(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
列出力回路の組込み自己テスト設備を備えたＸ−Ｙ方向二次元のアドレス可能な画像センサであって、
複数の行と列に配置され、Ｘ−Ｙ方向二次元のアドレス可能な画像センサを構成する複数のピクセルと、
複数の列出力回路と、
注入行として使用される少なくとも一つの行と、
前記注入行のピクセルの列出力回路への出力を可能にする選択手段と、
前記注入行のピクセルに対して印加される電圧を変更する手段と、
を有し、
前記注入行は、交互に配置された明ピクセル群と暗ピクセル群からなり、かつ、前記明ピクセル群あるいは暗ピクセル群の連続する数が変化し、
前記変更する手段は、前記暗ピクセル群にアース電圧あるいはリセット電圧を印加する
ことを特徴とする画像センサ。
【請求項２】
請求項１記載の画像センサにおいて、
前記暗ピクセル群の連続する数は順次増大するように配置される
ことを特徴とする画像センサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体を基盤とする画像探知装置に関し、さらに特にＸ−Ｙ方向二次元にアドレス可能なピクセル配列に対するカラム出力回路を用いて使用するための方法と装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
Ｘ−Ｙ方向二次元にアドレス可能な画像装置に関しては多数の従来技術の教示があり、それらは受動ピクセルセンサー（ＰＰＳ）装置、あるいは能動ピクセルセンサー装置（ＡＰＳ）であり得る半導体を基盤とする画像装置である。その差異はＰＰＳ装置はピクセル毎の基準で配置された能動回路要素（増幅器のうような）を提供しない点にある。その代わりに、ＰＰＳ装置は一般的にピクセルから直接にカラムバス（母線）に出力する。他方、ＡＰＳ装置は一般的にピクセル毎の基準で増幅器を提供する。ＣＭＯＳ能動ピクセル画像センサーは最近商業化されて多くの適用において荷電結合装置（ＣＣＤ）を補足し、またこれに取って代っている。ＣＭＯＳ画像センサーは低出力操作において利点があり、チップ上のシグナル処理に組込むことが出来て、機能を制御して低価格の携帯画像装置を必要とするシステムに適切化することが出来る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
多重カラム回路は極めて頻繁に用いられてピクセルシグナルを処理しそれと平行して低出力操作を達成する。ＰＰＳ装置においては、カラム回路はピクセルデータを直接受信し、それを多重化同時伝達様式でアナログからディジルへの変換（ＡＤＣ）が行われ得る迄保持する。ＡＰＳ装置においては、カラム回路は単純なマルチプレクサの機能を行うのみならず、相関二重抽出（ＣＤＳ）をもアナログディジタル変換の前に追加的に達成する。一般的に、これらの機能を遂行するためにＰＰＳ及びＡＰＳ画像センサー装置と同じチップ内に用意されたカラム出力回路は、所定の電圧レベルの荷電の注入用に設計された行（ｒｏｗ）に限定されていた。これらのアナログ注入あるいは荷電はカラム出力回路の特徴を決定するために用いられる。従来技術のＰＰＳ及びＡＰＳ装置によって用いられているようなこれらのチップ上の注入回路にはカラム出力回路の空間的に変化する周期応答或いは時間的応答の特徴の分析を提供しないという欠点がある。
【０００４】
これら前述の論議から、従来の技術には、カラム出力回路の特徴を空間的に変化する周期刺激に対する応答として特徴の分析を用意するための方法と装置に対する技術に不足な点があることは容易に明らかであろう。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は空間的に変化する周期刺激に対する応答としてカラム出力回路の特徴の分析を規定する方法と装置を開示することによって当技術内の上記の要望にを取り組むものである。好適な実施の形態は、明と暗との連続するピクセルの数を変えることにより明暗の期間を変更して明暗のピクセルを交互させることを説明している。従って、本発明はチップ上のアナログ注入シグナルを用いることによってＸ−Ｙ方向二次元にアドレス可能な画像センサーに組込まれた多重平行出力カラム回路の効率的なテストを達成するための技術と構築デザインを提供する。本発明は特にピン状の光ダイオードを組込んだ相補型金属酸化物膜半導体（ＣＭＯＳ）の能動ピクセルセンサー（ＡＰＳ）技術を用いて組み立てられた高いこま速度の画像センサーに対する高速出力カラムＣＤＳ回路のテストに有用である。本発明の技術は、いかなる外的な時間的に変化する入力シグナルの適用を必要とせずに注入に対する出力応答のみを測定することによってアナログ形、或いはディジタルビットで出力シグナルを観察することにより出力カラム回路の周期応答をテストすることを可能にする。固定されたタイミング時計の周期を用いることにより、空間的変化に対する応答は次いで時間的周期応答に翻訳出来るように指示される。
【０００６】
これらの特徴は、Ｘ−Ｙ方向二次元のアドレス可能な画像センサーを形成するための複数行と複数のカラム（列）に配置された複数のピクセルと、複数のカラム出力回路と、少なくとも注入行として使用される一つの行と、この注入行は電気的に所定のシグナルレベルに連結されており、注入行にあるピクセルがカラム出力回路に出力することが出来るようにする選択手段と、及び注入行のピクセルに適用される所定のシグナルレベルを変更するための手段とから成る内蔵のカラム出力回路の自己テスト設備を備えたＸ−Ｙ方向二次元のアドレス可能な画像センサーによって本発明内に提供される。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図２（ａ），（ｂ），（ｃ）及び（ｄ）を参照して、外的な機能発生器を使用することなく画像探知装置２０内のカラム出力回路２４の周波数応答の特性決定を達成出来る方法と装置が説明されている。このことは好適な実施の形態において、アナログ注入行２２内の暗ピクセル群２３を画像センサーのグランド或いはリセットレベルに選択的に接続し、一方、明ピクセル２５の相補群はアースするか一定のリセットレベルに保つもとによって暗ピクセル２３に転換されることなく固定されたアナログシグナル２１を受信することが可能とすることによって達成される。好適な実施の形態内では、暗ピクセル群２３はある所定のレベル（アースされているか、或いはあるリセット電圧に接続）におかれて、数が増大する順序に配列されている。このようにして、アナログ注入行２２は、増大或いは減少する周波数を持つ一連の方形波としてシグナルを出力する（チップシグナルにに類似）。この一連の方形波の振幅は、外的に供給され得る、或いは、高（または明）レベルを表わすためにチップ上の参照電圧発生器から供給され得る高シグナルとアースまたはリセットレベルとの間にある。リセットレベルは各ピクセルのリセットトランジスターゲートを電力供給源あるいはＶＤＤの高位側に接続することによって得られる。
【０００８】
従って、本発明はチップ上のシグナルを用いることによってＸ−Ｙ方向二次元でアドレス可能な画像探知器に組み込まれた多重平行出力カラム回路の効率的なテストを達成するための技法と構造デザインを提供する。本発明は特にピン状の光ダイオードを組み込み相補型金属酸化物膜半導体（ＣＭＯＳ）の活性ピクセルセンサー（探知器）（ＡＰＳ）の技術を用いて組み立てられた高いこま速度の画像センサーに対する高速出力カラムＣＤＳ回路の検査に有用である。この技法は、もし、チップ上のＡＤＣが如何なる外的な入力シグナルを適用することなく用いられるならば、出力シグナルをアナログ形、或いはディジタルビットとして観察することによって出力カラム回路の周波数応答の検査を可能にする。本発明は、本発明の空間的に変化する教示が有効であるカラム出力回路２４内における所定のタイプの装置内（ＣＤＳ回路構成、マルチプレクサ及び増幅器を含むがこれらに限定されない）で、カラム出力回路２４を検査するためのＰＰＳ（受動ピクセルセンサー）装置にも適用することが出来る。空間的に変化する技術は時間的に変動する入力の結果として状態を変化する回路の能力を検査することが出来る。
【０００９】
図２（ａ）について、本発明はカラム出力回路２４の特性を空間的に変動する周波数の刺激に対する応答として分析するための方法と装置を提供する。図２（ａ）に示されているように好適な実施の形態は、空間的に変動する周波数の刺激が同一チップ上で一連の暗ピクセル２３と交互する一連の明ピクセルを創生することによって画像探知装置２０として配置され得ることを示している。図２（ａ）に示されているように、明ピクセル２５と暗ピクセル２３の交代期間は、明或いは暗である連続するピクセルの数を変えることによって変更されて、空間的な間隙を変えることに基づく周波数となる。
【００１０】
Ｘ−Ｙ方向二次元のアドレス可能な画像センサーにおいて、多重カラム回路は低出力で、及び／或いは高速度の出力を達成するために使用される。これらのカラム回路は一般的に平行様式で適用されて画像要素（ピクセル）を選択された出力行内で処理する。一般的には、各カラムに対して個別のカラム出力回路があり、少なくとも各カラムに対するピクセル値を維持する多重回路が存在するが、しかしながら、追加のカラム処理回路を組み合わせ得ることは当業者には明らかであろう。従って、隣接するピクセルは、一般的に、処理技術の変異及び／或いは配置（レイアウト）の差異によって互いに幾分異なる独立した出力回路を通じて出力される。捉えられた画像に固定のパターンノイズ（ＦＰＮ）を加えるこれらの変異を特徴づけることが望ましい。しかしながら、このＦＰＮは、カラムの（構成）部分であり得るＣＤＳ回路を使用することにより、或いは外的にアナログまたはディジタル処理回路で除去することが出来る。
【００１１】
図１（ａ），（ｂ）及び（ｃ）に図示されている画像探知器（センサー）１０は、チップテスト回路を提供するために従来から適用されているアプローチ（接近方法）を持つ。この接近方法は、一般的に正常の使用ではカラム出力回路に適用されるピクセルからの光学的応答の代わりに使用される既知のアナログシグナルの電気的注入によってピクセルの全行を修飾する。このことは図１（ｂ）に示されており、種々のアナログシグナルレベルがアナログ注入ピクセル行１２に注入されてカラム出力回路１４内でピクセル配列１６内のピクセルの代わりに用いることが出来る。従って、カラム出力回路１４への入力は一定であり、カラム出力回路１４の平均転移の特性は、一旦カラムの固定パターンノイズ（ＦＰＮ）を除去すれば測定することが出来る。しかしながら、この方法は、チップ上に供給されるテスト回路による一過性の時間によって変動する応答の特徴付けを可能にはしない。時間によって変動するシグナルを受信するためには、可変周波数出力を持つ外的な機能発生器が、チップ上のテスト回路構成を介して注入され得る固定アナログシグナル１１の代わりをすることが必要である。
【００１２】
本発明は図２（ａ）から（ｄ）に示され且つ前記の様に外部の機能発生器を必要とせずにチップ上に時間的に変動するシグナルを提供する。本発明の方法はチップ上のテスト回路によって一過性の時間的に変化する応答の特徴付けを可能にする。時間的に変化するシグナルの供給は外部の回路構成を要せずに行われる。
本発明のアナログ注入ピクセル行２２の可変周波数出力はチップ上のテスト回路構成を介して注入されて従来技術の装置によって慣習的に用いられている固定アナログシグナル１１にとって代わる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  固定されたアナログシグナルを注入行に提供する従来技術装置のブロック模式図である。
【図２】  本発明の好適な実施の形態内の注入行に適用された空間的に変化するシグナルを説明する同様のブロック模式図である。
【符号の説明】
１０  画像探知器（センサー）、１１  固定アナログシグナル、１２  アナログ注入ピクセル行、１４  カラム出力回路、１６  ピクセル配列、２０  画像探知装置、２１  固定アナログシグナル、２２  アナログ注入ピクセル行、２３  暗ピクセル、２４  カラム出力回路、２５  明ピクセル。
【図１】
0004656753.tif 000002
【図２】
0004656753.tif 000003