(57)【要約】【課題】固体撮像装置と共にＬＳＩチップに搭載されるＤＡＣの性能を低コストで測定可能なＤＡＣ測定方法を実現する。【解決手段】本発明のＤＡＣ測定方法では、Ｃｏｌｕｍｎ−ＡＤＣ２１を有するイメージセンサ２０と共にＬＳＩチップに搭載されるＶＣＭドライバ１０内のＶＣＭ−ＤＡＣから出力されるアナログ信号を、Ｃｏｌｕｍｎ−ＡＤＣ２１によってデジタル信号にＡＤ変換し、当該デジタル信号とＶＣＭ−ＤＡＣに入力されるテスト用デジタル信号とに基づいてＶＣＭ−ＤＡＣの性能を測定する。【選択図】図１
2010041520.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つのＣｏｌｕｍｎ−ＡＤ変換器を有する固体撮像装置と共にＬＳＩチップに搭載されるＤＡ変換器の性能を測定するＤＡＣ測定方法であって、
前記ＤＡ変換器にテスト用デジタル信号を入力するデジタル入力ステップと、
前記ＤＡ変換器によって前記テスト用デジタル信号をアナログ信号に変換するＤＡ変換ステップと、
前記アナログ信号を前記Ｃｏｌｕｍｎ−ＡＤ変換器の少なくとも１つに入力するアナログ入力ステップと、
前記Ｃｏｌｕｍｎ−ＡＤ変換器によって前記アナログ信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換ステップと、
前記デジタル信号と前記テスト用デジタル信号とに基づいて前記ＤＡ変換器の性能を測定する測定ステップと、を有することを特徴とするＤＡＣ測定方法。
【請求項２】
前記固体撮像装置は前記Ｃｏｌｕｍｎ−ＡＤ変換器を複数有し、
前記アナログ入力ステップでは、前記アナログ信号は複数のＣｏｌｕｍｎ−ＡＤ変換器に入力され、
前記ＡＤ変換ステップと前記測定ステップとの間に、前記複数のＣｏｌｕｍｎ−ＡＤ変換器から出力された複数のデジタル信号に基づいて、補正デジタル信号を生成する補正ステップをさらに有し、
前記測定ステップでは、前記補正デジタル信号と前記テスト用デジタル信号とに基づいて前記ＤＡ変換器の性能を測定することを特徴とする請求項１に記載のＤＡＣ測定方法。
【請求項３】
前記補正デジタル信号は、前記複数のデジタル信号の平均値または中央値であることを特徴とする請求項２に記載のＤＡＣ測定方法。
【請求項４】
前記補正デジタル信号は、前記複数のデジタル信号のうち最大値および最小値を除いた値の平均値または中央値であることを特徴とする請求項２に記載のＤＡＣ測定方法。
【請求項５】
前記補正デジタル信号は、前記複数のデジタル信号のうち所定の範囲を除いた値の平均値または中央値であることを特徴とする請求項２に記載のＤＡＣ測定方法。
【請求項６】
前記ＡＤ変換ステップは、
段階的に電圧が変化するランプ信号と前記アナログ信号とを比較する比較ステップと、
前記比較ステップにおける比較結果から前記デジタル信号を決定する決定ステップとを有し、
前記ランプ信号の電圧は、前記ＤＡ変換器の出力電圧よりも所定電圧だけ低い電圧から前記ＤＡ変換器の出力電圧よりも所定電圧だけ高い電圧までの範囲で変化し、
前記所定電圧は、前記テスト用デジタル信号に対応するアナログ電圧の所定割合に設定されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のＤＡＣ測定方法。
【請求項７】
前記ランプ信号は、前記ＬＳＩチップの外部から入力されることを特徴とする請求項６に記載のＤＡＣ測定方法。
【請求項８】
前記固体撮像装置は、画素に接続されないテスト専用Ｃｏｌｕｍｎ−ＡＤ変換器をさらに有し、
前記アナログ信号は、前記テスト専用Ｃｏｌｕｍｎ−ＡＤ変換器に入力されることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載のＤＡＣ測定方法。
【請求項９】
前記ＡＤ変換ステップと前記測定ステップとの間に、前記デジタル信号を前記ＬＳＩチップの外部に出力する出力ステップを有し、
前記出力ステップにおいて、前記デジタル信号の出力形式は、前記固体撮像装置の画素データの出力形式と等価であることを特徴とする請求項８に記載のＤＡＣ測定方法。
【請求項１０】
前記テスト用デジタル信号は、前記ＬＳＩチップの外部から入力されることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載のＤＡＣ測定方法。
【請求項１１】
ＤＡ変換器と共にＬＳＩチップに搭載され、少なくとも１つのＣｏｌｕｍｎ−ＡＤ変換器を有する固体撮像装置であって、
前記ＤＡ変換器からのアナログ信号が前記Ｃｏｌｕｍｎ−ＡＤ変換器に出力可能に構成されていることを特徴とする固体撮像装置。
【請求項１２】
前記Ｃｏｌｕｍｎ−ＡＤ変換器を複数有し、
前記ＤＡ変換器からのアナログ信号が複数のＣｏｌｕｍｎ−ＡＤ変換器に出力可能に構成されていることを特徴とする請求項１１に記載の固体撮像装置。
【請求項１３】
前記Ｃｏｌｕｍｎ−ＡＤ変換器は、段階的に電圧が変化するランプ信号と前記アナログ信号とを比較する比較手段と、
前記比較手段における比較結果からデジタル信号を決定する決定手段とを備え、
前記ランプ信号の電圧は、前記ＤＡ変換器の出力電圧よりも所定電圧だけ低い電圧から前記ＤＡ変換器の出力電圧よりも所定電圧だけ高い電圧までの範囲で変化し、
前記所定電圧は、前記ＤＡ変換器に入力されるテスト用デジタル信号に対応するアナログ電圧の所定割合に設定されていることを特徴とする請求項１１または１２に記載の固体撮像装置。
【請求項１４】
画素に接続されないテスト専用Ｃｏｌｕｍｎ−ＡＤ変換器をさらに有し、
前記アナログ信号は、前記テスト専用Ｃｏｌｕｍｎ−ＡＤ変換器に入力されることを特徴とする請求項１１から１３のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項１５】
前記テスト専用Ｃｏｌｕｍｎ−ＡＤ変換器から出力されるデジタル信号の出力形式は、前記固体撮像装置の画素データの出力形式と等価であることを特徴とする請求項１４に記載の固体撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的にＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサのようなイメージセンサに関し、より詳細には、ＣＭＯＳイメージセンサに搭載されるＶＣＭ（Voice Coil Motor）ドライバのＤＡＣ（デジタル−アナログ変換器）の性能を測定する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
イメージセンサは、半導体物質によって撮像対象からの光を電気信号に変換し（Photo-conversion）イメージデータをキャプチャするデバイスである。近年、ＣＭＯＳトランジスタを用いたＣＭＯＳイメージセンサが急速に開発されている。さらに、イメージセンサのレンズを駆動するＶＣＭドライバ等のアナログ出力回路が、ＳｏＣとしてイメージセンサと共にＬＳＩチップ内へ搭載されるようになってきた。
【０００３】
従来では、チップ内へ搭載されたＶＣＭドライバのＤＡＣ（以下「ＶＣＭ−ＤＡＣ」）の性能を測定する場合、チップ内外に測定回路を別途設けていた。
【０００４】
図８は、従来のＶＣＭ−ＤＡＣの測定方法を示す概略図であり、ＬＳＩチップ上にＶＣＭドライバ１１０がＣＭＯＳイメージセンサ１２０と共に搭載されている。ＶＣＭドライバ１１０のＶＣＭ−ＤＡＣの性能を測定するために、ＬＳＩチップには測定部１３０が設けられている。
【０００５】
図９は、ＶＣＭドライバ１１０および測定部１３０の構成を示す回路図である。ＶＣＭドライバ１１０は、ＶＣＭ−ＤＡＣ１１１、アンプ１１２およびスイッチＳＷ１１３を有している。
【０００６】
テスト時には、ＶＣＭドライバ１１０の出力が測定部１３０に入力されるように、スイッチＳＷ１１３が切り替えられ、ＶＣＭ−ＤＡＣ１１１にテスト用デジタル信号が入力される。テスト用デジタル信号は、ＶＣＭ−ＤＡＣ１１１によってアナログ信号に変換され、当該アナログ信号はアンプ１１２を経て増幅され、測定部１３０に出力される。
【０００７】
測定部１３０は、サンプルホールド（Ｓ／Ｈ）回路１３１、ＡＤＣ（アナログ−デジタル変換器）１３２およびメモリ１３３を有している。測定部１３０のＳ／Ｈ回路１３１は、ＶＣＭドライバ１１０からのアナログ信号を抜き出して標本化（サンプリング）し、一定時間保持（ホールド）する。
【０００８】
ＡＤＣ１３２は、逐次変換方式のアナログ−デジタル変換器である。ＡＤＣ１３２では、複数回にわたってＡＤ変換が実行されるので、ＡＤ変換中は変換失敗を発生させないために、ＡＤＣ１３２への入力信号が一定である必要がある。このため、ＶＣＭドライバ１１０からのアナログ信号は、一旦Ｓ／Ｈ回路１３１に一定時間ホールドさせてから、ＡＤＣ１３２に入力される。
【０００９】
ＡＤＣ１３２において、アナログ信号がデジタル信号に変換され、変換結果はメモリ１３３に記憶される。メモリ１３３に記憶された変換結果は、必要に応じて測定データとして外部に出力される。
【００１０】
図１０は、ＡＤＣ１３２の構成を示すブロック図である。ＡＤＣ１３２は、比較器１３２ａ、レジスタ１３２ｂおよびＤＡＣ１３２ｃを有している。比較器１３２ａは、Ｓ／Ｈ回路１３１からのアナログ信号Ｖ１とＤＡＣ１３２ｃからのアナログ信号Ｖ２とを比較し、比較結果を２値信号Ｖ３としてレジスタ１３２ｂに出力する。
【００１１】
レジスタ１３２ｂは、逐次変換方式の探査回路であり、ｎビットのデジタル信号を逐次ＤＡＣ１３２ｃに出力し、比較器１３２ａからの比較結果に基づいて、アナログ信号Ｖ１とアナログ信号Ｖ２とが最小となるようなデジタルコードを探索する。デジタル信号が確定すると、レジスタ１３２ｂは、当該デジタル信号をメモリ１３３に出力する。
【００１２】
図１１（ａ）は、比較器１３２ａに入力されるアナログ信号Ｖ１・Ｖ２を示す波形図であり、図１１（ｂ）は、比較器１３２ａから出力される２値信号Ｖ３を示す波形図である。ここでは、変換されるビット数が４ビットの例を示す。
【００１３】
ＳＴＥＰ１〜４において、レジスタ１３２ｂはＤＡＣ１３２ｃに出力するデジタル信号を逐次変化させ、これによりアナログ信号Ｖ２も当該デジタル信号に対応して変化する。比較器１３２ａは、各ＳＴＥＰでアナログ信号Ｖ１とアナログ信号Ｖ２とを比較し、比較結果に応じてＨｉｇｈまたはＬｏｗのいずれかを出力する。レジスタ１３２ｂは、比較器１３２ａからの出力がＨｉｇｈからＬｏｗに変化した時点でのデジタル信号を、ＡＤＣ１３２の出力として確定する。
【００１４】
以上のように、ＡＤＣ回路を別途設けてＤＡＣの性能を測定する技術は、下記の特許文献１にも開示されている。
【特許文献１】特開昭６１−１８６８６７号公報（昭和６１年（１９８６年）８月２０日公開）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、上記従来の構成では、以下のような問題を生じる。
【００１６】
具体的には、ＶＣＭ−ＤＡＣ１１１の性能を測定するための測定部１３０は、ＡＤＣ１３２を含んでいるため、測定部１３０をＬＳＩチップに搭載するためには、ＡＤＣ回路を取り付けるためのＤＦＴ回路が別途必要となる。
【００１７】
また、ＡＤＣ１３２の変換精度は、ＶＣＭ−ＤＡＣ１１１の階調よりも高くなければならない。例えば、ＶＣＭ−ＤＡＣ１１１の階調が１０Ｂｉｔである場合、ＡＤＣ１３２の変換精度も１０Ｂｉｔ以上でなければならず、さらに測定信頼性の観点から、ＡＤＣ１３２の変換精度は１２Ｂｉｔ以上が望ましい。しかしながら、ＡＤ変換器は多ビットであるほど高価であるため、ＶＣＭ−ＤＡＣ１１１の階調が高くなるほど、測定部１３０のコストが増大してしまうという問題がある。
【００１８】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、固体撮像装置と共にＬＳＩチップに搭載されるＤＡＣの性能を低コストで測定可能なＤＡＣ測定方法を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明に係るＤＡＣ測定方法は、上記課題を解決するために、少なくとも１つのＣｏｌｕｍｎ−ＡＤ変換器を有する固体撮像装置と共にＬＳＩチップに搭載されるＤＡ変換器の性能を測定するＤＡＣ測定方法であって、前記ＤＡ変換器にテスト用デジタル信号を入力するデジタル入力ステップと、前記ＤＡ変換器によって前記テスト用デジタル信号をアナログ信号に変換するＤＡ変換ステップと、前記アナログ信号を前記Ｃｏｌｕｍｎ−ＡＤ変換器の少なくとも１つに入力するアナログ入力ステップと、前記Ｃｏｌｕｍｎ−ＡＤ変換器によって前記アナログ信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換ステップと、前記デジタル信号と前記テスト用デジタル信号とに基づいて前記ＤＡ変換器の性能を測定する測定ステップと、を有することを特徴としている。
【００２０】
上記の構成によれば、ＬＳＩチップには、ＤＡ変換器と固体撮像装置とが搭載される。ＤＡ変換ステップにおいて、テスト用デジタル信号がアナログ信号に変換され、アナログ入力ステップにおいて、当該アナログ信号がＣｏｌｕｍｎ−ＡＤ変換器に入力される。これにより、ＡＤ変換ステップにおいて、アナログ信号はデジタル信号に変換され、測定ステップにおいて、当該デジタル信号とテスト用デジタル信号とに基づいてＤＡ変換器の性能が測定される。
【００２１】
このように、同一のＬＳＩチップに搭載されている固体撮像装置のＣｏｌｕｍｎ−ＡＤ変換器をＡＤ変換に利用しているので、ＤＡ変換器の性能測定のためにＬＳＩチップに別途ＡＤ変換器を設ける必要がない。また、Ｃｏｌｕｍｎ−ＡＤ変換器は、通常時は画素出力用に用いられるため、高い変換精度を有している。よって、ＶＣＭ−ＤＡＣ等のあらゆるＤＡＣの性能測定に適用できる。したがって、固体撮像装置と共にＬＳＩチップに搭載されるＤＡＣの性能を低コストで測定可能なＤＡＣ測定方法を実現できるという効果を奏する。
【００２２】
本発明に係るＤＡＣ測定方法では、前記固体撮像装置は前記Ｃｏｌｕｍｎ−ＡＤ変換器を複数有し、前記アナログ入力ステップでは、前記アナログ信号は複数のＣｏｌｕｍｎ−ＡＤ変換器に入力され、前記ＡＤ変換ステップと前記測定ステップとの間に、前記複数のＣｏｌｕｍｎ−ＡＤ変換器から出力された複数のデジタル信号に基づいて、補正デジタル信号を生成する補正ステップをさらに有し、前記測定ステップでは、前記補正デジタル信号と前記テスト用デジタル信号とに基づいて前記ＤＡ変換器の性能を測定することが好ましい。
【００２３】
上記の構成によれば、ＤＡ変換器のからのアナログ信号を複数のＣｏｌｕｍｎ−ＡＤ変換器によってＡＤ変換している。さらに、複数のＣｏｌｕｍｎ−ＡＤ変換器から出力された複数のデジタル信号に基づいて補正デジタル信号を生成し、当該補正デジタル信号とテスト用デジタル信号とに基づいてＤＡ変換器の性能を測定している。このように、複数のＣｏｌｕｍｎ−ＡＤ変換器を用いてＤＡ変換器の性能を測定しているので、測定結果のバラツキを抑えることができる。
【００２４】
本発明に係るＤＡＣ測定方法では、前記補正デジタル信号は、前記複数のデジタル信号の平均値または中央値であってもよい。また、本発明に係るＤＡＣ測定方法では、前記補正デジタル信号は、前記複数のデジタル信号のうち最大値および最小値を除いた値の平均値または中央値であってもよい。また、本発明に係るＤＡＣ測定方法では、前記補正デジタル信号は、前記複数のデジタル信号のうち所定の範囲を除いた値の平均値または中央値であってもよい。
【００２５】
上記の構成によれば、Ｃｏｌｕｍｎ−ＡＤ変換器の性能個体差や誤変換の影響を抑え、測定結果の信頼性を向上させることができる。
【００２６】
本発明に係るＤＡＣ測定方法では、前記ＡＤ変換ステップは、段階的に電圧が変化するランプ信号と前記アナログ信号とを比較する比較ステップと、前記比較ステップにおける比較結果から前記デジタル信号を決定する決定ステップとを有し、前記ランプ信号の電圧は、前記ＤＡ変換器の出力電圧よりも所定電圧だけ低い電圧から前記ＤＡ変換器の出力電圧よりも所定電圧だけ高い電圧までの範囲で変化し、前記所定電圧は、前記テスト用デジタル信号に対応するアナログ電圧の所定割合に設定されていることが好ましい。
【００２７】
上記の構成によれば、ランプ信号がＤＡ変換器の最低出力電圧から最高出力電圧まで変化する場合に比べ、ランプ信号の変化する範囲が小さいので、同じＡＤ変換の時間内であれば、ランプ信号の変化の幅をより細かく設定できる。したがって、より高精度なＡＤ変換が可能となる。
【００２８】
本発明に係るＤＡＣ測定方法では、前記ランプ信号は、前記ＬＳＩチップの外部から入力されてもよい。
【００２９】
本発明に係るＤＡＣ測定方法では、前記固体撮像装置は、画素に接続されないテスト専用Ｃｏｌｕｍｎ−ＡＤ変換器をさらに有し、前記アナログ信号は、前記テスト専用Ｃｏｌｕｍｎ−ＡＤ変換器に入力されてもよい。
【００３０】
本発明に係るＤＡＣ測定方法では、前記ＡＤ変換ステップと前記測定ステップとの間に、前記デジタル信号を前記ＬＳＩチップの外部に出力する出力ステップを有し、前記出力ステップにおいて、前記デジタル信号の出力形式は、前記固体撮像装置の画素データの出力形式と等価であることが好ましい。
【００３１】
上記の構成によれば、Ｃｏｌｕｍｎ−ＡＤ変換器から出力されたデジタル信号を、画素データと同様の画像処理を施してテスト用デジタル信号と比較することが可能となるので、ＤＡ変換器の性能測定がさらに容易になる。
【００３２】
本発明に係るＤＡＣ測定方法では、前記テスト用デジタル信号は、前記ＬＳＩチップの外部から入力されてもよい。
【００３３】
本発明に係る固体撮像装置は、上記課題を解決するために、ＤＡ変換器と共にＬＳＩチップに搭載され、少なくとも１つのＣｏｌｕｍｎ−ＡＤ変換器を有する固体撮像装置であって、前記ＤＡ変換器からのアナログ信号が前記Ｃｏｌｕｍｎ−ＡＤ変換器に出力可能に構成されていることを特徴としている。
【００３４】
上記の構成によれば、ＤＡ変換器からのアナログ信号がＣｏｌｕｍｎ−ＡＤ変換器に出力可能に構成されているので、Ｃｏｌｕｍｎ−ＡＤ変換器からのデジタル信号と、ＤＡ変換器に入力されるデジタル信号を比較することで、ＤＡ変換器の性能を測定することができる。このように、ＤＡ変換器の性能測定において、固体撮像装置のＣｏｌｕｍｎ−ＡＤ変換器を利用することができるので、ＡＤ変換器をＬＳＩチップに別途設ける必要がない。したがって、固体撮像装置と共にＬＳＩチップに搭載されるＤＡＣの性能を低コストで測定できるという効果を奏する。
【００３５】
本発明に係る固体撮像装置では、前記Ｃｏｌｕｍｎ−ＡＤ変換器を複数有し、前記ＤＡ変換器からのアナログ信号が複数のＣｏｌｕｍｎ−ＡＤ変換器に出力可能に構成されていることが好ましい。
【００３６】
上記の構成によれば、複数のＣｏｌｕｍｎ−ＡＤ変換器を用いてＤＡ変換器の性能を測定できるので、測定結果のバラツキを抑えることができる。
【００３７】
本発明に係る固体撮像装置では、前記Ｃｏｌｕｍｎ−ＡＤ変換器は、段階的に電圧が変化するランプ信号と前記アナログ信号とを比較する比較手段と、前記比較手段における比較結果からデジタル信号を決定する決定手段とを備え、前記ランプ信号の電圧は、前記ＤＡ変換器の出力電圧よりも所定電圧だけ低い電圧から前記ＤＡ変換器の出力電圧よりも所定電圧だけ高い電圧までの範囲で変化し、前記所定電圧は、前記ＤＡ変換器に入力されるテスト用デジタル信号に対応するアナログ電圧の所定割合に設定されていることが好ましい。
【００３８】
上記の構成によれば、ランプ信号がＤＡ変換器の最低出力電圧から最高出力電圧まで変化する場合に比べ、ランプ信号の変化する範囲が小さいので、同じＡＤ変換の時間内であれば、ランプ信号の変化の幅をより細かく設定できる。したがって、より高精度なＡＤ変換が可能となる。
【００３９】
本発明に係る固体撮像装置では、画素に接続されないテスト専用Ｃｏｌｕｍｎ−ＡＤ変換器をさらに有し、前記アナログ信号は、前記テスト専用Ｃｏｌｕｍｎ−ＡＤ変換器に入力されてもよい。
【００４０】
本発明に係る固体撮像装置では、前記テスト専用Ｃｏｌｕｍｎ−ＡＤ変換器から出力されるデジタル信号の出力形式は、前記固体撮像装置の画素データの出力形式と等価であることが好ましい。
【００４１】
上記の構成によれば、Ｃｏｌｕｍｎ−ＡＤ変換器から出力されたデジタル信号を、画素データと同様の画像処理を施してテスト用デジタル信号と比較することが可能となるので、ＤＡ変換器の性能測定がさらに容易になる。
【発明の効果】
【００４２】
本発明に係るＤＡＣ測定方法は、以上のように、少なくとも１つのＣｏｌｕｍｎ−ＡＤ変換器を有する固体撮像装置と共にＬＳＩチップに搭載されるＤＡ変換器の性能を測定するＤＡＣ測定方法であって、前記ＤＡ変換器にテスト用デジタル信号を入力するデジタル入力ステップと、前記ＤＡ変換器によって前記テスト用デジタル信号をアナログ信号に変換するＤＡ変換ステップと、前記アナログ信号を前記Ｃｏｌｕｍｎ−ＡＤ変換器の少なくとも１つに入力するアナログ入力ステップと、前記Ｃｏｌｕｍｎ−ＡＤ変換器によって前記アナログ信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換ステップと、前記デジタル信号と前記テスト用デジタル信号とに基づいて前記ＤＡ変換器の性能を測定する測定ステップと、を有するので、固体撮像装置と共にＬＳＩチップに搭載されるＤＡＣの性能を低コストで測定可能なＤＡＣ測定方法を実現できるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４３】
〔実施形態１〕
本発明の一実施形態について図１〜図５に基づいて説明すると以下の通りである。
【００４４】
図１は、本実施形態に係るＶＣＭ−ＤＡＣの測定方法を示す概略図であり、ＬＳＩチップ上にＶＣＭドライバ１０がＣＭＯＳイメージセンサ２０と共に搭載されている。ＶＣＭドライバ１０のＶＣＭ−ＤＡＣの性能を測定するために、ＬＳＩチップには測定部３０が設けられている。
【００４５】
ＣＭＯＳイメージセンサ２０には、複数の画素Ｐおよび複数のＣｏｌｕｍｎ−ＡＤＣ２１が設けられている。画素Ｐは、撮像対象からの光をアナログの電気信号に変換する。Ｃｏｌｕｍｎ−ＡＤＣ２１は、画素Ｐの列ごとに設けられており、画素Ｐからの電気信号をデジタル信号に変換する。
【００４６】
本実施形態では、通常時に画素出力用として用いられるＣｏｌｕｍｎ−ＡＤＣ２１を、ＶＣＭ−ＤＡＣの性能測定のために利用する。すなわち、テスト時において、ＶＣＭドライバ１０からのアナログ信号をＣｏｌｕｍｎ−ＡＤＣ２１に入力するように切り替え、Ｃｏｌｕｍｎ−ＡＤＣ２１からのデジタル信号に基づいて、ＶＣＭ−ＤＡＣの性能を測定する。
【００４７】
図２は、ＶＣＭドライバ１０、ＣＭＯＳイメージセンサ２０および測定部３０の構成を示す回路図である。ＶＣＭドライバ１０は、ＶＣＭ−ＤＡＣ１１、アンプ１２、２つのスイッチＳＷ１・ＳＷ２および端子ＩＳＩＮＫを備えている。スイッチＳＷ１は、ＶＣＭ−ＤＡＣ１１とアンプ１２との間に設けられている。テスト時には、ＶＣＭ−ＤＡＣ１１にテスト用デジタル信号が入力されると共に、ＶＣＭ−ＤＡＣ１１の出力がＣＭＯＳイメージセンサ２０に入力されるように、スイッチＳＷ１が切り替えられる。端子ＩＳＩＮＫは、テスト時には使用されず、ＣＭＯＳイメージセンサのレンズを駆動するアクチュエータに接続される。
【００４８】
ＣＭＯＳイメージセンサ２０は、複数のＣｏｌｕｍｎ−ＡＤＣ２１、ランプユニット２２、データバス２３、メモリ２４および２つのスイッチＳＷ３・ＳＷ４を有している。ランプユニット２２、データバス２３およびメモリ２４は、通常のＣＭＯＳイメージセンサに標準で備えられているものである。また、測定部３０は、初期値演算回路３１、ランプ波形生成回路３２、ＤＡＣ３３、出力値演算回路３４およびスイッチＳＷ５を有している。
【００４９】
ＶＣＭ−ＤＡＣ１１からの出力は、スイッチＳＷ１およびスイッチＳＷ３を介して、各Ｃｏｌｕｍｎ−ＡＤＣ２１に入力可能となっている。各Ｃｏｌｕｍｎ−ＡＤＣ２１は、図示しない画素にも接続可能となっており、Ｃｏｌｕｍｎ−ＡＤＣ２１と画素とを接続するか、Ｃｏｌｕｍｎ−ＡＤＣ２１とＶＣＭ−ＤＡＣ１１とを接続するかは、ＳＷ３によって切り替えられる。テスト時には、Ｃｏｌｕｍｎ−ＡＤＣ２１とＶＣＭ−ＤＡＣ１１とが接続されるように、スイッチＳＷ３が切り替えられる。
【００５０】
Ｃｏｌｕｍｎ−ＡＤＣ２１は、サンプルホールド（Ｓ／Ｈ）回路２１１、比較回路２１２、ラッチ回路２１３およびカウンタ回路２１４を備えている。Ｓ／Ｈ回路２１１には、ＶＣＭ−ＤＡＣ１１からのアナログ信号が入力され、Ｓ／Ｈ回路２１１は、当該アナログ信号を入力信号としてサンプリングして一定時間保持する。
【００５１】
比較回路２１２には、Ｓ／Ｈ回路２１１からのアナログ信号とランプ信号とが入力され、比較回路２１２は、それらの信号の比較結果をラッチ回路２１３に出力する。ランプ信号は、段階的に電圧が変化する信号であり、ランプユニット２２または測定部３０のＤＡＣ３３から入力される。ランプ信号をランプユニット２２から入力するかＤＡＣ３３から入力するかの切り替えは、スイッチＳＷ４によって行われる。
【００５２】
図３は、ランプユニット２２から入力されるランプ信号の一例を示す波形図である。同図では、ＶＣＭ−ＤＡＣ１１の出力階調レベルが０．０〜１．０Ｖであり、ランプ信号は、その範囲内でクロック信号に応じて１０段階に変化する。この段階数は、ＡＤ変換のための時間に合わせて設定される。ランプユニット２２からのランプ信号を比較回路２１２に入力するように、スイッチＳＷ４を切り替えると、比較回路２１２は、各段階のランプ信号とＳ／Ｈ回路２１１からのアナログ信号とを比較する。
【００５３】
ランプ信号が比較回路２１２に入力されると、ラッチ回路２１３の出力がＨｉｇｈとなり、これによりカウンタ回路２１４は、上記クロック信号のカウントを開始する。比較回路２１２は、ランプ信号がＳ／Ｈ回路２１１からのアナログ信号よりも高くなった時点で、ＬｏｗからＨｉｇｈに遷移する。これにより、ラッチ回路２１３からの出力がＬｏｗとなり、カウンタ回路２１４は、カウントを終了する。カウンタ回路２１４のカウント値に基づいてデジタルデータが生成され、Ｃｏｌｕｍｎ−ＡＤＣ２１におけるＡＤ変換が完了する。このデジタルデータは、データバス２３を経てメモリ２４に格納される。
【００５４】
図４は、測定部３０のＤＡＣ３３から入力されるランプ信号の一例を示す波形図である。同図においても、ＶＣＭ−ＤＡＣ１１の出力階調レベルは０．０〜１．０Ｖであるが、ランプ信号は、０．５〜１．０Ｖで１０段階に変化する。すなわち、ランプ信号の初期電圧が、ＶＣＭ−ＤＡＣ１１の最低出力電圧より初期値０．５Ｖだけ高く設定されているため、ランプ信号のランプ信号の最小値と最大値の差分が小さくなっている。
【００５５】
ここで、図３と図４とを比較すると、ランプ信号を変化させる段階数は同一であるので、ＡＤ変換に要する時間は同一である一方、図３においては、ランプ信号は０．１Ｖ単位で変化させているのに対し、図４においては、ランプ信号を０．０５Ｖ単位で変化させることができる。このように、同じＡＤ変換の時間内でより細かな階調レベルが得られる事により、比較回路２１２ではより高精度な比較が可能となる。
【００５６】
上記の初期値は、初期値演算回路３１によって決定される。初期値演算回路３１には、ＶＣＭ−ＤＡＣ１１に入力されるテスト用デジタル信号が入力される。初期値演算回路３１は、入力されたテスト用デジタル信号のデジタル値の所定割合（例えば、９０％）のデジタル値を初期値として設定する。この割合は、例えば、ＶＣＭ−ＤＡＣ１１の想定されるＤＡ変換誤差により適宜設定される。
【００５７】
初期値演算回路３１によって設定された初期値は、ランプ波形生成回路３２に入力される。ランプ波形生成回路３２は、当該初期値およびＶＣＭ−ＤＡＣ１１の出力階調レベルに基づいて、ランプ信号のデジタル波形を生成する。具体的には、ランプ信号がＶＣＭ−ＤＡＣ１１の出力電圧より初期値だけ低い電圧からＶＣＭ−ＤＡＣ１１の出力電圧よりも高い電圧までの範囲内で、段階的に変化するように、ランプ信号を生成する。ランプ信号の変化の単位は、上記範囲を所定の段階数で等分した電圧に設定される。ランプ波形生成回路３２の出力は、ＤＡＣ３３によってランプ信号にＤＡ変換され、比較回路２１２に入力される。
【００５８】
なお、初期値演算回路３１にテスト用デジタル信号を入力するか否かは、スイッチＳＷ２によって選択される。また、ＤＡＣ３３としては、予め正常に動作することが確認されているＤＡ変換器が用いられる。
【００５９】
図４に示すランプ信号は、変化する段階数を図３に示すランプ信号と同一としたまま、変化の単位を小さくしていたが、変化の単位を図３に示すランプ信号と同一としたまま、変化する段階数を小さくしてもよい。
【００６０】
図５は、測定部３０のＤＡＣ３３から入力されるランプ信号の他の例を示す波形図である。同図に示すランプ信号は、図３に示すランプ信号と同様、０．１Ｖ単位で変化するように設定されているが、変化する段階数は５段階となっている。したがって、Ｃｏｌｕｍｎ−ＡＤＣ２１におけるＡＤ変換精度は、ランプ信号をランプユニット２２から入力した場合と変わらないが、ＡＤ変換の所要時間を短縮することができる。よって、測定の信頼性を確保しつつ、測定コストを低減することができる。
【００６１】
ＶＣＭ−ＤＡＣ１１からのアナログ信号は、複数のＣｏｌｕｍｎ−ＡＤＣ２１に入力され、各Ｃｏｌｕｍｎ−ＡＤＣ２１において並列的にＡＤ変換が行われる。各Ｃｏｌｕｍｎ−ＡＤＣ２１からの複数のデジタルデータは、メモリ２４に格納される。
【００６２】
これらのデジタルデータは、測定部３０の出力値演算回路３４に出力される。出力値演算回路３４は、各Ｃｏｌｕｍｎ−ＡＤＣ２１からの複数のデジタルデータに対し、平均化やＭｅｄｉａｎ処理などを施すことにより、１つの補正デジタルデータを生成する。
【００６３】
補正デジタルデータは、例えば、上記複数のデジタルデータを平均値または中央値を算出することによって得られる。また、上記複数のデジタルデータを序列順に並べ、任意数の上側、下側、もしくは双方のデータを除いた後（オリンピック方式）、残りのデジタルデータに対し平均値または中央値の算出を行うことにより、補正デジタルデータを算出してもよい。このように算出された補正デジタルデータは、スイッチＳＷ５を経て外部に出力される。その後、補正デジタルデータは、図示しない外部の演算回路において、ＶＣＭ−ＤＡＣ１１に入力されるテスト用デジタル信号と比較され、その比較結果に基づいて、ＶＣＭ−ＤＡＣ１１の性能の良否が判定される。
【００６４】
初期値演算回路を使用した場合は、出力されたデジタルデータに、設定した初期値をオフセットとして加算した値を、テスト用デジタル信号と比較され、その比較結果に基づいて、ＶＣＭ−ＤＡＣ１１の性能の良否が判定される。
【００６５】
なお、スイッチＳＷ５は、メモリ２４に記憶されたデジタルデータをそのまま外部に出力するように切り替えることも可能である。例えば、ＶＣＭ−ＤＡＣ１１からのアナログ信号を１つのＣｏｌｕｍｎ−ＡＤＣ２１のみでＡＤ変換した場合、デジタルデータは１つだけであるので、当該デジタルデータはメモリ２４からそのまま外部に出力してもよい。
【００６６】
ただし、複数のＣｏｌｕｍｎ−ＡＤＣ２１でＡＤ変換を行い、複数のデジタルデータから補正デジタルデータを得ることが望ましい。これにより、Ｃｏｌｕｍｎ−ＡＤＣ２１の性能個体差による測定のバラツキや誤変換の影響を排除、もしくはその影響を最小化することができ、性能測定の信頼性をさらに高めることができる。
【００６７】
このように、本実施形態では、ＶＣＭ−ＤＡＣ１１の性能の測定において、ＣＭＯＳイメージセンサ２０のＣｏｌｕｍｎ−ＡＤＣ２１を利用しているので、測定部３０は、ＡＤ変換機能を備えていなくてもよい。したがって、図９に示す従来構成のように、ＡＤＣ１３２をＬＳＩチップに取り付ける必要がなく、低いコストでＶＣＭ−ＤＡＣの性能を測定することができる。また、Ｃｏｌｕｍｎ−ＡＤＣ２１は、画素出力用のＡＤ変換器であるため、比較電圧範囲が可変可能なランプ信号を用いて変換するため、変換精度はＶＣＭ−ＤＡＣ１１の階調よりも高い。したがって、ＶＣＭ−ＤＡＣ１１の階調が高い場合であっても、信頼性の高い性能測定を行うことができる。
【００６８】
ここで、従来のＤＡＣ測定方法では、図９に示すように、１つのＡＤＣによってＡＤ変換を行っていた。この場合、図１０に示す比較器１３２ａからの出力は１ビットであり、各サイクルの変換結果については変換エラーの訂正をされることなく、ＡＤ変換が行われる。このため、回路の電源ノイズ、クロストーク等によって起こる誤変換や、ＡＤＣの製造バラツキに起因する測定精度差に対して、訂正する手段を持ちえないため、常に変換信頼度を十分に確保することは困難であった。
【００６９】
これに対し、本実施形態では、ＶＣＭ−ＤＡＣ１１からのアナログ信号を複数のＣｏｌｕｍｎ−ＡＤＣ２１によってＡＤ変換している。これにより、Ｃｏｌｕｍｎ−ＡＤＣ２１の性能個体差や誤変換の影響を抑え、測定結果の信頼性を向上させることができる。
【００７０】
また、図９に示す従来のＶＣＭドライバ１１０では、ＶＣＭ−ＤＡＣ１１１の出力をアンプ１１２において増幅させてから、測定部１３０に出力していた。この場合、ＶＣＭ−ＤＡＣ１１１に対する測定結果は、アンプ１１２の増幅誤差の影響を受けるおそれがある。すなわち、ＶＣＭ−ＤＡＣ１１１が不良と判定された場合であっても、その要因が、ＶＣＭ−ＤＡＣ１１１自身にあるのか、アンプ１１２等の他の機能ブロックにあるのかが不明であるという問題があった。
【００７１】
これに対し、図２に示すＶＣＭドライバ１０では、ＶＣＭ−ＤＡＣ１１の出力をそのままＣＭＯＳイメージセンサ２０に出力している。これにより、アンプ１１２等の他の機能ブロックの影響を受けずにＶＣＭ−ＤＡＣ１１の性能を正確に測定することができる。
【００７２】
さらに、本実施形態では、ＶＣＭ−ＤＡＣ１１からのアナログ信号を、画素出力用のＣｏｌｕｍｎ−ＡＤＣ２１によってＡＤ変換しているため、メモリ２４および出力値演算回路３４から出力されるデジタルデータの出力形式は、イメージセンサ２０の画素データの出力形式と等価である。したがって、当該デジタルデータに対して、画素データと同様の画像処理を施してテスト用デジタル信号と比較することが可能となり、ＶＣＭ−ＤＡＣ１１の性能の測定がさらに容易になる。
【００７３】
なお、本実施形態では、ＣＭＯＳイメージセンサ２０のＣｏｌｕｍｎ−ＡＤＣ２１は、テスト時以外は画素出力用に使用されるが、画素出力用に使用されないテスト専用Ｃｏｌｕｍｎ−ＡＤＣをさらに設けてもよい。各Ｃｏｌｕｍｎ−ＡＤＣのレイアウトは同一であるため、テスト専用Ｃｏｌｕｍｎ−ＡＤＣを設けても、製造コストの増大は殆どない。また、テスト専用Ｃｏｌｕｍｎ−ＡＤＣを設けた場合であっても、メモリ２４および出力値演算回路３４から出力されるデジタルデータの出力形式は、イメージセンサ２０の画素データの出力形式と等価であることが望ましい。
【００７４】
〔実施形態２〕
本発明の他の実施形態について図６および図７に基づいて説明すると以下の通りである。上述の実施形態１では、測定部３０をＬＳＩチップ内に設けていたが、本実施形態では、測定部３０に相当する機能をＬＳＩチップの外部に設けた構成について説明する。
【００７５】
図６は、本実施形態に係るＶＣＭ−ＤＡＣの測定方法を示す概略図である。同図では、ＬＳＩチップ上にＶＣＭドライバ１０ａがＣＭＯＳイメージセンサ２０と共に搭載されている一方、ＶＣＭドライバ１０ａのＶＣＭ−ＤＡＣの性能を測定するための測定部３０ａは、ＬＳＩチップの外部に設けられている。テスト時に、ＶＣＭドライバ１０ａのＶＣＭ−ＤＡＣの出力が、ＣＭＯＳイメージセンサ２０のＣｏｌｕｍｎ−ＡＤＣ２１に入力される点は、図１に示す構成と同様である。
【００７６】
図７は、ＶＣＭドライバ１０ａ、ＣＭＯＳイメージセンサ２０および測定部３０ａの構成を示す回路図である。ＶＣＭドライバ１０ａは、図２に示すＶＣＭドライバ１０において、スイッチＳＷ２の代わりにスイッチＳＷ６を設けた構成である。測定部３０ａは、図２に示す測定部３０において、さらに処理指示回路３５およびスイッチＳＷ７を設けた構成である。なお、図２に示すスイッチＳＷ５は任意であるが、図７においては図示していない。
【００７７】
処理指示回路３５は、ＶＣＭ−ＤＡＣ１１に入力されるテスト用デジタル信号の内容を決定する回路である。テスト時には、スイッチＳＷ７がＯＮとなり、処理指示回路３５からの指示内容は、初期値演算回路３１およびデジタルコード出力回路４０に出力される。初期値演算回路３１では、当該指示内容に基づき、比較回路２１２に入力されるランプ信号の初期値を算出する。デジタルコード出力回路４０は、上記指示内容に基づき、ＶＣＭ−ＤＡＣ１１に入力されるテスト用デジタル信号を生成する。
【００７８】
ＶＣＭ−ＤＡＣ１１からのアナログ信号は、ＣＭＯＳイメージセンサ２０において図２に示す構成と同様にＡＤ変換され、出力値演算回路３４に出力される。出力値演算回路３４は、補正デジタルデータを生成し、補正デジタルデータをテスト用デジタル信号と比較することで、ＶＣＭ−ＤＡＣ１１の性能を測定する。
【００７９】
本実施形態においても、測定部３０ａにＡＤＣを設ける必要はないので、ＶＣＭ−ＤＡＣ１１の性能の測定コストを抑えることができる。
【００８０】
〔実施形態の総括〕
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
本発明は、ＶＣＭ−ＤＡＣだけでなく、イメージセンサと共にＬＳＩチップに搭載されるあらゆるＤＡＣの性能の測定に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るＶＣＭ−ＤＡＣの測定方法を示す概略図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係るＶＣＭ−ＤＡＣの測定方法におけるＶＣＭドライバ、ＣＭＯＳイメージセンサおよび測定部の構成を示す回路図である。
【図３】上記ＣＭＯＳイメージセンサのランプユニットから入力されるランプ信号の一例を示す波形図である。
【図４】上記測定部のＤＡＣから入力されるランプ信号の一例を示す波形図である。
【図５】上記測定部のＤＡＣから入力されるランプ信号の他の例を示す波形図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係るＶＣＭ−ＤＡＣの測定方法を示す概略図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係るＶＣＭドライバ、ＣＭＯＳイメージセンサおよび測定部の構成を示す回路図である。
【図８】従来のＶＣＭ−ＤＡＣの測定方法を示す概略図である。
【図９】従来の測定方法におけるＶＣＭドライバおよび測定部の構成を示す回路図である。
【図１０】図９に示す測定部のＡＤＣの構成を示すブロック図である。
【図１１】（ａ）は、図１０に示すＡＤＣの比較器に入力されるアナログ信号Ｖ１・Ｖ２を示す波形図であり、（ｂ）は、当該比較器から出力される２値信号Ｖ３を示す波形図である。
【符号の説明】
【００８３】
１１    ＶＣＭ−ＤＡＣ（ＤＡ変換器）
２０    イメージセンサ（固体撮像装置）
２１    Ｃｏｌｕｍｎ−ＡＤＣ（Ｃｏｌｕｍｎ−ＡＤ変換器）
２１２  比較器（比較手段）
２１３  ラッチ回路（決定手段）
２１４  カウンタ回路（決定手段）
【図１】
2010041520.tif 000003
【図２】
2010041520.tif 000004
【図３】
2010041520.tif 000005
【図４】
2010041520.tif 000006
【図５】
2010041520.tif 000007
【図６】
2010041520.tif 000008
【図７】
2010041520.tif 000009
【図８】
2010041520.tif 000010
【図９】
2010041520.tif 000011
【図１０】
2010041520.tif 000012
【図１１】
2010041520.tif 000013