攝像頭存在生活的各種場景中,手機消費電子、道路安防監控攝像頭、汽車攝像頭等...在很多應用中對于攝像頭的穩定性要求都非常高,冬日在極冷環境下攝像頭是否能正常運作成像、甚至在南北極或火山口等極端環境下,仍需要確保攝像頭能正常工作成像,因此高低溫測試是攝像頭在可靠性和穩定性測試中非常重要的環節。
一、為什么要進行高低溫測試?
從車載攝像頭模組硬件來看,受溫度影響的因素主要有兩個:Lens和sensor。
Lens,由鏡片、barrier、holder、spacer、soma、retainer等組成。鏡片有玻璃和塑料兩種材質,一般小型化模組的鏡片都采用塑料注塑成型,其他元部件也都是高分子材料。
在Zemax鏡頭數據編輯器里可以看到TCE(熱膨脹系數)這個參數。它是指物質在熱脹冷縮效應作用之下,幾何特性隨著溫度變化而發生變化的規律性系數。
因此,不論高溫或者低溫,鏡頭的面型、曲率、口徑、中心厚度、鏡片間距等參數都會跟著改變,最終影響光學系統的成像質量。
除了材料本身會受到溫度影響,溫度也會影響元部件裝配的變化,出現偏心、離焦、傾角等常見現象,從而影響成像質量。
Sensor,圖像傳感器,有CCD和CMOS兩種。車載模組常用CMOS的sensor。
Sensor有幾個關鍵指標:量子效率QE、暗噪聲DN、靈敏度閾值AST、滿阱容量FWC、信噪比SNR、動態范圍DR、轉換增益C.v.G。
隨溫度升高,熱噪聲增大,暗電流增大,靈敏度閾值增大,sensor的轉換增益和飽和輸出下降。結果就是傳感器噪聲增大,信噪比變小,動態范圍變小,圖像質量變差。
在下圖里可以明顯看出,溫度升高噪聲變大。
二、現有高低溫測試的方法
目前常見的高低溫測試方案有兩種。
一種方式是將測試產品放置在恒溫箱中,設定好需要驗證的溫度環節,待產品在設備內放置一定時間穩定后取出到正常環境中測試產品是否能正常運作。
這種測試方式實際只能驗證產品在經過高低溫環境后能否運作,而不能真正測試產品在高低溫實時環境中能否正常運作。
同時測試需要的溫度可以達到-40℃或者120℃這種極端溫度,重復的取出和重新升降溫,不僅有非常大的安全隱患,還特別的耗時耗能。終端廠多采用這種方式,當然測試的目標不僅僅是模組。
另一種方式則是將恒溫箱的一個面設計成透明玻璃面,將治具平臺和待測模組一起放進溫箱內,透過玻璃面拍攝溫箱外部的chart圖進行測試。
這種方式有三個缺點:
1-對超大廣角模組的邊緣視場有遮擋;
2-透過玻璃測試對模組解析力有一定的影響;
3-高溫或者低溫使得玻璃上出現霧化現象干擾測試。
但優勢也很明顯:安全可控、可以實現自動化測試、提升UPH。這是大多數鏡頭廠和模組廠選擇的方式。
