CN110769247B - 一种图像传感器测试治具及测试方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种图像传感器测试治具及测试方法，所述治具内部包含圆柱形准直光纤的阵列，所述准直光纤的直径小于图像传感器像素的边长，所述准直光纤阵列中的每个所述准直光纤用于与所述图像传感器中的一个像素对应。本发明只需改变准直光纤阵列的排列方式，就可适用于不同的空间分辨率计算方法，实现不依赖光学镜头即可标定图像传感器分辨率，并能适用于像素尺寸较小的图像传感器的分辨率测试。

Description

一种图像传感器测试治具及测试方法
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，特别是涉及一种图像传感器测试治具及测试方法。
背景技术
胶片作为一种感光元件，是可以不依靠镜头测量胶片的分辨率的。在医疗及科研领域中，射线探测器(X光、伽马射线等)也可以不依赖光学系统测量出射线传感器产生的分辨率损失。
然而对于数字图像传感器(CMOS、CCD)来讲，往往必须依靠图像传感器与镜头组合的形式测试整个系统的分辨率。镜头作为一种光学元件有独立的方法可以测得镜头分辨率。但系统分辨率、图像传感器分辨率和镜头分辨率三者之间并不存在可推导的数学公式，所以无法逆推出图像传感器的分辨率。
图像传感器需要借助镜头进行聚焦曝光，并且其尺寸相较胶片和射线探测器小很多。因此，适用于测试胶片和射线探测器的方法并不适用于图像传感器。
基于此，亟需一种能够独立测试图像传感器分辨率的方法，用以表征图像传感器的内部参数对于分辨率的影响。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种图像传感器测试治具及测试方法，实现不利用镜头即可标定图像传感器分辨率。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种图像传感器测试治具，所述治具内部包含圆柱形准直光纤的阵列，所述准直光纤的直径小于图像传感器像素的边长，所述准直光纤阵列中的每个所述准直光纤用于与所述图像传感器中的一个像素对应。
进一步地，所述准直光纤阵列的排列形式包括点阵式，间隔行点阵式，间隔列点阵式，行或列由密到疏的点阵式，具有斜边的点阵式，或者呈中心密边缘疏的放射状点阵式。
进一步地，所述准直光纤阵列的空隙中填充有不透光材料层。
进一步地，所述治具的外侧覆盖有不透光材料层。
进一步地，所述准直光纤的外侧表面上设有全反射镜面层。
进一步地，所述全反射镜面层采用折射率低于所述准直光纤的玻璃封套。
一种图像传感器测试方法，使用上述的图像传感器测试治具，包括以下步骤：
步骤一：将图像传感器贴附在治具的一个面上，使所述准直光纤阵列中的每个所述准直光纤的一端与所述图像传感器中位置对应的一个像素对准贴合；
步骤二：将带有所述图像传感器的所述治具相对的另一个面贴附在光源上，使所述准直光纤阵列中的每个所述准直光纤的另一端与所述光源的表面相贴合；
步骤三：进行所述准直光纤与所述像素之间的对准检查，并通过所述图像传感器采集数字图像；
步骤四：通过对应的数字图像处理算法，对所述数字图像进行处理，得到针对所述图像传感器空间分辨率的判定或MTF曲线。
进一步地，所述光源为均匀光源，或为包含均光片的普通光源。
进一步地，步骤三中，所述对准检查采用图像传感器开窗功能或区域扫描进行。
进一步地，步骤四中，根据所述准直光纤排列的形式，采取不同的图像处理算法，获得所述图像传感器的空间频率响应。
本发明具有如下优点：
(1)摒弃了图像传感器测量空间分辨率必须依赖光学镜头的传统方式。
(2)能适用于像素尺寸较小的图像传感器的分辨率测试。
(3)只需改变准直光纤阵列的排列方式，就可以适用于不同的空间分辨率计算方法。
附图说明
图1是本发明一较佳实施例的一种图像传感器测试治具结构示意图。
图2是准直光纤与像素之间的对应关系示意图。
图3是本发明一较佳实施例的一种准直层光纤阵列的间隔行点阵式排列形式示意图。
图4是本发明一较佳实施例的一种准直层光纤阵列的间隔列点阵式排列形式示意图。
图5是本发明一较佳实施例的一种准直层光纤阵列的行列由密到疏的点阵式排列形式示意图。
图6是本发明一较佳实施例的一种准直层光纤阵列的呈中心密边缘疏的放射状点阵式排列形式示意图。
图7是本发明一较佳实施例的一种准直层光纤阵列的具有斜边的点阵式排列形式示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。
需要说明的是，在下述的具体实施方式中，在详述本发明的实施方式时，为了清楚地表示本发明的结构以便于说明，特对附图中的结构不依照一般比例绘图，并进行了局部放大、变形及简化处理，因此，应避免以此作为对本发明的限定来加以理解。
在以下本发明的具体实施方式中，请参考图1，图1是本发明一较佳实施例的一种图像传感器测试治具结构示意图。如图1所示，本发明提供一种图像传感器测试治具，治具10内部包含有由透光的多根圆柱形准直光纤12组成的准直光纤阵列。治具10可采用例如矩形结构；准直光纤12相互平行地排列在矩形治具10中，准直光纤12的两端分别与治具10相对的两个平行表面(图示左右侧面)相平齐。
治具10的其中一个平行表面(图示右侧)用于与图像传感器相贴合，治具10的另一个平行表面(图示左侧)用于与光源面30相贴合。
请参考图2。准直光纤阵列中的每根准直光纤12(以圆形表示)用于与图像传感器中的一个像素20(以方形表示)一一对应(被遮挡的光纤部分除外)。并且，准直光纤12的直径小于图像传感器像素20的边长(Pixel Pitch)21。
请参考图3-图7。准直光纤阵列的排列形式包括准直光纤12的行和列均匀排列的点阵式。
或者，准直光纤阵列的排列形式包括间隔行点阵式，即每一行中相邻两个准直光纤12之间间隔一列排列，如图3所示(图中白色圆代表光纤12)。
或者，准直光纤阵列的排列形式包括间隔列点阵式，即每一列中相邻两个准直光纤12之间间隔一行排列，如图4所示(图中白色方格中的白色圆代表位于行中的光纤12，黑色圆代表空缺的光纤行)。
或者，准直光纤阵列的排列形式包括列(或行)由密到疏的点阵式，即沿行方向空缺的光纤列数逐渐增加，如图5所示(图中白色方格中的白色圆代表位于列中的光纤12，黑色圆代表空缺的光纤列)。
或者，准直光纤阵列的排列形式包括呈中心密边缘疏的放射状点阵式，即将阵列中的准直光纤12分成多组，每组中包含多根准直光纤12，各组准直光纤12按放射状排列，每组中准直光纤12由阵列中心向外数量逐渐增加，各组之间的间隙也由阵列中心向外逐渐增加，如图6所示(图中左上图是右下图的局部放大结构，左上图中的白色圆代表光纤12，并由光纤12组成多条放射线)。
或者，准直光纤阵列的排列形式还包括具有斜边的点阵式，即可沿45角方向，将阵列中的部分光纤12整体遮挡住，如图7所示(图中上图是下图中被遮挡住的光纤区域，下图中的白色圆代表光纤12，并由光纤12组成一直角三角形的阵列)。
采用上述光纤排列形式的目的是测试分辨率。上述准直光纤阵列的排列图形可选自ISO12233数码相机分辨率测量标准，并可按ISO12233数码相机分辨率测量标准中的线对图形、斜边图形、西门子星图形等对光纤12进行任意排布。
请参考图1。在治具10的准直光纤阵列的空隙中还填充有不透光材料层13，使从每根准直光纤12中透过的光之间不会互相混叠。
进一步地，在治具10的外侧上也覆盖有不透光材料层，以避免外界光被摄入图像传感器中。不透光材料层13可以是不透光金属层。
在每根准直光纤12的外侧表面上还可包覆一层全反射镜面层11，用以隔绝光纤12和不透光金属层13。全反射镜面层11的位置处于准直光纤12的外侧，不包含准直光纤圆柱的两个端面。
全反射镜面层11可采用折射率低于准直光纤12的玻璃封套。
以下通过具体实施方式及附图，对本发明的一种图像传感器测试方法进行详细说明。
请参考图1-图7。本发明的一种图像传感器测试方法，可使用上述的图像传感器测试治具10，并可包括以下步骤：
步骤一：如图1-图2所示，将图像传感器贴附在治具10具有光纤12端面的一个面上，使治具10的准直光纤阵列中的每个准直光纤12的一端与图像传感器中位置对应的一个像素20对准，并与图像传感器贴合。
治具10用于传送光子到指定像素20中，并遮挡另一些指定像素，以形成不同光纤阵列图形。
准直光纤阵列可包括上述的多种排列形式之一，如图3-图7所示。
步骤二：如图1所示，将带有图像传感器的治具10的相对图像传感器的另一个面贴附在光源面30上，使准直光纤阵列中的每个准直光纤12的另一端与光源的表面相贴合。
光源可采用均匀光源，或采用包含均光片的普通光源。
步骤三：进行准直光纤12与像素20之间的对准检查，并通过图像传感器采集数字图像。
对准检查的目的是确认每根光纤12与每个像素20对应的状态是否满足要求。当每根光纤12与每个像素20之间达到一一对应状态时(遮挡的部分不算)，即认为满足对准要求。
对准检查可利用图像传感器开窗功能(即只有一部分像素在工作，用以确定像素20和光线的对准情况)或区域扫描进行。检查图像行或列的曝光情况是否为最佳状态(即单像素20亮度最高的状态)，并进行对准微调。
一般光纤12与传感器像素20间的相对位置经过初次校准后即固定，后期测量无需再次校准。
步骤四：通过对应的数字图像处理算法，对数字图像进行处理，得到针对图像传感器空间分辨率的判定或MTF曲线(Modulation Transfer Function,调制传递函数曲线)。
可依据ISO12233数码相机分辨率测量标准，根据准直光纤12排列的形式，采取不同的图像处理算法，从而实现不利用镜头即能够获得图像传感器的空间频率响应。
以上的仅为本发明的优选实施例，实施例并非用以限制本发明的保护范围，因此凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种图像传感器测试治具，其特征在于，所述治具内部包含圆柱形准直光纤的阵列，所述准直光纤的直径小于图像传感器像素的边长，所述准直光纤阵列中的每个所述准直光纤用于与所述图像传感器中的一个像素对应，其中，
所述准直光纤的两端分别与所述治具相对的两个平行表面相平齐，所述治具的一个平行表面与图像传感器相贴合，另一个平行表面与光源面相贴合。
2.根据权利要求1所述的图像传感器测试治具，其特征在于，所述准直光纤阵列的排列形式包括点阵式，间隔行点阵式，间隔列点阵式，行或列由密到疏的点阵式，具有斜边的点阵式，或者呈中心密边缘疏的放射状点阵式。
3.根据权利要求1所述的图像传感器测试治具，其特征在于，所述准直光纤阵列的空隙中填充有不透光材料层。
4.根据权利要求1所述的图像传感器测试治具，其特征在于，所述治具的外侧覆盖有不透光材料层。
5.根据权利要求1所述的图像传感器测试治具，其特征在于，所述准直光纤的外侧表面上设有全反射镜面层。
6.根据权利要求5所述的图像传感器测试治具，其特征在于，所述全反射镜面层采用折射率低于所述准直光纤的玻璃封套。
7.一种图像传感器测试方法，使用权利要求1-6任一所述的图像传感器测试治具，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：将图像传感器贴附在治具的一个面上，使所述准直光纤阵列中的每个所述准直光纤的一端与所述图像传感器中位置对应的一个像素对准贴合；
步骤二：将带有所述图像传感器的所述治具相对的另一个面贴附在光源上，使所述准直光纤阵列中的每个所述准直光纤的另一端与所述光源的表面相贴合；
步骤三：进行所述准直光纤与所述像素之间的对准检查，并通过所述图像传感器采集数字图像；
步骤四：通过对应的数字图像处理算法，对所述数字图像进行处理，得到针对所述图像传感器空间分辨率的判定或MTF曲线。
8.根据权利要求7所述的图像传感器测试方法，其特征在于，所述光源为均匀光源，或为包含均光片的普通光源。
9.根据权利要求7所述的图像传感器测试方法，其特征在于，步骤三中，所述对准检查采用图像传感器开窗功能或区域扫描进行。
10.根据权利要求7所述的图像传感器测试方法，其特征在于，步骤四中，根据所述准直光纤排列的形式，采取不同的图像处理算法，获得所述图像传感器的空间频率响应。
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