Sonido del obturador de la cámara libre
La variación de la señal que provoca incertidumbre en los datos de la imagen se denomina ruido. Puede ser producido por el sensor, la electrónica circundante, la temperatura del sistema y por fluctuaciones naturales. A continuación se ofrece un breve resumen de cada una de las fuentes de ruido que puede generar una cámara científica.
El ruido de lectura es el ruido generado por la electrónica de la cámara cuando se lee la carga almacenada en los píxeles. Es una acumulación de todo el ruido generado por cada componente del sistema necesario para convertir la carga de cada píxel en una señal.
Cuanto menor sea el ruido de lectura, más fácil será detectar señales débiles que podrían haber quedado ocultas por niveles de ruido más altos. También permite un mayor rango dinámico, lo que permite detectar con mayor precisión la diferencia entre los niveles de señal.
Las cámaras CCD, EMCCD, ICCD e InGaAs tienen todas una estructura de lectura, en la que se convierte la carga de todo el conjunto de píxeles. Esto significa que cualquier ruido de lectura sigue una distribución gaussiana, con un pico de ruido de lectura para el detector. Los detectores sCMOS, sin embargo, tienen una estructura de lectura para cada columna de píxeles. Esto hace que el ruido de lectura siga un histograma sesgado en lugar de una distribución gaussiana. Por lo tanto, el ruido de lectura de los detectores sCMOS se indica tanto en forma de valor cuadrático medio (RMS) como de mediana en la ficha técnica. El RMS es más representativo del ruido de lectura real.
Ruido temporal
El reciente descubrimiento de los fotodiodos de avalancha iniciados por electrones (e-APD), que utilizan materiales semiconductores de teluro de mercurio y cadmio (MCT), ha supuesto un gran avance en la obtención de imágenes infrarrojas de onda corta (1-2,5 μm). Estos diodos tienen una ganancia de avalancha de hasta 100 con un factor de exceso de ruido cercano a 1, lo que demuestra que el proceso de avalancha es casi determinista. La hibridación de matrices de 320×256 e-APD en circuitos de lectura de silicio permite fabricar generadores de imágenes con velocidades de lectura rápidas (en el rango de los kHz) y, al mismo tiempo, con un ruido de lectura por debajo de los electrones , lo que supone una mejora importante en comparación con las tecnologías anteriores de generación de imágenes infrarrojas. La tecnología utilizada para fabricar los e-APD es similar a la empleada para los diodos HgCdTe estándar con un factor de relleno del 100%, por lo que se mantiene una elevada eficiencia cuántica (normalmente QE=70-75 %).
C-RED1 utiliza una matriz única de e-APD de HgCdTe de 320×256 píxeles con un paso de píxeles de 24 μm. La longitud de onda de corte del sensor es de 2,5 μm y permite un ruido de lectura por debajo del electrón, aprovechando la ganancia de multiplicación sin ruido del e-APD y la capacidad de lectura no destructiva. El C-RED también es capaz de leer múltiples regiones de interés (ROI), lo que permite una mayor velocidad de imagen (decenas de KHz) manteniendo un ruido de lectura por debajo de los electrones sin precedentes.
Ruido de moteado
Ante el reto de diseñar un sistema de procesamiento de imágenes, es posible que se encuentre en una auténtica jungla de opciones, en medio de una vertiginosa gama de modelos de cámaras, propiedades relevantes, características útiles y aplicaciones potenciales.Lo que necesita ahora es un guía. Alguien que le abra camino entre la maleza y le ayude a llegar al claro final de su viaje de toma de decisiones para seleccionar la cámara adecuada para su aplicación de visión.
Acompáñenos en nuestra exploración paso a paso de todos los criterios relevantes. Le ayudará a tomar las decisiones correctas, una a una, para elegir el mejor equipo para sus requisitos. Empiece con una autoevaluación lúcida. Hágase dos preguntas:
Este paso implica elegir un sensor adecuado, construido en torno a la tecnología de sensores CMOS o CCD, y elegir el tipo de técnica de obturación: global o rolling shutter. La siguiente consideración es la frecuencia de imagen, es decir, el número de imágenes que una cámara debe proporcionar por segundo para realizar su tarea sin problemas.
La diferencia fundamental entre las dos tecnologías de sensores radica en su estructura técnica. En los chips CMOS, la electrónica para convertir la luz (y en concreto: los fotones) en señales electrónicas (electrones) está integrada directamente en la superficie del sensor. Esto los hace especialmente rápidos, ya que pueden leer los datos de la imagen con mayor rapidez y permiten al usuario abordar la gama de imágenes con flexibilidad. Los sensores CMOS se utilizan mucho en el mercado de consumo, como en las cámaras réflex.
Sonido del obturador de la cámara analógica
OverviewAl comprar una cámara, una consideración importante es si la aplicación requerirá o no un sensor refrigerado. Por lo general, la mayoría de las aplicaciones tienen niveles de señal altos y no requieren refrigeración. Sin embargo, en determinadas situaciones, generalmente con niveles de luz bajos y exposiciones prolongadas, la refrigeración puede resultar beneficiosa. En el tutorial que figura a continuación, derivamos la siguiente “regla empírica”: para exposiciones inferiores a 1 segundo, una cámara estándar suele ser suficiente; para exposiciones superiores a 1 segundo, la refrigeración podría ser beneficiosa; para exposiciones superiores a 5 segundos, la refrigeración suele ser recomendable; y para exposiciones superiores a 10 segundos, la refrigeración suele ser necesaria. Si tiene dudas sobre en qué ámbito se encuadra su aplicación, puede estimar los niveles de señal y las fuentes de ruido siguiendo los pasos detallados en el tutorial siguiente, donde presentamos ejemplos de cálculos utilizando las especificaciones de nuestras cámaras de 1,4 megapíxeles. También puede ponerse en contacto con nosotros y uno de nuestros especialistas en cámaras científicas le ayudará a decidir qué cámara es la más adecuada para usted.
