本發(fā)明屬于微光測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種低照度CMOS芯片性能測(cè)試系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

低照度CMOS芯片性能測(cè)試的主要參數(shù)有信噪比、動(dòng)態(tài)范圍、缺陷像元、電子電壓轉(zhuǎn)換增益、暗電流、飽和輸出電流、滿阱電荷、讀出噪聲、響應(yīng)率、均勻性等，CMOS器件具有空間抗輻射能力強(qiáng)、動(dòng)態(tài)范圍大、讀出速度快、成本低、體積小、重量輕、集成度高、功耗低等優(yōu)點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)晝夜觀察、數(shù)字化傳輸、存儲(chǔ)功能，廣泛應(yīng)用于車載/盔載圖像融合系統(tǒng)、槍瞄系統(tǒng)、激光制導(dǎo)、安防監(jiān)控等眾多領(lǐng)域，逐漸成為主要的固體成像器件，因此對(duì)低照度CMOS器件的測(cè)試也變得尤為重要。

目前國內(nèi)外對(duì)低照度CMOS性能測(cè)試的研究成果較少。發(fā)明專利201510732802.6公開了一種低照度CMOS信噪比測(cè)試裝置，該測(cè)試裝置只能用來測(cè)試低照度CMOS的信噪比，且只能靠手動(dòng)調(diào)節(jié)光闌來對(duì)光照度進(jìn)行調(diào)節(jié)，操作繁瑣且誤差較大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種低照度CMOS芯片性能測(cè)試系統(tǒng)。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案為：一種低照度CMOS芯片性能測(cè)試系統(tǒng)，包括鹵鎢燈光源、電動(dòng)狹縫、第一積分球、可變孔徑光闌、第二積分球、暗箱、待測(cè)低照度CMOS芯片、光照度計(jì)和計(jì)算機(jī)；

所述電動(dòng)狹縫設(shè)置在鹵鎢燈光源和第一積分球入光面之間，所述可變孔徑光闌設(shè)置在第一積分球出光面與第二積分球入光面之間，第二積分球的出光面連接暗箱入口，暗箱內(nèi)置待測(cè)低照度CMOS芯片，低照度CMOS芯片輸出端連接計(jì)算機(jī)，第二積分球出光面所在球壁上設(shè)有兩個(gè)窗孔，用于連接光照度計(jì)上的硅光電池和倍增管，所述光照度計(jì)用于讀取入射到低照度CMOS芯片光敏面的光照度；

鹵鎢燈光源發(fā)出的光線經(jīng)過電動(dòng)狹縫對(duì)光照度進(jìn)行衰減，狹縫大小由計(jì)算機(jī)控制，衰減后的光入射到第一積分球內(nèi)，第一積分球出射光再次經(jīng)過可變孔徑光闌進(jìn)行二次衰減，經(jīng)過二次衰減的光入射到第二積分球內(nèi)，通過第二積分球使光均勻入射到暗箱內(nèi)低照度CMOS芯片的光敏面上，低照度CMOS芯片后端連接計(jì)算機(jī)，所述計(jì)算機(jī)用于對(duì)低照度CMOS芯片輸出信號(hào)進(jìn)行視頻采集。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)為：

(1)本發(fā)明采用雙積分球，電動(dòng)狹縫和孔徑光闌組成的積分球光源系統(tǒng)，可獲得10^-7～10³Lx，均勻性不小于96％的面均勻光源；(2)本發(fā)明采用電動(dòng)狹縫和可變孔徑光闌實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出光源照度的精密調(diào)節(jié)，使用計(jì)算機(jī)控制電動(dòng)狹縫大小，并能實(shí)時(shí)觀測(cè)在調(diào)節(jié)過程中入射到低照度CMOS芯片的光源的照度，實(shí)現(xiàn)色溫恒定下照度的連續(xù)變化，具有穩(wěn)定性和重復(fù)性好的特點(diǎn)；(3)本發(fā)明暗箱采用拐角結(jié)構(gòu)，避免雜散光從棱角進(jìn)入暗箱；(4)本發(fā)明使用的照度計(jì)可測(cè)量10^-9lx到上萬lx范圍內(nèi)的光源并可與計(jì)算機(jī)通信，在計(jì)算機(jī)上實(shí)時(shí)顯示測(cè)得的照度值；(5)傳統(tǒng)照度計(jì)需要將探頭放置在第二積分球的出光面，在不同照度下性能測(cè)試時(shí)，需來回交換照度計(jì)探頭和待測(cè)芯片，操作復(fù)雜且增大誤差，而本發(fā)明使用的照度計(jì)可實(shí)時(shí)檢測(cè)照度，無需改變待測(cè)芯片位置。

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的低照度CMOS芯片綜合性能測(cè)試系統(tǒng)原理示意圖。

具體實(shí)施方式

結(jié)合圖1，本發(fā)明的一種低照度CMOS芯片性能測(cè)試系統(tǒng)，包括鹵鎢燈光源1、電動(dòng)狹縫2、第一積分球3、可變孔徑光闌4、第二積分球5、暗箱6、待測(cè)低照度CMOS芯片、光照度計(jì)7和計(jì)算機(jī)8；

所述電動(dòng)狹縫2設(shè)置在鹵鎢燈光源1和第一積分球3入光面之間，所述可變孔徑光闌4設(shè)置在第一積分球3出光面與第二積分球5入光面之間，第二積分球5的出光面連接暗箱6入口，暗箱6內(nèi)置待測(cè)低照度CMOS芯片，低照度CMOS芯片輸出端連接計(jì)算機(jī)8，第二積分球5出光面所在球壁上設(shè)有兩個(gè)窗孔，用于連接光照度計(jì)7上的硅光電池和倍增管，所述光照度計(jì)7用于讀取入射到低照度CMOS芯片光敏面的光照度；

鹵鎢燈光源1發(fā)出的光線經(jīng)過電動(dòng)狹縫2對(duì)光照度進(jìn)行衰減，狹縫大小由計(jì)算機(jī)8控制，衰減后的光入射到第一積分球3內(nèi)，第一積分球3出射光再次經(jīng)過可變孔徑光闌4進(jìn)行二次衰減，經(jīng)過二次衰減的光入射到第二積分球5內(nèi)，通過第二積分球5使光均勻入射到暗箱6內(nèi)低照度CMOS芯片的光敏面上，低照度CMOS芯片后端連接計(jì)算機(jī)8，所述計(jì)算機(jī)8用于對(duì)低照度CMOS芯片輸出信號(hào)進(jìn)行視頻采集。

由鹵鎢燈光源1、電動(dòng)狹縫2、第一積分球3、孔徑光闌4和第二積分球5組成的積分球光源系統(tǒng)產(chǎn)生的光的輻射照度為10^-7～10³Lx，面均勻性不小于96％。

光照度計(jì)7主要由硅光電池、倍增管、高壓電源控制模塊和電流采集模塊組成；

所述硅光電池和倍增管設(shè)置在第二積分球5出光面所在球壁上的兩個(gè)窗孔上，分別用于探測(cè)不同照度下的光源，所述高壓電源控制模塊用于對(duì)倍增管施加電壓，所述電流采集模塊用于采集硅光電池或倍增管產(chǎn)生的電流。

所述硅光電池用于探測(cè)光照度大于等于1lx的光源，所述倍增管探測(cè)光照度10^-9lx～1lx的光源。在使用前根據(jù)硅光電池的電流特性標(biāo)定電流值對(duì)應(yīng)的照度值。在自動(dòng)模式下，當(dāng)所測(cè)光照度大于等于1lx時(shí)，光電倍增管不加電壓，僅通過硅光電池對(duì)光信號(hào)進(jìn)行探測(cè)，得到當(dāng)前光照度值。當(dāng)所測(cè)光照度小于1lx時(shí)，通過高壓電源控制模塊對(duì)倍增管施加電壓，倍增管探測(cè)放大后的光信號(hào)，在已標(biāo)定的情況下得到此時(shí)入射光照度值。

本發(fā)明基于上述結(jié)構(gòu)，測(cè)試系統(tǒng)工作原理為：

將低照度CMOS芯片置于暗箱中，并調(diào)整夾具高度，使芯片焦平面和積分球出光口位于同一水平面，調(diào)整鹵鎢燈光源電源電壓，鹵鎢燈光源供電電壓為6V，功率為10W。將鹵鎢燈光源預(yù)熱幾分鐘，使產(chǎn)生的光源穩(wěn)定。當(dāng)光源色溫穩(wěn)定在2856K左右時(shí)，開始進(jìn)行低照度CMOS芯片綜合性能測(cè)試。

以1lx光照度作為低照度CMOS芯片測(cè)試條件，通過調(diào)節(jié)電動(dòng)狹縫和可變孔徑光闌，對(duì)光照度進(jìn)行精密調(diào)節(jié)。

照度為1lx的均勻光照射在低照度CMOS芯片的光敏面上，利用計(jì)算機(jī)設(shè)置增益和曝光時(shí)間，同時(shí)利用計(jì)算機(jī)對(duì)低照度CMOS芯片的輸出信號(hào)進(jìn)行采集，連續(xù)采集100幀圖像的灰度信號(hào)，并將它轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)。

測(cè)試讀出噪聲、暗均勻性、暗電流和暗響應(yīng)率參數(shù)時(shí)，關(guān)閉光源，盡量避免外界光干擾，設(shè)置一定曝光時(shí)間，同樣利用計(jì)算機(jī)對(duì)低照度CMOS芯片的輸出信號(hào)進(jìn)行采集，連續(xù)采集100幀圖像的灰度信號(hào)，并將它轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)。

計(jì)算機(jī)根據(jù)參數(shù)計(jì)算公式，計(jì)算得到低照度CMOS芯片在1lx光照下，不同曝光時(shí)間下對(duì)應(yīng)的參數(shù)的值。