Новый метод чтения CMOS-сенсора позволил наблюдать яркие и слабые звезды в одном кадре
Динамический диапазон сенсора — один из ключевых параметров, определяющих его способность одновременно захватывать как очень яркие, так и очень тусклые объекты. Стандартные CMOS-сенсоры ограничены своей битовой глубиной, что не позволяет получать детализированные изображения сцен с высокой контрастностью.
Исследователи из группы, работающей с коммерческим сенсором CIS120 производства Teledyne e2v, разработали усовершенствованный метод считывания строк с чередованием (interleaved row readout). В отличие от предыдущих версий, новый подход позволяет считывать выбранные строки значительно чаще, предотвращая их насыщение от ярких источников, в то время как остальные строки считываются однократно для формирования полного кадра.
Лабораторные испытания показали, что модифицированный сенсор достигает динамического диапазона 134 дБ — существенное улучшение по сравнению с исходными 71 дБ при 12-битном режиме. Таким образом, удалось превзойти стандартный битовый лимит, не увеличивая разрядность АЦП.
Особый интерес представляют первые натурные астрономические наблюдения. Специально созданная камера с новым режимом считывания была направлена на яркие звёзды Вегу и Полярную. В одном кадре, без переэкспонирования, удалось запечатлеть эти звёзды (около нулевой звёздной величины) и одновременно обнаружить фоновые звёзды с гаиа-величиной до 15 при пороге обнаружения 5?.
Авторы отмечают, что достигнутый динамический диапазон ограничивается лишь шумом считывания и рассеянием света в оптике камеры. Дальнейшее совершенствование метода может открыть новые возможности для астрономии, где требуется одновременная регистрация очень ярких и очень слабых объектов, а также для других областей, где критичен широкий динамический диапазон.
