JP2007019967A - 固体撮像素子の検査装置および検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 複数の読み出し方式における欠陥画素の位置情報の取得を効率よく行うことができる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】 静止画撮影モード時には全画素読み出しで駆動され、動画撮影モード時には画素間引き読み出しで駆動されるＣＣＤイメージセンサを検査する検査工程において、ＣＣＤイメージセンサを全画素読み出しで駆動することによって得られた静止画フレームに対して平滑化処理を施して平滑化データを生成するとともに、静止画フレームと平滑化データとの差分データを生成し、この差分データを所定の基準値と比較することで静止画欠陥アドレスを検出する。そして、検出した静止画欠陥アドレスを、全画素読み出しと画素間引き読み出しとの読み出し方式の違いに基づいて変換することにより、動画フレームにおける動画欠陥アドレスを生成する。
【選択図】 図６

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、複数の読み出し方式で駆動される固体撮像素子の検査装置および検査方法に関する。

デジタルカメラなどの撮影装置に搭載される固体撮像素子として、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサが知られている。ＣＣＤイメージセンサの製造メーカは、欠陥画素の検出を行う検査工程を出荷前に実施しており、検査工程において得られた欠陥画素の位置情報を、ＣＣＤイメージセンサの出荷先であるカメラメーカに提供している。カメラメーカは、提供された位置情報を参照し、欠陥画素から出力される信号を不使用とする代わりに、欠陥画素の周囲の画素の信号から補間処理によって求めた値を用いるようにしている（例えば、特許文献１参照）。

欠陥画素の検出方法として、例えば、ＣＣＤイメージセンサから出力された撮像信号に対して所定の信号処理を施して画像データを生成した後、この画像データに対して平滑化処理を施すことによって平滑化データを生成し、画像データと平滑化データとの差分が所定の範囲外である画素を欠陥画素として検出する方法が知られている（例えば、特許文献２参照）。
特開平５−６８２０９号公報 特開平１１−１３２８９９号公報

製造メーカにおいては、ＣＣＤイメージセンサの製造コストを下げるため、上記検査工程を簡略化し、検査時間を短縮することが求められている。ところで、近年のデジタルカメラは、静止画撮影モードや動画撮影モードなど複数の撮影モードを備えており、ＣＣＤイメージセンサは、各撮影モードによって異なる読み出し方式で駆動される。静止画撮影モードでは、画素の解像度を最大にするために、例えば、すべての画素信号を独立に読み出す全画素読み出し（プログレッシブスキャン）が使用され、動画撮影モードでは、解像度を下げるために、例えば、画素間引き読み出しが使用される。

ＣＣＤイメージセンサの読み出し方式が異なると各画像データ（静止画フレームや動画フレーム）に反映される欠陥画素の位置が異なるため、製造メーカは、読み出し方式ごとに欠陥画素の検出を行うことによって、各読み出し方式に対する欠陥画素の位置情報をそれぞれ個別に取得しているのが現状である。しかしながら、これでは読み出し方式の数に応じて検査工程の時間が増大するため、非効率であり製造コストの上昇を招く。

本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、複数の読み出し方式における欠陥画素の位置情報の取得を効率よく行うことができる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、第１および第２の読み出し方式で固体撮像素子を駆動する駆動手段と、前記固体撮像素子を前記第１の読み出し方式で駆動することによって得られた画像データから欠陥画素の位置情報を検出する欠陥画素検出手段と、この欠陥画素検出手段によって検出された前記位置情報を、前記第１および第２の読み出し方式の違いに基づいて変換し、前記第２の読み出し方式における欠陥画素の位置情報を生成する位置情報変換手段とを備えたことを特徴とする。

なお、前記欠陥画素検出手段は、前記画像データを平滑化処理した平滑化データと前記画像データとの差分をとり、所定の基準値と比較することによって欠陥画素を検出することが好ましい。

また、前記第１の読み出し方式は、前記固体撮像素子の水平ラインを１ラインずつ順に読み出す全画素読み出し、前記第２の読み出し方式は、前記固体撮像素子の水平ラインをＮラインおきに読み出す画素間引き読み出しであり、前記位置情報変換手段は、前記欠陥画素検出手段によって検出された欠陥画素のうち、前記画素間引き読み出しで読み出される水平ラインに位置する欠陥画素の垂直方向のアドレスを（Ｎ＋１）で割ることによって、前記第２の読み出し方式における欠陥画素の位置情報を生成することが好ましい。

また、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、第１および第２の読み出し方式で駆動される固体撮像素子の検査方法において、前記固体撮像素子を第１の読み出し方式で駆動することによって得られた画像データから欠陥画素の位置情報を検出し、この位置情報を、前記第１および第２の読み出し方式の違いに基づいて変換し、前記第２の読み出し方式における欠陥画素の位置情報を生成することを特徴とする。

本発明によれば、固体撮像素子を第１の読み出し方式で駆動することによって得られた画像データから欠陥画素の位置情報を検出し、この位置情報を、前記第１および第２の読み出し方式の違いに基づいて、第２の読み出し方式における欠陥画素の位置情報に変換するので、第２の読み出し方式における欠陥画素の位置情報の取得のために新たに画像データを取得する必要がなく、検査工程の時間を短縮し、効率化を図ることができる。

図１は、検査対象のＣＣＤイメージセンサ（固体撮像素子）１０の構成を示す。ＣＣＤイメージセンサ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光電変換素子（フォトダイオード：ＰＤ）１１と、ＰＤ１１の垂直列毎に設けられ、各ＰＤ１１から読み出した信号電荷を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から転送された信号電荷を電荷量に応じた信号電圧（撮像信号）に変換して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内のＲ、Ｇ、Ｂの表記はカラーフィルタの色を示しており、Ｒが付されたＰＤ１１は赤色の光を、Ｇが付されたＰＤ１１は緑色の光を、Ｂが付されたＰＤ１１は青色の光を光電変換する。カラーフィルタの色配列は、いわゆるベイヤー配列となっている。

ＶＣＣＤ１２は、外部から供給される読み出しパルスおよび垂直転送パルスによって駆動され、読み出しパルスに基づいてＰＤ１１から信号電荷を読み出した後、垂直転送パルスに基づいて、信号電荷を垂直転送しながら１水平ラインずつ順にＨＣＣＤ１３に転送する。ＨＣＣＤ１３は、外部から供給される水平転送パルスによって駆動され、ＶＣＣＤ１２から受け取った信号電荷を出力アンプ１４に順に転送する。出力アンプ１４は、フローティングディフュージョンアンプやフローティングゲートアンプによって構成され、ＨＣＣＤ１３の最終段に接続されている。

図２において、ＣＣＤイメージセンサ１０の欠陥画素を検出するための検査装置２０は、ＣＰＵ２１によって統括的に制御される。パルス発生器（駆動手段）２２は、前述の読み出しパルス、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に与える。パルス発生器２２は、ＣＰＵ２１の制御に基づき、静止画撮影モードで用いられる全画素読み出し（プログレッシブスキャン）と、動画撮影モードで用いられる画素間引き読み出しとでＣＣＤイメージセンサ１０を駆動する。全画素読み出しは、水平ラインを１ラインずつ順に信号電荷を読み出す方式であり、画素間引き読み出しは、水平ラインを所定数おきに読み出す方式である。本実施形態の画素間引き読み出しでは、水平ラインを３ラインおきに読み出し、解像度を全画素読み出し時の１／４にする。

ＣＣＤイメージセンサ１０は、全画素読み出しで駆動された場合には、図３（Ａ）に示す静止画フレームを出力し、画素間引き読み出しで駆動された場合には、図３（Ｂ）に示す動画フレームを出力する。この静止画フレームおよび動画フレームは、ＣＣＤイメージセンサ１０から出力された１フレーム分の画素信号（画像データ）をＸＹ平面に表したものであり、Ｘ方向の１行が上記水平ラインに対応する。静止画フレームは、簡単化のため、Ｘ方向に１２画素、Ｙ方向に１２画素、合計１４４画素で表している。動画フレームは、静止画フレームをＹ方向に３行ずつ間引いたもの（Ｙ＝０，４，８以外の行を間引いたもの）となり、この場合には、Ｘ方向に１２画素、Ｙ方向に３画素、合計３６画素となっている。

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、ランダム雑音を除去するための所定の信号処理を施し、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、欠陥画素検出部２６および位置情報変換部２７が構成されている。欠陥画素検出部２６は、画像メモリ２５に記憶されてた画像データに対して、急激なピークを取り除く平滑化処理を施すことによって平滑化データを生成し、平滑化処理前の元の画像データと、生成された平滑化データとの差分をとることで欠陥画素を検出する。

欠陥画素検出部２６は、具体的には、図４（Ａ）に示すような画像データに対して、平均化処理やメディアン処理などの平滑化処理を施すことによって、図４（Ｂ）に示すような平滑化データを生成し、元の画像データと平滑化データとの差分をとることにより、図４（Ｃ）に示すような差分データを生成する。そして、欠陥画素検出部２６は、差分データが所定の範囲内（−Ｒから＋Ｒ）から外れた画素を欠陥画素として検出する。なお、差分データが上限（＋Ｒ）を上回った画素は、いわゆる白キズと判断され、下限（−Ｒ）を下回った画素は、いわゆる黒キズと判断される。また、欠陥画素検出部２６は、検出した欠陥画素の位置情報を欠陥情報格納用メモリ２８に記録する。

位置情報変換部２７は、欠陥画素検出部２６によって検出された欠陥画素の位置情報を、他の読み出し方式に対する位置情報に変換する。つまり、全画素読み出しによって出力された図３（Ａ）の静止画フレームに対する欠陥画素の位置情報（静止画欠陥アドレス）が欠陥画素検出部２６によって検出された後、位置情報変換部２７は、この位置情報を変換して、画素間引き読み出しによって出力される図３（Ｂ）の動画フレームに対する欠陥画素の位置情報（動画欠陥アドレス）に変換する。

位置情報変換部２７は、具体的には図５のフローチャートに従って、静止画欠陥アドレスを動画欠陥アドレスに変換する。位置情報変換部２７は、まず、欠陥画素検出部２６によって検出された静止画フレームの欠陥画素の位置情報から１つの静止画欠陥アドレス（Ｘ，Ｙ）を選択する。次いで、このＹの値が４で割り切れる場合（Ｙ＝０，４，８の場合）には、Ｙの値を４で割った値を動画欠陥アドレス（ｘ，ｙ）のｙ値とするとともに、Ｘの値をそのまま動画欠陥アドレス（ｘ，ｙ）のｘ値とし、この動画欠陥アドレス（ｘ，ｙ）を欠陥情報格納用メモリ２８に記録する。一方、Ｙの値が４で割り切れない場合（間引き読み出しで間引かれるラインに位置する場合）には、動画欠陥アドレス（ｘ，ｙ）の記録は行わない。この後、選択中の静止画欠陥アドレス（Ｘ，Ｙ）が最終アドレスとなるまでこの処理を繰り返し、すべての動画欠陥アドレス（ｘ，ｙ）を欠陥情報格納用メモリ２８に記録する。

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。検査工程において、所定の条件下でＣＣＤイメージセンサ１０の露光が行われた後、検査装置２０は、パルス発生器２２によってＣＣＤイメージセンサ１０を全画素読み出しで駆動して静止画フレームを取得し、取得した静止画フレームを、Ａ／Ｄ変換器２３によりデジタル化、信号処理回路２４によりランダム雑音の除去を行った後、画像メモリ２５に格納する。

次いで、検査装置２０は、欠陥画素検出部２６により、画像メモリ２５に格納された静止画フレームに対して平滑化処理を施して平滑化データを生成するとともに、静止画フレームと平滑化データとの差分データを生成し、これを所定の基準値と比較することで静止画欠陥アドレスを検出して、これを欠陥情報格納用メモリ２８に格納する。そして、検査装置２０は、位置情報変換部２７により、静止画欠陥アドレスに対して図５に示す所定のアドレス変換を施して動画欠陥アドレスを生成し、これを欠陥情報格納用メモリ２８に格納する。例えば、静止画欠陥アドレスが｛（２，４），（６，６），（１１，８）｝である場合には、動画欠陥アドレスとして｛（２，１），（１１，２）｝が生成され、欠陥情報格納用メモリ２８に格納される。

このように、検査装置２０は、画素間引き読み出しを行って動画フレームを取得することなく、全画素読み出しを行って取得した静止画フレームによって、静止画フレームにおける画素欠陥の位置情報（静止画欠陥アドレス）とともに、動画フレームにおける画素欠陥の位置情報（動画欠陥アドレス）を取得するので、検査工程に要される時間が短縮される。

上記実施形態では、全画素読み出し（プログレッシブスキャン）によって静止画フレームを取得し、画素間引き読み出しによって動画フレームを取得しているが、本発明はこれに限定されず、この読み出し方式は適宜変更することができる。例えば、飛び越し走査（インターレーススキャン）によって静止画フレームを取得し、画素混合読み出しによって動画フレームを取得するようにしてもよい。位置情報変換部２７による前述のアドレス変換は、この読み出し方式の違いに応じて適宜変更される。

また、上記実施形態では、ＣＣＤイメージセンサ１０の読み出し方式が異なる動作モードとして、静止画撮影モードと動画撮影モードとを例示して説明しているが、本発明はこれに限定されず、読み出し方式が異なれば、他の動作モードの場合にも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。 （Ａ）は静止画フレームを示す図であり、（Ｂ）は動画フレームを示す図である。 （Ａ）は１水平ライン分の画像データを示すグラフであり、（Ｂ）は（Ａ）の画像データを平滑化した平滑化データを示すグラフであり、（Ｃ）は（Ａ）の画像データから（Ｂ）の平滑化データを差し引いた差分データを示すグラフである。 静止画欠陥アドレスを動画欠陥アドレスに変換する処理を示すフローチャートである。 検査装置の作用を示す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
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 欠陥画素検出部
２７ 位置情報変換部
２８ 欠陥情報格納用メモリ

Claims (4)

1. 第１および第２の読み出し方式で固体撮像素子を駆動する駆動手段と、
   前記固体撮像素子を前記第１の読み出し方式で駆動することによって得られた画像データから欠陥画素の位置情報を検出する欠陥画素検出手段と、
   この欠陥画素検出手段によって検出された前記位置情報を、前記第１および第２の読み出し方式の違いに基づいて変換し、前記第２の読み出し方式における欠陥画素の位置情報を生成する位置情報変換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. 前記欠陥画素検出手段は、前記画像データを平滑化処理した平滑化データと前記画像データとの差分をとり、所定の基準値と比較することによって欠陥画素を検出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. 前記第１の読み出し方式は、前記固体撮像素子の水平ラインを１ラインずつ順に読み出す全画素読み出し、前記第２の読み出し方式は、前記固体撮像素子の水平ラインをＮラインおきに読み出す画素間引き読み出しであり、前記位置情報変換手段は、前記欠陥画素検出手段によって検出された欠陥画素のうち、前記画素間引き読み出しで読み出される水平ラインに位置する欠陥画素の垂直方向のアドレスを（Ｎ＋１）で割ることによって、前記第２の読み出し方式における欠陥画素の位置情報を生成することを特徴とする請求項１または２記載の固体撮像素子の検査装置。
4. 第１および第２の読み出し方式で駆動される固体撮像素子の検査方法において、
   前記固体撮像素子を第１の読み出し方式で駆動することによって得られた画像データから欠陥画素の位置情報を検出し、この位置情報を、前記第１および第２の読み出し方式の違いに基づいて変換し、前記第２の読み出し方式における欠陥画素の位置情報を生成することを特徴とする固体撮像素子の検査方法。
   

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