(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
特定波長域の光を用いて、イメージセンサに近接する被写体の画像を取得する撮像装置において、
特定波長域以上の長波長の光を透過し、前記特定波長域よりも短波長の光を吸収するように着色された平行平板の着色基板と、
前記着色基板上に設けられ、表面に対して略垂直に入射する前記特定波長域の光を透過し、表面に対して傾斜して入射する前記特定波長域の光を遮光する誘電体多層膜と、
を備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記誘電体多層膜は、表面に対して略垂直に入射する前記特定波長域外の光を遮光するバンドパスフィルタであることを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【請求項３】
前記誘電体多層膜は、表面に対して垂直に入射する前記特定波長域よりも短波長の光を透過し、表面に対して垂直に入射する前記特定波長域よりも長波長の光を遮光するローパスフィルタであることを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【請求項４】
前記誘電体多層膜が、前記基板の両面に設けられていることを特徴とする請求項１ないし３いずれかに記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特定波長域の光を用いて所定の位置に配置された被写体の画像を取得する撮像装置に関し、さらに詳しくは、被写体とイメージセンサとが略密着した状態で被写体の画像を取得する密着型の撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像や文書，バーコードといった原稿等を撮像して、その画像を取得する撮像装置が普及している。こうした撮像装置としては、読み取る原稿と同じ幅のラインイメージセンサを、原稿に略密着させて撮像する密着型の撮像装置が知られている。密着型の撮像装置は、原稿からイメージセンサまでの距離が短く、縮小光学系を用いる他のタイプのものよりもコンパクトに構成される。
【０００３】
原稿の像を結像させるレンズ等を用いずに、単に、原稿にイメージセンサを略密着するように配置すると、原稿のある一点からの光は、イメージセンサの一つの画素に到達するのではなく、本来入射すべき画素に入射するとともに、その周辺の複数の画素にも入射し、鮮明な画像を得ることはできない。このため、密着型の撮像装置であっても、屈折率を中心から周辺にかけて減少するように分布させた円柱状のロッドレンズを、イメージセンサと原稿の間に配置することによって、原稿のある一点からの光が、イメージセンサのある一つの撮像エリアに略一対一に到達するように、イメージセンサへの光の入射を制限している。
【０００４】
また、イメージセンサへの光の入射を制限する撮像装置としては、イメージセンサの受光エリアを複数に区画して用いるために、イメージセンサへの光の入射角度を制限するフィルタを用いたものが知られている。例えば、区画する受光エリアにあわせて遮光ブロックを配置したイメージセンサや（特許文献１）、スリットのあいた格子板を設けることで長方形状に受光エリアを区画する撮像装置が知られている（特許文献２）。さらに、多数の貫通孔があいた多孔板を設けることで、受光エリアに対して垂直に入射する平行光だけがフィルムに入射するように、受光エリアへの光の入射角度を制限したフィルムカメラが知られている。
【特許文献１】特開２００７−１２１６３１号公報
【特許文献２】特開２００７−２９９０８５号公報
【特許文献３】特開２００４−１５１１２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
イメージセンサは、フォトダイオードによって画素毎に光電変換して被写体の画像を得るが、フォトダイオードはイメージセンサの表面よりも深い位置にある。このため、密着型の撮像装置であっても、原稿等の被写体とフォトダイオードとを厳密に密着させることはできず、被写体とフォトダイオードまでの間に隙間ができることは避けられない。被写体とフォトダイオードとの間に隙間があると、被写体の一点からの光は、入射すべきフォトダイオードだけでなく、これに隣接する複数のフォトダイオードに斜めに入射し、ノイズや偽信号の原因となる。したがって、精細な撮像のためには、被写体の一点からの光が一つのフォトダイオードだけに入射するように、イメージセンサへの光の入射角度を制限する必要がある。
【０００６】
被写体の一点からの光が、入射すべきフォトダイオード（あるいはいくつかのフォトダイオードからなる受光エリア）だけでなく、これに隣接するフォトダイオードへ入射することを防ぐためには、密着型の撮像装置で使われているようなロッドレンズを用いるか、あるいは特許文献１や特許文献２のフィルタのように、貫通孔によって撮像領域を区画するフィルタによって、イメージセンサに入射する光の入射角度を制限する必要がある。
【０００７】
しかし、ロッドレンズを用いる場合には、厚み方向に比較的大きな組み込みスペースを必要とするために、さらに薄型化することが難しい。また、ロッドレンズで被写体の正立等倍像を結像させるためには、ロッドレンズの長さや、被写体，ロッドレンズ，イメージセンサ間の間隔等を厳密に制御しなければならず、位置合わせが難しい。
【０００８】
また、スリット等の貫通孔のあいたフィルタは、金属製の板等から作られるが、貫通孔の径が小さく、貫通孔同士の間隔が狭いほど、貫通孔を設ける加工が困難となる。このため、こうした微小な貫通孔を機械的な加工で設けることができたとしても、高コストなフィルタとなってしまう。さらに、微小な貫通孔のあいたフィルタは、貫通孔の位置をイメージセンサに高精度に位置合わせして配置しなければならないという困難がある。
【０００９】
フォトリソグラフィ技術によれば、微小な貫通孔のあいたフィルタを作製することができるが、貫通孔の位置をイメージセンサに高精度に位置合わせして配置しなければならないという困難は同様である。
【００１０】
上述のような、径の小さい貫通孔が設けられたフィルタは、製造過程や密着型撮像装置への組み込み時などに、ゴミや埃等による目詰まりが生じやすく、一旦貫通孔に入り込んでしまったゴミ等を除去することは難しい。このため、径の小さな貫通孔が設けられたフィルタは、取り扱い時の周囲環境等に十分に配慮しなければならず、また、貫通孔が設けられたフィルタやこれを用いる密着型撮像装置の歩留まりは悪く、安定した量産が難しい。
【００１１】
また、貫通孔の内壁で入射光の一部が反射（または透過）されると、貫通孔の径で定めた領域外に出射する光が生じてしまうので、貫通孔の内壁には反射防止加工等を施す必要があるが、貫通孔を設けること自体が困難な微小な貫通孔の場合には、その内壁に特殊加工を施すことは極めて困難である。
【００１２】
一方、微小な貫通孔のあいたフィルタを用いる替わりに、いわゆるＭＥＭＳ法によって、貫通孔の配列をイメージセンサ自体に組み込めば、貫通孔とイメージセンサとの位置合わせの必要はなくなる。しかし、貫通孔の列をイメージセンサ自体に組み込もうとすれば、イメージセンサの構造や製造工程自体に影響を及ぼすので、多大なコストを要することになる。また、密着型撮像装置に十分な高さに貫通孔を設けるためには、相応のエッチング時間を要するので、貫通孔の配列を組み込んだイメージセンサは量産に不向きであるという問題もある。
【００１３】
本発明は上述の問題点に鑑みてなされたものであり、量産適正に優れ、製造コストが低く抑えられ、厚み方向の組み込みスペースも小さく、かつ、イメージセンサへの光の入射角度を制限して精細な画像を取得することができる密着型の撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の撮像装置は、特定波長域の光を用いて、イメージセンサに近接する被写体の画像を取得する撮像装置であり特定波長域以上の長波長の光を透過し、前記特定波長域よりも短波長の光を吸収するように着色された平行平板の着色基板と、前記着色基板上に設けられ、表面に対して略垂直に入射する前記特定波長域の光を透過し、表面に対して傾斜して入射する前記特定波長域の光を遮光する誘電体多層膜と、を備えることを特徴とする。
【００１６】
また、前記誘電体多層膜は、表面に対して略垂直に入射する前記特定波長域外の光を遮光するバンドパスフィルタであることを特徴とする。
【００１８】
また、前記誘電体多層膜は、表面に対して垂直に入射する前記特定波長域よりも短波長の光を透過し、表面に対して垂直に入射する前記特定波長域よりも長波長の光を遮光するローパスフィルタであることを特徴とする。
【００１９】
また、前記誘電体多層膜が、前記基板の両面に設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、量産適正に優れ、製造コストが低く抑えられ、厚み方向の組み込みスペースも小さく、かつ、イメージセンサへの光の入射角度を制限して精細な画像を取得することができる密着型の撮像装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
［第１実施形態］
図１に示すように、密着型撮像装置１０は、イメージセンサ１６に近接した被写体１１を撮像する撮像装置であり、特にイメージセンサ１６に略密着した被写体１１の撮像に適した撮像装置である。密着型撮像装置１０は、保護カバー１２、ＬＥＤ１３、角度制限フィルタ１５（光学フィルタ）、イメージセンサ１６等から構成される。保護カバー１２は、透明なガラス板であり、下方に配置される角度制限フィルタ１５やイメージセンサ１６をキズや埃から保護する。また、撮像される被写体１１は、保護カバー１２上に直接載置される。
【００２２】
ＬＥＤ１３は、波長８５０ｎｍの赤外線を発し、保護カバー１２の下方から被写体１１を一様に照明する。ＬＥＤ１３から発せられた赤外線は、被写体１１の表面（あるいは内部構造）の各箇所によって異なる赤外線の吸収率及び反射率を反映して散乱され、その一部が、レンズアレイ（図示しない）によって各画素に対応するように集光され、保護カバー１２下に設けられた角度制限フィルタ１５の方向に入射する。このとき、角度制限フィルタ１５に入射する被写体１１からの入射光は、角度制限フィルタ１５に対して垂直なものだけでなく、表面に対して傾斜して入射する成分も含まれている。
【００２３】
ハイパスフィルタ１７は、保護カバー１２を通って外部から入射する可視光や紫外線を遮光し、撮像に用いられる赤外線（特定波長域の光）を透過する。これにより、角度制限フィルタ１５やイメージセンサ１６に入射する光は、撮像に用いられる波長域の赤外線だけに制限される。また、角度制限フィルタ１５は、後述するように、被写体１１側から様々な角度で入射する光のうち、表面に対して傾斜して入射する光を遮光し、表面に対して略垂直に入射する光だけをイメージセンサ１６側に透過させる。
【００２４】
イメージセンサ１６は、波長８５０ｎｍの赤外線に感度を持つＣＭＯＳ型のエリアイメージセンサであり、角度制限フィルタ１５によって表面に対して略垂直な角度に入射角度が制限された光で、被写体１１を撮像する。なお、イメージセンサ１６は、ＣＭＯＳ型のものを例に説明するが、ＣＣＤ型等の他の型のイメージセンサを用いても良い。
【００２５】
図２に示すように、角度制限フィルタ１５は、被写体１１側から様々な角度で入射する赤外線のうち、表面に対して略垂直に入射した赤外線２１をイメージセンサ１６側に通し、表面に対して斜めに入射した赤外線２２ａ〜２２ｃを反射することによって遮光する。
【００２６】
角度制限フィルタ１５は、平行平板のガラス基板２６と、このガラス基板２６上に設けた誘電体多層膜２７とからなる。ガラス基板２６は、透明であり、イメージセンサ１６での撮像に利用される波長８５０ｎｍの赤外線を透過するだけでなく、これ以外の波長の光をも、反射したり吸収したりすることなく透過する。
【００２７】
誘電体多層膜２７は、互いに屈折率の異なる誘電体薄膜を交互に積層したものであり、波長８５０ｎｍの赤外線を含む様々な波長の光を、表面に対して略垂直に入射させたときに（入射角度θ＝０度）、波長８５０ｎｍの赤外線だけを選択的に透過させるバンドパスフィルタとして機能する。このため、波長が８５０ｎｍよりも長波長の赤外線や、波長が８５０ｎｍよりも短波長の可視光，紫外線は、角度制限フィルタ１５に垂直に入射した場合であっても誘電体多層膜２７によって遮光される。
【００２８】
このように構成される角度制限フィルタ１５に、様々な波長の光を表面に対して垂直に入射させると（入射角度θ＝０度）、図３に実線で示すように、波長が８５０ｎｍの赤外線の透過率が略１００％であるとともに、波長８５０ｎｍの長波長側及び短波長側では透過率が急峻に減少し、略０％となる。
【００２９】
ところが、角度制限フィルタ１５に、様々な波長の光を、表面に対して傾斜して入射させると（θ＝θ’＞０度）、図３に破線で示すように、波長に対する透過率特性のグラフは、ピークの中心波長が８５０ｎｍよりも短波長側に推移する。このとき、グラフの推移量は、入射角度θ’（＞０度）の大きさに応じて定まり、入射角度θ’が大きいほどより短波長側に推移する。また、グラフの推移後の形状は、入射角度θが０度の場合のものと略同じ形状を保っている。
【００３０】
このため、波長８５０ｎｍの赤外線に限ってみれば、図３の破線矢印及び図４に示すように、入射角度θ＝０度で略１００％であった透過率は、入射角度θ＝θ’（＞０）では略０％にまで低下する。このことは、入射角度θが０度の場合に透過率が略１００％となっている波長８５０ｎｍの赤外線についても同様である。したがって、角度制限フィルタ１５は、波長８５０ｎｍの赤外線で、表面に対して略垂直に入射したものを選択的に透過させ、波長８５０ｎｍ以外の波長の光や、８５０ｎｍの波長であっても表面に対して傾斜して入射する赤外線を遮光する。
【００３１】
なお、垂直に入射したときに略１００％の透過率とする波長範囲や中心波長は、誘電体多層膜２７の各誘電体薄膜の材料やこれらの積層数、厚さなどによって、撮像に用いる光の波長に応じて自在に調節される。また、略１００％であった透過率が略０％に低下する入射角度θ’もまた同様に、誘電体多層膜２７の材料や層構造によって自在に調節される。
【００３２】
角度制限フィルタ１５は、上述のように平行平板のガラス基板２６上に、誘電体多層膜２７を設けたものであるから、薄く、容易にかつ安価に量産することができる。
【００３３】
このため、密着型撮像装置１０は、角度制限フィルタ１５の作製が容易であるだけでなく、角度制限フィルタ１５をイメージセンサ１６に正確に位置合わせする必要もないので、量産適正に優れているとともに、安価に構成される。また、密着型撮像装置１０は、角度制限フィルタ１５を備えることで、イメージセンサ１６から被写体１１までの組み込みスペースを抑えられ、全体として薄く構成することができる。さらに、密着型撮像装置１０は、角度制限フィルタ１５によって被写体１１からイメージセンサへの光の入射角度を制限し、被写体１１のある１点からの光がイメージセンサ１６のある１つの撮像エリア（例えば、個々の画素ひとつひとつや、いくつかの画素をひとまとめにしたもの）に一対一に対応するようにしているから、高精細な画像を得ることができる。
【００３４】
以下に、角度制限フィルタ１５は誘電体多層膜２７の層構造を調節することにより種々の波長及び入射角度に対応させることができるから、波長が８５０ｎｍの赤外線について、透過させる入射光の入射角度範囲が比較的広い低指向性の角度制限フィルタ１５を実施例１として、透過させる入射光の入射角度範囲が狭い高指向性の角度制限フィルタ１５を実施例２として説明する。
【００３５】
＜実施例１＞
表１に示すように、低指向性の角度制限フィルタ１５は、屈折率１．５１のガラス基板２６上に、屈折率２．１１３６の五酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）と屈折率１．４５２５の酸化シリコン（ＳｉＯ２）とからなる誘電体多層膜２７を設けたものである。この低指向性の角度制限フィルタ１５の誘電体多層膜２７は、五酸化タンタルと酸化シリコンとを交互に、８５０ｎｍを基準波長とした光学的膜厚が０．２５〜１．０となるように、全６６層を積層したものとなっている。
【００３６】
【表１】
0004598102.tif 000002
【００３７】
低指向性の角度制限フィルタ１５は、図５に太実線（θ＝０度）で示すように、入射角度θが０度のときに、波長８５０±１０ｎｍの赤外線を略１００％透過させ、これ以外の波長の光は遮光する。また、図５に、破線（θ＝２０度）、細実線（θ＝３０度）でそれぞれ示すように、低指向性の角度制限フィルタ１５への入射角度θを１０度、２０度、３０度に増加させると、角度制限フィルタ１５を透過する波長域の中心波長は、入射角度の大きさに応じて、８５０ｎｍから短波長側に推移した。
【００３８】
このため、少なくとも８５０ｎｍの赤外線については、図６に示すように、入射角度θが０度から１０度の範囲では略１００％の透過率となった。なお、ＬＥＤ１３から発せられる光の波長は、正確には８５０ｎｍを中心としてある程度の幅があるが、波長８５０ｎｍ近傍の波長域では、前述と略同様の透過率特性を示し、入射角度θが１０度から２０度程度（波長によっては３０度程度）に増加するまでの間に透過率は急峻に略０％にまで減少した。
【００３９】
これらのことから、低指向性の角度制限フィルタ１５は、波長が８５０ｎｍ近傍の赤外線で、かつ、０〜１０度程度の入射角度θで入射したものに限って選択的に透過させ、これらの条件を満たさないものを遮光することがわかる。
【００４０】
このように、８５０ｎｍを中心に、その近傍の比較的広い波長域に対応し、かつ、０〜１０度程度といった比較的広い入射角度θの範囲の赤外線を選択的に透過させる低指向性の角度制限フィルタ１５は、前述のようなレンズアレイを併用することによって、被写体１１からの光を効率良くイメージセンサ１６に入射させるようにした密着型撮像装置１０で特に好適に用いることができる。
【００４１】
＜実施例２＞
表２に示すように、高指向性の角度制限フィルタ１５は、屈折率１．５１のガラス基板２６上に、屈折率２．１１３６の五酸化タンタルと屈折率１．４５２５の酸化シリコンとからなる誘電体多層膜２７を設けたものである。この高指向性の角度制限フィルタ１５の誘電体多層膜２７は、五酸化タンタルと酸化シリコンとを略交互に、８５０ｎｍを基準波長とした光学膜厚が０．２５〜１．５となるように、９０層程度積層したものとなっている。
【００４２】
【表２】
0004598102.tif 000003
【００４３】
高指向性の角度制限フィルタ１５は、図７に太実線（θ＝０度）で示すように、入射角度θが０度のときに、波長が略８５０ｎｍの赤外線だけを透過させ、これ以外の波長の光は遮光する。また、図７に、破線（θ＝２０度）、細実線（θ＝３０度）でそれぞれ示すように、高指向性の角度制限フィルタ１５への入射角度θを５，１０，２０，３０度と増加させると、角度制限フィルタ１５を透過する波長は、入射角度の大きさに応じて、８５０ｎｍから短波長側に推移した。
【００４４】
このため、波長８５０ｎｍの赤外線については、図８に示すように、入射角度θが略０度のときに透過率が略１００％となり、入射角度θが僅かに大きくなる程度で透過率は急峻に減少し、入射角度θが５度程度までの間に略０％の透過率となった。
【００４５】
これらのことから、高指向性の角度制限フィルタ１５は、波長が略８５０ｎｍで、入射角度θが略０度の赤外線だけを選択的に透過させることがわかる。
【００４６】
このように、略単一波長という狭い波長範囲で、かつ、略０度という狭い入射角度θの範囲の赤外線だけを選択的に透過させる高指向性の角度制限フィルタ１５は、前述のようなレンズアレイを併用する密着型撮像装置１０だけでなく、レンズアレイを用いずに、被写体１１からの光を角度制限フィルタ１５だけを介してイメージセンサ１６に入射させる密着型撮像装置１０に特に好適に用いることができる。
【００４７】
なお、上述の第１実施形態では、イメージセンサ１６が可視光域にも感度があるので、撮像に利用されない光の遮光性をより高めるために、誘電体多層膜２７をバンドパスフィルタとして機能するものとした例を説明したが、これに限らない。前述のように、誘電体多層膜２７を備える角度制限フィルタ１５の表面に対して傾斜させて光を入射させると、透過率が急峻に減少する波長は短波長側に推移するから、角度制限フィルタ１５としては、表面に対して略垂直に入射する光の透過率を、少なくとも、８５０ｎｍという撮像に利用する光の波長域の長波長側で急峻に減少させるものであれば良い。
【００４８】
［第２実施形態］
また、上述の第１実施形態では、密着型撮像装置１０に、透明なガラス基板２６と、バンドパスフィルタとして機能する誘電体多層膜２７とで構成される角度制限フィルタ１５を用いる例を示したが、これに限らず、色ガラスと誘電体多層膜からなるハイパスフィルタ１７を組み合わせて角度制限フィルタとしたものを密着型撮像装置１０に用いても良い。これを、以下に第２実施形態として説明する。なお、第２実施形態で示す角度制限フィルタ３１を用いる場合、密着型撮像装置の構成は前述の第１実施形態と同様なので、図示及び説明を省略する。
【００４９】
図９に示すように、角度制限フィルタ３１は、色ガラス基板３２（着色基板）と、この色ガラス基板３２上に設けた誘電体多層膜３３とからなり、波長が８５０ｎｍであり、かつ、表面に対して略垂直に入射する赤外線３６を選択的に透過させる。一方、角度制限フィルタ３１は、波長が８５０ｎｍ以外の光や、波長が８５０ｎｍの波長であっても入射角度θが大きく傾斜している光３７の場合には、これを反射または吸収する。
【００５０】
色ガラス基板３２は、硝材に遷移金属酸化物等の光吸収物質を混合することによって着色されたガラス基板である。この色ガラス基板３２は、図１０に太線で示すように、波長８５０ｎｍを含みこれ以上の長波長域の赤外線を透過するとともに、波長８５０ｎｍの短波長側で透過率が急峻に減少するように色が調節されている。
【００５１】
また、誘電体多層膜３３は、互いに異なる屈折率の誘電体薄膜を交互に積層したものである。この誘電体多層膜３３は、図１０に細実線で示すように、表面に対して略垂直に入射する場合に（θ＝０）、波長８５０ｎｍの赤外線を含みこれ以下の短波長域の光を透過するとともに、波長８５０ｎｍの長波長側で透過率が急峻に減少するように構成されており、いわゆる赤外線カットフィルター（ＩＲＣＦ）として機能する。
【００５２】
このように構成される角度制限フィルタ３１に、表面に対して略垂直（θ＝０）に光を入射させると、色ガラス基板３２と誘電体多層膜３３の透過率特性のグラフによって囲まれる部分の波長範囲の光が透過することになる（図１０参照）。このため、角度制限フィルタ３１を透過する光は、波長が８５０ｎｍで、かつ、入射角度θが略０度の赤外線に限られる。このとき、波長が８５０ｎｍよりも短波長側の光は、誘電体多層膜３３を透過するが色ガラス基板３２によって吸収される。また、波長８５０ｎｍよりも長波長側の光は、誘電体多層膜３３によって反射される。
【００５３】
角度制限フィルタ３１の表面に対して傾斜して光を入射させる場合（入射角度θ＝θ’＞０）、色ガラス基板３２は方向性のない一様な基板であるから、色ガラス基板３２の透過率は表面に垂直に光を入射させる場合と略等しい。一方、図１０に破線で示すように、誘電体多層膜３３に、表面に対して傾斜して光を入射させると（θ＝θ’＞０）、透過と反射とが切り替わる境界の波長が、入射角度θの大きさに応じて、表面に対して略垂直に入射させる場合（θ＝０）よりも短波長側に推移する。このため、波長８５０ｎｍの赤外線であっても、入射角度制限フィルタ３１の表面に対して傾斜して入射することによって、誘電体多層膜３３に反射されるようになる。
【００５４】
このように、角度制限フィルタ３１を色ガラス基板３２と赤外線カットフィルターとして機能する誘電体多層膜３３とで構成することにより、前述の第１実施形態の角度制限フィルタ１５と同様の特性が得られる。また、角度制限フィルタ３１は、短波長域を吸収する色ガラス基板３２を用いているから、撮像に利用する波長（８５０ｎｍ）以外の光が入射してしまう可能性のある場合に、前述の第１実施形態で用いたハイパスフィルタ１７を併用しなくても適切な指向性及び波長選択性が得られる。
【００５５】
また、前述の第１実施形態の角度制限フィルタ１５を構成する誘電体多層膜２７は、バンドパスフィルタとして機能するために、透過と反射の切り替わる波長が２つあるが、角度制限フィルタ３１を構成する誘電体多層膜３３は、透過と反射の切り替わる波長が１つであるから、誘電体多層膜３３の材料や層構造を、より容易に選定，調節することができる。
【００５６】
さらに、角度制限フィルタ３１は色ガラス基板３２上に誘電体多層膜３３を設けるというシンプルな構造であるから、容易にかつ安価に作製することができるうえ、イメージセンサ１６に対して正確な位置合わせを必要としない。このため、角度制限フィルタ３１を備える密着型撮像装置１０は、容易にかつ安価に製造され、かつ高精細な画像を得ることができる。
【００５７】
なお、色ガラス基板３２は、混入させる光吸収物質を変化させることで、吸収と透過の切り替わる波長を調節することができ、誘電体多層膜３３は、材料と層構造を変化させることで、反射と透過の切り替わる波長を調節することができる。このため、色ガラス基板３２と誘電体多層膜３３の透過吸収（反射）が切り替わる波長を調節することで、角度制限フィルタ３１を透過する光の波長域や、透過させる光の入射角度範囲（指向性）を自在に調節することができる。
【００５８】
なお、上述の第２実施形態では、角度制限フィルタの基板を色ガラス基板３２とする例を説明するが、これに限らない。例えば、角度制限フィルタ３１の基板を透明なガラス基板とし、この透明なガラス基板上に誘電体多層膜３３を設ける。そして、角度制限フィルタ３１の基板を透明なガラス基板とする代わりに、保護カバー１２を上述の色ガラス基板３２と同様の色ガラスとしても良い。
【００５９】
また、上述の第２実施形態では、ローパスフィルタとして機能する誘電体多層膜３３を例に説明したが、誘電体多層膜３３としては、表面に対して略垂直に入射する光の透過率を、少なくとも、８５０ｎｍという撮像に利用する光の波長域の長波長側で急峻に減少させるものであれば良く、前述の第１実施形態と同様に、色ガラス基板３２上に設ける誘電体多層膜をバンドパスフィルタとして機能するものとしても良い。但し、誘電体多層膜３３の材料の選定や層構造がより容易になるため、上述の第２実施形態で説明したように、誘電体多層膜３３をローパスフィルタとして機能するものとすることが好ましい。
【００６０】
なお、上述の第１実施形態及び第２実施形態では、波長８５０ｎｍの赤外線で撮像する密着型撮像装置１０を例に説明したが、これに限らず、誘電体多層膜２７，３３の材料や層構造、色ガラス基板３２の色を調節することで、６５０ｎｍ等の他の波長の光を利用して撮像するようにしても良い。
【００６１】
また、上述の第１，第２実施形態の密着型撮像装置１０は、波長８５０ｎｍの赤外線を下方（イメージセンサ１６側）から被写体１１に照射して撮像するが、これに限らず、被写体１１の上方側（イメージセンサ１６と反対側）から照明しても良い。また、専用の照明部材（ＬＥＤ１３）を設けず、自然光によって撮像するようにしても良い。
【００６２】
なお、上述の第１実施形態及び第２実施形態では、ガラス基板２６（色ガラス基板３２）の一方の表面にバンドパスフィルタとして機能する誘電体薄膜２７やローパスフィルタとして機能する誘電体薄膜３３を、各々ガラス基板２６，色ガラス基板３２の一方の表面に設ける例を説明したが、ガラス基板２６や色ガラス基板３２が薄い場合には、誘電体薄膜２７，３３を一方の面に設けることによって角度制限フィルタ１５，３１に反りが生じることがある。このため、誘電体多層膜２７，３３の一部をガラス基板２７，３２の一方の表面に設け、誘電体多層膜２７，３３の残りの層を他方の表面に設けるようにしても良い。
【００６３】
例えば、上述の第１実施形態のように、角度制限フィルタを透明なガラス基板２６とバンドバスフィルタとして機能する誘電体多層膜２７から構成する場合には、図１１（Ａ）に示す角度制限フィルタ４１のように、誘電体多層膜からなるローパスフィルタ４２をガラス基板２６の一方の表面に設け、誘電体多層膜からなるハイパスフィルタ４３を他方の表面に設ける。ここで設けるローパスフィルタ４２は、図１１（Ｂ）に実線で模式的に示すように、表面に対して垂直に入射する波長８５０ｎｍ以下の光を透過し、その透過率が波長８５０ｎｍの長波長側で急峻に減少するように、その積層構造が定められている。同様に、図１１（Ｂ）に破線で示すように、ハイパスフィルタ４３は、表面に対して垂直に入射する波長８５０以上の光を透過し、その透過率が波長８５０ｎｍの短波長側で急峻に減少するように定められている。
【００６４】
このように、ローパスフィルタ４２とハイパスフィルタ４３をガラス基板２６の各々の表面に設けると、ローパスフィルタ４２とハイパスフィルタ４３とを合わせた角度制限フィルタ４１の全体としての光学特性は、図１１（Ｃ）に示すように、透過する光を波長８５０ｎｍの赤外線に制限するバンドパスフィルタとなる。このため、角度制限フィルタ４１は、ガラス基板２６が薄い場合にも反りが生じてしまうことなく、第１実施形態で説明した角度制限フィルタ１５と同様の光学的性質のフィルタとなる。ここでは、総合してバンドバスフィルタとして機能するように、ローパスフィルタ４２とハイパスフィルタ４２をガラス基板２６の両面に設けるようにしたが、ガラス基板２６の両面に各々設ける誘電体多層膜は、ローパスフィルタ４２やハイパスフィルタ４３のように個々に光学的に有意な誘電体多層膜となっている必要は無く、ガラス基板２６の両面の誘電体多層膜を総合してバンドバスフィルタとして機能するように、かつ、角度制限フィルタ４１が反らないように、各々の面の誘電体多層膜の層構造等を定めて良い。
【００６５】
また、上述の第２実施形態のように、角度制限フィルタを色ガラス基板３２とローパスフィルタとして機能する誘電体多層膜３３から構成する場合には、前述と同様に、色ガラス基板３２の両面に誘電体多層膜を設ける。このとき、色ガラス基板３２上に設ける各々の誘電体多層膜は、個々には特定の光学的機能（ローパスフィルタ，ハイパスフィルタ，バンドパスフィルタ）を果たすものではないが、両面の誘電体多層膜が総合して誘電体多層膜３３と同様のローパスフィルタとして機能するように、各々の層構造等が定められる。このように、総合して誘電体多層膜３３と同様のローパスフィルタとして機能するように、色ガラス基板３２の両面に誘電体多層膜を設けると、前述と同様に、角度制限フィルタの反りを防ぐことができる。
【００６６】
なお、上述の第１実施形態及び第２実施形態では、ガラス基板２６（色ガラス基板３２）の一方の表面に誘電体多層膜２７，３３を設けるが、これに限らず、ガラス基板２６，３２の両面に同じ誘電体多層膜２７，３３を設けても良い。このように、ガラス基板２６，３２の両面に誘電体多層膜２７，３３を設けると、角度制限フィルタの反りを防ぐことができるとともに、透過させる光の指向性と波長選択性が向上する。
【００６７】
また、上述の第１，第２実施形態では、ガラス基板２６，３２の被写体１１側に誘電体多層膜２７，３３を設ける例を説明するが、誘電体多層膜２７，３３をガラス基板２６，３２の片面に設ける場合には、ガラス基板２６，３２のイメージセンサ１６側の面に設けるようにしても良い。但し、ガラス基板２６，３２のイメージセンサ１６側の面にだけ誘電体多層膜２７，３３を設けると、誘電体多層膜２７，３３とガラス基板２６，３２との境界等での反射光が迷光となってしまう可能性がある。このため、ガラス基板２６，３２の一方の面だけに誘電体多層膜２７，３３を設ける場合には上述の実施形態のように、被写体１１側に設けることが好ましい。
【００６８】
なお、上述の第１，第２実施形態では、角度制限フィルタ１５，３１を保護カバー１２とは別個に設ける例を説明したが、これに限らず、角度制限フィルタ１５，３１を保護カバー１２として用いても良い。この場合、誘電体多層膜２７，３３は、傷等から保護するために、被写体１１が直接触れる上面でなく、イメージセンサ１６側の面に設けられていることが好ましい。
【００６９】
なお、上述の第１，第２実施形態では、ガラス基板２６や色ガラス基板３２を角度制限フィルタ１５，３１の基板としたが、角度制限フィルタ１５，３１の基板は、ガラス材料であることに限らず、樹脂材料を用いても良い。
【００７０】
なお、上述の第１，第２実施形態では、透明なガラス基板２６とバンドパスフィルタとして機能する誘電体多層膜２７とから構成した角度制限フィルタ１５や、色ガラス基板３２とローパスフィルタとして機能する誘電体多層膜３３とから構成した角度制限フィルタ３１を例に説明したが、これに限らず、ガラス基板２６，色ガラス基板３２，ローパスフィルタとして機能する誘電体多層膜、ハイパスフィルタとして機能する誘電体多層膜、バンドパスフィルタとして機能する誘電体多層膜を任意に組み合わせて角度制限フィルタを構成しても良い。例えば、色ガラス基板３２上にバンドパスフィルタとして機能する誘電体多層膜を設けて角度制限フィルタを構成しても良い。また、例えば、第１実施形態のように、透明なガラス基板２６上にバンドパスフィルタとして機能する誘電体多層膜２７を設けるときに、誘電体多層膜２７をローパスフィルタとして機能する誘電体多層膜とハイパスフィルタとして機能する誘電体多層膜を重ねてバンドパスフィルタとして機能するようにしたものとしても良い。さらに、第１実施形態の角度制限フィルタ１５を用いるとともに、保護カバー１２を色ガラスによって構成しても良い。
【００７１】
なお、本明細書中で略垂直とは、単に表面に垂直に近い角度であることを意味するだけでなく、被写体１１とイメージセンサ１６との間隔や、イメージセンサの撮像エリアの配列ピッチに応じて定まるものであり、各撮像エリアと被写体１１の各箇所が一対一に対応するように、被写体１１からの光がイメージセンサ１６に入射する角度の範囲を意味する。したがって、上述の第１，第２実施形態で示したように表面に対して９０度に近い角度でなくても、前述の対応関係が満たされていれば略垂直の範囲に含まれるものとする。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】密着型撮像装置の構成を概略的に示す説明図である。
【図２】角度制限フィルタの構成を示す断面図である。
【図３】波長に対する透過率を模式的に示すグラフである。
【図４】入射角度に対する透過率を模式的に示すグラフである。
【図５】実施例１の角度制限フィルタについて、波長に対する透過率を示すグラフである。
【図６】実施例１の角度制限フィルタについて、入射角度に対する透過率を示すグラフである。
【図７】実施例２の角度制限フィルタについて、波長に対する透過率を示すグラフである。
【図８】実施例２の角度制限フィルタについて、入射角度に対する透過率を示すグラフである。
【図９】第２実施形態の角度制限フィルタの構成を模式的に示す断面図である。
【図１０】第２実施形態の角度制限フィルタについて、波長に対する透過率を模式的に示すグラフである。
【図１１】変形例の角度制限フィルタの構成を示す断面図と、波長に対する透過率を模式的に示すグラフである。
【符号の説明】
【００７３】
１０  密着型撮像装置
１１  被写体
１３  ＬＥＤ
１５，３１，４１  角度制限フィルタ
１６  イメージセンサ
１７，４３  ハイパスフィルタ
２６  ガラス基板
２７，３３  誘電体多層膜
３２  色ガラス基板
４２  ローパスフィルタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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