(57)【要約】【課題】本発明の目的は、撮影される画像に影響なく、撮像面の上にマーキングすることを可能にした撮像素子及び前記撮像素子を搭載した撮像装置を提供すること。【解決手段】光を電気信号に変換して、画像を形成する為の信号を出力する撮像素子を有し、上記撮像素子の光路上に可視光以外の光を透過させない光学フィルタを有し、前記撮像素子の撮像面の表面もしくは、撮像面の上に位置し、光を透過する保護材料の表面に、可視光を透過し、かつ可視光以外の光の一部波長を透過させない材料で記したマークを有する構成とした。【選択図】  図１
2012089716.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を電気信号に変換して、画像を形成する為の信号を出力する撮像素子を有し、
上記撮像素子の光路上に可視光以外の光を透過させない光学フィルタを有し、
前記撮像素子の撮像面の表面もしくは、撮像面の上に位置し、光を透過する保護材料の表面に、可視光を透過し、かつ可視光以外の光の一部波長を透過させない材料で記したマークを有することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記材料は、紫外光を反射することを特長とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記材料は、紫外光を吸収することを特長とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記材料は、赤外光を吸収することを特長とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記材料は、赤外光を反射することを特長とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項６】
光を電気信号に変換して、画像を形成する為の信号を出力する撮像素子を有し、
上記撮像素子の光路上に可視光以外の光を透過させない光学フィルタを有し、
前記撮像素子の撮像面の表面もしくは、撮像面の上に位置し、光を透過する保護材料の表面に、可視光を透過し、かつ紫外光を照射されることにより可視光を発する材料で記したマークを有することを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可視光を利用して画像を形成する撮像装置に関し、特に撮像素子へのマーキング材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体パッケージへ文字、数字や図形をマーキングするため、レーザー刻印やインクによる捺印が行われている。
【０００３】
この場合、パッケージの裏面など、撮像素子の光学特性に影響を与えない箇所にマーキングが行われる。
【０００４】
しかし、パッケージの小型化や、裏面への電極配置によりマーキング可能な面積が減少している。
【０００５】
また、裏面にマーキングした場合では、基板への実装後にマークを確認できない問題がある。
【０００６】
上記を解決するため、特許文献１のように、発光するチップを含むパッケージに対し、発光面へのマーキング材として、可視領域で透明な光学特性を持ち、かつ紫外光を受けると可視領域の光を発光する材料が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第２９０１５６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述の特許文献１に開示された方法では、受光面へのマーキングに可視領域で透明な光学特性を持ち、かつ紫外光を受けると可視領域の光を発光する材料を用いると、下記のような問題が発生するため、撮像素子に対し適用することは出来ない。
【０００９】
具体的には、マーキング材で描かれた像が、可視光の発光により撮影された画像に写り込んでしまうため、可視光に比べ紫外光が多い被写体では、肉眼で見た映像と撮影された画像に違いが出てしまう問題がある。
【００１０】
上記のように、従来技術では撮影画像にマーキング材の影響を与えるため、撮像素子のパッケージにおいて、大きな平面を有する光の受光面（撮像面）に対しマーキングを施すことは困難である。
【００１１】
そこで、本発明の目的は、撮像素子のパッケージにおいて、大きな平面を有する光の受光面（撮像面）へのマーキングを可能にした撮像素子及び前記撮像素子を搭載した撮像装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明は、
光を電気信号に変換して、画像を形成する為の信号を出力する撮像素子を有し、
上記撮像素子の光路上に可視光以外の光を透過させない光学フィルタを有し、
前記撮像素子の撮像面の表面もしくは、撮像面の上に位置し、光を透過する保護材料の表面に、可視光を透過し、かつ可視光以外の光の一部波長を透過させない材料で記したマークを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、撮影される画像に影響なく、撮像面の上にマーキングすることを可能にした撮像素子及び前記撮像素子を搭載した撮像装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施例１における撮像装置の構成例１
【図２】実施例１における撮像素子の構成例２
【図３】本発明にかかる撮像装置の分光感度特性
【図４】光学フィルタの透過率分光特性
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。
【００１６】
図１は、本発明の実施形態にかかわる撮像素子の構成及び、撮像装置への搭載時の配置図である。
【実施例１】
【００１７】
以下、図１を参照して、本発明の第１の実施例による、撮像素子の構成について説明する。
【００１８】
１００１は撮像素子のパッケージ下部にあたり、セラミックなどの光を透過しない材料が使用される。１００２はパッケージ下部１００１に固定されているセンサチップである。１００４はセンサチップ１００２を封止するための保護ガラスであり、可視光及び、紫外光、赤外光を透過させる材料が用いられる。
【００１９】
１００３は保護部材１００４上のマーキング材である。
【００２０】
また、１００５は撮像装置に組み付ける際に、光路上に配置される光学フィルタである。
【００２１】
撮像素子の受光面に光が入射した後の処理については、従来と変らないため省略する。
【００２２】
図１（ａ）に示すように、撮像素子のセンサチップ１００２はパッケージ１００１と保護部材１００４で封止されている。
【００２３】
保護部材１００４には、可視光及び赤外光、紫外光に対し透明な光学特性を持つガラス材等が使用される。
【００２４】
図１（ｂ）はパッケージ下部１００１と保護部材１００４でセンサチップ１００２を封止した状態である。
【００２５】
図１（ｃ）は撮像装置に搭載される際の配置を示したものである。図１（ｂ）で封止したパッケージの受光面側に、光学フィルタ１００５を重ねた状態である。
【００２６】
撮像装置として駆動させる際には、さらにレンズなどの光学系を光路に配置することになるが、本実施例とは直接関係しないため省略する。
【００２７】
図１（ｄ）は図１（ｃ）の断面を見た図である。
【００２８】
図１（ｄ）でわかるように、図の上部側（光学系側）から入射した光は、光学フィルタ１００５を透過した後に撮像素子に入射する。
【００２９】
つぎに、一般的な撮像素子の分光感度特性について、図３を用いて説明する。
【００３０】
一般的な撮像装置では、撮像素子の受光面に、カラーフィルタを設け、透過する光の分光特性に選択性を持たせる。
【００３１】
具体的には、受光面上に２次元に配された各画素の受光部上に、緑色を透過するＧフィルタ、赤色を透過するＲフィルタ、青色を透過するＢフィルタをシリコンの受光部上に配する。
【００３２】
上記のようなカラーフィルタを配することにより、各画素の受光感度に波長選択性を持たせており、Ｇフィルタを有する画素は可視領域の中心付近（緑色）の光に対し感度を持つ。
【００３３】
同様に、Ｂフィルタを有する画素は可視領域の中で短波長より（青色）の光に対し感度を持ち、Ｒフィルタを有する画素では、可視領域の中で長波長より（赤色）の光に対し感度を持つ画素で構成されている。
【００３４】
カラーフィルタの配置の組み合わせ方としてベイヤー配列等があるが、従来からよく知られているため、ここでは省略する。
【００３５】
図３（ａ）は前記撮像素子の分光感度特性である。
【００３６】
図３（ａ）で注目すべき点は、各色フィルタを有する画素は、紫外光、赤外光に対し感度を有する事である。
【００３７】
可視光以外の光をカットするため、図４に示すような分光透過率特性を有する光学フィルタ１００５を図１（ｄ）の様に撮像素子上に配する。肉眼で見ることの出来ない紫外光や、赤外光を光学フィルタ１００５でカットし、肉眼で見た映像に近い画像が得られる。
【００３８】
一般的なデジタルカメラに使用される光学フィルタ１００５としては、赤外光のみをカットする分光透過率特性を有するが、以下では赤外光及び紫外光をカットする分光透過率特性を有する光学フィルタとして説明する。
【００３９】
上記光学フィルタ１００５を図１（ｃ）のように、撮像素子の前面に配置した場合の撮像素子の分光感度特性は図３（ｂ）の様になる。
【００４０】
本実施例におけるデジタルカメラの撮像装置の分光感度特性としては、図３（ｂ）の特性が用いられる。
【００４１】
マーキング材１００３の材質としては、可視光を透過し、かつ可視光以外の光の一部波長を透過させない材料が必須となる。
【００４２】
具体的には、下記の様な光学特性が挙げられる。
（１）可視領域で透明であり、かつ紫外光を吸収する光学特性を有する
（２）可視領域で透明であり、かつ紫外光を反射する光学特性を有する
（３）可視領域で透明であり、かつ赤外光を吸収する光学特性を有する
（４）可視領域で透明であり、かつ赤外光を反射する光学特性を有する
上記（１）から（４）のマーキング材１００３で記されたマーク（文字、数字、図形情報）は、光学フィルタを外した状態で赤外光または紫外光に感度を有するカメラを使用して読み取ることが出来る。
【００４３】
具体的には、（１）の場合は紫外光を吸収することにより、紫外光に感度を有するカメラで撮影すると、前記撮影で得られる画像はマーキング材１００３を写した部分が暗くなることにより、情報を読み取ることが出来る。
【００４４】
また、（２）の場合は紫外光を反射することにより、紫外光に感度を有するカメラで撮影すると、前記撮影で得られる画像はマーキング材１００３を写した部分が明るくなることにより、情報を読み取ることが出来る。
【００４５】
なお、（１）、（２）のマーキング材１００３を使用する場合は、短波長側（紫外光）のみをカットする特性を有する光学フィルタ１００５を用いても、同様な効果を得る事が出来る。
【００４６】
また、（３）の場合は赤外光を吸収することにより、赤外光に感度を有するカメラで撮影すると、前記撮影で得られる画像はマーキング材１００３を写した部分が暗くなることにより、情報を読み取ることが出来る。
【００４７】
また、（４）の場合は赤外光を反射することにより、赤外光に感度を有するカメラで撮影すると、前記撮影で得られる画像はマーキング材１００３を写した部分が明るくなることにより、情報を読み取ることが出来る。
【００４８】
なお、（３）、（４）のマーキング材１００３を使用する場合は、長波長側（赤外光）のみをカットする特性を有する光学フィルタ１００５を用いても、同様な効果を得る事が出来る。
【００４９】
また、上記（１）から（４）のいずれかの特性を有する場合では、光学フィルタ１００５を外した状態で撮影を行うことにより、マーキングの内容を読み取ることが可能となる。
【００５０】
通常、太陽などの光には、可視光の他に紫外、赤外領域の波長成分が含まれるため、マーキング材１００３を通過し受光面に入射する光と、マーキング材１００３を透過しないで受光面に入射する光で、分光スペクトルが異なる。
【００５１】
（１）、（２）のマーキング材１００３では、紫外光を透過しないため、被写体からの光に紫外光が含まれる場合、マーキング材１００３を透過した光には、紫外領域の波長が含まれず、マーキング材１００３を透過しなかった光に比べ撮像素子の画素の信号値が低くなる。
【００５２】
（３）、（４）のマーキング材１００３では、赤外光を透過しないため、被写体からの光に赤外光が含まれる場合、マーキング材１００３を透過した光には、赤外領域の波長が含まれず、マーキング材１００３を透過しなかった光に比べ撮像素子の画素の信号値が低くなる。
【００５３】
このようにして、マーキング材１００３で覆った部分とそれ以外の部分で明暗差をつけることが出来る。
【００５４】
遮られない部分が暗い画像が取得され、前記画像よりマーキングされた情報を読み取ることが出来る。
【００５５】
上記明暗差を利用して、撮像素子のマーキング内容を読み取ることが可能となる。
【００５６】
上記のようなマーキング材１００３を使用し、かつ、図４に示すような分光透過率を持つ光学フィルタ１００５を撮像素子の上に重ねることにより、マーキング材１００３を含む層に届く光が可視領域に限定される。このため、撮像装置として使用した場合にでは画像にはマーキング材１００３の影が見えなくなり、マーキングしていない場合と同様の画像を得ることが出来る。
【００５７】
上記で述べたマーキング方法としては、数字、アルファベット等の文字やバーコード、２次元バーコードなどの図形を使用することが想定される。
【００５８】
また、上記文字や図形は、撮像面を覆うように大きくマーキングされることが好ましい。
【００５９】
このように、大きな文字や図形で撮像面を覆わせる理由としては、マーキングが小さい場合に比し、下記のような光学フィルタ１００５を外した撮影への予防策として有効であるためである。
【００６０】
ユーザが、感度を高める等の目的で改造を行い、光学フィルタを外して紫外光や赤外光を取り込もうとすることがある。
【００６１】
上記の様な使用方法は、設計時に意図していない波長領域の光を取り込むことになり、センサの色信号の再現性を著しく低下させるため好ましくない。
【００６２】
上記のような光学フィルタを外した状態の使用に対しては、マーキング材１００３を撮像面の大部分を覆うように施しておけば、マーキング材１００３の施された形と同じ形が撮影画像に明暗差をもって写り込むことになる。
【００６３】
上記のようにして、光学フィルタを取り除き赤外光カメラとして使用するなどの、設計者の意図しない使用方法を防止することが出来る。
【００６４】
ここでは、（１）〜（４）の光学的特性を持つ材料の詳細を述べないが、一般的な例を紹介する。
【００６５】
まず（１）については、液晶表示装置の光学フィルムに供される、ホウケイ酸ガラスが挙げられる。
【００６６】
また、（２）、については、上記に述べた光学フィルタ１００５に含まれるような、異なる屈折率を持つ物質の多層構造体（ＭｇＦ２，シリカなどの低屈折率の誘電体材料と二酸化ジルコニウム，酸化チタンなどの高屈折率の誘電体材料との積層構造体）や、酸化亜鉛や酸化チタンを含む塗料が挙げられる。
【００６７】
また、（３）についてはプラズマディスプレイパネルなどに使用される、近赤外吸収フィルムが挙げられる。前記近赤外吸収フィルムには、ジモニウム系、シアニン系の近赤外吸収色素を分散した有機膜などが挙げられる。
【００６８】
また、（４）については、上記に述べた光学フィルタ１００５に含まれるような、異なる屈折率を持つ物質の多層構造体（誘電体材料と銀などの金属をスパッタリングなどによって交互に積層したもの）がある。
【００６９】
また、金属を使用しない構成として、左記に述べたＭｇＦ２，シリカなどの低屈折率の誘電体材料と二酸化ジルコニウム，酸化チタンなどの高屈折率の誘電体材料との積層構造体がある。
【００７０】
上記のように、可視光に対し透明な特性を持つマーキング材（インクや構造材など）を用いて、撮像面の上に文字や数字、図形などを記すことにより、撮影される画像にマーキング材１００３の影が見えることのないマーキングを可能にした。
【００７１】
さらに、光学フィルタ１００５を外した、設計者の意図しない使用方法を防止することが出来る。
【００７２】
本実施例では、マーキング材１００３をパッケージで封止された外側に配した構成で説明したが、マーキング材１００３をパッケージで封止された内部に配しても良い。
【００７３】
上記について、図２を参照して説明する。
【００７４】
図１（ａ）では保護ガラス１００４の表面上にマーキングを施していたのに対し、図２（ａ）では、撮像面１００２の表面にマーキングを施している。
【００７５】
また図１（ｂ）に対し、図２（ｂ）では保護ガラス１００４越しに透けて見えるマーキング材１００６を、赤外光または紫外光に感度を有するカメラを使用して読み取ることが出来る。また、この状態の撮像素子を用いて、撮影を行ってもマーキング材１００３の影を撮影画像に写すことが出来る。。
【００７６】
図２（ｃ）は、図１（ｃ）同様に撮像素子上に光学フィルタ１００５を配した状態である。
【００７７】
この状態では、上記赤外光または紫外光に感度を有するカメラを使用しても情報を読み取ることは出来ず、撮影される画像にもマーキング材１００３の影は映らない。
【００７８】
上記のように図２（ｄ）は図１（ｄ）に対応するが、マーキング材の配置のみが異なる。
【００７９】
また、１００５は撮像装置に組み付ける際に、光路上に配置される光学フィルタである。
【００８０】
マーキング材１００３をパッケージで封止された内部に配することにより、マーキング材１００３を拭き取る、削り取る等の方法で容易に除去することが出来なくなる。
【００８１】
上記のように、マーキング材１００３をパッケージで封止された内部に配することにより、マーキングされた情報の偽造や消去を防止することが出来る。
【００８２】
また、同様な理由から、撮像面であるセンサチップ１００２の上だけでなく、保護ガラス１００４の封止される側の面にマーキング材１００３を配置しても良い。
【実施例２】
【００８３】
実施例１では、マーキング材１００３の光学特性について、可視光以外の光の吸収、反射の特性を利用した。
【００８４】
上記構成では、マーキング材１００３によって記された情報を読み取るために、光学フィルタ１００５を外した状態で撮影を行うか、撮像素子自体を赤外や紫外光に感度を持つカメラで撮影する必要がある。
【００８５】
上記のように、実施例１では肉眼で直接読み取ることは困難である。
【００８６】
本実施例では、マーキング材１００３によって記された情報を、さらに簡単な手段で読み取ることのできる撮像素子および撮像装置について説明する。
【００８７】
実施例２では、可視領域で透明な光学特性を持ち、かつ紫外光を受けると可視領域の光を発光する材料をマーキング材１００３として用いる。
【００８８】
マーキング材１００３が上記特性を有する場合では、紫外光をカットする光学フィルタ１００５を外した状態で、撮像素子にブラックライトを照射することにより、マーキング材１００３が可視光で発光し、記された情報を読み取ることが出来る。
【００８９】
さらに、ユーザが光学フィルタを外した状態での撮影を行おうとした場合、紫外光に対し発光するため、実施例１と同様に、マークキングされた文字や図形などが撮影画像に写り込む。
【００９０】
実施例１同様、上記文字や図形は、撮像面を覆うように大きくマーキングされることが好ましい。
【００９１】
このように、大きな文字や図形で撮像面を覆わせる理由としては、マーキングが小さい場合に比し、下記のような光学フィルタ１００５を外した撮影への予防策として有効であるためである。
【００９２】
ユーザが、感度を高める等の目的で改造を行い、光学フィルタ１００５を外して紫外光や赤外光を取り込もうとすることがある。
【００９３】
上記の様な使用方法は、設計時に意図していない波長領域の光を取り込むことになり、センサの色信号の再現性を著しく低下させるため好ましくない。
【００９４】
上記のような光学フィルタ１００５を外した状態の使用に対しては、マーキング材１００３を撮像面の大部分を覆うように施しておけば、マーキング材１００３の施された形と同じ形が撮影画像に明暗差をもって写り込むことになる。
【００９５】
このため、マークを撮像面の大部分を覆うように施しておけば、光学フィルタを外した状態ではマークの塗布した形状と同じ像が写り込むことになる。
【００９６】
上記のようにして、光学フィルタ１００５を取り除き赤外光カメラとして使用するなどの、設計者の意図しない使用方法を防止することが出来る。
【００９７】
上記のような光学特性を持つ材料としては、紫外光を含む光線を受け発光する有機系樹脂を主成分とする有機系塗料に、合成樹脂微粒子をフルオレセイン、ローダミン、アクリフラビン、クロロアルミニウムフタロシアニン等の有機色素による蛍光染料で染色することにより作成された蛍光顔料を配合した塗料などが挙げられる。
【００９８】
実施例１同様に、図１や図２のように、可視光に対し透明な特性を持つマーキング材（インクや構造材など）を用いて、撮像面の上に文字や数字、図形などを記すことにより、撮影される画像に影響を与えることのないマーキングを可能にした。
【００９９】
また、撮像面や保護部材の裏面などの、パッケージの内側にマーキングを施すことによりマーキングされた情報の改竄や消去を防止することが出来る。
【０１００】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【符号の説明】
【０１０１】
１００１  パッケージ下部
１００２  センサチップ
１００３  マーキング材
１００４  保護ガラス
１００５  光学フィルタ
１００６  保護ガラス越しに透けて見えるマーキング材  
【図１】
2012089716.tif 000003
【図２】
2012089716.tif 000004
【図３】
2012089716.tif 000005
【図４】
2012089716.tif 000006