CCD噪聲

CCD的噪聲主要來自兩個方面：

l  一個是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)移時鐘和水平移位寄存器驅(qū)動時鐘之間的串?dāng)_導(dǎo)致的噪聲等。

l  另一個方面就是CCD工作過程中的外界各種噪聲干擾，即隨機噪聲。

1.        散粒噪聲

進入CCD光敏區(qū)的光子產(chǎn)生的光電子的過程可看作是獨立的、均勻、連續(xù)發(fā)生的隨機過程，波長和光強一定的光，單位時間內(nèi)產(chǎn)生的光電子數(shù)量并非絕對不變，而是在一個平均值附近作微小的波動。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也會產(chǎn)生電子，產(chǎn)生的電子獨立于光電子的產(chǎn)生過程。熱激發(fā)單位時間的電子數(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)移出相機過程中電子學(xué)產(chǎn)生的噪聲，是將每個像素的電荷轉(zhuǎn)換為信號，并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字值（ADU或灰度值）時，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)移時鐘和水平寄存器驅(qū)動時鐘之間的串?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。

因為讀出噪聲是在讀出像素信號時添加到像素的，因此，各個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)稱值分別為：9.7e rms @500kHz、12.1e rms @1MHz和19.2e rms @3MHz

目前，測量CCD系統(tǒng)的噪聲性能一般采用遮光測量法和三維噪聲測量法。遮光測量法不能進行在線實時測量，也不能反映CCD相機在實際使用環(huán)境下的噪聲。三維噪聲測量法不能在成像時測量成像系統(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，因此這種方法對測量環(huán)境有嚴格的要求。

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