光电成像原理复习指南(含答案)
光电成像原理与应用复习资料
光电成像原理与应⽤复习资料1、光电效应应按部位不同分为内光电效应和外光电效应，内光电效应包括（光电导）和（光伏效应）。
2、真空光电器件是⼀种基于（外光电）效应的器件，它包括（光电管）和（光电倍增管）。
3、光电导器件是基于半导体材料的（光电导）效应制成的，最典型的光电导器件是（光敏电阻）。
4、硅光电⼆极管在反偏置条件下的⼯作模式为（光电导），在零偏置条件下的⼯作模式为（光伏模式）。
5、变象管是⼀种能把各种（不可见）辐射图像转换成为（可见）图像的真空光电成像器件。
6、固体成像器件电荷转移通道主要有两⼤类，⼀类是（SCCD），另⼀类是（BCCD）。
7、光电技术室（光⼦技术）和（电⼦技术）相结合⽽形成的⼀门技术。
8、场致发光有（直流）、（交流）和结型三种形态。
9、常⽤的光电阴极有（正电⼦亲合势光电阴极）和（负电⼦亲合势光电阴极），正电⼦亲和势材料光电阴极有哪些（Ag-O-Cs,单碱锑化物，多碱锑化物）。
10、根据衬底材料的不同，硅光电⼆极管可分为（2DU）型和（2CU）型两种。
11、像增强器是⼀种能把（微弱）增强到可以使⼈眼直接观察的真空光电成像器件，因此也称为（微光管）。
12、光导纤维简称光纤，光纤有（纤芯）、（包层）及（外套）组成。
13、光源按光波在时间，空间上的相位特征可分为（相⼲）和（⾮相⼲）光源。
14、光纤的⾊散有材料⾊散、（波导⾊散）和（多模⾊散）。
15、光纤⾯板按传像性能分为（普通OFP）、（变放⼤率的锥形OFP）和（传递倒像的扭像器）。
16、光纤的数值孔径表达式为（），它是光纤的⼀个基本参数、它反映了光纤的（集光）能⼒。
17、真空光电器件是基于（外光电）效应的光电探测器，他的结构特点是有⼀个（真空管），其他元件都置于（真空管）。
18、根据衬底材料的不同，硅光电电池可分为（2DR）型和（2CR）型两种。
19、根据衬底材料的不同，硅光点⼆、三级管可分为（3DU）型和（3CU）型两种。
20、为了从数量上描述⼈眼对各种波长辐射能的相对敏感度，引⼊视见函数V（f）, 视见函数有（明视见函数）和（暗视见函数）。
光电成像原理复习指南(含答案)
复习指南注：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。
光电成像系统复习
光电成像系统基础理论第一章：1. 人眼视觉性能的局限性；(1)灵敏度的限制：光线很差时人的视觉能力很差；(2)分辨力的限制：没有足够的视角和对比度就难以辨识；(3)时间上的限制：变化过去的影像无法存留在视觉上；(4)空间上的限制：离开的空间人眼将无法观察；(5)光谱上的限制：人眼局限于电磁波的可见光区；因此，眼睛的直观视觉只能有条件地提供图像信息，为了突破人眼的限制催生了光电成像技术这门学科。
扩展视见光谱范围、视见灵敏度和时空限制。
2.光电成像系统的分类以及各自的工作方式；（1）直视型光电成像系统工作方式：①通过外光电效应将入射的辐射图像转换为电子图像；②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;③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。
（2）电视型光电成像系统工作方式：①接收二维的光学图像或热图像,②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时间的存储,③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.变像管与像增强器的异同。
变像管：接受非可见辐射图像的直视型光电成像器件：红外变像管、紫外变像管和X 射线变像管等。
共同特点：入射图像的光谱和出射图像的光谱完全不同，输出图像的光谱是可见光。
像增强器：接受微弱可见光图像的直视型光电成像器件：级联式像增强器、带微通道板的像增强器、负电子亲和势光阴极的像增强器等。
共同特点：输入的光学图像极其微弱，经器件内电子图像的能量增强和数量倍增后通过荧光屏输出可见光学图像。
第二章：1. 绝对视觉阈、阈值对比度、光谱灵敏度；人眼的绝对视觉阈所谓人眼的绝对视觉阈，是在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(用照度表示，单位lx)，在10-9数量级。
人眼的阈值对比度阈值对比度是指在一定背景下把目标鉴别出来所必须的目标在背景中的衬度(对比度C)。
C的倒数成为反衬灵敏度。
光电成像原理与技术答案
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15. 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220. 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。
光电成像原理与技术答案
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15. 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220. 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。
《光电成像导论》知识点复习(吐血推荐)
1，直接带隙材料和间接带隙材料（直接带隙半导体材料就是导带最小值（导带底）和满带最大值在k空间中同一位置。
电子要跃迁到导带上产生导电的电子和空穴（形成半满能带）只需要吸收能量。
）2，直接跃迁和间接跃迁3，什么是散射，原因4，光学的两个特殊角，全反射角和布鲁斯特角光由光密介质进入光疏介质时,当入射角θ增加到某种程度，会发生全反射。
折射角为90度所对应的入射角为临界角。
自然光在电介质界面上反射和折射时，一般情况下反射光和折射光都是部分偏振光，只有当入射角为某特定角时反射光才是线偏振光，其振动方向与入射面垂直，此特定角称为布儒斯特角或起偏角，用θb表示。
此规律称为布儒斯特定律。
光以布儒斯特角入射时，反射光与折射光互相垂直。
5，在迪拜长度后面那个，具体得翻书才能知道，好像是折射率的证明（p77）6，关于散射的应用题，给一个波长函数，有两个参数待定，然后给两组数据，求出两个参数，然后再给一个数据，求解。
不难，需要求导7，一个关于光吸收能量转化的应用题，给出一堆参数，根据能量守恒，需要知道一些常量，比如h，e等8，速率方程，教材最后一节内容，知道怎么列出的9，可见光范围380nm—760nm 10，光子频率能量范围本征吸收：本征吸收是指在价带和导带之间电子的跃迁产生与自由原子的线吸收谱相当的晶体吸收谱，它决定着半导体的光学性质.本征吸收最明显的特点是具有基本的吸收边（吸收系数陡峭增大的波长）这种由于电子由带与带之间的跃迁所形成的吸收过程称为本征吸收。
辐射复合：根据能量守恒原则，电子和空穴复合时应释放一定的能量，如果能量以光子的形式放出，这种复合称为辐射复合（Radiative Recombination）。
辐射复合可以是导带电子与价带的空穴直接复合，这种复合又称为直接辐射复合，是辐射复合中的主要形式。
此外辐射复合也可以通过复合中心进行。
在平衡态，载流子的产生率总与复合率相等。
辐射复合（Radiative Recombination）是等离子体中电子与离子碰撞的主要复合过程之一，它是光电离的逆过程，对等离子中电离平衡的建立和维持以及等离子体的辐射输运都起着重要作用。
《光电成像系统》习题集附答案
γ = tan ω ′
x = − f e′2 • SD • 10−3 ( mm)
⑧目镜出瞳距离 一般情况下，出瞳距离一般不小于 15mm ⑨目镜的出瞳直径
出瞳直径的确定原则上确保与眼睛瞳孔的耦合。 在暗适应条件下， 眼瞳直径最大约 为 7.6mm，因此，目镜的出瞳直径按 7～8mm 设计即可。
� 视距估算
③确定物镜视场光阑 Df 根据选定的物镜焦距和视场角要求， 在靠近光阴极的前面设置视场光阑， 光阑直径
D f = 2 fo′ tan ω = 21.9 mm
④确定物镜口径 D0 综合考虑能量和体积、重量等关系，参考现有的微光夜视仪的物镜，选取物镜的相 对孔径
Do f o′
=1 1.11
Do = 90mm
光电成像系统习题集
� 微光夜视成像系统总体设计
1. 系统设计目标 ①微光夜视光电成像系统受信噪比和光学系统性能的限制，总体性能涉及光学系统、 像 管以及与人眼的匹配等。 ②设计应根据系统应用的需求，寻求各种参数的最佳化。 2. 夜视光电成像系统性能限定 ①理想夜视系统的极限分辨角
⎡⎛ 2 ( S N ) ⎞ 2 ( 2 − C ) • e ⎛ 1 ⎞ 2 ⎤ 2 2 α 0 = α k + α t = ⎢⎜ +⎜ ⎟ ⎟ ⎥ DC ⎠ π L0τ 0ts ⎝ m0 f 0′ ⎠ ⎥ ⎢ ⎝ ⎣ ⎦
⑤确定目镜焦距 f0' 对于选用的像管，线放大率β＝1
γ=
β f o′ f e′
f e′ =
β f o′
100 = 25mm γ = 1× 4
⑥确定目镜视场角
tan ω ω′ = arctan(γ tanω) = arctan(4 tan 6.25� ) = 23.66�
光电成像原理及技术课后题答案
光电成像原理及技术课后题答案第⼀章5.光学成像系统与光电成像系统的成像过程各有什么特点？在光电成像系统性能评价⽅⾯通常从哪⼏⽅⾯考虑？答：a、两者都有光学元件并且其⽬的都是成像。
⽽区别是光电成像系统中多了光电装换器。
b、灵敏度的限制，夜间⽆照明时⼈的视觉能⼒很差；分辨⼒的限制，没有⾜够的视⾓和对⽐度就难以辨认；时间上的限制，变化过去的影像⽆法存留在视觉上；空间上的限制，隔开的空间⼈眼将⽆法观察；光谱上的限制，⼈眼只对电磁波谱中很窄的可见光区感兴趣。
6．反映光电成像系统光电转换能⼒的参数有哪些？表达形式有哪些？答：转换系数：输⼊物理量与输出物理量之间的依从关系。
在直视型光电成像器件⽤于增强可见光图像时，被定义为电镀增益G1，光电灵敏度：或者：8.怎样评价光电成像系统的光学性能？有哪些⽅法和描述⽅式？答，利⽤分辨⼒和光学传递函数来描述。
分辨⼒是以⼈眼作为接收器所判定的极限分辨⼒。
通常⽤光电成像系统在⼀定距离内能够分辨的等宽⿊⽩条纹来表⽰。
光学传递函数：输出图像频谱与输⼊图像频谱之⽐的函数。
对于具有线性及时间、空间不变性成像条件的光电成像过程，完全可以⽤光学传递函数来定量描述其成像特性。
第⼆章6.影响光电成像系统分辨景物细节的主要因素有哪些？答：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。
第三章13.根据物体的辐射发射率可见物体分为哪⼏种类型？答：根据辐射发射率的不同⼀般将辐射体分为三类：⿊体，=1；灰体，<1,与波长⽆关；选择体，<1且随波长和温度⽽变化。
14.试简述⿊体辐射的⼏个定律，并讨论其物理意义。
答：普朗克公式：普朗克公式描述了⿊体辐射的光谱分布规律，是⿊体理论的基础。
斯蒂芬-波尔滋蔓公式：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T的四次⽅成正⽐。
维恩位移定律：他表⽰当⿊体的温度升⾼时，其光谱辐射的峰值波长向短波⽅向移动。
光电成像原理与技术----总复习
光电成像技术的实现途径及应用 射线与X射线成像技术 射线成像技术 X射线成像技术
紫外成像技术 真空型紫外成像技术 紫外变像管 固体型紫外成像技术 紫外探测器
微光夜视技术
微光像增强器技术 像增强器、ICCD等 BCCD、EBCCD、EMCCD
近红外成像技术
真空型近红外成像技术 红外变像管 固体型近红外成像技术 CCD、红外探测器
光电转换器件作为光学成像系统图像接收器，构成光电成像系统， 该系统所涉及的理论知识和技术问题。光电转换器件是系统的核心
光电成像技术已深入到人们日常生活、国民经济、国防建设的各 个领域，是人类文明和发展的基本需要。
光电成像原理, P4
光电成像技术的意义和作用
信息获取是信息传输、处理、显示和存储的前 提，是人类认识客观世界的首要步骤。人类感知 世界首先靠自己的感觉器官，眼睛具有对信息并 行处理功能，它所获得的信息占总获得信息量的 80%以上。
固体成像器件
CCD成像器件
➢ 光敏面阵列、电荷耦 合转移电路构成的集 成块
图 3 IPX－VGA210－L型摄像机
帧/场转移面阵CCD摄像器件
光电成像原理, P27
固体成像器件
CMOS成像器件
➢ 光敏面阵列、二维移位寄 存器构成的集成块
1 光敏元阵列
CMOS像敏元阵列结构 1-垂直移位寄存器；2-水平移位寄存器； 3-水平扫描开关；4-垂直扫描开关；5-像 敏元阵列；6-信号线；7-像敏元。
出刚离去的飞机、坦克和人等所留下的热痕轮廓
计算机图像处理软件改善图像质量，且系统大都设置视频输出，便于通 过电视观察、录象和与通用视频计算机接口系统的连接。
作
探
用
测
距
《光电成像系统》习题集附答案
E 0 = 2 × 1 0 −2 lx
，
ρ 0 = 0 .1 ， ρ b = 0 .0 5
m
，
f o′ = 1 0 0
， n = 4
Do
f o ′ = 1 1 .1 1 ， τ 0 = 0 .9 ， H
= 2m
①由 E0 、r 0、 r b 计算目标及背景亮度 L0、Lb 及目标的对比度 c0。
L0 = ρ0 E0 π Lb = ρb E0 π c0 = ( L0 − Lb ) ( L0 + Lb ) = ( ρ0 − ρb ) ( ρ0 + ρb ) = 0.3
的多路时钟。 F 1 F 2
CCDB
2 5 6
25 5
25 2 4 5 3
2
1
F R
F F F F T 2 1 p 有五路时钟脉冲： ΦP、ΦT、Φ1、Φ2、ΦR 其中
CCD A
f Φ P = f ΦT
F p F T F 1
f Φ1 = f Φ 2
T Tp
f Φ R = 2 f Φ1 = 2 f Φ 2
1
2
③人眼与夜视成像系统的匹配
ms = mβ =
Cβ 2 (S N
)
π Lα ts ( 2 − C ) eG
3. 像管选择限定 ①极限分辨率、增益、等效背景噪声 ②输入窗的光谱匹配、输出窗后续应用模式 ③荧光屏光谱特性、发光效率、分辨率 ④调制传递函数 MTF ⑤信噪比、品质因素 4. 设计思路 ①按仪器用途、视距要求及成本造价等选择像管。 ②依据初步选定的像管技术指标、视距和观察等级等条件，初步拟定物镜、目镜等光学 系统参数，如焦距、相对孔径、视场角等。 ③全系统外形尺寸计算及整体布局设计。 ④修改设计，使总体性能达到预期状态。 5. 设计实例 设计一微光夜视仪，要求在星光照度 (约 10-3lx) 下识别 do=1000m 处高度约 H=2m 的 坦克。仪器视场角为 2ω=12.5° ，视放大率γ=4。 ①初选 按视距 1000m 和星光照度下识别坦克的要求，初步选用有效直径 (光阴极/荧光屏) 为 Dc=F 25/25 的第二代像管，其光阴极中心分辨率为 Nc=25lp/mm。 ②确定物镜焦距 f' A)根据视场，确定物镜焦距
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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.电荷耦合器件，简称CCD；自扫描光电二极管阵列，简称SSPD，又称MOS图像传感器4.什么是像管?由哪几部分组成?(P8第一段后部)器件本身具有图像的转换、增强及显示等部分，它的工作方式是：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。
这样的器件通常称为像管。
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。
5.像管的成像包括哪些物理过程?其相应的物理依据是什么?(P8第一段工作方式)（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6.什么是变像管?什么是像增强器?试比较二者的异同?(P8第三四段)答：[1]变像管：接收非可见辐射图像，如红外变像管等，特点是入射图像和出射图像的光谱不同。
[2]像增强器：接收微弱可见光辐射图像，如带有微通道板的像增强器等，特点是入射图像极其微弱，经过器件内部电子图像能量增强后通过荧光屏输出人眼能够正常观看的光学图像。
[3]异同、相同点：二者均属于直视型光电成像器件。
不同点：主要是二者工作波段不同，变像管主要完成图像的电磁波谱转换，像增强器主要完成图像的亮度增强。
7.表征光电成像器件性能的参数有哪几类?分别是什么?反映光电成像系统光电转换能力的参数有哪些？(P9 1.5第一段)答：表征光电转换特性灵敏度响应率、转换系数增益等。
表征时间响应特性惰性余辉、脉冲响应函数、瞬时调制传递函数等。
表征噪声特性噪声、噪声等效输入如输入功率等、信噪比等。
表征光学成像特性分辨力、光学传递函数等。
不同的光电成像器件需针对其工作原理确定具体的评价参数。
光电转换能力的参数：[1]转换系数（增益）[2]光电灵敏度（响应度）－峰值波长，截止波长8.光电成像系统通常包括哪几种噪声?(P14)答：主要包括：(1)散粒噪声(2)产生一复合噪声(3)温度噪声(4)热噪声(5)低频噪声(1/f 噪声)(6)介质损耗噪声(7)电荷藕合器件(CCD)的转移噪声9.人眼的视觉分为哪三种响应?明暗适应各指什么?(P31-32)答：[1]三种响应：明视觉、暗视觉、中介视觉。
人眼的明暗视觉适应分为明适应和暗适应[2]明适应：对视场亮度由暗突然到亮的适应,大约需要2~3 min [3]暗适应：对视场亮度由亮突然到暗的适应,暗适应通常需要45 min,充分暗适应则需要一个多小时。
10.何为人眼的绝对视觉阈、阈值对比度和光谱灵敏度?(P32-34)答：[1]人眼的绝对视觉阈：在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。
[2]阈值对比度：时间不限，使用双眼探测一个亮度大于背景亮度的圆盘，察觉概率为50%时，不同背景亮度下的对比度。
[3]光谱灵敏度（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）。
11.试述人眼的分辨力的定义及其特点各是什么?(P34-35)答：[1]定义：人眼能区分两发光点的最小角距离称为极限分辨角θ，其倒数为人眼分辨力。
[2]特点：眼睛的分辨力与很多因素有关,从内因分析,与眼睛的构造有关(此处不再讨论)。
从外因分析,主要是决定于目标的亮度与对比度,但眼睛会随外界条件的不同,自动进行适应,因而可得到不同的极限分辨角。
当背景亮度降低或对比度减小时,人眼的分辨力显著地降低。
于中央凹处人眼的分辨力最高,故人眼在观察物体时,总是在不断地运动以促使各个被观察的物体依次地落在中央凹处,使被观察物体看得最清楚。
12.简述下列定义: (1) 图像信噪比(P40-42,2-27相关); (2) 图像对比度(指的是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);(3)图像探测方程(P43下部)答:[1]图像信噪比:图像信号与噪声之比[2]图像对比度:指的是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。
[3]当关系式成立时，表明图像可探测到，反之将不能探测。
13.何为明视觉函数、暗视觉函数?(人眼在明亮/黑暗环境中，对不同波长可见光的视觉)人眼在不同环境下的敏感波长分别是多少?(明亮:555nm，黑暗:507nm)(P58)14.目标搜索的约翰逊准则把探测水平分为几个等级?(四个等级)各是怎么定义的?(P47表2-6)人眼的凝视时间和瞥见时间(P48下部倒数第二段)答：搜索时，人眼注视一点后迅速地移到另一点进行注视，这一过程称为扫视，固定的注视称为凝视，被凝视的点称为凝视中心，凝视时间称瞥见时间。
根据实验，通常人眼大约以每秒三点间断地移动，瞥见时间约为1/3 s 。
15.通常光辐射的波长范围可分为哪几个波段?红外区(近红外区、短波红外区、中波红外区、长波红外和远红外区)波长范围是多少?可见光区波长范围是什么?(P54)16.什么是辐射度量与光度量?试述辐射度量与光度量的联系和区别(P54-59)答：光辐射度量在历史上形成了辐射度学和光度学两套度量系统。
辐射度学：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。
关系：P59-P6017.根据物体的辐射发射率可将物体分为哪几种类型?哪种辐射体的辐射发射率与波长有关系，且随温度变化(P66中间)答：通常,依发射率与波长的关系,将地物分为三种类型。
[1]黑体或绝对黑体,其发射率ε=1,即黑体发射率对所有波长都是一个常数,并且等于1.[2]灰体,其发射率ε=常数＜1 （因吸收率α＜1）。
即灰体的发射率始终小于1,ε不随波长变化[3]选择性辐射体,其发射率随波长而变化,而且ε＜1 （因吸收率α也随波长而变化并且α＜1）。
18.试简述黑体辐射的几个定律，其物理意义是什么?(P67-68)公认的两物体间热力传导的基本法则是什么?(普朗克辐射定律)答：[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T 的四次方成正比[3]维恩位移定律：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19. 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: (6) 大气能见度：(7) 大气透明度: (8) 大气传递图数：(9)云、雾、轻雾、霭、霾和雾霾。
(1-3:P90-91，4:P95，5:P96，6-7:P101，8:P104中间，9请百度或见附)[1]气溶胶粒子:大气中悬浮着的半径小于几十微米的固体和及液体粒子。
[2]绝对湿度:单位体积空气中所含水蒸汽的质量,叫做空气的“绝对湿度”。
[3]相对湿度:空气中实际所含水蒸汽密度和同温度下饱和水蒸汽密度的百分比值,叫做空气的“相对湿度”。
[4]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[5]大气窗口:大气窗口是指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。
[6]大气传递函数:反映大气消光使目标与背景的对比度下降的程度。
右式中, K为地平天空亮度与背景亮度之比。
所以Tc是K和透过率τ的函数,与目标亮度无关。
附:云的解释：云是指停留大气层上的水滴或瓦斯或冰晶胶体的集合体。
源自百科词条雾的解释：在水汽充足、微风及大气层稳定的情况下，气温接近零点，相对湿度达到100%时，空气中的水汽便会凝结成细微的水滴悬浮于空中，使地面水平的能见度下降，这种天气现象称为雾。