Чувствительность и динамический диапазон
Прежде чем изучать вопрос качества изображения, важно убедиться, что система достаточно чувствительна для съемки флуоресцентных сигналов, которые могут оказаться очень слабыми, в зависимости от конкретных условий. Под чувствительностью понимается минимальное количество света, необходимое для генерации сигнала, который можно отличить от шума. Важной характеристикой здесь является квантовая эффективность (КЭ), которая описывает отношение числа падающих фотонов от источника света к числу преобразованных пикселем электронов. Она зависит от длины волны, и чтобы получить наилучший результат, спектральные характеристики сенсора должны соответствовать спектрам излучения применяемых флуорофоров. Чем выше КЭ, тем эффективнее преобразование фотонов, что позволяет сократить длительность экспозиции, а значит, снизить риск засвечивания флуорофоров и потенциально повысить общую скорость обработки изображения.
Кроме того, возможность зафиксировать широкий спектр уровней яркости света в одну экспозицию несет определенные преимущества. В этом отношении актуальной характеристикой является полная емкость потенциальной ямы. Она означает максимальное количество электронов, которое способен преобразовать один пиксель за одну экспозицию. Чем выше полная емкость потенциальной ямы, тем больше света поглощается пикселем до достижения уровня насыщения, что сокращает необходимость в дополнительной экспозиции.
Понятие динамического диапазона объединяет это максимальное количество электронов и наименьшее количество электронов, необходимое для получения истинного сигнала (см. «шум считывания» в следующем разделе) и характеризует общую способность камеры измерять и различать различные уровни яркости света.
Наконец, используется характеристика абсолютного порога чувствительности, которая выражается в количестве фотонов, необходимом для достижения соотношения «сигнал – шум» (SNR), равного 1, когда сигнал эквивалентен шуму. Чем меньше это значение, тем меньше света требуется для получения истинного сигнала. Поскольку здесь не учитывается размер пикселя, невозможно провести сравнение двух камер по этой характеристике, если они оснащены сенсорами с пикселями разного размера.