JP2006041596A

JP2006041596A - 固体撮像素子検査装置および固体撮像素子のシェーディング補正方法

Info

Publication number: JP2006041596A
Application number: JP2004214167A
Authority: JP
Inventors: Hideo Akechi; 秀雄明地
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2004-07-22
Filing date: 2004-07-22
Publication date: 2006-02-09

Abstract

【課題】キズ、しみなどの画質欠陥を減衰することなく、画素データのシェーディングを補正する。
【解決手段】固体撮像素子７のすべての光電変換セルからの画素データを、順次Ａ／Ｄ変換器２でディジタル信号に変換し、光電変換セルの配列に対応させて記憶器３に記憶する。記憶器３に取り込んだ画素データＡと、被検査素子の固体撮像素子７と同等のシェーディング特性を持つ複数サンプルから作成のシェーディング補正用画素データＢをデータ処理回路５に取り込む。データ処理回路５において、シェーディング補正用画素データＢを基に固体撮像素子７の画素データＡから、光電変換セルの配列に対応して黒基準データ領域を除く有効画素データ領域にて除算し、一定のオフセットを入力してシェーディング補正を行う。シェーディング補正した画素データを基に所定の演算処理を行い、欠陥検査のために所定の閾値を設けることで良否判定を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、携帯電話やディジタルスチルカメラなどに使われるＣＣＤ（Charge Coupled Device）に代表される固体撮像素子の検査方法に関し、固体撮像素子の画質特性を検査・評価するために、画素データのシェーディングを補正する方法に関するものである。

従来より、電気的信号にて画像を取得するために複数の受光素子を配列配置したデバイスであるＣＣＤが利用されているが、近年、ＣＣＤの高解像度化を実現するために個々の受光素子の大きさを縮小し、１つのＣＣＤに多数の受光素子を配列する技術が研究されている。

受光素子の縮小化はＣＣＤの感度の低下および出力電圧の低下をもたらす。そこで、各受光素子に微小なレンズ（以下、マイクロレンズという）を積層し、受光部位に光を集光させることによりＣＣＤの感度の低下および出力電圧の低下を防止する技術が開発されている。

マイクロレンズが形成されたＣＣＤを用いて撮影を行う場合、マイクロレンズの影響を受けて光の入射方向により受光素子からの出力が大きく変化する。一般的には、ＣＣＤの周縁部の受光素子では光が傾斜して入射し、ＣＣＤの中央部の受光素子に比べて、周縁部の受光素子からの出力が低下する。その結果、得られた画像の周縁部の輝度が低下するといういわゆるシェーディングが発生する。

このため、このようなシェーディングをなくす技術の開発が求められている。

図４（ａ）〜図４（ｃ）はこのようなマイクロレンズの影響によりシェーディングが発生する様子を説明するための図である。ただし、光学系のレンズによる周辺光量落ちおよび受光素子の光電変換特性のばらつきはないものとする。図４（ａ）はＣＣＤ１０上の光軸中心Ｚに対する左右方向の端点Ｃａ，Ｃｂおよび上下方向の端点Ｃｃ，Ｃｄの位置を示す図である。

図４（ｂ）中の符号１１にて示すグラフは、ＣＣＤ１０を用いて均一照明された均一濃度の被写体を撮影した場合の端点Ｃａ，中心Ｚ，端点Ｃｂに沿う直線上に並ぶ受光素子からの出力に応じた画像中の輝度分布を示しており、中心Ｚに対して両端点Ｃａ，Ｃｂにおける輝度が低下する様子を示す。また、図４（ｃ）中の符号１２にて示すグラフは、同様の条件で撮影を行った場合の端点Ｃｃ，中心Ｚ，端点Ｃｄに沿う直線上に並ぶ受光素子からの出力に応じた画像中の輝度分布を示し、中心Ｚに対して両端点Ｃｃ，Ｃｄにおける輝度が低下する様子を示す。

このように、マイクロレンズを有するＣＣＤ１０にて撮影を行う場合、画像の周縁部で輝度の低下、すなわちシェーディングが顕著に発生する。

マイクロレンズによるシェーディングの影響を取り除くには各受光素子からの出力の低下量を補正することにより取り除くことができる。例えば、図４（ｂ）における中心Ｚでの輝度を１とした場合に、端点Ｃａでの輝度がＬａであったとすると、端点Ｃａに位置する受光素子の出力を１／Ｌａ倍することにより端点Ｃａにおける輝度を適正に補正することができる。また、図４（ｃ）においても端点Ｃｃにおける輝度がＬｃであるとすると、端点Ｃｃに位置する受光素子の出力を１／Ｌｃ倍することにより端点Ｃｃにおける輝度を適正に補正することができる。

同様の補正を図４（ｂ）および図４（ｃ）に示すグラフ１１，１２に基づいて各受光素子に行うことにより両端点Ｃａ，Ｃｂ間および両端点Ｃｃ，Ｃｄ間に並ぶ受光素子からの出力が適正に補正され、図４（ｂ）および図４（ｃ）中に符号１３，１４にて示すグラフのように均一な輝度特性を得ることができる（特許文献１参照）。
特開２０００−２３６４８０号公報

しかしながら、固体撮像素子の画質欠陥検査において、前記従来のシェーディング補正方法を行うと、画素データのキズやしみ、ムラなどの画質欠陥までも補正してしまうため、検査には使用できないという問題があった。

本発明は、前記従来技術の問題を解決することに指向するものであり、キズ、しみなどの画質欠陥を減衰することなく、画素データのシェーディングを補正する固体撮像素子検査装置および固体撮像素子のシェーディング補正方法を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明に係る固体撮像素子検査装置は、複数の光電変換セルを有する固体撮像素子と、固体撮像素子の各光電変換セルから画素データを読み出し、画素データに対して所定の演算処理を施す処理手段と、処理手段の演算結果を基に固体撮像素子の特性評価を行う固体撮像素子検査装置であって、所定のシェーディング補正用画素データを保持する記憶手段を備え、処理手段の演算処理は固体撮像素子から読み出した画素データを記憶手段から読み出したシェーディング補正用画素データで除算する処理を含むこと、さらに、シェーディング補正用画素データを、固体撮像素子の複数の光電変換セルから読み出した画素データの平均値を演算することにより取得することを特徴とする。

また、固体撮像素子のシェーディング補正方法は、複数の光電変換セルを有する固体撮像素子の各光電変換セルから画素データを読み出し、画素データを所定のシェーディング補正用画素データで除算処理し、固体撮像素子のシェーディングを補正すること、さらに、シェーディング補正用画素データを、固体撮像素子の複数の光電変換セルから読み出した画素データの平均値を演算することにより取得することを特徴とする。

前記固体撮像素子検査装置および固体撮像素子のシェーディング補正方法によって、画像データのキズやしみ、ムラなどの画質欠陥を減衰することなく、画像データのシェーディング補正ができる。

本発明によれば、キズ、しみなどの画質欠陥を減衰することなく、画素データのシェーディングを補正することができるという効果を奏する。

以下、図面を参照して本発明における実施の形態を詳細に説明する。

図１は本発明の実施の形態における固体撮像素子検査装置の概略構成を示すブロック図である。図１に示す固体撮像素子検査装置８は、Ａ／Ｄ変換器２と、記憶器３と、シェーディング補正用画素データ記憶器４と、データ処理回路５と、駆動回路１と、コントローラ６とを備えて構成される。

被検査素子である固体撮像素子７は、駆動回路１により駆動されることにより当該固体撮像素子７の各光電変換セルから画素データが出力される。Ａ／Ｄ変換器２は、固体撮像素子７からの出力信号をディジタル信号に変換する。Ａ／Ｄ変換器２からのディジタル信号は記憶器３に記憶される。記憶器３に記憶された画素データは、データ処理回路５に入力される。

また、シェーディング補正用画素データ記憶器４には、予め作成されたシェーディング補正用画素データが記憶されており、データ処理回路５に入力される。データ処理回路５は、記憶器３からの入力された画素データＡとシェーディング補正用画素データ記憶器４から入力された画素データＢを比較、演算処理を行ってシェーディング補正を施し、その後、欠陥検査のために所定の閾値を設けることで良否判定を行うようになっている。コントローラ６は、本装置におけるデータ処理の動作手順を制御するようになっている。

図２は、図１におけるシェーディング補正用画素データＢの具体的な構成例を示す図である。従来の技術と同様に、均一照明された均一濃度の被写体を撮像して、予め被検査素子の固体撮像素子７と同等のシェーディング特性を持った複数サンプルの画素データを記憶し、その各サンプル画素データを加算、平均化した画素データを作成する。なお、平均化された画素データはキズ、しみなどのノイズ成分を含んでいるので、メディアン処理などを実施し、平滑化しておくことが望ましい。そして、平滑化された画素データをシェーディング補正用画素データＢとして、シェーディング補正用画素データ記憶器４へ入力、記憶しておく。

図３は、本実施の形態の固体撮像素子検査装置のシェーディング補正方法を示す図である。光電変換セルの配列に対応する画素データであって、黒基準データ領域を除く有効画素データ領域について、被検査素子である固体撮像素子７の画素データＡをシェーディング補正用画素データＢで除算し、一定のオフセットを入力することでシェーディング補正が行われる。

次に、前述のように構成された本実施の形態の動作について説明する。図１において、固体撮像素子７は、駆動回路１により駆動され、固体撮像素子７から各光電変換セルのデータが順次画素データとして出力される。この画素データは、順次Ａ／Ｄ変換器２により、例えば１２ビットのディジタル信号に変換され、記憶器３に光電変換セルの配列に対応して記憶される。このような動作を固体撮像素子７のすべての光電変換セルについて行う。

次に、記憶器３に取り込まれた画素データＡは、データ処理回路５に取り込まれる。同時に、被検査素子の固体撮像素子７と同等のシェーディング特性を持った複数サンプルから作成したシェーディング補正用画素データＢもデータ処理回路５に取り込まれる。

データ処理回路５では、シェーディング補正用画素データＢを基に、固体撮像素子７の光電変換セルの配列に対応する画素データＡについて、黒基準データ領域を除く有効画素データ領域で除算し、一定のオフセットを入力することで、シェーディング補正が行われる。そしてシェーディング補正した画素データを基に所定の演算処理を行って、その後、欠陥検査のために所定の閾値を設けることで良否判定を行う。

本実施の形態によれば予め複数サンプルの平均画素データを記憶しておき、被検査素子である固体撮像素子７の画素データと比較、演算処理することにより、固体撮像素子７のすべての画素に対して、キズ、しみなどの欠陥を減衰することなく、シェーディングの補正を容易にすることができ、これにより固体撮像素子７のすべての画素に対してキズ等の欠陥検査をすることができる。

本発明に係る固体撮像素子検査装置および固体撮像素子のシェーディング補正方法は、キズ、しみなどの画質欠陥を減衰することなく、画素データのシェーディング補正ができ、携帯電話やディジタルスチルカメラなどに使われるＣＣＤに代表される固体撮像素子の画質特性を検査・評価するのに有用である。

本発明の実施の形態における固体撮像素子検査装置の概略構成を示すブロック図本実施の形態におけるシェーディング補正用画素データＢの具体的な構成例を示す図本実施の形態のおける固体撮像素子検査装置のシェーディング補正方法を示す図ＣＣＤにおけるマイクロレンズの影響によりシェーディングの発生する様子を説明する図

符号の説明

１駆動回路
２Ａ／Ｄ変換器
３記憶器
４シェーディング補正用画素データ記憶器
５データ処理回路
６コントローラ
７固体撮像素子
８固体撮像素子検査装置
１０ＣＣＤ

Claims

複数の光電変換セルを有する固体撮像素子と、前記固体撮像素子の各光電変換セルから画素データを読み出し、前記画素データに対して所定の演算処理を施す処理手段と、前記処理手段の演算結果を基に前記固体撮像素子の特性評価を行う固体撮像素子検査装置であって、
所定のシェーディング補正用画素データを保持する記憶手段を備え、前記処理手段の演算処理は前記固体撮像素子から読み出した画素データを前記記憶手段から読み出したシェーディング補正用画素データで除算する処理を含むことを特徴とする固体撮像素子検査装置。
前記シェーディング補正用画素データを、固体撮像素子の複数の光電変換セルから読み出した画素データの平均値を演算することにより取得することを特徴とする請求項１記載の固体撮像素子検査装置。
複数の光電変換セルを有する固体撮像素子の各光電変換セルから画素データを読み出し、前記画素データを所定のシェーディング補正用画素データで除算処理し、前記固体撮像素子のシェーディングを補正することを特徴とする固体撮像素子のシェーディング補正方法。
前記シェーディング補正用画素データを、固体撮像素子の複数の光電変換セルから読み出した画素データの平均値を演算することにより取得することを特徴とする請求項３記載の固体撮像素子のシェーディング補正方法。