Другие журналы

научное издание МГТУ им. Н.Э. Баумана

НАУКА и ОБРАЗОВАНИЕ

Издатель ФГБОУ ВПО "МГТУ им. Н.Э. Баумана". Эл № ФС 77 - 48211.  ISSN 1994-0408

Особенности получения ТВ-изображений при ограниченных потоках фотонов

# 06, июнь 2014
DOI: 10.7463/0614.0716587
Файл статьи: Kaznacheev_S.pdf (1137.92Кб)
автор: Казначеев С. А.

УДК 681.772.7; 621.383.724

Россия,  ФГБОУ ВПО "НИУ "МЭИ"

Цель работы - теоретически показать возможность регистрации изображений при ярко выраженном дискретном характере регистрирования фотонов и продемонстрировать возможность регистрации таких изображений телевизионными приёмными устройствами.
Методом моделирования изображений и корреляционного сопоставления показан характер снижения информационного содержания субфотонных изображений, для которых каждый элемент (пиксель) идеализированной фоточувствительной матрицы регистрирует единичные фотонные потоки.
Проведён расчёт на основе характеристик серийных образцов ПЗС матриц с внутренним электронным умножением (Electron Multiplying CCD, EMCCD), демонстрирующий, что такие ПЗС матрицы в определённых режимах работы могут регистрировать изображения, сформированные единичными фотоэлектронами, зарегистрированными в пикселях такой матрицы за время экспонирования кадра. Расчёт проведён с учётом всех основных и специфических шумовых сигналов присущих данному типу приёмника. Показано, что реализуемое значение отношения сигнал-шум приближается к теоретическому пределу, обусловленному фотонным шумом, при фотонных потоках, соответствующих регистрации субфотонных изображений.
На основе выбранного типа EMCCD приёмника разработано и создано ТВ-устройство, позволяющее регистрировать изображения при сверхнизких уровнях освещённости порядка 10-4 люкса.
При измерениях использована методика создания регулируемых малых фотонных потоков, основанная на применении в качестве излучателя модели абсолютно чёрного тела.
Экспериментально полученные значения отношения сигнал-шум соответствуют теоретически рассчитанным значениям в реализованном режиме работы.
Сделаны выводы о перспективности применения ПЗС матриц с внутренним электронным умножением при разработке ТВ-устройств для работы в условиях низкой освещённости 10-4 - 10-2 люкса и для получения субфотонных изображений.

Список литературы
  1. Andor Technology Ltd.: офиц. сайт. Режим доступа:www.andor.com (дата обращения 24.06.2014).
  2. Гудмен Дж. Статистическая оптика: пер. с англ. М .: Мир , 1988. 528 с .
  3. Janesick James R. Scientific Charge-Coupled Device. Bellingham, WA: SPIE Optical Engineering Press, 2001. 906 p. DOI: 10.1117/3.374903
  4. Бодров В.Н., Казначеев С.А., Обидин Г.И. Малофотонные телевизионные изображения, их реализация и проблемы // 19-я Межд. научно-техн. конф. «Современное телевидение и радиоэлектроника» (Москва, Россия, 15-16 марта 2011 г.): тр. М.: ФГУП МКБ «Электрон», 2011. С . 94-97.
  5. Denvir D.J., Conroy E. Electron multiplying CCDs // Proc. SPIE 4877, Opto-Ireland 2002: Optical Metrology, Imaging, and Machine Vision. Session 1. 2003. DOI: 10.1117/12.463677
  6. Jorden P.R., Downing M., Harris A. Improving the red wavelength sensitivity of CCDs // Proc. SPIE 7742, High Energy, Optical, and Infrared Detectors for Astronomy IV. 2010. DOI:10.1117/12.862435
  7. Williams, Jr. G.M., Reinheimer A.L., Johnson C.B., Wheeler K.D., Wodecki N.D., Aebi V.W., Costello K.A. Back-illuminated and electron-bombarded CCD low light level imaging system performance // Proc. SPIE 2551, Photoelectronic Detectors, Cameras, and Systems. 1995. DOI:10.1117/12.218632
  8. Low-Light Technical Note 2. The Use of Multiplication Gain in L3VisionTM Electron Multiplying CCD Sensors. A1A-Low-Light Technical Note 2. Iss. 4. E2V Technologies Ltd., July 2003. Режим доступа:http://www.e2v.com/shared/content/resources/File/documents/imaging-space-and-scientific-sensors/Papers/low_light_technical_note_2.pdf (дата обращения 24.6.2014).
  9. Zhang W.W., Chen Q., Zhou B.B., He W.J. Signal-to-Noise Ratio Improvement of EMCCD Cameras // World Academy of Science, Engineering and Technology. 2010. Vol. 4, no. 5. P. 966-970. Режим доступа:http://waset.org/publications/4648/signal-to-noise-ratio-improvement-of-emccd-cameras (дата обращения 24.06.2014).
  10. CCD97-00. Back Illuminated 2-Phase IMO Series Electron Multiplying CCD Sensor. A1A-CCD97BI_2P_IMO_PEL Version 2. E2V Technologies (UK) Ltd., 2011. Режим доступа:http://www.e2v.com/resources/account/download-datasheet/1487 (дата обращения 24.06.2014).
  11. Казначеев С.А., Бодров В.Н. Реализация ТВ-камеры на базе фоточувствительной EMCCD-матрицы // XIX Межд. науч.-техн. конф. студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика» (Москва, НИУ МЭИ, 28 февраля-2 марта 2013 г.): тр. М.: МЭИ, 2013. С. 199.

 

Поделиться:
 
ПОИСК
 
elibrary crossref ulrichsweb neicon rusycon
 
ЮБИЛЕИ
ФОТОРЕПОРТАЖИ
 
СОБЫТИЯ
 
НОВОСТНАЯ ЛЕНТА



Авторы
Пресс-релизы
Библиотека
Конференции
Выставки
О проекте
Rambler's Top100
Телефон: +7 (915) 336-07-65 (строго: среда; пятница c 11-00 до 17-00)
  RSS
© 2003-2024 «Наука и образование»
Перепечатка материалов журнала без согласования с редакцией запрещена
 Тел.: +7 (915) 336-07-65 (строго: среда; пятница c 11-00 до 17-00)