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
1
5. 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
2
20. 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。本课程的学习可以培养学生运用所学数理知识和方法认识和分析各
种光电成像器件工作机理的能力和创新意识，提高学生对光电成像
系统整体技术构成的认识，为他们走上工作岗位从事相关工作奠定
基础。通过对本学科新理论、新器件、新系统的介绍，还可以使学
生了解本学科的最新发展动态和技术前沿。本课程的内容亦军亦民，与国防装备密切相关，因此，本课程的学习可以培养学生的爱国主
义精神和大国防意识。
课程主要介绍各类光电成像器件的基本工作原理和各种光电成像系
统的结构以及相关的学科和技术。课程的任务是使学生掌握光电成
像器件的基础理论和光电成像技术的基本原理，完成知识综合的教
育和系统应用的教育。课程强调应用所学习的基础理论和方法分析
光电成像器件各环节的物理过程，理解和认识光电成像系统的结构、各子系统的作用，掌握光电成像技术的基本理论和思想方法等。
二、教学内容及学时分配（56学时）
第1章绪论（2学时）
1.1. 光电成像技术的产生及发展
1.2. 光电成像技术对视见光谱域和视见灵敏阈的延伸
1.3. 光电成像技术的应用范畴
1.4. 光电成像技术的四个领域
1.5. 光电成像器件的分类
1.6. 光电成像器件的特性
第2章人眼的视觉特性与图像探测（3学时）
2.1. 人眼的视觉特性与模型
2.2. 图像探测理论与图像探测方程
2.3. 约翰逊准则
第3章辐射源与典型景物辐射（1学时）
3.1. 典型辐射源及其特性
第4章辐射在大气中的传输（3学时）
4.1 大气的构成
4.2 大气消光及大气窗口
4.3大气吸收和散射的计算
4.4大气消光对光电成像系统性能的影响
第5章直视型电真空成像器件成像物理（9学时）
5.1. 像管成像的物理过程
5.2. 像管的类型与结构
5.3. 图像的光电转换
5.4. 电子图像的成像
5.5. 电子图像的发光显示
5.6. 光学图像的传像与电子图像的倍增
第6章直视型电真空成像系统的结构与特性分析（6学时） 6.1. 微光夜视系统的结构与特点
6.2. 直视型微光成像系统的总体设计
6.3. 主动红外夜视系统的结构与特点
6.4. 夜视系统的作用距离
第7章电视型电真空成像器件成像物理（5学时）
7.1. 电视摄像的基本原理
7.2. 光电导型摄像器件
7.3. 光电发射型摄像器件
7.4. 热释电摄像器件
第8章固体成像器件（ccd和cmos）成像原理及应用（9学时） 8.1. ccd的物理基础
8.2. ccd的结构与工作原理
8.3. ccd成像原理与性能参数
8.4. 微光电荷耦合成像器件
8.5. ccd的tdi工作方式
8.6. ccd的应用
8.7. cmos成像器件与应用
第9章电视型成像系统的结构与特性分析（6学时）
9.1. 电视系统的组成与工作原理
9.2. 电视信号的发送与接收
9.3. 实用微光电视系统
9.4. 微光电视系统的视距估算
9.5. 成像光子计数探测系统
9.6. 光谱成像技术及应用
第10章红外热成像器件成像物理（8学时）
10.1.
10.2.
10.3.
10.4.
10.5.
10.6.
10.7. 红外探测器的分类红外探测器的工作条件与性能参数光电导型红外探测器光伏型红外探测器红外焦平面阵列探测器非制冷红外焦平面阵列探测器量子阱红外探测器
第11章红外热成像系统的结构与特性分析（4学时）
11.1. 热成像系统类型与基本参数
11.2. 光机扫描系统
11.3. 制冷器工作原理与分类
11.4. 视频信号的处理与显示
11.5. 热成像系统的性能模型与作用距离
11.6. 热成像系统的实验室评价
11.7. 热成像系统的总体设计的基本考虑
三、考核与成绩评定
本课程以课堂教学为主，平时成绩占总成绩的30%（平时考核10％＋课外作业20％）。期末考核采用闭卷考试方式，成绩占总成绩的70%。成绩评定按百分制计，六十分为及格。
四、大纲说明
1. 本大纲是根据我校电子科学与技术（光电子）、光电信息科学与
工程、光电信息工程专业培养计划及其知识结构要求，并适当考虑
专业特色而制定的。《光电成像原理与技术实验》为与本课程部分
内容配套的实验课程，故本课程不再安排实验学时。
2. 在保证基本教学要求的前提下，教师可以根据实际情况，对内容
进行适当的调整和删节。
3. 本大纲适合光电类相关专业。
五、教科书、参考书
教科书：
白廷柱，金伟其编著．光电成像原理与技术[m]．北京：北京理工大
学出版社，2006. 1
参考书：
[1] 邹异松，刘玉风，白廷柱编著．光电成像原理[m]．北京：北京
理工大学出版社，1997.
[2] 张敬贤，李玉丹，金伟其编著．微光与红外成像技术[m]．北京：北京理工大学出版社，1995.
[3] 邹异松编著．电真空成像器件及理论分析[m]．北京：国防工业
出版社，1989.
[4] 《红外与光电系统手
册》之三：光电元器件
[5] 《红外与光电系统手册》之五：被动光电系统
[6] 《红外与光电系统手册》之六：主动光电系统
[7] 《红外与光电系统手册》之八：新系统和技术
编写教师：白廷柱，曹峰梅
责任教授：
教学院长签字：
《principle and technology of photoelectric imaging》
course code: ******
course name: principle and technology of photoelectric imaging
class hour: 56
credit: 3.5
course description:
the objective of this course is to familiarize students with mathematical and physical techniques to analyze the principle
of typical photoelectric imaging devices, system architecture and its application. this course also helps to train students to analyze photoelectric imaging problems and design practical imaging models.
the main contents of the course include the development and current status of optoelectronic imaging technique, the eye’s vision model, the image detection principle, the atmospheric
p ropagation’s effect on the photoelectric imaging system, low-light-level night vision technique, television camera technique and infrared imaging techniques. it mainly focuses on the photoelectric device’s operating mechanism, architecture and typical photoelectric imaging systems based on these devices.
【篇三：光电成像原理】
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。总之，人的直观视觉只能有条件地提供图像信息。在很
久以前，人们就已经开始为开拓自身的视觉能力而探索，望远镜、
显微镜、胶片照相机等的应用，为人类观察和保留事物景象提供了
方便。直到上世纪20年代，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，人类从此揭开了内光电效应的本质。同时，
随着半导体理论发展和随之研制出来的各种光电器件，内光电效应
得到了广泛的应用。而在外光电效应领域，1929年科勒制成了第一
个实用的光电发射体一银氧铯光阴极，随后成功研制了红外变像管，实现了将不可见的红外图像转换为可见光图像。随之而来的是紫外
变像管和x射线变像管，人类的视觉光谱范围获得了很大的扩展。
上世纪30年代，人类又开始为扩展视界而致力于电视技术的研究。
以弗兰兹沃思开发的光电析像器为起端，伴随而来的是众多摄像器
件的诞生，超正析像管、分流摄像管、视像管、热释电摄像管等。1976年，美国贝尔实验室发现电荷通过半导体势阱发生转移的现象，利用
半导体的光电特性，成功研制了一种新型的固态摄像器件，光电成
像技术到达了一个新的高峰。经过30多年的发展，如今固态摄像器
件已经衍生出了三大类型：电荷耦合器件(charge coupled device，即ccd)、互补金属氧化物半导体图像传感器
(complementarymetaloxidesemiconductor，即cmos)光电成像
技术，不但可以扩展人眼对微弱光图像的探测能力，将超快速现象
记录；还可以开拓人眼对不可见辐射的接受能力。正是这些作用，
光电成像技术已经广泛应用于航天、导弹制导、军事侦查等高科技
领域，尤其是以超大规模的电荷耦合器件为核心的固态摄像器件在
国防和民用领域获得了广泛应用。分辨率高、灵敏度高、功耗低、
体积小等优点，让固态摄像器件在显微探测、微距测量、监控、数
码摄像等应用方面取得迅猛的发展。
二．光电成像系统的组成及应用
光电成像系统按波长可分为可见光、紫外光及红外光电成像系统。
光电成像系统所涉及的复杂信号传递可以用图1.1来表示。
图 1 光电成像系统的基本组成
光电成像技术就是利用光电变换和信号处理技术获取目标图像，它
所研究的内容可以概括为四个方面，即：在空间上扩大人类视觉机
能的图像传输技术；在时间上扩大人类视觉能力的图像记录和存储
技术；扩大人类视觉光谱响应范围图像变换技术；扩大人类视觉灵
敏机能的图像增强技术。随着科学技术的迅猛发展，包括微光与红
外成像技术，在内的光电成像技术受到了普遍的重视并且不断开拓
着新的应用领域。在可见光成像领域，光电成像系统普遍应用于黑
暗过程的观察、材料折射和透明性的拍照、显微镜工作等。其中，
黑暗过程的观察包括日常安全监控、心理学中的行为状态记录、水
下监视、夜间射击监控等，在科学研究工作中，光电成像系统还可
以用于记录空气动力学、核物理等方面的高速微光现象、记录空间
探测的确定方位和水下自然现象的记录。尤其是在显微成像领域，
光电成像系统可以用于厚且不透明断面内的现象的快速记录和在荧
光下的图像的记录。
在红外辐射领域，光电成像系统应用方面包括：利用温度高于绝对
零度产生的热辐射成像工作，比如：炼钢、轧钢过程中的监控，输
油管道状态检查，起火原因分析，输电线、电力设备热状态检查，
导弹制导，癌症及与温度变化有关的病变早期诊断等；利用与可见
光相比有不同折射、色散和透明度的红外照相或观察，比如：红外
区双折射的研究，行星和恒星星象的记录，扩展浓雾大气的可见区，发射红外线的研究，膺品检查等；红外显微镜工作，比如：光敏制
品的鉴定，金属或矿物断面的检查等。在紫外辐射领域，光电成像
系统主要应用于利用衍射、物质辐射和透过辐射等性质的紫外照相，紫外显微镜工作和x射线照相。
图 2 摄像头成像系统结构图
三．嵌入式系统
所谓嵌入式系统 (embedded systems)，实际上是“嵌入式计算机
系统的简称，根据ieee(国际电气和电子工程师协会)的定义，嵌入
式系统是“控制、监视或辅助设备、机器和车间运行的装置”；而国
内的定义为，以应用为中心、以计算机技术为基础，软硬件可裁剪、从而能够适应实际应用中对功能、可靠性、成本、体积和功耗等严
格要求的专用计算机系统。一般而言，嵌入式系统的构架分为4个
部分：处理器、存储器、输入／输出和软件(操作系统+应用软件)，
如图3所示。
图 3 嵌入式系统的基本框架
嵌入式系统是应用于特定环境下、面对专业领域的应用系统，不同
于通用计算机系统的多样化和适用性。它与通用计算机相比，具有
以下特点：
1．嵌入式系统开发需要交叉开发工具和环境。开发时往往有主机和
目标机的概念，主机用于程序的开发，目标机作为最后的执行机。
2．嵌入式操作系统内核小，软件代码精简。嵌入式系统出于成本
和应用的考虑，内存和存储介质都有限。所以嵌入式操作系统都采
用裁剪的内核，而且在程序设计上非常注意空间占用和执行效率。
3．实时性。大多数嵌入式系统都是实时系统，而且是强实时多任务
系统，要求相应的嵌入式操作系统也必须是实时操作系统(rtos)。目
前实时操作系统作为操作系统的一个重要分支己成为研究的一个热点，主要探讨实时多任务调度算法、死锁解除等问题。
4．软件专用性、移植性强。嵌入式系统的个性化很强，软件系统和
硬件的结合非常紧密，一般要针对硬件进行系统的移植。
5．软硬件模块化设计、系统可精简。嵌入式系统的设计一般都采用
模块化设计方法，可以根据需要进行选择，不要求其功能设计及实
现上过于复杂，这样一方面利于控制系统成本，同时也利于实现系
统安全。
6．嵌入式系统的工作环境多样化，要求其硬件系统设计必须高质量、高可靠性。
四．总结及前景展望
将嵌入式技术引入到光电成像系统有很广阔的发展意义。本文研制
的嵌入式光电成像系统还有性能提高的空间。可以在如下几个方面
进一步开展改进工作：
1．采用分辨率、灵敏度和动态范围更高的固态成像器件，可以实现对微光图像的采集，图像的分辨率和精密度更高。
2．考虑在系统中加入dsp处理器，形成双cpu结构，实现对图像
信号更为复杂和高效的算法处理。
3．采用实时性更强的嵌入式操作系统，本文采用的嵌入式linux仍
属传统分时操作系统，在实时性上有一定缺陷。如果采用标准的工
业实时性操作系统或者对内核加以改进(如rtlinux)，必将使系统实
时性大大提高，可以完成更多长时间任务。
从光学物镜系统的角度提高系统分辨率的方法，是从物理意义上提
高成像极限分辨能力的重要途径，是构建高分辨系统的基础。但该
方法也存在硬件成本高．结构笨重复杂等问题。研究的重点应该是
在提高光学相对孔径和增长焦距的同时．获得质量轻、体积小、适
应性强、可靠性高的系统。尽管光学合成孔径技术目前存在系统相
干条件的困难，但终将成为提高成像分辨率的发展趋势，创新光机
结构设计，研究新技术、新工艺是解决这一问题的主要途径。从改
善成像光电器件的角度提高数字图像空间采样频率的方法，在很大
程度上依赖于半导体器件工艺基础，也是我国发展高分辨成像的技
术瓶颈之一。器件的拼接技术及其工艺是目前工程研究的重点。从
软件处理上重建超高分辨图像是数字图像的优势，也是在现有硬件
条件下获取高分辨的重要手段。但是纯粹的软件处理总是存在其局
限性．也存在伪高分辨的可能性。通过有效设计和控制成像光机硬
件参数的精确变化，构造相应图像处理算法并重建高分辨图像的方
法具有较强的可实用性。这种技术路线的优势是将光学成像、光电
器件空间采样、数字图像处理各项技术手段有效地结合起来，从整
体上发挥各自在图像信息获取中的优势。因而具有很好的发展前景。参考文献：邹异松、刘玉凤、白廷柱编著《光电成像原理》北京理
工大学出版社
何昕、魏仲慧、郝志航《基于单心球面系统的九块面阵ccd数字拼接》徐之海、李奇现代成像系统2001
第2章 1、简述光电效应的工作原理。什么是暗电流？什么是亮电流？P11 答：暗电流指的是在无光照时，由外电压作用下P-N结内流过的单向电流；光照时，光生载流子迅速增 加，阻值急剧减少，在外场作用下，光生载流子沿一定方向运动，形成亮电流。 2、简述光生伏特效应的工作原理。为什么光伏效应器件比光电导效应器件有更快的响应速度？P15 答：（1）光生伏特效应的工作基础是内光电效应•当用适当波长的光照射PN结时, 由于内建场的作用 （不加外电场），光生电子拉向n区，光生空穴拉向p区，相当于PN结上加一个正电压。 （2）光生伏效应中，与光照相联系的是少数载流子的行为，因为少数载流子的寿命通常很短，所以以光 伏效应为基础的检测器件比以光电导效应为基础的检测器件有更快的响应速度。 3、简述光热效应工作原理。热电检测器件有哪些特点？P15、P17 第3章 2、对于同一种型号的光敏电阻来讲，在不同光照度和不同环境温度下，其光电 导灵敏度与时间常数是否相同？为什么？如果照度相同而温度不同时情况又会 如何？ 聲；辽一型号的光敏电阻，在不同光照下和不同的环境温度下，其光电导灵歆度和时间常数不相同.在照度相同而温度不同时，苴尤电导灵啟度不相同和时间常数也不相同.其材料性质一样，只是决定了q的值一定，光照度和环境温度不同，则产生的光生电子派度和热生电子浓度各貝’决定了T值不同，照度相同决定光生电子浓度珂司：温度不司决定了热主电子浓度不同，同样也决定了T值不同。 由―嚳兰匚弱頤射）和（强辐射〉可推出光电灵敏度hcP 2 尸h v K f l'* 不相同，由1 = 1比（1 —亡“）（弱辐射》和△打=小却扫nh丄〔强辐射）可推出时间常数不相r 同. 3、为什么结型光电器件在正向偏置时，没有明显的光电效应？它必须在哪种偏置状态？为什么？ 答:因为p-n结在外加正向偏压时，即使没有光照，电流也随着电压指数级在增力□，所以有光照时，光电 效应不明显。 p-n结必须在反向偏压的状态下，有明显的光电效应产生，这是因为p-n结在反 偏电压下产生的电流要饱和，所以光照增加时，得到的光生电流就会明显增加。 5、光电导器件响应时间（频率特性）受哪些因素限制？光伏器件与光电导器件工作频率哪个高？实际使 用时如何改善其工作频率响应？ 响应时间主要受光电导器件中载流子的平均寿命T有关•减小T ,则频率响应提高：其次，光电导器件的响应时间与运用状态也有九例如，光照强度和温廈的变化，因为它们都影响载流子的寿命口光伏特
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 1 5. 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 2 20. 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
光电检测原理与技术知到章节测试答案智慧树2023年最新内蒙古大学第一章测试 1.以下属于光电检测仪器的有（）。 参考答案: 光敏电阻 2.光电检测系统的组成包括（）。 参考答案: 光电探测器 ;光电检测电路 ;光源 ;光学系统 3.以下属于光电检测技术的特点的有（）。 参考答案: 寿命长 ;速度快 ;距离远 ;精度高 4.光电检测技术是对待测光学量或由非光学待测物理量转换成光学量，通过光 电转换和电路处理的方法进行检测的技术。（） 参考答案: 对
5.半导体激光器在激光外径扫描仪中起到提供光源的作用。（） 参考答案: 对 第二章测试 1.可见光的波长范围是（）。 参考答案: 380 nm～780 nm 2.半导体对光的吸收种类不包括（）。 参考答案: 电子吸收 3.荧光灯的光谱功率谱是（）。 参考答案: 复合光谱 4.激光器的发光原理是（）。 参考答案:
受激辐射 5.视角分辨率的单位通常为（）。 参考答案: lpi 6.光调制包括（）。 参考答案: PM ;AM ;FM 7.电光效应反映介质折射率与电场强度可能呈（）。 参考答案: 平方关系 ;线性关系 8.大气散射包括（）。 参考答案: 瑞利散射 ;无规则散射 ;米氏散射
9.光纤损耗包括（）。 参考答案: 吸收损耗 ;散射损耗 10. 参考答案: 1.63 lm和5.22×105 cd 第三章测试 1.以下主要利用光电子发射效应的光电器件有（）。 参考答案: 光电倍增管 ;真空光电管 2.可用作光敏电阻的主要材料包括有（）。 参考答案: 有机材料 ;半导体 ;金属 ;高分子材料
《光电成像原理与技术》学习指南 图像是人类获取信息的最主要途径，据相关统计，人类所获取的信息80％以上来自于人眼，即来自于图像。光电成像原理与技术即为介绍迄今为止人类为扩展自身的视野和获取更多的信息所进行的努力和掌握的技术的课程。 本课程系统地介绍了光电成像技术发展的历史沿革和现状，讲述了人眼的视觉特性与图像探测的规律和目标景物特性及大气传输特性对光电成像过程的影响，系统、全面地介绍了微光夜视技术，电视摄像技术和红外热成像技术，内容包括各种光电成像器件的工作机理、结构及以这些器件为核心的典型光电成像系统。 本门课程特点是，理论知识涉及面广（物理学、电子学、工程光学），工程性知识点多（人眼的特性、自然的辐射环境与辐射源、大气对辐射传输的影响、光机结构等），知识点和技能点较学科基础课程系统性差。因此，要学好光电成像原理与技术这门课程，应该注意两条脉络： 1、光电转换技术、信号增强技术和发光显示技术，注意光电成像器件与系统是怎样完成“光-电-光”的转换的（这里需要有关半导体物理、电磁场理论等方面的知识）。其中的前提是，从人眼观察物体及对物体的分辨角度上讲，图像就是一个亮度（灰度）分布的点阵！因此，不管是直视型的光电成像还是电视型的光电成像，都是在研究解决在“光-电-光”转换的过程中和问题上如何保持构成原物体的这些点的空间分布。前述问题清楚了，后面就是搞清楚直视型光电成像器件上与电视型光电成像器件上二者的异同在哪里？进而不同的电视型光电成像器件在解决上述问题的异同又是在哪里？这些问题清楚了，解决了，那你对光电成像器件的认识就达成了。 涉及上述内容的章节为第五章、第七章、第八章和第十章。 2、从光电成像器件到光电成像系统的问题。因为光线从目标物到达人眼，需要通过目标所处的环境提供照明，需要透过大气到达光电成像系统的光学透镜表面，又要通过光学系统形成图像在光电成像器件的光电转换面上，然后通过光电成像器件及系统完成“光-电-光”的转换后，呈现在人眼面前，于是我们看到了距离遥远（电视）的图像，看到了很弱光线下（夜晚等）的图像（像增强器、微光夜视），看到了人眼无法直接看到（X射线、紫外、近红外、短波红外、中长波红外等）的图像，于是我们人类就可以由此获得很多通过人眼自身而不能直接得到的各种信息。 涉及上述内容的章节为第二章、第三章、第四章、第六章、第九章和第十一章。 总之，作为一门反映近代物理学优秀成果的光电成像技术，需要我们有一定的前期知识基础，如应用光学、物理光学、半导体物理学、辐射度与光度学知识等，希望学习者能够具备这些知识。 从学习方法上讲，学习者首先应该学会从系统到器件、从整体到局部地将知识统和起来－“树叶再多也是通过树枝长在树上的”。其次要学会抓住主要矛盾，建立工程和系统的意识－如何成像才是关键！再次，要善于温故知新，在具体的系统与器件中认识已知的科学道理，善于归纳总结，在对比中发现原理、技术手段中的共性和不同。最后，还希望学习者经常关注我们身边的光电成像技术，了解行业发展及动态，因为光电技术的发展日新月异，因此光电成像技术的发展也会推陈出新，不断把更精彩的物质世界展现在人类的面前！ 祝学习者学有所成，造福人类。
《光电检测技术-题 库》(1)
《光电检测》题库 一、填空题 1.光电效应分为内光电效应和外光电效应，其中内光电效应包括 和。 2.对于光电器件而言，最重要的参数是、 和。 3.光电检测系统主要由光电器件、和等部分组成。 4.为了取得很好的温度特性，光敏二极管应在较负载下使用。 5.光电倍增管由阳极、光入射窗、电子光学输入系统、和 等构成。 6.光电三极管的工作过程分为 和。 7.激光产生的基本条件是受激辐射、 和。 8.检测器件和放大电路的主要连接类型有、 和等。 https://www.doczj.com/doc/3c19258296.html,D的基本功能是和。 =1.2eV，则该半导体材料的本征吸收长波限10.已知本征硅材料的禁带宽度E g 为。 11. 非平衡载流子的复合大致可以分为和。 12.在共价键晶体中，从最内层的电子直到最外层的价电子都正好填满相应的能带，能量最高的是填满的能带，称为价带。价带以上的能带，其中最低的能带常称为，与之间的区域称为。 13.本征半导体在绝对零度时，又不受光、电、磁等外界条件作用，此时导带中没 有，价带中没有，所以不能。 14.载流子的运动有两种型式，和。 15. 发光二极管发出光的颜色是由材料的决定的。 16. 光电检测电路一般情况下由、、组成。
17. 光电效应分为内光电效应和效应，其中内光电效应包括 和，光敏电阻属于效应。 18.导带和价带中的电子的导电情况是有区别的，导带愈多，其导电能力愈强；而价带的愈多，即愈少，其导电能力愈强。 19.半导体对光的吸收一般有、、、和 这五种形式。 20. 光电器件作为光电开关、光电报警使用时，不考虑其线性，但要考虑。24.半导体对光的吸收可以分为五种，其中和可以产生光电效 应。 22.光电倍增管由阳极、光入射窗、电子光学输入系统、和等构 成，光电倍增管的光谱响应曲线主要取决于材料的性质。 23.描述发光二极管的发光光谱的两个主要参量是和。 25.检测器件和放大电路的主要连接类型有、和 等。 26.使用莫尔条纹法进行位移-数字量变换有两个优点，分别是 和。 27、电荷耦合器件（CCD）的基本功能是和。 28、光电成像器件的输出物理量与对应的输入物理量的比值关系常用转换特性来表示，不同的光电成像器件往往用不同的参量来描述其转换特性，像管通常使用转换系数，像增强管常使用，摄像器件采用。 29、几何中心检测法进行光学目标的形位检测主要的处理方法有差分法、调制法、补偿法和跟踪法等，这些方法的主要依据是。亮度中心检测法主要的处理方法有光学像分解和多象限检测等，这些方法的主要依据是。 30.光电编码器可以按照其构造和数字脉冲的性质进行分类，按照信号性质可以分为和。 31.交替变化的光信号，必须使所选器件的大于输入信号的频率才能测出输入信号的变化。 32.随着光电技术的发展，可以实现前后级电路隔离的较为有效的器件 是。 33.硅光电池在偏置时，其光电流与入射辐射通量有良好的线性关系，且动态范围较大。
思考题及其答案习题01 一、填空题 1、通常把对应于真空中波长在（0.38 m）到（0.78 m ）范围内的电磁辐射称为光辐射。 2 、在光学中，用来定量地描述辐射能强度的量有两类，一类是（辐射度学量），另一类是（光度学量）。 3 、光具有波粒二象性，既是（电磁波），又是（光子流）。光的传播过程中主要表现为（波动性），但当光与物质之间发生能量交换时就突出地显示出光的（粒子性）。 二、概念题 1、视见函数：国际照明委员会（CIE ）根据对许多人的大量观察结果，用平均值的方法，确定了人眼对各种波长的光的平均相对灵敏度，称为“标准光度观察者”的光谱光视效率V（λ）,或称视见函数。 2、辐射通量：辐射通量又称辐射功率，是辐射能的时间变化率，单位为瓦（1W=1J/s），是单位时间内发射、传播或接收的辐射能。 3、辐射亮度：由辐射表面定向发射的的辐射强度，除于该面元在垂直于该方向的平面上的正投影面积。单位为（瓦每球面度平方米）。 4 、辐射强度：辐射强度定义为从一个点光源发出的，在单位时间内、给定方向上单位立体角内所辐射出的能量，单位为W／sr（瓦每球面度）。 三、简答题 辐射照度和辐射出射度的区别是什么？答：辐射照度和辐射出射度的单位相同，其区别仅在于前者是描述辐射接
收面所接收的辐射特性，而后者则为描述扩展辐射源向外发射的辐射特性。 四、计算及证明题 证明点光源照度的距离平方反比定律， 两个相距 10 倍的相同探测器上的照 度相差多少倍？答： 设点光源的辐射强度为 I 在理想情况下，点光源 的总辐射通量为 ＝4 I 又 半径为 R 的球面上的辐射照度为 E d ＝ 2 dA 4 R 2 习题 02 、填空题 3、热平衡时半导体中自由载流子浓度与两个参数有关：一是在能带中（能 态的分布），二是这些能态中（每一个能态可能被电子占据的概率） 4、半导体对光的吸收有（本征吸收） （杂质吸收）（自由载流子吸收） （激 子吸收）（晶格吸收）。半导体对光的吸收主要是（本征吸收） 。 二、概念题 1 、禁带、导带、价带： 禁带：晶体中允许被电子占据的能带称为允许带，允许带之间的范围是不 允许电子占据的，此范围称为禁带。 导带： 价带以上能量最低的允许带称为导带。 价带：原子中最外层的电子称为价电子，与价电子能级相对应的能带称为 价带。 E d 4 I I E 2 2 dA 4 R 2 R 2 设第一 个探测器到点光 第二个探测器到点光源 L 1 10L 2 又 E I 2 R 2 E I I E 1 2 2 1 L 12 10L 2 2 E 2 100E 1 源的距离为 L 1， 的距离为 I 100L 22 L 2 E 2 I L 22 1、物体按导电能力分（绝缘体） 半导体）（导体）。 2、价电子的运动状态发生变化 ,使它跃迁到新的能级上的条件是（具有能 向电子提供能量的外力作用） 、 电子跃入的那个能级必须是空的） 。
基本术语： 光电成像技术（P2）：采用各类光电成像器件完成成像过程的技术可以统称为光电成像技术。 像管（P8）：直视型光电成像器件基本结构包括有：光电发射体、电子光学系统、微通道板（电子倍增器件）、荧光屏以及保持高真空工作环境的管壳等。这种成像器件通常简称为像管。 变像管（P8）：接受非可见辐射图像的直视型光电成像器件统称为变像管。 像增强器（P8）：接受微弱可见光图像的直视型光电成像器件统称为像增强器。 摄像器（P8）：电视型光电成像器件用于电视摄像和热成像系统中，只完成摄像功能，不直接输出图像的器件，也称为非直视型光电成像器件或者摄像器件。 明适应、暗适应、:P31-32 凝视、凝视中心:P48的倒数第二段 人眼的绝对视觉阈：P32.2 人眼的阈值对比度：P33.3 人眼的光谱灵敏度：光谱光视效率P34.4 人眼的分辨力：P34.5 图像的信噪比：P42的2-27 瞥见时间：P48的倒数第二段 瞥见孔径：P49的顺数第二行 辐射度量、辐射功率、辐度强度、辐亮度、辐照度、辐射出射度:P54 光度量、光能、光能密度、光通量：都在P58表3-3 光出射度：符号M、Mv，意义：光源单位面积向半球空间发射的光通量；定义式：,单位：; 照度：符号，意义：照射到表面一点处单位面积的光通量；定义式：，单位：lx； 发光照度：符号：，意义：在给定方向上，单位立体角内的光通量；定义式：，单位：cd; 光亮度：，意义：表面一点处的面元，在给定方向上发光强度除以该面元在垂直于给定 方向上的投影面积；定义式：，单位：； 坎德拉：光源在给定方向上的发光强度，该光源发出频率为540*10∧12Hz的单色辐射，且在此方向上的辐射强度为1/163W/sr.cd(P58) 1流明lm(P58):光通量的单位，点光源在某一方向的发光强度为1cd时，在该方向单位立体角内传出的光通量。(P58) 1勒克司lx：1lm的光通量均匀分布在1平方米的面积所产生的照度称为1lx。（P58) 视见函数:P59 朗伯辐射体:P60
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
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。
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。 12. 星的等级是如何定义的？8 等星的照度为多少？ 13. 黑体是什么，维恩位移公式，黑体辐射的计算第四章： 1. 简述下述名词： （1 ）气溶胶粒子；（2）绝对湿度；（3）相对湿度；（4）波盖尔定律；（5）大气窗口；（ 1 2）大气传递函数； 2. 辐射在大气中传输主要有哪些光学现象？试简述其产生的物理原因？第五章： 1. 像管的成像包括哪些物理过程？其相应的理论对应的核心器件是什么？ 2. 像管是怎样分代的？各代的技术改进特点是什么？ 3. 负电子亲和势光阴极的特点是什么？其较正电子亲和势光阴极有哪些特点？ 4 试从静电场的高斯轨迹方程出发讨论其理想成像性质。 5. 静电透镜的最本质特征是什么？ 6. 什么叫荧光？什么叫磷光？ 7. 荧光屏表面蒸镀铝膜的作用是什么？ 8. 荧光屏的转换效率与哪些因素有关？ 9. 光纤面板的传像原理是什么？光纤面板应用于像管有哪些优点？第七章： 1. 什么是摄像管?它是怎样完成摄像过程的? 2. 摄像管的工作原理是什么?简述视频信号的形成过程. 3. 摄像管的结构由几部分组成?各部分的作用是什么? 4. 摄像管产生惰性的主要原因是什么?怎样减小这些惰性?摄像管的分辨力是怎样定义的? 采用什么单位? 5. 简述光电导摄像管的工作原理，指出光电导靶的特点。 6. 热释电摄像管的靶有什么特点？具有什么性质？ 7. 什么叫热释电效应？试叙述之。 8. 为什么热释电摄像管工作前要进行单畴化？第八章
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。在视像管中，光电导靶面既作为光电变换器，又作为电信号存储与积累器。因此，这种摄像管结构简单。组成视像管的主要部件是光电导靶、扫描电子枪、输出信号电极和保持真空的管壳。光电导靶被设置在摄像管中透明输入窗的内表面上。在面对输入窗的靶面上蒸镀二氧化锡电极。视像管靶在输入光学图像的作用下产生与像元照度相对应的电荷，对图像顺序扫描产生视频信号输出。特点：（1）硫化锑管：工艺简单，价格低，成品率高；（2）氧化铅管：暗电流很小，惰性低，灵敏度高，分辨力高，是理想的广播电视级摄像管。（3）硅靶管：寿命长，光谱灵敏度高且范围宽，分辨力，暗电流大；（4）硒化镉管：极高的光电灵敏度，较低的暗
光电成像原理与技术 光电成像技术是一种利用光学和电子技术相结合的技术，通过将光学图像转换 为电子信号，再经过处理和显示，实现对目标的观测和识别。光电成像技术在军事、航天、医学、安防等领域有着广泛的应用，是现代科技发展中不可或缺的重要技术之一。 首先，光电成像技术的原理是基于光学成像和电子信号转换的基础上。在光学 成像中，光线通过透镜或反射镜成像在感光元件上，形成光学图像。然后，感光元件将光学图像转换为电子信号，经过放大、处理和解调，最终形成可见的图像或视频。光电成像技术的核心在于光学成像和电子信号转换的高效配合，确保图像的清晰和准确。 其次，光电成像技术的发展经历了从传统光学成像到数字化、智能化的演变过程。传统光学成像技术主要依靠透镜和反射镜对光学图像进行成像，而数字化光电成像技术则引入了CCD和CMOS等感光元件，将光学图像转换为数字信号。随着 计算机和人工智能技术的发展，智能化光电成像技术逐渐成为发展的趋势，通过图像识别、目标跟踪等功能，实现对图像信息的智能处理和分析。 再次，光电成像技术在军事领域有着重要的应用。军事光电成像技术主要包括 红外成像、夜视成像和激光雷达成像等，能够实现在夜间、恶劣天气条件下对目标的观测和识别。此外，光电成像技术还广泛应用于导航、火控、情报侦察等领域，为军事作战提供了重要的技术支持。 最后，随着科技的不断进步，光电成像技术也在医学、航天、安防等领域得到 了广泛的应用。在医学领域，光电成像技术被应用于医学影像诊断、内窥镜检查等方面，为医生提供了重要的辅助工具。在航天领域，光电成像技术被应用于卫星遥感、空间探测等任务中，为人类探索宇宙提供了重要的技术手段。在安防领域，光电成像技术被应用于监控、防盗等方面，提高了社会治安和公共安全水平。
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。此外，红外成像技术、三维成像技术等新兴成像技术也逐渐应用于光电成像领域，拓展了其应用范围。 综上所述，光电成像技术是一种将光信号转换为电信号的技术，其基本原理是光电效应。光电成像技术具有广泛的应用领域，在军事、安防、医学、工业检测等领域发挥着重要的作用。随着科技的发展，光电成像技术的性能不断提高，功能不断增强，将会在更多领域得到应用。光电成像技术的发展将极大地推动信息技术的发展，带来更多的应用场景和商业机会。
光电成像原理复习指南（含答案） 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。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.
中国海洋大学命题专用纸（附页）
中 国 海 洋 大 学 命 题 专 用 纸（附页） 2005-2006学年第 2 学期 试题名称 ：光电技术 （A 卷） 共 4 页 第 4 页 图1 3．（7分）简述像管的结构以及像管和摄像管的区别。 4．（8分）在图2中所示为一种真空探测器，在图中标出其组成的三大部分，并叙 述其工作原理。 5．（13分）（1）判断图3中所示为哪种探测器，具体是哪种类型并写出图中的电 极名称。 （2）叙述该探测器的组成和工作原理。 图2 图3 YAG 氙灯 透反镜 全反镜 电光晶体 偏振器 光子 c a b d b c a 入射光
光电技术 试卷A 参考答案 一、填空（每题2分） 1. 1坎德拉(或1cd) 2. 光视效能 光视效率 3. 四能级 1064nm 4. 色温 5. 受激 自发 相干性 6. 瑞利 米氏 7. 分子内部的运动形态 8. 500V 9. 大气窗口 10. 电子枪、偏转系统、荧光屏和玻璃外壳 11. 反向 12. 电场方向与所加磁场方向相同 13. 串连扫描 并联扫描 串并混和扫描 14. 物体吸收光 引起温度升高 15. 小 小 16. 直接（内） 模拟 数字 17. 发生在物质表面上的光电转换现象 18. 能量h 大小（频率/波长） 频率（波长） 19. 近晶相 向列相 胆甾相 向列相 20. 调幅 调相 调频 强度 21. 声光效应 电-声换能器上 超声波场 强度 22. 内光电 半导体 金属材料 23. 形成与景物温度相应的视频信号 24. 光机扫描 电子束扫描 固体自扫描 25. 溶致液晶 热致液晶 二、计算题（10分） 解： 图2分 放大器往往是光电探测器的直接下级，探测器的输出电阻就是放大器的输入电阻（R L =R i ）。从题目可知是已知输入功率前提下，求最佳负载电阻的问题。光功率P 0=5（μW ），P ’’=8（μW ），根据公式 C
下午3时41分光电成像原理 1 下午3时41分光电成像原理 2 §§8 8 电视型光电成像系统与特性分析 完整的电视型光电成像器件应包含基本模块和附加模块两大部分。其中基本模块包括摄像机、发送系统、接收系统和显示器等附加模块包括视频记录、视频处理等。基本工作原理①接收端用摄像机拍摄外界景物由摄像成像器件的光电转换作用将景物图像信息按一定规律变换成相应的电信号并经处理后通过无线电或有线信道传送出去②接收端通过接收机接收视频信号由显示装置的电光转换作用将视频信号按对应的空间关系重现原始景物图像。微光像增强技术电视技术微光电视技术。 下午3时41分光电成像原理 3 电视系统的组成开路电视系统电视系统借助发射 端与接收端的天线传送全电视信号高频电磁波。用于广播电视和军用微光电视 系统。 闭路电视系统电视系统直接用电缆或光缆作为视频通道来传送视频信号。军用微光电视多采用此类系统该系统设备简单、经济可靠、调整使用方便保密性好。 §§8.18.1 电视系统的组成与工作原理下午3时41分光电成像原理 4 一、黑白图像的传送原理 1. 图像的分解 电视图像是二维平面图像由像素组成。黑白电视传输的图像是只有亮度差异的像素集合可表示为空间和时间的函数 画面像素数目越多则电视图像越逼真但是像素数的增加受人眼分辨力以及视频制式等因素的限制。 由前面的知识基本工作原理可知被传送的图像分解成许多像素并将其同时转变成电信号再由信号通道传送到接收端在屏幕上转换成光信号重现原始景物图像。 §§8.18.1 电视系统的组成与工作原理 Lfxyt下午3时41分光电成像原理 5 实际传送图像信号视频信号是每个像素在电子束扫描后形成的时间序列脉冲因此是按时间顺序传送的即把传送的图像上个像素的亮度按一定顺序转变成电信号然后依次发送相当于各像素的亮度变换成以时间为单变量的函数接收端显示屏上 按同样的顺序将各个电信号转换为相应位置上的光信号重现原始景物图像。 §§8.18.1 电视系统的组成与工作原理 Lfxytfxtyttft下午3时41分光电成像原理 6 图像信号的传输原理 发送端需要传送的光学图像作用于一个由许多独立的光电元件组成的光电板上形成与光学图像亮度分布一一对应的电子图像 接收端具有相同数目的发光元件组成发光板当传送通道由开关S1依次接通A、B、C时S2开关也依次接通像素1、2、 3传送到接收端并显示在发光板上再依次 传送后续像素到接收端并显示在相应位置上。 §§8.18.1 电视系统的组成与工作原理下午3时41分光电成像原理 7 传送图像信号的开关要求信号传送过程中要求开关速度必须足够快以至于在第一个像素引起的视觉刺激消失之前最后一个像素已产生视觉刺激这样发光板上才能得到一副完善的图像。 实际的电视系统中传送过程借助于同步扫描实现。 2. 扫描 扫描就是图像分解和复合的过程。所谓扫描就是把图像像素的光信号转变为时间序列的电信号过程以及将时间序列的电信号重现为光学图像的过程。 §§8.18.1 电视系统的组成与工作原理下午3时41分光电成像原理 8 电视中采用的扫描方式P368-370 1 逐行扫描 2 隔行扫描 §§8.18.1 电视系统的组成与工作原理 1 逐行扫描逐行扫描的优点 图像质量好扫描电路简单。缺点要求带宽很宽。 所以逐行扫描只适用于工业电视和未来的高清晰度电视。下午3时41分 光电成像原理 9 §§8.18.1 电视系统的组成与工作原理隔行扫描的优点 解决了频带宽度与清晰度之间的矛盾减低了电视成本. 缺点
光电检测技术第二版答案 【篇一：《光电检测技术-题库》(2)】 、填空题 1.对于光电器件而言，最重要的参数是、 和。 2.光电倍增管由阳极、光入射窗、电子光学输入系统、和等构成。 3.光电三极管的工作过程分为和。 4.激光产生的基本条件是受激辐射、和。 5. 非平衡载流子的复合大致可以分为和。 6.在共价键晶体中，从最内层的电子直到最外层的价电子都正好填 满相应的能带，能量最高 的是填满的能带，称为价带。价带以上的能带，其中最低的能带常 称 为，与之间的区域称为。 7.本征半导体在绝对零度时，又不受光、电、磁等外界条件作用， 此时导带中没有， 价带中没有，所以不能。 8.载流子的运动有两种型式，和。 9. 发光二极管发出光的颜色是由材料的决定的。 10. 光电检测电路一般情况下由、、组成。 11. 光电效应分为内光电效应和效应，其中内光电效应包括和，光 敏电阻属于效应。 12.半导体对光的吸收一般有、、、和这 五种形式。 13. 光电器件作为光电开关、光电报警使用时，不考虑其线性，但要考虑。 14.半导体对光的吸收可以分为五种，其中和可以产生光电效应。 15.光电倍增管由阳极、光入射窗、电子光学输入系统、和等构成，光电倍增管的光谱响应曲线主要取决于材料的性质。 16.描述发光二极管的发光光谱的两个主要参量是和。 17.检测器件和放大电路的主要连接类型有、和等。 18..使用莫尔条纹法进行位移-数字量变换有两个优点，分别是和。 19.电荷耦合器件（ccd）的基本功能是和。
20.光电编码器可以按照其构造和数字脉冲的性质进行分类，按照信号性质可以分为和。 21.交替变化的光信号，必须使所选器件的大于输入信号的频率才能测出输 入信号的变化。 22.随着光电技术的发展，可以实现前后级电路隔离的较为有效的器件是。 23.硅光电池在偏置时，其光电流与入射辐射通量有良好的线性关系，且动态范围较大。 24.发光二极管的峰值波长是由决定的。 二、名词解释 1. 光亮度： 2. 本征半导体： 3. n型半导体： 4. 载流子的扩散运动： 5. 光生伏特效应： 6. 内光电效应： 7.光电效应 8.量子效率 9.分辨率 10.二次调制 11.二值化处理 12.光电检测技术 13.响应时间 14.热电偶 15.亮度中心检测法 三、判断正误 1. a/d变换量化误差不随输入电压变化而变化，是一种偶然误差。（） 2. 采样/保持电路起到信号保持作用的保持电容，电容容量愈大电压下降愈慢，所以保持电 容越大越好。（） 3. 光电倍增管的光电阴极上发射出光电子的最大速度随入射光光子能量的增大而增大。 （）