第7章光电成像器件-国防科学技术大学.PDFVIP

第 7 章 光电成像器件 前面第 3~6 章介绍的光电探测器是一类单元器件，主要用于“点源”探测；本章介绍的 光电成像器件 （Photoelectronic Imaging Devices ）也称为光电图像传感器，是一类能够输出图 像信息（图像或时序电信号）的阵列器件，主要用于“面源”探测。 根据成像方式的不同，光电成像器件可分为直视型和摄像型两大类[1]，如下所示：  变像管 直视型光电成像器件：像管  像增强器    光电发射型摄像管    电真空摄像管 光电导式摄像管（视像管）    光电成像器件摄像型光电成像器件 热释电摄像管 材   电荷耦合器件（CCD ） 固体摄像器件 CMOS 图像传感器    教   红外焦平面阵列（IRFPA）器件 其中，直视型光电成像器件本身具有图像的转换、增强、显示等功能部件和高真空管壳，通 常简称为像管，按主要功能的不同又分为变像管和像增强器两种，用于可以直接目视的仪器 子 中；摄像型光电成像器件本身的功能只是将二维空间的光强分布（光学图像）转换为一维时 序电信号，不直接输出图像（只有对时序电信号进行再处理后才可获得目标图像），按工作方 电 式和结构的不同又可分为电真空摄像管和固体摄像器件，用于摄像机系统中。 光电成像器件的应用领域很广。例如，微光夜视技术中常常利用像增强器；电视技术、 工件尺寸测量、产品外观检测、应力应变场的分析、机器人的眼睛、交通管理与指挥、数码 学 相机、军事运动目标的定位跟踪与姿态测量等则利用了摄像器件。 本章按如上分类法分别介绍像管、电真空摄像管和固体摄像器件中常见光电成像器件的 结构原理、主要特性参数及典型应用。由于像管和 CCD 的应用更为广泛，本章将重点讲述。 大 技7. 1 像管 像管是指可以将人眼不可见的或微弱的光学图象转换为人眼可以直接观察的图像的一类 电真空成像器件，它包括变像管和像增强器两种。其中变像管能够将人眼不可见的（红外、 科 紫外和 X 射线）光学图像转换为可见光图像，其主要功能是光谱变换；像增强器能够将微弱 的光学图像增强到亮度足够高的可见光图像（因此也称微光管），重点在于亮度增强。在实际 中，变像管和像增强器都具有光谱变换和图像增强的功能，结构也相似，所以统称为像管。 防 7. 1. 1 像管的结构和工作原理 国 像管由光电阴极、电子光学系统（也称为“电子透镜”）和荧光屏三个基本部分组成， 如图 7-1 （a ）所示。在实际应用中，像管的前、后部分别装配有光学成像物镜和观察目镜，