(57)【要約】【課題】検査時間を短縮できる固体撮像装置の検査方法を提供する。【解決手段】固体撮像装置の垂直転送部のゲートへ印加する垂直転送パルスを第１フィールドと第２フィールドで異なる周波数（垂直転送周波数）にし、異なる垂直転送周波数で得られる擬似的な２画面（領域５１と領域５２）の画像信号をフレームメモリに取り込み、それぞれの試験領域５３〜５８に記録された信号値を用いて所定の演算を行い、異なる垂直転送周波数で駆動した垂直転送部の転送効率をそれぞれ検査する。【選択図】図５
2007028115.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２次元状に配列された受光部と、前記受光部からの信号電荷を垂直方向に転送する垂直転送部と、前記垂直転送部から転送される信号電荷を水平方向に転送する水平転送部と、前記水平転送部から転送される信号電荷を電圧信号あるいは電流信号に変換して出力する出力部とを備える固体撮像装置を駆動させ、前記出力部から出力される信号を用いて固体撮像装置の検査を行う方法において、
固体撮像素子を駆動させるに際し、周波数の異なる２種類の垂直転送パルスを所定の周期ごとに切り替えて前記垂直転送部へ印加する
ことを特徴とする固体撮像装置の検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固定撮像装置の検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、固体撮像素子（ＣＣＤ）を用いたデジタルスチルカメラは高画素化とともに転送周波数が高くなってきている。また、静止画のみでなく動画の撮像が可能となってきており駆動条件も多様化している。その中で垂直転送周波数も高速化されてきており、転送劣化による画質の劣化が問題になってきた。
【０００３】
転送劣化とは、ＣＣＤを形成する一つのポテンシャル井戸から次のポテンシャル井戸へ信号電荷を転送する時にその信号電荷の一部が取り残されてしまう現象を指し、垂直転送周波数の高速化により垂直転送が劣化すると、信号電荷が取り残されたポテンシャル井戸にフォトダイオードから次の信号電荷が取り込まれたときに、電荷の蓄積量が飽和して、隣接するポテンシャル井戸に信号電荷が漏れ込み、画質が劣化するおそれがある。
【０００４】
以下、固体撮像装置の構成を、図６、図７、図８を用いて説明する。
図６は、インターレース・スキャン方式／インターライン構造の固体撮像装置の概略構成を示す図である。図６に示すように、固体撮像装置６０は、半導体基板上のＸ方向にｉ列、Ｙ方向にｊ行の２次元状（格子状）に配列されたフォトダイオード（受光部）６１と、フォトダイオード６１からの信号電荷を垂直方向に転送する垂直転送部６２と、垂直転送部６２から転送される信号電荷を水平方向に転送する水平転送部６３と、水平転送部６３から転送される信号電荷を電圧信号あるいは電流信号に変換して出力する電荷検出部（出力部）６４を備える。
【０００５】
また、フォトダイオード６１は、それぞれ色フィルタを有している。図７に、Ｒ（赤）、Ｂ（青）、Ｇ（緑）の色フィルタを市松模様に配列したときの色フィルタアレイの構成を示す。色フィルタアレイとは、特定波長成分の光のみを通過させるフィルタ配列を指す。
【０００６】
図８に垂直転送部６２と水平転送部６３のゲート構成の一例を示す。
図８に示すように、垂直転送部６２はＶ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４の４相のゲートからなり、水平転送部６３はＨ１、Ｈ２の２相のゲートからなる。また、垂直転送部６２のゲートは水平転送部６３側からＶ４、Ｖ３、Ｖ２、Ｖ１の順番で繰り返して配置される。このゲート構成は、ｉ列ｊ行からなる全てのフォトダイオード６１の信号電荷を偶数行と奇数行の２回に分けて転送して出力する２：１インターレース構造である。
【０００７】
続いて、固体撮像装置の転送劣化を検査するための従来の方法について、図９を用いて説明する。図９は、従来の駆動タイミングで駆動された固体撮像装置から出力された信号を取り込んだ２次元状のフレームメモリ内の記録状態を示す図であり、フレームメモリには、奇数フィールドと偶数フィールドを合成した１フレームの信号が平均化されて記録される。
【０００８】
図９において、試験領域９１は、垂直有効最終ラインの信号が記録される領域である。また、試験領域９２は、光が当たらない画素部である垂直ＯＢ（オプティカルブラック）部１ライン目の信号が記録される領域である。垂直ＯＢ部１ライン目からは、転送劣化により漏れこんだ信号が出力される。また、試験領域９３は、ダミー部の領域であり、基準信号が記録される領域である。
【０００９】
転送劣化により、信号電荷が取り残されたポテンシャル井戸から隣接するポテンシャル井戸へ信号電荷が漏れ込むと、結果的に、垂直有効最終ラインの下方の垂直ＯＢ部に信号電荷が漏れ込む。そこで、従来は、垂直有効最終ラインの信号量と垂直ＯＢ部１ライン目の信号量の比をとり、垂直転送部の転送効率を算出して、転送劣化を検査していた。
【００１０】
すなわち、検査対象の固体撮像装置を駆動させ、電荷検出部から出力される信号をフレームメモリに取り込み、複数フレーム分の信号から、試験領域９１、９２、９３それぞれの信号値の平均値Ｄ９１、Ｄ９２、Ｄ９３を求め、
垂直ＯＢ部１ライン目の信号量（漏れ信号量）［ｍＶ］＝Ｄ９２−Ｄ９３
と、
垂直有効最終ラインの信号量［ｍＶ］＝Ｄ９１−Ｄ９３
から、
垂直転送部の転送効率［％］
＝｛１−垂直ＯＢ部１ライン目の信号量／垂直有効最終ラインの信号量｝×１００
＝｛１−（Ｄ９２−Ｄ９３）／（Ｄ９１−Ｄ９３）｝×１００
を算出し、転送劣化を検査していた。
【００１１】
また、従来の他の転送劣化の検査方法としては、固体撮像装置に単色光を照射し、カラーフィルタにより信号電荷が蓄積されない部分の出力を測定する等の方法がある（例えば、特許文献１参照。）。
【００１２】
しかしながら、上記したように、近年、固体撮像装置の駆動条件は多様化しており、これら従来の転送劣化の検査では、各種駆動モードごとに同様のテストを行う必要があった。例えば、静止画と動画の撮像が可能な固体撮像装置では、動画撮像モード時と静止画撮像モード時の垂直転送周波数が異なるので（動画撮像モードの方が周波数が高い）、静止画撮像モード時の垂直転送周波数で得られる信号を用いる検査と動画撮像モード時の垂直転送周波数で得られる信号を用いる検査をそれぞれ行う必要があった。そのため、駆動パターンのＯＮ、ＯＦＦ処理や、画像取り込み処理、転送処理などにかかる時間が駆動モードごとに必要となり、検査時間が長くなるという問題があった。
【特許文献１】特開平６−３３４９２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、上記問題点に鑑み、固体撮像素子を駆動させるに際し、周波数の異なる２種類の垂直転送パルスを所定の周期ごとに切り替えて垂直転送部へ印加することにより、インターレース・スキャン方式の固体撮像装置の転送劣化の検査において、１フレーム（奇数フィールドと偶数フィールド）の信号を出力させる期間に、２種類の垂直転送パルスをフィールド周期ごとに切り替えて垂直転送部へ印加して、異なる垂直転送周波数で得られる擬似的な２画面の信号を出力させ、それぞれの信号値を用いて所定の演算を行い、異なる垂直転送周波数で駆動した垂直転送部の転送効率をそれぞれ算出することができ、従来のように２種類の駆動モードごとに検査を行う必要がなくなり、検査時間を短縮できる固体撮像装置の検査方法を提供することを目的とする。
【００１４】
なお、擬似的な２画面とは、奇数フィールドと偶数フィールドであり、各フィールドを擬似的に１画面として扱う。そのため、図５に示すように、各画面サイズは、通常の画面サイズ（図９参照）に比べて垂直方向に半分のサイズとなる。また、図９に示すように、垂直有効最終ラインや垂直ＯＢ部１ライン目は、通常、１画面（１フレーム）中にそれぞれ１ラインずつしかないが、ここでは、奇数フィールドと偶数フィールドをそれぞれ擬似的に１画面として扱うので、図５に示すように、各フィールドにおける最終の有効ラインや垂直ＯＢ部の１ライン目を、それぞれ擬似的な垂直有効最終ライン、垂直ＯＢ部１ライン目として扱う。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の請求項１記載の固体撮像装置の検査方法は、２次元状に配列された受光部と、前記受光部からの信号電荷を垂直方向に転送する垂直転送部と、前記垂直転送部から転送される信号電荷を水平方向に転送する水平転送部と、前記水平転送部から転送される信号電荷を電圧信号あるいは電流信号に変換して出力する出力部とを備える固体撮像装置を駆動させ、前記出力部から出力される信号を用いて固体撮像装置の検査を行う方法において、固体撮像素子を駆動させるに際し、周波数の異なる２種類の垂直転送パルスを所定の周期ごとに切り替えて前記垂直転送部へ印加することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、垂直転送周波数の影響を受ける転送劣化の検査において、インターレース・スキャン方式の固体撮像装置から１フレーム（奇数フィールドと偶数フィールド）の信号を出力させる期間に、２種類の垂直転送パルスをフィールド周期ごとに切り替えて垂直転送部へ印加して、異なる垂直転送周波数で得られる擬似的な２画面の信号を出力させ、それぞれの信号値を用いて所定の演算を行い、異なる垂直転送周波数で駆動した垂直転送部の転送効率をそれぞれ算出することができるので、従来のように２種類の駆動モードごとに検査を行う必要がなくなり、検査時間を短縮できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態における固体撮像装置の検査方法について、図面を参照して説明する。
本実施の形態における検査対象の固体撮像装置は、図６、図７、図８を用いて説明した固体撮像装置と同様に、インターライン構造を持ち、Ｒ、Ｂ、Ｇの色フィルタアレイを有し、垂直転送部にゲートＶ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４を配置した２：１インターレース・スキャン方式の固体撮像装置である。
【００１８】
まず、本実施の形態における固体撮像装置の駆動タイミングについて説明する。
図１に本実施の形態における固体撮像装置の駆動タイミングチャートを示す。
図１において、φＨＤは水平同期信号を示す。φＶ１、φＶ２、φＶ３、φＶ４はそれぞれ垂直転送部のゲートＶ１、ゲートＶ２、ゲートＶ３、ゲートＶ４に印加する垂直転送パルスを示す。φＳＵＢはフォトダイオードの蓄積信号電荷を半導体の深さ方向へ排出するための電荷排出パルスを示す。
【００１９】
また、図２は、図１に示す第１フィールドにおける１水平走査期間（水平同期信号の１周期）を拡大したタイミングチャートを示す図であり、図３は、第２フィールドにおける１水平走査期間を拡大したタイミングチャートを示す図である。図２、３に示すように、第２フィールドにおける垂直転送周波数Ｂは、第１フィールドにおける垂直転送周波数Ａよりも高周波である。なお、１水平走査期間中に垂直１段転送が行われる。
【００２０】
このように、本実施の形態における固体撮像装置の検査方法に用いる駆動タイミングは、第１フィールドと第２フィールドの繰り返しで構成され、周波数の異なる２種類の垂直転送パルスをフィールド周期ごとに切り替えて垂直転送部へ印加する。これにより、固体撮像装置から１フレームの信号を出力させる期間（第１フィールド期間＋第２フィールド期間）に、異なる垂直転送周波数で得られる擬似的な２画面の信号を出力させることができる。
【００２１】
図４に、本実施の形態における固体撮像装置の検査装置の概略構成を示す。固体撮像装置の検査装置は、ＣＤＳ（Ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ  Ｄｏｕｂｌｅ  Ｓａｍｐｌｉｎｇ：相間二重サンプリング）４１と、Ａ／Ｄコンバータ４２と、フレームメモリ４３と、演算処理部４４を備える。
【００２２】
ＣＤＳ４１は、固体撮像装置６０からの信号に含まれるノイズのうちのリセットノイズを除去する回路であり、ＣＣＤ出力の各画素信号のうち、映像信号期間をサンプリングしたものと、基準期間をサンプリングしたものとを減算処理することにより、ノイズを除去する。
【００２３】
Ａ／Ｄコンバータ４２は、ＣＤＳ４１からの信号をデジタル信号に変換する。フレームメモリ４３は、第１フィールドと第２のフィールドを分けて、擬似的な２画面として取り込む。演算処理部４４は、フレームメモリ４３に取り込まれたデータを用いて各種演算を行う。
【００２４】
続いて、本実施の形態における固体撮像装置の検査装置の動作について説明する。
検査装置は、図１、図２、図３に示す駆動タイミングで検査対象の固体撮像素子６０を駆動させる。すなわち、図１に示す期間ｔ１（第２フィールドのφＳＵＢのパルスが無くなるタイミングから第１フィールドのφＶ１に立つ読み出しパルス１１のタイミングまでの期間）に蓄積された信号電荷は、読み出しパルス１１により垂直転送部６２へ転送され、図２に示す垂直転送周波数の駆動タイミングで水平転送部６３へ転送された後、電荷検出部６４へ転送され、電圧あるいは電流といった電気信号に変換され、画像信号として出力される。
【００２５】
同様に、期間ｔ２（第１フィールドのφＳＵＢのパルスが無くなるタイミングから第２フィールドのφＶ１に立つ読み出しパルス１２のタイミングまでの期間）に蓄積された信号電荷は、読み出しパルス１２により垂直転送部６２へ転送され、図３に示す垂直転送周波数の駆動タイミングで水平転送部６３へ転送された後、電荷検出部６４に転送され、電圧あるいは電流といった電気信号に変換され、画像信号として出力される。
【００２６】
以上の駆動タイミングで電荷検出部６４から出力された信号は、ＣＤＳ４１とＡ／Ｄコンバータ４２を介して、フレームメモリ４３に取り込まれる。この駆動タイミングは、第１フィールドと第２フィールドの繰り返しで構成されており、フレームメモリ４３には、第１フィールドと第２フィールドのデータがそれぞれ平均化されて記録される。例えば、演算処理部４４が、フレームメモリ４３の値を読み出して、その値と現在値を加算し、再度フレームメモリ４３に書き込むことで累積加算していき、最後に、その累積加算値を累積回数で割り算して求めた平均値を記録する。
【００２７】
続いて、本実施の形態における固体撮像装置の検査方法について、図５を用いて説明する。図５は、上記した駆動タイミングで駆動された固体撮像装置から出力された信号を取り込んだ２次元状のフレームメモリ内の記録状態を示す図であり、フレームメモリには、第１フィールドと第２フィールドがそれぞれ擬似的な２画面として記録される。
【００２８】
図５において、Ｒは赤色フィルタを施したフォトダイオードの出力、Ｇは緑色フィルタを施したフォトダイオードの出力である。また、上側の領域５１は第１フィールドの有効画素領域に該当し、下側の領域５２は第２フィールドの有効画素領域に該当する。
【００２９】
また、試験領域５３、５６は、擬似的な垂直有効最終ラインの信号が記録される領域であり、試験領域５４、５７は、擬似的な垂直ＯＢ部１ライン目の信号が記録される領域であり、試験領域５５、５８は、ダミー部の領域であり、基準信号が記録される領域である。
【００３０】
本実施の形態では、第１および第２フィールドのそれぞれについて垂直有効最終ラインの信号量と垂直ＯＢ部１ライン目の信号量の比をとり、垂直転送部の転送効率を算出して、転送劣化を検査する。すなわち、試験領域５３〜５８それぞれの信号値の平均値Ｄ５３〜Ｄ５８を求め、
第１フィールドの垂直ＯＢ部１ライン目の信号量（漏れ信号量）［ｍＶ］＝Ｄ５４−Ｄ５５
第２フィールドの垂直ＯＢ部１ライン目の信号量（漏れ信号量）［ｍＶ］＝Ｄ５７−Ｄ５８
と、
第１フィールドの垂直有効最終ラインの信号量［ｍＶ］＝Ｄ５３−Ｄ５５
第２フィールドの垂直有効最終ラインの信号量［ｍＶ］＝Ｄ５６−Ｄ５８
から、
第１フィールドの垂直転送部の転送効率［％］＝｛１−（Ｄ５４−Ｄ５５）／（Ｄ５３−Ｄ５５）｝×１００
第２フィールドの垂直転送部の転送効率［％］＝｛１−（Ｄ５７−Ｄ５８）／（Ｄ５６−Ｄ５８）｝×１００
を算出し、転送劣化を検査する。なお、ここでは、フレームメモリに試験領域５３〜５８それぞれの信号値の平均値Ｄ５３〜Ｄ５８を記録したが、累積加算値を記録しておき、転送劣化の判定時に平均値を求めるようにしてもよい。また、平均値に代えて累積加算値を用いてもよい。
【００３１】
このように、垂直転送周波数が異なる第１フィールド期間（垂直転送周波数Ａ）と第２フィールド期間（垂直転送周波数Ｂ）からなる１フレーム期間の動作を複数回繰り返して電気信号を出力させ、垂直転送周波数Ａで垂直転送した信号電荷に対応する電気信号を複数フィールド分加算あるいは平均した第１の加算あるいは平均画像信号と、垂直転送周波数Ｂで垂直転送した信号電荷に対応する電気信号を複数フィールド分加算あるいは平均した第２の加算あるいは平均画像信号を生成し、これらの画像信号の下縁領域の信号を用いて転送劣化を判定する。
【００３２】
本実施の形態によれば、１フレーム分の駆動パルスの中に２種類の垂直転送周波数を組み込みことで、これまで２回の駆動条件設定を行う必要があった検査が、１回の駆動条件設定で済み、条件設定時間を５０％に短縮することができ、検査時間を短縮できる。
【００３３】
なお、メモリへの記録状態は図５に示す状態に限らず、第１および第２フィールドの垂直ＯＢ部１ライン目の平均値あるいは累積加算値と、第１および第２フィールドの垂直有効最終ラインの平均値あるいは累積加算値と、第１および第２フィールドの基準信号の平均値あるいは累積加算値を記録できればよく、フレームメモリに限るものでもない。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明にかかる固体撮像装置の検査方法は、検査時間を短縮でき、特に固体撮像装置の垂直転送部における転送効率の検査に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施の形態における固体撮像装置の駆動タイミングチャートを示す図
【図２】本発明の実施の形態における第１フィールドの駆動タイミングを拡大したタイミングチャートを示す図
【図３】本発明の実施の形態における第２フィールドの駆動タイミングを拡大したタイミングチャートを示す図
【図４】本発明の実施の形態における固体撮像装置の検査装置の概略構成を示す図
【図５】本発明の実施の形態における転送劣化の検査に用いるフレームメモリ内の記録状態を示す図
【図６】インターレース・スキャン方式／インターライン構造の固体撮像装置の概略構成を示す図
【図７】色フィルタアレイの構成を示す図
【図８】固体撮像装置のゲート構成を示す図
【図９】従来の転送劣化の検査に用いるフレームメモリ内の記録状態を示す図
【符号の説明】
【００３６】
１１、１２      読み出しパルス
４１      ＣＤＳ
４２      Ａ／Ｄコンバータ
４３      フレームメモリ
４４      演算処理部
５１      第１フィールドの有効画素領域
５２      第２フィールドの有効画素領域
５３〜５８、９１〜９３      試験領域
６０      固体撮像装置
６１      フォトダイオード
６２      垂直転送部
６３      水平転送部
６４      電荷検出部
【図１】
2007028115.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2007028115.tif 000009
【図８】
2007028115.tif 000010
【図９】
2007028115.tif 000011