冷冻相机的工作原理:
1.
芯片内部会存在一种随温度升高而升高的噪声成分——暗电流。作为一种本底噪声,暗电流会累积在像素中,最后被相机读出呈现在图像上。
这类噪声来源是芯片制造工艺中的内部缺陷带来的,由于是异常产生的电子运动,所以温度越高粒子运动越剧烈,这类噪音发生的概率就越高,产生的实际效果就是暗电流越大。
所以当相机在不制冷的状态下长时间工作一段时间,必然会因为其能耗产生的热效应造成芯片的暗电流上升,降低图像的信噪比。
2.
另外还有一个重要的因素会造成暗电流对图像的影响——曝光时间。由于暗电流会随时间积累在像素中,可想而知曝光时间越长,电荷积累的就越多。所以对于一些极弱光需要长时间曝光拍摄的应用,制冷就显得格外重要。
常见的如EMCCD和深制冷的CCD都会用到多级半导体制冷甚至的液氮制冷,以达到-50℃以下的低温,这样极大程度上降低芯片的暗电流水平后,长时间曝光也可