光电成像原理及技术课后题答案
光电技术及答案答案武汉理工大学
图1一、 名词解释(每小题3分,总共15分)1.坎德拉(Candela,cd)2.外光电效应3.量子效率4. 象增强管5. 本征光电导效应二、 填空题(每小题3分,总共15分)1. 光电信息变换的基本形式 、 、 、 、 、 。
2.光电倍增管是一种真空光电器件,它主要由 、 、 、 和 组成。
3. 发光二极管(LED)是一种注入电致发光器件,他由P 型和N 型半导体组合而成。
其发光机理可以分为和 。
4. 产生激光的三个必要条件是 。
5. 已知本征硅的禁带宽度为g E ,要使该材料有光电子产生,其入射光波的最大波长为 。
三、如图1所示的电路中,已知R b =820Ω,R e =3.3K Ω,U W =4V R p ,当光照度为40lx 时,输出电压为6V ,80lx 是为9V 。
设光敏电阻在γ值不变。
试求:(1) 输出电压为8V 时的照度;(2)若e R 增加到6 K Ω,输出电压仍然为8V ,求此时的 (3) 输出电压为8V 时的电压灵敏度。
四、如果硅光电池的负载为R L 。
(10分)(1)、画出其等效电路图;(2)、写出流过负载的电流方程及开路电压和短路电流; (3)、标出等效电路图中电流方向。
五、简述PIN 光电二极管的工作原理。
为什么PIN 管比普通光电二极管好? (10分)六、 1200V 负高压供电,具有11级倍增的光电倍增管,若倍增管的阴极灵敏度S K 为20uA/lm ,阴极入射光的照度为0.1Lx ,阴极有效面积为2cm 2,各倍增极二次发射系数均相等(4=δ),光电子的收集率为98.00=ε,各倍增极的电子收集率为95.0=ε。
(提示增益可以表示为NG )(0εδε=) (15分)(1) 计算光电倍增管的放大倍数和阳极电流。
(2) 设计前置放大电路,使输出的信号电压为200mV ,求放大器的有关参数,并画出原理图。
七、 简述CCD 的两种基本类型,画出用线阵CCD 测量微小物体(小于100微米)原理简图,并分析测量原理。
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。
光电成像原理与技术考试要点概要
光电成像原理与技术考试要点第一章: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。
答:[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?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?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。
器件本身的功能是完成将二维空间的可见光图像或辐射图像转换成一维时间的视频电信号使用光电发射效应或光电导效应,不直接显示图像.4. 什么是变像管?什么是像增强器?试比较二者的异同。
答:[1]变像管:接收非可见辐射图像,如红外变像管等,特点是入射图像和出射图像的光谱不同。
[2]像增强器:接收微弱可见光辐射图像,如带有微通道板的像增强器等,特点是入射图像极其微弱,经过器件内部电子图像能量增强后通过荧光屏输出人眼能够正常观看的光学图像。
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。
光电图像处理答案
光电图像处理答案Chapter01 绪论1.光电成像技术可以从哪⼏个⽅⾯拓展⼈的视觉能⼒?请每个⽅⾯各举⼀例。
可以开拓⼈眼对不可见辐射的接收能⼒;变像管、红外夜视仪可以扩展⼈眼对微弱光图像的探测能⼒;像增强器可以捕捉⼈眼⽆法分辨的细节;电⼦显微镜可以将超快速现象存储下来;数码摄像机2.为什么CMOS 图像传感器的像素⼀致性要⽐CCD 差?CCD 的每个像元都通过同⼀个放⼤器及电荷/电压转换器进⾏处理,⽽CMOS 图像传感器的每个像元都有独⽴的放⼤器和转换器,由于⼯艺差别,导致像素⼀致性降低。
3.图像处理技术有哪些⽤途?为每种⽤途举出⼀个应⽤实例。
通过增强技术和变换技术来改善图像的视觉效果。
⼴告与平⾯设计;数码照⽚处理对图像进⾏分析以便从图像中⾃动提取信息。
红外成像制导;医学图像分析对图像进⾏编码、压缩、加密等处理,便于图像的存储、传输和使⽤。
图像⽔印4.举出⽣活中使⽤微显⽰技术的例⼦。
家⽤背投电视;商⽤投影仪;近眼显⽰器Chapter02 光度学与⾊度学1.⽇常⽣活中⼈们说40W 的⽇光灯⽐40W 的⽩炽灯亮,是否指⽇光灯的光亮度⽐⽩炽灯的光亮度⾼?解释此处“亮”的含义。
不是。
⼈们所说的“亮”,并⾮指光度学中的物理量-亮度,⽽是指光通量。
在相同的供电功率条件下,⽇光灯由于发光效率较⾼,发出的光通量⽐⽩炽灯要⼤,照明效果更好,主观上认为更“亮”。
2.设有⼀个光通量为2000lm 的点光源,在距点光源1m 的地⽅有⼀个半径为2cm 的圆平⾯,点光源发出的经过圆平⾯中⼼的光线与圆法线夹⾓为60 度,求圆平⾯表⾯的平均照度。
由于圆平⾯的直径远⼩于到点光源的距离,因此可作近似计算。
照度E=(φ*ω/4π)/S,其中ω=(0.02*π^2cos60)/(1^2)。
3.设有⼀台60 英⼨的投影机,幅⾯⽐为16:9,投影屏幕的反射率为80%。
已知投影光源(⾼压汞灯)向屏幕发出的总光通量为1000lm,试求屏幕亮度。
《光电成像系统》习题集附答案
γ = tan ω ′
x = − f e′2 • SD • 10−3 ( mm)
⑧目镜出瞳距离 一般情况下,出瞳距离一般不小于 15mm ⑨目镜的出瞳直径
出瞳直径的确定原则上确保与眼睛瞳孔的耦合。 在暗适应条件下, 眼瞳直径最大约 为 7.6mm,因此,目镜的出瞳直径按 7~8mm 设计即可。
� 视距估算
③确定物镜视场光阑 Df 根据选定的物镜焦距和视场角要求, 在靠近光阴极的前面设置视场光阑, 光阑直径
D f = 2 fo′ tan ω = 21.9 mm
④确定物镜口径 D0 综合考虑能量和体积、重量等关系,参考现有的微光夜视仪的物镜,选取物镜的相 对孔径
Do f o′
=1 1.11
Do = 90mm
光电成像系统习题集
� 微光夜视成像系统总体设计
1. 系统设计目标 ①微光夜视光电成像系统受信噪比和光学系统性能的限制,总体性能涉及光学系统、 像 管以及与人眼的匹配等。 ②设计应根据系统应用的需求,寻求各种参数的最佳化。 2. 夜视光电成像系统性能限定 ①理想夜视系统的极限分辨角
⎡⎛ 2 ( S N ) ⎞ 2 ( 2 − C ) • e ⎛ 1 ⎞ 2 ⎤ 2 2 α 0 = α k + α t = ⎢⎜ +⎜ ⎟ ⎟ ⎥ DC ⎠ π L0τ 0ts ⎝ m0 f 0′ ⎠ ⎥ ⎢ ⎝ ⎣ ⎦
⑤确定目镜焦距 f0' 对于选用的像管,线放大率β=1
γ=
β f o′ f e′
f e′ =
β f o′
100 = 25mm γ = 1× 4
⑥确定目镜视场角
tan ω ω′ = arctan(γ tanω) = arctan(4 tan 6.25� ) = 23.66�
成像原理考试题及答案
成像原理考试题及答案一、单项选择题(每题2分,共20分)1. 光的波动性是由哪位科学家首次提出的?A. 牛顿B. 惠更斯C. 爱因斯坦D. 麦克斯韦答案:B2. 以下哪种现象不属于光的干涉现象?A. 双缝实验B. 薄膜干涉C. 单缝衍射D. 迈克尔逊干涉仪答案:C3. 在显微镜中,物体位于物镜的哪个焦距范围内?A. 0.1倍焦距以内B. 1倍焦距以内C. 1倍焦距以外D. 2倍焦距以外答案:A4. 光学成像中,凸透镜的焦距越短,其放大倍数如何变化?A. 增大B. 减小C. 不变D. 无法确定答案:A5. 以下哪种材料不适用于制造光学镜片?A. 石英B. 玻璃C. 塑料D. 橡胶答案:D6. 光的偏振现象是由于光的哪种特性?A. 波动性B. 粒子性C. 量子性D. 干涉性答案:A7. 以下哪种颜色的光波长最长?A. 红色B. 黄色C. 绿色D. 蓝色答案:A8. 光学系统中,光圈的大小如何影响景深?A. 光圈越大,景深越深B. 光圈越小,景深越深C. 光圈大小不影响景深D. 光圈越大,景深越浅答案:B9. 以下哪种类型的镜头可以减少色散?A. 单凸透镜B. 双凸透镜C. 复合透镜D. 凹透镜答案:C10. 人眼的视敏度最高区域位于视网膜的哪个部位?A. 黄斑区B. 视网膜周边区C. 视神经盘D. 视网膜中央凹答案:D二、填空题(每空1分,共10分)1. 光的折射定律表明,入射角和折射角的正弦之比等于两种介质的______之比。
答案:折射率2. 光学显微镜的分辨率极限是由______决定的。
答案:光的波长3. 望远镜的放大倍数等于物镜的焦距与目镜的焦距之______。
答案:比4. 光的衍射现象表明,光可以绕过障碍物继续传播,这种现象的发现者是______。
答案:弗雷斯内尔5. 在光学成像中,当物体距离透镜的距离大于透镜的______时,可以在透镜的另一侧形成倒立的实像。
答案:焦距三、简答题(每题10分,共20分)1. 简述光的干涉现象及其应用。
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
光电成像原理第二章
M 1λ M 2 λ = = ... = M 0 λ= f ( λ , T )
α1λ
α 2λ
它也不能发射该波长的辐射,反 之亦然。
只要确定物体的温度和吸收系数,
光电成像原理
就可以确定物体的热辐射强度。
11
黑体(Black Body)
通过Kirchhoff Law,定义一类物体,能完全吸收入射 在它表面的辐射能的理想物体,称为黑体(Black Body)或绝 对黑体。
O α l dω
dp I cos α E = = dA l2
点源在微面元法线上时
I E= 2 l
--距离平方反比定律
5
光电成像原理
2、点源向圆盘发射的辐射功率 点源到微面元辐射功率的积分
l α O l0 dρ dθ ρ R
dP = EdA
其中
E=
I cos α l2
dA = ρ dθ d ρ
−1 2
2 R = = 2π I 1 − 1 + P ∫ dP A l0
当圆盘距点源足够远,即 l0 >> R
l ≈ l0
cos α ≈ 1 时
I I 2 P = S = πR 2 2 l0 l0
光电成像原理
6
3、 面辐射在微面元上的辐照度 辐射面元dA在接收面上O点 形成的照度
Iα = I 0 cos α
理想情况下,朗伯体单位表面积向空间规定方向单位立体 角内发射(或反射)的辐射功率和该方向与表面法线方向的夹角 余弦成正比。--朗伯余弦定律
光电成像原理
2
朗伯体辐射出射度与辐亮度的关系
朗伯辐射体微面元ds,辐亮度为L向半 球空间发出辐射,辐射出射度M 半球半径r的球面面元dA的立体角dΩ
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光电成像原理与技术
光电成像原理与技术光电成像的基本原理是利用光敏材料的光电效应,将光信号转化为电信号。
光敏材料是指具有光敏感性的物质,包括光电导体、光电场效应材料和光电子材料等。
当光信号照射到光敏材料时,材料吸收光能,产生电子激发,从而形成电荷分布。
通过引入适当的电场或电势差,电荷分布就可以引起电流。
这样,光信号就被转化为电信号了。
根据光敏材料的不同特性,光电成像技术又可以分为直接式光电成像和间接式光电成像两种。
直接式光电成像技术是指将光信号直接转化为电信号的技术。
其中最常用的是光电导体,如硒鼓和硅光电导体。
硒鼓是一种灵敏度很高的光电导体材料,它在感光过程中形成的电荷分布可以被扫描读出,并转化为视频信号。
硅光电导体则是利用硅材料的光电效应,将光信号转化为电信号。
这类直接式光电成像器件广泛应用于摄像机、望远镜和医学成像设备等领域。
间接式光电成像技术是指将光信号先转化为能量或光的形式,然后再转化为电信号的技术。
其中最常用的是光电场效应材料,如光电耦合器件和光电二极管。
光电耦合器件是将光信号转化为电场信号的器件,它由光敏传感器和场效应管组成,通过光敏传感器将光信号转化为电流信号,再经过场效应管放大和调制,最终得到电信号。
光电二极管则是将光信号转化为电流信号。
这类间接式光电成像器件广泛应用于通信、传感和显示领域。
光电成像技术的发展使得我们能够更好地观察和分析光信号,从而提高了对光信号的解析能力。
现代光电成像技术已经发展到了高分辨率、高灵敏度和高速度的水平,逐渐应用于医学、军事、安防、航空航天等领域。
例如,在医学上,光电成像技术已经广泛应用于X射线摄影、核磁共振成像、超声成像等诊断设备中,大大提高了医学影像的清晰度和准确性。
总之,光电成像原理与技术作为一种将光信号转化为电信号的技术,为我们提供了全新的光学观察和分析手段。
随着科技的不断进步,光电成像技术将继续发挥其在各个领域的重要作用,为我们带来更多的科学发现和生活便利。
光电成像原理与技术考试要点概要
光电成像原理与技术考试要点第一章: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。
答 :[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?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?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。
器件本身的功能是完成将二维空间的可见光图像或辐射图像转换成一维时间的视频电信号使用光电发射效应或光电导效应,不直接显示图像 .4. 什么是变像管?什么是像增强器?试比较二者的异同。
答:[1]变像管:接收非可见辐射图像,如红外变像管等,特点是入射图像和出射图像的光谱不同。
光电成像原理与技术第四章课后题答案
光电成像原理与技术第四章课后题答案在光电成像中,传感器的工作原理和光学成像基本相同,只是在特定条件下,传感器产生的光信号有不同的传播方向。
在光电成像中,传感器的信号由光电探测器接收。
通过光电探测器和光电传感器接收到的光信号经过光电探测器和光电传感器所构成的二维网络,然后通过二维网络传输到成像单元中储存信号。
光学成像采用像素(pixels)二维连续成像技术。
像素是指根据光子传播方向和位置,可以直接地将成像过程分为两个部分:光路部分和成像单元(pixels)。
光路部分包括光路光源与反射光(如可见光)相互作用的过程;成像单元是由二个或更多块光路组合而成,用来接收和显示从可见光到近红外所发生的各种波长(包括可见光、红外线和紫外线)传输过来的光信号。
每一个部分都由光源、反射镜和探测器三部分组成。
1.选择正确的光源光源有直接光源和间接光源两种。
直接光源指通过灯管发光的光源,如荧光灯、卤素灯等。
直接光源的亮度一般为400~1000 lm/m2。
间接光源是指利用光的辐射原理来发出光源所需各种光学元件、结构或器件时所采用的光。
例如发光二极管(LED)、激光二极管(Light-Emitting Cables)、红外 CCD灯等。
间接光源既可以直接用在光源上直接显示图像,也可以用在非直接光源上显示图像。
需要注意的是,间接光源与直接光源在工作原理上有许多不同之处。
一方面,间接光源通过光管发光但亮度不高,而直接光源通过光管不发光(如 CCD灯)且亮度可调。
另一方面,直视光源产生成像图像时还会产生一些影响图像亮度的非视场角(如 CCD灯),这会影响图像中感光元件发出的光密度。
2.光源为光电探测器提供良好的照明和热输出光源是光电探测器的直接光源,其作用是通过将光通过光路而将反射光吸收,并通过反射光产生可见光信号。
可见光光子在波长为200~400 nm范围内的波长范围内传播时有一定的散射系数。
所以需要为探测器提供良好的照明,以保证探测器的正常工作。
光电技术课后习题和答案
光电技术第一章参考答案1辐射度量与光度量的根本区别是什么?为什么量子流速率的计算公式中不能出现光度量?答:为了定量分析光与物质相互作用所产生的光电效应,分析光电敏感器件的光电特性,以及用光电敏感器件进行光谱、光度的定量计算,常需要对光辐射给出相应的计量参数和量纲。
辐射度量与光度量是光辐射的两种不同的度量方法。
根本区别在于:前者是物理(或客观)的计量方法,称为辐射度量学计量方法或辐射度参数,它适用于整个电磁辐射谱区,对辐射量进行物理的计量;后者是生理(或主观)的计量方法,是以人眼所能看见的光对大脑的刺激程度来对光进行计算,称为光度参数。
因为光度参数只适用于0.38~0.78um 的可见光谱区域,是对光强度的主观评价,超过这个谱区,光度参数没有任何意义。
而量子流是在整个电磁辐射,所以量子流速率的计算公式中不能出现光度量。
光源在给定波长λ处,将λ~λ+d λ范围内发射的辐射通量d Φe ,除以该波长λ的光子能量h ν,就得到光源在λ处每秒发射的光子数,称为光谱量子流速率。
2 试写出 e φ、e M 、e I 、e L 等辐射度量参数之间的关系式,说明它们与辐射源的关系。
答:辐(射)能:以辐射形式发射、传播或接收的能量称为辐(射)能,用符号表示,其计量单位为焦耳(J )。
e Q e Q 辐(射)通量e φ:在单位时间内,以辐射形式发射、传播或接收的辐(射)能称为辐(射)通量,以符号e φ表示,其计量单位是瓦(W ),即 e φ =dt dQ e 。
辐(射)出(射)度:对面积为A 的有限面光源,表面某点处的面元向半球面空间内发射的辐通量d e M e φ与之,该面元面积d 比,定义为辐(射)出(射)度e M 即M A e =dA d e φ。
其计量单位是瓦每平方米[W/m 2]。
辐(射)强度:对点光源在给定方向的立体角元e I Ωd 内发射的辐射通量e d φ,与该方向立体角元Ωd 之比,定义为点光源在该方向的辐(射)强度,即e I e I =Ωd de φ,辐射强度的计量单位是瓦特每球面度(W/sr )。
光电技术与实验参考答案
光电技术与实验参考答案光电技术与实验参考答案光电技术是一门研究光与电的相互转换关系的学科,它在现代科技领域中扮演着重要的角色。
光电技术的应用范围非常广泛,涉及到通信、能源、医疗、环保等多个领域。
在学习光电技术时,实验是不可或缺的一部分,通过实验可以更好地理解光电技术的原理和应用。
在光电技术实验中,常见的实验项目包括光电效应实验、光电倍增管实验、光电二极管实验等。
下面将分别介绍这些实验的参考答案。
光电效应实验是研究光电效应的基础实验之一。
在实验中,可以使用单色光照射金属表面,通过测量光电流和光电压的变化来研究光电效应。
实验中需要注意的是,光源的选择要符合实验要求,以及测量仪器的准确性和灵敏度。
通过实验可以得出结论:光电流和光电压与光照强度呈线性关系,且与金属材料的工作函数有关。
光电倍增管实验是研究光电倍增管的性能和特性的实验。
在实验中,可以使用光电倍增管接收光信号,并通过放大来增强信号的强度。
实验中需要注意的是,光电倍增管的选择要符合实验要求,且光源的选择要适当。
通过实验可以得出结论:光电倍增管具有较高的增益和极好的线性特性,适用于低光强信号的检测和放大。
光电二极管实验是研究光电二极管的工作原理和特性的实验。
在实验中,可以使用光电二极管接收光信号,并通过测量光电流的变化来研究光电二极管的特性。
实验中需要注意的是,光源的选择要适当,且测量仪器的准确性和灵敏度要保证。
通过实验可以得出结论:光电二极管对光信号具有较高的响应速度和较低的噪声,适用于高速光信号的检测和测量。
除了上述实验外,光电技术还涉及到其他实验项目,如光电导实验、光电子能谱实验等。
这些实验都是通过测量光电效应的相关参数来研究光电技术的原理和应用。
在进行实验时,需要注意实验的设计和操作,保证实验结果的准确性和可靠性。
总结起来,光电技术是一门重要的学科,实验是学习光电技术的重要手段。
通过实验可以更好地理解光电技术的原理和应用。
在进行实验时,需要注意实验的设计和操作,保证实验结果的准确性和可靠性。
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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。
最大辐射定律:一定温度下,黑体最大辐射出射度与温度的五次方成正比。
第五章1、像管的成像包括哪些物理过程?其相应的理论或实验依据是什么?(1)像管的成像过程包括3个过程A、将接收的微弱的可见光图像或不可见的辐射图像转换成电子图像B、使电子图像聚焦成像并获得能量增强或数量倍增C、将获得增强后的电子图像转换成可见的光学图像(2)A过程:外广电效应、斯托列夫定律和爱因斯坦定律B过程:利用的是电子在静电场或电磁复合场中运动规律来获得能量增强;或者利用微通道板中二次电子发射来增加电子流密度来进行图像增强C过程:利用的是荧光屏上的发光材料可以将光电子动能转换成光能来显示光学图像2、像管是怎么分代的?各代的技术改进特点是什么?(1)A、零代微光像增强器技术B、一代级联式像增强器技术C、采用微通道板(MCP)的二代像增强器D、采用负电子亲和势光阴极的三代像增强器E、超二代像增强器F、超三代像增强器G、第四代像增强器(2)①一代和零代的区别在于一代像增强其采用了光学纤维面板将多级耦合起来,形成级联式的像增强器,一般为得到正像,耦合级数多取奇数,通常微三级②二代和一代的根本区别在于:它不是采用多级级联实现光电子图像倍增,而是采用在单级像增强器中设置MCP来实现光电子图像倍增。
③三代和二代近贴式像管类似,其根本区别在于光阴极,但对MCP也提出了更高的性能要求。
二代采用的是表面具有正电子亲和势的多晶薄膜结构的多碱光阴极,三代采用的则是负电子亲和势光阴极,因此三代具有高增益、低噪声的有点。
11、光电发射为什么会存在极限电流密度?试分析并导出连续工作条件下和脉冲工作条件下的极限电流密度表达式。
(1)在工作状态下,像管维持光电发射要依赖于光阴极的真空界面有向内的电场场强,这一电场是由电子光学系统提供的。
光阴极的光电发射将产生空间电荷,此空间电荷所形成的附加电场与电子光学系统的电场方向相反。
随着光电发射电流密度的增大,空间电荷的电场会增加到足以抵消电子光学系统所提供的电场。
如果忽略光电子的初速度,当光阴极画的法向场强为零时,光电发射就要受到限制,这时像管的光电发射将呈饱和状态。
这一电流密度称之为光电发射的极限电流密度。
(2)见P159~P16018、什么样的透镜叫短透镜?导出短透镜的焦距公式并分析其成像性质。
答:(1)把对电子起有效作用的场——透镜的作用区间限于一个有限的空间范围内,称此空间位透镜空间,在此空间内,电子轨迹在场的作用下是连续变化的,而物与像则位于透镜场外,透镜场外的空间位等位空间。
这种做了理想化的电子透镜称为短透镜(或薄透镜)。
(2)短透镜的焦距公式的推导见书P179~P180(包括像方焦距和物方焦距)成像性质:①透镜作用区域较之透镜到物、像距离小得多,比焦距小得多,物、像、焦距均在场外。
②场划分为三个区域,物空间,透镜空间,像空间,在物、像空间,电位固定不变,电子轨迹为直线③Φ’’(z)>0时透镜是会聚的(f为正),φ’’(z)<0时透镜是发散的(f为负),且f与φ’’(z)成反比,即φ’’(z)越大f越小,会聚本领越强20、什么是荧光?什么是磷光?答:晶态磷光体在受电子激发时产生的光发射称为荧光。
停止电子激发后持续产生的光发射称为磷光。
21.荧光屏表面蒸镀铝膜的作用是什么?(P185)在荧光屏的表层上蒸镀一层铝膜,厚度约为,其作用为:引走积累的负电荷;防止光反馈给光阴极;使荧光屏形成等电位;将光反射到输出方向。
22.受激辐射可见光的条件是什么?(p185)受激辐射可见光的条件是电子跃迁的能级差必须与可见光光子的能量相同。
25.荧光屏的转换效率与哪些因素有关?为什么说图像分辨力和发光效率对荧光粉颗粒度的要求是相互矛盾的?(p192)荧光屏的转换效率与制作荧光屏本身的材料—晶态磷光体的转换效率有关,还与屏的粉层厚度、粒度、入射电子的能量及铝膜的影响等因素有关。
一般,粒度越大转换效率越高。
但是,过厚的荧光屏将降低输出图像的分辨力。
厚度的增加会导致光扩散的增大,分辨力将随之下降。
因此,粒度应该适当。
通常选取颗粒直径与荧光屏厚度相近,这样可获得发光效率与图像分辨力的最佳组合。
26.光纤面板(OFP)的传像原理是什么?像管应用光纤面板有什么优点?(p193)光纤面板是基于光线的全反射原理进行传像的,由于光导纤维的芯料折射率高于皮料的折射率,因此入射角小于全反射临界角的全部光线都只能在内芯中反射。
所以每一根光导纤维能独立地传递光线,且相互之间不串光。
由大量光导纤维所组成的面板则可以传递一幅光学图像。
光纤面板使像增强器获得以下优点:①增加了传递图像的传光效率;②提供了采用准球对称电子光学系统的可能性,从而改善了像质;③可制成锥形光纤面板或光学纤维扭像器。
32.为什么MCP大多采用斜通道或弯曲通道的形式?(196、205)通常MCP不垂直于端面,而具有7°—15°的斜角。
一方面可提高通道内的二次电子发射次数,另一方面也可使正离子不能穿出通道,消除或减少离子反馈。
P2448.夜视成像系统对物镜的基本要求是什么?(p213)夜视成像系统对物镜的基本要求大致有以下几点:①大的同光口径和相对孔径。
②小的渐晕。
③宽光谱范围的色差校正。
④物镜有好的调制传递特性。
⑤最大限度的消除杂散光,杂散光对低信噪比的光电成像的影响比较明显,减小物镜的杂散光可减小像质的变坏。
⑥在红外光学系统中,必须同时可虑聚光系统和扫描系统。
⑦尽可能减小被动红外系统中冷反射所产生的图像缺陷。
第六章9.成像物镜主要分为哪几种类型?各种类型的典型形式是怎样的?答:光电成像系统用物镜系统分为三类:折射系统、反射系统和折反射系统。
(1)光电成像系统中常用折射物镜有双高斯型和匹茲伐型。
双高斯结构是微光成像系统中大相对孔径的基本型,由于这种结构较容易在较宽光谱范围内修正像差,属于基本对称型结构,使轴外像差能自动抵消。
在仪器视场不大的情况下,可用匹茲伐型物镜,其基本结构是两个正光焦度的双胶透镜,结构简单,球差和慧差校正较好,但视场加大时场曲严重。
(2)反射物镜分为单反射镜和双反射镜。
最常见的是双反射镜。
单反射镜分为球面镜喝非球面镜(抛物面、椭球面和双曲面镜)系统。
球面反射镜和抛物面反射镜可单独使用,椭球面和双曲面反射镜由于其光学焦点和几何焦点不重合,慧差大,像质欠佳,通常和其他反射镜组合成双反射镜系统。
(3)把反射镜的主镜和次镜都采用球面镜,而用加入补偿透镜的方法校正球面镜的球差,构成折反射物镜系统。
折反射物镜可实现大口径长焦距,常用的折反射物镜有施密特系统、曼金折反射镜、包沃斯-马克苏托夫系统以及包沃斯-卡塞格伦系统。
10.红外物镜相对于可见光物镜有什么不同?答:(1)大的通光孔径和相对孔径。
限制微光成像系统视见能力的主要因素之一是来自景物的辐射噪声。
加大物镜的孔径能最大限度地接收来自目标的辐射,获得大的靶面照度,即大的通光孔径有利于提高微光系统的信噪比。
(2)小的渐晕。
(3)宽光谱范围的色差校正。
校正色差的光谱范围取决于系统光谱响应波段,对主动红外成像系统为~微米(,对微光成像系统为~微米,对热成像系统为~14微米)。
(4)物镜有好的调制传递特性。
像管为低通滤波器,目前的极限分辨力为30~70lp/mm,通常要求物镜在10lp/mm的空间频率时MTF不低于75%。
(5)最大限度地消除杂散光,杂散光对低信噪比的光电成像的影响比较明显,减小物镜的杂散光可减小像质的变坏。
(6)在红外光学系统中,必须同时考虑聚光系统和扫描系统。
(7)尽可能减小被动红外系统中冷反射所产生的图像缺陷。
11、在直视型成像系统中对目镜的基本要求是什么?答12、像管直流高压电源的特点是什么?其主要包括哪几部分?答:特点(1)提供稳定的直流高压,使像管工作时保持合适的输出亮度;(2)性能稳定,在高低温环境下保证仪器正常工作;(3)实现自动亮度控制(ABC)功能;(4)对于选通系统,应提供选通周期、脉宽以及延时可调的选通电压;(5)对自动快门,能够根据像管电流自动调整工作电压的占空比;(6)防潮、防震、体积小、质量轻、耗电省。
包括以下几个部分:直流低压电源、晶体管变换器、升压变压器、倍压整流电路以及稳压电路。
13、试以二倍压电路为例,说明倍压电路的工作原理。
答:把变压器次级绕组上的交流高压整流并倍压到所需直流高压的过程。
变压器T的次级绕组输出峰值电压为V2的交流,则:(1)正半周:假设T的输出端上负、下正,则D2因反向偏置截止,D1回路导通,对C1充电,在正半周结束前,C1两端电压为V2;(2)负半周:T的输出端上正、下负,则D1因反向偏置截止,D2回路导通,对C2充电,在负半周结束前,C2两端电压为2倍V2,送至输出端口为2倍V2的直流。