目前低噪声成像系统大部分是基于大尺寸像元CCD器件的成像系统,为了获取高品质图像,还需要有专门的制冷设备,系统往往比较庞大。近几年,以美国仙童公司为代表,使用特殊工艺及技术生产的sCMOS(scientific CMOS)器件,在继承传统CMOS器件高速、低功耗、高集成度等优点基础上,同时具有高灵敏度、高动态范围、低暗电流、低读出噪声等CCD器件所具备的特性,成为一些低噪声成像系统所需探测器的首选,可以在不同光照条件下,实现大面阵、高帧频、低噪成像,广泛应用于医疗科学、海洋光谱、深空探索等领域。本文基于仙童生产的sCMOS器件CIS2521F设计了低噪声成像系统,主要内容包含以下四个方面:1.分析成像系统设计需求,完成成像处理流程设计,确定sCMOS+FPGA+DDRII+Camera Link的系统架构;2.完成成像系统硬件电路功能设计与划分,确定硬件电路的组成方式为探测器板+信号处理板+Camera Link板,针对供配电与时钟网络、探测器外围电路、FPGA控制电路、Camera Link数传电路进行重点论述;3.基于FPGA器件完成了软件设计工作(卷帘工作模式)。确定了sCMOS控制模块+图像数据采集模块+数据缓存模块+传输控制模块的软件系统模块构成,实现了系统上电顺序、探测器配置、逻辑驱动、时钟产生、探测器输出数据接口、图像数据缓存与传输等功能,完成软件仿真和上板确认测试;4.计算成像质量,并对影响噪声水平因素进行分析。卷帘曝光工作模式时,在分辨率为2560×2160条件下,成像系统实现了帧频17.4fps、电路噪声3.5e-、功耗6.36W的指标。