大口径望遠鏡の短波長赤外線（Short-Wave Infrared、SWIR）システムにおける低雑音・高線形度の要求を満たし、国外からの科学レベルの短波長赤外線イメージング技術の封鎖を打破し、プロジェクト期間を短縮するために、InGaAs材料を用いた焦点面アレイ（Focal Plane Array、FPA）ベースの冷却型短波長赤外線イメージングシステムを設計した。まず、イメージングシステムの基本アーキテクチャを設計し、その基盤上で低雑音ハードウェア回路を設計した。次に、半導体冷却（Thermoelectric Cooling、TEC）技術を組み合わせて、極めて低い読み出しノイズと暗電流を保証しつつ、フィールドプログラマブルゲートアレイ（Field Programmable Gate Arrays、FPGA）ベースのセンサー駆動および効率的な画像読み出しとプログラム転送を設計した。最後にシステムの試作機を完成させた。実験結果により、本イメージングシステムは摂氏マイナス10度の条件下で連続動作が可能であり、最大116フレーム/秒の全画面画像出力を実現し、低増益・中増益・高増益モードでそれぞれ364.87電子、40.66電子、15.73電子のノイズレベルを達成し、線形度および応答均一性も良好であり、屋内外で安定して動作し鮮明な画像を提供し、科学用検出器の性能要件を満たしていることが確認された。

短波長赤外線; FPGA; イメージング駆動回路; 半導体冷却