光电成像器PPT课件
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MCP光电倍增管 （多通道）
2、微通道板式图象增强器
7.1.3像增强器
同步单光子技术探测系统结构简图 用PMT探测 生物超微弱发光 ～千个光子/S·cm2
2、微通道板式图象增强器
7.1.3像增强器
超微弱发光图的探测系统结构简图
用MCP PMT探测 成像--同时获得有机体超微弱 发光强度的时间和空间信息
（导通和截止可控）
激光脉冲辐射图像
控制栅电压波形
基本变像方法
同步工作
荧光屏图像
提高图像对比度
理学院 光电子与物理学系
基本变像方法
选通式变像管 （导通和截止可控） 讨论：强光保护的可行性
截止
导通
理学院 光电子与物理学系
7.1 像管（变像管和像增强器）
7.1.1像管基本结构原理 7.1.2变 像 管 7.1.3像 增 强 器
辐射度学灵敏度：100 mA/W（波长0.85 μm）
亮度增益：
1×104 cd/(m2·lx)
分辨率：
36 lp/mm
2、微通道板式图象增强器
7.1.5像增强器
目前技术状况：
－－第四代像增强器
在第三代像增强器的基础上，通过进一步改进微 通道板的性能，或者利用门控电源技术，提高像 增强器的分辨率、信噪比等性能参数。它们分别 属于超三代和第四代像增强器。
目标
光电阴极 微光像增强管
荧光屏
.
36
微光夜视器材
微光夜视眼镜
手持式观察镜
7.1 像管
微光夜瞄镜
.
37
微光夜视器材
7.1 像管
装有微光瞄准镜的 新5.8毫米班用机枪
.
38
微光夜视仪的观察效果
7.1 像管
不易见的目标图像
可见的目标图像
理学院 光电子与物理学系
微光像增强技术的局限性
7.1 像管
① 受强光照射时，屏幕图像出现面积较 大的晕斑。
b. MTF
MTF Mo 100% Mi
理学院 光电子与物理学系
7.1.3变像管
红外夜视仪
7.1 像管
变像管 －－ 不可见光图像 可见光图像
基本变像方 法
7.1.2变像管
近红外光像 1.15μm
紫外光像 <0.32μm
直接变像
（依光波长改变光电阴极材料）
理学院 光电子与物理学系
基本变像方 法
第07章 光电成像器件
摄像头 CCD摄象机
电视墙
输出视频信号： －－摄像型光电成像器件
理学院 光电子与物理学系
第07章 光电成像器件
Photoelectronic Imaging Devices
光电成像器件是一类能够输出图像信息（图像或视 频信号）的功能器件，也称光电图像传感器 。
变像管
光
直视型：像 管
7.1 像管
积分灵敏度
S
I
Sm
理学院 光电子与物理学系
7.1.2像管的主要特征参数
2、增益特性
GL
Ma Ek
La
Ek
3、等效背景照度
Eb
Lb
GL
理学院 光电子与物理学系
7.1 像管
7.1.2像管的主要特征参数
7.1 像管
4、像管的成像特性
1）放大率与畸变
Dr
r 0 0
100%
2）分辨率 a. 极限分辨率
7.1.2变像管
红外光像
波长大于1.15μm
间接变像
（利用光电导技术）
理学院 光电子与物理学系
基本变像方法
红外光像 电势分布像 电子流调制 荧光屏成像
红外光像
1~4μm
7.1.2变像管
间接变像
（利用光电导技术）
选通式变像管
（导通和截止可控）
基本变像方法
截止
导通
理学院 光电子与物理学系
选通式变像管
理学院 光电子与物理学系
7.1.3像增强器
微光夜瞄镜
7.1 像管
像增强器 －－ 亮度低图像 亮度高图像
理学院 光电子与物理学系
7.1.3像增强器
1、级联式图像增强器
三、变像管
2、微通道板式图象增强器
理学院 光电子与物理学系
1、级联式图像增强器
7.1.3像增强器
三级级联像增强器结构示意图
亮度增益可达105 体积大、重量重、防强光能力差。
理学院 光电子与物理学系
2、微通道板式图象增强器
7.1.3像增强器
Micro Channel Plate，简称MCP
结构原理：
光 微 子 光 管 电电 δ 1 导 多 碰 材 次 倍 次
2、微通道板式图象增强器
7.1.3像增强器
Micro Channel Plate，简称MCP
优点：设有电子光学系统，整管可以做得很短 散焦：微管直径只有十几微米
光电探测器
光电成像器件
微光夜视眼镜
热像仪
微光夜瞄镜
AIM-9M红外制导导弹
点击图片播放
光电探测器： －－ 单元器件
“点源”探测，跟踪制导等
成像制导攻击目标
点击图片播放
光电成像器件：－－阵列器件
“面源”探测，目标识别
第07章 光电成像器件 夜视仪
输出图像信号： －－直视型光电成像器件
理学院 光电子与物理学系
理学院 光电子与物理学系
7.1.1像管基本结构原理
7.1 像管
三个基本部分： 光电变换部分
电光变换部分
电子光学部分
理学院 光电子与物理学系
7.1.1像管基本结构原理
1、光电阴极
2、电子光学系统 静电系统、电磁复合系统
3、荧光屏
7.1 像管
理学院 光电子与物理学系
7.1.2像管的主要特征参数
1、光谱响应特性和光谱匹配因数 光谱匹配
② 有效作用距离较短（~300米）。
③ 观测效果依赖夜天微光 “照明”， 光
夜视仪不能在“ 全黑”环境清晰成像。
.
40
第07章 光电成像器件
夜视仪
输出图像信号： －－直视型光电成像器件
变像管和像增强器 －－在军事上的应用
1. 主动红外夜视仪
7.1 像管
变像管和像增强器 －－在军事上的应用
2. 微光夜视仪 （10－5lx）
7.1 像管
微光图像亮度增强
10-5lx
夜天微光
目标像
7.1 像管
像增强器
增强约 5万倍
夜视仪荧光屏图象
与普通电视屏幕 图像的亮度相当
.
35
微光夜视仪
7.1 像管
电
像增强管
成
像 器 件
摄来自百度文库型：摄像管
电真空摄像管 固体摄像器件
理学院 光电子与物理学系
第07章 光电成像器件
7.1 像管（变像管和像增强器） 7.2 电真空摄像管 7.3 固体成像器件
理学院 光电子与物理学系
7.1 像管（变像管和像增强器）
7.1.1像管基本结构原理 7.1.2变 像 管 7.1.3像 增 强 器
总结：
7.1 像管
像管 （变像管和像增强器）
微弱光像 红外光像 紫外光像 X射线像
光 像 荧可
敏 增 光见
面 强 屏光
器
像
（微通道板）
理学院 光电子与物理学系
2、微通道板式图象增强器
7.1.4像增强器
目前技术状况：
－－第三代像增强器 微通道板 ＋ 负电子亲和势光电阴极
光度学灵敏度： 3000 μA/lm
2、微通道板式图象增强器
7.1.3像增强器
同步单光子技术探测系统结构简图 用PMT探测 生物超微弱发光 ～千个光子/S·cm2
2、微通道板式图象增强器
7.1.3像增强器
超微弱发光图的探测系统结构简图
用MCP PMT探测 成像--同时获得有机体超微弱 发光强度的时间和空间信息
（导通和截止可控）
激光脉冲辐射图像
控制栅电压波形
基本变像方法
同步工作
荧光屏图像
提高图像对比度
理学院 光电子与物理学系
基本变像方法
选通式变像管 （导通和截止可控） 讨论：强光保护的可行性
截止
导通
理学院 光电子与物理学系
7.1 像管（变像管和像增强器）
7.1.1像管基本结构原理 7.1.2变 像 管 7.1.3像 增 强 器
辐射度学灵敏度：100 mA/W（波长0.85 μm）
亮度增益：
1×104 cd/(m2·lx)
分辨率：
36 lp/mm
2、微通道板式图象增强器
7.1.5像增强器
目前技术状况：
－－第四代像增强器
在第三代像增强器的基础上，通过进一步改进微 通道板的性能，或者利用门控电源技术，提高像 增强器的分辨率、信噪比等性能参数。它们分别 属于超三代和第四代像增强器。
目标
光电阴极 微光像增强管
荧光屏
.
36
微光夜视器材
微光夜视眼镜
手持式观察镜
7.1 像管
微光夜瞄镜
.
37
微光夜视器材
7.1 像管
装有微光瞄准镜的 新5.8毫米班用机枪
.
38
微光夜视仪的观察效果
7.1 像管
不易见的目标图像
可见的目标图像
理学院 光电子与物理学系
微光像增强技术的局限性
7.1 像管
① 受强光照射时，屏幕图像出现面积较 大的晕斑。
b. MTF
MTF Mo 100% Mi
理学院 光电子与物理学系
7.1.3变像管
红外夜视仪
7.1 像管
变像管 －－ 不可见光图像 可见光图像
基本变像方 法
7.1.2变像管
近红外光像 1.15μm
紫外光像 <0.32μm
直接变像
（依光波长改变光电阴极材料）
理学院 光电子与物理学系
基本变像方 法
第07章 光电成像器件
摄像头 CCD摄象机
电视墙
输出视频信号： －－摄像型光电成像器件
理学院 光电子与物理学系
第07章 光电成像器件
Photoelectronic Imaging Devices
光电成像器件是一类能够输出图像信息（图像或视 频信号）的功能器件，也称光电图像传感器 。
变像管
光
直视型：像 管
7.1 像管
积分灵敏度
S
I
Sm
理学院 光电子与物理学系
7.1.2像管的主要特征参数
2、增益特性
GL
Ma Ek
La
Ek
3、等效背景照度
Eb
Lb
GL
理学院 光电子与物理学系
7.1 像管
7.1.2像管的主要特征参数
7.1 像管
4、像管的成像特性
1）放大率与畸变
Dr
r 0 0
100%
2）分辨率 a. 极限分辨率
7.1.2变像管
红外光像
波长大于1.15μm
间接变像
（利用光电导技术）
理学院 光电子与物理学系
基本变像方法
红外光像 电势分布像 电子流调制 荧光屏成像
红外光像
1~4μm
7.1.2变像管
间接变像
（利用光电导技术）
选通式变像管
（导通和截止可控）
基本变像方法
截止
导通
理学院 光电子与物理学系
选通式变像管
理学院 光电子与物理学系
7.1.3像增强器
微光夜瞄镜
7.1 像管
像增强器 －－ 亮度低图像 亮度高图像
理学院 光电子与物理学系
7.1.3像增强器
1、级联式图像增强器
三、变像管
2、微通道板式图象增强器
理学院 光电子与物理学系
1、级联式图像增强器
7.1.3像增强器
三级级联像增强器结构示意图
亮度增益可达105 体积大、重量重、防强光能力差。
理学院 光电子与物理学系
2、微通道板式图象增强器
7.1.3像增强器
Micro Channel Plate，简称MCP
结构原理：
光 微 子 光 管 电电 δ 1 导 多 碰 材 次 倍 次
2、微通道板式图象增强器
7.1.3像增强器
Micro Channel Plate，简称MCP
优点：设有电子光学系统，整管可以做得很短 散焦：微管直径只有十几微米
光电探测器
光电成像器件
微光夜视眼镜
热像仪
微光夜瞄镜
AIM-9M红外制导导弹
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光电探测器： －－ 单元器件
“点源”探测，跟踪制导等
成像制导攻击目标
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光电成像器件：－－阵列器件
“面源”探测，目标识别
第07章 光电成像器件 夜视仪
输出图像信号： －－直视型光电成像器件
理学院 光电子与物理学系
理学院 光电子与物理学系
7.1.1像管基本结构原理
7.1 像管
三个基本部分： 光电变换部分
电光变换部分
电子光学部分
理学院 光电子与物理学系
7.1.1像管基本结构原理
1、光电阴极
2、电子光学系统 静电系统、电磁复合系统
3、荧光屏
7.1 像管
理学院 光电子与物理学系
7.1.2像管的主要特征参数
1、光谱响应特性和光谱匹配因数 光谱匹配
② 有效作用距离较短（~300米）。
③ 观测效果依赖夜天微光 “照明”， 光
夜视仪不能在“ 全黑”环境清晰成像。
.
40
第07章 光电成像器件
夜视仪
输出图像信号： －－直视型光电成像器件
变像管和像增强器 －－在军事上的应用
1. 主动红外夜视仪
7.1 像管
变像管和像增强器 －－在军事上的应用
2. 微光夜视仪 （10－5lx）
7.1 像管
微光图像亮度增强
10-5lx
夜天微光
目标像
7.1 像管
像增强器
增强约 5万倍
夜视仪荧光屏图象
与普通电视屏幕 图像的亮度相当
.
35
微光夜视仪
7.1 像管
电
像增强管
成
像 器 件
摄来自百度文库型：摄像管
电真空摄像管 固体摄像器件
理学院 光电子与物理学系
第07章 光电成像器件
7.1 像管（变像管和像增强器） 7.2 电真空摄像管 7.3 固体成像器件
理学院 光电子与物理学系
7.1 像管（变像管和像增强器）
7.1.1像管基本结构原理 7.1.2变 像 管 7.1.3像 增 强 器
总结：
7.1 像管
像管 （变像管和像增强器）
微弱光像 红外光像 紫外光像 X射线像
光 像 荧可
敏 增 光见
面 强 屏光
器
像
（微通道板）
理学院 光电子与物理学系
2、微通道板式图象增强器
7.1.4像增强器
目前技术状况：
－－第三代像增强器 微通道板 ＋ 负电子亲和势光电阴极
光度学灵敏度： 3000 μA/lm