CCD类成像器件的噪声研究
光散粒噪声和暗电流散粒噪声一样，将入射光电二极管的光子数Ns的平方根当作光散粒噪声Nn。举例来说，假设光强使一个光电二极管内发生10 000个信号电荷的条件下，发生100个光散粒噪声，信噪比为40 dB。
总的说来，器件的散粒噪声公式如下：
根据式(4)可得出，要想提高散粒噪声，使其成为主要噪声来源，最直接的方法就是提高电子增益G。
2．4 暗电流噪声
对于CCD图像传感器而言，导致暗自点、白色损伤或颗粒的原因是由于光电二极管的暗电流，这也是决定画质最重要的因素。固定图像噪声的起因是各像素中暗电流不均匀，即使没有入射光一样会发生，它与噪声信号电压的储存时间成正比，并具有与温度密切相关的性质．如式(5)所示：
由式(5)可以看出，暗电流噪声的大小与温度关系密切。另外，它还与点荷包在势阱中存储的时间长短有关，存储时间越长，暗电流噪声越大。
3 抑制CCD图像传感器噪声的方法
在分析图像质量的时候，要考虑其信噪比，信噪比越高，图像的质量就越好。因此必须对决定CCD图像传感器性能的信噪比，进行综合性评估。
首先，一旦改变摄影条件，随着噪声种类的不同，有些会变得比较明显，有些会出现大小的替换。考虑到摄影条件中的温度，总体来说，随机噪声与绝对温度的平方根成正比；另一方面，在固定图像噪声中，温度每升高10℃，暗电流噪声就会提高2倍，具有很强的温度相关性。因此降低温度可以减小随机噪声和暗电流噪声。
此外，考虑光强度的关系，光的散粒噪声与信号电荷量的平方根成正比，当光强度增加时，信噪比会变得越大，并且暗电流与信号的储存时间成正比。存储时间越长，暗电流噪声就越大。因此应尽量减低电荷的转移时间。
对于转移噪声，可以采用提高衬底电压或者CCD电压取反倒置来消除界面态的俘获噪声，并且降低器件的运行温度也可以使俘获的噪声明显呈指数减小。另外，也可以将CCD在序列图像取出之前放电，这样也能有效减小转移噪声。对于输出的复位噪声，一般采用相关双采样电路来消除。
图1是相关双采样的原理电路。根据图1分析相关双采样电路的工作原理。当开关打到t1时，复位电平为高电平的参考信号，经过△τ时期，假设在电容C1上采样保持的初始信号是n(t)，这个信号包括复位电平、复位失调电压和复位噪声。当开关打到t2时刻，复位电平为低电平，此时的电平携带有用信号，经过△τ的时期送到差分放大器输入端的信号除了复位电平，复位失调电压和复位噪声外，还要外加有用的视频信号，因此可以表述成n(t)+s(t)。这个信号与C1电容上保持的信号经过差分运放输出到C2电容之后，通过A／D转换器输出数字信号。最理想的情况是n(t)+s(t)-n(t)=s(t)，剩下的信号只是有用的视频信号。因此对照图1可以看出，CCD信号出来后经过CDS电路，输出的就是有用的视频信号，复位噪声已经消除。
在CCD的应用领域中。相关双采样电路得到了广泛的应用。很多公司专门研发了相关双采样的集成电路芯片。这些专用芯片不仅使用方便，且性能也能得到很大的提高。CDS1402芯片是一种典型的相关双采样电路芯片，它是专门为CCD成像器件研制的，用来消除复位噪声。 CDSl402进行了优化，适合用于10～14位转换精度的数字视频。低噪声的CDS1402芯片也是利用对高低电平信号的采样并相减来精确确定视屏信号的。结果在CCD输出的浮动电容器上，那些剩余电荷和kTC噪声被最大限度的消除。
CDSl402芯片一共有24个引脚。它包含有2个独立的采样保持放大器和s／H电路。每个S／H电路都有独立的控制线，输入和输出管脚，有两个管脚提供偏置调流和调压。一般来说，CCD的输出信号都要连接到2个S／H的输入端，S／H1端用来采集和保持偏置信号，它的输出值与CCD输出信号相减，当CCD输出偏置+视频信号的时候，s／H2端就进入信号的采集状态，从而获得有用的视频信号。
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