低照度CMOS芯片性能测试系统技术方案

本发明专利技术公开了一种低照度CMOS芯片性能测试系统，包括卤钨灯光源、电动狭缝、第一积分球、可变孔径光阑、第二积分球、暗箱、待测低照度CMOS芯片、光照度计和计算机；将低照度CMOS芯片置于暗箱中，卤钨灯产生的均匀光入射到低照度CMOS芯片的光敏面，经过计算机调节电动狭缝和可变孔径光阑改变光照度，设置芯片曝光时间，采集低照度CMOS芯片产生的图像信号，并将它转换成对应的电压信号，通过数据处理得到相应的参数值。本发明专利技术可以科学地评价低照度CMOS芯片的性能，为低照度CMOS的研制和生产提供依据。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于微光测试
，特别是一种低照度CMOS芯片性能测试系统。
技术介绍
低照度CMOS芯片性能测试的主要参数有信噪比、动态范围、缺陷像元、电子电压转换增益、暗电流、饱和输出电流、满阱电荷、读出噪声、响应率、均匀性等，CMOS器件具有空间抗辐射能力强、动态范围大、读出速度快、成本低、体积小、重量轻、集成度高、功耗低等优点，可实现昼夜观察、数字化传输、存储功能，广泛应用于车载/盔载图像融合系统、枪瞄系统、激光制导、安防监控等众多领域，逐渐成为主要的固体成像器件，因此对低照度CMOS器件的测试也变得尤为重要。目前国内外对低照度CMOS性能测试的研究成果较少。专利技术专利201510732802.6公开了一种低照度CMOS信噪比测试装置，该测试装置只能用来测试低照度CMOS的信噪比，且只能靠手动调节光阑来对光照度进行调节，操作繁琐且误差较大。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种低照度CMOS芯片性能测试系统。实现本专利技术目的的技术方案为：一种低照度CMOS芯片性能测试系统，包括卤钨灯光源、电动狭缝、第一积分球、可变孔径光阑、第二积分球、暗箱、待测低照度CMOS芯片、光照度计和计算机；所述电动狭缝设置在卤钨灯光源和第一积分球入光面之间，所述可变孔径光阑设置在第一积分球出光面与第二积分球入光面之间，第二积分球的出光面连接暗箱入口，暗箱内置待测低照度CMOS芯片，低照度CMOS芯片输出端连接计算机，第二积分球出光面所在球壁上设有两个窗孔，用于连接光照度计上的硅光电池和倍增管，所述光照度计用于读取入射到低照度CMOS芯片光敏面的光照度；卤钨灯光源发出的光线经过电动狭缝对光照度进行衰减，狭缝大小由计算机控制，衰减后的光入射到第一积分球内，第一积分球出射光再次经过可变孔径光阑进行二次衰减，经过二次衰减的光入射到第二积分球内，通过第二积分球使光均匀入射到暗箱内低照度CMOS芯片的光敏面上，低照度CMOS芯片后端连接计算机，所述计算机用于对低照度CMOS芯片输出信号进行视频采集。本专利技术与现有技术相比，其显著优点为：(1)本专利技术采用双积分球，电动狭缝和孔径光阑组成的积分球光源系统，可获得10-7～103Lx，均匀性不小于96％的面均匀光源；(2)本专利技术采用电动狭缝和可变孔径光阑实现对输出光源照度的精密调节，使用计算机控制电动狭缝大小，并能实时观测在调节过程中入射到低照度CMOS芯片的光源的照度，实现色温恒定下照度的连续变化，具有稳定性和重复性好的特点；(3)本专利技术暗箱采用拐角结构，避免杂散光从棱角进入暗箱；(4)本专利技术使用的照度计可测量10-9lx到上万lx范围内的光源并可与计算机通信，在计算机上实时显示测得的照度值；(5)传统照度计需要将探头放置在第二积分球的出光面，在不同照度下性能测试时，需来回交换照度计探头和待测芯片，操作复杂且增大误差，而本专利技术使用的照度计可实时检测照度，无需改变待测芯片位置。下面结合附图对本专利技术作进一步详细描述。附图说明图1是本专利技术的低照度CMOS芯片综合性能测试系统原理示意图。具体实施方式结合图1，本专利技术的一种低照度CMOS芯片性能测试系统，包括卤钨灯光源1、电动狭缝2、第一积分球3、可变孔径光阑4、第二积分球5、暗箱6、待测低照度CMOS芯片、光照度计7和计算机8；所述电动狭缝2设置在卤钨灯光源1和第一积分球3入光面之间，所述可变孔径光阑4设置在第一积分球3出光面与第二积分球5入光面之间，第二积分球5的出光面连接暗箱6入口，暗箱6内置待测低照度CMOS芯片，低照度CMOS芯片输出端连接计算机8，第二积分球5出光面所在球壁上设有两个窗孔，用于连接光照度计7上的硅光电池和倍增管，所述光照度计7用于读取入射到低照度CMOS芯片光敏面的光照度；卤钨灯光源1发出的光线经过电动狭缝2对光照度进行衰减，狭缝大小由计算机8控制，衰减后的光入射到第一积分球3内，第一积分球3出射光再次经过可变孔径光阑4进行二次衰减，经过二次衰减的光入射到第二积分球5内，通过第二积分球5使光均匀入射到暗箱6内低照度CMOS芯片的光敏面上，低照度CMOS芯片后端连接计算机8，所述计算机8用于对低照度CMOS芯片输出信号进行视频采集。由卤钨灯光源1、电动狭缝2、第一积分球3、孔径光阑4和第二积分球5组成的积分球光源系统产生的光的辐射照度为10-7～103Lx，面均匀性不小于96％。光照度计7主要由硅光电池、倍增管、高压电源控制模块和电流采集模块组成；所述硅光电池和倍增管设置在第二积分球5出光面所在球壁上的两个窗孔上，分别用于探测不同照度下的光源，所述高压电源控制模块用于对倍增管施加电压，所述电流采集模块用于采集硅光电池或倍增管产生的电流。所述硅光电池用于探测光照度大于等于1lx的光源，所述倍增管探测光照度10-9lx～1lx的光源。在使用前根据硅光电池的电流特性标定电流值对应的照度值。在自动模式下，当所测光照度大于等于1lx时，光电倍增管不加电压，仅通过硅光电池对光信号进行探测，得到当前光照度值。当所测光照度小于1lx时，通过高压电源控制模块对倍增管施加电压，倍增管探测放大后的光信号，在已标定的情况下得到此时入射光照度值。本专利技术基于上述结构，测试系统工作原理为：将低照度CMOS芯片置于暗箱中，并调整夹具高度，使芯片焦平面和积分球出光口位于同一水平面，调整卤钨灯光源电源电压，卤钨灯光源供电电压为6V，功率为10W。将卤钨灯光源预热几分钟，使产生的光源稳定。当光源色温稳定在2856K左右时，开始进行低照度CMOS芯片综合性能测试。以1lx光照度作为低照度CMOS芯片测试条件，通过调节电动狭缝和可变孔径光阑，对光照度进行精密调节。照度为1lx的均匀光照射在低照度CMOS芯片的光敏面上，利用计算机设置增益和曝光时间，同时利用计算机对低照度CMOS芯片的输出信号进行采集，连续采集100帧图像的灰度信号，并将它转换成电压信号。测试读出噪声、暗均匀性、暗电流和暗响应率参数时，关闭光源，尽量避免外界光干扰，设置一定曝光时间，同样利用计算机对低照度CMOS芯片的输出信号进行采集，连续采集100帧图像的灰度信号，并将它转换成电压信号。计算机根据参数计算公式，计算得到低照度CMOS芯片在1lx光照下，不同曝光时间下对应的参数的值。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低照度CMOS芯片性能测试系统，其特征在于，包括卤钨灯光源(1)、电动狭缝(2)、第一积分球(3)、可变孔径光阑(4)、第二积分球(5)、暗箱(6)、待测低照度CMOS芯片、光照度计(7)和计算机(8)；所述电动狭缝(2)设置在卤钨灯光源(1)和第一积分球(3)入光面之间，所述可变孔径光阑(4)设置在第一积分球(3)出光面与第二积分球(5)入光面之间，第二积分球(5)的出光面连接暗箱(6)入口，暗箱(6)内置待测低照度CMOS芯片，低照度CMOS芯片输出端连接计算机(8)，第二积分球(5)出光面所在球壁上设有两个窗孔，用于连接光照度计(7)上的硅光电池和倍增管，所述光照度计(7)用于读取入射到低照度CMOS芯片光敏面的光照度；卤钨灯光源(1)发出的光线经过电动狭缝(2)对光照度进行衰减，狭缝大小由计算机(8)控制，衰减后的光入射到第一积分球(3)内，第一积分球(3)出射光再次经过可变孔径光阑(4)进行二次衰减，经过二次衰减的光入射到第二积分球(5)内，通过第二积分球(5)使光均匀入射到暗箱(6)内低照度CMOS芯片的光敏面上，低照度CMOS芯片后端连接计算机(8)，所述计算机(8)用于对低照度CMOS芯片输出信号进行视频采集。...

【技术特征摘要】
1.一种低照度CMOS芯片性能测试系统，其特征在于，包括卤钨灯光源(1)、电动狭缝(2)、第一积分球(3)、可变孔径光阑(4)、第二积分球(5)、暗箱(6)、待测低照度CMOS芯片、光照度计(7)和计算机(8)；所述电动狭缝(2)设置在卤钨灯光源(1)和第一积分球(3)入光面之间，所述可变孔径光阑(4)设置在第一积分球(3)出光面与第二积分球(5)入光面之间，第二积分球(5)的出光面连接暗箱(6)入口，暗箱(6)内置待测低照度CMOS芯片，低照度CMOS芯片输出端连接计算机(8)，第二积分球(5)出光面所在球壁上设有两个窗孔，用于连接光照度计(7)上的硅光电池和倍增管，所述光照度计(7)用于读取入射到低照度CMOS芯片光敏面的光照度；卤钨灯光源(1)发出的光线经过电动狭缝(2)对光照度进行衰减，狭缝大小由计算机(8)控制，衰减后的光入射到第一积分球(3)内，第一积分球(3)出射光再次经过可变孔径光阑(4)进行二次衰减，经过二次衰减的光入射到第二积分球(5)内，通过第二积分球(5)使...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱芸生，叶琼，郭一亮，朱波，王琦，林宇轩，徐华，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32