Prąd ciemny

Nawet podczas braku światła, piksele w kamerze CCD zbierają sygnał, który jest proporcjonalny do czasu ekspozycji. Powstaje on w wyniku termicznej generacji:

• w naturalnej masie krzemowej (pewną rolę odgrywa tu także dyfuzja),
• w studni potencjału,
• w obszarach ,,powierzchniowych'' na granicach pomiędzy warstwą krzemu i izolatora.

Z takich nieuniknionych i losowych ruchów elektronów w obrębie detektora powstaje prąd ciemny. Współczynnik prądu ciemnego $R_{d}$ dla danego piksela zależy od temperatury ale jest niezależny od ilości padającego na sensor światła. Współczynnik ten zmienia się w sposób wykładniczy wraz z temperaturą tzn. podwaja się lub zmniejsza o połowę wraz z określonym wzrostem lub spadkiem temperatury. Jeżeli jako $\Delta{T}$ oznaczy się stałą dla danej kamery ilość stopni, przy których następuje podwojenie prądu ciemnego a przez $R_{d0}$ współczynnik prądu ciemnego dla temperatury $T_{0}$, to można przewidzieć $R_{d}$ dla $T$:

$$R_{d} = R_{d0}2^{\frac{T-T_{0}} {\Delta T}},$$ (3.3)

Oznaczając prąd ciemny przez $S_{d}$ a czas ekspozycji przez $t$ otrzymuje się:

$$S_{d} = R_{d} t_{d}.$$ (3.4)

Prąd ciemny w danym pikselu zależy od czasu ekspozycji, temperatury sensora i wewnętrznego współczynnika prądu ciemnego danego piksela w określonej temperaturze. Ponieważ prąd ciemny jest zbędną wadą, powinno się go usuwać z określonych pikseli przez odejmowanie go od danego piksela. Najczęściej robi się to przy użyciu klatki ciemnej czyli ekspozycji podobnej do normalnej, tylko wykonanej przy braku wszelkiego światła (rys. 3.2). Ponieważ prąd ciemny gromadzi się podczas ekspozycji, to aby go usunąć trzeba wiedzieć jak długo się zbierał. W tym celu powinno się robić klatkę ciemną o tym samym czasie ekspozycji co zdjęcie i odejmować. Są jednak lepsze metody. Aby zwiększyć stosunek sygnału do szumu, należy połączyć wiele klatek w jedną tworząc tzw. uśrednioną klatkę ciemną. Ta klatka nie musi mieć tak samo długiej ekspozycji jak zdjęcie ponieważ można ją skalować (mnożyć wszystkie piksele przez jakąś stałą) aby uzyskać zgodność czasową ze zdjęciem.