满阱容量是什么?

time23/05/08

满阱容量是每个像素可以容纳的最大检测信号量,是指物理上多少电子可以放入像素的存储区域,并且仍然能被准确读,这受相机像素的物理结构限制。如果一个像素饱和了,则不再继续进行光电转换,那么图像的灰度值就不能被准确地记录。我们以鑫图高灵敏相机Dhyana 95 V2为例,它的像素很大,11微米,它能容纳大约10万个光电子。而更高的满阱容量通常意味着更高的动态范围。

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鑫图光电成像科普

 图1:直观地显示了满阱容量和动态范围之间的关系。图1A:较低的满阱容量使图像失去了明亮的信号信息。图1B:较高的满阱容量使图像获得从弱信号到亮信号的全部信息

当图像传感器在曝光时检测到光子后,光敏硅就会将其转换为电子并存储在像素中,然后被读出。该像素所能存储的最大电子数,或是物理存储空间已满,或是灰度值达到了最大值。理想情况下,在设置好曝光时间和光照水平后,可以防止这种情况的发生。然而,如果一张图像中同时出现高低信号,那么设置的曝光时间过短或光照水平过低,就无法对图像的暗部进行有效的检测或测量,因为噪声会干扰微弱的信号。因此更高的满阱容量能够允许更长的曝光时间或更高的光照水平,以用来检测微弱信号,同时又不会使高信号饱和。有关动态范围的更多信息,请参阅“动态范围”参数部分。
如果只是在弱光的条件下工作,或者说动态范围不是您成像的主要考虑因素,那么满阱容量便不是需要重点考虑的。一些相机具有多种读出选项和模式,提供不同的帧速率、噪声特性和满阱容量。对于这些相机,通常需要进行权衡,是否可以降低满阱容量来换取更高的相机帧率和更低的读出噪声,比如在高速和弱光成像应用中,这些设置就较为理想。

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