在這里了解千眼狼最新動(dòng)態(tài)
實(shí)驗(yàn)背景
光學(xué)衍射計(jì)算成像是一種通過對光波前進(jìn)行編碼與解碼，重建物體相位與強(qiáng)度信息的前沿成像技術(shù)。光學(xué)衍射計(jì)算高度依賴于對入射光場的精確量化測量，特別是光斑形態(tài)及時(shí)域波動(dòng)特性的采集。
光斑的強(qiáng)度波動(dòng)往往攜帶光學(xué)元件熱漂移、大氣擾動(dòng)模擬或光源噪聲等信息。因此，對光斑灰度值進(jìn)行長時(shí)間、高信噪比的時(shí)間序列采集，是后續(xù)進(jìn)行精確衍射建模與圖像重構(gòu)的前提。
某光電研究所，采用千眼狼一款95% QE、1.2e- 讀出噪聲、90dB高動(dòng)態(tài)范圍的科學(xué)級sCMOS相機(jī) Gloria 4.2，在暗室環(huán)境中對紅光激光光斑進(jìn)行定量測量實(shí)驗(yàn)，以評估其在低光照、高穩(wěn)定性需求場景下的適用性。
實(shí)驗(yàn)簡介
實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)：定量分析紅光激光光斑在時(shí)間域內(nèi)的強(qiáng)度與形態(tài)波動(dòng)，驗(yàn)證千眼狼Gloria 4.2 sCMOS相機(jī)在低光照、高靈敏度條件下的成像穩(wěn)定性。
實(shí)驗(yàn)對象：激光照射至CMOS靶面形成光斑，無中繼光學(xué)系統(tǒng)。
實(shí)驗(yàn)設(shè)備：千眼狼Gloria 4.2 科學(xué)級sCMOS相機(jī)，2048×2048分辨率，16bit高動(dòng)態(tài)模式下采集幀74fps。光源采用連續(xù)紅光激光器，波長635nm。
實(shí)驗(yàn)方法：通過控制曝光時(shí)間，適度降低幀率，抑制光子帶來的時(shí)域噪聲。利用sCMOS相機(jī)采集多幀圖像進(jìn)行時(shí)域波動(dòng)分析，并使用灰度值波動(dòng)作為評價(jià)相機(jī)噪比SNR的關(guān)鍵指標(biāo)。
實(shí)驗(yàn)難點(diǎn)：微弱光強(qiáng)波動(dòng)易被傳感器噪聲掩蓋，通過啟用低噪聲讀出模式并匹配曝光時(shí)間與幀率使信號增強(qiáng)，提高信噪比。
實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)解析
光斑質(zhì)量：
圖1為科學(xué)相機(jī)Gloria 4.2在高動(dòng)態(tài)模式下捕捉的光斑圖像，顯示光斑形態(tài)清晰、邊緣銳利，無拖影，未出現(xiàn)飽和現(xiàn)象，保留了完整的光強(qiáng)分布信息。
圖1
灰度時(shí)域穩(wěn)定性：
通過時(shí)域灰度直方圖（圖2）分析，光斑信號呈現(xiàn)類高斯分布特征，光斑灰度值波動(dòng)幅度極小，均值、標(biāo)準(zhǔn)差數(shù)值穩(wěn)定，無明顯周期性噪聲，表明Gloria 4.2科學(xué)相機(jī)具備優(yōu)異的信噪比表現(xiàn)，滿足對光強(qiáng)微弱波動(dòng)定量分析的需求。
圖2
實(shí)驗(yàn)結(jié)論
實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)展示了千眼狼sCMOS相機(jī)Gloria 4.2對光斑灰度值波動(dòng)的精準(zhǔn)捕捉能力，其高QE、低讀出噪聲和高動(dòng)態(tài)范圍特性在光斑形態(tài)的時(shí)域波動(dòng)分析中使得光斑的細(xì)微變化得以清晰呈現(xiàn)，為后續(xù)的數(shù)值處理與光場重建提供了高質(zhì)量的原始數(shù)據(jù)，也為更復(fù)雜光學(xué)計(jì)算成像系統(tǒng)如波前傳感、相干衍射成像中的相關(guān)應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。
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