图像传感器基础知识-噪声Sensor nosie

Question

如题所述

Answer 1

深入理解图像传感器中的“噪声”现象至关重要，它影响着照片的清晰度和质量。本文将详细探讨两类主要的噪声源：固定模式噪声(FPN)和暂态噪声(TN)。

图像传感器中的噪声可以被视为信号采集过程中的波动，直接影响IQ，即图像质量。FPN在静态图像中表现为固定位置的噪声，尽管在黑暗环境下可以通过信号处理消除，但在随时间变化的TN，也被称为“随机”或“暂态”噪声，会在连续拍照时在空间上改变位置，不容易被察觉。

在图像传感器中，固定模式噪声如DSNU（暗信号非均匀性）和PRNU（光响应非均匀性）在不同光照条件下表现不同。暗电流，特别是其不均匀性，是CCD和CMOS传感器中FPN的主要来源。暗电流包含多个成分，如耗尽层中的生成电流、扩散电流和表面产生的电流，它们与温度紧密相关。

暂态噪声涵盖如热噪声、散粒噪声和1/f噪声，其中热噪声源于电子的热运动，散粒噪声是光子和电子流过势垒时的随机事件。1/f噪声在低频段影响显著，但通过CDS电路可以部分抑制。

图像传感器的噪声处理还包括复位噪声（kTC噪声）和读出噪声，前者在电荷复位时产生，后者是读出电路的噪声。暗电流散粒噪声和光子散粒噪声也是图像质量的重要因素。为了优化图像质量，需要在设计中考虑这些噪声的抑制策略。

最后，高光溢出和图像拖影是高光强度下常见的问题，需要通过像素设计和信号处理技术来减少其影响。深入理解这些噪声源及其影响，对于优化图像传感器的性能至关重要。