22/06/01corrente oscuraè una sorgente di rumore della telecamera dipendente dalla temperatura e dal tempo di esposizione, misurata in elettroni per pixel, per secondo di esposizione. Per applicazioni che utilizzano tempi di esposizione inferiori a un secondo, con corrente di buio inferiore a 1 e-/p/s, può essere in genere ignorata nei calcoli del rapporto segnale/rumore.
Ad esempio, con un valore di corrente di buio di 0,001 e/p/s, tempi di esposizione di 1 ms o 60 secondi comportano entrambi un contributo di rumore trascurabile, dove il valore di rumore è dato dal valore di corrente di buio moltiplicato per il tempo di esposizione, il tutto al di sotto di una radice quadrata. Tuttavia, una fotocamera diversa con 2 e-/p/s a 60 s di esposizione contribuirebbe con un ulteriore √120 = 11 e- di rumore di corrente di buio, che potrebbe essere molto più significativo del rumore di lettura a bassi livelli di luce. Tuttavia, con un'esposizione di 1 ms, anche questo livello di corrente di buio più elevato sarebbe trascurabile.
Figura 1: La Figura 1(a) proviene dalla telecamera CMOS raffreddata TucsenFL 20BWche la corrente oscura è bassa quanto 0,001e/pixel/s. La Figura 1(b) mostra che la Figura 1(a) haa ottimo background cheaQuasi immune al rumore della corrente oscura, anche se il tempo di esposizione è lungo fino a 10 secondi.
Il rumore di corrente oscura è causato dal movimento termico degli elettroni all'interno del sensore della fotocamera. Tutti gli atomi sono soggetti a vibrazioni termiche e occasionalmente un elettrone può "saltare" dal substrato del sensore della fotocamera nel pozzetto del pixel, dove vengono immagazzinati i fotoelettroni rilevati. È impossibile distinguere tra questi elettroni "termici" e gli elettroni generati dal rilevamento di un fotone. Durante l'esposizione di un'immagine, questi elettroni termici possono accumularsi, contribuendo alla formazione di un segnale di corrente oscura di fondo. Tuttavia, il numero preciso di elettroni è casuale, contribuendo alla formazione del rumore di corrente oscura. Al termine dell'esposizione, tutte le cariche vengono misurate e rimosse dal pixel, pronto per l'esposizione successiva.
Il rumore della corrente oscura dipende dalla temperatura, ma dipende anche in larga misura dal design e dall'architettura del sensore della fotocamera e dall'elettronica della fotocamera, quindi può variare notevolmente da una fotocamera all'altra alla stessa temperatura del sensore.
Una bassa corrente di buio è importante per la mia imaging?Se un dato valore di corrente oscura contribuirà in modo significativo al rapporto segnale/rumore e alla qualità delle immagini dipende interamente dallo scenario di imaging.
Per scenari di imaging ad alta luminosità con migliaia di fotoni per pixel dopo l'esposizione della fotocamera, è altamente improbabile che la corrente oscura sia significativa nella qualità dell'immagine a meno che l'esposizione nonmsono molto lunghi (da decine di secondi a minuti) come nelle applicazioni astronomiche.
Figura 2: Raccomandazione per la fotocamera a lunga esposizione di Tucsen
