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【発明の名称】 固体撮像素子の検査方法、および装置
【発明者】 【氏名】小柳 昌之
【要約】 【課題】固体撮像素子において、画質劣化および製品の歩留りの低下を防ぐ。

【構成】ＣＣＤイメージセンサ２には、元々の有効画素領域２０よりもサイズが小さい許容画素領域２１が予め設定されている。ＣＣＤイメージセンサ２の検査装置３０は、欠陥画素検出部３１で欠陥画素の位置を検出し、補間可否判定部３２で、欠陥画素検出部３１で検出された欠陥画素が補間することができるか否かを判定する。そして、有効画素領域決定部３３で、欠陥画素検出部３１、および補間可否判定部３３から入力された結果に基づいて、最終的に使用する有効画素領域を決定する。欠陥画素検出部３１で許容画素領域２１外にあることが検出され、且つ補間可否判定部３２で補間が不可能であると判定された欠陥画素があり、その他の欠陥画素について補間が可能であると判定された場合は、許容画素領域２１を最終的に使用する有効画素領域とする。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射光を光電変換して信号電荷を出力する受光部を有する画素が複数配列された固体撮像素子の検査方法であって、
欠陥画素の位置を検出する検出工程と、
前記欠陥画素の出力信号を他の画素の出力信号で補間することが可能か否かを判定する判定工程と、
前記検出工程および前記判定工程の結果に基づいて、最終的に画像の生成に使用する有効画素領域を決定する決定工程とを備えることを特徴とする固体撮像素子の検査方法。
【請求項２】
元々の有効画素領域よりもサイズが小さい許容画素領域が予め設定されており、
前記決定工程では、前記検出工程で前記許容画素領域外にあることが検出され、且つ前記判定工程で前記補間が不可能であると判定された欠陥画素があり、その他の欠陥画素について前記補間が可能であると判定された場合、前記許容画素領域を前記最終的に画像の生成に使用する有効画素領域とすることを特徴とする請求項１に記載の固体撮像素子の検査方法。
【請求項３】
元々の有効画素領域よりもサイズが小さい許容画素領域が予め設定されており、
前記決定工程では、前記検出工程で前記許容画素領域内にあることが検出され、且つ前記判定工程で前記補間が不可能であると判定された欠陥画素がある場合、製品不良とすることを特徴とする請求項１または２に記載の固体撮像素子の検査方法。
【請求項４】
前記許容画素領域は、前記元々の有効画素領域と中心が一致するように設定されていることを特徴とする請求項２または３に記載の固体撮像素子の検査方法。
【請求項５】
前記許容画素領域は、前記元々の有効画素領域とアスペクト比が一致するように設定されていることを特徴とする請求項２ないし４のいずれかに記載の固体撮像素子の検査方法。
【請求項６】
前記許容画素領域は、前記元々の有効画素領域の５０％以上９０％以下に設定されていることを特徴とする請求項２ないし５のいずれかに記載の固体撮像素子の検査方法。
【請求項７】
前記決定工程では、前記判定工程で全ての欠陥画素について前記補間が可能であると判定された場合、元々の有効画素領域を前記最終的に画像の生成に使用する有効画素領域とすることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の固体撮像素子の検査方法。
【請求項８】
入射光を光電変換して信号電荷を出力する受光部を有する画素が複数配列された固体撮像素子の検査装置であって、
欠陥画素の位置を検出する検出部と、
前記欠陥画素の出力信号を他の画素の出力信号で補間することが可能か否かを判定する判定部と、
前記検出部および前記判定部の結果に基づいて、最終的に画像の生成に使用する有効画素領域を決定する決定部とを備えることを特徴とする固体撮像素子の検査装置。
【請求項９】
元々の有効画素領域よりもサイズが小さい許容画素領域が予め設定されており、
前記決定部は、前記検出部で前記許容画素領域外にあることが検出され、且つ前記判定部で前記補間が不可能であると判定された欠陥画素があり、その他の欠陥画素について前記補間が可能であると判定された場合、前記許容画素領域を前記最終的に画像の生成に使用する有効画素領域とすることを特徴とする請求項８に記載の固体撮像素子の検査装置。
【請求項１０】
元々の有効画素領域よりもサイズが小さい許容画素領域が予め設定されており、
前記決定部は、前記検出部で前記許容画素領域内にあることが検出され、且つ前記判定部で前記補間が不可能であると判定された欠陥画素がある場合、製品不良とすることを特徴とする請求項８または９に記載の固体撮像素子の検査装置。
【請求項１１】
前記許容画素領域は、前記元々の有効画素領域と中心が一致するように設定されていることを特徴とする請求項９または１０に記載の固体撮像素子の検査装置。
【請求項１２】
前記許容画素領域は、前記元々の有効画素領域とアスペクト比が一致するように設定されていることを特徴とする請求項９ないし１１のいずれかに記載の固体撮像素子の検査装置。
【請求項１３】
前記許容画素領域は、前記元々の有効画素領域の５０％以上９０％以下に設定されていることを特徴とする請求項９ないし１２のいずれかに記載の固体撮像素子の検査装置。
【請求項１４】
前記決定部は、前記判定部で全ての欠陥画素について前記補間が可能であると判定された場合、元々の有効画素領域を前記最終的に画像の生成に使用する有効画素領域とすることを特徴とする請求項８ないし１３のいずれかに記載の固体撮像素子の検査装置。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタルカメラやビデオカメラに組み込まれる固体撮像素子の検査方法、および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサなどの固体撮像素子を用いたデジタルカメラが広く普及している。デジタルカメラでさらに精細な画像を得るために、また、半導体微細加工技術の進展と相俟って、固体撮像素子の画素数は増加の一途にある。
【０００３】
固体撮像素子では、製造時の微小なゴミの付着や半導体の結晶欠陥によって正常に動作されない欠陥画素が生じることがある。欠陥画素は、正常な出力信号に余計な信号成分が加算されてしまって白っぽく見える白キズや、正常な出力信号から余計な信号成分が減算されてしまって黒っぽく見える黒キズといった画質劣化の原因となる。
【０００４】
欠陥画素による画質劣化を防ぐためには、単純に欠陥画素の完全に存在しない固体撮像素子を製造すればよいが、欠陥画素の完全に存在しない固体撮像素子を製造することは、画素数の増加に伴って現状ではかなり困難であり、また、例え欠陥画素のない固体撮像素子を製造することができたとしても、製造コストが嵩んで製品の歩留りが著しく低下してしまう。
【０００５】
このため、従来は、ある程度の欠陥画素が常に存在することを前提として、固体撮像素子の製造後に欠陥画素の数や位置などを検査し、この検査結果が許容範囲内にあるものをデジタルカメラに製品として組み込んでいた。そして、デジタルカメラの使用時に、欠陥画素に隣接する正常な画素の出力信号を利用して、欠陥画素の出力信号を補間していた（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平５−０６８２０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、欠陥画素が数個単位で一箇所に寄り固まって存在していた場合など、欠陥画素の状態によっては、補間に用いる正常な画素がなくて補間ができなくなることがあった。補間ができない場合は、当然ながら不良品として廃棄されるので、製品の歩留りが低下する一因となっていた。
【０００７】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、画質劣化および製品の歩留りの低下を防ぐことが可能な固体撮像素子の検査方法、および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】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明は、入射光を光電変換して信号電荷を出力する受光部を有する画素が複数配列された固体撮像素子の検査方法であって、欠陥画素の位置を検出する検出工程と、前記欠陥画素の出力信号を他の画素の出力信号で補間することが可能か否かを判定する判定工程と、前記検出工程および前記判定工程の結果に基づいて、最終的に画像の生成に使用する有効画素領域を決定する決定工程とを備えることを特徴とする。
【０００９】
元々の有効画素領域よりもサイズが小さい許容画素領域が予め設定されており、前記決定工程では、前記検出工程で前記許容画素領域外にあることが検出され、且つ前記判定工程で前記補間が不可能であると判定された欠陥画素があり、その他の欠陥画素について前記補間が可能であると判定された場合、前記許容画素領域を前記最終的に画像の生成に使用する有効画素領域とすることが好ましい。
【００１０】
元々の有効画素領域よりもサイズが小さい許容画素領域が予め設定されており、前記決定工程では、前記検出工程で前記許容画素領域内にあることが検出され、且つ前記判定工程で前記補間が不可能であると判定された欠陥画素がある場合、製品不良とすることが好ましい。
【００１１】
前記許容画素領域は、前記元々の有効画素領域と中心が一致するように設定されていることが好ましい。
【００１２】
前記許容画素領域は、前記元々の有効画素領域とアスペクト比が一致するように設定されていることが好ましい。
【００１３】
前記許容画素領域は、前記元々の有効画素領域の５０％以上９０％以下に設定されていることが好ましい。
【００１４】
前記決定工程では、前記判定工程で全ての欠陥画素について前記補間が可能であると判定された場合、元々の有効画素領域を前記最終的に画像の生成に使用する有効画素領域とすることが好ましい。
【００１５】
また、本発明は、入射光を光電変換して信号電荷を出力する受光部を有する画素が複数配列された固体撮像素子の検査装置であって、欠陥画素の位置を検出する検出部と、前記欠陥画素の出力信号を他の画素の出力信号で補間することが可能か否かを判定する判定部と、前記検出部および前記判定部の結果に基づいて、最終的に画像の生成に使用する有効画素領域を決定する決定部とを備えることを特徴とする。
【００１６】
元々の有効画素領域よりもサイズが小さい許容画素領域が予め設定されており、前記決定部は、前記検出部で前記許容画素領域外にあることが検出され、且つ前記判定部で前記補間が不可能であると判定された欠陥画素があり、その他の欠陥画素について前記補間が可能であると判定された場合、前記許容画素領域を前記最終的に画像の生成に使用する有効画素領域とすることが好ましい。
【００１７】
元々の有効画素領域よりもサイズが小さい許容画素領域が予め設定されており、前記決定部は、前記検出部で前記許容画素領域内にあることが検出され、且つ前記判定部で前記補間が不可能であると判定された欠陥画素がある場合、製品不良とすることが好ましい。
【００１８】
前記許容画素領域は、前記元々の有効画素領域と中心が一致するように設定されていることが好ましい。
【００１９】
前記許容画素領域は、前記元々の有効画素領域とアスペクト比が一致するように設定されていることが好ましい。
【００２０】
前記許容画素領域は、前記元々の有効画素領域の５０％以上９０％以下に設定されていることが好ましい。
【００２１】
前記決定部は、前記判定部で全ての欠陥画素について前記補間が可能であると判定された場合、元々の有効画素領域を前記最終的に画像の生成に使用する有効画素領域とすることが好ましい。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の固体撮像素子の検査方法、および装置によれば、欠陥画素の位置を検出し、欠陥画素の出力信号を他の画素の出力信号で補間することが可能か否かを判定して、これらの結果に基づいて、最終的に画像の生成に使用する有効画素領域を決定するので、画質劣化および製品の歩留りの低下を防ぐことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
図１において、ＣＣＤイメージセンサ（以下、ＣＣＤと略す。）２は、デジタルカメラやビデオカメラなどの撮像装置に組み込まれ、被写体像を撮像して画像の生成に供する撮像信号を出力するもので、画素１０を構成する受光部１１、読み出し転送ゲート（以下、ＴＧと略す。）１２、垂直ＣＣＤ（以下、ＶＣＣＤと略す。）１３、水平ＣＣＤ（以下、ＨＣＣＤと略す。）１４、および出力アンプ１５から構成される。
【００２４】
受光部１１は、垂直方向（矢印Ａ方向）および水平方向（矢印Ｂ方向）に所定のピッチでマトリクス状に複数配列（例えば、横４０００×縦２０００＝８００万画素、図２参照）されている。受光部１１上には、カラーフィルタおよびマイクロレンズ（図示せず）が積層されている。受光部１１は、マイクロレンズおよびカラーフィルタを介して入射した光を受光して光電変換を行い、入射光の光量に応じた信号電荷を生成して蓄積する。ＴＧ１２は、各受光部１１に設けられており、受光部１１に蓄積された信号電荷をＶＣＣＤ１３に転送する。
【００２５】
ＶＣＣＤ１３は、受光部１１の垂直列間に設けられている。ＶＣＣＤ１３は、ＴＧ１２を介して受光部１１から転送された信号電荷を、ＨＣＣＤ１４に向けて一行ずつ垂直方向に転送する。ＨＣＣＤ１４には、各ＶＣＣＤ１３の最終端が接続されている。ＨＣＣＤ１４は、ＶＣＣＤ１３の最終端から出力された信号電荷を一行ずつ受け取り、一行分の信号電荷を受け取るたびに、出力アンプ１５に向けて転送する。出力アンプ１５は、ＨＣＣＤ１４からの一行分の信号電荷を、その電荷量に応じた信号電圧に変換し、ＣＣＤイメージセンサ２の外部に撮像信号として出力する。
【００２６】
図２において、ＣＣＤ２には、元々の有効画素領域（横４０００×縦２０００＝８００万画素、アスペクト比２：１）２０よりもサイズが小さい許容画素領域２１（ハッチングで示す。）が予め設定されている。図示するように画素１０の配列の横をＸ軸、縦をＹ軸とおいて、元々の有効画素領域２０の左上端の画素１０の座標を（１、１）、その右隣の画素１０の座標を（２、１）、・・・、右下端の画素１０の座標を（４０００、２０００）としたとき、許容画素領域２１は、左上端を座標（２５１、１２６）の画素１０、右下端を座標（３７５０、１８７５）とする、横３５００×縦１７５０≒６００万画素のサイズを有する。許容画素領域２１は、元々の有効画素領域２０と同じアスペクト比２：１をもち、元々の有効画素領域２０と中心が一致している。
【００２７】
図３において、ＣＣＤ２の検査装置３０は、ＣＣＤ２を組み込む撮像装置を出荷する前にＣＣＤ２の検査を行うもので、欠陥画素検出部３１、補間可否判定部３２、および有効画素領域決定部３３から構成される。
【００２８】
ここで、ＣＣＤ２の製造メーカでは、ＣＣＤ２を撮像装置の製造メーカに出荷する前にＣＣＤ２の欠陥画素を検査し、この検査結果に基づいて欠陥画素の位置の情報、例えば欠陥画素の座標を表す電子データを作成して、このデータをＣＣＤ２とともに撮像装置の製造メーカに提供している。欠陥画素検出部３１には、このＣＣＤ２の製造メーカから提供されたデータが入力される。欠陥画素検出部３１は、入力されたデータを解析して欠陥画素の位置を検出し、この検出結果を補間可否判定部３２、および有効画素領域決定部３３に出力する。
【００２９】
補間可否判定部３２は、欠陥画素検出部３１で検出された欠陥画素に対して、撮像装置に搭載した際に、隣接する画素１０の出力信号で補間することが可能か否かを判定する。
【００３０】
具体的には、欠陥画素の位置の情報から、欠陥画素の周囲に補間に使用することが可能な正常な画素１０があるか否かを調べる。そして、補間に使用することが可能な正常な画素１０がある場合（例えば、周囲を正常な画素１０で囲まれた一個の欠陥画素など）は補間可能と判定し、逆に補間に使用することが可能な正常な画素１０がない場合（例えば、欠陥画素が四個以上寄り固まって存在していた場合など）は補間不可能と判定する。補間可否判定部３２は、この判定結果を有効画素領域決定部３３に出力する。
【００３１】
有効画素領域決定部３３は、欠陥画素検出部３１、および補間可否判定部３３から入力された結果に基づいて、最終的に使用する有効画素領域を決定する。
【００３２】
具体的には、欠陥画素検出部３１で許容画素領域２１外にあることが検出され、且つ補間可否判定部３２で補間が不可能であると判定された欠陥画素２２ａ（図２参照）があり、その他の欠陥画素について補間が可能であると判定された場合は、許容画素領域２１を最終的に使用する有効画素領域とする。一方、欠陥画素検出部３１で許容画素領域２１内にあることが検出され、且つ補間可否判定部３２で補間が不可能であると判定された欠陥画素２２ｂ（図２参照）がある場合は、製品不良とする。また、補間可否判定部３２で全ての欠陥画素について補間が可能であると判定された場合は、元々の有効画素領域２１を最終的に使用する有効画素領域とする。
【００３３】
次に、上記構成を有する検査装置３０によるＣＣＤ２の検査手順について、図４のフローチャートを参照して説明する。まず、ＣＣＤ２の製造メーカから提供された欠陥画素の位置を表すデータが、欠陥画素検出部３１に入力される。欠陥画素検出部３１では、入力されたデータが解析され、これにより欠陥画素の位置が検出される。欠陥画素検出部３１による検出結果は、補間可否判定部３２、および有効画素領域決定部３３に出力される。
【００３４】
補間可否判定部３２では、欠陥画素検出部３１で検出された欠陥画素の出力信号が、隣接する画素１０の出力信号で補間することができるか否かが判定される。補間可否判定部３２による判定結果は、有効画素領域決定部３３に出力される。
【００３５】
有効画素領域決定部３３では、欠陥画素検出部３１、および補間可否判定部３３から入力された結果に基づいて、最終的に使用する有効画素領域が決定される。すなわち、欠陥画素検出部３１で許容画素領域２１外にあることが検出され、且つ補間可否判定部３２で補間が不可能であると判定された欠陥画素２２ａがあり、その他の欠陥画素について補間が可能であると判定された場合は、許容画素領域２１が最終的に使用する有効画素領域に決定される。一方、欠陥画素検出部３１で許容画素領域２１内にあることが検出され、且つ補間可否判定部３２で補間が不可能であると判定された欠陥画素がある場合は、製品不良と判定され、廃棄される。また、補間可否判定部３２で全ての欠陥画素について補間が可能であると判定された場合は、元々の有効画素領域２１が最終的に使用する有効画素領域に決定される。
【００３６】
そして、製品不良として廃棄された以外のＣＣＤ２が撮像装置に搭載され、製品として出荷される。撮像装置の使用時には、有効画素領域決定部３３で決定された有効画素領域でＣＣＤ２が動作される。許容画素領域２１を最終的に使用する有効画素領域として決定した場合は、許容画素領域２１に含まれない元々の有効画素領域２０の画素１０は、光学的黒（ＯＰ；Optical Black）領域として扱われる。
【００３７】
以上説明したように、欠陥画素検出部３１による欠陥画素の位置検出結果と、補間可否判定部３２による補間の可否の判定結果とに基づいて、有効画素領域決定部３３で最終的に使用する有効画素領域を決定するようにしたので、従来製品不良として廃棄していた、補間が不可能な欠陥画素が存在するＣＣＤであっても、許容画素領域２１外にある場合は製品として出荷することができる。また、許容画素領域２１外にある補間が不可能な欠陥画素は光学的黒領域として扱われ、画像の生成に寄与しないので、画質劣化を引き起こすおそれがない。
【００３８】
上記実施形態では、元々の有効画素領域２０を８００万画素、許容画素領域２１を約７５％の６００万画素とする例を挙げて説明したが、許容画素領域２１は元々の有効画素領域２０の５０％以上９０％以下に設定されていればよい。５０％以上とするのは、それ以下であると、元々の有効画素領域２０を使用した場合と同じ焦点距離で５０％以下の許容画素領域２１を使用した場合には、撮像した画像が元々の有効画素領域２０を使用した場合よりも約２倍以上に拡大されるのと同じであるので、広角側が使用しにくくなり、使い勝手が悪くなってしまうためである。また、９０％以下とするのは、それ以上であると、補間が不可能な欠陥画素が許容画素領域２１に含まれる可能性が低くなってしまい（面積から確率を計算すると１０％以下となる。）、製品の歩留りの低下を抑える効果があまり期待できないためである。
【００３９】
また、許容画素領域を、例えば、７００万画素、６００万画素、５００万画素、・・・と複数段階的に設定してもよい。この場合、７００万画素の許容画素領域内、且つ６００万画素の許容画素領域外に補間が不可能な欠陥画素が存在していた場合は、６００万画素の許容画素領域を最終的に使用する有効画素領域とし、６００万画素の許容画素領域内、且つ５００万画素の許容画素領域外に補間が不可能な欠陥画素が存在していた場合は、５００万画素の許容画素領域を最終的に使用する有効画素領域とするといったように、最終的に使用する有効画素領域を徐々に狭めるようにする。このようにすれば、製品の歩留りの低下をさらに抑制することができる。
【００４０】
上記実施形態では、ＣＣＤ２の製造メーカから提供されたデータを元に、欠陥画素検出部３１で欠陥画素の位置を検出しているが、ＣＣＤ２の製造メーカから提供されたデータを用いずに、半導体テスタを用いて欠陥画素の位置を検出してもよい。この場合、各画素１０の出力信号と、半導体テスタから入力される予め設定された閾値（白キズまたは黒キズを検出するための値）とをコンパレータで比較し、この比較結果を元に欠陥画素の検出を行う。
【００４１】
なお、補間の可否の判定は、補間の方法や補間回路の性能によって異なるため、上記実施形態の補間の可否の判定に係る例は一例に過ぎず、本発明を特に限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】ＣＣＤイメージセンサの構成を示す概略平面図である。
【図２】元々の有効画素領域と許容画素領域との関係を説明するための図である。
【図３】検査装置の構成を示すブロック図である。
【図４】検査装置による検査手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４３】
２ ＣＣＤイメージセンサ（ＣＣＤ）
１０ 画素
１１ 受光部
２０ 元々の有効画素領域
２１ 許容画素領域
２２ａ、２２ｂ 欠陥画素
３０ 検査装置
３１ 欠陥画素検出部
３２ 補間可否判定部
３３ 有効画素領域決定部
【出願人】 【識別番号】３０６０３７３１１
【氏名又は名称】富士フイルム株式会社
【出願日】 平成１８年７月７日（２００６．７．７）
【代理人】 【識別番号】１０００７５２８１
【弁理士】
【氏名又は名称】小林 和憲

【識別番号】１０００９５２３４
【弁理士】
【氏名又は名称】飯嶋 茂

【識別番号】１００１１７５３６
【弁理士】
【氏名又は名称】小林 英了
【公開番号】 特開２００８−１７２４６（Ｐ２００８−１７２４６Ａ）
【公開日】 平成２０年１月２４日（２００８．１．２４）
【出願番号】 特願２００６−１８７４７７（Ｐ２００６−１８７４７７）