光电成像原理与技术总复习

光电成像原理与应用复习资料

光电成像原理与应⽤复习资料1、光电效应应按部位不同分为内光电效应和外光电效应，内光电效应包括（光电导）和（光伏效应）。

2、真空光电器件是⼀种基于（外光电）效应的器件，它包括（光电管）和（光电倍增管）。

3、光电导器件是基于半导体材料的（光电导）效应制成的，最典型的光电导器件是（光敏电阻）。

4、硅光电⼆极管在反偏置条件下的⼯作模式为（光电导），在零偏置条件下的⼯作模式为（光伏模式）。

5、变象管是⼀种能把各种（不可见）辐射图像转换成为（可见）图像的真空光电成像器件。

6、固体成像器件电荷转移通道主要有两⼤类，⼀类是（SCCD），另⼀类是（BCCD）。

7、光电技术室（光⼦技术）和（电⼦技术）相结合⽽形成的⼀门技术。

8、场致发光有（直流）、（交流）和结型三种形态。

9、常⽤的光电阴极有（正电⼦亲合势光电阴极）和（负电⼦亲合势光电阴极），正电⼦亲和势材料光电阴极有哪些（Ag-O-Cs,单碱锑化物，多碱锑化物）。

10、根据衬底材料的不同，硅光电⼆极管可分为（2DU）型和（2CU）型两种。

11、像增强器是⼀种能把（微弱）增强到可以使⼈眼直接观察的真空光电成像器件，因此也称为（微光管）。

12、光导纤维简称光纤，光纤有（纤芯）、（包层）及（外套）组成。

13、光源按光波在时间，空间上的相位特征可分为（相⼲）和（⾮相⼲）光源。

14、光纤的⾊散有材料⾊散、（波导⾊散）和（多模⾊散）。

15、光纤⾯板按传像性能分为（普通OFP）、（变放⼤率的锥形OFP）和（传递倒像的扭像器）。

16、光纤的数值孔径表达式为（），它是光纤的⼀个基本参数、它反映了光纤的（集光）能⼒。

17、真空光电器件是基于（外光电）效应的光电探测器，他的结构特点是有⼀个（真空管），其他元件都置于（真空管）。

18、根据衬底材料的不同，硅光电电池可分为（2DR）型和（2CR）型两种。

19、根据衬底材料的不同，硅光点⼆、三级管可分为（3DU）型和（3CU）型两种。

20、为了从数量上描述⼈眼对各种波长辐射能的相对敏感度，引⼊视见函数V（f）, 视见函数有（明视见函数）和（暗视见函数）。

光电成像原理复习指南(含答案)

复习指南注：答案差不多能在书上找到的都标注页数了，实在找不到的或者PPT上的才打在题后面了，用红色和题干区分。

特此感为完善本文档所做出贡献的各位大哥。

(页码标的是白廷柱、金伟其编著的光电成像原理与技术一书)1.光电成像系统有哪几部分组成?试述光电成像对视见光谱域的延伸以及所受到的限制(长波限制和短波限制)。

(辐射源，传输介质，光学成像系统，光电转换器件，信息处理装置。

P2-4)答:辐射源，传输介质，光学成像系统，光电转换器件，信息处理装置。

[1]电磁波的波动方程该方程电磁波传递图像信息物空间和像空间的定量关系，通过经典电磁场理论可以处理电磁波全部的成像问题[2]收到的限制：当电磁波的波长增大时，所能获得的图像分辨力将显著降低。

对波长超过毫米量级的电磁波而言，用有限孔径和焦距的成像系统所获得的图像分辨力将会很低。

因此实际上己排除了波长较长的电磁波的成像作用。

目前光电成像对光谱长波阔的延伸仅扩展到亚毫米波成像。

除了衍射造成分辨力下降限制了将长波电磁波用于成像外，用于成像的电磁波也存在一个短波限。

通常把这个短波限确定在X 射线(Roentgen 射线)与y 射线(Gamma 射线)波段。

这是因为波长更短的辐射具有极强的穿透能力，所以，宇宙射线难以在普通条件下聚焦成像。

2.光电成像技术在哪些领域得到广泛的应用?光电成像技术突破了人眼的哪些限制?(P5)答：[1]应用：(1)人眼的视觉特性(2)各种辐射源及目标、背景特性(3)大气光学特性对辐射传输的影响(4)成像光学系统(5)光辐射探测器及致冷器(6)信号的电子学处理(7)图像的显示[2]突破了人眼的限制:(1)可以拓展人眼对不可见辐射的接受能力(2)可以拓展人眼对微弱光图像的探测能力(3)可以捕捉人眼无法分辨的细节( 4)可以将超快速现象存储下来3.光电成像器件可分为哪两大类?各有什么特点?(P8)固体成像器件主要有哪两类?(P9，CCD CMOS)答：[1]直视型：用于直接观察的仪器中，器件本身具有图像的转换、增强及显示等部分，可直接显示输出图像，通常使用光电发射效应，也成像管.[2]电视型：于电视摄像和热成像系统中。

光电成像系统复习

光电成像系统基础理论第一章：1. 人眼视觉性能的局限性；(1)灵敏度的限制：光线很差时人的视觉能力很差；(2)分辨力的限制：没有足够的视角和对比度就难以辨识；(3)时间上的限制：变化过去的影像无法存留在视觉上；(4)空间上的限制：离开的空间人眼将无法观察；(5)光谱上的限制：人眼局限于电磁波的可见光区；因此，眼睛的直观视觉只能有条件地提供图像信息，为了突破人眼的限制催生了光电成像技术这门学科。

扩展视见光谱范围、视见灵敏度和时空限制。

2.光电成像系统的分类以及各自的工作方式；（1）直视型光电成像系统工作方式：①通过外光电效应将入射的辐射图像转换为电子图像；②由电场或电磁场的聚焦加速作用进行能量增强以及通过二次发射作用进行电子倍增;③经过增强的电子图像轰击荧光屏，激发荧光屏产生可见光图像。

（2）电视型光电成像系统工作方式：①接收二维的光学图像或热图像,②利用光敏面的光电效应或热电效应将其转换为二维电荷图像并进行适当时间的存储,③然后通过电子束扫描或电荷耦合转移等方式, 输出一维时间的视频信号。

3.变像管与像增强器的异同。

变像管：接受非可见辐射图像的直视型光电成像器件：红外变像管、紫外变像管和X 射线变像管等。

共同特点：入射图像的光谱和出射图像的光谱完全不同，输出图像的光谱是可见光。

像增强器：接受微弱可见光图像的直视型光电成像器件：级联式像增强器、带微通道板的像增强器、负电子亲和势光阴极的像增强器等。

共同特点：输入的光学图像极其微弱，经器件内电子图像的能量增强和数量倍增后通过荧光屏输出可见光学图像。

第二章：1. 绝对视觉阈、阈值对比度、光谱灵敏度；人眼的绝对视觉阈所谓人眼的绝对视觉阈，是在充分暗适应的状态下，全黑视场中，人眼感觉到的最小光刺激值(用照度表示，单位lx)，在10-9数量级。

人眼的阈值对比度阈值对比度是指在一定背景下把目标鉴别出来所必须的目标在背景中的衬度(对比度C)。

C的倒数成为反衬灵敏度。

光电成像技术复习

题型：填空，选择，名词解释，解答复习大纲：第一章：1. 试述光电成像技术对视见光谱域的延伸以及所受到的限制。

2. 光电成像技术在哪些领域得到广泛的应用？光电成像技术突破了人眼的哪些限制？3. 光电成像器件可分为哪两大类？各有什么特点？4. 什么是变像管？什么是像增强器？试比较二者的异同。

5. 反映光电成像系统光电转换能力的参数有哪些？6. 光电成像过程通常包括哪几种噪声？第二章:1. 人眼的视觉分为哪三种响应？明暗适应各指什么？2. 何为人眼的绝对视觉阈、阈值对比度和光谱灵敏度？3. 试述人眼的分辨力的定义及其特点。

4. 简述下列定义：（1）图像信噪比；（2）图像对比度；（3）图像探测方程5. 目标搜索的约翰逊准则把探测水平分为几个等级？各是怎么定义的？6. 人眼的凝视时间和瞥见时间第三章：1. 波长为0.7卩m的1W辐射能量约为多少光子/秒？2. 通常光辐射的波长范围可分为哪几个波段？如：红外，可见光波长是什么？3. 试述辐射度量与光度量的联系和区别。

4. 太阳的亮度L=1.9 X 109cd/m2,光视效能K= 100,试求太阳表面的温度。

5. 假定一个功率（辐射通量）为60W的钨丝充气灯泡在各个方向均匀发光，求其发光强度。

6. 有一个直径d=50mm勺标准白板，在与板面法线成45角处所测得发光强度为0.5cd , 试分别计算该板的光出射度Mv亮度Lv和光通量①v。

7. 一束光通量为6201m,波长为460nm的蓝光射在一个白色屏幕上，问屏幕上一分钟内接收到多少能量？8. 在离发光强度为55cd 的某光源2.2m 处有一个屏幕，假定屏幕的法线通过该光源，试求屏幕上的光照度。

9. 根据物体的辐射发射率可将物体分为哪几种类型？10. 试简述黑体辐射的几个定律，并讨论其物理意义。

11. 已知太阳最大辐射波长为入=0.47卩m日地平均距离L=1.495 X 108Kn,太阳半径Rs=6.955 X 105Kn,如将太阳和地球近似看作黑体，求太阳和地球的表面温度。

1光电成像原理与技术-绪论

各种特殊用途的成像器件在不断涌现和发展，特别是红外焦平面探测器件的发展，将人类的视见能力扩展提高到新的阶段。
3、
4、
二、光电成像技术的应用 1、
二、光电成像技术的应用
2、应用
俄罗斯Yukon 2.5x50夜视枪瞄
www.yinglide.co m/yeshiyip_172.pageYuko 俄n罗夜斯视N枪H瞄-6K3x型50夜视枪瞄准镜
2、
三、本课程研究的主要内容
1、在空间上扩大人类视觉机能的图像传输技术；
2、在时间上扩大人类视觉能力的图像记录、存储技术；
3、扩大人类视觉光谱响应范围的图像变换技术；
4、扩大人类视觉灵敏机能的图像增强技术；
四、光电成像器件的分类
变像管像管直视源自光电成真空成像光器件电
像增强器（微像器件
目标太小了看不清楚
（4）对视觉信号无记忆能力看过但是不记得
为了扩展人的视见光谱范围、视见灵敏度及时空的限制，光电成像技术应允而生。
2、光电成像技术的发展历史
1873年，W.Smith发现了光电导现象。
1900年，普朗克提出了光的量子属性。
1916年，爱因斯坦完善了光与物质内部电子能态相互作用的量子理论。
光管）
光电发射型摄
成
像管（摄像管）
像
摄像管
器件固体
成像
光电导型摄像管（视像管）
电视型光
电成像器件
器件
1929年，科勒制成了光电发射体，随后，成功研制了红外变像管。 30年代，人类致力于电视技术的研究；
1970年，玻伊尔与Smith开拓出一种具有自扫描功能的电荷耦合器件，从而使电视技术有质的飞跃。

光电成像原理与技术答案

光电成像原理与技术答案【篇一：光电成像原理与技术总复习】t>一、重要术语光电成像技术、像管、变像管、像增强器、摄像管（器）、明适（响）应、暗适（响）应、人眼的绝对视觉阈、人眼的阈值对比度、人眼的光谱灵敏度（光谱光视效率）、人眼的分辨率、图像的信噪比、凝视、凝视中心、瞥见时间、瞥见孔径、辐射度量、辐射功率、辐射强度、辐亮度、辐照度、辐射出照度、光度量、光能、光能密度、光通量、光亮度、光出射度，照度，发光强度，光亮度；坎（凯）德拉、流明、勒克司、视见函数、朗伯辐射体、气溶胶粒子、云、雾、霾、霭、大气消光、大气散射、大气吸收、大气能见度（能见距离）、大气透明度、电子透镜、光电子图像、亮度增益、等效背景照度、畸变、像管分辨力（率）、正（负）电子亲（素）和势、负电子亲和势、光电发射的极限、电流密度、mcp的饱和电流密度、荧光、磷光、表面态、微光夜视仪、照明系统的光强分布、成像系统的极限分辨力、选通技术、靶、惰性（上升惰性、衰减惰性）、摄像管的分辨力、动态范围、靶网、居里温度、热释电靶的单畴化、ccd的开启电压、ccd的转移效率、界面态“胖0”工作模式、光注入、电注入。

二、几个重要的效应1. 光电转换效应（内/外）2. 热释电能转换效率（应）3. 三环效应4. mcp的电阻效应/充电效应三、几个重要定律1. 朗伯余弦2. 基尔霍夫3. 黑体辐射（共4个）4. 波盖尔15. 斯托列托夫6. 爱因斯坦四、重要结构及其工作原理、特点1. 直视型光电成像器件的基本结构、工作原理2. 非直视型（电视型）光电成像器件的基本结构、工作原理3. 人眼的结构及其图像形成过程4. 大气层的基本构成、结构特点5. 像管的结构及其成像的物理过程6. 光阴极实现辐射图像光电转换的物理过程（光电发射过程）7. 电子光学系统的基本结构及其成像过程8. 荧光屏的结构及其发光过程9. 光谱纤维面板的结构及其成像原理10. 微通道板（mcp的结构及其电子图像的倍增原理）11. 主动红外成像系统结构及其成像过程12. 夜视成像系统结构及其成像过程13. 摄像管的结构及其工作原理14. 光电导摄像管的结构及其工作原理15. 热释电摄像管的结构及其工作原理16. 电子枪的结构及其工作原理17. mos电容器的结构及其电荷存储原理、18. ccd的结构及其电荷传输原理19. 埋沟ccd（bccd）的结构及其工作原理220. 线阵ccd的结构及其成像原理五、关键器件、系统的性能参数1. 表征光电成像器件的性能参数2. 大气辐射传输过程中，影响光电成像系统的因素3. 表征像管的性能参数4. 表征mcp的性能参数5. 微光成像系统的性能影响因素6. 摄像管的主要性能参数7. 热释电靶的主要性能参数8. 表征ccd的物理性能参数六、其他1. 辐射源的辐射能量所集中的波段2. mcp的自饱和特性3. 像管的直流高压电源的要求4. 受激辐射可见光的条件5. 计算第三章、第四章题型及分值分布：1. 术语解释（15分）2. 选择题（20分）3. 简述题（35分）4. 计算题（30分）各章习题：3第一章（29页）：4、5、6、7第二章（53页）：6、9第三章（84页）：2、3、8、9、13、14第四章（106页）：1、6第五章（209页）：1、3、4、8、10第六章（244页）：1、3、5、24、26第七章（295页）：1、2、5、6、7、10、12、16、18第八章（366页）：1、2、4、6、7整理by:??/???4【篇二：《光电成像原理与技术》教学大纲】英文名称：principle and technology of photoelectric imaging学分：3.5 学时：56(理论学时：56)先修课程：半导体物理、电动力学、应用光学、物理光学一、目的与任务本课程为电子科学与技术专业（光电子方向）的专业教育必修课程。

光电成像原理与技术答案

光电成像原理与技术答案【篇一：光电成像原理与技术总复习】t>一、重要术语光电成像技术、像管、变像管、像增强器、摄像管（器）、明适（响）应、暗适（响）应、人眼的绝对视觉阈、人眼的阈值对比度、人眼的光谱灵敏度（光谱光视效率）、人眼的分辨率、图像的信噪比、凝视、凝视中心、瞥见时间、瞥见孔径、辐射度量、辐射功率、辐射强度、辐亮度、辐照度、辐射出照度、光度量、光能、光能密度、光通量、光亮度、光出射度，照度，发光强度，光亮度；坎（凯）德拉、流明、勒克司、视见函数、朗伯辐射体、气溶胶粒子、云、雾、霾、霭、大气消光、大气散射、大气吸收、大气能见度（能见距离）、大气透明度、电子透镜、光电子图像、亮度增益、等效背景照度、畸变、像管分辨力（率）、正（负）电子亲（素）和势、负电子亲和势、光电发射的极限、电流密度、mcp的饱和电流密度、荧光、磷光、表面态、微光夜视仪、照明系统的光强分布、成像系统的极限分辨力、选通技术、靶、惰性（上升惰性、衰减惰性）、摄像管的分辨力、动态范围、靶网、居里温度、热释电靶的单畴化、ccd的开启电压、ccd的转移效率、界面态“胖0”工作模式、光注入、电注入。

二、几个重要的效应1. 光电转换效应（内/外）2. 热释电能转换效率（应）3. 三环效应4. mcp的电阻效应/充电效应三、几个重要定律1. 朗伯余弦2. 基尔霍夫3. 黑体辐射（共4个）4. 波盖尔15. 斯托列托夫6. 爱因斯坦四、重要结构及其工作原理、特点1. 直视型光电成像器件的基本结构、工作原理2. 非直视型（电视型）光电成像器件的基本结构、工作原理3. 人眼的结构及其图像形成过程4. 大气层的基本构成、结构特点5. 像管的结构及其成像的物理过程6. 光阴极实现辐射图像光电转换的物理过程（光电发射过程）7. 电子光学系统的基本结构及其成像过程8. 荧光屏的结构及其发光过程9. 光谱纤维面板的结构及其成像原理10. 微通道板（mcp的结构及其电子图像的倍增原理）11. 主动红外成像系统结构及其成像过程12. 夜视成像系统结构及其成像过程13. 摄像管的结构及其工作原理14. 光电导摄像管的结构及其工作原理15. 热释电摄像管的结构及其工作原理16. 电子枪的结构及其工作原理17. mos电容器的结构及其电荷存储原理、18. ccd的结构及其电荷传输原理19. 埋沟ccd（bccd）的结构及其工作原理220. 线阵ccd的结构及其成像原理五、关键器件、系统的性能参数1. 表征光电成像器件的性能参数2. 大气辐射传输过程中，影响光电成像系统的因素3. 表征像管的性能参数4. 表征mcp的性能参数5. 微光成像系统的性能影响因素6. 摄像管的主要性能参数7. 热释电靶的主要性能参数8. 表征ccd的物理性能参数六、其他1. 辐射源的辐射能量所集中的波段2. mcp的自饱和特性3. 像管的直流高压电源的要求4. 受激辐射可见光的条件5. 计算第三章、第四章题型及分值分布：1. 术语解释（15分）2. 选择题（20分）3. 简述题（35分）4. 计算题（30分）各章习题：3第一章（29页）：4、5、6、7第二章（53页）：6、9第三章（84页）：2、3、8、9、13、14第四章（106页）：1、6第五章（209页）：1、3、4、8、10第六章（244页）：1、3、5、24、26第七章（295页）：1、2、5、6、7、10、12、16、18第八章（366页）：1、2、4、6、7整理by:??/???4【篇二：《光电成像原理与技术》教学大纲】英文名称：principle and technology of photoelectric imaging学分：3.5 学时：56(理论学时：56)先修课程：半导体物理、电动力学、应用光学、物理光学一、目的与任务本课程为电子科学与技术专业（光电子方向）的专业教育必修课程。

光电成像原理复习指南（含答案）

光电成像原理复习指南（含答案）复习指南注：答案差不多能在书上找到的都标注页数了，实在找不到的或者PPT上的才打在题后⾯了，⽤红⾊和题⼲区分。

特此感为完善本⽂档所做出贡献的各位⼤哥。

(页码标的是⽩廷柱、⾦伟其编著的光电成像原理与技术⼀书)1.光电成像系统有哪⼏部分组成?试述光电成像对视见光谱域的延伸以及所受到的限制(长波限制和短波限制)。

(辐射源，传输介质，光学成像系统，光电转换器件，信息处理装置。

P2-4)答:辐射源，传输介质，光学成像系统，光电转换器件，信息处理装置。

[1]电磁波的波动⽅程该⽅程电磁波传递图像信息物空间和像空间的定量关系，通过经典电磁场理论可以处理电磁波全部的成像问题[2]收到的限制：当电磁波的波长增⼤时，所能获得的图像分辨⼒将显著降低。

对波长超过毫⽶量级的电磁波⽽⾔，⽤有限孔径和焦距的成像系统所获得的图像分辨⼒将会很低。

因此实际上⼰排除了波长较长的电磁波的成像作⽤。

⽬前光电成像对光谱长波阔的延伸仅扩展到亚毫⽶波成像。

除了衍射造成分辨⼒下降限制了将长波电磁波⽤于成像外，⽤于成像的电磁波也存在⼀个短波限。

通常把这个短波限确定在X 射线(Roentgen 射线)与y 射线(Gamma 射线)波段。

这是因为波长更短的辐射具有极强的穿透能⼒，所以，宇宙射线难以在普通条件下聚焦成像。

2.光电成像技术在哪些领域得到⼴泛的应⽤?光电成像技术突破了⼈眼的哪些限制?(P5)答：[1]应⽤：(1)⼈眼的视觉特性(2)各种辐射源及⽬标、背景特性(3)⼤⽓光学特性对辐射传输的影响(4)成像光学系统(5)光辐射探测器及致冷器(6)信号的电⼦学处理(7)图像的显⽰[2]突破了⼈眼的限制:(1)可以拓展⼈眼对不可见辐射的接受能⼒(2)可以拓展⼈眼对微弱光图像的探测能⼒(3)可以捕捉⼈眼⽆法分辨的细节( 4)可以将超快速现象存储下来3.光电成像器件可分为哪两⼤类?各有什么特点?(P8)固体成像器件主要有哪两类?(P9，CCD CMOS)答：[1]直视型：⽤于直接观察的仪器中，器件本⾝具有图像的转换、增强及显⽰等部分，可直接显⽰输出图像，通常使⽤光电发射效应，也成像管.[2]电视型：于电视摄像和热成像系统中。

光电成像原理及技术课后题答案

光电成像原理及技术课后题答案第⼀章5.光学成像系统与光电成像系统的成像过程各有什么特点？在光电成像系统性能评价⽅⾯通常从哪⼏⽅⾯考虑？答：a、两者都有光学元件并且其⽬的都是成像。

⽽区别是光电成像系统中多了光电装换器。

b、灵敏度的限制，夜间⽆照明时⼈的视觉能⼒很差；分辨⼒的限制，没有⾜够的视⾓和对⽐度就难以辨认；时间上的限制，变化过去的影像⽆法存留在视觉上；空间上的限制，隔开的空间⼈眼将⽆法观察；光谱上的限制，⼈眼只对电磁波谱中很窄的可见光区感兴趣。

6．反映光电成像系统光电转换能⼒的参数有哪些？表达形式有哪些？答：转换系数：输⼊物理量与输出物理量之间的依从关系。

在直视型光电成像器件⽤于增强可见光图像时，被定义为电镀增益G1，光电灵敏度：或者：8.怎样评价光电成像系统的光学性能？有哪些⽅法和描述⽅式？答，利⽤分辨⼒和光学传递函数来描述。

分辨⼒是以⼈眼作为接收器所判定的极限分辨⼒。

通常⽤光电成像系统在⼀定距离内能够分辨的等宽⿊⽩条纹来表⽰。

光学传递函数：输出图像频谱与输⼊图像频谱之⽐的函数。

对于具有线性及时间、空间不变性成像条件的光电成像过程，完全可以⽤光学传递函数来定量描述其成像特性。

第⼆章6.影响光电成像系统分辨景物细节的主要因素有哪些？答：景物细节的辐射亮度（或单位⾯积的辐射强度）；景物细节对光电成像系统接受孔径的张⾓；景物细节与背景之间的辐射对⽐度。

第三章13.根据物体的辐射发射率可见物体分为哪⼏种类型？答：根据辐射发射率的不同⼀般将辐射体分为三类：⿊体，=1；灰体，<1,与波长⽆关；选择体，<1且随波长和温度⽽变化。

14.试简述⿊体辐射的⼏个定律，并讨论其物理意义。

答：普朗克公式：普朗克公式描述了⿊体辐射的光谱分布规律，是⿊体理论的基础。

斯蒂芬-波尔滋蔓公式：表明⿊体在单位⾯积上单位时间内辐射的总能量与⿊体温度T的四次⽅成正⽐。

维恩位移定律：他表⽰当⿊体的温度升⾼时，其光谱辐射的峰值波长向短波⽅向移动。

光电成像基本知识深刻复习指南(含答案解析)

复习指南注：答案差不多能在书上找到的都标注页数了，实在找不到的或者PPT上的才打在题后面了，用红色和题干区分。

特此感谢为完善本文档所做出贡献的各位大哥。

(页码标的是白廷柱、金伟其编著的光电成像原理与技术一书)1.光电成像系统有哪几部分组成?试述光电成像对视见光谱域的延伸以及所受到的限制(长波限制和短波限制)。

(辐射源，传输介质，光学成像系统，光电转换器件，信息处理装置。

P2-4)答:辐射源，传输介质，光学成像系统，光电转换器件，信息处理装置。

[1]电磁波的波动方程该方程电磁波传递图像信息物空间和像空间的定量关系，通过经典电磁场理论可以处理电磁波全部的成像问题[2]收到的限制：当电磁波的波长增大时，所能获得的图像分辨力将显著降低。

对波长超过毫米量级的电磁波而言，用有限孔径和焦距的成像系统所获得的图像分辨力将会很低。

因此实际上己排除了波长较长的电磁波的成像作用。

目前光电成像对光谱长波阔的延伸仅扩展到亚毫米波成像。

除了衍射造成分辨力下降限制了将长波电磁波用于成像外，用于成像的电磁波也存在一个短波限。

通常把这个短波限确定在X 射线(Roentgen 射线)与y 射线(Gamma 射线)波段。

这是因为波长更短的辐射具有极强的穿透能力，所以，宇宙射线难以在普通条件下聚焦成像。

2.光电成像技术在哪些领域得到广泛的应用?光电成像技术突破了人眼的哪些限制?(P5)答：[1]应用：(1)人眼的视觉特性(2)各种辐射源及目标、背景特性(3)大气光学特性对辐射传输的影响(4)成像光学系统(5)光辐射探测器及致冷器(6)信号的电子学处理(7)图像的显示[2]突破了人眼的限制:(1)可以拓展人眼对不可见辐射的接受能力(2)可以拓展人眼对微弱光图像的探测能力(3)可以捕捉人眼无法分辨的细节( 4)可以将超快速现象存储下来3.光电成像器件可分为哪两大类?各有什么特点?(P8)固体成像器件主要有哪两类?(P9，CCD CMOS)答：[1]直视型：用于直接观察的仪器中，器件本身具有图像的转换、增强及显示等部分，可直接显示输出图像，通常使用光电发射效应，也成像管.[2]电视型：于电视摄像和热成像系统中。

光电成像原理与技术----总复习

光电成像技术的实现途径及应用射线与X射线成像技术射线成像技术 X射线成像技术
紫外成像技术真空型紫外成像技术紫外变像管固体型紫外成像技术紫外探测器
微光夜视技术
微光像增强器技术像增强器、ICCD等 BCCD、EBCCD、EMCCD
近红外成像技术
真空型近红外成像技术红外变像管固体型近红外成像技术 CCD、红外探测器
光电转换器件作为光学成像系统图像接收器，构成光电成像系统，该系统所涉及的理论知识和技术问题。光电转换器件是系统的核心
光电成像技术已深入到人们日常生活、国民经济、国防建设的各个领域，是人类文明和发展的基本需要。
光电成像原理, P4
光电成像技术的意义和作用
信息获取是信息传输、处理、显示和存储的前提，是人类认识客观世界的首要步骤。人类感知世界首先靠自己的感觉器官，眼睛具有对信息并行处理功能，它所获得的信息占总获得信息量的 80%以上。
固体成像器件
CCD成像器件
➢ 光敏面阵列、电荷耦合转移电路构成的集成块
图 3 IPX－VGA210－L型摄像机
帧/场转移面阵CCD摄像器件
光电成像原理, P27
固体成像器件
CMOS成像器件
➢ 光敏面阵列、二维移位寄存器构成的集成块
1 光敏元阵列
CMOS像敏元阵列结构 1-垂直移位寄存器；2-水平移位寄存器； 3-水平扫描开关；4-垂直扫描开关；5-像敏元阵列；6-信号线；7-像敏元。
出刚离去的飞机、坦克和人等所留下的热痕轮廓
计算机图像处理软件改善图像质量，且系统大都设置视频输出，便于通过电视观察、录象和与通用视频计算机接口系统的连接。
作
探
用
测
距

光电成像导论复习提纲(DOC)

《光电成像导论》复习提纲（2017-4-28）第1章光电阴极及其半导体物理基础§1.1 光电发射体的半导体物理基础 1.1.2 载流子复合过程的动力学总复合包括两个过程：(1) 一个电子从导带中消失（过程a ）； (2) 一个空穴从价带中消失（过程c ）。

四个过程的几率： 1. 电子的俘获几率r a ：f)(nN V r t n th a -=1σ (1-1)2. 电子的发射几率r b ： f N e r t n b = (1-2)3. 空穴复合率r c ： fPN V r t p th c σ= (1-3) 4. 空穴发射几率r d :f)(N e r t p d -=1 （1-4）以上公式的应用范围：非平衡条件和热平衡条件净复合率V:)()()(//2KT E E i KT E E i n i t th p n t i i t e n p e n n n pn N V V --+++-=ρσσσσ （1-9）结论：只有当复合中心处于Eg 中心时，净复合率最大。

即复合中心提供一些能级，要使这些能级复(3) 真实表面的复合表面的复合率为)()()(/)(/)(2KT E E i s p KT E E i s n i s s st th p n s tiite n P e n n n n P N V V --+++-=σσσσ （1-17） (a) 对于P 型半导体的浅受主is s Aop n n p N S S 2++= （1-18）(b) 对于n 型半导体的浅施主，is s Don n n p N S S 2++= （1-19）结论：表面复合速度正比于杂质浓度和表面复合中心密度N st 。

1.1.3 载流子复合－生成中心的来源 1. 来源于晶体的结晶过程外延生长条件：① 在气体质量传输限制下进行， ② 基底温度足够高，以改善表面分子的流动性2. 产生于某些深能级杂质；3. 产生于辐射损坏G sh K <<§1.2 半导体表面附近的能带弯曲 1.2.1 P 型半导体表面附近的能带弯曲表面态的电子流向半导体的受主，使表面带正电，半导体表面附近带负电。

光电技术期末复习知识分享

光电技术期末复习知识分享第⼀章光辐射与光源1.1辐射度的基本物理量1.辐射能Qe：⼀种以电磁波的形式发射，传播或接收的能量。

单位为J（焦⽿）。

2辐射通量Φe：⼜称为辐射功率Pe，是辐射能的时间变化率，单位为W（⽡），是单位时间内发射，传播或接收的辐射能，Φe=dQe/dt(J/S焦⽿每秒)3辐射强度Ie：点辐射源在给定⽅向上单位⽴体⾓内的辐射能量单位为W/sr（⽡每球⾯度）Ie=dΦe/dΩ.4辐射照度Ee：投射在单位⾯积上的辐射能量，Ee=dΦe/dA单位为（W/㎡⽡每平⽅⽶）。

dA是投射辐射通量dΦe的⾯积元。

5辐射出射度Me：扩展辐射源单位⾯积所辐射的通量，即Me=dΦ/dS。

dΦ是扩展源表⾯dS在各⽅向上（通常为半空间360度⽴体⾓）所发出的总的辐射通量，单位为⽡每平⽅⽶（W/㎡）。

6，辐射亮度Le：扩展源表⾯⼀点处的⾯元在给定⽅向上单位⽴体⾓，单位投影⾯积内发出的辐射通量，单位为W/sr*㎡(⽡每球⾯度平⽅⽶)。

7光谱辐射量：也叫光谱的辐射量的光谱密度。

是辐射量随波长的辐射率。

光辐射量通量：Φe（λ）：辐射源发出的光在波长为λ处的单位波长间隔内的辐射通量。

Φe（λ）=dΦe/dλ单位为W/um或W/nm。

1.2 明视觉光谱光视效率V（λ）：视觉主要由⼈眼视⽹膜上分布的锥体细胞的刺激所引起的。

（亮度⼤于3cd/m2，最⼤值在555nm处）暗视觉光谱光视效率：视觉主要由⼈眼视⽹膜上分布的杆状细胞刺激所引起的。

（亮度⼩于0.001cd/m2，最⼤值在507nm 处）按照⼈眼的视觉特性V(λ)来评价的辐射通量Φe即为光通量Φv：Φv=Km780380Φe(λ)V(λ)dλ式中Km为名视觉的最⼤光谱光谱光视效率函数，也成为光功当量。

国际实⽤温标理论计算值Km为680lm/W。

光度量中最基本的单位是发光强度单位——坎德拉，记作cd，它是国际单位制中七个基本单位之⼀（其他⼏个为：⽶，千克，秒，安（培），开（尔⽂），摩（尔））。

现代光电成像与遥感技术总复习

I AE
，R V
V AE
率)的比值。
– 峰值波长，截止波长(长波限)
2020/4/11
时间响应特性
• 惰性：产生时间响应的滞后。
• 余辉：对直视型成像器件而言，当入射辐射瞬间截止时，荧光屏的发光下降过程滞后产生余辉。余辉的时间常数表示为惰性。
• 三场惰性：工程上，取输入照度截止后，电视摄像器件的第三场输出信号的相对值为惰性指标。
2020/4/11 图片来自北埃特光电子有限责任公司
红外热成像技术
红外探测器的分类热敏探测器（热电效应）
热释电摄像管（如TGS等）热探测器阵列
微测辐射热非制冷焦平面计阵列（ Micro-Bolometer ）热电型非制冷焦平面阵列
光子探测器（光电效应）
光电导探测器（PC效应）光伏探测器（PV效应）肖特基势垒探测器（PtSi探测器）量子阱探测器
• 时间常数(弛豫时间)：如果输入辐射瞬间截止，其输出的信号衰减函数为B(t)时，则惰性的时间常数定义为：
τ＝
1
B(t)dt
B( 0 ) 0
当惰性的衰减函数呈负指数时，即可求出这一惰性的时间常数为：
B(t) b exp (-bt) , t 0
τ
b 1
b
exp
(-bt)dt
1
0
b
2020/4/11
现代光电成像与遥感技术
总复习
什么是光电成像技术
• 以光电子理论、半导体物理和光电转换技术为基础，通过各类光电成像器件将景物三维的自然反射、辐射转换成完成二维景物图像的技术。
2020/4/11
AN/AVS-9
AN/PVS-7D
人类视觉系统的局限性

光电成像系统复习

光电成像系统基础理论第一章：1. 人眼视觉性能的局限性；(1)灵敏度的限制：光线很差时人的视觉能力很差；(2)分辨力的限制：没有足够的视角和对比度就难以辨识；(3)时间上的限制：变化过去的影像无法存留在视觉上；(4)空间上的限制：离开的空间人眼将无法观察；(5)光谱上的限制：人眼局限于电磁波的可见光区；因此，眼睛的直观视觉只能有条件地提供图像信息，为了突破人眼的限制催生了光电成像技术这门学科。

扩展视见光谱范围、视见灵敏度和时空限制。

2.光电成像系统的分类以及各自的工作方式；（1）直视型光电成像系统工作方式：①通过外光电效应将入射的辐射图像转换为电子图像；②由电场或电磁场的聚焦加速作用进行能量增强以及通过二次发射作用进行电子倍增;③经过增强的电子图像轰击荧光屏，激发荧光屏产生可见光图像。

（2）电视型光电成像系统工作方式：①接收二维的光学图像或热图像,②利用光敏面的光电效应或热电效应将其转换为二维电荷图像并进行适当时间的存储,③然后通过电子束扫描或电荷耦合转移等方式, 输出一维时间的视频信号。

3.变像管与像增强器的异同。

变像管：接受非可见辐射图像的直视型光电成像器件：红外变像管、紫外变像管和X 射线变像管等。

共同特点：入射图像的光谱和出射图像的光谱完全不同，输出图像的光谱是可见光。

像增强器：接受微弱可见光图像的直视型光电成像器件：级联式像增强器、带微通道板的像增强器、负电子亲和势光阴极的像增强器等。

共同特点：输入的光学图像极其微弱，经器件内电子图像的能量增强和数量倍增后通过荧光屏输出可见光学图像。

第二章：1. 绝对视觉阈、阈值对比度、光谱灵敏度；人眼的绝对视觉阈所谓人眼的绝对视觉阈，是在充分暗适应的状态下，全黑视场中，人眼感觉到的最小光刺激值(用照度表示，单位lx)，在10-9数量级。

人眼的阈值对比度阈值对比度是指在一定背景下把目标鉴别出来所必须的目标在背景中的衬度(对比度C)。

C的倒数成为反衬灵敏度。

光电技术期末复习总结

光电技术期末复习总结光电技术期末复习内容第1章光电技术基础1.光的量子性成功的解释了光与物质作用时所引起的光电效应，而光电效应又充分证明了光电量子性。

2.光辐射仅仅是电磁波谱中的一小部分，它包括的波长区域从几纳米到几毫米，即910-m量级。

只有波长为0.38~0.78μm的光才能引起人眼的视感觉，故称为这部分10-~3光为可见光。

3.光辐射的度量（光度参数，辐射度参数）4.热辐射：物体靠加热保持一定温度使内能不变而持续辐射的辐射形式，称为物体热辐射或温度辐射。

凡能发射连续光谱，且辐射是温度的函数体的物体，叫做热辐射体。

（热辐射光谱是连续光谱）5.发光：物体不是靠加热保持温度使辐射维持下去，而是靠外部能量激发的辐射，称为发光。

发光光谱是非连续光谱，且不是温度的函数。

（发光光谱是非连续光谱）6.能够完全吸收从任何角度入射的任意波长的辐射，并且在每一个方向上都能最大限度地发射任意波长辐射能的物体，称为黑体。

7.黑体的吸收系数为1，发射系数也为1。

8.锥状细胞的这种视觉功能称为白昼视觉或明视觉。

9.柱状细胞的这种视觉功能称为夜间视觉或暗视觉。

10.什么是内光电效应和外光电效应?答：被光激发所产生的载流子（自由电子或空穴）仍在物质内部运动，使物质的电导率发生变化或产生光生伏特的现象，称为内光电效应。

而被光激发产生的电子逸出物质表面，形成真空中的电子的现象，称为外光电效应。

11.光电导效应分为哪两类？说明什么是本证光电导效应？答：光电导效应可以分为本证光电导效应和杂质光电导效应两种。

本征半导体或杂质半导体价带中的电子吸收光子能量跃入导带，产生本证吸收，导带中产生光生自由电子，价带中产生光生自由空穴。

光生电子与空穴使半导体的电导率发生变化。

这种在光的作用下由本证吸收引起的半导体电导率发生变化的现象，称为本证光电导效应。

第2章光电导器件1.光敏电阻在被强辐射照射后，其阻值恢复到长期处于黑暗状态的暗电阻R D所需要的时间将是相当长的。

光电成像复习资料

微通道板是利用二次电子发射性质来完成电子图像的倍增的。

选通式像增强器工作方式有两种：单脉冲触发式、连续脉冲触发式。

对比恶化系数的计算公式是：Johnson准则把目标的探测等级分为4等，辨别意味着可区分目标的型号特征。

当电磁波的波长增大时，所能获得的图像分辨力将显著降低。

CCD图像传感器自扫描输出方式消除了由电子束扫描所造成的非线性失真。

光电成像技术为人类有效地扩展了自身的视觉能力。

光电转换特性的参数主要有：灵敏度 (响应率)、转换系数 (增益)。

绝对视觉阈。

充分暗适应的状态下，全黑视场中，人眼感觉到的最小光刺激值。

暗适应。

视场亮度由亮突然到暗的适应，暗适应通常需要45min，充分暗适应则需要一个多小时。

大气窗口。

太阳辐射通过大气层未被反射、吸收和散射的那些透射率高的光辐射波段范围。

光度学。

建立在人眼对光辐射的主观感觉基础上，是一种心理物理法的测量。

故只适用于电磁波谱中很窄的可见光区域。

光谱光视效率。

人眼对各种不同波长的辐射光有不同的灵敏度（响应）。

盖尔定律。

辐射通过介质的消光作用与入射辐射能量、衰减介质密度和所经过的路径成正比。

分辨力。

成像器件刚刚能分辨清两个相邻极近目标的像的能力称为该成像器件的分辨力。

斯蒂芬-玻尔兹曼定律。

黑体的辐射出射度只与黑体的温度有关，而与黑体的其他性质无关。

气溶胶粒子。

气中悬浮着的半径小于几十微米的固体和液体粒子。

图像对比度。

一幅图像中明暗区域最亮的白和最暗的黑之间不同亮度层级的测量，即指一幅图像灰度反差的大小。

辐射度量与光度量的联系和区别：光度学：是建立在物理测量的基础上的辐射能量客观度量，不受人眼主观视觉的限制。

其概念和方法适用于整个光辐射范围，红外、紫外辐射等必须采用辐射度学。

光度学：是建立在人眼对光辐射的主观感觉基础上，是一种心理物理法的测量。

故只适用于电磁波谱中很窄的可见光区域。

光电导摄像管的工作原理，指出光电导靶的特点。

工作原理：光电导摄像管是利用内光电效应将输入的光学辐射图像变换为电信号的视像管。

光电技术总复习DOC

光电技术总复习(DOC)第一章紫外区 0.01μm~0.38μm可见光区 0.38μm~0.78μm红外区 0.78μm~1000μm光学谱区0.01μm~1000μm光子能量公式 ()eV c h h λλνε24.1=•=•=可见光光子的能量范围为 3.2～1.6eV ；太赫兹波30～3000μm辐射度学是一门研究电磁辐射能测量的科学，辐射度量是用能量单位描述光辐射能的客观物理量。

光度学是一门研究光度测量的科学，光度学量是描述光辐射能为平均人眼接收所引起的视觉刺激大小的强度。

电磁波（Emission ）－－辐射度量， Xe 可见光（Visible light ）－－光度量， Xv1．辐射能Qe 以辐射的形式发射、传播或接受的能量。

单位： J2．辐射通量Φe 单位时间内通过某截面的所有波长的总电磁辐射量，又称辐射功率，是辐射能的时间变化率。

单位：W ［J/s ］ dt dQ ee =Φ3．辐射强度在给定方向上的立体角元内，辐射源发出的辐射通量与立体角元之比()ΩΦ=d d I eeϕθ, 立体角：一个锥面所围成的空间部分称为“立体角”。

以锥体的顶点为心作球面，锥体在球表面上所截得的表面积和球半径平方之比度量。

2r S =Ω 计算辐射强度时注意三种情况：a.所有方向上辐射强度都相同的点辐射源，有限立体角内发射的辐射通量为：Ω⨯=Φe e Ib.所有方向上辐射强度都相同的点辐射源，在空间所有方向上发射的辐射通量：e e I π4=Φc. 各向异性的辐射源，其辐射强度随方向而变化，即()θϕ,e e I I = ，点辐射源在整个空间发射的辐射通量为：()()θθθϕϕθϕππd I d d I ee e sin ,,200⎰⎰⎰=Ω=Φ. 4．辐射出度Me 与辐射亮度Le 5．辐射出度Me ：单位面发出的辐射通量 6. 辐射亮度Le ：垂直辐射方向上单位面积、单位立体角发出的辐射通量d de e ΦM S=()θθϕθcos d d d cos d d ,e 2e e ⋅⋅===ΩS ΦS I L光谱辐射量是该辐射量在波长λ处的单位波长间隔内的大小，又叫辐射量的光谱密度，是辐射量随波长的变化率。

光电成像原理与技术第一章绪论

光电成像原理与技术第一章绪论光电成像是利用光学和电子学原理，通过将光信号转换为电信号，实现对图像的捕获、处理和显示的技术。

光电成像技术广泛应用于军事、安防、医学、工业检测等领域，具有重要的应用价值。

本章将对光电成像的原理和技术进行绪论性的介绍。

1.1光电成像技术发展历程光电成像技术的发展始于20世纪初的平面摄影，经过多年的研究和进步，逐渐演变为现代的数字摄影和光电成像技术。

20世纪60年代，CCD（Charge Coupled Device）影像传感器的发明标志着光电成像技术的重大飞跃。

随着CCD技术的不断发展和改进，光电成像技术也得到了广泛应用。

1.2光电成像原理光电成像的基本原理是将光信号转换为电信号。

当光线照射到物体上时，被照射的物体会吸收或反射部分光线，这些光线进入成像系统的镜头中，在镜头的作用下，光线被聚焦到光电传感器上。

光电传感器是光电成像系统的核心部件，一般采用CCD或CMOS技术。

光线在光电传感器上产生光电效应，将光信号转换为电信号。

这些电信号经过放大、滤波、数字化等处理后，最终形成一个数字图像。

光电传感器的性能是衡量光电成像技术性能的关键指标之一1.3光电成像技术的应用光电成像技术具有广泛的应用领域。

在军事方面，光电成像技术被广泛应用于导弹导航、夜视设备、侦察和监视等领域，提供了重要的战场情报支持。

在安防领域，光电成像技术被用于视频监控系统，实时捕捉和追踪安全隐患。

在医学方面，光电成像技术被应用于内窥镜、CT、MRI等医学影像设备中，帮助医生进行诊断和治疗。

在工业检测中，光电成像技术被用于制造业的产品检测和质量控制等领域。

1.4光电成像技术的发展趋势随着科技的不断进步，光电成像技术也在不断发展和改进。

一方面，光电传感器的性能不断提高，像元数量增加，动态范围扩大，噪声减少，使得图像的质量得到了显著提高。

另一方面，数字信号处理技术的发展，使得光电成像系统的功能更加强大，处理速度更加快速。