WO2019193860A1 - 撮影装置 - Google Patents

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WO2019193860A1
WO2019193860A1 PCT/JP2019/006607 JP2019006607W WO2019193860A1 WO 2019193860 A1 WO2019193860 A1 WO 2019193860A1 JP 2019006607 W JP2019006607 W JP 2019006607W WO 2019193860 A1 WO2019193860 A1 WO 2019193860A1
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imaging
container
imaging device
optical system
case
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PCT/JP2019/006607
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直人 布施
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キヤノン株式会社
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
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    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B17/00—Systems with reflecting surfaces, with or without refracting elements
    • G02B17/08—Catadioptric systems
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
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    • G—PHYSICS
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    • G03B17/00—Details of cameras or camera bodies; Accessories therefor
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    • G03B35/00—Stereoscopic photography
    • G03B35/08—Stereoscopic photography by simultaneous recording
    • G03B35/10—Stereoscopic photography by simultaneous recording having single camera with stereoscopic-base-defining system

Definitions

  • the present invention relates to a photographing apparatus using a reflective optical element in a photographing optical system.
  • a wide-angle lens used in an imaging device such as a camera mounted on a moving body such as a surveillance camera or a vehicle is desired to have a wide field of view, a small, lightweight, and highly accurate distance measurement.
  • a refractive optical system for the photographing optical system
  • a configuration is known in which various optical systems having a two-group configuration that requires as few lenses as possible are combined with an image sensor.
  • a reflection optical system instead of a refractive optical system is used for the photographing optical system is also conceivable.
  • Patent Document 1 discloses an optical unit in which a plurality of reflecting surfaces are formed on the surface of a lens barrel member as a method for realizing a small stereo camera while ensuring the accuracy of distance measurement.
  • the measured distance information is used for driving support and driving control. For example, in driving assistance, the measured distance information is notified to the driver, and in driving control, the measured distance information is combined with the result of image recognition, etc. to avoid obstacles or automatically brake.
  • driving assistance the measured distance information is notified to the driver, and in driving control, the measured distance information is combined with the result of image recognition, etc. to avoid obstacles or automatically brake.
  • the distance is calculated from the parallax amounts of two images of the same object obtained through both the left and right imaging optical systems using the principle of triangulation.
  • in-vehicle imaging devices such as those described above require an optical system with higher accuracy than a camera intended for simple image acquisition.
  • an in-vehicle imaging device used by being mounted on a vehicle is required to operate properly even if it is exposed to severe environmental conditions with respect to ambient temperature and the like.
  • an imaging device is installed near the ceiling of a driver's cab, a room mirror, or the like, a large temperature distribution may occur around the imaging device. In such an installation position, for example, there may be an operating environment in which direct sunlight and cold air from a cooling device are exposed simultaneously.
  • Patent Document 1 When an optical unit as shown in Patent Document 1 is used for such an in-vehicle imaging device, it is considered that a large temperature difference occurs in each part inside the imaging device. Due to this, there is a difference in the amount of thermal expansion of each part, and for example, the surface accuracy of the mirror and the positional accuracy between the plurality of mirror surfaces are affected, and there is a possibility that the ranging accuracy will be lowered.
  • a configuration in which temperature management is positively performed using a constant temperature device, a cooling (heating) device, or the like is used. However, in many cases, it is difficult to adopt such a configuration for active temperature management in consideration of cost, installation space, operation noise, and the like in a vehicle-mounted imaging device.
  • the above-described problems relating to the temperature condition are the same even in the case of a monocular imaging device that is not a stereo imaging device.
  • an object of the present invention is to provide an imaging apparatus that can be configured with a simple, low cost, small size and light weight that can perform high-accuracy and high-quality imaging via a reflective optical system even in an environment where a large temperature distribution occurs. There is.
  • an imaging unit including a plurality of reflective optical elements provided on a base material, and an imaging element that receives imaging light sequentially reflected by the plurality of reflective optical elements, and the imaging
  • a first container that houses the first container, and a second container that houses the first container, wherein the thermal conductivity of the first container is higher than the thermal conductivity of the second container.
  • an imaging device including mirrors (R1 to R6) as a plurality of reflective optical elements provided on a substrate and imaging devices (IMG1, IMG2) that receive imaging light sequentially reflected by these mirrors.
  • the structure of the imaging device which has a part (imaging optical system STU: FIG. 1) is illustrated.
  • an off-axial imaging optical system is configured by the mirrors (R1 to R6), and this photographing optical system does not have a refractive optical element.
  • the imaging unit (imaging optical system STU: FIG. 1) of the present embodiment is configured as a stereo camera. That is, the imaging unit (imaging optical system STU: FIG. 1) has first and second reflection optical systems (LO1, LO2: imaging optics) each having a plurality of mirrors (R1 to R6) having different imaging optical axes. System). The photographing light reflected through the first and second reflective optical systems is imaged by the first and second imaging elements (IMG1, IMG2), respectively.
  • first and second reflection optical systems LO1, LO2: imaging optics
  • the photographing light reflected through the first and second reflective optical systems is imaged by the first and second imaging elements (IMG1, IMG2), respectively.
  • an imaging device (100: stereo imaging device of FIGS. 2 to 4, 800: FIG. 8) provided with the imaging unit (imaging optical system STU: FIG. 1) can be mounted on a vehicle such as an automobile (FIG. 8). Configured as an in-vehicle imaging device.
  • the image data obtained by, for example, stereo photographing by the photographing apparatus (100) and the analysis result thereof can be used for vehicle control and driving support.
  • FIG. 1 schematically shows a cross-sectional configuration of an imaging optical system used in the stereo photographing optical system according to the present embodiment.
  • the center of the image plane passes from the center of the object plane (not shown) through the center of the pupil (aperture).
  • this central principal ray or reference axis ray is indicated by a one-dot chain line.
  • reference axis the path along which the central principal ray or the reference axis ray passes may be simply referred to as “reference axis”.
  • reference numerals such as SP1, SP2, R1 to R6 are used for optical functional parts.
  • R1 and R2 are openings (apertures) into which the left and right stereo photographing light is incident, and in this example also serve as a diaphragm surface.
  • the openings SP1 and SP2 that are spaced apart in the left-right direction in the drawing constitute a so-called parallax in the stereo measurement system, and the distance may be referred to as a baseline length.
  • R2 to R6 are mirrors that respectively constitute the left and right imaging optical systems LO1 and LO2 in a stereo configuration.
  • the reflecting surfaces of the mirrors are the reflecting surface tilted with respect to the openings SP1 and SP2 (R1), the third surface (R3), the fourth surface (R4), and the fifth surface (R5).
  • the sixth surface (R6) is a reflective surface shifted and tilted with respect to each of the preceding reflective surfaces.
  • the reflecting surface of each mirror from the second surface (R2) to the sixth surface (R6) is made of metal, glass, plastic, or the like.
  • As the reflecting surface a known reflecting film made of aluminum, silver, chromium or the like can be used.
  • a reflective film of aluminum or silver, more preferably silver can be used.
  • the mirrors R2 to R6 constituting the second surface to the sixth surface are in the shape of a combination of concave or convex surfaces, and the imaging optical systems LO1 and LO2 comprising these are preferably about 60 ° to 70 ° or more, for example. It is configured as a wide-angle system having an angle of view.
  • the imaging optical system (LO1, LO2) of the present embodiment has a reference wavelength optical path (reference axis) from the object plane to the image plane, and a curved surface (Off ⁇ ) where the surface normal of the reflecting surface does not coincide with the reference axis.
  • This is an off-axial optical system (off-axial optical system) including an axial curved surface.
  • the reflecting surfaces constituting the imaging optical systems LO1 and LO2 do not have a common optical axis. Therefore, in the present embodiment, an optical coordinate system is set in which the center position of the openings SP1 and SP2 (R1) is the origin position.
  • the reference axis has a direction (orientation). The direction is the direction in which the central principal ray or the reference axis ray travels in the image plane direction.
  • the central principal ray or the reference axis ray is reflected by each reflecting surface before passing through the center point (origin) of the openings SP1 and SP2 (R1) and reaching the center of the final imaging plane.
  • the order of each surface is set so that the central principal ray or the reference axis ray is reflected.
  • the reference axis finally reaches the center of the image plane of the image sensors IMG1 and IMG2 while changing the direction in accordance with the law of reflection along the set order of each plane.
  • the image side or object side means which side is the direction of the reference axis.
  • the reference axis serving as the reference for the imaging optical system is set as described above.
  • the method for determining the reference axis is arbitrary, and each surface-shaped optical component that constitutes the imaging optical system.
  • a convenient setting may be adopted in consideration of design, aberration calculation, and ray tracing for that purpose.
  • the route should be set as the reference axis.
  • the stereo photographing optical system including the imaging optical systems LO1 and LO2 of the present embodiment is configured based on the following considerations.
  • an optical system for use in an on-vehicle camera that measures a distance or obtains a 3D shape by horizontally arranging two transmissive refractive optical systems using lenses and viewing them in stereo.
  • various small-sized and high-quality photographing optical systems using an imaging optical system including a rotationally asymmetric reflecting surface have been proposed.
  • the visible light region is a wavelength region having a wavelength of about 380 nm to 700 nm
  • the near infrared light region is a wavelength region of about 700 nm to 1500 nm.
  • a stereo photographing optical system that satisfies the above-described requirements is configured by a transmission lens optical system
  • a high-quality photographing optical system with a wide angle and a bright F value can be obtained by increasing the number of lenses.
  • a refracting optical system has a problem in that the number of parts is greatly increased, resulting in an increase in cost, and manufacturing errors and assembly errors must be suppressed. Furthermore, manufacturing costs are still increased in order to adjust the positions of the two optical systems with high accuracy for stereo viewing.
  • the stereo imaging optical system of the present embodiment has at least one mirror (common to both optical systems) in which each of the two imaging optical systems has a plurality of reflecting surfaces, and each of the reflecting surfaces has a surface.
  • a cylindrical member is provided.
  • the reflecting optical element constituting the plurality of reflecting surfaces is a mirror, and more preferably a hollow mirror structure in which the reflecting surface is formed on the surface of the lens barrel member, so that it is not necessary to correct chromatic aberration and the number of components is small. F-number is bright and high imaging performance can be obtained.
  • the reflecting surface is integrally formed and arranged on the surface of the lens barrel member, it is possible to reduce deterioration in imaging performance due to manufacturing errors.
  • the hollow mirror configuration means a mirror structure in which a reflective surface is coated with a material having a high reflectance in the visible light region or the infrared region, such as silver or aluminum (a method such as vapor deposition is arbitrary). That is, in the hollow mirror configuration, the incident side and the emission side (reflection side) of the reflection surface are both a gas medium such as air or a vacuum.
  • the reflective optical element of this embodiment does not have a configuration in which light propagates in a transparent solid medium such as a prism and is reflected by a wall surface (or boundary with the outside world). If an element such as a prism is used as the reflective optical element, it will cause chromatic aberration, which is not preferable.
  • At least one of the plurality of reflecting surfaces constituting the first imaging optical system and at least one of the plurality of reflecting surfaces constituting the second imaging optical system are the same surface of the lens barrel member. Is formed.
  • the two optical axes of the stereo image forming optical system can be positioned extremely easily.
  • the same and common lens barrel members that is, by forming at least a part of the first imaging optical system and at least a part of the second imaging optical system integrally, the two imaging optical systems The alignment error can be greatly reduced.
  • the material of the lens barrel members U1 and U2 is not particularly limited, and for example, a metal or resin can be the main component. It is preferable to use a metal as a main component because it is a good heat conductive material.
  • the metal here is not limited to a so-called pure metal, but may be an alloy, for example. If a lightweight metal alloy such as an aluminum alloy or a magnesium alloy is used, there is an advantage that the frame and the support base can be manufactured at low cost, light weight and high rigidity. Furthermore, when a magnesium alloy is used, it is possible to manufacture a metal barrel member with higher accuracy by the thixomold method, which is advantageous for improving the accuracy (surface accuracy and position accuracy) of the reflecting surface. It is.
  • thermosetting resin e.g., a thermoplastic resin, an ultraviolet curable resin, etc.
  • polycarbonate resin acrylic resin, MS resin, polyolefin resin, or the like
  • the polyolefin resin has low hygroscopicity, it is possible to provide a reflective optical unit that can suppress volume change due to moisture absorption of the resin and realize high ranging accuracy without being affected by the humidity environment in which the unit is used.
  • ZEONEX registered trademark
  • ZEON CORPORATION a specific example of the polyolefin-based material.
  • the selection of the image sensor for example, the far infrared light region, for example, the image sensor for thermography having a wavelength of 3 ⁇ m to 17 ⁇ m, etc. is selected.
  • External light imaging can also be performed. If you are going to shoot far-infrared light in stereo shooting using a refractive optical system that includes lenses and prisms, you need to change the lens material from glass to germanium, and so on. .
  • the stereo photographing optical system by configuring the stereo photographing optical system with the hollow mirror structure as described above, it is possible to cope with the same stereo photographing optical system from the visible light region to the far infrared light region.
  • the same imaging optical system changing only the type of image sensor, and lineup of different products that perform stereo shooting in the visible light region and the far-infrared light region, the manufacturing costs for each are significantly increased. It can be kept low.
  • the photographing optical system STU includes a first imaging optical system LO1 and a second imaging optical system LO2 each having a plurality of reflecting surfaces.
  • the first and second imaging optical systems LO1 and LO2 have first and second openings SP1 and SP2 on the most object side.
  • the first and second imaging elements IMG1 and IMG2 are arranged on the imaging surfaces of the first and second imaging optical systems LO1 and LO2, respectively.
  • the plurality of reflecting surfaces (R2 to R6) of the photographing optical system STU are formed on the surfaces of the lens barrel members U1 and U2 constituting the base material of the photographing optical system STU.
  • photographing light enters from two openings SP1 and SP2 of the imaging optical systems LO1 and LO2. Then, the light is sequentially reflected by the mirrors constituting the plurality of reflecting surfaces of the second surface (R2) to the sixth surface (R6) of the imaging optical system LO1 and the imaging optical system LO2, and is connected to the imaging elements IMG1 and IMG2, respectively.
  • the positions of the openings SP1 and SP2 correspond to the positions of the entrance pupils of the imaging optical systems LO1 and LO2 configured by the mirrors of the second surface (R2) to the sixth surface (R6).
  • the reflecting surfaces of the second surface (R2) to the sixth surface (R6) constituting the image forming optical system LO1 and the image forming optical system LO2 are each configured to have, for example, a rotationally asymmetric shape.
  • the imaging optical systems LO1 and LO2 are configured as an off-axial optical system (off-axial optical system) in which the reference axis is bent as illustrated.
  • Reflective optical systems are advantageous for miniaturization and high performance of imaging performance, while the problem of high sensitivity of manufacturing errors in one imaging optical system and the precise arrangement of two imaging optical systems in stereo. There are two issues that need to be done.
  • a plurality of reflecting surfaces constituting the first imaging optical system LO1 are integrally formed so as to constitute the photographing optical system STU, respectively.
  • the structure is formed on the surface of U2. That is, among the plurality of reflecting surfaces constituting the first imaging optical system LO1, the lower reflecting surface (R3) and R5 in FIG. 1 are formed on the surface of the barrel member U1. Further, the upper reflecting surface (R2), R4, and R6 in FIG. 1 are formed on the surface of the barrel member U2.
  • a plurality of reflecting surfaces constituting the second imaging optical system LO2 are formed on the surface of the barrel member U1 or U2 constituting the photographing optical system STU.
  • the reflecting surface (R3) and R5 on the lower side in FIG. 1 are formed on the surface of the barrel member U1. Further, the upper reflecting surface (R2), R4, and R6 in FIG. 1 are formed on the surface of the barrel member U2.
  • reflection surfaces (R3, R5) in the first and second imaging optical systems are formed on the surface of the first lens barrel member U1. Further, reflection surfaces (R2, R4, R6) in the first and second imaging optical systems are also formed on the surface of the second lens barrel member U2.
  • the above two problems can be solved by the configuration as described above.
  • the first imaging optical system LO1 and the second imaging optical system LO2 have a plurality of reflecting surfaces having rotationally asymmetric curvatures in order to bend the reference axis. By having such a reflective surface, aberration correction can be facilitated and imaging performance can be improved.
  • the imaging elements IMG1 and IMG2 for stereo photography also receive light in a wavelength band different from visible light (for example, the near-infrared region near 1000 nm) and convert it into an electrical signal. It is more preferable if it can be converted.
  • an imaging optical system in which an optical surface having imaging and condensing power (optical power) is configured only by a reflective surface as in the present embodiment, there is no chromatic aberration, and thus an imaging configured by a refractive optical system. High imaging performance can be maintained in a wider wavelength band than the optical system.
  • the lens barrel that holds the first imaging optical system (LO1) and the second imaging optical system (LO2) preferably has a configuration that can also hold the imaging element IMG1 and the imaging element IMG2. According to such a configuration, since the imaging device can be fixed to the lens barrel as it is, the alignment work between the two imaging optical systems (LO1 and LO2) and the respective imaging devices is basically unnecessary, and thereby the assembly process. This is advantageous in terms of manufacturing cost.
  • the configuration of the imaging unit (the imaging optical system LO1 and LO2) of the present embodiment has the above-described advantages.
  • an example of a configuration suitable as an in-vehicle imaging device mounted on a vehicle such as an automobile for the purpose of vehicle control or driving support using the above-described imaging unit will be described.
  • 1 to 4 show a configuration example of a stereo photographing apparatus 100 configured as an in-vehicle photographing apparatus according to the present embodiment.
  • 1 to 4 can be mounted on a moving body such as an automobile as the stereo imaging device 800 in the manner shown in FIGS. 8A and 8B, for example.
  • FIGS. 8A and 8B show an example in which a stereo imaging device 800 configured in the same manner as the stereo imaging device 100 of FIGS. 1 to 4 is mounted on a vehicle as an in-vehicle imaging device.
  • the stereo photographing device 800 can be mounted on the inside of the windshield 1001 (wind shield) of the automobile 1000 and on the side of the passenger compartment 1002.
  • any automobile 1000 is mounted on the ceiling in the passenger compartment 1002 near the upper edge of the windshield 1001.
  • the stereo photographing apparatus 800 is an automobile 1000 (so-called open car) in which the upper part of the passenger compartment 1002 as shown in FIG. It can be mounted on either.
  • the stereo photographing apparatus 800 can be suitably mounted on the windshield 1001 or the inner surface of the ceiling in the vicinity thereof.
  • the stereo photographing apparatus 800 In order to enhance automatic driving and driving support, if it is necessary to measure the distance from another vehicle that travels behind using the stereo photographing apparatus 800 or the distance from an object when reversing, the stereo photographing apparatus 800 is used. May be mounted inside the rear glass. As will be described later, the stereo photographing apparatus of the present embodiment is configured to be able to satisfactorily suppress a reduction in photographing accuracy or measurement accuracy due to direct sunlight, cold air, etc., and is reliable regardless of the position of the vehicle. High measurement results can be obtained.
  • the stereo photographing apparatus 800 when the stereo photographing apparatus 800 is mounted on a vehicle as an in-vehicle photographing apparatus, the surrounding temperature environment may be quite severe for an electronic device. For example, when it is placed under a hot summer sun, it may be exposed to sunlight (direct sunlight) through the windshield 1001, and interior items such as dashboards in the vehicle may become hot. In the case of a dashboard, the surface temperature may reach about 120 ° C. by irradiation with sunlight (direct sunlight). In addition, the atmospheric temperature in the vehicle compartment at that time becomes a high temperature of about 75 ° C. unless air-conditioning is performed.
  • the stereo photographing device is irradiated with sunlight (direct sunlight) from above the windshield 1001 as shown in FIG.
  • sunlight direct sunlight
  • the air conditioner wind of about 25 ° C. is applied from below.
  • the optical system When the imaging apparatus is placed in such a temperature environment with a large temperature difference (temperature distribution), the optical system may be thermally deformed due to the temperature difference, and the optical performance may be affected.
  • the stereo photographing optical system as in the present embodiment it becomes a big problem that the deformation becomes non-uniform due to the temperature unevenness of the environmental temperature. Therefore, it is necessary to keep the temperature around the optical system uniform.
  • the photographing unit (the photographing optical system 101: the imaging optical system (LO1 and LO2)) is housed in a first container, and further the first The container (case 102) is accommodated in the second container (case 103), and the thermal conductivity of the first container (102) and the thermal conductivity of the second container (103) are different from each other.
  • the first container (102) has a higher thermal conductivity than the second container (103).
  • the photographing optical system 101 corresponds to the imaging optical systems LO1 and LO2 in FIG.
  • the position of each mirror is schematically indicated by a thick black line in the figure.
  • the image sensors IMG1 and IMG2 are shown as the image sensor 105 in FIG.
  • the signal lines of the image sensor 105 are led out from the cases 102 and 103 and connected to the main board 106 attached to the exterior member 104 that holds the case 103.
  • the main board 106 is wired to a control device (not shown) that performs driving support and driving control mounted on the vehicle.
  • the configuration shown in FIG. 2 is effective. That is, the main board 106 is not arranged in the vicinity of the image sensors IMG1 and IMG2 inside the cases 102 and 103 but outside the case 103. Thereby, the main substrate 106 can be isolated so that the amount of heat generated by the main substrate 106 does not affect the optical elements (mirrors) of the photographing optical system 101 and the imaging elements IMG1 and IMG2.
  • the exterior member 104 functions as a mounting portion (mount member) for mounting the stereo imaging device 100 on the vehicle.
  • the exterior member 104 as the mounting portion may have a structure such as a support or a bracket.
  • a heat conductive material such as a heat sink is disposed between the main board 106 and the exterior member 104. Can do. As a result, the amount of heat generated in the main board 106 during operation can be released to the exterior member 104 side.
  • the satin portion shown as the photographing optical system 101 substantially corresponds to the cross-sectional shape viewed from the side of the lens barrel member U1 or U2 in FIG.
  • the photographing optical system 101 is held by the inner case 102 via the support member 107.
  • the case 102 is held by the outer case 103 via the support member 107.
  • the support members 107 are interposed between the photographing optical system 101, the inner case 102, and the outer case 103, respectively.
  • the inner surface of the outer member and the outer surface of the inner member do not make surface contact with a surface that occupies a large percentage of the surfaces, and are arranged so as to face each other with a space determined by the size of the support member 107. .
  • the outer case 103 is made of a heat insulating material having a low thermal conductivity, such as a resin, so that the influence of heat from the surrounding environment on the photographing optical system 101 can be reduced.
  • the inner case 102 is made of a material having higher thermal conductivity than the outer case 103, such as metal.
  • the stereo imaging device 100 is for in-vehicle use, the device is disposed near the front window, for example, receives direct sunlight (SL) mainly from above, and cool air from an air conditioner (AC) from the lower dashboard direction. Installed to receive.
  • the cases 102 and 103 are not provided, the photographing optical system 101 is heated from above and cooled from below, and an extreme temperature distribution is generated at the upper and lower portions thereof. There is a possibility that thermal expansion will occur in the upper part and thermal contraction in the lower part. Due to such deformation, for example, the mirror of the photographing optical system 101 may be distorted, and the shape and optical axis may be different from those intended at the time of design. If the deformation of the constituent members of the photographic optical system 101 due to the influence of the temperature distribution as described above is large, the stereo imaging accuracy and the distance measurement accuracy based thereon are greatly reduced.
  • the outer resin case 103 is heated from the surrounding environment to the photographing optical system 101. It acts to reduce the effects of cooling.
  • the inner case 102 is made of a material having a higher thermal conductivity than that of the outer case 103, for example, metal, and has good thermal conductivity as a whole, and the temperature around the imaging optical system 101 is made almost uniform. And has the effect of converging quickly.
  • the photographing optical system 101 is not easily affected by the ambient temperature of the stereo photographing apparatus 100 without arranging a temperature adjusting device or the like, and the entire photographing optical system 101 has a uniform temperature distribution.
  • the temperature can be controlled so that Thereby, stereo imaging accuracy and ranging accuracy based on it can be maintained with high accuracy.
  • FIG. 3 and 4 show the exterior structure of the stereo photographing apparatus 100.
  • FIG. FIG. 3 shows the upper part of the stereo photographing apparatus 100 in the form of a perspective view from the direction of the exterior member 104.
  • two openings SP1 and SP2 of the imaging optical systems LO1 and LO2 are triangular or trapezoidal openings 1010 and 1010 formed in a lower case 1032 (see FIG. 4) constituting the lower side of the case 103. It faces the outside of the photographing device at the apex position.
  • the openings 1010 and 1010 have a function of a hood (light-shielding member) that shields unnecessary light from entering the imaging optical systems LO1 and LO2 depending on the shape thereof.
  • the opening angles of the triangles or trapezoids of the openings 1010 and 1010 whose apexes are the openings SP1 and SP2 are set to a sufficient value with respect to the angle of the photographing field angle of the imaging optical systems LO1 and LO2.
  • FIG. 4 shows an exploded perspective view of an assembly structure of the photographic optical system 101, the cases 102 and 103, the exterior member 104, and the like of the stereo photographing apparatus 100.
  • the case 102 and the case 103 each have a structure that is divided into two vertically. That is, the inner case 102 includes a metal upper case 1021 and a lower case 1022, and the outer case 103 includes a resin upper case 1031 and a lower case 1032.
  • These upper and lower cases each have, for example, a U-shaped cross section, and form a hollow container that is hermetically sealed so as to substantially wrap the inside when the upper and lower cases are assembled.
  • the case 102 is held by the upper case 1021 and the lower case 1022 so as to sandwich the photographing optical system 101.
  • the case 103 is held by the upper case 1031 and the lower case 1032 so as to sandwich the case 102 and the photographing optical system 101.
  • support members 107 are interposed between the photographing optical system 101, the inner case 102, and the outer case 103, respectively.
  • the support member 107 is schematically shown by an up and down arrow instead of a specific shape.
  • each of the photographing optical system 101 to the inner case 102 to the outer case 103 is a surface. Separated so as not to touch.
  • the lower case 1032 has an outer shape larger than that of the upper case 1031 as a whole. Then, the lower case 1032 is assembled with the upper case 1031 by an inner frame portion formed of resin or the like in the same size as the upper case 1031 to form a cross-sectional structure as shown in FIG. Also, the outer shell portion outside the upper case 1031 of the lower case 1032 has a shape that can be assembled with the exterior member 104. Then, the exterior member 104 covers the upper case 1031 and the upper part of the lower case 1032 protruding from the upper case 1031, thereby completing the exterior structure of the stereo imaging device 100.
  • the upper exterior member 104 holds the main substrate 106 connected to the imaging element 105 incorporated in the interior, and is connected to the substrate heat generating portion with a heat conductive material.
  • the main substrate 106 is exhausted.
  • the image sensor 105 (105 ⁇ / b> R and 105 ⁇ / b> L in FIG. 4) is installed inside the case 102.
  • the image sensor 105 (105R and 105L in FIG. 4) is configured to be installed between the case 102 and the case 103 or outside the case 103 by arranging a window or the like (not shown) through which photographing light passes. May be.
  • the case 103 constituting the exterior of the stereo photographing apparatus 100 is preferably made of a resin having a lower thermal conductivity than the case 102 in order to transmit the heat of the surrounding environment as much as possible.
  • the resin polycarbonate resin, ABS resin, acrylic resin, MS resin, or the like can be used.
  • a polycarbonate resin is preferable from the viewpoint that light weight and sufficient strength can be obtained.
  • the inner case 102 is preferably made of a metal having a higher thermal conductivity than the case 103 for the purpose of making the temperature unevenness formed inside as uniform as possible, such as aluminum, copper, magnesium, and the like.
  • the case 103 is made of polycarbonate resin and the case 102 is made of aluminum or an aluminum alloy from the viewpoint of low cost and light weight.
  • FIG. 5A, FIG. 5B, and FIG. 5C show a more specific configuration example of the support member 107 of FIG.
  • a case where the support member 107 has a separate structure from the photographing optical system 101, the case 102, the case 103, and the like is shown.
  • a similar structure of the support member 107 may be integrally formed with the photographing optical system 101, the case 102, the case 103, and the like.
  • the support member 1071 shown in FIG. 5A has a semi-cylindrical shape.
  • the inner member for example, the photographing optical system is located at the contact portion 1072 at the apex of the semicircle. 101 and the case 102 are in line contact.
  • the support member 1071 can be mounted on the inner surface side of the inner and outer cases 102 and 103 through a mounting surface 1073 by a technique such as adhesion.
  • the support member 1071 may have a hemispherical shape as shown in FIG. 5B.
  • the inner member for example, the photographing optical system 101 is located at the contact portion 1072 at the apex of the hemisphere.
  • the line contact with the case 102 can also be mounted on the inner surface side of the inner and outer cases 102 and 103 through the mounting surface 1073 by a technique such as adhesion.
  • the support member 1071 may be made of an elastic material such as silicone rubber as a whole, similarly to the member shown as the elastic member 108 below.
  • the photographing optical system 101 to the inner case 102 to the outer case 103 are arranged with a space therebetween using a support member 1071.
  • the support member 1071 holds the inner and outer photographing optical systems and containers by line contact or point contact, and regulates the mutual positional relationship between these members.
  • the elastic member 108 may be used for the entire support member 1071 or a part thereof. In this configuration, the end of the elastic member 108 becomes the mounting surface 1073 of the support member 1071.
  • the elastic member 108 is configured to be in a compressed and deformed state in the assembled state by setting mutual dimensions of the support member 1071, the photographing optical system 101, the inner case 102, the outer case 103, and the like. With such a structure, the multiplex structure of the photographing optical system 101 to the inner case 102 to the outer case 103 can be maintained with an appropriate pressure.
  • the elasticity of the elastic member 108 for example, the elasticity of the case 102 (case 103) itself may be used. That is, by appropriately selecting the material of the case 102 (case 103), by providing elasticity necessary to function as the elastic member 108, the single elastic member 108 is disposed as described above, Similar effects can be obtained.
  • the case 102 and 103 are made of different materials, for example, the case 102 is made of a metal material, and the case 103 is made of a resin material, an imbalance of thermal expansion may occur.
  • the size of one case, for example, the case 103 becomes larger depending on the temperature environment around the stereo photographing apparatus 100.
  • the case 103 is deformed in a direction away from the case 102.
  • the elastic member 108 is used for the entire support member 1071 or at least a part thereof as described above, the case 102 and the case 103 are deformed by the deformation of the elastic member 108.
  • the holding state in between can be maintained.
  • the support member 1071 is provided with an elastic member 108, for example, an elastic portion made of a material such as rubber, the elastic portion is affected by the vibration of the vehicle and generates unnecessary vibration such as a single vibration.
  • a member capable of damping such unnecessary vibrations for example, a vibration absorbing member made of a foamed material such as various resin sponges, together with the support member 1071 and the elastic member 108, is arranged between the photographing optical system 101 to the inner case 102 to the outer case 103. You may arrange
  • FIG. 6 shows a cross-sectional structure of the stereo photographing apparatus.
  • the photographing optical system 101 is provided with a V-shaped groove 109 as a V-shaped groove as a recess
  • the case 102 is provided with a support member 107 at a position facing the V-shaped groove 109.
  • the support member 107 has a hemispherical shape and is provided so as to be positioned substantially at the center of the V-shaped groove 109, and is in point contact with the two surfaces on the opening side of the V-shaped groove.
  • the apex portion facing the opening side of the V-shaped groove may be somewhat rounded. Any shape that allows the two surfaces and the support member to contact each other is acceptable.
  • FIG. 7 is a perspective view of the stereo imaging device from below, and is a diagram for explaining the arrangement of the V-shaped groove 109 in more detail.
  • the photographing optical system 101 is provided with three V-shaped grooves 1091, 1092, and 1093 as shown in FIG. Of the three V-shaped grooves, two (1092, 1093) are arranged on a straight line, and the other one (1091) is not arranged on the same straight line.
  • the V-shaped groove 1092 and the V-shaped groove 1093 exist on a straight line, and the groove direction is also parallel
  • the V-shaped groove 1091 includes the V-shaped groove 1092 and the V-shaped groove 1093. It is not on a straight line but is orthogonal to the two groove directions.
  • the direction of the V-shaped groove is not limited to this combination, and any V-shaped groove may not be arranged in parallel.
  • the center of gravity of the photographing optical system 101 is located inside a triangle connecting the centers thereof. Further, by providing the V-shaped groove 1091 in the vicinity of the imaging element 105 having a relatively heavy weight, the center of gravity of the photographing optical system 101 is located inside the hatched triangular shape shown in FIG.
  • the support member 107 is disposed at the position of the case 102 facing the three V-shaped grooves of the photographing optical system 101, and the hemispherical support member is in point contact with the V-shaped groove, so that the photographing optical
  • the mutual positional relationship between the system 101 and the case 102 is regulated.
  • the V-shaped grooves 1092 and 1093 can be formed by combining the chamfered portions provided in the respective lens barrel members when the photographing optical system 101 is configured by combining the two lens barrel members U1 and U2. .
  • the photographing optical system 101 is provided with the V-shaped groove and the case 102 is provided with the support member.
  • the photographing optical system 101 may be provided with the supporting member and the case 102 may be provided with the V-shaped groove.
  • the method performed by the photographing optical system 101 and the case 102 can be applied to the regulation of the mutual positional relationship between the case 102 and the case 103.
  • three V-shaped grooves are provided on the outer surface of the case 102, and a hemispherical support member 107 is provided on the inner surface of the case 103 at a position facing the V-shaped groove on the outer surface of the case 102.
  • the mutual positional relationship of 103 can be regulated.
  • the case 103 may be provided with a support member, and the case 102 may be provided with a V-shaped groove.
  • the configuration for regulating the mutual positional relationship between the photographing optical system 101 and the case 102 and between the case 102 and the case 103 is not limited to the above example.
  • it may be a concave portion other than the V-shaped groove.
  • the support member is not limited to one having a hemispherical top portion, and may be a convex portion having another shape.
  • the configuration is not limited to the configuration in which the concave portion and the convex portion are in contact at two points, but may be in the form of contact at more points, line contact, or surface contact.
  • an imaging apparatus including a reflective optical system that is installed in an environment where temperature change and distribution are significant a configuration in which an imaging unit including at least the optical system is accommodated in a double container. Used. With this configuration, the influence of the temperature distribution over a large temperature range around the optical member can be mitigated, and deterioration of the optical performance of the reflective optical system due to thermal expansion / contraction can be suppressed. Thereby, a low-cost and high-accuracy imaging device can be realized without requiring a separate temperature control device. That is, according to the present embodiment, a compact and lightweight high-performance stereo imaging device that can be manufactured easily and inexpensively can be realized.
  • the stereo image capturing device is an in-vehicle image capturing device.
  • the stereo image capturing device according to the present embodiment is a video that can be used for various purposes such as a mobile object such as a drone.
  • the present invention can be applied to an imaging apparatus such as a camera or a digital still camera.
  • the photographing system is not necessarily a stereo photographing system.
  • the imaging apparatus of the present embodiment can be used by being connected to a base (for example, a body or a frame) of various moving bodies via a connection unit.
  • the imaging apparatus having the configuration of the present embodiment can perform high-accuracy and high-quality imaging in various applications without depending on, for example, the ambient temperature environment, or more accurately based on it. Perform physical measurements.
  • the present invention can be suitably implemented in a photographing apparatus such as a stereo photographing apparatus.
  • a stereo photographing apparatus such as an automobile or other moving object
  • a stereo photographing apparatus such as an automobile or other moving object
  • Accurate distance measurement and object recognition can be performed.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various changes and modifications can be made without departing from the spirit and scope of the present invention. Therefore, in order to make the scope of the present invention public, the following claims are attached.
  • DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Stereo imaging device, 101 ... Imaging optical system, 102, 103 ... Case (container), 1021, 1031 ... Upper case, 1022, 1032 ... Lower case, 104 ... Exterior member, 105 ... Imaging element, 106 ... Main board

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Abstract

基材（Ｕ１、Ｕ２）に設けられた複数の反射光学素子（Ｒ２－Ｒ６）と、前記複数の反射光学素子（Ｒ２－Ｒ６）で順次反射された撮影光を受光する撮像素子（１０５Ｒ、１０５Ｌ）と、を備えた撮影部（１０１）と、前記撮影部（１０１）を収容する第１の容器（１０２）と、前記第１の容器（１０２）を収容する第２の容器（１０３）と、を備え、前記第１の容器（１０２）の熱伝導率が前記第２の容器（１０３）の熱伝導率よりも高い撮影装置。

Description

撮影装置
　本発明は、反射光学素子を撮影光学系に用いた撮影装置に関する。
　監視カメラや車などの移動体に搭載するカメラのような撮影装置に用いる広角レンズでは、広い視野を確保でき、小型軽量かつ高精度に測距できる構成が望まれている。撮影光学系に屈折光学系を用いる場合には、例えばレンズの構成枚数ができるだけ少なくて済む２群構成程度の種々の光学系を撮像素子と組み合わせる構成が知られている。また、屈折光学系ではなく反射光学系を撮影光学系に用いる構成も考えられる。
　一方、反射光学系を撮影光学系に用いる場合、色収差がなく共通の光学系で可視光から赤外光にまで対応することができる利点がある。撮像素子と反射光学ユニットを組み合わせた撮影装置としては、特許文献１に示されるような構成が知られている。特許文献１では、測距の精度を確保しながら、尚且つ小型のステレオカメラを実現する方法として、複数の反射面を鏡筒部材の表面に形成した光学ユニットが開示されている。
特開平７－１６８０１０号公報
　車載用の撮影装置を用いたシステムでは、撮像素子と左右２つの結像光学系を有するステレオカメラを自動車の運転室内に設置し、撮影しながら視野内の対象物との距離を測定する構成が知られている。測定した距離情報は、運転支援や、運転制御に用いられる。例えば運転支援では、測定した距離情報を運転者に報知する、また、運転制御では、測定した距離情報を画像認識などの結果と組合せて障害物を回避したり自動的にブレーキを掛けたりするような態様が考えられる。
　一般に、ステレオ撮影を行う撮影装置では、三角測量の原理を用いて、左右の両結像光学系を通して得られる同一物の２つの画像の視差量から距離を算出する。特に上記のような車載用の撮影装置では、単なる画像取得を目的とするカメラよりも高精度な光学系が必要とされる。
　また、車両に搭載して用いられる車載用の撮影装置では、周囲温度などに関して厳しい環境条件に曝されていても、適切に動作することが求められる。例えば、自動車の運転室内の天井、ルームミラーの近傍などに撮影装置が設置される場合、撮影装置の周囲に大きな温度分布が生じていることが考えられる。このような設置位置では、例えば直射日光と冷房機器からの冷気を同時に浴びるような稼働環境となる場合がある。
　このような車載用の撮影装置に、上記特許文献１に示されるような光学ユニットを用いると、撮影装置内部の各部に大きな温度差が生じることが考えられる。これに起因して、各部の熱膨張量に差異が生じ、例えばミラーの面精度や複数ミラー面間の位置精度が影響を受け、測距精度の低下を生じる可能性がある。温度条件を厳密に管理すべき種々の電子機器では、恒温装置、冷却（加温）装置などを用いて積極的に温度管理を行う構成が用いられる。しかしながら、車載用の撮影装置ではコストや設置スペース、動作騒音などを考慮するとそのような能動的な温度管理のための構成を採用し難い場合が多い。上記のような温度条件に関する問題は、ステレオ撮影装置ではない、単眼の撮影装置の場合であっても同様である。
　本発明の課題は、上記に鑑み、例えば大きな温度分布が生じるような環境でも反射光学系を介して高精度かつ高品位な撮影を行える、簡単安価かつ小型軽量に構成可能な撮影装置を提供することにある。
　本発明の一態様によると、基材に設けられた複数の反射光学素子と、前記複数の反射光学素子で順次反射された撮影光を受光する撮像素子と、を備えた撮影部と、前記撮影部を収容する第１の容器と、前記第１の容器を収容する第２の容器と、を備え、前記第１の容器の熱伝導率が前記第２の容器の熱伝導率よりも高い撮影装置である。
　例えば車載された場合のように、大きな温度分布が生じるような環境でも反射光学系を介して高精度かつ高品位な撮影を行える、簡単安価に構成可能な、優れた撮影装置を提供することができる。
　本発明のその他の特徴及び利点は、添付図面を参照とした以下の説明により明らかになるであろう。尚、添付図面においては、同じ若しくは同様の構成には、同じ参照番号を付す。
本発明に係る実施形態のステレオ撮影装置の撮影光学系の断面図である。 本発明に係るステレオ撮影装置の断面構造を示した説明図である。 本発明に係るステレオ撮影装置を上方からの斜視により示した説明図である。 本発明に係るステレオ撮影装置の内部構造を分解斜視により示した説明図である。 本発明に係るステレオ撮影装置のケースの支持部材の構成を示した説明図である。 本発明に係るステレオ撮影装置のケースの支持部材の異なる構成を示した説明図である。 本発明に係るステレオ撮影装置のケースの支持部材のさらに異なる構成を示した説明図である。 本発明に係るステレオ撮影装置の撮影光学系の支持方法の一実施態様を示した断面図である。 本発明に係るステレオ撮影装置を下方からの斜視により示した説明図である。 実施形態のステレオ撮影装置を車載用撮影装置として実装した自動車の説明図である。 実施形態のステレオ撮影装置を車載用撮影装置として実装した自動車の説明図である。
　以下、添付図面を参照して本発明を実施するための形態につき説明する。なお、以下に示す構成はあくまでも一例であり、例えば細部の構成については本発明の趣旨を逸脱しない範囲において当業者が適宜変更することができる。また、本実施形態で取り上げる数値は、参考数値であって、本発明を限定するものではない。
　以下では、基材に設けられた複数の反射光学素子としてのミラー（Ｒ１～Ｒ６）と、これらのミラーで順次反射された撮影光を受光する撮像素子（ＩＭＧ１、ＩＭＧ２）と、を備えた撮影部（撮影光学系ＳＴＵ：図１）を有する撮影装置の構成を例示する。この撮影装置の撮影部では、ミラー（Ｒ１～Ｒ６）によってＯｆｆ－Ａｘｉａｌ（オフアキシャル）な結像光学系が構成され、この撮影光学系は屈折光学素子を有していない。
　また、本実施形態の撮影部（撮影光学系ＳＴＵ：図１）は、ステレオカメラとして構成されている。即ち、撮影部（撮影光学系ＳＴＵ：図１）は、撮影光軸が互いに異なる、それぞれ複数のミラー（Ｒ１～Ｒ６）から成る第１および第２の反射光学系（ＬＯ１、ＬＯ２：結像光学系）を備える。そして、第１および第２の反射光学系を介して反射された撮影光は、第１および第２の撮像素子（ＩＭＧ１、ＩＭＧ２）によってそれぞれ撮像される。
　また、上記撮影部（撮影光学系ＳＴＵ：図１）を備えた撮影装置（１００：図２～図４、８００：図８のステレオ撮影装置）は、自動車などの車両に搭載（図８）可能な車載用撮影装置として構成される。その場合、撮影装置（１００）による例えばステレオ撮影によって得た画像データやその解析結果は、車両制御や運転支援に用いることができる。
　図１は、本実施形態に係るステレオ撮影光学系に用いられる結像光学系の断面構成を模式的に示している。本実施形態では、物体側（被写体側）から像側（撮像素子に形成される像面側）に向かって、不図示の物体面の中心から瞳（絞り）の中心を通って像面の中心に至る１つの光線を、中心主光線または基準軸光線と定義する。図１では、この中心主光線または基準軸光線は一点鎖線により示されている。以下では、この中心主光線または基準軸光線の通る経路を単に「基準軸」ということがある。
　図１において、光学的な機能部位には、ＳＰ１、ＳＰ２、Ｒ１～Ｒ６などの参照符号が用いられている。Ｒ１、Ｒ２は、左右のステレオ撮影光が入射される開口部（アパーチャ）で、この例では絞り面を兼ねている。図中の左右方向に離間して配置された開口部ＳＰ１、ＳＰ２は、ステレオ測定系におけるいわゆる視差を構成し、その距離は基線長と呼ばれることがある。
　図１において、Ｒ２～Ｒ６は、ステレオ構成の左右の結像光学系ＬＯ１、ＬＯ２をそれぞれ構成するミラーである。各ミラーの反射面は、それぞれ第２面（Ｒ２）は開口部ＳＰ１、ＳＰ２（Ｒ１）に対してチルトした反射面、第３面（Ｒ３）、第４面（Ｒ４）、第５面（Ｒ５）、第６面（Ｒ６）は各々の前段の反射面に対してシフト、チルトした反射面である。第２面（Ｒ２）から第６面（Ｒ６）までの各ミラーの反射面は、金属やガラス、プラスチック等で構成される。反射面としては、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。第２面～第６面を構成するミラーＲ２～Ｒ６は、凹面ないし凸面を組合せた形状で、これらから成る結像光学系ＬＯ１、ＬＯ２は、好ましくは例えば６０°～７０°程度、あるいはそれ以上の角度の画角を有する広角系として構成される。
　本実施形態の撮影光学系（ＬＯ１、ＬＯ２）は、物体面から像面に至る基準波長の光路（基準軸）と、反射面の面法線が基準軸と一致しない平面ではない曲面（Ｏｆｆ－Ａｘｉａｌ曲面）を含むＯｆｆ－Ａｘｉａｌ光学系（オフアキシャル光学系）である。この撮影光学系において、結像光学系ＬＯ１、ＬＯ２を構成する各反射面は、共通の光軸を有していない。そこで、本実施形態においては、開口部ＳＰ１、ＳＰ２（Ｒ１）の中心位置を原点位置とする光学座標系を設定する。すなわち、開口部ＳＰ１、ＳＰ２（Ｒ１）の中心である光学座標系の原点位置と最終結像面（撮像素子面）の中心位置とを通る光線（中心主光線または基準光軸線）の辿る経路が基準軸である。さらに、基準軸は方向（向き）を持っている。その方向は、中心主光線または基準軸光線が像面方向に進行する方向である。
　本実施形態の撮影光学系では、中心主光線または基準軸光線は、開口部ＳＰ１、ＳＰ２（Ｒ１）の中心点（原点）を通り最終結像面の中心へ至るまでに、各反射面によって反射する。各面の順番は、中心主光線または基準軸光線が反射を受ける順番に設定している。このため、基準軸は設定された各面の順番に沿って反射の法則に従ってその方向を変化させつつ、最終的に撮像素子ＩＭＧ１、ＩＭＧ２の像面の中心に到達する。なお、本実施形態において、像側ないし物体側とは、基準軸の方向に対してどちら側であるかを意味する。
　なお、この例では、結像光学系の基準となる基準軸を上記のように設定しているが、基準軸の決め方は任意であり、また、結像光学系を構成する各面形状の光学設計、収差計算、そのための光線追跡などを考慮し、都合のよい設定を採用して構わない。一般的には、像面の中心と、絞りまたは入射瞳または射出瞳、ないし結像光学系ＬＯ１、ＬＯ２の開口部ＳＰ１、ＳＰ２（Ｒ１）や、最終面の中心のいずれかを通る光線の辿る経路を基準軸に設定するとよい。
　本実施形態の結像光学系ＬＯ１、ＬＯ２から成るステレオ撮影光学系は、以下のような考察に基づいて構成されている。
　従来、車載カメラ用途での光学系において、レンズを使用した透過型の屈折光学系を２つ水平に並べてステレオ視することで距離を測定し、あるいは３Ｄ形状を取得するものが知られている。また、回転非対称な反射面を含む結像光学系を利用した小型で高画質な撮影光学系も種々提案されている。ステレオ撮影光学系を用いて精度良く距離を測定する、もしくは３Ｄ形状を取得するためには、結像性能を高めて高画質化することが必要となる。また、車載カメラでの距離測定用途では、周囲も広く捉える必要があるため、ある程度の画角の広角化が必要であった。しかも、外部環境によって温度が上下変動しやすい車内環境において、温度変化によって結像性能に大きな変化が起きてしまうと、距離測定精度が劣化する可能性がある。そのため、温度による結像性能変化が少ないことが望まれていた。
　また、単純な高感度化では、ノイズの影響などで可視光領域だけでは夜間の距離測定が困難であるため、可視光領域だけでなく近赤外光領域も撮像できることが望まれている。この可視光領域とは、波長３８０ｎｍ～７００ｎｍ程度、近赤外光領域は７００ｎｍ～１５００ｎｍ程度の波長領域を言う。このような波長域の撮影光を取り扱う場合には、回折限界の関係上、Ｆ２～４程度の比較的、明るいＦ値を有する結像光学系が望まれる。
　また、上記のような要求を満たすステレオ撮影光学系を透過型のレンズ光学系で構成すると、一般には、レンズ枚数を増やせば広角でＦ値が明るい高画質な撮影光学系が得られる。しかしながら、このような屈折光学系による構成では、部品点数が大幅に増えることからコストが増大し、また、製造誤差や組み立て誤差を抑える必要があるため、製造難易度が上がる問題があった。さらに、ステレオ視のために２つの光学系の位置を精度良く調整するにはやはり製造コストが増大する。
　これに対して、本実施形態のステレオ撮影光学系は、２つの結像光学系がそれぞれ複数の反射面を有し、反射面が表面に有する、少なくとも１つの（２光学系で共通の）鏡筒部材を備える。特に、複数の反射面を構成する反射光学素子はミラーとし、さらに好ましくは鏡筒部材の表面に反射面を形成した中空ミラー構成とすることにより、色収差を補正する必要がなく、少ない部品点数でＦ値が明るく高い結像性能を得られる。また、鏡筒部材の表面に反射面を一体的に形成、配置するため、製造誤差による結像性能の劣化を低減できる。
　ここで中空ミラー構成とは、反射面が銀、アルミニウムなどの、可視光領域や赤外領域で反射率の高い材料のコーティング（蒸着など手法は任意）されたミラー構造をいう。即ち、中空ミラー構成では、前記反射面の入射側と射出側（反射側）が共に空気などの気体媒質もしくは真空である。
　即ち、本実施形態の反射光学素子は、プリズムなどの透明な固体媒質内で光を伝播させ、壁面（または外界との境界部）で反射する構成ではない。反射光学素子として、プリズムのような素子を用いると、色収差が発生する原因となり、好ましくない。
　また、本実施形態では、第１の結像光学系を構成する複数の反射面の少なくとも１つと第２の結像光学系を構成する複数の反射面の少なくとも１つが同一の鏡筒部材の表面に形成されている。このように同一、共通の鏡筒部材を用いることにより、ステレオ結像光学系の２つの光軸の相互の位置決めが極めて容易になる。同一、共通の鏡筒部材を用いる、即ち、第１の結像光学系の少なくとも一部と第２の結像光学系の少なくとも一部を一体に構成することで、２つの結像光学系の位置合わせ誤差を大きく低減することができる。
　なお、鏡筒部材Ｕ１、Ｕ２の材質は特に限定されず、例えば金属あるいは樹脂を主成分とすることができる。金属を主成分にすれば、良熱伝導材料であるため好ましい。尚、ここでいう金属とはいわゆる純金属には限られず、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合金を用いれば、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。また、樹脂であれば、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、紫外線硬化性樹脂等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、樹脂の吸湿に体積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（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。
　さらには、本実施形態の撮影装置では、撮像素子の選定、例えば遠赤外光領域用、例えば波長３μｍ～１７μｍなどのサーモグラフィ用途撮像素子などを選択するだけで、光学素子の改変なしに遠赤外光撮像も撮像できる。もし、レンズやプリズムなどを含む屈折光学系によるステレオ撮影で遠赤外光撮影を行おうとすると、レンズ材料をガラスなどからゲルマニウムなどに変更する必要があり、撮像素子の交換だけでは到底、対処できない。
　以上のように、本実施形態では、上述したような中空ミラー構成でステレオ撮影光学系を構成することにより、可視光領域から遠赤外光領域まで同じステレオ撮影光学系で対応することができる。例えば、同じ撮影光学系を用いて、撮像素子の品種のみ変更して、可視光領域と遠赤外光領域とでそれぞれステレオ撮影を行う異なる製品をラインアップする場合でも、それぞれの製造コストを著しく低く抑えることができる。
　上記の事情を踏まえ、ここで図１の撮影光学系ＳＴＵ（撮影部）の構成をさらに詳細に説明しておく。図１に示すように、撮影光学系ＳＴＵは、それぞれが複数の反射面を備える第１の結像光学系ＬＯ１と第２の結像光学系ＬＯ２を備える。これら第１、第２の結像光学系ＬＯ１、ＬＯ２は、最も物体側に第１、第２の開口部ＳＰ１、ＳＰ２を有する。また、第１、第２の結像光学系ＬＯ１、ＬＯ２の結像面には、第１、第２の撮像素子ＩＭＧ１、ＩＭＧ２がそれぞれ配置されている。ここで、撮影光学系ＳＴＵの複数の反射面（Ｒ２～Ｒ６）は、撮影光学系ＳＴＵの基材を構成する鏡筒部材Ｕ１、Ｕ２の表面に形成されている。
　図１において、撮影光は、結像光学系ＬＯ１、ＬＯ２の２つの開口部ＳＰ１、ＳＰ２から入射する。そして、結像光学系ＬＯ１と結像光学系ＬＯ２の第２面（Ｒ２）～第６面（Ｒ６）の複数の反射面を構成する各ミラーで順次反射され、それぞれ撮像素子ＩＭＧ１とＩＭＧ２に結像する。開口部ＳＰ１、ＳＰ２の位置は、第２面（Ｒ２）～第６面（Ｒ６）の各ミラーで構成された結像光学系ＬＯ１、ＬＯ２の入射瞳の位置に相当する。図１において、それぞれ結像光学系ＬＯ１、結像光学系ＬＯ２を構成する第２面（Ｒ２）～第６面（Ｒ６）の反射面は、いずれも、例えば回転非対称形状で構成する。また、結像光学系ＬＯ１、ＬＯ２は、図示のように基準軸が折れ曲がったＯｆｆ－Ａｘｉａｌ光学系（オフアキシャル光学系）として構成される。
　上記のステレオ撮像光学系において、ステレオ撮影光学系を用いて撮影（撮像）後に２つの画像から距離を算出するためには、２つの結像光学系の各反射光学素子の配置精度が大きく影響する。反射光学系は小型化と結像性能の高性能化に有利である一方、１つの結像光学系の中の製造誤差敏感度が高いという課題と、２つの結像光学系を精度良くステレオ配置する必要があるという２つの課題が存在する。
　そこで、本実施形態では、図１に示すように第１の結像光学系ＬＯ１を構成する複数の反射面が、撮影光学系ＳＴＵを構成するよう、それぞれ一体で成形された鏡筒部材Ｕ１もしくはＵ２の表面に形成される構造としている。即ち、第１の結像光学系ＬＯ１を構成する複数の反射面のうち、図１下側の反射面（Ｒ３）、Ｒ５は鏡筒部材Ｕ１の表面に形成される。また、図１上側の反射面（Ｒ２）、Ｒ４、Ｒ６は鏡筒部材Ｕ２の表面に形成される。また、第２の結像光学系ＬＯ２を構成する複数の反射面が撮影光学系ＳＴＵを構成する鏡筒部材Ｕ１もしくはＵ２の表面に形成される。即ち、第２の結像光学系ＬＯ２を構成する複数の反射面のうち、図１下側の反射面（Ｒ３）、Ｒ５は鏡筒部材Ｕ１の表面に形成される。また、図１上側の反射面（Ｒ２）、Ｒ４、Ｒ６は鏡筒部材Ｕ２の表面に形成される。また、本実施形態では、第１の鏡筒部材Ｕ１の表面には、第１および第２の結像光学系における反射面（Ｒ３、Ｒ５）が形成されている。また、第２の鏡筒部材Ｕ２の表面にも第１および第２の結像光学系における反射面（Ｒ２、Ｒ４、Ｒ６）が形成されている。このような構成により、ステレオ撮影を行う２つの結像光学系ＬＯ１、ＬＯ２の相互の位置関係を調整する作業が、基本的には不要となる。
　以上のような構成により上記の２つの課題を解決することができる。また、第１の結像光学系ＬＯ１と第２の結像光学系ＬＯ２は、前記基準軸を折り曲げるために、回転非対称な曲率を有した反射面を複数有している。このような反射面を有することで、収差補正をより容易にすることができ、結像性能を向上させることができる。
　また、ステレオ撮影のための撮像素子ＩＭＧ１、ＩＭＧ２は可視光（波長：３８０ｎｍ～７００ｎｍ）の他、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さらに好ましい。本実施形態のように、結像、集光力（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。従って、撮像素子の受光波長範囲を拡大するだけで、同じ光学系を用いて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撮影系の小型化が可能となる。
　また、第１の結像光学系（ＬＯ１）および第２の結像光学系（ＬＯ２）を保持する鏡筒は、撮像素子ＩＭＧ１や撮像素子ＩＭＧ２も保持可能な構成が好ましい。このような構成によれば、鏡筒にそのまま撮像素子を固定できるため、２つの結像光学系（ＬＯ１、ＬＯ２）とそれぞれの撮像素子のアライメント作業が基本的には不要となり、これにより組み立て工程を簡易化でき、製造コストの点で有利である。
　本実施形態の撮影部（結像光学系であるＬＯ１およびＬＯ２）の構成には、上記のようなメリットがある。以下では、上述の撮影部を用いて、特に車両制御や運転支援の目的で自動車などの車両に搭載される車載用撮影装置として好適な構成の一例を示す。
　図１～図４は本実施形態の車載用撮影装置として構成されたステレオ撮影装置１００の構成例を示している。また、図１～図４のステレオ撮影装置１００は、例えば図８Ａ、図８Ｂに示すような態様でステレオ撮影装置８００として自動車などの移動体に搭載することができる。
　図８Ａ、図８Ｂは、図１～図４のステレオ撮影装置１００と同様に構成されたステレオ撮影装置８００を車載用撮影装置として車両に搭載した例を示している。ステレオ撮影装置８００は、図８Ａ、図８Ｂに示すように、自動車１０００のフロントガラス１００１（ウィンドシールド）の内側、車室１００２の側に装着することができる。図８Ａ、図８Ｂの例では、いずれの自動車１０００でも、フロントガラス１００１の上縁部近傍の車室１００２内天井に装着されている。ステレオ撮影装置８００は、例えば図８Ａのような車室１００２の上部に屋根のある自動車１０００であっても、図８Ｂのような車室１００２の上方が開放された自動車１０００（いわゆるオープンカー）のいずれにも搭載することができる。例えば、ステレオ撮影装置８００は、フロントガラス１００１、ないしその付近の天井内面などに好適に実装することができる。
　なお、自動運転や運転支援を高度化するため、ステレオ撮影装置８００を用いて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、ステレオ撮影装置８００をリアガラスの内側などに装着してもよい。本実施形態のステレオ撮影装置は、後述のように、直射日光や冷気等による撮影ないし測定精度の低下を良好に抑制できる構成であり、車両のどのような位置に配置されても、信頼性が高い測定結果を得ることができる。
　図８Ａや図８Ｂのような態様でステレオ撮影装置８００を車載用撮影装置として車両に搭載すると、その周囲の温度環境は、電子機器にとってはかなり苛酷なものとなる場合がある。例えば、真夏の炎天下に置かれた場合、フロントガラス１００１を介して太陽光（直射日光）に曝され、車内のダッシュボード等の内装品は高温になることがある。ダッシュボードの場合、太陽光（直射日光）の照射により、その表面温度が約１２０℃付近まで到達する場合がある。また、その際の車室内の雰囲気温度は、エアコンディショニングされていなければ、約７５℃付近の高温になる。
　ステレオ撮影装置には、フロントガラス１００１側の上方から、図２に示すように太陽光（直射日光）が照射される。一方、運転者や乗員が車室内にいて、エアコンを作動させると、ステレオ撮影装置が設置される例えばルームミラー付近には、下方から約２５℃となったエアコンの風が当たることになる。
　そのような温度差（温度分布）の激しい温度環境の中に本撮像装置が置かれた場合、温度差により光学系に熱変形が生じ、光学性能が影響を受ける可能性がある。特に、本実施形態のようなステレオ撮影光学系においては、環境温度の温度ムラにより変形が不均一になることが大きな問題となるため、光学系周囲の温度を均一に保つ必要がある。
　本実施形態のステレオ撮影装置１００（図２～図４）では、上記の撮影部（撮影光学系１０１：上記の結像光学系（ＬＯ１およびＬＯ２）を第１の容器に収容し、さらに第１の容器（ケース１０２）を第２の容器（ケース１０３）に収容する。第１の容器（１０２）の熱伝導率と、第２の容器（１０３）の熱伝導率と、は互いに異なり、特に第１の容器（１０２）は、第２の容器（１０３）よりも熱伝導率が高い構成とする。
　図２において、撮影光学系１０１は、図１の結像光学系ＬＯ１およびＬＯ２に相当する。各ミラーの位置は、図中の太い黒線により模式的に示してある。また、撮像素子ＩＭＧ１ないしＩＭＧ２は図２では撮像素子１０５として示してある。撮像素子１０５の信号線はケース１０２、１０３から導出されて、ケース１０３を保持する外装部材１０４に装着されたメイン基板１０６に接続されている。メイン基板１０６は、車両に搭載された運転支援や運転制御を行う制御装置（不図示）に配線される。
　特に、メイン基板１０６上の回路に、動作時の発熱が大きい部材を搭載する必要がある場合には、図２のような構成は有効である。即ち、メイン基板１０６をケース１０２、１０３の内側の撮像素子ＩＭＧ１ないしＩＭＧ２の近傍などに配置するのではなく、外側のケース１０３の外部に配置する。これにより、メイン基板１０６の発する熱量が、撮影光学系１０１の各光学素子（ミラー）や撮像素子ＩＭＧ１ないしＩＭＧ２に影響を及ぼさないよう、メイン基板１０６を隔離することができる。
　ステレオ撮影装置１００は、車載用であれば、外装部材１０４を介して、車両の所定の装着位置、例えばフロントウィンドウ付近、ルームミラー付近などに装着される。外装部材１０４は、ステレオ撮影装置１００を車両に装着する装着部（マウント部材）として機能する。なお、装着部としての外装部材１０４には、支柱やブラケットのような構成を用いてもよい。
　なお、外装部材１０４の材料が金属などの熱伝導率が高く、放熱力のある組成である場合には、メイン基板１０６と外装部材１０４の間にヒートシンクのような導熱材料を配置しておくことができる。これにより、動作時にメイン基板１０６で発生した熱量を外装部材１０４の側に逃がすことができる。
　図２において、撮影光学系１０１として示した梨地の部分は、図１の鏡筒部材Ｕ１もしくはＵ２の側方から見た断面形状にほぼ相当する。この撮影光学系１０１を第１の容器（ケース１０２）および第２の容器（ケース１０３）に収容する２重構造とすることにより、ステレオ撮影装置１００の周囲の温度分布の影響を緩和することができる。この構成により、別途、ファンや冷却、加温などのための温度調節装置を用いなくても、撮影光学系１０１の部位に対する温度分布の影響を緩和し、所望の光学性能を発揮させ、環境温度に左右されずに高精度な撮影光学系を低コストで提供することができる。
　図２のステレオ撮影装置１００において、撮影光学系１０１は、内側のケース１０２により、支持部材１０７を介して保持される。そしてケース１０２は、外側のケース１０３により、支持部材１０７を介して保持される。
　即ち、撮影光学系１０１～内側のケース１０２～外側のケース１０３の各々の間には、支持部材１０７をそれぞれ介在させる。この構成により、外側の部材の内面と、内側の部材の外面がそれらの面の大きなパーセンテージを占める面で面接触せず、支持部材１０７のサイズによって定まる空間を隔てて対向するように配置される。
　好ましくは、外側のケース１０３は、撮影光学系１０１に対する周囲環境からの熱の影響を低減できるよう、熱伝導率の低い、断熱性のある、例えば、樹脂などで構成する。これに対して、内側のケース１０２は、外側のケース１０３よりも熱伝導率の高い材質、例えば金属などから構成する。
　ステレオ撮影装置１００が車載用であれば、同装置は、例えばフロントウィンドウ付近に配置され、主に上方からは直射日光（ＳＬ）を受け、下方のダッシュボードの方向からエアコン（ＡＣ）の冷風などを受けるように設置される。もし、ケース１０２、１０３が無ければ、撮影光学系１０１は上方から加熱され、下方からは冷却されるような状態となり、その上部と下部に極端な温度分布が生じ、これにより、撮影光学系１０１の上部では熱膨張、下部では熱収縮が生じる可能性がある。そして、このような変形によって、例えば撮影光学系１０１のミラーが歪み、その形状や光軸が設計時に意図されたものとは異なる状態となる可能性がある。もし、上記のような温度分布の影響による撮影光学系１０１の構成部材の変形が大きければ、ステレオ撮像精度や、それに基づく測距精度が大きく低下する。
　これに対して、図２のように撮影光学系１０１の周囲に２重のケース１０２、１０３を配置した場合、例えば外側の樹脂製のケース１０３は、撮影光学系１０１に対する周囲環境からの加熱、冷却の影響を低減するよう作用する。一方、内側のケース１０２は、外側のケース１０３よりも熱伝導率の高い材質、例えば金属製であって、全体に熱伝導が良好であって、撮影光学系１０１周囲の温度をほぼ一様に、また迅速に収束させる作用がある。
　従って、上記構成によれば、温度調節装置などを配置しなくても、撮影光学系１０１がステレオ撮影装置１００の周囲温度の影響を受けにくく、撮影光学系１０１の全体が、一様な温度分布に保たれるよう温度管理することができる。これにより、ステレオ撮像精度や、それに基づく測距精度を高精度に維持することができる。
　図３、図４は、ステレオ撮影装置１００の外装構造を示している。図３は、外装部材１０４の方向からステレオ撮影装置１００の上部を斜視図の形式で示している。図３において、結像光学系ＬＯ１、ＬＯ２の２つの開口部ＳＰ１、ＳＰ２は、ケース１０３の下側を構成する下ケース１０３２（図４参照）に形成された三角形ないし台形の開口１０１０、１０１０の頂点の位置で撮影装置の外部に臨んでいる。開口１０１０、１０１０は、その形状により、不要光が結像光学系ＬＯ１、ＬＯ２に入射しないよう遮光するフード（遮光部材）の機能を有する。開口部ＳＰ１、ＳＰ２を頂点とする開口１０１０、１０１０の三角形ないし台形の開き角度は、結像光学系ＬＯ１、ＬＯ２の撮影画角の角度に対して充分な値に設定される。
　図４は、ステレオ撮影装置１００の、撮影光学系１０１と、ケース１０２、１０３、外装部材１０４などの組立構造を分解斜視図の形式で示している。図４に示すように、この構造例では、ケース１０２およびケース１０３は、それぞれ上下２分割した構造となっている。即ち、内側のケース１０２は、金属製の上ケース１０２１および下ケース１０２２から、外側のケース１０３は、樹脂製の上ケース１０３１および下ケース１０３２から構成されている。これら上および下ケースは、例えばそれぞれコの字型の断面を有し、その上下が組み立てられた状態において、内部をほぼ包み込むよう密閉する中空の容器を構成する。
　ケース１０２は、上ケース１０２１および下ケース１０２２によって、撮影光学系１０１を挟み込むように保持する。また、ケース１０３は、上ケース１０３１および下ケース１０３２によって、ケース１０２と撮影光学系１０１を挟み込むように保持する。その際、撮影光学系１０１～内側のケース１０２～外側のケース１０３の各々の間には、支持部材１０７をそれぞれ介在させる。支持部材１０７は、図４では、具体的な形状ではなく、上下方向の矢印によって模式的に示してある。支持部材１０７の水平方向に関しては図示を省略してあるが、支持部材１０７を配置することによって、上述のように、撮影光学系１０１～内側のケース１０２～外側のケース１０３の各々同士が面で接触しないよう離隔される。
　ケース１０３の場合、図４の例では、例えば下ケース１０３２は、全体としては、上ケース１０３１よりも大きな外形の形状を有している。そして、下ケース１０３２はその上ケース１０３１と同サイズに樹脂などから成形された内枠部分によって、上ケース１０３１と組み立てられ、図２のような断面構造を構成する。また、下ケース１０３２の上ケース１０３１よりも外側の外殻部分は、外装部材１０４と組み立て可能な形状である。そして、外装部材１０４が上ケース１０３１およびそれからはみ出た下ケース１０３２の上部を覆うことによりステレオ撮影装置１００の外装構造が完成される。
　なお、上部の外装部材１０４は、図２に示したように内部に組み込まれた撮像素子１０５と配線接続されたメイン基板１０６を保持しており、基板発熱箇所と熱伝導物質で接続されることで、メイン基板１０６の排熱を行う。なお、図４の構造では、撮像素子１０５（図４では１０５Ｒ、１０５Ｌ）は、ケース１０２の内部に設置している。しかしながら、撮像素子１０５（図４では１０５Ｒ、１０５Ｌ）は、不図示の撮影光を通過させる窓などを配置することによって、ケース１０２とケース１０３の間、もしくはケース１０３の外部に設置する構成であってもよい。
　上記のように、ステレオ撮影装置１００の外装を構成するケース１０３は、周囲環境の熱をできる限り伝えないようにする目的から、ケース１０２よりも熱伝導率の低い樹脂製であることが好ましい。樹脂としてはポリカーボネート樹脂や、ＡＢＳ樹脂、アクリル樹脂、ＭＳ樹脂等を使用することができる。軽量かつ十分な強度が得られるという観点においてはポリカーボネート樹脂が好ましい。また、内部のケース１０２は、内部にできてしまった温度ムラをできる限り均一にする目的から、ケース１０３よりも熱伝導率の高い金属製であることが好ましく、例えばアルミニウムや銅、マグネシウムおよびそれらを用いた合金材料などから構成する。また、ケース１０２およびケース１０３の材質の組み合わせとしては、低コスト且つ軽量であるという観点において、ケース１０３がポリカーボネート樹脂、ケース１０２がアルミニウムもしくはアルミニウム合金であることが好ましい。
　図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃは、図２の支持部材１０７のより具体的な構成例を示している。ここでは、支持部材１０７が、撮影光学系１０１、ケース１０２、ケース１０３などとは別体構造である場合を示す。しかしながら、支持部材１０７の同様の構造は撮影光学系１０１、ケース１０２、ケース１０３などに一体成形されていても構わない。
　図５Ａに示した支持部材１０７１は半円柱形の形状である。図５Ａの支持部材１０７１は、撮影光学系１０１～内側のケース１０２～外側のケース１０３の間に配置された時、半円の頂点の接触部１０７２の部位において、内側の部材、例えば撮影光学系１０１やケース１０２と線接触する構成である。支持部材１０７１は、装着面１０７３を介して、接着などの手法により、内外のケース１０２、１０３の内面側に装着できる。
　また、支持部材１０７１は、図５Ｂに示すように、半球形の形状であってもよい。図５Ｂの支持部材１０７１は、撮影光学系１０１～内側のケース１０２～外側のケース１０３の間に配置された時、半球の頂点の接触部１０７２の部位において、内側の部材、例えば撮影光学系１０１やケース１０２と線接触する構成である。この支持部材１０７１も、装着面１０７３を介して、接着などの手法により、内外のケース１０２、１０３の内面側に装着できる。
　図５Ａおよび図５Ｂの支持部材１０７１は、樹脂などの熱伝導率の低い断熱材料を用いて構成する。また、支持部材１０７１には、以下に弾性部材１０８として示す部材と同様、その全体にシリコーンゴム等のような弾性材料を用いてもよい。
　図５Ａおよび図５Ｂに示したように、支持部材１０７１を用いて撮影光学系１０１～内側のケース１０２～外側のケース１０３を、空間を隔てて配置する。この状態で、支持部材１０７１は、内、外側の撮影光学系や容器同士を線接触もしくは点接触で保持し、これらの部材同士の相互の位置関係を規制する。このような支持構造によって、ケース間、あるいはケースと撮影光学系の間の熱の伝導を抑制し、ケース間、あるいはケースと撮影光学系の間の断熱的保持を実現することができる。
　また、支持部材１０７１の全体ないしその一部に、図５Ｃに示すように、弾性部材１０８を用いる構造としてもよい。この構成では、弾性部材１０８の端部が支持部材１０７１の装着面１０７３となる。そして、支持部材１０７１、撮影光学系１０１、内側のケース１０２、外側のケース１０３などの相互の寸法の設定によって、組み立てた状態では弾性部材１０８が圧縮変形された状態となるよう構成する。このような構造により、適切な圧力で、撮影光学系１０１～内側のケース１０２～外側のケース１０３の多重構造を保持することができる。なお、弾性部材１０８の弾性、例えば、ケース１０２（ケース１０３）そのものの弾性を利用してもよい。即ち、ケース１０２（ケース１０３）の材質を適宜選定することにより、弾性部材１０８として機能するのに必要な弾性を与えておくことにより、上記のように単体の弾性部材１０８を配置した場合と、同様の効果を得ることができる。
　なお、上記のように、２重のケース１０２、１０３を別材質、例えばケース１０２を金属材料から、ケース１０３を樹脂材料から構成すると、熱膨張のアンバランスが生じる可能性がある。例えば、ステレオ撮影装置１００の周囲の温度環境によって、一方のケース、例えばケース１０３の寸法の方が大きくなる、といった状態となることが考えられる。その場合、温度が上昇して熱膨張が生じると、ケース１０３はケース１０２から離れる方向へ変形することになる。このように環境温度が変化した場合でも、上記のように支持部材１０７１の全体、ないし少なくともその一部に、弾性部材１０８を用いる構造によれば、弾性部材１０８の変形によって、ケース１０２とケース１０３間の保持状態を維持することができる。
　また、ケース１０２と、撮影光学系１０１ないしその基材としての鏡筒部材Ｕ１、Ｕ２との両者の材質、組成を同一にすることが考えられる。その場合、上記のような熱膨張差による問題はほとんど考慮しなくてもよくなる。そして、環境温度が変化した場合においても、ケース１０２と撮影光学系１０１の間の保持状態を維持することができる。
　なお、支持部材１０７１に、弾性部材１０８、例えばゴムのような材料から成る弾性部を設ける場合、この弾性部が車両の振動などの影響を受け、単振動的な共振、といった不要振動を発生する可能性がある。このような不要振動をダンピングできる部材、例えば種々の樹脂スポンジのような発泡材料から成る振動吸収部材を支持部材１０７１および弾性部材１０８とともに、撮影光学系１０１～内側のケース１０２～外側のケース１０３の間に配置してもよい。
　撮影光学系１０１とケース１０２、ケース１０２とケース１０３の相互位置関係の規制方法に関して、図６と図７を用いて、より詳細に説明する。図６は、ステレオ撮影装置の断面構造を示している。図６において、撮影光学系１０１には凹部としてＶ字型溝部であるＶ字溝１０９が設けられており、ケース１０２には、Ｖ字溝１０９と対向する位置に支持部材１０７が設けられている。支持部材１０７は半球形の形状で、Ｖ字溝１０９の略中心に位置するように設けられ、Ｖ字溝の開口側である２つの面に対して点接触している。なお、Ｖ字溝の開口側と対向する頂点部は多少の丸みを帯びていても構わない。２つの面と支持部材が接触できる形状であれば構わない。
　図７はステレオ撮影装置を下方から斜視により示した図であり、Ｖ字溝１０９の配置をより詳細に説明するための図である。撮影光学系１０１には、図７に示すように溝部であるＶ字溝を１０９１、１０９２、１０９３と、３つ設けている。３つのＶ字溝のうち２つ（１０９２、１０９３）は一直線上に配置されており、他の１つ（１０９１）は同一直線上には配置されない。ここで、Ｖ字溝１０９２とＶ字溝１０９３は一直線上に存在し、溝方向も平行となっていることに対して、Ｖ字溝１０９１は、Ｖ字溝１０９２とＶ字溝１０９３が存在する直線上になく、２つの溝方向に対して直交している。なお、Ｖ字溝の方向は、この組み合わせの限りではなく、全てのＶ字溝が平行になる配置でなければよい。
　３つのＶ字溝の位置関係としては、その中心を結ぶ三角形の内部に、撮影光学系１０１の重心が位置することが好ましい。また、Ｖ字溝１０９１を比較的重量がある撮像素子１０５付近に設けることにより、図７に示す斜線の三角形状内部に撮影光学系１０１の重心が位置している。このように、撮影光学系１０１の３か所のＶ字溝と対向するケース１０２の箇所に、支持部材１０７が配置され、Ｖ字溝に半球形状の支持部材が点接触することで、撮影光学系１０１とケース１０２の相互位置関係を規制している。このような構成を採用することで、ケース１０２に対して撮影光学系１０１を載置するだけで相互位置関係を規制することができ、側面方向の位置調整が必要なくなるため、組立調整を簡略化することができる。また、Ｖ字溝１０９２および１０９３は、撮影光学系１０１が２つの鏡筒部材Ｕ１およびＵ２を合わせることにより構成される際には、それぞれの鏡筒部材に設けた面取り部分を合わせることで形成できる。
　以上の説明では、撮影光学系１０１にＶ字溝を設け、ケース１０２に支持部材を設けたが、撮影光学系１０１に支持部材を設け、ケース１０２にＶ字溝を設けても構わない。
　また、ケース１０２とケース１０３における相互位置関係の規制についても、撮影光学系１０１とケース１０２で行った手法を適用することができる。具体的には、ケース１０２の外面に３つのＶ字溝を設け、ケース１０３の内面にケース１０２外面のＶ字溝と対向する位置に半球形状の支持部材１０７を設けることで、ケース１０２とケース１０３の相互位置関係を規制することができる。また、ケース１０３に支持部材、ケース１０２にＶ字溝を設けても構わない。
　尚、撮影光学系１０１とケース１０２、ケース１０２とケース１０３の相互位置関係を規制する構成は、上述の例に限られるわけではない。例えば、Ｖ字型の溝ではなく、他の形状の凹部であってもよい。また、支持部材は、頂部が半球形であるものには限られず、他の形状の凸部でもよい。相互の接触により位置を規制できる組み合わせであれば、凹部と凸部が２点で接触する形態に限らず、より多くの点で接触したり、線接触や面接触する形態であってもよい。
　以上のように、本実施形態では、温度の変化や分布が著しい環境に設置される、反射光学系を備えた撮影装置において、少なくとも光学系を含む撮影部を２重の容器に収容する構成を用いている。この構成により、光学部材周辺の大きな温度範囲に渡る温度分布の影響を緩和し、熱膨張／収縮に起因する反射光学系の光学性能の劣化を抑制することができる。これにより、別途温調装置を必要とすることなく、低コストかつ高精度な撮像装置を実現することができる。即ち、本実施形態によれば、簡単安価に製造でき、小型軽量な高性能なステレオ撮像装置を実現することができる。
　なお以上では、ステレオ撮影装置を車載用の撮影装置とする例を示したが、本実施形態のステレオ撮影装置は、車載用のみならずドローン等の移動体など、種々の用途に利用可能なビデオカメラ、デジタルスチルカメラ等の撮像装置に適用することができる。その場合、撮影系は必ずしもステレオ撮影系でなくも構わない。本実施形態の撮影装置は、接続部を介して各種の移動体の基体（例えばボディやフレーム）に接続して用いることができる。そして、本実施形態の構成を備えた撮影装置は、その種々の用途において、例えば周囲の温度環境などに左右されることなく、高精度、高画質な撮影を行え、あるいはさらにそれに基づく高精度な物理測定を行える。
　本発明は、ステレオ撮影装置等の撮影装置において好適に実施することができる。特に、自動車やその他の移動体など装着するステレオ撮影装置において好適に実施することができ、周囲の温度環境などに左右されることなく、高精度、高画質な撮影を行え、あるいはさらにそれに基づく高精度な距離測定や物体認識を行うことができる。
　本発明は、上記実施の形態に制限されるものではなく、本発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、本発明の範囲を公にするために、以下の請求項を添付する。
　１００…ステレオ撮影装置、１０１…撮影光学系、１０２、１０３…ケース（容器）、１０２１、１０３１…上ケース、１０２２、１０３２…下ケース、１０４…外装部材、１０５…撮像素子、１０６…メイン基板、１０７…支持部材、１０８…弾性部材。

Claims (17)

  1. 　基材に設けられた複数の反射光学素子と、前記複数の反射光学素子で順次反射された撮影光を受光する撮像素子と、を備えた撮影部と、
    　前記撮影部を収容する第１の容器と、
    　前記第１の容器を収容する第２の容器と、を備え、
    　前記第１の容器の熱伝導率が前記第２の容器の熱伝導率よりも高い撮影装置。
  2. 　請求項１に記載の撮影装置において、
    　前記第１の容器が、金属を主成分とする材料から成る撮影装置。
  3. 　請求項２に記載の撮影装置において、
    　前記第１の容器の材料の主成分が、アルミニウムもしくはアルミニウム合金である撮影装置。
  4. 　請求項１から３のいずれか１項に記載の撮影装置において、
    　前記第２の容器が、樹脂を主成分とする材料から成る撮影装置。
  5. 　請求項４に記載の撮影装置において、
    　前記第２の容器の材料の主成分が、ポリカーボネートである撮影装置。
  6. 　請求項１から５のいずれか１項に記載の撮影装置において、
    　前記反射光学素子がミラーである撮影装置。
  7. 　請求項１から６のいずれか１項に記載の撮影装置において、
    　前記撮影部と前記第１の容器との間に位置して、前記撮影部の外面および前記第１の容器の内面の相互の位置関係を規制する第１支持部材、及び／または、
    　前記第１の容器と前記第２の容器との間に位置して、前記第１の容器の外面および前記第２の容器の内面の相互の位置関係を規制する第２支持部材、
    　を備えた撮影装置。
  8. 　請求項７に記載の撮影装置において、
    　前記第１支持部材、及び／または、前記第２支持部材が、前記第１の容器より熱伝導率の低い材料から成る撮影装置。
  9. 　請求項７または８に記載の撮影装置において、
    　前記第１支持部材は、線接触もしくは点接触を介して、前記撮影部の外面および前記第１の容器の内面の一部の相互の位置関係を規制し、
    　前記第２支持部材は、線接触もしくは点接触を介して、前記第１の容器の外面および前記第２の容器の内面の一部の相互の位置関係を規制する撮影装置。
  10. 　請求項７から９のいずれか１項に記載の撮影装置において、
    　前記撮影部の外面および前記第１の容器の内面の一方に凹部が設けられており、他方には前記第１支持部材が設けられており、
    　前記凹部と前記第１支持部材が接触している撮影装置。
  11. 　請求項７から９のいずれか１項に記載の撮影装置において、
    　前記第１の容器の外面および前記第２の容器の内面の一方に凹部が設けられており、他方には前記第２支持部材が設けられており、
    　前記凹部と前記第２支持部材が接触している撮影装置。
  12. 　請求項１０または１１に記載の撮影装置において、
    　前記凹部はＶ字型溝部である撮影装置。
  13. 　請求項１０から１２のいずれか１項に記載の撮影装置は、さらに第２の凹部と第３の凹部を備え、前記凹部と前記第２の凹部と前記第３の凹部のうち、２つが一直線上に配置され、他の１つが前記一直線上とは異なる位置に配置されている撮影装置。
  14. 　請求項７から１３のいずれか１項に記載の撮影装置において、
    　前記第１支持部材および／または前記第２支持部材の少なくとも一部が弾性材料から成る撮影装置。
  15. 　請求項１４に記載の撮影装置において、
    　前記一部が、圧縮変形した状態で配置されている撮影装置。
  16. 　請求項１から１５のいずれか１項に記載の撮影装置において、
    　前記複数の反射光学素子とは光軸が異なるように前記基材に設けられた第２の複数の反射光学素子と、前記第２の複数の反射光学素子で順次反射された撮影光を受光する第２の撮像素子と、
    　をさらに備える撮影装置。
  17. 　請求項１から１６のいずれか１項に記載の撮影装置と、前記撮影装置を基体に接続する接続部とを備えた移動体。
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