(57)【要約】【課題】配置される環境の温度変化に対して変形を抑制した光学素子を提供する。【解決手段】光学素子１３は、基材である金属フレーム３を備える。金属フレーム３は、第１主面である主面３Ａと、主面３Ａとは反対側の第２主面である主面３Ｂとを有する。光学素子１３は、金属フレーム３の主面３Ａ上に設けられた第１樹脂部である樹脂部２１１と、樹脂部２１１上に設けられた反射部１１１と、金属フレーム３の主面３Ｂ上に設けられた第２樹脂部である樹脂部３１１と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材と、
前記基材の第１主面上に設けられ、前記基材の線膨張係数よりも大きい線膨張係数の樹脂を含有する第１樹脂部と、
前記第１樹脂部上に設けられた反射部と、
前記基材の前記第１主面とは反対側の第２主面上に設けられ、前記基材の線膨張係数よりも大きい線膨張係数の樹脂を含有する第２樹脂部と、を備えることを特徴とする光学素子。
【請求項２】
前記第２樹脂部が、前記第１樹脂部に含有される樹脂と同一の組成の樹脂を含有することを特徴とする請求項１に記載の光学素子。
【請求項３】
前記基材において前記第１主面と前記第２主面とをつなぐ端上に設けられ、前記第１樹脂部と前記第２樹脂部とをつなぐ第３樹脂部を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の光学素子。
【請求項４】
前記第３樹脂部にゲート痕が形成されていることを特徴とする請求項３に記載の光学素子。
【請求項５】
前記基材において前記第３樹脂部が設けられた端とは反対側の端上に設けられ、前記第１樹脂部と前記第２樹脂部とをつなぐ第４樹脂部を備えることを特徴とする請求項３又は４に記載の光学素子。
【請求項６】
前記第１主面上に前記第１樹脂部が複数設けられ、複数の前記第１樹脂部上に各々、前記反射部が設けられていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光学素子。
【請求項７】
前記第１樹脂部上に前記反射部が複数設けられていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の光学素子。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の光学素子と、
撮像素子と、を備える撮像装置。
【請求項９】
基材の第１主面上に前記基材の線膨張係数よりも大きい線膨張係数の樹脂を含有する第１樹脂部を形成し、前記第１主面とは反対側の第２主面上に前記基材の線膨張係数よりも大きい線膨張係数の樹脂を含有する第２樹脂部を形成する第１形成工程と、
前記第１樹脂部上に反射部を形成する第２形成工程と、を備えたことを特徴とする光学素子の製造方法。
【請求項１０】
前記第１形成工程では、前記基材を金型にインサートし、前記金型内に溶融樹脂を射出して、前記基材の第１主面上に第１樹脂部を形成するとともに、前記第１主面とは反対側の第２主面上に第２樹脂部を形成することを特徴とする請求項９に記載の光学素子の製造方法。
【請求項１１】
前記第１形成工程では、前記基材の端と前記金型との間に、前記第１主面の側の第１空間と前記第２主面の側の第２空間とを連通させる溶融樹脂の第１流路が形成されるように、前記基材を前記金型にインサートすることを特徴とする請求項１０に記載の光学素子の製造方法。
【請求項１２】
前記第１流路には、ゲートが接続されていることを特徴とする請求項１１に記載の光学素子の製造方法。
【請求項１３】
前記第１形成工程では、前記基材において前記金型と共に前記第１流路を形成する端とは反対側の端と、前記金型との間に、前記第１空間と前記第２空間とを連通させる第２流路が形成されるように、前記基材を前記金型にインサートすることを特徴とする請求項１１又は１２に記載の光学素子の製造方法。
【請求項１４】
前記第１形成工程では、前記基材を前記金型により形成される複数のキャビティに跨って配置し、前記複数のキャビティの各々に溶融樹脂を射出することで複数の前記第１樹脂部及び複数の前記第２樹脂部を形成し、
前記第２形成工程では、前記複数の第１樹脂部の各々に前記反射部を形成することを特徴とする請求項１０乃至１３のいずれか１項に記載の光学素子の製造方法。
【請求項１５】
前記第２形成工程では、前記第１樹脂部に複数の前記反射部を形成することを特徴とする請求項９乃至１４のいずれか１項に記載の光学素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、反射部を有する光学素子、及び光学素子を有する撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車をはじめとする移動体においては、撮像装置を車室内に設置し、車外の物体との距離を測定して自動運転や運転支援に役立てる技術が開発されている。この種の撮像装置として、特許文献１には、ステレオ撮像光学系を有するカメラが開示されている。特許文献１に記載のステレオ撮像光学系は、複数の反射面を鏡筒部材の表面に形成して構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−４４７２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
監視カメラや車載カメラ等の撮像装置においては、従来よりも更に高精度な撮像画像が求められてきている。したがって、撮像装置に用いられる反射面には、高精度な撮像画像を得るために、高い形状精度が求められてきている。特に、撮像装置が車両に搭載される場合や屋外などに設置される場合、撮像装置は温度変化に晒されることになり、撮像装置に用いられる反射面には過酷な温度環境においても高い形状精度が求められている。
【０００５】
そこで本発明の目的は、配置される環境の温度変化に対して変形を抑制した光学素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の光学素子は、基材と、前記基材の第１主面上に設けられ、前記基材の線膨張係数よりも大きい線膨張係数の樹脂を含有する第１樹脂部と、前記第１樹脂部上に設けられた反射部と、前記基材の前記第１主面とは反対側の第２主面上に設けられ、前記基材の線膨張係数よりも大きい線膨張係数の樹脂を含有する第２樹脂部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、配置される環境の温度変化に対して光学素子の変形が抑制され、反射部の形状精度を高い状態に保持することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１実施形態のステレオカメラ本体の模式的な断面図。
【図２】第１実施形態のステレオカメラ本体の外観斜視図。
【図３】第１実施形態のステレオカメラ本体の外観斜視図。
【図４】第１実施形態のステレオカメラ本体の金属フレームの構成を示す図。
【図５】第１実施形態の二重構造の筐体の具体的構成を示す図。
【図６】第１実施形態のステレオカメラ装置の外観斜視図。
【図７】（ａ）第１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。（ｂ）第１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。
【図８】（ａ）第１実施形態の製造手順を説明するためのフローチャート。（ｂ）第１実施形態の樹脂部を形成する工程を説明するためのフローチャート。
【図９】（ａ），（ｂ）第１実施形態の樹脂部を形成する工程を説明するための図。
【図１０】第１実施形態の樹脂部を形成する工程を説明するための図。
【図１１】（ａ），（ｂ）第１実施形態の樹脂部を形成する工程を説明するための図。
【図１２】（ａ），（ｂ），（ｃ）第１実施形態の成形品を説明するための図。
【図１３】第１実施形態の反射部を形成する工程を説明するための図。
【図１４】（ａ）第２実施形態の光学素子の正面図。（ｂ）第２実施形態の樹脂部を形成する工程を説明するための図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明を実施するための形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
［第１実施形態］
以下、撮像装置の一例であるステレオカメラ装置について説明する。ステレオカメラ装置は、広角なステレオ撮像光学系を有し、被写体までの距離を測定するのに用いる監視カメラや車載カメラ、若しくは被写体の形状を測定するのに用いる３次元形状取得カメラ等である。以下、ステレオカメラ装置が車載カメラである場合を例に説明する。
【００１０】
図１は、第１実施形態に係るステレオカメラ装置のステレオカメラ本体の模式的な断面図である。図１に示すステレオカメラ本体１は、複数の光学素子１２，１３，１４，１５を備えている。各光学素子１２，１３，１４，１５は、金属製の基材と、光を反射する部材で構成された反射部とを有するミラー素子である。これら光学素子１２，１３，１４，１５により、ステレオ撮像光学系ＳＴＵが形成されている。ステレオ撮像光学系ＳＴＵは、図中、右側の第１結像光学系である結像光学系ＬＯ１と、図中、左側の第２結像光学系である結像光学系ＬＯ２とにより構成されている。
【００１１】
結像光学系ＬＯ１は、外光を取入れる第１開口部としての開口部ＳＰ１と、第１反射部としての、反射部１１１、反射部１１２、反射部１１３、反射部１１４及び反射部１１５とを有する。結像光学系ＬＯ２は、外光を取入れる第２開口部としての開口部ＳＰ２と、第２反射部としての、反射部１２１、反射部１２２、反射部１２３、反射部１２４及び反射部１２５とを有する。各反射部１１１〜１１５，１２１〜１２５は、自由曲面ミラーとして形成されている。開口部ＳＰ１と開口部ＳＰ２は、結像光学系ＬＯ１及び結像光学系ＬＯ２の絞りとして用いても良い。
【００１２】
図１では、一点鎖線で結像光学系ＬＯ１及び結像光学系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部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、結像光学系ＬＯ１と結像光学系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。
【００１３】
光学素子１２は、基材の一例である第１フレームとしての金属フレーム２を有する。光学素子１３は、基材の一例である第２フレームとしての金属フレーム３を有する。光学素子１４は、基材の一例である金属製の支持台４を有する。光学素子１５は、基材の一例である金属製の支持台５を有する。金属フレーム２，３及び支持台４，５は、例えば切削加工法、ダイカスト成形法、プレス成形法、又はチクソモールド成形法などの技術により製造される。用いる金属材料は、良熱伝導材料が好ましく、例えば合金でもよい。アルミニウム合金やマグネシウム合金などの軽量金属を用いれば、金属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の基材を製造することが可能になる。
【００１４】
結像光学系ＬＯ１と結像光学系ＬＯ２は、以下のように、金属フレーム２，３および支持台４，５に実装されている。金属フレーム２には、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ＳＰ１と、結像光学系ＬＯ１の一部を構成する反射部１１２及び反射部１１４とが設けられている。また、金属フレーム２には、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ＳＰ２と、結像光学系ＬＯ２の一部を構成する反射部１２２及び反射部１２４とが設けられている。さらに、金属フレーム２には、結像光学系ＬＯ１の結像面に当たる位置に、撮像素子であるイメージセンサＩＭＧ１が固定され、結像光学系ＬＯ２の結像面に当たる位置に、撮像素子であるイメージセンサＩＭＧ２が固定されている。なお、本実施形態では、撮像部が一対のイメージセンサＩＭＧ１，ＩＭＧ２で構成されているが、これに限定するものではない。撮像部が例えば１つのイメージセンサで構成され、イメージセンサの左右２つの領域に結像光学系ＬＯ１，ＬＯ２の結像面が位置するようにしてもよい。
【００１５】
イメージセンサＩＭＧ１，ＩＭＧ２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部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。
【００１６】
金属フレーム３には、結像光学系ＬＯ１の一部を構成する反射部１１１と反射部１１３、及び結像光学系ＬＯ２の一部を構成する反射部１２１と反射部１２３が設けられている。金属フレーム３には支持台４及び支持台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には結像光学系ＬＯ１の最終の反射部１１５が、支持台５には結像光学系ＬＯ２の最終の反射部１２５がそれぞれ設けられている。イメージセンサＩＭＧ１及びイメージセンサＩＭＧ２の撮像面に各結像光学系から適切に結像されるように、反射部１１５及び反射部１２５は支持台４及び支持台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のである。
【００１７】
金属フレーム２と金属フレーム３は、位置合わせされ、固定部材６及び固定部材７により長手方向の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つの金属フレームに設けられた反射部が対向して左右に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。結像光学系ＬＯ１と結像光学系ＬＯ２を構成する複数の反射部は、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。このような反射部を備えることで、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部や絞り面を同じ金属フレーム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。
【００１８】
金属フレーム２と金属フレーム３とが両端部において熱伝導良好に当接し、両金属フレーム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、金属フレーム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及び固定部材７を用いて金属フレーム２と金属フレーム３とを固定している。図１において、当接部８及び当接部９において金属フレーム２と金属フレーム３とが当接しており、熱を良好に伝える熱伝導路が２つ形成されている。
【００１９】
当接部８及び当接部９において接触面積が十分に大きくなるように、金属フレーム２と金属フレーム３とが接触する部分は、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及び当接部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、金属フレーム２と金属フレーム３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。
【００２０】
ステレオカメラ本体１の構造の理解を容易にするため、図２及び図３にステレオカメラ本体１の外観斜視図を示す。図２は奇数番目の反射部が見える角度から見た斜視図で、図３は偶数番目の反射部及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２における偶数番目の反射部と、図３における奇数番目の反射部は、直接的には見えない位置にあるが、反射部が配置されている位置の裏側の金属フレームに、（  ）付で反射部の番号を図示している。
【００２１】
本実施形態では、金属フレーム２，３は、長手方向に延びる金属部材である。金属フレーム２，３の長手方向が左右方向であり、短手方向が上下方向である。よって、結像光学系ＬＯ１は、金属フレーム２，３の長手方向の一方側に配置され、結像光学系ＬＯ１に対称配置される結像光学系ＬＯ２は、金属フレーム２，３の長手方向の他方側に配置されている。
【００２２】
次に、実施形態の金属フレーム２，３や金属製の支持台４，５に設けられた反射部について説明する。金属フレームあるいは金属製の支持台の母材の表面を反射部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部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。
【００２３】
そこで、本実施形態では、図１に示すように、金属フレーム２の第１主面上である主面２Ａ上に、形状精度が高い、複数の第１樹脂部である樹脂部２１２，２１４，２２２，２２４を形成している。そして、第１樹脂部上である樹脂部２１２，２１４，２２２，２２４上に、金属を材料とする反射膜からなる反射部１１２，１１４，１２２，１２４を形成している。また、金属フレーム３の第１主面上である主面３Ａ上に、形状精度が高い、複数の第１樹脂部である樹脂部２１１，２１３，２２１，２２３を形成している。そして、樹脂部２１１，２１３，２２１，２２３上に、金属を材料とする反射膜からなる反射部１１１，１１３，１２１，１２３を形成している。また、支持台４の第１主面上である主面４Ａ上に、形状精度が高い、１つの第１樹脂部である樹脂部２１５を形成している。そして、樹脂部２１５上に、金属を材料とする反射膜からなる反射部１１５を形成している。また、支持台５の第１主面上である主面５Ａ上に、形状精度が高い、１つの第１樹脂部である樹脂部２２５を形成している。そして、樹脂部２２５上に、金属を材料とする反射膜からなる反射部１２５を形成している。これにより、炎天下に駐車された高温状態からカーエアコンの冷風が光学素子に当たり急激に冷やされるなど、雰囲気温度に差が生じても、熱伝導性の良好な金属フレーム２，３及び金属製の支持台４，５により、光学素子の温度を均一にすることができる。これにより、高い結像性能を維持することができる。
【００２４】
金属製の基材である金属フレーム２，３及び支持台４，５の厚みは、０．３ｍｍ以上３ｍｍ以下が好ましい。基材の厚みが０．３ｍｍよりも薄いと、基材の熱容量が小さく、温度を均一にする効果が小さいためである。また基材の厚みが３ｍｍよりも厚いと、光学素子全体としての重量が増えるためである。また、基材をチクソモールド成形法やダイカスト成形法といった生産性の高い加工法で製造しようとした場合、基材の厚みが３ｍｍよりも厚いと、基材の厚みが３ｍｍ以下の場合に比べ、製造される基材の形状精度が低くなるためである。
【００２５】
各樹脂部２１１，２１２，２１３，２１４，２１５，２２１，２２２，２２３，２２４，２２５は、それぞれのミラー形状に合わせて形成された金属製の基材に、それぞれ略一定の厚みに形成されている。各樹脂部において厚みのばらつきは０．２ｍｍ以下であるのが好ましい。
【００２６】
また、各樹脂部２１１，２１２，２１３，２１４，２１５，２２１，２２２，２２３，２２４，２２５の厚みは、０．３ｍｍ以上２ｍｍ以下が好ましい。各樹脂部の厚みが０．３ｍｍよりも薄いと、射出成形時に溶融樹脂の流動抵抗が大きくなり、高速高圧で樹脂を充填しなければならなくなるため、ゲート側と反ゲート側での形状精度に差が出ることがある。また樹脂は金属に比べ熱伝導率が低いため、各樹脂部の厚みが２ｍｍよりも厚いと、金属製の基材を用いて光学素子の温度を均一にする効果が小さいためである。
【００２７】
金属フレーム２の主面２Ａ、金属フレーム３の主面３Ａ、支持台４の主面４Ａ、及び支持台５の主面５Ａにおいて、第１樹脂部が設けられる部分は、反射部の形状を模した曲面、本実施形態では凹面に形成されている。主面２Ａ，３Ａ，４Ａ，５Ａは、高い形状精度の面が形成されているのが好適であるが、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。第１樹脂部である各樹脂部２１１，２１２，２１３，２１４，２１５，２２１，２２２，２２３，２２４，２２５の表面には、回転非対称な曲率を有した曲面が、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。高精度な曲面の上には、例えば金属を蒸着するなどの方法で、反射膜からなる反射部１１１，１１２，１１３，１１４，１１５，１２１，１２２，１２３，１２４，１２５が形成されている。反射部の表面が反射面となる。
【００２８】
本実施形態では、図１に示すように、反射部１１１〜１１５，１２１〜１２５は、各樹脂部２１１〜２１５，２２１〜２２５に独立して設けられている。つまり、１つの第１樹脂部に対して１つの反射部が設けられている。
【００２９】
光学素子１３を例に説明する。金属フレーム３の主面３Ａ上には、第１樹脂部が複数設けられている。具体的には、主面３Ａ上には、結像光学系ＬＯ１に対応する第１樹脂部が複数設けられ、結像光学系ＬＯ２に対応する第１樹脂部が複数設けられている。複数の樹脂部２１１，２１３の各々に、結像光学系ＬＯ１の一部を構成する反射部が１つずつ設けられ、複数の樹脂部２２１，２２３の各々に、結像光学系ＬＯ２の一部を構成する反射部が１つずつ設けられている。樹脂部２１１，２１３に設けられた反射部１１１，１１３からなる結像光学系ＬＯ１の反射部群１３１と、樹脂部２２１，２２３に設けられた反射部１２１，１２３からなる結像光学系ＬＯ２の反射部群１３２とが、左右対称に配置されている。このように、光学素子１３は、左右対称の一対の反射部群１３１，１３２を有することで、ステレオ撮像光学系ＳＴＵの一部を構成することになる。光学素子１２についても同様である。
【００３０】
樹脂部２１１〜２１５，２２１〜２２５を構成する樹脂は、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。樹脂は透明である必要はないが、ミラーとしての機能を高くするためには非晶性の光学用樹脂が好ましい。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部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。ポリオレフィン系樹脂の具体例としては、例えば日本ゼオン株式会社製のＺＥＯＮＥＸ（登録商標）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。
【００３１】
樹脂部や反射部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部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つの金属フレーム２，３と２つの支持台４，５に反射部を配置する構成としている。具体的には、複数の光学素子１２〜１５を組み合わせることで、２つの結像光学系ＬＯ１，ＬＯ２が形成されている。
【００３２】
更に詳述すると、図４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部が形成される金属フレーム２と、入射側から数えて奇数番目に反射する反射部が形成される金属フレーム３を、別フレームとしている。さらに、最終段の反射部が形成される支持台４および支持台５を、金属フレーム３に設けている。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部の位置姿勢で調整する必要がない場合には、最終段の反射部も金属フレーム３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部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る。
【００３３】
ステレオカメラ本体１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１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１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１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１に及ぶのを抑制するために、ステレオカメラ本体１を二重構造の筐体内に実装する。
【００３４】
図５に、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６０３，６０５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１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。
【００３５】
外側筐体６０５の上部には、ステレオカメラ装置８００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。
【００３６】
図６は、ステレオカメラ装置８００の外観斜視図である。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ＳＰ１及び開口部ＳＰ２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。
【００３７】
図７（ａ）及び図７（ｂ）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、自動車１０００は、フロントガラス（ウィンドシールド）１００１、乗員席１００２を有する。ステレオカメラ装置８００は、図７（ａ）及び図７（ｂ）に図示するように、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。
【００３８】
本実施形態のステレオカメラ装置８００は、図７（ａ）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７（ｂ）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。
【００３９】
尚、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。
【００４０】
なお、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。
【００４１】
ここで、基材に対して片側のみに樹脂部を設けた場合、ステレオカメラ装置の置かれる環境温度が変化した際に、光学素子が変形する、具体的には、基材に反りが生じ、反射部が変形することが判明した。基材と樹脂とは、線膨張係数が異なるため、その線膨張係数の違い、即ち伸縮量の違いから、基材に反りが生じたものと推測される。具体的に説明すると、環境温度が常温よりも高温となった場合、樹脂部の線膨張係数が基材の線膨張係数より大きいと、樹脂部は基材よりも伸びようとする。その結果、基材に反りが生じ、基材と共に樹脂部も反りが生じるため、反射部が変形したものと推測される。環境温度が常温よりも低温となる場合には、樹脂部が基材よりも収縮して、反射部が変形したものと推測される。
【００４２】
そこで、本実施形態では、図１に示すように、金属フレーム２の主面２Ａとは反対側の第２主面上である主面２Ｂ上に、第２樹脂部である樹脂部３１２，３１４，３２２，３２４が設けられている。また、金属フレーム３の主面３Ａとは反対側の第２主面上である主面３Ｂ上に、第２樹脂部である樹脂部３１１，３１３，３２１，３２３が設けられている。また、支持台４の主面４Ａとは反対側の第２主面上である主面４Ｂ上に、第２樹脂部である樹脂部３１５が設けられている。また、支持台５の主面５Ａとは反対側の第２主面上である主面５Ｂ上に、第２樹脂部である樹脂部３２５が設けられている。
【００４３】
即ち、基材を挟むように、基材の線膨張係数よりも大きい線膨張係数の樹脂を含有する、第１樹脂部と第２樹脂部とが設けられている。金属フレーム３に設けられた樹脂部２１１，３１１を例に説明すると、金属フレーム３を挟むように樹脂部２１１，３１１が設けられている。換言すると、樹脂部３１１は、金属フレーム３を挟んで樹脂部２１１に対向して配置されている。同様に、第２樹脂部としての樹脂部３１２〜３１５，３２１〜３２５も、金属フレーム２、金属フレーム３、支持台４又は支持台５を挟んで樹脂部２１２〜２１５，２２１〜２２５に対向して配置されている。
【００４４】
金属フレーム２，３及び支持台４，５の両側に樹脂部を設けることにより、ステレオカメラ装置８００が置かれた環境の温度が変化しても、金属フレーム３，４及び支持台４，５の変形（反り）が抑制され、反射部の変形が抑制されることを見出した。ここで、第１樹脂部と第２樹脂部を構成する樹脂は、異なる組成であってもよいが、反射部の変形をより小さくするという観点において、同じ組成であることが好ましい。
【００４５】
金属フレーム３、一対の樹脂部２１１，３１１及び反射部１１１に着目して推測される作用について説明する。図６に示すステレオカメラ装置８００、即ち光学素子１３が置かれている環境の温度が変化した場合、図１に示す樹脂部２１１は、金属フレーム３よりも伸縮しようとするが、同様に樹脂部３１１も、金属フレーム３よりも伸縮しようとすると考えられる。そのため、樹脂部２１１により金属フレーム３を変形させようとする力と、樹脂部３１１により金属フレーム３を変形させようとする力とが相殺し合い、その結果、金属フレーム３の反りが抑制され、反射部１１１の変形が抑制されたものと考えられる。他の反射部１１２〜１１５，１２１〜１２５についても同様である。
【００４６】
このように、環境の温度が変化しても、一対の樹脂部により金属フレーム２，３及び支持台４，５の反りが抑制される。金属フレーム２，３及び支持台４，５の反りが抑制されるので、反射部１１１〜１１５，１２１〜１２５の変形が抑制され、反射部１１１〜１１５，１２１〜１２５の反射面の形状を高精度な状態に保つことができる。その結果、ステレオカメラ装置８００により得られる撮像画像を高品質に保つことができる。
【００４７】
第１樹脂部である各樹脂部２１１〜２１５，２２１〜２２５の厚みから第２樹脂部である各樹脂部３１１〜３１５，３２１〜３２５の厚みを引いた値が、−０．２ｍｍ以上＋０．０５ｍｍ以下の範囲にあることが好ましい。樹脂流動時の流動バランスの観点から、第１樹脂部の厚みと第２樹脂部の厚みとが等しいことが好ましいが、基材の厚みにもばらつきが生じる。金型により光学素子全体の厚みはほぼ均一に保たれるため、この金属製の基材の厚みばらつきを、第２樹脂部の厚みで吸収することが好ましい。このため、以上の範囲であるのが好ましい。
【００４８】
以下に、光学素子の製造方法について詳細に説明する。なお、図１に示す各光学素子１２〜１５の製造方法は同一であるため、以下、光学素子１３を例に説明する。図８（ａ）は、光学素子の製造手順を説明するためのフローチャートである。光学素子の製造方法は、大別すると、図８（ａ）に示すように、第１形成工程である工程Ｓ１０１と、第２形成工程である工程Ｓ１０２とを有する。工程Ｓ１０１では、基材である金属フレーム３に、第１樹脂部である樹脂部２１１，２１３，２２１，２２３と、第２樹脂部である樹脂部３１１，３１３，３２１，３２３を形成する。工程Ｓ１０２では、樹脂部２１１，２１３，２２１，２２３の表面に反射膜である反射部１１１，１１３，１２１，１２３を形成する。
【００４９】
樹脂部を形成する工程Ｓ１０１では、インサート成形法、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して樹脂部を形成するのが好ましい。予め反射部の形状精度を満足する型を準備することで、金属製の基材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部を形成することができる。特に、生産性の高いインサート成形法が好適である。本実施形態では、工程Ｓ１０１においてインサート成形法により樹脂部を形成する。以下、工程Ｓ１０１について詳細に説明する。図８（ｂ）は、第１形成工程を説明するためのフローチャートである。
【００５０】
まず、図８（ｂ）に示すインサート工程である工程Ｓ１１１において、用意しておいた金属フレーム３を金型にインサートする。図９（ａ）及び図９（ｂ）は、第１実施形態の樹脂部を形成する工程を説明するための図である。図９（ａ）は、金型６０に金属フレーム３をインサートした状態を示す説明図である。図９（ｂ）は、図９（ａ）のＩＸＢ線に沿う金型６０の断面図である。金型６０は、図９（ｂ）に示すように固定型６１と、固定型６１に対して型締め方向及び型開き方向に可動する可動型６２とを有する。
【００５１】
工程Ｓ１１１について、図９（ａ）及び図９（ｂ）を参照しながら具体的に説明すると、まず金型６０を型開きした状態で固定型６１又は可動型６２に金属フレーム３を位置決めする。例えば、固定型６１又は可動型６２に不図示の位置決めピンが設けられており、不図示の位置決めピンに、図９（ａ）に示す金属フレーム３の穴Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３を嵌め込むことで、金属フレーム３を固定型６１又は可動型６２に位置決めする。そして、図９（ｂ）に示すように金型６０を型締めする。これにより、金属フレーム３は、固定型６１と可動型６２とに挟持され、金型６０に位置決め保持されて金型６０の内部にインサートされる。
【００５２】
金型６０を型締めすることにより、金型６０の内部には、図９（ａ）に示すように複数のキャビティＣＶ１１，ＣＶ１２，ＣＶ２１，ＣＶ２２が形成される。金属フレーム３は、金型６０内において、複数のキャビティＣＶ１１，ＣＶ１２，ＣＶ２１，ＣＶ２２に跨って配置されている。各反射部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、固定型６１においてキャビティＣＶ１１，ＣＶ１２，ＣＶ２１，ＣＶ２２を画成する内面、図９（ｂ）においては内面６１Ａが、高精度に加工されている。
【００５３】
キャビティＣＶ１１は、図１に示す樹脂部２１１及び樹脂部３１１を形成するための空間である。キャビティＣＶ１２は、図１に示す樹脂部２１３及び樹脂部３１３を形成するための空間である。キャビティＣＶ２１は、図１に示す樹脂部２２１及び樹脂部３２１を形成するための空間である。キャビティＣＶ２２は、図１に示す樹脂部２２３及び樹脂部３２３を形成するための空間である。
【００５４】
本実施形態では、固定型６１により反射部の下地となる図１に示す樹脂部２１１，２１３，２２１，２２３を形成するため、金属フレーム３は、固定型６１に形成された不図示の位置決めピンにより、固定型６１に高精度に位置決めされる。よって、金属フレーム３の厚みのばらつき（誤差）は、樹脂部２１１，２１３，２２１，２２３とは反対側に形成される図１に示す樹脂部３１１，３１３，３２１，３２３により吸収されることになる。
【００５５】
金型６０の内部には、各キャビティＣＶ１１，ＣＶ１２，ＣＶ２１，ＣＶ２２に連通する、スプルーＳ、ランナーＲ１１，Ｒ１２，Ｒ２１，Ｒ２２及びゲートＧ１１，Ｇ１２，Ｇ２１，Ｇ２２からなる溶融樹脂の流路が形成されている。キャビティＣＶ１１，ＣＶ１２，ＣＶ２１，ＣＶ２２の各々に、一つのゲートが独立して設けられている。
【００５６】
本実施形態では、キャビティＣＶ１１において、金型６０にインサートされた金属フレーム３の主面３Ａと金型６０との間には第１空間である空間Ｒ１が設けられ、主面３Ｂと金型６０との間には第２空間である空間Ｒ２が設けられている。
【００５７】
キャビティＣＶ１１において、金属フレーム３において主面３Ａと主面３Ｂとをつなぐ短手方向（上下方向）の一対の端３Ｃ，３Ｄのうち、第１端である端３Ｃは、金型６０と間隔が空けられている。このように金属フレーム３を金型６０に配置することにより、端３Ｃと金型６０との間には、主面３Ａ側の空間Ｒ１と、主面３Ｂ側の空間Ｒ２とを連通させる、溶融樹脂の第１流路である流路（空間）Ｒ３が形成される。本実施形態では、ゲートＧ１１は、流路Ｒ３に接続されている。この金属フレーム３の端３Ｃと金型６０とで形成される流路Ｒ３により、空間Ｒ１と空間Ｒ２とが連通するので、キャビティＣＶ１１に接続するゲートを複数配置する必要がない。
【００５８】
また、キャビティＣＶ１１において、主面３Ａと主面３Ｂとをつなぐ、金属フレーム３の短手方向の一対の端３Ｃ，３Ｄのうち、端３Ｃとは反対側（つまり反ゲート側）の第２端である端３Ｄは、金型６０と間隔が空けられている。このように金属フレーム３を金型６０に配置することにより、端３Ｄと、金型６０との間には、空間Ｒ１と空間Ｒ２とを連通させる溶融樹脂の第２流路である流路（空間）Ｒ４が形成される。
【００５９】
図１０は、第１実施形態の樹脂部を形成する工程を説明するための図である。この図１０には、樹脂部を成形するための射出成形装置６００を図示している。図８（ｂ）における射出工程である工程Ｓ１１２では、射出成形装置６００により金型内の各キャビティＣＶ１１，ＣＶ１２，ＣＶ２１，ＣＶ２２に、溶融樹脂を射出する。具体的に説明すると、ペレット状の樹脂７３をホッパ７２に投入すると、ペレット状の樹脂７３はヒータ７４で加熱されて液状化し、スクリュー７５により押圧されてシリンダ７６内を貯留部７７に向けて流動する。そして、貯留部７７に貯められた液状の溶融樹脂は、高速射出ユニットの作用によりノズル７９から射出される。
【００６０】
溶融樹脂は、図９（ａ）におけるスプルーＳ、各ランナーＲ１１，Ｒ１２，Ｒ２１，Ｒ２２及び各ゲートＧ１１，Ｇ１２，Ｇ２１，Ｇ２２を通じて、各キャビティＣＶ１１，ＣＶ１２，ＣＶ２１，ＣＶ２２に供給される。キャビティＣＶ１１を例に説明すると、図９（ｂ）に示すように、ゲートＧ１１からキャビティＣＶ１１に流入した溶融樹脂は、流路Ｒ３を通じて空間Ｒ１，Ｒ２に分岐して流れる。このように、１つのゲートＧ１１から両方の空間Ｒ１，Ｒ２に同時に溶融樹脂を充填することが可能となる。従って、金属フレーム３にかかる溶融樹脂から受ける圧力は、主面３Ａの側と主面３Ｂの側とで相殺することが可能となる。これにより、金属フレーム３にかかる圧力の分布や温度の分布が、成形ショットごとにばらつくのが防止され、再現性の高い光学素子１３の製造が可能となる。また主面３Ａの側の空間Ｒ１を流動した溶融樹脂と、主面３Ｂの側の空間Ｒ２を流動した溶融樹脂とが、ゲート側とは反対側の流路（空間）Ｒ４で合流することになり、金属フレーム３を樹脂で包むことになる。キャビティＣＶ１２，ＣＶ２１，ＣＶ２２においても同様に溶融樹脂が充填される。
【００６１】
図１１（ａ）及び図１１（ｂ）は、第１実施形態の樹脂部を形成する工程を説明するための図である。図１１（ａ）は、金型６０の模式図、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）に示すＸＩＢ−ＸＩＢ線に沿う金型６０の断面図である。図１１（ａ）及び図１１（ｂ）に示すように、キャビティＣＶ１１，ＣＶ１２，ＣＶ２１，ＣＶ２２に溶融樹脂Ｍが充填される。
【００６２】
キャビティＣＶ１１，ＣＶ１２，ＣＶ２１，ＣＶ２２に溶融樹脂Ｍを充填した後、キャビティＣＶ１１，ＣＶ１２，ＣＶ２１，ＣＶ２２内を溶融樹脂Ｍにより所定の圧力に一定時間に亘って保圧する（図８（ｂ）の工程Ｓ１１３）。その後、金型６０内の溶融樹脂Ｍを冷却することで（図８（ｂ）の工程Ｓ１１４）、溶融樹脂Ｍを固化させる。その後、金型６０を型開きして（図８（ｂ）の工程Ｓ１１５）、金型６０から成形品を取り出す。
【００６３】
以上のインサート成形法により、金属フレーム３の表面の側に、反射部の下地となる樹脂部２１１，２１３，２２１，２２３（図１）が形成されるとともに、金属フレーム３の裏面の側に、樹脂部３１１，３１３，３２１，３２３（図１）が形成される。このように、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。
【００６４】
なお、図９（ａ）に示したランナーの配置では、一つのスプルーＳから一つの光学素子へと樹脂流路を設けているが、一つのスプルーからランナーをさらに分岐して、複数の光学素子へと同時に樹脂流動させる、いわゆる多数個取り成形としてもよい。
【００６５】
図１２（ａ）、図１２（ｂ）及び図１２（ｃ）は、第１実施形態の成形品を説明するための図である。図１２（ａ）は、金型６０から取り出した成形品の正面図である。図１２（ａ）に示す中間品である成形品ＭＯは、金属フレーム３に樹脂部２１１，２１３，２２１，２２３，３１１，３１３，３２１，３２３が成形されて構成されている。成形品ＭＯには、スプルー樹脂ＳＡ及びランナー樹脂ＲＡがつながっている。このため、成形品ＭＯからこれらを取り除く必要がある。よって、ゲートに対応する位置を不図示の切断機によって切断する（図８（ｂ）の工程Ｓ１１６）。
【００６６】
図１２（ｂ）は、成形品ＭＯの正面図である。成形品ＭＯにおいてゲートに対応する位置からランナー樹脂ＲＡを取り除くと、成形品ＭＯには、ゲート痕ＧＡが残る。樹脂部２１１，３１１の部分を例に具体的に説明する。図１２（ｃ）は、図１２（ｂ）のＸＩＩＣ−ＸＩＩＣ線に沿う成形品ＭＯの断面図である。図１２（ｃ）に示すように、金属フレーム３の主面３Ａには樹脂部２１１が形成され、主面３Ｂには樹脂部３１１が形成されている。
【００６７】
金属フレーム３の端３Ｃ上には、図１１（ｂ）の流路Ｒ３に対応する位置に、樹脂部２１１と樹脂部３１１とをつなぐ第３樹脂部である樹脂部４１１が形成されている。この樹脂部４１１には、ゲート痕ＧＡが形成されている。
【００６８】
金属フレーム３の端３Ｃとは反対側の端３Ｄ上には、図１１（ｂ）の流路Ｒ４に対応する位置に、樹脂部２１１と樹脂部３１１とをつなぐ第４樹脂部である樹脂部５１１が形成されている。これら樹脂部２１１，３１１，４１１，５１１は、金属フレーム３を包むように一体に形成されている。これにより、金属フレーム３から樹脂部２１１及び樹脂部３１１が剥離し難くなっている。よって、反射部１１１の反射面形状を高精度に保つことができる。また、仮に樹脂部２１１及び樹脂部３１１の一方又は両方が金属フレーム３から剥離したとしても、金属フレーム３から剥離した樹脂部２１１及び／又は樹脂部３１１が脱落するのを防ぐことができる。本実施形態では、樹脂部４１１，５１１のうち、一方が金属フレーム３に対して上方、他方が金属フレーム３に対して下方に位置しており、樹脂部２１１，３１１の脱落を効果的に防止している。
【００６９】
なお、樹脂部５１１を配置するのが好適であるが、樹脂部５１１を省略、即ち金属フレーム３の端３Ｄが外部に露出していてもよい。この場合、例えば樹脂部２１１が金属フレーム３から剥離したとしても、剥離した樹脂部２１１は、樹脂部４１１を通じて樹脂部３１１に支持されることになる。逆に樹脂部３１１が剥離する場合も同様である。また、この場合、外部に露出する端３Ｄが下方を向くように光学素子１３を配置するのが好ましい。つまり、この場合には金属フレーム３の上端上に樹脂部４１１が配置されることになる。この場合、仮に樹脂部２１１及び樹脂部３１１の双方とも金属フレーム３から剥離したとしても、樹脂部４１１が金属フレーム３の上端に引っ掛かる、又は密着することにより、樹脂部２１１，３１１が脱落するのを防ぐことができる。
【００７０】
次に、図８（ａ）に示す第２形成工程である工程Ｓ１０２について具体的に説明する。では、工程Ｓ１０１を経て金属フレーム３に形成された樹脂部２１１，２１３，２２１，２２３上に、反射膜からなる反射部１１１，１１３，１２１，１２３を形成（成膜）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法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。
【００７１】
図１３は、第１実施形態の反射部を形成する工程を説明するための図である。具体的には図１３は、金属フレーム３に形成された樹脂部２１１、樹脂部２１３、樹脂部２２１及び樹脂部２２３の上に、真空蒸着法で反射膜を形成する例を示すための模式図ある。図１３には、真空蒸着装置８０を模式的に図示している。真空蒸着装置８０は、真空チャンバ８１、蒸着源８２、及び蒸着マスク８３を有する。真空チャンバ８１内の所定位置に金属フレーム３がセットされ、真空チャンバ８１内が不図示の真空ポンプにより所定の真空度に減圧される。所定位置とは、蒸着源８２から、樹脂部２１１、樹脂部２１３、樹脂部２２１、樹脂部２２３が見える位置である。樹脂部２１１、樹脂部２１３、樹脂部２２１、樹脂部２２３以外の金属フレーム３の表面に反射膜を形成しないように、真空チャンバ８１内には蒸着マスク８３が配置されている。蒸着源８２から蒸発した反射膜前駆体は、樹脂部２１１、樹脂部２１３、樹脂部２２１、樹脂部２２３の自由曲面上に堆積され、反射膜を形成する。金属フレーム３の片側の面に反射部１１１、反射部１１３、反射部１２１、反射部１２３を配置する構成のため、単一の蒸着プロセスで反射膜からなる反射部を形成することが可能である。本実施形態では、図８（ａ）の工程Ｓ１０２において、樹脂部２１１，２１３，２２１，２２３の各々に１つの反射部を形成するようにしている。金属フレーム２、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。
【００７２】
尚、真空蒸着装置内に複数の金属フレーム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。
【００７３】
１つの樹脂部に対し１つの反射部が形成されるので、図９（ａ）に示したように、ゲートＧ１１，Ｇ１２，Ｇ２１，Ｇ２２、ランナーＲ１１，Ｒ１２，Ｒ２１，Ｒ２２といった樹脂流路は、１つの反射部に対しゲート及びランナーをそれぞれ１つずつ設けている。これにより各樹脂部２１１，２１３，２２１，２２３の射出成形の際に流動バランスや圧力バランスを調整する際には、それぞれのランナー径やゲート寸法を微調整することで、より高精度な成形を行うことが可能となる。
【００７４】
（実施例１および比較例１）
次に第１実施形態に対応する実施例１について説明する。
【００７５】
図１に示す金属フレーム３として、長さ２００ｍｍ、幅４０ｍｍ、厚さ２ｍｍのマグネシウム合金からなる金属板を、チクソモールド形成法により作製した。金属板は、反射部１１１，１１３，１２１，１２３の光学配置に合わせて、全体的に湾曲した形状に形成されている。また、金属板において、４つの反射部１１１，１１３，１２１，１２３のそれぞれに対応する位置の面は、反射面形状に合わせて球面形状に加工した。具体的には、金属板において各反射部に対応する位置の面は、反射面の光学設計値と同じ形状であって、半径３０ｍｍの球面形状となる凹面とした。
【００７６】
この金属板を図９（ａ）及び図９（ｂ）に示す金型６０にインサートし、金属板の両面に、ポリオレフィン系樹脂（日本ゼオン社製ＺＥＯＮＥＸ（登録商標）  Ｅ４８Ｒ）を、厚さ１ｍｍに積層されるように射出成形した。図１２（ａ）に示す成形品ＭＯを金型から取り出し、製品上不要となるスプルー樹脂ＳＡ、ランナー樹脂ＲＡを、ゲートに対応する部分で切断した。その後、樹脂部２１１，２１３，２２１，２２３の表面に、ミラーとして使用するアルミニウム膜を蒸着により積層し、光学素子１３を得た。
【００７７】
また比較例１として実施例１と同様の製法にて金属板の片面側、すなわち反射面側のみに樹脂部およびアルミニウム膜を形成した光学素子を作製した。
【００７８】
作製した実施例１及び比較例１の光学素子の評価方法について説明する。光学素子は車載カメラ等、温度変化の激しい環境での使用を想定している。このため、光学素子が極低温〜高温環境下に晒された状態において光学素子の形状を評価した。具体的には、各反射面の曲率半径を測定し、低温環境下（−２０℃）、常温時（２３℃）、高温環境下（８０℃）でどのように曲率半径が変化するかを評価した。曲率半径の測定は、Ｚｙｇｏ社製のＶｅｒｉｆｉｒｅのフィゾー型干渉計を用いた。
【００７９】
測定結果として、設計曲率半径３０ｍｍからのずれ量を表１に示す。設計曲率半径に対して許容される曲率半径のずれ量の許容範囲は、例えば±２０μｍであるものとする。この許容範囲は、求められる画像の精度に応じて決めればよい。
【表１】
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【００８０】
表１において実施例１の結果を見ると、常温時のずれ量＋４μｍに対し、低温時で−６μｍ、高温時で＋１５μｍとなった。低温時の曲率半径ずれが常温時より小さく、高温時の曲率半径ずれが常温時よりも大きくなっている原因は、素子全体が温度変化により収縮または膨張しているためと推測される。しかしながら、低温時、常温時、高温時ともに曲率半径のずれ量は、許容範囲内に収まっている。このため、カメラの結像性能は保たれ、良好な画像を得ることができた。
【００８１】
一方、表１において比較例１の結果を見ると、常温時のずれ量は−１０μｍと許容範囲内であり、結像性能を保っている。しかし、低温時および高温時は、許容範囲を超えて曲率半径がずれる結果となった。これは実施例１でも起こる素子全体の収縮膨張に加え、樹脂部が素子の片面（ミラー面側）のみに積層されているため、線膨張率の違いにより素子を変形させようとする力が発生しているためと推測される。低温時には樹脂部は、基材（金属板）よりも大きく収縮しようとするため、素子全体を樹脂部側へ反らせる力が発生する。その結果、比較例１の低温時の曲率半径は小さくなったものと考えられる。また高温時には樹脂部は金属板よりも大きく膨張しようとするため、素子全体を樹脂部とは反対側へ反らせる力が発生する。その結果、比較例１の高温時の曲率半径は大きくなったものと考えられる。低温時および高温時の曲率半径ずれ量は、許容範囲を超えていた。
【００８２】
［第２実施形態］
次に、第２実施形態に係る光学素子の製造方法、及びこの製造方法により製造される光学素子について説明する。図１４（ａ）は、第２実施形態に係る光学素子の正面図である。第２実施形態では、図１に示す光学素子１２〜１５のうちの光学素子１３の代わりに、図１４（ａ）に示す光学素子１３Ａとした場合を例に説明する。
【００８３】
１つの第１樹脂部は、複数の反射部の共通の下地として形成されていてもよい。第２実施形態では、光学素子１３Ａは、図１４（ａ）に示すように、金属フレーム３と、金属フレーム３の主面３Ａ上に設けられた複数の第１樹脂部である樹脂部２４０，２５０とを備える。
【００８４】
１つの第１樹脂部である樹脂部２４０上に、複数の反射部１１１，１１３からなる反射部群１３１が形成され、１つの第１樹脂部である樹脂部２５０上に、複数の反射部１２１，１２３からなる反射部群１３２が形成されている。
【００８５】
金属フレーム３において樹脂部２５０が配置された側とは反対の側には、第２樹脂部である樹脂部２６０が配置され、樹脂部２６０が配置された側とは反対の側には、第２樹脂部である樹脂部２７０が配置されている。これにより、第１実施形態と同様、光学素子１３Ａが置かれる環境の温度変化に対し、光学素子１３Ａの変形を抑制することができる。
【００８６】
光学素子１３Ａの製造方法について説明する。図１４（ａ）は、第２実施形態の樹脂部を形成する工程を説明するための図である。具体的には、図１４（ｂ）は、金型６０Ａに金属フレーム３をインサートした状態を示す説明図である。インサート工程である図８（ｂ）の工程Ｓ１１１において、図１４（ｂ）に示すように、金属フレーム３を金型にインサートする。金型６０Ａを型締めすることにより、金型６０Ａの内部には、キャビティＣＶ１０，ＣＶ２０が形成される。金属フレーム３は、金型６０Ａ内において、キャビティＣＶ１０，ＣＶ２０に跨って配置されている。
【００８７】
キャビティＣＶ１０は、図１４（ａ）に示す樹脂部２４０、及び樹脂部２４０とは反対側の第２樹脂部である樹脂部２６０を形成するための空間である。キャビティＣＶ２０は、図１４（ａ）に示す樹脂部２５０、及び樹脂部２４０とは反対側の第２樹脂部である樹脂部２７０を形成するための空間である。
【００８８】
金型６０Ａの内部には、各キャビティＣＶ１０，ＣＶ２０に連通する、スプルーＳＢ、ランナーＲ１０，Ｒ２０及びゲートＧ１０，Ｇ２０からなる溶融樹脂の流路が形成されている。キャビティＣＶ１０，ＣＶ２０の各々に、一つのゲートが設けられている。
【００８９】
図８（ｂ）の工程Ｓ１１２において、スプルーＳＢ、各ランナーＲ１０，Ｒ２０及び各ゲートＧ１０，Ｇ２０を通じて各キャビティＣＶ１０，ＣＶ２０に、溶融樹脂が供給される。そして、図８（ｂ）の工程Ｓ１１３において、各キャビティＣＶ１０，ＣＶ２０に溶融樹脂を充填した状態で保圧し、図８（ｂ）の工程Ｓ１１４において、溶融樹脂を冷却固化させる。
【００９０】
そして、図８（ｂ）の工程Ｓ１１５において、金型６０Ａを型開きし、金型６０Ａから成形品を取り出す。図８（ｂ）の工程Ｓ１１６において、切断処理により光学素子１３ＡからランナーＲ１０，Ｒ２０に対応するランナー樹脂ＲＢを取り除く。なお、図１４（ａ）には、ランナー樹脂ＲＢを一点鎖線で示している。この切断処理により、光学素子１３Ａにはゲート痕ＧＢが残る。図８（ａ）の工程Ｓ１０２において、各樹脂部２４０，２５０に反射部群１３１，１３２を成膜する。光学素子１３Ａが反射部群を一対有することで、ステレオ撮像が可能となる。
【００９１】
第２実施形態では、工程Ｓ１０２において、１つのキャビティＣＶ１０により、反射部群１３１に共通の下地となる樹脂部２４０を形成するようにしている。同様に、１つのキャビティＣＶ２０により、反射部群１３２に共通の下地となる樹脂部２５０を形成するようにしている。これにより、反射部１１１と反射部１１３との間隔が狭い場合、及び反射部１２１と反射部１２３との間隔が狭い場合に、反射部毎に薄肉部で仕切られたキャビティを形成する必要がなく、金型６０Ａの強度を確保することができる。
【００９２】
第２実施形態では、１つの樹脂部の上に複数の反射部を形成するため、金型６０Ａにおいて、ゲートやランナーの数を削減できる。よって、金型６０Ａを簡単に製造することができる。
【００９３】
（実施例２および比較例２）
次に第２実施形態に対応する実施例２について説明する。
【００９４】
図１４（ａ）に示す金属フレーム３として、長さ２００ｍｍ、幅４０ｍｍ、厚さ２ｍｍのアルミニウム合金からなる金属板を、ダイカスト形成法により作製した。樹脂部に用いる樹脂としてポリカーボネート系樹脂（帝人株式会社製のパンライト（登録商標））を使用した。樹脂部２４０，２５０の表面に銀を蒸着して反射部１１１，１１３，１２１，１２３を形成し、光学素子１３Ａを得た。
【００９５】
比較例２として実施例２と同様の製法にて金属板の片面側、すなわち反射面側のみに樹脂部および銀薄膜を形成した光学素子を作製した。
【００９６】
作製した実施例２及び比較例２の光学素子の評価方法について説明する。光学素子は車載カメラ等、温度変化の激しい環境での使用を想定している。このため、光学素子が極低温〜高温環境下に晒された状態において光学素子の形状を評価した。具体的には、各反射面の曲率半径を測定し、低温環境下（−２０℃）、常温時（２３℃）、高温環境下（８０℃）でどのように曲率半径が変化するかを評価した。曲率半径の測定は、Ｚｙｇｏ社製のＶｅｒｉｆｉｒｅのフィゾー型干渉計を用いた。
【００９７】
測定結果として、設計曲率半径３０ｍｍからのずれ量を表２に示す。設計曲率半径に対して許容される曲率半径のずれ量の許容範囲は、例えば±２０μｍであるものとする。この許容範囲は、求められる画像の精度に応じて決めればよい。
【表２】
2019184659.tif 000004
【００９８】
表２において実施例２の結果を見ると、常温時のずれ量＋７μｍに対し、低温時で−１０μｍ、高温時で＋１９μｍとなった。低温時の曲率半径ずれが常温時より小さく、高温時の曲率半径ずれが常温時よりも大きくなっている原因は、素子全体が温度変化により収縮または膨張しているためと推測される。しかしながら、低温時、常温時、高温時ともに曲率半径ずれ量は、許容範囲内に収まっている。このため、カメラの結像性能は保たれ、良好な画像を得ることができた。
【００９９】
一方、表２において比較例２の結果を見ると、常温時のずれ量は−１２μｍと許容範囲内であり、結像性能を保っている。しかし、低温時および高温時は、許容範囲を超えて曲率半径がずれる結果となった。
【０１００】
実施例２では、実施例１に比べ全体的にずれ量が大きくなっている。この原因としては、実施例２では、２つの反射部を１つの樹脂部の上に形成したので、樹脂部が実施例１よりも大型となったため、これにより膨張時や収縮時の変形量が実施例１に比べて大きくなったものと推測される。
【０１０１】
なお、本発明は、以上説明した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で多くの変形が可能である。また、実施形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、実施形態に記載されたものに限定されない。
【０１０２】
上述の実施形態では、基材が金属製である場合について説明したが、これに限定するものではない。基材の線膨張係数が第１樹脂部及び第２樹脂部の線膨張係数よりも小さければ、基材は、金属以外の組成、例えば樹脂やセラミック等であってもよい。
【０１０３】
また、上述の実施形態では、基材の表面に直接、樹脂部が設けられる場合について説明したが、これに限定するものではない。例えば、基材の表面に、膜などの部材が設けられていてもよい。この場合、樹脂部は、膜などの部材を介して基材の表面に設けられることになる。膜としては、例えば酸化防止膜、塗装膜、金属膜などが挙げられる。また、この膜は、単層膜又は多層膜のいずれであってもよい。
【０１０４】
また、上述の実施形態では、各反射部の反射面が凹面である場合について説明したが、これに限定するものではなく、反射面が凸面又は平面であってもよい。
【０１０５】
また、上述の実施形態では、１つのキャビティに対し、１つのゲートを設ける場合ついて説明したが、これに限定するものではない。１つのキャビティに対し、複数のゲートを設けてもよい。この場合、ウェルドラインが反射部に対応する部分に生じないようにするのが好ましい。
【０１０６】
また、上述の実施形態では、撮像装置の好適な例として、撮像装置がステレオカメラ装置の場合ついて説明したが、これに限定するものではなく、撮像装置が単眼のカメラ装置の場合であってもよい。単眼のカメラ装置の場合、上述の実施形態で説明した結像光学系は、１つであってもよい。単眼のカメラ装置でステレオ撮像を行う場合は、単眼カメラ装置を複数用意してもよい。
【符号の説明】
【０１０７】
２…金属フレーム（基材）、２Ａ…主面（第１主面）、２Ｂ…主面（第２主面）、３…金属フレーム（基材）、３Ａ…主面（第１主面）、３Ｂ…主面（第２主面）、４…支持台（基材）、４Ａ…主面（第１主面）、４Ｂ…主面（第２主面）、５…支持台（基材）、５Ａ…主面（第１主面）、５Ｂ…主面（第２主面）、１２〜１５…光学素子、１１１〜１１５，１２１〜１２５…反射部、２１１〜２１５，２２１〜２２５…樹脂部（第１樹脂部）、３１１〜３１５，３２１〜３２５…樹脂部（第２樹脂部）、４１１…樹脂部（第３樹脂部）、５１１…樹脂部（第４樹脂部）、８００…ステレオカメラ装置（撮像装置）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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