显微镜CCD噪点源模拟器

暗噪点和读出噪点是 CCD 和其他显微镜数码相机中的两个主要噪点源。虽然过去几年在降低 CCD 室温暗噪点方面取得了很大的进步，但冷却芯片进一步降低了每 20°C 的 10 倍噪点。

本程序通过显示代表 CCD 电路理想输出的方波信号进行初始化。要查看各种噪点源对输出信号的影响，请从“选择 A 源”中进行新选择下拉菜单。数码相机的噪点源各不相同。CCD 本身会产生光子噪点、暗电流、固定模式噪点和光响应不均匀性，而在模拟信号放大和转换为数字输出的过程中会产生复位噪点、I/f 噪点和量化噪点。读出噪点在 CCD 芯片上的放大器中产生，该放大器将每个光电二极管（即像素）的存储电荷转换为模拟电压，以便通过 A/D 转换进行量化。读出噪点可被视为必须为读取存储电荷而支付的“通行费”。由于 CCD 设计、时钟和采样方法的改进，这个数字在过去几年中稳步下降到 5-10 个电子/像素。读出噪点与读出速度成正比增加。速度更快的代价是更多的噪点，因此，电压确定的不确定性更大，分辨率位数更低。这就是为什么慢速扫描相机通常比更快的输出检测器表现出更低的读出噪点并且具有更多的有用位。数码相机的范围从每秒输出 30 帧的 8-12 位深度到每秒 1-2 帧的 16 位深度。

速度/读出噪点问题的一种解决方案是在大型 CCD 上使用多个输出放大器（抽头）。传感器不是通过一个输出放大器从整个 CCD 读取存储的电荷，而是分为四个或八个部分，每个部分都有自己的放大器。图像被分部分读出，然后在软件中以每秒几帧的速度拼接在一起。相应地降低了每个放大器所需的速度和相关噪点。