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超亿像素图像传感器测试技术研究

摘要

随着半导体工艺和大规模集成电路制造技术的发展,互补金属氧化物半导体图像

传感器朝着高分辨率、高帧频、大阵列规模、多通道数据传输的方向发展。同时随着

机器视觉、图像处理技术的发展,图像传感器广泛应用于工业、安防、航天遥感等各

个领域,因此图像传感器参数测试对于衡量图像传感器性能以及为实际应用挑选合适

器件具有重要意义。本研究基于欧洲机器视觉协会制定的图像传感器测试标准

EMVA1288搭建了一套超亿像素图像传感器参数测试装置,并选取长光辰芯1.52亿

像素图像传感器GMAX32152为被测对象,对其主要光学性能参数进行测试并给出

测试报告。本文具体研究内容如下:

1、研究了超亿像素图像传感器参数测试所需的测试设备硬件要求,搭建了光机

电一体化超亿像素图像传感器参数测试装置。该装置为完全光学密闭结构且具有高度

集成化的特点,光源耦合单色仪能够产生波长可调的均匀单色光源,设计了二维位移

滑台将被测图像传感器对准光场的中心,设计了快门光阑集成模块用于切换明暗场环

境,满足超亿像素图像传感器参数测试的要求。

2、设计了GMAX32152驱动电源电路板、光路控制电路板以及数据采集传输电

路板,其中数据采集传输电路板为6层高速差分电路板,严格遵循信号完整性设计原

则。对光路控制电路板编写了基于用户数据报协议的千兆以太网指令收发控制现场可

编程门阵列代码,实现了上位机对测试装置内部光路结构、硬件模块的控制与状态反

馈;对数据采集传输开发板编写了万兆以太网数据传输代码,数据吞吐量速率最高可

达10Gbps,图像数据传输速率为2Gbps,实现了图像数据的高速传输。

3、在电脑上位机设计了图像传感器参数测试程序,利用该程序控制图像传感器

参数测试实验的进行,对GMAX32152的饱和灰度值、转换增益、信噪比、动态范

围、暗电流、空间不均匀性等参数进行5次测试所需平均时间为20.72分钟,并生成

规范的测试报告。经过实验测试,本套超亿像素图像传感器参数测试装置具有传输高

效、稳定可靠、可通用移植的特点,对于超亿像素图像传感器参数测试具有普适性。

关键词:图像传感器;参数测试;EMVA1288标准;现场可编程门阵列

超亿像素图像传感器测试技术研究

Abstract

Withthedevelopmentofsemiconductortechnologyandlarge-scaleintegratedcircuit

manufacturingtechnology,complementarymetal-oxidesemiconductorimagesensorsare

evolvingtowardshigherresolution,higherframerate,largerarrayscale,andmulti-channel

datatransmission.Simultaneously,duetotheadvancementsofmachinevisionandimage

processingtechnology,imagesensorsarewidelyusedinvariousfieldssuchasindustry,

security,aerospaceremotesensing.Therefore,themeasuringofimagesensorparametersis

ofgreatsignificanceforevaluatingtheirperformanceandselectingsuitabledevicesfor

practicalapplications.ThisstudyisbasedontheEMVA1288standardestablishedbythe

EuropeanMachineVisionAssociationandconstructsa

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