JP2007017341A - 固体撮像素子の検査装置および検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 色むらを形状や位置によらず正確に検出することが固体撮像素子の検査装置および検査方法を提供する。
【解決手段】 ＣＣＤイメージセンサが露光された後、ＣＣＤイメージセンサを駆動して画像データを取得し、取得した画像データに対してデジタル化し、補間処理を施す。次いで、この画像データをＲ，Ｇ，Ｂの色別の画像プレーンに分割し、各画像プレーンのゲイン調整を行い、平滑化してランダム雑音を取り除く。そして、Ｒ，Ｇ，Ｂの各画像プレーン間の画素データ比を対応する画素ごとに算出し、各画素データ比を規格値（最大値および最小値）と比較して合否を判定する。ＣＣＤイメージセンサは、各画素データ比が規格値の範囲内であれば検査合格とされ、規格値の範囲外であれば、色むら不良として検査不合格とされる。
【選択図】 図５

Description

本発明は、固体撮像素子の検査装置および検査方法に関し、詳しくは、色むらを検出するための技術に関する。

デジタルカメラなどに搭載され、フォトダイオードによって被写体光を光電変換して電子的な画像データを生成するＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサなどの固体撮像素子が普及している。通常、固体撮像素子は、各フォトダイオードに入射させる光の色を決めるカラーフィルタを備えており、これによりカラー化された画像データを生成することができる。

ところで、固体撮像素子のフォトダイオードは、製造プロセスのばらつきなどにより受光特性が不均一となることがあり、また、カラーフィルタは、染色むら（塗布むら）などにより色特性が不均一となることがある。これにより、画像データに、局所的または広範囲にわたって色むらが生じることがあり、この色むらを検出するため手法がいくつか知られている（例えば、特許文献１，２参照）。
特開平５−６０６５０号公報 特開２００４−１４０７１４号公報

特許文献１，２記載の手法では、画像データ内の複数の領域について色の評価値（平均値や色ベクトル）を算出し、これを所定の規格値と比較することで色むらを検出するようにしている。しかしながら、実際の色むらは、形状がさまざまであり、発生する位置も定まっていないため、一見似たような色むらであっても、評価値を算出する各領域の大きさと位置との関係により正確に検出されないことがある。例えば、評価値を算出する各領域の大きさに比べて色むらの大きさが極端に小さい場合や、各領域に同じような色むらが位置する場合には検出が困難となる。

本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、色むらを形状や位置によらず正確に検出することが固体撮像素子の検査装置および検査方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の固体撮像素子の検査装置は、固体撮像素子から取得した画像データを色別の複数の画像プレーンに分割する色分割手段と、前記各画像プレーン間の画素データ比を対応する画素ごとに算出する画素データ比算出手段と、前記画素データ比に基づいて合否を判定する合否判定手段とを備えたことを特徴とする。

なお、前記合否判定手段は、前記画素データ比を所定の規格値と比較して合否を判定することが好ましい。また、前記合否判定手段は、前記画素データ比を所定の規格値と比較し、規格外の前記画素データ比に対応する画素の密集度を所定の基準値と比較して合否を判定することも好ましい。

上記目的を達成するために、本発明の固体撮像素子の検査方法は、固体撮像素子から取得した画像データを色別の複数の画像プレーンに分割し、前記各画像プレーン間の画素データ比を対応する画素ごとに算出し、前記画素データ比に基づいて合否を判定することを特徴とする。

本発明は、固体撮像素子から取得した画像データを色別の複数の画像プレーンに分割し、前記各画像プレーン間の画素データ比を対応する画素ごとに算出し、前記画素データ比に基づいて合否を判定するので、色むらを形状や位置によらず正確に検出することができ、また、固体撮像素子の光感度によらず、規格値を一様に定めることができる。

図１において、検査対象のＣＣＤイメージセンサ（固体撮像素子）１０は、インターライン転送方式で構成され、入射光をその光量に応じた信号電荷に変換して蓄積する複数個のフォトダイオード（ＰＤ）１１と、ＰＤ１１の垂直列ごとに設けられ、各ＰＤ１１から信号電荷を読み出して垂直転送する複数本の垂直ＣＣＤ（ＶＣＣＤ）１２と、ＶＣＣＤ１２から転送される１水平ライン分の信号電荷を水平転送する水平ＣＣＤ（ＨＣＣＤ）１３と、ＨＣＣＤ１３から転送される信号電荷の電荷量に応じた信号電圧（画像データ）を出力する出力アンプ１４とを備える。

ＰＤ１１は、外形が八角形であって、所定のピッチでハニカム状に２次元配列されており、この上には、カラーフィルタやマイクロレンズ（図示せず）が積層されている。ＰＤ１１に入射される光の色はカラーフィルタによって決定され、Ｒを付したＰＤ１１には赤色の光、Ｇを付したＰＤ１１には緑色の光、Ｂを付したＰＤ１１には青色の光が入射される。カラーフィルタの色配列は、原色のベイヤー配列となっている。

ＶＣＣＤ１２、ＨＣＣＤ１３、および出力アンプ１４は、外部から入力される駆動パルスによって駆動され、ＰＤ１１に蓄積された信号電荷を順次、読み出し、垂直・水平転送した後、画像データを外部出力する。

図２は、ＣＣＤイメージセンサ１０から出力される画像データの色むらを検査する検査装置２０を示す。検査装置２０は、ＣＰＵ２１によって統括的に制御される。パルス発生器２２は、読み出しパルス、垂直転送パルス、水平転送パルスなどからなる駆動パルス群を発生してＣＣＤイメージセンサ１０を駆動し、ＣＣＤイメージセンサ１０に画像データを出力させる。

Ａ／Ｄ変換器２３は、ＣＣＤイメージセンサ１０から出力される画像データをデジタル信号に変換して信号処理回路２４に入力する。信号処理回路２４は、入力された画像データに対して補間処理（同時化処理）を施し、各画素に不足している色の画素データを生成する。例えば、Ｒ（赤）の画素に対しては、Ｇ（緑）およびＢ（青）の画素データを周囲から推定して求める。信号処理回路２４は、この補間処理によりＲ，Ｇ，Ｂの画素データが同数となった画像データを画像メモリ２５に入力する。画像メモリ２５は、入力された画像データを記憶する。

ＣＰＵ２１には、色分割部２６、ホワイトバランス（ＷＢ）処理部２７、平滑化処理部２８、画素データ比算出部２９、および合否判定部３０が構成されている。色分割部２６は、画像メモリ２５に記憶された画像データを、Ｒ，Ｇ，Ｂの色別に分け、図３（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、Ｒの画素データＲｘｙ（ｘ＝０〜ｍ，ｙ＝０〜ｎ）からなるＲ画像プレーン、Ｇの画素データＧｘｙ（ｘ＝０〜ｍ，ｙ＝０〜ｎ）からなるＧ画像プレーン、およびＢの画素データＢｘｙ（ｘ＝０〜ｍ，ｙ＝０〜ｎ）からなるＢ画像プレーンに分割する。なお、ｘ方向およびｙ方向はそれぞれ、ＣＣＤイメージセンサ１０の水平転送方向および垂直転送方向に対応する。

ＷＢ処理部２７は、白い被写体が白として再現されているかを判定するための所定の評価を行い、得られた評価値に基づき、Ｒ，Ｇ，Ｂの各画像プレーンの画素データを色ごとにゲイン調整する。例えば、Ｒ，Ｇ，Ｂの各画像プレーンの中央部分から画像データの平均値を算出し、各色の平均値が等しくなるようにゲイン調整を行う。

平滑化処理部２８は、各画像プレーンのランダム雑音を除去するために、所定領域ごとに平均化処理やメディアン処理などを施し、平滑化を行う。平均化処理を用いる場合には、各画素データの値を、その画素データとその周囲に隣接する画素データとを対象として算出した平均値に置き換える。メディアン処理を用いる場合には、各画素データの値を、その画素データとその周囲に隣接する画素データとを対象として算出したメディアン値に置き換える。

画素データ比算出部２９は、Ｒ，Ｇ，Ｂの各画像プレーンの画素データ（Ｒｘｙ，Ｇｘｙ，Ｂｘｙ）を相互に除算し、各画像プレーン間の画素データ比（Ｒｘｙ／Ｇｘｙ，Ｂｘｙ／Ｇｘｙ，Ｒｘｙ／Ｂｘｙ）を算出する。画素データ比算出部２９は、具体的には、図４（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、Ｒ画像プレーンをＧ画像プレーンで画素ごとに除算してＲ／Ｇプレーンを、Ｂ画像プレーンをＧ画像プレーンで画素ごとに除算してＢ／Ｇプレーンを、Ｒ画像プレーンをＢ画像プレーンで画素ごとに除算してＲ／Ｂプレーンをそれぞれ生成する。

合否判定部３０は、画素データ比算出部２９によって算出された各画像プレーン間の各画素データ比を、所定の規格値（最大値および最小値）と比較し、規格値を超える領域を色むらとして判定する。

次に、検査装置２０の作用を図６のフローチャートに沿って説明する。検査装置２０は、所定の光源下でＣＣＤイメージセンサ１０が露光された後、パルス発生器２２によってＣＣＤイメージセンサ１０を駆動して画像データを取得し、取得した画像データを、Ａ／Ｄ変換器２３によりデジタル化し、信号処理回路２４により補間処理を行った後、画像メモリ２５に格納する。

次いで、検査装置２０は、色分割部２６によって、画像メモリ２５に格納された画像データをＲ，Ｇ，Ｂの色別の画像プレーンに分割し、ＷＢ処理部２７によって各画像プレーンのゲイン調整を行い、平滑化処理部２８によって各画像プレーンを平滑化してランダム雑音を取り除く。

そして、検査装置２０は、画素データ比算出部２９によって、Ｒ，Ｇ，Ｂの各画像プレーン間の画素データ比を対応する画素ごとに算出し、合否判定部３０によって各画素データ比を規格値（最大値および最小値）と比較して合否を判定する。ＣＣＤイメージセンサ１０は、各画素データ比が規格値の範囲内であれば検査合格とされ、規格値の範囲外であれば、色むら不良として検査不合格とされる。

このように、本発明の検査装置２０は、ＣＣＤイメージセンサ１０のＰＤ１１に対応した画素ごとに評価値を算出し、これを規格値と比較して合否の判定を下すため、色むらを形状や位置によらず正確に検出することができる。また、検査装置２０は、この評価値として、Ｒ，Ｇ，Ｂの各画像プレーン間の画素データ比を用いているため、規格値を、無次元化された値として設定することができる。つまり、ＣＣＤイメージセンサ１０の光感度によらず、規格値を一様に定めることができる。

なお、上記実施形態では、合否判定部３０によって評価値を画素ごとに規格値と比較し、規格外の画素が１つでもあればこれを色むらと判定しているが、本発明はこれに限定されず、これに代えて、規格外の画素が所定数以上密集している場合にこれを色むらと判定するようにしてもよい。

図６は、上記実施形態をこのように変形した場合のフローチャートを示す。この例では、上記と同様にしてＲ，Ｇ，Ｂの各画像プレーン間の画素データ比を対応する画素ごとに算出した後、これを所定の規格値（最大値および最小値）と比較して、規格外の画素データ比に対応する画素の密集度（画素数）を算出して、これを所定の基準値と比較し、密集度が基準値以下であれば検査合格とし、密集度が基準値を超えれば色むら不良として検査不合格とする。

また、上記実施形態では、Ｒ／Ｇ，Ｂ／Ｇ，Ｒ／Ｂの画素データ比を評価値として用いているが、本発明はこれに限定されず、これ以外に例えば、Ｇ／Ｒ，Ｂ／Ｒ，Ｇ／Ｂの画素データ比を評価値として用いてもよい。

また、上記実施形態では、ＣＣＤイメージセンサ１０から出力される画像データがＲ，Ｇ，Ｂの原色の３色で構成される場合を例示して説明しているが、本発明はこれに限定されず、例えば、画像データがＣ（シアン），Ｍ（マゼンダ），Ｙ（イエロー）の補色の３色にＧ（緑）を加えた４色で構成される場合などにも同様に適用することができる。

また、上記実施形態では、固体撮像素子としてＣＣＤイメージセンサ１０を例示して説明しているが、本発明はこれに限定されず、他の固体撮像素子、例えば、ＣＭＯＳイメージセンサに対しても適用することができる。

ＣＣＤイメージセンサの構成を示す概略図である。 検査装置の構成を示すブロック図である。 Ｒ，Ｇ，Ｂの各画像プレーンを示す図である。 Ｒ／Ｇ，Ｂ／Ｇ，Ｒ／Ｂの各プレーンを示す図である。 検査装置の作用を示すフローチャートである。 本発明の変形例を説明するフローチャートである。

符号の説明

１０ ＣＣＤイメージセンサ
２０ 検査装置
２１ ＣＰＵ
２２ パルス発生器
２３ Ａ／Ｄ変換器
２４ 信号処理回路
２５ 画像メモリ
２６ 色分割部
２７ ホワイトバランス処理部
２８ 平滑化処理部
２９ 画素データ比算出部
３０ 比較判定部

Claims (4)

1. 固体撮像素子から取得した画像データを色別の複数の画像プレーンに分割する色分割手段と、前記各画像プレーン間の画素データ比を対応する画素ごとに算出する画素データ比算出手段と、前記画素データ比に基づいて合否を判定する合否判定手段とを備えたことを特徴とする固体撮像素子の検査装置。
2. 前記合否判定手段は、前記画素データ比を所定の規格値と比較して合否を判定することを特徴とする請求項１記載の固体撮像素子の検査装置。
3. 前記合否判定手段は、前記画素データ比を所定の規格値と比較し、規格外の前記画素データ比に対応する画素の密集度を所定の基準値と比較して合否を判定することを特徴とする請求項１記載の固体撮像素子の検査装置。
4. 固体撮像素子から取得した画像データを色別の複数の画像プレーンに分割し、前記各画像プレーン間の画素データ比を対応する画素ごとに算出し、前記画素データ比に基づいて合否を判定することを特徴とする固体撮像素子の検査方法。
   

Images