什麼是靈敏度以及為什麼靈敏度聲明往往具有誤導性#
光感測器的響應曲線可分為三個部分:暗區、線性區和飽和區。
下圖顯示了典型的響應曲線。

響應曲線的暗區顯示了感測器對極低光照的響應。感測器在暗區的輸出非常低、帶有噪點且無法預測。當您逐漸增加照射到感測器上的光線時,您會發現一個點,在此點之後感測器的輸出會隨著光量的增加而呈可預測地增加。這個點稱為噪聲等效曝光 (NEE)。
達到 NEE 點後,感測器的輸出變為線性。輸出保持線性,直到達到稱為飽和等效曝光 (SEE) 的點。此時,增加光強度會導致感測器輸出呈非線性增加。
感測器響應曲線線性部分的梯度通常稱為靈敏度,通常以 V/µJ/cm² 為單位進行測量。對於給定的光量,感測器的輸出電壓越高,其靈敏度就越高。
但感測器 Quality 不僅僅在於靈敏度。NEE 點也非常重要。由於高 NEE 的感測器在低光照水平下會「盲目」,因此 NEE 應盡可能低。
另一個需要考慮的點是,數位相機是一個系統,感測器靈敏度只是相機輸出信號涉及的因素之一。相機中的電子設備(例如類比數位轉換器和放大器)也會影響輸出信號。
在 Basler,我們認為相機的「響應度」更能衡量相機效能。我們還認為,由於我們的相機是數位的,響應度應以 DN/µJ/cm² 表示(DN 代表數位編號)。下圖顯示了響應度曲線。

如果相機提供增益功能(大多數相機都提供),則響應度將取決於增益設定。
而且響應度只有在結合相機噪點測量(例如峰峰值、信噪比)時才有意義。
讓我們考慮一個例子。假設您正在比較兩台相機,並且它們具有以下規格:
相機一:
- 響應度 = 1 DN/µJ/cm²
- 噪點 = 2 DN(峰峰值)
相機二:
- 響應度 = 2 DN/µJ/cm²
- 噪點 = 5 DN(峰峰值)
乍看之下,相機二似乎比相機一更好,因為它的響應度更高。但是,如果相機一具有增益功能,我們可以調整增益並將響應度提高到二。請記住,如果我們調整增益以將響應度從一加倍到二,我們也會將噪點加倍。現在我們遇到了這種情況:
相機一:
- 響應度 = 2 DN/µJ/cm²
- 噪點 = 4 DN(峰峰值)
相機二:
- 響應度 = 2 DN/µJ/cm²
- 噪點 = 5 DN(峰峰值)
哪台相機更好?它們現在具有相同的響應度,但相機一的噪點更低。相機一會是更好的選擇。
從這一切中我們學到的一個教訓是,單憑感測器靈敏度並不能說明全部情況,我們在比較相機時,務必採用相同的測量標準。