CCD的主要性能指标_1VIP免费

1中国科学院长春光学精密机械与物理研究所CCD成像技术及其在遥感中的应用第三章CCD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1.CCD的主要性能指标2.量子效率QE和响应度R3.暗电流和暗电流噪声4.噪声和信噪比5.动态范围6.实例说明7.CCD性能指标测试标准8.小结3中国科学院长春光学精密机械与物理研究所CCD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(MTFsys)•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中国科学院长春光学精密机械与物理研究所CCD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中国科学院长春光学精密机械与物理研究所CCD的主要性能指标CCD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(MTFCCD)、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应用对CCD性能指标的要求CCD生产厂家提供的CCD性能指标≠6中国科学院长春光学精密机械与物理研究所CCD的主要性能指标参数符号东芝TCD1503柯达KLI2113e2vTH7834灵敏度R9V/lx.s50V/μJ/cm2@650nm32V/μJ/cm2@540nm25V/μJ/cm2@460nm5V/J/cm2响应非均匀性PRNU3%5%±6%Vos饱和输出电压Vsat2.0V2.03.0V电荷转换因子CVF11.5μV/e-6μV/e-饱和信号电荷Ne.sat170ke-饱和曝光量SE0.22lx.s0.6J/cm2CCD厂家给出的性能指标形式7中国科学院长春光学精密机械与物理研究所CCD的主要性能指标参数符号东芝TCD1503柯达KLI2113e2vTH7834暗信号电压VDRK1.0mV100V/ms暗电流Idark0.02pA/pixel暗信号非均匀性DSNU1.0mV90V/msNyquist频率对比传递函数500nm600nm700nmCTF75%62%47%总转移效率92％电荷转移效率CTE.999990.999998动态范围DR200076dB10,000随机噪声ND0.6mV300V8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：hcqRAWA/hcARpe2//cmJe2//cmJe（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。式中是CCD中常用的辐照量单位。辐照量的基本单位是。qpA2/cmJ2/mJ9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在CCD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：hcACVFRp2//cmJV其中，是电子电荷，是量子效率，是像元有效面积，G为CCD片内放大倍数。qpA]/[eVCGqCVF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一个行间转移CCD器件的填充系数为50％,像元面积是11.4μm×13.8μm,电荷转换因子CVF为6μV/е-。如果量子效率在0.6μm是0.8计算以V/J/cm2为单位的响应度。Ap=7.87×10-7cm2。常数hc是1.99×10－25J.m/photo。将数值代入3-4：67256-6104.118.0)1087.7(101.99106.0)106()6.0(mR计算结果单位为V/J/cm2，转换为V/J/cm2，结果为：2//4.11)6.0(cmJVmR量子效率QE和响应度R举例cm2V/е-mJ-m/photoV/J/cm211中国科学院长春光学精密机械与物理研究所遥感相机CCD靶面上辐照量的计算：条件：无穷远面发光目标，发光目标为朗伯体，发光强度与方向无关，辐出度为M0(W/m2)。相机入瞳处辐亮度L为：其中a为大气透过率量子效率QE和响应度R)/(200msrWMLa（3－5）12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遥感相机CCD靶面辐照度为：CCD靶面辐照量为：)/(/42200mWFLEoptics)/(2int00mJtEH式中optics为光学系统透过率，F为相对孔径，tint为CCD积分时间。（3－7）（3－6）13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有些CCD的响应度是以光度参数给出的，如R的单位是V/lx.s。当以光度参数...