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1、第38卷第3期航天返回與遙感2017年6月SPACECRAFTRECOVERY&REMOTESENSING53漏電流對(duì)CMOS探測(cè)器成像品質(zhì)的影響分析唐慶博唐超張恒浩（中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院研究發(fā)展中心，北京100076）摘要CMOS探測(cè)器近年來在工業(yè)、民用、航天等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，而漏電流對(duì)CMOS探測(cè)器成像品質(zhì)影響的研究卻較少。文章針對(duì)CMOS探測(cè)器在低讀出速率時(shí)造成圖像噪聲過大的原因進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)CMOS探測(cè)器的漏電流是產(chǎn)生該種圖像噪聲主要成因，并對(duì)不同讀出速率下的像質(zhì)進(jìn)行了試驗(yàn)分析。理論和試驗(yàn)結(jié)果表明：在較低的讀出速率時(shí)，CMOS探測(cè)器的漏電流產(chǎn)生的噪聲過大，
2、導(dǎo)致圖像噪聲的增大，影響了像質(zhì)。因此，設(shè)計(jì)CMOS相機(jī)時(shí)應(yīng)重點(diǎn)考慮低讀出速率時(shí)，CMOS探測(cè)器漏電流對(duì)像質(zhì)的影響，必要時(shí)要增加緩存，以便獲得更好的像質(zhì)。文章將為CMOS探測(cè)器在低速讀出應(yīng)用、設(shè)計(jì)提供一定的參考。關(guān)鍵詞漏電流圖像探測(cè)器圖像噪聲讀出速率空間相機(jī)中圖分類號(hào):TN29文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A文章編號(hào):1009-8518(2017)03-0053-05DOI:10.3969/j.issn.1009-8518.2017.03.006TheInfluenceoftheLeakageCurrenttoCMOSImageQualityTANGQingboTANGChaoZHANGHen
3、ghao（R&DCentre,ChinaAcademyofLaunchVehicleTechnology,Beijing100076,China）AbstractCMOSimagesensoriswidelyusedinindustrial,civil,aerospaceandotherfieldsinrecentyears.However,theinfluenceoftheleakagecurrenttotheCMOSimagequalityislessstudied.AccordingtothemechanismanalysisoftheCMOSsensor,itisf
4、oundthattheleakagecurrentoftheCMOSimagesensoristhemainreasonoftheimagenoise.TheleakagecurrentmechanismofCMOSimagesensorisanalyzedandimagequalityisanalyzedunderdifferentreadoutrates.Theoreticalandexperimentalresultsshowthattheimagenoiseisincreasedatlowerreadoutrates,becauseoftheinfluenceoft
5、heleakagecurrentoftheCMOS.Andtheresultsshowthattheimagenoisewillincreaseatthebottomofimage.Therefore,designingCMOScamerashouldconsidertheeffectsoflowreadoutratetoimagenoise,anditisnecessarytoincreasecacheforobtainingbetterimagequality.ThestudyofthispaperwillprovidestrongguidanceforCMOSdesi
6、gninlow-speedreadoutapplications.Keywordsleakagecurrent;imagesensor;imagenoise;readoutrate;spacecamera0引言互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體（ComplementaryMetal-Oxide-Semiconductor，CMOS）探測(cè)器是一種新發(fā)展的固體圖像傳感器，其工作過程為：光子信號(hào)由光敏單元轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)輸出，經(jīng)過后續(xù)的放大、AD轉(zhuǎn)[1]換等過程轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像信號(hào)。相對(duì)于CCD探測(cè)器而言，CMOS探測(cè)器具有空間抗輻射能力強(qiáng)、動(dòng)態(tài)收稿日期：2017-03-1754航天返回與遙感20
7、17年第38卷范圍大、讀出速度快、成本低、體積小、質(zhì)量輕、集成度高、功耗低等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)在廣泛應(yīng)用于航空航天、[1-4]生物醫(yī)學(xué)、工業(yè)、天文觀測(cè)等諸多領(lǐng)域。CMOS探測(cè)器的每個(gè)光敏二極管都搭配了放大器，該放大器很容易受到供電或相鄰電路干擾等影響，帶來噪聲，同時(shí)放大增益的不同也會(huì)引起很大的固定模式噪聲，[2]因此，與CCD相比，CMOS探測(cè)器往往存在更大的噪聲。文獻(xiàn)[1]、文獻(xiàn)[4-15]對(duì)CMOS探測(cè)器的噪聲產(chǎn)生原因進(jìn)行了廣泛的研究和分析，本文主要研究CMOS探測(cè)器漏電流對(duì)圖像噪聲的影響。1漏電流的機(jī)理[3-4]CMO
