(57)【要約】【課題】撮像素子の画素欠陥を周囲画素信号で補完する従来の方法に比較して非常に簡単な回路で、かつ入射光の変化を忠実に再現した画像を得ることができる画素欠陥補完機能を備えた撮像装置を提供する。【解決手段】対物レンズからの入射光を複数系統に分光する分光手段と、前記複数系統に分光された入射光のそれぞれの結像位置に配設された撮像素子と、該撮像素子を同一位相で駆動する駆動手段と、前記撮像素子の光電変換された一方の出力信号を他方の出力信号で補完する信号処理手段とを備え、前記信号処理手段が、前記一方の出力信号の画素信号を前記他方の画素信号でそれぞれ置換する。【選択図】  図１
2007027844.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対物レンズからの入射光を複数系統に分光する分光手段と、前記複数系統に分光された入射光のそれぞれの結像位置に配設された撮像素子と、該撮像素子を同一位相で駆動する駆動手段と、前記撮像素子の光電変換された一方の出力信号を他方の出力信号で補完する信号処理手段とを備え、
前記信号処理手段が、前記一方の出力信号の画素信号を前記他方の画素信号でそれぞれ置換する画素欠陥補完回路を備えてなることを特徴とする画素欠陥補完機能を備えた撮像装置。
【請求項２】
前記信号処理手段が、さらにそれぞれ置換すべき前記撮像素子の画素欠陥位置情報を記憶する記憶手段を備えてなることを特徴とする請求項１に記載の画素欠陥補完機能を備えた撮像装置。
【請求項３】
前記信号処理手段が、前記記憶手段から読み出した前記撮像素子のそれぞれの画素欠陥位置情報によって前記出力信号からそれぞれ画素信号を抽出し、前記画素欠陥位置情報に従って前記一方の出力信号の画素信号を前記他方の画素信号でそれぞれ置換する画素欠陥補完回路を備えてなることを特徴とする請求項２に記載の画素欠陥補完機能を備えた撮像装置。
【請求項４】
前記信号処理手段が、前記一方の出力信号の画素信号を前記他方の画素信号でそれぞれ置換された２つの信号出力回路を備え、該２つの信号出力回路の画像出力信号の一方の画像出力信号と他方の画像出力信号とを加算する信号補正回路を備えてなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の画素欠陥補完機能を備えた撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、撮像装置に係り、特に撮像素子の画素欠陥を補完する画素欠陥補完機能を備えた撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
撮像素子の出力信号をディスプレイ上に表示したとき、画像中に白点、白線、黒点、黒線あるいは明るさのむらなどが観測されることがある。これらのものを画像欠陥（画素欠陥）あるいは画像傷という。
【０００３】
画像欠陥の発生原因は大きく分けて、使用する半導体の基板（ウエハ）自身に起因するものと、デバイスの製作過程中に導入されるものとに分けられる。
【０００４】
これらの画像欠陥はほんの小さなものでも非常に目立ち、応用上さまざまな障害を引き起こすが、例えば、半導体ウエハの品質検査では暗い照明環境のため、蓄積時間を増加し、かつ回路ゲインを上げて高感度で傷等を検査する撮像装置では撮像素子の画素欠陥及びＳ／Ｎ（信号／雑音比）が問題になっていた。
【０００５】
上記の問題を解決するため、従来例において、周囲画素信号で補完したり、被写体からの光線をレンズによって集光し、該集光した光線を複数の経路に分割するプリズムを設け、分割されたそれぞれの光線の結像位置に配設されたＣＣＤ板で同時に受光し、該受光したＣＣＤ板の出力信号をＳ／Ｈ（サンプルホールド）変換した後に該変換されたそれぞれのアナログ信号を加算して一つの画像出力信号にして取り出すために共通のタイミング発生器を備えている。
【０００６】
上記のように構成された従来例では、それぞれのアナログ信号を加算して一つの画像出力信号として取り出すようにしているため、画像出力信号は２倍され、固有のノイズレベルの増幅率は２の平方根以下に押さえ込まれるのでＳ／Ｎは改善される。
【特許文献１】特開平６−１６５０４３号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、上記従来例では、周囲画素信号で補完するためには複雑な回路が必要であり、また、それぞれのアナログ信号を単に加算して一つの画像出力信号として取り出すようにする方法では、Ｓ／Ｎは改善されるが、例えば、ＣＣＤ板の画素が光電変換機能を失って出力された黒キズは完全には補完されず、正規の出力の１／２以下の補正となり、逆に白キズの場合はより強調された白キズとなってしまう場合も生ずるという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願発明者は、上記課題を下記の手段により解決した。
（１）対物レンズからの入射光を複数系統に分光する分光手段と、前記複数系統に分光された入射光のそれぞれの結像位置に配設された撮像素子と、該撮像素子を同一位相で駆動する駆動手段と、前記撮像素子の光電変換された一方の出力信号を他方の出力信号で補完する信号処理手段とを備え、
前記信号処理手段が、前記一方の出力信号の画素信号を前記他方の画素信号でそれぞれ置換する画素欠陥補完回路を備えてなることを特徴とする画素欠陥補完機能を備えた撮像装置。
【０００９】
（２）前記信号処理手段が、さらにそれぞれ置換すべき前記撮像素子の画素欠陥位置情報を記憶する記憶手段を備えてなることを特徴とする前項（１）に記載の画素欠陥補完機能を備えた撮像装置。
【００１０】
（３）前記信号処理手段が、前記記憶手段から読み出した前記撮像素子のそれぞれの画素欠陥位置情報によって前記出力信号からそれぞれ画素信号を抽出し、前記画素欠陥位置情報に従って前記一方の出力信号の画素信号を前記他方の画素信号でそれぞれ置換する画素欠陥補完回路を備えてなることを特徴とする前項（２）に記載の画素欠陥補完機能を備えた撮像装置。
【００１１】
（４）前記信号処理手段が、前記一方の出力信号の画素信号を前記他方の画素信号でそれぞれ置換された２つの信号出力回路を備え、該２つの信号出力回路の画像出力信号の一方の画像出力信号と他方の画像出力信号とを加算する信号補正回路を備えてなることを特徴とする前項（１）〜（３）のいずれか１項に記載の画素欠陥補完機能を備えた撮像装置。
【発明の効果】
【００１２】
本願発明により次のような効果が発揮される。
１．本願請求項１の発明によれば、
前記信号処理手段が、前記一方の出力信号の画素信号を前記他方の画素信号でそれぞれ置換する画素欠陥補完回路を備えているので、一方の画像中に白点、白線、黒点、黒線あるいは明るさのむらなどの画素欠陥があっても、他方の正常な画素信号に置換されて全く画素欠陥のない画像を得ることができる。
【００１３】
また、一方の画像中に白点、白線、黒点、黒線あるいは明るさのむらなどの画素欠陥があり入射光に従った光電変換が行われなくても、入射光の変化に従って光電変換が行われた他方の正常な画素信号に置換されるので、周囲画素信号で補完する従来の方法に比較して非常に簡単な回路で、かつ入射光の変化を忠実に再現した画像を得ることができる。
【００１４】
２．本願請求項２の発明によれば、
前記請求項１の効果に加えて、例えば、半導体ウエハの品質検査等で、暗い照明環境下のため、蓄積時間を増加し、かつ回路ゲインを上げて高感度で傷等を検査する撮像状態ではＳ／Ｎが悪く、その都度画素欠陥を検出して傷を補完する方法では傷検出誤差を生ずるが、前記信号処理手段が、それぞれ置換すべき前記撮像素子の画素欠陥位置情報を記憶する記憶手段を備えているので、初期設定の段階で画素欠陥位置情報を記憶手段に記憶しておけば、どのような撮像状態下でも画素欠陥位置を特定できるので画素欠陥が正確に補完された画像を得ることができる。
【００１５】
３．本願請求項３の発明によれば、
前記請求項２の効果に加えて、前記信号処理手段が、前記記憶手段から読み出した前記撮像素子のそれぞれの画素欠陥位置情報によって前記出力信号からそれぞれ画素信号を抽出し、前記画素欠陥位置情報に従って前記一方の出力信号の画素信号を前記他方の画素信号でそれぞれ置換する画素欠陥補完回路を備えているので、前記のようにＳ／Ｎの極端に悪い撮像状態の撮像素子からの出力信号であっても記憶された画素欠陥位置情報に従って画素欠陥が正確に置換された画像を得ることができる。
【００１６】
４．本願請求項４の発明によれば、
前記の効果に加えて、前記信号処理手段が、前記一方の出力信号の画素信号を前記他方の画素信号でそれぞれ置換された２つの信号出力回路を備え、該２つの信号出力回路の画像出力信号の一方の画像出力信号と他方の画像出力信号とを加算する信号補正回路を備えているので、画像出力信号は２倍され、これを定格値まで減衰すると、固有のノイズレベルの増幅率は２の平方根以下に押さえ込まれるのでＳ／Ｎは改善される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本願発明を実施するための最良の形態を実施例図に基づいて詳細に説明する。図１は本願発明の画素欠陥補完機能を備えた撮像装置の実施例ブロック図である。
図において、１は撮像装置、２は対物レンズ、３は分光手段、４はハーフミラー、５、５’は固体撮像素子、６はＣＣＤ駆動手段、７、７’：ＣＤＳ回路＆ＶＧＡ回路、８はＡ／Ｄ回路、９は信号処理手段、１０は記憶手段、１１は画素欠陥補完回路、１２、１２’は信号出力回路、１３は信号補正回路、１４は出力端子である。
【００１８】
図１において、対物レンズ２からの入射光を２系統に分光する分光手段３と、前記２系統に分光された入射光のそれぞれの結像位置に配設された固体撮像素子５、５’と、該固体撮像素子５、５’を同一位相で駆動するＣＣＤ駆動手段６と、前記固体撮像素子５、５’の光電変換された映像出力信号をそれぞれ信号処理するＣＤＳ（相関２重サンプリング）回路＆ＶＧＡ（映像増幅）回路７、７’と、アナログ・デジタル変換するＡ／Ｄ回路８と、一方の映像出力信号を他方の映像出力信号で補完する信号処理手段９と、前記固体撮像素子５、５’の画素欠陥位置情報を記憶する記憶手段１０とで画素欠陥補完機能を備えた撮像装置１を構成している。
【００１９】
さらに、前記信号処理手段９は、一方の映像出力信号の画素信号を他方の画素信号でそれぞれ置換する画素欠陥補完回路１１と、一方の映像出力信号の画素信号を他方の画素信号でそれぞれ置換された２つの信号出力回路１２と、該２つの信号出力回路１２の一方の出力信号の画像信号と他方の出力信号の画像信号とを加算する信号補正回路１３とを備えている。
【００２０】
前記対物レンズ２で撮像した被写体の光学像は、ハーフミラー４が内蔵され分光手段３で２系統に分光された光学像の結像位置にはそれぞれ固体撮像素子５、５’が配設されている。
【００２１】
前記２つの固体撮像素子５、５’は、あらかじめ、空間的な位置や回転、あおりなど６軸制御の微調整が可能な固体撮像素子貼付治具により正確な位置合わせをしたうえで接着剤やはんだで固定する接着作業が行われ、分光手段３と一体構成となっている。
【００２２】
また、前記２つの固体撮像素子５、５’は、共通の前記ＣＣＤ駆動手段６によって所定の走査方式に基づくクロックにより同一位相で駆動されている。
【００２３】
ここで、ハーフミラー４で分光され固体撮像素子５’に結像した光学像が左右反転している場合は固体撮像素子５’の走査はミラー読み出し方式を採用し、また、光学像が上下反転している場合は、ハーフミラー４による分光後に更に全反射ミラー等を増設して固体撮像素子５’に再反転像を投影することが好ましい。    
【００２４】
したがって、前記２つの固体撮像素子５、５’から出力される光電変換された映像信号は、水平・垂直の空間的位置が合致した画素位置の信号が出力されている。
【００２５】
前記固体撮像素子５、５’で光電変換された映像信号は、それぞれＣＤＳ回路＆ＶＧＡ回路７、７’を経由してＡ／Ｄ回路８でデジタル信号に変換され信号処理手段９の画素欠陥補完回路１１へ入力される。
【００２６】
前記画素欠陥補完回路１１では、あらかじめ初期設定の段階で画素欠陥のある画素位置情報が記憶されている記憶手段１０から、画素欠陥のある画素欠陥位置情報を読み出し、その画素欠陥位置情報に従って、一方の出力信号の画素欠陥のある画素信号を捨て去り、他方の画素欠陥のない画素信号で置換する。
【００２７】
さらに前記画素欠陥補完回路１１では、相互に画素欠陥のない画素信号で置換する信号処理を双方の映像出力信号に対して行いそれぞれの信号出力回路１２、１２’へ入力する。
【００２８】
前記信号出力回路１２、１２’から出力された画素欠陥のない画像出力信号は信号補正回路１３で加算され、さらに１／２の正規信号レベルに制御され、出力端子１４から外部へ出力される。この結果、固有のノイズレベルの増幅率は２の平方根以下に押さえ込まれるのでＳ／Ｎが改善される。
【００２９】
本願発明の固体撮像素子内の画素欠陥は、同時に双方の同一水平・垂直の空間的位置に発生することはないという条件に基づいて補完している。
【００３０】
上記実施例において、
また、固体撮像素子に限定されることなく、真空管方式又は類似の撮像素子であっても良い。
【００３１】
さらに、本実施例においては、レンズ系で対物レンズのみを簡略的に示し、分光光学系の入射面側に配置される赤外カットフィルタ、固体撮像素子の入射面側に配置される光学フィルタなどの光学部材は図示していないが、発明の要旨に直接関わらないので省略してあり、これらは必要に応じて使用されるのは当然である。
【００３２】
なお、２系統に分光する分光手段を用いて説明したが、これに拘ることはなく３系統以上の分光手段を用いても良い。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
撮像素子の一方の出力信号の画素信号を他方の画素信号でそれぞれ置換する画素欠陥補完回路を備え、一方の画像中に白点、白線、黒点、黒線あるいは明るさのむらなどの画素欠陥があっても、他方の正常な撮像素子の画素信号に置換されて全く画素欠陥のない、かつ入射光の変化を忠実に再現した画像を得ることができる画素欠陥補完機能を備えた撮像装置なので、半導体ウエハの品質検査等各種傷等を検査する撮像装置として利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本願発明の画素欠陥補完機能を備えた撮像装置の実施例ブロック図。
【符号の説明】
【００３５】
１：撮像装置
２：対物レンズ
３：分光手段
４：ハーフミラー
５、５’：固体撮像素子
６：ＣＣＤ駆動手段
７、７’：ＣＤＳ回路＆ＶＧＡ回路
８：Ａ／Ｄ回路
９：信号処理手段
１０：記憶手段
１１：画素欠陥補完回路
１２、１２’：信号出力回路
１３：信号補正回路
１４：出力端子
【図１】
2007027844.tif 000003