ICS 31.200 CCS L 55 中华人民共和国国家标准 GB/T43063—2023 集成电路 CMOS图像传感器测试方法 Integrated circuit-Test method for CMOS image sensors 2024-01-01实施 2023-09-07发布 国家市场监督管理总局 发布 国家标准化管理委员会 GB/T 43063—2023 目 次 前言 1 范围 2 规范性引用文件 3 术语和定义 4 测试参数名称及符号 5 一般要求 5.1 测试环境 5.2 测试系统 5.3 规定条件 5.4 静电防护要求 6 测试方法 6.1. 转换增益K 6.2 暗信号Sp 6.3 暗信号非均匀性（固定图形噪声)FPN 6.4 读出噪声N. 6.5 响应非线性Lin 6.6 满阱电荷数 Ns 11 6.7 动态范围DR 12 6.8 信噪比S/N 6.9 光响应非均匀性PRNU 13 6.10 灵敏度R 6.11 缺陷像元 16 6.12 电荷滞留NRE 17 6.13 抗弥散性 18 6.14 量子效率n 19 6.15 光谱响应度R， 6.16 峰值响应波长入p 6.17 光谱响应范围 23 6.18 调制传递函数（奈奎斯特频率）MTF :24 6.19 动态调制传递函数（奈奎斯特频率）MTF 26 6.20 角度响应曲线 28 GB/T43063—2023 前言 本文件按照GB/T1.1一2020《标准化工作导则 第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定 起草。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。 本文件由中华人民共和国工业和信息化部提出并归口。 本文件主要起草单位：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所、重庆光电技术研究所、天津大 学、长春精测光电技术有限公司、中国电子技术标准化研究院、深圳佑驾创新科技有限公司。 本文件主要起草人：李俊霖、张涛、兰太吉、杨永强、赵宇、聂真威、韩冰、金辉、马洪涛、卢岩、徐江涛 刘昌举、唐延甫、聂凯明、李金、高志远、马悦、刘国清、王琪、刘秀娟。 GB/T 43063—2023 集成电路CMOS图像传感器测试方法 1范围 本文件描述了具有线性光电响应特性的线阵、面阵和时间延迟积分（TDI)CMOS图像传感器（以下 简称器件）参数及其测试方法。 本文件适用于具有线性光电响应特性的线阵、面阵和TDI器件参数测试。 规范性引用文件 本文件无规范性引用文件。 3术语和定义 3 下列术语和定义适用于本文件。 3.1 暗场 darkfield 器件所处的无光照测试环境 3.2 亮场 汤lightfield 器件所处的有光照测试环境， 3.3 有效像元 effectivepixel 成像像元阵列中，没有被不透光材料覆盖并参与最终成像显示的像元。 3.4 均值图像 mean image 在输人均匀辐照度、积分时间、器件参数均固定的条件下，对器件输出的F顿图像以像元为单位求 均值，最后以所有有效像元F顿图像的均值组成的图像 3.5 暗信号校正 darksignal correction 在相同积分时间、器件参数条件下，器件在亮场获取的均值图像与暗场获取的均值图像做差的 操作。 测试参数名称及符号 4 测试参数名称及符号见表1。 1 GB/T43063—2023 表 1 测试参数名称及符号 名称 符号 单位 转换增益 K DN/e 暗信号 SD er/s 暗信号非均匀性 FPN - （固定图像噪声） 读出噪声 Nm e 响应非线性 Lili 一 满阱电荷数 Ns e 动态范围 DR dB 信噪比 S/N dB 光响应非均匀性 PRNU 灵敏度 R e-/(lx s) 缺陷像元 电荷滞留 e 抗弥散性 量子效率 n 光谱响应度 R. DN/J/m² 峰值响应波长 Ap nm 光谱响应范围 一 调制传递函数 MTF 一 （奈奎斯特频率） 动态调制传递函数 MTFN （奈奎斯特频率） 角度响应曲线 一 5一般要求 5 5.1 测试环境 除另有规定外，测试环境条件如下： 环境温度：23℃±5℃； 环境气压：86kPa～106kPa； 环境湿度：25%~75%。 5.2 测试系统 除另有规定外，测试系统的组成符合以下要求： a) 测试类仪器的准确度应符合测试规定要求，经计量部门校准合格； b) 测试系统的运动部件运动精度应符合测试需求； c) 系统的结构应保证器件不浸水，不受静电、电磁干扰、杂散光等影响； 2 GB/T 43063—2023 d）测试过程中，器件及驱动电路需有效接地 5.3规定条件 5.3.1光源 除另有规定外，本文件规定的光源条件满足： a）均匀面光源的光照度相对非均匀性优于士2%； b）光源输出的稳定性应满足漂移量不天于0.5%/h； c）单色光源输出的单色性应满足光源波长半峰宽不大于10nm 5.3.2暗场 除另有规定外，本文件规定的暗场条件应满足最大照度不大于0.011x。 5.3.3图像采集数 除另有规定外，本文件规定在测试中采集的图像帧数F宜为（50～100）顿。 5.3.4辐能密度调整 器件靶面接收辐能密度由光源人射到靶面的辐照度E。和积分时间t。的乘积得出。本文件中对 辐能密度调整推荐下述两种方式： a）恒定辐照度E。，调节积分时间t。在测试过程中光源输出辐亮度保持不变，通过改变积分时 间t。来改变器件接收辐能密度。采用该方式调整时，需要注意暗信号的影响，在进行暗信 号校正时，需要在每个积分时间下采集对应的暗场图像，按照不同积分时间完成暗信号校正。 b) 恒定积分时间t。，调节光源辐射出射度。在测试过程中保持积分时间不变，通过改变光源的辐 射出射度来改变靶面接收辐能密度の。采用该方式调整时，需要注意光源色温稳定度和辐照 度的影响，推荐测试过程中采用辐照度计等监测单元实时监测辐射出射度变化，满足测试要求 后，再进行相关项目的测试。 5.3.5辐能密度采样点 5.3.6颜色 除另有规定外，对于黑白CMOS图像传感器而言，所有参数采用全像素计算，不用进行任何区分； 对于彩色CMOS图像传感器而言，应将CMOS图像传感器返回的图像按照颜色通道进行区分，形成 R、G、B(或其他颜色）单色图像，并分别针对每幅图像进行参数测试。 5.3.7TDI器件说明 除另有规定外，对于TDI器件而言，所有测试项目中提及的积分时间t。均为级数Sa与扫描频率k 之比。 5.4静电防护要求 3 GB/T43063—2023 6测试方法 6.1 转换增益K 6.1.1 测试目的 转换增益表征器件输出码值与对应存储在像元势阱内的电荷数之间的比值，用于评估被测器件光 电效应产生的光生电荷转换为灰度值的能力。 6.1.2测试原理 转换增益K的测试基于光子传递理论，以光子散粒噪声服从泊松分布为前提。在不同辐能密度亮 场环境下获取一组图像均值序列和对应的方差序列，以图像均值为横坐标，方差为纵坐标绘制光子传递 曲线，曲线上升区间内线性区的斜率即为转换增益K的测试结果，测试原理图如图1所示。 电源 均勾面光源 测试器件 器件驱动电路 数据采集系统 照度计 封闭暗箱 GND 计算机控制及数据处理 图1转换增益测试原理图 6.1.3测试程序 6.1.3.1方法一 方法一基于空间域计算，测试步骤及数据处理如下。 按图1构建测试系统，并进行仪器预置，记录环境温度，配置器件参数（工作频率、电路增益、电 ao 路偏置、量化位数）并记录。 设定某固定辐能密度亮场w<) b) 连续采集两幅亮场MXN（M行N列，下同）图像DiG）和D2(i)，分别对应图像序列（D1(（m）n）） 和(D2(i)（m（n)），计算平均灰度值D()见公式（1)。 D)= [D1(i)(m)(n)+D2(i)(m)(n) ..(1) 式中： m M行图像中参与计算的行号，mE（0,M-1)； n -N列图像中参与计算的列号，nE（0,N-1)； i -I个辐射能密度采样点中参与计算的点号； D() 固定辐射能密度の（a)条件下，器件像元输出的平均灰度值； 4