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

背景技術(shù)：

采用新工藝做的cmos傳感器一般需要對電路和像素性能進行評估，以便后續(xù)用該工藝進行批量生產(chǎn)。既然要對電路和像素性能進行評估測試，那么就需要進行數(shù)據(jù)采集，然后對數(shù)據(jù)進行換算得出想要的數(shù)據(jù)。評估電路和像素性能是一個很重要的環(huán)節(jié)，測試芯片數(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行分析，工作量還是比較大的，每顆測試的條件要保持一致，測試環(huán)境需放置密封的光箱內(nèi)，通過該控制系統(tǒng)對數(shù)據(jù)進行采集和運算。

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

技術(shù)實現(xiàn)要素：

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

為解決上述技術(shù)問題，采用的技術(shù)方案如下：

一種用于cmos傳感器的測試系統(tǒng)，所述測試系統(tǒng)包括提供平行光的平行光燈箱；數(shù)量為n的無鏡頭cmos傳感器，所述無鏡頭cmos傳感器測試時與所述平行光位置對應(yīng)；與所述無鏡頭cmos傳感器連接的測試板，所述測試板包括用于采集信號數(shù)據(jù)的圖像傳感器；所述無鏡頭cmos傳感器及測試板均固定于測試板固定板，所述測試板固定板固定連接于升降臺；所述測試板通過usb2.0均與控制單元連接，所述控制單元還與升降臺連接，所述控制單元通過usb電纜及串口與上位機連接；所述測試系統(tǒng)中上位機位于密封光箱外，測試系統(tǒng)其余部分放置于密封光箱內(nèi)；所述上位機通過串口控制控制單元進行升降臺位置、平行光燈箱及usb線纜通道選擇；所述無鏡頭cmos傳感器數(shù)量與測試板數(shù)量、測試板固定板數(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，進一步地，所述控制單元包括mcu控制板及usb線路開關(guān)，所述mcu控制板用于控制升降臺位置及平行光燈箱，所述usb線路開關(guān)用于選擇usb線纜通道。

進一步地，所述平行光燈箱為dnp燈箱。

進一步地，所述usb2.0包括vbus、usb_dp、usb_dp、gnd四根數(shù)據(jù)線，用于對應(yīng)cmos傳感器的d0～d7、hs、vs、像素、clk、sda、sck、pwdn數(shù)據(jù)線。

進一步地，所述n＝3。

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

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

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

(3)設(shè)定曝光時間值，連續(xù)拍100張圖片后，按照預(yù)定的路徑保存每組曝光時間所采集的100張圖片為一個文件夾，上位機發(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)打開光源，曝光時間增大，重復(fù)步驟(3)直到曝光時間最大，完成芯片數(shù)據(jù)采集，進入步驟(5)；

(5)啟動數(shù)據(jù)處理程序處理芯片數(shù)據(jù)；

(6)重復(fù)步驟(2)-(5)，測試板上無鏡頭cmos傳感器均測試完畢后進入步驟(7)；

(7)打開密封暗箱，取出無鏡頭cmos傳感器，進行下一輪測試。

上述技術(shù)方案中，為優(yōu)化，進一步地，所述步驟(2)中無鏡頭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輸出及曝光時間。

進一步地，所述低8bit輸出為高8bit輸出。

進一步地，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計算出mean_output值；

(d)根據(jù)100張圖片疊加得到均值圖片，對所述均值圖片求標準偏差得出fpn數(shù)據(jù)；

(e)對每個像素對應(yīng)的100個值求標準方差，將所述標準方差平均后得到隨機噪聲值；

(f)保存所述fpn數(shù)據(jù)，隨機噪聲值用于繪制光電曲線。

本發(fā)明通過集成多個數(shù)據(jù)采集裝置分別采集無鏡頭cmos傳感器的數(shù)據(jù)，通過上位機獲取該數(shù)據(jù)后進行數(shù)據(jù)處理，完成一次性測試多個無鏡頭cmos傳感器。該方案通過采用固定在升降臺上的多個測試板，每個測試板上設(shè)有用于數(shù)據(jù)采集的圖像處理器，圖像處理器通過控制單元連接到上位機。相應(yīng)的，上位機通過控制單元依次選擇測試板測試對應(yīng)的無鏡頭cmos傳感器。在數(shù)據(jù)處理部分，本發(fā)明通過采用均值疊加法進行計算。由于輸出數(shù)據(jù)格式是rawdata，每個像素由四個分量組成，分別是r、g1、g2、b。根據(jù)公式算出四個分量的標準方差值：

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個數(shù)據(jù)。

對每個像素對應(yīng)的100個值求標準方差值，將標準方差值求平均得到隨機噪聲值，同理也得到四個分量的隨機噪聲值，四個分量包括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，通過曲線方式來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：

效果一，一次性進行多個無鏡頭cmos傳感器測試，提高設(shè)備利用率；

效果二，一次性進行電路及像素功能測試，增加了功能性；

效果三，降低了成本；

效果四，提高了測試方便性。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。

圖1，所述測試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2，所述測試系統(tǒng)硬件框架示意圖；

圖3，實施例1中數(shù)據(jù)處理中測試數(shù)據(jù)示意圖；

圖4，測試系統(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)測試數(shù)據(jù)擬合的光電曲線。

附圖中：1-測試板，2-平行光，3-平行光燈箱，4-密封暗箱，5-升降臺。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

實施例1，

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

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

如圖2，每個cmos傳感器通過usb2.0連接到圖像傳感器，圖像傳感器進行數(shù)據(jù)采集，所述數(shù)據(jù)通過usb線纜傳輸、控制單元到上位機。然后，上位機對數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)處理。數(shù)據(jù)處理的過程如圖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，本實施例中提供一種用于cmos傳感器的測試系統(tǒng)的使用方法，包括：

(1)將3個無鏡頭cmos傳感器裝配在測試板上，測試板固定在固定架上，放置密封暗箱內(nèi)；

(2)如圖4，上位機通過串口發(fā)送指令給控制單元，打開平行光燈箱，調(diào)節(jié)升降臺位置，將包括無鏡頭cmos傳感器的測試板依次對準dnp燈箱，控制單元控制相應(yīng)usb線纜與上位機連通，接通測試板，完成后控制單元反饋指令到上位機，上位機通過控制單元初始化測試板上的無鏡頭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輸出及曝光時間。初始化參數(shù)為rawdata輸出；曝光數(shù)件設(shè)為1行，對應(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間所采集的100張圖片為一個文件夾，上位機發(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)打開光源，曝光時間增大，重復(fù)步驟(3)直到曝光時間最大，完成芯片數(shù)據(jù)采集，進入步驟(5)；

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

(6)如圖4，上位機再次發(fā)送串口指令給控制單元，控制升降臺，將第2個測試板對準dnp燈箱，同時將測試2板上的usb線纜于上位機相連，上位機給無鏡頭cmos傳感器芯片配置參數(shù)，然后拍圖，重復(fù)上述動作，直到測試板3測試完，打開箱子，換上新的三顆芯片進行測試。

其中，每設(shè)置一次曝光時間就需要拍100張圖，要將三顆芯片全部拍完，也需要一段時間，可以利用這段時間，測試人員可以啟動數(shù)據(jù)處理程序?qū)?00張圖片進行數(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計算出mean_output值；

(d)根據(jù)100張圖片疊加得到均值圖片，對所述均值圖片求標準偏差得出fpn數(shù)據(jù)，標準方差公式：σ＝{[∑(xi-x))^2]/n}^(1/2)，一組數(shù)據(jù)中的每一個數(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)的個數(shù)，再取平方根；由于輸出數(shù)據(jù)格式是rawdata，每個像素由四個分量組成，分別是r、g1、g2、b。根據(jù)公式算出四個分量的標準方差值：

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個數(shù)據(jù)。

(e)對每個像素對應(yīng)的100個值求標準方差，將所述標準方差平均后得到隨機噪聲值，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。

本實施例中的測試系統(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)所測得的數(shù)據(jù)擬合的光電曲線。

盡管上面對本發(fā)明說明性的具體實施方式進行了描述，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)明不僅限于具體實施方式的范圍，對本技術(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)造均在保護之列。