Wpływ migawki na ekspozycje

Celem doświadczenia było sprawdzenie czy czas potrzebny na otwarcie i zamknięcie się migawki w kamerze CCD ma istotny wpływ na bardzo krótkie ekspozycje (producent nie podaje jaki to jest czas). To czy migawka będzie miała duży lub mały wpływ na ekspozycje, zależy od czasu ich trwania. Dlatego najlepszym testem jest wykonanie klatek o różnych czasach ekspozycji.

Do badania użyto uśrednionych klatek pól wyrównujących (z których usunięto offset i prąd ciemny) o czasach ekspozycji $0,11$ s i $1,1$ s. Zamieniono je następnie na macierze liczb i przeprowadzono obliczenia pozwalające znaleźć $\delta(x,y)$, która jest dodatkowym czasem, potrzebnym na zakrycie obszaru detektora o współrzędnych $(x,y)$ przez migawkę (jest on zawsze taki sam, niezależnie od czasu ekspozycji):

$$r(x,y) = \frac{10\times[t_{1} + \delta(x,y)]} {t_{2} +\delta(x,y)},$$ (3.7)

$$\delta(x,y) = \frac{10\times[r(x,y)- 1]} {10-r(x,y)}.$$

Gdzie $t_{1}$ i $t_{2}$ odpowiada ekzpozycjom różniącym się 10-cio krotnie czasem a $r(x,y)$ jest współczynnikiem naświetlenia każdego piksela.

Rezultatem powyższych operacji matematycznych jest macierz przedstawiona na rysunku 3.13. Osie $x,y$ oznaczają współrzędne punktów na klatce, oś pionowa oznacza czas, przez jaki dany obszar jest naświetlany dłużej niż wynikałoby to z zadanego czasu ekspozycji. Widoczne są wahania wszystkich punktów wokół ukośnie opadającej płaszczyzny. Jest to tzw. szum fotonowy, którym rządzi statystyka Poissona.

Z wykresu widać, że cała klatka jest eksponowana o ok. $0,094$ s dłużej (od zadanego czasu) a dodatkowo prawy narożnik jest naświetlany o ok. $0,01$ s dłużej niż przeciwległy. Jeżeli powyższe pomiary są prawdziwe, oznacza to, że mamy do czynienia z dwoma negatywnymi czynnikami: wydłużeniem całej ekspozycji o ok. $0,094$ s oraz niewielkim, nierównomiernym naświetleniem powierzchni chipa. Przykładowo dla $1$ s ekspozycji oznacza to, że cała klatka jest naświetlana o $\approx9,4\%$ dłużej na jednej krawędzi do $\approx10,4\%$ na drugiej (czyli skrajna różnica wynosi $1\%$). Przy krótszych ekspozycjach efekt ten będzie się nasilał, wzrastając 10-cio krotnie przy $0,11$ s (jest to najkrótsza możliwa ekspozycja w kamerze ST-7).