行业动态
天文科学级CCD相机的主要噪声分析
浏览:4256 次
时间:2012-10-18 14:56:28

图像传感器是一种感光元件,是相机的重要组成部分,而CCD 图像传感器就是其中的一种,因其具有尺寸小、功耗小、噪声低、分辨率高、动态范围广等一系列优点,故被广泛应用于工业监控、非接触测量、天文观测、科学研究等领域。CCD图像传感器是用来将光学影像转化为数字信号的,在整个转换过程中,CCD除了可以接收到光线信号外,还会受到噪声信号的干扰。而此噪声信号却是在图像收集过程中不被希望出现的,因为噪声的干扰可能会导致最终成像比较粗糙,失去了精确性。

天文观测使用的相机是科学级CCD相机,天文科学级CCD 相机最大的优势就在于它的低噪声,当然除此之外,其在众多其他性能方面也多优于一般的感光元件。CCD 相机的噪声来源有许多, CCD整个运行过程中所产生的热噪声就是其中一种,但因为天文科学级CCD 相机属于性能优良的制冷相机,所以反而在热噪声方面受影响较小,它的主要噪声来源是读出噪声、光子噪声、暗电流噪声这三种。

电荷在转移过程中所产生的噪声就是读出噪声,读出噪声与CCD的读取速度有关,读取速度越快,所产生的读出噪声也越高。由于读出噪声主要是由CCD片上放大器等造成的,因此,只能通过改善CCD的生产工艺来加以改进。天文科学级CCD 相机是通过在电路上的改良来减小读出噪声,例如通过减小放大器尺寸,来减小其电容,使其灵敏度增加,在快速读取模式下,仍可以有效的避免读出噪声的影响。

 

由于光线到达CCD图像传感器的时间不可能是完全一致的,所以CCD承载光子的数目也是不断变化的,而这种变化就会产生噪声,这噪声便是光子噪声。注入CCD的光功率愈大,光子噪声就愈大。

在一定的温度下,热电子产生的速率是不相同的,速率之间的差异就产生了暗电流噪声。可见对于暗电流噪声来说,温度的影响是非常重要的,经过实验也表明,如果CCD的工作温度降低到一定的程度时,暗电流噪声可以基本忽略。

天文科学级CCD 相机一般是在低照度的工作环境中运行,有效的减小各种噪声的影响,可以使相机获得更高的信噪比,从而为天文观测提供更为清晰准确的图像。

京ICP备14006130号-1
北京市海淀区上地信息路1号国际科技创业园1—1705
© Copyright 2011 北京萨尔笛科技 All rights reserved.