光电成像原理 07
光电成像原理范文
光电成像原理范文光电成像技术是一种通过光电子器件将光信号转化为电信号的技术，广泛应用于工业、医疗、军事等领域。
其原理主要包括光的捕捉、光信号转化和图像显示三个过程。
光的捕捉是光电成像的第一步，通常通过使用光学元件如透镜或反射镜来收集光线。
透镜能够通过折射将光线聚焦于光电子器件的活动面上，而反射镜则通过反射将光线聚焦于光电子器件上。
这样，光电子器件就能够接收到来自物体的光信号。
光信号转化是光电成像的关键步骤，主要通过光电子器件来完成。
常用的光电子器件有光电二极管、光电导、光电二极管阵列等。
当光信号通过光电子器件时，光能会被转化为电能，从而产生电信号。
这就是光电转换原理。
光电子器件通常通过半导体材料，如硅、锗等制成，其半导体材料的导电性能随光照射而变化，从而产生电流或电压信号。
图像显示是光电成像的最后一步，通过处理和展示光电转换得到的电信号来实现。
电信号经过放大、滤波等处理后，可以被传输到显示屏上，并将电信号转化为光信号。
显示屏通常采用液晶技术、LED技术等来实现图像的显示。
光电成像的图像显示质量取决于光电子器件的灵敏度和分辨率，以及显示屏的显示效果。
光电成像技术的应用非常广泛。
在工业领域，光电成像被用于非接触式检测、物体识别、质量检测等。
在医疗领域，光电成像可以进行医学影像和内窥镜检查，帮助医生进行临床诊断和治疗。
在军事领域，光电成像被应用于无人机、夜视仪、导航设备等，提高战场的侦察和作战能力。
然而，光电成像技术也存在一些局限性。
例如，光电子器件的灵敏度和图像分辨率有限，可能无法捕捉到细节较小或光线较弱的物体；光电子器件对环境光的干扰比较敏感，可能会影响图像质量；此外，光电成像技术也受制于光线传输的距离和介质等。
总而言之，光电成像技术是一种通过光电转换将光信号转化为电信号，并通过处理和显示实现图像展示的技术。
其原理包括光的捕捉、光信号转化和图像显示三个过程。
光电成像技术具有广泛的应用前景，在工业、医疗、军事等领域发挥着重要的作用。
光电成像原理
光电成像原理
7
第五章 直视型真空成像器件物理及其成像系统
像管成像物理过程、器件性能参数，微光夜视光电 成像系统构成及特性分析
第六章 固体成像器件物理及其成像系统
CCD器件的物理基础与工作原理、结构特性与性 能参数，电视型光电成像系统特性分析
第七章 红外成像器件物理及其成像系统
红外探测器工作原理、工作条件与性能参数，典 型红外探测器，红外热成像系统构成与特性分析
光电成像原理
8
三、学习要求
参考书
① 白廷柱、金伟其，光电成像原理与技术 光电成像原理与技术， 光电成像原理与技术 北京理工大学出版社 ② 向世明、倪国强，光电子成像器件原理 光电子成像器件原理， 光电子成像器件原理 国防工业出版社 ③ 安毓英、曾小东，光电探测原理 光电探测原理， 光电探测原理 西安电子科技大学出版社 ④ 王庆有，光电技术 光电技术，电子工业出版社 光电技术 ⑤ 常本康、蔡毅，红外成像阵列与系统 红外成像阵列与系统， 红外成像阵列与系统 科学出版社
——对于变像管，输入物理量为红外、紫外、X射 对于变像管，输入物理量为红外、紫外、 射 对于变像管 线等非可见光辐射， 线等非可见光辐射，输出物理量为可见光辐射 数学表达式
荧光屏出射亮度
L G= E
光敏面入射照度
∞ ∂ L= Km M m ∫ K ( λ ) M ( λ ) d λ ∂ω 0 θ = 0
Ri = di dP
分类
或
Ru = du dP
根据输出信号形式：电压灵敏度、 根据输出信号形式：电压灵敏度、电流灵敏度 根据输入辐射：光谱灵敏度、 根据输入辐射：光谱灵敏度、积分灵敏度
光电成像原理
§2 光电成像原理一、光电成像系统的基本结构1. 光机扫描方式串联扫描 并联扫描 串并联混合扫描2. 电子束扫描方式3. 固体自扫描方式上述的分类方法不是绝对的，有的光电成像系统是不同扫描方式的结合。
从目前情况看，光机扫描及固体自扫描方式的光电成像系统占主导地位。
二、光电成像系统的基本技术参数1. 光学系统的通光口径D 和焦距f /2. 瞬时视场角α、β3. 观察视场角W H 、W V4. 帧时T f 和帧速∙F5. 扫描效率ηf fovT T =η6. 滞留时间d τ对光机扫描系统而言，物空间一点扫过单元探测器所经历的时间称为滞留时间d τ，探测器在观察视场中对应的分辨单元数为：αβVH W W n =由d τ的定义，有:∙==F W W n T V H f d αβηητ光电成像系统的综合性能参数是在以上各基本技术参数的基础上作进一步的综合分析得出的。
§3 红外成像光学系统红外成像光学系统应满足以下几方面的基本要求：物像共轭位置、成像放大率、一定的成像范围，以及在像平面上有一定的光能量和反映物体细节的能力（即分辨率）。
一、理想光学系统模型牛顿公式：f f x x //=，///f x x f y y -=-==β 高斯公式：//111f l l=-，l l /=β 二、光学系统中的光阑1. 孔径光阑2. 视场光阑3. 渐晕光阑4. 消杂光光阑三、红外成像光学系统的主要参数1. 焦距f ′决定光学系统的轴向尺寸，f ′越大，所成的像越大，光学系统一般也越大。
2. 相对孔径D/f ′相对孔径定义为光学系统的入瞳直径D 与焦距f ′之比，相对孔径的倒数叫F 数，D f F /=数。
相对孔径决定红外成像光学系统的衍射分辨率及像面上的辐照度。
衍射分辨率:///22.183.3fD D f λλπσ=⋅= 像面中心处的辐照度计算公式为：22//2/sin n n U L K E ⋅⋅=π 3. 视场四、光学系统的像差光学系统近轴区具有理想光学系统的性质，光学系统近轴区的成像被认为是理想像。
光电成像系统课件
光电成像系统的小型化与集成化
总结词
光电成像系统的小型化与集成化是当前 的重要趋势，它们能够提高系统的便携 性和集成度，满足各种应用需求。
VS
详细描述
随着微电子技术和微纳加工工艺的不断发 展，光电成像系统的小型化与集成化已经 成为现实。通过将多个光电探测器、信号 处理电路和存储器等集成在一个芯片上， 可以实现小型化和集成化的光电成像系统 。这种系统具有更高的便携性和集成度， 可以广泛应用于医疗、安防、通信等领域 。
CHAPTER
05
光电成像系统的发展趋势与挑 战
新型光电材料与器件的研发
总结词
新型光电材料与器件的研发是光电成像系统发展的关键，它们能够提高系统的性能和效 率，为未来的光电成像系统提供更多可能性。
详细描述
随着科技的不断发展，新型光电材料与器件的研发已经成为光电成像系统的重要发展趋 势。这些新型材料和器件能够提高光电成像系统的响应速度、灵敏度和稳定性，从而提 升成像质量。例如，近年来发展迅速的钙钛矿材料和二维材料，在光电转换和光电器件
CHAPTER
06
光电成像系统的实际应用案例
医疗诊断中的光电成像系统
总结词
光电成像系统在医疗诊断中发挥着重要作 用，能够提供高分辨率、高对比度的图像
，帮助医生准确诊断病情。
内窥镜系统
通过将内窥镜与光电成像系统相结合，医 生可以在不开刀的情况下观察患者体内情
况，提高诊断的准确性和安全性。
光学显微镜
科研领域中的光电成像系统
总结词
光电成像系统在科研领域中 具有广泛的应用，能够提供 高精度、高灵敏度的图像， 促进科学研究的深入发展。
第07章 光电成像器件02
12
2.典型双沟道线阵CCD器件
光敏单元的尺寸为14µm长、14µm高，中心距亦为 14µm，光敏元阵列总长为30.24mm。
(1)TCD1206SUP的基本结构
TCD1206SUP的驱动时序图
(2)TCDl206SUP的驱动电路
13
(3)TCDl206SUP的特点 2)温度特性
1)光谱响应
3)积分时间与暗电压 的变化关系
（2）TCD1209D的驱动脉冲波形图
11
驱动脉冲的时序关系要求
(3)TCD1209D的特性参数 1)光谱响应特性
2)灵敏度
线阵CCD的灵敏度参数定义为单位曝光量的作用下 器件的输出信号电压，即
R UO HV
U SAT U DAk
(4)TCD1209D的驱动电路
3)动态范围
DR
降低暗信号电压是提高动态范围的最好方法。
3) 面阵CCD摄像器件
3) 面阵CCD摄像器件
7.3.1 电荷耦合器件
7.3.1 电荷耦合器件
电荷耦合器件只能感受到光线的强弱，并不能感 受到颜色的变化，若实现色彩的采集和成像，必 须在感光元件的前面加上分色滤色片。
9
7.3.1 电荷耦合器件
7.3.1 电荷耦合器件
彩色CCD的分色原理
彩色 CCD 的结构分为三层： 微透镜阵列 彩色滤光片阵列 光电二极管阵列。
暂存区
行正程期间
水平读出 寄存器
行正程期间
水平读出寄存器输 出一行视频信号
水平读出 寄存器
3) 面阵CCD摄像器件
3) 面阵CCD摄像器件
场正程期间：
行逆程期间
暂存区的信号电荷 产生一行平移
暂存区
场正程期间：
光电成像原理
光电成像原理
光电成像原理是一种利用光电效应将光信号转换为电信号的技术。
这种技术已
经广泛应用于摄影、医学影像、安全监控等领域，成为现代科技发展中不可或缺的一部分。
光电成像原理的基本原理是利用光电二极管或者光电传感器等器件，将光信号
转换为电信号。
当光线照射到光电二极管或者光电传感器上时，光子的能量会激发器件内部的电子，从而产生电流。
通过测量这些电流的大小和变化，就可以得到光信号的信息，从而实现光电成像。
在摄影领域，光电成像原理被应用于数码相机和摄像机中。
传感器接收到光信
号后，会将其转换为数字信号，再经过处理和存储，最终呈现为清晰的图像或视频。
这种技术不仅提高了图像的质量和分辨率，还使得摄影和摄像更加方便和便捷。
在医学影像领域，光电成像原理被应用于X光机、CT扫描仪和MRI等设备中。
这些设备能够通过光电成像原理获取人体内部的影像信息，帮助医生进行诊断和治疗。
光电成像技术的发展，使得医学影像诊断更加准确和可靠。
在安全监控领域，光电成像原理被应用于监控摄像头和红外夜视设备中。
这些
设备能够通过光电成像原理获取周围环境的图像信息，帮助监控人员进行安全监控和防范。
光电成像技术的应用，提高了安全监控的效率和精度。
总的来说，光电成像原理是一种非常重要的技术，它在各个领域都发挥着重要
的作用。
随着科技的不断发展，相信光电成像技术将会有更广阔的应用前景，为人类的生活和工作带来更多的便利和帮助。
光电成像原理
• 固体自扫描方式
• 固体自扫描方式的光电成像系统采用的是各种面阵固体摄像器件。 • 面阵摄像器件中的每个单元对应于景物空间的一个相应小区域， 整个面阵摄像器件对应于所观察的景物空间。 • 固体自扫描方式的特点是：面阵摄像器件对整个视场内的景物辐 射同时接收，而通过对阵列中各单元器件的信号顺像采样来实现对 景物图像的分解。
典型的红外光学系统
• 透射式红外光学系统
透射式红外光学系统也称折射式红外光学系统，它一般由及格 透镜组成。主要优点：无挡光，加工球面透镜较容易，通过光 学设计易消除各种像差。但光学系统光能损失较大，装配调整 比较困难。
• 反射式红外光学系统
由于红外辐射的波长较长，能透过它的材料很少，因 而大都采用反射式红外光学系统。 • 系统优点：对材料要求不太高、重量轻、成本低、 光能损失小、不存在色差等。 • 缺点：有中心挡光，有较大的轴外像差，难于满足 大视场大孔径成像的要求。
稳定的光学性能
红外光学系统的设计原则
• 选用的光学材料应对工作波段有良好的透过性能， 即保证有较高的光学透过率 • 光学元件在加工工艺允许的范围内，应保证接收口 径和相对孔径尽可能大，以保证红外系统能接更多的 能量有较高的灵敏度。 • 要求光学系统具有控制噪声和滤去大面积背景干扰 的性能。 • 为了增大红外系统的视场，往往在光学系统中，引 入物方扫描器和像方扫描器，以达到增大整个红外系统 的物方视场，增加探测能力。
球差
球差可以定义为焦距随孔径的偏移。在透镜中远轴光线要比近 轴光线折射得更厉害。
彗差
当透镜对一个轴外物点成像时，若在近轴像面上得到的不是一个 像点，而是彗星形的光斑，则称该透镜对给定物点成像有彗差。
像散
轴外物点成像时还出现另一种像差，这时通过透镜倾斜入射的光 束不能产生一个像点，而出现两条相隔一定距离并相互垂直的像 线。这种像差就称为斜光束的像散。形成竖直线的平面称为子午 平面，形成水平线的平面称为弧失平面
光电成像原理
光电成像原理论文院系：物理学系专业：光信息科学与技术姓名：王世明学号：2007113143嵌入式光电成像系统及高分辨率的实现王世明(西北大学2007级陕西西安 710069)摘要：自上世纪初人类揭示光电效应的本质以来，光电成像技术一直是成像领域的热点技术，并得到了迅速的发展。
目前，光电成像技术已广泛应用于国防、航天、生物科学、化工检测、工业监控乃至日常消费等领域。
本论文分析了目前光电成像系统结构和性能上的优势和不足，从提高系统移动性和集成度、突破传输受限和增强系统实时处理和分析三个方面出发，设计了一套新型的光电成像系统，并详细分析了这套系统的整体构造、软硬件设计和实现形式、调试技术和实验结果。
嵌入式技术的引入，可以大大减小光电成像系统的体积，降低功耗，提高便携性，从而扩展光电成像技术的应用领域。
本论文将该系统应用于图像采集，得到了理想的实验结果。
论文最后，总结了设计过程中所做的工作和创新点，同时对于系统的进一步完善和开发进行了展望。
本文主要介绍了光电成像原理的发展过程及其在实际生活中的运用，为我们介绍了具体的应用及未来的发展前景。
实现成像系统的超高分辨是光电探测领域中探索和追求的重要目标。
对提高天文观测、空间侦察和资源探铡的信息容量及精度具有重要意义。
归纳总结了近年来国内外从光学系统结构、光电探测器及软件重建等方面对提高系统分辨能力所进行的部分研究和进展．结合本实验室在这一领城开展的研究，时其中的一些理论及工程方法探索进行了阐述和分析，旨在为进一步实现超高分辨光电成像系统的研究提供建设性参考意见。
关键词：光电成像、嵌入式系统、ADS调试、图像采集一．光电成像系统的发展现代人类是生活在信息时代，获取图像信息是人类文明生存和发展的基本需要，据统计，在人类接受的信息中，视觉信息占到了60％。
但是由于视觉性能的限制，通过直接观察所获得的图像信息是有限的。
首先是灵敏度的限制，在照明不足的情况下人的视觉能力很差；其次是分辨力的限制；还有时间上的限制，已变化过的景象无法留在视觉上。
光电成像的原理及图像分析
光电成像的原理及图像分析
光电成像是一种利用光电器件将光信号转换为电信号的技术。
光电成像的原理是基于光电效应，当光线照射到光电器件上时，光子的能量会激发器件内的电子，使其跃迁到导带中，产生电荷。
这些电荷被收集并转化为电信号，从而形成图像。
图像分析是对光电成像得到的图像进行处理和分析的过程。
首先，图像会经过预处理，包括去噪、增强、平滑等操作，以提高图像质量。
然后，图像会被分割成不同的区域，以便进行进一步的分析。
在分割的基础上，可以进行特征提取和特征匹配，以识别图像中的目标或进行目标跟踪。
最后，利用图像处理和模式识别技术，可以对图像进行分类、识别和分析，得到所需的信息和结果。
光电成像技术及图像分析在许多领域都有广泛的应用，如医学影像、遥感、安防监控等，为实时的图像采集和分析提供了重要的手段。
光电成像技术
二、光电成像系统的原理
转移型面阵CCD虽然有效光面积大， 转移速度快，转移效率高等特点，但电 路比较复杂，因此它的应用范围受到限 制。
二、光电成像系统的原理
面阵CMOS成像器，它可以做成彩色也可 以做成黑白，特点是：像素尺寸小，填充因子 大，光谱响应范围宽，量子效率高等等
总结
面阵CCD：有效光敏面积大，光度灵敏度高， 转移速度快，转移效率高等特点，但电路比较复杂
CMOS：与CCD相比在光度灵敏度上较差，但 在功能、功耗、尺寸和价格等方面要优于CCD
面阵CCD、CMOS图像传感器：用光敏单元进描方式：基于电子束摄像管的电子束按从左到右、从上 到下的扫描方式进行扫描
行扫描
场 扫 描
二、光电成像系统的原理
显像部分的原理
扫描：将被分割后的电气图像转换成一维时序信号
不同的图像传感器有各自的扫描方式，例如： 真空摄像管：采用电子束扫描方式输出一维时序信号
二、光电成像系统的原理
然后光首过把电先光视成，电频像光成信系电像号统器部传分件分给为把处显两景理像个物后部部所，分分反成，，射为经光或视过电发频处成射信理像的号后部光输就分信出把和号景显收物像集图部，像分经再现
二、光电成像系统的原理
光学成像部分的原理
二、光电成像系统的原理
上面展示的图片都有一个共同点
像素阵列是整个输出放大电路的核心部分
二、光电成像系统的原理
X当、光Y信向号移到位达寄像存敏器方是阵存时储，方方阵阵中会的产每生一电个信像号敏，单这元个在电X、信Y号方经向过 上放各大自器的，地输址送值 到。调整电路
二、光电成像系统的原理
7光电成像原理与技术-电视型电真空成像器件成像物理
三场后的惰性为： 5%
： 约为0.95
典型光电灵敏度为： 400A/ lm
中心分辩力为：750TVL 在450线的输出调制度为35%
7.4 热释电摄像管
热释电摄像管是一种工作在 8 14m 波段的热成 像器件，其靶面为热释电材料，由于其具有不需 制冷，结构简单，价格低廉且全天候，全被动的 工作模式，得到了迅速发展。
①光电导积累
②二次电子发射积累
（3）信号阅读部分
现用的扫描方式有逐行扫描与隔行扫描 两种方式
电子束逐行扫描轨迹
（a）奇数场
（b）偶数场
隔行扫描的一帧 电子束轨迹
隔行扫描重现图像示意图
像元从无光照到受强光照时输出信号的过程
①无光照时输出信号过程
放电过程
t
VAd VT (1 e ) RdC
当强度变化的光照射热电体时，热
电体的温度发生变化，Ps亦发生变化，
面电荷从原来的平衡值跟着发生变化。
3、热释电效应
某些物质吸收光辐射后，将其转换成热能，这 个热能使晶体的温度升高，当温度变化时，自 发极化强度及面束缚电荷发生变化，在垂直极 轴的两个端面之间 出现微小电压，如果用导 线连接起来，就会形成电流，产生热释电效 应．
t
VAe VAeme RbC
根据我国电视标准，可以算出讯道带宽为 Δf ＝0．0128M (MHz)
式中， M为垂直分辨力。 摄像管的分辨力通常以电视线或电视的行／帧高表 示。也可以换算成以线对／毫米表示的分辨力，即
式中， h， l 分别为光栅高度和对角线的长度。
（2)光电转换特性
光电导靶
信号阅读部分
扫描电子枪系统
光电成像原理与技术
光电成像原理与技术
光电成像是一种利用光电效应原理进行图像获取与处理的技术。
光电效应是指当光照射到某些物质表面时，即使电子从原子中被激发出来，从而产生电荷。
根据光电效应的不同光谱响应，光电成像可以分为可见光成像、红外成像和紫外成像等。
可见光成像是最常见的一种光电成像技术。
它利用可见光在物体表面反射、折射或透射的特性，通过摄像机将光信号转化为电信号，最终得到可见光图像。
在可见光成像技术中，光源的选择、镜头的设计和图像传感器的性能至关重要。
常见的可见光成像设备包括普通照相机、摄像机以及显微镜等。
红外成像是一种利用物体发射、反射或透射红外辐射进行成像的技术。
根据物体表面的热辐射，红外成像可以获得不同温度分布的图像。
红外成像可以分为热成像和非热成像两种。
热成像通过测量物体表面的红外辐射温度，得到物体的表面温度分布图像。
非热成像则是通过测量物体在红外波段的透射、反射或散射特性，得到图像。
红外成像广泛应用于军事、医疗、建筑、环境监测等领域。
紫外成像是通过检测物体在紫外波段的发射、反射或透射特性进行成像的技术。
紫外光具有较短的波长和较高的能量，可以透过物体表面的可见光波长的杂质、沉积物等，获得更清晰的图像。
紫外成像技术在生物医学、环境监测、食品安全等领域有广泛应用。
总的来说，光电成像原理与技术是利用光电效应进行图像获取
与处理的一种技术方法。
通过选择不同的成像波段和检测方法，可以实现可见光、红外和紫外等多种光谱范围内的成像。
这些成像技术在卫星遥感、医学影像、工业检测等领域有着广泛的应用。
7第七章：讲义光电成像技术
变相管 紫外变像管
X射线变像管
串联式像增强管
像增强管 级联式像增强管
微通道板式像增强管
▪
负电子亲和势阴极摄像管
02.01.2021
7
3、光电成像器件的基本特征
一、光谱响应 二、线性 三、空间分辨率
02.01.2021
8
4 光电成像原理
系统由光学像系统、光电变换系统、图像分割、 同步扫描和控制系统、视频信号处理系统、荧光 屏显示系统等构成。
02.01.2021
10
光电导型真空摄像管
02.01.2021
11
二、光电发射型摄像管
02.01.2021
12
电荷耦合器件
Charge-Coupled Devices 1970年由贝尔实验 室首先研制出来。
特点：体积小、重量轻、灵敏度高、寿命长、功 耗低、动态范围大。
主要应用领域：摄像、信号处理、存储、测量
21
02.01.2021
22
四、像管成像物理过程：（三个环 节）
微弱的光或不可见的输入辐射图像转换 成电子图像（光阴极完成）
电子图像获得能量或数量增强，并聚焦 成像（电子光学系统）
将增强的电子图像转换成可见光的图像 （荧光屏）
02.01.2021
23
1．辐射图像的光电转换：
利用外光电效应。光敏面采用光 电发射型材料。发射的电子流分布正 比于人射的辐射通量分布。由此完成 辐射图像转换为电子图像的过程。
方位测量、遥感遥测、图像制导、图像识别
传真、扫描仪、自动精密测量
高分辨率、高可靠性、高准确度。
02.01.2021
13
P沟道型CCD原理
金属-氧化物-半导体结 构（MOS)在外加电场 作用下，半导体中空穴 被推离界面，形成表面 势井；
《光电成像》PPT课件
❖ 电子束的偏转：电子束能够扫描到靶上任何 一处，充分阅读每一个像素信息。
❖ 电子束垂直上靶：当电子束上靶与靶面上积 累的正电荷中和后才能使其转变成视频信号 输出， 那么电子束能否上靶，不仅与电子 的速度大小有关，而且与其速度的方向有关。 由靶网和调制电极附近的校正线圈来完成。
❖ 利用扫描电子束，解决了多像元的连线和顺 序接通问题。扫描电子束的焦斑即是像元的 大小15~25 m。
30
2. 从原理角度对摄像管的基本要求: ① 要能将图像按空间位置顺序划分成像素， 并作光电转换；
② 像素元素要多，尺寸要小（ m）；
③ 信息的转换和传输速度要快； ④ 要有高灵敏度和宽的动态范围； ⑤ 可靠、方便。
31
❖ 摄像管的基本功能：
光电变换 光电信息存储(以电荷的形式存储而呈现电位差） 信号阅读部分——扫描输出
❖ 成像器件讲究像质。 ❖ 光阴极面积一般较大，是一种宽电子束聚焦的电
子光学系统，所以象散和场曲比较严重，特别在 光阴极是平面的情况，通常要求光电阴极是球面。 ❖ 光阴极是球面，而一般输入的光学图像是平面。
14
光电阴极 A
P D
荧光屏
E
F 象散
Q 清晰 B C 象散
场曲
❖ 利用光学纤维面板可以使像散和场曲减到最小。
16
❖ 将光电阴极及荧光屏连同光纤面板一起制成 球面型，使聚焦面与荧光屏重合，从而改善 了像质。荧光屏上的像借助于平凹形的光纤 平板展开成平面像。
聚焦 极
光纤面 光电阴 阳 荧光
板
极 极屏
光纤面 板
17
❖ 3、紫外变像管 ❖ 紫外变像管的窗口材料为石英玻璃，光电发
射材料为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。
光电成像原理与技术pdf提取码
光电成像原理与技术pdf提取码光电成像原理与技术pdf提取码光电成像是一种利用光电转换原理来获取图像的技术。
光电成像涉及光学、电子学、计算机科学、信息科学等多学科知识，已经成为现代科技中不可或缺的一部分。
在光电成像技术中，摄像机是一个非常重要的工具。
本文将介绍光电成像的原理和技术，并分享提取光电成像原理与技术pdf文件的提取码。
光电成像的原理光电成像原理是将光信号转换成电信号。
光子从光源发出，在进入物体后发生反射、散射、透射等现象，之后由位于摄像机内部的感光元件接收并转换成电信号，最终产生图像。
具体来说，光电成像的原理分为以下几步：1. 光学部分：光源发出光线，光线经过透镜等光学元件后进入物体，反射或透射后再经过透镜等光学元件进入摄像机的感光元件。
2. 电子学部分：感光元件将接收到的光信号转换成电信号后输出到图像处理器上。
图像处理器可以采用不同的算法进行处理，从而形成清晰、真实的图像。
光电成像的技术在光电成像技术中，最常用的摄像机是CCD（Charge-coupled device）摄像机和CMOS（Complementary metal-oxide-semiconductor）摄像机。
CCD摄像机采用的是电荷耦合器件，主要优点是图像质量较高，对光线的响应比较均衡，对于图像处理器的要求不高。
但是CCD摄像机价格比较高，动态范围较窄，且功耗较大，同时容易产生噪声。
CMOS摄像机采用的是互补金属氧化物半导体器件，主要优点是结构简单、功耗低、性价比高。
CMOS摄像机的响应速度较快，动态范围较大，但对光线响应不均衡，对图像处理器的要求较高。
光电成像原理与技术pdf提取码为了更好地了解光电成像的原理和技术，可以查阅相关资料，例如光电成像原理与技术pdf文件。
以下是提取光电成像原理与技术pdf 文件的提取码：********通过输入上述提取码，您将能够获取到光电成像原理与技术的pdf文件，深入了解光电成像的原理和技术。
光电成像系统原理
例
三相电极结构及电荷转移
1 1 2 2 33
一级 二级
1
2
3
4
5
6 P—Si t＝t1
三相电极结构
1
t＝t2
2 3
o t1 t2 t3 t4 (a ) 脉冲波形 t
(b )
t＝t3
t＝t4
电荷转移
表面沟道器件的特点： 工艺简单，动态范围大，但信号电荷的转 移受表面态的影响，转移速度和转移效率底，
光电成（摄）像系统的核心——光电成（摄） 像器件
例1：电视摄像管
例2：像素
3 固体摄像器件
固体摄像器件的功能：把入射到传感器光敏面上按空 间分布的光强信息（可见光、红外辐射等），转换为
按时序串行输出的电信号—— 视频信号。其视频信号
能再现入射的光辐射图像。 固体摄像器件分类 电荷耦合器件（Charge Coupled Device—CCD） 自扫描光电二极管阵列（MOS）
光电成像原理
§0
光电成像概述
可见光光电成像系统
一、光电成像系统的分类
光电成像系统 (按对应的光 波长范围)
紫外光光电成像系统 红外光光电成像系统 X光光电成像系统
二、光电成像系统基本组成的框图
光源 光 光 光 信 信 信 信 信 号 号 号 号 光学系统 号 光电摄像器 件 物体 质 器) 显示器 人眼 (信 号 源 ) 传输介 (信 号 分析 器) (信号变换 背 噪 噪 背 声 声 景 景 噪 噪 声 声
工作频率一般在10MHz以下。
体内沟道（或埋沟CCD） BCCD（Bulk or Buried ChannelCCD） 用离子注入方法改变转移沟道的结构，从而使势 能极小值脱离界面而进入衬底内部，形成体内的 转移沟道，避免了表面态的影响，使得该种器件 的转移效率高达99.999％以上，工作频率可高达 100MHz，且能做成大规模器件.
光电成像原理
光电成像原理光电成像是一种利用光电传感器将光学图像转换为电信号的技术。
光电成像技术在现代社会中得到了广泛的应用，例如在摄像机、照相机、红外夜视仪、医学影像设备等领域都有着重要的作用。
本文将介绍光电成像的原理及其在实际应用中的重要性。
光电成像的原理主要包括光学成像和光电转换两个方面。
光学成像是指利用透镜或反射镜将物体的光学图像投射到光电传感器上，而光电传感器则将光信号转换为电信号。
在光学成像中，透镜或反射镜起着关键的作用，它们能够将光线聚焦或反射，从而形成清晰的光学图像。
而光电传感器则能够将光信号转换为电信号，这一过程是通过光电效应来实现的，当光线照射到光电传感器上时，光子的能量被转化为电子的能量，从而产生电流或电压信号。
这些电信号经过放大、处理和转换之后，最终被用来生成数字图像或视频。
光电成像技术在实际应用中有着广泛的用途。
在摄像机和照相机中，光电成像技术能够将现实世界中的光学图像转换为电子图像，从而实现图像的捕捉和记录。
在红外夜视仪中，光电成像技术能够利用红外光线来实现夜间观测，这在军事、安防和夜间救援等领域有着重要的应用。
在医学影像设备中，光电成像技术能够将人体组织的光学特性转换为电信号，从而实现对人体内部结构和病变的观测和诊断。
除此之外，光电成像技术还在航天、航空、地质勘探、生物科学等领域有着重要的应用。
总的来说，光电成像技术是一种将光学图像转换为电信号的重要技术，它在现代社会中有着广泛的应用。
光电成像的原理包括光学成像和光电转换两个方面，通过透镜或反射镜将光学图像投射到光电传感器上，并将光信号转换为电信号。
在实际应用中，光电成像技术在摄像机、照相机、红外夜视仪、医学影像设备等领域发挥着重要的作用。
随着科技的不断进步，光电成像技术将会得到进一步的发展和应用，为人类的生活和工作带来更多的便利和可能性。
光电成像原理
简述CCD和CMOS成像器件的工作原理、特点及应用，预测未来应用领域和发展趋势CCD(电荷耦合器件)的突出特点是以电荷作为信号，而不同于其他大多数器件是以电流或者电压为信号。
所以CCD的基本功能是电荷的存储和电荷的转移。
它存储由光或电激励产生的信号电荷，当对它施加特定时序的脉冲时，其存储的信号电荷便能在CCD内作定向传输。
ＣＣＤ工作过程的主要问题是信号电荷的产生、存储、传输和检测。
在CCD中，电荷注入的方法可分为光注入和电注入两类。
１:光注入当光照射到CCD硅片上时，在栅极附近的半导体体内产生电子－空穴对，其多数载流子被栅极电压排开，少数载流子则被收集在势阱中形成信号电荷。
CCD摄象器件的光敏单元为光注入方式。
2:电注入所谓电注入就是CCD通过输入结构对信号电压或电流进行电压流进行采样，然后将信号电压或电流转换为信号电荷。
电注入的方法很多，一般常用的是电流注入法和电压注入法。
构成CCD的基本单元是MOS（金属-氧化物-半导体）结构，在栅极G施加正偏压UO之前，P型半导体中空穴（多数载流子）分布是均匀的。
当栅极施加正偏压UG（此时UG小于P型半导体的阈值电压Uth）后，空穴被排斥，产生耗尽区。
偏压继续增加，耗尽区将进一步向半导体内延伸。
当UG>Uth时,半导体与绝缘体截面上的电势(常称为表面势,用ΦS 表示)变得如此之高,以至于将半导体内的电子(少数载流子)吸引到表面,形成一层极薄的(约10um )但电荷浓度很高的反型层,反型层电荷的存在表明了MOS结构存储电荷的功能。
当CCD工作时，用光注入或电注入的方法向势阱中注入信号电荷，以获得自由电子或自由空穴。
势阱所存贮的自由电荷通常也称为电荷包。
在提取信号时，需要将电荷包有规则的传递出去，即进行电荷的转移。
CCD的电荷转移是利用耗尽层耦合原理。
电荷转移过程如下图：CCD的发展是与集成电路工艺的发展息息相关的，随着VLSL技术的出现和发展，CCD在可见光谱范围内的应用已经越来越普遍，在摄像领域，CCD已越来越理想的实现了高密度，小型化，微型化以至于超微型化。
第7章 光电成像技术 7
红外变像管
变相管 紫外变像管
X射线变像管
串联式像增强管
像增强管 级联式像增强管
微通道板式像增强管
▪
负电子亲和势阴极摄像管
2020/3/25
7
3、光电成像器件的基本特征
一、光谱响应 二、线性 三、空间分辨率
2020/3/25
8
4 光电成像原理
系统由光学像系统、光电变换系统、图像分割、 同步扫描和控制系统、视频信号处理系统、荧光 屏显示系统等构成。
2020/3/25
10
光电导型真空摄像管
2020/3/25
11
二、光电发射型摄像管
2020/3/25
12
电荷耦合器件
Charge-Coupled Devices 1970年由贝尔实验 室首先研制出来。
特点：体积小、重量轻、灵敏度高、寿命长、功 耗低、动态范围大。
主要应用领域：摄像、信号处理、存储、测量 方位测量、遥感遥测、图像制导、图像识别 传真、扫描仪、自动精密测量 高分辨率、高可靠性、高准确度。
电子图像获得能量或数量增强，并聚焦 成像（电子光学系统）
将增强的电子图像转换成可见光的图像 （荧光屏）
2020/3/25
23
1．辐射图像的光电转换：
利用外光电效应。光敏面采用光 电发射型材料。发射的电子流分布正 比于人射的辐射通量分布。由此完成 辐射图像转换为电子图像的过程。
2．电子图像增强：
电场加速 或微通道板中二次电子 发射。
2020/3/25
24
3电子图像的发光显示
高能电子轰击荧光屏，发出可见光。
荧光屏是利用掺杂的晶态磷光体受激发 光。
2020/3/25
25
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
电子运动的近轴（高斯）轨迹方程：
11
性质
高斯光学理想成像性质:
1.从物平面上发出的所有电子，通过场的作用，
能够在像平面上会聚于相应的像点上。
2.像和物的几何形状相似，也就是
说各点的横向放大率与物高无关。
高斯轨迹理想成像的证明：
1
其通解:
初始条件：
电子近轴轨迹的表达式:
像点坐标：
i
z z =平面：
根据轴上电位分布情况
发散会聚发散会聚作用占优势
会聚发散会聚
会聚作用占优势
单透镜是会聚透镜。
z
类似于光学中浸没透镜
两个（或两个以上）同轴圆筒（或膜片）组成
会聚发散会聚作用占优势
发散会聚会聚作用占优势浸没透镜是会聚透镜
将一个带孔的膜片插入平板电容器中间
会聚透镜发散透镜浸没透镜可以是会聚的，也可以是发散的
透镜的加速电场直接和物毗连（一般以阴极作为物），即物浸没在透镜电场内。
3. 阴极透镜聚焦特性分析：
大部分区域，0φ′′>阴极透镜为会聚透镜
C V =0
M V <0
A V
>
用来产生可控并具有一定电流密度、一定形状、往一定方向投射的聚焦电子束。
2. 第二透镜（主聚焦系统，主透镜）
将发射系统出射的电子束聚焦成像
MM型：磁聚焦，磁偏转
EE型：静电聚焦，静电偏转
ME型：磁聚焦，静电偏转
EM型：静电聚焦，磁偏转
不能控制电流，阴极电流饱和
Electron gun
An electron gun(also called electron emitter) is an electrical component that produces an electron beam that has a precise kinetic energy and is most often used in televisions and monitors which use cathode ray tube technology, as well as in other instruments, such as electron microscopes and particle accelerators. Electron guns may be classified in several ways: by the type of electric field generation,
by emission mechanism (thermionic, photocathode, cold emission, plasma source),
by focusing (pure electrostatic or with magnetic fields), or
by the number of electrodes.
Most color cathode ray tubes —
such as those used in color televisions —incorporate three electron guns, each one
producing a different stream of electrons. Each stream travels through a shadow mask where the electrons will impinge upon either a red, green or blue phosphor to light up a color pixel on the screen. The resultant color that is seen by the viewer will be a combination of these three primary colors . Characteristics。