JPS5970089A - 撮像装置試験器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は固体撮像素子自体或は固体撮像素子を内蔵し
た撮像装置の良否を判定する試験器に関する。

〈発明の背景〉 テレビジョンカメラの小形化及び低消費電力化等を目的
として固体撮像素子が開発され実用化されつつある。固
体撮像素子は周知のように半導体によって構成される光
電変換セルか一面上に多数配列形成され、その光電変換
セルを選択信号によって逐次１個ずつ選択してその光電
変換セルに対照される光量に対応した画素信号を得るよ
うにし、その光電変換セルの選択を順次切換て面走査し
、画像信号を得るものである。

と５で各光電変換セルは半導体基板上に集積回路製造技
術により形成されるものであるからその製造過程におけ
る不都合から光電変換セルの中に不良が発生することが
ある。まだ各光電変換セルの相互間において例えば感光
特性に差が生じたり、或はダイナミックレンジに差が生
じたり、またセル相互間において電気的な漏洩が生じた
シすることかある。

１個の固体撮像素子は大略５００Ｘ５００個程度の光電
変換素子によって構成され、光電変換セルの数は大きな
値となる。このように多くの光電変換セルを各１個ずつ
各種の特性について試験することほかな９大変な作業と
なる。

〈発明の目的〉 この発明は固体撮像素子を構成する各光電変換セルか正
常か否かを短時間に然も自動的に試験することができる
試験装置を提供しようとするものである。

尚この発明では固体撮像索子自体を試験することはもち
ろんであるが、固体撮像素子を組込んだカメラも試験対
称とするものである。

〈発明の概要〉 この発明では固体撮像素子から取出される画素信号をＡ
Ｄ変換し７．このＡＤ変換したディンタル画素信号を記
憶器に取込むと共に、この記憶器に取込んだティ／タル
画素子信号を期待値と比較し、ディジタル画素信号か許
容範囲内にあるか否かを判定すると共に許容範囲から外
れたとき不良セルとして計数し、その不良セル数が許容
値以内か否かを斐に判定し、その判定結果により固体撮
像素子の良否を判定するように構成したものである。

更にまた固体撮像素子に与える光量を変化させ、その光
量変化に対応して光電変換セルから出力される画素信号
の変化量を計測し、光電変換セルの感光特性及びダイナ
ミックレンジ等の試験も合せて行なわれる。

〈発明の実施例〉 第１図にこの考案の一実施例を示す。図中１０１は被試
験固体撮像素子を示す。この固体撮像素子１０１はＣＣ
Ｄ形式或はＭＯ８形式、更にはこれらの特徴を兼ね備え
たＣＰＤ形式の何れを問わないものとする。これらの形
式の違いは光電変換セルの形式構造と光電変換セルの選
択方法が異なるだけで光学的な特性は同じと考えてよい
。

１０２は固体撮像素子１０１にセルの選択信号を与える
駆動回路を示す。この駆動回路１０２によりＣＣＤ形式
或はＭＯ３形式、ＣＰＤ形式の各固体撮像素子かその各
光電変換セルの配列に従って選択されて走査され画素信
号が順次得られるものとする。この走査速度はテレビジ
ョン信号における標準走査速度と同等に設定することが
できる。

固体撮像素子１０１から得られた画素信号１０３は前置
増幅器１０４により増幅され、ＡＤ変換器１０５に与え
られる。ＡＤ変換器１０５は駆動回路１０２から与えら
れるクロックパルス１００と同期して画素信号をＡＤ変
換し、例えば８〜１６ビツトのディジタル画素信号に変
換する。

ＡＤ変換器１０５でＡＤ変換された画素信号は記憶器１
０６に取込まれる。記憶器１０６は駆動回路１０２から
与えられるクロックパルスをアドレスカウンタ１０７で
計数し、その計数出力によりアドレスか順次ｌ＠地ずつ
歩進されＡＤ変換器１０５から出力されるディジタル画
素信号を順次記憶する。

記憶器１０６に取込まれたディジタル画素信号はテータ
プロセソサ１０８に逐次転送される。このデータグロセ
ノサ１０８は、後述するように各種の比較及び判定手段
を有し、この判定手段によシ光電変換セルの良否及び固
体撮像素子１０１全体の良否を判定する。

１０９はコントローラである。このコントローラ１０９
により駆動回路１０２の起動停止及びテ−タプロセソザ
１０８の制御を行なう。壕だ光学制御系１ｊ・１に制御
信号を肖え光源１１２の光量を試験の進行に伴なって漸
次変化させる等の制御を行なう、。

１１３はモニタを示し、記憶器１０６に取込んだディジ
タル画素信号をＤＡ変換して画面に各光電変換セルから
得られた画素信号に基ずく画像を映出するようにしてい
る。

〈記憶器１０６の詳細説明〉 固体撮像素子１０１においてだソ一度の走査によって得
られた画素信号によってその固体撮像素子１０１の良否
を判定した場合、たまたま混入したノイズによって期待
値と不一致か生じ、これが基で不良と判定されるおそれ
がある。このような不都合を解消するためにこの発明で
は撮像素子１０１の各光電変換セルを複数回走査して得
られた竹光電変換セルの画素信号の平均値を記憶器１０
６に記憶するようにしている。

この平均値を得るだめの構成を第２図に示す。

第２図において１０５は第１図で説明したＡＤ変換器で
ある。このＡＤ変換器１０５から出力される例えば８ビ
ツトのＡＤ変換出力が記憶器１０６に供給される。記憶
器１０６は加′！ｊＩ−器２０１と、メモリ部２０２と
によって構成される。メモリ部２０２はＡＤ変換器１０
５から出力されるディジタル画素信号と同一の前回の画
素信号を胱出し、その読出出力と今回得られたディジタ
ル画素信号とを加算器２０１において加算し、その加算
結果をメモリ部２０２の同一アドレスに再書込を行なう
。

と＼で読出と１込を高速度で行なわなくてはならないた
め、この例ではメモリ部２０２を４枚のメモリカード２
０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃ、２０２ｄによって構成し
、これら複数のメモリカード２０２ａ〜２０２ｄを時分
割的に使用することにより各メモリカード２０２ａ〜２
０２ｄを遅い速度で動作させるようにしている。

各メモリカード２０２ａ〜２０２ｄはそれぞれ同一の構
造である。つ捷りメモリカード２０２ａに示すようにカ
ードセレクタ２０３と、メモリ本体２０４と、出力ラッ
チ回路２０５と、入力ラッチ回路２０６とによって構成
される。

カードセレクタ２０３には制御バス２０７からカードセ
レクタ信号と、アドレスバス２０８からアドレス信号を
受け、自己か呼び出されたことを知シ、そのときのアド
レス信号を取込んでそのアドレス信号によりメモリ本体
２０４をアクセスする。メモリ本体２０４はアクセスの
初期状態でそのアドレスにストアされているデータを読
出し、出力ラッチ回路２０５にラッチさせる。そのラン
チ出力を加算器２０１に与え、この加算器２０１におい
て前回と今回のディジタル画素信号を加算し、その加算
結果を入力ラッチ回路２０６にラッチする。

入力ラッチ回路２０６に加算結果をラッチすると、カー
ドの選択は次のカードに移される。従って各メモリカー
ド２０２ａ〜２０２ｄが加算器２０１に接続されている
時間は出力ランチ回路２０５がメモリ本体２０４の読出
出力をラッチした時点がら入力ラッチ回路２０６が加算
結果をラッチするまでの時間でよく、入力ラッチ回路２
０６に加算結果がラッチされると、その直後にカードは
加算器２０１から切離される。よって次に選択されたメ
モリカード例えば２０２ｂか加算器２０１に接続されて
いる状態でメモリカート２０２　ａは入力ラッチ回路２
０６　ＶＣフノチした加算結果を同一アトレスに再書込
すればよい。よって各メモリカードでは読出から書込終
了までの処理をＡＤ変換器１０５の変換速度の４倍の時
間で実行すれはよく、各メモリカー）２０２　ａ〜２０
２ｄの動作速度の負担を軽減するようにしている。

このようにして各メモリカート２０２ａ〜２０２ｄのメ
モリ本体２０４に同一画素の毎回のティゾタル画素の加
算値か同一アドレスに積算される。こ＼でその加算値か
ら平均値を得る方法としては、例えばＡＤ変換器１０５
の出力を８ビツトとした場合、メモリ本体２０４の書込
データのビット容量を１６ビツトとする。このようにし
て８ビツトのテイジタル信号を１２８回加算し、その加
算結果の桁上出力として得られた上位８ビットを取出す
と各画素の１２８回分の平均値を得ることができる。こ
の上位８ビツトのデータを出力端子２０９から取出すこ
とによシ固体盪像素子１０１の各光電変換セルを１２８
回走査して得られた画素信号の平均値を得ることができ
る。

このように画素子信号を平均化することにより雑音の混
入があってもその雑音の影響を軽減できる。

画素信号に混入する雑音は例えば固体撮像素子１０１と
光源１１２との間をチリ、ホコリのような物体が通過し
たような場合に生じることが考えられる。よって一度の
走査結果だけで各光電変換セルの良否を判定すると、そ
の判定結果は信頼性の低いものとなるか、上記したよう
にこの発明では複数回の走査結果を平均して良否の判定
を行なうから信頼性の高い判定結果を得ることができる
。

くデータプロセッサについて〉 データプロセッサ１０８は記憶器１０６の出力端子２０
７から出力される平均化されたテイジタル画素信号を取
込み、その値が所定の許容範囲にあるか否かを判定する
。

データプロセッサ１０８は例えは第３図に示すように構
成することができる。第３図において３０１は期待値チ
ータフアイルを示す。この期待値チータフアイル３０１
は光＃１１２から固体撮像素子に与えた各光量に対応し
／こ期待値か収納され、コノトローラ１０９からの制御
信号により光源１１２の光量に対応した期待値が取出さ
れる。この期待値はその光線における上限１直と下限値
上から成ｐ１その上限値と下限値とから成る期待値か比
較器３０２に与えられる。

比Ｉｌｉ！２器３０２には第２図で説明した記憶器１０
６から各光電変換セルの画素信号を平均化した値か与え
られ、その平均化した値が期待値で定められる許容範囲
内にあるか否かを比較器３０２が判定する。この判定動
作は光源１１２の光量を変化させる都度性々われる。よ
って低照度から高照度に致る間の各光電変換セルの光電
変換特性を試験することができ、各光電変換セルのタイ
ナミックレンジ及び光量に対する直線性等を試験するこ
とかできる、 比較器３０２において入力データが許容範囲を外れたと
き、その光電変換セルについて不良と判定する信号を出
力する。この判定信号は不良セル計数手段３０３で計数
する。この計数は例えば光源１１２の光ｈニーを変化さ
せる都度不良の光電変換セルの数を集計し、その集計値
が比較器３０４に供給される。この比較器３０４では許
容値メモリ３０５かも読出される許容値と比較され、不
良セルの数が許容値を越えたとき、その固体撮像素子は
不良と判定する。その判定結果は例えば表示器３０６に
表示すると共に固体撮像素子１０１を不良品のルートに
仕分けを行なう自動仕分は装置を動作させることができ
る。

こ５で固体撮像素子の不良の種類について説明する。固
体撮像素子は既に冒頭で説明したように半導体集積回路
の形成技術で作られるものであるから、例えばその製造
工程において光学マスクによるパターン焼付は工程でわ
ずか々位置ずれ々どにより形成パターンか位置ずれを起
し、その位置ずれが原因となって不良セルが発生するこ
とが考えられる。また部分的に不純物か混入し、それが
原因となって不良セルが発生することもある。

これらの各種の原因によって発生する不良は例えば光電
変換セルが全く電気信号を発生し々い状態になるもの（
これを黒キズと称している）。光が照射されてい々いの
に電気信号を出力してしまうもの（これを白キズと称し
ている）。或は比較的広い領域の光電変換セルに電気出
力特性か異なるもの（これをシミと称している）等があ
る。

これらの不良の中で黒キスは光源１１２の照度を低レベ
ルから高レベルに変化させたとき、そのどの光量におい
ても光電変換セルは全く電気信号を発生し々い。よって
特に高照度領域でその不良の状態か顕著に現われる。捷
だ白キズは光源１１２から光を全く与えない状態でも光
電変換セルが電気信号を発生する不良であるから、従っ
て低照度領域でその不良の状態が顕著に現われる。

一方、シミと呼ばれる不良は比較的広い領域にわたって
光電変換セルの特性が正常なセルとわずかな差で特性か
異なるような不良を指す。つまり正常々光電変換セルよ
り出力がわずかに低くなる現象、或は正常な光電変換セ
ルより例えばその領域の光電変換セルの暗電流が他の領
域のセルと比較して多く流れることからその暗電流相当
分だけ出力か他の領域の光電変換セルより大きくなる現
象もある。このようなシミを発見するには各光電変換セ
ルの光量に対するターイナミソクレンジを測定すれば明
確に発見できる。

即ち正常な光電変換セルよりわずかに低い出力となるノ
ミの場合は光源１１′２の照度が低い領域で他の正常な
光電変換セルか既に正規の電気出力を出力していながら
、シミの領域のセルは未だ出力が規定の領域に達しない
ことからその不良を計数手段３０３に計数することがで
きる。また正常な光電変換セルよりわずかに大きい出力
を発生するシミの場合も光源１１２の照度が低レベル域
において他の正常な光電変換セルの出力が未だ出力され
ていないにもかかわらず、そのシミの領域のセルは規定
より大きい出力を発生する。よってこのときシミの不良
セルを顕著に発見できる。

上記した試験に要する時間は光量を変える毎に固体撮像
素子を１２８回走査すればよい。よってそれに要する時
間は、標準テレビジョン走歪方式秒となる。光量を例え
は１０段階変化させだとすれば約２５６秒程度で全ての
試験を行なうことができる。

〈発明の効果〉 上記したようにこの発明によれは、多くの光電変換セル
を持つ固体撮像素子を短時間に精度よく試験を行なうこ
とかできる。特に各光電変換セルの画素信号を複数回取
込んでイ均化し、その平均値を期待値と比較するように
しだから雑音による影響を除去でき、信頼性の高い試１
峡を行なうことができる。更に光源１１２の光量を変化
させながら各光電変換セルの出力の良否を判定し、各光
電変換セルのタイナミノクレンジを刊］定し７たから正
常なセルとの差かわずかしか違わないシミのような不良
も正確に発見できる。よって固体撮像素子で発生し得る
不良を全て発見できる利点か得られる。

尚上述では固体撮像素子を被試験体として例示し７て説
明したが、固体撮像素子を組込んだカメラを試験するこ
ともできる。この場合はそのカメラに組込んだ固体撮像
素子を含む撮像信号系全体を試験することかできる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの出願の第１発明に関する一実施例を説明す
るだめのブロック図、第２図はこの出願の第２発明に関
する一実施例を説明するだめのブロック図、第３図はこ
の発明の要部の一実施例を説明するためのブロック図で
ある。 １０１：被試験固体撮像素子、１０２：固体撮像素子の
、駆動装置、１０５：ＡＤ変換器、１０６：記憶器、１
０８：データプロセッサ、１１２：光源、１１３：モニ
タ、２０１：平均値を算出するだめの加算器、２０４：
平均値を記憶するメモリ本体、３０１：光電変換セルの
出力の期待値を収納したデータファイル、３０２：光電
変換セルの良、不良を判定する比較器、３０３：不良光
電変換セル数を割数する計数手段、３０４：不良セル数
の許容値を比較する比較器、３０５：不良セル数の許容
値を記憶したファイル。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （ＩＩＡ、　　−面上に光電変換セルが配列形成され選
   択信号によって各光電変換セルから受光量に対応して得
   られる画素信号を順次ＡＤ変換するＡＤ変換器と、 Ｂ、このＡＤ変換器から出力される各光電変換セルの画
   素信号に対応するディジタル画素信号を記憶する記憶器
   と、 Ｃ６この記憶器に記憶されたディジタル画素信号を期待
   値と比較し上記光電変換セルの良否を判定する判定手段
   と、 Ｄ、この判定手段により不良と判定された光電変換セル
   の数を計数する手段と、 Ｅ、この不良光電変換セルの数と許容値とを比較し、撮
   像装置の良不良を判一定する手段と、を具備して成る虚
   像装置試験器。 （２１Ａ、　　−面主に光電変換セルが配列形成され選
   択信号によって各光電変換セルから受光量に対応して得
   られる画素信号を順次ＡＤ変換するＡＤ変換器と、 Ｂ、このＡＤ変換器から出力される各光電変換セルの画
   素信号に対応するディジタル画素信号を平均化して記憶
   する記憶器と、 Ｃ０この記憶器に記憶された平均化画素信号を期待値と
   比較し、上記光電変換セルの良否を判定する判定手段と
   、 Ｄ、この判定手段により不良と判定された光電変換セル
   の数を計数する手段と、 Ｅ、この不良光電変換セルの数と許容値とを比較し、撮
   像装置の良、不良を判定する手段と、を具備して成る撮
   像装置試験器。