JP2000349956A - イメージセンサユニットの検査方法とその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 特にイメージセンサユニットの光電変換部の
光特性検査において、光出力とこの光出力のバラツキを
検査して、その良否を低コストで判断することを課題と
する。 【解決手段】 複数の光電変換部を有する光電変換装置
と、少なくとも、赤色、緑色、青色の光源を有する光照
射手段と、上記光照射手段の光を原稿面に照射する導光
手段と、を有するイメージセンサユニットの検査方法に
おいて、前記光照射手段のうち、第１の光源の光を照射
した場合のイメージセンサユニットの光出力をＶ１、第
２の光源の光を照射した場合のイメージセンサユニット
の光出力をＶ２、とした場合、上記Ｖ１と上記Ｖ２の比
を演算処理することを特徴とするものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は例えば、ファクシミ
リ、イメージスキャナ、あるいはディジタル複写機等の
画像読みとりを行うイメージセンサユニットの検査方法
に関し、特に、光源切り換え方式のカラーイメージセン
サユニットの分光感度特性バラツキの検査方法に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、電荷結合素子（ＣＣＤ）や光トラ
ンジスタ、光ダイオード、またそれらを用いた増幅型の
光電変換装置は、ラインセンサやエリアセンサとしてイ
メージスキャナ等の情報機器の原稿読み取り装置として
広く用いられている。

【０００３】また、近年、カラー画像読み取り装置とし
て、これまでのカラーフィルタ方式のカラーイメージセ
ンサに加えて、例えば特開平１０−９３７６５号公報に
開示されているような、光源切り換え式の密着型イメー
ジセンサ等も普及しはじめている。

【０００４】この光源切り換え方式の密着型イメージセ
ンサに用いる光電変換装置の光電変換部の平面構造、及
び断面構造の一例を図３に示す。光電変換部２と周辺回
路を同時に同一基板上に作製するような光電変換装置１
の場合、光電変換部２上は層間絶縁膜６や保護膜８など
の多層構造になっている。図３によれば、光電変換装置
１は、その平面図から光電変換部２が２３４画素分配置
され、その断面図から半導体基板３上に光電変換部２を
構成するホトダイオード４と、画素毎に分離する画素分
離領域５と、層間絶縁膜６と、隣接画素と画別する遮光
層７と、保護膜８とから構成されている。これら光電変
換部２上の各層の材質が違うと、屈折率が異なることに
よって、光の多重干渉が生じ、分光感度特性からわずか
な波長のずれによって感度が大きく変化する。

【０００５】従って、光電変換部２上の多層膜の膜厚が
ばらつくと分光感度特性は膜厚に応じてシフトし、色再
現が正確に不可能となり、色再現時に問題を生じる。

【０００６】この光電変換装置の分光感度特性のバラツ
キは、Ｒ，Ｇ，Ｂの３色毎の光源を照射して各色に対応
して画像を読み取る光源切り換え型のイメージセンサユ
ニットにおいて、画像における色ムラや色スジ等の原因
となり、光源切り換え型のイメージセンサユニットの画
像品質を大きく左右する重要な特性となるため、この分
光感度特性のバラツキをできるだけ簡便に、かつ正確に
検査することが非常に重要となる。

【０００７】一般的に分光感度特性の評価は、例えば、
分光器等を用いてタングステンやハロゲン等の白色光源
から、ある単一波長を選択し、その波長に対する光電変
換装置の光出力を順次測定することによりなされる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、光電変
換装置における分光感度特性のバラツキを検査するため
には、光電変換装置内の、おのおのの光電変換部につい
て分光感度特性を測定し、すべての光電変換部の分光感
度特性を比較しなければならない。例えば、光電変換装
置が３００画素分の光電変換部を有している場合には、
分光感度特性を３００画素分測定し、比較演算しなけれ
ばならず、検査に莫大な検査時間を要する。

【０００９】また、例えば上記の光電変換装置を、１５
チップマルチ実装して構成される密着型イメージセンサ
の場合、例えば上記の光電変換装置の３００画素のため
の検査時間の１５倍もの検査時間を要することになる。

【００１０】すなわち、従来技術においては、イメージ
センサユニットの分光感度特性のバラツキを簡便に検査
する検査手法は確立されておらず、従って、白黒原稿読
み取り装置用のイメージセンサユニットに比べて、ＲＧ
Ｂ３色の光源切り換え方式によるカラー原稿読み取り用
のイメージセンサユニットのコスト、特に検査コストが
非常に高いものとなっていた。

【００１１】本発明は、特にイメージセンサユニットの
光電変換部の光特性検査において、光出力とこの光出力
のバラツキを検査して、その良否を低コストで判断する
ことを課題とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
に、本発明は、複数の光電変換部を有する光電変換装置
と、少なくとも、赤色、緑色、青色の光源を有する光照
射手段と、上記光照射手段の光を原稿面に照射する導光
手段と、を有するイメージセンサユニットの検査方法に
おいて、前記光照射手段のうち、第１の光源の光を照射
した場合のイメージセンサユニットの光出力をＶ１、第
２の光源の光を照射した場合のイメージセンサユニット
の光出力をＶ２、とした場合、上記Ｖ１と上記Ｖ２の比
を演算処理することを特徴とするものである。

【００１３】［作用］本発明の検査方法は、光源切り換
えにおける赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）のう
ち、２種類の単一波長の光を照射した場合の光出力の比
を比較するものである。従って、光電変換装置に照射さ
れる光量分布の効果が除去され、分光感度特性のズレは
光出力の比の変化となって検出されるため、分光感度特
性のバラツキを簡便に評価することが可能となる。

【００１４】また、通常の光源を有するイメージセンサ
ユニットの検査時間と比較して、ほぼ同等の検査時間で
分光感度特性のバラツキを評価することが可能となり、
検査コストを低減することができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を用いて
本発明の詳細を説明する。

【００１６】［実施形態１］本実施形態はイメージセン
サユニットとして、光電変換装置を実装基板上にマルチ
実装したイメージセンサモジュールと光源とで構成され
る密着型イメージセンサを用い、その検査方法について
詳細を述べる。

【００１７】図１は本発明の検査フローの概略図、図２
は密着型イメージセンサの断面図、図３は密着型イメー
ジセンサに用いる光電変換装置の光電変換部の平面、及
び断面構造図、図４は密着型イメージセンサに用いる光
源の発光スペクトルである。

【００１８】まず、図２において、密着型イメージセン
サは、イメージセンサモジュール３１と、原稿からの反
射光を集光し光電変換部表面で結像させるレンズアレイ
３４と、赤色、緑色、青色の光を発生するＬＥＤ光源３
５と、光透過性の支持体３６と、筐体３７を組み立てる
ことにより構成されている。また、上記のイメージセン
サモジュール３１は、セラミック実装基板３２上に光電
変換装置１を１１チップマルチ実装し、さらに、光電変
換装置１の上には、光電変換装置１の保護を目的とし
て、シリコーン樹脂３３が設けられている。

【００１９】ここで、ＬＥＤ光源３５から赤色、緑色、
青色の光が時系列的に順次切り換えられて発光し、支持
体３６を介して副走査方向に対向移動する原稿３８を照
射し、その反射光がレンズアレイ３４により集光されて
光電変換装置１により入射する。光電変換装置１は入射
光量を赤色、緑色、青色毎に読み取り、カラー画像イメ
ージデータとして出力する。

【００２０】また、光電変換装置１は原稿３８の画像を
読み取る主走査方向の奥行き方向に１ラインの光電変換
部２を備えており、同様にセラミック実装基板３２及
び、ＬＥＤ光源３５、支持体３６、レンズアレイ３４も
奥行き方向に１ラインで構成されている。

【００２１】また、図３において、光電変換装置１は光
電変換部２が一次元状に２３４画素分設けられており、
従って、本実施形態における密着型イメージセンサの画
素数は、１１マルチチップとしているので、２３４×１
１＝２５７４０画素となる。

【００２２】また、光電変換部２には、半導体基板３に
形成されたホトダイオード４を用い、おのおののホトダ
イオード４は画素分離領域５、及び主としてアルミニウ
ムから成る遮光層７によって隣接画素と分離されてい
る。また、ホトダイオード４上部には層間絶縁膜として
主として酸化シリコンから成る層間絶縁膜６と、主とし
て窒化シリコンから成る保護膜８が形成されている。
尚、本実施形態においては光電変換部２にはホトダイオ
ード４を用いているが、例えばホトトランジスタ等でも
かまわない。

【００２３】図４において、本実施形態の密着型イメー
ジセンサに用いる赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）
のＬＥＤ光源の発光スペクトルである。本発明におい
て、できるだけ半値幅の狭い光源を用いた方が、分光感
度特性バラツキの検出感度が高められることから、本実
施形態においては、ＲとＢの２光源を用いている。

【００２４】尚、光源の半値幅は３０ｎｍ程度以下であ
ることが好ましく、２０ｎｍ以下であれば、より好まし
い。

【００２５】続いて、図１を用いて、本発明の検査方法
の詳細を述べる。

【００２６】本実施形態において、密着型イメージセン
サは、ファンクション検査Ｓ１０、ダーク特性検査Ｓ２
０、光特性検査Ｓ３０の、３種類の大項目から構成され
る検査方式で検査される。図１によれば、暗状態でファ
ンクション検査Ｓ１０とダーク特性検査Ｓ２０とを実行
する。

【００２７】ファンクション検査Ｓ１０には、密着型イ
メージセンサへの照射をオン・オフするオープン／ショ
ートＳ１１と、密着型イメージセンサに電源や走査クロ
ック等を供給して動作状態とするセンサ動作Ｓ１２と、
走査スタート信号と走査タイミング信号によりシフトレ
ジスタを動作するシフトレジスタ動作Ｓ１３と、上記密
着型イメージセンサの消費電力を測定する消費電流Ｓ１
４とで機能検査を達成する。密着型イメージセンサの各
光電変換装置１の動作と、シフトレジスタを動作させ
て、消費電流を測定する。

【００２８】また、ダーク特性検査Ｓ２０はダーク出力
／バラツキＳ２１で達成され、この密着型イメージセン
サにおける各光電変換装置１の各光電変換部２の暗状態
でのダーク出力値を検出し、その出力値時のバラツキを
検査する。

【００２９】また、光照射状態で光特性検査Ｓ３０は、
ＬＥＤ（Ｂ）による光出力／バラツキ（Ｖｐ＿Ｂ／ＰＲ
ＮＵ＿Ｂ）を測定する（Ｓ３１）。つぎに、ＬＥＤ
（Ｒ）による光出力／バラツキ（Ｖｐ＿Ｒ／ＰＲＮＵ＿
Ｒ）を測定する（Ｓ３２）。つぎに、ＬＥＤ（Ｇ）によ
る光出力／バラツキ（Ｖｐ＿Ｇ／ＰＲＮＵ＿Ｇ）を測定
する（Ｓ３３）。

【００３０】ここで、本発明の特徴は、光特性検査Ｓ３
０の部分であり、ＬＥＤ（Ｒ）光源照射時の光出力（Ｖ
ｐ＿Ｒ）、ＬＥＤ（Ｂ）光源照射時の光出力（Ｖｐ＿
Ｂ）を用いて分光感度特性のバラツキを検査することで
ある。密着型イメージセンサにおいては、特に、チップ
つなぎ部分における分光感度特性の不連続性が予想され
るため、本実施形態においては以下の方法を用いる。

【００３１】まず、光電変換装置の２３４画素を３９画
素ごとに６ブロックに分割する。そのブロックを、仮に
Ａ〜Ｆとすると、密着型イメージセンサは１１チップの
光電変換装置を有しているため、密着型イメージセンサ
の全画素を６６ブロックに分割することになる（１Ａ、
１Ｂ……１１Ｆ）。

【００３２】続いて、ＬＥＤ（Ｒ）照射時の光出力のブ
ロック内の平均値をそれぞれ、 Ｖｐ＿Ｒ（１Ａ）、Ｖｐ＿Ｒ（１Ｂ）、……、Ｖｐ＿Ｒ
（１１Ｆ）、 とし、ＬＥＤ（Ｂ）照射時の光出力のブロック内の平均
値をそれぞれ、 Ｖｐ＿Ｂ（１Ａ）、Ｖｐ＿Ｂ（１Ｂ）、……、Ｖｐ＿Ｂ
（１１Ｆ）、 とし、おのおののブロックのＬＥＤ（Ｒ）照射時の光出
力とＬＥＤ（Ｂ）照射時の光出力との比を、 Ｒ（１Ａ）、Ｒ（１Ｂ）、……、Ｒ（１１Ｆ） として得る。（但し、Ｒ（ｎ）＝Ｖｐ＿Ｂ（ｎ）／Ｖｐ
＿Ｒ（ｎ）） 従って、上記のＲ（ｎ）の値を用いて、あるブロックの
値で次ブロックを規格化した場合のズレ量をΔＲとする
と、 ΔＲ（ｎ／ｎ＋１）＝１−Ｒ（ｎ）／Ｒ（ｎ＋１） となり、以上を順次演算することにより、隣接ブロック
間における分光感度のズレを擬似的に把握することが可
能となる。また、ズレ量ΔＲ（ｎ）の値は画像品質に応
じて任意に設定することができる。

【００３３】この密着型イメージセンサの検査方法の光
特性検査において、試験用紙の例えば全面白色の原稿を
支持体３６上に載置して、図４に示す赤色のＬＥＤを光
源３５から照射してその時のブロック内の平均値Ｖｐ＿
Ｒを読み取り、続いて、図４に示す青色のＬＥＤを光源
３５から照射してその時のブロック内の平均値Ｖｐ＿Ｂ
を読み取り、そのバラツキ（Ｒ）（Ｂ）を読み取る。そ
のバラツキが一定のしきい値以上であったならば不良と
判断し、しきい値以下であればその光特性検査では良品
と判断する。

【００３４】本実施形態によって、例えば、光電変換装
置面に入射される光が光量分布が生じていても、その光
量分布が光源によらず一定であるため問題とならない。

【００３５】尚、本発明の特徴は、異なる２種類の単一
波長の光出力の比を何らかの形で演算処理することであ
るため、本実施形態における、光電変換装置に設けられ
た光電変換部の画素数、及びイメージセンサモジュール
に実装する光電変換装置のチップ数、演算に用いる分割
ブロック数、等は全て任意に設定することができ、上記
の値に限定されるものではない。

【００３６】更に、光源を有するイメージセンサユニッ
トの場合、通常、何らかの形で光源側のチェックも行う
ため、おのおのの光源の光出力を検査することは、上記
の光源チェックと同時に行うことができるため、検査時
間も問題とならない。

【００３７】尚、個別の画素、又はブロックの分光感度
特性を全て測定し、演算することを考慮すると、検査装
置、及び検査時間において本発明が非常に有効であるこ
とは明かである。

【００３８】［実施形態２］本実施形態は、光源、結像
手段、光電変換装置から構成されるイメージセンサユニ
ットについて、その検査方法を述べる。

【００３９】図５は本発明の検査フローに用いるイメー
ジセンサユニットのブロック図である。

【００４０】図５において、イメージセンサユニット
は、赤色、緑色、青色の光を発生するＬＥＤ光源３５の
ＬＥＤ３５R，３５B，３５Gと、ＬＥＤ光源の光を原稿
面にほぼ均一に照射する導光手段９、原稿からの反射光
を集光し光電変換部表面で結像させる結像手段１０、光
電変換装置１より構成されている。尚、光電変換装置１
は光電変換部２上に透明部材を有するパッケージ中に実
装されており、一次元状に１２８画素が設けられてい
る。

【００４１】また、ＬＥＤ光源３５については、実施形
態１と同様の光源を用いており、本実施形態においても
分光感度特性のバラツキを検出する検査目的で、ＲとＢ
の２光源を用いている。

【００４２】実施形態１のブロック内の平均値とは異な
るが、他は同様に、ＬＥＤ（Ｒ）照射時の光出力（Ｖｐ
＿Ｒ）、ＬＥＤ（Ｂ）光源照射時の光出力（Ｖｐ＿Ｂ）
を用い、本実施形態においては以下の方法を用いる。

【００４３】まず、光電変換装置の１２８画素全てにつ
いて、ＬＥＤ（Ｒ）照射時の光出力を、 Ｖｐ＿Ｒ（１）、Ｖｐ＿Ｒ（２）、……、Ｖｐ＿Ｒ（１
２８）、 ＬＥＤ（Ｂ）照射時の光出力を、 Ｖｐ＿Ｂ（１）、Ｖｐ＿Ｂ（２）、……、Ｖｐ＿Ｂ（１
２８）、 とし、おのおのの画素のＬＥＤ（Ｒ）照射時の光出力と
ＬＥＤ（Ｂ）照射時の光出力との比を、 Ｒ（１）、Ｒ（２）、……、Ｒ（１２８） として得る。（但し、Ｒ（ｎ）＝Ｖｐ＿Ｂ（ｎ）／Ｖｐ
＿Ｒ（ｎ）） 続いて、上記のＲ（ｎ）の全画素の平均値をＲａｖと
し、ある画素について平均値からのズレ量をΔＲとする
と、 ΔＲ（ｎ）＝１−Ｒ（ｎ）／Ｒａｖ となり、以上を順次演算することにより、おのおのの画
素における分光感度のズレを擬似的に把握することが可
能となる。また、平均値からのズレ量ΔＲ（ｎ）の値は
画像品質に応じて任意に設定することができる。従っ
て、上記平均値からのズレ量ΔＲ（ｎ）の値が設定量よ
り大きいときは当該イメージセンサユニットを不良品と
判断し、設定量より小さいときはバラツキの範囲内とし
て良品として扱う。

【００４４】本実施形態により、例えば、光電変換装置
面に入射される光が光量分布が生じていても、その光量
分布が光源によらず一定であるため問題とならない。

【００４５】本実施形態は光電変換装置のおのおのの画
素についての光出力比を全画素の光出力比の平均値と比
較したが、実施形態１に述べたように、ブロック単位に
分割しても構わない。

【００４６】尚、個別の画素、又はブロックの分光感度
特性を全て測定し、照合することを考慮すると、検査装
置、及び検査時間において本発明が非常に有効であるこ
とは明らかである。

【００４７】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の検査方法を
用いることにより、光源切り換え型のイメージセンサユ
ニットの画質に大きく影響する光電変換装置の分光感度
特性のバラツキ量を、非常に簡便に、かつ短い検査時間
で定量化することが可能になるため、高品質の光源切り
換え型のイメージセンサユニットを安価に提供すること
が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態１における検査フローの概略
図である。

【図２】本発明の実施形態１に用いた密着型イメージセ
ンサの断面図である。

【図３】本発明及び従来例の光電変換装置の光電変換部
の平面図、及び断面構造図である。

【図４】本発明の図２における光源の発光スペクトルで
ある。

【図５】本発明の実施形態２に用いたイメージセンサユ
ニットのブロック図である。

【符号の説明】

１ 光電変換装置 ２ 光電変換部 ３ 半導体基板 ４ ホトダイオード ５ 画素分離領域 ６ 層間絶縁膜 ７ 遮光膜 ８ 保護膜 ９ 導光板 １０ 結像手段 ３５ ＬＥＤ光源

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の光電変換部を有する光電変換装置
   と、少なくとも、赤色、緑色、青色の光源を有する光照
   射手段と、上記光照射手段の光を原稿面に照射する導光
   手段と、を有するイメージセンサユニットの検査方法に
   おいて、 前記光照射手段のうち、 第１の光源の光を照射した場合のイメージセンサユニッ
   トの光出力をＶ１、 第２の光源の光を照射した場合のイメージセンサユニッ
   トの光出力をＶ２、 とした場合、 上記Ｖ１と上記Ｖ２の比を演算処理することを特徴とす
   るイメージセンサユニットの検査方法。
2. 【請求項２】 前記第１の光源は上記光照射手段のう
   ち、最も半値幅の小さいＬＥＤであり、前記第２の光源
   は上記光照射手段のうち、２番目に半値幅の小さいＬＥ
   Ｄであることを特徴とする請求項１記載のイメージセン
   サユニットの検査方法。
3. 【請求項３】 前記第１の光源、及び前記第２の光源の
   発光スペクトルの半値幅は３０ｎｍ以下であることを特
   徴とする請求項１又は請求項２記載のイメージセンサユ
   ニットの検査方法。
4. 【請求項４】 複数の光電変換部を有する光電変換装置
   と、少なくとも、赤色、緑色、青色の光源を有する光照
   射手段と、上記光照射手段の光を原稿面に照射する導光
   手段と、を有するイメージセンサユニットの検査装置に
   おいて、 前記光照射手段の赤色と青色の光源を照射したときの前
   記光電変換部の光出力を検出する検出手段と、前記検出
   手段の各色の光源による前記光電変換部毎の光出力の平
   均値の比を演算する演算手段とを有し、前記光出力の平
   均値の比と隣接する前記光電変換部光出力の平均値の比
   とから前記光電変換装置のズレ量により前記イメージセ
   ンサユニットの良否を判断することを特徴とするイメー
   ジセンサユニットの検査装置。
5. 【請求項５】 複数の光電変換部を有する光電変換装置
   と、少なくとも、赤色、緑色、青色の光源を有する光照
   射手段と、上記光照射手段の光を原稿面に照射する導光
   手段と、を有するイメージセンサユニットの検査装置に
   おいて、 前記光照射手段の赤色と青色の光源を照射したときの前
   記光電変換部の光出力を検出する検出手段と、前記検出
   手段の各色の光源による前記光電変換部毎の光出力を演
   算する演算手段と、前記光電変換装置の全体の前記光出
   力の平均値を演算処理する演算処理部とを備え、演算手
   段の出力と前記演算処理部の前記平均値との比とから平
   均値からのズレ量により前記イメージセンサユニットの
   良否を判断することを特徴とするイメージセンサユニッ
   トの検査装置。