(57)【要約】【課題】イメージセンサが取得した画素データに対して前処理を施してから所定の演算を行う場合に、前処理を施した画素データを高速に画像演算部に転送することを目的とする。【解決手段】イメージセンサから読み出した画素データから構成される画像データに対して前処理の加工を行うデータ加工部１１と、連続した画素データを画素データ群としてデータ加工部１１から順次読み出して前後の画素データ群の各画素データの値の差分を差分データとして画素データごとに生成する差分データ生成部１４と、差分データを２つ以上連結して画素データのサイズ以下とした連結データを転送するデータ転送部１５と、連結データに含まれる差分データに直前の画素データ群の画素データを加算して復元した画素データに対して画像演算を行う画像演算部３と、を備えている。【選択図】  図１
2010245925.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
イメージセンサから出力される画素データを取得して演算を行うイメージセンサテスタであって、
前記イメージセンサから読み出した画素データから構成される画像データに対して前処理の加工を行うデータ加工部と、
連続した前記画素データを画素データ群として前記データ加工部から順次読み出して前後の画素データ群の各画素データの値の差分を差分データとして画素データごとに生成する差分データ生成部と、
前記差分データを２つ以上連結して前記画素データのサイズ以下とした連結データを転送するデータ転送部と、
前記連結データに含まれる差分データに直前の画素データ群の画素データを加算して復元した画素データに対して画像演算を行う画像演算部と、
を備えたことを特徴とするイメージセンサテスタ。
【請求項２】
前記画素データ群の画素データの個数を前記イメージセンサに設けられるカラーフィルタの周期に合わせたこと
を特徴とする請求項１記載のイメージセンサテスタ。
【請求項３】
前記画素データ群を４画素分の画素データで構成したこと
を特徴とする請求項１記載のイメージセンサテスタ。
【請求項４】
前記データ転送部は、１または複数の前記画素データまたは複数の前記連結データを１つの転送データとして、
この転送データに前記画素データを転送するモードと前記連結データを転送するモードとの何れであるかを示す１ビットのモード信号を付加して転送すること
を特徴とする請求項１記載のイメージセンサテスタ。
【請求項５】
前記データ加工部を２つ以上設けて、各データ加工部が交互に前記前処理の加工を行うようにしたこと
を特徴とする請求項１記載のイメージセンサテスタ。
【請求項６】
被試験デバイスから出力される出力データを取得して演算を行う半導体検査装置であって、
前記被試験デバイスから読み出した出力データに対して前処理の加工を行うデータ加工部と、
連続した前記出力データを出力データ群として前記データ加工部から順次読み出して前後の出力データ群の各出力データの値の差分を差分データとして出力データごとに生成する差分データ生成部と、
前記差分データを２つ以上連結して前記出力データのサイズ以下とした連結データを転送するデータ転送部と、
前記連結データに含まれる差分データに直前の出力データ群の出力データを加算して復元した出力データに対して演算を行う演算部と、
を備えたことを特徴とする半導体検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は固体撮像素子等のイメージセンサの検査を行うイメージセンサテスタおよび半導体デバイスの検査を行う半導体検査装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサ等のイメージセンサが取得した画像に基づいてイメージセンサの検査を行うイメージセンサテスタが従来から用いられている。この種のイメージセンサテスタは、例えば特許文献１に開示されているように、イメージセンサに所定のテストパターンを入力して、イメージセンサから出力されるデータに対して所定の画像処理を施して検査を行うようにしている。
【０００３】
図７に、従来のイメージセンサテスタの一例を示す。このイメージセンサテスタはテストヘッド１０１と画像処理プロセッサ１０２とを備えて概略構成している。テストヘッド１０１は検査対象のＣＣＤイメージセンサ１０３に接続されており、またＦＩＦＯ１０４を備えている。ＣＣＤイメージセンサ１０３は水平方向および垂直方向に固体撮像素子（ＣＣＤ）を多数配列して構成されている。このＣＣＤイメージセンサ１０３は撮像した画像データを１画素（１個のＣＣＤ）ごとの画素データとして高速且つ連続的に出力している。出力された画素データはＦＩＦＯ１０４に入力される。
【０００４】
画像処理プロセッサ１０２はＣＣＤイメージセンサ１０３が撮像した画素データに基づいて検査を行う検査部である。画像処理プロセッサ１０２は画像演算部１０５とキャプチャ回路１０６とを備えている。画像演算部１０５は画像データ（画素データから構成される１フレーム分の画像データ）に対して所定の画像処理を施してイメージセンサの検査（例えば、ドット欠陥やしみ・むら検査等）を行う。この検査を行う前には予め前処理が行われる。前処理としては例えばノイズ除去を行うための平均化処理等がある。
【０００５】
キャプチャ回路１０６はメモリ１０７とデータ加工部１０８とを備えている。メモリ１０７はＦＩＦＯ１０４から読み出した画素データを一時的に蓄積する。メモリ１０７に１フレーム分の画像データが蓄積されたときにデータ加工部１０８は画像データを取り出して平均化処理を行う。この平均化処理を行うことで画像データに重畳されていたノイズが除去される。この平均化処理後の画像データを画素データごとに画像演算部１０５に転送するようにしている。そして、画像演算部１０５は画像処理によりイメージセンサの検査を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−２０３３８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、画像演算部１０５は１フレーム分の画像データに対して画像処理の演算を施すものであり、その演算量は極めて膨大になる。一方で、画像処理演算を行う前に予め平均化処理を画像データに対して施してノイズ除去を行うようにしており、この平均化処理にも所定量の演算が必要になる。このため、画像演算部１０５に画像処理演算と平均化処理との両者の機能を持たせるようにすると、処理が著しく煩雑になり処理時間が大幅に遅延化する。平均化処理は画像演算処理を行う前の処理であり、これを別個独立のキャプチャ回路１０６として画像演算部１０５の前段に設けるようにしている。つまり、処理の流れとしては、ＣＣＤイメージセンサ１０３からのデータ出力、キャプチャ回路１０６による平均化処理、画像演算部１０５による画像処理といった流れになり、これらは並列的に行われる。
【０００８】
このとき、キャプチャ回路１０６は平均化処理を行った画像データを画像演算部１０５に対して転送するようにしている。従って、キャプチャ回路１０６が次の画像データをＦＩＦＯ１０４から取得して平均化処理を行うためには、直前の画像データに対して平均化処理および画像演算部１０５への転送処理を完了していなくてはならない。このため、キャプチャ回路１０６における平均化処理や転送処理に要する時間はＣＣＤイメージセンサ１０３の検査時間を決定する要素となる。
【０００９】
特に、近年のＣＣＤは極めて高感度になっているため、１画素あたりの情報量が大きくなっており、しかもＣＣＤイメージセンサが有するＣＣＤの個数は数十メガオーダーとなっていることから、１枚の画像データの情報量は膨大なものになっている。従って、前述した平均化処理や転送処理に要する時間は著しく長くなり、検査時間が大幅に遅延する。このうち、平均化処理は画素データに対する演算であるため、高速処理可能なＤＳＰ等を用いればある程度の時間短縮は可能であるが、転送処理に関しては転送量そのものの削減により転送時間の短縮化を図ることが求められる。
【００１０】
そこで、イメージセンサが取得した画素データに対して前処理を施してから所定の演算を行う場合に、前処理を施した画素データを高速に画像演算部に転送することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
以上の課題を解決するため、本発明の請求項１のイメージセンサテスタは、イメージセンサから出力される画素データを取得して演算を行うイメージセンサテスタであって、前記イメージセンサから読み出した画素データから構成される画像データに対して前処理の加工を行うデータ加工部と、連続した前記画素データを画素データ群として前記データ加工部から順次読み出して前後の画素データ群の各画素データの値の差分を差分データとして画素データごとに生成する差分データ生成部と、前記差分データを２つ以上連結して前記画素データのサイズ以下とした連結データを転送するデータ転送部と、前記連結データに含まれる差分データに直前の画素データ群の画素データを加算して復元した画素データに対して画像演算を行う画像演算部と、を備えたことを特徴とする。
【００１２】
このイメージセンサテスタによれば、２画素分以上の差分データを１つの画素データのサイズ以下としている。これにより、１画素分の情報に２画素分以上の情報を包含させることができるようになり、転送量を削減し、検査時間の短縮化を図れるようになる。また、画素データ群の画素データごとに差分データを生成しているため、直前の画素データと差分データとの加算により画素データを完全に復元できるようになる。これにより、正確な検査が可能になる。
【００１３】
本発明の請求項２のイメージセンサテスタは、請求項１記載のイメージセンサテスタであって、前記画素データ群の画素データの個数を前記イメージセンサに設けられるカラーフィルタの周期に合わせたことを特徴とする。
【００１４】
このイメージセンサテスタによれば、カラーフィルタの周期に合わせて画素データ群の画素データの個数を設定していることで、同じ色の差分が算出されるようになる。これにより、同じ色同士の差分であるため、輝度レベルにそれほど差がない場合が多く、差分データを多く生成できるようになる。これにより、情報量を大幅に削減でき、検査時間の短縮化を図れるようになる。このとき、カラーフィルタの周期とは１色を表現するときに用いられるカラーフィルタの個数をいう。
【００１５】
本発明の請求項３のイメージセンサテスタは、請求項１記載のイメージセンサテスタであって、前記画素データ群を４画素分の画素データで構成したことを特徴とする。
【００１６】
このイメージセンサテスタによれば、画素データ群の画素データの個数を４つにしている。カラー対応のイメージセンサの多くにはベイヤー配列のカラーフィルタが用いられており、その配列規則はＲ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）Ｇ（緑）の４色周期の配列になっている。同色の場合には輝度レベルに大きな差がないため、多くの差分データを生成できる。
【００１７】
本発明の請求項４のイメージセンサテスタは、請求項１記載のイメージセンサテスタであって、前記データ転送部は、１または複数の前記画素データまたは複数の前記連結データを１つの転送データとして、この転送データに前記画素データを転送するモードと前記連結データを転送するモードとの何れであるかを示す１ビットのモード信号を付加して転送することを特徴とする。
【００１８】
このイメージセンサテスタによれば、転送データは画素データまたは差分データの何れか一方で構成され、１ビットのモード信号により何れのデータなのかを識別できるようになる。画素データと差分データとを混在させていないため、モード信号が１ビットにできると共に、画像演算部における処理としては復元を行うか行わないかの何れかになるため、処理の簡略化を図ることができるようになる。
【００１９】
本発明の請求項５のイメージセンサテスタは、請求項１記載のイメージセンサテスタであって、前記データ加工部を２つ以上設けて、各データ加工部が交互に前記前処理の加工を行うようにしたことを特徴とする。
【００２０】
このイメージセンサテスタによれば、データ加工部を２つ以上設けているため、前処理の処理能力が倍以上に向上する。差分データを用いることにより転送量の削減を図るだけでなく、データ加工部の処理能力を向上させることで、全体としての検査時間を大幅に削減できるようになる。
【００２１】
本発明の請求項６の半導体検査装置は、被試験デバイスから出力される出力データを取得して演算を行う半導体検査装置であって、前記被試験デバイスから読み出した出力データに対して前処理の加工を行うデータ加工部と、連続した前記出力データを出力データ群として前記データ加工部から順次読み出して前後の出力データ群の各出力データの値の差分を差分データとして出力データごとに生成する差分データ生成部と、前記差分データを２つ以上連結して前記出力データのサイズ以下とした連結データを転送するデータ転送部と、前記連結データに含まれる差分データに直前の出力データ群の出力データを加算して復元した出力データに対して演算を行う演算部と、を備えたことを特徴とする。
【００２２】
この半導体検査装置によれば、イメージセンサではなくＩＣやＬＳＩ、メモリ等のロジックデバイスにも適用でき、これにより検査時間の短縮化を図ることができるようになる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明は、画素データ群の画素データ同士の差分を差分データとして生成し、２つ以上の差分データを連結した連結データを転送していることから、転送量を削減でき、検査時間の短縮化が図れるようになる。また、画素データ群の画素データを４個にすることで、多くの差分データを生成できるようになり、転送量の削減化を大幅に達成でき、検査時間を飛躍的に短縮できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】イメージセンサテスタにおける画像処理プロセッサのブロック図である。
【図２】レジスタ群およびＦＩＦＯの初期状態を示す図である。
【図３】レジスタ群およびＦＩＦＯの状態を示す図である。
【図４】レジスタ群およびＦＩＦＯの他の状態を示す図である。
【図５】第１の変形例を説明するためのブロック図である。
【図６】第２の変形例を説明するためのブロック図である。
【図７】従来のイメージセンサテスタのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、本実施形態の検査対象となるイメージセンサはＣＣＤイメージセンサである。勿論、ＣＭＯＳイメージセンサ等であってもよい。本実施形態のＣＣＤイメージセンサは背景技術で説明したＣＣＤイメージセンサ１０３と同じものであり、水平方向および垂直方向に多数のＣＣＤ（固体撮像素子）を配列したデバイスになる。ＣＣＤイメージセンサ１０３は所定のテストパターンに基づいて被写体の撮像を行い、画素データを出力する。この画素データは輝度レベルを示す信号であり、１６ビットで輝度レベルを示すものとする。画素データの値（輝度レベル）が０のときには最も暗く、６５５３５のときに最も明るくなる。画素データはＦＩＦＯ１０４に保持されて、順次読み出されていく。以上の点は、背景技術と同じである。なお、以下において、ＣＣＤイメージセンサ１０３は単にＣＣＤイメージセンサとして説明する。
【００２６】
図１に示すように、画像処理プロセッサ１はキャプチャ回路２と画像演算部３とを備えて概略構成している。キャプチャ回路２はＦＩＦＯ１０４から画素データを読み出して画像データ（１フレーム分の画素データから構成されるデータ）に対して所定の前処理を行う。本実施形態ではこの前処理としてノイズを除去するための平均化処理を行うものとする。勿論、前処理としては平均化処理以外の処理を適用してもよい。例えば、画像データに大きな欠陥があるか否か等の簡単な検査を前処理として行うようにしてもよい。要は、画像演算部３における演算の前に予め行う処理が前処理である。
【００２７】
キャプチャ回路２はメモリ１１とデータ加工部１２とＦＩＦＯ１３と差分データ生成部１４とデータ転送部１５とを備えて概略構成している。メモリ１１は背景技術のメモリ１０７と同じものであり、ＦＩＦＯ１０４から読み出した画素データを一時的に蓄積する。データ加工部１２は前処理として平均化処理を行うものである。メモリ１１から１フレーム分の画素データを読み出して、画素データから構成される画像データに対して平均化処理を行う。なお、ＣＣＤイメージセンサからは画素データと共にフレーム信号（フレームの区切りを示す信号）が出力されており、このフレーム信号に基づいて１フレーム分のデータ画像が生成される。データ加工部１２により処理された画像データはＦＩＦＯ１３に蓄積されていく。
【００２８】
差分データ生成部１４は第１レジスタ群２１と第２レジスタ群２２と差分レジスタ群２３と差分データ処理部２４とを備えて概略構成している。図２（ａ）に示すように、第１レジスタ群２１は４つのレジスタ２１Ａ〜２１Ｄにより構成されている。レジスタ２１Ａ〜２１Ｄはそれぞれ１６ビット幅のレジスタであり、各レジスタはそれぞれ１画素分の画素データを記憶する。ここでは、１つのＣＣＤの画素データが持つ情報量は１６ビットを想定しているが、１６ビット以外であってもよく、画素データのビット数に対応してレジスタのビット幅を変化させる。また、各レジスタ群には４つのレジスタ（１６ビット幅）を備えているが、各レジスタ群に６４ビット幅のレジスタを１つ備えるようにしてもよい。
【００２９】
第２レジスタ群２２は１６ビット幅の４つのレジスタ２２Ａ〜２２Ｄにより構成されており、各レジスタには４つの画素データが記憶される。第２レジスタ群２２は第１レジスタ群２１が記憶していた画素データをそのまま記憶する。このため、第１レジスタ群２１の画素データがそのまま第２レジスタ群２２に複製される。そして、この複製後に第１レジスタ群２１はＦＩＦＯ１３から次の４つの画素データを読み取り記憶する。
【００３０】
差分レジスタ群２３は１６ビット幅の４つのレジスタ２３Ａ〜２３Ｄにより構成されている。差分レジスタ群２３には第１レジスタ群２１と第２レジスタ群２２との差演算をした結果が記憶される。レジスタ２３Ａにはレジスタ２１Ａとレジスタ２２Ａとの差が、レジスタ２３Ｂにはレジスタ２１Ｂとレジスタ２２Ｂとの差が、レジスタ２３Ｃにはレジスタ２１Ｃとレジスタ２２Ｃとの差が、レジスタ２３Ｄにはレジスタ２１Ｄとレジスタ２２Ｄとの差が記憶される。
【００３１】
差分データ処理部２４は差分レジスタ群２３の各レジスタの値を取得する。各レジスタは１６ビット幅になっているが、この１６ビット幅の値を８ビットの情報量に削減する。このために、上位ビット群（９ビット目から最上位ビット）を削減して（切り捨てて）、下位ビット群（最下位ビットから８ビット目）までの情報量にする。この削減処理により８ビット（下位ビット群）の情報にしたものを差分データとする。差分レジスタ群２３には４つのレジスタが設けられており、レジスタごとに削減処理が行われるため、８ビットの差分データが４つ生成される。生成した差分データは例えば８ビット幅のレジスタに記憶される。
【００３２】
データ転送部１５は転送モード選択部３１と画素データ転送部３２と差分データ転送部３３と連結データ生成部３４と符号化部３５と出力インターフェイス３６（図１では出力Ｉ／Ｆとして示している）とを備えて概略構成している。転送モード選択部３１は差分レジスタ群２３の各レジスタの値を参照して、上位ビット群に「１」があるか否かを判定する。換言すれば、各レジスタの値が二進数で２５６以上であるか否かを判定する。上位ビット群に「１」があれば（２５６以上であれば）通常転送モードを選択し、上位ビット群に「１」がなければ（２５６未満であれば）差分転送モードを選択する。
【００３３】
差分転送モードとは差分データを画像演算部３に転送するモードであり、通常転送モードとは画素データを画像演算部３に転送するモードである。詳細は後述する。また、転送モード選択部３１は通常転送モードと差分転送モードとの何れを選択したかを示す１ビットのモード信号ＭＳを出力する。ここでは、モード信号ＭＳが「０」の場合には通常転送モードを示し、「１」の場合には差分転送モードを示すものとする。
【００３４】
画素データ転送部３２は転送モード選択部３１が通常転送モードを選択した場合に、第２レジスタ群２２から画素データを読み込んで連結データ生成部３４に出力する。このとき、第２レジスタ群２２には４つのレジスタがあり、このうち連続する画素データを２つずつ２回に分けて取得する。１回ごとに取得される画素データは２つであり、２つの画素データの合計の情報量は３２ビットになる。そして、取得した２つの画素データを連結データ生成部３４に２回に分けて出力する。
【００３５】
差分データ転送部３３は転送モード選択部３１が差分転送モードを選択した場合に差分データ処理部２４から４つの差分データを取得する。差分データは８ビットに削減されており、４つの差分データを１回で取得するため、合計３２ビットの情報量になる。そして、取得した４つの差分データを連結データ生成部３４に１回で出力する。
【００３６】
図２（ｂ）に示すように、連結データ生成部３４は３３ビットサイズのＦＩＦＯである。１ビット目から３２ビット目までは画素データまたは差分データのデータ領域となっており、３３ビット目がモード信号ＭＳのためのデータ領域となっている。連結データ生成部３４は画素データ転送部３２から出力される２つの画素データまたは差分データ転送部３３から出力される４つの差分データを入力してＦＩＦＯに蓄積する。
【００３７】
つまり、ＦＩＦＯには２つの画素データを１つに纏めたデータと４つの差分データを１つに纏めたデータとが蓄積されていく。画素データは１６ビットであり、差分データは８ビットである。このため、１つの画素データが２つの差分データに対応する。この２つの差分データを連結したものを連結データとする。つまり、ＦＩＦＯには２つの画素データを纏めたデータまたは２つの連結データを纏めたデータが蓄積される。この纏めたデータを転送データとする。そして、通常転送モードの場合には画素データにより構成される転送データが蓄積され、差分転送モードの場合には連結データにより構成される転送データが蓄積される。
【００３８】
また、転送モード選択部３１からはモード信号ＭＳが出力されているため、このモード信号ＭＳをＦＩＦＯに付加する（図２（ｂ）では最上位ビット）。このとき、通常転送モードでは２回に分けて転送データをＦＩＦＯに蓄積していくため、２回ともモード信号ＭＳは「０」として付加を行う。
【００３９】
図１に戻って、符号化部３５は連結データ生成部３４から転送データおよびモード信号ＭＳを読み出して符号化を行う。転送データは３３ビットのパラレルデータであり、これをシリアルデータに変換すると共に、画素データまたは差分データにモード信号ＭＳを埋め込むような符号化を行う。符号化の手法としてはＫ符号化等を適用できる。符号化された転送データは出力インターフェイス３６から画像演算部３に出力される。
【００４０】
画像演算部３は入力インターフェイス（図１では入力Ｉ／Ｆとして示している）４１と復号化部４２とデータ復元部４３と演算装置４４とを備えて概略構成している。入力インターフェイス４１は出力インターフェイス３６から出力された転送データを入力する。復号化部４２は符号化（Ｋ符合）された転送データを復号化し、画素データまたは連結データとモード信号ＭＳとを分離する。なお、入力インターフェイス４１と出力インターフェイス３６との間は複数レーンのインターフェイスで接続することにより、高速転送させてもよい。
【００４１】
データ復元部４３は転送データが連結データにより構成されている場合には、連結データの差分データと直前の画素データ群の画素データとを加算して本来の画素データを復元する。このために、データ復元部４３は直前の画素データ群の各画素データの値を記憶するための記憶部を有している。直前の画素データ群には４つの画素データが含まれており、転送データには４つの差分データが含まれている。従って、それぞれの画素データと差分データとを加算することで、４つの画素データが復元される。この復元された画素データを演算装置４４に出力すると共に前記の記憶部に記憶する。また、転送データが画素データである場合には前記の記憶部に画素データを記憶する処理だけを行う。
【００４２】
演算装置４４はデータ復元部４３から画素データを入力して、所定の画像処理演算を行う手段（例えば、ＤＳＰ等）である。演算内容としては、ドット欠陥検査やしみ・むら検査等の任意の検査を行うための画像処理を適用できる。なお、図２（ａ）および（ｂ）でレジスタの値やＦＩＦＯの値を「０」で示しているが、これは初期値を示している。
【００４３】
以上の構成における動作について説明する。ＣＣＤイメージセンサは所定のテストパターンに基づいて撮像を行い、各ＣＣＤの画素データが順次画像処理プロセッサ１に出力される。そして、メモリ１１に画素データが蓄積され、データ加工部１２では１フレーム分の画像データに対して平均化処理を行う。平均化処理を行った画像データを構成する各画素データは順次ＦＩＦＯ１３に送られ、先頭から順番に４画素分の画素データが第１レジスタ群２１に取得される。このときの画素データを画素１〜画素４とする。この４画素が１つの画素データ群を構成する。
【００４４】
第１レジスタ群２１のレジスタ２１Ａに画素１、レジスタ２１Ｂに画素２、レジスタ２１Ｃに画素３、レジスタ２１Ｄに画素４の各画素データが記憶される。そして、第１レジスタ群２１の各レジスタと第２レジスタ群２２の各レジスタとの差が演算される。第２レジスタ群２２の各レジスタは全て初期値（初期値＝０）となっており、このときの差は各画素データそのものになる。従って、差分レジスタ群２３の各レジスタには画素１、画素２、画素３、画素４の各画素データが記憶される。
【００４５】
ここで、画素１〜画素４はある程度の明るさを持っているものとし、このうち画素１および画素２の画素データの上位ビット群に１が存在している（２５６以上の値になっている）ものとする。差分レジスタ群２３には画素１〜画素４の画素データが記憶されており、画素１および画素２の画素データの上位ビット群に１が存在しているため、転送モード選択部３１は通常転送モードを選択する。転送モード選択部３１は画素データ転送部３２に対して指令を出すと共にモード信号ＭＳとして「０」を連結データ生成部３４に出力する。画素データ転送部３２はこの指令に基づいて、第２レジスタ群２２のレジスタ２２Ａおよびレジスタ２２Ｂの２つのレジスタ（１番目のレジスタおよび２番目のレジスタ）から画素１および画素２の画素データを取得し、次にレジスタ２２Ｃおよびレジスタ２２Ｄの２つのレジスタ（３番目のレジスタおよび４番目のレジスタ）から画素３および画素４の画素データを取得する。画素１および画素２と画素３および画素４とは２回に分けて取得され、それぞれ分けて連結データ生成部３４に出力される。
【００４６】
連結データ生成部３４は画素１および画素２の２つの画素データを１つの転送データとして纏めてＦＩＦＯの最初の段に蓄積すると共に、モード信号ＭＳ「０」を蓄積する。次に、画素３および画素４の２つの画素データを１つの転送データとして纏めてＦＩＦＯの次の段に蓄積すると共に、モード信号ＭＳ「０」を蓄積する。
【００４７】
図１に戻って、第２レジスタ群２２に画素１〜画素４の画素データが格納された後（第１レジスタ群２１の内容が複製された後）に、第１レジスタ群２１にＦＩＦＯ１３から画素５〜画素９の４画素分の画素データが画素データ群として格納される。そして、差分レジスタ群２３には第２レジスタ群２２と第１レジスタ群２１との差演算の結果が記憶される。つまり、画素５と画素１とを差演算した結果と、画素６と画素２とを差演算した結果と、画素７と画素３とを差演算した結果と、画素８と画素４とを差演算した結果とがそれぞれレジスタ２３Ａ〜２３Ｄに記憶される。この状態が、図３（ａ）になる。
【００４８】
差分データ処理部２４は差分レジスタ群２３の各レジスタの値を８ビットに削減する。つまり、上位ビット群を切り捨てて下位ビット群から構成される８ビットの差分データを生成する。ここでは、前後の画素データ群の各画素データにそれほど明るさの差がないものとし、全ての輝度レベルの差が２５６未満であるものとする。従って、切り捨てられた上位ビット群は全て「０」の情報であり、削減処理を行ったとしても何等のデータも失われない。つまり、単に不要な上位ビット群の８ビットの情報を削減して情報量を半分にした差分データを生成している。
【００４９】
転送モード選択部３１は、差分レジスタ群２３における全てのレジスタの上位ビット群が０であるため、差分転送モードを選択する。このため、差分データ転送部３３に指令を出すと共にモード信号ＭＳを「１」として連結データ生成部３４に出力する。差分データ転送部３３は差分データ処理部２４から４つの差分データを取得して、連結データ生成部３４に出力する。連結データ生成部３４は２つの差分データを連結した連結データを２つ生成し、ＦＩＦＯの同一段に２つの連結データを蓄積すると共にモード信号ＭＳに「１」を書き込む。差分データは全て８ビットの情報であり、１つの連結データは１６ビットの情報になる。これは画素データの１つ分の情報量になる。そして、ＦＩＦＯには２つの連結データを１つに纏めて蓄積することができる。この状態が図３（ｂ）になる。なお、図３（ｂ）において、画素１と画素５との差分を差分５として、画素２と画素６との差分を差分６として、画素３と画素７との差分を差分７として、画素４と画素８との差分を差分８として示している。
【００５０】
以上のようにして、ＦＩＦＯ１３から順次４つの画素データを画素データ群として取得して、２つの差分データを１つの連結データとし、また２つの画素データまたは２つの連結データを転送データとしてモード信号ＭＳと共に順次蓄積していく。
【００５１】
符号化部３５は転送モード選択部３１のＦＩＦＯの先頭段から順次転送データ（３３ビット）を取り出して、Ｋ符号化等により符号化を行う。そして、出力インターフェイス３６を介して順次画像演算部３に符号化した転送データを転送していく。
【００５２】
画像演算部３の入力インターフェイス４１を介して復号化部４２に転送された転送データは復号化を行って転送データとモード信号ＭＳとに分離する。データ復元部４３はモード信号ＭＳに基づいて転送データが画素データにより構成されているのか、連結データにより構成されているのかを認識する。最初のモード信号ＭＳは「０」であり、転送データは画素１および画素２の画素データである。従って、データ復元部４３はそのまま２つの画素データを演算装置４４に出力すると共に、画素１および画素２の画素データを記憶する。演算装置４４は画素１および画素２に対して所定の演算を行う。次の転送データは画素３および画素４の画素データである。このため、データ復元部４３は２つの画素データをそのまま演算装置４に出力し、これらの画素データを記憶する。以上により、画素１〜画素４の最初の画素データ群の処理は完了する。
【００５３】
次の転送データは２つの連結データ（差分５および差分６を連結した連結データと差分７および差分８を連結した連結データ）を纏めて構成されている。データ復元部４３はモード信号ＭＳが「１」であるため差分データであることを認識する。データ復元部４３には直前の画素データ群である画素１〜画素４の画素データが記憶されている。そして、データ復元部４３は直前の画素データ群の画素データと差分データとを加算する演算を行う。
【００５４】
前述したように、差分５は画素１と画素５との差分を、差分６は画素２と画素６との差分を、差分７は画素３と画素７との差分を、差分８は画素４と画素８との差分を示している。画素１〜画素４は直前の画素データ群の画素データであり、前記の加算を行うことにより、画素５〜画素９の各画素データが生成される。つまり、差分データはもともと前後の画素データ群の画素データの差分を示しており、前記の加算を行うことにより、何等の情報を失うことなく完全に画素データが復元される。
【００５５】
そして、データ復元部４３は復元した４つの画素データを演算装置４４に出力すると共に画素５〜画素９の画素データを記憶する。演算装置４４では画素５〜画素９の画素データに対して所定の演算を行う。
【００５６】
メモリ１１にはＣＣＤイメージセンサからの画素データが順次記憶されるため、連結データ生成部３４のＦＩＦＯにも順次画素データまたは差分データが転送として蓄積される。画像演算部３では次々に転送される転送データに対して前記の処理を順次行っていく。
【００５７】
図４（ａ）および（ｂ）は連結データ生成部３４のＦＩＦＯに差分２０までが蓄積されているときの各レジスタ群およびＦＩＦＯの中身を示している。画素５以降の画素データ群は全て差分転送モードであるものを示している。前述したように、画素データ群の画素データ同士の差演算を行い、その結果によって転送モード選択部３１は通常転送モードと差分転送モードとの何れかを選択するようにしている。
【００５８】
転送モード選択部３１は差分レジスタ群２３の各レジスタの全ての値が２５６未満のときに差分転送モードを選択する。つまり、画素データ群の４画素のうち１つでも直前の画素データ群の画素との差が大きいとき（明るさに大きな差を生じているとき）には、通常転送モードが選択される。換言すれば、図４のように全てが差分転送モードとなっているのは、前後の画素データ群の各画素データ同士に明るさにそれほど大きな差がないということになる。
【００５９】
本実施形態では、画素データ群を４画素構成にしている。これは、ＣＣＤイメージセンサがベイヤー配列を採用している場合に対応させているものである。ベイヤー配列はＲ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）の３つの画素により１色を表現しているのではなく、ＲＧＢＧの４画素により１色を表現しているものである。カラー対応のＣＣＤイメージセンサでは、撮像対象物からの光はカラーフィルタを透過してＣＣＤに結像している。ベイヤー配列ではＲＧＢＧの周期でＣＣＤにカラーフィルタを設けることで、１色を表現している。
【００６０】
ＲＧＢはそれぞれ異なる波長帯域の光であり、ＣＣＤの輝度レベルも各色によって異なる。このうちＧはＲＢに比較して非常に明るい輝度レベルになり、ＲとＢとの間にはそれほど輝度レベルに差はないもののある程度の差はある。そして、ベイヤー配列の場合には、ＲＧＢＧを１画素の周期としている。従って、このＲＧＢＧの４画素を１つの画素データ群とすることで、差演算を行う画素データは同色の画素データになるため、輝度レベルにそれほどの差は生じない。つまり、異なっている色同士の差分を算出するのならともかく、同じ色同士の差分を算出しているため、差分の値としてはそれほど大きくはならない。
【００６１】
従って、ベイヤー配列の１色の画素の個数と画素データ群の画素データの個数とを一致させているため、各画素データの間の差は非常に小さなものとなり、差演算の結果は多くの場合に上位ビット群に「１」が存在しなくなる。よって、差分転送モードが選択されやすくなり、転送データの情報量を大幅に削減できる。このとき、画素データ群の画素データの個数を４つではなく２つにしてもよい。ベイヤー配列の場合でも、「ＲＧ」と「ＢＧ」との２画素ごとにＧが出現しており、またＲとＢとの間の輝度レベルはそれほど大きくないため、前述した場合と同様に差分データを転送することができるようになる。
【００６２】
また、画素データ群の個数は４画素或いは２画素以外に設定してもよい。ベイヤー配列以外の場合、例えばＲＧＢにより３画素により１色を表現するような場合には画素データ群の個数を３画素にすることができる。カラー対応のＣＣＤイメージセンサの場合、要は画素の色の周期に合わせて画素データ群の個数を設定して、同色同士の差演算を行うようにすればよい。
【００６３】
以上のようにして、画素データそのものではなく差分データを用いて転送を行うことができる。前述したように、差分データは８ビットであり、画素データは１６ビットである。差分データは画素データそのものではないが、間接的に画素データを示す情報になる。つまり、１つの画素についての情報量を半分にすることができる。従って、画素データをそのまま転送する場合と比較して転送するデータ量を１画素について半分にすることができる。しかも、前述したように、ベイヤー配列に対応して画素データ群の画素データの個数を４つに設定しているため、多くの場合に差分データが転送されるようになるため、転送される情報量を大幅に低減できるようになる。
【００６４】
これにより、平均化処理を行った画素データを高速に画像演算部３に転送することができるようになる。従って、ＣＣＤイメージセンサの検査時間全体の大幅な短縮化を図ることができるようになる。また、転送する情報量そのものが低減されるため、回路の消費電力量も低減できるようになる。
【００６５】
なお、本発明で転送される差分データは圧縮されたデータとは異なる。データの圧縮を行う場合には画像データに対して間引き処理等を行って情報量を少なくしている。このため、画像圧縮を行うと、もとの画像データの情報が失われ、完全に復元できなくなる。例えば、ドット欠陥等を行う場合には画像データの圧縮と共にエラーに関する情報も失われるため、正確な検査が行えなくなる。これに対し、本発明では、あくまでも差分データを算出しており、上位ビット群には何等の情報も含まれていない。このため、情報量を半分にする削減処理を行ったとしても、データ復元部４３で直前の画素データ群の画素データと加算処理を行うことで、もとの画素データを完全に復元できる。これにより、正確な検査を行うことが可能になる。
【００６６】
以上において、転送モード選択部３１は差分レジスタ群２３の各レジスタの値が全てについて上位ビット群が０の場合に差分データを転送するようにしたが、少なくとも２つのレジスタの値について上位ビット群が０の場合に差分データを転送するようにしてもよい。この場合には、２つの差分データはそれぞれ８ビットの情報量にできるため、これらを連結して１６ビット（画素データ１個分）の連結データとすることができる。転送データとしては、残りの１６ビットを１つの画素データとしてもよい。この場合には、連結データと画素データとが混在した転送データになる。従って、混在している新たな状態を示すために、モード信号ＭＳは２ビット以上の構成にする。
【００６７】
また、差分レジスタ群２３の各レジスタの上位ビット群に「１」が含まれていない場合、つまり２５６未満の場合に差分データを生成するものについて説明した。これは、２つの８ビットの差分データを連結した１６ビットの連結データが１つの画素データ（１６ビット）と等しくしているからである。この点からいえば、３つ以上の差分データを連結してもよい。例えば、５ビットの差分データを３つ連結して連結データとしてもよい。また、差分データのビット数に変化を持たせてもよい。例えば、４ビットと５ビットと７ビットとの差分データを連結した連結データとしてもよい。このように差分データの個数やビット数に変化を持たせることで、より多くの画素に関する情報を高速に転送できるようになる。
【００６８】
また、差分レジスタ群２３の各レジスタの値が２５６未満ではなく、さらに少ない値以下、例えば１６以下としてもよい。この場合には、差分データは４ビット構成になるため、連結データは４つの差分データから構成され、転送データとしては合計８個分の画素の関する情報を含めることができるようになる。これにより、著しく転送データの情報量を少なくできるようになる。
【００６９】
次に第１の変形例について説明する。図５に示すように、この変形例と前述した実施形態とが異なるのは、メモリ１１およびデータ加工部１２をそれぞれ２つ設けたことである。それぞれ、メモリ１１Ａ、１１Ｂ、データ加工部１２Ａ、１２Ｂとする。そして、入力側スイッチＳＷ１と出力側スイッチＳＷ２とを新たに設けている。
【００７０】
入力側スイッチＳＷ１はテストヘッドに接続されるＣＣＤイメージセンサからの画素データをメモリＡ側とメモリＢ側とに接続を切り替える制御を行う。また、出力側スイッチＳＷ２はデータ加工部Ａ側とデータ加工部Ｂ側とに接続制御を切り替える制御を行う。
【００７１】
例えば、最初の１フレーム分の画素データがメモリＡに蓄積された時点で入力側スイッチＳＷ１を切り替えて、次の１フレーム分の画素データはメモリＢに蓄積されるようにする。そして、データ加工部Ａは最初の１フレーム分の画像データの平均化処理を行い、データ加工部Ｂは次の１フレーム分の画像データの平均化処理を行うようにする。出力側スイッチＳＷ２はデータ加工部Ａ側に接続されており、最初の１フレーム分の画素データをＦＩＦＯ１３に格納する。次に出力側スイッチＳＷ２をデータ加工部Ｂ側に切り替えて次の１フレーム分の画素データをＦＩＦＯ１３に格納する。
【００７２】
つまり、２つのデータ加工部１２Ａ、１２Ｂにより平均化処理を交互に行うようにしている。データ加工部１２Ａで平均化処理を行った１フレーム分の画像データは差分データ生成部１４やデータ転送部１５により差分データとして画像演算部３に転送される。この転送を行っている間にデータ加工部１２Ｂは次の１フレーム分の画像データを入力して平均化処理を行う。従って、平均化処理とデータの転送とをオーバラップして行っている。
【００７３】
ここで、平均化処理に要する時間をＴＡ、転送に要する時間をＴＢとしたときに、ＴＢ＜ＴＡとする。この場合に、図５のように２つのデータ加工部１２Ａ、１２Ｂを設けると、転送を行っているときにはデータ加工部１２Ａと１２Ｂとの一方が必ず平均化処理を行なっていることになり、時間Ｂを時間ＴＡに完全にオーバラップさせることができる。平均化処理はＣＣＤイメージセンサに必要な処理であり、時間ＴＡは不可避的に設けられる時間になる。この時間ＴＡに時間ＴＢを完全にオーバラップさせることにより、検査時間全体に占める転送時間は実質的には０になる。ただし、このためには、時間ＴＢ＜ＴＡが条件となる。
【００７４】
本発明では、画素データそのものではなく差分データを画像演算部３に転送するようにしている。これにより、時間ＴＢは著しく短くなるため、時間ＴＢ＜ＴＡの条件を満たすようになり、完全にオーバラップさせることができるようになる。従って、検査時間全体の中で占める転送時間を実質的になくすことができる。差分データを転送する場合には非常に転送する情報量が少なくなるため、時間ＴＡよりも時間ＴＢが大幅に短くなる場合もある。この場合には、転送速度をある程度低速にしても、なお時間ＴＢ＜ＴＡの条件を満たすようになる。このため、転送速度を通常の速度よりも低速にすることで、回路や信号線等のハードウェアに与える負担を軽減できる。これにより、消費電力の低減効果を見込むことができる。
【００７５】
次に第２の変形例について説明する。図６に示すように、この変形例では、テストヘッド５１とテスタ５２とを備えて概略構成している。ここでは、検査対象としてイメージセンサではなく、ＩＣやＬＳＩ、メモリ等の半導体デバイスを適用している。これをＤＵＴ５３とする。また、前述した実施形態ではキャプチャ回路をテストヘッドではなく画像処理プロセッサ側に設けるようにしていたが、本変形例ではテストヘッドにキャプチャ回路を持たせている。そして、テスタ（画像処理プロセッサ１に相当）５２は演算装置５４を有している。ここでは検査対象となるのはＩＣやＬＳＩ、メモリ等であるため、これらから出力されるロジックデータ（二値信号のデータ）に対して演算装置５４が演算を行う。メモリ１１やデータ加工部１２、ＦＩＦＯ１３、差分データ生成部１４、データ転送部１５は前述した実施形態と同じものである。
【００７６】
ＤＵＴ５３は所定のテストパターンに応じて、出力データとしてロジックデータを出力する。メモリ１１はロジックデータを所定量記憶している。データ加工部１２はロジックデータが所定量記憶されたときに読み出して平均化処理を行う。前記の所定量は平均化処理を行うために好適な量になる。ＦＩＦＯ１３は平均化処理を行ったロジックデータを順次格納していき、先頭から順番に差分データ生成部１４が取り出していく。
【００７７】
差分データ生成部１４およびデータ転送部１５は前述した実施形態で説明したように、差分データまたはロジックデータ（画素データに相当）を転送データとして符号化を行った後にテスタ５２に転送する。テストヘッド５１とテスタ５２との間は所定の信号経路により接続され、この信号経路を転送データが転送される。テストヘッド５１とテスタ５２とは別個の装置であり、この間を接続する信号経路はテスタ５２の内部に設けられるバス等とは異なり、その信号経路は低速なものになる。
【００７８】
そこで、本変形例では、情報量の少ない差分データを転送可能にすることで、転送する情報量そのものを少なくしている。これにより、信号経路をそれほど高速化できない場合であっても、検査時間の短縮化を図ることができる。
【符号の説明】
【００７９】
１    画像処理プロセッサ        ２    キャプチャ回路
３    画像演算部            ４    演算装置
１１    メモリ                １２    データ加工部
１４    差分データ生成部        １５    データ転送部
２１    第１レジスタ群            ２２    第２レジスタ群
２３    差分レジスタ群            ２４    差分データ処理部
３１    転送モード選択部        ３２    画素データ転送部
３３    差分データ転送部        ３４    連結データ生成部
３５    符号化部            ３６    出力インターフェイス
４１    入力インターフェイス        ４２    復号化部
４３    データ復元部            ４４    演算装置
【図１】
2010245925.tif 000003
【図２】
2010245925.tif 000004
【図３】
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【図４】
2010245925.tif 000006
【図５】
2010245925.tif 000007
【図６】
2010245925.tif 000008
【図７】
2010245925.tif 000009