¿Es importante una baja corriente oscura para mis imágenes?

Corriente oscuraEs una fuente de ruido de la cámara que depende de la temperatura y del tiempo de exposición, y se mide en electrones por píxel por segundo de tiempo de exposición. Para aplicaciones que utilizan tiempos de exposición inferiores a un segundo, con una corriente oscura inferior a 1e-/p/s, generalmente se puede ignorar en los cálculos de la relación señal-ruido.

Por ejemplo, con un valor de corriente oscura de 0,001 e/p/s, los tiempos de exposición de 1 ms o 60 segundos generan una contribución de ruido insignificante, donde el valor del ruido viene dado por el valor de la corriente oscura multiplicado por el tiempo de exposición, todo bajo la raíz cuadrada. Sin embargo, una cámara diferente con 2 e-/p/s y 60 s de exposición contribuiría con √120 = 11 e- adicionales de ruido de corriente oscura, que puede ser mucho más significativo que el ruido de lectura en niveles bajos de luz. Aun así, con una exposición de 1 ms, incluso este nivel más alto de corriente oscura sería insignificante.

Figura 1: La figura 1(a) proviene de una cámara CMOS refrigerada de Tucson.FL 20BWque la corriente oscura es tan baja como 0,001e/píxel/s. La Figura 1(b) muestra que la Figura 1(a) tienea excelente fondo queaEs casi inmune al ruido de corriente oscura, aunque el tiempo de exposición sea de hasta 10 segundos.

El ruido de corriente oscura se produce por el movimiento térmico de los electrones dentro del sensor de la cámara. Todos los átomos experimentan vibraciones térmicas, y ocasionalmente un electrón puede "saltar" del sustrato del sensor hacia el pozo del píxel, donde se almacenan los fotoelectrones detectados. Es imposible distinguir entre estos electrones "térmicos" y los electrones generados por la detección de un fotón. Durante la exposición de una imagen, estos electrones térmicos pueden acumularse, contribuyendo a una señal de corriente oscura de fondo. Sin embargo, el número exacto de electrones es aleatorio, lo que genera ruido de corriente oscura. Al finalizar la exposición, se comprueba que todas las cargas se han eliminado del píxel, quedando listo para la siguiente exposición.

El ruido de corriente oscura depende de la temperatura, pero también depende en gran medida del diseño y la arquitectura del sensor de la cámara, así como de la electrónica de la misma, por lo que puede variar mucho de una cámara a otra a la misma temperatura del sensor.

¿Es importante una baja corriente oscura para mis imágenes?Que un determinado valor de corriente oscura contribuya significativamente a la relación señal-ruido y a la calidad de las imágenes depende totalmente del escenario de captura de imágenes.

Para escenarios de imágenes de alta luminosidad con miles de fotones por píxel después de una exposición de la cámara, es muy poco probable que la corriente oscura sea significativa en la calidad de la imagen a menos que la exposición timson muy largos (de decenas de segundos a minutos), como en las aplicaciones astronómicas..