北航光电成像原理第五章.pdf

第五章 固体成像器件及其成像系统 CCD物理基础及工作原理 CCD结构及特性 CCD成像原理及工作方式 电视型光电成像系统及设计 光电成像原理 1 基本功能： 1923年，V.K.Zworykin 光电转换— 光敏元件，光电发射、光电导 发明光电摄像管 电荷存储— 靶，电荷图像 信号输出— 电子枪，视频信号 光电成像原理 2 1970年，美国贝尔实验室发现了电荷耦合器件 （CCD） 光电成像原理 3 为了区别于真空成像器件,将CCD称为固体成像器件 固体成像器件不需要在真空玻璃壳内用靶来完成光学图像的 转换,再用电子束按顺序进行扫描获得视频信号; 固体成像器件本 身就能完成光学图像转换、信息存储和按顺序输出(称自扫描)视 频信号的全过程。 光电成像原理 4 固体成像器件利用内光电效应，工作在非真空环境下；电荷耦合器件 (Charge Coupled Device--CCD)是当今最具代表性的固体成像器件之一。 CCD摄像机的成像效果超越了摄像管摄像机，图像采集、压缩转换、 信号传输全部数字化。 体积小、重量轻、功耗低、耐冲击、可靠性高、寿命长、抗电磁干扰； 扫描线性、畸变小，重复性好，适用于尺寸测量、定位和图像传感；光 谱响应范围广，从近紫外到近红外；空间分辨率高，像元间距几何位置 精确，有很高的定位和测量精度；与微机接口容易。 广泛应用于日常生活、电视、医疗、工业检测、自动控制、天文观察， 特别在方位测量、遥感遥测、图像制导、图像识别等方面，表现出了高 分辨率、高可靠性、高准确度等突出优点。 光电成像原理 5 光电成像原理 6 变像管 直视型 像管 （无扫描） 像增强器 光电成像器件 电子束扫描 电真空成像器件 光电导摄像器件 电视型 摄像器件 光电发射摄像器件 （扫描） 自扫描 固体成像器件