什么是灵敏度,为什么灵敏度声明经常会产生误导#
光敏传感器的响应曲线可分为三个部分:暗区、线性区和饱和区。
典型响应曲线如下图所示。

响应曲线的暗区显示了传感器对极低光照的响应。传感器在暗区中的输出非常低,具有噪声且不可预测。随着逐渐增加照射到传感器上的光线,您会发现这样一个点:传感器的输出开始随着光量的增加而可预测地增长。该点称为噪声等效曝光 (NEE)。
达到 NEE 点后,传感器的输出变为线性。输出保持线性,直到达到称为饱和等效曝光 (SEE) 的点。此时,增加光强会导致传感器输出呈非线性增长。
传感器响应曲线线性部分的梯度通常称为灵敏度,通常以 V/µJ/cm² 为单位进行测量。在给定光量下,传感器的输出电压越高,其灵敏度就越高。
但传感器 Quality 并非仅关乎灵敏度。NEE 点也极其重要。由于高 NEE 的传感器在低光照水平下会“失明”,因此 NEE 应尽可能低。
另一个需要考虑的因素是,数码相机是一个系统,传感器灵敏度只是影响相机输出信号的因素之一。相机中的电子器件(例如模数转换器和放大器)也会对输出信号产生影响。
在 Basler,我们认为相机的“响应度”是衡量相机性能的更好指标。我们还认为,由于我们的相机是数字相机,响应度应以 DN/µJ/cm² 表示(DN 代表数字编号)。下图显示了响应度曲线。

如果相机提供增益功能(大多数相机都提供),则响应度将取决于增益设置。
而且,只有当响应度与相机噪声测量值(例如峰峰值、信噪比)结合使用时,它才真正有意义。
让我们看一个例子。假设您正在比较两台相机,它们具有以下规格:
相机一:
- 响应度 = 1 DN/µJ/cm²
- 噪声 = 2 DN(峰峰值)
相机二:
- 响应度 = 2 DN/µJ/cm²
- 噪声 = 5 DN(峰峰值)
乍一看,相机二似乎比相机一更好,因为它的响应度更高。但是,如果相机一具有增益功能,我们可以调整增益并将响应度提高到二。请记住,如果我们调整增益以将响应度从一翻倍到二,我们也会使噪声翻倍。现在我们面临这种情况:
相机一:
- 响应度 = 2 DN/µJ/cm²
- 噪声 = 4 DN(峰峰值)
相机二:
- 响应度 = 2 DN/µJ/cm²
- 噪声 = 5 DN(峰峰值)
哪台相机更好?它们现在具有相同的响应度,但相机一的噪声更低。相机一将是更好的选择。
从中吸取的教训是,仅凭传感器灵敏度并不能说明全部问题,我们在比较相机时务必使用相似的测量标准。