JP3138957B2 - 画素センサ回路のテスト装置及び焦点面イメージスキャナアレーテスト方法とイメージスキャナアレー - Google Patents
画素センサ回路のテスト装置及び焦点面イメージスキャナアレーテスト方法とイメージスキャナアレーInfo
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Description
センサアレー(image sensor arra
y)に関するもので、特に各々の画素センサ回路内の感
光素子に印加される制御可能なリセット電圧信号を利用
して、アレー内の画素センサ回路をテストするイメージ
センサアレーに関するものである。
nner)アレーはこの分野において使用されるのと同
様のやり方でテストされる。イメージスキャナには特定
の光の強度を持つイメージが印加され、イメージスキャ
ナの各行(row)から読み出されて各画素の位置で画
素センサ回路により検出される光電(photoele
ctric)信号の強度が測定される。従って、2次元
センサアレーでセンサをテストするためには、アレーの
各行にはテストで要求される異なる照度レベルの光が照
射されなければならない。各画素センサは各々の照度レ
ベルで判読されなければならない。それ故、これはアレ
ーから信号を判読することにおける精密度だけではなく
て照度の精密度を要する時間−消費手段(time c
onsuming process)である。
ある。このアレーは列(COLUMN A乃至COLU
MN N)及び行(ROW1乃至ROW n)を持って
いる。従って、各画素センサ回路は列を示す文字及び行
を示す数字に表現することができる。従って、第2番目
の列、第2番目の行にある画素センサ回路はB2と表示
される。
(10,12または14)に連結されている。各列ライ
ンは画素センサ回路、例えば、負荷電界効果トランジス
タ(以下FETという)(16)を通じて列ライン(1
0)上のA1により駆動される。負荷FETは列ライン
に所定の抵抗を提供するように電圧(VL)によりバイ
アスされる。画素センサ回路の出力は列ラインから誘導
されて、負荷FETにかかる電圧降下になる。
アクセス駆動ライン(ROW1乃至ROWn)は順にイ
ネーブルされる。次いで、イネーブルされた行アクセス
ラインにより駆動される行でその列にある画素センサで
感知される照度を検出するために各列ラインの負荷FE
Tにかかる出力電圧を測定する。簡単な画素センサ回路
を図1のA1画素センサを参照して説明する。この画素
センサはノード20の電圧をFET(18)にかかる電
圧より少ないVDDに作るようにリセット信号によりリセ
ットFET(18)をイネーブルさせることにより動作
する。VDDは一般的に3〜5VでFET(18)にかか
る電圧降下は約7/10Vである。従って、フォトダイ
オード(22)はノード20の電圧により逆バイアスさ
れる。フォトダイオード(22)に光が照射されると、
フォトダイオード(22)の接合にかかる電荷は放電さ
れてノード20の電圧は降下する。フォトダイオード
(22)を所定時間光に露出させた後にノード20の電
圧がフォトダイオード(22)により検出される光の強
度の測定値になる。
共にFET(24)は負荷FET(16)の出力ライン
(26)上でノード20の電圧に比例する電圧を出力す
るためのソースフォロア(sourcefollowe
r)回路として動作する。画素センサ回路(A1)はF
ET(28)をイネーブルさせる信号ROW1により選
択される。FET(28)は単純に負荷FET(16)
により提供される負荷抵抗を持つFET(24)で構成
されるソースフォロア回路でスイッチとして動作する。
ソースフォロア回路の小信号(small−signa
l)の利得は約0.85である。
は図1の画素センサは各センサをリセットしてセンサア
レー内のフォトダイオード(22)での一連のテスト時
相異なる照度レベルを提供することによりテストされ
た。これは実現可能ではあるが、複雑でありテストする
間に提供される照度の相当に精密な制御が要求される。
従って、本発明の目的はアレーに印加されるイメージ照
度があるかないかに関係なしに電気的にテストされる画
素センサ回路をイネーブルさせるイメージセンサアレー
構造を提供することである。
目的はテスト電圧の選択可能なレベルでフォトダイオー
ドにかかる逆バイアスを設定するために制御可能な電圧
を持つリセットFETを駆動することにより実現され
る。このやり方において、アレー内の各画素センサ回路
は所望の照度を受信したかのようにテストすることもで
きる。
ジスタについての駆動電圧は列出力ラインを通じて提供
される。いずれの行アクセスイネーブル信号もアレーに
印加されない時、列ラインには制御可能なテスト電圧を
印加することができる。この状況で列ラインソースフォ
ロア回路は複数の行アクセスFETにより制御される。
従って別途のテスト電圧がリセットスイッチを通じて列
ラインを駆動することができ、また画素感知リセットト
ランジスタを通じて画素センサフォトダイオードに連結
することができる。
動する可変リセット電圧は並列に連結されたpチャネル
FET及びnチャネルFETを使用することにより接地
と画素センサについての正常バイアス電圧VDD間で変化
することができる。本発明の大きな長所は画素センサ回
路がフォトダイオードにかかるどんな逆バイアス電圧と
しても設定することができ、従って、画素センサの照度
を正確に制御する必要なしに回路を容易にテストするこ
とができるということである。本発明の別の長点は列ラ
インに印加される可変テスト電圧により具現される時イ
メージアレースキャナを構成する集積回路に追加的な電
圧またはテストラインを設置する必要がないというもの
である。
1の実施の形態において、可変リセット電源供給装置
(30)は各々の画素センサ回路(34)内のリセット
FET(32)を駆動するのに使用される。ノード36
はリセット電源供給装置(30)からの電圧制御を基盤
として回路をテストするために要求される電圧に設定さ
れることができる。フォトダイオード(38)はその動
作能力をテストするために光を受けるのであるが、セル
(34)をテストするための望ましい方法は単純にリセ
ット電源供給装置(30)から、接地電圧からVDDまで
変化するテスト電圧をノード(36)に提供することで
ある。
ットパルス(41)は、リセットFET(32)をイネ
ーブルさせてリセット電源供給装置(30)からのテス
ト電圧がノード(36)に印加されるようにする。所定
の時間間隔T1以後に図4の行パルス(43)は行FE
T(40)をイネーブルさせることになる。FET(4
2)及び負荷FET(44)で構成されたソースフォロ
ア回路はノード(36)での電圧に比例する出力電圧を
ノード46から発生する。このようにして、各々のリセ
ット(RESET)及び複数の行(ROW)パルスサイ
クル間にノード(36)に異なるリセット電源テスト電
圧を印加することにより、接地電圧とVDD間の電圧につ
いての画素センサ回路(34)の動作をテストすること
ができる。上記リセット信号とROW信号は図5に図示
したように、アドレスデコード及びタイマ回路(45)
によりアドレスとクロック信号に基づき発生される。
3)間の時間間隔T1 はフォトダイオード(38)をテ
ストしようとする要求がある場合、フォトダイオード
(38)に印加される光の強度を積分するための積分時
間に使用されることができる。しかし、回路の望ましい
応用においては、フォトダイオード(38)が光の照射
を受けないで、多様なテスト電圧がリセット電源供給装
置(30)からリセットFET(32)を通じてノード
(36)に直接印加されることである。このようなテス
ト動作においては、パルス(41及び43)間の間隔T
1 を可能な限り短くすることができ、大略数ナノ秒(n
anoseconds)程度になる。リセットパルス
(41)と行パルス(43)の持続時間(durati
on)は回路内の電圧が安定するように充分に長くなけ
ればならないこと以外には臨界的ではない。
において、リセット電源供給装置(50)からのテスト
電圧は列ライン(52)を通じて印加される。リセット
FET(54)は列ライン(52)とノード(56)間
に連結される。リセットパルス(41)と行アクセスパ
ルス(43)は図2を参照して前述のように時間間隔T
1ほど離隔されている。従って、リセットパルスが提供
されると、リセット電源電圧が列ライン(52)に印加
されてリセットFET(54)を通じてノード(56)
に印加される。この時、行アクセスFET(60)は導
通されない。フォトダイオード(58)がリセットパル
ス間にノード(56)に印加されるテスト電圧により逆
バイアスされた後に、行アクセスパルス(43)は行ア
クセスFET(60)をイネーブルさせて、リセットパ
ルスがなければリセット電源供給スイッチングトランジ
スタ(68及び69)が抑制される。負荷FET(6
4)はFET(62)と共にソースフォロア回路として
連結され、出力ノード(66)での電圧はノード56に
印加されるテスト電圧に比例する。
セット及び行アクセスパルス(41及び43)は光がフ
ォトダイオード(58)に印加される間にパルス(41
及び43)間の時間間隔を調整することによりフォトダ
イオード(58)をテストする照度を提供するために図
3に図示された実施の形態で使用することができる。選
択的に時間間隔は実質的に0まで減らすことができるし
行パルス(43)は拡張させられる。出力信号はフォト
ダイオードに印加される最大の光に時間上の連続的の地
点で標本化される。各標本化時間でフォトダイオードに
かかる電圧は異なる電圧に減衰される。従って、各標本
化時間での判読は感知回路内のフォトダイオードにかか
る新たなテスト電圧の判読で行うことができる。しか
し、図3に図示した実施の形態においての望ましいテス
トはリセット及び行パルスで周期的に循環させて、各サ
イクルでリセット電源供給装置(50)から異なるテス
ト電圧を提供することである。
リセット電源供給電圧を列ライン(52)に伝達するた
めに並列に構成されたnチャネルFET(68)及びp
チャネルFET(69)を使用するということである。
この構成はFETにかかる電圧でドレーンソースの電圧
降下と関係なしにテスト電圧が接地とVDD間のどこでも
設定されるように許容する。動作中に接地電圧からVDD
でFET電圧降下を抜いた電圧までの電圧がnチャネル
FET(68)を通じて提供される。FET両端の電圧
降下とVDD間の電圧がpチャンネメFET(69)を通
じて提供させられる。従って、nチャネル及びpチャネ
ルFETの並列使用として接地とVDD間の電圧が列ライ
ン(52)及びリセットFET(54)に印加される。
ーの画素センサ回路図である。
がリセットFETを通じてフォトダイオード逆バイアス
に印加されるようになっている概略図である。
ジスタを通じて印加される列ラインをもつ画素センソー
サ回路の概略図である。
セス信号間の関連タイミングを説明するタイミング図で
ある。
回路の概略図である。
Claims (16)
- 【請求項1】 行列に配列された画素センサ回路を持つ
2次元イメージスキャナアレーの上記画素センサ回路を
テストするための装置において、 選択可能なテスト電圧源を提供するリセット電源と、画
素センサ回路内の感光素子の動作電圧を上記リセット電
源からのテスト電圧にリセットするためのリセット手段
と、画素センサ回路についての電圧供給手段及び上記感
光素子へのテスト電圧の印加に応答して画素センサ回路
の出力を感知するための感知手段を包含してなる画素セ
ンサ回路のテスト装置。 - 【請求項2】 請求項1において、一行(ROW)内の
各画素センサ回路をその画素センサ回路の列(COLU
MN)ラインに電気的に連結するための行アクセス手段
を更に包含して、上記リセット手段は第1の時間でテス
ト電圧をリセットして、上記行アクセス手段は上記第1
時間に続く第2の時間で画素センサ回路を上記列ライン
に連結することにより、上記リセット手段及び行アクセ
ス手段が反復作動して画素センサ回路の継続的テストが
行われることを特徴とする画素センサ回路のテスト装
置。 - 【請求項3】 請求項2において、上記リセット手段
は、テスト電圧を列ラインに印加するためのリセット電
源と、リセット信号が存在する間にのみ、上記リセット
電源を列ラインに連結するためのスイッチ手段及び上記
リセット信号が存在する間にのみ、上記列ラインからの
電圧を感光素子にセットするためのリセットスイッチを
包含することを特徴とする画素センサ回路のテスト装
置。 - 【請求項4】 請求項3において、上記スイッチ手段
は、各半導体素子にかかる電源降下とは関係なしにテス
ト電圧の全体範囲を伝達するスイッチを提供するための
並列連結されたpチャネル半導体素子及びnチャネル半
導体素子を包含することを特徴とする画素センサ回路の
テスト装置。 - 【請求項5】 請求項1において、上記リセット手段
は、テスト電圧を列ラインに印加するためのリセット電
源と、上記リセット信号が存在する間にのみ上記リセッ
ト電源を列ラインに連結させるためのスイッチ手段及び
上記リセット信号が存在する間にのみ列ラインからの電
圧を感光素子にセットするためのリセットスイッチ手段
を包含することを特徴とする画素センサ回路のテスト装
置。 - 【請求項6】 請求項5において、上記スイッチ手段
は、各半導体素子にかかる電圧降下とは関係なしにテス
ト電圧の全体範囲を伝達するスイッチを提供するための
並列連結されたpチャネル半導体素子及びnチャネル半
導体素子を包含することを特徴とする画素センサ回路の
テスト装置。 - 【請求項7】 a)画素センサ回路に電源電圧を提供す
る段階と、 b)画素センサ回路内の感光素子にかかる動作電圧を上
記電源電圧とは異なるテスト電圧にリセットする段階
と、 c)感光素子にかかる動作電圧が上記リセット段階によ
りテスト電圧にリセットされた後に感光素子にかかる動
作電圧を出力ラインに印加する段階と、 d)感光素子にかかる動作電圧に比例する出力テスト信
号を出力ラインから提供する段階とを包含してなること
を特徴とする焦点面(focalp;ane)イメージ
スキャナアレーテスト方法。 - 【請求項8】 請求項7において、 e)感光素子にかかる動作電圧を出力ラインから電気的
に分離させるように印加段階をオフさせるスイッチング
段階と、 f)テスト電圧を出力ラインに印加するリセット段階
と、 g)リセット動作電圧として出力ラインを通じて感光素
子の両端にテスト電圧を印加するための第2のスイッチ
ング段階と、 h)上記第2のスイッチング段階の後に、上記第2のス
イッチング段階を抑制させて、上記リセット動作電圧を
出力ラインに印加させて上記段階d)が出力テスト信号
を提供するように上記駆動段階をイネーブルさせる段階
を更に包含することを特徴とする焦点画イメージスキャ
ナアレーテスト方法。 - 【請求項9】 請求項8において、継続的テストサイク
ルで上記段階e)乃至上記段階h)を反復する段階と、
各テストサイクルで上記リセット段階により提供される
テスト電圧を変化させる段階を更に包含することを特徴
とする焦点面イメージスキャナアレーテスト方法。 - 【請求項10】 請求項7において、継続的テストサイ
クルで上記段階b)乃至上記段階d)を反復する段階
と、各テストサイクルで上記リセット段階により提供さ
れるテスト電圧を変化させる段階を更に包含することを
特徴とする焦点面イメージスキャナアレーテスト方法。 - 【請求項11】 複数の画素センサ回路を持つイメージ
スキャナアレーにおいて、各々の画素センサ回路は、リ
セット電圧により逆バイアスされるフォトダイオード
と、上記フォトダイオードにかかる電圧に対応する動作
信号に比例する出力信号を出力するためのソースフォロ
ア(follower)電界効果トランジスタ回路と、
上記ソースフォロア回路に動作電源を供給するための電
圧供給源と、上記電圧供給源と別途に、リセット電圧と
してテスト電圧を提供するためのリセット電圧源と、リ
セット電圧をフォトダイオードに逆バイアスに印加する
ためのリセット電界効果トランジスタと、フォトダイオ
ードの両端に動作電圧としてテスト電圧を印加するよう
にリセット電界効果トランジスタを優先イネーブルさせ
て、その後に動作電圧に比例する出力信号を駆動させる
ようにソースフォロア回路をイネーブルさせるためのタ
イマとを包含してなるイメージスキャナアレー。 - 【請求項12】 請求項11において、上記タイマは複
数の継続的テストサイクルを行うようにリセットトラン
ジスタのイネーブル及びソースフォロア回路のイネーブ
ルを周期的に反復して、上記リセット電圧源は各テスト
サイクル毎に異なるテスト電圧を供給することを特徴と
するイメージスキャナアレー。 - 【請求項13】 請求項11において、上記複数の画素
センサ回路内の上記ソースフォロア回路の出力信号を上
記複数の画素センサ回路により共有される共通出力ライ
ンに印加し、上記リセット電界効果トランジスタは上記
タイマに応答して、第1の時間間隔においてリセット電
界効果トランジスタ及び上記共通出力ラインを経由し
て、上記リセット電圧を上記フォトダイオードに印加す
るようになっており、上記アレーは、上記タイマに応答
して第1の時間間隔の後に来る第2の時間間隔でソース
フォロア回路をイネーブルさせて、リセット電圧が第1
の時間間隔において共通出力ラインを経由して印加され
て出力信号が第2の時間間隔において共通出力ラインに
提供されるようにするためのアクセス電界効果トランジ
スタを更に包含することを特徴とするイメージスキャナ
アレー。 - 【請求項14】 請求項11において、上記多数の画素
センサ回路からの上記ソースフォロア回路は出力信号を
上記センサ回路により共有される共通出力ラインに印加
して、上記リセット電界効果トランジスタは上記タイマ
に応答して第1の時間間隔において共通出力ラインから
のリセット電圧をフォトダイオードに印加するようにな
っており、上記アレーは、上記タイマに応答して第1の
時間間隔においてリセット電圧を共通出力ラインに印加
するためのリセットスイッチング回路と、上記タイマに
応答して、第1の時間間隔の後にくる第2の時間間隔に
おいてソースフォロア回路をイネーブルさせて、リセッ
ト電圧が第1の時間間隔において共通出力ラインを経由
して印加されて出力信号は第2の時間間隔において共通
出力ラインに提供されるようにするためのアクセス電界
効果トランジスタを更に包含することを特徴とするイメ
ージスキャナアレー。 - 【請求項15】 請求項14において、上記タイマを複
数の継続的のテストサイクルを提供するように上記リセ
ット回路及び上記トランジスタのイネーブル及びソース
フォロア回路のイネーブルを周期的に反復して、上記リ
セット電圧源は各テストサイクル毎に異なるテスト電圧
を供給することを特徴とするイメージスキャナアレー。 - 【請求項16】 請求項14において、上記リセットス
イッチング回路は、pチャネル電界効果トランジスタ及
びnチャネル電界効果トランジスタにかかる電圧降下と
は関係なしにテスト電圧の全体範囲を共通出力ラインに
印加するスイッチを提供するように並列連結されたpチ
ャネル半導体素子及びnチャネル半導体素子を包含する
ことを特徴とするイメージスキャナアレー。
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