Способ обнаружения неработоспособных фотодиодов с повышенной взаимосвязью в матричных фотоприемных устройствах ИК-диапазона спектра Российский патент 2018 года по МПК H04N5/33 

Заявляемый способ относится к средствам обнаружения неработоспособных фотодиодов в матричных фотоприемных устройствах (далее - МФПУ) и применяется для обнаружения пар фотодиодов, имеющих высокую степень взаимосвязи, не выявляющихся известными методами обнаружения дефектных фотодиодов.

МФПУ состоит из матрицы фоточувствительных элементов (РЖ-фотодиодов), гибридизованной с большой интегральной схемой (БИС) считывания. Гибридизация происходит с помощью сварки давлением, в результате которой между матрицей фотодиодов и БИС считывания образуются индиевые микроконтакты. Пары фотодиодов, на обнаружение которых направлен данный способ, представляют из себя соседние элементы со слабым коротким замыканием по индиевым микроконтактам. В результате слабого замыкания, один из фотодиодов забирает часть тока соседнего фотодиода, с которым он имеет повышенную взаимосвязь.

Известный способ выявления неработоспособных фотодиодов [К.О. Болтарь, Р.В. Грачев, В.В. Полунеев «Определение дефектных элементов матричных тепловизионных фотоприемников в процедуре двухточечной коррекции», Прикладная физика, 2009, №1] предлагает измерять выходной сигнал МФПУ при двух различных уровнях постоянной равномерной засветки. Критерием дефектности является либо повышенный шум фотодиода, либо низкая разность сигнала от двух уровней засветки (низкая чувствительность фотодиода). Как показывают эксперименты, в случае повышенной взаимосвязи, если каждый из фотодиодов обладает нормальными шумами и чувствительностью, данный способ не определит их как дефектные.

Задачей заявляемого изобретения является обнаружение дефектных фотодиодов с повышенной взаимосвязью в МФПУ.

Для обнаружения фотодиодов с повышенной взаимосвязью в сравнении с известным способом выявления неработоспособных фотодиодов используют выходные сигналы МФПУ при трех различных уровнях постоянной равномерной засветки.

Проводят измерения выходных сигналов МФПУ при трех уровнях постоянной равномерной засветки Ф₁, Ф₂ и Ф₃ (Ф₁<Ф₂<Ф₃). Используя сигналы при Ф₁ и Ф₃, проводят обнаружение дефектных фотодиодов известным способом.

Обнаружение фотодиодов с повышенной взаимосвязью осуществляют следующим образом.

Обозначим U_ij(Ф_n) - выходной сигнал фотодиода матрицы в столбце i и строке j при засветке Ф_n, n=1, 2, 3.

По выходным сигналам от засветки Ф₁ и Ф₃, вычисляют коэффициенты двухточечной коррекции FS_ij и K_ij: (для ранее обнаруженных дефектов эти коэффициенты не вычисляются)

FS_ij=U_ij(Ф₁)

Полученные коэффициенты двухточечной коррекции применяют к сигналам от засветки Ф₂ и получают скорректированные сигналы от засветки Ф₂:

Скорректированный кадр от засветки Ф₂ будет представлять из себя равномерный серый кадр с выделяющимися на его фоне дефектными элементами (фиг. 1). Дефектные элементы на изображении проявляются в виде белых и черных точек. В связи с тем, что в парах фотодиодов с повышенной взаимосвязью один из них забирает часть тока соседнего, сигналы с таких фотодиодов, как правило нелинейны по отношению к уровню засветки, и на скорректированном кадре от засветки Ф₂ проявляют себя как пары из более темной и более светлой точки.

Фотодиод признается фотодиодом с повышенной взаимосвязью, если выполняется условие:

где - медианное значение сигнала от скорректированной засветки Ф₂ по области 5×5 элементов с центром в (ij), U_dmax - критерий, определяющийся для каждого типа МФПУ индивидуально. Для определения критерия U_dmax необходимо измерить характерный уровень временных шумов фотодиодов МФПУ. Для исключения ложных срабатываний U_dmax должен превышать временной шум не менее чем в 3 раза.

На фиг. 2 представлен результат обнаружения дефектов известным способом. Обнаруженные дефектные элементы отмечены красным цветом. На фиг. 3 представлен результат обнаружения дефектов при использовании предлагаемого способа. Обнаруженные дефектные элементы отмечены красным цветом.

Осуществление способа на практике обеспечивается стендом обнаружения неработоспособных фотодиодов в матричных фотоприемных устройствах ИК-диапазона спектра, изображенным на фиг. 4 и включающим эталонный излучатель в виде точечного или протяженного АЧТ (1), блок подачи управляющих импульсов МФПУ (2), блок оцифровки (3), блок обнаружения дефектных фотодиодов (4), представляющий из себя компьютер со специальным программным обеспечением. МФПУ (5) закрепляется на стенде при помощи узла крепления (6). Стенд использует 3 различных уровня равномерной засветки с АЧТ.

Работа на стенде производится следующим образом.

Испытуемый прибор включается и устанавливается напротив АЧТ. Снимаются сигналы при трех уровнях засветки прибора, после чего данные передаются в компьютер и сохраняются. Полученные данные обрабатываются следующим образом. По двум уровням засветки Ф₁ и Ф₃ определяются коэффициенты двухточечной коррекции. Проводится двухточечная коррекция на данных уровня засветки Ф₂, после чего неработоспособные фотодиоды определяются по критерию превышения,

Полученная таблица неработоспособных фотодиодов используется далее для обработки изображения с фотоприемного устройства.

Изобретение относится к области оптического приборостроения и касается способа обнаружения неработоспособных фотодиодов с повышенной взаимосвязью в матричных фотоприемных устройствах (МФПУ) ИК-диапазона спектра. Способ включает в себя засветку МФПУ с эталонного излучателя в виде точечного или протяженного АЧТ и измерение выходных сигналов МФПУ при трех уровнях постоянной равномерной засветки Ф₁, Ф₂ и Ф₃ (Ф₁<Ф₂<Ф₃). По выходным сигналам от засветки Ф₁ и Ф₃ вычисляют коэффициенты двухточечной коррекции FS_ij и K_ij, применяют их к сигналам от засветки Ф₂ и получают скорректированные сигналы от засветки Ф₂: . Фотодиод признается фотодиодом с повышенной взаимосвязью, если выполняется условие: , где - медианное значение сигнала от скорректированной засветки Ф₂ по области 5×5 элементов с центром в (i, j), U_dmax - критерий, определяющийся для каждого типа МФПУ индивидуально. Технический результат заключается в обеспечении возможности обнаружения дефектных фотодиодов с повышенной взаимосвязью в МПФУ. 4 ил.

Способ обнаружения неработоспособных фотодиодов с повышенной взаимосвязью в матричных фотоприемных устройствах (МФПУ) ИК-диапазона спектра, включающий использование для обнаружения двух уровней равномерной засветки МФПУ с эталонного излучателя в виде точечного или протяженного АЧТ, отличающийся тем, что используют дополнительно третий уровень равномерной засветки МФПУ с АЧТ, проводят измерения выходных сигналов МФПУ при трех уровнях постоянной равномерной засветки Ф₁, Ф₂ и Ф₃ (Ф₁<Ф₂<Ф₃), по выходным сигналам от засветки Ф₁ и Ф₃, вычисляют коэффициенты двухточечной коррекции FS_ij и K_ij:

FS_ij=U_ij(Ф₁),

U_ij(Ф_n) - выходной сигнал фотодиода матрицы в столбце i и строке j при засветке Ф_n, применяют полученные коэффициенты двухточечной коррекции к сигналам от засветки Ф₂ и получают скорректированные сигналы от засветки Ф₂:

,

фотодиод признается фотодиодом с повышенной взаимосвязью, если выполняется условие:

,

где - медианное значение сигнала от скорректированной засветки Ф₂ по области 5×5 элементов с центром в (i, j), U_dmax - критерий, определяющийся для каждого типа МФПУ индивидуально.