專利名稱：測(cè)試圖像傳感器的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及用于測(cè)試圖像傳感器的方法和設(shè)備，更具體地說，涉及用靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩種測(cè)試圖案對(duì)單個(gè)圖像傳感器或多個(gè)圖像傳感器進(jìn)行自動(dòng)測(cè)試的方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的圖像傳感器由配置成行和列的、稱為像素的單個(gè)光敏電路所組成的陣列構(gòu)成。同一行像素具有連接它們各自的存取晶體管的控制柵的共用線。數(shù)據(jù)從像素開始，經(jīng)過其存取晶體管到達(dá)數(shù)據(jù)線。每一列像素連接了一條共用數(shù)據(jù)線。
存在一些不同類型的基于半導(dǎo)體的成像器，包括電荷耦合器件(CCD)、光電二極管陣列和互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)成像器。CMOS成像器電路例如包括由像素單元組成的焦平面陣列；每個(gè)像素單元包括光電傳感器，如光電柵、光電導(dǎo)體或置于襯底上的、用于在所述襯底的摻雜區(qū)內(nèi)產(chǎn)生光生電荷的光電二極管。每個(gè)像素單元設(shè)有讀出電路，該電路包括至少一個(gè)源極跟隨器晶體管和用于將所述源極跟隨器晶體管連接到列輸出線的行選擇晶體管。所述像素單元通常也包括連接到所述源極跟隨器的柵極的浮置擴(kuò)散結(jié)區(qū)。將光電傳感器產(chǎn)生的電荷送至所述浮置擴(kuò)散結(jié)區(qū)。所述成像器也包括用于將電荷從光電傳感器送至浮置擴(kuò)散結(jié)區(qū)的晶體管和另一個(gè)用于在電荷轉(zhuǎn)移之前將浮置擴(kuò)散結(jié)區(qū)復(fù)位成預(yù)定的電荷電平的晶體管。
在4晶體管(4T)像素之類的CMOS成像器像素單元中，像素單元的所有有源元件執(zhí)行以下必要功能(1)光子到電荷的轉(zhuǎn)換；(2)將電荷轉(zhuǎn)移至浮置擴(kuò)散結(jié)區(qū)；(3)在將電荷轉(zhuǎn)移至浮置擴(kuò)散結(jié)區(qū)以前將其復(fù)位成已知的狀態(tài)；(4)選擇用于讀出的像素單元；(5)輸出并放大基于所述光轉(zhuǎn)換的電荷的、表示復(fù)位電壓和像素信號(hào)電壓的信號(hào)。三個(gè)晶體管(3T)像素電路以類似的方式工作，但是省去了用于將電荷從光電傳感器轉(zhuǎn)移到浮置擴(kuò)散區(qū)的傳輸晶體管，并將浮置擴(kuò)散區(qū)與光電傳感器連接在一起。
CMOS成像器已眾所周知，并在Nixon等人的“芯片上的照相機(jī)256×256 CMOS有源像素傳感器”(“256×256 CMOS Active Pixelsensor Camera-on-a-Chip.”IEEE Journal of Solid-StateCircuits，Vol.31(12)pp.2046-2050，1996)；Mendis等人的“CMOS有源像素圖像傳感器”(“CMOS Active Pixel Image Sensors，”IEEETransactions on Electron Devices，Vol.41(3)pp.452-453，1994)和美國專利No.5,708,263和美國專利No.5,471,515中對(duì)其進(jìn)行了討論，此處通過引用將所有這些文獻(xiàn)包含在本文中。
圖1示出了傳統(tǒng)的CMOS成像器裝置908的框圖，該裝置具有由使用3個(gè)、4個(gè)或其他數(shù)目的晶體管的像素組成的像素單元陣列200。像素單元陣列200包括多個(gè)配置成預(yù)定數(shù)目的行和列的像素單元。通過行選擇線同時(shí)開通陣列200中的每一行像素，且通過各自的列選擇線有選擇地輸出每一列的像素單元的內(nèi)容。通過響應(yīng)行地址解碼器220的行驅(qū)動(dòng)器210來有選擇地啟動(dòng)所述行選擇線，并通過響應(yīng)列地址解碼器270的列驅(qū)動(dòng)器260有選擇地啟動(dòng)所述列選擇線。通過控制電路250和行與列驅(qū)動(dòng)電路210、260來操作CMOS成像器，其中，所述控制電路控制地址解碼器220、270，以便為像素的操作和其內(nèi)容的讀出選擇恰當(dāng)?shù)男泻土羞x擇線，且所述驅(qū)動(dòng)電路將驅(qū)動(dòng)電壓施加到選定的行和列選擇線的驅(qū)動(dòng)晶體管。通常每個(gè)所述像素列信號(hào)包括像素復(fù)位信號(hào)Vrst和像素圖像信號(hào)Vsig，對(duì)于有選擇地連接到列選擇線的像素單元，通過與列驅(qū)動(dòng)器260相關(guān)的采樣和保持電路265讀出所述信號(hào)，并通過放大器267對(duì)它們進(jìn)行相減，為每個(gè)像素單元形成差動(dòng)信號(hào)Vrst-Vsig，該信號(hào)被放大，然后通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器275進(jìn)行數(shù)字化。模數(shù)轉(zhuǎn)換器275將接收到的模擬像素信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，之后，將所述數(shù)字信號(hào)輸入圖像處理器280，以形成數(shù)字圖像。
CMOS成像器的電荷收集操作在本領(lǐng)域是公知的，并在諸如Mendis等人的“CMOS有源像素圖像傳感器中的進(jìn)展”(“Progress inCMOS Active Pixel Image Sensors，”SPIE Vol.2172，pp.19-291994)；Mendis等人的“用于高度集成的成像系統(tǒng)的CMOS有源像素圖像傳感器”(“CMOS Active Pixel Image Sensors for Highly IntegratedImaging Systems，”IEEE Journal of Solid State Circuits，Vol.32(2)，1997)和Eric R，F(xiàn)ossum的“CMOS圖像傳感器芯片上的電子照相機(jī)”(“CMOS Image SensorsElectronic Camera on-a-Chip，”IEDM Vol.95pages 17-25(1995))的幾種出版物和其他出版物中對(duì)此進(jìn)行了說明。此處通過引用將這些參考文獻(xiàn)包含在本文中。
例如在Rhodes的美國專利6,140,630Rhodes的美國專利6,376,868、Rhodes等人的美國專利6,310,366、Rhodes的美國專利6,326,652、Rhodes的美國專利6,204,524、Rhodes的美國專利6,333,205中，說明了示例的CMOS成像電路及其加工步驟，以及成像電路的各種CMOS元件的功能。
上述的CMOS成像器之類的圖像傳感器像素陣列易受各種缺陷機(jī)制的影響，而這最終導(dǎo)致了有缺陷的成像器。例如，像素陣列在制造過程中可能短路或開路，因而也許不能執(zhí)行其固有的功能。為克服這些問題及選擇能使用的陣列，必須檢測(cè)出所述陣列中的缺陷。
傳統(tǒng)上使用經(jīng)過校準(zhǔn)的靜態(tài)光源對(duì)上述的CMOS成像器之類的圖像傳感器陣列進(jìn)行測(cè)試。通常，在生產(chǎn)測(cè)試過程中，圖像傳感器將暴露于從黑到白的強(qiáng)度發(fā)生變化的光之中。進(jìn)行一些測(cè)量，以確定所述陣列的響應(yīng)。然而，這種圖像傳感器測(cè)試方法的準(zhǔn)確度是人們關(guān)注的問題。例如，如果在生產(chǎn)過程中兩個(gè)相鄰的像素短路，則測(cè)得的輸出將與所述兩者未短路時(shí)測(cè)得的輸出相同。這種情況發(fā)生的原因是，在測(cè)試中，兩個(gè)像素均暴露于相同強(qiáng)度的光。所述缺陷可能一直不被發(fā)現(xiàn)，直到將所述裝置放置在某一系統(tǒng)中在“真實(shí)世界”條件下對(duì)其進(jìn)行測(cè)試。
當(dāng)依靠人觀察顯示在觀看裝置(如陰極射線管或液晶顯示器面板)上的輸出時(shí)，缺陷檢測(cè)尤為困難。例如，當(dāng)光子撞擊到上述的CMOS成像器之類的圖像傳感器上時(shí)，所述傳感器的光敏區(qū)將所述光子轉(zhuǎn)換成電流，隨后，將該電流通過數(shù)模轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成由觀察者觀看的10位的字。隨著集成電路上的像素?cái)?shù)目的增多，人越來越難以檢測(cè)故障。需要對(duì)觀察者進(jìn)行特殊培訓(xùn)，即使這樣，人的判斷在確定可接受產(chǎn)品的過程中仍發(fā)揮了主要作用。不幸的是，由于人固有的天性，以及他們的警覺程度在一天之中不斷變化，人缺乏進(jìn)行一致觀察的技能。因此，對(duì)于大量的、成本敏感的圖像傳感器產(chǎn)品而言，這種類型的測(cè)試方法是不可接受的。
其他圖像傳感器測(cè)試技術(shù)也存在問題。例如，當(dāng)使用靜態(tài)測(cè)試圖像對(duì)圖像傳感器進(jìn)行測(cè)試時(shí)，必須注意將測(cè)試圖像的相鄰的明、暗部分與像素的相鄰行或列進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)。這種對(duì)準(zhǔn)過程是困難的，并要耗費(fèi)相當(dāng)多的時(shí)間。而且，靜態(tài)測(cè)試圖像不能針對(duì)整個(gè)像素陣列上的各種缺陷機(jī)制對(duì)像素傳感器進(jìn)行測(cè)試。
因此，需要并希望擁有克服了傳統(tǒng)測(cè)試技術(shù)的缺點(diǎn)的、能高效地測(cè)試整個(gè)圖像傳感器陣列的自動(dòng)設(shè)備和方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實(shí)施例提供了用于測(cè)試圖像傳感器的設(shè)備和方法，且所述測(cè)試使用數(shù)字光投影系統(tǒng)來產(chǎn)生靜態(tài)和動(dòng)態(tài)的測(cè)試圖像。
本發(fā)明的實(shí)施例包括由數(shù)字光投影系統(tǒng)和圖像傳感器信號(hào)檢測(cè)裝置組成的測(cè)試設(shè)備，其中，所述光投影系統(tǒng)能將高分辨率的靜態(tài)或動(dòng)態(tài)的測(cè)試圖像投影到受測(cè)圖像傳感器上，且所述檢測(cè)裝置用于分析所述受測(cè)圖像傳感器的輸出。所述數(shù)字光投影系統(tǒng)還包括準(zhǔn)直光學(xué)器件、數(shù)字微鏡器件和聚焦光學(xué)器件。本發(fā)明的其他理想的設(shè)備包括圖像傳感器測(cè)試設(shè)備，該設(shè)備采用能夠?qū)㈧o態(tài)的或動(dòng)態(tài)的測(cè)試圖像投影到多個(gè)受測(cè)圖像傳感器的數(shù)字光投影系統(tǒng)。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，圖像傳感器測(cè)試設(shè)備采用將高分辨率的靜態(tài)圖像投影到受測(cè)試圖像傳感器上的數(shù)字光投影系統(tǒng)。所述數(shù)字光投影系統(tǒng)包括光源、準(zhǔn)直光學(xué)器件、數(shù)字微鏡器件和聚焦光學(xué)器件。對(duì)所述光源進(jìn)行校準(zhǔn)，并通過使用脈寬調(diào)制技術(shù)的所述數(shù)字微鏡器件將其轉(zhuǎn)換成希望的測(cè)試圖像。然后，將所述測(cè)試圖像聚焦到受測(cè)試圖像傳感器的圖像傳感器電路陣列上，之后，通過圖像傳感器信號(hào)檢測(cè)裝置讀出所述圖像傳感器裝置的輸出，并將該輸出與所述輸入的數(shù)字式測(cè)試圖像進(jìn)行關(guān)聯(lián)。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，用采用上述的數(shù)字光投影系統(tǒng)的圖像傳感器測(cè)試設(shè)備將動(dòng)態(tài)的測(cè)試圖像投影到受測(cè)圖像傳感器上。然后，讓該圖像在受測(cè)試圖像傳感器的圖像傳感器電路陣列中行進(jìn)，之后，通過圖像傳感器信號(hào)檢測(cè)裝置讀出所述圖像傳感器裝置的輸出，并將該輸出與所述輸入的數(shù)字式測(cè)試圖像進(jìn)行關(guān)聯(lián)。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，用采用上述的數(shù)字光投影系統(tǒng)的圖像傳感器測(cè)試設(shè)備將靜態(tài)或動(dòng)態(tài)的測(cè)試圖像投影到測(cè)試中的多個(gè)圖像傳感器裝置的圖像傳感器電路陣列上。
本發(fā)明特別適用于測(cè)試多種圖像傳感器缺陷機(jī)制以及自動(dòng)進(jìn)行圖像傳感器測(cè)試。


從參照附圖對(duì)以下給出的示范實(shí)施例的詳細(xì)說明中，可以更明顯地看出本發(fā)明前述的和其他的優(yōu)點(diǎn)及特征。
圖1是傳統(tǒng)的CMOS成像裝置的框圖；圖2是本發(fā)明一實(shí)施例的示范性圖像傳感器測(cè)試設(shè)備的示圖。
圖3(a)是傳統(tǒng)的數(shù)字微鏡器件的放大部分的透視圖；
圖3(b)是兩個(gè)放大的微鏡器件的透視圖；圖4(a)是本發(fā)明另一實(shí)施例的示范性圖像傳感器測(cè)試設(shè)備的示圖。
圖4(b)是本發(fā)明另一實(shí)施例的示范性圖像傳感器測(cè)試設(shè)備的示圖。
圖5是本發(fā)明一實(shí)施例的圖像傳感器測(cè)試方法的框圖。
圖6是本發(fā)明另一實(shí)施例的圖像傳感器測(cè)試方法的框圖。
圖7是本發(fā)明另一實(shí)施例的圖像傳感器測(cè)試方法的框圖。
具體實(shí)施例方式
在以下的詳細(xì)說明中，參照構(gòu)成本文一部分的附圖，在這些附圖中，通過圖示的具體實(shí)施例示出了本發(fā)明的實(shí)施方式。對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行了足夠詳細(xì)的說明，以使本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能夠制造和使用本發(fā)明，并且應(yīng)當(dāng)理解，在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以對(duì)公開的這些具體實(shí)施例進(jìn)行結(jié)構(gòu)、邏輯或程序上的修改。
圖2是根據(jù)本發(fā)明的第一示范實(shí)施例的圖像傳感器測(cè)試設(shè)備的圖示。設(shè)備5包括數(shù)字光處理系統(tǒng)(DLPS)10和圖像傳感器信號(hào)檢測(cè)裝置30，其中，所述處理系統(tǒng)能將高分辨率的圖像投影到上述的CMOS成像器之類的受測(cè)圖像傳感器(DUT)20上，且所述檢測(cè)裝置能夠讀出DUT 20的輸出。DLPS10能夠?yàn)镈UT 20創(chuàng)建各種測(cè)試模式，它們能對(duì)整個(gè)成像器像素陣列進(jìn)行測(cè)試。
如圖2所示，數(shù)字光處理系統(tǒng)10由光源12、準(zhǔn)直光學(xué)器件14、濾光器16、數(shù)字微鏡器件(DMD)18、聚焦光學(xué)器件19和圖像傳感器信號(hào)檢測(cè)裝置30組成。示例光源包括均勻的DC光源，在工作中該種光源的強(qiáng)度和波長方面的變化不超過1％。示例濾光器包括用于從光源中選取特定波長或波長帶的光的波長選擇濾波器、用于過濾紅外線的IR截止濾波器和用于衰減光源強(qiáng)度的平場(chǎng)濾波器(flatteningfilter)。然而，這些濾波器的必要性取決于測(cè)試中的特定器件20所要求的測(cè)試參數(shù)。因此，這些濾波器并不是本發(fā)明必要的，因而可以省去。此外，盡管在圖2中示出了作為一個(gè)單元的準(zhǔn)直光學(xué)器件14和濾波器16，但是在另外的場(chǎng)合，它們也可以是兩個(gè)不同的單元。準(zhǔn)直光學(xué)器件14包括設(shè)計(jì)成將光對(duì)準(zhǔn)到數(shù)字微鏡器件18的單個(gè)透鏡或一系列透鏡。聚焦光學(xué)器件19包括設(shè)計(jì)成將來自數(shù)字微鏡器件18的圖像聚焦到受測(cè)試器件20上的單個(gè)透鏡或一系列透鏡。本發(fā)明的準(zhǔn)直光學(xué)器件14和聚焦光學(xué)器件19都是本領(lǐng)域所公知的。
圖像傳感器信號(hào)檢測(cè)裝置30是圖像采集卡或幀獲取卡之類的系統(tǒng)，它們和PC一起使用，接收來自受測(cè)試器件20的輸出數(shù)據(jù)。圖像傳感器信號(hào)檢測(cè)裝置30使用LabVIEW或MATLAB之類的數(shù)據(jù)分析軟件將所述輸出信號(hào)與所述輸入信號(hào)進(jìn)行比較，從而分析圖像傳感器輸出。因此，使得所述檢測(cè)過程變得自動(dòng)化，并在很大程度上消除在檢測(cè)圖像傳感器缺陷時(shí)的人為觀察差錯(cuò)。
根據(jù)本發(fā)明的第一示范實(shí)施例，準(zhǔn)直儀物鏡14使來自光源12的光線變得平行，然后，該透鏡將平行光對(duì)準(zhǔn)到數(shù)字微鏡器件18。在圖2中用箭頭AB、CD和EF示出了光線的通道。如圖2所示，如果有必要，平行光線可以首先穿過放置于準(zhǔn)直光學(xué)器件14和數(shù)字光處理系統(tǒng)18之間的一個(gè)濾波器16或一系列濾波器。數(shù)字微鏡器件18將入射到其表面的光線轉(zhuǎn)換成高分辨率的圖像，然后，通過聚焦光學(xué)器件19將這些圖像聚焦到受測(cè)試器件20。
圖3(a)中所示的數(shù)字微鏡器件18是所述數(shù)字式光處理系統(tǒng)的核心部件，由數(shù)千面微小的鏡面32構(gòu)成的陣列組成。實(shí)際上，鏡面32用作數(shù)字光開關(guān)，它們將電字(electrical words)作為它們的輸入，并輸出光字(optical words)。所述數(shù)字微鏡器件中的每個(gè)鏡面32約為16μ2大小。如圖3(b)所示，這些鏡面32由包括存儲(chǔ)器單元34、扭轉(zhuǎn)鉸鏈36和鏡面部分38的幾個(gè)層組成。每個(gè)鏡面部分38能進(jìn)入兩種狀態(tài)，即代表“開”的+10度或代表“關(guān)”的-10度，從而控制了受測(cè)試器件20上的一個(gè)光像素。實(shí)際上，當(dāng)鏡面部分38旋轉(zhuǎn)到其開狀態(tài)時(shí)，來自光源的光便射入并穿過所述聚焦光學(xué)器件并點(diǎn)亮受測(cè)試器件的一個(gè)對(duì)應(yīng)的像素。當(dāng)鏡面部分38旋轉(zhuǎn)到其關(guān)狀態(tài)時(shí)，來自光源的光便偏離所述聚焦光學(xué)器件，且受測(cè)試器件的對(duì)應(yīng)像素保持暗黑。
在所述的數(shù)字式光處理系統(tǒng)的工作過程中，數(shù)字信號(hào)以電方式尋址到數(shù)字微鏡器件的每個(gè)鏡面部分38以下的存儲(chǔ)器單元34。響應(yīng)這種電信號(hào)，每個(gè)鏡面部分38以上述方式與來自光源的入射光發(fā)生相互作用，其中，用所述輸入信號(hào)控制每個(gè)鏡面在開或關(guān)的狀態(tài)中停留的時(shí)間長度。從而，所述入射光經(jīng)開關(guān)轉(zhuǎn)換為時(shí)間調(diào)制束，且將這些束輸出到受測(cè)試器件。這種開關(guān)轉(zhuǎn)換機(jī)制稱為脈寬調(diào)制，且用該機(jī)制來成生高分辨率的圖像，并且，根據(jù)本發(fā)明，所述圖像被聚焦到受測(cè)試器件上。在“數(shù)字光處理與MEMS”(Digital LightProcessing and MEMSTimely Convergence for a BrightFuture，Proceedings SPIE，VOL.2639，Micromachining andMicrofabrication(1995))中對(duì)這種數(shù)字光處理技術(shù)進(jìn)行了進(jìn)一步的說明，此處通過引用將該文獻(xiàn)包含于本文之中。
在本發(fā)明的第二示范實(shí)施例中，如圖4(a)中所示的圖像傳感器測(cè)試設(shè)備105能使用單個(gè)光投影系統(tǒng)同時(shí)測(cè)試多個(gè)圖像傳感器件20。與上述的第一示范實(shí)施例類似，本發(fā)明的第二例圖像傳感器測(cè)試設(shè)備采用數(shù)字光處理系統(tǒng)來創(chuàng)建靜態(tài)和動(dòng)態(tài)的圖像，但是同時(shí)將這些圖像聚焦到多個(gè)受測(cè)試器件20上。根據(jù)本示范實(shí)施例，數(shù)字光處理系統(tǒng)10的數(shù)字微鏡器件18將單個(gè)圖像投影到多個(gè)相鄰的受測(cè)試器件20上。從而，所述微鏡陣列的分辨率必須大于受測(cè)試器件的總分辨率?？梢詫⑹軠y(cè)試器件對(duì)準(zhǔn)，并在這些裝置之間留下間隔，使得任何來自所述數(shù)字光處理系統(tǒng)的、落在所述的受測(cè)試器件之間的光不影響測(cè)試。然而，必須將受測(cè)試器件以這樣的方式對(duì)準(zhǔn)，使得測(cè)試圖像的明、暗部分之間的邊緣與每個(gè)受測(cè)試器件上的兩個(gè)相鄰的像素行或像素列相對(duì)應(yīng)。
與上述的第二示范實(shí)施例類似，在本發(fā)明的第三示范實(shí)施例中，如圖4(b)所示的圖像傳感器測(cè)試設(shè)備205能夠使用靜態(tài)或動(dòng)態(tài)的測(cè)試圖像測(cè)試多個(gè)圖像傳感器件，但是，該測(cè)試設(shè)備采用了聚焦光學(xué)器件219，后者能夠?qū)碜詳?shù)字微鏡器件18的測(cè)試圖像分拆成多個(gè)平行的測(cè)試圖像，然后，將所述測(cè)試圖像聚焦到多個(gè)受測(cè)試器件20上。從而，所述圖像傳感器測(cè)試設(shè)備為各DUT 20產(chǎn)生至少一個(gè)測(cè)試圖像，然后，將單個(gè)測(cè)試圖像聚焦到各DUT 20。
存在許多能夠在圖像傳感器中造成缺陷的缺陷機(jī)制。許多這些缺陷機(jī)制涉及圖像傳感器的像素陣列的結(jié)構(gòu)。例如，共用行或列選擇線的相鄰像素可能發(fā)生短路。而這可以通過比較兩個(gè)或更多個(gè)處于測(cè)試圖像的明、暗邊緣的相鄰像素的響應(yīng)來檢出。然而，不相鄰的像素可能會(huì)給出似乎它們之間也發(fā)生了短路的響應(yīng)信息。例如，即使在所述陣列的第二部分處顯示沒有來自測(cè)試圖像的任何光時(shí)，投影到圖像傳感器的第一部分的測(cè)試圖像也可能造成所述陣列的第二部分的像素被點(diǎn)亮。未必能解釋這樣的不相鄰像素為何一起響應(yīng)，也未必能預(yù)測(cè)陣列中的哪些像素會(huì)呈現(xiàn)這樣的行為。然而，本發(fā)明的方法和設(shè)備能夠檢測(cè)相鄰和不相鄰像素中的缺陷。
圖5是示出了根據(jù)本發(fā)明的方法實(shí)施例的第一例圖像傳感器測(cè)試方法的示圖?，F(xiàn)在，參閱圖2和圖5，首先，在圖5的框50中，對(duì)來自光源12的光進(jìn)行了校準(zhǔn)，使得已知強(qiáng)度的光被輸入到數(shù)字微鏡器件18之中。接著，在框51處，通過上述的脈寬調(diào)制技術(shù)將所述經(jīng)過校準(zhǔn)的光轉(zhuǎn)換成所要的數(shù)字圖像。然后，如框52所示，將該數(shù)字圖像聚焦到上述的CMOS成像器中的像素單元陣列之類的受測(cè)試器件20上。最后，如框53所示，通過圖像傳感器信號(hào)檢測(cè)裝置30將受測(cè)試器件20的輸出以電壓形式讀出，并將其與輸入到數(shù)字微鏡器件18中的光量進(jìn)行比較。如果在這兩者之間存在良好的相關(guān)性，則該裝置通過測(cè)試。
使用數(shù)字微鏡器件來產(chǎn)生上述的測(cè)試圖像，使圖像能送至單個(gè)像素，而這在亮像素和其相鄰的暗像素之間產(chǎn)生了鮮明的對(duì)比。例如，將“A”量的光輸入到數(shù)字微鏡器件，所述裝置編制成將來自微鏡32的處于行/列地址x，y的圖像傳輸至受測(cè)試器件上的對(duì)應(yīng)的x，y行/列地址。如果來自圖像傳感器的處于地址x，y的輸出與輸入到所述數(shù)字微鏡器件中的光量“A”相關(guān)，則所述像素通過測(cè)試。然而，本發(fā)明不限于一次測(cè)試一個(gè)像素，而是可以用來將多種不同的對(duì)角線和棋盤格之類的測(cè)試圖像發(fā)送到受測(cè)試器件。并且，也可以將所述數(shù)字微鏡器件編制成讓測(cè)試圖像在圖像傳感器像素陣列的每一行/列中行進(jìn)，以使得對(duì)受測(cè)試器件的整個(gè)圖像傳感陣列進(jìn)行測(cè)試成為可能。
再看圖2，在根據(jù)本發(fā)明的第一例圖像傳感器測(cè)試方法中，如上所述，圖像傳感器測(cè)試設(shè)備10用來將靜態(tài)圖像投影到受測(cè)試器件20上。根據(jù)此示例方法，將一個(gè)靜態(tài)圖像或一系列具有靠近亮圖像區(qū)的暗圖像區(qū)的圖像投影到受測(cè)試器件20上。然后，將所述明、暗圖像區(qū)之間的邊緣與受測(cè)試器件20的兩個(gè)相鄰像素列之間進(jìn)行精確地對(duì)準(zhǔn)。然后，圖像傳感器信號(hào)檢測(cè)裝置30比較處于所述圖像的明、暗邊緣處的兩個(gè)或更多個(gè)相鄰像素。此外，也檢測(cè)了整個(gè)陣列中未處于所述測(cè)試圖像的明、暗邊緣的、但也對(duì)測(cè)試圖像作出響應(yīng)的任何像素。
根據(jù)本發(fā)明的第二例圖像傳感器測(cè)試方法實(shí)施例，數(shù)字光處理系統(tǒng)18將動(dòng)態(tài)的測(cè)試圖像發(fā)送至受測(cè)試器件20，使得能對(duì)圖像傳感器的整個(gè)陣列進(jìn)行測(cè)試。作為示例的動(dòng)態(tài)測(cè)試圖像包括行進(jìn)中的行、行進(jìn)中的對(duì)角線和交變的棋盤格。使用這些動(dòng)態(tài)測(cè)試圖像比使用靜態(tài)測(cè)試圖像能檢測(cè)更多的缺陷機(jī)制。例如，當(dāng)使用如上所述的靜態(tài)測(cè)試圖像時(shí)，僅使用了受測(cè)試器件的圖像傳感器陣列的局部的明、暗像素的僅僅一個(gè)組合來測(cè)試所述陣列。從而，僅能檢測(cè)出與明、暗像素的那個(gè)特定組合相關(guān)的那些缺陷機(jī)制。然而，當(dāng)動(dòng)態(tài)測(cè)試圖像在圖像傳感陣列中步進(jìn)時(shí)，可以用明、暗像素的多種組合來測(cè)試所述陣列。例如，可使用動(dòng)態(tài)測(cè)試圖像通過系統(tǒng)地點(diǎn)亮受測(cè)試器件20上的像素的不同組合來檢測(cè)出僅與明、暗像素的特定組合相關(guān)的缺陷機(jī)制。此外，通過讓圖像在整個(gè)陣列中步進(jìn)，可以測(cè)試所述整個(gè)陣列中的每一個(gè)像素，而不僅僅是測(cè)試它們之中的一部分。最后，讓測(cè)試圖像在整個(gè)陣列中步進(jìn)的能力排除了必須將明、暗圖像部分之間的邊緣與受測(cè)試器件20的兩個(gè)相鄰像素行或列之間進(jìn)行精確對(duì)準(zhǔn)的問題，從而，使得測(cè)試過程變得更為自動(dòng)化。
根據(jù)本發(fā)明的第三例圖像傳感器測(cè)試方法實(shí)施例，如上所述和如圖4(a)所示，通過使用數(shù)字光投影系統(tǒng)10將單個(gè)圖像投影到多個(gè)受測(cè)試器件20上，對(duì)多個(gè)圖像傳感器同時(shí)進(jìn)行測(cè)試。圖6是圖示說明了根據(jù)本發(fā)明的第三例圖像傳感器測(cè)試方法的框圖?，F(xiàn)在參閱圖6和圖4(a)，在框60中對(duì)光源12進(jìn)行了校準(zhǔn)，然后，如框61所示，使用數(shù)字光處理系統(tǒng)18將所述光源轉(zhuǎn)換成希望的數(shù)字圖像。然后，在框62中，將該數(shù)字圖像投影到多個(gè)受測(cè)試器件上。從而，所述微鏡陣列的分辨率須大于受測(cè)試器件的總分辨率?？梢詫⑹軠y(cè)試器件對(duì)準(zhǔn)，并在這些裝置之間留下間隔，使得任何來自所述數(shù)字光處理系統(tǒng)的、落在所述的受測(cè)試器件之間的光不影響測(cè)試。如果使用靜態(tài)的測(cè)試圖像，必須將受測(cè)試器件以這樣的方式對(duì)準(zhǔn)，使得明、暗圖像部分之間的邊緣與每個(gè)受測(cè)試器件上的兩個(gè)相鄰的像素行或像素列相對(duì)應(yīng)。最后，如框63所示，圖像傳感器信號(hào)檢測(cè)裝置30同時(shí)分析所有受測(cè)試器件20的輸出，從而使得測(cè)試多個(gè)圖像傳感器的方法變得自動(dòng)化。
根據(jù)本發(fā)明的第四例圖像傳感器測(cè)試方法實(shí)施例，如上所述和如圖4(b)所示，通過使用數(shù)字光投影系統(tǒng)10同時(shí)創(chuàng)建多個(gè)測(cè)試圖像，對(duì)多個(gè)圖像傳感器同時(shí)進(jìn)行了測(cè)試。圖7是說明根據(jù)本發(fā)明的第四例圖像傳感器測(cè)試方法的框圖。現(xiàn)在參閱圖7和圖4(b)，在框70中對(duì)光源12進(jìn)行校準(zhǔn)，然后，如框71所示，使用數(shù)字光處理系統(tǒng)18將所述光源轉(zhuǎn)換成多個(gè)數(shù)字圖像。例如，所述數(shù)字光投影系統(tǒng)可通過利用聚焦光學(xué)器件219創(chuàng)建多個(gè)測(cè)試圖像10，所述光學(xué)器件能將來自所述數(shù)字微鏡器件的圖像分拆成多個(gè)圖像。然后，在框72中，將所述數(shù)字測(cè)試圖像聚焦到多個(gè)受測(cè)試器件上，以使得僅有其中一個(gè)測(cè)試圖像投影到各受測(cè)試器件上。最后，如框73所示，圖像傳感器信號(hào)檢測(cè)裝置30同時(shí)分析所有受測(cè)試器件20的輸出，從而使得測(cè)試多個(gè)圖像傳感器的方法變得自動(dòng)化。
盡管已經(jīng)說明和示出了本發(fā)明的各設(shè)備和方法的示范實(shí)施例，本發(fā)明的實(shí)施方式卻不限于使用這些示范實(shí)施例的其中一種。可以用一個(gè)或多個(gè)本發(fā)明的所述實(shí)施例獨(dú)立或組合地檢測(cè)圖像傳感器中的缺陷。
此外，盡管已經(jīng)說明和示出了本發(fā)明的示范實(shí)施例，但是，在不背離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，可以對(duì)這些實(shí)施例作出各種變化和修改。因此，本發(fā)明不受上述說明的限制，而僅受所附的權(quán)利要求書范圍的限制。
權(quán)利要求
1.一種用于測(cè)試圖像傳感器的設(shè)備，所述設(shè)備包括數(shù)字光處理控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)能產(chǎn)生數(shù)字測(cè)試圖像并將所述圖像對(duì)準(zhǔn)到至少一個(gè)圖像傳感器；以及圖像傳感器信號(hào)檢測(cè)裝置。
2.權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述測(cè)試圖像是靜態(tài)圖像。
3.權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述測(cè)試圖像是動(dòng)態(tài)圖像。
4.權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其中，所述動(dòng)態(tài)測(cè)試圖像包括一個(gè)或多個(gè)從包含行進(jìn)的行、行進(jìn)的對(duì)角線和交變的棋盤格的組中選取的圖像。
5.權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述數(shù)字光處理控制系統(tǒng)包括光源、將來自所述光源的光轉(zhuǎn)換成數(shù)字測(cè)試圖像的數(shù)字微鏡器件、將來自所述光源的光對(duì)準(zhǔn)到所述數(shù)字微鏡器件的準(zhǔn)直光學(xué)器件、將所述數(shù)字測(cè)試圖像聚焦到圖像傳感器的聚焦光學(xué)器件。
6.權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其中，所述光源是均勻的DC光源。
7.權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其中，所述數(shù)字光處理控制系統(tǒng)還包括用以在將來自所述光源的光對(duì)準(zhǔn)到所述數(shù)字微鏡器件之前對(duì)該光進(jìn)行濾光的濾光光學(xué)器件。
8.權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述數(shù)字光處理控制系統(tǒng)能夠產(chǎn)生多個(gè)數(shù)字測(cè)試圖像。
9.權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其中，所述數(shù)字光處理控制系統(tǒng)還包括能夠?qū)⑺鰯?shù)字測(cè)試圖像分拆成多個(gè)相同圖像的聚焦光學(xué)器件。
10.一種用于同時(shí)測(cè)試多個(gè)圖像傳感器的設(shè)備，所述設(shè)備包括能夠產(chǎn)生數(shù)字測(cè)試圖像并將所述圖像同時(shí)對(duì)準(zhǔn)到多個(gè)圖像傳感器的數(shù)字光處理控制系統(tǒng)；以及圖像傳感器信號(hào)檢測(cè)裝置。
11.權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其中，所述測(cè)試圖像是靜態(tài)圖像。
12.權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其中，所述測(cè)試圖像是動(dòng)態(tài)圖像。
13.權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其中，所述數(shù)字光處理控制系統(tǒng)包括光源；將來自所述光源的光轉(zhuǎn)換成數(shù)字測(cè)試圖像的數(shù)字微鏡器件；將來自所述光源的光對(duì)準(zhǔn)到所述數(shù)字微鏡器件的準(zhǔn)直光學(xué)器件；以及將所述數(shù)字測(cè)試圖像聚焦到圖像傳感器的聚焦光學(xué)器件。
14.權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其中，所述數(shù)字光處理控制系統(tǒng)能夠用單個(gè)測(cè)試圖像測(cè)試多個(gè)圖像傳感器。
15.權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其中，所述數(shù)字光處理控制系統(tǒng)能夠使用多個(gè)測(cè)試圖像測(cè)試多個(gè)圖像傳感器。
16.權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其中，所述聚焦光學(xué)器件能將所述數(shù)字測(cè)試圖像分拆成多個(gè)相同的圖像。
17.權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其中，所述光源是均勻的DC光源。
18.一種用于自動(dòng)圖像傳感器測(cè)試的設(shè)備，所述設(shè)備包括數(shù)字光處理控制系統(tǒng)，它包括光源；將來自所述光源的光轉(zhuǎn)換成靜態(tài)和動(dòng)態(tài)數(shù)字測(cè)試圖像中的至少一種的數(shù)字微鏡器件；將來自所述光源的光對(duì)準(zhǔn)到所述數(shù)字微鏡器件的準(zhǔn)直光學(xué)器件；以及將所述數(shù)字測(cè)試圖像聚焦到受測(cè)試圖像傳感器的聚焦光學(xué)器件；圖像傳感器信號(hào)檢測(cè)裝置，它包括輸入來自受測(cè)試圖像傳感器的連續(xù)信號(hào)的輸入裝置；以及自動(dòng)地將所述來自受測(cè)試圖像傳感器的信號(hào)與所述由所述數(shù)字光處理控制系統(tǒng)輸入的所述測(cè)試圖像比較的裝置。
19.權(quán)利要求18所述的設(shè)備，其中，所述數(shù)字光處理控制系統(tǒng)能用單個(gè)測(cè)試圖像測(cè)試多個(gè)圖像傳感器。
20.權(quán)利要求18所述的設(shè)備，其中，所述數(shù)字光處理控制系統(tǒng)能用多個(gè)測(cè)試圖像測(cè)試多個(gè)圖像傳感器。
21.權(quán)利要求20所述的設(shè)備，其中，所述聚焦光學(xué)器件能將所述測(cè)試圖像分拆成多個(gè)測(cè)試圖像。
22.一種測(cè)試圖像傳感器的方法，包括產(chǎn)生數(shù)字測(cè)試圖像；將所述數(shù)字圖像施加到至少一個(gè)圖像傳感器；從所述圖像傳感器輸入第一信號(hào)；以及將所述數(shù)字測(cè)試圖像關(guān)聯(lián)到來自所述圖像傳感器的所述第一信號(hào)。
23.權(quán)利要求22所述的方法，其中，所述測(cè)試圖像是靜態(tài)圖像。
24.權(quán)利要求22所述的方法，其中，所述測(cè)試圖像是動(dòng)態(tài)圖像。
25.權(quán)利要求22所述的方法，其中，所述動(dòng)態(tài)測(cè)試圖像包括一個(gè)或多個(gè)從包含行進(jìn)的行、行進(jìn)的對(duì)角線和交變的棋盤格的組中選出的圖像。
26.權(quán)利要求22所述的方法，其中，產(chǎn)生數(shù)字測(cè)試圖像的操作由數(shù)字光處理控制系統(tǒng)執(zhí)行。
27.權(quán)利要求26所述的方法，其中，所述數(shù)字光處理控制系統(tǒng)包括光源；將來自所述光源的光轉(zhuǎn)換成數(shù)字測(cè)試圖像的數(shù)字微鏡器件；將來自所述光源的光對(duì)準(zhǔn)到所述數(shù)字微鏡器件的準(zhǔn)直光學(xué)器件；以及將所述數(shù)字測(cè)試圖像聚焦到圖像傳感器的聚焦光學(xué)器件。
28.權(quán)利要求27所述的方法，其中，所述數(shù)字光處理控制系統(tǒng)還包括在將來自所述光源的光對(duì)準(zhǔn)到所述數(shù)字微鏡器件之前對(duì)該光進(jìn)行濾光的濾光光學(xué)器件。
29.權(quán)利要求22所述的方法，其中，輸入來自所述圖像傳感器的第一信號(hào)并將所述數(shù)字測(cè)試圖像與所述第一信號(hào)關(guān)聯(lián)的操作，由圖像傳感器信號(hào)檢測(cè)裝置執(zhí)行。
30.權(quán)利要求22所述的方法，其中，將所述測(cè)試圖像施加到一個(gè)圖像傳感器的操作還包括將所述測(cè)試圖像施加到多個(gè)圖像傳感器。
31.權(quán)利要求22所述的方法，其中，產(chǎn)生數(shù)字測(cè)試圖像的操作還包括產(chǎn)生多個(gè)數(shù)字測(cè)試圖像。
32.權(quán)利要求27所述的方法，其中，所述聚焦光學(xué)器件能將所述數(shù)字測(cè)試圖像分拆成多個(gè)相同的測(cè)試圖像。
33.一種同時(shí)測(cè)試多個(gè)圖像傳感器的方法，包括用數(shù)字光處理控制系統(tǒng)產(chǎn)生多個(gè)數(shù)字測(cè)試圖像；將所述數(shù)字測(cè)試圖像施加到多個(gè)圖像傳感器；輸入多個(gè)來自所述圖像傳感器的信號(hào)；以及將所述輸入數(shù)字測(cè)試圖像與所述來自所述圖像傳感器的輸入信號(hào)進(jìn)行關(guān)聯(lián)。
34.權(quán)利要求33所述的設(shè)備，其中，所述測(cè)試圖像是靜態(tài)圖像。
35.權(quán)利要求33所述的設(shè)備，其中，所述測(cè)試圖像是動(dòng)態(tài)圖像。
36.權(quán)利要求33所述的方法，其中，所述數(shù)字光處理控制系統(tǒng)包括光源；將來自所述光源的光轉(zhuǎn)換成數(shù)字測(cè)試圖像的數(shù)字微鏡器件；將來自所述光源的光對(duì)準(zhǔn)到所述數(shù)字微鏡器件的準(zhǔn)直光學(xué)器件；以及將所述數(shù)字測(cè)試圖像聚焦到圖像傳感器的聚焦光學(xué)器件。
37.權(quán)利要求36所述的方法，其中，所述數(shù)字光處理控制系統(tǒng)還包括在將來自所述光源的光對(duì)準(zhǔn)到所述數(shù)字微鏡器件之前對(duì)該光進(jìn)行濾光的濾光光學(xué)器件。
38.權(quán)利要求36所述的方法，其中，所述聚焦光學(xué)器件能將所述數(shù)字測(cè)試圖像分拆成多個(gè)相同的測(cè)試圖像。
39.權(quán)利要求33所述的方法，其中，輸入來自所述圖像傳感器的第一信號(hào)和將所述數(shù)字測(cè)試圖像與所述第一信號(hào)關(guān)聯(lián)的操作，由圖像傳感器信號(hào)檢測(cè)裝置執(zhí)行。
全文摘要
公開了用于測(cè)試圖像傳感器的方法和設(shè)備。本發(fā)明的理想設(shè)備包括圖像傳感器測(cè)試設(shè)備，該設(shè)備包含數(shù)字光投影系統(tǒng)和圖像傳感器信號(hào)檢測(cè)裝置，前者能將靜態(tài)或動(dòng)態(tài)的圖像投影到測(cè)試中的圖像傳感器上，后者用于分析所述測(cè)試中的圖像傳感器的輸出。所述數(shù)字光投影系統(tǒng)包含光源、準(zhǔn)直光學(xué)器件、數(shù)字微鏡器件和聚焦光學(xué)器件。本發(fā)明的其他理想的方法和設(shè)備包括采用能同時(shí)測(cè)試多個(gè)圖像傳感器的數(shù)字光投影系統(tǒng)的圖像傳感器測(cè)試設(shè)備。根據(jù)本發(fā)明，對(duì)所述光源進(jìn)行校準(zhǔn)，并通過所述數(shù)字微鏡器件將其轉(zhuǎn)化成所要的測(cè)試圖像。然后，將所述測(cè)試圖像聚焦到圖像傳感器上，隨后，通過檢測(cè)器讀出該圖像傳感器的輸出，并將該輸出與所述輸入的數(shù)字式測(cè)試圖像進(jìn)行關(guān)聯(lián)。
文檔編號(hào)H04N5/374GK1871860SQ200480030886
公開日2006年11月29日 申請(qǐng)日期2004年8月18日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月22日
發(fā)明者T·J·戈姆, J·D·布魯斯 申請(qǐng)人:微米技術(shù)有限公司