如何选择 CCD 相机的技巧

子凡 2019-06-27 16:37:39

CCD（charge coupled device）相机主要应用于安全防范系统中，它能够将光线变为电荷并将电荷存储及转移，也可将存储之电荷取出使电压发生变化，因此是理想的 CCD 相机元件，以其构成的 CCD 相机具有体积小、重量轻、不受磁场影响、具有抗震动和撞击之特性而被广泛应用。

SBIG STXL-11002 CCD Camera

下面我们就将在选择摄像机时应考虑的一些基本问题：成本，尺寸，视野，灵敏度，分辨率，冷却，指导和软件等方面给大家分享一下。

1.成本/尺寸

最适合您的相机并不总是最大或最昂贵的。像素太大的昂贵相机可能浪费很多钱。具有大量小像素的廉价相机可能不适合您的望远镜，并且可能会受到灵敏度低的影响，再次浪费金钱。对于您的示波器和安装而言太大或太小的相机都会导致失望。太大而太重的相机可能会对您的坐骑造成负担。太小的一个不会让你满意。花点时间考虑一下如何使用相机并了解可能影响相机的各种因素 stt_back-228x0 适合您的预期用途。作为一般规则，CCD 的成本越高。因此，您支付的越多，探测器越大，视野越大，它能够在单帧中捕获。当然也有例外。对于它的成本点，8300 CCD 非常大（更广的视野）并且具有相对小的像素（高分辨率）和良好的灵敏度。

在 CCD 的整体尺寸之后，在其他条件相同的情况下，价格通常取决于 CCD 的像素数和灵敏度。也就是说，在具有相同尺寸，类型和灵敏度的两个 CCD 之间，具有更多像素的 CCD 通常将花费更多。相反，在具有相同尺寸，类型和像素数的两个 CCD 之间，具有更高灵敏度的 CCD 通常将花费更多。当然，具有大量像素和高灵敏度的大型 CCD 成本最高，并且由于 CCD 本身通常是相机中最昂贵的组件，因此 CCD 越昂贵，相机就越昂贵。如果您打算通过相对较快的光学系统对主要的行星或明亮物体或大视场进行成像，那么灵敏度可能不像 CCD 的大小和分辨率那么重要。如果，但是，您打算通过长焦距范围对小的微弱物体进行成像，或者如果您打算使用窄带或光度滤波器，那么全帧 CCD 之一的较高灵敏度可能是您决定的重要因素。我们建议找到这些因素的最佳平衡，就是为您的相机系统设定预算，然后根据您的主要兴趣，在预算内购买具有所需 CCD 尺寸，灵敏度和分辨率平衡的相机，以适合您的望远镜。

2.视野

您的相机将通过给定望远镜观察到的视野（FOV）取决于 CCD 传感器的物理尺寸和望远镜的焦距。请注意，这与像素数无关。具有 512×512 像素，20 微米正方形的 CCD 将具有与具有 1024×1024 像素（10 微米正方形）的 CCD 完全相同的视野，即使后者 CCD 具有四倍的像素。这也是分组 2×2 或 3×3 影响分辨率但不影响 CCD 视场的原因。较大的 CCD 在给定焦距下具有较大的视场。您只能通过改变望远镜的焦距来改变 CCD 的视野。

3.敏感度

有几个因素决定了系统的最终灵敏度，例如探测器的焦比，像素大小和量子效率。CCD 的量子效率是衡量它将光的入射光子转换成电子的效率的量度。计算像素阱中的电子并确定该像素的亮度值。CCD 在将光子转换为电子时效率越高，长曝光的灵敏度越高。具有较高 QE 的 CCD 需要较少的时间来获取具有与具有较低 QE 的 CCD 相同的信噪比的图像。

4.分辨率（像素大小和焦距）

如今分辨率有两种。在数字设备的商业世界中，字分辨率通常与设备中使用的像素数同义。您习惯于看到扫描仪的广告，其分辨率为 2,000 x 3,000 像素等。计算机显示器具有各种“分辨率”设置，基本上是显示的像素数。我们在字面意义上使用这个词，这是解决细节的能力。通常，看到限制了良好系统的分辨率。通常根据长时间曝光的星形图像的全宽半高（FWHM）来测量。也就是说，当长时间曝光中该恒星的最大值的一半测量时，恒星图像的大小以弧秒为单位。作为一般规则，人们想要拍摄至少 2 像素的星形图像，取决于要执行的处理步骤和期望的最终显示尺寸，优选地为 3 或甚至更多。这意味着如果大气和光学系统允许最小的直径为 2.6 弧秒（FWHM）的星形图像，那么需要一个望远镜焦距和像素大小，让每个像素看到 2.6 弧秒的 1/2 到 1/3 。

5.冷却和暗电流噪声

到目前为止，CCD 图像中对噪声的最大贡献通常来自三种来源的组合：（a）读取噪声，（b）暗电流噪声和（d）天空背景。这些术语在 CCD 成像 101 部分中更全面地定义。我们的相机旨在最大限度地降低读取噪声，用户几乎无法影响图像中的噪声源。许多人声称各公司生产的相机噪音低，但独立测试表明 SBIG 始终生产极低噪音的相机。而且，幸运的是，对于绝大多数成像应用而言，与典型的长曝光天文成像中的其他两个噪声源相比，读取噪声是微不足道的。