第5章_光电成象器件
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，它可以使不可见光图象或 亮度很低的光学图象，变成光电子发射图象。
常用的光电阴极有：对红外光敏感的银氧铯光电阴极；对 可见光敏感的单碱或多碱光电阴极；对紫外光敏感的各种紫外 光电阴极；以及灵敏度特别高，波长响应范围较宽的负电子亲 和势光电阴极。
2、电子光学部分，
2．分辨率
摄象管的分辨率是指摄象管对于光学图象明暗细节的鉴别 能力。一般有两种表示法：
1）极限分辨率
最佳照度下，使高对比度的 黑白相间条形图案投射到摄象管 的光敏面上，然后在监视器上去 观察可分辨的最高空间频率数。 在电视中，通常是指在光栅高度 范围内可分辨的最多电视行数 （TVL/H）。有时也采用“线对/mm”的单位，它等于可分辨的电 视行数一半除以靶的有效高度（mm）。例如25mm的视象管，靶 面的有效高度约为10mm，若可分辨的最多电现行数为400时，相 当于20线对/mm。按这种方法表示的分辨率称为极限分辨率。
图象增强管是指能够把 亮度很低的光学图象变为有 足够亮度图象的真空光电管。
由于象管内部没有扫描机构，不能输出电视信号，对它的 使用就跟使用望远镜去观察远处景物一样，观察者必须通过它 来直接面对着景物。
一、象管的结构和工作原理
如图，象管有三个基本部分：光电阴极使不可见或亮度很低 的辐射像转换成光电子图像，经电子透镜加速后，电子获得更 高的能量，轰击荧光屏从而获得高亮度的光学图像
装有光电导靶的反射式变象管
红外变象管多应用于军事、公安等方面，供夜间侦察用。 在民用方面，可用于暗室管理、物理实验、激光器校淮和夜间 观察生物活动等。另外，温度高于400℃的物体都会发出大量 的红外线，可通过红外变象管观察到它的象。如果与标准光源 的亮度比较，即可求出它的强度。这就是夜视温度计的原理。
静电聚焦型象管结构示意图
电聚焦的球面象差较大，画面的中心部分和边缘部分放大 率不等，图象有失真。因此，上图中的光电阴极多作成曲面状， 以补偿电聚焦引起的象差。但曲率大时，焦距又要变小，使边 缘部分的分辨率降低。因此，近年来多采用光纤面板，使其外 侧为平面，内侧为球面，以解决光学透镜和电透镜的象差问题。
2、紫外变象管
紫外变象管的窗口材料为石英玻璃，光电发射材料为S-11， Sb-Cs阴极。它可以使波长大于200nm的紫外光变成光电子。 紫外变象管与光学显微镜结合起来，可用于医学和生物学等方 面的研究。
太阳的紫外照片
三、常用象增强器 1、象管增益特性
图象亮度增益可按下式计算：
光通量增益 K O / i
第5章 光电成象器件
光电成象器件是指能够输出图象信息的一类器件，例如使 不可见光图象变为可见光图象的器件，使光学图象变为电视信 号的器件等。这类器件的应用领域很广，例如，夜视技术、电 视技术、工件的图象测量、精密零件的微小尺寸测量、产品外 观检测、应力应变场分析、机器人视觉、交通管理与指挥、定 位、跟踪等。
调制传递函数曲线
MTF能够用仪器测量，并规定调制深度为10%的线数称为摄 象管的极限分辨率。因此它能客观地反映摄象管的分辨率。
3)惰性
摄象管的光电流输出滞后于光信息输入的一种现象。常用 三场后残余信号的百分比表示。
这里所说的场，是指电视场，按我国的电视制式，场周期 为20ms，三场后残余信号的百分比，即光信息变化6Oms后的输 出电信号，对于60ms前原输出电信号的百分比。
对于三级级联式象增强管，若单级的分辨率大于50lp/mm, 则三级可达30~38lp/mm,亮度增益可达105。
3、微通道板式图象增强管
微通道板式图象增强管是利用微通道的二次电子倍增原理， 实现单级高增益图像增强，它属于第二代象增强器。
该管的核心部分是微通道板，它是由若干个极细的空心管 道组成，管径约十几微米。微管道是由高阻材料制成的，微管 道的内壁为二次电子发射系数δ＞1的材料。
双贴式像增强管和级联式增强管比较，它在输入面和输出 面之间没有电子光学系统，所以整管可作得很短，体积很小， 很便于与其它光电器件配用，但象质和分辨率较差。
倒像式象增强管结构在荧光屏上所成图像相对于阴极来说 为倒像，其结构则类似于单级象增强管，只是在管内荧光屏前 插入微通道板。光电阴极发射的电子图像，经电子透镜聚焦在 微通道板上，微通道板将电子图像倍增后，在均匀电场作用下 直接投射到荧光屏上，它具有较高的分辨率和象质。
电子在复合场中的运动
设电子所旋的圈数为n，电力线和磁力线方向均平行于管 轴，则n＝c(HL/U)，其中H为磁场强度，L为电极间距离，U为 电极间电压，c为比例常数，一般象管n＝1～3。
磁聚焦的优点是聚焦作用强，并容易调节，也容易保证边 缘象差，分辨率高，缺点是管子外面有长螺旋线圈和直流激磁 等，使整个设备的尺寸，重量增加，结构复杂。故目前多采用 静电聚焦系统。
静电聚焦型象管 右图为静电聚焦型象管的基本结构，其中几个圆筒形的电
极可形成对光电子聚焦和加速的电场，使电子束在荧光屏上呈 倒立的象。电聚集型象管各电极电压之比保持不变时，即使总 电压稍有变化，电子轨迹也基本不变，因此，各电极电压多用 电阻链分压的办法供给，这样，同时也减小了整个装置的重量 和体积。
调制度是无线电学中的概念，引用到 光学中来可以说它是对比度。M的定义是， 光信息的最大值A与光信息最小值B之差， 对A、B和的百分比。图象在传送过程中， 调制度M是随空间频率的增大而减小的。 如果把调制度的损失程度以百分数表示 （以零频时的调制度为100%），则调制 度与空间频率的关系曲线，就是调制传递 函数。
摄象管示意图 a) 光电发射式摄象管
b) 光电导式摄象管
二者的电子枪部分基本相同。这两类管子比较，光电发射 式摄象管历史最早，信号质量也最高，但体积大，结构复杂， 调整麻烦，所以目前除特殊场合（微光摄象领域）外一般用得 较少。光电导式摄象管比前者体积小，结构简单，信号质量有 的也接近于前者，所以电视领域中用得较为普遍。
对荧光屏的要求是不仅应具有高的转换效率，而且屏的发 射光谱要同人眼或与之耦合的下级光电阴极的相应一致。
荧光屏发光材料的光谱发射特性
二、常用变象管
1、红外变象管：
红外变象管的光电阴极多为S-l、Ag-O-Cs阴极，它可以使 波长小于1.15μm的红外光变成光电子。对于波长大于1.15μm 的红外光，采用负电子亲和势阴极，有的变象管也采用光电导 技术，使红外光 成象到光电导靶 面上，在靶的另 一边形成电势分 布图象，使入射 的电子流受到调 制，利用返回的 电子流使荧光面 发光。
电磁聚焦型象管
结构如右图，该系统的 磁场是由象管外面的线圈 通过恒定电流产生，加速 电场是由光电阴极和阳极 间加直流高压产生的，因 此，从阴极面以某一角度 发出的电子，在纵向电场 和磁场的复合作用下，以 不等螺旋线前进，由阴极 面一点发出的电子，只要 在轴向有相同的初速度， 就能保证在每一周期之后 相聚于一点，因而引起了 聚焦作用.
微通道板的厚度约数毫米，在它的两端加上高的直流电压 （约数千伏）后，在每个微管道内即形成极强的电场。这时， 当光电面发射的电子进入微管道后，在强电场作用下经过和管 壁的多次碰撞，而得到电子倍增。一般直流电压为10kV的微 通道板，可得到105～106的电子增益。
常用微通道板式图象增强管有两种形式：双近贴式和倒像 式；
3、电光变换部分，即荧光屏
荧光屏的作用是将电子动能转化成光能。以被加速和聚焦 了的电子去轰击荧光面时，荧光面可产生明亮的光学图象，一 般1个入射的光电子，可使荧光屏产生多个光子。例如，用1个 10keV的电子去轰击P-20荧光体时，可产生300个光子；1个 20keV的电子，可产生1千多个光子。
光电面的响应时间极短，可忽略不计，而荧光面的响应时 间约为数毫秒至数秒，所以整管的响应时间主要决定于荧光面。 另外，为了引走荧光屏上积累的负电荷，避免光反馈，增加荧 光面的光输出，常在荧光面上对着光敏面一边涂有铝膜。
2）调制传递函数（MTF）
极限分辨率是依靠观察者的眼睛来分辨的，因而带有一定 的主观性，同时也不能反映摄象系统各部分对分辨力的影响。 因此，多采用调制传递函数（MTF）的概念。MTF的定义是，输 出调制度 M o与输入调制度 M i之比的百分数，即
MTF M o / M i 100 % ( A B) /(A B) 100 %
本章主要介绍这些器件的结构原理、主要特性参量和常用 器件。
光电成象器件
真空成象器件
变象管
象管 象增强管
摄象管
光电导式 （视象管）
光电发射式
固体成象器件
CCD摄像器件
线阵式CCD 面阵式CCD
4.1 象管
象管是变象管和图象增 强管的统称。都具有光谱变 换和图象增强的功能。
变象管是指能够把各种 不可见光（红外、紫外和X射 线）辐射图象变为可见光图 象的真空光电管。
二、摄象管的主要参量
1．光电特性
摄象管输出的光电流与入射的光照度之间的函数关系。常
表示为
I p kE
IP：光电流 E：照度
γ：光照指数 k：比例系数
由图可见，在光电转换特性中
最重要的参量是γ。γ＝1表示 与 E成正比例关系，这时，电视信号 摄象管光电转换特性曲线 的灰度等级均匀。γ＜1，电视信号有均匀的灰度畸变，但此 时在低照度下的灵敏度有相对的增加，高照度下的光电特性 呈一定的饱和状态。γ＝1有利于提高暗场时的信噪比，γ＜l 有利于扩展动态范围，γ＞1是不适用的。
2、级联式图象增强管
为了增强图象的亮度， 现在采取的方法之一是使几 个独立的象管串联起来，使 亮度遂级增益。右图所示为 三级级联象增强管的结构示 意图。
级联象增强管属于第一代像增强器，其的单级结构与变相 管相同，两者的主要区别在于像增强管中采用了对可见光敏感 的锑铯光电阴极和多碱光电阴极。
为了增强图像亮度，必须注意荧光屏和后级光电阴极的光 谱匹配，即荧光屏发射光谱的峰值与光电阴极的光谱响应的峰 值波长相接近，而最后一级荧光屏的发射光谱特性与人眼的明 视觉光谱光视效率曲线相一致。
第三场衰减惰性
三场后信号电流 暗电流 起始信号电流 暗电流
100
%
由于惰性的存在，遮光后摄像管的输出电信号是逐渐变小 的，而通光后的电信号是逐渐增大的，所以惰性反映了象管的 瞬态特性。在传送变化的图像时，惰性会造成图像的模糊，失 去对微细结构的分辨力，在彩色电视中惰性会引起运动物体的 彩色拖尾。
4、负电子亲和势（NEA）光电阴极象增强器
负电子亲和势材料作为阴极，不仅在可见光范围有较高 的灵敏度，而且在近红外区也有高的量子效率。利用微通道 板结构配以负电子亲和势光电阴极，就构成了第三代象增强 器，可同时起到光谱变换和微光增强的作用，做到一机双用。
4.2 摄象管
摄象管的作用及分类
能够输出视频信号的一类 真空光电管称为摄象管。按结 构分，常把有移象区的摄象管 称为光电发射式摄象管，它的 光电变换部分和光信息存储部 分是由两部分来完成的，彼此 分离，总称为移象区。把没有 移象区的摄象管称为光电导式 摄象管或视象管，它的两部分 功能全由一个靶来完成。
O i ：输出、输入光通量；
光亮度增益 KL MO / Ei K ( Ai / AO ) Ai AO ：输入、输出面的面积； M O Ei ：输出面的出射度、输入面的照度；
光电子增益 K P nOp / nip nOp nip ：输出、输入的光子数；
这里所有的参量都是对可见光而言的，光源为色温2856K 的白炽钨丝灯。
即电子透镜，它可以使光电阴极发射出来的光电子图象， 在保持相对分布不变的情况下进行加速，并使其成象在荧光屏。 电子光学系统分为电聚焦和磁聚焦两种形式，前者只靠静电场 的加速和聚焦作用来完成，后者靠静电场的加速和磁场的聚焦 作用来完成，静电系统按是否聚焦又可分为非聚焦型和聚焦型 两种。下面主要介绍静电聚焦型和电磁聚焦型象管。
对象管的亮度增益，可作如下的估计。对于S-20的光电阴 极，量子效率约为10%，入射于荧光面的电子能量，由于技术 原因最大只能加大到20keV，平均1个高能电子可产生500～ 1000个光子，因此整管的亮度增益为50～100。如果象管后面 是一个照相光学系统，并考虑到透镜对光的吸收，这样小的亮 度增益是不能使感光胶片产生清晰的图象的。因此管内必须有 使亮度进一步增益的措施。
常用的光电阴极有：对红外光敏感的银氧铯光电阴极；对 可见光敏感的单碱或多碱光电阴极；对紫外光敏感的各种紫外 光电阴极；以及灵敏度特别高，波长响应范围较宽的负电子亲 和势光电阴极。
2、电子光学部分，
2．分辨率
摄象管的分辨率是指摄象管对于光学图象明暗细节的鉴别 能力。一般有两种表示法：
1）极限分辨率
最佳照度下，使高对比度的 黑白相间条形图案投射到摄象管 的光敏面上，然后在监视器上去 观察可分辨的最高空间频率数。 在电视中，通常是指在光栅高度 范围内可分辨的最多电视行数 （TVL/H）。有时也采用“线对/mm”的单位，它等于可分辨的电 视行数一半除以靶的有效高度（mm）。例如25mm的视象管，靶 面的有效高度约为10mm，若可分辨的最多电现行数为400时，相 当于20线对/mm。按这种方法表示的分辨率称为极限分辨率。
图象增强管是指能够把 亮度很低的光学图象变为有 足够亮度图象的真空光电管。
由于象管内部没有扫描机构，不能输出电视信号，对它的 使用就跟使用望远镜去观察远处景物一样，观察者必须通过它 来直接面对着景物。
一、象管的结构和工作原理
如图，象管有三个基本部分：光电阴极使不可见或亮度很低 的辐射像转换成光电子图像，经电子透镜加速后，电子获得更 高的能量，轰击荧光屏从而获得高亮度的光学图像
装有光电导靶的反射式变象管
红外变象管多应用于军事、公安等方面，供夜间侦察用。 在民用方面，可用于暗室管理、物理实验、激光器校淮和夜间 观察生物活动等。另外，温度高于400℃的物体都会发出大量 的红外线，可通过红外变象管观察到它的象。如果与标准光源 的亮度比较，即可求出它的强度。这就是夜视温度计的原理。
静电聚焦型象管结构示意图
电聚焦的球面象差较大，画面的中心部分和边缘部分放大 率不等，图象有失真。因此，上图中的光电阴极多作成曲面状， 以补偿电聚焦引起的象差。但曲率大时，焦距又要变小，使边 缘部分的分辨率降低。因此，近年来多采用光纤面板，使其外 侧为平面，内侧为球面，以解决光学透镜和电透镜的象差问题。
2、紫外变象管
紫外变象管的窗口材料为石英玻璃，光电发射材料为S-11， Sb-Cs阴极。它可以使波长大于200nm的紫外光变成光电子。 紫外变象管与光学显微镜结合起来，可用于医学和生物学等方 面的研究。
太阳的紫外照片
三、常用象增强器 1、象管增益特性
图象亮度增益可按下式计算：
光通量增益 K O / i
第5章 光电成象器件
光电成象器件是指能够输出图象信息的一类器件，例如使 不可见光图象变为可见光图象的器件，使光学图象变为电视信 号的器件等。这类器件的应用领域很广，例如，夜视技术、电 视技术、工件的图象测量、精密零件的微小尺寸测量、产品外 观检测、应力应变场分析、机器人视觉、交通管理与指挥、定 位、跟踪等。
调制传递函数曲线
MTF能够用仪器测量，并规定调制深度为10%的线数称为摄 象管的极限分辨率。因此它能客观地反映摄象管的分辨率。
3)惰性
摄象管的光电流输出滞后于光信息输入的一种现象。常用 三场后残余信号的百分比表示。
这里所说的场，是指电视场，按我国的电视制式，场周期 为20ms，三场后残余信号的百分比，即光信息变化6Oms后的输 出电信号，对于60ms前原输出电信号的百分比。
对于三级级联式象增强管，若单级的分辨率大于50lp/mm, 则三级可达30~38lp/mm,亮度增益可达105。
3、微通道板式图象增强管
微通道板式图象增强管是利用微通道的二次电子倍增原理， 实现单级高增益图像增强，它属于第二代象增强器。
该管的核心部分是微通道板，它是由若干个极细的空心管 道组成，管径约十几微米。微管道是由高阻材料制成的，微管 道的内壁为二次电子发射系数δ＞1的材料。
双贴式像增强管和级联式增强管比较，它在输入面和输出 面之间没有电子光学系统，所以整管可作得很短，体积很小， 很便于与其它光电器件配用，但象质和分辨率较差。
倒像式象增强管结构在荧光屏上所成图像相对于阴极来说 为倒像，其结构则类似于单级象增强管，只是在管内荧光屏前 插入微通道板。光电阴极发射的电子图像，经电子透镜聚焦在 微通道板上，微通道板将电子图像倍增后，在均匀电场作用下 直接投射到荧光屏上，它具有较高的分辨率和象质。
电子在复合场中的运动
设电子所旋的圈数为n，电力线和磁力线方向均平行于管 轴，则n＝c(HL/U)，其中H为磁场强度，L为电极间距离，U为 电极间电压，c为比例常数，一般象管n＝1～3。
磁聚焦的优点是聚焦作用强，并容易调节，也容易保证边 缘象差，分辨率高，缺点是管子外面有长螺旋线圈和直流激磁 等，使整个设备的尺寸，重量增加，结构复杂。故目前多采用 静电聚焦系统。
静电聚焦型象管 右图为静电聚焦型象管的基本结构，其中几个圆筒形的电
极可形成对光电子聚焦和加速的电场，使电子束在荧光屏上呈 倒立的象。电聚集型象管各电极电压之比保持不变时，即使总 电压稍有变化，电子轨迹也基本不变，因此，各电极电压多用 电阻链分压的办法供给，这样，同时也减小了整个装置的重量 和体积。
调制度是无线电学中的概念，引用到 光学中来可以说它是对比度。M的定义是， 光信息的最大值A与光信息最小值B之差， 对A、B和的百分比。图象在传送过程中， 调制度M是随空间频率的增大而减小的。 如果把调制度的损失程度以百分数表示 （以零频时的调制度为100%），则调制 度与空间频率的关系曲线，就是调制传递 函数。
摄象管示意图 a) 光电发射式摄象管
b) 光电导式摄象管
二者的电子枪部分基本相同。这两类管子比较，光电发射 式摄象管历史最早，信号质量也最高，但体积大，结构复杂， 调整麻烦，所以目前除特殊场合（微光摄象领域）外一般用得 较少。光电导式摄象管比前者体积小，结构简单，信号质量有 的也接近于前者，所以电视领域中用得较为普遍。
对荧光屏的要求是不仅应具有高的转换效率，而且屏的发 射光谱要同人眼或与之耦合的下级光电阴极的相应一致。
荧光屏发光材料的光谱发射特性
二、常用变象管
1、红外变象管：
红外变象管的光电阴极多为S-l、Ag-O-Cs阴极，它可以使 波长小于1.15μm的红外光变成光电子。对于波长大于1.15μm 的红外光，采用负电子亲和势阴极，有的变象管也采用光电导 技术，使红外光 成象到光电导靶 面上，在靶的另 一边形成电势分 布图象，使入射 的电子流受到调 制，利用返回的 电子流使荧光面 发光。
电磁聚焦型象管
结构如右图，该系统的 磁场是由象管外面的线圈 通过恒定电流产生，加速 电场是由光电阴极和阳极 间加直流高压产生的，因 此，从阴极面以某一角度 发出的电子，在纵向电场 和磁场的复合作用下，以 不等螺旋线前进，由阴极 面一点发出的电子，只要 在轴向有相同的初速度， 就能保证在每一周期之后 相聚于一点，因而引起了 聚焦作用.
微通道板的厚度约数毫米，在它的两端加上高的直流电压 （约数千伏）后，在每个微管道内即形成极强的电场。这时， 当光电面发射的电子进入微管道后，在强电场作用下经过和管 壁的多次碰撞，而得到电子倍增。一般直流电压为10kV的微 通道板，可得到105～106的电子增益。
常用微通道板式图象增强管有两种形式：双近贴式和倒像 式；
3、电光变换部分，即荧光屏
荧光屏的作用是将电子动能转化成光能。以被加速和聚焦 了的电子去轰击荧光面时，荧光面可产生明亮的光学图象，一 般1个入射的光电子，可使荧光屏产生多个光子。例如，用1个 10keV的电子去轰击P-20荧光体时，可产生300个光子；1个 20keV的电子，可产生1千多个光子。
光电面的响应时间极短，可忽略不计，而荧光面的响应时 间约为数毫秒至数秒，所以整管的响应时间主要决定于荧光面。 另外，为了引走荧光屏上积累的负电荷，避免光反馈，增加荧 光面的光输出，常在荧光面上对着光敏面一边涂有铝膜。
2）调制传递函数（MTF）
极限分辨率是依靠观察者的眼睛来分辨的，因而带有一定 的主观性，同时也不能反映摄象系统各部分对分辨力的影响。 因此，多采用调制传递函数（MTF）的概念。MTF的定义是，输 出调制度 M o与输入调制度 M i之比的百分数，即
MTF M o / M i 100 % ( A B) /(A B) 100 %
本章主要介绍这些器件的结构原理、主要特性参量和常用 器件。
光电成象器件
真空成象器件
变象管
象管 象增强管
摄象管
光电导式 （视象管）
光电发射式
固体成象器件
CCD摄像器件
线阵式CCD 面阵式CCD
4.1 象管
象管是变象管和图象增 强管的统称。都具有光谱变 换和图象增强的功能。
变象管是指能够把各种 不可见光（红外、紫外和X射 线）辐射图象变为可见光图 象的真空光电管。
二、摄象管的主要参量
1．光电特性
摄象管输出的光电流与入射的光照度之间的函数关系。常
表示为
I p kE
IP：光电流 E：照度
γ：光照指数 k：比例系数
由图可见，在光电转换特性中
最重要的参量是γ。γ＝1表示 与 E成正比例关系，这时，电视信号 摄象管光电转换特性曲线 的灰度等级均匀。γ＜1，电视信号有均匀的灰度畸变，但此 时在低照度下的灵敏度有相对的增加，高照度下的光电特性 呈一定的饱和状态。γ＝1有利于提高暗场时的信噪比，γ＜l 有利于扩展动态范围，γ＞1是不适用的。
2、级联式图象增强管
为了增强图象的亮度， 现在采取的方法之一是使几 个独立的象管串联起来，使 亮度遂级增益。右图所示为 三级级联象增强管的结构示 意图。
级联象增强管属于第一代像增强器，其的单级结构与变相 管相同，两者的主要区别在于像增强管中采用了对可见光敏感 的锑铯光电阴极和多碱光电阴极。
为了增强图像亮度，必须注意荧光屏和后级光电阴极的光 谱匹配，即荧光屏发射光谱的峰值与光电阴极的光谱响应的峰 值波长相接近，而最后一级荧光屏的发射光谱特性与人眼的明 视觉光谱光视效率曲线相一致。
第三场衰减惰性
三场后信号电流 暗电流 起始信号电流 暗电流
100
%
由于惰性的存在，遮光后摄像管的输出电信号是逐渐变小 的，而通光后的电信号是逐渐增大的，所以惰性反映了象管的 瞬态特性。在传送变化的图像时，惰性会造成图像的模糊，失 去对微细结构的分辨力，在彩色电视中惰性会引起运动物体的 彩色拖尾。
4、负电子亲和势（NEA）光电阴极象增强器
负电子亲和势材料作为阴极，不仅在可见光范围有较高 的灵敏度，而且在近红外区也有高的量子效率。利用微通道 板结构配以负电子亲和势光电阴极，就构成了第三代象增强 器，可同时起到光谱变换和微光增强的作用，做到一机双用。
4.2 摄象管
摄象管的作用及分类
能够输出视频信号的一类 真空光电管称为摄象管。按结 构分，常把有移象区的摄象管 称为光电发射式摄象管，它的 光电变换部分和光信息存储部 分是由两部分来完成的，彼此 分离，总称为移象区。把没有 移象区的摄象管称为光电导式 摄象管或视象管，它的两部分 功能全由一个靶来完成。
O i ：输出、输入光通量；
光亮度增益 KL MO / Ei K ( Ai / AO ) Ai AO ：输入、输出面的面积； M O Ei ：输出面的出射度、输入面的照度；
光电子增益 K P nOp / nip nOp nip ：输出、输入的光子数；
这里所有的参量都是对可见光而言的，光源为色温2856K 的白炽钨丝灯。
即电子透镜，它可以使光电阴极发射出来的光电子图象， 在保持相对分布不变的情况下进行加速，并使其成象在荧光屏。 电子光学系统分为电聚焦和磁聚焦两种形式，前者只靠静电场 的加速和聚焦作用来完成，后者靠静电场的加速和磁场的聚焦 作用来完成，静电系统按是否聚焦又可分为非聚焦型和聚焦型 两种。下面主要介绍静电聚焦型和电磁聚焦型象管。
对象管的亮度增益，可作如下的估计。对于S-20的光电阴 极，量子效率约为10%，入射于荧光面的电子能量，由于技术 原因最大只能加大到20keV，平均1个高能电子可产生500～ 1000个光子，因此整管的亮度增益为50～100。如果象管后面 是一个照相光学系统，并考虑到透镜对光的吸收，这样小的亮 度增益是不能使感光胶片产生清晰的图象的。因此管内必须有 使亮度进一步增益的措施。