JP2023020898A - 光学部材、受光装置、距離測定装置、移動体及び光学部材の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】樹脂基材の黄変と、樹脂基材とその表面に設けられる膜との間の膜浮きを抑制することができる光学部材を提供する。【解決手段】本発明に係る光学部材は、樹脂基材の表面に複数の膜を備える光学部材であって、前記複数の膜は、前記樹脂基材側に形成され、相対的に欠陥密度が大きい第１の膜と、該第１の膜よりも外側に形成され、相対的に欠陥密度が小さい第２の膜と、を含む。【選択図】図２

Description

本発明は、光学部材、受光装置、距離測定装置、移動体及び光学部材の製造方法に関する。

受光装置、受光装置を搭載した距離測定装置等に用いられる光学素子として、光学レンズ等の光学部材がある。光学部材は、一般に、ガラス、石英材料、樹脂等で形成されるが、中でも、樹脂製の光学部材は、ガラス及び石英材料等を用いて形成される光学部材に比べて、軽量で割れ難く、生産性に優れかつ大量に安価で製造できる点から、様々な分野で使用されている。

一般に、光学部材が光学レンズ等としてカメラ等の受光装置に搭載して使用される場合には、光学部材には、耐熱性、耐湿性及び耐久性等について高い特性が求められる。また、広角化による光学レンズの形状の複雑化及びアスペクト比の増大により、外部雰囲気の影響を受け易い樹脂基材に均一な保護層を形成することの必要性が高まっている。

樹脂製の光学部材として、例えば、表面の光路領域に設けたガスバリア性を有する第１の膜と、表面の光路以外の領域に第１の膜よりも展性が大きいガスバリア性を有する第２の膜とを設け、表面全面にガスバリア性を有する膜を設けたプラスチック製光学素子が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

本発明者らにより、保護膜によって樹脂製の光学部材を十分に保護できなければ、樹脂製の光学部材に黄変が発生するという課題が見出された。また、保護膜によっては、保護膜に膜浮きが発生するという課題が見出された。そのため、樹脂製の光学部材の保護膜には検討の余地があった。

本発明の一態様は、樹脂基材の黄変と、樹脂基材とその表面に設けられる膜との間の膜浮きを抑制することができる光学部材を提供することを目的とする。

本発明に係る光学素子の一態様は、樹脂基材の表面に複数の膜を備える光学部材であって、前記複数の膜は、前記樹脂基材側に形成され、相対的に欠陥密度が大きい第１の膜と、該第１の膜よりも外側に形成され、相対的に欠陥密度が小さい第２の膜と、を含む。

本発明に係る光学部材の一態様は、光学部材の黄変と、樹脂基材とその表面に設けられ
る膜との間の膜浮きを抑制することができる。

本発明の実施形態に係る光学部材の平面図である。 図１のＡ－Ａ断面図である。 図２中の一の複数の膜の層構成を模式的に示す断面図である。 図２中の他の複数の膜の層構成を模式的に示す断面図である。 図２中の膜の層構成を模式的に示す断面図である。 樹脂基材の表面が全て第２保護層で完全に覆われる場合を示す図である。 光学部材を用いた光学素子の他の一例を示す断面図である。 光学部材を用いた光学素子の他の一例を示す断面図である。 光学部材を用いた光学素子の他の一例を示す断面図である。 光学部材を用いた光学素子の他の一例を示す断面図である。 光学部材を用いた光学素子の他の一例を示す断面図である。 ライダ装置を搭載した自動車の一例の概略図である。 ライダ装置の一例の概略図である。 距離測定装置の構成の他の一例を示す模式図である。 撮像装置の一例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。なお、説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては同一の符号を付して、重複する説明は省略する。また、図面における各部材の縮尺は実際とは異なる場合がある。本明細書において数値範囲を示す「～」は、別段の断わりがない限り、その前後に記載された数値を下限値及び上限値として含むことを意味する。

［光学部材］
本発明の実施形態に係る光学部材について説明する。なお、本実施形態では、光学部材は光学レンズとする。図１は、本実施形態に係る光学部材の平面図であり、図２は、図１のＡ－Ａ断面図である。図１及び図２では、３軸方向（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向）の３次元直交座標系を用い、光学部材の中心軸Ｊに平行な方向（厚さ方向）をＺ軸方向とし、中心軸Ｊに直交する面において、互いに直交する２つの方向のうち一方をＸ軸方向とし、他方をＹ軸方向とする。

図１及び図２に示すように、本実施形態に係る光学部材１は、樹脂基材１０と、複数の膜２０とを備える。

樹脂基材１０は、図１に示すように、平面視において略円形に形成されている。樹脂基材１０は、平面視において、その外形の一部に、方向を決めるための目印となる、直線状に切断された切り欠き部（オリエンテーションフラット、オリフラ）を有してもよい。

図２に示すように、樹脂基材１０は、その上面１０ａに第１突起部１１を有する。樹脂基材１０は、第１突起部１１の頂点Ｐ１と頂点Ｐ２との間の領域Ａ１の中に、凹状の面を含む曲面１１ａを有する。

樹脂基材１０は、その下面１０ｂに、第２突起部１２と、第２突起部１２の周方向に沿って形成された溝部１３とを有する。樹脂基材１０は、第２突起部１２の頂点Ｐ３と頂点Ｐ４との間の領域Ａ２の中に、凹状の面を含む曲面１２ａを有する。

樹脂基材１０の形状等は、光学部材１の用途に応じて適宜任意の形状を有するように設計されてよい。第１突起部１１及び第２突起部１２の形状、大きさ等も光学部材１の用途に応じて適宜任意の形状を有するように設計されてよく、第１突起部１１や第２突起部１２を有さない形状であってもよい。

樹脂基材１０は、光学部材１に用いられることから、樹脂基材１０に使用し得る樹脂は、可視光に対して透過性を有することが好ましい。

なお、光透過性を有するとは、可視光（波長３８０ｎｍ～７８０ｎｍの光）が樹脂基材１０の外側から照射された際に、樹脂基材１０の内部を透過する透過性を有していることをいう。樹脂基材１０の可視光の透過率は、好ましくは６０％以上であり、より好ましくは７５％以上であり、さらに好ましくは９０％以上である。可視光の透過率は、分光光度計を用いて波長３８０ｎｍ～７８０ｎｍで測定したときの、各波長における透過率の平均値として特定できる。

樹脂基材１０に使用し得る樹脂としては、ポリエステル系樹脂、セルロース系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、ポリカーボネート（ＰＣ）、塩化ビニル系樹脂、アミド系樹脂、イミド系樹脂、スルホン系樹脂、ポリエーテルスルホン系樹脂、ポリエーテルエーテルケトン系樹脂、ポリフェニレンスルフィド系樹脂、ビニルアルコール系樹脂、塩化ビニリデン系樹脂、ビニルブチラール系樹脂、アリレート系樹脂、ポリオキシメチレン系樹脂、エポキシ系樹脂等が挙げられる。これらは、１種単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。

ポリエステル系樹脂としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリシクロヘキサンジメチレンテレフタレート（ＰＣＴ）等が挙げられる。

セルロース系樹脂としては、ジアセチルセルロース、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）等が挙げられる。

ポリオレフィン系樹脂としては、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリメチルペンテン、シクロ系及びノルボルネン構造を有するポリオレフィン、シクロオレフィンコポリマー、エチレン・プロピレン共重合体等が挙げられる。ポリオレフィン系樹脂として、具体的には、ポリメチルペンテン（ＴＰＸ（登録商標）、三井石油化学社製）、シクロオレフィンコポリマー（アペルＡＰＬ３５００（ＡＰＯ）、三井石油化学社製）、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）（ＺＥＯＮＮＥＸ（登録商標、日本ゼオン、社製）、アートン樹脂（ＡＲＴＯＮ、日本合成ゴム社製）等を用いることができる。これらの材料は、一般に高温に対する耐熱性が低いため、１６０℃以下での製造プロセスで取り扱われる。そのため、これらの材料は、１６０℃以下の低温で製造する際に好適に用いれる。

アクリル系樹脂としては、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）等が挙げられる。

スチレン系樹脂としては、ポリスチレン（ＰＳ）、アクリロニトリル・スチレン共重合体（ＡＳ樹脂）等が挙げられる。

塩化ビニル系樹脂として、ポリ塩化ビニル（ＰＶＡ）等が挙げられる。

アミド系樹脂としては、ナイロンや芳香族ポリアミド等が挙げられる。

樹脂基材１０は、図２に示すように、領域Ａ１と、領域Ａ２と、領域Ａ３－１及びＡ３－２と、領域Ａ４－１及びＡ４－２と、領域Ａ５－１及びＡ５－２とを有する。

領域Ａ１は、曲面１１ａの形成されている領域、即ち、頂点Ｐ１と頂点Ｐ２との間の曲面に相当し、領域Ａ２は、曲面１２ａの形成されている領域、即ち、頂点Ｐ３と頂点Ｐ４との間の曲面とからなる領域に相当する。なお、領域Ａ１及びの領域Ａ２は、樹脂基材１０の設計により適宜変更されてよい。

領域Ａ１及び領域Ａ２は、光学部材１の有効領域を含むことが好ましい。なお、有効領域とは、光が入射又は反射して通過する領域である。

領域Ａ３－１及びＡ３－２は、光学部材１の有効領域よりも光学部材１の軸方向外側であって、光学部材１の平坦面に形成され、光学的な影響を受け難い領域である。

領域Ａ４－１及びＡ４－２は、光学部材１の有効領域よりも光学部材１の軸方向外側であって、溝部１３の底面に形成され、光学的な影響を受け難い領域である。

領域Ａ５－１及びＡ５－２は、光学部材１の有効領域よりも光学部材１の軸方向外側であって、第１突起部１１の外周面に形成されている領域であり、領域Ａ１と領域Ａ３－１又は領域Ａ３－２との間の領域である。

図２に示すように、複数の膜２０は、樹脂基材１０の表面に設けられている。複数の膜２０は、第１の膜に相当する第１保護層２１と、第２の膜に相当する第２保護層２３とを含む。

第１保護層２１は、第２保護層２３よりも欠陥を多く含む。第１保護層２１は、欠陥を有することにより、放出された元素やガス成分を吸収する機能を有する。

第２保護層２３は、第１保護層２１よりも欠陥が少なく高品質の膜であり、樹脂基材１０に影響を与える元素が外部から侵入することを阻止する機能を有する。

複数の膜２０は、複数の膜２０Ａと、膜２０Ｂとを有する。

樹脂基材１０は、複数の膜２０Ａが形成された第１の領域と、膜２０Ｂが形成された第２の領域を有する。なお、図２では、複数の膜２０Ａと膜２０Ｂとの違いを明確にするため、複数の膜２０Ａが形成されている領域は太線で表わす。

図２に示すように、複数の膜２０Ａは、樹脂基材１０の表面の領域Ａ１と、領域Ａ２と、領域Ａ３－１及びＡ３－２と、領域Ａ４－１及びＡ４－２とに設けられている。本実施形態では、領域Ａ１、領域Ａ２、領域Ａ３－１及びＡ３－２、領域Ａ４－１及びＡ４－２が、第１の領域に相当する。

図２に示すように、膜２０Ｂは、樹脂基材１０の表面の領域Ａ５－１及びＡ５－２、即ち第１突起部１１の外周面と、溝部１３の側面と、樹脂基材１０の外周及びその近傍とに設けられている。

図３－１は、図２中の複数の膜２０Ａの層構成を模式的に示す断面図である。なお、樹脂基材１０の表面は湾曲しているため、複数の膜２０Ａも湾曲しているが、図３では、樹脂基材１０の表面を平坦として示す。

図３－１に示すように、複数の膜２０Ａは、第１保護層２１と、反射防止層２２と、第２保護層２３とを、この順に積層して備える積層膜である。なお、反射防止層２２を備えることは必須ではなく、反射防止層２２を設けない、若しくは第１保護層２１上の一部の領域のみに反射防止層２２を設ける形態であってもよい。この場合、図３－２に示すように、複数の膜２０Ａが、第１保護層２１と第２保護層２３とをこの順に積層して備える積層膜であってもよい。

図４は、膜２０Ｂの層構成を模式的に示す断面図である。図４に示すように、膜２０Ｂは、複数の膜２０Ａの第１保護層２１と反射防止層２２を備えない積層膜であり、第２保護層２３を備える。膜２０Ｂは、単一の膜には限定されず、第２保護層２３に加えて他の膜が積層されていてもよい。

第１保護層２１は、樹脂基材１０の表面の、領域Ａ１と、領域Ａ２と、領域Ａ３－１及びＡ３－２と、領域Ａ４－１及びＡ４－２の溝部１３の底面とに設けられる。第１保護層２１が樹脂基材１０のこれらの領域の表面に設けられることにより、第１保護層２１は、樹脂基材１０の製造等に起因して樹脂基材１０内に含まれるガス成分及び反射防止層２２中のガス成分が放出されることを抑制できる。そのため、第１保護層２１が形成された領域内において、樹脂基材１０及び反射防止層２２から放出されるガス成分がこれらの層と第２保護層２３との間に溜まることを抑制できる。

なお、樹脂基材１０内に含まれるガス成分の大部分は、樹脂基材１０の表面に第１保護層２１を形成する段階で放出されるが、一部のガス成分が残る。この残った一部のガス成分が光学部材１の使用時に樹脂基材１０から放出される。第１保護層２１は、樹脂基材１０内に残った一部のガス成分を吸収し、樹脂基材１０から外部への放出を抑える。

第１保護層２１は、樹脂基材１０の表面の一部に設けられればよく、領域Ａ１と、領域Ａ２と、領域Ａ３－１及びＡ３－２と、領域Ａ４－１及びＡ４－２の溝部１３の底面以外に、溝部１３の立ち上がり部分（壁面）や領域Ａ５－１及びＡ５－２に設けられてよい。

また、第１保護層２１は、少なくとも光学部材１の有効領域に設けられることが好ましく、樹脂基材１０の平面視における外周及びその近傍の、光学部材１の有効領域外の領域には設けられなくてもよい。なお、外周及びその近傍とは、領域Ａ３－１及びＡ３－２、領域Ａ４－１及びＡ４－２、溝部１３よりも樹脂基材１０の外側の領域を含む。樹脂基材１０の外周近傍は、樹脂基材１０を保持する、不図示の保持部材や不図示の受光装置及び距離測定装置に設置する際に固定される場所であり、第１保護層２１が特に有効に機能しないためである。

第１保護層２１を形成する材料としては、アルミナ等が挙げられる。

第１保護層２１の厚さは、適宜設計可能であるが、１０ｎｍ～４０ｎｍが好ましく、１５ｎｍ～３５ｎｍがより好ましく、２０ｎｍ～３０ｎｍがさらに好ましい。第１保護層２１の厚さが上記の好ましい範囲内であれば、第１保護層２１にクラックが発生することを抑制すると共に、第１保護層２１としての機能を発揮できる。

なお、本明細書において、第１保護層２１の厚さとは、第１保護層２１の所定の面の位置に垂直な方向の長さをいう。第１保護層２１の厚さは、例えば、第１保護層２１の断面において、任意の場所を測定した時の厚さである。第１保護層２１の断面において、任意の場所で数カ所測定した場合は、これらの測定箇所の厚さの平均値としてもよい。なお、反射防止層２２及び第２保護層２３の厚さも、第１保護層２１の厚さと同様に測定できる。

第１保護層２１の製造方法は、例えば、化学気相蒸着法（ＣＶＤ：Chemical Vapor Deposition）、物理気相蒸着法（ＰＶＤ：Physical Vapor Deposition）、スパッタ法等の一般的な成膜方法を用いることができる。ただし、後述する原子層堆積法（ＡＬＤ）によると、欠陥が極めて少ない膜が形成されるため、ＣＶＤ、ＰＶＤ及びスパッタ法のいずれかで第１保護層２１を製造することが好ましい。

前述のように、第１保護層２１の欠陥密度は、第２保護層２３の欠陥密度よりも大きい。第１保護層２１が第２保護層２３よりも大きな欠陥密度を有することで、前述の放出された元素やガス成分を吸収する効果に加えて、第１保護層２１の表面に反射防止層２２又は第２保護層２３が形成されるときに、これらの一部が第１保護層２１の表面にくい込みやすくなり、高い密着性を有し易いという効果も得られる。

なお、欠陥密度は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）、光学顕微鏡、及び透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）のいずれにより測定されてもよい。欠陥密度は、第１保護層２１の断面をＳＥＭ、ＴＥＭ等により観察して得られる画像に基づいて得られる第１保護層２１の断面の単位面積当たりに存在する空隙の数を計算することで求められる。欠陥とは、点欠陥、線欠陥及び面欠陥のいずれでもよい。

蒸着法やスパッタ法によって形成された第１保護層２１は、図２に示すように、樹脂基材１０の表面の一部（領域Ａ１と、領域Ａ２と、領域Ａ３－１及びＡ３－２と、領域Ａ４－１及びＡ４－２）を覆うが、樹脂基材１０の表面全体を完全に覆ってはいない。

本実施形態では、樹脂基材１０は、図２に示すように、樹脂基材１０の第１突起部１１は、その外周側が立ち上がった形状を有する。そのため、樹脂基材１０の表面に第１保護層２１を形成する際、特にマスク等を使用しなくても、樹脂基材１０の表面の一部（領域Ａ１と、領域Ａ２と、領域Ａ３－１及びＡ３－２と、領域Ａ４－１及びＡ４－２）のみに第１保護層２１及び反射防止層２２を形成できる。

また、第１保護層２１は、反射防止層２２から発生する酸素等を含むガス成分が樹脂基材１０に侵入して樹脂基材１０に悪影響を与えることを抑制する役割も有する。そのため、第１保護層２１は、少なくとも反射防止層２２が形成される領域を覆うように形成されることが好ましい。

図３－１に示すように、反射防止層２２は、第１保護層２１と第２保護層２３との間に設けられてよい。反射防止層２２は、第１保護層２１と同様、樹脂基材１０の表面の一部（領域Ａ１と、領域Ａ２と、領域Ａ３－１及びＡ３－２と、領域Ａ４－１及びＡ４－２）に設けられる。反射防止層２２は、第１保護層２１と同様、樹脂基材１０の全表面を覆わなくてもよい。なお、図２では、第１保護層２１と反射防止層２２とが形成される領域は同一となっているが、反射防止層２２の形成される領域が第１保護層２１の形成される領域に含まれていればよい。

反射防止層２２は、屈折率の異なる元素を主成分とする各層が周期的に複数積層された多層膜である。反射防止層２２は、一般に、光に対して高い屈折率を示す高屈折率層と、光に対して低い屈折率を示す低屈折率層とを第１保護層２１側から交互に複数積層させた多層反射膜が用いられる。

反射防止層２２は、高屈折率層と低屈折率層とを第１保護層２１側からこの順に積層した積層構造を１周期として複数周期積層してもよいし、低屈折率層と高屈折率層とをこの順に積層した積層構造を１周期として複数周期積層してもよい。なお、低屈折率層がＳｉＯ_２である場合、反射防止層２２は、第１保護層２１側を、高屈折率層とすることが好ましい。これにより、他の材料に比べて酸素が離脱しやすいＳｉＯ_２からなる低屈折率層からの樹脂基材１０への酸素の影響を低減することができる。

高屈折率層としては、Ａｌ_２Ｏ_３、ＺｒＯｘ（ｘは、１．５～２）、ＴｉＯｘ（ｘは、１～２）、ＴａＯｘ（ｘは、２～２．５）、ＮｂＯｘ（ｘは、２～２．５）、ＨｆＯ_２及びＣｅＦ_３等を用いることができる。ＺｒＯｘには、ＺｒＯ、ＺｒＯ_２、ＴｉＯｘには、ＴｉＯ_２、Ｔｉ_３Ｏ_５、Ｔｉ_２Ｏ_５、ＴａＯｘには、Ｔａ_２Ｏ_５、ＮｂＯ_ｘには、Ｎｂ_２Ｏ_５を用いることが好ましい。上記した金属酸化物は、化学量論組成でなくても、酸素の組成比率が上記ｘの範囲であればよい。高屈折率層は、上記各成分から選択される単層又は２種以上を含む混合層で形成されることが好ましい。反射防止層２２内に積層される複数の高屈折率層の材質は、同一であっても異なっていてもよい。高屈折率層がこれらのうちの少なくとも１種を含むことで、反射防止層２２は、優れた光の反射率を有することができる。

低屈折率層は、ＳｉＯ_２、ＭｇＦ_２、ＣｅＯ_２、ＺｎＳの単層又はこれらの何れかを含む混合層で形成されることが好ましい。低屈折率層としては、反射防止層２２に積層される複数の低屈折率層の材質は、同一であっても異なっていてもよい。

反射防止層２２は、高屈折率層及び低屈折率層をそれぞれ複数備えているが、高屈折率層同士の膜厚又は低屈折率層同士の膜厚は、必ずしも同じでなくてもよい。

反射防止層２２を構成する各層の膜厚及び周期は、使用する膜材料、反射防止層２２に要求される光の反射率又は光の波長等により適宜選択することができる。

なお、反射防止層２２を構成する各層は、蒸着法、スパッタ法等の一般的な成膜方法を用いて所望の膜厚になるように成膜することができる。スパッタ法としては、例えば、マグネトロンスパッタリング法、イオンビームスパッタリング法等が挙げられる。

図３－１に示すように、第２保護層２３は、少なくとも樹脂基材１０及び第１保護層２１を含む表面全体に設けられる。即ち、第２保護層２３は、第１保護層２１で被覆されていない樹脂基材１０の表面と、第１保護層２１の表面と設けられる。

第２保護層２３は、Ａｌ₂Ｏ₃、ＨｆＯ₂、ＳｉＯ_x、ＳｉＮ_x、及びＴｉＯ_xの少なくとも一つを含むこと好ましく、Ａｌ₂Ｏ₃を含むことがさらに好ましい。

第２保護層２３の厚さは、１０ｎｍ～４０ｎｍであることが好ましく、１５ｎｍ～３５ｎｍがより好ましく、２０ｎｍ～３０ｎｍがさらに好ましい。第２保護層２３を有しない樹脂基材１０では、１２０℃、１０００時間後における透過率損失量が１０％を超える。これに対し、第２保護層２３の厚さが上記の好ましい範囲内であれば、１２０℃、１０００時間後における透過率損失量を８％以下と低く抑えることができる。特に、第２保護層２３が後述するＡＬＤにより形成される場合、第２保護層２３の厚さが２０ｎｍ～４０ｎｍである場合、１２０℃、１０００時間後における透過率損失量を０．５％に更に低く抑えることができる。

第２保護層２３の膜厚均一性は、下記式（１）で表すことができ、１０％以下であることが好ましく、８％以下がより好ましく、６％以下がさらに好ましい。第２保護層２３の膜厚均一性が１０％以下であれば、第２保護層２３は、樹脂基材１０の全体を略均一な膜厚で被覆でき、第２保護層２３としての機能を発揮できる。
膜厚均一性（％）＝（最大膜厚－最小膜厚）／（膜厚の平均×２）×１００ ・・・（１）

式（１）中の膜厚の平均を下記式（２）で計算すると、上記式（１）は下記式（３）で表すことができる。
膜厚の平均＝（最大膜厚＋最小膜厚）／２ ・・・（２）
膜厚均一性（％）＝（最大膜厚－最小膜厚）／（最大膜厚＋最小膜厚）×１００ ・・・（３）

図２に示すように、第２保護層２３は、樹脂基材１０の表面の一部（領域Ａ１と、領域Ａ２と、領域Ａ３－１及びＡ３－２と、領域Ａ４－１及びＡ４－２）に形成され易いため、これらの領域において第２保護層２３は最大厚さを有する。一方、領域Ａ５－１及びＡ５－２、溝部１３の側面にように、樹脂基材１０の傾斜が高い領域には形成され難いため、これらの領域では第２保護層２３は最小厚さを有する。そのため、樹脂基材１０の表面の一部（領域Ａ１と、領域Ａ２と、領域Ａ３－１及びＡ３－２と、領域Ａ４－１及びＡ４－２）に形成される第２保護層２３と、領域Ａ５－１及びＡ５－２と、溝部１３の側面に形成される第２保護層２３との膜厚差が、１０％以下であることが好ましい。

第２保護層２３は、一般的な成膜方法により形成できるが、原子層堆積法（ＡＬＤ：Atomic Layer Deposition）により形成されることが好ましい。ＡＬＤは、真空成膜技術の１つであり、原子の自己制御性を利用して堆積対象である反射防止層２２の表面に１原子層ごとに薄膜を製膜する手法である。ＡＬＤは、従来の気相成長法（ＣＶＤ、ＰＶＤ）に比べて、膜欠陥の少ない薄膜を形成でき、反射防止層２２の表面を均一に被覆することができる。

第２保護層２３の形成にＡＬＤがＣＶＤよりも好ましい理由について説明する。一般に、第２保護層２３をＣＶＤにより成膜すると、第２保護層２３は膜欠陥を多く含み易い。また、ＣＶＤは成膜速度が速い（例えば、１０ｎｍ／ｓ～１５ｎｍ／ｓ）ため、光学特性に影響を与える膜厚まで層が厚くなってしまい、第２保護層２３の膜厚が数１０ｎｍとなるように制御して成膜することは困難である。これに対して、ＡＬＤは１原子層ごとに成膜するため、成膜速度はＣＶＤより遅く、第２保護層２３にクラックが生じたり、第２保護層２３の内部又は表面にパーティクル等の粒子が付着する等の不具合が生じ難く、ＣＶＤに比べて膜欠陥が少ない。また、一般的には高温で成長した膜の方が耐性において有利とされているが、ＡＬＤは気相成長の中では非常に低い温度で高品質の膜を成膜することができ、耐熱温度に制限がある樹脂基材への成膜法として適している。

また、被覆率もＡＬＤを用いて第２保護層２３を形成した場合の方がＣＶＤよりも良く、樹脂基材１０がコンフォーマルな形状を有しても、第１保護層２１又は反射防止層２２に対して樹脂基材１０の形状に沿うように略均一な厚さで成膜できる。第２保護層２３のように、第１保護層２１及び反射防止層２２のような異種材料を樹脂基材１０のような異形状の全面を覆う場合、樹脂基材１０の側壁面の膜厚が薄くなったり、シームが発生しやすいため、ＣＶＤでは第２保護層２３の膜厚を数１０ｎｍに制御して成膜することは困難である。これに対し、ＡＬＤは表面反応を用いた成膜方法であるため、１ｎｍの薄い成膜でも、第１保護層２１及び反射防止層２２を確実に被覆でき、樹脂基材１０の領域Ａの表面と側壁部とにおける第２保護層２３の膜厚を略均一にできる。

第２保護層２３は、ＡＬＤにより形成されることで、樹脂基材１０の全体を略均一に被覆できるため、外部からの水分及び酸素の侵入を抑制でき、樹脂基材１０の黄変（樹脂の透過率悪化）を抑制することができる。

本実施形態では、第２保護層２３は、厚み２０ｎｍのＡＬＤにより成膜されたアルミナで構成されることが好ましい。

ＡＬＤを用いて第２保護層２３を形成する場合、一般的な成膜条件を用いて第２保護層２３を形成できる。ＡＬＤの成形条件について説明する。

第２保護層２３がＡｌ₂Ｏ₃を含む場合、アルミニウム化合物を用いることが好ましい。アルミニウム化合物は、アルミニウムを含み、気化できるガス成分であればよく、例えば、トリメチルアルミニュウム（ＴＭＡ）、トリエチルアルミニウム（ＴＥＡ）、及びトリクロロアルミニウム等を用いることができる。

酸化剤は、アルミニウム化合物を酸化できる材料であればよく、例えば、水蒸気Ｈ_２Ｏ等を用いることができる。

反応温度は１４０℃以下であることが好ましい。

第２保護層２３がＡｌ₂Ｏ₃を含む場合、第２保護層２３の特性はＡｌ₂Ｏ₃に大きく依存する。ＡＬＤにより形成されたＡｌ₂Ｏ₃膜の屈折率は、成長条件により数値は変化するものの、バルクＡｌ₂Ｏ₃の屈折率よりも小さな値となることがわかっている。Ａｌ₂Ｏ₃を含む第２保護層２３の波長が５５０ｎｍの光に対する屈折率は、１．６３０以上１．６７０以下であることが好ましく、１．６４０以上１．６６０以下であることがより好ましい。

なお、第１保護層２１と第２保護層２３が同一の化合物で構成される場合、第１保護層２１の欠陥密度よりも第２保護層２３の欠陥密度が小さいということは、第１保護層２１の密度よりも第２保護層２３の密度が大きいということである。一般的に屈折率が大きいほど密度が大きいため、第１保護層２１と第２保護層２３が同一の化合物で構成される場合には、第１保護層２１の屈折率よりも第２保護層２３の屈折率が大きいことが好ましい。一例として、エリプソメトリーによる測定の結果、蒸着により成膜された第１保護層２１としてのＡｌ₂Ｏ₃膜の波長が５５０ｎｍの光に対する屈折率は１．５９５～１．６１０程度であった。ＡＬＤにより成膜された第２保護層２３としてのＡｌ₂Ｏ₃膜の波長が５５０ｎｍの光に対する屈折率は１．６４９程度であった。

ここで、第１保護層２１及び第２保護層２３を有する複数の膜２０による効果について説明する。樹脂基材１０の保護膜として第１保護層２１のみが設けられた場合、光学部材のおかれる状況によるが、樹脂基材１０に黄変が発生する。これは、第１保護層２１が欠陥を含むことにより、第１保護層２１のみでは外部雰囲気の影響を完全には遮断できず、外部の水分や酸素等が樹脂基材１０に影響するためであると考えられる。また、従来の一般的な成膜技術では、樹脂基材１０が凹凸を有している場合に段差部を均一に被覆することも難しい。一方、例えば、図５に示すように、樹脂基材１０の保護膜として第２保護層２３のみが設けられた場合、樹脂基材１０と反射防止層２２の界面、反射防止層２２と第２保護層２３の界面、樹脂基材１０と第２保護層２３の界面等で膜浮きが発生する可能性がある。これは、第２保護層２３が低欠陥の膜であるため、第２保護層２３の内側がほぼ完全気密の状態となり、樹脂基材１０や反射防止層２２から発生する元素やガスが第２保護層２３の内側に留まってしまうためであると考えられる。

膜浮きが光学部材１の有効領域（例えば、領域Ａ１及び領域Ａ２等）で発生すると、光学部材１としての機能を十分発揮できなくなる可能性がある。

そこで、本実施形態では、光学部材１の有効領域が少なくとも被覆されるように樹脂基材１０の表面の一部に第１保護層２１が設けられている。これは、ＣＶＤ、ＰＶＤ、スパッタ法等の成膜法の特徴上、樹脂基材１０の表面全体を被覆することが難しいためであるが、第１保護層２１が設けられていない領域が光学部材１の有効領域外であれば、膜浮きが発生したとしても光学部材１としての機能には大きな影響がない。

一方、樹脂基材１０の黄変は、第１保護層２１及び第２保護層２３等の保護膜がない部分や保護膜の欠陥部分のみに生じるのではなく、樹脂基材１０内に広がってしまう。そのため、外部から水分や酸素が侵入することを阻止する第２保護層２３は、少なくとも光学部材１の有効領域と有効領域に隣接する領域に設けることが好ましく、樹脂基材１０の表面全体を被覆するように設けることがさらに好ましい。

なお、樹脂基材１０の有効領域を樹脂層で被覆し、樹脂基材１０の有効領域以外の領域（非有効領域）の一部を金属膜で被覆して樹脂基材全体を被覆する方法がある（特許文献１）。この場合、有効領域に金属膜を形成しないようにマスクを形成する工程が必要となり、製造工程が増えて、製造に要する負担が増大する。本実施形態では、光学部材１は、樹脂基材１０の全面を第２保護層２３で覆うことができるため、マスクを形成する工程等を増やすことなく、製造コストを抑えることができる。

本実施形態に係る光学部材１の製造方法は、樹脂基材１０の表面に第１の膜である第１保護層２１及び第２の膜である第２保護層２３を含む複数の膜２０を備える光学部材１を製造できれば、特に限定されず、一般的な光学部材の製造方法を用いることができる。

光学部材１の製造方法は、樹脂基材１０の表面に、第１保護層２１を形成する第１の膜の形成工程と、第１保護層２１の工程より後に、第１保護層２１よりも欠陥密度が小さい第２保護層２３を形成する第２の膜の形成工程とを含み、他の工程を含んでよい。

第１の膜の形成工程において第１保護層２１を形成する方法と、第２の膜の形成工程において第２保護層２３を形成する方法は、上述の通りであるため、詳細は省略する。

光学部材１は、第１の膜の形成工程及び第２の膜の形成工程を含むことで、光学部材１が製造される。

このように、本実施形態に係る光学部材１は、樹脂基材１０と、複数の膜２０と備え、複数の膜２０は、第１保護層２１及び第２保護層２３を有する。第１保護層２１は、相対的に大きい欠陥密度を有し、第２保護層２３は、相対的に小さい欠陥密度を有している。光学部材１は、第２保護層２３を備えるため、主に外部の酸素、水分等が樹脂基材１０と接触することを低減できる。また、光学部材１は、樹脂基材１０の表面に第１保護層２１を備えるため、第１保護層２１で樹脂基材１０や反射防止層２２から発生するガス成分等を取り込むことができるため、樹脂基材１０等から発生するガス成分が樹脂基材１０と第２保護層２３との間に溜まることを低減できる。よって、光学部材１は、樹脂基材１０に黄変が発生することを低減できると共に、樹脂基材１０と複数の膜２０との間に膜浮きが発生することを低減することができる。したがって、光学部材１は、使用時において、その劣化を抑えることができるので、長期間において信頼性を向上させることができる。

また、光学部材１は、第１保護層２１の欠陥密度を相対的に第２保護層２３の欠陥密度よりも大きくすることで、第１保護層２１に第２保護層２３を密着させ易くなるため、樹脂基材１０と第２保護層２３との密着性が低くても、第１保護層２１を介して第２保護層２３を樹脂基材１０に安定して設けることができる。

光学部材１は、第１保護層２１を第１の領域に設け、第２保護層２３を第１の領域及び第２の領域に設けることができる。光学部材１は、第１保護層２１及び第２保護層２３を樹脂基材１０の表面の一部にのみ設けることができる。この場合でも、光学部材１は、樹脂基材１０の黄変の発生を低減できると共に、樹脂基材１０と複数の膜２０との間に膜浮きが発生することを低減することができる。よって、光学部材１は、光学特性を安定して発揮できる。

光学部材１は、第１の領域を、領域Ａ１、領域Ａ２、領域Ａ３－１及びＡ３－２、領域Ａ４－１及びＡ４－２を有する複数の領域で構成することができる。これにより、光学部材１は、第１の領域を樹脂基材１０の複数の領域に形成できるため、樹脂基材１０と複数の膜２０との間に膜浮きが発生することを低減することができ、光学特性を安定して発揮できる。

光学部材１は、第１保護層２１と第２保護層２３との間の少なくとも一部に反射防止層２２を備えることができる。この場合でも、光学部材１は、樹脂基材１０の黄変を抑制できるため、樹脂基材１０領域Ａ１及び領域Ａ２への光の入射及び入射した光の反射を行うことができる。よって、光学部材１は、光学特性を安定して発揮できる。

光学部材１は、第２保護層２３を、Ａｌ₂Ｏ₃、ＨｆＯ₂、ＳｉＯｘ、ＳｉＮｘ及びＴｉＯｘの少なくとも一つを含むことができる。これにより、第２保護層２３は外部からの水分、酸素等の内部への侵入を適切に抑制できるため、光学部材１は、樹脂基材１０の黄変をより抑制できる。

光学部材１は、第２保護層２３の厚さを１０ｎｍ～４０ｎｍにできる。これにより、第２保護層２３は、１２０℃、１０００時間後における透過率損失量を低く抑えることができるので、外部からの空気、酸素等のガス成分の侵入を抑制できる。よって、光学部材１は、第２保護層２３において、外部からの水分、酸素等の内部への侵入を抑制できるため、樹脂基材１０の黄変をさらに確実に低減できる。

光学部材１は、５５０ｎｍの波長を有する光に対する屈折率が１．６３０～１．６７０のアルミナを第２保護層２３に含むことができる。これにより、光学部材１は、光学特性を発揮しつつ、外部からの水分、酸素等の内部への侵入を抑制できる。よって、光学部材１は、光学特性を維持しつつ樹脂基材１０の黄変を抑えることができる。

光学部材１は、第２保護層２３の膜厚差を１０％以内にできる。これにより、第２保護層２３の厚さの均一性を高めることができるため、第２保護層２３の機能のばらつきを抑えることができる。よって、光学部材１は、光学特性を維持しつつ樹脂基材１０の黄変をより安定して抑えることができる。

光学部材１は、第２保護層２３をＡＤＬにより形成された膜を用いることができる。これにより、第２保護層２３を薄膜にできる。よって、光学部材１は、薄くしても、光学特性を維持しつつ樹脂基材１０の黄変を抑えることができる。

光学部材１は、領域Ａ１に光学部材１の有効領域を含むことができる。有効領域は、外部の光が入射すると共に入射した光が反射して通過する領域である。光学部材１は、領域Ａ１に第１保護層２１及び第２保護層２３を備えることで、有効領域において樹脂基材１０の黄変及び膜浮きを確実に抑えることができる。そのため、光学部材１は、第１の領域Ａ１における外部の光の照射及び反射して通過する光を阻害することを抑えることができるため、高い光学特性を確実に発揮することができる。

光学部材１は、上記のように、樹脂基材１０の黄変及び膜浮きを確実に抑えることができることから、樹脂製の光学レンズの他に、樹脂を基材とする様々な光学素子に対して好適に用いることができる。

図６－１～図６－５に、光学部材１を用いた光学素子の他の一例の断面図を示す。なお、複数の膜２０Ａ及び膜２０Ｂは、図３－１及び図４に示すように、多層構造を有するが、図６－１～図６－５では、説明の便宜上、一層で示す。図６－１～図６－５における樹脂基材１０の形状、複数の膜２０Ａ及び膜２０Ｂの配置は、一例であり、これに限定されない。

図６－１に示すように、光学部材１は、光を通過させるための光学窓として用いてもよい。なお、図６－１に示す光学部材１では、樹脂基材１０の長辺側の両面（図６－１中の左右両面）に複数の膜２０Ａを設け、樹脂基材１０の短辺側の両面（図６－１中の上下両面）に膜２０Ｂを設けてよい。

図６－２に示すように、光学部材１は、光の進行方向を変更させる光偏向素子としてのミラーとして用いてもよい。なお、図６－２に示す光学部材１では、樹脂基材１０の長辺側の一方の面（図６－２中の左側の面）に複数の膜２０Ａを設け、樹脂基材１０の長辺側の他方の面であるミラー面（図６－２中の右側の面）と、樹脂基材１０の短辺側の両面（図６－２中の上下両面）に膜２０Ｂを設けてよい。

図６－３に示すように、光学部材１は、例えば四面体形状を有するプリズムとして用いてもよい。なお、図６－３に示す光学部材１では、樹脂基材１０の４辺の内の１辺の両面（図６－３中の底面）に膜２０Ｂを設け、それ以外の面に複数の膜２０Ａ（図６－３中の底面以外の面）を設けてよい。なお、プリズムの形状は四面体形状以外の多角形状としてもよい。

図６－４に示すように、光学部材１は、微細構造１４を形成した回折光学素子（ＤＯＥ）として用いてもよい。なお、図６－４に示す光学部材１では、樹脂基材１０の長辺側の一方の面（図６－４中の左側の面）と、他方の微細構造１４が形成されている面（図６－４中の右側の面）とに複数の膜２０Ａを設け、樹脂基材１０の短辺側の両面（図６－４中の上下両面）に膜２０Ｂを設けてよい。微細構造１４は、入射した光を回折できる構成であれば、特に限定されず、一般的な微細構造を用いてよい。

図６－５に示すように、光学部材１は、蛍光体１５を含有する蛍光素子として用いてもよい。なお、図６－５に示す光学部材１では、複数の膜２０Ａ及び膜２０Ｂを、図６－１に示す光学部材１と同様に設けてよい。

なお、本実施形態では、樹脂基材１０は、図１及び図２に示すように、両側凹状レンズの形状であったが、これ以外に、非球面レンズ、球面レンズ、片側凹状レンズ、両側凸状レンズ、片側凸状レンズ等、様々な形状でもよい。

本実施形態では、樹脂基材１０上に第１保護層２１と反射防止層２２と第２保護層２３とを設けたが、反射防止層２２は設けなくてもよい。光学部材１に必要とされる反射防止性能次第では、反射防止層２２は省略してよい。

［距離測定装置］
次に、上記実施形態の光学部材１を適用した距離測定装置について説明する。距離測定装置は、光を射出する光源を備える投光部と、前記投光部から投光され物体で反射された反射光を受光する受光素子を備える検出部と、前記投光部及び前記検出部からの信号に基づき前記物体との距離を算出する演算部と、を備え、前記投光部及び前記検出部の少なくとも一方が、上記の光学部材を備える。

前記投光部は、投光装置として用いてもよい。この場合、投光装置は、光を出射する出射素子と、出射した光が通過する、上記の光学部材１とを備えることができる。

前記検出部は、受光装置として用いてもよい。この場合、受光装置は、上記の光学部材１と、光学部材１を通過した光を受光する受光素子とを備えることができる。

上記実施形態の光学部材１を適用した距離測定装置は、自動車等の車両及びドローン等の移動体に備えることができる。

（第１の態様）
上記実施形態の光学部材１を適用した距離測定装置の一の態様について、図７及び図８を用いて詳細に説明する。距離測定装置は、対象方向の距離を測定する装置であり、例えば自動車等に備えられるライダ装置として用いることができる。

図７は、距離測定装置の一例であるライダ（ＬｉＤＡＲ；Laser Imaging Detection and Ranging）装置を搭載した自動車の概略図である。図８は、ライダ装置の一例の概略図である。

図７に示すように、ライダ装置１００は、例えば「車両」の一例である自動車１０１に搭載され、対象方向を光走査して、対象方向に存在する被対象物１０２からの反射光を受光することで、被対象物１０２の距離を測定する。なお、ライダ装置１００は、車両以外にも、ドローン等の移動体に搭載することができる。

図８に示すように、ライダ装置１００は、投光部１１０と、光検出器１２０及び測距回路１３０を備える。

投光部１１０は、光源装置１１１、コリメートレンズ１１２、平面ミラー１１３、可動装置１１４及び投光レンズ１１５を有する。光源装置１１１、コリメートレンズ１１２及び平面ミラー１１３が、入射光学系を構成し、投光レンズ１１５が投光光学系を構成する。コリメートレンズ１１２、平面ミラー１１３及び投光レンズ１１５は、上記の本実施形態に係る光学部材１を備えてよい。

光検出器１２０は、集光レンズ１２１、撮像素子１２２及び信号処理回路１２３を有する。集光レンズ１２１は、上記の本実施形態に係る光学部材１を備えてよい。

光源装置１１１から出射されたレーザ光は、発散光を略平行光とする光学系であるコリメートレンズ１１２と、平面ミラー１１３とから構成される入射光学系を経て、反射面１１４ａを有する可動装置１１４で１軸もしくは２軸方向に走査される。そして、投光光学系である投光レンズ１１５等を経て装置前方の被対象物１０２に照射される。光源装置１１１及び可動装置１１４は、制御装置１１６により駆動を制御される。被対象物１０２で反射された反射光は、光検出器１２０により光検出される。すなわち、反射光は入射光検出受光光学系である集光レンズ１２１等を経て撮像素子１２２により受光され、撮像素子１２２は検出信号を信号処理回路１２３に出力する。信号処理回路１２３は、入力された検出信号に２値化やノイズ処理等の所定の処理を行い、結果を測距回路１３０に出力する。

測距回路１３０は、光源装置１１１がレーザ光を発光したタイミングと、光検出器１２０でレーザ光を受光したタイミングとの時間差、又は受光した撮像素子１２２の画素ごとの位相差によって、被対象物１０２の有無を認識し、さらに被対象物１０２との距離情報を算出する。

反射面１１４ａを有する可動装置１１４は多面鏡に比べて破損しづらく、小型であるため、耐久性の高い小型のレーダ装置を提供することができる。このようなライダ装置は、例えば車両、航空機、船舶、ロボット等に取り付けられ、所定範囲を光走査して障害物の有無や障害物までの距離を測定することができる。ライダ装置１００の搭載位置は、自動車１０１の上部前方に限定されず、側面や後方に搭載されてもよい。

上記距離測定装置では、一例としてのライダ装置１００の説明をしたが、距離測定装置は、反射面１１４ａを有した可動装置１１４を制御装置１１６で制御することにより光走査を行い、光検出器により反射光を受光することで被対象物１０２の距離を測定する装置であればよく、上述した実施形態に限定されるものではない。

例えば、手や顔を光走査して得た距離情報から形状等の物体情報を算出し、記録と参照することで対象物を認識する生体認証や、対象範囲への光走査により侵入物を認識するセキュリティセンサ、光走査により得た距離情報から形状等の物体情報を算出して認識し、３次元データとして出力する３次元スキャナの構成部等にも同様に適用することができる。

本実施形態に係る光学素子を距離測定装置に用いることにより、長期信頼性の高い距離測定装置を提供できる。

（第２の態様）
上記実施形態に係る光学部材１を適用した距離測定装置の他の態様について、図８を用いて詳細に説明する。距離測定装置は、撮像ユニット及び画像解析ユニットを備え、対象方向の距離を測定する装置である。撮像ユニットは受光装置の一例である。

図８は、距離測定装置の構成の他の一例を示す図である。図８に示すように、距離測定装置２００は、撮像ユニット２１０及び画像解析ユニット２２０を備える。

撮像ユニット２１０は、撮像手段としての２つの撮像部２１１及び２１２を備えたステレオカメラで構成されており、２つの撮像部２１１及び２１２は同一のものである。各撮像部２１１及び２１２は、それぞれ、撮像レンズ２１１ａ及び２１２ａと、受光素子が２次元配置された画像センサ２１１ｂ及び２１２ｂと、画像センサ２１１ｂ及び２１２ｂを含んだセンサ基板２１１ｃ及び２１２ｃと、センサ基板２１１ｃ及び２１２ｃから出力されるアナログ電気信号（画像センサ２１１ｂ及び２１２ｂ上の各受光素子が受光した受光量に対応する電気信号）をデジタル電気信号に変換した撮像画像データを生成して出力する信号処理回路２１１ｄ及び２１２ｄとを備えてよい。撮像ユニット２１０からは、輝度画像データと視差画像データが出力される。撮像部２１１及び２１２を構成する撮像レンズ２１１ａ及び２１２ａ等は、上記の本実施形態に係る光学部材１を備えてよい。

また、撮像ユニット２１０は、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）等からなる処理ハードウェア部２１３を備えている。この処理ハードウェア部２１３は、各撮像部２１１及び２１２から出力される輝度画像データから視差画像を得るために、各撮像部２１１及び２１２でそれぞれ撮像した撮像画像間の対応画像部分の視差値を演算する視差画像情報生成手段としての視差演算部２１３１を備えている。

ここでいう視差値とは、各撮像部２１１及び２１２でそれぞれ撮像した撮像画像の一方を基準画像、他方を比較画像とし、撮像領域内の同一地点に対応した基準画像上の画像部分に対する比較画像上の画像部分の位置ズレ量を、当該画像部分の視差値として算出したものである。三角測量の原理を利用することで、この視差値から当該画像部分に対応した撮像領域内の当該同一地点までの距離を算出することができる。

画像解析ユニット２２０は、画像処理基板等から構成され、撮像ユニット２１０から出力される輝度画像データ及び視差画像データを記憶するＲＡＭやＲＯＭ等で構成される記憶手段２２１と、識別対象の認識処理や視差計算制御等を行うためのコンピュータプログラムを実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）２２２と、データＩ／Ｆ（インタフェース）２２３と、シリアルＩ／Ｆ２２４を備えている。

処理ハードウェア部２１３を構成するＦＰＧＡは、画像データに対してリアルタイム性が要求される処理、例えばガンマ補正、ゆがみ補正（左右の撮像画像の平行化）、ブロックマッチングによる視差演算を行って視差画像の情報を生成し、画像解析ユニット２２０のＲＡＭに書き出す処理等を行う。画像解析ユニット２２０のＣＰＵ２２２は、各撮像部２１１及び２１２の画像センサコントローラの制御及び画像処理基板の全体的な制御を担うとともに、路面等の３次元形状の検出処理や各種オブジェクト（識別対象物）の検出処理等を実行するプログラムをＲＯＭからロードして、ＲＡＭに蓄えられた輝度画像データや視差画像データを入力として各種処理を実行し、その処理結果をデータＩ／Ｆ２２３やシリアルＩ／Ｆ２２４から外部へと出力する。外部に出力されるデータは、距離測定装置２００が搭載された車両やロボット等の各種機器の制御（ブレーキ制御、速度制御、警告制御等）を行うための入力データとして使用される。

なお、撮像ユニット２１０及び画像解析ユニット２２０は、一体の装置である距離測定装置２００として構成してもよい。

本実施形態の撮像ユニット２１０は、撮像レンズ２１１ａ及び２１２ａとして、上記の本実施形態に係る光学部材１を用いているため、長期にわたって信頼性の高い画像データを生成することができる。また、本実施形態の距離測定装置２００は、撮像レンズ２１１ａ及び２１２ａとして本実施形態に係る光学部材１を用いているため、長期にわたって信頼性の高い画像データが得られ、信頼性の高い測距を行うことが可能である。

［撮像装置］
図９に示す第２の態様では、受光装置としての撮像ユニット２１０を備えるステレオカメラについて説明したが、本実施形態に係る光学部材は、撮像レンズ及び画像センサを備える撮像装置に適用することも可能である。なお、撮像装置は受光装置の一例である。上記実施形態に係る光学部材１を適用した受光装置の他の態様を図１０を用いて詳細に説明する。

図１０に示すように、撮像装置３００は、撮像レンズ３１１ａと、受光素子が２次元配置された画像センサ３１１ｂと、画像センサ３１１ｂを含んだセンサ基板３１１ｃと、センサ基板３１１ｃから出力されるアナログ電気信号（画像センサ３１１ｂ上の各受光素子が受光した受光量に対応する電気信号）をデジタル電気信号に変換した撮像画像データを生成して出力する信号処理回路３１１ｄとを備えてよい。

撮像装置３００では、信号処理回路３１１ｄから出力された画像データが出力される。

撮像部３１１の撮像レンズ３１１ａは、上記の本実施形態に係る光学部材１を備えてよい。また、撮像装置３００は、上記の本実施形態に係る光学部材１を用いて形成した光学窓、ミラー、プリズム、回折光学素子等を備えてもよい。

撮像装置３００は、上記の本実施形態に係る光学部材１を用いているため、対候性があり軽量で割れにくいレンズを有している。このため、撮像装置３００は、橋脚等のインフラ監視・点検用ドローンに搭載するカメラ、手術用ロボット用カメラ、内視鏡用カメラ、ヘッドマウントディスプレイ用カメラ等に好適に用いることができ、長期にわたって信頼性の高い画像データを生成することができる。

以上の通り、実施形態を説明したが、上記実施形態は、例として提示したものであり、上記実施形態により本発明が限定されるものではない。上記実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の組み合わせ、省略、置き換え、変更等を行うことが可能である。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

なお、本発明の態様は、例えば、以下の通りである。
＜１＞ 樹脂基材の表面に複数の膜を備える光学部材であって、
前記複数の膜は、前記樹脂基材側に形成され、相対的に欠陥密度が大きい第１の膜と、該第１の膜よりも外側に形成され、相対的に欠陥密度が小さい第２の膜と、を含む光学部材。
＜２＞ 前記第１の膜は、前記樹脂基材の表面の一部である第１の領域に設けられ、
前記第２の膜は、前記第１の領域及び前記第１の膜が形成されない第２の領域に設けられる前記＜１＞に記載の光学部材。
＜３＞ 前記第１の領域が、複数の領域からなる前記＜２＞に記載の光学部材。
＜４＞ 前記複数の膜は、前記第１の膜と前記第２の膜の間の少なくとも一部に反射防止層を有する前記＜１＞～＜３＞の何れか一つに記載の光学部材。
＜５＞ 前記第２の膜は、Ａｌ₂Ｏ₃、ＨｆＯ₂、ＳｉＯｘ、ＳｉＮｘ及びＴｉＯｘの少なくとも一つを含む前記＜１＞～＜４＞の何れか一つに記載の光学部材。
＜６＞ 前記第２の膜の厚さが、１０ｎｍ～４０ｎｍである前記＜１＞～＜５＞の何れか一つに記載の光学部材。
＜７＞ 前記第２の膜はＡｌ₂Ｏ₃を含み、前記第２の膜の５５０ｎｍの光に対する屈折率は、１．６３０以上１．６７０以下である前記＜１＞～＜６＞の何れか一つに記載の光学部材。
＜８＞ 前記第２の膜における（（最大膜厚－最小膜厚）／（最大膜厚＋最小膜厚）×１００）の値が、１０％以下である前記＜１＞～＜７＞の何れか一つに記載の光学部材。
＜９＞ 前記第２の膜は、原子堆積法により形成された膜である前記＜１＞～＜８＞の何れか一つに記載の光学部材。
＜１０＞ 前記第１の領域は、前記光学部材の有効領域を含む前記＜２＞に記載の光学部材。
＜１１＞ 前記＜１＞～＜１０＞の何れか一つに記載の光学部材と、
前記光学部材を通過又は反射した光を受光する受光素子と、
を備える、受光装置。
＜１２＞ 光を射出する光源を備える投光部と、
前記投光部から投光され物体で反射された反射光を受光する受光素子を備える検出部と、
前記投光部及び前記検出部からの信号に基づき前記物体との距離を算出する演算部と、を備え、
前記投光部及び前記検出部の少なくとも一方が、前記＜１＞～＜１０＞の何れか一つに記載の光学部材を備える、距離測定装置。
＜１３＞ 前記＜１１＞に記載の受光装置を備える移動体。
＜１４＞ 前記＜１２＞に記載の距離測定装置を備える移動体。
＜１５＞ 樹脂基材の表面に第１の膜及び第２の膜を含む複数の膜を備える光学部材の製造方法であって、
前記表面に、前記第１の膜を形成する第１の工程と、
前記第１の工程より後に、前記第１の膜よりも欠陥密度が小さい前記第２の膜を形成する第２の工程と、
を含む光学部材の製造方法。

１ 光学部材
１０ 樹脂基材
２０、２０Ａ 複数の膜
２０Ｂ 膜
２１ 第１保護層（第１の膜）
２２ 反射防止層
２３ 第２保護層（第２の膜）
１００ ライダ装置（距離測定装置）
２００ 距離測定装置
２１０ 撮像ユニット
２２０ 画像解析ユニット

特許５２５０８５１号公報

Claims (15)

1. 樹脂基材の表面に複数の膜を備える光学部材であって、
   前記複数の膜は、前記樹脂基材側に形成され、相対的に欠陥密度が大きい第１の膜と、該第１の膜よりも外側に形成され、相対的に欠陥密度が小さい第２の膜と、を含む光学部材。
2. 前記第１の膜は、前記樹脂基材の表面の一部である第１の領域に設けられ、
   前記第２の膜は、前記第１の領域及び前記第１の膜が形成されない第２の領域に設けられる請求項１に記載の光学部材。
3. 前記第１の領域が、複数の領域からなる請求項２に記載の光学部材。
4. 前記複数の膜は、前記第１の膜と前記第２の膜の間の少なくとも一部に反射防止層を有する請求項１に記載の光学部材。
5. 前記第２の膜は、Ａｌ₂Ｏ₃、ＨｆＯ₂、ＳｉＯｘ、ＳｉＮｘ及びＴｉＯｘの少なくとも一つを含む請求項１に記載の光学部材。
6. 前記第２の膜の厚さが、１０ｎｍ～４０ｎｍである請求項１に記載の光学部材。
7. 前記第２の膜はＡｌ₂Ｏ₃を含み、前記第２の膜の５５０ｎｍの光に対する屈折率は、１．６３０以上１．６７０以下である請求項１に記載の光学部材。
8. 前記第２の膜における（（最大膜厚－最小膜厚）／（最大膜厚＋最小膜厚）×１００）の値が、１０％以下である請求項１に記載の光学部材。
9. 前記第２の膜は、原子堆積法により形成された膜である請求項１に記載の光学部材。
10. 前記第１の領域は、前記光学部材の有効領域を含む請求項２に記載の光学部材。
11. 請求項１～１０の何れか一項に記載の光学部材と、
    前記光学部材を通過又は反射した光を受光する受光素子と、
    を備える、受光装置。
12. 光を射出する光源を備える投光部と、
    前記投光部から投光され物体で反射された反射光を受光する受光素子を備える検出部と、
    前記投光部及び前記検出部からの信号に基づき前記物体との距離を算出する演算部と、を備え、
    前記投光部及び前記検出部の少なくとも一方が、請求項１～１０の何れか一項に記載の光学部材を備える、距離測定装置。
13. 請求項１１に記載の受光装置を備える移動体。
14. 請求項１２に記載の距離測定装置を備える移動体。
15. 樹脂基材の表面に第１の膜及び第２の膜を含む複数の膜を備える光学部材の製造方法であって、
    前記表面に、前記第１の膜を形成する第１の工程と、
    前記第１の工程より後に、前記第１の膜よりも欠陥密度が小さい前記第２の膜を形成する第２の工程と、
    を含む光学部材の製造方法。

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