CN102680811A - 测试信号接收单元的测试电路、图像拾取装置、测试方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种测试信号接收单元的测试电路、图像拾取装置、以及测试方法。作为实施例，公开了一种测试电路，该测试电路包括：被配置为通过信号线向设置在多个列中的信号接收单元供给测试信号的测试信号供给单元，其中，测试信号供给单元是电压缓冲器或电流缓冲器，并且，测试电路具有多个测试信号供给单元和多个信号线，并且，其中，至少一个测试信号供给单元与不同于电连接另外的测试信号供给单元的信号线的一个信号线电连接。

Description

测试信号接收单元的测试电路、图像拾取装置、测试方法
技术领域
本发明的实施例涉及用于测试信号接收单元的测试电路、图像拾取装置、用于测试信号接收单元的测试系统、测试信号接收单元的方法、以及测试图像拾取装置的方法。
背景技术
在多个列中设置信号线并且信号接收单元(以下，称为SRU)与各信号线连接的装置是已知的。这种装置的例子包括诸如存储器的存储装置、诸如液晶面板的显示器、具有用于从像素读取信号的SRU的互补金属氧化物半导体(CMOS)型图像拾取装置、以及使用双极晶体管的图像拾取装置等。日本专利公开No.2000-324404公开了具有测试设置在各列中的用于处理信号的电路的特性的功能的图像拾取装置。
在日本专利公开No.2000-324404中所公开的图像拾取装置中，为了使得能够测量将从像素输出的模拟信号转换成数字信号的模拟-数字转换器的特性(characteristic)，测试信号产生器与垂直信号线连接。在该配置中，从测试信号产生器向垂直信号线供给电流，并且，测量与垂直信号线连接的模拟-数字转换器的特性。
在日本专利公开No.2000-324404中所公开的配置中，测试信号从单个测试信号产生器被供给到所有列的像素，由此，从测试信号产生器到各垂直信号线的电路径的阻抗随着距测试信号产生器的距离而增大。结果，在当开始向SRU供给测试信号时供给到各SRU的测试信号中出现大的差异。因此，如果不等待被供给到SRU的测试信号的差异变小而执行测试，那么出现测量精度的降低。如果在供给到SRU的测试信号的差异已变得足够小之后执行测试，那么测试精度会增大。但是，等待所述差异变小导致测试时间增大。
发明内容
根据本发明的其中的一个方面，公开了一种测试电路，该测试电路包括：被配置为通过信号线向设置在多个列中的信号接收单元供给测试信号的测试信号供给单元，其中，测试信号供给单元是电压缓冲器或电流缓冲器，并且，测试电路具有多个测试信号供给单元和多个信号线，其中，至少一个测试信号供给单元电连接不同于电连接另外的测试信号供给单元的信号线的一个信号线。
根据本发明的另一方面，公开了一种测试设置在多个列中的信号接收单元的方法，该方法包括：从用作测试信号供给单元的多个电压缓冲器或电流缓冲器向信号接收单元供给测试信号，使得测试信号供给单元中的一个向与从另外的不同的测试信号供给单元被供给测试信号的信号接收单元不同的信号接收单元供给测试信号；和通过使用供给到信号接收单元的测试信号来测试信号接收单元。
从参照附图对示例性实施例的以下描述，本发明的其它特征将变得明白。
附图说明
图1是示意性地示出第一实施例的框图。
图2是根据第一实施例的驱动定时图。
图3是示意性地示出第二实施例的框图。
图4是根据第二实施例的驱动定时图。
图5是示意性地示出第三实施例的框图。
图6是根据第三实施例的驱动定时图。
图7是示意性地示出第四实施例的框图。
图8A和图8B是示意性地示出根据实施例的图像拾取装置的配置的例子的框图。
图9是示意性地示出根据实施例的SRU测试电路的例子的框图。
图10是示意性地示出根据第一实施例的另一配置的框图。
具体实施方式
首先，以下描述根据实施例的SRU测试电路的配置和测试操作。实施例的一个公开的特征可被描述为通常示为流程图、流程示图、定时图、结构图或框图的处理。虽然流程图或定时图可将操作或事件描述为依次的处理，但是，可以并行或同时地执行操作或者出现事件。流程图中的操作可以是任选的。另外，操作或事件的次序可被重新布置。当其操作完成时，处理终止。处理可对应于方法、程序、过程、制作或制造的方法、由装置、机器或逻辑电路执行的一系列的操作等。
图9是示意性地示出根据实施例的SRU测试电路的例子的框图。电源电路118与用作测试信号供给单元的缓冲器116电连接。在本例子中，使用MOS晶体管的共用漏极放大器电路被用作各缓冲器116。电源电路118是驱动缓冲器116以供给测试信号的电源。更具体而言，基于从电源电路118供给的信号，缓冲器116产生测试信号并且供给得到的测试信号。注意，SRU测试电路具有多个缓冲器116，并且，设置为至少一个缓冲器116与不同于电连接另一个不同的缓冲器116的信号线107的信号线107电连接。信号接收单元(SRU)113-1被设置为使得各SRU 113-1通过信号线107中的相应的一个与缓冲器116中的一个电连接。因此，信号线107用于将从缓冲器116供给的测试信号传送到SRU 113-1。除了信号线107以外，SRU 113-1也与信号测试单元140电连接。
下面描述图9示意性地示出的SRU测试电路的操作。
当从电源电路118供给的信号被输入到缓冲器116中的一个时，缓冲器116产生测试信号。通过缓冲器116产生的测试信号通过信号线107中的相应的一个被发送到SRU 113-1中的一个。SRU 113-1基于输入的测试信号执行信号处理。信号处理的结果被输出到信号测试单元140。基于接收的信号处理的结果，信号测试单元140关于例如SRU 113-1是否正确地操作、列之间的SRU 113-1的特性的差异等测试SRU 113-1。
在本实施例中，多个缓冲器116被设置，使得缓冲器116中的一个向一个SRU 113-1供给测试信号，该SRU 113-1不同于通过另一个不同的缓冲器供给测试信号的另外的SRU 113-1。此外，存在至少一个缓冲器116与不同于电连接另一个缓冲器116的另外的信号线107的信号线107电连接。这减少在开始测试信号的供给时列之间的信号线107的阻抗的差异，并由此实现由各SRU 113-1接收的测试信号的差异的减小，这使得能够精确地测量各SRU 113-1的特性。
在图9所示的例子中，使用电压缓冲器作为缓冲器116。作为替代方案，可以使用电流缓冲器作为缓冲器116。并且，在使用电流缓冲器作为缓冲器116的情况下，能够实现列之间的阻抗的差异的减小，并由此能够实现与当缓冲器116为电压缓冲器型时获得的优点类似的优点。
连接端子可被设置在各缓冲器116和相应的信号线107之间，使得缓冲器116和信号线107可被电气和机械地连接和断开。即，缓冲器116可被设置在与上面设置信号线107的基板不同的基板上。此外，信号测试单元140可被设置在与上面设置SRU 113-1的基板不同的基板上。测试器可被配置为使得它包括信号测试单元140、缓冲器116和电源电路118，并且，该测试器可与SRU 113-1连接以测试SRU113-1。
电源电路118可被配置为根据SRU 113-1的增益从两个或更多个电压值选择电压值并且供给选择的电压值。这使得缓冲器116能够供给根据SRU 113-1的增益所调适的测试信号。
SRU 113-1可被配置为执行相关双重采样(以下，称为CDS)。通过配置电源电路118以在两个或更多个值之间切换电压值并且配置SRU 113-1以执行CDS，变得能够减少缓冲器116之间的特性的差异。
在图9所示的SRU测试电路的例子中，对于SRU 113-1的各列设置一个信号线107。作为替代方案，一个信号线107可被多个SRU 113-1共享。相反，可对于各列设置多个信号线107。
关于缓冲器116，在图9所示的SRU测试电路的例子中，各信号线107与一个缓冲器116连接。作为替代方案，一个缓冲器116可与多个信号线107连接，或者，相反，多个缓冲器116可与一个信号线107连接。即，只要设置多个缓冲器116并且存在至少一个缓冲器116与不同于电连接另一个缓冲器116的另外的信号线107的一个信号线107电连接，SRU测试电路就可以按许多方式被配置。
根据本实施例的SRU测试电路可被用于测试装置中的与多个信号线电连接的SRU。SRU与多个信号线电连接的装置的例子包括诸如存储器的存储装置、诸如液晶面板的显示器、CMOS型图像拾取装置、使用双极晶体管的图像拾取装置等。即，可根据本实施例测试这些装置的SRU。
第一实施例
以下描述第一实施例。在本实施例中，使用SRU测试电路以测试图像拾取装置中的用作SRU的列读取电路。首先，描述图像拾取装置的配置，然后描述测试图像拾取装置的列读取电路的操作。
在以下的解释中，作为例子，假定通过使用N沟道晶体管来配置像素的信号输出单元。在使用P沟道晶体管来形成像素的信号输出单元的情况下，如果测试信号的电压极性被设为与用于N沟道晶体管的极性相反，则可以应用本实施例。
图1是示意性地示出根据本实施例的图像拾取装置的例子的框图。参照图1，以下描述根据本实施例的图像拾取装置。在图1中，功能与图9所示的元件类似的元件由类似的附图标记或符号表示。
各像素100包含光电转换单元101、浮动扩散部分(以下，称为FD部分)103、放大MOS晶体管104、用作复位单元的复位MOS晶体管105和选择MOS晶体管106。在包含多个行和多个列的阵列中布置像素100。光电转换单元101将入射光转换成电荷。在本例子中，使用光电二极管作为光电转换单元101。传送MOS晶体管102将电荷从光电二极管101传送到FD部分103。传送MOS晶体管102的栅极通过驱动线与逐行地扫描像素100的垂直偏移寄存器(以下，称为VSR)112连接。
FD部分103与放大MOS晶体管104的栅极电连接。放大MOS晶体管104用作放大基于FD部分103的电荷的信号并且输出得到的信号的信号输出单元。放大MOS晶体管104的漏极被供给电源电压Vdd，并且，放大MOS晶体管104的源极与选择MOS晶体管106的源极电连接。选择MOS晶体管106被设置在放大MOS晶体管104和垂直信号线107之间的电气路径中，并且，其栅极通过驱动线与VSR112电连接。通过从VSR 112向选择MOS晶体管106的栅极供给选择脉冲，能够选择这样的像素，通过放大MOS晶体管104输出的放大信号从所述像素被输出到用作信号线的垂直信号线107。
复位MOS晶体管105被连接，使得其源极与FD部分103电连接，并且，其漏极被供给电源电压Vdd。即，在本实施例中，放大MOS晶体管104的漏极电压和复位MOS晶体管105的漏极电压被等同地设为电源电压Vdd。此外，复位MOS晶体管105的栅极通过驱动线与VSR 112电连接。当从VSR 112输出的复位脉冲被施加到复位MOS晶体管105时，复位MOS晶体管105将FD部分103的电势复位。
各垂直信号线107与恒流源108电连接。通过放大MOS晶体管104输出的信号通过选择MOS晶体管106和垂直信号线107被传送到用作SRU的列读取电路113。注意，从放大MOS晶体管104输出到垂直信号线107的信号是像素信号。各列读取电路113与扫描列读取电路113的水平偏移寄存器(以下，称为HSR)114电连接并与输出放大器115电连接。通过列读取电路113读出的信号通过HSR 114被依次输出到输出放大器115，输出放大器115从图像拾取装置输出信号。
各垂直信号线107通过测试选择MOS晶体管117中的相应的一个与缓冲器116中的一个电连接。更具体而言，垂直信号线107通过测试选择MOS晶体管117与用作缓冲器116的输出端子的源极电连接。缓冲器116的栅极与包含电压源的电源电路118电连接。缓冲器116的漏极被供给电源电压Vdd。测试选择MOS晶体管117的栅极与测试脉冲施加端子119电连接。
下面，参照图2所示的驱动定时图，描述由图1所示的图像拾取装置执行的图像拍摄操作中的信号读取处理。
在图2中，PSEL表示向选择MOS晶体管106的栅极施加的脉冲。PRES表示向复位MOS晶体管105的栅极施加的复位脉冲。PTX表示向传送MOS晶体管102的栅极施加的脉冲。PTEST表示从测试脉冲施加端子119向测试选择MOS晶体管117施加的脉冲。在拍摄图像的操作中的信号读取时段中，PTEST的电势处于低电平(以下，称为L电平)，由此，测试选择MOS晶体管117处于OFF状态。Vfd表示选择的像素的FD部分103的电势。Vline表示垂直信号线107的电势。
在时间t1，PRES处于高电平(以下，称为H电平)，PTX变为H电平以将光电二极管101的电荷复位。
在时间t2，PTX变为L电平。在从时间t2到时间t5的任意的时段中，光电二极管101将入射光转换成电荷。在光电二极管101已蓄积电荷特定的时段之后，VSR 112在依次选择像素行的同时执行读取操作。在时间t3，选择的像素行的PSEL变为H电平，由此接通选择MOS晶体管106。结果，通过放大MOS晶体管104放大的信号被输出到垂直信号线107。
在时间t3，PRES仍保持在H电平，并且，FD部分103已被复位。基于在FD部分103的复位之后获得的电势的信号被放大MOS晶体管104放大，并且，得到的放大的信号通过选择MOS晶体管106和垂直信号线107被传送到列读取电路113。
在时间t4，PRES变为L电平以从复位状态释放FD部分103。
PTX在时间t5变为H电平并在时间t6变为L电平，由此，蓄积于光电二极管101中的电荷被传送到FD部分103。
基于该状态下的FD部分103的电势的信号被放大MOS晶体管104放大，并且，得到的放大的信号通过垂直信号线107被传送到列读取电路113。
垂直信号线107的Vline的瞬态响应速度依赖于与像素100相关的时间常数CR，这里，C是与垂直信号线107相关的电容，并且，R是垂直信号线107的电阻。时间常数CR越大，则瞬态响应速度越慢。因此，随着与垂直信号线电连接的像素的数量的增大，即，随着用作负载的像素的数量的增大，Vline的瞬态响应收敛所需要的时间增大。
在时间t7，PRES重新变为H电平以将FD部分103的电势复位。
下面，解释测试列读取电路113的操作。
首先，对于图像拾取装置的所有行，PSEL变为L电平，使得不从图像拾取装置中的任意像素输出信号。当PTEST然后变为H电平时，测试选择MOS晶体管117接通，并且，电源电路118通过恒流源108在源极跟随器模式中操作。源极跟随器模式中的操作与图像拍摄操作中的放大MOS晶体管104的操作类似。
在测试列读取电路113的操作中，PTEST保持在H电平，并且，电源电路118向缓冲器116供给测试信号Vtest。
在装置不具有多个缓冲器116的情况下，或者，在虽然装置具有多个缓冲器116但是所有的垂直信号线107不与缓冲器116中的一些电连接的情况下，时间常数CR随着距电源电路118的距离增大，由此，Vline的瞬态响应收敛所需要的时间随着距电源电路118的距离增大。如果在Vline的长的瞬态响应收敛之后执行测试，那么测试需要长的时间。如果在瞬态响应收敛之前结束测试信号Vtest的施加，那么出现测试精度的降低。
相反，根据本实施例的配置减少从电源电路118到列读取电路113的整个路径上的时间常数CR的差异。这导致减少测试列读取电路113时的列间测量误差。
测试操作中的垂直信号线107的时间常数CR与图像拍摄操作中的相等。因此，通过将测试信号Vtest设为与图像拍摄操作中的FD部分103的电势对应的电势，能够在与图像拍摄操作中的条件类似的条件下测试列读取电路113。
如上所述，在图像拍摄操作中，基于光电转换的信号在时间t5被输出到垂直信号线107。在测试操作中，测试信号在时间t5被输出到垂直信号线107。因此，不必在图像拍摄操作和测试操作之间改变列读取电路113的操作的次序。这使得能够更容易地执行测试。
在本实施例中，作为例子假定在图像传感器器件中使用MOS晶体管。注意，只要将入射光转换成电荷并且输出基于所述电荷的信号，就可以以另一方式布置像素100。可例如通过使用双极晶体管配置用于图像传感器器件的这些像素。入射到光电二极管101上的光的例子包含红外光、可见光、紫外光和放射线(X射线、γ射线等)。在入射光是放射线的情况下，可以使用闪烁体以转换波长，并且，得到的具有转换的波长的光可通过光电转换单元被转换成电荷。
图10示出通过布置像素100的像素阵列区域在相对的两侧布置列读取电路113的图像拾取装置的例子。在图10中，功能与图1所示的元件类似的元件由类似的附图标记或符号表示，并且，省略它们的进一步的描述。本实施例也可被应用于图10所示的通过布置像素100的像素阵列区域在相对的两侧布置列读取电路113的图像拾取装置。虽然在图10所示的例子中列读取电路113被每列交替地设置在相对侧，但是，可每两个或更多个列交替地在相对侧设置列读取电路113。在通过像素阵列区域在相对的两侧布置列读取电路113的配置中，缓冲器116和测试选择MOS晶体管117也通过像素阵列区域被设置在相对的两侧。可在各相对侧对于缓冲器116和测试选择MOS晶体管117设置单独的电源电路118和单独的测试脉冲施加端子119。但是，为了关于向各列施加的测试信号的信号电平实现高等同性，单个电源电路118和单个测试脉冲施加端子119可与位于相对的两侧的所有的缓冲器116和测试选择MOS晶体管117连接。
在上述的例子中，在包含多个列和多个行的阵列中布置像素100。如线传感器的情况那样，如果阵列包含多个列，那么像素100的阵列可仅包含一个行。在仅包含一个行的线传感器的情况下，可以不设置选择MOS晶体管106。
在根据上述的本实施例的各像素100中，放大MOS晶体管104的源极与选择MOS晶体管106的漏极电连接。作为替代方案，放大MOS晶体管104的漏极可与选择MOS晶体管106的源极电连接。
在上述的例子中，在像素100的各列中设置一个垂直信号线107。作为替代方案，一个垂直信号线107可被多个列的像素共享。相反，可对于像素的各列设置多个垂直信号线107。关于缓冲器116，在上述的图像拾取装置的例子中，一个缓冲器116与各自的信号线107连接。作为替代方案，一个缓冲器116可与多个信号线107连接。即，只要设置多个缓冲器116并且存在至少一个缓冲器116与不同于电连接另一个缓冲器116的另外的垂直信号线的一个垂直信号线107电连接，就可以按许多的方式配置图像拾取装置。
在一个缓冲器116与多个垂直信号线107电连接的情况下，与一个缓冲器116与各自的信号线107电连接的情况相比，实现缓冲器116的数量的减少。因此，能够减小包含像素100的阵列和与像素100电连接的垂直信号线107的像素阵列区域周围的周边电路区域的尺寸。但是，随着与一个缓冲器116电连接的垂直信号线107的数量增大，图像拍摄操作和测试操作之间的各垂直信号线107的电阻的差异增大，这导致测试精度的降低。因此，为了实现高的测试精度，各垂直信号线107可与一个缓冲器116电连接。
在电源电路118具有根据是执行测试操作还是图像拍摄操作而切换向缓冲器116供给的电压的功能的情况下，测试选择MOS晶体管117和测试脉冲施加端子119可被去除。
除了缓冲器116以外，电源电路118还可包含诸如电压跟随器的缓冲器。
在本实施例中，各缓冲器116和各放大MOS晶体管104可形成为在结构上类似，由此使得测试信号与在图像拍摄操作中从像素输出的信号更加类似。
在上述的例子中，缓冲器116和测试选择MOS晶体管117被设置在像素100外面。作为替代方案，与相应的列读取电路113电连接的像素100中的至少一个可以是具有与缓冲器116和测试选择MOS晶体管117对应的功能的信号输出像素。图8A和图8B示出被配置为具有与缓冲器116和测试选择MOS晶体管117对应的功能的这种像素100的例子。
在图8A和图8B中，功能与图1所示的元件类似的元件由类似的附图标记或符号表示，并且，省略它们的进一步的描述。在图8A所示的例子中，除了复位MOS晶体管105以外，FD部分103与开关120电连接。如图8A所示，开关120被连接为使得其栅极与VSR 112电连接、其漏极与电压Vdd-T电连接，并且其源极与FD部分103电连接。在测试操作中，选择MOS晶体管106的作用如同测试选择MOS晶体管117。
在图8B所示的例子中，各像素100中的放大MOS晶体管104和选择MOS晶体管106在测试操作中分别作为缓冲器116和测试选择MOS晶体管117操作。在图8B所示的配置中，复位MOS晶体管105的漏极与电压Vdd-R电连接，并且，放大MOS晶体管104的漏极与电压Vdd-M电连接。即，复位MOS晶体管105和放大MOS晶体管104的漏极与不同的电压源电连接。在图像拍摄操作中，电压Vdd-R和电压Vdd-M的值等于向不具有测试功能的其它像素100的复位MOS晶体管105和放大MOS晶体管104施加的电压Vdd。这是由于，如果电压Vdd-R与电压Vdd不同，那么在具有测试功能的像素和不具有测试功能的像素之间出现FD部分103的复位电平的差异。另一方面，如果电压Vdd-M与电压Vdd不同，那么在具有测试功能的像素和不具有测试功能的像素之间，在从放大MOS晶体管104输出的信号中出现差异。
在测试列读取电路113的操作中，被设为与电压Vdd-R不同的值的电压Vdd-M被供给到放大MOS晶体管104。更具体而言，电压Vdd-M可被设为特定的值，使得放大MOS晶体管104在图像拍摄操作中的图像读取处理中输出与由放大MOS晶体管104输出的信号对应的电压。从放大MOS晶体管104输出的测试信号通过选择MOS晶体管106和垂直信号线107被供给到列读取电路113。
在图8A和图8B所示的配置中，能够根据图2所示的驱动定时图执行图像拍摄操作和测试列读取电路113的操作。
在本实施例中，电源电路118不必然需要被设置在上面形成像素阵列区域的同一半导体基板上。即，SRU测试系统可被配置，使得电源电路118被设置在上面形成像素阵列区域的半导体基板之外，并且，电源电路118与半导体基板电连接。但是，通过在同一半导体基板上设置像素阵列区域和电源电路118，能够减小电源电路118与缓冲器116之间的距离，这使得能够减小总电路区域尺寸。
在根据本实施例的图像拾取装置中，设置用于供给测试信号的多个缓冲器116，并且，存在至少一个缓冲器116与不同于电连接另一个缓冲器116的另外的信号线107的一个信号线107电连接。这减小在供给测试信号时列之间的阻抗差，这使得能够精确地测量相应列中的列读取电路113的特性。这使得能够精确地检测列读取电路113之间的特性的差异，并因此变得能够精确地校正相应列读取电路113的特性。
并且，电源电路118的设置使得缓冲器116能够在图像拍摄操作中供给与通过放大MOS晶体管104输出的像素信号对应的测试信号。这使得能够在与执行图像拍摄操作的条件类似的条件下测试列读取电路113的特性。注意，在图像拍摄操作中，从放大MOS晶体管104输出的像素信号可在从当FD部分103的电势处于复位电平时获得的值到当FD部分103处于饱和状态时获得的值的范围内改变。
第二实施例
图3是示意性地示出第二实施例的框图。在图3中，功能与图1所示的元件类似的元件由类似的附图标记或符号表示。以下的描述将着眼于与第一实施例的不同。
在图3中，附图标记201表示箝位电容器，附图标记202a～202d表示反馈电容器，附图标记203a～203d表示用于切换反馈电容的开关。附图标记204和209～212表示开关。附图标记205表示运算放大器，附图标记206表示供给基准电压Vref的基准电压源，附图标记207和208表示写入信号的电容器。
图4示出图3所示的图像拾取装置的驱动定时。在图4中，与图2中的脉冲类似的脉冲由类似的附图标记表示。在图4中，PTS表示施加到开关210的脉冲。PTN表示施加到开关209的脉冲，并且，PC0R表示施加到开关204的脉冲。
在时间t4，PRES变为L电平，以从复位状态释放FD部分103。在直到时间t4的时段中，PC0R处于H电平，由此，运算放大器205用作缓冲器。
在时间t4-1，PC0R变为L电平，然后，在时间t4-2，PTN变为H电平，由此接通开关209。结果，等于作为N信号施加到运算放大器205的基准电压加上运算放大器205的偏移电压的电压VN被写入电容器207中。
在时间t4-3，PTN变为L电平以结束对于电容器207的N信号的写入。
然后，在时间t5，PTX变为H电平，然后，在时间t6，PTX变为L电平。结果，与光电二极管101中的电荷对应的信号被传送到列读取电路113。在该时间点处，垂直信号线107的电压改变，并且，开关203a～203d中的至少一个接通。运算放大器205在其输出端子处具有等于在运算放大器205的反馈路径中电连接的反馈电容器202a～202d的总电容Cf_total与箝位电容器的电容C0的比(ratio)的反相增益。
在时间t6-1，PTS变为H电平，由此接通开关210。结果，电压VS作为S信号被写入到电容器208中。
在时间t6-2，PTS变为L电平以结束对于电容器208的写入。
通过列读取电路113处理的信号通过HSR 114被依次输出到输出放大器115。输出放大器115提取S信号与N信号之间的差值并且输出作为电压VS-VN的结果。
通过以上述的方式在图像拍摄操作中的信号读取处理中执行CDS，能够减少由像素之间的放大MOS晶体管104的阈值的差异以及由运算放大器205的偏移电压导致的噪声。
类似地，在测试列读取电路113的操作中，同样，通过执行CDS，能够减少由缓冲器116的阈值的差异以及由运算放大器205的偏移电压导致的噪声。
当传送像素信号或测试信号时，会在垂直信号线107的电势Vline中出现瞬态响应。因此，写入电容器208中的电压的值可根据从时间t5到时间t6-2的时段的长度改变。因此，如果从时间t5到时间t6-2的时段的长度在图像拍摄操作和测试操作之间不是基本上相等，那么会在图像拍摄操作和测试操作之间在从列读取电路113输出的信号中出现差异，这导致测试精度的降低。注意，随着列读取电路113的增益(C0/Cf_total)增大，从运算放大器205输出的信号的瞬态时段增大。因此，写入电容器208中的电压的值根据从时间t5到时间t6-2的时段的长度改变。
通过对于各列设置缓冲器116获得的另一效果是减少噪声。通过使从结束VN的写入的时间t4-3到结束VS的写入的时间t6-2的时段的长度最小化，能够使输出N信号和S信号的放大MOS晶体管104的1/f噪声的影响最小化。
在根据本实施例的图像拾取装置中，设置用于供给测试信号的多个缓冲器116，并且，存在至少一个缓冲器116与不同于电连接另一个不同的缓冲器116的另外的垂直信号线107的一个垂直信号线107电连接。这减小在供给测试信号时列之间垂直信号线107的阻抗的差异，这导致测试精度的提高。由于缓冲器116和测试选择MOS晶体管117在结构上与相应像素100中的放大MOS晶体管104和选择MOS晶体管106类似，因此能够在与图像拍摄操作中的条件类似的条件下测试列读取电路113。
第三实施例
图5是示意性地示出第三实施例的框图。在图5中，功能与图3所示的元件类似的元件由类似的附图标记或符号表示。以下的描述将着眼于与第二实施例的不同。
在根据本实施例的图像拾取装置中，如图5所示的那样配置电源电路118。附图标记501表示测试信号开关。当测试信号开关转到端子501a侧时，输出电压VtestN。另一方面，当测试信号开关转到端子501b侧时，输出电压VtestS。测试信号开关的输出端子503与缓冲器116的栅极电连接。VtestN和VestS是与在图像拍摄操作中从像素100输出的N信号和S信号对应的测试信号。因此，VtestN可被设为与图像拍摄操作中的复位状态中的FD部分103的电压对应的电压。更具体而言，VtestN可被设为比复位MOS晶体管105的漏极电压Vdd低当复位MOS晶体管105关断时出现的馈通电压(0.3伏～1伏)的电压。通过借助于开关电流源开关505a～505d选择供给电流的恒流源以选择恒流源504a～504d中的一个，电压VtestS被确定并且被供给到缓冲器116。
如果根据本实施例以外的技术切换VtestS的值，那么会出现问题。例如，如果通过使用梯状电阻器切换VtestS的值，那么会出现接触电阻的差异的影响。但是，在根据本实施例的电源电路118中，不管对于VtestS选择什么值，都从同一电阻器502输出电压，因此，不出现由于接触电阻的差异导致的影响。因此，能够获得精确地与由恒流源504a～504d中的一个供给的电流成比例的电压。
即使当入射光的强度对于所有的列相等时，也会由于源自制造条件的不同的列读取电路113之间的特性的差异而出现列之间的输出信号的轻微差异。
上述的输出信号的差异是由在制造过程中产生的反馈电容的列间差异导致的。特别地，当增益(C0/Cf_total)大时，从反馈电容器202a～202d选择小的电容，这导致列之间的反馈电容的差异的影响的增大。为了补偿列之间的反馈电容的特性的差异，必须事先通过对各列的输出值进行采样来执行测试。通过基于输出值执行补偿，变得能够在图像拍摄操作中获得高质量图像。由于反馈电容根据选择的增益改变，因此，可对于各增益值执行测试。
因此，通过配置电源电路118以具有用于切换电压VtestS的值的电路，变得能够根据选择的增益供给测试信号并且对于各增益值执行测试。通过对于各增益值执行测试，能够对于各增益值校正相应的列读取电路113的输出特性。
可进一步在输出端子503和各缓冲器116之间设置诸如电压跟随器的缓冲器。
图6是根据本实施例的使用以上述的方式配置的电源电路118的操作的驱动定时图。在图6中，与图4中的脉冲类似的脉冲由类似的附图标记表示。在图6中，PSW表示驱动测试信号开关501的脉冲。当PSW处于H电平时，VtestN被输出，而当PSW处于L电平时，VtestS被输出。PSW的电平在与图2或图4所示的时间t5对应的时间处转变，使得测试信号从电压VtestN变为电压VtestS。
在根据本实施例的图像拾取装置中，通过依次选择VtestS和VtestN并且供给选择的电压，与通过像素的放大MOS晶体管104在图像拍摄操作中输出的信号对应的信号作为测试信号被供给到列读取电路113，由此能够以高的精确执行测试。此外，在本实施例中，能够对于列读取电路113的各可变增益值测试列读取电路113，这使得能够在图像拍摄操作中对于信号进行高精度校正。
第四实施例
图7是示意性示出第四实施例的框图。在图7中，功能与图5所示的元件类似的元件由类似的附图标记或符号表示。以下的描述将着眼于与第三实施例的不同。
在根据本实施例的图像拾取装置中，各缓冲器116的栅极与电源电路118和削波(clip)电压供给电路701电连接。图7所示的图像拾取装置的电路包含开关702和开关703。在测试操作中，开关702电连接电源电路118与缓冲器116。在图像拍摄操作中，开关703电连接削波电压供给电路701与缓冲器116。恒流源108包含输入MOS晶体管706(输入MOS晶体管706的漏极与电流输入端子707电连接)、负载MOS晶体管704(负载MOS晶体管704的漏极与垂直信号线107中的一个电连接)、以及与GND电连接的GND(接地)线705。
在根据本实施例的图像拾取装置中，在信号读出操作中，随着从像素100输出的信号增大，垂直信号线107上的电压降低。各垂直信号线107与负载MOS晶体管704中的相应的一个的漏极电连接。在该配置中，当从特定的列中的像素读取信号时，如果入射到该列中的像素上的光的强度非常高，那么负载MOS晶体管704的源极-漏极电压变得几乎接近0伏。当入射光的强度极高时，负载MOS晶体管704关断。在正在读取某行的状态下流过GND线705的电流根据处于OFF状态中的负载MOS晶体管704的数量改变。
由于GND线705具有阻抗，因此，当电流流过GND线705时，在GND线705中出现电压降，这导致流过负载MOS晶体管的电流的改变。行中的接收高强度入射光的像素的数量越多，则GND线705上的电压降越小并且流过负载MOS晶体管704的电流越大。因此，在具有接收高强度入射光的大量的像素的行中，放大MOS晶体管104具有大的栅极-源极电压。这导致具有接收高强度入射光的像素的行和其它行之间的像素信号输出范围的差异。结果，当拍摄的图像具有高强度光斑时，会在所述光斑的左右出现白色条纹(streak)。
鉴于以上，本实施例提供削波电压供给电路701，以将各垂直信号线107的电压限制到低于设定的削波电压的范围。削波电压可被设定，使得负载MOS晶体管704的漏极电压不降低到极限以下，在所述极限以下，负载MOS晶体管704会在饱和区域中操作。因此，即使当读取极大量的信号电荷时，垂直信号线107的电压也保持在比上述的极限高的范围中，这导致从负载MOS晶体管704供给到垂直信号线107的电流的变化的减小。此外，防止负载MOS晶体管704关断。因此，变得能够根据接收高强度入射光的像素的数量减小GND线705上的电压降的变化，由此，不管读取哪个行，都变得容易使负载MOS晶体管704的电流保持在设定的恒定值。结果，不管行是否包含接收高强度入射光的像素，都获得基本上相同的像素信号输出范围。这防止在包含高强度光斑的图像中出现白色条纹，并由此可获得高质量图像。
在根据本实施例的图像拾取装置中，在测试列读取电路113的操作中，以与根据第二实施例的方式类似的方式使用缓冲器116。另一方面，在图像拍摄操作中，削波电压供给电路701与缓冲器116电连接以向其供给削波电压。
在上述的例子中，与电源电路118分开地设置削波电压供给电路701。作为替代方案，电源电路118也可作为削波电压供给电路操作，使得，在测试列读取电路113的操作中，电源电路118输出测试信号，而在图像拍摄操作中，电源电路118向缓冲器116供给削波电压。通过配置电源电路118以使其还作为削波电压供给电路操作，能够减小总电路尺寸。
在本实施例中，基于由FD部分103保持的电荷的信号由放大MOS晶体管104输出到垂直信号线107，并且，削波电压供给电路701防止垂直信号线107的电势降低到削波电压以下。另一方面，在通过放大MOS晶体管104向垂直信号线107输出基于由FD部分103保持的空穴的信号的情况下，削波电压供给电路701可防止垂直信号线107的电势增大超过削波电压。
通过配置图像拾取装置以包含根据上述的第一到第四实施例中的一个的SRU测试电路，变得能够在制造图像拾取装置的过程中测试图像拾取装置的SRU。通过执行所述测试，能够检测图像拾取装置是否在其SRU中具有故障。当图像拾取装置经受测试时，如果测试表明图像拾取装置中的SRU的信号特性在SRU之间不同，那么可基于通过使用SRU测试电路执行的测试的结果校正信号特性的差异。为了执行所述校正，可以在图像拾取装置之外设置与图像拾取装置电连接的校正单元，并且，校正单元可校正从图像拾取装置输出的信号，或者可校正图像拾取装置的SRU的信号特性。通过以上述的方式测试SRU，变得能够制造具有特性良好的SRU的图像拾取装置。并且，在制造包括用于输出基于由SRU接收的信号的信号的图像拾取装置、用于在图像拾取装置上形成被摄体的光学图像的透镜、以及用于处理从图像拾取装置输出的信号的信号处理单元的图像拾取系统的过程中，可通过使用根据上述的第一到第四实施例中的一个的SRU测试电路来测试SRU。通过执行SRU的测试，变得能够制造包含具有特性良好的SRU的图像拾取装置的图像拾取系统。上述的设置在图像拾取装置之外的用于基于通过使用SRU测试电路执行的测试的结果校正SRU之间的信号特性的差异的校正单元可被设置在信号处理单元中。可在将图像拾取装置安装在图像拾取系统中之前或者在将图像拾取装置安装在图像拾取系统中之后执行SRU的测试。在将图像拾取装置安装在图像拾取系统中之前执行SRU的测试的情况下，当图像拾取装置具有故障时，所述测试可检测故障，由此，所述测试的执行可减少在图像拾取系统中安装具有故障的图像拾取装置的可能性，这导致制造成本的降低。
根据实施例的方面，提供包含被配置为通过信号线向设置在多个列中的SRU供给测试信号的测试信号供给单元的SRU测试电路，其中，测试信号供给单元是电压缓冲器或电流缓冲器，并且，SRU测试电路具有多个测试信号供给单元和多个信号线，并且，存在至少一个测试信号供给单元与不同于电连接另外的测试信号供给单元的信号线的一个信号线电连接。
根据本实施例的其它方面，提供测试设置在多个列中的SRU的方法，该方法包括：从用作测试信号供给单元的多个电压缓冲器或电流缓冲器向SRU供给测试信号，使得测试信号供给单元中的一个向不同于从另外的不同的测试信号供给单元被供给测试信号的SRU的SRU供给测试信号；以及通过使用供给到SRU的测试信号测试SRU。
虽然已参照示例性实施例说明了本发明，但应理解，本发明不限于公开的示例性实施例。以下的权利要求的范围应被赋予最宽泛的解释以包含所有这样的修改以及等同的结构和功能。

Claims (17)

1.一种测试电路，包括：
测试信号供给单元，所述测试信号供给单元被配置为通过信号线向设置在多个列中的信号接收单元供给测试信号，其中，
所述测试信号供给单元是电压缓冲器或电流缓冲器，并且，所述测试电路具有多个测试信号供给单元和多个信号线，并且，
其中，至少一个测试信号供给单元电连接不同于电连接另外的测试信号供给单元的信号线的一个信号线。
2.根据权利要求1的测试电路，其中，测试信号供给单元中的每一个与信号线中的一个电连接。
3.根据权利要求1的测试电路，还包括与所述测试信号供给单元电连接并被配置为驱动测试信号供给单元来供给测试信号的电源。
4.根据权利要求3的测试电路，其中，所述电源是被配置为从多个电压值选择要被供给到各测试信号供给单元的电压值的电压源。
5.根据权利要求4的测试电路，其中，各信号接收单元基于所述多个电压值对于从所述测试信号供给单元供给的测试信号执行相关双重采样。
6.根据权利要求3的测试电路，其中，
所述信号接收单元被设置在半导体基板上，并且，
所述电源被设置在所述半导体基板之外。
7.根据权利要求3的测试电路，其中，
所述信号接收单元被设置在半导体基板上，并且，
所述电源被设置在所述半导体基板上。
8.一种图像拾取装置，包括：
根据权利要求1的测试电路；和
多个像素，所述多个像素分别包含被配置为通过光电转换产生电荷的光电转换单元和被配置为输出基于通过所述光电转换单元产生的电荷的信号的信号输出单元，其中，
各像素的信号输出单元与信号线中的一个连接；和
分别被配置为接收信号的多个信号接收单元。
9.根据权利要求8的图像拾取装置，其中，信号输出单元包含：
放大晶体管，所述放大晶体管放大基于所述电荷的信号并且输出得到的放大的信号；和
选择晶体管，所述选择晶体管选择从哪个像素向信号线输出信号，
并且其中，测试选择晶体管与测试信号供给单元电连接，使得所述测试选择晶体管电连接所述测试信号供给单元与所述信号线或者电断开所述测试信号供给单元与所述信号线。
10.根据权利要求9的图像拾取装置，其中，所述放大晶体管和所述测试信号供给单元均为共用漏极放大器电路。
11.根据权利要求8的图像拾取装置，其中，所述测试信号供给单元具有在图像拍摄操作中向信号线供给电压或电流以抑制由与信号线电连接的恒流源供给的电流的变化的功能。
12.一种图像拾取装置，包括：
设置在包含多个列的阵列中的像素，各像素包含被配置为通过光电转换产生电荷的光电转换单元、被配置为保持通过光电转换单元产生的电荷的浮动扩散部分、被配置为输出基于由所述浮动扩散部分保持的电荷的信号的信号输出单元、以及与所述浮动扩散部分电连接并被配置为将所述浮动扩散部分的电势复位的复位单元；
被设置在像素的各列中并与相应的信号输出单元电连接的信号线；和
与相应的信号线电连接并被配置为接收信号的信号接收单元，其中，
向相应的信号接收单元输出测试信号的至少一个像素与各自的信号线电连接，
输出测试信号的各像素的信号输出单元和复位单元与不同的电压源电连接，并且，
当像素的信号输出单元向所述信号接收单元输出测试信号时，与所述信号输出单元电连接的电压源输出与电连接复位单元的电压源输出的电压不同的电压。
13.一种测试设置在多个列中的多个信号接收单元的方法，包括：
从用作测试信号供给单元的多个电压缓冲器或电流缓冲器向所述多个信号接收单元供给测试信号，使得所述测试信号供给单元中的一个向与从另外的不同的测试信号供给单元被供给测试信号的信号接收单元不同的信号接收单元供给测试信号；和
通过使用供给到所述多个信号接收单元的测试信号来测试所述多个信号接收单元。
14.根据权利要求13的测试方法，其中，
所述多个信号接收单元与图像拾取装置电连接，该图像拾取装置包括：
多个像素，所述多个像素分别包含被配置为通过光电转换产生电荷的光电转换单元和被配置为输出基于由所述光电转换单元产生的电荷的信号的信号输出单元；
多个信号线，这些信号线被设置为使得各像素的信号输出单元与所述信号线中的一个连接；和
被配置为接收信号的多个信号接收单元，
该方法还包括：
从用作测试信号供给单元的多个电压缓冲器或电流缓冲器向所述多个信号接收单元供给测试信号，使得所述多个测试信号供给单元中的一个向与从另外的不同的测试信号供给单元被供给测试信号的信号接收单元不同的信号接收单元供给测试信号；和
通过使用供给到所述多个信号接收单元的测试信号来测试所述多个信号接收单元。
15.根据权利要求14的测试方法，其中，所述测试信号供给单元供给与由所述信号输出单元输出的像素信号对应的测试信号。
16.根据权利要求14的测试方法，其中，所述信号接收单元具有在多个值之间切换增益的功能，
并且，所述测试方法包含对于增益的各值供给测试信号。
17.一种包括图像拾取装置和信号处理单元的图像拾取系统的制造方法，其中，所述图像拾取装置包括：多个像素，所述多个像素各自包含被配置为通过光电转换产生电荷的光电转换单元和被配置为输出基于由所述光电转换单元产生的电荷的信号的信号输出单元；多个信号线，这些信号线被设置为使得各像素的信号输出单元与信号线中的一个连接，并且，所述图像拾取装置还包括被配置为接收信号的多个信号接收单元，并且，其中，所述图像拾取装置输出基于由所述信号接收单元接收的信号的信号，并且，其中，所述信号处理单元被配置为处理从所述图像拾取装置输出的所述信号，所述方法包括：
从用作测试信号供给单元的多个电压缓冲器或电流缓冲器向所述多个信号接收单元供给测试信号，以使得所述测试信号供给单元中的一个向与从另外的不同的测试信号供给单元被供给测试信号的信号接收单元不同的信号接收单元供给测试信号，并且基于供给到所述多个信号接收单元的测试信号来测试所述多个信号接收单元；和
在所述图像拾取系统中安装所述图像拾取装置。
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