[Mørkestrøm] – Er lav mørkestrøm vigtig for min billeddannelse? |

Mørk strømer en kamerastøjkilde, der er temperatur- og eksponeringstidsafhængig, målt i elektroner pr. pixel, pr. sekund af eksponeringstiden. For applikationer, der bruger eksponeringstider på mindre end et sekund, med mørkestrøm mindre end 1e-/p/s, kan den typisk ignoreres i beregninger af signal-støj-forholdet.

For eksempel, ved en mørkestrømsværdi på 0,001 e/p/s, fører eksponeringstider på 1 ms eller 60 sekunder begge til et ubetydeligt støjbidrag, hvor støjværdien er givet ved mørkestrømsværdien ganget med eksponeringstiden, alt sammen under en kvadratrod. Imidlertid ville et andet kamera med 2e-/p/s ved 60 sekunders eksponering bidrage med en yderligere √120 = 11e- mørkestrømsstøj, hvilket kan være langt mere signifikant end aflæsningsstøjen ved lave lysniveauer. Ved 1 ms eksponering ville selv dette højere mørkestrømsniveau være ubetydeligt.

Figur 1: Figur 1(a) stammer fra et Tucsen-kølet CMOS-kamera.FL 20BWat den mørke strøm er så lav som 0,001e/pixel/s. Figur 1(b) viser, at figur 1(a) hara fremragende baggrund, somaNæsten immun over for mørkestrømsstøj, selvom eksponeringstiden er så lang som 10 sekunder.

Mørkestrømsstøj forårsages af elektronernes termiske bevægelse i kamerasensoren. Alle atomer oplever termisk vibrationsbevægelse, og lejlighedsvis kan en elektron 'hoppe' ud af kamerasensorens substrat og ned i pixelbrønden, hvor detekterede fotoelektroner er lagret. Det er umuligt at skelne mellem disse 'termiske' elektroner og elektroner, der er opstået ved den vellykkede detektion af en foton. Under eksponeringen af et billede kan disse termiske elektroner ophobes og bidrage til et baggrundsmørkestrømssignal. Det præcise antal elektroner er dog tilfældigt, hvilket fører til bidraget fra mørk strømsstøj. Ved afslutningen af eksponeringen måles alle ladninger og fjernes fra pixelen, så de er klar til den næste eksponering.

Mørkestrømsstøj er temperaturafhængig, men den er også meget afhængig af kamerasensorens design og arkitektur samt kameraelektronik, så den kan variere meget fra kamera til kamera ved den samme sensortemperatur.

Er lav mørkestrøm vigtig for min billeddannelse?Om en given mørk strømværdi vil bidrage væsentligt til dine billeders signal-støj-forhold og billedkvalitet, afhænger helt af dit billedscenarie.

For billeddannelse i højlys med tusindvis af fotoner pr. pixel efter en kameraeksponering er det højst usandsynligt, at mørkestrøm har en betydelig indflydelse på billedkvaliteten, medmindre eksponeringstiden er den samme.mer meget lange (fra ti sekunder til minutter), såsom i astronomiapplikationer.