本發(fā)明涉及傳感器測(cè)試領(lǐng)域，特別涉及到一種用于cmos傳感器的測(cè)試方法。

背景技術(shù)：

采用新工藝做的cmos傳感器一般需要對(duì)電路和像素性能進(jìn)行評(píng)估，以便后續(xù)用該工藝進(jìn)行批量生產(chǎn)。既然要對(duì)電路和像素性能進(jìn)行評(píng)估測(cè)試，那么就需要進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，然后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行換算得出想要的數(shù)據(jù)。評(píng)估電路和像素性能是一個(gè)很重要的環(huán)節(jié)，測(cè)試芯片數(shù)量比較多，可能幾十顆甚至上百顆，且每顆芯片需要抓拍很多圖片進(jìn)行分析，工作量還是比較大的，每顆測(cè)試的條件要保持一致，測(cè)試環(huán)境需放置密封的光箱內(nèi)，通過(guò)該控制系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和運(yùn)算。

現(xiàn)有的測(cè)試系統(tǒng)通常只能對(duì)cmos傳感器的電路和像素性能單一進(jìn)行測(cè)試，并且只能測(cè)試一個(gè)cmos傳感器芯片。其存在測(cè)試功能少、測(cè)試數(shù)量少的技術(shù)問(wèn)題。因此，提供一種測(cè)試功能齊全、測(cè)試芯片數(shù)量多、使用方便的測(cè)試系統(tǒng)就很有必要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是現(xiàn)有技術(shù)中存在的測(cè)試功能少、測(cè)試芯片數(shù)量少的技術(shù)問(wèn)題。提供一種新的用于cmos傳感器的測(cè)試系統(tǒng)，該測(cè)試系統(tǒng)具有測(cè)試功能齊全、能夠一次進(jìn)行多芯片測(cè)試的特點(diǎn)。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，采用的技術(shù)方案如下：

一種用于cmos傳感器的測(cè)試系統(tǒng)，所述測(cè)試系統(tǒng)包括提供平行光的平行光燈箱；數(shù)量為n的無(wú)鏡頭cmos傳感器，所述無(wú)鏡頭cmos傳感器測(cè)試時(shí)與所述平行光位置對(duì)應(yīng)；與所述無(wú)鏡頭cmos傳感器連接的測(cè)試板，所述測(cè)試板包括用于采集信號(hào)數(shù)據(jù)的圖像傳感器；所述無(wú)鏡頭cmos傳感器及測(cè)試板均固定于測(cè)試板固定板，所述測(cè)試板固定板固定連接于升降臺(tái)；所述測(cè)試板通過(guò)usb2.0均與控制單元連接，所述控制單元還與升降臺(tái)連接，所述控制單元通過(guò)usb電纜及串口與上位機(jī)連接；所述測(cè)試系統(tǒng)中上位機(jī)位于密封光箱外，測(cè)試系統(tǒng)其余部分放置于密封光箱內(nèi)；所述上位機(jī)通過(guò)串口控制控制單元進(jìn)行升降臺(tái)位置、平行光燈箱及usb線纜通道選擇；所述無(wú)鏡頭cmos傳感器數(shù)量與測(cè)試板數(shù)量、測(cè)試板固定板數(shù)量均相同；其中，n為正整數(shù)。

上述技術(shù)方案中，為優(yōu)化，進(jìn)一步地，所述控制單元包括mcu控制板及usb線路開(kāi)關(guān)，所述mcu控制板用于控制升降臺(tái)位置及平行光燈箱，所述usb線路開(kāi)關(guān)用于選擇usb線纜通道。

進(jìn)一步地，所述平行光燈箱為dnp燈箱。

進(jìn)一步地，所述usb2.0包括vbus、usb_dp、usb_dp、gnd四根數(shù)據(jù)線，用于對(duì)應(yīng)cmos傳感器的d0～d7、hs、vs、像素、clk、sda、sck、pwdn數(shù)據(jù)線。

進(jìn)一步地，所述n＝3。

本發(fā)明還提供一種用于cmos傳感器的測(cè)試系統(tǒng)的使用方法，包括：

(1)將無(wú)鏡頭cmos傳感器裝配在測(cè)試板上，測(cè)試板固定在固定架上，放置密封暗箱內(nèi)；

(2)上位機(jī)通過(guò)串口發(fā)送指令給控制單元，打開(kāi)平行光燈箱，調(diào)節(jié)升降臺(tái)位置，將包括無(wú)鏡頭cmos傳感器的測(cè)試板依次對(duì)準(zhǔn)dnp燈箱，控制單元控制相應(yīng)usb線纜與上位機(jī)連通，接通測(cè)試板，完成后控制單元反饋指令到上位機(jī)，上位機(jī)通過(guò)控制單元初始化測(cè)試板上的無(wú)鏡頭cmos傳感器芯片參數(shù)，

(3)設(shè)定曝光時(shí)間值，連續(xù)拍100張圖片后，按照預(yù)定的路徑保存每組曝光時(shí)間所采集的100張圖片為一個(gè)文件夾，上位機(jī)發(fā)送指令，關(guān)掉光源；設(shè)置光照為全黑dark，拍5張圖片后；

(4)打開(kāi)光源，曝光時(shí)間增大，重復(fù)步驟(3)直到曝光時(shí)間最大，完成芯片數(shù)據(jù)采集，進(jìn)入步驟(5)；

(5)啟動(dòng)數(shù)據(jù)處理程序處理芯片數(shù)據(jù)；

(6)重復(fù)步驟(2)-(5)，測(cè)試板上無(wú)鏡頭cmos傳感器均測(cè)試完畢后進(jìn)入步驟(7)；

(7)打開(kāi)密封暗箱，取出無(wú)鏡頭cmos傳感器，進(jìn)行下一輪測(cè)試。

上述技術(shù)方案中，為優(yōu)化，進(jìn)一步地，所述步驟(2)中無(wú)鏡頭cmos傳感器芯片參數(shù)包括數(shù)據(jù)輸出格式、pga增益、adc范圍、低8bit輸出及曝光時(shí)間。

進(jìn)一步地，所述低8bit輸出為高8bit輸出。

進(jìn)一步地，所述步驟(5)包括：

(a)設(shè)置路徑，讀取當(dāng)前文件100張圖片，求均值mean_illumination；

(b)根據(jù)全黑dark下的5張圖片，求均值mean_dark；

(c)根據(jù)公式mean_output＝mean_illumination–mean_dark計(jì)算出mean_output值；

(d)根據(jù)100張圖片疊加得到均值圖片，對(duì)所述均值圖片求標(biāo)準(zhǔn)偏差得出fpn數(shù)據(jù)；

(e)對(duì)每個(gè)像素對(duì)應(yīng)的100個(gè)值求標(biāo)準(zhǔn)方差，將所述標(biāo)準(zhǔn)方差平均后得到隨機(jī)噪聲值；

(f)保存所述fpn數(shù)據(jù)，隨機(jī)噪聲值用于繪制光電曲線。

本發(fā)明通過(guò)集成多個(gè)數(shù)據(jù)采集裝置分別采集無(wú)鏡頭cmos傳感器的數(shù)據(jù)，通過(guò)上位機(jī)獲取該數(shù)據(jù)后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，完成一次性測(cè)試多個(gè)無(wú)鏡頭cmos傳感器。該方案通過(guò)采用固定在升降臺(tái)上的多個(gè)測(cè)試板，每個(gè)測(cè)試板上設(shè)有用于數(shù)據(jù)采集的圖像處理器，圖像處理器通過(guò)控制單元連接到上位機(jī)。相應(yīng)的，上位機(jī)通過(guò)控制單元依次選擇測(cè)試板測(cè)試對(duì)應(yīng)的無(wú)鏡頭cmos傳感器。在數(shù)據(jù)處理部分，本發(fā)明通過(guò)采用均值疊加法進(jìn)行計(jì)算。由于輸出數(shù)據(jù)格式是rawdata，每個(gè)像素由四個(gè)分量組成，分別是r、g1、g2、b。根據(jù)公式算出四個(gè)分量的標(biāo)準(zhǔn)方差值：

r＝{[∑(xi-x))^2]/n}^(1/2)

g1＝{[∑(xi-x))^2]/n}^(1/2)

g2＝{[∑(xi-x))^2]/n}^(1/2)

b＝{[∑(xi-x))^2]/n}^(1/2)

其中，x是平均值，xi是第i個(gè)數(shù)據(jù)。

對(duì)每個(gè)像素對(duì)應(yīng)的100個(gè)值求標(biāo)準(zhǔn)方差值，將標(biāo)準(zhǔn)方差值求平均得到隨機(jī)噪聲值，同理也得到四個(gè)分量的隨機(jī)噪聲值，四個(gè)分量包括f、g1、g2及r。將得到的數(shù)據(jù)，保存到excel中，如圖3：

得出的fpn和temporalnoise單位是lsb，需將單位折算為伏特或電子才有物理意義。折算電壓值公式(單位mv):lsb*adc_range/cds增益/1024/pga增益。是8bit輸出，除以1024，若是高8bit輸出則除以256。折算成電壓數(shù)據(jù)后，可以繪制光電曲線，通過(guò)曲線方式來(lái)判定芯片電路和像素的性能是好是壞。該數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)得到圖片，還可計(jì)算其他的數(shù)據(jù)，包括：

靈敏度：

信噪比：

光響應(yīng)不一致：

變頻增益：

滿阱電荷：

本發(fā)明的有益效果：

效果一，一次性進(jìn)行多個(gè)無(wú)鏡頭cmos傳感器測(cè)試，提高設(shè)備利用率；

效果二，一次性進(jìn)行電路及像素功能測(cè)試，增加了功能性；

效果三，降低了成本；

效果四，提高了測(cè)試方便性。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。

圖1，所述測(cè)試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2，所述測(cè)試系統(tǒng)硬件框架示意圖；

圖3，實(shí)施例1中數(shù)據(jù)處理中測(cè)試數(shù)據(jù)示意圖；

圖4，測(cè)試系統(tǒng)軟件拍攝圖片流程示意圖；

圖5，數(shù)據(jù)處理流程示意圖；

圖6，根據(jù)測(cè)試數(shù)據(jù)擬合的光電曲線。

附圖中：1-測(cè)試板，2-平行光，3-平行光燈箱，4-密封暗箱，5-升降臺(tái)。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

實(shí)施例1，

本實(shí)施例提供一種用于cmos傳感器的測(cè)試系統(tǒng)，如圖1，所述測(cè)試系統(tǒng)包括提供平行光的平行光燈箱，所述平行光燈箱為dnp燈箱；數(shù)量為3的無(wú)鏡頭cmos傳感器，所述無(wú)鏡頭cmos傳感器測(cè)試時(shí)與所述平行光位置對(duì)應(yīng)；與所述無(wú)鏡頭cmos傳感器連接的測(cè)試板，所述測(cè)試板包括用于采集信號(hào)數(shù)據(jù)的圖像傳感器；所述無(wú)鏡頭cmos傳感器及測(cè)試板均固定于測(cè)試板固定架，所述測(cè)試板固定架固定連接于升降臺(tái)；所述測(cè)試板通過(guò)usb2.0均與控制單元連接，所述控制單元還與升降臺(tái)連接，所述控制單元通過(guò)usb電纜及串口與上位機(jī)連接；所述測(cè)試系統(tǒng)中上位機(jī)位于密封光箱外，測(cè)試系統(tǒng)其余部分放置于密封暗箱內(nèi)；所述上位機(jī)通過(guò)串口控制控制單元進(jìn)行升降臺(tái)位置、平行光燈箱及usb線纜通道選擇；所述無(wú)鏡頭cmos傳感器數(shù)量與測(cè)試板數(shù)量、測(cè)試板固定板數(shù)量均相同。

所述控制單元包括mcu控制板及usb線路開(kāi)關(guān)，所述mcu控制板用于控制升降臺(tái)位置及平行光燈箱，所述usb線路開(kāi)關(guān)用于選擇usb線纜通道。

如圖2，每個(gè)cmos傳感器通過(guò)usb2.0連接到圖像傳感器，圖像傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，所述數(shù)據(jù)通過(guò)usb線纜傳輸、控制單元到上位機(jī)。然后，上位機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。數(shù)據(jù)處理的過(guò)程如圖5。

所述usb2.0包括vbus、usb_dp、usb_dp、gnd四根數(shù)據(jù)線，用于對(duì)應(yīng)cmos傳感器的d0～d7、hs、vs、像素、clk、sda、sck、pwdn數(shù)據(jù)線。

如圖4，本實(shí)施例中提供一種用于cmos傳感器的測(cè)試系統(tǒng)的使用方法，包括：

(1)將3個(gè)無(wú)鏡頭cmos傳感器裝配在測(cè)試板上，測(cè)試板固定在固定架上，放置密封暗箱內(nèi)；

(2)如圖4，上位機(jī)通過(guò)串口發(fā)送指令給控制單元，打開(kāi)平行光燈箱，調(diào)節(jié)升降臺(tái)位置，將包括無(wú)鏡頭cmos傳感器的測(cè)試板依次對(duì)準(zhǔn)dnp燈箱，控制單元控制相應(yīng)usb線纜與上位機(jī)連通，接通測(cè)試板，完成后控制單元反饋指令到上位機(jī)，上位機(jī)通過(guò)控制單元初始化測(cè)試板上的無(wú)鏡頭cmos傳感器芯片參數(shù)，包括數(shù)據(jù)輸出格式、pga增益、adc范圍、低8bit輸出及曝光時(shí)間。初始化參數(shù)為rawdata輸出；曝光數(shù)件設(shè)為1行，對(duì)應(yīng)噪聲主要由電路引起；pga增益設(shè)置為8x；adc范圍設(shè)為最小值可提高測(cè)試精度；低8bit輸出，其中低8bit輸出可為高8bit輸出。

(3)如圖4，設(shè)定曝光時(shí)間值，連續(xù)拍100張圖片后，按照預(yù)定的路徑保存每組曝光時(shí)間所采集的100張圖片為一個(gè)文件夾，上位機(jī)發(fā)送指令，關(guān)掉光源；設(shè)置光照為全黑dark，拍5張圖片后；

(4)打開(kāi)光源，曝光時(shí)間增大，重復(fù)步驟(3)直到曝光時(shí)間最大，完成芯片數(shù)據(jù)采集，進(jìn)入步驟(5)；

(5)如圖5，啟動(dòng)數(shù)據(jù)處理程序處理芯片數(shù)據(jù)；

(6)如圖4，上位機(jī)再次發(fā)送串口指令給控制單元，控制升降臺(tái)，將第2個(gè)測(cè)試板對(duì)準(zhǔn)dnp燈箱，同時(shí)將測(cè)試2板上的usb線纜于上位機(jī)相連，上位機(jī)給無(wú)鏡頭cmos傳感器芯片配置參數(shù)，然后拍圖，重復(fù)上述動(dòng)作，直到測(cè)試板3測(cè)試完，打開(kāi)箱子，換上新的三顆芯片進(jìn)行測(cè)試。

其中，每設(shè)置一次曝光時(shí)間就需要拍100張圖，要將三顆芯片全部拍完，也需要一段時(shí)間，可以利用這段時(shí)間，測(cè)試人員可以啟動(dòng)數(shù)據(jù)處理程序?qū)?00張圖片進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，步驟(5)包括：

(a)設(shè)置路徑，讀取當(dāng)前文件100張圖片，求均值mean_illumination；

(b)根據(jù)全黑dark下的5張圖片，求均值mean_dark；

(c)根據(jù)公式mean_output＝mean_illumination–mean_dark計(jì)算出mean_output值；

(d)根據(jù)100張圖片疊加得到均值圖片，對(duì)所述均值圖片求標(biāo)準(zhǔn)偏差得出fpn數(shù)據(jù)，標(biāo)準(zhǔn)方差公式：σ＝{[∑(xi-x))^2]/n}^(1/2)，一組數(shù)據(jù)中的每一個(gè)數(shù)與這組數(shù)據(jù)的平均數(shù)的差的平方的和再除以數(shù)據(jù)的個(gè)數(shù)，再取平方根；由于輸出數(shù)據(jù)格式是rawdata，每個(gè)像素由四個(gè)分量組成，分別是r、g1、g2、b。根據(jù)公式算出四個(gè)分量的標(biāo)準(zhǔn)方差值：

r＝{[∑(xi-x))^2]/n}^(1/2)

g1＝{[∑(xi-x))^2]/n}^(1/2)

g2＝{[∑(xi-x))^2]/n}^(1/2)

b＝{[∑(xi-x))^2]/n}^(1/2)

x是平均值，xi是第i個(gè)數(shù)據(jù)。

(e)對(duì)每個(gè)像素對(duì)應(yīng)的100個(gè)值求標(biāo)準(zhǔn)方差，將所述標(biāo)準(zhǔn)方差平均后得到隨機(jī)噪聲值，保存到excel中，如圖3，途中述方法得出的fpn和temporalnoise單位是lsb，需將單位折算為伏特或電子，折算電壓值公式:lsb*adc_range/cds_gain/1024/pga增益，單位mv；低8bit輸出除以1024，高8bit輸出則除以256；

(f)保存所述fpn數(shù)據(jù)，隨機(jī)噪聲值，折算成電壓數(shù)據(jù)后，用于繪制光電曲線判定芯片電路和像素的性能。

本實(shí)施例中的測(cè)試系統(tǒng)還可以得出靈敏度，信噪比，光響應(yīng)不一致，變頻增益及滿阱電荷：

靈敏度：

信噪比：

光響應(yīng)不一致：

變頻增益：

滿阱電荷：

圖6是根據(jù)所測(cè)得的數(shù)據(jù)擬合的光電曲線。

盡管上面對(duì)本發(fā)明說(shuō)明性的具體實(shí)施方式進(jìn)行了描述，以便于本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠理解本發(fā)明，但是本發(fā)明不僅限于具體實(shí)施方式的范圍，對(duì)本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，只要各種變化只要在所附的權(quán)利要求限定和確定的本發(fā)明精神和范圍內(nèi)，一切利用本發(fā)明構(gòu)思的發(fā)明創(chuàng)造均在保護(hù)之列。