光電探測器光電探測器光電成像器件微光夜瞄鏡

微光夜視眼鏡熱像儀光電成像器件微光夜瞄鏡微光夜視眼鏡熱像儀光電探測器：－－單元器件

“點源”探測，跟蹤制導等AIM-9M紅外制導導彈點擊圖片播放光電探測器：－－單元器件

光電成像器件：－－陣列器件

“面源”探測，目標識別等成像制導攻擊目標點擊圖片播放光電成像器件：－－陣列器件

第07章光電成像器件夜視儀輸出圖像信號：－－直視型光電成像器件第07章光電成像器件夜視儀輸出圖像信號：－－直視型光電成第07章光電成像器件輸出視頻信號：－－攝像型光電成像器件攝像頭第07章光電成像器件輸出視頻信號：－－攝像型光電成像器件第07章光電成像器件光電成像器件是一類能夠輸出圖像信息（圖像或視頻信號）的功能器件，也稱光電圖像傳感器。PhotoelectronicImagingDevices光電成像器件攝像型：直視型：像管變像管像增強管電真空攝像管固體攝像器件攝像管第07章光電成像器件光電成像器件是一類能夠輸出圖像信息（圖第07章光電成像器件7.1像管（變像管和像增強器）7.2電真空攝像管7.3固體成像器件第07章光電成像器件7.1像管（變像管和像增強器）77.1像管（變像管和像增強器）7.1.1像管基本結(jié)構(gòu)原理7.1.2變像管7.1.3像增強器7.1像管（變像管和像增強器）7.1.1像管基本結(jié)構(gòu)原理三個基本部分：光電變換部分電子光學部分電光變換部分7.1像管7.1.1像管基本結(jié)構(gòu)原理三個基本部分：光電變換部分電子光學部分電光變換部分7.1、光電陰極7.1像管7.1.1像管基本結(jié)構(gòu)原理2、電子光學系統(tǒng)

靜電系統(tǒng)、電磁復合系統(tǒng)3、熒光屏1、光電陰極7.1像管7.1.1像管基本結(jié)構(gòu)原理2、電子1、光譜響應特性和光譜匹配因數(shù)7.1像管7.1.2像管的主要特征參數(shù)光譜匹配積分靈敏度1、光譜響應特性和光譜匹配因數(shù)7.1像管7.1.2像管的2、增益特性7.1像管7.1.2像管的主要特征參數(shù)3、等效背景照度2、增益特性7.1像管7.1.2像管的主要特征參數(shù)3、等4、像管的成像特性1）放大率與畸變2）分辨率極限分辨率MTF7.1像管7.1.2像管的主要特征參數(shù)4、像管的成像特性7.1像管7.1.2像管的主要特征參數(shù)7.1.3變像管變像管

－－不可見光圖像

可見光圖像紅外夜視儀7.1像管7.1.3變像管變像管紅外夜視儀7.1像管7.1.2變像管基本變像方法直接變像（依光波長改變光電陰極材料）近紅外光像1.15μm紫外光像<0.32μm

7.1.2變像管基本變像方法直接變像近紅外光像紫外光7.1.2變像管基本變像方法紅外光像波長大于1.15μm間接變像（利用光電導技術(shù)）7.1.2變像管基本變像方法紅外光像間接變像7.1.2變像管基本變像方法紅外光像

1~4μm

間接變像（利用光電導技術(shù)）紅外光像電勢分布像電子流調(diào)制熒光屏成像7.1.2變像管基本變像方法紅外光像間接變像紅外光像基本變像方法導通截止選通式變像管

（導通和截止可控）基本變像方法導通截止選通式變像管

（導通和截止可控）基本變像方法選通式變像管

（導通和截止可控）激光脈沖輻射圖像控制柵電壓波形熒光屏圖像提高圖像對比度同步工作基本變像方法選通式變像管

（導通和截止可控）激光脈沖輻射圖基本變像方法選通式變像管

（導通和截止可控）討論：強光保護的可行性導通截止基本變像方法選通式變像管

（導通和截止可控）討論：強光保護7.1像管（變像管和像增強器）7.1.1像管基本結(jié)構(gòu)原理7.1.2變像管7.1.3像增強器7.1像管（變像管和像增強器）7.1.1像管基本結(jié)構(gòu)原理7.1像管像增強器

－－亮度低圖像

亮度高圖像微光夜瞄鏡7.1.3像增強器

7.1像管像增強器微光夜瞄鏡7.1.3像增強器

7.1.3像增強器1、級聯(lián)式圖像增強器2、微通道板式圖象增強器三、變像管7.1.3像增強器1、級聯(lián)式圖像增強器2、微通道板1、級聯(lián)式圖像增強器三級級聯(lián)像增強器結(jié)構(gòu)示意圖亮度增益可達105體積大、重量重、防強光能力差。7.1.3像增強器1、級聯(lián)式圖像增強器三級級聯(lián)像增強器結(jié)構(gòu)示意圖亮度增益可達2、微通道板式圖象增強器結(jié)構(gòu)原理：7.1.3像增強器MicroChannelPlate，簡稱MCP2、微通道板式圖象增強器結(jié)構(gòu)原理：7.1.3像增強器Micr2、微通道板式圖象增強器7.1.3像增強器MicroChannelPlate，簡稱MCP

優(yōu)點：設有電子光學系統(tǒng)，整管可以做得很短

散焦：微管直徑只有十幾微米MCP光電倍增管（多通道）2、微通道板式圖象增強器7.1.3像增強器MicroCha2、微通道板式圖象增強器7.1.3像增強器用PMT探測生物超微弱發(fā)光～千個光子/S·cm2

同步單光子技術(shù)探測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡圖2、微通道板式圖象增強器7.1.3像增強器用PMT探測生2、微通道板式圖象增強器7.1.3像增強器用MCPPMT探測成像--同時獲得有機體超微弱發(fā)光強度的時間和空間信息超微弱發(fā)光圖的探測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡圖2、微通道板式圖象增強器7.1.3像增強器用MCPPMT探像管（變像管和像增強器）像增強器總結(jié)：7.1像管紫外光像X射線像紅外光像微弱光像（微通道板）光敏面熒光屏可見光像像管（變像管和像增強器）像增強器總結(jié)：7.1目前技術(shù)狀況：－－第三代像增強器微通道板＋負電子親和勢光電陰極光度學靈敏度：3000μA/lm輻射度學靈敏度：100mA/W（波長0.85μm）亮度增益：1×104cd/(m2·lx)分辨率：36lp/mm2、微通道板式圖象增強器7.1.4像增強器目前技術(shù)狀況：－－第三代像增強器微通道板＋負電子親和勢光目前技術(shù)狀況：－－第四代像增強器在第三代像增強器的基礎上，通過進一步改進微通道板的性能，或者利用門控電源技術(shù)，提高像增強器的分辨率、信噪比等性能參數(shù)。它們分別屬于超三代和第四代像增強器。2、微通道板式圖象增強器7.1.5像增強器目前技術(shù)狀況：－－第四代像增強器在第三代像增強器的基礎上，變像管和像增強器

－－在軍事上的應用1.主動紅外夜視儀7.1像管變像管和像增強器

－－在軍事上的應用1.變像管和像增強器

－－在軍事上的應用2.微光夜視儀（10－5lx）7.1像管變像管和像增強器

－－在軍事上的應用2.微光圖像亮度增強夜天微光目標像像增強器夜視儀熒光屏圖象與普通電視屏幕圖像的亮度相當

增強約5萬倍10-5lx7.1像管35.微光圖像亮度增強夜天微光目標像像增強器夜視儀熒光屏圖象與微光夜視儀

目標光電陰極

微光像增強管熒光屏7.1像管36.微光夜視儀目標光電陰極微光像增強管熒光屏7.1微光夜視器材微光夜瞄鏡

7.1像管手持式觀察鏡微光夜視眼鏡37.微光夜視器材微光夜瞄鏡7.1像管手持式觀微光夜視器材裝有微光瞄準鏡的新5.8毫米班用機槍7.1像管38.微光夜視器材裝有微光瞄準鏡的7.1像管38.微光夜視儀的觀察效果可見的目標圖像不易見的目標圖像7.1像管微光夜視儀的觀察效果可見的目標圖像不易見的目標圖像7.1①受強光照射時，屏幕圖像出現(xiàn)面積較大的暈斑。微光像增強技術(shù)的局限性②有效作用距離較短（~300米）。③觀測效果依賴夜天微光“照明”，光夜視儀不能在“全黑”環(huán)境清晰成像。7.1像管40.①受強光照射時，屏幕圖像出現(xiàn)面積較大的暈斑。微光像增強技術(shù)第07章光電成像器件夜視儀輸出圖像信號：－－直視型光電成像器件第07章光電成像器件夜視儀輸出圖像信號：－－直視型光電成第07章光電成像器件輸出視頻信號：－－攝像型光電成像器件攝像頭第07章光電成像器件輸出視頻信號：－－攝像型光電成像器件第07章光電成像器件攝像型：直視型：變像管像增強管電真空攝像管固體攝像器件隨著半導體微電子集成電路技術(shù)發(fā)展，CCD等典型固體攝像器件逐步成為攝像器件領(lǐng)域的主流器件。第07章光電成像器件攝像型：直視型：變像管像增強管電真空第07章光電成像器件7.1像管（變像管和像增強器）7.2電真空攝像管7.3固體成像器件第07章光電成像器件7.1像管（變像管和像增強器）7攝像頭7.2電真空攝像管二維光學圖像一維時序電信號還原二維光學圖像例：電視監(jiān)控系統(tǒng)傳輸和接收規(guī)則－－電視制式按照電視制式輸出的一維時序電信號稱為視頻信號攝像頭7.2電真空攝像管二維光學圖像一維時序電信號還原二攝像頭攝像是將空間分布的光學圖像信號轉(zhuǎn)換為一維時間變化的視頻信號的過程，完成這一過程的功能器件稱為攝像器件。7.2電真空攝像管攝像頭攝像是將空間分布的光學圖像信號轉(zhuǎn)換為一維時間變化的視頻7.2電真空攝像管7.2.1電視制式7.2.2電真空攝像管的結(jié)構(gòu)原理7.2電真空攝像管7.2.1電視制式7.2.2電真空攝像7.2電真空攝像管7.2.1電視制式1.掃描2.視頻信號3.我國電視標準7.2電真空攝像管7.2.1電視制式1.掃描2.視1.掃描光電圖像將光電圖像分割為很多細小的單元，稱為像素7.2.1電視制式－－圖像的分割與象素1.掃描光電圖像將光電圖像分割為很多細小的單元，稱為像1.掃描電信號光電圖像按一定規(guī)律依次將圖像中的每一像素的電（電荷）信號讀出的過程，稱為掃描。－－圖像的分割與象素7.2.1電視制式1.掃描電信號光電圖像按一定規(guī)律依次將圖像中的每一像素一幀：一行掃描點從起始點出發(fā)再次回到該點，輸出的全部圖像信息稱為一幀。1.掃描－－行、幀7.2.1電視制式一幀：一行掃描點從起始點出發(fā)再次回到該點，輸出的全部圖像信息隔行掃描方式逐行掃描方式1.掃描－－兩種掃描方式7.2.1電視制式隔行掃描方式逐行掃描方式1.掃描－－兩種掃描方式7.逐行掃描方式根據(jù)視人眼覺時間特性，無閃爍顯示活動圖象要高于48次/秒刷新速率幀頻：50Hz行數(shù)：625行頻：降低行頻閃爍感？隔行掃描方式1.掃描－－兩種掃描方式7.2.1電視制式逐行掃描方式根據(jù)視人眼覺時間特性，無閃爍顯示活動圖象要高于4隔行掃描方式一幀分為兩場－－奇數(shù)場－－偶數(shù)場1352467.2.1電視制式隔行掃描方式一幀分為兩場－－奇數(shù)場－－偶數(shù)場1352467.隔行掃描方式根據(jù)視覺時間特性，無閃爍地顯示活動圖象要高于48次/秒的刷新速率場頻：50Hz幀頻：25Hz－－無閃爍－降低行頻7.2.1電視制式隔行掃描方式根據(jù)視覺時間特性，無閃爍地顯示活動圖象要高于48隔行掃描方式逐行掃描方式－高清晰成像測量系統(tǒng)－工業(yè)民用電視系統(tǒng)1.掃描－－兩種掃描方式7.2.1電視制式隔行掃描方式逐行掃描方式－高清晰成像測量系統(tǒng)－工業(yè)民用電視系－－正程和逆程行正程場正程顯示信息行逆程場逆程消隱1.掃描7.2.1電視制式－－正程和逆程行正程場正程顯示行逆程場逆程消隱1.2.視頻信號行正程（信息）行逆程（消隱）行信號波形一行視頻信號行同步7.2.1電視制式2.視頻信號行正程（信息）行逆程（消隱）行信號波形一行2.視頻信號場正程（信息）場逆程（消隱）場信號波形一場視頻信號場同步7.2.1電視制式2.視頻信號場正程（信息）場逆程（消隱）場信號波形一場3.我國電視標準

我國電視標準采用PAL制：場頻fv=50Hz，幀頻fZ=25Hz；隔行掃描，每幀625行；場周期TV=20ms；行周期TH=64s；視頻信號帶寬BW=6MHzPAL－－德國NTSC－－美國7.2.1電視制式3.我國電視標準我國電視標準采用PAL制：PAL－－德國7.2電真空攝像管一、電視制式小結(jié)1.掃描3.我國電視標準

隔行掃描場頻50Hz逐行掃描

隔行掃描行幀場625行/幀正程

逆程－PAL制2.視頻信號

信息信號同步脈沖消隱脈沖7.2電真空攝像管一、電視制式小結(jié)1.掃描3.我國7.2電真空攝像管7.2.1電視制式7.2.2電真空攝像管的結(jié)構(gòu)原理7.2電真空攝像管7.2.1電視制式7.2.2電真空攝像7.2.2電真空攝像管結(jié)構(gòu)原理光電轉(zhuǎn)換信號存儲掃描輸出－－光電導式/熱釋電攝像管1.三個基本功能7.2電真空攝像管光像電子槍利用電子槍發(fā)射出來的電子束依次掃描靶面各像素，將靶面的電荷（或電勢）圖像有序地轉(zhuǎn)變成視頻信號輸出，這就完成了掃描輸出的功能。63.7.2.2電真空攝像管結(jié)構(gòu)原理光電轉(zhuǎn)換信號存儲掃描輸出－－－－加速電極－－聚焦電極－－聚焦線圈－－偏轉(zhuǎn)線圈－－燈絲－－熱陰極－－控制柵極掃描輸出2.電子束掃描輸出7.2.2電真空攝像管結(jié)構(gòu)原理64.－－加速電極－－偏轉(zhuǎn)線圈－－燈絲掃描輸出2.電子束掃描輸2.電子束掃描輸出水平偏轉(zhuǎn)線圈垂直偏轉(zhuǎn)線圈－－行掃描－－場掃描消隱脈沖控制柵極逆程電子束截止7.2.2電真空攝像管結(jié)構(gòu)原理65.2.電子束掃描輸出水平偏轉(zhuǎn)線圈垂直偏轉(zhuǎn)線圈－－行掃描－2.電子束掃描輸出－－燈絲－－熱陰極－－控制柵極－－加速電極－－聚焦電極－－聚焦線圈－－偏轉(zhuǎn)線圈電真空攝像管由于其重量和體積的限制，其研究與發(fā)展已經(jīng)告一段落，它正逐步被固體攝像器件所代替。7.2.2電真空攝像管結(jié)構(gòu)原理66.2.電子束掃描輸出－－燈絲電真空攝像管由于其重量和體第07章光電成像器件7.1像管（變像管和像增強器）7.2電真空攝像管7.3固體成像器件第07章光電成像器件7.1像管（變像管和像增強器）77.3固體成像器件CCD攝像器件CMOS圖像傳感器體積小，重量輕，工作電壓和功耗都很低；耐沖擊性能好，可靠性高，壽命長，······7.3固體成像器件CCD攝像器件CMOS圖像傳感器體積小7.3固體成像器件WillardS.Boyle

GeorgeElwoodSmith7.3固體成像器件WillardS.BoyleGe7.3固體成像器件7.3固體成像器件7.3固體成像器件7.3.1電荷耦合器件（CCD器件）7.3.2CMOS圖像傳感器7.3.3紅外焦平面陣列器件（IRFPA）7.3固體成像器件7.3.1電荷耦合器件（CCD器7.3.1電荷耦合器件（CCD器件）ChargeCoupledDevice簡稱CCD1.CCD的結(jié)構(gòu)與工作原理2.CCD的主要特性參數(shù)3.CCD攝像器件7.3.1電荷耦合器件（CCD器件）ChargeCoCCD電荷存儲電荷轉(zhuǎn)移電荷注入電荷輸出7.3.1電荷耦合器件1.CCD的結(jié)構(gòu)與工作原理CCD電荷存儲電荷轉(zhuǎn)移電荷注入電荷輸出7.3.1電荷耦合7.3.1電荷耦合器件1.CCD的結(jié)構(gòu)與工作原理7.3.1電荷耦合器件1.CCD的結(jié)構(gòu)與工作原理1.CCD的結(jié)構(gòu)與工作原理1)CCD單元結(jié)構(gòu)由多個像素組成線陣,金屬柵極是分立的，氧化物與半導體是連續(xù)的PMOS結(jié)構(gòu)單元－像素1.CCD的結(jié)構(gòu)與工作原理1)CCD單元結(jié)構(gòu)由多個像素組基本名詞：勢阱1.CCD單元結(jié)構(gòu)勢阱施加正電壓空穴耗盡區(qū)電子的“陷阱”基本名詞：勢阱1.CCD單元結(jié)構(gòu)勢阱施加正電基本名詞：勢阱柵極正向電壓增加時，勢阱變深。－－改變UG，調(diào)節(jié)勢阱深度1.CCD的結(jié)構(gòu)與工作原理77.基本名詞：勢阱柵極正向電壓增加時，勢阱變深。－－改變UG2)電荷包的注入（光注入、電注入）光注入：電子－－信號電荷（包）產(chǎn)生電子－空穴對空穴－－柵極電壓排斥1.CCD的結(jié)構(gòu)與工作原理2)電荷包的注入（光注入、電注入）光注入：電子產(chǎn)生電子2)電荷包的注入（光注入、電注入）光注入：產(chǎn)生電子－空穴對1.CCD的結(jié)構(gòu)與工作原理正面、背面SiliconDioxideThinnedSiliconSiliconIncomingLightIncomingLightPolysiliconGateFront

BackSilicon2)電荷包的注入（光注入、電注入）光注入：產(chǎn)生電子－空3)電荷包的存儲存儲電荷P單元最大存儲信息電荷量：1.CCD的結(jié)構(gòu)與工作原理3)電荷包的存儲存儲電荷P單元最大存儲信息電荷量：1.C4)電荷包的轉(zhuǎn)移三相時鐘脈沖電壓按組（相）加到CCD各電極上1.CCD的結(jié)構(gòu)與工作原理4)電荷包的轉(zhuǎn)移三相時鐘脈沖電壓按組（相）加到CCD各電極上4)電荷包的轉(zhuǎn)移

基本思想：－－調(diào)節(jié)勢阱深度－－利用勢阱耦合勢阱耦合1.CCD的結(jié)構(gòu)與工作原理4)電荷包的轉(zhuǎn)移基本思想：－－調(diào)節(jié)勢阱深度勢L3VisionTechnology

HowthegainprocessworksThechargemultiplicationelementsL3VisionTechnology

HowthegaCCDFundamentalsCCDFundamentalsCCDFundamentalsCCDFundamentalsCCDFundamentalsCCDFundamentalsCCDFundamentalsCCDFundamentalsSerialRegisterPreamplifierOutputNodeActiveArrayFullFrameCCDFundamentalsSerialRegisterPreamplifierOutSerialRegisterPreamplifierOutputNodeActiveArrayCCDFundamentalsSerialRegisterPreamplifierOutSerialRegisterPreamplifierOutputNodeActiveArrayCCDFundamentalsSerialRegisterPreamplifierOutSerialRegisterPreamplifierOutputNodeActiveArrayADCCCDFundamentalsSerialRegisterPreamplifierOutSerialRegisterPreamplifierOutputNodeActiveArrayCCDFundamentalsSerialRegisterPreamplifierOutSerialRegisterPreamplifierOutputNodeActiveArrayADCCCDFundamentalsSerialRegisterPreamplifierOutSerialRegisterPreamplifierOutputNodeActiveArrayCCDFundamentalsSerialRegisterPreamplifierOutADCSerialRegisterPreamplifierOutputNodeActiveArrayCCDFundamentalsADCSerialRegisterPreamplifierSerialRegisterPreamplifierOutputNodeActiveArrayCCDFundamentalsSerialRegisterPreamplifierOutADCSerialRegisterPreamplifierOutputNodeActiveArrayCCDFundamentalsADCSerialRegisterPreamplifierSerialRegisterPreamplifierOutputNodeActiveArrayCCDFundamentalsSerialRegisterPreamplifierOut5)電荷包的輸出電流輸出方式：襯底P和N+區(qū)構(gòu)成輸出二極管（反偏壓）反偏二極管1.CCD的結(jié)構(gòu)與工作原理5)電荷包的輸出電流輸出方式：襯底P和N+區(qū)構(gòu)成輸出二極5)電荷包的輸出電流輸出方式：襯底P和N+區(qū)構(gòu)成輸出二極管（反偏壓）復位脈沖RS10－>2V5V1.CCD的結(jié)構(gòu)與工作原理5)電荷包的輸出電流輸出方式：襯底P和N+區(qū)構(gòu)成輸出二極CCD電荷存儲電荷轉(zhuǎn)移電荷注入電荷輸出7.3.1電荷耦合器件1.CCD的結(jié)構(gòu)與工作原理小結(jié)：CCD電荷存儲電荷轉(zhuǎn)移電荷注入電荷輸出7.3.1電荷耦合7.3.1電荷耦合器件1.CCD的結(jié)構(gòu)與工作原理為什么稱為電荷耦合器件？電荷－－器件中的信息是以電荷形式出現(xiàn)的，不同于其他探測器的“電流”或“電壓”耦合－－器件內(nèi)部信息的傳遞是通過勢阱的藕合完成的，完全不同于電子槍的“掃描輸出”形式7.3.1電荷耦合器件1.CCD的結(jié)構(gòu)與工作原理為什么7.3.1電荷耦合器件（CCD器件）ChargeCoupledDevie簡稱CCD1.CCD的結(jié)構(gòu)與工作原理2.CCD的特性參數(shù)3.CCD攝像器件7.3.1電荷耦合器件（CCD器件）ChargeCo7.3.1電荷耦合器件2.CCD的主要特性參數(shù)1.轉(zhuǎn)移效率，損耗率2.暗電流3.靈敏度和量子效率4.光譜響應特性5.CCD噪聲6.分辨率7.工作頻率8.動態(tài)范圍7.3.1電荷耦合器件2.CCD的主要特性參數(shù)1.轉(zhuǎn)7.3.1電荷耦合器件2.CCD的特性參數(shù)1)轉(zhuǎn)移效率，損耗率

η總=ηn

例：η=0.999，二相1024器件，η總<13%預先輸入一定的背景電荷，零信號也有一定電荷－－“胖零”技術(shù)。7.3.1電荷耦合器件2.CCD的特性參數(shù)1)轉(zhuǎn)移效7.3.1電荷耦合器件2.CCD的特性參數(shù)2)暗電流

來源：1、襯底熱激發(fā)2、耗盡區(qū)產(chǎn)生-復合中心熱激發(fā)3、載流子熱擴散4、界面處產(chǎn)生-復合中心熱激發(fā)

抑制措施：1、縮短信號電荷的存儲與轉(zhuǎn)移時間2、制冷法7.3.1電荷耦合器件2.CCD的特性參數(shù)2)暗電流7.3.1電荷耦合器件2.CCD的特性參數(shù)3)靈敏度和量子效率4)光譜響應和光電特性本征硅：0.4~1.5um，峰值波長：0.8um光電特性：弱光下線性7.3.1電荷耦合器件2.CCD的特性參數(shù)3)靈敏度7.3.1電荷耦合器件2.CCD的特性參數(shù)5)CCD噪聲散粒噪聲、轉(zhuǎn)移噪聲、熱噪聲（毫伏）6)分辨率像素間距調(diào)制傳遞函數(shù)（MTF1、MTFD、MTFT）一定尺寸內(nèi)的像素7.3.1電荷耦合器件2.CCD的特性參數(shù)5)CCD7.3.1電荷耦合器件二、CCD的特性參數(shù)7)驅(qū)動頻率下限——熱生載流子影響少數(shù)載流子平均壽命上限——電荷來不及轉(zhuǎn)移電荷從一個電極轉(zhuǎn)移到另一個電極的固有時間7.3.1電荷耦合器件二、CCD的特性參數(shù)7)驅(qū)動頻7.3.1電荷耦合器件2.CCD的特性參數(shù)8)動態(tài)范圍勢阱中可以存儲的最大電荷量——工作范圍7.3.1電荷耦合器件2.CCD的特性參數(shù)8)動態(tài)范7.3.1電荷耦合器件（CCD器件）ChargeCoupledDevie簡稱CCD1.CCD的結(jié)構(gòu)與工作原理2.CCD的特性參數(shù)3.CCD攝像器件7.3.1電荷耦合器件（CCD器件）ChargeCo3.CCD攝像器件7.3.1電荷耦合器件2048×2048面陣CCD5000像元線陣CCD1.三相單溝道線陣CCD2.雙溝道線陣CCD3.面陣CCD攝像器件

3.CCD攝像器件7.3.1電荷耦合器件2048×1)三相單溝道線陣CCD

放大器結(jié)構(gòu)：轉(zhuǎn)移柵光敏區(qū)CCD移位寄存器3.CCD攝像器件1)三相單溝道線陣CCD放大器結(jié)構(gòu)：轉(zhuǎn)移柵光敏區(qū)CCD放大器工作過程：光敏區(qū)轉(zhuǎn)移柵移位寄存器1)三相單溝道線陣CCD

3.CCD攝像器件放大器工作過程：光敏區(qū)轉(zhuǎn)移柵移位1)三相單溝放大器工作過程：光敏區(qū)轉(zhuǎn)移柵移位寄存器三相時鐘脈沖視頻信號輸出1)三相單溝道線陣CCD

3.CCD攝像器件放大器工作過程：光敏區(qū)轉(zhuǎn)移柵移位三相時鐘脈沖視頻信號輸出結(jié)構(gòu)：兩列移位寄存器2)雙溝道線陣CCD

3.CCD攝像器件優(yōu)點：轉(zhuǎn)移次數(shù)減少一半，總轉(zhuǎn)移效率提高缺點：奇偶輸出信號的不均勻性結(jié)構(gòu)：兩列移位寄存器2)雙溝道線陣CCD3.CCD攝像3)面陣CCD攝像器件

幀轉(zhuǎn)移面陣CCD結(jié)構(gòu)：成像區(qū)暫存區(qū)水平讀出寄存器3.CCD攝像器件3)面陣CCD攝像器件幀轉(zhuǎn)移面陣CCD結(jié)構(gòu)：成像區(qū)成像區(qū)暫存區(qū)場正程期間：場逆程期間：光學圖像電荷包圖像電荷包圖像3)面陣CCD攝像器件

成像區(qū)暫存區(qū)場正程期間：場逆程期間：光學圖像電荷包圖暫存區(qū)場正程期間：水平讀出寄存器行逆程期間行正程期間電荷包圖像3)面陣CCD攝像器件

暫存區(qū)場正程期間：水平讀出行逆程期間行正程期間電暫存區(qū)場正程期間：水平讀出寄存器行逆程期間暫存區(qū)的信號電荷產(chǎn)生一行平移行正程期間電荷包圖像3)面陣CCD攝像器件

暫存區(qū)場正程期間：水平讀出行逆程期間暫存區(qū)的信號電暫存區(qū)場正程期間：水平讀出寄存器行逆程期間行正程期間電荷包圖像水平讀出寄存器輸出一行視頻信號3)面陣CCD攝像器件

暫存區(qū)場正程期間：水平讀出行逆程期間行正程期間電暫存區(qū)場正程期間：水平讀出寄存器行逆程期間暫存區(qū)的信號電荷產(chǎn)生一行平移行正程期間電荷包圖像3)面陣CCD攝像器件

暫存區(qū)場正程期間：水平讀出行逆程期間暫存區(qū)的信號電暫存區(qū)場正程期間：水平讀出寄存器行逆程期間行正程期間電荷包圖像水平讀出寄存器輸出一行視頻信號3)面陣CCD攝像器件

暫存區(qū)場正程期間：水平讀出行逆程期間行正程期間電暫存區(qū)場正程期間：水平讀出寄存器行逆程期間行正程期間電荷包圖像暫存區(qū)的信號電荷產(chǎn)生一行平移3)面陣CCD攝像器件

暫存區(qū)場正程期間：水平讀出行逆程期間行正程期間電暫存區(qū)場正程結(jié)束時水平讀出寄存器行逆程期間行正程期間電荷包圖像水平讀出寄存器輸出一行視頻信號3)面陣CCD攝像器件

暫存區(qū)場正程結(jié)束時水平讀出行逆程期間行正程期間電工作過程：3.面陣CCD攝像器件（小結(jié)）

3.CCD攝像器件成像區(qū)暫存區(qū)水平讀出寄存器場正程場逆程行逆程行正程結(jié)構(gòu)：圖像－>電荷成像區(qū)－>暫存區(qū)場正程電荷平移輸出信號工作過程：3.面陣CCD攝像器件（小結(jié)）3.CCD攝CCD攝像器件掃描輸出的特點CCD攝像管－－微電子電路按規(guī)律發(fā)出脈沖掃描輸出電信號微電子電路脈沖信號光敏區(qū)暫存區(qū)輸出端3.CCD攝像器件－－自掃描CCD攝像器件掃描輸出的特點CCD攝像管微電子電路脈沖信號光電真空攝像器件掃描輸出的特點電真空攝像管－－電子槍按規(guī)律偏轉(zhuǎn)電子束掃描輸出電信號電子槍3.CCD攝像器件電真空攝像器件掃描輸出的特點電真空攝像管電子槍3.CCD攝對比：二者掃描方式的差別CCD攝像管－－微電子電路按規(guī)律發(fā)出脈沖掃描輸出電信號電真空攝像管－－電子槍按規(guī)律偏轉(zhuǎn)電子束掃描輸出電信號3.CCD攝像器件電真空攝像管由于其重量和體積的限制，其研究與發(fā)展已經(jīng)告一段落，它正逐步被固體攝像器件所代替。對比：二者掃描方式的差別CCD攝像管電真空攝像管3.CCD4)微光CCD攝像器件

分類：1、像增強器與CCD耦合2、電子轟擊型CCD（EBCCD）3、電子倍增CCD（EMCCD）3.CCD攝像器件4)微光CCD攝像器件分類：3.CCD攝像器件用于成像－CCD微光電視攝像3.CCD攝像器件－－像增強器與CCD芯片的耦合（光學耦合）131.用于成像－CCD微光電視攝像3.CCD攝像器件－－像增強器CCD芯片例1：CCD微光電視攝像3.CCD攝像器件132.CCD芯片例1：CCD微光電視攝像3.CCD攝像器件132例2：用于測量－CCD玻璃管測控儀（生產(chǎn)線）測量尺寸及精度要求：外徑φ20±0.3mm、φ28±0.4mm壁厚（1.2±0.05）mm、（2±0.07）mm3.CCD攝像器件光強均勻的平行光束照射玻璃管線陣CCD輸出信號波形例2：用于測量－CCD玻璃管測控儀（生產(chǎn)線）測量尺寸及精電視型成像器件小結(jié)：1.電視制式：掃描、行、幀、場3.CCD成像器件：單元結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)移、自掃描2.電真空攝像管：電子槍、掃描4.CMOS圖像傳感器5.IRFPA陣列器件電視型成像器件小結(jié)：1.電視制式：掃描、行7.3固體成像器件7.3.1電荷耦合器件（CCD器件）7.3.2CMOS圖像傳感器7.3.3紅外焦平面陣列器件（IRFPA）7.3固體成像器件7.3.1電荷耦合器件（CCD器7.3.2CMOS圖像傳感器ComplementaryMetalOxideSemiconductor－－簡稱CMOS特點：成品率高、價格低廉，像質(zhì)量？CMOS數(shù)碼相機7.3.2CMOS圖像傳感器Complementary1.CMOS成像器件結(jié)構(gòu):信號讀出采用X－Y尋址方式，具有讀出任意局部畫面的能力7.3.2CMOS圖像傳感器1.CMOS成像器件結(jié)構(gòu):信號讀出采用X－Y尋址方式，7.32.CMOS成像器件原理:信號讀出采用X－Y尋址方式，具有讀出任意局部畫面的能力7.3.2CMOS圖像傳感器2.CMOS成像器件原理:信號讀出采用X－Y尋址方式，7.33.CMOS成像器件單元結(jié)構(gòu):被動像敏單元結(jié)構(gòu)主動像敏單元結(jié)構(gòu)像敏單元選址模擬開關(guān)壓降暗電流附加噪聲7.3.2CMOS圖像傳感器3.CMOS成像器件單元結(jié)構(gòu):被動像敏單元結(jié)構(gòu)主動像敏單元4.CMOS成像器件與CCD成像器件:最大差異：單元結(jié)構(gòu)（帶放大器）信號尋址讀出與信號順序讀出應用差異：

CCD低噪聲、高分辨率、高靈敏度等高畫質(zhì)性能－－占據(jù)圖像傳感器高端市場；

CMOS高集成度、高速、小體積、低價格等特點－－占據(jù)低端市場大的份額。7.3.2CMOS圖像傳感器4.CMOS成像器件與CCD成像器件:最大差異：單元結(jié)構(gòu)（帶7.3固體成像器件7.3.1電荷耦合器件（CCD器件）7.3.2CMOS圖像傳感器7.3.3紅外焦平面陣列器件（IRFPA）7.3固體成像器件7.3.1電荷耦合器件（CCD器7.3.3紅外焦平面器件IRFPA技術(shù)的來由常用光波波段主要用途Infrared-RayFocusPlaneArray

--簡稱IRFPA7.3.3紅外焦平面器件IRFPA技術(shù)的來由Infrare1.IRFPA技術(shù)的來由成像系統(tǒng)物空間和像空間的對應關(guān)系1：物平面；2：單元探測器在物空間的投影；3：聚焦系統(tǒng)；4：像平面；5：單元探測器；6：線陣探測器在物空間的投影；7：線陣探測器12354677.3.3紅外焦平面器件143.1.IRFPA技術(shù)的來由成像系統(tǒng)物空間和像空間的對應關(guān)系12早期紅外成象系統(tǒng)：二維圖象光學機械掃描電路處理圖象再現(xiàn)單元紅外探測器二維圖象電路處理圖象再現(xiàn)紅外探測器面陣+CCDIRFPA成像系統(tǒng)：沒有機械和光電掃描裝置---“凝視型”7.3.3紅外焦平面器件1.IRFPA技術(shù)的來由144.早期紅外成象系統(tǒng)：二維圖象光學機械電路處理圖象再現(xiàn)單元紅外二“凝視型”熱成像攝像機攝像機核心部件：紅外探測器陣列

＋Si－CCD面陣7.3.3紅外焦平面器件145.“凝視型”熱成像攝像機攝像機核心部件：7.3.3紅外焦平面7.3.3紅外焦平面器件2.IRFPA的結(jié)構(gòu)紅外探測器陣列Si－CCD面陣－－目前常用和比較成熟的技術(shù)146.7.3.3紅外焦平面器件2.IRFPA的結(jié)構(gòu)紅外探測器陣列3.IRFPA常用光波波段1-3微米InGaAs3-5微米PtSi,InSb8-14微米HgCdTe在常用大氣窗口波段分別由下列材料構(gòu)成光電探測器面陣：7.3.3紅外焦平面器件147.3.IRFPA常用光波波段1-3微米InGaAs在常4.IRFPA的發(fā)展現(xiàn)狀光子類探測器IRFPA：靈敏度較高，制冷，價格低

近紅外與中紅外的1968×1968硅肖特基勢壘IRFPA，像元17×17μm2

（640×480，8～12μm）的HgCdTe探測器IRFPA光熱類探測器IRFPA：靈敏度較低，非制冷，價格低

328×245的鈮酸鍶鋇（SBN）熱釋電探測器RFPA，像元28×28μm2。7.3.3紅外焦平面器件148.4.IRFPA的發(fā)展現(xiàn)狀光子類探測器IRFPA：靈敏度較高5.IRFPA的應用7.3.3紅外焦平面器件主要用途：

地球資源探測、紅外成象、跟蹤、制導等變壓器的熱圖隱藏在草叢中的人的熱圖149.5.IRFPA的應用7.3.3紅外焦平面器件主要用途：變本章小結(jié)1、光電成像器件－－輸出圖像信息的器件：直視型、攝像型2、像管－－變像管和像增強器

微通道板像增強器3、電真空攝像管－－光學圖像轉(zhuǎn)換為視頻信號4、固體攝像器件－－CCD、CMOS和IRFPA…..

自掃描技術(shù)隨著半導體及集成電路工藝的發(fā)展，CCD、CMOS等固體攝像器件憑借其多種優(yōu)越性而逐步成為攝像器件應用領(lǐng)域中的主流器件。150.本章小結(jié)1、光電成像器件－－輸出圖像信息的器件：2、像管－－個人觀點供參考，歡迎討論！個人觀點供參考，歡迎討論！光電探測器光電探測器光電成像器件微光夜瞄鏡

微光夜視眼鏡熱像儀光電成像器件微光夜瞄鏡微光夜視眼鏡熱像儀光電探測器：－－單元器件

“點源”探測，跟蹤制導等AIM-9M紅外制導導彈點擊圖片播放光電探測器：－－單元器件

光電成像器件：－－陣列器件

“面源”探測，目標識別等成像制導攻擊目標點擊圖片播放光電成像器件：－－陣列器件

第07章光電成像器件夜視儀輸出圖像信號：－－直視型光電成像器件第07章光電成像器件夜視儀輸出圖像信號：－－直視型光電成第07章光電成像器件輸出視頻信號：－－攝像型光電成像器件攝像頭第07章光電成像器件輸出視頻信號：－－攝像型光電成像器件第07章光電成像器件光電成像器件是一類能夠輸出圖像信息（圖像或視頻信號）的功能器件，也稱光電圖像傳感器。PhotoelectronicImagingDevices光電成像器件攝像型：直視型：像管變像管像增強管電真空攝像管固體攝像器件攝像管第07章光電成像器件光電成像器件是一類能夠輸出圖像信息（圖第07章光電成像器件7.1像管（變像管和像增強器）7.2電真空攝像管7.3固體成像器件第07章光電成像器件7.1像管（變像管和像增強器）77.1像管（變像管和像增強器）7.1.1像管基本結(jié)構(gòu)原理7.1.2變像管7.1.3像增強器7.1像管（變像管和像增強器）7.1.1像管基本結(jié)構(gòu)原理三個基本部分：光電變換部分電子光學部分電光變換部分7.1像管7.1.1像管基本結(jié)構(gòu)原理三個基本部分：光電變換部分電子光學部分電光變換部分7.1、光電陰極7.1像管7.1.1像管基本結(jié)構(gòu)原理2、電子光學系統(tǒng)

靜電系統(tǒng)、電磁復合系統(tǒng)3、熒光屏1、光電陰極7.1像管7.1.1像管基本結(jié)構(gòu)原理2、電子1、光譜響應特性和光譜匹配因數(shù)7.1像管7.1.2像管的主要特征參數(shù)光譜匹配積分靈敏度1、光譜響應特性和光譜匹配因數(shù)7.1像管7.1.2像管的2、增益特性7.1像管7.1.2像管的主要特征參數(shù)3、等效背景照度2、增益特性7.1像管7.1.2像管的主要特征參數(shù)3、等4、像管的成像特性1）放大率與畸變2）分辨率極限分辨率MTF7.1像管7.1.2像管的主要特征參數(shù)4、像管的成像特性7.1像管7.1.2像管的主要特征參數(shù)7.1.3變像管變像管

－－不可見光圖像

可見光圖像紅外夜視儀7.1像管7.1.3變像管變像管紅外夜視儀7.1像管7.1.2變像管基本變像方法直接變像（依光波長改變光電陰極材料）近紅外光像1.15μm紫外光像<0.32μm

7.1.2變像管基本變像方法直接變像近紅外光像紫外光7.1.2變像管基本變像方法紅外光像波長大于1.15μm間接變像（利用光電導技術(shù)）7.1.2變像管基本變像方法紅外光像間接變像7.1.2變像管基本變像方法紅外光像

1~4μm

間接變像（利用光電導技術(shù)）紅外光像電勢分布像電子流調(diào)制熒光屏成像7.1.2變像管基本變像方法紅外光像間接變像紅外光像基本變像方法導通截止選通式變像管

（導通和截止可控）基本變像方法導通截止選通式變像管

（導通和截止可控）基本變像方法選通式變像管

（導通和截止可控）激光脈沖輻射圖像控制柵電壓波形熒光屏圖像提高圖像對比度同步工作基本變像方法選通式變像管

（導通和截止可控）激光脈沖輻射圖基本變像方法選通式變像管

（導通和截止可控）討論：強光保護的可行性導通截止基本變像方法選通式變像管

（導通和截止可控）討論：強光保護7.1像管（變像管和像增強器）7.1.1像管基本結(jié)構(gòu)原理7.1.2變像管7.1.3像增強器7.1像管（變像管和像增強器）7.1.1像管基本結(jié)構(gòu)原理7.1像管像增強器

－－亮度低圖像

亮度高圖像微光夜瞄鏡7.1.3像增強器

7.1像管像增強器微光夜瞄鏡7.1.3像增強器

7.1.3像增強器1、級聯(lián)式圖像增強器2、微通道板式圖象增強器三、變像管7.1.3像增強器1、級聯(lián)式圖像增強器2、微通道板1、級聯(lián)式圖像增強器三級級聯(lián)像增強器結(jié)構(gòu)示意圖亮度增益可達105體積大、重量重、防強光能力差。7.1.3像增強器1、級聯(lián)式圖像增強器三級級聯(lián)像增強器結(jié)構(gòu)示意圖亮度增益可達2、微通道板式圖象增強器結(jié)構(gòu)原理：7.1.3像增強器MicroChannelPlate，簡稱MCP2、微通道板式圖象增強器結(jié)構(gòu)原理：7.1.3像增強器Micr2、微通道板式圖象增強器7.1.3像增強器MicroChannelPlate，簡稱MCP

優(yōu)點：設有電子光學系統(tǒng)，整管可以做得很短

散焦：微管直徑只有十幾微米MCP光電倍增管（多通道）2、微通道板式圖象增強器7.1.3像增強器MicroCha2、微通道板式圖象增強器7.1.3像增強器用PMT探測生物超微弱發(fā)光～千個光子/S·cm2

同步單光子技術(shù)探測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡圖2、微通道板式圖象增強器7.1.3像增強器用PMT探測生2、微通道板式圖象增強器7.1.3像增強器用MCPPMT探測成像--同時獲得有機體超微弱發(fā)光強度的時間和空間信息超微弱發(fā)光圖的探測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡圖2、微通道板式圖象增強器7.1.3像增強器用MCPPMT探像管（變像管和像增強器）像增強器總結(jié)：7.1像管紫外光像X射線像紅外光像微弱光像（微通道板）光敏面熒光屏可見光像像管（變像管和像增強器）像增強器總結(jié)：7.1目前技術(shù)狀況：－－第三代像增強器微通道板＋負電子親和勢光電陰極光度學靈敏度：3000μA/lm輻射度學靈敏度：100mA/W（波長0.85μm）亮度增益：1×104cd/(m2·lx)分辨率：36lp/mm2、微通道板式圖象增強器7.1.4像增強器目前技術(shù)狀況：－－第三代像增強器微通道板＋負電子親和勢光目前技術(shù)狀況：－－第四代像增強器在第三代像增強器的基礎上，通過進一步改進微通道板的性能，或者利用門控電源技術(shù)，提高像增強器的分辨率、信噪比等性能參數(shù)。它們分別屬于超三代和第四代像增強器。2、微通道板式圖象增強器7.1.5像增強器目前技術(shù)狀況：－－第四代像增強器在第三代像增強器的基礎上，變像管和像增強器

－－在軍事上的應用1.主動紅外夜視儀7.1像管變像管和像增強器

－－在軍事上的應用1.變像管和像增強器

－－在軍事上的應用2.微光夜視儀（10－5lx）7.1像管變像管和像增強器

－－在軍事上的應用2.微光圖像亮度增強夜天微光目標像像增強器夜視儀熒光屏圖象與普通電視屏幕圖像的亮度相當

增強約5萬倍10-5lx7.1像管186.微光圖像亮度增強夜天微光目標像像增強器夜視儀熒光屏圖象與微光夜視儀

目標光電陰極

微光像增強管熒光屏7.1像管187.微光夜視儀目標光電陰極微光像增強管熒光屏7.1微光夜視器材微光夜瞄鏡

7.1像管手持式觀察鏡微光夜視眼鏡188.微光夜視器材微光夜瞄鏡7.1像管手持式觀微光夜視器材裝有微光瞄準鏡的新5.8毫米班用機槍7.1像管189.微光夜視器材裝有微光瞄準鏡的7.1像管38.微光夜視儀的觀察效果可見的目標圖像不易見的目標圖像7.1像管微光夜視儀的觀察效果可見的目標圖像不易見的目標圖像7.1①受強光照射時，屏幕圖像出現(xiàn)面積較大的暈斑。微光像增強技術(shù)的局限性②有效作用距離較短（~300米）。③觀測效果依賴夜天微光“照明”，光夜視儀不能在“全黑”環(huán)境清晰成像。7.1像管191.①受強光照射時，屏幕圖像出現(xiàn)面積較大的暈斑。微光像增強技術(shù)第07章光電成像器件夜視儀輸出圖像信號：－－直視型光電成像器件第07章光電成像器件夜視儀輸出圖像信號：－－直視型光電成第07章光電成像器件輸出視頻信號：－－攝像型光電成像器件攝像頭第07章光電成像器件輸出視頻信號：－－攝像型光電成像器件第07章光電成像器件攝像型：直視型：變像管像增強管電真空攝像管固體攝像器件隨著半導體微電子集成電路技術(shù)發(fā)展，CCD等典型固體攝像器件逐步成為攝像器件領(lǐng)域的主流器件。第07章光電成像器件攝像型：直視型：變像管像增強管電真空第07章光電成像器件7.1像管（變像管和像增強器）7.2電真空攝像管7.3固體成像器件第07章光電成像器件7.1像管（變像管和像增強器）7攝像頭7.2電真空攝像管二維光學圖像一維時序電信號還原二維光學圖像例：電視監(jiān)控系統(tǒng)傳輸和接收規(guī)則－－電視制式按照電視制式輸出的一維時序電信號稱為視頻信號攝像頭7.2電真空攝像管二維光學圖像一維時序電信號還原二攝像頭攝像是將空間分布的光學圖像信號轉(zhuǎn)換為一維時間變化的視頻信號的過程，完成這一過程的功能器件稱為攝像器件。7.2電真空攝像管攝像頭攝像是將空間分布的光學圖像信號轉(zhuǎn)換為一維時間變化的視頻7.2電真空攝像管7.2.1電視制式7.2.2電真空攝像管的結(jié)構(gòu)原理7.2電真空攝像管7.2.1電視制式7.2.2電真空攝像7.2電真空攝像管7.2.1電視制式1.掃描2.視頻信號3.我國電視標準7.2電真空攝像管7.2.1電視制式1.掃描2.視1.掃描光電圖像將光電圖像分割為很多細小的單元，稱為像素7.2.1電視制式－－圖像的分割與象素1.掃描光電圖像將光電圖像分割為很多細小的單元，稱為像1.掃描電信號光電圖像按一定規(guī)律依次將圖像中的每一像素的電（電荷）信號讀出的過程，稱為掃描。－－圖像的分割與象素7.2.1電視制式1.掃描電信號光電圖像按一定規(guī)律依次將圖像中的每一像素一幀：一行掃描點從起始點出發(fā)再次回到該點，輸出的全部圖像信息稱為一幀。1.掃描－－行、幀7.2.1電視制式一幀：一行掃描點從起始點出發(fā)再次回到該點，輸出的全部圖像信息隔行掃描方式逐行掃描方式1.掃描－－兩種掃描方式7.2.1電視制式隔行掃描方式逐行掃描方式1.掃描－－兩種掃描方式7.逐行掃描方式根據(jù)視人眼覺時間特性，無閃爍顯示活動圖象要高于48次/秒刷新速率幀頻：50Hz行數(shù)：625行頻：降低行頻閃爍感？隔行掃描方式1.掃描－－兩種掃描方式7.2.1電視制式逐行掃描方式根據(jù)視人眼覺時間特性，無閃爍顯示活動圖象要高于4隔行掃描方式一幀分為兩場－－奇數(shù)場－－偶數(shù)場1352467.2.1電視制式隔行掃描方式一幀分為兩場－－奇數(shù)場－－偶數(shù)場1352467.隔行掃描方式根據(jù)視覺時間特性，無閃爍地顯示活動圖象要高于48次/秒的刷新速率場頻：50Hz幀頻：25Hz－－無閃爍－降低行頻7.2.1電視制式隔行掃描方式根據(jù)視覺時間特性，無閃爍地顯示活動圖象要高于48隔行掃描方式逐行掃描方式－高清晰成像測量系統(tǒng)－工業(yè)民用電視系統(tǒng)1.掃描－－兩種掃描方式7.2.1電視制式隔行掃描方式逐行掃描方式－高清晰成像測量系統(tǒng)－工業(yè)民用電視系－－正程和逆程行正程場正程顯示信息行逆程場逆程消隱1.掃描7.2.1電視制式－－正程和逆程行正程場正程顯示行逆程場逆程消隱1.2.視頻信號行正程（信息）行逆程（消隱）行信號波形一行視頻信號行同步7.2.1電視制式2.視頻信號行正程（信息）行逆程（消隱）行信號波形一行2.視頻信號場正程（信息）場逆程（消隱）場信號波形一場視頻信號場同步7.2.1電視制式2.視頻信號場正程（信息）場逆程（消隱）場信號波形一場3.我國電視標準

我國電視標準采用PAL制：場頻fv=50Hz，幀頻fZ=25Hz；隔行掃描，每幀625行；場周期TV=20ms；行周期TH=64s；視頻信號帶寬BW=6MHzPAL－－德國NTSC－－美國7.2.1電視制式3.我國電視標準我國電視標準采用PAL制：PAL－－德國7.2電真空攝像管一、電視制式小結(jié)1.掃描3.我國電視標準

隔行掃描場頻50Hz逐行掃描

隔行掃描行幀場625行/幀正程

逆程－PAL制2.視頻信號

信息信號同步脈沖消隱脈沖7.2電真空攝像管一、電視制式小結(jié)1.掃描3.我國7.2電真空攝像管7.2.1電視制式7.2.2電真空攝像管的結(jié)構(gòu)原理7.2電真空攝像管7.2.1電視制式7.2.2電真空攝像7.2.2電真空攝像管結(jié)構(gòu)原理光電轉(zhuǎn)換信號存儲掃描輸出－－光電導式/熱釋電攝像管1.三個基本功能7.2電真空攝像管光像電子槍利用電子槍發(fā)射出來的電子束依次掃描靶面各像素，將靶面的電荷（或電勢）圖像有序地轉(zhuǎn)變成視頻信號輸出，這就完成了掃描輸出的功能。214.7.2.2電真空攝像管結(jié)構(gòu)原理光電轉(zhuǎn)換信號存儲掃描輸出－－－－加速電極－－聚焦電極－－聚焦線圈－－偏轉(zhuǎn)線圈－－燈絲－－熱陰極－－控制柵極掃描輸出2.電子束掃描輸出7.2.2電真空攝像管結(jié)構(gòu)原理215.－－加速電極－－偏轉(zhuǎn)線圈－－燈絲掃描輸出2.電子束掃描輸2.電子束掃描輸出水平偏轉(zhuǎn)線圈垂直偏轉(zhuǎn)線圈－－行掃描－－場掃描消隱脈沖控制柵極逆程電子束截止7.2.2電真空攝像管結(jié)構(gòu)原理216.2.電子束掃描輸出水平偏轉(zhuǎn)線圈垂直偏轉(zhuǎn)線圈－－行掃描－2.電子束掃描輸出－－燈絲－－熱陰極－－控制柵極－－加速電極－－聚焦電極－－聚焦線圈－－偏轉(zhuǎn)線圈電真空攝像管由于其重量和體積的限制，其研究與發(fā)展已經(jīng)告一段落，它正逐步被固體攝像器件所代替。7.2.2電真空攝像管結(jié)構(gòu)原理217.2.電子束掃描輸出－－燈絲電真空攝像管由于其重量和體第07章光電成像器件7.1像管（變像管和像增強器）7.2電真空攝像管7.3固體成像器件第07章光電成像器件7.1像管（變像管和像增強器）77.3固體成像器件CCD攝像器件CMOS圖像傳感器體積小，重量輕，工作電壓和功耗都很低；耐沖擊性能好，可靠性高，壽命長，······7.3固體成像器件CCD攝像器件CMOS圖像傳感器體積小7.3固體成像器件WillardS.Boyle

GeorgeElwoodSmith7.3固體成像器件WillardS.BoyleGe7.3固體成像器件7.3固體成像器件7.3固體成像器件7.3.1電荷耦合器件（CCD器件）7.3.2CMOS圖像傳感器7.3.3紅外焦平面陣列器件（IRFPA）7.3固體成像器件7.3.1電荷耦合器件（CCD器7.3.1電荷耦合器件（CCD器件）ChargeCoupledDevice簡稱CCD1.CCD的結(jié)構(gòu)與工作原理2.CCD的主要特性參數(shù)3.CCD攝像器件7.3.1電荷耦合器件（CCD器件）ChargeCoCCD電荷存儲電荷轉(zhuǎn)移電荷注入電荷輸出7.3.1電荷耦合器件1.CCD的結(jié)構(gòu)與工作原理CCD電荷存儲電荷轉(zhuǎn)移電荷注入電荷輸出7.3.1電荷耦合7.3.1電荷耦合器件1.CCD的結(jié)構(gòu)與工作原理7.3.1電荷耦合器件1.CCD的結(jié)構(gòu)與工作原理1.CCD的結(jié)構(gòu)與工作原理1)CCD單元結(jié)構(gòu)由多個像素組成線陣,金屬柵極是分立的，氧化物與半導體是連續(xù)的PMOS結(jié)構(gòu)單元－像素1.CCD的結(jié)構(gòu)與工作原理1)CCD單元結(jié)構(gòu)由多個像素組基本名詞：勢阱1.CCD單元結(jié)構(gòu)勢阱施加正電壓空穴耗盡區(qū)電子的“陷阱”基本名詞：勢阱1.CCD單元結(jié)構(gòu)勢阱施加正電基本名詞：勢阱柵極正向電壓增加時，勢阱變深。－－改變UG，調(diào)節(jié)勢阱深度1.CCD的結(jié)構(gòu)與工作原理228.基本名詞：勢阱柵極正向電壓增加時，勢阱變深。－－改變UG2)電荷包的注入（光注入、電注入）光注入：電子－－信號電荷（包）產(chǎn)生電子－空穴對空穴－－柵極電壓排斥1.CCD的結(jié)構(gòu)與工作原理2)電荷包的注入（光注入、電注入）光注入：電子產(chǎn)生電子2)電荷包的注入（光注入、電注入）光注入：產(chǎn)生電子－空穴對1.CCD的結(jié)構(gòu)與工作原理正面、背面SiliconDioxideThinnedSiliconSiliconIncomingLightIncomingLightPolysiliconGateFront

BackSilicon2)電荷包的注入（光注入、電注入）光注入：產(chǎn)生電子－空3)電荷包的存儲存儲電荷P單元最大存儲信息電荷量：1.CCD的結(jié)構(gòu)與工作原理3)電荷包的存儲存儲電荷P單元最大存儲信息電荷量：1.C4)電荷包的轉(zhuǎn)移三相時鐘脈沖電壓按組（相）加到CCD各電極上1.CCD的結(jié)構(gòu)與工作原理4)電荷包的轉(zhuǎn)移三相時鐘脈沖電壓按組（相）加到CCD各電極上4)電荷包的轉(zhuǎn)移

基本思想：－－調(diào)節(jié)勢阱深度－－利用勢阱耦合勢阱耦合1.CCD的結(jié)構(gòu)與工作原理4)電荷包的轉(zhuǎn)移基本思想：－－調(diào)節(jié)勢阱深度勢L3VisionTechnology

HowthegainprocessworksThechargemultiplicationelementsL3VisionTechnology

HowthegaCCDFundamentalsCCDFundamentalsCCDFundamentalsCCDFundamentalsCCDFundamentalsCCDFundamentalsCCDFundamentalsCCDFundamentalsSerialRegisterPreamplifierOutputNodeActiveArrayFullFrameCCDFundamentalsSerialRegisterPreamplifierOutSerialRegisterPreamplifierOutputNodeActiveArrayCCDFundamentalsSerialRegisterPreamplifierOutSerialRegisterPreamplifierOutputNodeActiveArrayCCDFundamentalsSerialRegisterPreamplifierOutSerialRegisterPreamplifierOutputNodeActiveArrayADCCCDFundamentalsSerialRegisterPreamplifierOutSerialRegisterPreamplifierOutputNodeActiveArrayCCDFundamentalsSerialRegisterPreamplifierOutSerialRegisterPreamplifierOutputNodeActiveArrayADCCCDFundamentalsSerialRegisterPreamplifierOutSerialRegisterPreamplifierOutputNodeActiveArrayCCDFundamentalsSerialRegisterPreamplifierOutADCSerialRegisterPreamplifierOutputNodeActiveArrayCCDFundamentalsADCSerialRegisterPreamplifierSerialRegisterPreamplifierOutputNodeActiveArrayCCDFundamentalsSerialRegisterPreamplifierOutADCSerialRegisterPreamplifierOutputNodeActiveArrayCCDFundamentalsADCSerialRegisterPreamplifierSerialRegisterPreamplifierOutputNodeActiveArrayCCDFundamentalsSerialRegisterPreamplifierOut5)電荷包的輸出電流輸出方式：襯底P和N+區(qū)構(gòu)成輸出二極管（反偏壓）反偏二極管1.CCD的結(jié)構(gòu)與工作原理5)電荷包的輸出電流輸出方式：襯底P和N+區(qū)構(gòu)成輸出二極5)電荷包的輸出電流輸出方式：襯底P和N+區(qū)構(gòu)成輸出二極管（反偏壓）復位脈沖RS10－>2V5V1.CCD的結(jié)構(gòu)與工作原理5)電荷包的輸出電流輸出方式：襯底P和N+區(qū)構(gòu)成輸出二極CCD電荷存儲電荷轉(zhuǎn)移電荷注入電荷輸出7.3.1電荷耦合器件1.CCD的結(jié)構(gòu)與工作原理小結(jié)：CCD電荷存儲電荷轉(zhuǎn)移電荷注入電荷輸出7.3.1電荷耦合7.3.1電荷耦合器件1.CCD的結(jié)構(gòu)與工作原理為什么稱為電荷耦合器件？電荷－－器件中的信息是以電荷形式出現(xiàn)的，不同于其他探測器的“電流”或“電壓”耦合－－器件內(nèi)部信息的傳遞是通過勢阱的藕合完成的，完全不同于電子槍的“掃描輸出”形式7.3.1電荷耦合器件1.CCD的結(jié)構(gòu)與工作原理為什么7.3.1電荷耦合器件（CCD器件）ChargeCoupledDevie簡稱CCD1.CCD的結(jié)構(gòu)與工作原理2.CCD的特性參數(shù)3.CCD攝像器件7.3.1電荷耦合器件（CCD器件）ChargeCo7.3.1電荷耦合器件2.CCD的主要特性參數(shù)1.轉(zhuǎn)移效率，損耗率2.暗電流3.靈敏度和量子效率4.光譜響應特性5.CCD噪聲6.分辨率7.工作頻率8.動態(tài)范圍7.3.1電荷耦合器件2.CCD的主要特性參數(shù)1.轉(zhuǎn)7.3.1電荷耦合器件2.CCD的特性參數(shù)1)轉(zhuǎn)移效率，損耗率

η總=ηn

例：η=0.999，二相1024器件，η總<13%預先輸入一定的背景電荷，零信號也有一定電荷－－“胖零”技術(shù)。7.3.1電荷耦合器件2.CCD的特性參數(shù)1)轉(zhuǎn)移效7.3.1電荷耦合器件2.CCD的特性參數(shù)2)暗電流

來源：1、襯底熱激發(fā)2、耗盡區(qū)產(chǎn)生-復合中心熱激發(fā)3、載流子熱擴散4、界面處產(chǎn)生-