光電子第五章

1、光源光源傳輸傳輸調(diào)制調(diào)制探測探測成像成像第第5章章 光電成像系統(tǒng)光電成像系統(tǒng) 5.1 固體攝像器件固體攝像器件 5.2 光電成像原理光電成像原理 5.3 紅外成像光學(xué)系統(tǒng)紅外成像光學(xué)系統(tǒng)5.4 紅外成像中的信號處理紅外成像中的信號處理5.5 紅外成像系統(tǒng)的綜合特性紅外成像系統(tǒng)的綜合特性 5.6 微光像增強(qiáng)器件微光像增強(qiáng)器件5.7 纖維光學(xué)成像器件纖維光學(xué)成像器件物體(信號源)傳輸介質(zhì)光學(xué)系統(tǒng)(信號分析器)光電攝像器件(信號變換器)顯示器人眼光源光信號光信號光信號信號信號背景噪聲背景噪聲噪聲噪聲光電成像系統(tǒng)的基本組成 成像轉(zhuǎn)換過程有四個方面的問題需要研究：成像轉(zhuǎn)換過程有四個方面的問題需要研究：

2、能量方面能量方面物體、光學(xué)系統(tǒng)和接收器的光度學(xué)、物體、光學(xué)系統(tǒng)和接收器的光度學(xué)、輻射度學(xué)性質(zhì)，解決能否探測到目標(biāo)的問題輻射度學(xué)性質(zhì)，解決能否探測到目標(biāo)的問題 成像特性成像特性能分辨的光信號在空間和時間方面能分辨的光信號在空間和時間方面的細(xì)致程度，對多光譜成像還包括它的光譜分辨的細(xì)致程度，對多光譜成像還包括它的光譜分辨率率 噪聲方面噪聲方面決定接收到的信號不穩(wěn)定的程度或決定接收到的信號不穩(wěn)定的程度或可靠性可靠性 信息傳遞速率方面信息傳遞速率方面 成像特性、噪聲成像特性、噪聲信息傳遞問題，決定能被傳信息傳遞問題，決定能被傳遞的信息量大小遞的信息量大小 光電成像器件是光電成像系統(tǒng)的核心光電成像器件是

3、光電成像系統(tǒng)的核心5.1 固體攝像器件固體攝像器件固體攝像器件的功能：把入射到傳感器光敏面上按空間分布固體攝像器件的功能：把入射到傳感器光敏面上按空間分布的光強(qiáng)信息（可見光、紅外輻射等），轉(zhuǎn)換為按時序串行輸?shù)墓鈴?qiáng)信息（可見光、紅外輻射等），轉(zhuǎn)換為按時序串行輸出的電信號出的電信號 視頻信號，而視頻信號能再現(xiàn)入射的光輻射視頻信號，而視頻信號能再現(xiàn)入射的光輻射圖像圖像 固體攝像器件主要有三大類：固體攝像器件主要有三大類： 電荷耦合器件（電荷耦合器件（Charge Coupled Device，即，即CCD） 互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體圖像傳感器（即互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體圖像傳感器（即CMOS） 電荷注入器件

4、（電荷注入器件（Charge Injection Device，即，即CID）一、電荷耦合攝像器件一、電荷耦合攝像器件 貝爾實(shí)驗(yàn)室的貝爾實(shí)驗(yàn)室的W. S. Boyle，G. E. Smith在探索磁泡器件的在探索磁泡器件的電模擬工作中，在電模擬工作中，在1969年秋構(gòu)思了電荷耦合器件的原理年秋構(gòu)思了電荷耦合器件的原理 W. S. Boyle, G. E. Smith. Charge coupled semiconductor devices. Bell Syst. Tech. Jour., 1970, 49: 587-593. G. F. Amelio, M. F. Tompsett, G.

5、E. Smith. Experiment verification of the Charge coupled device concept. Bell Syst. Tech. Jour., 1970, 49: 593-600. 他們首先提出的一種器件結(jié)構(gòu)是采用相同的電極和三相時他們首先提出的一種器件結(jié)構(gòu)是采用相同的電極和三相時鐘系統(tǒng)，為隔離各個電荷包，最少需要三相時鐘鐘系統(tǒng)，為隔離各個電荷包，最少需要三相時鐘 緊密排列在半導(dǎo)體絕緣表面上的電容器可用來存儲和轉(zhuǎn)移緊密排列在半導(dǎo)體絕緣表面上的電容器可用來存儲和轉(zhuǎn)移電荷，按適當(dāng)?shù)拇涡驅(qū)@些電極加上脈沖，它們就會產(chǎn)生電荷，按適當(dāng)?shù)拇涡驅(qū)@些電極加上脈

6、沖，它們就會產(chǎn)生攜帶一包一包少數(shù)載流子的運(yùn)動勢阱攜帶一包一包少數(shù)載流子的運(yùn)動勢阱 電荷耦合器件（電荷耦合器件（CCD）特點(diǎn)）特點(diǎn)以以電荷電荷作為信號作為信號 CCD的基本功能的基本功能電荷存儲電荷存儲和和電荷轉(zhuǎn)移電荷轉(zhuǎn)移 CCD工作過程工作過程信號電荷的產(chǎn)生、存儲、傳輸和檢測的信號電荷的產(chǎn)生、存儲、傳輸和檢測的過程過程1 電荷耦合器件的基本原理電荷耦合器件的基本原理 表面溝道器件表面溝道器件，即，即SCCD（Surface Channel CCD）轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)移溝道在界面的移溝道在界面的CCD器件器件 體內(nèi)溝道（或埋溝道體內(nèi)溝道（或埋溝道CCD），），即即 BCCD（Bulk or Buried Ch

7、annel CCD）用離子注入方法改變轉(zhuǎn)移溝道的結(jié)構(gòu)，用離子注入方法改變轉(zhuǎn)移溝道的結(jié)構(gòu)，從而使勢能極小值脫離界面而進(jìn)入襯底內(nèi)部，形成體內(nèi)的從而使勢能極小值脫離界面而進(jìn)入襯底內(nèi)部，形成體內(nèi)的轉(zhuǎn)移溝道，避免了表面態(tài)的影響，使得該種器件的轉(zhuǎn)移效轉(zhuǎn)移溝道，避免了表面態(tài)的影響，使得該種器件的轉(zhuǎn)移效率高達(dá)率高達(dá)99.999以上，工作頻率可高達(dá)以上，工作頻率可高達(dá)100MHz，且能做，且能做成大規(guī)模器件成大規(guī)模器件 以表面溝道以表面溝道CCD為例介紹為例介紹CCD基本原理基本原理 電荷存儲電荷存儲 構(gòu)成構(gòu)成CCD的基本單元是的基本單元是MOS(金屬金屬-氧化物氧化物-半導(dǎo)體半導(dǎo)體)電容器電容器 電荷耦合器件

8、工作在電荷耦合器件工作在瞬態(tài)瞬態(tài)和和深度耗盡狀態(tài)深度耗盡狀態(tài) 電荷轉(zhuǎn)移電荷轉(zhuǎn)移123456 電荷檢測電荷檢測 以浮置擴(kuò)散輸出為例以浮置擴(kuò)散輸出為例 信號電壓是在浮置電平基礎(chǔ)上的負(fù)電壓；信號電壓是在浮置電平基礎(chǔ)上的負(fù)電壓； 每個電荷包的輸出占有一定的時間長度每個電荷包的輸出占有一定的時間長度To； 在輸出信號中疊加有復(fù)位期間的高電平脈沖；在輸出信號中疊加有復(fù)位期間的高電平脈沖； 對對CCD的輸出信號進(jìn)行處理時，較多地采用了的輸出信號進(jìn)行處理時，較多地采用了取樣取樣技術(shù)，以技術(shù)，以去除浮置電平、復(fù)位高脈沖及抑制噪聲。去除浮置電平、復(fù)位高脈沖及抑制噪聲。 CCD輸出信號的特點(diǎn)：輸出信號的特點(diǎn)：2 電

9、荷耦合攝像器件的工作原理電荷耦合攝像器件的工作原理 按結(jié)構(gòu)可分為線陣按結(jié)構(gòu)可分為線陣CCD和面陣和面陣CCD 按光譜可分為可見光按光譜可分為可見光CCD、紅外、紅外CCD、X光光CCD和紫外和紫外CCD 可見光可見光CCD又可分為黑白又可分為黑白CCD、彩色、彩色CCD和微光和微光CCD CCD的電荷存儲、轉(zhuǎn)移的概念的電荷存儲、轉(zhuǎn)移的概念半導(dǎo)體的光電性質(zhì)半導(dǎo)體的光電性質(zhì) CCD攝像器件攝像器件 CCD 攝像器件的工作原理：攝像器件的工作原理： 線陣線陣CCD 線陣線陣CCD可分為雙溝道傳輸與單溝道傳輸兩種結(jié)構(gòu)可分為雙溝道傳輸與單溝道傳輸兩種結(jié)構(gòu) 面陣面陣CCD 常見的面陣常見的面陣CCD攝像器

10、件有兩種：攝像器件有兩種： 行間轉(zhuǎn)移結(jié)構(gòu)行間轉(zhuǎn)移結(jié)構(gòu)與與幀轉(zhuǎn)移結(jié)構(gòu)幀轉(zhuǎn)移結(jié)構(gòu) 彩色彩色CCD 目前主要有三片式和單片式兩種目前主要有三片式和單片式兩種R CCDG CCDB CCD(a)三片式的棱鏡分光三片式的棱鏡分光R/G/B CCD(b)單片式的方格圖案濾色片分光單片式的方格圖案濾色片分光拜爾方式濾色器拜爾方式濾色器 行間排列的濾色器行間排列的濾色器 二、電荷耦合攝像器件的特性參數(shù)二、電荷耦合攝像器件的特性參數(shù) 電荷包從一個柵轉(zhuǎn)移到下一個柵時，有部分的電荷轉(zhuǎn)移過電荷包從一個柵轉(zhuǎn)移到下一個柵時，有部分的電荷轉(zhuǎn)移過去，余下部分沒有被轉(zhuǎn)移，稱轉(zhuǎn)移損失率去，余下部分沒有被轉(zhuǎn)移，稱轉(zhuǎn)移損失率 1 轉(zhuǎn)

11、移效率轉(zhuǎn)移效率 1 一個電荷量為一個電荷量為Qo的電荷包，經(jīng)過的電荷包，經(jīng)過n次轉(zhuǎn)移后的輸出電荷量次轉(zhuǎn)移后的輸出電荷量應(yīng)為：應(yīng)為： nonQQ 總效率為：總效率為：nonQQ/2 不均勻度不均勻度(非均勻性非均勻性) 光敏元的不均勻光敏元的不均勻 CCD的不均勻的不均勻 本節(jié)討論光敏元的不均勻性，認(rèn)為本節(jié)討論光敏元的不均勻性，認(rèn)為CCD是近似均勻的，即是近似均勻的，即每次轉(zhuǎn)移的效率是一樣的。每次轉(zhuǎn)移的效率是一樣的。 光敏元響應(yīng)的不均勻是工藝過程及材料不均勻性引起的，大光敏元響應(yīng)的不均勻是工藝過程及材料不均勻性引起的，大規(guī)模器件的均勻性問題嚴(yán)重規(guī)模器件的均勻性問題嚴(yán)重 定義光敏元響應(yīng)的均方根偏差

12、對平均響應(yīng)的比值為定義光敏元響應(yīng)的均方根偏差對平均響應(yīng)的比值為CCD的的不均勻度不均勻度 ：21)(11oNnonoVVNVNnonoVNV11onV 第第n 個光敏元原始響應(yīng)的等效電壓個光敏元原始響應(yīng)的等效電壓 oV 平均原始響應(yīng)等效電壓平均原始響應(yīng)等效電壓N 線列線列CCD的總位數(shù)的總位數(shù) npnonVVP是是CCD的相數(shù)的相數(shù) CCD成像器件在既無光注入又無電注入情況下的輸出信號稱成像器件在既無光注入又無電注入情況下的輸出信號稱暗信號，即暗電流暗信號，即暗電流 暗電流的根本起因在于耗盡區(qū)產(chǎn)生復(fù)合中心的熱激發(fā)暗電流的根本起因在于耗盡區(qū)產(chǎn)生復(fù)合中心的熱激發(fā) 由于工藝過程不完善及材料不均勻等因

13、素的影響，由于工藝過程不完善及材料不均勻等因素的影響，CCD中暗中暗電流密度的分布是不均勻的電流密度的分布是不均勻的 3 暗電流暗電流暗電流的危害暗電流的危害有兩個方面：有兩個方面： 限制器件的低頻限限制器件的低頻限 引起固定圖像噪聲引起固定圖像噪聲5 光譜響應(yīng)光譜響應(yīng)CCD的光譜響應(yīng)是指等能量相對光譜響應(yīng)，最大響應(yīng)值歸一的光譜響應(yīng)是指等能量相對光譜響應(yīng)，最大響應(yīng)值歸一化為化為100%所對應(yīng)的波長，稱所對應(yīng)的波長，稱峰值波長峰值波長，通常將，通常將10%（或更低）（或更低）的響應(yīng)點(diǎn)所對應(yīng)的波長稱截止波長。有長波端的截止波長與的響應(yīng)點(diǎn)所對應(yīng)的波長稱截止波長。有長波端的截止波長與短波端的截止波長，

14、兩截止波長之間所包括的波長范圍稱光短波端的截止波長，兩截止波長之間所包括的波長范圍稱光譜響應(yīng)范圍。譜響應(yīng)范圍。 6 噪聲噪聲 散粒噪聲、轉(zhuǎn)移噪聲和熱噪聲散粒噪聲、轉(zhuǎn)移噪聲和熱噪聲 4 靈敏度（響應(yīng)度）靈敏度（響應(yīng)度） 在一定光譜范圍內(nèi)，單位曝光量的輸出信號電壓（電流）在一定光譜范圍內(nèi)，單位曝光量的輸出信號電壓（電流）7 分辨率分辨率 分辨率是攝像器件最重要的參數(shù)之一，它是指攝像器件對物分辨率是攝像器件最重要的參數(shù)之一，它是指攝像器件對物像中明暗細(xì)節(jié)的分辨能力，測試時用專門的測試卡像中明暗細(xì)節(jié)的分辨能力，測試時用專門的測試卡 目前國際上一般用（調(diào)制傳遞函數(shù)）來表示分辨率目前國際上一般用（調(diào)制傳遞

15、函數(shù)）來表示分辨率 像元分辨率像元分辨率 8 動態(tài)范圍與線性度動態(tài)范圍與線性度 動態(tài)范圍動態(tài)范圍線性度是指在動態(tài)范圍內(nèi)，輸出信號與曝光量的關(guān)系是否成線性度是指在動態(tài)范圍內(nèi)，輸出信號與曝光量的關(guān)系是否成直線關(guān)系直線關(guān)系 等效噪聲信號光敏元滿阱信號 SONY ICX429AKL三、三、CMOS攝像器件攝像器件 采用采用CMOS技術(shù)可以將光電攝像器件陣列、驅(qū)動和控制電路、技術(shù)可以將光電攝像器件陣列、驅(qū)動和控制電路、信號處理電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、全數(shù)字接口電路等完全集成信號處理電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、全數(shù)字接口電路等完全集成在一起，可以實(shí)現(xiàn)單芯片成像系統(tǒng)在一起，可以實(shí)現(xiàn)單芯片成像系統(tǒng) Camera-On-A-C

16、hip1 CMOS像素結(jié)構(gòu)像素結(jié)構(gòu) 無源像素型（無源像素型（PPS） 有源像素型（有源像素型（APS） 無源像素結(jié)構(gòu)無源像素結(jié)構(gòu) 無源像素單元具有結(jié)構(gòu)簡單、像素填充率高及量子效率無源像素單元具有結(jié)構(gòu)簡單、像素填充率高及量子效率比較高的優(yōu)點(diǎn)。但是，由于傳輸線電容較大，比較高的優(yōu)點(diǎn)。但是，由于傳輸線電容較大，CMOS無無源像素傳感器的讀出噪聲較高，而且隨著像素數(shù)目增加，源像素傳感器的讀出噪聲較高，而且隨著像素數(shù)目增加，讀出速率加快，讀出噪聲變得更大。讀出速率加快，讀出噪聲變得更大。 MOS 攝像器件的工作原理：攝像器件的工作原理：Y1 Y2信號輸出Y移位寄存器X 移 位 寄 存 器X1X2RLEM

17、OS開關(guān)光電二極管A/D數(shù)字信號輸出 有源像素結(jié)構(gòu)有源像素結(jié)構(gòu) 光電二極管型有源像素（光電二極管型有源像素（PPAPS） 大多數(shù)中低性能的應(yīng)用大多數(shù)中低性能的應(yīng)用 光柵型有源像素結(jié)構(gòu)（光柵型有源像素結(jié)構(gòu)（PGAPS） 成像質(zhì)量較高成像質(zhì)量較高 CMOS有源像素傳感器的功耗比較小。但與無源像素結(jié)構(gòu)有源像素傳感器的功耗比較小。但與無源像素結(jié)構(gòu)相比，有源像素結(jié)構(gòu)的填充系數(shù)小，其設(shè)計填充系數(shù)典型值相比，有源像素結(jié)構(gòu)的填充系數(shù)小，其設(shè)計填充系數(shù)典型值為為20%-30%。在。在CMOS上制作微透鏡陣列，可以等效提高上制作微透鏡陣列，可以等效提高填充系數(shù)。填充系數(shù)。 外界光照射像素陣列，產(chǎn)生信號電荷，行選通

18、邏輯單元根外界光照射像素陣列，產(chǎn)生信號電荷，行選通邏輯單元根據(jù)需要，選通相應(yīng)的行像素單元，行像素內(nèi)的信號電荷通過各據(jù)需要，選通相應(yīng)的行像素單元，行像素內(nèi)的信號電荷通過各自所在列的信號總線傳輸?shù)綄?yīng)的模擬信號處理器自所在列的信號總線傳輸?shù)綄?yīng)的模擬信號處理器(ASP)及及A/D變換器，轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字圖像信號輸出。行選通單元可以對變換器，轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字圖像信號輸出。行選通單元可以對像素陣列逐行掃描，也可以隔行掃描。隔行掃描可以提高圖像像素陣列逐行掃描，也可以隔行掃描。隔行掃描可以提高圖像的場頻，但會降低圖像的清晰度。行選通邏輯單元和列選通邏的場頻，但會降低圖像的清晰度。行選通邏輯單元和列選通邏

19、輯單元配合，可以實(shí)現(xiàn)圖像的窗口提取功能，讀出感興趣窗口輯單元配合，可以實(shí)現(xiàn)圖像的窗口提取功能，讀出感興趣窗口內(nèi)像元的圖像信息內(nèi)像元的圖像信息 2 CMOS攝像器件的總體結(jié)構(gòu)攝像器件的總體結(jié)構(gòu)CMOS攝像器件的結(jié)構(gòu)：攝像器件的結(jié)構(gòu)： APS(Active Pixel Structure )：由由1990s中期中期NASA引入引入CMOS 圖像傳感器，解決了噪聲問題。圖像傳感器，解決了噪聲問題。 像素尺寸減小后低光照下靈敏像素尺寸減小后低光照下靈敏度迅速降低，采用微透鏡和濾色度迅速降低，采用微透鏡和濾色片組合以及片組合以及CMOS工藝的優(yōu)勢，工藝的優(yōu)勢，前景好于前景好于CCD。APS 在顯微鏡下的

20、結(jié)構(gòu)在顯微鏡下的結(jié)構(gòu)APS 原理框圖原理框圖Photodiode Active-Pixel Architecture微透鏡改善低光特性微透鏡改善低光特性3 CMOS與與CCD器件的比較器件的比較 CCD攝像器件攝像器件 靈敏度高、噪聲低、像素面積小靈敏度高、噪聲低、像素面積小 光敏元陣列難與驅(qū)動電路及信號處理電路單片集成，需要光敏元陣列難與驅(qū)動電路及信號處理電路單片集成，需要使用相對高的工作電壓，制造成本比較高使用相對高的工作電壓，制造成本比較高 CMOS攝像器件攝像器件 集成能力強(qiáng)、體積小、工作電壓單一、功耗低、動態(tài)范圍集成能力強(qiáng)、體積小、工作電壓單一、功耗低、動態(tài)范圍寬、抗輻射和制造成本低

21、寬、抗輻射和制造成本低 需進(jìn)一步提高器件的信噪比和靈敏度需進(jìn)一步提高器件的信噪比和靈敏度四、紅外焦平面器件四、紅外焦平面器件 紅外焦平面器件（紅外焦平面器件（Infrared Focal Plane Arrays, IRFPA） 5.2 光電成像原理光電成像原理 景物反射外界的照明光經(jīng)光電成像系統(tǒng)的光學(xué)系景物反射外界的照明光經(jīng)光電成像系統(tǒng)的光學(xué)系統(tǒng)在像面上形成與景物相對應(yīng)的圖像。統(tǒng)在像面上形成與景物相對應(yīng)的圖像。 置于像面上具有空間掃描功能的光電攝像器件將置于像面上具有空間掃描功能的光電攝像器件將二維空間的圖像轉(zhuǎn)變成一維時序電信號二維空間的圖像轉(zhuǎn)變成一維時序電信號 電信號經(jīng)過放大和視頻信號處理

22、后送至顯示器，電信號經(jīng)過放大和視頻信號處理后送至顯示器，在同步信號的參與下顯示出與景物相對應(yīng)的圖像。在同步信號的參與下顯示出與景物相對應(yīng)的圖像。一、光電成像系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)一、光電成像系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu) 光機(jī)掃描方式光機(jī)掃描方式 電子束掃描方式電子束掃描方式 固體自掃描方式固體自掃描方式 接收系統(tǒng)對景物的分解方式?jīng)Q定了光電成接收系統(tǒng)對景物的分解方式?jīng)Q定了光電成像系統(tǒng)的類型?？梢苑譃槿N：像系統(tǒng)的類型?？梢苑譃槿N： 光機(jī)掃描方式光機(jī)掃描方式 探測器相對總視場只有較小的接受范圍，而由光探測器相對總視場只有較小的接受范圍，而由光學(xué)部件做機(jī)械運(yùn)動來實(shí)現(xiàn)對景物空間的分解。學(xué)部件做機(jī)械運(yùn)動來實(shí)現(xiàn)對景物空間的分

23、解。串聯(lián)掃描串聯(lián)掃描并聯(lián)掃描并聯(lián)掃描串并聯(lián)混合掃描串并聯(lián)混合掃描 電子束掃描方式電子束掃描方式 光敏靶面對整個視場內(nèi)的景物輻射同時接收，而光敏靶面對整個視場內(nèi)的景物輻射同時接收，而由電子束的偏轉(zhuǎn)運(yùn)動實(shí)現(xiàn)對景物的分解。由電子束的偏轉(zhuǎn)運(yùn)動實(shí)現(xiàn)對景物的分解。 固體自掃描方式固體自掃描方式 從目前情況看，光機(jī)掃描及固體自掃描方式的光電成像系從目前情況看，光機(jī)掃描及固體自掃描方式的光電成像系統(tǒng)占主導(dǎo)地位統(tǒng)占主導(dǎo)地位 面陣攝像器件對整個視場內(nèi)的景物輻射同時接收，而面陣攝像器件對整個視場內(nèi)的景物輻射同時接收，而通過對陣列中各個單元器件的信號順序采樣實(shí)現(xiàn)對景通過對陣列中各個單元器件的信號順序采樣實(shí)現(xiàn)對景物圖像

24、的分解。物圖像的分解。二、光電成像系統(tǒng)的基本技術(shù)參數(shù)二、光電成像系統(tǒng)的基本技術(shù)參數(shù) 光學(xué)系統(tǒng)的通光口徑光學(xué)系統(tǒng)的通光口徑D和焦距和焦距f/ 瞬時視場角瞬時視場角、 觀察視場角觀察視場角WH、WV 幀時幀時Tf和幀速和幀速 掃描效率掃描效率 FffovTT滯留時間滯留時間 d對光機(jī)掃描系統(tǒng)而言，物空間一點(diǎn)掃過單元探測器對光機(jī)掃描系統(tǒng)而言，物空間一點(diǎn)掃過單元探測器所經(jīng)歷的時間稱為滯留時間，探測器在觀察視場中所經(jīng)歷的時間稱為滯留時間，探測器在觀察視場中對應(yīng)的分辨單元數(shù)為：對應(yīng)的分辨單元數(shù)為： VHWWn FWWnTVHfd光電成像系統(tǒng)的綜合性能參數(shù)是在以上各基本技術(shù)光電成像系統(tǒng)的綜合性能參數(shù)是在以上

25、各基本技術(shù)參數(shù)的基礎(chǔ)上作進(jìn)一步的綜合分析得出的參數(shù)的基礎(chǔ)上作進(jìn)一步的綜合分析得出的5.3 紅外成像光學(xué)系統(tǒng)紅外成像光學(xué)系統(tǒng) 紅外成像光學(xué)系統(tǒng)應(yīng)滿足以下幾方面的基本要求：紅外成像光學(xué)系統(tǒng)應(yīng)滿足以下幾方面的基本要求： 物像共軛位置物像共軛位置 成像放大率成像放大率 一定的成像范圍（一定的成像范圍（視場視場） 在像平面上有一定的在像平面上有一定的光能量光能量 反映物體細(xì)節(jié)的能力（即反映物體細(xì)節(jié)的能力（即分辨率分辨率）一、理想光學(xué)系統(tǒng)模型一、理想光學(xué)系統(tǒng)模型共軸球面光學(xué)系統(tǒng)共軸球面光學(xué)系統(tǒng)理想光學(xué)系統(tǒng)模型理想光學(xué)系統(tǒng)模型 理想光學(xué)系統(tǒng)的理想光學(xué)系統(tǒng)的物像關(guān)系物像關(guān)系 牛頓公式牛頓公式 ffxx/fxxfyy 高斯公式高斯公式 /111fllll/二、光學(xué)系統(tǒng)中的光闌二、光學(xué)系統(tǒng)中的光闌孔徑光闌、漸暈光闌、視場光闌、消雜光光闌孔徑光闌、漸暈光闌、視場光闌、消雜光光闌 孔徑光闌孔徑光闌 漸暈光闌漸暈光闌 三、紅外成像光學(xué)系統(tǒng)的主要參數(shù)三、紅外成像光學(xué)系統(tǒng)的主要參數(shù) 焦距焦距f 決定光學(xué)系統(tǒng)的軸向尺寸，決定光學(xué)系統(tǒng)的軸向尺寸，f越大，所成的像越越大，所成的像越大，光學(xué)系統(tǒng)一般也越大大，光學(xué)系統(tǒng)一般也越大 相對孔徑相對孔徑D/f 相對孔徑定義為光學(xué)系統(tǒng)的入瞳直徑相對孔徑定義為光學(xué)系統(tǒng)的入瞳直徑D與焦距與焦距f之比，之比，相對孔徑的倒數(shù)叫相對孔徑的倒