Hur beter sig ett CCD chip nära "saturation"?

Lysdioder, Optiska sensorer, Fiberoptik, Displayer, Lasrar, Optiska kopplare
Användarvisningsbild
Louis de Broglie
Inlägg: 65
Blev medlem: 12 februari 2015, 22:25:37
Ort: Lund

Hur beter sig ett CCD chip nära "saturation"?

Inlägg av Louis de Broglie »

Hej alla,

Finns någon som vet något om CCD chip och om hur ett sådant beter sig om en "brunn" där laddningarna lagras, närmar sig "saturation"? Hamnar man då i ett icke-linjärt område av kurvan, så att säga? Alltså att det kommer in fotoner, men laddningen växer inte lika snabbt som i det linjära området? Kurvan är väl "concave down", och ligger under linjen, eller?

Följande två följdfrågor handlar om vitt ljus:

Första följdfrågan; finns det något sätt för en forskare (astronomer t.ex.) att ta reda på om man kommit in i det icke-linjära området? Kan man undersöka kvoten mellan rött, grönt och blått eller något sådant?

Och ytterligare en fråga; området borde väl bli vitt på bilden om det kommit in mycket ljus? Då borde väl det hela synas bara som en vit fläck, utan detaljer? Finns något sätt att ta reda på hur mycket extra överskjutande ljus man tagit in? Egentligen är det väl samma fråga som den just ovan :-)

Frågorna är relevanta för om man tagit in något för mycket ljus inte så mycket att det "spiller över" till andra laddningsbrunnar och bilden kvaddas.

Detta rör chipet TH788X som användes på en rymdsond.

Updatering:

Jag ska försöka förklara vad jag är ute efter och varför jag ställer dessa frågor: rymdsonden Dawn har varit och fotat dvärgplaneten Ceres i asteroidbältet mellan Mars och Jupiter, och upptäckt vita fläckar, som man kallar för faculae. Jag misstänker starkt att dessa fläckar inte bara är något vitt ämne, med högt albedo, utan att dom aktivt lyser och sänder ut ljus. Men hur bevisar man det?

Forskarna har tagit bilder, förmodligen med reducerad slutartid, för att kunna se detaljer i den krater, som kallas Occator, där den kraftigaste faculae finns. Se bild längs ner. Frågan är hur mycket man reducerade ljusinsläppet? 1/2, 1/4, 1/8, 1/16 eller mer? När blir en grå yta så mörk som på bilden längs ner?

Den övre bilden är ett "vanligt" foto som rymdsonden tog. Den grå ytan, är bara grå helt enkelt, men faculae är "a total whiteout". Hur kan man gå tillväga för att ta reda på, från rådata från rymdsonden, hur mycket extra ljus som kommer från faculae jämfört med om det hade varit en vanlig vit yta?

Det är ju egentligen helt uppenbart att faculae inte kan vara bara något vitt ämne, som t.ex. karbonatavlagringar. Det är ju absurt, man skulle se detaljer! Hubble har dessutom tagit bilder på Ceres när faculae i Occator-kratern rör sig över planetskivan, när planeten roterar, och man kan se flera stora vita pixlar! Googla bara "ceres hubble" så kommer de bilderna upp.

Uppdatering 2: Någon som vet vilken effekt väldigt låga temperaturer har på kurvan (som omtalas ovan) i det icke-linjära området? I rymden är det otroligt kallt, som folk kanske vet. Lägre temperaturer ska enligt svar som kommer upp om man Googlar, leda till "the higher the dynamic range of the detector". Varför?
faculae Ceres.jpg
PIA20355-Ceres-DwarfPlanet-OccatorCrater-Center-201602.jpg
Du har inte behörighet att öppna de filer som bifogats till detta inlägg.
Senast redigerad av Louis de Broglie 17 oktober 2023, 22:39:15, redigerad totalt 2 gånger.
Användarvisningsbild
JimmyAndersson
Inlägg: 26308
Blev medlem: 6 augusti 2005, 21:23:33
Ort: Oskarshamn (En bit utanför)
Kontakt:

Re: Hur beter sig ett CCD chip nära "saturation"?

Inlägg av JimmyAndersson »

Frågorna om färger beror på exakt vilken sensor det är. Den jag använt kunde inte hantera färg alls, men det finns varianter av den.

Minns att man iallafall kan få fram mängden mättnad (icke-linjäritet), så det borde man kunna använda sig av.
Men det finns förstås en övre gräns och passerar man den så blir det ingen som helst skillnad. Bara vitt.

(Det var länge sedan jag pysslade med det här, så jag har glömt ganska mycket.)
guckrum
Inlägg: 1691
Blev medlem: 19 juni 2012, 09:04:27
Ort: Lund

Re: Hur beter sig ett CCD chip nära "saturation"?

Inlägg av guckrum »

Hamnar man då i ett icke-linjärt område av kurvan, så att säga? Alltså att det kommer in fotoner, men laddningen växer inte lika snabbt som i det linjära området?
Ja precis så. Utsignalen ökar inte längre proportionerligt mot instrålad energi. Det kan också verka som att bruset minskar. Och sedan blir det "blooming", där laddningarna spiller över till närliggande pixlar. (Exakt vad som händer beror på sensorn. Hittar inga träffar med Google på den du nämner.)
Första följdfrågan; finns det något sätt för en forskare (astronomer t.ex.) att ta reda på om man kommit in i det icke-linjära området? Kan man undersöka kvoten mellan rött, grönt och blått eller något sådant?
Inom astronomi tror jag iofs att sensorn typiskt är monokrom. Oavsett, sensorn är ordentligt karaktäriserad, så man vet vid vilka utsignalnivåer som man inte längre är i det linjära området. (Och man kan antagligen också mäta bruset och få en uppfattning den vägen.) Sedan är det antagligen minst lika viktigt att hålla reda på att signalen befinner sig i det område där signal-brusförhållandet är maximalt, så att man har en klar uppfattning om vad som är signal och vad som är brus. (Nu pratar vi framför allt vetenskapliga applikationer.)
Och ytterligare en fråga; området borde väl bli vitt på bilden om det kommit in mycket ljus? Då borde väl det hela synas bara som en vit fläck, utan detaljer? Finns något sätt att ta reda på hur mycket extra överskjutande ljus man tagit in? Egentligen är det väl samma fråga som den just ovan :-)
Ja, vit fläck utan detaljer. Det går inte att veta hur mycket energi som _inte_ lagrats i sensorn. Detta är inte ett problem i de fall där man kan exponera flera gånger med tex olika slutartid eller bländaröppning, eller i bästa fall bara en gång i de fall där man har en bra ljusmätare (tex som i spegelreflexkameror).

Edit: Kolla denna sidan: https://hamamatsu.magnet.fsu.edu/articl ... oming.html
Skriv svar