(57)【要約】【課題】検査装置のメモリを大型化させず、且つ検査時間を短縮すること。【解決手段】ＣＣＤイメージセンサ１２を駆動し、照明装置１４が照射する白色光２５を撮像信号に変換する。ノイズの除去や信号増幅を施した後にデジタル変換する。逐次取得される撮像信号を所定単位毎に第１又は第２メモリ２３、２４の一方に書き込む。所定単位の撮像信号の書込みが終わると、第１メモリ２３と第２メモリ２４とを切り替えて、引き続き撮像信号の書込みを行う。データ処理部１６は、一方のメモリへの撮像信号の書込みと並行して、他方のメモリから撮像信号を読み出し、逐次解析する。解析結果に基づいてＣＣＤイメージセンサ１２の受光特性の良否を比較判定器２９で判定する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体撮像素子から得られる１画面分の撮像信号を解析して前記固体撮像素子の良否判定を行う固体撮像素子の検査装置において、
前記固体撮像素子の１画面の半分以下の記憶容量を有する第１及び第２のメモリと、
前記記憶容量を単位として、前記撮像信号を前記第１及び第２のメモリに交互に書き込むとともに、前記第１及び第２のメモリの一方に書込みを行っている間に、他方から書込み済みの撮像信号を読み出すメモリコントローラと、
前記メモリコントローラが読み出した撮像信号を解析する解析処理手段と、
前記解析処理手段の解析結果に基づき、前記固体撮像素子の良否判定を行う判定手段と、を備えたことを特徴とする固体撮像素子の検査装置。
【請求項２】
前記固体撮像素子の各画素には、３原色の何れかのカラーフィルタが配されており、
前記解析処理手段は、前記メモリコントローラが読み出した３原色の各光量に関する撮像信号に対してＹＣ変換処理を施して、輝度信号及び色差信号に変換するＹＣ変換器と、前記輝度信号又は前記色差信号を所定ブロック単位で離散コサイン変換して周波数分解し、周波数毎の係数を算出する離散コサイン変換演算器と、前記所定ブロック単位毎に算出される各係数の絶対値を、同一周波数毎に積算する積算器とからなり、
前記判定手段は、各係数の絶対値の積算値が周波数毎に定められた閾値を超えたか否かを判断し、何れかの前記積算値が前記閾値を超えた時点で、前記固体撮像素子を不良と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。
【請求項３】
前記ＹＣ変換器は、互いに隣接する４つの画素から得られる前記撮像信号毎にＹＣ変換処理を施すことを特徴とする請求項２記載の固体撮像素子の検査装置。
【請求項４】
前記カラーフィルタの配列は、正方格子状に規則的に配列されたベイヤー配列であり、
前記第１及び第２メモリは、それぞれ、所定方向に並ぶ９行の画素から得られる撮像信号を記憶し、
前記ＹＣ変換器は、前記撮像信号から前記輝度信号及び前記色差信号を画素８行分生成し、
前記離散コサイン変換器は、画素８行分の前記輝度信号又は前記色差信号を８×８画素のブロック単位毎に離散コサイン変換して周波数分解し、前記ブロック単位毎に６４個の係数を算出することを特徴とする請求項３記載の固体撮像素子の検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像素子の受光特性の良否を判定する固体撮像素子の検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルカメラ等に使用されるＣＣＤ（Charge Couple Device）イメージセンサ等の固体撮像素子は、その製造工程において、特性や品質を調べるための検査がなされる。当該検査では、固体撮像素子の受光部に光を照射して、得られる撮像信号を解析して固体撮像素子の良否を判定する。なお、デジタルカメラ等の普及により、固体撮像素子の需要は増えており、検査装置には高速処理能力が求められている。
【０００３】
また、デジタルカメラには、より良い画質が求められており、固体撮像素子は高画素化している。検査では、全ての画素から得られる撮像信号を処理する必要があり、固体撮像素子の高画素化に伴い、多くの検査装置は大型のメモリを備えるようになってきている。
【０００４】
一方で、大型のメモリを備えない検査装置もある（例えば、特許文献１参照）。特許文献１の検査装置は、複数のラインメモリ（小型メモリ）と複数の遅延器（バッファ）とを備え、撮像信号を取得しながらその処理を併せて行う。処理を行う撮像信号を逐次必要なだけ取得するので、大型のメモリを備えずして、高画素の固体撮像素子の検査も行える。
【特許文献１】特開２００５−２４４７００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の検査装置は、欠陥画素の補正を目的として、撮像信号の読出しとその解析とを交互に行うので、高速に処理することができず、検査時間を短縮させることが課題である。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためのものであり、メモリを大型化させることなく検査時間を従来よりも短縮した、固体撮像素子の受光特性の良否を判定する固体撮像素子の検査装置を低コストで提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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、固体撮像素子から得られる１画面分の撮像信号を解析して固体撮像素子の良否判定を行う固体撮像素子の検査装置であって、固体撮像素子の１画面の半分以下の記憶容量を有する第１及び第２のメモリと、記憶容量を単位として、撮像信号を第１及び第２のメモリに交互に書き込むとともに、第１及び第２のメモリの一方に書込みを行っている間に、他方から書込み済みの撮像信号を読み出すメモリコントローラと、メモリコントローラが読み出した撮像信号を解析する解析処理手段と、解析処理手段の解析結果に基づき、固体撮像素子の良否判定を行う判定手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
なお、固体撮像素子の各画素には、３原色の何れかのカラーフィルタが配されており、解析処理手段は、メモリコントローラが読み出した３原色の各光量に関する撮像信号に対してＹＣ変換処理を施して、輝度信号及び色差信号に変換するＹＣ変換器と、輝度信号又は色差信号を所定ブロック単位で離散コサイン変換して周波数分解し、周波数毎の係数を算出する離散コサイン変換演算器と、所定ブロック単位毎に算出される各係数の絶対値を、同一周波数毎に積算する積算器とからなり、判定手段は、各係数の絶対値の積算値が周波数毎に定められた閾値を超えたか否かを判断し、何れかの積算値が閾値を超えた時点で、固体撮像素子を不良と判定することが好ましい。
【０００９】
また、ＹＣ変換器は、互いに隣接する４つの画素から得られる撮像信号毎にＹＣ変換処理を施すことが好ましい。
【００１０】
また、カラーフィルタの配列は、正方格子状に規則的に配列されたベイヤー配列であり、第１及び第２メモリは、それぞれ、所定方向に並ぶ９行の画素から得られる撮像信号を記憶し、ＹＣ変換器は、撮像信号から輝度信号及び色差信号を画素８行分生成し、離散コサイン変換器は、画素８行分の輝度信号又は色差信号を８×８画素のブロック単位毎に離散コサイン変換して周波数分解し、ブロック単位毎に６４個の係数を算出することが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の固体撮像素子の検査装置によれば、固体撮像素子の１画面の半分以下の記憶容量を有する第１及び第２のメモリと、記憶容量を単位として、撮像信号を第１及び第２のメモリに交互に書き込むとともに、第１及び第２のメモリの一方に書込みを行っている間に、他方から書込み済みの撮像信号を読み出すメモリコントローラと、メモリコントローラが読み出した撮像信号を解析する解析処理手段と、解析処理手段の解析結果に基づき、固体撮像素子の良否判定を行う判定手段と、を備えたことより、撮像信号を高速に解析することができ、検査時間を短縮することができる。また、大型メモリを備えていないので、低コストで提供され得る。
【００１２】
また、固体撮像素子の各画素には、３原色の何れかのカラーフィルタが配されており、解析処理手段は、メモリコントローラが読み出した３原色の各光量に関する撮像信号に対してＹＣ変換処理を施して、輝度信号及び色差信号に変換するＹＣ変換器と、輝度信号又は色差信号を所定ブロック単位で離散コサイン変換して周波数分解し、周波数毎の係数を算出する離散コサイン変換演算器と、所定ブロック単位毎に算出される各係数の絶対値を、同一周波数毎に積算する積算器とからなり、判定手段は、各係数の絶対値の積算値が周波数毎に定められた閾値を超えたか否かを判断し、何れかの積算値が閾値を超えた時点で、固体撮像素子を不良と判定することより、全画素の撮像信号の取得が終了する前に、固体撮像素子の受光特性が不良であると判定された場合に検査を打ち切ることができ、検査時間が短縮される。
【００１３】
また、カラーフィルタの配列は、正方格子状に規則的に配列されたベイヤー配列であり、第１及び第２メモリは、それぞれ、所定方向に並ぶ９行の画素から得られる撮像信号を記憶し、ＹＣ変換器は、互いに隣接する４つの画素から得られる撮像信号毎にＹＣ変換処理を施して、輝度信号及び色差信号を画素８行分生成し、離散コサイン変換器は、画素８行分の輝度信号又は色差信号を８×８画素のブロック単位毎に離散コサイン変換して周波数分解し、ブロック単位毎に６４個の係数を算出することより、従来からある検査装置の構成部材を用いて実現可能であり、又、メモリの容量を最小限に抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の固体撮像素子の検査装置１１について図１を参照しながら説明する。固体撮像素子の検査装置１１は、赤色（Ｒ）と緑色（Ｇ）と青色（Ｂ）の３色のカラーフィルタが設けられたＣＣＤイメージセンサ（固体撮像素子）１２を接続して、その画素特性の良否を判定する装置である。固体撮像素子の検査装置１１は、ＣＰＵ１３、照明装置１４、データ取得部１５、データ処理部１６、及び比較判定器２９から構成され、ＣＰＵ１３によって統括的に制御されている。
【００１５】
データ取得部１５は、タイミングジェネレータ１７、ＣＣＤドライバ１８、相関二重サンプリング回路（ＣＤＳ）１９、アンプ（ＡＭＰ）２０、Ａ／Ｄ変換器２１、メモリインタフェース２２、第１メモリ２３、及び第２メモリ２４から構成される。
【００１６】
タイミングジェネレータ１７は、クロックパルスに応じて垂直同期信号及び水平同期信号を出力する。ＣＣＤドライバ１８は、タイミングジェネレータ１７から上記信号を入力として受け、接続されたＣＣＤイメージセンサ１２を駆動する。一方、照明装置１４は、光量が一様な白色光２５を照射する。白色光２５は、ＣＣＤイメージセンサ１２によって電気的な撮像信号に変換されて、相関二重サンプリング回路（ＣＤＳ）１９やアンプ（ＡＭＰ）２０を介してＡ／Ｄ変換器２１に出力される。相関二重サンプリング回路（ＣＤＳ）１９やアンプ（ＡＭＰ）２０は、撮像信号に対してノイズの除去や増幅を施す。Ａ／Ｄ変換器２１は、ノイズの除去や増幅が施された撮像信号をデジタル変換し、メモリインタフェース２２に出力する。
【００１７】
メモリインタフェース２２は、タイミングジェネレータ１７から垂直同期信号や水平同期信号を入力として受け、第１及び第２メモリ２３、２４に対する撮像信号の書込み及び読出しを制御する。第１及び第２メモリ２３、２４は、Ａ／Ｄ変換器２１から出力される撮像信号を一時的に記憶するバッファ記憶装置である。図２は、第１及び第２メモリ２３、２４に対する撮像信号の書込み及び読出しのタイミングチャートである。図２に示すように、一方のメモリ（例えば、第１メモリ２３）に撮像信号が書き込まれている時に、他方のメモリ（例えば、第２メモリ２４）から撮像信号が読み出される。第１及び第２メモリ２３、２４への書込み及び読出しを順次切り替えることで、逐次行われる撮像信号の書込みと並行して、撮像信号の読出しが行われる。なお、詳しくは後述するように、第１及び第２メモリ２３、２４には、所定の方向に並ぶ９行の画素から取得される撮像信号が所定単位として記憶される。
【００１８】
データ処理部１６は、ＹＣ変換器２６、離散コサイン変換（ＤＣＴ；Discrete Cosine Transform）演算器２７、及び離散コサイン変換（ＤＣＴ；Discrete Cosine Transform）係数積算器２８から構成される。
【００１９】
ＹＣ変換器２６は、第１又は第２メモリ２３、２４から読み出される撮像信号をＹＣ変換し、各画素について輝度信号（Ｙ）及び色差信号（Ｃｒ、Ｃｂ）を算出する。算出には、以下の変換式を用いる。
Ｙ ＝０．２９９Ｒ＋０．５８７Ｇ＋０．１４４Ｂ
Ｃｒ＝０．１６９Ｒ−０．３３１Ｇ−０．５００Ｂ
Ｃｂ＝０．５００Ｒ−０．４１９Ｇ−０．０８１Ｂ
なお、上記式におけるＲ、Ｇ、Ｂは、詳しくは後述するが、赤色（Ｒ）と緑色（Ｇ）と青色（Ｂ）の各色の光量を表す撮像信号である。
【００２０】
離散コサイン変換演算器２７は、８×８画素のブロック毎に輝度信号（Ｙ）を離散コサイン変換して、６４個（８×８個）の周波数成分に分解し、８×８画素のブロック毎に周波数毎の離散コサイン変換係数Ａ１１〜Ａ８８を算出する。なお、係数Ａの２桁の添字は、一桁目が第一次元方向の周波数成分の序列順を示し、二桁目が第二次元方向の周波数成分の序列順を示す。係数Ａ１１は、直流成分を表すＤＣ係数であり、係数Ａ１２〜Ａ８８は、交流成分を表すＡＣ係数である。ＡＣ係数における２桁の添字は、それぞれ、小さい程その次元方向について低周波であることを示し、大きい程その次元方向について高周波であることを示す。つまり、係数Ａ１２やＡ２１は一番周波数が低く、係数Ａ８８は一番周波数が高い。光量が一様な白色光２５を入射しているので、画素に欠陥がない場合は、撮像信号の値も一様であるため、交流成分を有さず、各ＡＣ係数はゼロである。一方、画素に欠陥がある場合は、交流成分を有し、少なくとも幾つかのＡＣ係数は値を持つ。ＡＣ係数は、画素の欠陥の度合が大きい程、正又は負の大きな値となる。なお、離散コサイン変換は周知技術であり、詳しい説明は省略する。
【００２１】
離散コサイン変換係数積算器２８は、８×８画素のブロック毎に算出される６４個の周波数毎の離散コサイン変換係数Ａ１１〜Ａ８８の絶対値を、周波数毎に積算する。図３は、離散コサイン変換係数積算器２８による積算結果を例示する図であり、横軸に周波数成分毎の係数を表し、縦軸にその係数の絶対値の積算値を表している。ＡＣ係数の絶対値の積算値が大きい程、ＣＣＤイメージセンサ１２に含まれる欠陥画素が多いことを表している。
【００２２】
ＡＣ係数に関する離散コサイン変換係数の絶対値の積算値には、周波数毎に閾値３０（図３参照）が定められている。比較判定器２９は、その積算値が閾値３０を超えたか否かを、離散コサイン変換係数積算器２８の積算ステップと同時に判定する。比較判定器２９は、何れかの積算値が閾値３０を超えたと判定したときに、その旨の信号をＣＰＵ１３に出力する。ＣＰＵ１３は、比較判定器２９からその信号を受けると、ＣＣＤイメージセンサ１２の画素特性が不良であると判定し、そして検査を打ち切る。一方、全画素についての積算ステップが終了し、何れの積算値も閾値３０を超えなかった場合、ＣＰＵ１３は、ＣＣＤイメージセンサ１２が良品であると判定し、検査を終了させる。
【００２３】
ところで、多くのデジタルカメラに用いられているＣＣＤイメージセンサ１２は、各画素に合わせて赤色（Ｒ）と緑色（Ｇ）と青色（Ｂ）の３色のカラーフィルタが２次元的に複数配列されたGreen市松Ｒ／Ｂ線順次方式（いわゆるベイヤー配列）を採用している。ベイヤー配列は、図４に示すように、２×２画素を繰返し単位としてカラーフィルタを正方格子状に配列させた方式である。そのカラーフィルタは、任意の２×２画素のカラーフィルタを抽出しても、２枚の緑色（Ｇ）と１枚の赤色（Ｒ）と１枚の青色（Ｂ）の３色が必ず含まれる規則的な配列である。抽出した２×２画素のカラーフィルタの色が、例えば、左上が緑色（Ｇ）のときには、右下がもう１枚の緑色（Ｇ）であり、左下が赤色（Ｒ）であり、右上が青色（Ｂ）である。また、左上が赤色（Ｒ）のときには、右上及び左下が緑色（Ｇ）であり、右下が青色（Ｂ）である。また、左上が青色（Ｂ）のときには、右上及び左下が緑色（Ｇ）であり、右下が赤色（Ｒ）である。
【００２４】
一つの画素には緑色（Ｇ）か赤色（Ｒ）か青色（Ｂ）の１色のカラーフィルタが設けられているだけであり、一つの画素からは、何れか１色に関する撮像信号しか取得されない。ＹＣ変換器２６は、画素毎に輝度信号（Ｙ）を算出するために、不足する色の撮像信号を仮想的に取得する。具体的には、輝度信号（Ｙ）を算出する画素と、その右側、下側、右下側の３つの画素とを併せた２×２の画素の撮像信号を取得し、輝度信号（Ｙ）を算出する。横方向に並ぶ９行の画素から取得され、第１又は第２メモリ２３、２４に記憶された所定単位の撮像信号からは、８行分の画素の輝度信号（Ｙ）が算出される。８行分の画素の輝度信号（Ｙ）が算出されるので、離散コサイン変換演算器２７において、８×８画素のブロック毎に離散コサイン変換することができる。
【００２５】
以下、上記構成の固体撮像素子の検査装置１１（図１参照）の作用について、図５を参照しながら説明する。ＣＣＤイメージセンサ１２が固体撮像素子の検査装置１１に接続され、ＣＣＤドライバ１８によって駆動されると、照明装置１４によって照射される白色光２５は電気的な撮像信号に変換される。撮像信号は、相関二重サンプリング回路（ＣＤＳ）１９やアンプ（ＡＭＰ）２０によってノイズの除去や増幅が施され、そしてＡ／Ｄ変換器２１に出力されてデジタル変換される。
【００２６】
デジタル変換された撮像信号は、横方向に並ぶ９行の画素（図４参照）から取得される撮像信号を所定単位として、第１又は第２メモリ２３、２４の一方に書き込まれる。所定単位の撮像信号の書込みが終わると、第１メモリ２３と第２メモリ２４とを切り替えて、引き続き撮像信号の書込みを行う。一方のメモリ（例えば、第１メモリ２３）への撮像信号の書込みと並行して、他方のメモリ（例えば、第２メモリ２４）からは、撮像信号が読み出される（図２参照）。撮像信号は、第１又は第２メモリ２３、２４の一方から読み出され、ＹＣ変換器２６へ逐次出力される。
【００２７】
ＹＣ変換器２６では、９行の画素から取得された撮像信号を所定単位として、８行分の画素の輝度信号（Ｙ）が算出される。そして、輝度信号（Ｙ）は、離散コサイン変換演算器２７において、８×８画素のブロック毎に離散コサイン変換され、周波数成分に分解される。これにより、８×８画素のブロック毎に周波数毎の離散コサイン変換係数Ａ１１〜Ａ８８が算出される。そして、離散コサイン変換係数積算器２８において、周波数成分毎の離散コサイン変換係数の絶対値は、周波数毎に積算される（図３参照）。また、積算ステップと同時に、その積算値が閾値３０を超えたか否かが、比較判定器２９によって判定される。比較判定器２９によって何れかの積算値が閾値３０を超えたと判定された時に、ＣＣＤイメージセンサ１２の画素特性が不良であると判定され、検査が打ち切られる。一方、全画素についての積算ステップが終了し、何れの積算値も閾値３０を超えなかった場合、ＣＣＤイメージセンサ１２は良品として判定され、検査が終了する。
【００２８】
なお、上記実施形態において、第１及び第２メモリ２３、２４には、所定方向に並ぶ９列の画素から取得される撮像信号が所定単位として記憶される場合を例に説明したが、これに限定されるのではなく、ＣＣＤイメージセンサ１２の半分以下の画素から取得される撮像信号を所定単位として記憶するのであれば良い。
【００２９】
また、上記実施形態において、画素毎に一つの輝度信号（Ｙ）を算出する場合を例に説明したが、これに限定されるのではなく、２×２画素毎に一つの輝度信号（Ｙ）を算出しても良い。この場合、８×８画素分の輝度信号（Ｙ）を算出するために、３２×３２画素を単位ブロックとして撮像信号を取得しなければならない。そのため、第１及び第２メモリ２３、２４には、横方向に並ぶ３２行の画素から取得される撮像信号が所定単位として記憶される必要がある。
【００３０】
また、上記実施形態において、ＣＣＤイメージセンサ１２がベイヤー配列である場合を例に説明したが、これに限定されるのではなく、例えば、ハニカム配列であっても良い。ハニカム配列とは、図６に示すように、ベイヤー配列（図４参照）が４５°回転された向きに配列される方式である。そのカラーフィルタは、互いに隣接する任意の１‐２‐１（上段‐中段‐下段）画素（４画素）のカラーフィルタを抽出しても、２枚の緑色（Ｇ）と１枚の赤色（Ｒ）と１枚の青色（Ｂ）の３色が必ず含まれる規則的な配列である。抽出した１‐２‐１画素のカラーフィルタの色が、例えば、上段が緑色（Ｇ）のときには、下段がもう１枚の緑色（Ｇ）であり、中段が赤色（Ｒ）と青色（Ｂ）である。また、上段が赤色（Ｒ）のときには、中段が２枚の緑色（Ｇ）であり、下段が青色（Ｂ）である。また、上段が青色（Ｂ）のときには、中段が２枚の緑色（Ｇ）であり、下段が赤色（Ｒ）である。これらの場合、ＹＣ変換器２６は、輝度信号（Ｙ）を算出する上段の画素と、その中段の２つの画素及び下段の画素とを併せた１‐２‐１画素の撮像信号を取得し、輝度信号（Ｙ）を算出する。２段下の画素の撮像信号まで仮想的に取得する必要があり、８行分の画素の輝度信号（Ｙ）を算出するために、第１及び第２メモリ２３、２４には、横方向に並ぶ１０行の画素から取得される撮像信号が所定単位として記憶されることになる。
【００３１】
また、上記実施形態において、輝度に関する画素欠陥を調べるために、白色光２５を照射して、輝度信号（Ｙ）を解析する場合を例に説明したが、これに限定されるのではなく、色に関する画素欠陥を調べるために、色差信号（Ｃｒ）又は（Ｃｂ）を解析しても良い。この場合、白色光２５に限定されず、その他の色の光であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】固体撮像素子の検査装置の構成を示すブロック図である。
【図２】第１及び第２メモリの書込み／読出しに関するタイミングチャートである。
【図３】各周波数のＤＣＴ係数積算値を示す図である。
【図４】固体撮像素子のベイヤー配列を示す図である。
【図５】固体撮像素子の検査装置の作用を説明するフローチャートである。
【図６】固体撮像素子のハニカム配列を示す図である。
【符号の説明】
【００３３】
１１  固体撮像素子に検査装置
１２  ＣＣＤイメージセンサ
１３  ＣＰＵ
１４  照明装置
１５  データ取得部
１６  データ処理部
１７  タイミングジェネレータ
１８  ＣＣＤドライバ
１９  相関二重サンプリング回路（ＣＤＳ）
２０  アンプ（ＡＭＰ）
２１  Ａ／Ｄ変換器
２２  メモリインタフェース
２３  第１メモリ
２４  第２メモリ
２５  白色光
２６  ＹＣ変換器
２７  離散コサイン変換演算器
２８  離散コサイン変換係数積算器
２９  比較判定器
３０  閾値
【図１】
2008042780.tif 000003
【図２】
2008042780.tif 000004
【図３】
2008042780.tif 000005
【図４】
2008042780.tif 000006
【図５】
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【図６】
2008042780.tif 000008