CCD的主要性能指标_1.ppt

1 D 成像技术及其在遥感中的应用 D 的主要性能指标郝志航 2 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所内容 D 的主要性能指标 QE和响应度 R D 性能指标测试标准 3 D 的主要性能指标?轨道高度(H) ?地面像元分辨率(GSD) ?系统静态传递函数(MTF sys)?光谱波段(BW) ?地面覆盖宽度?最小太阳高角(?)时信噪比(SNR) ?相机质量(M) ?相机功耗(P) 典型遥感相机的主要性能要求典型遥感相机的组成: 光学系统; 光机结构; CCD 成像; 热控。 4 D 的主要性能指标地面像元分辨力(MTFSYS) 太阳高角(信噪比) 地面覆盖(视场角) 质量(f, F) CCD 光学系统热控系统光机结构 5 D D 的主要性能指标指的是对系统性能产生主要影响的指标。主要性能:量子效率 QE (响应度 R)、饱和曝光量 SEE 、传递函数(D )、噪声 n、暗电流等。其它性能:像元尺寸、像元数、电荷转移效率、响应非均匀性、环境适应能力等。 CCD D 性能 D D 性能指标≠ 6 D 的主要性能指标参数灵敏度响应非均匀性饱和输出电压电荷转换因子饱和信号电荷饱和曝光量符号 R PRNU Vsat CVF t SE 东芝 TCD1503 9 V/ 3% V 柯达 KLI2113 50V/ μ J/cm 2 ***@650nm 32V/ μ J/cm 2 ***@540nm 25V/ μ J/cm 2 ***@460nm 5% μ V/e- 170k e- e2v TH7834 5 V/ ? J/cm 2± 6%Vos 6μ V/e- ? J/cm D 厂家给出的性能指标形式 7 D 的主要性能指标参数暗信号电压暗电流暗信号非均匀性 Nyquist 频率对比传递函数 500nm 600nm 700nm 总转移效率电荷转移效率动态范围随机噪声符号 V DRK Idark DSNU CTF CTE DR ND ?东芝 TCD1503 mV mV 92 % 2000 mV 柯达 KLI2113 pA/pixel .99999 76 dB e2v TH7834 100 ? V/ms 90 ? V/ms 75% 62% 47% 10,000 300 ?V 8 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所量子效率 QE和响应度 R 可以用量子效率计算响应度,响应度的单位是 A/W 或。计算公式如下: hc qR A ????? WA/ hc AR pe ????? 2// cm Je?? 2// cm Je??(3-1) (2-4) (3-2) (2-5) 其中, 是电子电荷, 是量子效率, 是像元有效面积。式中 D 中常用的辐照量单位。辐照量的基本单位是。 q? pA?? 2/ cm J??? 2/mJ 9 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所量子效率 QE和响应度 R D 工作过程的最后一步,将电子电荷转换为电压,电荷转换因子 CVF 为: hc A CVF R p ?????? 2// cm JV?其中, 是电子电荷, 是量子效率, 是像元有效面积, D 片内放大倍数。 q ? pA ]/[ ??eVC Gq CVF 与前式联合可以得到电压输出的响应度 R (3-3) (3-4) 10 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 D 器件的填充系数为 50 %,像元面积是 μm× μ m, 电荷转换因子 CVF 为6μV/ е-。如果量子效率?在 μm是 计算以 V/ ? J/cm 2为单位的响应度。 Ap= × 10 -7 cm 2。常数 hc 是 × 10 - 25 。将数值代入 3-4 : 6 7 25 6-610 4. 11 )10 87 .7(10 10 )10 6()( ?????????????????????mR?计算结果单位为 V/J/cm2 ,转换为 V/? J/cm2 ,结果为: 2//4. 11 )( cm JVmR???量子效率 QE和响应度 R 举例 cm2 V/е- m J- m/photo V/J/cm2