[發明專利]一種用于CMOS圖像傳感器單粒子翻轉效應的測試方法

在審

• 申請號: 202010040606.3
• 申請日: 2020-01-15
• 公開（公告）號: CN111220867A
• 公開（公告）日: 2020-06-02
• 發明（設計）人: 文林;蔡毓龍;李豫東;周東;馮婕;郭旗
• 申請（專利權）人: 中國科學院新疆理化技術研究所
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00;G01C25/00;H04N17/00
• 代理公司: 烏魯木齊中科新興專利事務所(普通合伙) 65106
• 代理人: 張莉

本發明提供了一種用于CMOS圖像傳感器單粒子翻轉效應的測試方法。該方法所涉及的測試系統是由PC機和CMOS圖像傳感器測試板組成，其中CMOS圖像傳感器測試板由圖像和數據接口、現場可編程門陣列、CMOS圖像傳感器和外圍電路組成，在PC機中設置有圖像成像軟件和寄存器讀寫軟件，PC機中圖像采集卡通過數據線與CMOS圖像傳感器測試板中的圖像和數據接口相連，現場可編程門陣列將圖像數據映射成標準圖像格式傳遞給PC機，電源通過外圍電路為CMOS圖像傳感器和現場可編程門陣列供電，寄存器讀寫軟件可讀寫CMOS圖像傳感器內部寄存器值，同時將讀出值和初值進行比較，判定該寄存器是否發生翻轉，并自動統計寄存器發生翻轉次數。本發明所述方法簡單快速，計算結果準確，實時性強。

技術領域

本發明涉及電子器件輻射效應檢測技術領域，涉及一種用于CMOS圖像傳感器單粒子翻轉效應的測試方法。

背景技術

和電耦合器件(CCD)相比較，CMOS圖像傳感器有著集成度高、速度快、低功耗等優點。而且近些年來，快速發展的CMOS圖像傳感器生產工藝已經極大提高了CMOS圖像傳感器的性能，使其可以比擬CCD。因為這些優勢，基于CMOS制造工藝的圖像傳感器已經被應用在空間領域，涉及星敏感器、遙感成像和對地觀測等方面。

CMOS圖像傳感器在空間應用時，空間中的質子、中子和重離子會導致CMOS圖像傳感器發生單粒子翻轉，嚴重時導致其采集圖像完全異常。因此需要研發出高抗單粒子翻轉的CMOS圖像傳感器，這就需要在地面模擬空間輻射環境裝置上進行單粒子翻轉試驗，評估其單粒子翻轉截面，找出器件對單粒子翻轉敏感的寄存器，從而有針對性的進行加固處理。已有的針對CMOS圖像傳感器單粒子翻轉測試方法，主要根據CMOS圖像傳感器在線采集暗場異常圖像倒推對應功能寄存器翻轉，這種方法能夠推測出CMOS圖像傳感器某些典型圖像異常對應的翻轉寄存器，缺點是無法準確建立所有異常圖和翻轉寄存器對應關系，也不能評估出寄存器翻轉截面，因此不能作為CMOS圖像傳感器單粒子翻轉評估方法。本發明所述的一種用于CMOS圖像傳感器單粒子翻轉效應測試方法，該方法具有的效果是能夠實現評估CMOS圖像傳感器不同寄存器和器件整體的翻轉截面，并建立寄存器翻轉和異常圖像對應關系。在地面模擬空間環境輻照試驗中，在線實時采集CMOS圖像傳感器內部寄存器值，同時采集暗場圖像。依據統計的寄存器翻轉次數，評估其翻轉截面，為CMOS圖像傳感器抗輻射評估提供試驗指導。在利用地面模擬空間輻射環境裝置研究電子元器件單粒子效應時，CMOS圖像傳感器是放置在輻照室，測試人員需要在外面進行遠程控制，實時監測器件工作狀況。

已有的針對CMOS圖像傳感器單粒子翻轉測試方法，主要根據CMOS圖像傳感器在線采集暗場異常圖像倒推對應功能寄存器翻轉，這種方法能夠推測出CMOS圖像傳感器某些典型圖像異常對應的某寄存器翻轉，缺點是無法準確建立所有異常圖和寄存器翻轉對應關系，也不能評估出寄存器翻轉截面，因此不能作為CMOS圖像傳感器單粒子翻轉評估方法。

發明內容

本發明的目的在于，在利用地面模擬空間輻射環境裝置研究CMOS圖像傳感器單粒子翻轉效應時，實時讀取CMOS圖像傳感器內部寄存器值并采集暗場圖像，提供一種用于CMOS圖像傳感器單粒子翻轉效應測試方法，該方法所涉及的測試系統是由PC機和CMOS圖像傳感器測試板組成，其中CMOS圖像傳感器測試板由圖像和數據接口、現場可編程門陣列(FPGA)、CMOS圖像傳感器和外圍電路組成，在PC機中設置有圖像成像軟件和寄存器讀寫軟件，PC機中圖像采集卡通過數據線與CMOS圖像傳感器測試板中的圖像和數據接口相連，現場可編程門陣列(FPGA)將圖像數據映射成標準圖像格式傳遞給PC機，電源通過外圍電路為CMOS圖像傳感器和現場可編程門陣列(FPGA)供電，寄存器讀寫軟件可讀寫CMOS圖像傳感器內部寄存器值，同時將讀出值和初值進行比較，判定該寄存器是否發生翻轉，并自動統計寄存器發生翻轉次數。