CCD相机中的像素分组

ccd是非常通用的设备，它们的读出模式可以被操纵以达到各种效果。最常见的影响之一是装箱．分箱允许来自相邻像素的电荷组合，这可以提供更快的读取速度和改善的信噪比，尽管以降低空间分辨率为代价。

单像素读出vs 2x2 Binning

为了了解过程，让我们来比较一下过程单像素读出与2 × 2装箱显示。如果我们考虑一个光点均匀地照亮微型CCD的四个像素。CCD的感光区域只有4个像素，在CCD底部有一个蓝色的读出寄存器。光信号在四个像素中每个像素中诱导了20个电子的电荷，这可以通过它们的阴影和像素右下角的数字来显示。

1.光线均匀地照射在这四个像素上，并在每个像素上产生20e的电荷。

2.第一个操作是将电荷向下移动一行。来自最低像素的电荷被转移到读出寄存器。

3.对于单像素读出，读出寄存器中的电荷向右移动并进入读出放大器。在分箱操作中，电荷再次向下移动，并且来自第一行的电荷被添加到读出寄存器中的第一行。

4.对于单像素读出，当读出寄存器再次移位以将第二像素中的电荷移至读出放大器时，第一个像素被读出。在分箱操作中，来自两个右两个像素的总和电荷被移到读出放大器中。

5.在单像素读出中，下一行垂直移位到读出寄存器中。在分箱操作中，读出寄存器再次移位，以便在读出放大器中4个像素的电荷相加。

6.在单像素读出模式中，读出寄存器再次向右移动以读出下一个像素。现已完成的操作。

7.在单像素读出中，读出寄存器再次向右移动以读出最后一个像素。

强调这两种读出方案的主要区别是很重要的。首先，我们实现了传感器提供的完整空间分辨率。在Binned示例中，我们将4个像素的图案减少为一个像素，因此失去了空间分辨率。然而，binned操作需要更少的步骤来读取传感器，因此更快。通常，对2x2进行装箱的速度是前者的两倍;这是通过必须每2个垂直移位一次读出寄存器来实现的。如果我们在CCD上对3x3或4x4进行分组，那么读数将分别快3倍和4倍。

binned示例还强调了如何进行binning提高信噪比．如果我们假设CCD的读数噪声为10e。然后在单像素示例中，每个像素的噪声为10e，因此我们实现了2:1 (20e/10e)的信噪比。即使我们随后将计算机中的四个像素在读出后相加，信噪比也会变成4:1。在添加四个像素时，我们将信号相加(4乘以20e，即80e)，噪声以正交形式相加，即噪声和的平方根(4乘以10的平方根，即20e)。在binned示例中，直到信号被放大器读出，才有噪声，因此信噪比为8:1(80e/10e)，即是单像素读出模式的两倍。

光谱学

装箱最常见的应用之一是bob综合app官网登录光谱学．在光谱CCD系统中，光谱线通常是图像上形成的狭缝CCD．狭缝的图像通常具有高纵横比，即非常长且薄，并且垂直于读出寄存器。现在可以将来自单一谱线的信号进行分组，以获得最佳信噪比，而不会降低谱分辨率。

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