第七章光电成像器件 - read.pdfVIP

第七章 光电成像器件 光电子技术 光电成像系统的结构 光源 光 光 光 信 信 信 信 信 号 号 号 号 号 物体 光学系统 光电摄像器件 传输介质 显示器 人眼 (信号源) (信号分析器) (信号变换器) 背 背 噪 噪 景 景 声 声 噪 噪 声 声 光电成像系统的基本组成 光电成像系统的基本组成 成像转换过程有四个方面的问题需要研究： 成像转换过程有四个方面的问题需要研究： 能量方面——物体、光学系统和接收器的光度学、 能量方面——物体、光学系统和接收器的光度学、 辐射度学性质，解决能否探测到目标的问题 辐射度学性质，解决能否探测到目标的问题 成像特性—— 能分辨的光信号在空间和时间方面 成像特性—— 能分辨的光信号在空间和时间方面 的细致程度，对多光谱成像还包括它的光谱分辨 的细致程度，对多光谱成像还包括它的光谱分辨 率 率 噪声方面——决定接收到的信号不稳定的程度或 噪声方面——决定接收到的信号不稳定的程度或 可靠性 可靠性 信息传递速率方面 信息传递速率方面 成像特性、噪声——信息传递问题，决定能被传 成像特性、噪声——信息传递问题，决定能被传 递的信息量大小 递的信息量大小 光电成像器件是光电成像系统的核心 光电成像器件是光电成像系统的核心 光电成像器件的发展 光电成像器件的发展 近年来，利用光电成像器件构成图像传感器 进行光学图像处理与图像测量已成为现代光 学仪器、现代测控技术的重要发展方向。它 广泛应用于遥感、遥测技术、图形图像测量 技术和监控工程等，成为现代科学技术的重 要组成部分。 1934年研制出光电像管，应用于时内外的广 播电视摄像。它的灵敏度相当低，要达到现在 图像信噪比的要求，需要不低于10000 lx的照 度，这是它的应用范围受到很大限制。 1947年超正析摄像管面世，使最低照度降至 2000 lx 。 1954年灵敏度较高的视像管投入市场。其成 本低，体积小，灵敏度和分辨率都较高，但不 是适用于高速场合和彩色应用。 1965年，氧化铅管成功代替正析摄像管，广 泛应用于彩色电视摄像机。它使彩色电视广 播摄像机的发展产生了一个飞跃。 1976年前后，又相继出现灵敏度更高，成本 更低的硒像管和硅靶管。 1970年，美国贝尔实验室发表电荷耦合器件 （CCD ）原理，从此光电成像器件的发展进 入了一个新的阶段——CCD 固体摄像器件的 发展阶段。 固体摄像器件 固体摄像器件 固体摄像器件的功能：把入射到传感器光敏面上按 空间分布的光强信息（可见光、红外辐射等），转 换为按时序串行输出的电信号—— 视频信号，而视 频信号能再现入射的光辐射图像 固体摄像器