天文学研究对暗弱天体、快速事件和大尺度结构进行探测，观测波段覆盖从可见光、红外到紫外，甚至延伸至 X 射线。成像常在低光照和长时间曝光下进行，同时需要极高分辨率和大动态范围，以同时解析微弱星系与明亮天体。相机需具备超大靶面、在目标波段的高量子效率和极低噪声性能，并能在极端环境（如低温、辐照）下长期稳定运行。