Reducción del ruido en CCD A. Ferrero, J. Campos y A. Pons Instituto de Física Aplicada CSIC, Serrano 144, 28006 Madrid Tel.: (34) 91 5618806. Fax: (34) 91 4117651 e-mail: aferrero@ifa.cetef.csic.es 1. Introducción Si se quiere utilizar una cámara CCD como instrumento de medida radiométrica, se debe reducir el ruido, ya que éste determina la mínima exposición detectable. En este trabajo se presenta un método para reducir el ruido en cámaras CCD hasta niveles del 0,02%, precedido por una sucinta descripción de los ruidos presentes en estos detectores. En todo lo que sigue se supone que el CCD está irradiado por una fuente uniforme y que el ruido viene dado por la desviación típica de la respuesta de los píxeles. 2. Descripción del ruido El ruido que aparece en el fotograma de un detector CCD es de tipo temporal y espacial. 2.a. Ruido temporal Según su origen, puede distinguirse entre el ruido que depende de la señal (ruido de disparo o "shot") y el ruido que depende del detector CCD y la electrónica de la lectura. (i) Ruido "shot" (σ shot ): se debe a la naturaleza discreta de los electrones, y su estadística obedece por tanto a una distribución de Poisson, donde la varianza es igual a la media. Tanto los fotoelectrones como los electrones generados térmicamente (señal oscura, "dark") contribuyen a este ruido. Se expresa como: σ shot = (KN) 1/2 donde K es el factor de conversión de electrones a cuentas digitales y N es la respuesta en cuentas digitales. (ii) Ruido temporal independiente de la señal (σ tis ): tiene diversas fuentes, todas ellas relacionadas con la diferentes etapas de lectura de carga. La experiencia dice que este ruido suele ser despreciable frente al "shot" a altas señales, y apreciable a bajas señales. 2.b. Ruido espacial Es la variación de la señal de unos píxeles a otros debido a pequeñas diferencias de los parámetros característicos (tamaño del píxel, densidad de dopantes, materia extraña atrapada durante la fabricación, respuesta espectral y reflectividad y grosor del recubrimiento). Se considera ruido en el sentido que supone una variación aparentemente aleatoria de píxel a píxel. Sin embargo, la respuesta de cada píxel es en mayor parte determinista y puede ser estudiada, y, por tanto, corregida para reducir la variación espacial. Holst[1], establece una distinción entre FPN (Fixed Pattern Noise) y PRNU (Photoresponse Nonuniformity). Con FPN se refiere al ruido espacial producido por la señal "dark" de cada píxel, es decir, es independiente de la señal (σ tis ). El PRNU es el ruido espacial debido a la diferencia de respuesta de cada píxel a la señal