[Темновой ток] – Важен ли низкий темновой ток для моего изображения? |

Темновой токИсточник шума камеры, зависящий от температуры и времени экспозиции, измеряемый в электронах на пиксель в секунду времени экспозиции. Для приложений, использующих время экспозиции менее одной секунды и темновой ток менее 1e-/p/s, его обычно можно игнорировать при расчёте отношения сигнал/шум.

Например, при значении темнового тока 0,001 e/p/s время экспозиции 1 мс или 60 секунд приводит к пренебрежимо малому вкладу шума, где значение шума определяется значением темнового тока, умноженным на время экспозиции, с точностью до квадратного корня. Однако другая камера с 2e-/p/s при экспозиции 60 секунд внесет дополнительный шум темнового тока √120 = 11e-, который может быть гораздо более значительным, чем шум считывания при низких уровнях освещенности. Тем не менее, при экспозиции 1 мс даже этот более высокий уровень темнового тока будет пренебрежимо мал.

Рисунок 1: Рисунок 1(a) получен с охлаждаемой CMOS-камеры Tucsen.FL 20BWчто темновой ток составляет всего 0,001 е/пиксель/с. Рисунок 1(б) показывает, что рисунок 1(а) имеетa отличный фон, которыйaпрактически невосприимчив к шуму темнового тока, хотя время экспозиции достигает 10 с.

Шум темнового тока возникает из-за теплового движения электронов внутри сенсора камеры. Все атомы испытывают тепловые колебательные движения, и иногда электрон может «выпрыгнуть» из подложки сенсора камеры в ячейку пикселя, 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 темнового тока. Однако точное количество электронов случайно, что приводит к вкладу шума темнового тока. По окончании экспозиции все заряды измеряются и пиксель готов к следующей экспозиции.

Шум темнового тока зависит от температуры, но он также во многом 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 визуализации?Будет ли данное значение темнового тока существенно влиять на соотношение сигнал/шум и качество изображения, полностью зависит от вашего сценария съемки.

Для сценариев получения изображений с ярким освещением, когда на пиксель после экспозиции камеры приходится тысячи фотонов, темновой ток вряд ли будет иметь существенное значение для качества изображения, если только время экспозиции неmes очень длинные (от десятков секунд до минут), например, в астрономических приложениях.