JPS6229395A - 固体撮像素子の画素欠陥検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、単一の固体ｖｊｉ像素像上子の受光画素に対
応させた色フィルタを用いてカラー信号を得るカラー固
体撮像素子の画素欠陥の座標を検出する固体撮像素子の
画素欠陥検出装置に関するものである。

従来の技術 固体搬像素子には、受光部も信号読み出し部も電荷結合
素子から成るＣＣＤ型撮像素子、あるいはホトダイオー
ドを多数格子状に配列し、各接点に読み出しスイッチを
設け、これを順次切り換えながら映像信号を得るＭＯ８
型囮像素子、あるいは受光部はホトダイオード、信号読
み出し部はＣＯＤにより構成されたインターライン転送
型ＣＯＤなどがある。これらの素子の構造、動作につい
ては周知であるので説明は省略する。

次に上記のような固体撮像素子を１１１！ｌ設け、かつ
その受光画素に対応して色フィルタを配＠することによ
り、カラーテレビジョン信号を得る方法を第４図〜第５
図を用いて説明する。第４図において、１はインターラ
イン転送型ＣＯＤに配置されたホトダイオードからなる
受光画素であり、この２次元に配された受光画素１に対
応して、ａラインでは、第１の受光画素１には緑（Ｇ）
フィルタ２、水平方向の次の受光画素１には赤（Ｒ）フ
ィルタ３を交互に順次配列した第１の色フイルタ列を、
ｂラインでは、第１の受光画素１には青（Ｂ）フィルタ
４、水平方向の次の受光画素にはａ（Ｇ）フィルタ２を
交互に順次配列した第２の色フイルタ列を、垂直方向に
交互に配置している。

また実線矢印は奇数フィールドの走査線、破線矢印は偶
数フィールドの走査線を各々示している。

ａライン、ｂラインの各出力信号として、Ｇ、Ｒ。

Ｇ、Ｒ・・・、Ｂ、Ｇ、Ｂ、Ｇ・・・の信号が得られる
。

第５図は上記の構成の固体撮像素子と色フィルタとの組
み合せからカラーテレビジョン信号を得る信号処理回路
の回路ブロック図で、５は上記構成の固体ｍｆｌｉ素子
、６は１水平期間遅延１ｉＡ（以下ｒＩＨＤＬＪと称す
）、７ａ〜７ｄはサンプルホールド回路、８はプロセス
回路である。固体ｉｓ素子５の出力信号を１８ＤＬ６お
よびサンプルホールド回路７ｃ、７ｄに供給し、１ＨＤ
Ｌ６の出力信号をサンプルホールド回路７ａ、７ｄに供
給する。サンプルホールド回路７ａ〜７ｄにはサンプリ
ングパルスおよび固体泥像素子出力信号が供給され、１
画素毎にサンプルホールドされ、Ｒ２Ｇ、Ｂの各信号に
分離される。分離されたＲ、Ｇ。

Ｂ信号はプロセス回路８に供給され、ＮＴＳＣ信号が得
られる。

ところで、固体撮像素子５は、１０ｘ　１０−程度のシ
リコンチップ上に、水平方向に４００〜６００画素、垂
直方向に５００画素程度の受光画素１を配置しており、
その画素数は２０万〜３０万画素となる。

固体撮像装置は、受光画素１からの出力信号を直接用い
るため、受光画素１中に外の受光画素１よりも光電変換
の感度の低いもの、あるいは入射光が暗状態の場合にお
いても常に受光画素１からの出力信号が存在しているよ
うな欠陥画素が存在している場合、前者は画素の黒欠陥
、後者は白欠陥となり、固体画像装置から得られる画像
の画質を著しく損ねる。またこれらの画素欠陥は、画面
において常に一定の場所に存在するため、検知限として
高いものとなる。実験の結果、画素欠陥に対する観察者
の検知限は、白欠陥では２％、黒欠陥では５％であった
。

次に画素欠陥の発生する理由を簡単に説明する。

固体撮像素子の画素欠陥は、大別して白欠陥と黒欠陥と
がある。一般的な固体撮像素子は、光電変換部がＰＮ接
合によるホトダイオード、もしくはＭＯ８容量の場合が
多い。ＰＮ接合によるホトダイオードの場合の画素欠陥
は、ＰＮ接合部の耐圧不良によるリーク電流（白欠陥と
なる）、シリコンウェハーの結晶欠陥によるリーク（白
欠陥となる）、固体搬像素子製造プロセス中にシリコン
ウェハー表面に付着したコミによりホトダイオード部表
面の光透過率の低下（黒欠陥となる）、固体撮像素子と
色フイルタ接着工程における接着層へのゴミの混入（黒
欠陥）、色フィルタの一色素のはく落（白欠陥となる）
等がある。また、以上の画素欠陥の原因かられかるよう
に、画素欠陥には欠陥の程度（信号のレベル、画素数）
に差が存在する。

以上の如き種々の原因による画素欠陥は、カラーテレビ
ジョン信号の画質を著しく損ねる。そのため、固体搬像
素子自体、あるいは固体搬像素子と色フィルタとを組み
合せた（色フィルタを接着あるいは固体搬像素子の受光
画素の表面に色フィルタを形成した）状態で画素欠陥の
有無を確認、選別する必要がある。

画素欠陥を確認する従来の方法は、予め、固体銀像素子
を用いた固体撮像装置を製作し、この固体撮像装置に測
定および確認すべき固体撮像素子を装着し、複写体を撮
像して試験者が測定確認を行なっていた。また画素欠陥
の位置については、モニター画面上に水平方向、垂直方
向のカーソルを表示して、画素欠陥の位置（固体撮像素
子の画素のアドレス）をｉｉｉ　ｆ４していた。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら、上記の方法では、固体踊像素子の検査工
程における費用が多大となり、また画素欠陥レベル測定
に熟練を要するなどの問題点を有していた。

本発明は上記従来の問題点を解消するもので、簡単な構
成により固体搬像素子の画素欠陥を検出できる画素欠陥
検出装置を促供することを目的とする。

問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するため、本発明の固体搬像素子の画
像欠陥装置は、二次元に配された複数の受光画素に対応
して水平方向に複数画素の繰り返しを有する色フィルタ
を備えた固体搬像素子の出力信号をアナログ−デジタル
変換する＾／Ｄ変換手段と、このＡ／Ｄ変換手段により
得られた第１の信号を同色の色フィルタを通して得られ
た信号列からなる第２の信号に分離する分離手段と、こ
の分離手段により得られた第２の信号を色フィルタの繰
り返し周期の時間だけ遅延して第３の信ｑを得る遅延手
段と、口の遅延手段により得られた第３の信号と前記第
２の信号との大ぎさを比較して第４の信号を得る第１の
比較手段と、この第１の比較手段により得られた第４の
信号と予じめ設定した信号との大きさを比較する第２の
比較手段とを備えた構成としたものである。

作用 上記構成によれば、二次元に配された複数の受光画素に
対応して水平方向に複数画素の繰り返しを有する色フィ
ルタを備えた固体撮像素子出力信号をＡ／Ｄ変換し、Ａ
／Ｄ変換して得た第１の信号を同一色フィルタを通過し
て得られた第２の信号に分離し、この第２の信号を色フ
ィルタの繰り返し周期の時間遅延して第３の信号を得、
次に前記第２の信号と第３の信号とを比較し、その比較
結果が予め設定した値を超えた場合、その位置を画素欠
陥として認識する。

実施例 以下、本発明の一実施例を第１図〜第３図に基づいて説
明する。

第１図は本発明の一実施例における固体搬像素子の画素
欠陥検出装置の回路ブロック図で、１１は第４図に示す
色フィルタを備えた固体搬像素子、１２はアナログ−デ
ジタル変換器、１３は信号弁別器としてのマルチプレク
サ、１４．１５は１周期遅延素子、１６．１７は減算器
、１８〜２０はレベル比較器、２１はデコード回路、２
２はカウンタ、２３はパルス発生器である。

固体搬像素子１１の出力信号はアナログ−デジタル変換
器１２に供給され、１画素あたり８〜９ビツトのデータ
に変換される。Ａ／Ｄ変換された信号はマルチプレクサ
１３に供給され、１マルチプレクサ１３は、画素毎に信
号を端子１３ａ　、　１３ｂに弁別する。弁別された信
号は、１周期遅延素子１４．１５に供給される。１周期
遅延された（ｅ号とマルチプレクサ１３の出力端１３ａ
、１３ｂからの出力信号とは減算器１６．１７に供給さ
れる。減算器出力信号はレベル比較器１８．１９に供給
され、外部から任意に設定したスレッシュホールドデー
タと比較される。レベル比較器出力信号は、デコード回
路２１に供給され、デコード回路出力信号の有無により
固体搬像素子の画素欠陥の有無が検出される。なお、カ
ウンタ２２は、デコード回路２１の出力信号のパルス数
をカウントする。アナログ−デジタル変換器１２の出力
信号は、比較器２０に供給され、スレッシュホールドデ
ータと比較される。パルス発生器２３は、固体撮像素子
１１の駆動パルスと、この駆動パルスと同期関係を有す
るアナログ−デジタル変換器１２のサンプリングパルス
と、マルチプレクサ１３用のパルスと、１周期遅延素子
１４．１５用のパルスと、デコード回路２１用のパルス
とを発生している。マルチプレクサ１３は、論理積回路
および論理和回路から成るものであり、１周期遅延素子
１４．１５はＤフリップ７０ツブから成るものであり、
レベル比較器１８〜２０は周知のマグニチュードコバレ
ータから成るものであり、デコード回路２１は周知の論
理積回路および論理和回路等から成るものである。

第２図は固体搬像素子と色フィルタとを組み合せた固体
搬像素子の受光面の説明図で、ｎ＋１（Ｈ）およびｎ＋
２　（Ｈ）の緑（Ｇ）フィルタの斜線を施した部分が画
素欠陥部であるとする。第２図において、ｎ＋１　（Ｈ
）の水平ラインの斜線を施した部分は、受光画素である
ホトダイオード表面にゴミが付着し、他の受光画素に比
べて光電変換の感度が低下しており、ｎ＋２　（Ｈ）の
水平ラインの斜線を施した部分は受光画素であるホトダ
イオードのＰＮ接合部が短絡し、常に信号電荷が発生し
ているとする。この状態で、先づ白欠陥の検出について
説明する。白欠陥の検出は、固体搬像素子１１への入射
光を遮断し、固体搬像素子１１の出力信号をアナログ−
デジタル変換器１２によりデジタル信号に変換し、その
出力信号をレベル比較器２０に供給する。レベル比較器
２０には、外部からスレッシュホールドデータが任意に
入力されており、そのスレッシュホールドデータを超え
たものを白欠陥として、レベル比較器２０の出力信号よ
り検出する。例えばアナログ−デジタル変換器１２の分
解能を８ビツト（２５６階調）として２％以上の白欠陥
を検出するためには、スレッシュホールドレベルを５に
設定し、５を超えるものを白欠陥として検出する。但し
、標準光量における固体搬像素子出力信号が２５５とな
るように、増幅器（図示せず）の増幅器を調整しておく
。この増幅器は、固体搬像素子１１とアナログ−デジタ
ル変換器１２との間に配置する。

次に黒欠陥の検出について説明する。黒欠陥の検出は、
まず固体搬像素子１１の光電変換面へ均一な白色光を照
射する。但し固体搬像素子１１のホトダイオードが飽和
しない光量とする。次に固体搬像素子１１の出力信号を
アナログ−デジタル変換器１２によりデジタル信号に変
換し、その信号をマルチプレクサ１３により同一色フィ
ルタを通過した信号別に弁別する。同一色フィルタを通
過した信号に弁別された信号を、色フイルタ１周期に相
当する期間遅延させる１周期遅延素子１４．１５に各々
供給し、１周期遅延する。１周期遅延素子１１１．１５
の出力信号を、各々減算器１６．１７の一方の入力端に
供給すると共に、減算器１６．１７の他方の入力端には
マルチプレクサ１３の出力信号を供給し、減算を行なう
。減算器１６．１７の出力信号をスレッシュホールドデ
ータと比較しスレッシュホールドデータを超えた部分に
画素欠陥が存在づるというように検出する。

上記のように、固体搬像素子１１の光電変換面には、例
えば、固体搬像素子１１の前面に白色の拡散板を配置し
、この拡散板から充分離れた位置に光源を配置するなど
して、均一な光量の白色光を照射しているため、固体搬
像素子１１のｎ＋１（ｆ（＞の出力信号をＡ／Ｄ変換す
ると、第３図（ａ）に示すような値のデータが順次前ら
れる。画素欠陥は第２図に示した斜線を施した緑（Ｇ）
フィルタ部に存在しているが、その部分の値は他の緑（
Ｇ）フィルタを介して得られた信号に対して８％（Ａ／
Ｄ変換後のデータでは２０）だけ低下しているとする。

マルチプレクサ１３により、同一色フィルタすなわち緑
（Ｇ）フィルタおよび青（Ｂ）フィルタを介して得られ
た信号をよ分離して得た信号を第３図（ｂ）（ｃ）に示
す。第３図（ｂ）は青（Ｂ）フィルタ、（Ｃ）は＃（Ｇ
）フィルタを介して得られた信号データであり、マルチ
プレクサ１３の出力端１３ａ、１３ｂから各々青られた
データである。第３図（ｄ）（ｅ）は第３図（ｂ）（ｃ
）の信号色フィルタの繰り返し周期の１周期の時間遅延
した信号である。減算器１６の入ツノ端には、第３図（
ｂ）（ｄ＞に示すデータが供給され、減筒器１７の入力
端には、第３図（ｃ）（ｅ）に示づ°はデータが供給さ
れて、減算を行なっている。減算器１６、１７の　万端
から第３図（ｆ）（ｑ）に示すデータが得られる。ここ
で黒欠陥部は、減算器出力に負方向のデータとして表現
される。この減算器出力信号をレベル比較器１８．１９
に供給する。レベル比較器１８には第３図（１））に示
ずスレッシュホールドデータが、またレベル比較器１９
には第２図（ｉ）に示すスレッシュホールドデータが供
給されており、これらのスレッシュホールドデータと第
３図（ｆ）（Ｑ）の減算器出力データとを比較し、スレ
ッシュホールドデータよりも減算器出力データが負方向
に大ぎい場合、第３図（ｊ）（ｈ）に示すように、レベ
ル比較器１８．１９の出力信号として論理「１」を得る
。デコード回路２１は、レベル比較器１８．１９の出力
信号をデコードして第３図（１）に示す形の画素欠陥の
有無を判別するデータを出力端子に出力づる。またこの
データはカウンタ２２に入力され。画素欠陥の数が検出
される。

なお上記実施例においては、第２図のように水平方向に
２画素の繰り返しの色フィルタを用いた場合について説
明したが、水平方向３画素の繰り返しの場合には、１周
期遅延素子と減Ｑ器とレベル比較器とを各々追加すれば
よい。

またデコード回路２１の出力信号が存在するときにアナ
ログ−デジタル変換器１２の出力信号を読みとれば、そ
の画素欠陥レベルも検出できる。

また、水平走査クロックパルスおよび垂直走査クロック
パルスをカウンタを用いて、デコード回路２１の出カイ
３号が出力されるまでカウントすれは°、画素欠陥位置
を検出することができる。

光明の効果 以上述べたごとく、本発明によれば、簡易な桶成で固体
搬像素子の画素欠陥を検出することができるので、固体
搬像素子の検査工程における費用の低減を図ることがで
き、更に画素欠陥の数示や欠陥のレベルについても検出
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例にＪｊける固体搬像素子の画
素欠陥検出装置の回路ブロック図、第２図は色フィルタ
と固体ａＳ木子との組み合わせの説明図、第３図は第１
図に示す回路の各部のデータの説明図、第４図は一般的
ｄ色フィルタと固体搬像素子との組合わせの説明図、第
５図は第４図に示す固体搬像素子の出力信号からカラー
テレビジョン信号を得るための一般的な回路の回路ブロ
ック図である。 １１・・・固体搬像素子、１２・・・アナログ−デジタ
ル変換器、１３・・・マルチプレクサ、１４．１５・・
・１周期遅延素子、１６．１７・・・減算器、１８．１
９・・・レベル比較器代理人　　　森　　木　　義　　
弘 第２図 第３図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、二次元に配された複数の受光画素に対応して水平方
   向に複数画素の繰り返しを有する色フィルタを備えた固
   体撮像素子の出力信号をアナログ−デジタル変換するＡ
   ／Ｄ変換手段と、このＡ／Ｄ変換手段により得られた第
   １の信号を同色の色フィルタを通して得られた信号列か
   らなる第２の信号に分離する分離手段と、この分離手段
   により得られた第２の信号を色フィルタの繰り返し周期
   の時間だけ遅延して第３の信号を得る遅延手段と、この
   遅延手段により得られた第３の信号と前記第２の信号と
   の大きさを比較して第４の信号を得る第１の比較手段と
   、この第１の比較手段により得られた第４の信号と予じ
   め設定した信号との大きさを比較する第２の比較手段と
   を備えた固体撮像素子の画素欠陥検出装置。