Минимальная освещенность

Под минимальной (пороговой) освещенностью Е_пор понимается такая освещенность предметной плоскости (наблюдаемого объекта), при которой уровень видеосигнала, формируемого ФПЗС-камерой, удовлетворяет заранее указанным требованиям. Из данного определения следует, что при экспериментальном определении Е_пор учитываются не только параметры ФПЗС-матрицы, но и объектива (относительное отверстие О или диафрагменное число F), а также тест объекта (коэффициент отражения по интенсивности r_о) и эталонного источника (цветовая температура Т_цв). Перечисленные параметры обычно указываются в паспорте, сопровождаемом видеокамеру.

Знание пороговой освещенности позволяет оценить среднеквадратичное значение «шумовых» электронов, что необходимо при проведении инженерных расчетов систем, содержащих ФПЗС-матрицу. Другими словами, зная [лк], можно найти соответствующее среднее число фотоэлектронов в одной ячейке и пересчитать его к .

В связи с этим, помимо указанной пороговой освещенности необходимо знать условия, для которых приведено значение . Такими условиями могут быть:

1) отношение сигнал/шум [дБ];

2) уровень видеосигнала (в % от нулевого уровня);

3) порог, определяющий уровень шумов матрицы.

Обычно различные изготовители ФПЗС-камер приводят значение пороговой освещенности только для одного из трех перечисленных условий.

В том случае, если известна , при которой на выходе обеспечивается указанное отношение сигнал/шум m [дБ], можно определить по формуле:

.

Приведенная формула справедлива для относительно небольших отношений сигнал/шум (42 … 48 дБ), которые обычно приводятся в паспорте. Это означает, что при таких m фотонным шумом можно пренебречь. Данная формула также справедлива и для второго случая, когда приводится при заданном уровне видеосигнала (см. рис. 5). Обычно используется уровень 50 % от 1 В и обозначается в паспортах западных фирм как (50 IRE).

В том случае, если условие измерения явно не указано, можно считать, что .

В таблице 1 представлены примерные среднеквадратические значения темновых шумов ФПЗС-матрицы, приведенных к одной ячейке за время Т_н = 20 мс.

Таблица 1.

Паспортная минимальная освещенность , лк	Пороговая освещенность ФПЗС-матрицы, Вт/м2	Пороговый поток на одном элементе ФПЗС 8х8 мкм, Вт	Среднеквадратич. значение электронов, обусловленных темновым зарядом , ед
	0.01	6.698×10-13
	0.003	2.233×10-13
0.1	3.489×10-4	2.233×10-14
0.05	1.744×10-4	1.116×10-14
0.01	3.489×10-5	2.233×10-15

В том случае, если ФПЗС-матрица не содержит платы электронной обвязки, изготовитель может указывать явным способом в единицу времени накопления.