一种图像传感器及其测试方法技术

本发明专利技术提供一种图像传感器及其测试方法，通过在图像传感器的像素阵列中加入测试用的测试像素单元，并通过测试信号发生器对所述测试像素单元发送测试信号，使得模数转换器将测试信号进行转换，如此便可以得到模数转换器的性能参数信息，进而能够将模数转换器的性能界定出来；同时，所述模数转换器还对所述像素单元输出的图像信号进行转换，通过对比测试信号的转换结果和图像信号的转换结果，可以得到所述像素单元的性能参数信息，进而能够将像素单元的性能界定出来，如此一来，解决了现有测试方法无法分别界定像素单元和列级读出电路的性能的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种图像传感器及其测试方法
本专利技术涉及集成电路设计
，特别涉及一种图像传感器及其测试方法。
技术介绍
CMOS图像传感器，又名CIS，已广泛应用于视频、监控、工业制造、汽车、家电等成像领域。现有常用的CIS通常由像素阵列、行选译码驱动器、时序控制器、模数转换器(ADC)和输出信号处理器等几部分组成。CIS的像素阵列由若干个像素单元组成，像素阵列按照逐行的方式在同一个行读周期内将同一行的像素单元进行读取，且同一列的像素单元有一个共用的输出总线，每一输出总线接到ADC上，用于对像素输出进行量化。现有主流的CIS读出电路结构是以列级模数转换器(ADC)为主的读出电路。对于像素阵列较大的CIS，不同位置(不同列、不同行)的像素单元和列级读出电路(即列级ADC)可能存在性能上的差异，这些差异会造成例如噪声、信号线性度差等问题。目前对于噪声或信号线性度的测试一般是通过采集多帧的图像数据进行平均、作差等统计来获得测试结果，但是这种方式难以分别界定像素单元和列级读出电路的性能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种图像传感器及其测试方法，以解决现有测试方法无法分别界定像素单元和列级读出电路的性能的问题。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种图像传感器，所述图像传感器包括：像素阵列、模数转换器和测试信号发生器；所述像素阵列包括N列像素模块，所述模数转换器包括N个模数转换模块，所述像素模块和所述模数转换模块一一通信连接；每列所述像素模块均包含X个像素单元和Y个测试像素单元，每列所述像素模块中的所述测试像素单元的位序均相同，以使不同列中的所述测试像素单元位于同一行；所述测试信号发生器用于产生测试信号，并将所述测试信号传输至所述测试像素单元；所述模数转换模块用于对对应的所述测试像素单元的所述测试信号进行模数转换，以得到与所述测试信号相对应的测试数据，以及，用于对对应的所述像素单元的所述图像信号进行模数转换，以得到与所述图像信号相对应的图像数据；所有所述模数转换模块得到的所述测试数据之间的差异用以比较相应所述模数转换模块之间的性能差异，各所述模数转换模块得到的所述测试数据和所述图像数据的差异用以比较相应所述像素单元之间的性能差异；其中，N、X、Y均为正整数。可选的，在所述的图像传感器中，当所述像素阵列中包含多行所述测试像素单元时，多行所述测试像素单元相邻排布。可选的，在所述的图像传感器中，位于同一行的所述测试像素单元具有一个连接总线，同一行的所述测试像素单元通过所述连接总线与所述测试信号发生器相连。可选的，在所述的图像传感器中，所有所述测试像素单元均连接至同一个所述测试信号发生器，以使所有所述测试像素单元接收同一所述测试信号进行测试。可选的，在所述的图像传感器中，所述图像传感器还包括：行选译码驱动器和时序控制器，所述行选译码驱动器用于将所述像素阵列逐行进行读取；所述时序控制器用于产生时序控制脉冲电压，以控制所述行选译码驱动器对所述像素阵列进行逐行读取，以及控制所述测试信号发生器输出所述测试信号至所述测试像素单元。可选的，在所述的图像传感器中，每个所述测试像素单元的电路结构包括：感光二极管、电荷传输管、复位管、放大管和行选通管；所述感光二极管的正极接地，所述感光二极管的负极与所述电荷传输管的源极相连，所述电荷传输管的栅极与所述复位管的栅极共同连接至电源VDD、漏极与所述复位管的源极相连，所述复位管的漏极与电源VDD相连，所述放大管的漏极与电源VDD相连，所述放大管的栅极与所述测试信号发生器的输出端相连，以接收所述测试信号发生器产生的测试信号，所述放大管的源极与所述行选通管的漏极相连，所述行选通管的栅极与所述行选译码驱动器的输出端相连，以接收所述行选译码驱动器提供的行选通信号，所述行选通管的源极为输出端；所述感光二极管、所述电荷传输管和所述复位管用于保留所述像素单元的整体结构；所述放大管用于在所述行选通信号为高电位时，将所述行选通管导通，以使所述放大管、所述行选通管与到地的电流源形成通路，进而使所述行选通管的源极输出所述测试信号。可选的，在所述的图像传感器中，每个所述像素单元的电路结构包括：感光二极管、电荷传输管、复位管、放大管和行选通管；所述感光二极管的正极接地，所述感光二极管的负极与所述电荷传输管的源极相连，所述电荷传输管的栅极与所述行选译码驱动器的输出端相连，以接收所述行选译码驱动器提供的传输管控制信号，所述电荷传输管的漏极与所述复位管的源极相连并引出悬浮扩散区，所述复位管的栅极与所述行选译码驱动器的输出端相连，以接收所述行选译码驱动器提供的复位管控制信号，所述复位管的漏极与电源VDD相连，所述放大管的漏极与电源VDD相连，所述放大管的栅极与所述悬浮扩散区相连，所述放大管的源极与所述行选通管的漏极相连，所述行选通管的栅极与所述行选译码驱动器的输出端相连，以接收所述行选译码驱动器提供的行选通信号，所述行选通管的源极为输出端；所述感光二极管用于生成光电子；所述电荷传输管用于在所述传输管控制信号为高电压时，将所述光电子转移到所述悬浮扩散区上；所述复位管用于在所述复位管控制信号为高电压时，对所述悬浮扩散区进行复位；所述放大管用于在所述行选通信号为高电位时，将所述行选通管导通，以使所述放大管、所述行选通管与到地的电流源形成通路，进而使所述行选通管的源极输出所述像素单元的图像信号。可选的，在所述的图像传感器中，所述图像传感器具有工作模式和测试模式；当所述图像传感器为工作模式时，所述像素单元输出图像信号，且所述测试像素单元不输出信号；当所述图像传感器为测试模式时，所述像素单元不输出信号，且所述测试像素单元输出测试信号。为解决上述技术问题，本专利技术还提供一种如上任一种所述的图像传感器的像素阵列的测试方法，所述测试方法包括：使所述图像传感器处于测试模式，此时所述像素单元不输出信号，且所述测试像素单元接收所述测试信号发生器产生的测试信号，并输出所述测试信号至与之通信连接的模数转换模块中；所有所述模数转换模块将所述测试信号转换为测试数据；对比所有所述模数转换模块得到的所述测试数据之间的差异，以比较相应所述模数转换模块之间的性能差异；使所述图像传感器处于工作模式，此时所述像素单元输出图像信号，且所述测试像素单元不输出信号；所有所述模数转换模块将所述图像信号转换为图像数据；对比各所述模数转换模块得到的所述测试数据和所述图像数据的差异，以比较相应所述像素单元之间的性能差异。可选的，在所述的测试方法中，所述测试信号的电位遍历最低电位至最高电位，以使所述模数转换模块逐一统计出对应的测试数据，进而得到所述测试数据关于所述测试信号的函数，通过所述函数判断所述模数转换模块的性能。本专利技术提供的图像传感器及其测试方法，通过在图像传感器的像素阵列中加入测试用的测试像素单元，并通过测试信号发生器对所述测试像素单元发送测试信号，使得模数转换器将测试信号进行转换，如此便可以得到模数转换器的信号线性度和信号电压范本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种图像传感器，其特征在于，所述图像传感器包括：像素阵列、模数转换器和测试信号发生器；所述像素阵列包括N列像素模块，所述模数转换器包括N个模数转换模块，所述像素模块和所述模数转换模块一一通信连接；/n每列所述像素模块均包含X个像素单元和Y个测试像素单元，每列所述像素模块中的所述测试像素单元的位序均相同，以使不同列中的所述测试像素单元位于同一行；/n所述测试信号发生器用于产生测试信号，并将所述测试信号传输至所述测试像素单元；/n所述模数转换模块用于对对应的所述测试像素单元的所述测试信号进行模数转换，以得到与所述测试信号相对应的测试数据，以及，用于对对应的所述像素单元的所述图像信号进行模数转换，以得到与所述图像信号相对应的图像数据；所有所述模数转换模块得到的所述测试数据之间的差异用以比较相应所述模数转换模块之间的性能差异，各所述模数转换模块得到的所述测试数据和所述图像数据的差异用以比较相应所述像素单元之间的性能差异；/n其中，N、X、Y均为正整数。/n

【技术特征摘要】
1.一种图像传感器，其特征在于，所述图像传感器包括：像素阵列、模数转换器和测试信号发生器；所述像素阵列包括N列像素模块，所述模数转换器包括N个模数转换模块，所述像素模块和所述模数转换模块一一通信连接；
每列所述像素模块均包含X个像素单元和Y个测试像素单元，每列所述像素模块中的所述测试像素单元的位序均相同，以使不同列中的所述测试像素单元位于同一行；
所述测试信号发生器用于产生测试信号，并将所述测试信号传输至所述测试像素单元；
所述模数转换模块用于对对应的所述测试像素单元的所述测试信号进行模数转换，以得到与所述测试信号相对应的测试数据，以及，用于对对应的所述像素单元的所述图像信号进行模数转换，以得到与所述图像信号相对应的图像数据；所有所述模数转换模块得到的所述测试数据之间的差异用以比较相应所述模数转换模块之间的性能差异，各所述模数转换模块得到的所述测试数据和所述图像数据的差异用以比较相应所述像素单元之间的性能差异；
其中，N、X、Y均为正整数。


2.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，当所述像素阵列中包含多行所述测试像素单元时，多行所述测试像素单元相邻排布。


3.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，位于同一行的所述测试像素单元具有一个连接总线，同一行的所述测试像素单元通过所述连接总线与所述测试信号发生器相连。


4.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所有所述测试像素单元均连接至同一个所述测试信号发生器，以使所有所述测试像素单元接收同一所述测试信号进行测试。


5.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述图像传感器还包括：行选译码驱动器和时序控制器，所述行选译码驱动器用于将所述像素阵列逐行进行读取；所述时序控制器用于产生时序控制脉冲电压，以控制所述行选译码驱动器对所述像素阵列进行逐行读取，以及控制所述测试信号发生器输出所述测试信号至所述测试像素单元。


6.根据权利要求5所述的图像传感器，其特征在于，每个所述测试像素单元的电路结构包括：感光二极管、电荷传输管、复位管、放大管和行选通管；
所述感光二极管的正极接地，所述感光二极管的负极与所述电荷传输管的源极相连，所述电荷传输管的栅极与所述复位管的栅极共同连接至电源VDD、漏极与所述复位管的源极相连，所述复位管的漏极与电源VDD相连，所述放大管的漏极与电源VDD相连，所述放大管的栅极与所述测试信号发生器的输出端相连，以接收所述测试信号发生器产生的测试信号，所述放大管的源极与所述行选通管的漏极相连，所述行选通管的栅极与所述行选译码驱动器的输出端相连，以接收所述行选译码驱动器提供的行选通信号，所述行选通管的源极为输出端；
所述感光二极管、所述电荷传输管和所述复位管用于保留所述像素单元的整体结构；所述放大管用于在所述行选通信号为高电...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡化，王勇，陈飞，陈正，
申请(专利权)人：成都微光集电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51