本發明屬于光電測試技術領域，涉及一種圖像傳感器件低頻傳遞函數測試裝置，尤其是一種適用于評估小尺寸像素單元、超高分辨率的圖像傳感器件成像質量的低頻調制傳遞函數的測試裝置；本發明還涉及上述圖像傳感器件低頻傳遞函數的測試方法。

背景技術：

調制傳遞函數表征成的像與原物之比，其值越高代表傳感器件或相機系統的綜合成像素質越好，當今光電技術領域采用調制傳遞函數來評價光學系統或傳感器件的成像質量。傳統的測試方法是利用與傳感器件像素單元尺寸空間頻率相匹配的極限頻率靶標進行檢測，通過靶標成像后條紋對比傳遞函數加系數修正來得到調制傳遞函數。但隨著工藝制程的進步，人們對相機系統的分辨率要求更高，使得相機中圖像傳感器件的像元尺寸也越來越小，以滿足單位面積內更高的像素密度集成，這就導致采用傳統的極限頻率法測量時需要加長檢測使用的平行光管的焦距或制作出與圖像傳感器件像素單元尺寸空間頻率相匹配的頻率靶標，因平行光管制作復雜，且體積龐大，不能根據需要來做改變，所以只能通過制作更高頻率的靶標來滿足測試要求。雖然高頻靶標可以制作出來，但其本身的調制度受光學系統的影響極大，因此無法得到正確的結果，所以傳統的檢測方法已經受到了限制，而且通過系數修正進行近似計算也為結果引入了誤差。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種圖像傳感器件低頻傳遞函數測試裝置，通過低頻靶標與其他光學器件的設計，將靶標在光學組件中的調制度降至最低，從而完成了適配高分辨率、超小像素類型的圖像傳感器件的測試。

本發明的目的還在于提供上述圖像傳感器件低頻傳遞函數的測試方法，通過低頻法換算出適配光學組件的低頻靶標，從而通過運算轉換得到圖像傳感器件或相機系統在極限頻率條件下的調制傳遞函數值。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：

這種圖像傳感器件低頻傳遞函數測試裝置，包括順序設置的積分球、光學靶標、平行光管和光學透射鏡頭，光學透射鏡頭處設置有控制驅動板，控制驅動板與圖像采集處理模塊連接；其中光學靶標上設置有若干互相平行的靶標條紋，靶標條紋的寬度為其中f₀為低頻靶標的頻率。

更進一步的，本發明的特點還在于：

其中積分球與低頻靶標之間設置有濾光片。

本發明的另一技術方案是，圖像傳感器件低頻傳遞函數的測試方法，包括以下步驟：

步驟1，將低頻靶標的像透射待測傳感器件上，其中低頻靶標上的像為若干互相平行的靶標條紋，靶標條紋的寬度為其中f₀為低頻靶標的頻率；

步驟2，通過圖像采集模塊和常規極限頻率傳遞函數測試方法計算出第一調制傳遞函數值MTF_SEN；

步驟3，通過轉換算法得到第二調制傳遞函數值MTF_{SEN_L}，其中P_max為低頻靶標接近奈奎斯特空間頻率的最高奇次諧波數；MTF_ilens為待測傳感器在該特定奇次諧波上的調制傳遞函數值。

更進一步的，本發明的特點還在于：

其中步驟1中低頻靶標的頻率其中p為像元尺寸；P_max為接近奈奎斯特空間頻率的最高奇次諧波數；F2為光學透射鏡頭的焦距；F1為平行光管焦距。

其中步驟1中低頻靶標光柵對焦成像在待測傳感器件的光敏面上。

其中步驟1中待測傳感器件成像的明條紋的輸出為待測傳感器件最大相應輸出值的50％。

其中步驟1待測傳感器件成像的暗條紋的輸出為待測傳感器件最大相應輸出值的15％。

本發明的有益效果是：在采用原有極限頻率法測試裝置的基礎上，通過配置光強條件合理的積分球光源，將低頻靶標上的條紋影像通過平行光管整流、光學透射鏡頭的對焦，然后通過控制驅動板將低頻靶標的像透射在曝光時間合理的待測傳感器件上，待測傳感器件設置在控制驅動板上，使用該裝置能夠最大程度與通用標準化極限頻率法相匹配，保證了現有昂貴的光學組件資源的充分利用，實現了對高分辨率、超小像素類型的圖像傳感器件的測試，并且減少了測試人員操作培訓的時間，提高了測試升級效率。

本發明的有益效果還在于：在通用標準化的極限頻率測試法中增加了對低頻靶標的改進設定，并且在使用常規極限頻率傳遞函數測試法測算之后，在使用本發明改進的轉換算法，得到最終的調制傳遞函數值；將光學系統對物、像調制度的影響降至最低，又能準確評估主流及超高分辨率的圖像傳感器件的成像質量，該方法最大程度與通用標準極限頻率法相匹配，減少測設成本，提高測試效率。

附圖說明

圖1為本發明的結構示意圖；

圖2為本發明中低頻靶標的結構示意圖。

其中：1為積分球；2為濾光片；3為低頻靶標；4為平行光管；5為光學透射鏡頭；6為待測傳感器件；7為控制驅動板；8為圖像采集處理模塊；9為第一支架；10為第二支架；11為第三支架；12為靶標條紋。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明做進一步詳細描述：

本發明提供了一種圖像傳感器件低頻傳遞函數測試裝置，包括順序設置的積分球1、濾光片2、低頻靶標3、平行光管4和光學透射鏡頭5；其中低頻靶標2上設置有若干互相平行的靶標條紋12，且靶標條紋12間隔設置，形成明條紋和暗條紋間隔的形狀；其中積分球1提供合適的光強條件，并且通過濾光片2過濾出特定頻譜的光源條件，然后將低頻靶標3上的影像通過平行光管的整流4、光學透射鏡頭5的對焦，以及控制驅動板7將低頻靶標的像透射在待測傳感器件6上；并且將該待測傳感器件6上的影像發送給圖像采集處理模塊8。

本發明中積分球1下設置有第一支架9，平行光管4下設置有第二支架10，光學透射鏡頭5下設置有第三支架11；其中第一支架9、第二支架10和第三之間11將積分球1、平行光管4和光學透射鏡頭5支撐在同一水平面的同一條直線上。

本發明還提供了一種圖像傳感器件低頻傳遞函數的測試方法，包括以下步驟：

步驟1，將低頻靶標光柵對焦成像在待測傳感器件的光敏面上，待測傳感器件成像的明條紋的輸出為待測傳感器件最大相應輸出值的50％，并且待測傳感器件成像的暗條紋的輸出為待測傳感器件最大相應輸出值的15％；其中低頻靶標上的像為若干互相平行的靶標條紋，靶標條紋的寬度為其中f₀為低頻靶標的頻率；其中其中p為像元尺寸；P_max為接近奈奎斯特空間頻率的最高奇次諧波數(采用7次諧波時，P_max＝15)；F2為光學透射鏡頭的焦距；F1為平行光管焦距。

步驟2，通過圖像采集模塊和常規極限頻率傳遞函數測試方法計算出第一調制傳遞函數值MTF_SEN。

步驟3，通過轉換算法得到第二調制傳遞函數值MTF_{SEN_L}，其中P_max為低頻靶標接近奈奎斯特空間頻率的最高奇次諧波數；MTF_ilens為待測傳感器在該特定奇次諧波上的調制傳遞函數值。

本發明的具體實施例是

使用本發明的圖像傳感器件低頻傳遞函數測試裝置及其測試方法對像素單元尺寸為5.6μm的CMOS圖像傳感器傳遞函數指標測試。

首先結合光學組件的參數，按照公式計算低頻靶標尺寸，其中光學組件的F2＝180mm、F1＝1300mm、p＝5.6um(像元尺寸)、Pmax＝15(在奈奎施特空間范圍內包含大于7個的奇次諧波)，得到f₀＝89.29；帶入公式計算得到靶標的尺寸(條紋寬度)為606.8um。其制作出的靶標圖形如圖2所示，即靶標條紋12的寬度為606.8μm。

根據測試要求，選定特定頻譜的光學濾光片2插入圖1所示位置，按以下條件設定：將制作好的低頻靶標3對焦成像在待測傳感器件6光敏面位置進行對焦，并通過圖像采集處理模塊8和控制驅動板7使待測傳感器件6正常工作，并確保待測傳感器件6曝光時間設置為成像明條紋處的輸出為該器件最大響應輸出值50％；而待測傳感器件6的曝光時間按以下條件設定：控制驅動板7保證待測傳感器件6設定的曝光時間足夠短，已確保暗電流輸出信號在總光電信號中占據比例足夠小，界定條件為：當在該曝光條件，傳感器件暗場輸出值為該器件最大響應輸出值的不超過15％。結合上述兩條設置要求，完成傳感器件電學參數的配置，并保證顯示在計算機中的影像對焦成像清晰。

按照通用的極限頻率傳遞函數測試法獲得此時的MTF_SEN值0.98，采用公式：其中：P_max＝15；MTFi_lens＝0.22；完成最終的測算轉換，獲得傳感器件的傳遞函數值MTF_{SEN_L}＝0.30。

本測試方法與通用極限頻率法進行了實際測試對比驗證，測試結果表明，基于此發明方案設計的測試系統，其測試結果僅有0.01的誤差，完全可以代替通用極限頻率測試法開展高分辨率、超小像素類型的主流圖像傳感器或相機系統的測試工作。