JP2009278236A - 固体撮像装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明に係る固体撮像装置1では、AD変換器7へ与えるテスト信号TESTが画素領域4の負荷の影響を受けないようにするため、垂直信号線接続回路20により垂直信号線(14−1〜14−n)とAD変換器7の入力とを切り離し、テスト信号入力回路11によりテスト信号TESTをAD変換器7に垂直信号線(14−1〜14−n)を介さずに直接入力できるようにした。
【選択図】図1
Description
また、画素領域4とAD変換器7との間にアナログ信号処理回路(例えば画素セル13から出力されたアナログ信号を増幅させる回路等)が設けられている場合、テスト信号TESTがこのアナログ信号処理回路の影響を受けてしまい、その結果、テスト信号TESTを精度の高い信号としてAD変換器7に与えることが困難になる。…[第2の課題]
次に、AD変換器7へ与える信号には、[特許文献2]や[特許文献3]で示されるように、2種類の信号レベルが必要である。すなわち、画素セル13をリセットしたとき、画素セル13から垂直信号線(14−1〜14−n)を介してAD変換器7へ与えられる画素リセット信号レベルと、画素セル13内のフォトダイオードに蓄えられた電荷をフォトダイオードから読み出したとき、画素セル13から垂直信号線(14−1〜14−n)を介してAD変換器7へ与えられる画素信号レベルである。
また、テスト信号発生回路12が発生した信号の精度を固体撮像装置毎に確認するテストも必要であり、このためにテスト時間が増える。…[第4の課題]
そこで、上記第3〜第4の課題を解決するため、[特許文献1]では、テスト信号発生回路12を固体撮像装置100の外部に設ける、すなわちICテスタでテストする場合も示されている。しかし、ICテスタからのテスト信号を固体撮像装置に入力できるパッドは1つしかないため、1水平期間中ないし1水平ブランキング期間中にテスト信号が基準信号と振幅信号を所望のタイミングで都度切り換えられる機構をICテスタは必要とする。特に振幅信号をRAMP信号として用いる場合は、基準信号の電圧値に即座に戻れる応答性の優れたICテスタが必要で、それを満足するICテスタの開発工数とその開発に要するコストはともに大きくなる。…[第5の課題]
また、ICテスタは、基準信号と振幅信号を所望のタイミングでAD変換器7へ与えなければならない。このためICテスタは、固体撮像装置100へ基準信号および振幅信号を与えるタイミングとAD変換器7へ基準信号および振幅信号を与えるタイミングとの同期をとる必要がある。[特許文献1]は、比較的低速で動作する固体撮像装置の場合では満足するが、例えば[特許文献3]に示されるように、逓倍回路で外部クロックを逓倍化したあとAD変換器を高速動作させるような固体撮像装置の場合、ICテスタから固体撮像装置へ基準信号および振幅信号を与えるタイミングとAD変換器へ与えるタイミングとを合わせることが困難である。…[第6の課題]
上記第5〜第6の課題を解決するため、特に[特許文献1]には明記されていないが、例えば基準信号を画素セル13のリセット信号にする方法がある。この方法を用いれば、画素セル13のリセット信号はタイミング発生回路2で制御でき、テスト信号入力回路11はコントロール回路10で制御できるので、基準信号の発生タイミングと振幅信号の外部入力タイミングはともに固体撮像装置の中で完結する。あとはICテスタから振幅信号となるRAMP信号を任意のタイミングで与えればよく、[特許文献1]の技術でも第5〜第6の課題を解消することができる。しかし、基準信号を画素セル13のリセット信号として用いた場合、画素セル13の特性バラツキなどにより、垂直信号線(14−1〜14−n)毎に基準信号の電圧値が異なる可能性があるため、基準信号の電圧値とICテスタから与える振幅信号の0点電圧値とを一致させるのは困難である。その結果、特に小振幅の振幅信号における高精度なテストが困難となり新たな課題を有してしまう。
図1は、本発明の第1の実施形態に係る固体撮像装置の概略構成図である。図1に示すように、固体撮像装置1は、負荷トランジスタ群3,画素領域4,垂直走査回路5,基準電圧発生器6,AD変換器7,バッファ(BUF)8,水平走査回路9,テスト信号入力回路11,垂直信号線接続回路20,通信・タイミング制御回路22およびテスト信号選択回路23を備えている。これらの回路はそれぞれ固体撮像装置1(同一チップ上)に形成されている。
第1の実施形態では、テスト信号選択回路23から出力されたテスト信号TESTを、テスト信号入力回路11を通してAD変換器7へ与えた。
第1〜第2の実施形態では、画素セル13から出力されたアナログ信号は、垂直信号線(14−1〜14−n),垂直信号線接続回路20を通じてAD変換器7へ与えられる。
第1〜第3の実施形態では、基準信号TEST1および振幅信号TEST2,あるいは,テスト信号TESTを外部から固体撮像装置に与えた。しかしながら固体撮像装置にまだ十分な回路を置く余裕が有り,かつ,テスト時間を増加させるにも十分な余裕がある場合は、テスト信号TESTを発生する回路を固体撮像装置に内蔵してもよい。そこで、第4の実施形態では、テスト信号TESTを発生する回路を内蔵した固体撮像装置の実施形態を説明する。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の技術的範囲は、上記実施形態に記載の範囲に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で上記実施形態に似たような変更または改良を加えることができ、そのような変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
2 タイミング発生回路
3 負荷トランジスタ群
3−1〜3−n 負荷トランジスタ
4 画素領域
5 垂直走査回路
5−1〜5−n 水平信号線
6 基準電圧発生器
7 AD変換器
7−1〜7−n AD変換回路
8 バッファ
9 水平走査回路
10 コントロール回路
11 テスト信号入力回路
11−1〜11−n スイッチトランジスタ
12 テスト信号発生回路
13 画素セル
14−1〜14−n 垂直信号線
20 垂直信号線接続回路
20−1〜20−n スイッチトランジスタ
21 アナログ信号処理回路
22 通信・タイミング制御回路
23 テスト信号選択回路
23−1〜23−2 トランジスタ
200−1〜200−n サンプルホールド回路
P1,P2 パッド
Claims (15)
- 光電変換素子を含む複数の画素セルがアレイ状に配置された画素領域と、
前記画素領域の各画素セルを選択する選択回路と、
前記選択回路により選択された画素セルの信号が読み出される複数の垂直信号線と、
前記垂直信号線に読み出された信号をAD変換するAD変換器と、
前記垂直信号線と前記AD変換器の入力とを接続または非接続にする第1のスイッチ回路と、
前記AD変換器をテストするためのテスト信号を受ける第1のノードと前記AD変換器の入力とを接続または非接続にする第2のスイッチ回路と、
前記第1および第2のスイッチ回路のオン/オフを制御する制御回路と、
を備える、
ことを特徴とする固体撮像装置。 - 請求項1において、
前記第1のスイッチ回路は、前記画素領域と前記AD変換器との間の領域に配置される、
ことを特徴とする固体撮像装置。 - 請求項1において、
前記第2のスイッチ回路は、前記画素領域と前記AD変換器との間の領域に配置される、
ことを特徴とする固体撮像装置。 - 請求項1において、
前記AD変換器の入力に接続された第2のノードをさらに備え、
前記垂直信号線の一端は負荷トランジスタに接続されており、
前記第1のスイッチ回路は、
前記垂直信号線の他端と前記第2のノードとを接続または非接続にし、
前記第2のスイッチ回路は、
前記第1のノードと前記第2のノードとを接続または非接続にする、
ことを特徴とする固体撮像装置。 - 請求項1において、
前記AD変換器をテストするためのテスト信号を生成して前記第1のノードに出力するテスト信号発生回路をさらに備える、
ことを特徴とする固体撮像装置。 - 請求項1において、
前記AD変換器をテストするためのテスト信号は、前記固体撮像装置の外部から前記第1のノードに与えられる、
ことを特徴とする固体撮像装置。 - 請求項1において、
前記選択回路により選択された画素セルから前記垂直信号線に読み出された信号を処理するアナログ信号処理回路をさらに備え、
前記第1のスイッチ回路は、
前記アナログ信号処理回路の出力ノードと前記AD変換器の入力とを接続または非接続にする、
ことを特徴とする固体撮像装置。 - 請求項1において、
前記画素領域と前記AD変換器との間に配置され、前記垂直信号線に読み出された信号を保持するサンプルホールド回路をさらに備え、
前記第1のスイッチ回路は、
前記サンプルホールド回路のサンプル状態/ホールド状態を切り替える機能をさらに備えている、
ことを特徴とする固体撮像装置。 - 請求項1において、
前記テスト信号は、基準信号と振幅信号とが時系列に並んだ信号であり、
前記基準信号は、
前記画素セルをリセットしたとき前記画素セルから前記垂直信号線を介して前記AD変換器へ与えられる画素リセット信号レベルに相当する信号であり、
前記振幅信号は、
前記画素セル内の光電変換素子に蓄えられた電荷を当該光電変換素子から読み出したとき前記画素セルから前記垂直信号線を介して前記AD変換器へ与えられる画素信号レベルに相当する信号である、
ことを特徴とする固体撮像装置。 - 請求項6において、
前記固体撮像装置の外部から入力される第1の信号を受ける第2のノードと、
前記固体撮像装置の外部から入力される第2の信号を受ける第3のノードと、
前記第2のノードに与えられる前記第1の信号と前記第3のノードに与えられる前記第2の信号とを所定のタイミングで切り替えて前記第1のノードに前記テスト信号として出力するテスト信号選択回路と、
をさらに備え、
前記第1の信号は、
前記画素セルをリセットしたとき前記画素セルから前記垂直信号線を介して前記AD変換器へ与えられる画素リセット信号レベルに相当する信号であり、
前記第2の信号は、
前記画素セル内の光電変換素子に蓄えられた電荷を当該光電変換素子から読み出したとき前記画素セルから前記垂直信号線を介して前記AD変換器へ与えられる画素信号レベルに相当する信号である、
ことを特徴とする固体撮像装置。 - 請求項10において、
前記テスト信号選択回路は、
前記第2のノードに与えられる前記第1の信号を第1の期間前記第1のノードに前記テスト信号として出力し、次に、前記第3のノードに与えられる前記第2の信号を第2の期間前記第1のノードに前記テスト信号として出力する、
ことを特徴とする固体撮像装置。 - 請求項6において、
前記テスト信号は、基準信号と振幅信号とが時系列に並んだ信号であり、
前記基準信号は、
前記画素セルをリセットしたとき前記画素セルから前記垂直信号線を介して前記AD変換器へ与えられる画素リセット信号レベルに相当する信号であり、
前記振幅信号は、
前記画素セル内の光電変換素子に蓄えられた電荷を当該光電変換素子から読み出したとき前記画素セルから前記垂直信号線を介して前記AD変換器へ与えられる画素信号レベルに相当する信号であり、
前記制御回路は、
前記基準信号と前記振幅信号の切り替えタイミングを示す信号を前記固体撮像装置の外部に出力する、
ことを特徴とする固体撮像装置。 - 請求項1において、
前記AD変換器は、
前記複数の垂直信号線に対応する複数のAD変換回路を含み、
前記第1のスイッチ回路は、
前記複数の垂直信号線に対応する複数の第1スイッチを含み、
前記複数の第1スイッチの各々は、
対応する垂直信号線と当該垂直信号線に対応するAD変換回路の入力とを接続または非接続にし、
前記第2のスイッチ回路は、
前記複数のAD変換回路に対応する複数の第2スイッチを含み、
前記複数の第2スイッチの各々は、
対応するAD変換回路の入力と前記第1のノードとを接続または非接続にし、
前記制御回路は、
前記複数の第2スイッチのオン/オフを個別に制御する、
ことを特徴とする固体撮像装置。 - 請求項1において、
前記AD変換器をテストしない時、前記テスト信号が前記第2のスイッチ回路を介して前記AD変換器に与えられないように、前記第1のノードをある電圧値に固定する、
ことを特徴とする固体撮像装置。 - 光電変換素子を含む複数の画素セルがアレイ状に配置された画素領域と、
前記画素領域の各画素セルを選択する選択回路と、
前記選択回路により選択された画素セルの信号が読み出される複数の垂直信号線と、
前記垂直信号線に読み出された信号をAD変換するAD変換器と、
を備えた固体撮像装置であって、
前記固体撮像装置の外部から入力される第1の信号を受ける第1のノードと、
前記固体撮像装置の外部から入力される第2の信号を受ける第2のノードと、
前記第1のノードに与えられる前記第1の信号と前記第2のノードに与えられる前記第2の信号とを所定のタイミングで切り替えてテスト信号として出力するテスト信号選択回路と、
前記テスト信号選択回路からのテスト信号を前記AD変換器の入力に与えるテスト信号入力回路と、
を備え、
前記第1の信号は、
前記画素セルをリセットしたとき前記画素セルから前記垂直信号線を介して前記AD変換器へ与えられる画素リセット信号レベルに相当する信号であり、
前記第2の信号は、
前記画素セル内の光電変換素子に蓄えられた電荷を当該光電変換素子から読み出したとき前記画素セルから前記垂直信号線を介して前記AD変換器へ与えられる画素信号レベルに相当する信号である、
ことを特徴とする固体撮像装置。
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