鑫技术 | SNR x 弱光：高信噪比不要只看“读出噪声”

在许多高速弱光成像场景中，入射光子通常处于极低水平（≤10 e?/pixel），同时受限于样本动态过程或时间分辨率要求，单帧可累积的有效信号十分有限。

这种条件下，读出噪声成为系统最小可探测信号的主要限制因素，直接决定目标信号是否能够被有效分辨。

读出噪声产生于像素电荷信号在被转换为电压、放大并量化为数字信号的读出链路中。

读出噪声和读出速度呈正相关：读出频率越高，噪声水平越高。

优化策略：读出噪声的优化需要在读出速度与噪声水平之间进行权衡。可行的优化路径主要包括：

· 降低数据读出频率，减小读出噪声贡献；

· 依靠更好的相机电子链路设计，降低读出过程中噪声的引入。

鑫图作为国内率先布局 sCMOS 相机技术研发的厂商，凭借与传感器厂商的长期深度协同，沉淀了超 10 年超低噪声电路架构设计与优化的专业技术与经验。

依托这一核心优势，鑫图可在相机固件与驱动层面深度调度芯片底层能力，在系统层面实现对传感器性能的充分释放。

在许多弱光成像应用中，为获得足够的有效信号，通常需要采用较长的曝光时间。此时，暗电流成为信噪比另一个不可忽略的因素。

暗电流是相机传感器内部的硅晶格产热所产生的多余电子，单位是每个像素每秒产生的电子 (e-/p/s)。

优化策略：制冷是降低暗电流的主要手段。一般情况下，芯片温度每降低约 7 °C，暗电流可降低约一半。如图6所示：相机制冷后，拍摄的图像噪声基线明显下降，成像背景更均一。

鑫图FL 系列长曝光CMOS相机采用高可靠TEC制冷技术，可实现芯片低于环境温度50℃的深度制冷，对应暗电流低至 0.0005 e?/p/s，支持数十分钟曝光下，保持极高的成像信噪比。

真正的高保真信号输出与数据可靠性管理，必须建立在系统级相机设计能力与光子统计规律深度理解的双重基石之上。

鑫图依托超低读出噪声信号链路设计、稳定可靠的制冷工艺，结合先进图像处理算法与软件定量分析工具，构建起一套覆盖多类噪声源的系统级弱光成像优化方案—— 为科学定量研究与工业批量检测，提供从 “拍得清” 到 “测得准” 的全链路高可靠性保障。

联系我们：在弱光成像领域，成像质量从不取决于某一个孤立参数。如您正面临相关应用挑战，欢迎与鑫图工程师团队交流，获得专业技术支持与解决方案。