光电成像技术 玉林师范学院期末考试

紧密排列在硅衬底上的MOS电容器阵列，具有存储和转移信息的能力 （2）可分为表面CCD(SCCD)和埋沟CCD(BCCD) （3）且它既能制成线阵CCD也能制成面阵CCD,还能和像增强器耦合在一起构成图像增强型CCD(ICCD),也可用光电子轰击CCD的像敏元构成电子轰击型CCD(EBCCD),还可以采用延时--积分工作模式构成TDI 4. CMOS成像器件

（1）CMOS是互补金属—氧化物—半导体的英文缩写 （2）和CCD具有基本相同的光电转换原理，即光敏单元受到光照后产生光生电子，在通过信号读出电路将其读出，但是CMOS的每个源像素传感单元都有自己的缓冲放大器，而且可以呗单独选址和读出 5.红外探测器

（1） 热探测器 A、 热探测器吸收红外辐射后，产生温升，伴随这温升而发生某些物理性质的变 化，如产生温差电动势、电阻率变化、自发极化强度变化、气体体积和压强 变化等。测量这些变化就可以测量出他们吸收的红外辐射的能量和功率 B、 常用的有热释电探测器、微测辐射热计、微测辐射热电堆等 （2） 光子探测器 A、 某些固体受到红外辐射照射后，其中的电子直接吸收红外辐射而产生运动状 态的改变，从而导致该固体的某种电学参量的改变，这种性质统称为固体的光电效应，光子探测器就是利用光电效应制成的一种探测器 B、 常用的可以分为以下几类：光电子发射探测器（利用的是外光电效应）、光 电导探测器（利用的是内光电效应）、光伏探测器光磁电探测器（利用的是 光磁电效应）、肖特基势垒探测器、量子阱探测器等 （3） 红外焦平面阵列探测器 ①由红外探测器和具有扫描功能的信号读出器件组成的红外焦平面阵列，是凝视型红外热成像系统的核心，红外焦平面阵列

包括光敏元件和信号处理两个部分，可采用不同的光子探测器、信号电荷读出器多路传输 ②可分为单片式红外焦平面阵列、混合式红外焦平面阵列、Z平面红外焦平面等

5、PV型光电探测器的工作机理是什么？有哪些特点？常用哪些材料？

答： （1）工作机理：其基本部分是一个P-N结光电二极管。波长比材料的截止波长短的红外辐射，被光电二极管吸收后将产生电子-空穴对。如果吸收是发生在结区1，电子和空穴即强电场分开，并在电路中产生光电流。如果吸收是在P区或者N区到结的扩散长度区内，光生载流子必定会首先扩散到空间电荷区，然后在那里受到电场作用，对外电路贡献光电流。如果光电二极管是开路，则P-N结两端出现开路电压，即产生光生伏特效应。若在P、N两端连接一个低电阻，则光电二极管被短路，且有短路电流流动（反向）。

（2）特点： 1、光伏探测器响应速度快，有利于进行高速探测；其器件结构有利于排成二维阵列；探测率高。2. 提高光伏探测器的响应度，首先要提高光生电流，即量子产额，其次是降低反饱和电流，即提高增量电阻。 3、光伏探测器常工作于无外加偏压情况，此时器件功耗极低，特别适用于大规模两维阵列。如果后接放大器的输入阻抗高，则入射光信号通过器件电压变化检出信号，即为光伏模式。若后接放大器的输入阻抗很低，则光信号通过二极管短路电流变化检出。若在器件上加一直流偏压，能使器件工作于任何特性工作点，可用电容将探测器耦合到放大器上。在高频使用时常用反偏以减小耗尽区电容和相应的时间常数Rl*Cj。

（3）材料：

6、热成像系统对扫描器的基本要求是什么？常用的光机扫描器有哪些？各有什么特点？

答：1. 热成像系统对扫描器的基本要求：

用于热成像系统的扫描器大部分产生直线扫描光栅。对扫描器的基本要求是：扫描

器转角与光束转角呈线性关系；扫描器扫描时对聚光系统像差的影响尽量小；扫描效率高；扫描器尺寸尽可能小；结构紧凑。

2.常用的光机扫描器及特点： a．摆动平面反射镜

摆动平面反射镜在一定范围内周期性地摆动完成扫描。根据反射光学原理，摆

动反射镜使光线产生的偏转角二倍于反射镜的摆角，即当反射镜摆动α角时，反射光线偏转2α角。摆动平面镜是周期性往复运动，因为机构有一定的惯性，所以速度不宜太高，且在告诉摆动的情况下，视场边缘变的不稳定，要求较高的电机传动功率，因此，总的来说摆动平面镜不舍和高速扫描。

b.旋转反射镜鼓

在高速扫描的情况下，经常采用旋转反射镜鼓，由于镜鼓是连续转动，故比较

平稳。旋转反射镜鼓主要用于平行光束扫描。旋转反射镜鼓与摆动平面镜工作状态基本相同，转角关系和像差也类似。但旋转反射镜鼓的反射面是绕镜鼓中心线旋转，所以镜面位置相对于光线产生位移。

c.旋转折射棱镜扫描器

具有2（n+1）个侧面(n=1,2,3,…)的折射棱镜，绕通过其质心的轴线旋转，构

成旋转折射棱镜扫描器，旋转折射棱镜只用作会聚光束扫描器。会聚光束中旋转折射棱镜扫描器除使焦点移动外，还产生各种像差，但由于其运动平衡而连续，尺寸小，机械噪声小，有利于提高扫描速度。此外，对物镜系统消像差要求较高，增加了设计难度。

d.旋转折射光楔

旋转折射光楔是一非常灵活的光学扫描器，一般用在平行光路中。利用一对旋

转光楔，改变其旋转方向和转速可以得到许多不同的扫描图形。

7、红外探测器的制冷器按制冷原理划分可以分为哪几种类型？ 答：

特点：1. 杜瓦瓶：结构简单，制冷温度稳定，冷量充足。制冷物质多为液氮77K。 2. 焦-汤制冷器：制冷物质为高压氮气。制冷部件体积小，重量轻，无运动部件，机械噪声小，使用方便。缺点：气源可得性差，高压气瓶较重，对工作气体纯度要求苛刻，杂质不能超过0.01%，否则节流孔堵塞会停止工作。

3. 斯特林制冷器：结构紧凑，体积小，重量轻，制冷温度范围宽（77K-10K），启动时间