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噪聲分析與圖像傳感器生產(chǎn)

來(lái)源:深圳市凱茉銳電子科技有限公司2025-01-09

什么是1/f噪聲和random telegraph 噪聲,為什么在圖像傳感器生產(chǎn)中,測(cè)量這兩種噪聲尤為重要呢?

1/f噪聲也叫粉色噪聲,或者閃爍噪聲,它是一個(gè)與頻率成反比的噪聲信號(hào),所以記作1/f;

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由上圖可以看出,1/f噪聲隨著頻率升高而減少。在有限頻寬內(nèi),1/?噪聲以3dB每倍頻程衰減,因此在高頻段就不會(huì)有1/?噪聲出現(xiàn)。(而白噪聲在每赫茲上都有相同能量。)

所以1/f噪聲是一種低頻噪聲,從人類(lèi)視覺(jué)的圖像質(zhì)量角度來(lái)說(shuō),對(duì)這種低頻噪聲尤其討厭,而高頻噪聲反而會(huì)在視覺(jué)上可以起到一點(diǎn)提高清晰度的作用,所以圖像傳感器廠(chǎng)家要盡量地壓低1/f噪聲。

Random Telegraph 噪聲,也有的叫Random Telegraph Signal(RTS)噪聲。這種噪聲的形態(tài)像電報(bào)信號(hào),在時(shí)間軸上高高低低變化,所以叫隨機(jī)電報(bào)信號(hào)噪聲。

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它不是在所有像素上均勻分布,而是在有的像素上高一些,有的像素上低一些,體現(xiàn)出空間上的非均勻性,這一點(diǎn)也在圖像質(zhì)量上尤為可惡。

從下圖可見(jiàn),不同level的RTS噪聲,會(huì)導(dǎo)致pixel 1,2,3的亮度差異。

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RTS與半導(dǎo)體的生產(chǎn)工藝有關(guān),也就是有的pixel在工藝上有瑕疵,它的RTS noise就會(huì)高。

如下圖可以看到,pixel 3在時(shí)域上與其它像素呈現(xiàn)出的不同,像一個(gè)電報(bào)高高低低的信號(hào),老師當(dāng)年講解RTS噪聲時(shí)說(shuō),這個(gè)Pixel 3的曲線(xiàn)豐富,像一個(gè)nice woman.

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但是從圖像質(zhì)量來(lái)說(shuō)這個(gè)RTS pixel就非常不nice,我們?cè)谧鰏ensor 特征分析的時(shí)候,就要找出這個(gè)傳感器上到底有多少RTS pixel,他們的具體位置,以及時(shí)域特征,這樣才可以從圖像傳感器的生產(chǎn)工藝上去檢討以提高產(chǎn)品的圖像質(zhì)量。

現(xiàn)在的cmos 圖像傳感器像素尺寸越來(lái)越小,工藝的控制也就更難,可想而知對(duì)sensor的信號(hào)有效測(cè)量才能保證可靠的工藝控制。


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