Важен ли низкий темновой ток для получения изображений?

Темное течениеЭто источник шума камеры, зависящий от температуры и времени экспозиции, измеряемый в электронах на пиксель в секунду времени экспозиции. Для приложений с временем экспозиции менее одной секунды и темновой ток менее 1e-/p/s его обычно можно игнорировать при расчете отношения сигнал/шум.

Например, при значении тока утечки 0,001 e/p/s, время экспозиции 1 мс или 60 секунд приводит к незначительному вкладу шума, где значение шума определяется как произведение тока утечки на время экспозиции, с последующим извлечением квадратного корня. Однако другая камера с 2e-/p/s при выдержке 60 с внесет дополнительный √120 = 11e- шума тока утечки, который может быть гораздо более значительным, чем шум считывания при низком уровне освещенности. Тем не менее, при выдержке 1 мс даже этот более высокий уровень тока утечки будет незначительным.

Рисунок 1: Рисунок 1(а) получен с помощью охлаждаемой CMOS-камеры Tucsen.FL 20BWчто темновой ток составляет всего 0,001e/пиксель/с. На рисунке 1(b) показано, что на рисунке 1(a) имеетсяa отличный фон, которыйaПрактически невосприимчив к шуму, вызванному темновой токовой нагрузкой, несмотря на длительность экспозиции до 10 секунд.

Темновой ток возникает из-за теплового движения электронов внутри сенсора камеры. Все атомы испытывают тепловое колебательное движение, и иногда электрон может «выпрыгнуть» из подложки сенсора камеры в пиксельную ячейку, где хранятся обнаруженные фотоэлектроны. Невозможно отличить эти «тепловые» электроны от электронов, возникших в результате успешного обнаружения фотона. Во время экспозиции изображения эти тепловые электроны могут накапливаться, внося вклад в фоновый сигнал темного тока. Однако точное количество электронов случайно, что и приводит к возникновению шума темного тока. В конце экспозиции все заряды, измеренные и измеренные, удаляются из пикселя, подготавливая его к следующей экспозиции.

Шум темнового тока зависит от температуры, но он также сильно зависит от конструкции и архитектуры сенсора камеры, а также от электроники камеры, поэтому может значительно различаться от камеры к камере при одной и той же температуре сенсора.

Важен ли низкий темновой ток для качества моих изображений?Влияние заданного значения тока утечки на отношение сигнал/шум и качество изображения полностью зависит от сценария съемки.

В условиях интенсивной съемки с тысячами фотонов на пиксель после экспозиции камеры, темновой ток вряд ли окажет существенное влияние на качество изображения, если только не будет превышена допустимая длительность экспозиции.mПродолжительность таких циклов очень велика (от десятков секунд до минут), например, в астрономических приложениях..