光学系ＬＯ１は、外光を取入れる第一開口部としての開口部ＳＰ１１と、反射面Ｒ１１、反射面Ｒ１２、反射面Ｒ１３、反射面Ｒ１４、反射面Ｒ１５を有する。第二結像光学系ＬＯ２は、外光を取入れる第二開口部としての開口部ＳＰ１２と、反射面Ｒ２１、反射面Ｒ２２、反射面Ｒ２３、反射面Ｒ２４、反射面Ｒ２５を有する。各反射面は、自由曲面ミラーとして形成されている。開口部ＳＰ１１と開口部ＳＰ１２は、第一結像光学系ＬＯ１および第二結像光学系ＬＯ２の絞りとして用いても良い。

　図４Ａでは、一点鎖線で第一結像光学系ＬＯ１および第二結像光学系ＬＯ２の基準軸（中心主光線）を示しているが、チルトした複数の反射面により基準軸が折れ曲がった２つのＯｆｆ－Ａｘｉａｌ光学系（オフアキシャル光学系）が構成されている。尚、第一結像光学系ＬＯ１と第二結像光学系ＬＯ２は、互いに左右対称になるよう構成されていることが好ましい。左右の光学系の画角が異なると、ステレオ計測で距離を測れる範囲が画角の狭い方の結像光学系で決まってしまうからである。また、２つの光学系のＦナンバーや焦点距離に差異があると、距離測定の精度が低下してしまうおそれがあるからである。

　ステレオカメラ本体１０１は、第一の金属基板（第一の金属フレーム）１０２と第二の金属基板（第二の金属フレーム）１０３を備え、第一結像光学系ＬＯ１と第二結像光学系ＬＯ２は、以下のように金属基板に実装されている。

　第一の金属基板１０２には、第一結像光学系ＬＯ１に外光を取込むための絞り面としての開口部ＳＰ１１と、第一結像光学系ＬＯ１の一部を構成する反射面Ｒ１２と反射面Ｒ１４が設けられている。また、第一の金属基板１０２には、第二結像光学系ＬＯ２に外光を取込むための絞り面としての開口部ＳＰ１２と、第二結像光学系ＬＯ２の一部を構成する反射面Ｒ２２と反射面Ｒ２４も設けられている。さらに、第一の金属基板１０２には、第一結像光学系ＬＯ１の結像面に当たる位置にイメージセンサＩＭＧ１１が固定され、第二結像光学系ＬＯ２の結像面に当たる位置にイメージセンサＩＭＧ１２が固定されている。

　イメージセンサとしては、例えばＣＭＯＳイメージセンサやＣＣＤイメージセンサ等の、可視光（波長３８０ｎｍ～７００ｎｍ）に感度を有する撮像素子が用いられる。ただし、可視光の他に、可視光とは異なる波長帯域の光（例えば１０００ｎｍ付近の近赤外領域）も受光し電気信号に変換可能なものであれば更に好ましい。本実施形態のように、屈折力（光学的パワー）を有する光学面を反射面だけで構成した結像光学系の場合、色収差が存在しないため、屈折光学系で構成した結像光学系よりも広い波長帯域で高い結像性能を維持することができる。よって、撮像素子の受光波長範囲が広ければ、可視光以外の情報も同時に取得することができる。このため、赤外カメラ装置を別途搭載したカメラシステムよりも全系のシステムを小型化することが可能となるため好ましい。

　第二の金属基板１０３には、第一結像光学系ＬＯ１の一部を構成する反射面Ｒ１１と反射面Ｒ１３、および第二結像光学系ＬＯ２の一部を構成する反射面Ｒ２１と反射面Ｒ２３が設けられている。

　また、第二の金属基板１０３には、金属製の支持台４と金属製の支持台５が設置されているが、これらは独立して位置および姿勢を調整可能である。支持台４には第一結像光学系ＬＯ１の最終の反射面Ｒ１５が、支持台５には第二結像光学系ＬＯ２の最終の反射面Ｒ２５が設けられている。イメージセンサＩＭＧ１１およびイメージセンサＩＭＧ１２の撮像面に各結像光学系から適切に結像されるように、反射面Ｒ１５および反射面Ｒ２５は支持台４および支持台５を介して位置および姿勢を調整可能に支持されている。

　第一の金属基板１０２と第二の金属基板１０３は、位置合わせされ、固定部材６および固定部材７により両端が挟持されて互いに固定され、ユニットを形成（ユニット化）している。２つの金属基板に設けられた反射面が対向して左右に２つのＯｆｆ－Ａｘｉａｌ光学系を構成するように位置決め固定されている。第一結像光学系ＬＯ１と第二結像光学系ＬＯ２を構成する複数の反射面は、回転非対称な曲率を有しており、基準軸を折り曲げるようにチルトして対向配置されている。このような反射面を備えることで、収差補正をより容易にすることができ、結像性能の向上が可能となる。本実施形態では、左右の結像光学系の反射面や絞り面を同じ金属基板に一体化して設けているため、組立て時に２つの結像光学系同士の位置を調整する必要はない。

　ステレオカメラ本体１０１の構造の理解を容易にするため、図５および図６にステレオカメラ本体１０１の外観斜視図を示す。図５は奇数番目の反射面が見える角度から見た斜視図で、図６は偶数番目の反射面およびイメージセンサの撮像面が見える角度から見た斜視図である。尚、図６における偶数番目の反射面と、図５における奇数番目の反射面は、直接的には見えない位置にあるが、反射面が配置されている位置の裏側の金属基板に、（　）付で反射面の番号を図示している。

（反射面）
　次に、実施形態の金属基板や金属製の支持台に設けられた反射面について、説明する。金属基板あるいは金属製の支持台の母材の表面を反射面として用いることも可能ではあるが、回転非対称な曲率を有した高い反射率の反射面に加工するには高度な加工技術が必要で、量産が期待できず、コスト的に現実的ではない。

　そこで、本実施形態では、図４Ｂに示すように、基体である金属基板あるいは金属製の支持台の表面に、形状精度が高い樹脂部を形成し、その樹脂部の上に例えば金属を材料とする反射膜を形成して、反射面として用いる。

　図４Ｂは、本実施形態の反射面の構成を示す模式的な断面図で、１２１は基材、１２２は樹脂部、１２３は反射膜である。図に示す基材１２１は、金属基板あるいは金属製の支持台である。基材１２１には、反射面の形状を模した曲面１２１ａが形成されているが、必ずしも高い形状精度で形成されている必要はなく、例えば粗面であってもよい。樹脂部１２２は、基材１２１上の所定位置に、例えばインサート成形技術を用いて樹脂により形成された部分である。樹脂部１２２の表面には、回転非対称な曲率を有した曲面１２２ａが、金型面を転写するなどの方法で高精度に形成されている。高精度な曲面１２２ａの上には、例えば金属を蒸着するなどの方法で、反射膜１２３が形成されている。

　樹脂部や反射膜の製造方法を考慮すると、２つの結像光学系の全ての反射面を単一の金属基板上に形成するのは困難であるため、本実施形態では、２つの金属基板と２つの支持台に反射面を配置する構成としている。

　具体的には、図７に示すように、入射側から数えて偶数番目に反射する反射面が形成される金属基板１０２と、入射側から数えて奇数番目に反射する反射面が形成される金属基板１０３を、別フレームとした。さらに、最終段の反射面が形成される支持台４および支持台５を設けた。尚、結像光学系とイメージセンサの位置あわせを最終段の反射面の位置姿勢で調整する必要がない場合には、最終段の反射面も金属基板１０３に形成する構成としてよい。互いに対向する偶数番目と奇数番目の反射面を異なるフレームの片面に並べて配置する構成としたことにより、インサート成形や蒸着などの一般的な製造技術を用いて樹脂部の形成や反射膜の形成を高精度かつ低コストで行うことが可能となった。

（熱伝導路）
　次に、本実施形態のステレオカメラ本体１０１が備える熱伝導路について、図４Ａを参照して説明する。

　ステレオカメラ本体に外部環境からの局所的な加熱や冷却により温度分布が発生すると、ユニット各部に膨張や収縮が発生し、結像光学系が所定の性能を発揮しなくなる可能性がある。もっとも、ステレオカメラ本体の各フレームを熱伝導性に優れた金属製にすれば、それぞれのフレーム内における温度分布は小さく保たれる。問題となるのは、第一の金属基板１０２と第二の金属基板１０３の間で温度差が生じた場合である。この場合には、奇数番目に反射する反射面と偶数番目に反射する反射面の関係において、相対位置や向き、あるいは反射面の形状に変化が生じ、結像特性に影響が出るおそれがある。

　そこで、本実施形態では、第一の金属基板１０２と第二の金属基板１０３が両端部において熱伝導良好に当接し、両金属基板の間で大きな温度差が生じないように構成されている。すなわち、金属基板同士の直接接触により熱良導な熱伝導路が複数形成されるように、熱導電性部材である固定部材６および固定部材７を用いて第一の金属基板１０２と第二の金属基板１０３を固定している。図４Ａにおいて、当接部８および当接部９において第一の金属基板１０２と第二の金属基板１０３は当接しており、熱を良好に伝える熱伝導路が２つ形成されている。

　当接部８および当接部９において接触面積が十分に大きくなるように、第一の金属基板１０２と第二の金属基板１０３が接触する部分は、表面の平坦性を高めるよう予め鏡面加工等を施しておくのがよい。また、平坦性が高くない粗面を当接させる場合には、実質的に十分な接触面積が確保できるように、当接部８および当接部９の総面積を確保する。すなわち、平坦性を考慮した上で、必要な接触面積を確保できる大きさ（総面積）の当接部を設けることにより、第一の金属基板１０２と第二の金属基板１０３の間の熱コンダクタンスを、十分に大きく確保することができる。

（熱伝導路の他の形態）
　図４Ａの実施形態では、第一の金属基板１０２と第二の金属基板１０３の間で熱良導な熱伝導路を形成するために、両方の金属基板の端部において対向面同士を直接接触させた。本発明の実施形態は、これに限られるものではなく、要は、第一の金属基板１０２と第二の金属基板１０３の間の熱コンダクタンスを十分に大きくする熱伝導路を形成できればよい。
そこで、熱コンダクタンスを十分に大きくする熱伝導路の形成方法と形成場所について、以下に説明する。

　まず、熱伝導路の形成方法は、上述したような金属基板の面同士の接触には限らない。例えば、第一の金属基板１０２と第二の金属基板１０３を近接させるか局所的に当接させ、隙間あるいは当接部の周辺に熱導電性部材を配置させてもよい。

　熱導電性部材としては、例えば、熱導電性の微粒子を含むシルバーグリス、セラミックグリス、カーボングリス、ナノダイヤモンドグリスをはじめとするグリス類や、熱伝導ゲルが用いられ得る。また、熱伝導シートや熱伝導テープなどのシート状の熱伝導材料を、第一の金属基板１０２と第二の金属基板１０３の間に介在させてもよい。

　また、第一の金属基板１０２と第二の金属基板１０３を固定させる固定部材自身で熱伝導路を形成してもよい。例えば、第一の金属基板１０２と第二の金属基板１０３を位置あわせした後で、固定部材として熱伝導性接着剤を用いて両者を固定してもよい。第一の金属基板１０２と第二の金属基板１０３との間の熱コンダクタンスを大きくするという観点において、好ましい熱伝導性接着剤の熱伝導率は０．１［Ｗ／ｍＫ］以上５．０［Ｗ／ｍＫ］以下である。あるいは、固定部材６と固定部材７を熱伝導性が良好な弾性を有する金属製治具として用い、クリップのように挟持させて第一の金属基板１０２と第二の金属基板１０３を固定してもよい。もちろん、金属製治具は弾性金属部材には限られず、塑性変形する金属材を用いてかしめ固定してもよく、あるいは金属製ボルトナット等を用いた機械的な固定具を用いて熱伝導路を形成してもよい。

　また、熱伝導部材は、金属基板同士の固定部や当接部とは別位置に設けてもよい。例えば、第一の金属基板１０２と第二の金属基板１０３と接触するように、金属箔や熱伝導シート等を用いて両者を包んでもよい。あるいは、第一の金属基板１０２と第二の金属基板１０３の両者を結ぶように、金属線やカーボンファイバーなどの熱伝導性部材で結合してもよい。
熱伝導部材の形成場所は、図４Ａに示した金属基板の端部には限られず、端部よりも内側に設けてもよい。もっとも、実装上の容易性から、第一の金属基板１０２の開口部ＳＰ１１、開口部ＳＰ１２よりも外側、すなわち金属基板の端部側に設けるのが好ましい。

　また、第一結像光学系ＬＯ１と第二結像光学系ＬＯ２は線対称に構成されていることから、熱伝導路も第一結像光学系と第二結像光学系が並ぶ方向に沿って対称に配置するのが望ましい。ステレオ撮像光学系ＳＴＵ内に温度分布が発生するとしても、第一結像光学系ＬＯ１と第二結像光学系ＬＯ２で対称に生じた方が、ステレオ計測への影響が小さいからである。

　また、熱伝導部材は、図４Ａに示したように第一結像光学系ＬＯ１と第二結像光学系ＬＯ２の側に各１箇所だけ設ける態様には限られず、より多くの箇所に併設してもよい。その場合には、上述した熱伝導路の形成方法を複数組み合わせて用いてもよい。

　図８は、複数箇所に熱伝導部材を設けた一例を模式的に示した図である。図示の便宜上、第一結像光学系ＬＯ１側だけを示すが、第二結像光学系ＬＯ２側にも、これとは線対称に熱伝導路が構成されている。

　図８に示す例では、第一結像光学系ＬＯ１側には３箇所に熱伝導路を配置している。まず、開口部ＳＰ１１の外側には、第一の金属基板１０２と第二の金属基板１０３を当接させた当接部１０が設けられている。すなわち、開口部ＳＰ１１と金属基板の端部との間に熱伝導路を配置している。そのさらに外側には、第一の金属基板１０２と第二の金属基板１０３の端部を挟持して固定する金属製の固定具１１が設けられている。すなわち、金属基板の端部よりも外側に、金属製の固定具１１よりなる熱伝導部材を配置している。また、開口部ＳＰ１１よりも内側、すなわち開口部ＳＰ１１を挟んで第一の金属基板１０２の端部と反対側には、第一の金属基板１０２の外面と第二の金属基板１０３の外面に金属製の線材１２である熱伝導部材による熱伝導路を設けている。

　このように、ステレオ撮像光学系の各結像光学系に複数の熱伝導路を配置することにより、温度分布の発生をさらに効果的に低減することが可能である。

（ステレオカメラ装置）
　次に、ステレオカメラ本体１０１を実装したステレオカメラ装置について説明する。ステレオカメラ本体１０１内に不要な外光やごみ等が進入するのを防止したり、ステレオカメラ本体１０１が外部の物体と直接接触するのを防止するため、ステレオカメラ装置はステレオカメラ本体１０１を保護するための筐体を備える。

　本実施形態では、保護性能を高めるためと、外部環境からの加熱や冷却の影響がステレオカメラ本体１０１に及ぶのを抑制するために、ステレオカメラ本体１０１を二重構造の筐体内に実装する。

　図９は、二重構造の筐体を模式的に示した断面図で、８００はステレオカメラ装置、１０１はステレオカメラ本体、６０３は内側筐体、６０５は外側筐体である。ステレオカメラ本体１０１は、内側筐体６０３内に収納され、複数の支持部材６０２を用いて内側筐体６０３との間に隙間をあけて離間された状態で支持固定されている。そして、内側筐体６０３は、複数の支持部材６０４を用いて外側筐体６０５との間に隙間をあけて離間された状態で支持固定されている。支持部材６０２および支持部材６０４は、片端が点あるいは微小面積で相手側部材と接触して支持する構造となっている。このように、隙間を二重に設け、かつ接触面積が小さな複数の支持体を用いることにより、外部環境とステレオカメラ本体１０１との間の熱的な絶縁性を高めることができる。このため、ステレオカメラ装置８００が外部から直射日光や冷気で局所的に加熱されたり冷却されたとしても、ステレオカメラ本体１０１に与える熱的な影響を低減することが可能である。

　すなわち、この二重構造の筐体と、ステレオカメラ本体１０１が備える熱伝導路とがあいまって、本実施形態のステレオカメラ装置８００は、外部環境から加熱や冷却を受けてもステレオカメラ本体１０１内の温度分布の発生が抑制される。温度環境が変化したとしても、ステレオ撮像光学系の光学特性の変化が小さいため、適正な視差を反映したステレオ画像を安定して取得することができ、ステレオ計測の精度を維持することができる。

　次に、図１０に、前記実施形態のステレオカメラ装置８００が備える二重構造の筐体の具体的な構成を示す。図示のように、内側筐体６０３は内側筐体上部材６０３１と内側筐体下部材６０３２からなる。ステレオカメラ本体１０１を、内側筐体上部材６０３１と内側筐体下部材６０３２で挟むようにして支持する。また、外側筐体６０５は外側筐体上部材６０５１と外側筐体下部材６０５２からなり、外側筐体６０５は外側筐体上部材６０５１と外側筐体下部材６０５２により内側筐体６０３を挟むようにして支持する。

　外側筐体６０５の上部には、ステレオカメラ装置を自動車等のフロントガラス（ウィンドシールド）に実装するためのアタッチメント部材６０６が接合される。アタッチメント部材６０６の斜面６０７は、実装する相手のフロントガラスに密着可能なように形状が調整されている。

　図１１は、ステレオカメラ装置８００の外観斜視図で、図１２は、ステレオカメラ装置８００の正面図である。図示のように、内側筐体、外側筐体、アタッチメント部材の前面側には、ステレオカメラ本体の開口部ＳＰ１１および開口部ＳＰ１２に所定画角の外光が入射するように外広がりの開口が設けられている。

　図１３Ａおよび図１３Ｂは、ステレオカメラ装置８００を実装した自動車の例である。両図において、１０００は自動車、１００１はフロントガラス（ウィンドシールド）、１００２は乗員席である。ステレオカメラ装置８００は、図１３Ａおよび図１３Ｂに示すように、窓ガラスであるフロントガラス１００１に対して乗員席１００２側に設けられ、具体的にはフロントガラス１００１の上縁部近傍に装着されている。

　本実施形態のステレオカメラ装置８００は、図１３Ａに例示するような乗員席が密閉された自動車であっても、図１３Ｂに例示するような乗員席の上方が開放された自動車であっても、フロントガラスに好適に実装することが可能である。

　なお、自動運転や運転支援を高度化する際に、後方を走行する他車との距離や、後退時における物体との距離を測定する必要があれば、ステレオカメラ装置８００をリア側の窓ガラスの乗員席側に装着することも可能である。その場合であっても、本実施形態のステレオカメラ装置は、直射日光や冷気等によるステレオ計測の精度低下が抑制されているため、信頼性が高い測定結果を得ることが可能である。

　本発明の実施形態は、上述した実施形態に限られるものではなく、適宜変更したり、組み合わせたりすることが可能である。例えば、各結像光学系を構成する自由曲面ミラーの数、形状、配置等は、適宜変更することが可能である。

（製造方法）
　以下に、本発明の第四の実施形態であるステレオカメラ装置の製造方法を、図を参照しながら説明する。

　図１４は、ステレオカメラ装置の製造手順を説明するためのフローチャートである。

　まず、工程Ｓ１において、ステレオカメラ本体１０１の骨格部となる第一の金属基板１０２、第二の金属基板１０３、金属製の支持台４、金属製の支持台５を形成する。上述したように、樹脂部や反射膜の製造方法を考慮すると、２つの結像光学系の全ての反射面を単一の金属フレーム上に形成するのは困難であるため、本実施形態では、２つの金属基板と２つの支持台に反射面を配置する構成としている。具体的には、図７に示すように、入射側から数えて偶数番目に反射する反射面が形成される第一の金属基板１０２と、入射側から数えて奇数番目に反射する反射面が形成される第二の金属基板１０３を、別フレームとしている。

　金属基板や金属製の支持台は、例えばプレス加工法やダイカスト法、チクソモールドなどのモールド形成法、切削加工法などによって製造することができる。用いる金属材料は、Ｍｇを主成分とする合金を含むものである。Ｍｇを主成分とする合金は、軽量で制振性に優れ、フレームや支持台を安価で軽量かつ高剛性に製造することができるというメリットがある。さらに、マグネシウム合金を用いると、チクソモールド法によって、より高精度に金属製鏡筒部材を製造することが可能になり、反射面の精度（面精度や位置精度）を高いものにする上で有利である。

　図１５に、金属基板や金属製の支持台を製造するための射出成形装置を示す。図において、６０は金型、６１はキャビティ、６２は原料ホッパ、６３はマグネシウム合金チップ、６４はヒータ、６５はスクリュー、６６はシリンダ、６７は貯留部、６８は高速射出ユニット、６９はノズルである。

　金属材料として、例えばマグネシウム合金チップ６３を原料ホッパ６２に投入すると、金属材料はヒータ６４で加熱されて液状化し、スクリュー６５により押圧されてシリンダ６６内を貯留部６７に向けて流動する。そして、貯留部６７に貯められた温度５６０℃乃至６３０℃の液状金属は、高速射出ユニット６８の作用によりノズル６９から射出される。金型６０には、形成する金属フレームまたは支持台の形状に合わせたキャビティ６１が設けられており、ノズル６９からキャビティ６１内に射出された溶融金属は、冷却して固化され、その後キャビティから取出される。

　図１４に戻り、工程Ｓ２では、工程Ｓ１で製造した各金属基板、各支持台の上に、反射面の下地となる樹脂部１２２（図４Ｂ参照）を形成する。

　樹脂部を形成する方法としては、インサート成形法や熱圧着法、レプリカ成形法などの型による成形技術を利用することができる。予め反射面の形状精度を満足する型を準備することで、金属基板や支持台に製作誤差があったとしても、その影響を吸収して高精度な反射面形状を形成することができる。

　図１６Ａは、インサート成形法で第二の金属基板１０３に樹脂部を形成する例を示すための模式的な断面図で、図１６Ｂは図１６ＡのＸ－Ｘ線に沿った方向でインサート金型を切った模式的な断面図である。図中、７１は上金型、７２は下金型、１０３は第二の金属基板、６１１、６１３、６２１、６２３はそれぞれ反射面Ｒ１１、反射面Ｒ１３、反射面Ｒ２１、反射面Ｒ２３の下地として形成された樹脂部である。第二の金属基板１０３は、上金型７１と下金型７２に挟持されて上金型７１と密着するように固定されており、第二の金属基板１０３と下金型７２の間にはキャビティが形成されている。各反射面の下地となる樹脂部に高精度な自由曲面形状を転写できるように、下金型７２の内面は高精度に加工されている。図に示すのは、型内の各キャビティに樹脂が注入されて、樹脂部６１１、樹脂部６１３、樹脂部６２１、樹脂部６２３が第二の金属基板１０３の上に形成された状態である。各キャビティに注入された樹脂が冷却されて固化すると、型開きして上金型７１と下金型７２が離間され、樹脂部が形成された第二の金属基板１０３が金型から取出される。第二の金属基板１０３の片側の面に反射面Ｒ１１、反射面Ｒ１３、反射面Ｒ２１、反射面Ｒ２３が配置されているため、インサート成形で容易に樹脂部を形成することが可能である。第一の金属基板１０２、金属製の支持台４、金属製の支持台５の各樹脂部も、同様にして形成することが可能である。 

　なお、樹脂部の材料は、型による成形が可能ならば何ら限定されるものではなく、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、紫外線硬化性樹脂の中から成形のしやすさ、耐久性その他を鑑みて選ぶことができる。例えば、ポリカーボネート樹脂や、アクリル樹脂、ＭＳ樹脂、ポリオレフィン系樹脂などを用いることができる。特に、ポリオレフィン系樹脂は吸湿性が低いので、樹脂の吸湿に伴う反射面の形状変化を抑制することができ、ユニットを使用する湿度環境に影響されず高い測距精度を実現する反射光学ユニットを提供できる。ポリオレフィン系材料の具体例としては、例えば日本ゼオン株式会社製のＺＥＯＮＥＸ（商品名）などを用いることができる。また、必ずしも単一の材料から構成される必要はなく、材料としての特性向上や機能付与のため無機微粒子などが分散されたものを使用することもできる。また、材料の異なる複数の層から構成されても良い。

　なお、樹脂部は、各反射面ごとに独立して設けられていてもよいし、複数の反射面の共通の下地として一体化された形態であってもよい。

　図１４に戻り、工程Ｓ３では、工程Ｓ２で樹脂部が形成された各金属基板および各支持台の上に、反射膜を形成する。反射膜の形成には、さまざまな成膜法を用いることができるが、広く一般的に利用されている蒸着やスパッタ法などを用いることができる。反射膜の材質には、アルミニウムや銀などの反射率の高い金属を用いればよく、４００ｎｍから８００ｎｍの波長域の光に対して、９０％以上の反射率を確保するのが望ましい。さらには、表面保護や反射率向上を目的として誘電体膜などを付加して多層膜としてもよい。 

　図１７は、第二の金属基板１０３の樹脂部６１１、樹脂部６１３、樹脂部６２１、樹脂部６２３の上に、真空蒸着法で反射膜１２３を形成する例を示すための模式図で、８０は真空蒸着装置の真空チャンバ、８１は蒸着源、８２は蒸着マスクである。所定の真空度に減圧された真空チャンバ８０内の所定位置に、第二の金属基板１０３をセットする。所定位置とは、蒸着源８１から、樹脂部６１１、樹脂部６１３、樹脂部６２１、樹脂部６２３が見える位置である。樹脂部６１１、樹脂部６１３、樹脂部６２１、樹脂部６２３以外の第二の金属基板１０３の表面に反射膜材料が付着しないように、真空チャンバ８０内には蒸着マスク８２が配置されている。蒸着源８１から蒸発した反射膜材料は、樹脂部６１１、樹脂部６１３、樹脂部６２１、樹脂部６２３の自由曲面上に堆積され、反射膜１２３を形成する。第二の金属基板１０３の片側の面に反射面Ｒ１１、反射面Ｒ１３、反射面Ｒ２１、反射面Ｒ２３を配置する構成のため、単一の蒸着プロセスで各反射面の反射膜を形成することが可能である。第一の金属基板１０２、金属製の支持台４、金属製の支持台５の各反射膜も、同様にして製造することが可能である。

　なお、真空蒸着装置内に複数の金属基板や支持台をセットできるようにして、一度の蒸着で複数の部材に反射膜を形成できるようにして、量産性を向上させてもよい。スパッタ法などの他の成膜技術を用いる場合も同様である。

　図１４に戻り、工程Ｓ４では、工程Ｓ３で反射膜１２３が形成された第一の金属基板１０２および第二の金属基板１０３を位置合わせして固定する。図４Ａ、図５、図６に示したように、第一の金属基板１０２と第二の金属基板１０３の反射面が対向して左右に２つのＯｆｆ－Ａｘｉａｌ光学系を構成するように、固定部材６および固定部材７を用いて両端を挟持してユニット化する。すなわち、第一の金属基板の反射面と、第二の金属基板の反射面とが、第一結像光学系と第二結像光学系よりなるステレオ撮像光学系を形成するように、第一の金属基板と第二の金属基板を位置合わせする。そして、開口部ＳＰ１よりも第一の金属基板の一方の端部に近い位置および開口部ＳＰ２よりも第一の金属基板の他方の端部に近い位置において、第二の金属基板を第一の金属基板に固定する。

　本実施形態では、第一の金属基板１０２と第二の金属基板１０３の間で大きな温度差が生じない構造にするため、工程Ｓ４において、両金属基板を両端部において熱伝導性部材にて固定する。すなわち、金属基板同士の直接接触により熱良導な熱伝導路が複数形成されるように、固定部材６および固定部材７を用いて第一の金属基板１０２と第二の金属基板１０３を固定している。図４Ａでは、当接部８および当接部９において第一の金属基板１０２と第二の金属基板１０３は当接しており、熱を良好に伝える熱伝導路を２つ形成する。なお、熱伝導路の形成方法は、すでに述べたように種々の形態があり得るが、形態によっては金属基板を位置合わせして固定する工程Ｓ４とは別途に、熱伝導路を形成する工程を図１４の工程フローに挿入してもよい。

　図１４に戻り、工程Ｓ５では、工程Ｓ４でユニット化された金属基板に、イメージセンサを位置合わせして固定する。すなわち、第一結像光学系ＬＯ１の結像位置にイメージセンサＩＭＧ１１を、第二結像光学系ＬＯ２の結像位置にイメージセンサＩＭＧ１２を配置可能にするため、第一の金属基板１０２の所定位置にイメージセンサＩＭＧ１１とイメージセンサＩＭＧ１２を固定する。

　次に、工程Ｓ６では、イメージセンサに最も近い反射面を実装している金属製の支持台４と支持台５の位置を調整し、光軸を合わせた後、第二の金属基板１０３に固定する。通常は、第一結像光学系ＬＯ１と第二結像光学系ＬＯ２について、それぞれ個別に光軸調整を行う。図１８は、工程Ｓ６において、第一結像光学系ＬＯ１の光軸調整のため、反射面Ｒ１５の位置姿勢を調整する状態を模式的に示している。第一結像光学系ＬＯ１については、外光を取入れる第一開口部としての開口部ＳＰ１１と、反射面Ｒ１１、反射面Ｒ１２、反射面Ｒ１３、反射面Ｒ１４、およびイメージセンサＩＭＧ１１は、すでに相対位置が固定されている。光軸調整を容易に行うためには、第一の結像光学系の中でイメージセンサに最も近い反射面Ｒ１５を用いて光軸の調整を行うのが、有利である。そこで、図１８のように、開口部ＳＰ１１から光を入射させ、イメージセンサＩＭＧ１１における結像状態を光像あるいはセンサ出力信号を見ながら観測し、不図示の治具を用いて金属製の支持台４の位置と角度を調整する。位置と角度が調整された金属製の支持台４は、第二の金属基板１０３に固定される。これと同様に、第二結像光学系ＬＯ２についても、不図示の治具を用いて金属製の支持台５の位置と角度を調整して反射面Ｒ２５の光軸を合わせた後、支持台５を第二の金属基板１０３に固定する。この工程により、ステレオ撮像光学系ＳＴＵを含むステレオカメラ本体１０１が完成する。

　図１４に戻り、工程Ｓ７では、工程Ｓ６で完成したステレオカメラ本体１０１を筐体に収納する。図１０に示したように、ステレオカメラ本体１０１を、内側筐体上部材６０３１と内側筐体下部材６０３２で挟むようにして支持し、さらにその外側から外側筐体上部材６０５１と外側筐体下部材６０５２により挟むようにして支持する。そして、外側筐体６０５の上部には、ステレオカメラ装置を自動車等のフロントガラス（ウィンドシールド）に実装するためのアタッチメント部材６０６を接合する。

　以上により、ステレオカメラ本体１０１を実装したステレオカメラ装置が完成する。本実施形態の製造方法によれば、局所的に加熱や冷却を受けた場合でもステレオ計測の精度の低下が抑制されていて、しかも小型なステレオカメラ装置を、低コストで製造可能である。なお、本発明の実施形態である製造方法は、上述した例に限られるものではなく、適宜変更したり、組み合わせたりすることが可能である

［実施例３］
　次に、具体的な実施例を挙げて説明する。
ステレオカメラ本体１０１の金属基板１０２、金属基板１０３、支持台４、支持台５は、Ｍｇ合金（ＡＺ９１Ｄ）のチクソモールド法により成形した。それらの内面には、左右両眼用の２対の結像光学系を構成する反射面が、合わせて１０面（５面×２）形成されている。各反射面は、厚さ約１ｍｍのポリオレフィン系樹脂（日本ゼオン製　ＺＥＯＮＥＸ　Ｅ４８Ｒ（商品名））の層上に、Ａｌ膜を主体とする多層反射膜が被覆された構成とした。

　ポリオレフィン系樹脂は、インサート成形により金属基板や支持台に接合され、多層反射膜は蒸着により成膜されたものである。各反射面は、少なくとも面内ＰＶ値が２μｍ以下の面精度が実現されている。

　熱伝導路は、金属基板１０２と金属基板１０３を当接させることに加え、金属製の固定具も熱伝導路として機能する構成とした。金属基板１０２と金属基板１０３の間の熱コンダクタンスを十分に大きくするために、金属基板１０２、金属基板１０３および金属製の固定具には熱伝導率が２０［Ｗ／ｍＫ］以上で１００［Ｗ／ｍＫ］以下の部材を使用した。

　次に、ステレオカメラ装置の筐体を用いて、次のような温度測定を行った。まず、内側筐体６０３と外側筐体６０５を備えた二重構造の筐体に、ステレオカメラ本体１０１を収納せずに、真夏の直射日光を浴びる自動車内のフロントガラス近傍に設置した。そして、外側筐体６０５上面には直射日光が照射され、外側筐体６０５下面が冷房設備の冷気を受けている状態で、筐体の温度測定を行った。その結果、外側筐体６０５上面は１００℃近く、外側筐体６０５下面は２５℃であり、内側筐体６０３内の雰囲気温度の分布（最高温度と最低温度の差異）は約４℃以内であった。

　次に、上記の二重構造の筐体に上記実施例のステレオカメラ本体を収納して、５０ｍ前方に存在する対象物の測距を行った。その際、二通りの環境下で測定した。

　第一に、通常の室温環境下で筐体の外部には温度分布がほぼなく、内側筐体６０３内の雰囲気温度の分布（以下、ΔＴと記載）が０．５℃という状態での測定を行った。

　第二に、上述したように、真夏の直射日光を浴び、車内で冷房設備が稼動している自動車内のフロントガラス近傍に設置しΔＴ＝４℃となっているときの測定を行った。

　二通りの測定における測距誤差の結果を表１に示す。測距誤差とは、本来、５０ｍと算出されるべき結果に対し、どの程度ずれて算出されたか表す。具体的には、５１ｍと算出された時の誤差は＋２％となる。

　ΔＴ＝０．５℃では誤差約±５％であったものが、ΔＴ＝４℃での誤差は約±７％となったが、誤差の増大は抑制されており、安定した測距が可能であった。

［比較例２］
　次に、比較例２として、フレームの材料に樹脂を用い、フレーム間に熱伝導路を設けなかったステレオカメラ装置について説明する。

　本比較例は、左右両眼の２対の結像光学系の反射面の形状やレイアウトは実施例３と同様であるが、実施例３とは異なり、フレームおよび支持部材の材質に日本ゼオン製　ＺＥＯＮＥＸ　Ｅ４８Ｒ（商品名）を用いた。つまり、フレームと、反射面の下地を構成する樹脂を、射出成形にて一体に成形した。

　そして、実施例３と同じ二重構造の筐体にステレオカメラ本体を収納し、実施例３と同様に５０ｍ前方に存在する対象物について二通りの測距を行った。

　二通りの測定における測距誤差の結果を表３に示す。ΔＴ＝０．５℃では実施例と同等の誤差に収まったが、ΔＴ＝４℃の環境下では誤差が大幅に増大することとなった。フレーム間で温度分布が生じ、結像光学系の特性が変化したためと考えられる。

　以上のように、比較例に比べて実施例は、真夏の直射日光を浴び車内で冷房設備が稼動しているような環境においても、測距の誤差は抑制されており、安定した測距が可能であった。

　本発明に係る反射光学素子によれば、軽量で制振性の高い反射光学系を提供することができる。

　この出願は２０１７年８月２４日に出願された日本国特許出願番号２０１７－１６１３６６、２０１８年４月３日に出願された日本国特許出願番号２０１８－０７１４０７、２０１８年４月３日に出願された日本国特許出願番号２０１８－０７１４０８、および２０１８年８月２０日に出願された日本国特許出願番号２０１８－１５３９２７の優先権を主張するものであり、それらの内容を引用してこの出願の一部とするものである。

１　基板
２　樹脂層
３　反射膜
Ｍ１～Ｍ６　機能部（ミラー）
Ｒ２～Ｒ８　機能部（ミラー）
２１、３１　基体部
２４、３４　連結部
１０１　ステレオカメラ本体
１０２　第一の金属基板
１０３　第二の金属基板
４　金属製の支持台
５　金属製の支持台
６、７　固定部材
８、９　当接部
１１　固定具
１２　金属製の線材
１２１　基材
１２１ａ　曲面
１２２　樹脂部
１２３　反射膜
６０２　支持部材
６０３　内側筐体
６０４　支持部材
６０５　外側筐体
６０６　アタッチメント部材
８００　ステレオカメラ装置
１０００　自動車
１００１　フロントガラス
１００２　乗員席
ＩＭＧ１、ＩＭＧ２、ＩＭＧ１１、ＩＭＧ１２　イメージセンサ
ＬＯ１　第一結像光学系
ＬＯ２　第二結像光学系
Ｒ１１～Ｒ１５、Ｒ２１～Ｒ２５　反射面
ＳＰ１、ＳＰ２、ＳＰ１１、ＳＰ１２　開口部
ＳＴＵ　ステレオ撮像光学系

 

Claims (15)

1. 　金属基板上に、光学面を有する樹脂層を有し、前記光学面に反射膜を設けたミラーを備えた反射光学素子であって、
   　前記金属基板には、第一結像光学系に光を取り込む第一の開口部と、前記第一の開口部から取り込まれた光を反射する第一結像光学系の複数のミラーと、第二結像光学系に光を取り込む第二の開口部と、前記第二の開口部から取り込まれた光を反射する第二結像光学系の複数のミラーと、が設けられ
   　前記金属基板がＭｇを主成分とする合金を含むことを特徴とする反射光学素子。
2. 　前記Ｍｇを主成分とする合金は、Ｍｇ－Ｌｉ合金であることを特徴とする請求項１記載の反射光学素子。
3. 　前記樹脂層の厚さが２０μｍ以上２０００μｍ以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の反射光学素子。
4. 　前記樹脂層がオレフィン系の樹脂を含有することを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載の反射光学素子。
5. 　請求項１～４のいずれか一項に記載の反射光学素子を備えたステレオカメラ装置。
6. 　前記金属基板は、第一の金属基板と第二の金属基板からなり、
   　前記第一の金属基板は、第一結像光学系に光を取り込む第一開口部と、前記第一結像光学系の一部である複数のミラーと、第二結像光学系に光を取り込む第二開口部と、前記第二結像光学系の一部である複数のミラーと、が設けられており、
   　前記第二の金属基板は、前記第一結像光学系の一部である他の複数のミラーと、前記第二結像光学系の一部である他の複数のミラーと、が設けられており、
   　前記第一の金属基板に設けられた複数のミラーと、前記第二の金属基板に設けられた他の複数のミラーとが対向配置されて、前記第一結像光学系と前記第二結像光学系よりなるステレオ撮像光学系が形成されており、
   　前記第一の金属基板と前記第二の金属基板は、前記第一開口部および前記第二開口部よりも前記第一の金属基板の端部側の位置において、互いに固定されてユニットを形成しており、
   　前記第一の金属基板と前記第二の金属基板とが接触する部分に、熱導電性部材を設けている、
   　ことを特徴とする請求項５に記載のステレオカメラ装置。
7. 　前記熱導電性部材は複数であり、前記第一結像光学系と前記第二結像光学系が並ぶ方向に沿って対称に配置されている、
   　ことを特徴とする請求項６に記載のステレオカメラ装置。
8. 　前記熱導電性部材は、前記第一の金属基板と前記第二の金属基板の間に介在する熱伝導材料を含むグリスを含む、
   　ことを特徴とする請求項６または７に記載のステレオカメラ装置。
9. 　前記熱導電性部材は、前記第一の金属基板と前記第二の金属基板の間に配置されたシート状の熱伝導材を含む、
   　ことを特徴とする請求項６または７に記載のステレオカメラ装置。
10. 　前記熱導電性部材は、前記第一の金属基板と前記第二の金属基板を固定する熱伝導性接着剤を含む、
    　ことを特徴とする請求項６または７に記載のステレオカメラ装置。
11. 　前記熱導電性部材は、前記第一の金属基板と前記第二の金属基板を固定する金属製治具を含む、
    　ことを特徴とする請求項６または７に記載のステレオカメラ装置。
12. 　前記第一の金属基板と前記第二の金属基板を固定する前記位置とは別の位置において、前記第一の金属基板および前記第二の金属基板に結合された熱伝導性部材を有する、
    　ことを特徴とする請求項６～１１のいずれか一項に記載のステレオカメラ装置。
13. 　前記ミラーは、前記金属基板の上に配置され自由曲面が形成された樹脂部と、前記樹脂部の前記自由曲面に被覆された反射膜を有する自由曲面ミラーである、
    　ことを特徴とする請求項６～１２のいずれか一項に記載のステレオカメラ装置。
14. 　内側筐体と外側筐体を更に含み、前記ユニットは前記内側筐体と離間するように支持さ
    れ、前記内側筐体は前記外側筐体と離間するように支持されている、
    　ことを特徴とする請求項６～１３のいずれか一項に記載のステレオカメラ装置。
15. 　窓ガラスと、
    　前記窓ガラスよりも乗員席側に設置された請求項５～１４のいずれか一項に記載
    のステレオカメラ装置と、を備える、
    　ことを特徴とする自動車。
    
     

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