Objetivos
Las etapas de corrección de las
señales de corriente de oscuridad y del campo plano no se hacen sin ruido. El
objetivo de esta página es estimar las prestaciones de estas etapas, y demostrar la necesidad de conocer las
señales de corriente de oscuridad y de campo plano con una razón señal ruido (mucho) mejor que aquélla de la
señal únicamente.
Corriente de oscuridad
La corrección consiste en sustraer la corriente de oscuridad a la señal. La imagen de la corriente
de oscuridad se consigue con una exposición larga sin ninguna fuente. La sustracción se escribe:
Los ruidos de las señales de entrada son respectivamente
y
(el ruido de la fuente contiene el
ruido de fotones
). No están correlados, y se suman cuadráticamente. El resultado es el ruido de la diferencia:
La razón señal ruido se escribe entonces:
Ello demuestra que la razón señal ruido después de la corrección es menos alta que
antes:
Pero esta corrección es necesaria para corregir algunos efectos estructurales de la
cámara.
El caso
en el que el ruido de oscuridad domina parece muy poco interesante: la prestación de la corrección será
más ruidosa. Al contrario, si la señal de oscuridad tiene mucho menos ruido que la señal astrofísica (por
ejemplo
), se obtiene al final:
La razón señal ruido es sólo un poco menor. Es entonces indispensable adquirir una imagen de la señal
de oscuridad con poquísimo ruido.
Campo plano
La corrección de campo plano consiste en dividir la señal
por la señal de campo plano normalizado (y posiblemente corregido de la corriente de
oscuridad). La imagen de campo plano (flat) se obtiene con una exposición de una fuente lo
más uniforme posible. La división se escribe:
Los ruidos a la entrada son respectivamente
et
. El ruido final depende del ruido de las señales iniciales vía:
Se puede derivar logaritmicamente la relación definiendo
para convencerse de elloo. Podemos entonces escribir la razón señal ruido:
Esta operación disminuye obligatoriamente la razón señal ruido, porque:
En el caso de un campo plano muy ruidoso, la ventaja estará limitada a la razón señal
ruido de la imagen de campo plano. Entonces, no es muy interesante tener un campo plano
con mucho ruido. En cambio, si el campo plano es poco ruidoso
, se consigue:
Se requiere entonces una imagen de campo plano lo menos ruidosa posible. Esto puede
necesitar una observación larga de una fuente artificial uniforme.
Finalmente, podemos notar que una señal ruidosa es menos afectada por esta operación que
una señal poco ruidosa. De hecho, corregir una señal con poco ruido necesita una corrección
de mayor calidad aún.