(57)【要約】【課題】  本発明は撮像素子試験方法及び装置に関し、被試験素子を試験台に取り付けた状態で各種の試験を１ステージで自動的に行なうことを目的としている。【解決手段】  撮像素子の電気試験、画像試験、レンズの焦点合わせ・固定を行なうための撮像素子試験装置であって、被試験素子２の焦点調整を自動で行なう自動焦点調整機構２０と、被試験素子２の画像読み取り機能を試験するためのパターンを表示する画像試験用表示ユニット２３と、被試験素子２の電気試験、画像試験を行なう電気試験・画像試験ユニットと２２、フリッカ試験を行なうためのフリッカ試験手段２７と、前記各種構成要素を必要に応じて移動させる移動手段と、全体の動作を制御するためのシステム制御ユニット３０とを具備して構成する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
試験台上に被試験撮像素子を装着し、装着された被試験撮像素子に対して、電気試験を行ない、その後自動焦点調整を行ない、その後画像試験を行ない、その後フリッカ試験を行ない、その後レンズの固定を行ない、その後被試験撮像素子の組み立て寸法を測定する、
ことを１ステージで行なうようにしたことを特徴とする撮像素子試験方法。
【請求項２】
撮像素子の電気試験、画像試験、レンズの焦点合わせ・固定を行なうための撮像素子試験装置であって、
被試験素子の焦点調整を自動で行なう自動焦点調整機構と、
被試験素子の画像読み取り機能を試験するためのパターンを表示する画像試験用表示ユニットと、
被試験素子の電気試験、画像試験を行なう電気試験・画像試験ユニットと、
フリッカ試験を行なうためのフリッカ試験手段と、
前記各種構成要素を必要に応じて移動させる移動手段と、
全体の動作を制御するためのシステム制御ユニットと、
を具備することを特徴とする撮像素子試験装置。
【請求項３】
前記自動焦点調整機構によるチャート紙を用いた焦点調整が終了したら、自動焦点調整を行なうためのチャートを遮蔽する遮蔽手段を設けたことを特徴とする請求項２記載の撮像素子試験装置。
【請求項４】
前記遮蔽手段によりチャートが遮蔽された後、前記電気試験・画像試験ユニットにより被試験素子の画像試験を実施することを特徴とする請求項３記載の撮像素子試験装置。
【請求項５】
前記画像試験は、画像試験用表示ユニットに試験パターンを順次表示し、そのパターンを撮像して撮像画像から被試験素子の特性を求めるものであることを特徴とする請求項４記載の撮像素子試験装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はＣＣＤ、ＣＭＯＳ等の撮像素子試験方法及び装置に関する。近年、半導体技術の進歩により、ＣＣＤ、ＣＭＯＳ等の撮像素子の密度が飛躍的に向上し、近年のディジタルカメラ等では３００万画素を超える製品も販売されるようになってきた。それと共に、この種の撮像素子の試験をどれだけ効率的に行えるかが問題となってきている。
【背景技術】
【０００２】
ＣＣＤを試験するシステムとしては、テストヘッドに搭載したＤＵＴ（被試験素子）の出力アナログ信号をＣＣＤ試験装置本体のサンプルホールド回路に低ノイズで伝送するＣＣＤ試験システムが知られている（例えば特許文献１参照）。なお、ＤＵＴの出力信号としては、ディジタル方式のものもある。
【０００３】
図１５は従来の試験方法の説明図である。被試験素子を試験台（試験用冶具）に装着し、試験・調整が開始されると、先ず（ａ）電気試験が行なわれ、その次に（ｂ）焦点調整が行なわれ、その次に（ｃ）画像試験が行なわれる。画像試験は、照明を変えたり、初期条件を変えて、試験を行なう場合もあることから、もう１台の画像試験装置を用いて試験を行なう場合がある（（ｄ））。その次に、（ｅ）フリッカ試験が行なわれ、次に（ｆ）レンズの接着（固定）が行なわれ、最後に（ｇ）被試験素子の組み立て寸法検査が行なわれる。
【０００４】
このような処理では、１つの被試験素子の試験が終了したら、作業員が次の試験装置まで試験台毎被試験素子を搬送する手続が行なわれる。図に示すように、各種試験は、（ａ）→（ｂ）→（ｃ）→（ｄ）→（ｅ）→（ｆ）→（ｇ）という具合に試験が行われていく。ここで、各試験の詳細について説明する。
（ａ）電気試験
電気試験とは、撮像素子の特性（例えばあるチャネルの信号が他のチャネルに漏れていないか）を判定するための試験である。電気試験装置３としては、図に示すようなＬＳＩテスタが用いられる。４は良否判定を表示する良否判定表示器である。２は被試験素子であり、例えばＣＣＤやＣＭＯＳが用いられる。この被試験素子２は、画素が１個のものではなく、例えば２００×３００個の素子が配列されたものをいう。１は該被試験素子２を装着する被試験用冶具（試験台）である。このように、試験台１に取り付けられた被試験素子２は、工程毎に移動するようになっている。電気試験の結果は、ＬＳＩテスタ３の良否判定表示器４に表示される。例えば、動作ＯＫであった場合には、グリーンのランプが点灯し、動作ＮＧであった場合には、レッドのランプが点灯する。
（ｂ）焦点調整
被試験素子から例えば６０センチ離れた位置に焦点調整用パターン（チャート）９を配置し、このパターンをパターン照明ユニット８で照らす。この状態で、焦点調整用パターンを被試験素子２で読み込んで、接続確認・画像試験ユニット７で信号処理を行なった後、焦点調整用モニタ１０に読み込んだ画像パターンを表示する。作業員は、焦点調整用モニタ１０に表示された撮像画像を見ながら焦点調整冶具６を操作して焦点調整用モニタ１０に表示された画像がピントのあった画像になるように、被試験素子のレンズ位置を調整する。
（ｃ）画像試験１
焦点調整が終了した被試験素子２を使用して画像試験用パターン１１を読み込む。画像試験用パターンとしては、例えば白いチャートや、黒いチャートや、パターンチャート等が用いられる。読み込んだ画像は、例えば白いチャートを読み込んだ時に、モニタ（図示せず）に全面白い画像が得られるか、黒いチャートを読み込んだ時に、全面黒い画像が得られるか、或いは所定のパターンの画像が得られるかを試験する。
（ｄ）画像試験２
照明を変えたり、初期条件を変えたりして画像試験を行なう必要がある場合、第２の画像試験を行なう場合がある。
（ｅ）フリッカ試験
蛍光灯の下で画像を撮像する時、蛍光灯のチラチラ（フリッカ）が画像に影響を与える場合がある。そこで、撮像素子にはこのフリッカの影響を受けないような処置がなされているが、この処置が万全であるかどうかをチェックする。具体的には、フリッカ試験用光源１３から光を当て、被試験素子２のフリッカ試験が行なわれる。被試験素子２で受光した画像は、接続確認・画像試験ユニット７に入力され、フリッカに対する影響が判断される。
（ｆ）レンズ接着
前述の焦点調整でレンズ（撮像レンズ）の位置が保持されているので、このレンズの位置を固定するために、レンズを被試験素子２に接着する。接着するには、接着剤が用いられる。接着剤をレンズの周辺に塗布し、被試験素子２に接着させる。
（ｇ）組み立て寸法検査
（ａ）〜（ｆ）までの処理を施した被試験素子の外形寸法が所定の基準値以内に収まっているかどうかが試験される。被試験素子は、小さなディジタルカメラや携帯電話機内に入れ込むものであるので、その寸法は正確でないと使用できない。そこで、被試験素子の外形寸法が所定の基準値以内に収まっているかを寸法測定機１５で測定するものである。
【０００５】
実際には複数の被試験素子が図１５に示す工程を通って試験が行なわれる。そして、以上の試験において、動作不良のものは廃棄処分となる。動作正常の被試験素子のみが試験・調整が完了した良品として用いられることになる。
【特許文献１】特開２０００−２４３８０３号公報（第３頁、第４頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
１）撮像素子の試験は、最初に電気試験を行なった後、電気試験が正常であった被試験素子について画像試験を行なっている。しかしながら、それぞの試験を同一箇所で行えないため、被試験素子をその都度電気的な接続を行ない、確認する必要がある。この場合に、接続が完全であることを確認するために簡易な電気試験が各試験ステージ（図１５の（ａ）〜（ｇ））に必要となる。また、電気的な接続を複数回行なうことで、端子（電極）が摩耗し、接触不良による良品の誤判定や被試験素子の端子部分の劣化等の問題が発生する。
２）画像試験で、試験内容によってパターンを変更する場合は、試験パターンを印刷した紙を交換する必要があり、試験の効率が悪い。また、これを避けるため、個々のパターンを個別に用意すると、１）で指摘したように、毎ステージで接続の良否を判断する必要があり、コストアップと試験時間が長くなってしまうという問題がある。
３）従来のチャート紙方式では、試験パターン全体を均一に照明することが難しく、照度ムラ（発色ムラ）が出やすい。
４）試験用の光源については定期的に光量、色度等を較正する必要があるが、光源が複数あると、較正作業が煩雑となり時間がかかってしまう。
５）画像試験に使用する光源（特に蛍光灯）はオン／オフを繰り返すと寿命が極端に短かくなり、また立ち上がり時の安定性が悪いという特性を持ち、試験を効率的に行えない（立ち上がり特性が悪いと試験時間が長くなる）。従って、各試験項目毎に光源を用意する必要がある。また、照明系が複雑となると、各々の遮光が不完全となり、漏れ光により正しい試験ができなくなる。
６）レンズの焦点合わせは、作業員が目視により合焦状態を判断しているが、個人差や作業経過時間により判定値の差異がでる。
７）また、焦点を合わせる場合、初期のレンズ位置が合焦位置のどちらにあるかが判らないため、前後に焦点をふってみて合焦位置を確認する必要があり、焦点合わせの時間が長くなるという問題がある。
８）焦点合わせを行なった後、接着剤を用いてレンズの接着・乾燥を行なうが、接着剤の分量、接着箇所の規定が厳しいため、作業が難しい。また、その後接着剤の乾燥時間が非常に長くなり、製造タクト短縮化の障害となっている。
９）被試験素子についての検査項目が多岐にわたり、作業者や装置でのハンドリング作業が多いため、途中で被試験素子を破損する可能性が非常に高い。
【０００７】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであって、被試験素子を試験台に取り付けた状態で各種の試験を１ステージで自動的に行なうことで、前記した各種の問題を解決する撮像素子試験方法及び装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）請求項１記載の発明は、試験台上に被試験撮像素子を装着し、装着された被試験撮像素子に対して、電気試験を行ない、その後自動焦点調整を行ない、その後画像試験を行ない、その後フリッカ試験を行ない、その後レンズの固定を行ない、その後被試験撮像素子の組み立て寸法を測定する、ことを１ステージで行なうようにしたことを特徴とする。
（２）請求項２記載の発明は、撮像素子の電気試験、画像試験、レンズの焦点合わせ・固定を行なうための撮像素子試験装置であって、被試験素子の焦点調整を自動で行なう自動焦点調整機構と、被試験素子の画像読み取り機能を試験するためのパターンを表示する画像試験用表示ユニットと、被試験素子の電気試験、画像試験を行なう電気試験・画像試験ユニットと、フリッカ試験を行なうためのフリッカ試験手段と、前記各種構成要素を必要に応じて移動させる移動手段と、全体の動作を制御するためのシステム制御ユニットと、
を具備することを特徴とする。
（３）請求項３記載の発明は、前記自動焦点調整機構によるチャート紙を用いた焦点調整が終了したら、自動焦点調整を行なうためのチャートを遮蔽する遮蔽手段を設けたことを特徴とする。
（４）請求項４記載の発明は、前記遮蔽手段によりチャートが遮蔽された後、前記電気試験・画像試験ユニットにより被試験素子の画像試験を実施することを特徴とする。
（５）請求項５記載の発明は、前記画像試験は、画像試験用表示ユニットに試験パターンを順次表示し、そのパターンを撮像して撮像画像から被試験素子の特性を求めるものであることを特徴とする。
（６）また、この発明において、前記画像試験において、画像試験用表示ユニットの表示画素単位に制御を行ない、任意の発色を得ることを特徴とする。
（７）また、この発明において、前記自動焦点調整機構による焦点調整が終了したら、焦点位置よりも手前に前記画像試験用表示ユニットを配置して画像をぼかした状態で表示させ、画像試験を行なうことを特徴とする。
（８）また、この発明において、前記画像試験用表示ユニットとチャート紙及びフリッカ試験用の光源を切り替える動作に付随して暗黒画面テストを行なうことを特徴とする。
（９）また、この発明において、自動焦点調整、画像調整、フリッカ試験等の一連の処理が終了したら、その状態において、被試験素子にレンズを溶着するレンズ固定手段を設けたことを特徴とする。
（１０）また、この発明において、前記レンズ固定手段によりレンズの位置が固定された後に、被試験素子の寸法を測定する手段を設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
（１）請求項１記載の発明によれば、被試験素子を試験台に装着した状態で各種の試験を１ステージで自動的に行なうことができ、低コストで生産効率の高い撮像素子の試験を行なうことができる。
（２）請求項２記載の発明によれば、被試験素子を試験台に装着した状態で各種の試験を１ステージで自動的に行なうことができ、低コストで生産効率の高い撮像素子の試験を行なうことができる。
（３）請求項３記載の発明によれば、遮蔽手段によりチャート紙を照明した状態を遮蔽するので、画像試験を正確に行なうことができる。
（４）請求項４記載の発明によれば、被試験素子の画像試験を自動で行なうことができる。
（５）請求項５記載の発明によれば、画像試験用表示ユニットに試験パターンを表示させた状態で被試験素子の特性を自動的に求めることができる。
（６）また、この発明によれば、表示画素単位に任意の発色を得ることができるので、表示画素単位の画像試験を行なうことができる。
（７）また、この発明によれば、画像試験用表示ユニットを焦点位置よりも手前に配置して画像をぼかした状態で試験することで、画像試験用表示ユニット中に存在する不良画素の影響を受けないようにすることができる。
（８）また、この発明によれば、画像試験用表示ユニット、チャート紙、フリッカ試験用光源の切り替え動作に付随して暗黒画面テストをタイミングよく行なうことができる。
（９）また、この発明によれば、レンズ固定手段を用いて合焦位置におけるレンズの固定を行なうことができる。
（１０）また、この発明によれば、被試験素子の寸法が許容範囲にあるかを自動的に測定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１は本発明の一実施の形態例を示す構成図である。図１５と同一のものは、同一の符号を付して示す。図において、１は被試験素子２を取り付ける試験台（試験用冶具）、２１は被試験素子２のレンズ位置を調整するためのつまみ、２０は該つまみ２１を自動で回転させる自動焦点調整機構である。被試験素子２は、図に示すように複数個置かれている。
【００１１】
図２は被試験素子の構成断面例を示す図である。図において、８０は基板、８１は該基板８０の上に形成されたＣＣＤ素子、８２は該ＣＣＤ素子８１の上に形成されたマイクロレンズである。該マイクロレンズ２は、ＣＣＤ素子８１の素子の全面に光を当てるようにするものである。８３は該マイクロレンズ７２の上に配置されたＲＧＢフィルタである。該ＲＧＢフィルタは、それぞれＲ（レッド）,Ｇ（グリーン）,Ｂ（ブルー）のみを通過させる３種類のフィルタから構成されている。８４は該ＲＧＢフィルタ８３の上に配置された撮像レンズである。これら構成要素は、その外周りをフード（図示せず）で取り囲まれている。
【００１２】
この複数個の被試験素子２を１つずつ試験台１に装着して、一連の試験を実施することになる。２２は電気試験と画像試験を行なう電気試験・画像試験ユニットである。該電気試験・画像試験ユニット２２には、被試験素子２の出力が入力されている。
【００１３】
２８は被試験素子２の上部に設けられた自動焦点調整用のチャート紙である。該チャート紙２８には、焦点調整用のパターン２５が形成されている。８はパターン照明用のパターン照明ユニットである。該パターン照明ユニット８としては、例えば蛍光灯が用いられる。２３はチャート紙２８の下部に設けられた画像試験用表示ユニット（以下単に表示ユニットと略す）である。該表示ユニット２３としては、例えばＬＣＤ（液晶表示器）や、ＰＤＰ（プラズマディスプレイ表示器）等のフラットな表示面を持つ表示器が使用される。２４はチャート紙２８からの光を遮蔽する遮蔽膜等からなる遮光・パターン（光源）切り替え機構、２６は該遮光・パターン切り替え機構２４を駆動する遮光・パターン（光源）切り替え駆動系、２７はフリッカ試験用の光源である。
【００１４】
３０は装置全体の動作を制御するシステム制御ユニットで、例えばパソコンが用いられる。該システム制御ユニット３０は、遮光・パターン切り替え駆動系２６、フリッカ試験用光源２７、電気試験・画像試験ユニット２２及び自動焦点調整機構２０と接続されている。３１は、試験台１を自動で移動させ、寸法測定を行なう寸法測定機である。３２はレンズを被試験素子２に溶着させるレンズ溶着用レーザーである。該レンズ溶着用レーザー３２も、システム制御ユニット３０からの信号により制御されるようになっている。３３はシステム制御ユニット３０で駆動される被試験素子搬送系である。
【００１５】
図では、第１ステージと第２ステージとが組み合わせられた場合を示しているが、本発明はこの形態に限るものではなく、１個のステージのみを用いて実現することもできる。その場合には、前記した各構成要素に加えて、レンズ溶着用レーザーと寸法測定機能を具備させる必要がある。このように構成された装置の動作を説明すれば、以下の通りである。
【００１６】
先ず、試験台１に被試験素子２を装着する。そして、試験台１に装着された被試験素子２に対して以降の試験を行なう。先ず、電気試験・画像試験ユニット２２を用いて、被試験素子２の電気試験を行なう。電気試験とは、各撮像素子の導通があるか、隣りの素子にもれがないか等の被試験素子の機能を試験するものである。
【００１７】
次に、遮光・パターン切り替え駆動系２６を用いて、表示ユニット２３を端まで移動させた状態で焦点調整を行なう。焦点調整は、焦点調整用パターン２５を被試験素子２で読み取らせることにより行なう。この時、システム制御ユニット３０から自動焦点調整機構２０を駆動して、つまみ２１を回すことにより行なう（詳細後述）。
【００１８】
焦点調整が終了したら、遮光・パターン（光源）切り替え機構２４の遮蔽膜でチャート紙２８の全面を覆うことにする。このようにすれば、以下の画像試験時にパターン照明ユニット８をオフにする必要がなくなるので、パターン照明ユニット８の長寿命化を図ることができる。また、光の漏れがないので、画像試験を正確に行なうことができる。画像試験では、システム制御ユニット３０から所定のパターンを表示ユニット２３に表示させ、そのパターンを被試験素子２で読み込み、電気試験・画像試験ユニット２２に入力する。電気試験・画像試験ユニット２２は、入力された画像データに対して所定の画像処理を行なって画像試験を行なう。画像試験とは、各被試験素子２を構成する撮像素子が、表示ユニット２３の画像を正しく読み込んでいるかを試験するものである。
【００１９】
このように、本発明によれば、被試験素子２の画像試験を自動で行なうことができる。また、本発明によれば、表示ユニット２３に試験パターンを表示させた状態で被試験素子の特性を自動的に求めることができる。
【００２０】
また、画像試験を行なうに際し、表示ユニット２３を焦点位置よりも手前に配置してぼかした状態で画像試験を行なうので、表示ユニット中に存在する不良画素の影響を受けないようにすることができる。また、全白の画像等を読み込む場合にもぼかした状態で読み込むことができ、被試験素子２の画像試験を行なうことができる。
【００２１】
画像試験が終了したら、フリッカ試験用光源２７を遮光・パターン（光源）切り替え駆動系２６により被試験素子２の真上にもってきて点灯させ、被試験素子２に読み込ませ、画像のちらつきがないことを電気試験・画像試験ユニット２２に入力させて確認する。
【００２２】
フリッカ試験が終了したら、今度は試験台１を被試験素子搬送系３３で移動させてステージ２の位置までもってくる。そして、システム制御ユニット３０でレンズ溶着用レーザー３２を駆動して被試験素子２にレンズを溶着して固定する。レーザによる固定を行なうことで、従来の接着剤での接合では、接合時間がかかるため、別の場所での作業を行わざるをえなかったが、同一装置内で一連の試験作業と同速度にて接合が可能となる。また、別の場所での接合を行なう場合には移動時に装置で合わせた焦点位置が振動でずれてしまうおそれがあったが、同一装置内で処理を行なうため、そのような不具合を回避できる。
【００２３】
このように、本発明によれば、レンズ固定手段（レンズ溶着用レーザー３２）を用いて、合焦状態におけるレンズの固定を行なうことができる。
【００２４】
レンズ溶着用レーザー３２によるレンズの固定が終わったら、寸法測定機３１により被試験素子２の寸法測定を行なう。測定された寸法情報は、寸法測定機３１からシステム制御ユニット３０に送信される。該システム制御ユニット３０は、測定された被試験素子の各部の寸法が予め決められた基準値に入っているかどうかをチェックする。このように、本発明によれば、被試験素子の寸法が許容範囲にあるかを自動的に判定することができる。
【００２５】
以上、説明した一連の試験でＮＧの判定がなされた不良の被試験素子２は除去する（廃棄処分）。このように、本発明によれば、被試験素子２の動作が正常であるかを自動的に測定することができる。そして、全ての試験が良であった被試験素子２は、良の被試験素子２を置く場所に置いておく。
【００２６】
以上、本発明の動作を概説したが、この実施の形態例では、ステージ１とステージ２の２つのステージで試験を行なう場合を例にとったが、前述したように、１つのステージだけで全試験を行なうようにすることができる。
【００２７】
以上、説明したように、本発明によれば、被試験素子を試験台に装着した状態で各種の試験を１ステージで行なうことができ、低コストで生産効率の高い撮像素子の試験を行なうことができる。
【００２８】
図３は電気試験・画像試験の説明図である。図１と同一のものは、同一の符号を付して示す。この実施の形態例では、試験台１を寸法測定機３１の凹部に入り込ませている。この状態でレンズ溶着用レーザー３２を端に移動させる。そして、レンズ溶着用レーザー３２が邪魔にならない状態で、電気試験と画像試験を行なう。更に、遮光・パターン切り替え手段２４で遮蔽膜で焦点調整用パターン２５を遮蔽した状態で電気試験、画像試験を行なう。そして、表示ユニット２３に所定パターンを表示させておいて、被試験素子２でそのパターンを読み込んで画像試験を行なう。
【００２９】
図４はレンズ固定・測定の説明図である。図１と同一のものは、同一の符号を付して示す。図４の状態で、レンズ溶着用レーザー３２を照射してレンズを被試験素子２に溶着して固定する。レンズの固定が終了したら、その位置で寸法測定機３１により被試験素子２の寸法を測定する。図３と図４の構成より明らかなように、電気試験、画像試験と被試験素子の固定を同一ステージで行なうことができる。
【００３０】
本発明によれば、電気試験・画像試験、レンズ焦点合わせ、レンズ固定、レンズ寸法測定を同一箇所で行なうことで、被試験素子２と試験系との接続を１回ですませることができ、作業者や装置でのハンドリング作業による被試験素子２の破損や特に被試験素子の端子部（電極部）の劣化を防ぐことができる。
【００３１】
従来複数のステージで実施していた画像試験について、画像試験の撮像パターン発生に小型のＬＣＤ、ＰＤＰ等の平面表示ユニットとチャート紙やフリッカ用ＬＥＤを組み合わせて配置し、試験内容によってそれらを逐次切り替え、１つのステージで試験を行なうことができる。また、各光源（試験パターン）切り替えに際し、試験に使用しない光源のオン／オフを電気的に行なわずに機械的に遮光することで、光源の安定化と長寿命化を図ることができる。また、本発明によれば、表示ユニットとチャート紙及びフリッカ試験用の光源を切り替える動作に付随して暗黒画面テストを行なうことができる。このようにすれば、表示ユニット、チャート紙、フリッカ試験用光源の切り替え動作に付随して暗黒画面テストをタイミングよく行なうことができる。
【００３２】
図５は表示ユニット・フリッカ試験用光源、焦点調整用チャートの切り替えを示す図である。（ａ）は表示ユニット２３の較正を示している。４０は光量・色度調整用センサである。該光量・色度調整用センサ４０を用いて表示ユニット２３の較正を行なう。（ｂ）は焦点調整である。焦点調整では、チャート紙２８に形成されている焦点調整用パターン２５を被試験素子２に結像させる。そして、被試験素子２に実装されている撮像レンズを自動焦点調整機構２０でつまみ２１を所定の方向に回転させて行なう。具体的には、被試験素子２により格子パターン等を撮像し、画像が一番鮮明になる位置を自動的に探す。
【００３３】
（ｃ）は画像試験を示す。先ず、４１は光量・色度較正用センサである。該光量・色度較正用センサ４１を用いて光量・色度の較正を行なう。画像試験では、遮光・パターン切り替え機構２４で焦点調整用パターン２５を遮光して表示ユニット２３を用いて画像試験を行なう。画像試験では、表示ユニット２３にパターンを表示させておき、そのパターンを被試験素子２で撮像し、電気試験・画像試験ユニット２２（図１参照）に入力し、所定の画像試験を行なう。
【００３４】
次に、（ｄ）のフリッカ／遮光試験について説明する。この例では、表示ユニット２３を移動機構（図示せず）により、隅に移動させ、フリッカ試験用光源２７を被試験素子２の真上に配置して被試験素子２に照射し、フリッカ試験を行なう。
【００３５】
本発明によれば、焦点合わせを行ない、レンズの接合を行なう前に、電気試験・画像試験・レンズ位置を計測する機能を持たせることにより、不要な接合作業を回避することができる。これにより、部品の再使用が可能となり、コストダウンが図れる。また、接合後に再度レンズの高さ、及び焦点位置を計測することも可能で、製品の最終試験も同一装置内で実施することができる。
【００３６】
次に、画像試験について更に詳細に説明する。
１）表示ユニットに表示するパターンを変更して各種の試験を行なうことで、試験ステージの数を減らし、効率的な試験が可能となる。
２）撮像チャート（パターン）にＬＣＤ、ＰＤＰ等の平面表示ユニットを用いることで、被試験素子の撮像レートに同期して表示ユニットに動画を表示することで、動的な試験が可能となる。
３）表示ユニットは、製造上の理由から欠けビットが存在する。このため、本試験に使用する場合、表示画素数を被試験素子の画素数より縦横ともに２倍以上の分解能を持つものを使用することで、表示ユニットの製造不良による欠けビットがある程度含まれていても画像試験への影響が回避できる。
４）また、予め撮像感度等が判明している撮像素子（又は、照度・色度測定装置）を用意し、その素子（装置）により表示ユニットのパターンを撮像し、規定の値が得られるよう各表示画素の輝度、彩度を調整する。これにより自由な色、形状の試験パターンを瞬時に表示することができ、表示ムラ等の試験の障害となる要因を排除できるため、非常に均一度の高い画像試験が可能となる。
５）更に高精度の試験を行なう場合には、選択的に欠けビットのない（少ない）表示ユニットを使用することも可能であるが、非常にコストが高くなる。これを回避する方法として、９）項の構成で表示ユニットを多少大きめなものを選択し、試験前に表示ユニットの欠陥位置座標を調べておく。
【００３７】
試験は、先ず被試験素子にて一度撮像を行なった後、表示ユニットをわずかに平行移動し、その移動分相当量を表示ユニットに表示するパターンを戻して表示を行ない、再度撮像を行なう。得られた２枚の撮像画像から予め判明している欠陥部分を排除し、各々の画像を試験するか、２枚の画像を合成して１枚として試験を行なうことで、表示ユニットの欠陥を回避することができる。
６）もう一つの方法として、焦点合わせとその他の画像試験用チャートを個別に用意し、画像試験では試験チャート（表示ユニット）を焦点位置から外すことで、表示ユニット固有の輝点、欠点画素欠陥の影響を受けないようにする。更に、画像試験で表示ユニットを合焦位置より被試験素子側に近づけることにより、表示ユニットのサイズを小さくすることができる。
【００３８】
図６は表示ユニットの輝点、欠点を排除した試験方法の説明図である。（ａ）は焦点調整時の様子を、（ｂ）は画像試験時の様子をそれぞれ示す。（ａ）に示す焦点調整時には、表示ユニット２３は端に追いやられ、チャート紙２８の焦点調整用パターン２５を被試験素子２で撮像する。この時、焦点が調整された時の焦点距離を焦点距離１とする。
【００３９】
（ｂ）は画像試験時の状態を示す。焦点調整用パターン２５は遮光・パターン（光源）切り替え機構２４により遮光される。遮光された状態で、表示ユニット２３に表示されるパターンを被試験素子２で撮像する。この時の、表示ユニット２３から被試験素子２までの距離は焦点距離１よりも小さくなる。この結果、被試験素子２はぼかした像を撮像することになるが、このようにすることにより、表示ユニット中に存在する不良画素の影響を受けないようにすることができる。
７）表示ユニットとしては、ＣＲＴディスプレイでも可能であるが、表示パターンのサイズを正確に規定することが困難であることと、表示面の平面を確保するのがやや困難である。また、本発明のように表示ユニットが移動するような用途にはＣＲＴディスプレイの奥行きが邪魔になり、適さない。
８）また、プロジェクター等で背面又は斜め側面からパターンを照射形成する方法も考えられるが、ＣＲＴディスプレイと同様な欠点があり適用は難しい。
９）画像試験の項目で暗黒状態での試験がある場合に、ＬＣＤ、ＰＤＰ等の表示ユニットを使用すると完全に表示（発光）を抑制することができないため、別の手段で遮光が必要となる。また、フリッカ動作試験を行なう場合には、ＬＣＤ、ＰＤＰ等の表示ユニットを必要なフリッカ周波数で点滅することが困難なため、別途フリッカ用の光源を被試験素子の光軸上に配置する必要がある。
【００４０】
この２つの要求に対して、前者では遮光用のシャッタを設け、試験時に遮光を行ない、後者の試験ではそのシャッタにフリッカ試験用の光源（例えばＬＥＤ光源）を設置し、発光させて試験を行なう。このことにより、１つの機構を共有することが可能となる。フリッカ用光源は暗黒状態が必要な場合にはオフにする（図５参照）。また、６）項のように、焦点合わせ用のチャートと画像試験用の表示ユニットを切り替える場合、更にもう１ポジションの移動を行ない、３位置の照明切り替え・遮光を行なう。
【００４１】
次に、レンズの焦点合わせについて詳細に説明する。
１）レンズの焦点合わせは、作業員の目視に代えて、被試験素子のある焦点調整用の部品（つまみ）をモータにより駆動し、自動的に調整を行なう。焦点合わせは通常撮像画面の中央部等、部分的に注目することが多いため、それに使用するチャートを小さくすることで、装置の小型化を図る（複数箇所での焦点合わせについては４）項を参照）。
２）更に、意識的にチャートを小さくしチャートの周囲画像が撮像できるようにして、そのサイズから合焦位置が現在の位置から手前なのか奥側なのかを判定し、合焦動作の高速化を図る。なお、これについては、チャートの周囲に相当するパターンを用いても同様の効果が得られる。
【００４２】
図７は焦点調整の説明図である。図において、２５は焦点調整用チャートパターンである。ａはチャートパターンの淵寸法である。４０は撮像レンズ、２は該撮像レンズ４０でチャートパターンが結像される被試験素子である。Ｌ１は正規の焦点距離、Ｌ２は正規の焦点位置より後方に焦点がある場合の焦点距離、Ｌ３は正規の焦点位置より手前に焦点がある場合の焦点距離である。４１は撮像画像が表示される撮像画面である。撮像チャート位置に焦点がある場合の撮像画面は図に示すように、距離ａでチャートが表示される。これに対して、後方に焦点位置がある場合には、表示画面４１に表示されるチャートの幅はａよりも小さくなる。これに対して、前方に焦点位置がある場合には、表示画面４１に表示されるチャートの幅はａよりも大きくなる。
３）焦点調整を長焦点で行なう場合に、表示ユニットを使用すると、大画面のユニットが必要となる。図８にその様子を示す。図のＬ１が撮像焦点距離となるため、表示ユニットを被試験素子２から距離Ｌ１の所に配置する必要がある。このため、極めて大きな表示ユニットを必要とする。このような不具合を除去するため、被試験素子２の真上にメニスカスレンズ４５を配置する。これにより、等価的な位置は前記Ｌ１よりも短かくなり、必要な表示ユニット２３の位置は、前記距離Ｌ１よりも大幅に短くなる。この方法は、メニスカスレンズの歪みの影響や、シェーディングの影響が出るため、それを補正する必要がある。
４）焦点調整を長焦点で行なう方法の第２の例として、図９に示すように複数の小型表示ユニット２３’を並べたものが用いられる。ユニットの数は最大５個必要となるが、対角位置の２箇所と中央の３箇所でもよい。焦点調整を行なう場合、撮像画像の全領域での評価を行なう必要はなく、中央部及び四隅の限定された領域で評価すればよく、複数の表示ユニット２３’の間は間隙があってもかまわない。このような構成の場合、画質試験を行なう場合は、中央部の表示ユニット２３’を被試験素子２に近づけて評価を行なう構成を持つ。
５）前項の構成で、周囲に配置する表示ユニットは焦点合わせのみに使用するのであれば、パターンを変更する必要はないため、中央部の抜けたチャート紙を用いてもよい。図１０は表示ユニットの配置の説明図である。図において、２３は表示ユニット、２８’は中抜けのチャート紙、４７はチャート用透過照明である。この方法の場合、チャート紙の照明が中央の表示ユニット２３に漏れない必要があるため、チャート紙の照明はバックからの透過照明が望ましい。
【００４３】
次に、自動焦点合わせについて詳細に説明する。図１１は自動焦点合わせ機構の構成図である。図において、２８は合焦用チャート、８は該合焦用チャート２８を照明するチャート用照明である。２０は合焦用カップ（つまみ）２１を所定の方向に回転させる自動焦点調整機構としての合焦駆動用モータ、２は被試験素子、１は試験台である。６４は先側リミットセンサ、６５は奥側リミットセンサである。これらセンサ６４,６５は合焦調整用カップ２１の回転に制限を設けるものである。
【００４４】
６０は合焦駆動用モータ２０を駆動するモータードライバ、６１は被試験素子２で撮像された画像信号を取り込む画像取り込み部である。３０は合焦制御部であり、図１のシステム制御ユニット３０に対応している。該合焦制御部３０において、６２はモータードライバ６０に制御信号を送り、合焦駆動用モータ２０を制御するモータ制御部、６３は画像取り込み部６１からの画像データを入力して画像サイズの鮮明度を計測する画像サイズ鮮明度計測部である。このように構成された機構の動作を説明すれば、以下の通りである。
【００４５】
焦点合わせは、被試験素子２のレンズ部分を合焦調整用カップ２１により回転させ、前後させる。合焦調整用カップ２１は、中央部が抜けており、レンズを調整しながら撮像ができるような構造となっている。この合焦調整用カップ２１は、合焦駆動用モータ２０により駆動される。
【００４６】
この場合において、レンズを一番奥まで押し込んだ位置と、一番先端の位置を検出するリミットセンサ６４,６５を設け、それ以上の位置にレンズが動かないよう制御を行なう。合焦用チャート２８は、被試験素子２に対して規定の焦点位置に配置する。そして、被試験素子２からの画像信号を画像取り込み部６１で取り込み、その画像を用いて画像サイズ鮮明度計測部６３で画像処理を行ない、合焦チャートの外形寸法及び画像の鮮明度を求める。鮮明度は、画像のエッジ部分のダレを数値化し、エッジが垂直に撮像されるほど、鮮明度が高いと判断する。
【００４７】
図１２は自動焦点合わせ時の鮮明度特性例を示す図である。縦軸は鮮明度、横軸はレンズ位置である。図に示すように、奥側リミットセンサ位置から先側リミットセンサ位置までレンズは移動する。例えば、図に示すように奥側リミットセンサ位置からレンズを移動させていくと、鮮明度は図に示すように徐々に大きくなっていく。鮮明度は測定誤差があるため、滑らかには変化しない。そして、ある位置まで来たら、今度は徐々に小さくなっていく。この時の鮮明度が一番大きい位置を焦点位置とする。
【００４８】
試験開始時には、現在位置と１ステップだけ送った位置を比較してその傾きから鮮明度が高い方にピークを検索していく。それでピークが見つかったステップを細かくして検索し、本当のピークを探す。
【００４９】
図１３はレンズ位置補正の説明図である。縦軸は鮮明度、横軸はレンズ位置である。焦点位置からのズレがあると、本来撮像される画像の大きさが図に示すように変化する特性である。変化量はレンズ位置にほぼ比例しているので、大きさにより現在のレンズ位置を求めることができる。この場合において、変化量はレンズ移動量に対して直線的には変化しないので、予めレンズ位置と撮像される画像のサイズを求めておく必要がある。
【００５０】
先ず開始位置にて撮像を行ない、チャートの淵（外周）寸法ｆ１を求め、その寸法から焦点位置に対してどちらにどれだけずれているかを求める。求めた値から焦点位置までのレンズのずれ量を求め、その値だけレンズを図中矢印で示すように移動させる。移動させた後、移動した位置はレンズの送り誤差や、画像寸法測定誤差があるため、必ずしも焦点に一致しない。このため、従来方法と同様に小さなステップで鮮明度を計測し、正しい焦点位置を探す。このような方法を用いることにより、合焦動作を高速化することができる。特に、焦点位置から開始位置のズレが大きい場合は特に効果が大きい。
【００５１】
図１４はシステム制御ユニット３０（図１参照）の構成例を示す図である。システム制御ユニット３０において、７０は被試験素子２からの画像を取り込む画像取り込み回路、７１は試験処理系、７２はパターン発生系、７３は表示部制御系である。７４は表示部移動用駆動回路、７５はパターン発生回路である。表示部移動用駆動回路７４は表示ユニット移動機構部であり、表示ユニット２３を退避位置７８まで退避させる。
【００５２】
画像取り込み回路７０は表示ユニット２３を撮像した画像信号を入力する。そして、試験処理系７１により所定画像処理が行われる。パターン表示回路７５は、パターン発生系７２からの信号を受けて表示ユニット２３に表示されるべき表示パターンを出力して表示ユニット２３に与える。このようにして、表示されたパターンを被試験素子２で撮像することになる。焦点調整を行なう場合には、表示ユニット移動機構部７７を駆動して表示ユニット２３を表示ユニット退避位置７８まで移動させる。この状態でチャート紙２８に記憶された焦点調整用のパターンを読み込むことになる。
【００５３】
以上、説明した本発明の効果を列挙すれば、以下の通りである。
１）電気試験及び画像試験を同一箇所で行なうことにより、被試験素子と試験系との接続を１回で済ませ、端子部の劣化を防止することができる。
２）同時に被試験素子と試験系との接続確認が１回で済むため、従来必要であった各試験ステージでの接続確認回路（簡易電気試験系）が１回路（ユニット）でよくなり、コストダウンが図れる。
３）画像試験とレンズの焦点合わせを自動で行なうことにより、品質の安定、作業時間の短縮が可能となる。
４）更に、レンズの固定をレーザで固定し、寸法計測まで一括して行なうことで、レンズの位置ずれ等が発生せず、別工程での接着剤による方式に比べて製造タクトを飛躍的に短縮することができ、更に接着剤の管理等煩雑な作業をなくすことができる。
５）また、電気試験・画像試験・レンズ固定前後の寸法検査を同一装置内で行なうことで、寸法不良等不要な固定作業を回避することができ、部品の再利用も可能となり、最終試験までを装置内で完了するため、生産効率のよい製造装置を提供することができる。
６）画像試験チャートに、ＬＣＤ、ＰＤＰ等の表示ユニットを用いることにより、従来複数の検査ステージで行なっていた画像試験・焦点合わせを１つのステージで実施でき試験が効率的に行える。このことで、製造のコストダウン、設備の設置スペースの削減が可能となる。
７）表示ユニットを用いることで、動画での試験が可能となる。また、色度等の均一度が高い良質な光源により安定した試験が可能となる。
８）画像試験用の照明、チャート紙を切り替える場合に、切り替えと不要な照明・チャート紙の遮光を一体となった機構部で構成でき装置を簡略化することができる。また、光源（特にチャート紙照明用の蛍光灯光源）のオン／オフを行わずに遮光により各試験を実施するため、光源の寿命を飛躍的に延ばすことができる。
９）表示ユニットの位置を微小に移動する方法や、焦点位置から外すことで表示ユニットの欠点による画像試験の誤検出を回避することができ、高品質の表示ユニットを用意する必要がない。このため、コストダウンが可能となる。
１０）試験内容に応じた表示ユニットの配置をすることで、全撮像画面に相当する大型の表示ユニットを使用せずに試験が可能となる。このため、コストダウンが可能となる。
１１）レンズの焦点合わせを行なう場合に、初期のレンズ焦点が合焦位置の手前にあるか奥にあるかを画像から判別した位置合わせを行なうことで、焦点合わせの期間を短縮化できる。
【００５４】
（付記１）  試験台上に被試験撮像素子を装着し、装着された被試験撮像素子に対して、電気試験を行ない、その後自動焦点調整を行ない、その後画像試験を行ない、その後フリッカ試験を行ない、その後レンズの固定を行ない、その後被試験撮像素子の組み立て寸法を測定する、
ことを１ステージで行なうようにしたことを特徴とする撮像素子試験方法。
【００５５】
（付記２）  撮像素子の電気試験、画像試験、レンズの焦点合わせ・固定を行なうための撮像素子試験装置であって、
被試験素子の焦点調整を自動で行なう自動焦点調整機構と、
被試験素子の画像読み取り機能を試験するためのパターンを表示する画像試験用表示ユニットと、
被試験素子の電気試験、画像試験を行なう電気試験・画像試験ユニットと、
フリッカ試験を行なうためのフリッカ試験手段と、
前記各種構成要素を必要に応じて移動させる移動手段と、
全体の動作を制御するためのシステム制御ユニットと、
を具備することを特徴とする撮像素子試験装置。
【００５６】
（付記３）  前記自動焦点調整機構によるチャート紙を用いた焦点調整が終了したら、自動焦点調整を行なうためのチャートを遮蔽する遮蔽手段を設けたことを特徴とする付記２記載の撮像素子試験装置。
【００５７】
（付記４）  前記遮蔽手段によりチャートが遮蔽された後、前記電気試験・画像試験ユニットにより被試験素子の画像試験を実施することを特徴とする付記３記載の撮像素子試験装置。
【００５８】
（付記５）  前記画像試験は、画像試験用表示ユニットに試験パターンを順次表示し、そのパターンを撮像して撮像画像から被試験素子の特性を求めるものであることを特徴とする付記４記載の撮像素子試験装置。
【００５９】
（付記６）  前記画像試験において、画像試験用表示ユニットの表示画素単位に制御を行ない、任意の発色を得ることを特徴とする付記４記載の撮像素子試験装置。
【００６０】
（付記７）  前記自動焦点調整機構による焦点調整が終了したら、焦点位置よりも手前に前記画像試験用表示ユニットを配置して画像をぼかした状態で表示させ、画像試験を行なうことを特徴とする付記４記載の撮像素子試験装置。
【００６１】
（付記８）  前記画像試験用表示ユニットとチャート紙及びフリッカ試験用の光源を切り替える動作に付随して暗黒画面テストを行なうことを特徴とする付記３記載の撮像素子試験装置。
【００６２】
（付記９）  自動焦点調整、画像調整、フリッカ試験等の一連の処理が終了したら、その状態において、被試験素子にレンズを溶着するレンズ固定手段を設けたことを特徴とする付記２記載の撮像素子試験装置。
【００６３】
（付記１０）  前記レンズ固定手段によりレンズの位置が固定された後に、被試験素子の寸法を測定する手段を設けたことを特徴とする付記２記載の撮像素子試験装置。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の一実施の形態例を示す構成図である。
【図２】被試験素子の構成断面例を示す図である。
【図３】電気試験・画像試験の説明図ある。
【図４】レンズ固定・測定の説明図である。
【図５】画像試験用表示ユニット・フリッカ試験用光源、焦点調整用チャートの切り替えを示す図である。
【図６】表示ユニットの輝点、欠点を排除した試験方法の説明図である。
【図７】焦点調整の説明図である。
【図８】焦点調整を長焦点で行なう場合の説明図である。
【図９】表示ユニットの配置例を示す図である。
【図１０】表示ユニットの配置の説明図である。
【図１１】自動焦点合わせ機構の構成図である。
【図１２】自動焦点合わせ時の鮮明度特性例を示す図である。
【図１３】レンズ位置補正の説明図である。
【図１４】システム制御ユニットの構成例を示す図である。
【図１５】従来の試験方法の説明図である。
【符号の説明】
【００６５】
１    試験用冶具
２    被試験素子
８    パターン照明ユニット
２０  自動焦点調整機構
２１  つまみ
２２  電気試験・画像試験ユニット
２３  画像試験用表示ユニット
２４  遮光・パターン切り替え機構
２５  焦点調整用パターン
２６  遮光・パターン切り替え駆動系
２７  フリッカ試験用光源
３０  システム制御ユニット
３１  寸法測定機
３２  レンズ溶着用レーザー
【図１】
2005191387.tif 000003
【図２】
2005191387.tif 000004
【図３】
2005191387.tif 000005
【図４】
2005191387.tif 000006
【図５】
2005191387.tif 000007
【図６】
2005191387.tif 000008
【図７】
2005191387.tif 000009
【図８】
2005191387.tif 000010
【図９】
2005191387.tif 000011
【図１０】
2005191387.tif 000012
【図１１】
2005191387.tif 000013
【図１２】
2005191387.tif 000014
【図１３】
2005191387.tif 000015
【図１４】
2005191387.tif 000016
【図１５】
2005191387.tif 000017