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1.直视型光电成像器件与电视型光电型成像器件区别：直视型光电成像器件：1）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。
2）工作方式是：通过外光电效应将入射的辐射图像转换为电子图像，而后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，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。
基本结构包括有：3）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。
电视型光电成像器件：1）用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。
2) 工作方式：接受二维光学图像或热图像，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的时间存储，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）按工作方式可分为：电真空摄像器件；固体摄像器件；4）按工作原理可分为：光电摄像器件；光电导摄像器件；光电增强型摄像器件；热释电摄像器件；固体摄像器件；2.光电成像器件的特性：3.光电成像器件的噪声种类：散粒噪声；产生-复合噪声；温度噪声；热噪声低频噪声、介质损耗噪声等。
第五章1.像管成像的物理过程：1.）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；2.）使电子图像聚焦成像并获得能量增强或数量倍增；3.）将获得增强后的电子图像转换成可见的光学图像。
2.外光电效应的特点（两个定律）：1）斯托列托夫定律：当入射光的频率或频谱成分不变时，光电发射体单位时间内发射出的光电子数或饱和光电流IG与入射光的强度成正比；该定律表明：入射光越强，其产生的光电发射越大。
2）爱因斯坦定律：光电发射出来的光电子的最大初动能与入射光的频率成正比，与入射光的强度无关。
该定律表明：当入射频率低于ν0时，不论光强如何都不会产生光电发射。
3.像管的类型:1）工作波段可分为：工作于微弱可见光的像增强器；工作于非可见辐射（近红外、紫外、X射线、γ射线）的变像管。
光电成像器件及应用光电成像器件是一种将光信号转换为电信号的器件，常见的光电成像器件有光电二极管（Photodiode）、光电倍增管（Photomultiplier），以及最常见的光敏传感器（CMOS和CCD）。
这些器件通过将光信号转换为电信号，实现了对光信号的检测和分析，广泛应用于图像传感、光谱测量和通信等领域。
光电二极管是一种能够将光信号转换为电流的器件。
通过在PN结附近引入一个P型或N型半导体区域，形成一个二极管，使其在光照条件下产生电流。
光电二极管具有响应快、线性范围广、噪声低等优点，因此被广泛应用于光电检测和传感领域。
光电二极管在光通信、光电子测量、遥感等方面发挥着重要作用。
光电倍增管是一种能够将光信号放大到可观测范围的器件。
它由一个光阴极、若干个倍增极和一个吸收极组成。
光阴极吸收光信号产生电子，经过加速电场进入倍增极，倍增极通过二次电子发射产生更多的电子，最后被吸收极收集。
光电倍增管具有高增益、高灵敏度、宽波长范围等优点，常用于低强度光信号的检测和放大，比如粒子物理实验、荧光光谱等领域。
光敏传感器是一种通过将光信号转换为电信号，并将其存储或处理，实现图像捕捉和分析的器件。
光敏传感器分为CCD（Charge Coupled Device）和CMOS （Complementary Metal-Oxide-Semiconductor）两种类型。
CCD传感器通过将光信号转化为电荷信号，然后通过移位寄存器将电荷信号逐行转移到AD转换器进行数字化处理。
CMOS传感器则将光信号直接转化为电信号，并通过像素阵列逐一读出，实现图像的数字化。
光敏传感器具有分辨率高、动态范围广、响应速度快等优点，被广泛应用于数码相机、摄像机、智能手机等图像采集设备。
光电成像器件在很多领域都有广泛的应用。
在图像传感领域，光电成像器件能够将光信号转化为电信号，并通过传感器的像素阵列将其逐一读出，实现图像的捕捉和存储。
在医学影像方面，光电成像器件能够通过对不同波长的光信号的接收和分析，实现对生物组织的成像和诊断。
光电成像器件利用光电效应将可见或非可见的辐射图像转换或增强为可观察、记录、传输、存储以及可进行处理的图像的器件系列的总称。
其目的在于弥补人眼在灵敏度、响应波段、细节的视见能力以及空间和时间上的局限等方面的不足。
最早的一种光电成像器件──光电析像管出现于1931年。
目前，各种类型的光电成像器件已广泛应用于天文学、空间科学、X 射线放射学、夜间观察、高速摄影以及科学实验中。
按工作原理，光电成像器件可分为像管、摄像管和固体成像器件。
1、像管 各种类型的变像管、像增强器的电子照相管的总称。
它将可见或非可见的辐射图像转换或增强为可直接观察或记录的图像。
其工作原理是将投射在光电阴极上的辐射图像转换为电子图像，电子光学系统将此图像尽可能真实地转移到荧光屏上产生一个增强的光学图像（如变像管和像增强器）或记录在对高速电子敏感的胶片上（如电子照相管）。
a、变像管 一种把非可见（红外或紫外）辐射图像转换成可见光图像的器件。
图1a[变像管]示出了利用银氧铯光电阴极的红外变像管，它通常用于主动红外夜视中。
图1b[变像管]为一种用于高速摄影的变像管。
图1 变像管b、像增强器 一种将微弱的光学图像增强为高亮度的可见光图像的器件。
它广泛用于微光夜视中。
其光敏面通常采用钠钾铯锑多碱光电阴极。
获得高亮度增益的方式有级联和使用电子倍增器两种。
实现级联的方式也有两种：一种是在同一管壳内用薄的云母片作为支撑体，其两侧分别制作光电阴极和荧光屏,形成夹心倍增屏结构,以实现各级像管之间的耦合。
磁聚焦像增强器大都采用这种方式。
另一种是采用纤维光学面板将单个静电聚焦型像增强管耦合在一起，如纤维光学耦合三级级联像增强器，它通常称为第一代像增强器，如图2[ 纤维光学耦合三级级联像增强器]所示。
25/25毫米第一代像增强器的典型性能是：放大率 =0.85，分辨率 28线对/毫米，亮度增益5×10，等效背景照度2×10勒克斯。
图2 纤维光学耦合三级级联像增强器在管内获得电子倍增的一条途径是在单级像增强管中插入电子倍增器，曾用过氯化钾薄膜，目前均使用微通道板电子倍增器,微通道板(MCP)是由数以百万计的微型通道电子倍增器的通道紧密排列而成的二维阵列器件。
Review§1.4光电成像器件的类型按工作方式来分，光电成像器件可分为两大类：1.直视型光电成像器件:可用于直接观察。
器件本身具有图像的转换、增强及显示等部分。
2.非直视型光电成像器件:可见光或辐射图像→视频电信号。
只完成摄像功能，不直接输出图像。
《光电成像原理》赵新彦南京邮电1一、直视型光电成像器件工作原理：入射辐射图像光电效应电子图像电场、电磁场二次发射作用增强的电子图像激发荧光屏可见光图像根据工作的辐射波段区分为两种：（1）变像管：入射图像的光谱与输出图像的光谱完全不同。
完成图像的电磁波谱转换，使不可见辐射图像通过像管变成可见图像。
（2）像增强器：接受微弱可见光图像。
输入的光学图像及其微弱，经过器件内电子图像的能量和数量的增加使输出图像增强。
Review《光电成像原理》赵新彦南京邮电2《光电成像原理》赵新彦南京邮电3二、非直视型光电成像器件工作原理：基本结构：电真空式：光敏靶、电子枪、扫描系统，真空管固体式：光敏面阵、电荷耦合转移读出电路电子束扫描入射辐射图像光电效应电荷图像电荷耦合转移视频信号处理、传输显像装置输出图像（）ReviewReview辐射度学与光度学基础知识辐射度学与光度学：研究光的度量的学科。
辐射度量：物理的计量方式，适用于整个电磁辐射谱区。
光度量：从生理角度，以人眼所见的光辐射对大脑的刺激程度来进行计量。
适用于可见光谱区。
《光电成像原理》赵新彦南京邮电5直视型光电成像器件变像管像增强器非直视型光电成像器件直视型光电成像器件：非直视型光电成像器件：光电转换上升过程的滞后<< 下降过程的滞后。
光电成像脉冲响应函数上升斜率近似为∞脉冲响应函数主要决定于光电转换的衰减特性。
噪声（广义）：干扰：噪声：噪声：直视型光电成像器件非直视型光电成像器件视频信噪比:前置放大器输出端的视频信号与噪声之比。
显示信噪比:考虑到人眼接收的效能，取人眼的时间常数作为有效积分时间的信噪比值。
目录光电成像器件的原理及组成 (1)像管 (1)摄像管 (2)固体成像器件 (3)光电成像器件的应用 (4)光电成像器件的最新发展方向 (4)光电成像器件的原理及组成光电成像器件从成像原理上，可分为扫描型与非扫描性两类；从人的观察应用上，又可分为直视型和非直视型两类；按工作原理分，又可分为像管，摄像管和固体成像器件。
像管各种类型的变像管、像增强器的电子照相管的总称。
它将可见或非可见的辐射图像转换或增强为可直接观察或记录的图像。
其工作原理是将投射在光电阴极上的辐射图像转换为电子图像，电子光学系统将此图像尽可能真实地转移到荧光屏上产生一个增强的光学图像（如变像管和像增强器）或记录在对高速电子敏感的胶片上（如电子照相管）。
变像管一种把非可见（红外或紫外）辐射图像转换成可见光图像的器件。
图1a[变像管]变像管，它通常用于主动红外夜视中。
图1b[变像管] 为一种用于高速摄影的变像管。
像增强器一种将微弱的光学图像增强为高亮度的可见光图像的器件。
它广泛用于微光夜视中。
其光敏面通常采用钠钾铯锑多碱光电阴极。
获得高亮度增益的方式有级联和使用电子倍增器两种。
实现级联的方式也有两种：一种是在同一管壳内用薄的云母片作为支撑体，其两侧分别制作光电阴极和荧光屏,形成夹心倍增屏结构,以实现各级像管之间的耦合。
磁聚焦像增强器大都采用这种方式。
另一种是采用纤维光学面板将单个静电聚焦型像增强管耦合在一起，如纤维光学耦合三级级联像增强器，它通常称为第一代像增强器，如图2[ 纤维光学耦合三级级联像增强器]所示。
25/25毫米第一代像增强器的典型性能是：放大率=0.85，分辨率28线对/毫米，亮度增益5×10，等效背景照度2×10勒克斯。
在管内获得电子倍增的一条途径是在单级像增强管中插入电子倍增器，曾用过氯化钾薄膜，目前均使用微通道板电子倍增器,微通道板(MCP)是由数以百万计的微型通道电子倍增器的通道紧密排列而成的二维阵列器件。
光电子进入通道后，由于多次倍增过程，使电子急剧增多,在输出端可获得10～10的电子增益。
目前，微通道板的典型性能是：通道直径10～12微米,通道中心距15微米，长径比50,厚0.6毫米，加1 000伏电压，电子增益为10。
带有微通道板的像增强器通常称为第二代像增强器。
其突出优点是体积小、重量轻、增益可调、本身具有防强光作用,但噪声较大。
它有二种形式：一是薄片管,它把微通道板平行安置在靠得很近的光电阴极与荧光屏之间，从而形成双近贴像增强器；另一是倒像管，它类似通常单级像增强管，但在荧光屏前置一微通道板。
第二代倒像管的性能与第一代相接近。
如果在第二代薄片管中，光电阴极采用负电子亲和势发射材料，便构成所谓第三代像增强器。
这种光电阴极通常是III,V族化合物P型半导体单晶，由液相外延或汽相外延生成，然后在超高真空中清洁表面并用铯氧进行处理，使其真空能级位于半导体导带底之下，从而形成负电子亲和势。
它的突出优点是灵敏度高、光谱响应向长波阈延伸、光电子的能量分布集中和暗发射小。
目前第三代像增强器的典型水平为：灵敏度（透射式GaAs光电阴极）950微安／流明，分辨率30线对／毫米。
电子照相管一种用胶片直接记录电子图像的器件。
它一般采用匀强磁场聚焦，电子束加速电压为15～40千伏，用对高速电子敏感的底片记录。
其突出优点是图像无畸变、分辨率高（可达200线对／毫米）、动态范围大、灰雾和暗背景小，很适合于观测记录微弱天体，目前已在许多天文台中使用。
摄像管利用电子束对靶面扫描，把其上与光学图像相应的电荷潜像转换成一定形式的视频信号的器件的总称。
它通常在两种场合下工作:照度在200勒克斯以上（如广播与工业电视）和照度在10勒克斯以下（如微光电视）。
摄像管通常由移像段（或不用移像段）、靶与扫描段所组成。
其工作原理可归纳如下。
①图像的记录，移像段（其原理与像管相同）将光电阴极上的光电子图像转移到靶上（不用移像段时，直接将光学图像）变换成靶面上积累的电荷潜像。
②图像的读取，扫描段通过电子枪与偏转系统实现细电子束对靶面的扫描，将靶面上电荷潜像变换为视频信号输出。
由于摄像管中采用了电荷积累效应，故工作时，靶面某一像素上，电荷潜像的记录是在摄像的全过程中连续积累进行的，而图像的读取是在电子束扫描到这一像素的一瞬间完成的。
近代摄像管种类繁多，有五种基本类型：光导摄像管它使用具有光电导效应的靶。
工作时，扫描束在靶的背面形成一个负电位。
当光束被聚焦到光电导靶上时，靶的电导增加，便有附加的正电荷转移到靶背面，电子束扫描使它重新充电到负电位。
此充电电流即为信号电流，可以通过负载电阻及耦合电容转换为视频信号。
光导摄像管较为突出的例子是硫化锑光导摄像管、氧化铅光导摄像管和硒砷碲光导摄像管。
超正析像管移像段使光电子聚焦到高阻玻璃或氧化镁薄膜的靶表面。
靶发射的次级电子被位于靶前的网电极所收集，使靶形成正电荷区。
扫描电子束与靶复合后，剩余电子向着电子枪方向返回，信号由电子倍增器阳极输出，其幅值大小与光强成反比。
分流摄像管又称分流正析像管。
它是超正析像管的改进。
扫描电子束与靶面作用后产生两条性质不同的返回电子束：反射回程束与散射回程束，后者的电流大小与像素电位成正比，故在管内加入转向电极与分离电极，仅使散射回程束进入电子倍增器，输出信号幅值与光强成正比，信噪比较超正析像管高。
次级电子传导(SEC) 摄像管光电子通过移像段聚焦在很薄的低密度氯化钾靶上,大量次级电子被激发,并移向信号电极，使氯化钾中形成正电荷。
扫描电子束对此正电荷中和而形成信号电流，由信号电极输出。
硅电子倍增摄像管工作原理与次级电子传导摄像管相同，但靶是极薄的硅二极管阵列。
在高速光电子作用下，在N型区产生大量电子-空穴对,空穴向结区P型岛扩散，从而形成电位起伏的图像。
此外，尚有利用热（释）电效应的摄像管（见热探测器）。
固体成像器件各种自扫描像敏器件和电荷耦合摄像器件的总称。
其特点是无需扫描电子束而自行产生视频信号。
自扫描像敏器件有线阵和面阵之分。
寻址（面阵列）像敏器件利用接到每个像素上垂直线和水平线寻址光敏二极管(或光电导)阵列的某一光敏像素阵列，各像素相继产生随时间而变化的视频输出信号。
这在原理上虽然是行得通的，但在均匀性和信噪比上却遇到了很大的困难。
电荷耦合摄像器件用于摄像的电荷耦合器件(CCD)。
在P型或N型硅单晶衬底上生长一层厚度约为1 200埃的二氧化硅层，在此层上按一定次序淀积金属电极，形成金属-氧化物-半导体(MOS)结构,再加上输入端与输出端，便构成CCD 器件，如图5[电荷耦合器件]所示。
它与摄像管主要区别在于它把光电转换、信号贮存及读取三个部分集中在一个支承件上。
电荷耦合摄像器件有线阵与面阵二种，二者都是用光学系统把景物聚焦在器件表面。
由于光激发，在半导体内部产生电子-空穴对,其中少数载流子贮存在势阱中。
因为每一单元电极下所贮存的少数载流子的数目与光强成正比，从而把光学图像转化为电极下的电荷图像。
通过时钟脉冲电压有规律的变化，使注入的少数载流子作定向传输，最后在输出端输出，从而使图像转变为视频信号。
电荷耦合摄像器件具有一般电真空成像器件无可比拟的优点：如自扫描、大动态范围、高灵敏度、低噪声、对红外灵敏、无畸变、无滞后等;此外,封装密度高（超小型）、速度快、功率低、成本低、简单可靠。
故它是70年代以来受到普遍重视的一种新颖成像器件。
光电成像器件的应用光电成像器件利用光电效应，弥补了人眼在灵敏度、响应波段、细节的视见能力以及空间和时间上的局限等方面的不足。
特别是在医疗影像诊断领域，高质量的光电成像器件甚至决定了整个影像系统的水平。
光电成像器件自1931年，真空摄像管问世，发展至今以氧化铝和硒砷碲视为代表的技术已经发展成熟，在医疗领域得到广泛的应用。
而到1970年CCD固体摄像器件异军突起，以其高可靠性和寿命长的特点在医疗领域占据了优势地位。
CCD发展至今，在分辨率、灵敏度、暗电流、信噪比方面都有了较大突破，医学上对图像传感器的高分辨率、超密集等特殊要求，目前早已不是问题。
此外CCD不仅有传像功能，还有贮存功能。
可以由此制成数字化采集系统；CCD可接收的光波段很宽，能在微光下摄影。
这些为医学的图像显示带来了革命。
另外，由于光电探测器件对于很多非可见光也有探测能力，因此将探测期间与成像器件联合使用，同样能够帮助我们探测到一些肉眼无法观察的信号，这大大提高了我们探测侦查领域的能力。
当然光电成像技术在其他很多方面也都有应用，它出现在我们生活中的几乎所有地方，也同样出现在我们普通生活无法触及的领域，可以说是完全地覆盖了我们所拥有技术的每个领域。
光电成像器件的最新发展方向我们希望在未来光电成像技术能够更好地位人类所用，能带来更多更好的利益，因此光电技术任然在发展与进步中。
从技术层面讲，在以下几个方面我们还能找到其可提高的地方：1）提高分辨率技术发展要求现有的光电成像器件在尽量小的器件体积和面积下实现尽可能高的分辨率，在不考虑几何光学成像条件和波动光学衍射极限的情况下，要求将光电成像器件的传感单元尽量的小型化；2）增强动态范围，提升光电成像器件的灵敏度在现有的成像器件中，对光的动态范围捕捉往往不如传统的胶片感光方式；灵敏度在低照度的情况下也不能够满足使用需求；3）提高对颜色的还原能力现有的CCD采用并列的RGB三色传感元件实现彩色捕捉，但是由于传统方式制造的传感器中蓝色和绿色波段的传感器捕捉能力通常较弱，而放大过程中的信号处理不能够弥补这一缺陷，因而要求传感器做出这方面的提升；总的来说，光电成像乃至光电技术目前处在一个上升期，其对人类的贡献将不止于此，随着科学和社会的进步，人们将更加依赖光电技术，在未来这门技术将成为不可取代的。
