Совсем недавно в 1970 году одновременно появились микропроцессор и прибор с зарядовой связью (CCD) [1]. Современная жизнь уже немыслима без компьютеров и CCD-камер. Электронная революция продолжается и каждый год поражает нас новинками и небывалым снижением цен. Вряд ли в 70-х кто-то думал, что несколько миниатюрных телекамер можно будет поместить в спичечный коробок, а их стоимость станет меньше, чем у электрических чайников.

Все это при отличном качестве изображения и высокой надежности. Сегодня больше всего камер используется в охранных телевизионных системах. Охранные камеры работают в разных условиях наблюдения. Часто они простые, когда объекты хорошо освещены и нет заметных помех. Но бывают и сложные ситуации, когда телевизионная камера ведет наблюдение при свете солнца и звезд, в условиях дымки, тумана и дождя, под водой, при наличии интенсивных электромагнитных помех, радиации и т.п. В таких условиях обычные CCD-камеры уже не обеспечивают надежного наблюдения. Здесь требуются специальные высокочувствительные матрицы CCD, широкодиапазонные асферические объективы, специальные методы адаптации и обработки сигнала и многое другое. В настоящей статье рассматриваются возможности телевизионного наблюдения в наиболее сложных условиях – на краях диапазона рабочих освещенностей. 1. Способы расширения диапазона рабочих освещенностей. Изобретатели совершенствуют телекамеры, пытаясь довести их до качества природного глаза. Оказалось, что человеческий глаз – совершенный зрительный прибор. Он имеет много удивительных свойств и одно из них – широчайший диапазон воспринимаемых освещенностей. Днем мы можем наблюдать, чуть прищурясь белый снег под солнцем и облака с освещенностью более 100000 люкс. Ночью мы легко идем по дороге, освещенной светом звезд (примерно 0,0001 люкс). Разделив первое значение на второе, получим 10 – диапазон воспринимаемых глазом освещенностей равный одному миллиарду или 180 дБ! Ни один электронный датчик сигнала не имеет столь широкого динамического диапазона. Это обусловлено физическими ограничениями – уровнем собственного шума с одной стороны и уровнем насыщения сигнала с другой. Но как выяснилось, не имеют такого диапазона и естественные датчики оптического сигнала: колбочки и палочки человеческого глаза. С натяжкой можно считать, что динамический диапазон как естественных, так и искусственных датчиков света равен 1000 (60 дБ). Откуда же берется один миллиард? Для достижения диапазона большего, чем динамический диапазон датчика сигнала необходимо построение системы автоматического регулирования или адаптации. В телевизионных камерах наиболее распространены два способа адаптации. В первом способе перед датчиком света устанавливают последовательно включенные: регулируемый ослабитель и усилитель сигнала (управляемая диафрагма объектива и ЭОП соответственно в телекамере). Во втором способе сам фоточувствительный датчик делают управляемым и за счет адаптации параметров изменяют его чувствительность. Рис.1 а, б. Способы расширения диапазона рабочих освещенностей в CCD камерах В современных телекамерах используют оба способа адаптации к уровню освещенности, каждый из которых имеет свои плюсы и минусы. Ниже будут рассмотрены возможности и ограничения каждого способа применительно к области сверх высоких и сверх низких освещенностей. Рис.2 Иллюстрация расширения диапазона рабочих освещенностей фоточувствительного датчика, работающего в составе адаптивной фоточувствительной системы. 2. Наблюдение ночью . Рекламные манипуляции с чувствительностью. Каждая фирма, производящая и продающая телекамеры, рекламирует свой товар. В ход идут фразы: “превосходное качество изображения”, “DSP – процессор”, “Сверхвысокая чувствительность” и так далее. Дело не ограничивается качественными характеристиками. У многих возникает соблазн чуть-чуть преувеличить и количественные параметры телекамер. Например, можно видеть, как солидная фирма SONY для своей камеры SPT-M308Cе честно заявляет разрешающую способность 370 телевизионных линий (ТВЛ), в то время как молодой корейский LILIN в модели PIH-752 указывает 420 ТВЛ. Выбирая, какую камеру купить потребитель и не знает, что в обеих камерах использованы одни и те же матрица ПЗС ICX-055BL и микросхемы обрамления. Преувеличиваются и другие технические характеристики телекамер. Но, пожалуй, ни один параметр не подвергался такой рекламной манипуляции, как “чувствительность”. Повод к этому дает различная трактовка его разными авторами и фирмами. Чувствительно

23.04.2021