Methodological support for the use of television devices for photometric and radiometric measurements

Starchenko A.N., Filippov, V.G., Yugaĭ Y.A.

For Russian citation (Opticheskii Zhurnal):

Старченко А.Н., Филиппов В.Г., Югай Ю.А. Методическое обеспечение применения телевизионных устройств для фотометрических и радиометрических измерений // Оптический журнал. 2025. Т. 92. № 1. С. 68–79. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2025-92-01-68-79

Starchenko A.N., Filippov V.G., Yugai Y.A. Methodological support for the use of television devices for photometric and radiometric measurements [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2025. V. 92. № 1. P. 68–79. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2025-92-01-68-79

For citation (Journal of Optical Technology):

Abstract:

Subject of study. Properties, conversion and control characteristics of digital television cameras. Aim of study. Studying the operation of cameras when adjusting the exposition time and gain. Method. Experimental researches of conversion characteristics, threshold and metrological characteristics of digital cameras. Main results. A new approach to calibration and measurement of the spatial distribution of irradiance, radiant intensity and luminance of radiation sources using digital cameras and a personal computer. Practical significance. Methodological support has been proposed and successfully tested in practice, making it possible to realize a wide dynamic range and high spatial resolution when measuring photometric and radiometric parameters of radiation sources and extended scenes.

Keywords:

digital television camera, conversion characteristic, exposition time, gain, spatial distribution, irradiance, illuminance, radiant intensity, luminous intensity, luminance, calibration

OCIS codes: 110.2960, 110.2970

References:

1. Павлов Н.И., Прилипко А.Я., Старченко А.Н. Метод и аппаратура для получения карт коэффициентов яркости объектов // Оптический журнал. 2001. Т. 68. № 6. С. 68–72.
Pavlov N.I., Prilipko A.Ya., Starchenko A.N. Method and apparatus for obtaining maps of radiance factors // J. Opt. Technol. 2001. V. 68. № 6. P. 432. https://doi. org/10.1364/JOT.68.000432
2. Зотов А.А., Павлов Н.И., Сакян А.С. и др. Исследование характеристик спектрозональной телевизионной фотометрической аппаратуры в пассивном режиме // Оптический журнал. 2006. Т. 73. № 2. С. 50–55.
Zotov A.A., Pavlov N.I., Sakyan A.S., et al. Investigation of the characteristics of spectrozonal television photometric apparatus in the passive regime // J. Opt. Technol. 2006. V. 73. № 2. P. 111–116. https://doi. org/10.1364/JOT.73.000111
3. Изделие 85Я6-МИА. Свидетельство об утверждении типа средств измерений RU.E.37.018.B № 48422. Регистрационный № 51472-12. Product 85Я6-МИА. Certificate on approval of measuring tools type RU.E.37.018.B № 48422.
Registration № 51472-12.
4. Аушев А.Ф., Бородин В.Г., Бубнов И.А. и др. Система дистанционной юстировки четырехканальной лазерной установки на Nd-стекле «Луч» // Оптический журнал. 2003. Т. 70. № 4. С. 56–64.
Aushev A.F., Borodin V.G., Bubnov I.A., et al. Remote adjustment system for the Luch four-channel Nd-glass laser apparatus // J. Opt. Technol. 2003. V. 70. № 4. P. 267–273. https://doi.org/10.1364/JOT.70.000267
5. Старченко А.Н., Филиппов В.Г., Югай Ю.А. Исследование температурной зависимости чувствительности ПЗС матрицы // Оптический журнал. 2013. Т. 80. № 10. С. 65–68.
Starchenko A.N., Filippov V.G., and Yugaĭ Yu.A. Study of the temperature dependence of the sensitivity of a television camera based on a silicon array // J. Opt. Technol. 2013. V. 80. № 10. Р. 632–634. https://doi.org/10.1364/JOT.80.000632

6. Старченко А.Н., Филиппов В.Г., Югай Ю.А. Исследование температурной зависимости чувствительности телевизионных камер на КМОП-матрицах // Науч.-техн. вест. инф. технол., механики и оптики. 2017. Т. 17. № 4. С. 628–634. https://doi.org/10.17586/2226-1494-2017-17-4-628-634
Starchenko A.N., Filippov V.G., Yugai Yu.A. Sensitivity temperature depend ence research of TV-cameras based on CMOS silicon matrixes [in Russian] // Sci. Tech. J. Inf. Technol. Mech. Opt. 2017. V. 17. № 4. P. 628–634. https://doi.org/10.17586/2226-1494-2017-17-4-628-634
7. EMVA Standard 1288. Standard for Characterization of Image Sensors and Cameras, Release 3.1, December 30, 2016. [Электронный ресурс] Режим доступа: https://www.emva.org/wp-content/uploads/EMVA1288-3.1a.pdf (Дата обращения 04.03.2019).
EMVA Standard 1288. Standard for Characterization of Image Sensors and Cameras, Release 3.1, December 30, 2016. [Electronic resource] Access mode: https://www.emva.org/wp-content/uploads/ EMVA1288-3.1a.pdf (Date of access 04.03.2019).
8. Cheremkhin P., Evtikhiev N., Krasnov V., et al. Fast measurement of temporal noise of digital camera’s photosensors // Proc. SPIE. 2015. V. 9648 96480R-9. http://dx.doi.org/10.1117/12.2194979
9. ГОСТ Р 59606-2021. Оптика и фотоника. Устройства фотоприемные второго и последующего поколений. Методы измерений фотоэлектрических параметров и определения характеристик. Введен c 01.03.2022. М.: изд. Стандартов, 2021. 94 с.
GOST (Russian National Standard) P 59606-2021. Optics and photonics. Photodetector devices of second and next-generations. Methods for photoelectric parameters measuring and determination of characteristics [in Russian]. Introd. 03/01/2022. Moscow: "Standards" Publ., 2021. 94 p.

10. ГОСТ 8.654-2016. Межгосударственный стандарт. Государственная система обеспечения единства измерений. Фотометрия. Термины и определения. Введен с 01.07.2017. М.: изд. Стандартов, 2019. 18 с.
GOST (Russian National Standard) 8.654-2016. State system for ensuring the uniformity of measurements. Photometry. Terms and definitions [in Russian]. Introd. 07/01/2017. Moscow: "Standards" Publ., 2019. 18 p.
11. ГОСТ Р 70973-2023. Оптика и фотоника. Оптика физическая. Термины, определения и буквенные обозначения основных величин. Введен с 05.10.2023. М.: изд. Стандартов, 2023. 30 с.
GOST (Russian National Standard) R 70973-2023. Optics and photonics. Physical optics. Terms, definitions and letter designations of basic quantities [in Russian]. Introd. 05/10/2023. Moscow: "Standards" Publ., 2023. 30 p.
12. Преобразователи измерительные термоэлектрические лазерного излучения 3А, 3А-Р, 3A-FS, 3A-PFS-12, 10А, 10А-Р, 12А, 12А-Р, 30A-ВВ 18, 30A-P17, 30А-N-18, 50(150)A-BB-26, 50A-BF-DIF-18. Свидетельство об утверждении типа средств измерений IL.C.37.003.A № 44661. Регистрационный № 48393-11.
Thermoelectric measuring converters for laser radiation 3А, 3А-Р, 3A-FS, 3A-P-FS-12, 10А, 10А-Р, 12А, 12А-Р, 30A-ВВ 18, 30A-P-17, 30А-N-18, 50(150) A-BB-26, 50A-BF-DIF-18. Certificate on approval of measuring tools type IL.C.37.003.A № 44661. Registration № 48393-11.
13. Вугман С.М., Вдовин Н.С. Тепловые источники излучения для метрологии. М.: Энергоатомиздат, 1988. 77 с. (Б-ка cветотехника; Вып.17)
Vugman S.M., Vdovin N.S. Thermal radiation sources for metrology [in Russian]. Moscow: "Energoatomizdat" Publ., 1988. 77 р.