(57)【要約】【課題】  固体撮像素子の欠陥画素を精度良く確実に検出する。【解決手段】  画素欠陥検査装置３は、光源６、光学レンズ７、タイミングジェネレータ８、信号処理部９、システムコントローラ１０、演算回路１１、メモリ１２、インターフェース部１３を備える。タイミングジェネレータ８によって駆動された固体撮像素子２から出力された画像データが信号処理部９で信号処理されてメモリ１２に記憶される。メモリ１２から読み出された画像データは演算回路１１で平均処理され、平均処理前と平均処理後の輝度レベルの比が算出され、この比の値から欠陥画素が検出される。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射光を光電変換する受光素子からなる各画素が多数配列された固体撮像素子の画素欠陥を検査する検査方法において、
固体撮像素子によって撮像された画像データを取得するステップと、この画像データを平均処理するステップと、平均処理前の画像データの各画素における輝度レベルと処理後の画像データの各画素における輝度レベルとの比を算出するステップと、この算出された輝度レベルの比から欠陥画素を検出するステップとを含むことを特徴とする検査方法。
【請求項２】
入射光を光電変換する受光素子からなる各画素が多数配列された固体撮像素子の画素欠陥を検査する検査装置において、
前記固体撮像素子を露光して前記受光素子から撮像信号を出力させる露光手段と、前記固体撮像素子から出力された画像データを平均処理する平均処理手段と、前記画像データの各画素における輝度レベルと、前記平均処理手段によって平均処理された画像データの各画素における輝度レベルとの比をそれぞれ算出し、この比から欠陥画素を検出する検出手段とを備えたことを特徴とする検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像素子の画素欠陥を検査するための検査方法及び検査装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＣＣＤなどの撮像素子を用いて撮像した撮影画像をデジタルの画像データに変換し、内蔵メモリやメモリカードなどの記録媒体に記録するデジタルカメラが普及している。通常、固体撮像素子は、シリコンウェハなどの半導体基板上に形成されている。ＣＣＤやＣＭＯＳなどの固体撮像素子は、数百万個もの感光部が配列して半導体基板上に形成されており、これらの感光部へレンズを通過して外光が入射する。外光が入射された感光部は信号電荷を出力してこの信号電荷により画像データが形成される。
【０００３】
このような固体撮像素子では、外光が入射しても信号電荷を出力しない受光素子や、入射光がなくても異常に大きい暗電流を発生する受光素子が含まれていることがある。この欠陥のある受光素子を有する欠陥画素は、画像データを表示する際に黒点や白点として表れる。
【０００４】
そこで、従来より、固体撮像素子の欠陥画素を検査する方法及び検査装置が知られており、例えば特許文献１に記載された検査方法では、先ず画像データを読み出し、白点画素の抽出を行なう。この白点画素の抽出処理では、画像データを平均処理し、もとの画像データと平均処理した画像データとの間で差分を取ることによって白点画素のデータを抽出する。
【特許文献１】特開２００４−５６３９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、固体撮像素子の中には、高輝度部分の特徴を持つ受光素子と低輝度部分の特徴を持つ受光素子とが混在している構成のものがある。このような固体撮像素子の場合、上記特許文献１に記載されたような検査方法で欠陥画素の検出を行なうと、低輝度部分の受光素子では、画素レベルの値自体が小さいため、もとの画像データと平均処理した画像データとの差分の値も小さくなってしまう。よって、このような差分の値では、所定の閾値との比較で検出を行なっても、低輝度部分の受光素子では欠陥画素を抽出することが非常に困難であり、検出精度が低かった。
【０００６】
本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、固体撮像素子の欠陥画素を精度良く確実に検出することが可能な画素欠陥検査方法及び検査装置を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、請求項１に記載の検査方法では、入射光を光電変換する受光素子からなる各画素が多数配列された固体撮像素子の画素欠陥を検査する検査方法において、固体撮像素子によって撮像された画像データを取得するステップと、この画像データを平均処理するステップと、平均処理前の画像データの各画素における輝度レベルと処理後の画像データの各画素における輝度レベルとの比を算出するステップと、この算出された輝度レベルの比から欠陥画素を検出するステップとを含むことを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載の検査装置では、入射光を光電変換する受光素子からなる各画素が多数配列された固体撮像素子の画素欠陥を検査する検査装置において、前記固体撮像素子を露光して前記受光素子から撮像信号を出力させる露光手段と、前記固体撮像素子から出力された画像データを平均処理する平均処理手段と、前記画像データの各画素における輝度レベルと、前記平均処理手段によって平均処理された画像データの各画素における輝度レベルとの比をそれぞれ算出し、この比から欠陥画素を検出する検出手段とからなることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の固体撮像素子の検査方法及び検査装置では、固体撮像素子から出力された画像データを平均処理した後、平均処理前の画像データの各画素における輝度レベルと処理後の画像データの各画素における輝度レベルとの比を算出し、この比から欠陥画素を検出しているので、固体撮像素子の欠陥画素を精度良く確実に検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明の第１の実施形態を適用した画素欠陥検査装置について説明する。図１に示すように、画素欠陥検査装置３は、光源６と、光学レンズ７と、タイミングジェネレータ８と、信号処理部９と、システムコントローラ１０と、演算回路（平均処理手段）（検出回路）１１と、メモリ１２と、インターフェース部１３とを備えている。タイミングジェネレータ８及び画像信号処理部９は、検査対象となる固体撮像素子２に接続されている。
【００１１】
本発明において検査対象となる固体撮像素子２としてはＣＣＤやＣＭＯＳなどのイメージセンサが用いられる。固体撮像素子２は、一般的に多数の受光素子がマトリクス状またはハニカム状に配列され、その受光素子の上方を覆うように外光を集光させるためのマイクロレンズ層が設けられている。
【００１２】
光源６及び光学レンズ７は、固体撮像素子２を露光して受光素子から撮像信号を出力させるための露光手段を構成する。光源６から照射された光は、光学レンズ７を通過して固体撮像素子２に入射する。なお、本実施形態においては、固体撮像素子２に入射する光は平行光となるように光源６及び光学レンズ７が構成されている。
【００１３】
タイミングジェネレータ８は、システムコントローラ１０に接続されており、システムコントローラ１０の制御によって、タイミング信号（クロックパルス）を発生させる。固体撮像素子２は、このタイミングジェネレータ８から入力されるタイミング信号によって駆動される。
【００１４】
固体撮像素子２から出力されたアナログ信号は、信号処理部９に入力される。信号処理部９では、固体撮像素子２からの出力を増幅し、デジタルの画像データに変換する。記憶部信号処理部９でデジタル変換された画像データは、メモリ１２の所定領域に一時的に記憶される。
【００１５】
演算回路（平均処理手段）（検出回路）１１は、メモリ１２から画像データを読み出して、欠陥画素の抽出処理を行なう。この欠陥画素抽出処理の詳細については後述の検査工程で説明する。インターフェース部１３は、システムコントローラ１０へ情報の入力を行なうとともに、画素欠陥の検査状況や検査結果の表示を行なう。
【００１６】
以下では、画素欠陥検査装置３による固体撮像素子２の画素欠陥検査について説明する。図２は、この画素欠陥検査を行なうときの検査装置のシーケンスを示すフローチャートである。この画素欠陥検査を行なうときは、先ずステップＳ１で、タイミングジェネレータ７によって駆動された固体撮像素子２が画像を撮像し、この固体撮像素子２から出力された画像データがメモリ１２に記憶される。図３に示す画像２０は、固体撮像素子２から取得した画像の一例を示すものである。
【００１７】
次にステップＳ２では、メモリ１２から画像を読み出して平均処理を行なう。この平均処理としては、例えば移動平均処理を行なう。移動平均処理とは、図４に示すように、画像２０を構成する各画素Ｐ（ｘ，ｙ）の輝度レベルを、その画素を中心とする所定領域内（例えば３×３画素の領域）の輝度レベルの平均値に置き換える処理である。なお、本実施形態に適用される画像データの平均処理としては、移動平均処理に限るものではない。
【００１８】
図５（Ａ）は、画像２０のうち、ライン２０ａ（図３のＸ方向に沿った水平線）上の輝度レベルの分布を示す波形であり、図５（Ｂ）は、平均処理後のライン２０ａ上の輝度レベルの分布を示す波形である。なお、固体撮像素子では高輝度部分の受光素子と低輝度部分の受光素子とが混在して構成されるものがあり、本実施形態の固体撮像素子２においては、図５（Ａ）に示すように、中央付近の輝度レベルが高く、周辺部の輝度レベルが低くなるように分布している。このように輝度レベルが分布する理由としては、固体撮像素子２を構成する各画素のマイクロレンズが中央付近と周辺部とでは異なる方向、すなわち中央付近のマイクロレンズは、固体撮像素子２の撮像面に対して垂直な方向に沿って光軸中心が設定され、周辺部では撮像面に対して垂直な方向に対して傾きを持つように光軸中心が設定されているために、検査工程で光源６からの平行光が固体撮像素子２に照射されると、中央付近では高い集光効率で受光素子に外光が入射するが、周辺部では集光効率が低くなってしまう。
【００１９】
ステップＳ２の平均処理後、ステップＳ３では、平均処理前の画像２０の各画素（ｘ，ｙ）における輝度レベルＧ1（図５（Ａ）参照）と、平均処理後の各画素（ｘ，ｙ）における輝度レベルＧ2（図５（Ｂ）参照）との比Ｇ2／Ｇ1をそれぞれ算出する。図６は、ライン２０ａ上における比Ｇ2／Ｇ1の分布を示す波形である。
【００２０】
そして、ステップＳ４では、比Ｇ2／Ｇ1の値のうち、所定の閾値Ｌを超えているものは、それに対応する画素Ｐ（ｘ，ｙ）が欠陥画素であると判定する。ステップＳ５では、検出された欠陥画素の検査結果をメモリ１２に記憶するとともに、インターフェース部１３によって検査結果を含む各種情報を表示する。なお、上記のステップＳ１〜Ｓ５のシーケンスは検査装置を制御するコンピュータのプログラムとして実行可能である。
【００２１】
このように、平均処理前と平均処理後との各画素における輝度レベルの比Ｇ2／Ｇ1を算出しているので、周辺部の低輝度部分でも中央付近の高輝度部分と変わらない算出値の分布となる。よって、欠陥画素を検出する感度が向上するので画素欠陥検査を精度良く行なうことができる。
【００２２】
もし、従来の検査方法のように、平均処理前の各画素（ｘ，ｙ）における輝度レベルＧ1と、平均処理後の各画素（ｘ，ｙ）における輝度レベルＧ2との差分を算出した場合、図７の波形に示す分布となる。この差分を取ったときの分布では、中央の高輝度部分では差分の値も大きいため感度良く欠陥画素を検出することができるが、周辺部の低輝度部分では欠陥画素のノイズ量自体が小さいことから差分の値も小さくなるため欠陥画素が検出されない場合がある。よって、このような差分の値をとる検査方法では画素欠陥検査の精度が低下してしまうが、本発明においてはそのようなことがない。
【００２３】
なお、上記実施形態の画素欠陥検査装置３で検出された画素欠陥の検査結果データは、例えば、固体撮像素子２がデジタルカメラなどに組み込まれたときに使用されるものであり、固体撮像素子２で撮像された画像データの中に画素欠陥が現れたときにこれを補間する画像処理の際に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明を適用した画素欠陥検査装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図２】画素欠陥検査を行なうときのシーケンスを示すフローチャートである。
【図３】画像欠陥検査を行なうときの取り込み画像の一例を示す説明図である。
【図４】画像の平均処理の一例を示す説明図ある。
【図５】画像の一水平線分上における輝度レベルの分布図及び平均処理後の分布図である。
【図６】平均処理前の輝度レベルと平均処理後の輝度レベルとの比を算出した場合の分布図である。
【図７】平均処理前の輝度レベルと平均処理後の輝度レベルとの差分を取った場合の分布図である。
【符号の説明】
【００２５】
２  固体撮像素子
３  画素欠陥検査装置
６  光源
７  光学レンズ
１０  システムコントローラ
１１  演算回路（平均処理手段）（検出回路）
【図１】
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【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】
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