CCD источники шума. часть 3

Темный шум и считывающий шум являются двумя основными источниками шума в ПЗС и других для цифровых камер микроскопии. Хотя за последние несколько лет были достигнуты значительные улучшения в снижении темнового шума ПЗС при комнатной температуре, охлаждение микросхемы дополнительно снижает шум в десять раз на 20 ° C.Учебное пособие инициализируется отображением прямоугольного сигнала, который представляет идеальный выходной сигнал из схемы ПЗС. Чтобы просмотреть влияние различных источников шума на выходной сигнал, сделайте новый выбор в раскрывающемся меню « Выбрать источник» . Источники шума различаются в цифровых камерах. Фотонный шум, темновой ток, фиксированный шаблонный шум и неоднородность фотоотклика генерируются на самой ПЗС, в то время как шум сброса, I / f-шум и шум квантования возникают во время усиления и преобразования аналогового сигнала в цифровой выход. В усилителе на ПЗС-матрице генерируется считывающий шум, который преобразует сохраненный заряд каждого фотодиода (то есть пикселя) в аналоговое напряжение, которое количественно определяется посредством аналого-цифрового преобразования. Шум считывания может рассматриваться как «плата», которую необходимо заплатить за считывание сохраненного заряда. Размер этой платы неуклонно уменьшался в последние несколько лет до 5-10 электронов / пиксель из-за улучшений в дизайне ПЗС, тактировании и методах выборки. Шум считывания увеличивается пропорционально скорости считывания. Стоимость более быстрого перехода - больше шума и, следовательно, больше неопределенности в определении напряжения и меньшее количество битов разрешения. Вот почему камеры с медленным сканированием обычно показывают меньший шум считывания, чем более быстрые выходные детекторы, и имеют большее количество полезных битов. Цифровые камеры варьируются от тех, которые имеют глубину 8-12 бит при скорости вывода 30 кадров в секунду, до глубины 16 бит при скорости 1-2 кадра в секунду. Одним из решений проблемы скорости / считывающего шума является использование нескольких выходных усилителей (отводов) на большой ПЗС. Вместо считывания сохраненного заряда со всей ПЗС-матрицы через один выходной усилитель датчик разделен на четыре или восемь секций, каждая из которых имеет свой собственный усилитель. Изображение считывается по частям, а затем сшивается в программном обеспечении со скоростью несколько кадров в секунду. Требуемая скорость и связанный шум каждого усилителя соответственно уменьшаются.