视觉传感器裸片弱光成像性能测试系统和测试方法技术方案

本发明专利技术公开了一种视觉传感器裸片弱光成像性能的测试系统和测试方法

【技术实现步骤摘要】
视觉传感器裸片弱光成像性能测试系统和测试方法


[0001]本专利技术涉及视觉传感器性能测试领域，尤其是涉及视觉传感器裸片弱光成像性能的测试系统和测试方法
。

技术介绍

[0002]视觉传感器是相机的核心感光元件，是物联网的基石，也是制造业未来智能化的基础，广泛应用于半导体
、
医疗健康
、
军事
、
人工智能
、
自动驾驶等领域
。
视觉传感器是整个机器视觉系统信息的直接来源，主要由一个或者多个图像传感器组成，有时还要配以光投射器及其他辅助设备
。
视觉传感器的主要功能是获取足够的机器视觉系统要处理的最原始图像
。
[0003]视觉传感器是
20
世纪
50
年代以光电倍增管
PMT
的研发成功为标志而出现；
60
年代末，
CCD
视觉传感器由
Bell
实验室专利技术，依靠其高量子效率
、
高灵敏度
、
低暗电流
、
高一致性
、
低噪音等性能，成为视觉传感器市场的主导
。90
年代末，步入
CMOS
时代
。
目前的视觉传感器正沿高性能
、
多功能方向发展，因此视觉传感器的研发至关重要
。
[0004]在用于弱光探测的视觉传感器裸片的测试过程中，弱光信号难以精准投射到指定位置；弱光探测会产生弱响应电信号，增加信号采集难度
。
因为现在视觉传感器单像素尺寸在微米级及以下，所以在传感器裸片的测试过程中，要求投影光的单像素尺寸尽可能地小
。
若投影光的单像素尺寸大于视觉传感器的单像素尺寸，会导致单像素的投影光投射在多个视觉传感器的像素上，损失传感器裸片的分辨率，无法测试视觉传感器单像素的性能；同时不方便更换投影图形的形状
。
另外，新型视觉传感器裸片研发过程中，传感器的电阻可能达到
P
Ω
量级
。
因此测试电流会低至
fA
量级，此时环境中的电磁噪声会对传感器的光电性能测试造成严重的危害，传感器的响应电信号会被淹没在环境噪声中
。
如何将弱光信号精确地投射在视觉传感器裸片的指定像素上，以及如何有效地探测到弱电信号等成为一个棘手的问题
。
[0005]面对上述技术难题，业界内的主要解决方案是采用差分
、
放大电路设计和增加电磁屏蔽设计
。
[0006]2016
年，专利技术专利（姚秋丽
. 一种微弱光电检测装置
[P]. CN105698927A
）中公开了一种微弱光电检测装置，它是通过光电转换器件将微弱的光信号转换成为微弱电信号，然后再通过光电转换电路放大，将这个微弱电信号转变为可处理的电信号
。
但是放大微弱电信号的同时，也会放大噪声信号，使有效信号的提取更加困难
。
[0007]2019
年，技术专利（弋英民，杨海川
. 一种专用的微弱信号检测电路
[P]. CN208401823U
）中公开了一种专用的微弱信号检测电路，电路包括弱信号提取电路
、AD
采集电路及
MUC
电路，原始信号由传感器检测并送至弱信号提取电路，弱信号提取电路将处理后的信号送至
AD
采集电路，信号经
AD
采集电路处理后送至
MUC
电路
。2022
年，专利技术专利（盖建新，王亚立
. 一种微弱电流检测装置
[P]. CN202210396723.2
）中公开了一种微弱电流检测装置，跨阻放大电路连接调理电路，调理电路连接模数转换电路，模数转换电路连接处理
器，处理器控制跨阻放大电路切换量程，跨阻放大电路采集微电流，处理器输出电流值；跨阻放大电路包括跨阻抗选择电路和复合运放电路，跨阻抗选择电路通过控制输出端分别串联阻值不同的增益电阻以切换量程
。
但是噪声较大时，弱信号被淹没在噪声中，增大了提取的难度
。
[0008]2009
年，技术专利（沈远茂，石丹，俞俊生等
. 便携电磁屏蔽箱
[P]. CN201429632Y
）中公开了一种便携电磁屏蔽箱，主要用于移动终端产生的微弱信号的测试，六个面板均用铝或者铝合金制成，六个面板的内表面将混合粘贴平板吸波材料和尖劈吸波材料以吸收各个方向的入射波；在底面板上，设置了一个用于隔离待测设备和吸波材料的绝缘介质板，该绝缘介质板置于箱内，测试时待测设备被放置在该介质板上；在顶面板上，设置了一个信号进出的接头，并通过焊接方式固定在面板上以实现系统的良好电接触；在前面板上，设置了便于等测设备放入和取出的窗口，在窗口的四周设置了导电衬垫和屏蔽网带以形成门框，在前面板上还设置了用于关闭和打开窗口的门
。
但是只是简单的电磁屏蔽箱，无法实现传感器光电性能的低噪声测试
。
[0009]2019
年，技术专利（刘纪宏，李洪学，杨琼
. 一种自动测试屏蔽箱
[P]. CN201922434208.5
）中公开了一种自动测试屏蔽箱，包括箱体
、
第一开关门
、
活动载板
、
夹具
、
射频耦合天线以及第一驱动机构，所述箱体限定为内部具有空腔的腔室，所述箱体前端设有第一窗口，所述第一开关门可滑动安装于所述第一窗口，所述活动载体前端与第一开关门相连，所述活动载板可滑动安装于所述箱体内，并可与第一开关门随动，所述夹具用于固定待检测产品，所述夹具固定安装于活动载板上，所述移动装置安装有射频耦合天线并可带动其沿
X
轴和
Y
轴方向滑动，所述第一驱动装置用于驱动所述第一开关门与活动载板作所述滑动
。
本技术可比较全面的测试电子产品在不同位置
、
不同强弱信号以及不同信号源的测试数据，提高了电子产品的检测精度
。
但是无法进行复杂图形的测试，且测试口处存在噪声干扰，无法实现大电阻光电半导体器件的微弱电流测试的目的
。

技术实现思路

[0010]本专利技术的目的是针对用于弱光探测的视觉传感器裸片的测试过程中，如何将弱光信号精确地投射在视觉传感器裸片的指定像素上，以及如何有效地探测到弱电信号等的问题，提供一套视觉传感器裸片弱光成像性能的测试系统和测试方法，在实际使用过程中，很容易实现视觉传感器裸片的
10 fA
级弱电信号测试和微米级器件像素的精细投影与成像，可靠性高，可操作性强
。
[0011]本专利技术采用的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
视觉传感器裸片弱光成像性能测试系统，其特征在于，包括屏蔽装置
、
投影装置
、
显微装置
、
电流性能测试装置和
/
或电压性能测试装置；所述屏蔽装置包含屏蔽盒主体，屏蔽盒主体上设有两个窗口和连接线接口，窗口处设有金属网，金属网的网孔直径大于投影装置投出的投影光波长的
1000
倍，小于电磁波波长的
1/4
；投影装置和显微装置置于窗口上方；其中，投影装置用于将测试图形经过窗口投影至置于屏蔽盒主体内的视觉传感器裸片样品上，显微装置用于观测投影装置投影至视觉传感器裸片样品上的位置；电流性能测试装置和
/
或电压性能测试装置通过连接线接口与置于屏蔽盒主体内的视觉传感器裸片样品连接，获得视觉传感器裸片样品的电流和
/
或电压性能
。2.
根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述屏蔽盒主体的材质为导电材料
。3.
根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述投影装置为微型投影仪或基于数字微镜器件
DMD
的光学系统；所述基于数字微镜器件
DMD
的光学系统包括按照光路排布的光源
、
第一透镜
、
数字微镜器件
、
第二透镜
、
第三透镜和物镜；其中，光源投射出光束后，经由第一透镜将发散光束调整成平行的光束，平行的光束照射在数字微镜器件上，光束被调制为特定图形后反射出去；反射光再经由第二透镜和第三透镜的组合进行聚焦和扩束，使扩束后的光束完全投射进物镜，物镜将光束聚焦到焦平面的指定位置
。4.
根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电压性能测试装置包括函数发生器
、
定值电阻
、
数据采集卡与电压处理模块；其中，函数发生器通过连接线接口与置于屏蔽盒主体内的视觉传感器裸片样品连接，用于提供稳定的直流电压；定值电阻与视觉传感器裸片样品串联连接，定值电阻另一端接地；数据采集卡的输入端和定值电阻与视觉传感器裸片...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨青，许航，孟雷欣，郭一宇，唐文豪，刘旭，张留旗，郭海中，
申请(专利权)人：之江实验室，
类型：发明
国别省市：