CCD噪聲

CCD的噪聲主要來(lái)自?xún)蓚€(gè)方面：

l  一個(gè)是CCD器件自身所固有的噪聲，如光電子數(shù)量起伏噪聲、暗電流噪聲、電荷轉(zhuǎn)移噪聲、讀出放大器復(fù)位噪聲、模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換量化噪聲、行轉(zhuǎn)移時(shí)鐘和水平移位寄存器驅(qū)動(dòng)時(shí)鐘之間的串?dāng)_導(dǎo)致的噪聲等。

l  另一個(gè)方面就是CCD工作過(guò)程中的外界各種噪聲干擾，即隨機(jī)噪聲。

1.        散粒噪聲

進(jìn)入CCD光敏區(qū)的光子產(chǎn)生的光電子的過(guò)程可看作是獨(dú)立的、均勻、連續(xù)發(fā)生的隨機(jī)過(guò)程，波長(zhǎng)和光強(qiáng)一定的光，單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的光電子數(shù)量并非絕對(duì)不變，而是在一個(gè)平均值附近作微小的波動(dòng)。這一微小的起伏便形成散粒噪聲。光電子數(shù)量服從泊松分布，設(shè)光電子數(shù)量的平均值為S(ignal)，則其方差也是S。

2.        暗電流噪聲（Dark Noise）

由于熱激發(fā)，CCD基底材料P-Si也會(huì)產(chǎn)生電子，產(chǎn)生的電子獨(dú)立于光電子的產(chǎn)生過(guò)程。熱激發(fā)單位時(shí)間的電子數(shù)服從泊松分布，由于累積，所以熱激發(fā)電子數(shù)量的平均值為熱激發(fā)電子產(chǎn)生速率與時(shí)間的乘積：N_d=D_e×T_expose，其方差也是 N_d。

Greateyes GE-VAC 1024 256 BI UV1暗噪聲0.0005 e^-/pixel/sec @ -80℃

3.        讀出噪聲（Readout Noise）

讀出噪聲是在將像素中的電荷轉(zhuǎn)移出相機(jī)過(guò)程中電子學(xué)產(chǎn)生的噪聲，是將每個(gè)像素的電荷轉(zhuǎn)換為信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字值（ADU或灰度值）時(shí)，系統(tǒng)組件產(chǎn)生的所有噪聲的組合，如電荷轉(zhuǎn)移噪聲、讀出放大器復(fù)位噪聲、模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換量化噪聲、行轉(zhuǎn)移時(shí)鐘和水平寄存器驅(qū)動(dòng)時(shí)鐘之間的串?dāng)_導(dǎo)致的噪聲等。顯然，讀出頻率越高、行轉(zhuǎn)移越快、數(shù)字化Bit數(shù)越少，讀出噪聲越高。

因?yàn)樽x出噪聲是在讀出像素信號(hào)時(shí)添加到像素的，因此，各個(gè)像素的讀出噪聲是不均勻的。

Greateyes GE-VAC 1024 256 BI UV1不同像素讀出頻率下的讀出噪聲標(biāo)稱(chēng)值分別為：9.7e rms @500kHz、12.1e rms @1MHz和19.2e rms @3MHz

目前，測(cè)量CCD系統(tǒng)的噪聲性能一般采用遮光測(cè)量法和三維噪聲測(cè)量法。遮光測(cè)量法不能進(jìn)行在線(xiàn)實(shí)時(shí)測(cè)量，也不能反映CCD相機(jī)在實(shí)際使用環(huán)境下的噪聲。三維噪聲測(cè)量法不能在成像時(shí)測(cè)量成像系統(tǒng)的噪聲，入射光的非均勻性是該方法產(chǎn)生誤差的主要原因，因此這種方法對(duì)測(cè)量環(huán)境有嚴(yán)格的要求。

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