[發(fā)明專利]CMOS圖像傳感器光譜響應空間輻射損傷的測試設備及其方法

在審

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• 申請日: 2017-11-29
• 公開（公告）號: CN108267298A
• 公開（公告）日: 2018-07-10
• 發(fā)明（設計）人: 汪波;劉偉鑫;李珍;戴利劍;孔澤斌;徐導進
• 申請（專利權(quán)）人: 上海精密計量測試研究所;上海航天信息研究所
• 主分類號: G01M11/02
• 分類號: G01M11/02
• 代理公司: 上海航天局專利中心 31107
• 代理人: 余岢

本發(fā)明提供了一種CMOS圖像傳感器光譜響應空間輻射損傷的測試設備及其方法：利用溴鎢燈等鹵素燈光源發(fā)出光，經(jīng)過積分球無數(shù)次反射后輸出均勻光，均勻光通過濾波輪上不同的濾光片變成不同波長的單色光，調(diào)整放置在三維樣品調(diào)整臺上的待測CMOS圖像傳感器，使不同波長的單色光照射在光敏面上，根據(jù)所采集的圖像信息得出CMOS圖像傳感器的光譜響應，再將CMOS圖像傳感器受高能粒子輻照后，再進行一次測試，得到器件的光譜響應輻射損傷。本發(fā)明能夠?qū)MOS圖像傳感器光譜響應的輻射損傷進行定量的分析評價，為星用CMOS圖像傳感器的選型、抗輻射加固設計以及器件受輻照后光響應性能退化的機理研究提供檢測手段。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光電成像器件成像質(zhì)量檢測技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種CMOS圖像傳感器光譜響應空間輻射損傷的測試設備及其方法。

背景技術(shù)

CMOS圖像傳感器(CMOS Image sensor，簡稱CIS)是應用在航天器和載荷兩大領(lǐng)域的關(guān)鍵器件，廣泛應用于對地遙感觀測、空間目標監(jiān)控、航天器姿態(tài)控制等航天工程。因其像素結(jié)構(gòu)和外圍子電路更為復雜，因此，對空間高能粒子造成的空間輻射效應非常敏感，從而給空間應用帶來了風險。工程型號上常常用光譜響應的退化來評價CIS受空間粒子輻照后的輻射損傷，這樣有利于評價CIS光敏區(qū)域的退化。研究空間粒子輻照前后CIS光譜響應的測試方法，能夠為我國宇航型號工程用CIS的選型、器件研制單位抗輻射加固設計、器件受輻照后光響應性能退化的機理研究提供檢測手段，具有重要的現(xiàn)實意義。

孫景旭等2012年公開了發(fā)明專利《一種用于CCD調(diào)制傳遞函數(shù)測試的設備及其測試方法》，該發(fā)明中使用的儀器包括鹵素燈光源室、單色儀、積分球(5)裝置、分劃板部、大數(shù)值孔徑顯微物鏡、CCD三位調(diào)整架和待測CCD；李豫東、汪波、郭旗等于2013年在光學精密工程上發(fā)表了學術(shù)論文《CCD與CMOS圖像傳感器輻射效應測試系統(tǒng)》，論文指出利用單色儀輸出均勻的單色光，經(jīng)過投射物鏡將放置在平行光管焦面位置的矩形分劃板照亮，再經(jīng)過反射鏡改變光路方向后射入到平行光管，平行光管輸出的準直單色光通過成像物鏡將矩形分劃板成像到光電成像器件的光敏面上，根據(jù)所采集的圖像信息得出光電成像器件的光譜響應。

由于孫景旭公開的方法主要針對CCD調(diào)制傳遞函數(shù)的測試，分辨率板采用的是特定空間頻率分劃板，不能用來測試光電成像器件的光譜響應；李豫東公開的發(fā)表的論文中應用的單色儀輸出的單色光束較小，無法覆蓋整個器件的光敏區(qū)，無法保證多次測試的重復性，因此該方法中得到的單色光不能用來客觀評價光電成像器件受高能粒子輻射后光譜響應的輻射損傷。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的主要目的在于提供一種CMOS圖像傳感器光譜響應空間輻射損傷的測試設備及其方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中因重復性差而不能客觀評價光電成像器件受高能粒子輻射后光譜響應輻射損傷的問題。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一個方面提供了一種CMOS圖像傳感器光譜響應空間輻射損傷的測試設備，包括可調(diào)光源、濾波輪和三維樣品調(diào)整臺，測試設備還包括導光筒、積分球、標準探測器和遮光板；可調(diào)光源放置于導光筒內(nèi)，導光筒的出光口與積分球的入光口連接，遮光板可運動地設置于積分球側(cè)面入光口，用于調(diào)節(jié)進入積分球的光通量，標準探測器放置于積分球內(nèi)壁上，用于實時監(jiān)控由積分球的光窗輸出的均勻光的輻照度，濾波輪上安裝有不同波長的濾波片；可調(diào)光源發(fā)出的光依次通過導光筒、積分球、濾波片，到達三維樣品調(diào)整臺上的待測CMOS圖像傳感器。

進一步地，積分球側(cè)壁上設置有固定光源。

進一步地，可調(diào)光源為溴鎢燈。

進一步地，固定光源為溴鎢燈。

進一步地，遮光板通過步進電動機帶動進行運動。

本發(fā)明的另一個方面提供了一種CMOS圖像傳感器光譜響應空間輻射損傷測試方法，包括以下步驟：