KR20090101084A

KR20090101084A - 촬상 필터

Info

Publication number: KR20090101084A
Application number: KR1020090010995A
Authority: KR
Inventors: 이와오 요코야마; 노리요시 히로세
Original assignee: 후지논 가부시키가이샤
Priority date: 2008-03-21
Filing date: 2009-02-11
Publication date: 2009-09-24
Also published as: TWI388885B; KR101013826B1; US20090244711A1; JP2009258691A; KR20090101121A; CN101539707B; CN101539707A; JP5281936B2; TW200942875A

Abstract

(과제) 이미지 센서로의 광의 입사 각도를 제한하여 촬상시의 노이즈를 저감시킴과 아울러 저렴하고 제조가 용이한 촬상 필터를 제공한다.

(해결 수단) 각도 제한 필터(15)는 이미지 센서의 앞면에 배치되어 이미지 센서로의 광의 입사각을 제한하는 것이고, 투명하고 판 형상인 유리 기판(26)과, 제 1 차광막(27), 제 2 차광막(28), 입사각 의존성 반사막(29)으로 구성된다. 제 1 차광막(27)은 유리 기판(26)의 입사측 표면에 형성되어 있고, 이미지 센서의 화소배열에 따라 형성된 입사 개구(31)에 입사광을 통과시키는 부분을 제한한다. 제 2 차광막(28)은 유리 기판(26)의 출사측 표면에 형성되어 있고 입사 개구(31)와 중심 위치가 일치하도록 형성된 출사 개구(32)에 입사광을 통과시키는 부분을 제한한다. 입사각 의존성 반사막은 대략 수직으로 입사되는 입사광을 투과시키고, 경사져서 입사되는 입사광을 반사시킨다.

촬상 필터

Description

촬상 필터{IMAGING FILTER}

본 발명은 피사체에 이미지 센서를 밀착시켜 촬상을 행하는 밀착형의 촬상 장치에 이용되는 촬상 필터에 관한 것이고, 더욱 상세하게는 이 촬상 장치의 이미지 센서로의 광의 입사 각도를 제한하는 촬상 필터에 관한 것이다.

화상이나 문서 등의 원고를 촬상하여 그 디지털 화상 데이터를 얻는 이미지 스캐너가 보급되어 있다. 이미지 스캐너에는 판독하는 원고와 같은 폭의 라인 이미지 센서를 원고에 대략 밀착시켜 촬상하는 밀착형의 이미지 스캐너가 알려져 있다. 밀착형의 이미지 스캐너는 원고로부터 이미지 센서까지의 거리가 짧아서 축소 광학계를 이용하는 다른 타입의 이미지 스캐너보다 컴팩트하게 구성된다.

원고의 상을 결상시키는 렌즈 등을 이용하지 않고 단지 이미지 센서를 원고에 밀착시켜 배치하면, 원고의 소정 1점으로부터의 광은 1개의 화소에 도달하는 것이 아니라 본래 입사되어야 할 화소와 함께 주변의 복수 화소에도 입사되어 버린다. 이 때문에, 밀착형의 이미지 스캐너여도 굴절률을 중심으로부터 주변에 걸쳐서 감소되도록 분포시킨 원기둥 형상의 로드 렌즈를 이미지 센서와 원고 사이에 배치함으로써 원고의 소정 1점으로부터의 광이 이미지 센서의 소정 1개의 촬상 에어리 어에 대략 1대1로 도달하도록 이미지 센서로의 광의 입사를 제한하고 있다.

또한, 이미지 센서로의 광의 입사를 제한하는 촬상 장치로서는 이미지 센서의 수광 에어리어를 복수로 구획하여 이용하기 때문에 이미지 센서로의 광의 입사 각도를 제한하는 촬상 필터를 이용한 촬상 장치가 알려져 있다. 예를 들면, 구획하는 수광 에어리어에 맞춰서 차광 블록을 배치한 이미지 센서나(특허문헌 1), 슬릿이 형성된 격자판을 설치함으로써 직사각형 형상으로 수광 에어리어를 구획하는 촬상 장치가 알려져 있다(특허문헌 2). 또한, 다수의 관통 구멍이 형성된 다공판을 설치함으로써 수광 에어리어에 대하여 수직으로 입사되는 평행광만이 필름에 입사되도록 수광 에어리어로의 광의 입사 각도를 제한한 필름 카메라가 알려져 있다.

특허문헌 1 : 일본 특허 공개 2007-121631호 공보

특허문헌 2 : 일본 특허 공개 2007-299085호 공보

특허문헌 3 : 일본 특허 공개 2004-151124호 공보

밀착형의 이미지 스캐너여도 촬상 대상과 이미지 센서 사이에 간극이 생기는 것은 피할 수 없다. 또한, 포토다이오드는 이미지 센서의 표면보다 깊은 위치에 있다. 이들 때문에, 촬상 대상의 1점으로부터의 광은 서로 이웃하는 포토다이오드의 쌍방에 비스듬히 입사되어 버려서 노이즈나 위신호(僞信號)의 원인이 된다. 따라서, 정세(精細)한 촬상을 위해서는 1점으로부터의 광이 1개의 포토다이오드에만 입사되도록 이미지 센서로의 광의 입사 각도를 제한할 필요가 있다.

1점으로부터의 광이 인접하는 복수의 포토다이오드나 인접하는 수광 에어리어에 입사되는 것을 방지하려면 밀착형 이미지 스캐너에서 사용되어지는 로드 렌즈를 이용하거나, 또는 특허문헌 1이나 특허문헌 2의 촬상 필터와 같이 관통 구멍으로 수광 에어리어를 구획하는 촬상 필터를 이용하여 이미지 센서에 입사되는 광의 입사각을 제한할 필요가 있다.

로드 렌즈를 이용할 경우에는 두께 방향으로 비교적 큰 장착 스페이스를 필요로 하기 때문에 박형화하는 것은 더욱 어렵다.

또한, 슬릿 등의 관통 구멍이 형성된 촬상 필터는 금속제의 판 등으로 만들어지는데 관통 구멍의 지름이 작을수록, 또한 관통 구멍끼리의 간격이 좁을수록 관통 구멍을 형성하는 가공이 어려워진다. 또한, 이러한 미소한 관통 구멍을 기계적인 가공으로 형성할 수 있었다고 해도 고비용인 촬상 필터가 되어버린다. 또한, 관통 구멍의 내벽에서 입사광의 일부가 반사(또는, 투과)되면 관통 구멍의 지름으로 정한 영역 외에 출사되는 광이 생겨버리므로 관통 구멍의 내벽은 반사 방지 가공 등을 실시할 필요가 있지만, 관통 구멍을 형성하는 것 자체가 어려운 미소한 관통 구멍일 경우에는 내벽에 특수 가공을 실시하는 것은 어렵다.

또한, 지름이 작은 관통 구멍이 형성된 촬상 필터는 제조 과정이나 이미지 스캐너로의 장착시 등에 티끌이나 먼지 등에 의해 막힘이 생기기 쉽고, 일단 관통 구멍에 들어가버린 티끌 등을 제거하는 것은 어렵다. 이 때문에, 지름이 작은 관통 구멍이 형성된 촬상 필터나 이를 이용하는 이미지 스캐너의 수율은 나쁘고, 안정된 양산이 어렵다.

본 발명은 상술한 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 양산 적정이 우수하고, 제조 비용이 낮게 억제되며, 두께 방향의 장착 스페이스도 작고, 또한 이미지 센서로의 광의 입사 각도를 제한하는 촬성 필터를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 촬상 필터는 이미지 센서의 앞면측에 배치되어 상기 이미지 센서로의 광의 입사 각도를 제한하는 촬상 필터에 있어서, 투명한 기판과, 상기 기판의 표면측에 형성되고, 일정한 크기를 갖는 복수의 입사 개구가 일정한 간격으로 형성된 제 1 차광막과, 상기 기판의 이면측에 형성되고, 일정한 크기를 갖고 상기 입사 개구와 중심을 일치시킨 복수의 출사 개구가 형성된 제 2 차광막과, 상기 기판의 표면측 또는 이면측 중 적어도 어느 한 쪽에 형성되고, 대략 수직으로 입사되는 소정 파장의 광을 투과시키고, 비스듬히 입사되는 상기 소정 파장의 광을 반사시키는 다층의 유전체 박막으로 구성된 반사막을 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 출사 개구의 개구 사이즈가 입사 개구보다 작은 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 반사막이 상기 입사 개구 또는 상기 출사 개구 중 적어도 어느 하나를 모두 피복하도록 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

상기 제 1 차광막 및 상기 제 2 차광막은 상기 소정 파장의 광을 흡수하는 흡수막인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 반사막이 상기 기판의 표면 및 이면의 양면에 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 반사막은 대략 수직으로 입사되는 적외선을 투과시키고, 비스듬히 입사되는 적외선을 반사시키는 적외선 컷 필터막인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 기판이 비연마 유리 기판인 것을 특징으로 한다.

(발명의 효과)

본 발명에 의하면 이미지 센서를 촬상 대상에 밀착시켜 1개~수개 정도의 화소로 이루어지는 매우 작은 영역에 수광 에어리어를 구획하여 이미지 센서를 이용할 경우에 이미지 센서로의 광의 입사 각도를 용이하게 제한함과 아울러 양산 적정이 우수하고, 제조 비용도 낮게 억제되며, 두께 방향의 장착 스페이스가 작은 촬상 필터를 제공할 수 있다.

도 1에 나타내는 바와 같이, 밀착형 스캐너(10)는 이미지 센서(16)에 대략 밀착된 피사체(11)를 촬상하는 촬상 장치이고, 보호 커버(12), LED(13), 밴드 패스 필터(14), 각도 제한 필터(15), 이미지 센서(16) 등으로 구성된다. 보호 커버(12)는 투명한 유리판이고, 하방에 배치되는 각도 제한 필터(15)나 이미지 센서(16)를 상처나 먼지로부터 보호한다. 또한, 촬상되는 피사체(11)는 보호 커버(12) 상에 직접 적재된다.

LED(13)는 파장 850㎚의 적외선을 발생시켜 보호 커버(12) 상에 적재된 피사체(11)를 균등하게 조명한다. LED(13)로부터 발생된 적외선은 피사체(11)의 개소에 따라 다른 적외선 흡수율 및 반사율을 반영하여 산란되고, 그 일부가 보호 커버(12) 아래에 설치된 각도 제한 필터(15)의 방향으로 입사된다. 이때, 각도 제한 필터(15)에 입사되는 피사체(11)로부터의 입사광은 각도 제한 필터(15)에 대하여 수직인 것뿐만 아니라 비스듬히 입사되는 성분도 포함되어 있다.

밴드 패스 필터(14)는 촬상에 이용되는 적외선을 투과하고, 보호 커버(12)를 통해 외부로부터 입사되는 가시광이나 자외선을 차광한다. 이로 인해, 각도 제한 필터(15)나 이미지 센서(16)에 입사되는 광은 촬상에 이용되는 적외선만으로 제한된다. 또한, 각도 제한 필터(15)(촬상 필터)는, 후술하는 바와 같이, 피사체(11)측으로부터 다양한 각도로 입사되는 광 중 비스듬히 입사되는 광을 차광하고, 이미지 센서(16)에 대략 수직으로 입사되는 광만을 이미지 센서(16)측으로 통과시킨다. 이미지 센서(16)는 파장 850㎚ 근방의 적외선에 감도를 갖는 CCD형의 에어리어 이미지 센서이고, 각도 제한 필터(15)에 의해 표면에 대하여 대략 수직인 각도로 입사 각도가 제한된 광이며, 피사체(11)를 촬상한다.

도 2에 나타내는 바와 같이, 각도 제한 필터(15)는 피사체(11)측으로부터 다양한 각도로 입사되는 입사광(18) 중 표면에 대하여 대략 수직으로 입사된 수직 입사광(19)을 이미지 센서(16)측으로 통과시키고, 비스듬히 입사된 입사광(18)은 차 광한다. 각도 제한 필터(15)의 표면은 입사광(18)을 차광하는 차광 에어리어(21)와 입사광(18)을 통과시키는 통광 에어리어(22)가 형성되어 있다. 차광 에어리어(21)는 각도 제한 필터(15)의 대략 전체 면을 피복하도록 형성되어 있고, 이 차광 에어리어(21) 내에 복수의 통광 에어리어(22)가 배열되어 있다. 차광 에어리어(21)에 입사된 광은 반사, 투과되는 일 없이 흡수된다. 또한, 각각의 통광 에어리어(22)는 이미지 센서(16)의 1개의 화소(17)의 크기와 대략 같은 정도의 크기이고, 원형으로 형성되어 있음과 아울러 각 화소(17)에 1개의 통광 에어리어(22)가 대응되도록 배열되어 있다. 또한, 각도 제한 필터(15)는 각각의 통광 에어리어(22)가 대응되는 화소(17)의 바로 위에 위치하도록 위치 맞춤되어 배치된다. 또한, 도 2에서는 설명을 위해 각도 제한 필터(15)를 이미지 센서(16)로부터 분리시켜 놓았지만, 각도 제한 필터(15)는 도시하지 않은 다른 광학 필터 등을 개재하여 이미지 센서(16)에 밀착되어 배치된다.

도 3에 나타내는 바와 같이, 각도 제한 필터(15)는 투명한 판 형상의 유리 기판(26), 제 1 차광막(27), 제 2 차광막(28), 입사각 의존성 반사막(29)으로 구성된다. 유리 기판(26)은 0.15㎜의 두께로 되어 있고, 이미지 센서(16)에서 촬상에 이용하는 파장 850㎚ 근방의 적외선뿐만 아니라 가시광이나 자외선 등의 여러가지 파장 영역의 광을 대략 모두 투과시킨다.

제 1 차광막(27)은 흡수 계수가 큰 금속 박막과 투명한 유전체 박막을 교대로 다층 적층하여 만들어지고, 유리 기판(26)의 피사체(11)측 표면(표면)에 형성된다. 제 1 차광막(27)은 이미지 센서(16)에서 촬상에 이용되는 파장 850㎚ 근방의 적외선뿐만 아니라 이미지 센서(16)에 감도가 있는 파장 영역의 광을 대략 모두 흡수하는 흡수막으로 되어 있다. 또한, 제 1 차광막(27)에는 입사 개구(31)가 복수 형성되어 있고, 입사광을 통과시키는 부분은 이 입사 개구(31)로 제한된다. 각각의 입사 개구(31)의 형상은 원형이고, 중심 위치가 화소(17)의 중심과 일치하도록 일정 간격으로 배열되어 있다. 또한, 각도 제한 필터(15)를 입사측의 정면으로부터 봤을 때에는 이 입사 개구(31)의 둘레 가장자리가 통광 에어리어(22)와 차광 에어리어(21)의 경계가 된다.

제 2 차광막(28)은 광이 출사되는 유리 기판(26)의 이미지 센서(16)측 표면(이면)에 형성되고, 제 1 차광막(27)과 마찬가지로 흡수 계수가 큰 금속 박막과 투명한 유전체 박막을 교대로 다층 적층한 차광막이며, 이미지 센서(16)에 감도가 있는 파장 영역의 광을 대략 모두 흡수하는 흡수막으로 되어 있다. 또한, 제 2 차광막(28)에는 출사 개구(32)가 복수 형성되어 있고, 입사광을 통과시키는 부분은 이 출사 개구(32)로 제한된다. 각각의 출사 개구(32)의 형상은 원형이고, 출사 개구(32)의 지름(D2)은 입사 개구(31)의 지름(D1)보다 작으며, 중심 위치가 각 화소(17)의 중심 및 각 입사 개구(31)의 중심의 위치와 일치하도록 배열되어 있다.

입사각 의존성 반사막(29)은 유리 기판(26)의 이미지 센서(16)측에 제 2 차광막(28)과 출사 개구(32) 모두를 피복하도록 형성된다. 또한, 입사각 의존성 반사막(29)은 굴절률이 다른 유전체 박막을 복수 적층한 것이고, 입사 각도에 따라 적외선을 투과 또는 반사시키는 적외선 컷 필터막으로 되어 있다.

도 4에 나타내는 바와 같이, 입사각 의존성 반사막(29)은 파장 850㎚의 적외 선이 입사될 때에 입사 각도가 약 18도보다 작고 입사각 의존성 반사막(29)에 대략 수직으로 입사되는 것을 투과시키며, 입사 각도가 약 18도보다 크고 입사각 의존성 반사막(29)에 대하여 경사져서 입사되는 것을 반사시키도록 층 구조가 정해져 있다. 또한, 이러한 입사각 의존성 반사막(29)을 구성하는 재료, 층 구조, 특성은 이용하는 광의 파장, 유리 기판(26)의 두께, 입사 개구(31)[출사 개구(32)]의 배열 간격, 입사 개구(31)와 출사 개구(32)의 상대적인 크기에 따라 정해진다.

이와 같이 구성되는 각도 제한 필터(15)에는, 도 5에 나타내는 바와 같이, 다양한 입사 각도에서 다양한 입사 위치에 파장 850㎚의 적외선(A)~적외선(D)이 입사된다.

적외선(A)과 같이, 입사 위치가 제 1 차광막(27)으로 피복된 위치이면 입사 각도에 상관없이 제 1 차광막(27)에 의해 흡수되기 때문에 이미지 센서(16)측에는 투과되지 않는다. 한편, 적외선(B)~적외선(D)과 같이, 입사 개구(31)에 입사되는 적외선은 제 1 차광막(27)에 의해 흡수되는 일 없이 유리 기판(26) 내로 진입한다.

입사 개구(31)에 입사된 적외선 중에서도 입사각 의존성 반사막(29)에 의해 정해지는 소정 각도(θ)(약 18도)보다 입사 각도가 작고 각도 제한 필터(15)에 대략 수직으로 입사되는 적외선(B)은 유리 기판(26)을 투과하여 출사 개구(32)에 도달한다. 이때, 입사각 의존성 반사막(29)으로의 적외선(B)의 입사 각도는 각도 제한 필터(15)로의 입사 각도와 대략 동등하고, 약 18도보다 작기 때문에 입사각 의존성 반사막(29)을 투과하여 이미지 센서(16)측으로 출사된다.

그러나, 적외선(C)과 같이 입사 위치가 입사 개구(31)이고, 또한 입사 각도 가 약 18도 이내여도 유리 기판(26)을 투과하여 도달하는 위치가 제 2 차광막(28)으로 피복된 위치이면 흡수되기 때문에 이미지 센서(16)측으로는 출사되지 않는다. 또한, 적외선(D)과 같이 입사 개구(31) 내에 입사 각도가 약 18도를 초과하도록 경사져서 입사되면 출사 개구(32)에 도달했다고 해도 입사각 의존성 반사막(29)에 의해 유리 기판(26)의 내부로 반사되어 이미지 센서(16)측으로는 출사되지 않는다.

이와 같이, 각도 제한 필터(15)는 다양한 입사 각도로 입사되는 적외선 중 이미지 센서(16)측으로 출사되는 적외선을 약 18도라는 입사각 의존성 반사막(29)에 의해 정해지는 각도보다 작고 대략 수직으로 입사된 적외선으로 제한한다.

이때, 소정 출사 개구(32)에 대하여 인접하는 출사 개구(32)에 대응하는 입사 개구(31)와 같은 대응하지 않는 위치에 형성된 입사 개구(31)로부터 입사되는 적외선은 입사각 의존성 반사막(29)에 의해 반사되어 이미지 센서(16)측으로는 출사되지 않는다. 이 때문에, 각도 제한 필터(15)를 이용함으로써 각 화소(17)에 입사되는 적외선은 주변 화소(17)로의 입사광과 중첩되는 일 없이 피사체(11)의 1개 개소와 대략 1대1로 대응되어 헐레이션이나 번짐 등의 해상도를 저하시키는 노이즈를 경감시켜 촬상할 수 있다.

또한, 출사 개구(32)의 지름을 입사 개구(31)의 지름보다 작게 형성함으로써 수직 입사광(19)을 집광하여 이미지 센서(16)로 입사시킬 수 있다.

또한, 각도 제한 필터(15)는 관통 구멍이나 연마 등의 기계적 가공을 필요로 하지 않으므로 유리 기판(26) 상에 박막을 패터닝함으로써 용이하게, 또한 저렴하게 제조된다. 또한, 각도 제한 필터(15)에는 관통 구멍과 같은 깊은 구멍은 없고 대략 평탄한 표면으로 되어 있기 때문에 티끌이나 먼지가 부착되었다 해도 에어를 분사하거나 초음파 세정 등에 의해 용이하게 이들을 제거할 수 있다. 이 때문에, 각도 제한 필터(15)는 수욜도 좋고, 양산에 적합하다.

또한, 상술한 실시 형태에서는 입사각 의존성 반사막(29)을 유리 기판(26)의 이미지 센서(16)측 표면(이면)에 형성하지만, 이에 한정되지 않고 피사체(11)측 표면(표면)에만 입사각 의존성 반사막(29)을 형성해도 좋고, 이미지 센서(16)측 표면과 피사체(11)측 표면의 양쪽에 입사각 의존성 반사막(29)을 형성해도 좋다. 이 경우에도 상술한 실시 형태와 마찬가지의 효과가 얻어진다. 특히, 유리 기판(26)이 얇고 한쪽 표면에만 입사각 의존성 반사막(29)을 형성하면 각도 제한 필터(15)에 휘어짐을 발생시켜 버릴 경우에는, 도 6에 나타내는 각도 제한 필터(35)와 같이, 이미지 센서(16)측 표면과 피사체(11)측 표면의 양면에 입사각 의존성 반사막(29)을 형성하는 것이 바람직하다.

또한, 각도 제한 필터(15)의 휘어짐을 방지하거나 하기 위해 유리 기판(26)의 양면에 입사각 의존성 반사막(29) 등의 유전체 박막을 적층할 경우에는 유리 기판(26)의 한쪽 면에 입사 각도 의존성 반사막(29)을 형성하고, 다른쪽 면 상에는 가시광 컷 필터나 밴드 패스 필터 등의 다른 광학적 작용을 가진 유전체의 다층막을 형성하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 상술한 실시 형태에서 설명한 바와 같이, 유리 기판(26)의 이미지 센서(16)측 표면에 입사 각도 의존성 반사막(29)을 형성함과 아울러 유리 기판(26)의 피사체(11)측 표면에 밴드 패스 필터(14)를 각도 제한 필터(15)와 일체적으로 형성한다. 이와 같이, 유리 기판(26)의 면 상에 입사 각도 의존성 반사막(29) 외에 다른 광학적 작용을 가진 유전체 다층막을 형성함으로써 밀착형 스캐너(10)의 부품점수를 삭감할 수 있고, 밀착형 스캐너(10)를 보다 컴팩트하게 할 수 있다.

또한, 상술한 실시 형태에서는 각도 제한 필터(15)는 출사시키는 광의 입사 각도를 약 18도 이내의 각도로 제한하지만, 출사시키는 광의 입사 각도는 입사각 의존성 반사막(29)의 재료나 층 구조를 조절함으로써 임의로 조절할 수 있다. 또한, 상술한 실시 형태에서는 파장 850㎚의 적외선에 대하여 기능하는 각도 제한 필터(15)를 예로 설명하지만, 입사각 의존성 반사막(29)의 재료와 층 구조를 조절함으로써 다른 임의의 파장에 대하여 기능하는 각도 제한 필터로 할 수 있다. 또한, 상술한 실시 형태에서는 파장 850㎚의 단일 파장에 대해서 기능하도록 입사각 의존성 반사막(29)은 구성되지만, 이에 한정되지 않고 층 구조나 재료를 조절함으로써 복수 파장의 광에 대하여, 소정 폭을 가진 파장 영역의 광에 대하여 대략 수직으로 입사되는 광을 투과하고, 비스듬히 입사되는 광을 반사시키도록 입사각 의존성 반사막(29)을 구성해도 좋다.

또한, 상술한 실시 형태에서는 입사 개구(31) 및 출사 개구(32)는 각각의 화소(17)에 대응하여 형성되어 있지만, 이에 한정되지 않고 촬상 영역을 복수의 화소로 이루어지는 영역으로 구획해서 이미지 센서(16)를 이용할 경우에는 몇 개의 화소(17)를 하나의 그룹으로 한 구획에 대응시킨 1개의 입사 개구(31) 및 출사 개구(32)를 형성하도록 해도 좋다. 또한, 상술한 실시 형태에서는 입사 개구(31) 및 출사 개구(32)의 형상을 원형으로 하지만, 이에 한정되지 않고 정사각형 등의 다른 형상으로 해도 좋다. 또한, 상술한 실시 형태에서는 입사 개구(31) 및 출사 개구(32)는 2차원으로 배열되어 있지만, 이에 한정되지 않고 직사각형을 1차원적으로 배열한 슬릿 형상으로 입사 개구(31) 및 출사 개구(32)를 형성해도 좋다.

또한, 상술한 실시 형태에서는 입사 개구(31)의 지름(D1)보다 출사 개구(32)의 지름(D2)을 작게 형성하고 있지만, 이에 한정되지 않고 출사시키는 광의 용도에 따라 입사 개구(31)의 지름과 출사 개구(32)의 지름을 동등하게 형성하거나, 입사 개구(31)의 지름(D1)보다 출사 개구(32)의 지름(D2)을 크게 형성해도 좋다.

또한, 상술한 실시 형태에서는 촬상에 필요한 수직 입사광(19)에 이미지 센서(16)로의 입사광(18)을 제한하기 위해 입사 개구(31)와 출사 개구(32)의 중심 위치를 일치시키도록 형성하지만, 이에 한정되지 않고 입사 개구(31)와 출사 개구(32)의 중심 위치를 어긋나게 하여 형성하여 비스듬히 입사되는 입사광(18)을 각도 제한 필터(15)로부터 출사되도록 해도 좋다. 이러한 경우에는 입사각 의존성 반사막(29)의 특성을 각도 제한 필터(15)로부터 출사시키는 광의 각도에 따라 층 구조나 재료를 변경함으로써 조절할 필요가 있다.

또한, 상술한 실시 형태에서는 이미지 센서(16)를 CCD로 하지만, 이에 한정되지 않고 CMOS 등의 다른 이미지 센서에 대해서도 각도 제한 필터(15)를 바람직하게 이용할 수 있다.

또한, 상술한 실시 형태에서는 각도 제한 필터(15)의 기판으로서 유리 기판(26)을 이용하지만, 얇은 유리 기판(26)을 이용할 경우에는 광학적인 기능에 영향을 주지 않는 미세한 연마 흔적이 원인이 되어 깨지기 쉬워져버린다. 이 때문에, 각도 제한 필터(15)의 두께를 억제하기 위해 얇은 유리 기판(26)을 이용할 때에는 표면을 연마하지 않은 비연마 유리 기판을 이용하는 것이 바람직하다. 각도 제한 필터(15)에 이용하는 얇은 비연마 유리 기판은 용해된 초재(硝材)를 용융 금속 상에 흘려 부상시키는 플로트식의 제판 방법으로 제조된 것이 특히 바람직하고, 프레스 성형에 의해 제조된 것이어도 좋다. 또한, 연마 흔적을 원인으로 하는 균열이 생기지 않을 정도의 두께를 가진 유리 기판(26)을 이용하여 입사각 제한 필터(15)를 제조할 때에는 비연마 유리 기판뿐만 아니라 표면을 연마한 유리 기판을 이용해도 좋다.

또한, 미광(迷光)을 방지하기 위해서는 제 1 차광막(27) 및 제 2 차광막(28)의 특성이 각도 제한 필터(15)에 입사되는 모든 파장의 광에 대하여 반사율 및 투과율이 5% 이하로 되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 상술한 실시 형태에서는 제 1 차광막(27) 및 제 2 차광막(28)은 적외선을 포함해 입사된 광을 모두 흡수하여 반사 및 투과하지 않지만, 이에 한정되지 않고 제 1 차광막(27) 및 제 2 차광막(28)은 적어도 촬상에 이용하는 파장의 광을 투과시키지 않는 막질(膜質)이면 좋다. 예를 들면, 제 1 차광막(27) 및 제 2 차광막(28)을 입사되는 모든 파장의 광을 반사시키는 반사막으로 해도 좋다. 또한, 상술한 실시 형태에서는 제 1 차광막(27)과 제 2 차광막(28)은 모두 흡수막이지만, 제 1 차광막(27)과 제 2 차광막(28)을 같은 막질로 할 필요는 없고, 한쪽을 흡수막, 다른쪽을 반사막으로 해도 좋다. 이와 같이, 제 1 차광막(27)이나 제 2 차광막(28)을 반사막으로 할 경우에는 입사 개구(31)를 통해 유리 기판(26)으로 진입한 광 중 유리 기판(26)의 내면에서 반사된 광도 다시 반사시켜 미광이 생기므로, 상술한 실시 형태와 같이 제 1 차광막(27) 및 제 2 차광막(28)은 흡수막으로 되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 상술한 실시 형태에서는 입사각 의존성 반사막(29)은 약 18도보다 큰 입사 각도에 대하여 대략 0%의 투과율로 되어 있지만, 이에 한정되지 않고 입사광이 전반사되는 임계각보다 큰 입사각을 고려하지 않고 입사각 의존성 반사막(29)의 재료나 층 구조를 조절해도 좋다.

또한, 본 명세서 중에서 대략 수직 및 수직이란 단지 각도 제한 필터(15)의 표면에 수직인 각도에 가까운 것을 의미하는 것이 아니고, 입사 개구(31)와 출사 개구(32)의 지름의 비율, 유리 기판(26)의 두께, 입사 개구(31)[출사 개구(32), 화소(17)]의 배열 간격, 입사 각도 의존성 반사막(29)의 투과율이 급준하게 변화되는 입사 각도에 기초하여 정해지는 각도 범위이며, 인접하는 입사 개구(31)로부터의 광이 출사 개구(32)를 투과하지 않는 입사 각도의 범위를 의미한다. 따라서, 인접하는 입사 개구(31)로부터의 광이 출사 개구(32)을 투과하지 않는 각도이면 입사 각도의 절대값에 상관 없이 대략 수직(수직)에 포함되는 것으로 한다.

또한, 상술한 실시 형태에서는 제 2 차광막(28) 상에 제 2 차광막(28) 전체를 피복하도록 입사각 의존성 반사막(29)을 형성하지만, 이에 한정되지 않고 입사각 의존성 반사막(29)은 제 2 차광막(28)의 전체 면을 피복하도록 형성되어 있을 필요는 없고, 적어도 출사 개구(32)를 피복하도록 형성되어 있으면 좋다. 또한, 이 는 제 1 차광막(27) 상에 입사각 의존성 반사막(29)을 형성할 경우도 마찬가지이 다.

또한, 상술한 실시 형태에서는 유리 기판(26) 상에 형성된 제 2 차광막(28) 상에 각도 의존성 반사막(29)을 더 형성하지만, 제 2 차광막(28)과 각도 의존성 반사막(29)의 순서는 이에 한정되지 않고 유리 기판(26)측으로부터 입사각 의존성 반사막(29), 제 2 차광막(28)의 순으로 형성해도 좋다. 이는 제 1 차광막(27) 상에 입사각 의존성 반사막(29)을 형성할 경우도 마찬가지이다. 단, 이와 같이 입사 각도 의존성 반사막(29)과 제 2 차광막(28)의 적층 순서를 바꾸어 제 2 차광막(28)보다 유리 기판(26)측에 입사 각도 의존성 반사막(29)을 형성할 경우에는 유리 기판(26) 내면에서 반사된 광이 제 2 차광막(28)에 도달하기 어려워 제 2 차광막(28)에 흡수되기 어려워진다. 이 때문에, 유리 기판(26) 내면에서 반사된 광이 미광이 되어버릴 우려가 있다. 따라서, 상술한 실시 형태와 같이, 유리 기판(26)측으로부터 제 2 차광막(28), 입사 각도 의존성 반사막(29)의 순으로 형성되어 있는 것이 특히 바람직하다.

또한, 상술한 실시 형태에서는 피사체(11)로부터의 반사광으로 촬상하는 밀착형 스캐너(10)를 예로 설명하지만, 이에 한정되지 않고 피사체(11)를 외부로부터 조명하여 피사체(11)를 투과시킨 광으로 촬상하는 밀착형 스캐너에 대해서도 본 발명을 바람직하게 이용할 수 있다.

또한, 상술한 실시 형태에서는 이미지 센서(16)가 CCD형의 에어리어 이미지 센서를 예로 하여 설명하지만, 이에 한정되지 않고 라인 이미지 센서여도 좋고, 또한 CMOS 등의 다른 주지의 기구의 촬상 소자를 이용해도 좋다.

도 1은 밀착형 스캐너의 구성을 개략적으로 나타내는 설명도이다.

도 2는 각도 제한 필터를 이용하는 촬상 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다.

도 3은 각도 제한 필터의 단면도이다.

도 4는 입사각 의존성 반사막의 특성을 나타내는 그래프이다.

도 5는 각도 제한 필터의 작용을 나타내는 설명도이다.

도 6은 양면에 입사각 의존성 반사막을 형성한 각도 제한 필터의 단면도이다.

(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)

10 : 밀착형 스캐너 11 : 피사체

13 : LED 14 : 밴드 패스 필터

15, 35 : 각도 제한 필터(촬상 필터) 16 : 이미지 센서

17 : 화소 18 : 입사광

19 : 수직 입사광 21 : 차광 에어리어

22 : 통광 에어리어 26 : 유리 기판

27 : 제 1 차광막 28 : 제 2 차광막

29 : 입사각 의존성 반사막 31 : 입사 개구

32 : 출사 개구

Claims

이미지 센서의 앞면측에 배치되어 상기 이미지 센서로의 광의 입사 각도를 제한하는 촬상 필터에 있어서:

투명한 기판;

상기 기판의 표면측에 형성되고, 일정한 크기를 갖는 복수의 입사 개구가 일정한 간격으로 형성된 제 1 차광막;

상기 기판의 이면측에 형성되고, 일정한 크기를 가지며, 상기 입사 개구와 중심을 일치시킨 복수의 출사 개구가 형성된 제 2 차광막;

상기 기판의 표면측 또는 이면측 중 적어도 어느 한 쪽에 형성되고, 대략 수직으로 입사되는 소정 파장의 광을 투과시키고, 비스듬히 입사되는 상기 소정 파장의 광을 반사시키는 다층의 유전체 박막으로 구성된 반사막을 구비하는 것을 특징으로 하는 촬상 필터.
제 1 항에 있어서, 상기 출사 개구는 입사 개구보다 작은 것을 특징으로 하는 촬상 필터.
제 1 항에 있어서, 상기 반사막은 상기 입사 개구 또는 상기 출사 개구 중 적어도 어느 하나를 모두 피복하도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 촬상 필터.
제 1 항에 있어서, 상기 제 1 차광막 및 상기 제 2 차광막은 상기 소정 파장의 광을 흡수하는 흡수막인 것을 특징으로 하는 촬상 필터.
제 1 항에 있어서, 상기 반사막은 상기 기판의 표면 및 이면의 양면에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 촬상 필터.
제 1 항에 있어서, 상기 반사막은 대략 수직으로 입사되는 적외선을 투과시키고, 비스듬히 입사되는 적외선을 반사시키는 적외선 컷 필터막인 것을 특징으로 하는 촬상 필터.
제 1 항에 있어서, 상기 기판은 비연마 유리 기판인 것을 특징으로 하는 촬상 필터.