一種圖像傳感器的檢測和標定裝置及方法
【專利摘要】本發明公開一種圖像傳感器的檢測和標定裝置，包括：一光源，用于提供一光束；該光束經過第一光柵、一透鏡和第二光柵后發生干涉；該干涉圖像經該圖像傳感器采集，根據該干涉圖像檢測并標定該圖像傳感器，其特征在于，該第一光柵的周期等于該第二光柵的周期乘以該透鏡的3倍率。本發明同時公開一種圖像傳感器的檢測和標定方法。
【專利說明】一種圖像傳感器的檢測和標定裝置及方法

【技術領域】
[0001] 本發明涉及集成電路裝備制造領域，尤其涉及一種圖像傳感器的檢測和標定裝置 及方法。

【背景技術】
[0002] 圖像傳感器能夠實現光信號到電信號的轉換，從而廣泛應用于航空航天和圖像傳 感領域。圖像傳感器一般可分為CMOS和CCD兩種，這兩種圖像傳感器都有光電響應特性， 即輸入光強信號和輸出電信號之間存在一定的關系。理想情況下，輸入光強與輸出電信號 之間為線性關系，實際輸入和輸出之間并不是一個理想的線性關系，而是存在非線性誤差， 非線性誤差可以認為是期望輸出和實際輸出的偏差。同時各個像素光電響應特性線性系數 (靈敏度）也不同。通過對靈敏度和非線性進行檢測和標定，可以提高圖像傳感器測量的精 度。
[0003] 目前對傳感器光電特性進行標定存在多種方法，如專利CN200910024039. 6《一種 CCD探測器標定方法和裝置》中所描述的標定系統由激光器、衰減器、積分球、圖像傳感器組 成，通過探測不同照明光強下圖像傳感器的輸出，來對光電響應特性進行標定。該方案中需 要通過積分球來達到均勻照明的效果，開銷較大，而且照明均勻程度直接影響測量精度。與 此不同，通過小孔夫瑯和費衍射法標定光電響應特性的方法，無需均勻照明，而是通過實際 衍射圖像和期望衍射圖像之間的差異，來標定圖像傳感器的光電響應特性。這種方法和其 他衍射標定方法類似，都需要引入像元對準過程，對準的誤差會影響測量精度，而且此類 衍射法標定的整個傳感器的光點響應特性，無法對各個像素的光電響應特性進行標定。
[0004] 實際上，在使用圖像傳感器時，更關心的是各個像素的靈敏度和非線性，尤其對于 干涉測量，像素的靈敏度差異帶來的誤差很小，像素非線性帶來的誤差較大。


【發明內容】

[0005] 為了克服現有技術中存在的缺陷，本發明提供一種圖像傳感器的檢測和標定裝置 及方法，用于解決圖像傳感器的光電響應特性的檢測問題。通過檢測靈敏度和非線性可以 標定出部分與傳感器平均靈敏度差別較大的像素。在使用圖像傳感器時，可以通過直接剔 出或者插值的方法對這些壞像素進行處理，從而減小其對測量結果的影響。
[0006] 為了實現上述發明目的，本發明公開一種圖像傳感器的檢測和標定裝置，包括：一 光源，用于提供一光束；所述光束經過第一光柵并發生衍射，經一透鏡匯聚到第二光柵后發 生衍射，衍射光發生干涉，所述第一光柵與所述第二光柵相互匹配，所述第一光柵可以移動 以進行移相調制；所述干涉圖像經所述圖像傳感器采集，根據所述干涉圖像檢測并標定所 述圖像傳感器。
[0007] 更進一步地，所述光源與所述第一光柵之間包括一衰減片，用以調節照明光強。
[0008] 更進一步地，所述第二光柵與所述圖像傳感器之間的距離可變，用以調整測量光 斑大小。
[0009] 本發明同時公開一種圖像傳感器的檢測和標定方法，包括：光源發出一光束依次 經過第一光柵并發生衍射，經一透鏡匯聚到第二光柵后發生衍射，衍射光發生干涉，其中所 述第一光柵與所述第二光柵相互匹配，所述第一光柵可以移動以進行移相調制，所述圖像 傳感器采集所述干涉圖像，根據所述干涉圖像檢測并標定所述圖像傳感器。
[0010] 更進一步地，所述光源與所述第一光柵之間還設置一衰減片，用以調節照明光強。
[0011] 更進一步地，所述第二光柵與所述圖像傳感器之間的距離可變，用以調整測量光 斑大小。
[0012] 更進一步地，該根據該干涉圖像檢測并標定該圖像傳感器具體包括： (a) 、調整測量光斑達到期望大小并調整所述光束的照明光強； (b) 、關閉所述光源，測量暗電流Idark ; (c) 、打開所述光源，對所述第二光柵移相后發生干涉，且所述圖像傳感器采集所述干 涉圖像； (d) 、根據所述干涉圖像補償暗電流，計算所述圖像傳感器的校正輸出I和理想輸入 Iideal ： I = Idetect_Idark，Idetect為探測到的傳感器輸出數字信號； Iideal = Ac〇s(0) + B，A為所述圖像傳感器測量到的振幅，Θ為移相相位，B為常數 項； (e) 、對所述校正輸出I進行余弦擬合： I = A' cos( Θ '）+ B'，A'為擬合得到的振幅，Θ '為擬合得到的移相相位，B'為擬合 得到的常數項； (f) 計算各像素相對靈敏度sensitivity、平均靈敏度sens_mean和非線性 nonlinearity: sensitivity = A/A,； sens_mean = mean(sensitivity)；

【權利要求】
1. 一種圖像傳感器的檢測和標定裝置，其特征在于，包括：一光源，用于提供一光束； 所述光束經過第一光柵并發生衍射，經一透鏡匯聚到第二光柵后發生衍射，衍射光發生干 涉，所述第一光柵與所述第二光柵相互匹配，所述第一光柵可以移動以進行移相調制；所述 干涉圖像經所述圖像傳感器采集，根據所述干涉圖像檢測并標定所述圖像傳感器。
2. 如權利要求1所述的圖像傳感器的檢測和標定裝置，其特征在于，所述光源與所述 第一光柵之間包括一衰減片，用以調節照明光強。
3. 如權利要求1所述的圖像傳感器的檢測和標定裝置，其特征在于，所述第二光柵與 所述圖像傳感器之間的距離可變，用以調整測量光斑大小。
4. 一種圖像傳感器的檢測和標定方法，其特征在于，包括：光源發出一光束依次經過 第一光柵并發生衍射，經一透鏡匯聚到第二光柵后發生衍射，衍射光發生干涉，其中所述第 一光柵與所述第二光柵相互匹配，所述第一光柵可以移動以進行移相調制，所述圖像傳感 器采集所述干涉圖像，根據所述干涉圖像檢測并標定所述圖像傳感器。
5. 如權利要求4所述的圖像傳感器的檢測和標定方法，其特征在于，所述光源與所述 第一光柵之間還設置一衰減片，用以調節照明光強。
6. 如權利要求4所述的圖像傳感器的檢測和標定方法，其特征在于，所述第二光柵與 所述圖像傳感器之間的距離可變，用以調整測量光斑大小。
7. 如權利要求4所述的圖像傳感器的檢測和標定方法，其特征在于，所述根據所述干 涉圖像檢測并標定所述圖像傳感器具體包括： (a) 、調整測量光斑達到期望大小并調整所述光束的照明光強； (b) 、關閉所述光源，測量暗電流Idark ; (c) 、打開所述光源，對所述第二光柵移相后發生干涉，且所述圖像傳感器采集所述干 涉圖像； (d) 、根據所述干涉圖像補償暗電流，計算所述圖像傳感器的校正輸出I和理想輸入 Iideal ： I = Idetect-Idark，Idetect為探測到的傳感器輸出數字信號； Iideal = Ac〇s(0) + B，A為所述圖像傳感器測量到的振幅，Θ為移相相位，B為常數 項； (e) 、對所述校正輸出I進行余弦擬合： I = A' cos( Θ '）+ B'，A'為擬合得到的振幅，Θ '為擬合得到的移相相位，B'為擬合 得到的常數項； (f) 計算各像素相對靈敏度sensitivity、平均靈敏度sens_mean和非線性 nonlinearity: sensitivity = A/A,; sens_mean = mean(sensitivity)； ^ , Rmax為理想輸入Iicleal與校正輸出I的最大偏差，Imax為校正 輸出I的最大值； (g) 、將靈敏度與平均靈敏度相差較大的像素點、非線性較大的像素點、暗電流較大的 像素點標定為壞像素點。
8.如權利要求7所述的圖像傳感器的檢測和標定方法，其特征在于，所述步驟d還包 括：在計算理想輸入之前，先標定所述圖像傳感器與所述光束光軸之間的位置關系。
【文檔編號】H04N17/00GK104065956SQ201310092369
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2013年3月21日 優先權日:2013年3月21日
【發明者】葛亮, 馬明英 申請人:上海微電子裝備有限公司