CN101360255A - 用于cmos图像传感器的图像性能的测试系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于CMOS图像传感器的图像性能的测试系统，其中，所述的系统包括光源、检测单元和数据处理器：光源用于向待测传感器提供输入信号；检测单元，与数据处理器和待测传感器连接，用于检测待测传感器的输出信号并且向数据处理器提供检测到的待测传感器的输出信号；数据处理器，与检测单元连接，用于根据检测单元提供的输入信号，判断待测传感器的图像性能。采用本发明的系统能够在很大程度上节约测试成本。

Description

用于CMOS图像传感器的图像性能的测试系统

技术领域

本发明涉及一种用于传感器的测试系统，更具体地说，涉及一种用于CMOS图像传感器的图像性能的测试系统。

背景技术

目前，CMOS图像传感器的应用范围开始变得广泛，包括数码相机、摄像头、可视电话、3G手机、视频会议、智能型保全系统、汽车倒车雷达、玩具，以及工业、医疗等用途。在CMOS图像传感器量产的同时，对其进行简单有效的测试成为了必需。

对于CMOS图像传感器来说，其图像性能测试的项目主要包括：灵敏度、动态范围、图形噪声、帧速率、响应速度等等。

在半导体IC测试服务里，一般来说，采用的设备是自动测试设备，简称测试台。将其与探针台连接，可用于晶圆测试，若与机械手连接，就可用于成品测试。目前，有很多专业厂商生产这种自动测试设备，而且其通用性非常强，即采用此种自动测试设备可以对各类集成电路的各种性能进行定量或定性的测试。但是此种自动测试设备通常价格非常昂贵，对于只需要对一种或一类集成电路进行测试的生产商来说，并不能完全应用此种自动测试设备所提供的功能，使得投入产出比过低，尤其是对于CMOS图像传感器来说，因为它不需要进行逻辑测试以及时序测试，所以采用自动测试设备使得测试成本比较高。

发明内容

本发明针对现有技术的测试成本比较高的问题，提供了一种能够降低测试成本的CMOS图像传感器的图像性能的测试系统。

本发明提供的用于CMOS图像传感器的图像性能的测试系统，其中，所述的系统包括光源、检测单元和数据处理器；光源，用于向待测传感器提供输入信号；检测单元，与数据处理器和待测传感器连接，用于检测待测传感器的输出信号并且向数据处理器提供检测到的待测传感器的输出信号；数据处理器，与检测单元连接，用于对由检测单元提供的输入信号，判断待测传感器的图像性能。

本发明的系统提供的是一种专门用于CMOS图像传感器的图像性能的测试系统，其电路结构简单，仅为CMOS图像传感器的图像性能测试提供专门化的信号源和检测单元，能够完成图像性能测试而又不提供不必要的单元，能够在很大程度上节约测试成本。

附图说明

图1是本发明的测试系统的框图；

图2是本发明的接口模块和指示灯的一种连接方式的示意框图；

图3A是本发明的通路控制单元一种连接方式的示意框图；

图3B是本发明的通路控制单元另一种连接方式的示意框图；

图4是本发明的通路控制单元的框图；

图5是本发明的检测单元的框图。

具体实施方式

如图1所示，本发明提供的用于CMOS图像传感器的图像性能的测试系统包括光源1、检测单元2和数据处理器3；光源1，用于向待测传感器100提供输入信号；检测单元2，与数据处理器3和待测传感器100连接，用于检测待测传感器100的输出信号并且向数据处理器3提供检测到的待测传感器100的输出信号；数据处理器3，与检测单元2连接，用于根据检测单元2提供的输入信号，判断待测传感器100的图像性能。

本发明的系统中光源可以采用本领域公知的各种适用于测试的光源，如各种单色光源或白色光源。

如图2所示，本发明的测试系统中还包括接口模块4，所述接口模块4包括夹具(未示出)、接口电路41和感应电路42，其中：夹具用于夹持待测传感器100；接口电路41与待测传感器100和感应电路42连接，用于将待测传感器100的输出信号提供给检测单元2；以及感应电路42与接口电路41连接，用于感应夹具的打开或闭合，并且根据夹具的打开或闭合，断开或接通接口电路41与检测单元2的连接。

本发明的系统中夹具可以采用本领域公知的夹具，包括主体、上盖、铰接结构和锁止结构，其具体结构不在此赘述。

优选地，本发明的测试系统还包括指示灯，串联感应电路与检测单元之间，用于显示夹具处于打开或闭合。本发明的系统中指示灯可以采用本领域公知的发光器件，如发光二极管。

优选地，所述接口电路和所述感应电路固定在夹具上。指示灯则可以固定在夹具上或其他方便操作人员观察的位置。

所述接口电路是用于为待测传感器和检测单元接口电路建立电连接的导电通路，一般来说导电通路个数与待测传感器上的接触端对应，包括多个导电通路，每个导电通路的两端分别与待测传感器和检测单元连接。

所述感应电路可以采用本领域公知的各种开关，如采用光电开关，将光电开关固定在夹具的主体或上盖上，上盖处于打开或闭合状态将出现两种不同的情形通光或遮光，那么也就对应了两种不同的电信号，从而可以用于控制接口电路与检测单元的断开或接通；另外也可以采用按钮开关，将按钮开关固定在夹具的锁止结构上，当上盖闭合时，锁止结构锁住上盖的同时将按钮开关按下，当上盖打开时，锁止结构松开上盖的同时将按钮开关抬起，也同样可以实现控制接口电路与检测单元的断开或接通。

采用上述装置的测试过程是，当执行测试时，待测传感器被安置在夹具中，并且通过接口电路与检测单元连接，光源将测试光信号提供给待测传感器，启动测试后，检测单元检测测试过程中待测传感器的输出信号，并且将检测到的信号发送给数据处理器，在数据处理器中通过数学方法来处理接收到的测量数据，并且通过对数据的处理结果来判断待测传感器的图像性能。

本发明提供的测试系统，优选地，其中所述夹具有多个。在本发明的系统中，多个测试过程可以被并发或者流水地进行，那么设置多个夹具就可以实现同时连接多个待测传感器的目的，从而提高了测试效率。

相应地，本发明提供的测试系统还包括通路控制单元，所述通路控制单元连接在多个接口模块的接口电路与检测单元之间，或者连接在检测单元与数据处理器之间，用于选择与检测单元或数据处理器连接的待测传感器。图3A和图3B分别示出了通路控制单元在本发明的测试系统中的两种连接方式。

通常来说，通路控制单元可以采用本领域中常用的各种微处理集成电路来实现，如单片机、数字信号处理器、可编程逻辑阵列等等。由于本发明的系统所要求的处理能力不高，优选地，如图4所示，所述通路控制单元由选通电路51和可编程逻辑器件52组成。选通电路51，与可编程逻辑器件52连接，用于与多个接口模块的感应电路连接，执行对待测传感器的选择；可编程逻辑器件52，用于与检测单元或者数据处理器连接，控制选通电路执行对待测传感器的选择。所述选通电路可以是I2C选通电路，所述I2C选通电路的一端与多个接口模块的接口电路或者检测单元连接，并且另一端与可编程逻辑器件连接，用于执行对待测传感器的选择；所述可编程逻辑器件，与检测单元或者数据处理器连接，用于控制I2C选通电路执行对待测传感器的选择。

如图5所示，本发明提供的系统，所述检测单元包括采样放大器21、量程选择器22和模数转换器23，其中：采样放大器21，用于与待测传感器连接，采样保持并放大检测到的待测传感器的输出信号。在测试过程中，检测电阻两端的电信号通常是比较微弱的，使模数转换器不易进行准确转换，从而需要灵敏度很高的模数转换器，此类模数转换器成本高，而本发明提供的检测单元引入了采样放大器，使得检测到的信号在被实施模数转换之前先被放大到适当值，从而节约了成本。

量程选择器22，与采样放大器21连接，用于根据检测到的待测传感器的输出信号的幅度来选择量程。通常来说，测试过程包括对待测图像传感器的不同性能指标的多项测试，因此从待测图像传感器检测的信号也就有多项，一般来说，当检测到的数据处于检测量程的2/3至3/4时，数据准确性较高，因而引入量程选择器来提供不同的检测量程。

模数转换器23，与采样放大器21连接，用于与数据处理器连接，将已被放大的检测到的待测传感器的输出信号转换为数字信号并输出至数据处理器。本发明提供的检测单元引入了模数转换器，可以实现对输出图像数据的精度地转换，例如，使用8位模数转换器时可以提供256级的变化，而使用12位模数转换器时可以提供4096级的变化。因此，能够更为准确地反映输出图像数据。

本发明提供的系统，所述检测单元可以有一个或多个，如果有多个则每个分别对应一个接口模块，用于检测其中的待测传感器的输出信号。

本发明提供的系统，所述数据处理器是个人计算机或小型工作站。

所述判断待测传感器的图像性能的方法可以通过针对于CMOS图像传感器的各项性能做出的多种测试加以判断，例如：将检测单元检测到的待测传感器的输出信号与光源提供的输入信号相比较计算失真度，根据检测单元检测到的待测传感器的输出信号计算图像噪声、灵敏度、动态范围或响应速度。其计算过程可以通过本领域技术人员所常用的工程计算软件，例如Matlab，来实现。

本发明提供的系统还包括测试报告输出装置，与数据处理器连接，用于输出测试报告。所述测试报告包括失真度、图像噪声、灵敏度、动态范围或响应速度。

本发明提供的测试系统，优选地，还包括光源控制单元，与光源连接，用于调整光源输出的光强。可用于调整光源输出的光强的光源控制单元有很多种实现方式，并且也是本领域公知的，比如通过可变电阻分压的方式。

本发明提供的测试系统还包括数据传输接口，连接在控制电路和数据处理器之间，用于控制检测单元和数据处理器之间数据传输的速度和流量。本发明中的数据传输接口可以是本领域中常用的各种有线或无线传输接口，如：USB、串行、并行、红外、蓝牙等接口。优选地，可以采用的是USB接口。

下面说明采用本发明的系统的CMOS图像传感器的图像性能测试的过程，以具有多个接口模块的测试系统为例。

首先，数据处理器通过USB接口初始化本发明的系统，等待接口模块的感应电路的信号输入。

操作人员将待测试的CMOS图像传感器装入接口模块的夹具中，然后合上夹具，感应电路发出就绪信号，启动测试系统工作。

通路控制单元接收到就绪信号，判断哪一个夹具中已经放置待测传感器，然后选通通路控制单元与数据处理器的对应端口连接。首先进行寄存器测试，接下来数据处理器向光源控制电路发出命令让其按一定间隔改变光源亮度，同时数据处理器接收在不同光强下正在测试的图像数据；数据处理器在收到不同光强下的几幅图像后按照各种算法分析各项图像性能指标并判断各项指标是否合格。

当一个夹具中的待测传感器测试完成时，通路控制单元检测是否有就绪信号发送，如果有将进行如上述测试过程，如此往复。

Claims (11)

1、一种用于CMOS图像传感器的图像性能的测试系统，其特征在于，该系统包括光源、检测单元和数据处理器，其中：

光源，用于向待测传感器提供输入信号；

检测单元，与数据处理器和待测传感器连接，用于检测待测传感器的输出信号并且向数据处理器提供检测到的待测传感器的输出信号；

数据处理器，与检测单元连接，用于根据检测单元提供的输入信号，判断待测传感器的图像性能。

2、根据权利要求1所述的测试系统，其特征在于，该系统还包括接口模块，所述接口模块包括夹具、接口电路和感应电路，其中：

夹具用于夹持待测传感器；

接口电路与待测传感器和感应电路连接，用于将待测传感器的输出信号提供给检测单元；以及

感应电路与接口电路连接，用于感应夹具的打开或闭合，并且根据夹具的打开或闭合，断开或接通接口电路与检测单元的连接。

3、根据权利要求2所述的测试系统，其特征在于，该测试系统还包括指示灯，串联感应电路与检测单元之间，用于显示夹具处于打开或闭合。

4、根据权利要求2所述的测试系统，其特征在于，所述接口模块有多个。

5、根据权利要求4所述的测试系统，其特征在于，该系统还包括通路控制单元，所述通路控制单元连接在多个接口模块的接口电路与检测单元之间，或者连接在检测单元与数据处理器之间，用于选择与检测单元或数据处理器连接的待测传感器。

6、根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述通路控制单元包括选通电路和可编程逻辑器件；

选通电路，与可编程逻辑器件连接，用于与多个接口模块的感应电路或者检测单元连接，执行对待测传感器的选择；

可编程逻辑器件，用于与检测单元或者数据处理器连接，控制选通电路执行对待测传感器的选择。

7、根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述检测单元包括采样放大器、量程选择器和模数转换器，其中：

采样放大器，用于与待测传感器连接，采样保持并放大检测到的待测传感器的输出信号；

量程转换器，与采样放大器连接，用于根据检测到的待测传感器的输出信号的幅度来选择量程；以及

模数转换器，与采样放大器连接，用于与数据处理器连接，将已被放大的检测到的待测传感器的输出信号转换为数字信号并输出至数据处理器。

8、根据权利要求1所述的测试系统，其特征在于，判断待测传感器的图像性能的方法包括以下至少一种：

将检测单元检测到的待测传感器的输出信号与光源提供的输入信号相比较计算失真度；

根据检测单元检测到的待测传感器的输出信号计算图像噪声；

根据检测单元检测到的待测传感器的输出信号计算灵敏度；

根据检测单元检测到的待测传感器的输出信号计算动态范围；

根据检测单元检测到的待测传感器的输出信号计算响应速度。

9、根据权利要求1所述的测试系统，其特征在于，该系统还包括测试报告输出装置，与数据处理器连接，用于输出测试报告。

10、根据权利要求1所述的测试系统，其特征在于，该系统还包括光源控制单元，与光源连接，用于调整光源输出的光强。

11、根据权利要求1所述的测试系统，其特征在于，该系统还包括数据传输接口，连接在检测单元和数据处理器之间，用于控制检测单元和数据处理器之间数据传输的速度和流量。

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