光电成像技术考点及解析

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、凝视、凝视中心:P31-32

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

气溶胶粒子:P91

云、雾、霾、霭：云由水滴和冰晶两种粒子组成，液态云滴的半径约为一到一百微米，冰晶尺寸稍大。雾由靠近地面漂浮在空中的机细小水滴或冰晶组成，是一种近地层的云。通常把水平能见度小于一千米的近地层水汽凝结物称为雾，能见度在一到十千米的雾称为轻雾和霭。由于人类活动排放的烟尘，或者海上产生的人力漂浮于大气中的固态气溶胶系统称为霾。（P91~92）

大气消光：P94

大气散射：P99

大气吸收：P96

大气能见度（能见距度）（P101）

大气透明度（P101）

电子透镜（P123倒数第三段）

光电子图像：由光电发射的斯托列托夫定律可知，饱和光电发射的光电子流密度与入射辐射通量密度成正比。因此，由入射辐射分布构成的图像的可以通过光阴极变换成由变换成由正比光电子流分布构成的图像。（P123）

亮度增益：像管在标准光源照射下，荧光屏上的光出射度M与入射到阴极面上的照度Ev成正比。即 GL=M/Ev（倍）在（P132页）

等效背景照度：使荧光屏上亮度等于暗背景亮度值时的光阴极面上的输入值。（P134）

畸变、像管分辨力、正电子亲和势、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：P185

磷光：P185

表面态：P146

微光夜视仪：P212

照明系统的光强分布:P224

成像系统的极限分辨力:P229~231

选通技术:243（底）~244

靶:P252(7.1节第二点)

惰性（上升惰性、衰减惰性）：P258底部

摄像管的分辨力：P263（7.2.3节）

动态范围：

靶网：

居里温度: 居里点也称居里温度或磁性转变点，是指材料可以在铁磁体和顺磁体之间改变的温度，即铁磁体从铁磁相转变成顺磁相的相变温度。

热释电靶的单畴化: 热释电摄像管在工作时，靶必须处于自发电极化的状态，即电极化的极轴方向应垂直于靶面。通常在制靶时及靶产生退极化时，都要进行单畴化，使之形成最大的自发电极化强度。 

ccd的开启电压;CCD开始产生沟道所需要的栅压就是开启电压。

ccd的转移效率界面态:界面态即界面陷阱电荷，主要是指Si-SiO2界面处处于禁带中的局部能级，它可在短时间与衬底半导体交换电荷，是表面复合和散射的主要成因，它主要是对表面沟道的CCD的转移效率产生重大影响。

“胖0”工作模式:用一定数量的基底电荷先将界面态填满，当信号电荷注入时，信号电荷被俘获的几率变小，而从界面态释放出来的电荷又可以跟上原来的电荷包。信号电荷包损失到界面态中去的电荷，可能与它从界面态得到的电荷相等，从而在一定程度上减少了界面态带来的影响。

光注入、电注入

二、几个重要效应

光电转换效应:是书上138页的光电子发射的三步

热释电:P281

三环效应:P195

mcp的电阻效应/充电效应:P203(1)/(2)

三、几个重要定理

朗伯辐射体：对于某些自身发射辐射的辐射源，其辐亮度与方向无关，即辐射源各方向的辐亮度不变，这类辐射源称为朗伯辐射体。

气溶胶粒子：大气中悬浮着大量固体和液体粒子，通常将半径小于几十微米的固体微粒叫做气溶胶粒子。

黑体辐射定律（共有四个定律）：[1]普朗克辐射定律：普朗克定律描述了黑体辐射的光谱分布规律，是黑体辐射理论的基础[2]斯蒂芬一 玻尔兹曼定律：表明黑体在单位面积上单位时间内辐射的总能量与黑体温度[3]T定律：单色辐射出射度最大值对应的波长m l [4]斯蒂芬-玻尔兹曼定律:表明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

波盖尔定律：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

斯托列托夫定律、爱因斯坦定律:P122

四、重要结构及其工作原理、特点

真视型光电成像器件的基本结构、工作原理：用于直接观察的仪器，器件本身具有图像的转换、增强及显示等部 分 电视型光电成像器件 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。获得 的电信号经过放大处理和传输等环节后，由显像装置还原输出二维空间的图像。 

非直视型（电视型）光电成像器件的。。： 只能完成摄像功能，不直接输出图像，又称非直视型光电成像器件。

人眼的结构及其图像形成过程：外层由角膜和巩膜组成。角膜是光线的入口。巩膜保护整个眼球。 中间层虹膜和脉络膜组成。虹膜中的瞳孔用来控制进入眼睛的光通量大小。人种不同，其颜色也各异。瞳孔后面的水晶体如同一个变焦距透镜，面的水晶体如同变焦透镜使景像始终聚焦于黄斑区。内层是视网膜，其表面有大量的感光细胞。 这些感光细胞按照形状分为可以两类：锥状细胞和杆状细胞。

大气的基本构成、结构特点：

像管的结构及其成像的物理过程：1） 像管的成像过程包括3个过程 A、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B、使电子图像聚焦成像并获得能量增强或数量倍增 C、将获得增强后的电子图像转换成可见的光学图像 （2）A过程：外广电效应、斯托列夫定律和爱因斯坦定律 B过程：利用的是电子在静电场或电磁复合场中运动规律来获得能量增强；或者利用微通道板中二次电子发射来增加电子流密度来进行图像增强 C过程：利用的是荧光屏上的发光材料可以将光电子动能转换成光能来显示光学图像 。

光阴极实现辐射图像光电转换的物理过程（光电发射过程）

电子光学系统的基本结构及其成像过程：

荧光屏的结构及其发光机理：一种电子（阴极）射线管，是电视接收机监视器重现图像的关键器件。它的主要作用是将发送端（电视台）摄像机摄取转换的电信号（图像信号）在接收端以亮度变化的形式重现在荧光屏上。为了高质量地重现图像，要求显像管屏幕尺寸要大，图像清晰度要高，荧光屏有足够的发光亮度。此外对不同用途的显像管有各种具体要求。

光学纤维面极的结构及其传输原理：光学纤维面板是基于光线的全反射原理进行传像的,由于光导纤维的芯料折射率高于皮料的折 射率,因此入射角小于全反射临界角的全部光线都只能在内芯中反射。所以每一根光导纤维能地传递光 线，且相互之间不串光。由大量光导纤维所组成的面板则可以传递一幅光学图像。[2]优点：光学纤维面板 又使像增强器获得以下优点:①增加了传递图像的传光效率;②提供了采用准球对称电子光学系统的可能性， 从而改善了像质;③可制成锥形光学纤维面板或光学纤维扭像器。

微通道板（mcp的结构及其电子图像倍增原理）：P196-198

MCP的结构:MCP的结构是由大量平行堆集的单通道电子倍增器组成的薄板。它实际上是一块通道内壁具有良好二次发射性能和一定导电性能的微细空心通道玻璃纤维面板。这些微通道的孔径为612µm。孔径距尽可能小，以求尽量减少非通孔的端面，端面上的开口面积比为55%—85%。通道的长度与孔径之比典型值为40。在MCP的两个端面镀有镍层，形成输入电极和输出电极。在MCP的外缘带有加固环。通常微通道不垂直于端面，具有7°—15°的斜角。

电子图像倍增原理

MCP是利用二次电子倍增性质来完成电子图像增强的。

微通道的入口端对着像管的光阴极，并位于电子光学系统的像面上，出口端对着荧光屏。微通道的两个端面电极上施加工作电压形成电场。高速光电子进入通道与内壁碰撞，由于通道内壁具有良好的二次电子倍增性质，入射电子得到倍增。重复这一过程直至倍增电子从通道出口端射出为止。如果取每次碰撞的二次倍增系数δ=2（通常δ=3），累计的碰撞次数为10时，则通道的总电子倍增值大于G=。由此可看出通道的电流增强作用是十分惊人的。MCP的各通道彼此隔离，因此，它可以将二维空间分布的电子流进行对应的增强，从而实现电子图像增强的目的。

主动红外成像系统结构及其成像过程:P211-212

主动红外成像系统主要部件包括红外照明光源，物镜，红外变像管（或具有红外延伸的像增强器）及目镜等。

工作波段在0.76—1.2µm的近红外光谱区，其长波限由变像管光阴极决定。红外照明光源发出的红外辐射照射景物场景，光学物镜将被场景反射回来的红外辐射成像在红外变像管的光阴极面上，形成场景的反射图像；变像管对场景图像进行光谱转换和亮度增强。最后在荧光屏上显示场景的可见光图像，人眼通过目镜观察增强的场景图像。

11050340夜视成像系统结:P213 6-2-1

摄像管的结构及其工作原理:P252  7-1-1

11050341光电导摄像管的。。。：P273  

热释电摄像管的。。。：P284

11050342电子的结构：P290  7.5.2

电子工作原理：P292  7.5.3

11050343mos电容器的结构：P298

mos电容器的电荷存储原理：P305

ccd的结构及其电荷传输原理：P308下、P309下

埋沟ccd（bccd）的结构及其工作原理：P315-317

线阵ccd的结构及其成像原理：P338-340

五、关键器件系统的性能参数

表征光电成像器件的性能参数、表征像管的性能参数

大气辐射传输过程:大气辐射传输是指电磁波在大气界质中的传播输送过程。这一过程中，由于辐射能与介质的相互作用而发生吸收和散射，同时大气也放射辐射。大气中吸收太阳辐射的主要成分是氧气、臭氧、水汽、二氧化碳、甲烷等，对长波辐射的主要吸收成分是水汽、二氧化碳和臭氧。

影响光电成像系统的因素:景物细节的辐射亮度（或单位面积的辐射强度）；景物细节对光电成像系统接受孔径的张角；景物细节与背景之间的辐射对比度。

mcp相关概念、微光成像系统的性能影响因素

摄像管主要性能参数、热释电靶。。。（相关）

表征ccd的物理性能参数：

1、CCD的开启电压Vth     （P320）

2、CCD的电荷负载能力（包括三个方面）     （P321）

（1）、三相CCD及多相CCD的存储能力（P321）

（2）、二相CCD的电荷存储能力（P321）

（3）、BCCD的存储能力（P332）

3、CCD的工作频率（两方面）   （P322）

     （1）、影响CCD工作的频率的下限因素（P323）

     （2）、影响CCD工作的频率的上限因素（P323）

4、转移效率   式8-73、8-74  （P323）

5、CCD噪声   （P332）

6、CCD的暗电流   （P335）

7、CCD的功耗   （P337）

六、其他

辐射源的辐射能量所集中的波段：

mcp的自饱和特性：

像管对直流高压电源的要求

受激辐射可见光的条件:P185受激辐射可见光的条件是电子跃迁的能级差必须与可见光光子的能量相同

七、计算

考试题型

一、术语解释15

二、选择题20

三、简述题35

四、计算题30

第一章29     4.5.6.7

第二章6 .9

第三章84   2.3.8.9.13.14

第四章106      1.6

第五章209     1.3.4.8.10

第六章244   1.3.5.24.26

第七章295   1.2.5.6.7.10.12.16.18

第八章366   1.2.4.6.7