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基于EMCCD和CMOS的天基微光成像

武星星 刘金国 周怀得 张博研

武星星, 刘金国, 周怀得, 张博研. 基于EMCCD和CMOS的天基微光成像[J]. 红外与激光工程, 2016, 45(5): 514002-0514002(5). doi: 10.3788/IRLA201645.0514002
引用本文: 武星星, 刘金国, 周怀得, 张博研. 基于EMCCD和CMOS的天基微光成像[J]. 红外与激光工程, 2016, 45(5): 514002-0514002(5). doi: 10.3788/IRLA201645.0514002
Wu Xingxing, Liu Jinguo, Zhou Huaide, Zhang Boyan. Spaceborne low light imaging based on EMCCD and CMOS[J]. Infrared and Laser Engineering, 2016, 45(5): 514002-0514002(5). doi: 10.3788/IRLA201645.0514002
Citation: Wu Xingxing, Liu Jinguo, Zhou Huaide, Zhang Boyan. Spaceborne low light imaging based on EMCCD and CMOS[J]. Infrared and Laser Engineering, 2016, 45(5): 514002-0514002(5). doi: 10.3788/IRLA201645.0514002

基于EMCCD和CMOS的天基微光成像

doi: 10.3788/IRLA201645.0514002
基金项目: 

国家自然科学基金(61108066);吉林省科技发展计划(20130101028jc)

详细信息
    作者简介:

    武星星(1980-),男,研究员,博士,主要从事空间遥感成像技术等方面的研究。Email:starglare@126.com

  • 中图分类号: V445.8

Spaceborne low light imaging based on EMCCD and CMOS

  • 摘要: 电子倍增电荷耦合器件(EMCCD)利用电荷雪崩机制可以实现低于1e-的读出噪声,适用于微光成像。随着背照式CMOS成像探测器技术的发展,具有高量子效率和低于1.5e-读出噪声的CMOS成像探测器已中国科学院长春光学精密机械与物理研究所研制成功。针对天基微光成像的需求,分别构建了基于EMCCD CCD201的天基微光相机和基于CMOS的天基微光相机,并建立了系统的噪声模型。对基于EMCCD的天基微光相机和基于CMOS的天基微光相机的微光探测性能和工作机理进行了对比分析。分析结果表明:当采用凝视成像模式,积分时间为2 s,相机入瞳辐亮度为10-9 Wcm-2sr-1m-1时,基于EMCCD的天基微光相机在焦面温度为20℃的条件下的信噪比为23.78,相同条件下基于CMOS的天基微光相机的信噪比为27.42。当采用制冷系统将焦面温度降低至-20℃时,基于EMCCD的天基微光相机的信噪比提高到27.533,而基于CMOS的天基微光相机的信噪比提高到27.79。
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出版历程
  • 收稿日期:  2015-09-18
  • 修回日期:  2015-10-30
  • 刊出日期:  2016-05-25

基于EMCCD和CMOS的天基微光成像

doi: 10.3788/IRLA201645.0514002
    作者简介:

    武星星(1980-),男,研究员,博士,主要从事空间遥感成像技术等方面的研究。Email:starglare@126.com

基金项目:

国家自然科学基金(61108066);吉林省科技发展计划(20130101028jc)

  • 中图分类号: V445.8

摘要: 电子倍增电荷耦合器件(EMCCD)利用电荷雪崩机制可以实现低于1e-的读出噪声,适用于微光成像。随着背照式CMOS成像探测器技术的发展,具有高量子效率和低于1.5e-读出噪声的CMOS成像探测器已中国科学院长春光学精密机械与物理研究所研制成功。针对天基微光成像的需求,分别构建了基于EMCCD CCD201的天基微光相机和基于CMOS的天基微光相机,并建立了系统的噪声模型。对基于EMCCD的天基微光相机和基于CMOS的天基微光相机的微光探测性能和工作机理进行了对比分析。分析结果表明:当采用凝视成像模式,积分时间为2 s,相机入瞳辐亮度为10-9 Wcm-2sr-1m-1时,基于EMCCD的天基微光相机在焦面温度为20℃的条件下的信噪比为23.78,相同条件下基于CMOS的天基微光相机的信噪比为27.42。当采用制冷系统将焦面温度降低至-20℃时,基于EMCCD的天基微光相机的信噪比提高到27.533,而基于CMOS的天基微光相机的信噪比提高到27.79。

English Abstract

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