[发明专利]一种基于CCD图像噪声的电荷转移效率测试方法

说明书

本发明实施例提供了一种基于CCD图像噪声的电荷转移效率测试方法，其特征在于，在均匀光照条件下，根据平场图像中不同行或不同列的噪声值的变化情况来计算图像传感器不同方向的电荷转移效率值。

技术领域

本发明属于微电子技术领域，涉及光电成像器件成像质量检测技术领域，特别是涉及一种基于CCD图像噪声的电荷转移效率测试方法。

背景技术

CCD(电荷耦合器件，charge coupled device)可以分为线阵CCD、面阵CCD和TDI-CCD等。对于所有的CCD器件来说，在将光信号转变为图像时一个很重要的过程是：信号电荷包的传输。在信号电荷包的传输过程中，电荷转移效率(即信号电荷包转移的百分比)的大小将直接影响最终检测到的信号的强度，电荷转移效率降低会导致探测到的信号衰减，CCD成像性能下降。由于随着分辨率的提高，CCD集成的像元数目越来越多，电荷转移的次数呈几何级数增加，因此电荷转移效率的影响更加重要。

电荷转移效率是CCD信号电荷包从一个电极转移到下一个电极，转移后电极下电荷量与转移前电极下电荷量的比值。根据CCD结构和工艺的不同，有多种可选择测试电荷转移效率的方法扩，例如扩展像素边界响应方法、同位素X射线方法。

扩展像素边界响应方法测量电荷转移效率。首先对CCD进行均匀场曝光后，然后以过扫描方式，即在读完实际的像元后再多读几行或几列，读出过程中不能曝光。扩展行或列中读出的光电子，可认为是器件实际最后一行或列中的电荷包在转移读出过程中残留在器件中的电荷。该方法的仅能用于有可扫描操作的器件或评估板，无法针对普通相机或常规评估板的电荷转移效率进行评价。

同位素X射线方法测量电荷转移效率。首先采用同位素⁵⁵Fe产生5.9keV的X射线在CCD的一个像元中产生1620个电子。当一个光子产生的电荷包只在一个像元收集时，称为单像元事件。由于电荷转移损失，随转移次数的增加单像元事件损失的电子数增加，谱线倾斜，测量谱线的倾斜得到转移造成的电荷损失，从而计算电荷转移效率。该方法需要用户单位拥有辐射源，无法满足大部分用户需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于CCD图像噪声的电荷转移效率测试方法，其特征在于，在均匀光照条件下，根据平场图像中不同行或不同列的噪声值的变化情况来计算图像传感器不同方向的电荷转移效率值。

优选地，所述不同方向包括垂直方向与水平方向。

优选地，传感器的电荷转移效率值的获取步骤：

步骤1：两幅明场图像分别减去两幅暗场图像，得到两幅“去本底”图像；

步骤2：将两幅明场图像相除并乘以其中一幅图像的均值，生成新的图像；

步骤3：求新的图像不同列或行的标准差；

步骤4：将标准差与行或列序号进行拟合，求得拟合曲线的斜率与截距；

步骤5：基于得到的斜率与截距，计算得到图像传感器的电荷转移效率值。

优选地，所述步骤4的拟合具体方法为：将标准差与列或行序号进行拟合，拟合方程为：

u为y轴截距，单位：ADU2；v为斜率，求得拟合曲线的斜率与截距；i为第i列或行。

优选地，所述步骤5的具体方法为：

常量u为在CTI影响之前的信号的变化；

为电荷转移损失率；

故电荷转移效率为

按照公式计算得到图像传感器水平或垂直方向的电荷转移效率值。

本发明与现有技术相比有益效果为：