KR0152048B1 - Automatic fault detecting system for solid image sensor - Google Patents
Automatic fault detecting system for solid image sensorInfo
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Abstract
본 발명은 비데오카메라등에 사용되는 고체촬상소자(Charge Coueled Device ; CCD)의 결함을 판별하는 장치에 관한 것이다. 본 발명은 검사하려는 고체촬상소자를 통해 촬상한 영상신호를 저정하는 영상신호저장부, 영상 신호저장부에 기록된 각 화소들의 신호크기의 평균값을 구하는 평균치산출부, 평균값과 각 화소들의 신호크기를 비교하여 각 화소에 대응되는 고체촬상소자의 셀에 결함이 발생했는지의 여부를 판별하는 결합판별부, 결함이 발생한 것으로 판별된 셀이 결함정보를 기록하는 결함기록부, 결함정보에 따라 고체촬상소자로서의 적합여부를 최종판정하는 적합/부적합판정부, 및최종판정결과를 표시하는 화면표시부를 포함한다. 따라서, 본 발명은 종래 검사자의 주관으로 소자의 적격여부를 판단하던 것을 전기적으로 자동 판별 하므로써 정확한 검사를 할 수 있을 뿐만 아니라 검사에 소요되는 시간도 절약하는 효과를 가져온다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for determining a defect of a solid couture device (CCD) used in a video camera or the like. The present invention provides an image signal storage unit for storing an image signal captured by a solid-state imaging device to be examined, an average value calculating unit for obtaining an average value of signal sizes of pixels recorded in the image signal storage unit, an average value, and a signal size of each pixel. A combination discrimination unit for discriminating whether or not a defect has occurred in a cell of a solid state image pickup device corresponding to each pixel, a defect recording unit for recording defect information of a cell determined to have a defect, and a solid state image pickup device according to the defect information. A conformity / nonconformity determination for final determination of conformity, and a screen display for displaying the final determination result. Therefore, the present invention not only enables accurate inspection but also saves time required for inspection by electrically and automatically determining whether the device is qualified by the inspector of the related art.
Description
제1도는 일반적인 고체촬상소자의 결함 판별장치를 나타낸 구성도.1 is a block diagram showing a defect discrimination apparatus of a general solid state image pickup device.
제2도는 고체촬영상소자에게 (a)는 백결함, (b)는 흑결함이 발생했을 때의 파형측정용 모니터에 나타나는 파형도.Fig. 2 is a waveform diagram of a solid-state imaging device in which (a) white defects and (b) black defects appear on a waveform measurement monitor.
제3도는 본 발명에 이한 고체촬상소자의 결함 자동판별장치를 나타낸 구성도.3 is a block diagram showing a defect automatic discrimination apparatus for a solid state image pickup device according to the present invention.
제4도는 본 발명에 의한 화면분할의 예를 나타낸 도면.4 is a diagram showing an example of screen division according to the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
20 : 백차트 22 : 렌즈20: back chart 22: lens
24 : 고체촬상소자 26 : A/D변환부24: solid state imaging device 26: A / D conversion unit
28 : 메모리어드레스발생부 30: 프레임메모리28: memory address generator 30: frame memory
32 : 평균치측정부 34 : 결합판별부32: average value measuring unit 34: coupling determination unit
36 : 결함위치 및 비율기록부 38 : 영역구분좌표입력부36: defect location and ratio recording unit 38: area division coordinate input unit
40 : 적합/부적합판정부 42 : 판정결과표시부40: good / non-conforming judgment 42: judgment result display unit
본 발명은 비데오카메라등에 사용되는 고체촬상소자(Charge Coupled Device ; CCD)의 결함을 판별하는 장치에 관한 것으로, 특히 결함을 자동으로 판별할 수 있도록 한 고체촬상소자이 결함 자동판별장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a device for discriminating a defect of a CCD (Charge Coupled Device) used in a video camera and the like, and more particularly to a device for automatically determining a defect for a solid state imaging device capable of automatically determining a defect.
고체촬상소자를 제조할 때 일반적으로 결함이 발생할 수 있다. 다른 제조품들과 마찬가지로, 고체촬상소자도 출고하기 전에 고체촬상소자로서의 적합여부를 판별하여 통과(pass)판정을 받아 제품만 시중에 유통될 수 있다. 고체촬상소자로서의 적합여부는 제조공정상 고체촬상소자에 발생한 결함을 조사하여 판단하게 되는데, 일반적으로 백결함(White Defect)과 흑결함(Black Defect)을 검출하므로써 제품의 통과여부를 결정짓는다.Defects may generally occur when manufacturing a solid state image pickup device. As with other manufactured products, the solid state image pickup device can also be determined as a solid state image pickup device before being shipped, and pass only the product can be distributed on the market. The suitability of a solid-state image pickup device is determined by examining defects occurring in the solid-state image pickup device in the manufacturing process. Generally, a white defect and a black defect are detected to determine whether a product passes.
고체촬상소자는 입사되는 광량에 비례한 전압을 출력하는 광전변환소자이다. 따라서, 고체촬상소는 입사광이 없으면 전압을 발생시키지 않는다. 백결함(White Defect)이란 입사광이 차단된 경우에 고체촬상소자에 발생한 결함으로 전압을 발생시키는 부분이 생겨(제2도의(a)참조), 모니터로 관찰했을 때 검은바탕에 흰점이나 흰색선이 나타나는 현상을 말한다. 한편, 흑결합(Black Dfect)이란 고체촬상소자 전면에 고르게 광을 입사했을 때 전압을 발생시키지 못하거나 다른 셀(cell)에 비해 낮은 전압을 발생시키는 부분이 생겨(제2도의 (b)참조), 모니터로 관찰했을 때 흰바탕에 검은 점이나 검은색선이 나타나는 현상을 말한다.The solid state image pickup device is a photoelectric conversion device that outputs a voltage proportional to the amount of incident light. Therefore, the solid state imager does not generate voltage when there is no incident light. White Defect is a defect that occurs in a solid state image pickup device when incident light is blocked (see Fig. 2 (a)), and when viewed with a monitor, white spots or white lines The phenomenon that appears. On the other hand, Black Dfect means that when light is incident evenly on the front surface of the solid state image pickup device, a voltage is generated or a portion that generates a lower voltage than other cells is generated (see (b) of FIG. 2). When observed with a monitor, black spots or black lines appear on white background.
제1도는 이러한 결함을 검출하기 위한 일반적인 고체촬상소자의 결함 판별장치를 나타낸 것이다. 고체촬상소자에 흑결함이 있는지를 판별하기 위해서 사용자는 먼저, 비데오카메라로 백차트(White Chart)(10)를 촬상한다. 렌즈(12)를 통해 입사된 광은 고체촬상소자(14)에서 광전변환된 후 모니터(16) 및 파형측정용 모니터(Waveform Monitor)(18)로 출력된다. 사용자는 모니터(16)를 주시하면서 검게 나타나는 부분이 있는 지를 살핀다. 이때, 모니터(16)상에 검게 나타나는 부분이 있으면 파형측정용 모니터(18)를 이용하여 이 부분이 전체신호크기에 대한 비율을 구한다. 그런다음, 이 비율을 고체촬상소자로서의 적합여부를 판정하기 위한 기준치와 비교하여 최종 판정을 내린다.1 shows a defect discrimination apparatus of a general solid state image pickup device for detecting such a defect. In order to determine whether there is a black defect in the solid state image pickup device, the user first photographs a white chart 10 with a video camera. The light incident through the lens 12 is photoelectrically converted by the solid state image pickup device 14 and then output to the monitor 16 and the waveform monitor 18. The user looks at the monitor 16 to see if there is a black part. At this time, if there is a portion that appears black on the monitor 16, the waveform measurement monitor 18 is used to determine the ratio of the portion to the total signal size. Then, the final judgment is made by comparing this ratio with a reference value for determining the suitability as a solid state image pickup device.
한편, 백결함을 판별한 때는 렌즈(12)의 뚜겅을 닫아 입사광을 완전히 차단한 후에 앞서 언급한 과정을 반복한다.On the other hand, when the whiteness is determined, the above-described process is repeated after closing the lid of the lens 12 to completely block incident light.
이와 같은 일반적인 고체촬상소자의 결함판별장치는 검사자가 검사대상이 되는 고체촬상소자를 이용해 촬상한 신호를 모니터를 주시하면서 육안으로 검사를 해야 한다. 따라서, 정확한 검사가 이루어지지 못할 뿐만 아니라 시간이 많이 소요되는 문제점이 있었다.Such a defect discriminating device of a general solid state image pickup device should be visually inspected by the inspector while watching the monitor for a signal captured by the solid state image pickup device. Therefore, there is a problem that not only accurate inspection is made but also takes a long time.
상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적을 고체촬상소자에 발생한 결함을 전기적으로 판별해 내므로써 정확하고 신속한 검사를 할 수 있는 고체촬상소자의 결함 자동판별장치를 제공함에 있다.DISCLOSURE OF THE INVENTION An object of the present invention for solving the above problems is to provide a defect automatic discrimination apparatus for a solid state imaging device capable of accurately and quickly inspecting a defect occurring in the solid state imaging device electrically.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 고체촬상소자의 결함 자동판별장치는 고체촬상소자의 결함을 자동으로 판별하기 위한 장치에 있어서, 상기 고체촬상소자를 통해 촬상한 영상신호를 저장하는 영상신호저장부, 상기 영상신호저장부에 기록된 각 화소(pixel)들의 신호크기의 평균값을 구하는 평균치산출부, 상기 평균값과 각 화소들의 신호크기의 오차가 전체 영상신호의 크기에서 차지하는 결함비율과 사전설정한 기준비율을 비교하여 각 화소에 대응되는 상기 고체촬상소자의 각 셀에 결함이 발생했는지의 여부를 판별하는 결함판별부, 상기 결함이 발생한 것으로 판별된 셀의 결함정보를 기록하는 결함기록부, 상기 결함정보를 사전설정한 기준값과 비교하여 고체촬상소자로서의 적합여부를 최종판정하는 적합/부적합판정부, 및 상기 최종판정결과를 표시하는 화면표시부를 포함한다.In order to achieve the above object, the apparatus for automatically identifying defects of solid-state imaging devices according to the present invention is an apparatus for automatically determining a defect of a solid-state imaging device, the image signal storing an image signal captured by the solid-state imaging device. An average value calculating unit for obtaining an average value of the signal sizes of the pixels recorded in the image signal storage unit, and a defect ratio and a preset ratio of the error between the average value and the signal size of each pixel in the magnitude of the entire image signal; A defect discriminating unit for discriminating whether or not a defect has occurred in each cell of the solid state image pickup device corresponding to each pixel by comparing one reference ratio, a defect recording unit for recording defect information of the cell determined to have occurred the defect; A suitability / nonconformity determination unit for final determination of suitability as a solid state imaging device by comparing defect information with a preset reference value, and the It includes a screen display for displaying the final determination results.
이하, 첨부한 제3도 및 제4도를 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 3 and 4.
제3도는 본 발명에 의한 고체촬상소자의 결함 자동판별장치의 구성을 나타낸 것이다. 제3도에서 렌즈(22)의 전면에는 고른 광을 입사받기 위해 촬상대상이 되는 백차트(20)가 구비된다. 렌즈(22)의 출력단에는 결함을 검사하고자 하는 고체촬상소자(24)가 연결된다. 고체촬상소자(24)의 출력단에는 고체촬상소자(24)의 출력신호를 디지탈신호로 변환하기 위한 A/D변환부(26)가 연결된다. A/D변환부(26)의 출력단에는 촬상신호를 프레임단위로 저장하기 위한 프레임메모리(30)가 연결된다.3 shows the configuration of a defect automatic discrimination apparatus for a solid state image pickup device according to the present invention. In FIG. 3, a front chart 20 is provided on the front surface of the lens 22 to capture an even light. The output terminal of the lens 22 is connected to the solid-state image pickup device 24 to check for defects. An A / D converter 26 for converting the output signal of the solid state image pickup device 24 into a digital signal is connected to the output terminal of the solid state image pickup device 24. The output terminal of the A / D converter 26 is connected to a frame memory 30 for storing the image pickup signal in units of frames.
프레임메모리(30)의 출력단에는 프레임메모리(30)에 저장된 각 화소들의 신호크기의 평균값(AVE)을 구하기 위한 평균치측정부(32)가 연결된다. 프레임메모리(30)와 평균치측정부(32)의 출력단에는 이들 출력신호를 화소단 위로 비교하여 화소에 대응되는 고체촐상소자의 셀에 결함이 발생했는지의 여부를 판별하기 위한 결함판별부(34)가 연결된다. 결함판별부(34)가 출력단에는 결함이 발생한 셀의 위치와 결함의 전체신호크기에 대한 비율을 저장하기 위한 결함위치 및 비율기록부(36)가 연결된다. 프레임메모리(30)와 결함위치 및 비율기록부(36)의 입력단에는 수직 및 수평동기신호(VD, HD)를 입력받아 화면의 위치를 나타내는 어드레스신호(ADDR)를 발생하여 이들 구성요소(30, 36)로 출력하기 위한 메모리어드레스발생부(28)가 연결된다.An average value measuring unit 32 is connected to an output terminal of the frame memory 30 to obtain an average value AVE of signal sizes of the pixels stored in the frame memory 30. At the output ends of the frame memory 30 and the average value measuring unit 32, these output signals are compared to the pixel units to determine whether or not a defect has occurred in a cell of the solid state element corresponding to the pixel. Is connected. The defect discrimination unit 34 is connected to an output terminal of the defect determination unit 34 for storing the position of the cell where the defect occurs and the ratio of the total signal size of the defect. Input signals of the frame memory 30 and the defect position and ratio recording unit 36 are inputted with vertical and horizontal synchronization signals VD and HD to generate address signals ADDR indicating the position of the screen. Memory address generation unit 28 for outputting to the () is connected.
결함위치 및 비율기록부(36)의 출력단에는 결함판별결과와 소자로서의 적합여부를 판단하는 기설정한 기준값을 비교하여 적합/부적합을 판정하기 위한 적합/부적합판정부(40)가 연결된다. 적합/부적합판정부(40)의 입력단에는 또한, 전체화면을 몇개의 영역으로 구분할 때 각 영역의 경계좌표(영역 1:(x1, y1)~(x4, y4), 영역 2:(x5, y5)~(x8, y8))를 적합/부적합판정부(40)로 인가하기 위한 영역구분좌표입력부(38)가 연결되다. 그리고, 적합/부적합판정부(40)의 출력단에는 사용자가 인식할 수 있도록 판정결과를 화면상에 표시하기 위한 판정결과표시부(42)가 연결된다.The output terminal of the defect position and ratio recording section 36 is connected with a suitable / nonconformity determining unit 40 for determining conformity / conformity by comparing a result of defect determination with a predetermined reference value for determining whether the element is suitable. The input / conformity determination section 40 also includes the boundary coordinates (area 1: (x 1 , y 1 ) to (x 4 , y 4 ) and area 2: when the whole screen is divided into several areas. An area division coordinate input unit 38 for connecting (x 5 , y 5 ) to (x 8 , y 8 )) to the conformity / nonconformity decision unit 40 is connected. A determination result display section 42 for displaying the determination result on the screen is connected to the output terminal of the conformity / nonconformity determination unit 40 so as to be recognized by the user.
이와 같이 구성된 본 발명의 동작을 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation of the present invention configured as described above are as follows.
백결함을 측정할 때 검사자는 우선, 렌즈(22)의 뚜겅을 닫아 입사광을 완전히 차단한다. 검사자가 검사시작을 알리는 외부스위치를 작동시키면, 고체촬상소자(24)는 입사광이 차단된 상태에서의 광신호를 전기적인 신호로 변환한다. A/D변환부(26)는 광전변환된 아날로그신호를 인가받아 신호형태를 디지탈로 변환한다. 프레임메모리(30)는 디지탈변환된 신호를 인가받아 프레임단위로 신호를 저장한다. 이때, 잡음의 영향을 최소화 하기 위해서 프레임메모리(30)에는 수 프레임이 신호를 적분하여 그 평균값을 저장한다.When measuring the white defect, the inspector first closes the lid of the lens 22 to completely block incident light. When the inspector operates the external switch informing the start of the examination, the solid state image pickup device 24 converts the optical signal in the state in which incident light is blocked into an electrical signal. The A / D converter 26 receives the photoelectrically converted analog signal and converts the signal type into digital. The frame memory 30 receives the digitally converted signal and stores the signal in units of frames. At this time, in order to minimize the influence of noise, a few frames integrate a signal and store the average value in the frame memory 30.
평균치 측정부(32)는 프레임메모리(30)에 기록된 각 화소들의 신호크기를 모두 더하여 전체 화소수로 나눈 전체영상신호크기의 평균값(AVE)을 구하여 결합판별부(34)로 출력한다. 결합판별부(34)는 프레임메모리(30)에 기록된 각 화소들의 신호크기에서 전체영상신호크기의 평균값(AVE)을 감산한 오차값의 전체영상신호의 크기에 대한 비율 또는 백분율을 다음식과 같이 구한다.The average measurer 32 obtains the average value AVE of the total image signal size divided by the total number of pixels by adding all the signal sizes of the pixels recorded in the frame memory 30 and outputs the average value AVE to the combining determiner 34. Coupling discriminator 34 subtracts the average value AVE of the total video signal size from the signal size of each pixel recorded in frame memory 30 to obtain a ratio or percentage of the total video signal size as follows. Obtain
결함판별부(34)는 이와 같이 구한 결함비율이 기준설정한 비율보다 커질 경우 결함이 발생했다고 판단하여 그 비율을 결함위치 및 비율기록부(36)로 출력한다. 결함위치 및 비율기록부(36)는 기준설정한 비율이상의 신호가 인가될 때, 결함이 발생한 화소의 위치와 인가받은 결합비율을 기록한다. 결함이 발생한 위치를 기록할 때는 메모리어드레스발생부(28)로부터 프레임메모리(30)에 인가되는 어드레스값(ADDR)과 동일한 값을 사용한다.The defect discriminating unit 34 determines that a defect has occurred when the defect ratio thus obtained is larger than the ratio set by the reference, and outputs the ratio to the defect position and the ratio recording unit 36. The defect position and ratio recording section 36 records the position of the pixel where the defect occurs and the applied coupling ratio when a signal having a reference ratio or higher is applied. When recording the position where the defect has occurred, the same value as the address value ADDR applied from the memory address generation unit 28 to the frame memory 30 is used.
한편, 일반적으로 시청자의 눈은 화면의 중심부에 쏠리게 마련이다. 그러므로, 고체촬상소자에서 주변부보다는 중심부에 발생한 결함이 더 크게 인식된다. 본 발명에서는 제4도에 도시한 바와 같이, 화면을 중심부로부터 몇개의 영역으로 구분한다. 그리고, 각 영역에서 발생한 결함을 조사하되 최종 판정을 내릴 때는 영역1에 우선순위와 비중을 둔다.On the other hand, the viewer's eyes are usually directed to the center of the screen. Therefore, in the solid state image pickup device, defects occurring in the center portion than in the peripheral portion are recognized more. In the present invention, as shown in Fig. 4, the screen is divided into several areas from the center. Investigate the defects that occurred in each area, but prioritize and weight the area 1 when making the final decision.
영역구분좌표입력부(38)는 각 영역을 나타내는 경계좌표값((x1, y1)~(x4, y4) 또는 (x5, y5)~(x8, y8))을 적합/부적합판정부(40)로 출력한다. 적합/부적합판정부(40)는 각 영역에 대한 고체촬상소자로서의 적합여부를 판단하는 기준값을 저장하고 있다. 적합/부적합판정부(40)는 각 영역에서 발생한 결함의 정도(결함이 발생한 셀의 갯수 및 결함비율)을 기설정한 적합/부적합판정의 기준값과 비교하여 고체촬상소자로서의 적합/부적합을 최종판정한다. 영역1에서 부적합판정이 내려지면 영역 2, 3에 대해서는 더이상 적합여부를 판정하지 않는다. 적합/부적합판정부(40)는 판정결과를 사용자가 인식할 수 있도록 판정결과표시부(42)로 출력한다.The region division coordinate input unit 38 fits the boundary coordinate values ((x 1 , y 1 ) to (x 4 , y 4 ) or (x 5 , y 5 ) to (x 8 , y 8 )) representing each region. / Output to nonconforming decision unit (40). The suitability / nonconformity determination unit 40 stores reference values for determining suitability as a solid state image pickup device for each region. The suitability / nonconformity determination unit 40 finally determines the suitability / nonconformity as a solid state image pickup device by comparing the degree of defects (number of defect cells and defect ratios) in each area with a predetermined standard value of nonconformity. . If a nonconformity decision is made in the area 1, compliance with the areas 2 and 3 is no longer determined. The conformity / nonconformity determination unit 40 outputs the determination result to the determination result display section 42 so that the user can recognize the determination result.
한편, 흑결함을 검출할 때는 먼저 비데오카메라로 백차트(20)를 촬상하여 고체촬상소자 전면에 고르게 광이 입사되도록 한다. 여기서는 모니터상에 검게 나타나는 부분의 전체영상신호의 크기에 대한 비율을 구하여 최종적으로 적합/부적합을 판정한다. 기술하지 않는 동작은 상술한 백결함의 검출과정과 동일하므로 그 설명을 생략한다.On the other hand, when detecting a black defect, first, the video chart is used to image the back chart 20 so that light is uniformly incident on the front surface of the solid state image pickup device. Here, a ratio of the magnitude of the entire video signal of the part appearing black on the monitor is obtained to finally determine whether it is suitable or not. Operations not described are the same as the above-described detection process of white defects, and thus description thereof is omitted.
이와 같이, 본 발명에 의한 고체촬상소자의 결함 자동판별장치는 종래 검사자의 주관으로 고체촬상소자의 적합여부를 판단하던 것을 전기적으로 자동 판별하므로써 정확한 검사를 할 수 있을 뿐만 아니라 검사에 소요되는 시간도 절약하는 효과를 가져온다.As described above, the defect automatic discrimination apparatus of the solid-state imaging device according to the present invention can not only accurately perform the inspection but also the time required for the inspection by electrically determining whether the solid-state imaging device is suitably determined by the inspection of the conventional inspector. It brings a saving effect.
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