顯示與成像知識點

試述光電成像技術對視見光譜域的延長以及所受到的限制。2、光電成像技術在哪些領域得到廣泛的應用？3、光電成像技術突破了人眼的哪些限制？4、光電成像器件可分為哪兩大類？各有什么特點？5、怎樣評價光電成像系統的光學性能？有哪些方法和描述方式？人眼的視覺缺陷第一，有限的視見光譜域〔光譜的限制〕看不見紅外圖像和紫外圖像其次，有限的視見靈敏域〔靈敏度的限制〕光線太暗的地方能見度不高第三，有限的視見區(qū)分率〔分辮力的限制〕目標太小了看不清楚第四，對視覺信號無記憶力量〔時間上的限制〕看過但是不記得有效的波譜區(qū)是:亞毫米波、紅外輻射、可見光、紫外輻射、射線、射線等。間能夠被區(qū)分的最短距離為d，它等于式中，是電磁波的波長， 是電磁波在像空間的介質折射率， 是電磁波在像方的會聚角。從這一衍射公式可知：顯著降低?？讖胶徒咕嗟某上裣到y所獲得的圖像區(qū)分力將會很低。光電成像對光譜長波閾的延長僅擴展到亞毫米波成像。除了衍射造成區(qū)分力下降而限制了長波的電磁波用于成像而外同時用于成像的電磁波也存在一個短波限制。通常把這個短波限確定在 射線(Roentgen)與 射線(Gamma)的波段。這是由于波長更短的輻射具有極強的穿透力量，所以宇宙射線難以在一般條件下聚焦成像。光電成像器件按其工作方式可分為： 直視型非直視型(掃描型或電視型)在非直視型光電成像器件中，又可依據其工作原理區(qū)分為以下幾種。第一種是光電攝像器件。 其次種是光電導攝像器件。第三種是光電增加型攝像器件。第四種是熱釋電攝像器件。第五種是電荷耦合攝像器件。第六種是通過光機掃描成像的探測器單元及探測器陣列。光電成像器件的特性表示光電成像特性的參數可分為四大類。第一類是光電轉換特性的參數。主要有：靈敏度(響應率)、轉換系數(增益)。其次類是時間響應特性。主要有：惰性(余輝)、脈沖響應函數、瞬時調制傳遞函數。第三類是噪聲特性。主要有：噪聲、噪聲等效輸入(探測率)、信噪比。第四類是光學特性。主要有：區(qū)分力、光學傳遞函數。光電轉換特性1光電轉換特性a轉換系數(增益)：b光電靈敏度(響應率)：時間響應特性噪聲特性光電成像器件的圖像區(qū)分特性光學傳遞函數光學傳遞函數由調制傳遞函數和位相傳遞函數兩局部。輸出圖像頻譜與輸入圖像頻譜之比的函數。描繪輸出信息量與輸入信息量變化關系的響應函數換功能。主要反映的是影像信息的再現率。光學傳遞函數又可以用來分析多環(huán)節(jié)線性串聯的光電成像特性。線性復合成像系統的調制傳遞函數〔MTF〕為各環(huán)節(jié)調制傳遞函數的乘積。相位傳遞函數〔PTF〕為各環(huán)節(jié)相位傳遞函數的代數和。光電成像器件是指能夠輸出圖像信息的一類器件。其次章攝像管原理及其構造和分類；2、攝像管和視像管的主要區(qū)分；3、攝像管和視像管的工作原理；4、攝像管和視像管的靶的作用。攝像管

攝像管是把按空間光強分布的光學圖像記錄并轉換成視頻的成像裝置。既：能夠輸出視頻信號的真空光電管?！补怆娮儞Q與存儲局部〔閱讀局部〕組成。遞的時間序列的一維電信號。具體分為以下四個過程：1.光學圖像轉變成電荷〔電位〕圖像；2.對電荷圖像進展存貯和積存；3.對電信號進展放大和增加；4.對存貯電荷圖像的各個像素進展有序掃 與輸入信息成比例的一維電信號。一、攝像管的分類〔按光電變換的形式：外光電變換型〔光電放射型a〕---攝像管內光電變換型〔光電導型b〕---視像管光電放射型和光電變換型的區(qū)分：不同點：光電放射型〔攝像管：有移像區(qū)光電變換型〔視像管共同點：掃描區(qū)〔電子槍線圈、偏轉線圈、校正線圈攝像管的主要特性參數衡量攝像管優(yōu)劣的總標準是：在測試臺的監(jiān)視器上能否區(qū)分肯定的標準測試圖案。圖案的清楚程度是由很多因素打算的。為了分析和爭論各種因素對像質的影響，必需規(guī)定出具體的特性參數。攝像管的最主要特性參數是：靈敏度、惰性、區(qū)分力和光電轉換特性等。其中靈敏度和惰性主要打算于靶面，區(qū)分力主要打算于掃描電子槍。靈敏度：S定義：在2856K色溫標準光源單位輸入光通量(lm)或單位輻射通量(W)照耀下，器件所產生的輸出信號電流。光電轉換特性:攝像器件輸出的光電流與入射的光照度之間的函數關系。通常表示為：區(qū)分率(Resolution)又稱區(qū)分力、鑒別率、鑒別力、分析力、解像力和區(qū)分本領，是指攝影鏡頭清楚地再現被攝景物纖微細節(jié)的力量。區(qū)分率：圖像中明暗細節(jié)的鑒別力量。通常有兩種表示方式---極限區(qū)分率---調制傳遞函數(MTF)空間頻率定義為周期量在單位空間上變化的周期數。惰性：攝像器件的惰性是指輸出信號的變化相對于光照的變化有肯定的滯后。當輸入照度增加時，輸出信號的滯后稱為上升惰性。當輸入照度減小時，輸出信號的滯后稱為衰減惰性。攝像管產生惰性的主要緣由有兩個：一是圖像寫入時的光電導惰性；二是圖像讀出時掃描電子束的等效電阻與靶的等效電容所構成的充放電惰性。.視頻信噪比：信噪比是評定像管成像質量的綜合指標。攝像器件的視頻信噪比S/N的定義為輸出視頻信號值與同頻帶下噪聲電平的均方根之比。動態(tài)范圍：最高入射照度與最低入射照度之比。除以上評價攝像管性能的參數外，還有暗電流、畸變、暈光、壽命、機械強度等參數。第三章1、CCD的特點；2、CCD的構造；3、CCD的耦合原理；4、CCD電荷的注入和檢測方式；5、電荷耦合攝像器件的特性參數。CCD，電荷耦合器件，是一種金屬－氧化物－半導體構造的型器件，其根本構造是一種密排的MOS電容器，能夠存儲由入射光在CCD像敏單元激發(fā)出的光信息電荷，并能在適從光信號到電信號的轉換。CCD是一種半導體器件，能夠把光學影像轉化為數字信號。2 CCD的主要特性體積小、重量輕。 〔4〕靈敏度高。耗電少、啟動快、 〔5〕動態(tài)響應范圍寬。壽命長和牢靠性高。 〔6〕可達很高的區(qū)分率光譜響應范圍寬。易與微光像增加器級聯耦合， 9〕圖像傳感器具有抱負的”掃描”線性，能在光條件下采集信號。 畸變小，抗過度曝光性能。 〔10〕機械強度高，抗沖震CCDCCD兩大類電荷耦合器件的根本原理〔一〕電荷存儲CCDMOS(金屬-氧化物-半導體)電容器電荷耦合器件必需工作在瞬態(tài)和深度耗盡狀態(tài)〔二〕電荷轉移(三)電荷的注入〔輸入方式〕光注入當CCD用作拍攝光學圖像時，把依據度分布的光學圖像通過光轉換成為電荷分布，注入到每一位的深阱中去，這就是光注入。電注入所謂電注入就是CCD通過輸入構造〔輸入二極管和輸入柵〕對信號電壓或電流進展采樣，然后將信號電壓或電流轉換為信號電荷。電注入的方法很多，這里僅介紹兩種常用的方法：(1)電流注入法(２)電壓注入法、(四)、電荷的檢測〔輸出方式〕目前CCD的輸出方式主要有電流輸出、浮置集中放大器輸出和浮置柵放大器輸出。１．電流輸出２．浮置集中３．浮置柵放大器輸出電荷耦合攝像器件的特性參數轉移效率指一個電荷包在一次轉移中被正確轉移的百分比。暗電流在無外加信號注入狀況下的輸出信號稱為暗電流。信號存儲力量所能存儲的最大信號電荷量，其打算CCD的電荷負載力量。工作頻率 CCD只有在肯定的頻率范圍內才能正常工作。CCD電極長度使電荷轉移有肯定的時間；時鐘脈沖變化過快會引起轉移損失。光譜響應噪聲散粒噪聲、轉移噪聲和熱噪聲。區(qū)分率區(qū)分率是攝像器件最重要的參數之一，它是指攝像器件對物像中明暗細節(jié)的區(qū)分〔調制傳遞函數來表示區(qū)分率。(10).動態(tài)范圍與線性度第四章CMOS器件的根本原理及構造CCD器件的比較CMOS圖像傳感器.CMOS依據像素陣列單元構造的不同，可以將像素單元分為：PPS(passivepixelschematic)、APS(activepixelschematic)〔1〕無源像素構造無源像素單元具有構造簡潔、像素填充率高及量子效率比較高的優(yōu)點。CMOS圖像傳感器具有以下幾個優(yōu)點:、隨機窗口讀取力量。、抗輻射力量。、系統簡單程度和牢靠性。、非破壞性數據讀出方式。、優(yōu)化的曝光掌握。.CCDCOMS到底有什么區(qū)分CCD攝像器件——有光照靈敏度高、噪聲低、像素面積小等優(yōu)點。但CCD光敏單元陣列難與驅動電路及信號處理電路單片集成，不易處理一些模擬和數字功能；CCD陣列驅動脈沖簡單，需要使用相對高的工作電壓，不能與深亞微米超大規(guī)模集成〔VLSI〕技術兼容，制造本錢比較高。CMOS攝像器件——集成力量強、體積小、工作電壓單一、功耗低、動態(tài)范圍寬、抗輻射和制造本錢低等優(yōu)點。CMOSCCD相當，CMOS已可以到達較高的區(qū)分率。在一樣區(qū)分率下，CMOSCCD廉價CMOS影像傳感器的優(yōu)點之一是電源消耗量比CCD低，CCD價即是較高的電源消耗量，為使電荷傳輸順暢，噪聲降低，需由高壓差改善傳輸效果。但CMOS影像傳感器將每一畫素的電荷轉換成電壓，讀取前便將其放大，利用3.3V的電源CCD低。第五章1、微通道板構造和工作原理；2、微通道板的種類；3、微通道板像增加器的優(yōu)缺點。微通道板是一種大面陣的高空間區(qū)分的電子倍增探測器，并具備格外高的時間區(qū)分率。微通道板構造〔圖20～40μm2mm5～6cm左右。每根空心纖維(即每個微通道)的內外表層是次級電子放射系數較大的材料〔通常放射系數可達電物質作為電極。通道內壁具有較高的二次電子放射系數。在ＭＣＰ的兩個端面之間施加直流電壓形成電場。入射到通道內的電子在電場作用下，碰撞通道內壁產生二次電子。這些二次電子在電場力加速下不斷碰撞通道內壁，直至由通道的輸出端射出，實現了連續(xù)倍增，到達了增加光電子圖像的作用。微通道板工作原理當微通道板兩端加上1kV左右的直流電壓，在每個微通道內部都形成與通道中心軸2表示這樣一個微通道內的電場和電子倍增原理。具有初速度的電子從通道一端射入，這些電子在電場和垂直電場方向的速度重量的作用下，以拋物線軌道飛行并得到加速，而后碰在通道的壁上打出幾個次級電子。這些次級電子在電場作用下又得到加速，再次撞擊內壁打出次級電子。如此重復屢次，便實現了電子的倍增。板上全部微通道的電子倍增的總和就構成了整個微通道板的電子增益?？梢姡⑼ǖ腊灞匦韫ぷ髟诟哒婵盏臈l件下。而且，電子在倍增過程中走的路程很1納秒〔秒〕左右，飛行時間漲落則更小，從而有可能成為皮秒〔秒〕級的光電轉換，電子倍增器件中的重要組成局部。光電子進入微通道板后，通過倍增作用，使電流放大1000～3000倍。其輸出電子經加速后轟擊熒光屏，顯示出可見光圖像。電子倍增系數的大小和微通道板的厚度〔即微通道的長度〕，微通道內徑，二次級電子放射系數以及所用的電壓有關，一般可達～，假設承受較高的電壓，把兩塊板串聯起來，電子倍增系數到達也是不困難的。微通道板像增加器主要有兩種形式:近貼式和倒像式。近貼式微通道板像增加器將通道板放置在光電陰極和熒光屏之間。倒像式微通道板像增加器，是在熒光屏前面放置微通道板，能到達幾萬倍以上的光學增益，而且不用再次倒像。微通道板像增加器的優(yōu)缺點：優(yōu)點：⑴體積小，重量輕，整管長度和重量約為一代級聯管的二分之一；亮度便于調整；削減了熒光屏的光反響；整管電壓較低缺點：⑴噪聲大，主要是附加噪聲；⑵圖像不夠均勻；⑶工藝難度大，主要是制作以及后續(xù)工序對MCP有影響。6 像管什么是變像管？什么是像增加器？試比較二者的異同；像管通過哪三個環(huán)節(jié)完成圖像的電磁波譜轉換和亮度增加的；像管的類型；像管性能參數及其要求。直視型電真空成像器件統稱為像管，它是用于直視成像系統的光電成像器件。像管實現圖像的電磁波譜轉換和亮度增加是通過三個環(huán)節(jié)來完成的:首先是將承受的微弱的或不行見的輸入輻射圖像轉換成電子圖像；其次是使電子圖像獲得能量或數量增加，并聚焦成像；第三是將增加的電子圖像轉換成可見的光學圖像。上述三個環(huán)節(jié)分別由光陰極電子光學系統 熒光屏依據像管的工作方式可分 依據像管的構造可分為： 依據像管的進展階段可分為： 近貼式像管； 為：連續(xù)工作像管； 倒像式像管； 級聯式的第一代像管；選通工作像管； 靜電聚焦式像管； 帶微通道板的其次代像管；變倍工作像管。 電磁復合聚焦式像管。 承受負電子親和勢光陰極的第三代像管。三像管的主要特性與參數光譜響應特性光譜響應特性是指像管的響應力量隨入射波長的變化關系。增益特性〔1〕. 增益定