(57)【要約】【課題】  バウンダリスキャンを使用せずに、ＬＳＩ間で映像信号の受け渡しをするパスの接続状態を簡潔に確認することの出来る撮像素子及び撮像装置、またはそれに用いる事の出来る撮像素子を実現することを課題とする。【解決手段】  撮像素子にテスト画像を生成するためのデジタル信号を出力するテスト信号発生手段を設ける。撮像装置に接続状態をチェックするテスト動作モードを設け、テストモード状態では該テスト信号発生回路が発生するデジタル信号を処理した結果をデジタルの画像出力インターフェースから出力する。撮像装置でテスト信号を処理させた時の期待値を格納した評価装置に実機を接続して、評価装置に予め用意しておいた期待値と実機出力との比較を行うことで撮像装置の組み立て品質を評価する。【選択図】  図1
2010232947.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像面に投射される光の像を電気的なエネルギーに変換し、該電気的なエネルギーの分布で示される被写体の像を表現する撮像信号を出力する撮像手段と、該撮像手段が出力する撮像信号をデジタル撮像信号に変換するＡＤ変換手段と、該デジタル撮像信号を仕様で定めたあるフォーマットとタイミングで出力する出力インターフェース手段と、テスト画像を生成するためのデジタル信号を出力するテスト信号発生手段と、外部から供給される同期信号又は、内部のタイマー回路が発生する同期信号の何れかを基準に該撮像手段、該ＡＤ変換手段、該出力インターフェース手段を駆動するためのタイミング信号を発生させる駆動回路手段、外部からの通信やリセット制御により設定値が決定され、該設定値によって動作状態を決める制御レジスタ手段を備えた撮像素子であって、前記テスト信号発生手段が出力するテスト信号を用いることで、撮像素子の後段に接続されるデバイスを含めたシステムチェックに対応する撮像素子。
【請求項２】
請求項１に記載の撮像素子を用いた撮像装置であって、該撮像素子のテスト信号発生手段が生成するデジタル信号を処理することで、デジタル信号処理のルートが確実に接続されていることを確認するためのデジタル画像を一般的なデジタル画像出力フォーマット上に出力する撮像装置。
【請求項３】
請求項２記載の撮像装置であって、該撮像装置が出力するデジタル画像と、該出力されるデジタル画像とは別に用意された期待値となるデジタル画像を比較することで、信号処理のために使われるデジタル信号のルートが確実に接続されていることを確認することを目的とするテストモードを搭載する撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
撮像素子及び撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
製品の品質確認方法として、最も簡易的な方法は通電による動作チェックである。カムコーダに代表される撮像装置おける製品出荷テストでも、通電による実動作時の映像出力をモニタ装置に接続し、目視で確認する方法が広く取り入れられている。
【０００３】
その一方、測定機材を用いた従来方法もいくつか考案されており、ここでその代表例としていくつか紹介する。先ず最も一般的に方法であるが、ＬＳＩの実装後に測定機材のプローブを基板に押し当ててＬＳＩの接続状態の確認を行うテスト方法がある。この方法は非常に確実な方法であるが、数をこなすには不向きななのが欠点である。さらに近年になって、ＬＳＩの高集積・高機能化が進むと、1つのＬＳＩで必要とされる端子の数が大きく増えてきたため、端子数をたくさん確保できる様に、最近のＬＳＩではＢＧＡ（Ball Grid Array）パッケージが用いられる機会が増えてきた。そのため、プローブによる接続状態の確認が出来ないデバイスが増えてきたため、測定器のプローブを基板に押し当てて、基板の状態をチェックするチェック方法を一般の量産製品に適応することに限界が見えていた。そこで、ＬＳＩに数本のテスト用の端子を設けて、そのテスト専用端子を通じてＬＳＩ全ての端子状態を調べるバウンダリスキャン・テストが規格化された。現在では、このバウンダリスキャン・テストがＬＳＩの接続状態をテストする有効な技術として一般的に知られている。
【０００４】
ところで、バウンダリスキャンを用いて基板全体のテストを行う場合、ＬＳＩ間で前述のテスト専用端子のチェーンを確立する様に基盤のデザインをする必要があるほか、組み立てが完了した製品でＬＳＩの接続状態を確認する場合には、テスト装置を接続する為のコネクタを設ける必要が生ずることになる。そのため、それを完成製品に適用しようとする場合には、通常ユーザが使用することの無い端子を無駄につける必要が生じ、コストが上がるほか外観等のデザイン上の制限が増えるという問題がある。
【０００５】
また、撮像装置については、撮像素子の画素から電荷が読み出されて発生する撮像信号は、Ａ／Ｄ変換処理をされた以降は全てデジタル処理で行われることが一般化しており、その映像出力インターフェースも、民生用カムコーダに見られるようなＨＤＭＩ（High-Definition Multimedia Interface）のようにデジタル信号化されてきた。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】IEEE 1149.1
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
バウンダリスキャンを使用せずに、ＬＳＩ間で映像信号の受け渡しをするパスの接続状態を簡潔に確認することの出来る撮像素子及び撮像装置、またはそれに用いる事の出来る撮像素子を実現することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
撮像素子にテスト画像を生成するためのデジタル信号を出力するテスト信号発生手段を設ける。撮像装置に接続状態をチェックするテスト動作モードを設け、テストモード状態では該テスト信号発生回路が発生するデジタル信号を処理した結果をデジタルの画像出力インターフェースから出力する。撮像装置でテスト信号を処理させた時の期待値を格納した評価装置に実機を接続して、評価装置に予め用意しておいた期待値と実機出力との比較を行うことで撮像装置の組み立て品質を評価する。
【発明の効果】
【０００９】
撮像装置の映像出力端子の出力を使って、簡潔に製品の組み立て品質を確認することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明における撮像素子を機能ブロック図で表した図
【図２】本発明における撮像装置の一例をブロック図で表した図
【図３】撮像手段の構成の一例
【図４】ｍ×ｎ画素の撮像素子の動作を説明する時の補足図
【図５】電荷排出スイッチとライン選択スイッチの開閉タイミングの一例
【図６】撮像装置を評価する装置の一例
【図７】テストパターンの例を説明する補足図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
撮像素子にテスト信号発生手段と、撮像信号又は該テスト信号発生手段が出力するテスト用信号の内の、所望の信号を選択して出力する手段を設ける。テスト用信号を出力出来る様にした前記撮像素子を用いて撮像装置を構成し、該撮像素子が出力するテスト用信号から通常動作状態と同じルートを使用して信号処理を行い、その出力結果を期待値と比較できるようにすることで品質の確認を行うことが出来る様にする。
【実施例１】
【００１２】
図１は本発明における撮像素子を機能ブロック図で表した図である。同図において１０１は撮像手段、１０２は駆動回路手段、１０３は同期信号及びクロック入力インターフェース端子、１０４はＡ／Ｄ（ANALOG to DIGITAL）変換手段、１０５は出力ＩＦ（INTERFACE）手段、１０６は出力ＩＦ（INTERFACE）端子、１０７はテスト信号発生手段、１０８は制御レジスタ手段、１０９は制御レジスタアクセスＩＦ端子を示している。
【００１３】
以下、各ブロックの動作について説明する。撮像手段は、光を電気的なエネルギーに変換するフォトダイオードと、該フォトダイオードが露光されることによりチャージされた電荷を取り出す電子式のスイッチ手段とで構成される画素を撮像素子の受光面に格子状に並べた構成をとる。図３は撮像手段の構成の一例を示したもので、３０１は画素、３０２は電荷排出スイッチ、３０３はライン選択スイッチ、３０４はカラム選択スイッチ、３０５は増幅器、３０６は信号出力端子を示している。画素にチャージされる電荷は、電荷排出スイッチを介して捨てられるか、ライン選択スイッチとカラム選択スイッチを通じて読み出されることにより、定期的にリセットされる。電荷排出スイッチにはライン単位でスイッチを開閉する制御端子群Ａ、ライン選択スイッチにはライン単位でスイッチを開閉する制御端子群Ｂが設けられている。撮像手段がｍ行×ｎ列（ｍ，ｎは自然数）の画素から構成されるとき（図４）、一般的に各制御端子に供給される信号は次のような特徴がある。
【００１４】
図３に示した様に信号出力端子を1つしか持たない撮像手段においては、制御端子群Ａ＝｛Ａ１、Ａ２、・・・、Ａｍ｝と制御端子群Ｂ＝｛Ｂ１、Ｂ２、・・・、Ｂｍ｝に対して、同時に複数のラインで電荷の排出が行われたり同時に複数のラインで読み出しが行われたりする制御はかけない。
【００１５】
つまり、電荷排出スイッチを開閉するリセットパルスとライン選択スイッチを開閉する電荷読み出しパルスは、ある単位時間ごとに１番目のラインからｍ番目のラインまでを順次スキャンするようにスイッチの開閉動作を行う。その様子を図５に示す。同図は電荷排出スイッチとライン選択スイッチの開閉タイミングの一例であり、制御端子に印加されるパルス波形をタイミングチャートで示したものである。同図の水平方向は時間軸、垂直方向はラインごとのスイッチの状態を示しておりパルスがハイレベルの時にスイッチが開いた状態となる。また、同図においてａ１、ａ２、・・・、ａｍは、制御端子群Ａ＝｛Ａ１、Ａ２、・・・、Ａｍ｝に供給されるリセットパルス、ｂ１、ｂ２、・・・、ｂｍは制御端子群Ｂ＝｛Ｂ１、Ｂ２、・・・、Ｂｍ｝に供給される電荷読み出しパルスを示している。さらに、同図よれば各ラインの露光時間が一定になることも分かる。
【００１６】
また、カラム選択スイッチには各カラムのスイッチを個別に開閉する制御端子群Ｃが設けられており、複数画素の電荷を混合する場合を除いては、ライン選択動作と同様に同時に複数のカラム選択スイッチが開かないように各端子は制御される。
【００１７】
駆動回路手段は、該駆動回路手段内に設けられたカウンタ回路（タイマー回路）を基準として、制御レジスタ手段に設定される設定値に応じて、前述の撮像手段の動作説明に記載した電荷排出スイッチ、ライン選択スイッチ、カラム選択スイッチの開閉タイミングを制御するパルスの生成と、Ａ／Ｄ変換手段、出力ＩＦ手段、テスト信号発生手段の動作タイミングの生成を行う。該駆動回路手段内に設けられたクロックカウンタは、動作設定レジスタの設定値により制御され、カウンタ回路の値によって自己リセットしたり、同期信号及びクロック入力インターフェース端子から供給される周期的なリセットパルスによってリセットしたりすることで、任意の周期でリセットがかけられるようになっている。そして、該クロックカウンタが任意の周期でリセットされることで、任意の繰り返し周期の各動作タイミングパルスを生成する。
【００１８】
Ａ／Ｄ変換手段は、撮像手段から読み出されたアナログ信号をデジタル信号に変換する手段である。該Ａ／Ｄ変換手段は、駆動回路手段が発生させるタイミングクロックを用いてＡ／Ｄ変換タイミングを行う。該Ａ／Ｄ変換のタイミングクロックは、撮像手段の信号読み出しタイミングに同期してデジタル信号に変換するように駆動回路手段によりタイミング管理される。また、該Ａ／Ｄ変換手段に対して、動作状態にしたり、休止状態にしたりする制御パルスを駆動回路手段から供給する構成を取ると、消費電力を低減することが出来るのでなお良い。
【００１９】
出力ＩＦ手段は、駆動回路制御手段から供給されるタイミング制御パルスを基準として、デジタル化された撮像信号を仕様で定められた信号フォーマットに変換した上で所望のタイミングで出力ＩＦ端子へ出力する。そのほかの機能としては、必要に応じてデジタル撮像信号の出力タイミングを示すパイロット信号を出力したり、撮像信号のゼロ（黒）のレベルを任意の値に固定できるようにしたりする機能を設ける。
【００２０】
テスト信号生成手段は、駆動回路制御手段供給されるタイミング制御パルスを基準として、撮像装置の動作に不具合が無いかテストする為のテスト信号を発生させる。発生させるテスト信号はデバイスの基板実装状態をデジタル画像処理機能の観点から評価する内容、つまり、画像処理デバイス間での画像データの受け渡しのパスにおける全ての入出力端子が「０」「１」両方の値を取るようにする必要がある。発生させるテスト信号パターンの例としては、図７のように列又は行方向に進むにしたがって、０からｎまで増加するような信号が考えられる。
【００２１】
制御レジスタ手段は、制御レジスタアクセスＩＦ端子を通じて設定されるレジスタであり、このレジスタの設定状態に応じて撮像素子の動作が制御される。該制御レジスタ手段に対するデータの設定変更は撮像素子に接続されるマイクロプロセッサなどの制御手段からの通信により行われる。
【００２２】
次に、前述の撮像素子を用いた撮像装置の動作と該撮像装置における動作テストの説明をする。図２は本発明における撮像装置の一例をブロック図で示したものである。同図において、２０１はレンズブロック、２０２は撮像素子、２０３はカメラ信号処理手段、２０４は圧縮伸張処理手段、２０５は記録手段、２０６は表示手段、２０７は画像信号出力手段、２０８は制御手段を示している。
【００２３】
各ブロックの動作は次の通りである。レンズブロックは撮像素子の受光部に被写体の光の像を結像する為のフォーカスレンズ、画角調整するためのズームレンズ、撮像素子に照射する光量を調節する為のアイリスなどを筐体に収めた一般的な光学レンズである。
【００２４】
撮像素子はレンズブロックが受光部に集光した光エネルギーを電気的エネルギーに変換する。該電気的エネルギーは電荷として受光部を形成する画素に電荷として蓄えられる。該電荷の量が光の強度と照射時間にほぼ比例することと、蓄えられた電荷を定期的に読み出したり基板上に排出したりして各画素の露光時間をほぼ一定にすることで、電荷読み出される際に発生する電気信号を被写体の像を表す撮像信号とする。また、該撮像素子は前述のテスト信号発生回路を備えた撮像素子であり、通常動作では該撮像信号をデジタル撮像信号に変換して撮像素子の出力部から出力するが、テストモードでは、該テスト信号発生回路を駆動して画像処理機能を確認するテスト信号を出力する。
【００２５】
カメラ信号処理手段は該撮像素子から出力されるデジタル撮像信号の供給を受けて、該デジタル撮像信号をベースバンドのデジタル輝度信号とデジタル色信号に変換する。通例画像処理で用いられる色信号は、輝度信号からＲ（赤）成分を引いた信号とＢ（青）成分を引いた色差信号が用いることが一般的であり、本発明においてもここでは色信号として色差信号を用いるものとする。そして、生成された輝度信号と色差信号を該カメラ信号処理手段内に設けられたデジタルインターフェース回路を通して、圧縮伸張処理手段に供給する。
【００２６】
圧縮伸張処理手段は、輝度信号と色信号をデジタル画像圧縮フォーマットの画像データに変換する手段を有する手段であり、ＭＰＥＧ（Moving Picture Experts Group）やＨ．２６４などの動画圧縮規格やＪＰＥＧ（Joint Photographic Experts Group）などの静止画圧縮規格などへの画像圧縮を行う手段である。該圧縮伸張処理手段の動作には、モニタモード、レコードモード、プレイモードの少なくとも３つのモードが存在する。モニタモードでは、該カメラ信号処理手段のデジタル出力インターフェース部からデジタル輝度信号とデジタル色信号の供給を受けて、画像信号出力手段や表示手段用の入力インターフェースに適合したフォーマットの画像データに変換して、各々のデバイスに画像データを供給する。記録モードでは、該カメラ信号処理手段から供給された輝度信号と色信号をデジタル画像圧縮フォーマットの画像データに変換して記憶手段に格納する。再生モードでは、記録手段から画像データを読み出して、ベースバンドのデジタル輝度信号とデジタル色信号に伸張した後に所望の信号フォーマットに変換して、表示手段や画像信号出力手段へ転送したり、或いは読み出した画像データを圧縮されたままデジタル通信フォーマットに載せて別の機器に転送したりする。
【００２７】
画像信号出力手段は、画像データをＨＤＭＩなどの外部出力インターフェース規格の信号にのせてデジタル画像データを出力する手段であり、圧縮伸張処理手段から供給される画像データを撮像装置の外部デバイスに対して出力する為の手段である。
【００２８】
表示手段は、ＬＣＤなどの表示デバイスを用いて画像表示手段であり、圧縮伸張処理手段から供給される画像データをモニタリング画像としてユーザに表示する。
【００２９】
記録手段はデジタル画像データを記憶する不揮発性のメモリ手段であり、現在では磁気や光を用いたＨＤＤ（Hard Disk Drive）や光磁気ディスクドライブ、半導体を用いたフラッシュメモリなどが一般的に使用されている。
【００３０】
制御手段はユーザインターフェースを介して各デバイスの動作モードをコントロールしたり、各デバイスの状態を検出して各デバイスの制御パラメータへフィードバックしたりすることでシステムの動作を制御するものである。
【００３１】
以上が本発明における撮像装置の各ブロックの動作説明である。
【００３２】
次に本撮像装置の動作テストについて説明する。動作テストとは、撮像素子をテストモードに設定して前述の記録動作と再生動作を行うことで、撮像素子、カメラ信号処理手段、画像圧縮伸張手段、記憶手段、画像圧縮伸張手段、画像出力手段と順番に、テスト用の画像データをカメラ通常動作と同様にデバイス間の全ての画像データ処理パスを通過させるものである。動作テストでは、撮像素子がテストモード出力するテストデータの内容は撮像素子のテストモード発生回路とその動作設定で一意に決まるので、撮像装置をテストモードにした状態で記録動作を行った後に再生動作をおこなっとき出力される画像データも一意に決まることになる。本動作テスト法はこの性質を利用して、動作テストを行ったときに出力される画像データが本来得られるはずの画像データと異なった場合に、撮像装置に何らかの以上があることを検知するものである。特に、本動作テストでは画像信号処理に絡む全てのパスを通過するので、各デバイス間の画像データのパスに接続不良が無いかなど、撮像装置の基本機能関わる部分を簡潔に確認することが出来る。但し、本動作テストが成立する条件として、撮像素子が出力するテスト信号と各デバイスのパラメータ設定の組み合わせで、デバイス間の接続端子の状態がテストモードの間に必ず値が変化するように設定されていることをここに付け加えておく。さらにここで、本動作テストにおいて、撮像素子による撮像結果を用いない理由を付け加えておくと、次のように説明できる。それは、通常の撮像動作で記録撮影すると、撮像素子のアナログ処理部分で発生するノイズの影響や対象となる被写体の違いにより、再生モード時に出力される記録再生画像は常に変動してしまうので、出力される画像データはデバイスの状態を正確に確認できなくなることからである。
【００３３】
以上のように本発明における撮像装置では、撮像素子にテスト信号回路を設けることと撮像装置が出力すべく期待値データを予め用意しておくことで、撮像装置をテストモードで動作させた際に出力される画像データと比較することが可能になり、各々の画像データの比較を行うことで撮像装置に搭載されているカメラ信号処理手段や圧縮伸張処理手段などのデバイスが正常に装着されているかどうかをセットが組み上がった状態のまま確認することが可能である。
【００３４】
次に、実際にセット評価する場合の手順の一例について説明する。図６は撮像装置を評価する装置の一例を示したもので、６０１は撮像装置、６０２は比較手段、６０３は期待値データ、６０４は告知手段を示している。撮像装置は前述の本発明における撮像装置を示す。
【００３５】
期待値データはテスト開始前に予め用意されるデータであり、撮像装置をテストモードで記録・再生動作させた際に出力される画像データの期待値である。
【００３６】
比較手段は撮像装置をテストモード再生した際に出力される画像データと期待値データの比較を行う。
【００３７】
告知手段は期待値比較による撮像装置の状態の良否判断結果を告知する手段であり、音声、映像、光の明滅などで良否判断結果を示す手段である。
【００３８】
良否を判定する為のテスト工程の流れは次の通りである。（１）撮像装置をテストモードにして画像データを記録する。（２）評価装置に撮像装置の画像出力端子を接続する。（３）撮像装置でテスト画像を再生する。（４）再生されたテスト画像データと期待値が比較手段で比較される。（５）比較結果の良否を告知手段で告知する。以上が良否を判定する為のテスト工程である。
【００３９】
以上によれば、撮像素子にテスト信号出力機能を設けること、該撮像素子を用いた撮像装置が組み上がった状態でテストモードの記録及び再生動作をすること、評価装置で再生結果を期待値と比較することで、撮像装置に実装されたデバイスの実装状態をセットが組み上がった状態で簡潔に確認することが出来る。
【符号の説明】
【００４０】
１０１  撮像手段
１０２  駆動回路手段
１０３  同期信号及びクロック入力インターフェース端子
１０４  Ａ／Ｄ（ANALOG to DIGITAL）変換手段
１０５  出力ＩＦ（INTERFACE）手段
１０６  出力ＩＦ（INTERFACE）端子
１０７  テスト信号発生手段
１０８  制御レジスタ手段
１０９  制御レジスタアクセスＩ（INTERFACE）Ｆ端子
２０１  レンズブロック
２０２  撮像素子
２０３  カメラ信号処理手段
２０４  圧縮伸張処理手段
２０５  記録手段
２０６  表示手段
２０７  画像信号出力手段
２０８  制御手段
３０１  画素
３０２  電荷排出スイッチ
３０３  ライン選択スイッチ
３０４  カラム選択スイッチ
３０５  増幅器
３０６  信号出力端子
６０１  撮像装置
６０２  比較手段
６０３  期待値データ
６０４  告知手段
【図１】
2010232947.tif 000003
【図２】
2010232947.tif 000004
【図３】
2010232947.tif 000005
【図４】
2010232947.tif 000006
【図５】
2010232947.tif 000007
【図６】
2010232947.tif 000008
【図７】
2010232947.tif 000009