09-光電成像系統(tǒng)(1)

1、一、光電成像原理一、光電成像原理二、光學(xué)系統(tǒng)的像差二、光學(xué)系統(tǒng)的像差三、典型的光學(xué)系統(tǒng)三、典型的光學(xué)系統(tǒng)四、紅外成像系統(tǒng)的綜合特性四、紅外成像系統(tǒng)的綜合特性五、微光像增強器件五、微光像增強器件一、光電成像原理一、光電成像原理 1. 光電成像系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)光電成像系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)成像設(shè)備工作原理圖處理器觀察視場瞬時視場掃描機構(gòu)下圖所示為一簡單的機械掃描成像設(shè)備原理裝置，入射光到一可轉(zhuǎn)動的平面反射鏡上，當(dāng)平面鏡轉(zhuǎn)動時，平面鏡反射的光束的方向就會發(fā)生改變，達到掃描成像的目的。 掃描成像系統(tǒng)掃描成像系統(tǒng)探測器1）串聯(lián)掃描二維掃描示意圖探測器水平掃描示意水平掃描示意水平掃描示意水平掃描示意垂直掃描示意垂直

2、掃描示意垂直掃描示意垂直掃描示意光機掃描設(shè)備光路圖2) 并聯(lián)掃描 3）串并聯(lián)混合掃描延遲NiiSN1面陣器件物空間區(qū)域光學(xué)系統(tǒng)凝視成像系統(tǒng)2. 成像光學(xué)系統(tǒng)中的光闌成像光學(xué)系統(tǒng)中的光闌(stop)(1)孔徑光闌孔徑光闌(Aperture stop)光闌：光學(xué)系統(tǒng)中凡是對光能量具有限制作用的元件。如：光學(xué)系統(tǒng)中的透鏡的外緣、開孔、光屏等?？讖焦怅@（有效光闌）：在光學(xué)系統(tǒng)中，對整個系統(tǒng)光能量的傳播范圍起決定性限制作用的那一個光闌。1F2o1oPP1F2o1oPP孔徑光闌孔徑光闌1uu2u2uu1uP1P1P2P2u1u2 孔徑光闌與物點位置的關(guān)系孔徑光闌與物點位置的關(guān)系的確定是以成象物體的確定為前

3、提的，即同一系統(tǒng)中，當(dāng)物體的位置不同時，孔徑光闌可能會不同。孔徑光闌 A. S.的作用：限制成像光束口徑控制到達像面的光能LPQDDSA.PQ 孔徑光闌的確定方法孔徑光闌的確定方法 入瞳和出瞳入瞳和出瞳確定系統(tǒng)孔徑光闌的方法:將系統(tǒng)中各光闌分別經(jīng)其前面的光學(xué)元件成像于系統(tǒng)的物空間,其中對軸上點張角最小的那個像所對應(yīng)的光闌即為孔徑光闌A.S.孔徑光闌 與軸上物點位置有關(guān),具有限制軸上物 點的成像光束孔徑角的作用。FPLDDDDF入射光瞳（入瞳）入射光瞳（入瞳）孔徑光闌經(jīng)其前方光學(xué)系統(tǒng)所成的像?？讖焦怅@經(jīng)其前方光學(xué)系統(tǒng)所成的像。出射光瞳（出瞳）出射光瞳（出瞳）孔徑光闌經(jīng)其后方光學(xué)系統(tǒng)所成的孔徑光闌

4、經(jīng)其后方光學(xué)系統(tǒng)所成的像像。1F2o1oBBPPBB B B孔徑光闌入瞳出瞳uu入射孔徑角 光瞳（光瞳（pupil） 入瞳直徑在這個系統(tǒng)中，孔徑光闌同時也是入瞳孔徑光闌孔徑光闌出瞳出瞳-孔徑光闌對后方系統(tǒng)成的像uu例孔徑光闌在物空間中的等效孔徑孔徑光闌在物空間中的等效孔徑 孔徑光闌在像空間中的等效孔徑孔徑光闌在像空間中的等效孔徑 入射光瞳入射光瞳(入瞳入瞳)： 限制入射光束的有效孔徑限制入射光束的有效孔徑,是孔徑光闌對前方光學(xué)系統(tǒng)所成的像是孔徑光闌對前方光學(xué)系統(tǒng)所成的像出射光瞳出射光瞳(出瞳出瞳)： 限制出射光束的有效孔徑限制出射光束的有效孔徑, 孔徑光闌對后方光學(xué)系統(tǒng)所成的像孔徑光闌對后方光

5、學(xué)系統(tǒng)所成的像視場光闌視場光闌 F. S.的作用的作用：限制物面上能成像的限制物面上能成像的范圍范圍, ,限制視場的大小限制視場的大小P1QQFLFSF.DDPQ1Q視場光闌視場光闌(Field stop)視場光闌視場光闌限制成像范圍的光闌ABAB孔徑光闌孔徑光闌視場光闌視場光闌探測器探測器孔徑光闌孔徑光闌uu3. 光電成像系統(tǒng)的基本技術(shù)參數(shù)光電成像系統(tǒng)的基本技術(shù)參數(shù)1）光學(xué)系統(tǒng)的通光口徑（有效孔徑、入瞳直徑）D決定了光學(xué)系統(tǒng)接收的能量。D有效孔徑D有效孔徑IedR成像系統(tǒng)接收的輻射通量（光功率）：22)2/(RDIee2）光學(xué)系統(tǒng)的焦距 ff3) 相對孔徑 D/f相對孔徑定義為光學(xué)系統(tǒng)的入瞳

6、直徑(通光孔徑)D與焦距f之比，相對孔徑的倒數(shù)叫F 數(shù)。 DfF數(shù)fD相對孔徑相對孔徑?jīng)Q定紅外成像光學(xué)系統(tǒng)的衍射分辨率及像面上的輻照度。衍射分辨率:/22. 1fD像面照度： 2)(fDE 應(yīng)具有盡可能大的相對孔徑，以提高系統(tǒng)的靈敏度。 DfF數(shù)表達照相機光圈大小是用F數(shù)（ = 鏡頭的焦距 / 鏡頭口徑的直徑）完整的光圈值系列如下： F1， F1.4， F2， F2.8， F4， F5.6， F8， F11， F16， F22， F32， F44， F64。特別要注意的是光圈F值愈小，表示在同一單位時間內(nèi)的光通量愈多，而且上一級的進光量剛是下一級的一倍，例如光圈從F8調(diào)整到F5.6，進光量便多

7、一倍，我們也說光圈開大了一級。DfF數(shù)4) 觀察視場角WH 、WV探測器WVWHfhWfhWtg2/2fhW 處理器觀察視場瞬時視場掃描機構(gòu)探測器5）瞬時視場角、 WVfafbabfafbab6) 幀時Tf和幀速F對于掃描光電成像系統(tǒng)，完成一幀掃描所需的時間稱為幀時Tf，單位時間完成的幀數(shù)稱為幀速 ，顯然有：FFTf17) 滯留時間對光機掃描系統(tǒng)而言，物空間一點掃過單元探測器所經(jīng)歷的時間稱為滯留時間。d光學(xué)光學(xué) 系統(tǒng)系統(tǒng)物空間物空間像空間像空間 實物成實象實物成實象二、光學(xué)系統(tǒng)的像差（ aberration)理想成像傍軸條件下可以看作理想成像，它要求成像光束的孔徑小且儀器的視場小。 像差的基本

8、概念像差的基本概念 像差像差單色像差單色像差(monochromatic aberration)(monochromatic aberration)色像差色像差(chromatic aberration)(chromatic aberration)任何偏離理想成像的現(xiàn)象，稱為像差像差包括單色像差和色像差。單色像差中包括球差、彗差、像散、像場彎曲、畸變-uuPP! 9! 7! 5! 3sin9753uuuuuuuu sin近軸條件下：近軸條件下： 單色像差的來源單色像差的來源球面球面系統(tǒng)在系統(tǒng)在近軸條件近軸條件下可以下可以理想成像理想成像物像一一對應(yīng)物像一一對應(yīng)非近軸情況下，三次冪以上項不能忽略

9、非近軸情況下，三次冪以上項不能忽略-uuPP! 9! 7! 5! 3sin9753uuuuuu出現(xiàn)三級以上像差出現(xiàn)三級以上像差 球面系統(tǒng)不能理想成像球面系統(tǒng)不能理想成像三級像差三級像差( (或初級像差或初級像差)-5)-5種：種： 1) 1) 球差球差(spherical aberration)(spherical aberration)2) 2) 慧差慧差(coma)(coma)3) 3) 像散像散(astigmatism)(astigmatism)4) 4) 場曲場曲(curvature of field)(curvature of field)5) 5) 畸變畸變(distortion)

10、(distortion)! 9! 7! 5! 3sin9753uuuuuu 球差球差(Spherical aberration) 軸上物點發(fā)出的大孔徑光線不聚焦于一點軸上物點發(fā)出的大孔徑光線不聚焦于一點圖示：不同大小球差的照片圖示：不同大小球差的照片 球差的校正：球差的校正： 變折射率透鏡變折射率透鏡中間折射率大中間折射率大 加光闌；加光闌； 復(fù)合透鏡，如正負(fù)透鏡組合、復(fù)合透鏡，如正負(fù)透鏡組合、 球面曲率及折射率的配合等；球面曲率及折射率的配合等； 非球面透鏡；非球面透鏡；彗差彗差(Coma) 軸外傍軸物點發(fā)出的寬光束經(jīng)透鏡折射后不再交于一軸外傍軸物點發(fā)出的寬光束經(jīng)透鏡折射后不再交于一點，而在

11、像面上形成點，而在像面上形成彗星狀彌散斑彗星狀彌散斑注意：注意：球差和彗差往往同時存在，消除球差后才明顯球差和彗差往往同時存在，消除球差后才明顯觀察到彗差。觀察到彗差。Q1Q2Q3Q屏幕彗星狀彌散斑彗星狀彌散斑 不同大小慧差的照片不同大小慧差的照片慧差的校正：慧差的校正： 復(fù)合透鏡；復(fù)合透鏡； 加光闌；加光闌； 非球面透鏡；非球面透鏡；最小彌散圓最小彌散圓主光線主光線子午焦線子午焦線弧矢焦線弧矢焦線軸外物點發(fā)軸外物點發(fā)出的同心光出的同心光束，水平方束，水平方向和豎直方向和豎直方向的光線的向的光線的聚焦點在不聚焦點在不同平面上同平面上像散像散(Astigmatism)和場曲（和場曲（Curvat

12、ure of field） 像散像散(Astigmatism)遠離軸上物點發(fā)出的窄光束經(jīng)透鏡后不再交于一點遠離軸上物點發(fā)出的窄光束經(jīng)透鏡后不再交于一點 子午平面：軸外物點和光軸所確定的平面。子午平面內(nèi)的光束稱子午光束。 弧矢平面：過主光線且與子午平面垂直的平面?；∈钙矫鎯?nèi)的光束稱弧矢光束光軸光軸物點物面像面子午平面子午平面弧矢平面弧矢平面像散（像散（軸外點細光束）軸外點細光束）豎直面上的光線,交于子午焦線.水平面上的光線，交于弧矢交線。光軸光軸像散使軸外物點的像變成兩條分離的線。T子午子午焦線焦線S弧矢弧矢焦線焦線物點物面像面像的質(zhì)量最好垂直于光軸的平面物體只有在近軸區(qū)域才近似成像為一個平面，

13、對較大物面，像面不是平面而是曲面。場曲場曲 （Curvature of field） （像場彎曲）像場彎曲）屏屏幕幕光軸光軸透鏡像點軌跡成清晰像成清晰像 的最佳像面不為平面的最佳像面不為平面像散和場曲的校正：像散和場曲的校正： 復(fù)合透鏡復(fù)合透鏡 加光闌加光闌非球面透鏡；非球面透鏡； 物平面物平面 枕形畸變枕形畸變 桶形畸變桶形畸變 畸變(Distortion) (Distortion) 引起像的變形，不影響像的清晰度。 光闌消除畸變光闌消除畸變 （1 1）位置色差）位置色差123不同波長的光，焦距不同不同波長的光，焦距不同, ,像的位置不同。在像的位置不同。在1,2,31,2,3三三截面上截面

14、上, ,形成的光環(huán)半徑不形成的光環(huán)半徑不同同. . 色差色差(Chromatic aberration) (Chromatic aberration) （2 2）放大率色差）放大率色差單個透鏡的色差，無法消除。但是把一對不同材料的單個透鏡的色差，無法消除。但是把一對不同材料的凸、凹透鏡膠合起來，可對選定的兩種波長消除色差。凸、凹透鏡膠合起來，可對選定的兩種波長消除色差。 不同不同顏色的光顏色的光放大率不放大率不同同 色差色差(Chromatic aberration) (Chromatic aberration) 色差的產(chǎn)生色差的產(chǎn)生 P 色差的消除色差的消除 PPn1n2三、 典型的光學(xué)系統(tǒng)

15、 （1）透射式紅外光學(xué)系統(tǒng)（2）反射式紅外光學(xué)系統(tǒng)牛頓光學(xué)系統(tǒng)：卡塞格倫系統(tǒng)：格利高利系統(tǒng)：（3）折反射組合式光學(xué)系統(tǒng)施密特系統(tǒng)：透射式光學(xué)系統(tǒng)與反射式光學(xué)系統(tǒng)比較：透射式光學(xué)系統(tǒng)與反射式光學(xué)系統(tǒng)比較：透射式光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計、裝調(diào)精度要求低，加工裝調(diào)難度??；但口徑大于200mm時重量太大，一般不采用透射式；反射式光學(xué)系統(tǒng)波段寬，沒有色差，大口徑光學(xué)系統(tǒng)一般采用反射式 。四、紅外成像系統(tǒng)的綜合特性四、紅外成像系統(tǒng)的綜合特性紅外成像系統(tǒng)性能的綜合量度指標(biāo)：空間分辨率 調(diào)制傳遞函數(shù)（MTF）溫度分辨率 噪聲等效溫差（NETD）最小可分辨溫差（MRTD）最小可探測溫差（MDTD）PQPQ1U愛里斑愛里斑1

16、. 調(diào)制傳遞函數(shù)（調(diào)制傳遞函數(shù)（MTF） 成像系統(tǒng)的傳輸特性分析為了分析成像系統(tǒng)的特性，引入空間頻率的概念。設(shè)有亮暗相間的等寬度條紋圖案，兩相鄰條形中心之間距離稱為空間周期（mm），的倒數(shù)稱為空間頻率。 Tx線性周期觀察距離R(m)觀察點xOTf1lp/mm空間頻率定義為周期量在單位空間上變化的周期數(shù)，空間頻率定義為周期量在單位空間上變化的周期數(shù)， 單位是線對/毫米，即lp/mm 。 物體結(jié)構(gòu)的分解：物體結(jié)構(gòu)的分解： 通常所謂的分辯率，是將物體結(jié)構(gòu)分解為線或點，這只是分解物體方法的一種。 另一種方法是將物體結(jié)構(gòu)分解為各種頻率的譜，即認(rèn)為物體是由各種不同的空間頻率組合而成的。這樣成像系統(tǒng)的特性就

17、表現(xiàn)為它對各種物體結(jié)構(gòu)頻率的響應(yīng)：透過特性、對比度和位相的傳輸。成像系統(tǒng)傳遞函數(shù)的概念成像系統(tǒng)傳遞函數(shù)的概念: 成像系統(tǒng)可以看作是一個低通線性濾波器，給成像系統(tǒng)輸入一個正弦信號（即給出一個光強正弦分布的目標(biāo)），輸出仍然是同一頻率的正弦信號（即目標(biāo)成的像仍然是同一空間頻率的正弦分布），只不過像的對比度有所降低，位相發(fā)生移動。 對比度降低的程度和位相移動的大小是空間頻率的函數(shù)，被稱為成像系統(tǒng)的對比(調(diào)制)傳遞函數(shù)（MTF）和位相傳遞函數(shù)（PTF）。 b1b0Ixo調(diào)制對比度定義： obbM1)()(fMfMfMTFo（設(shè)輸入信號的調(diào)制度為M0 ( f )，經(jīng)過成像系統(tǒng)后輸出信號的調(diào)制度為M ( f

18、 ) ，則成像系統(tǒng)對某一頻率 f 的調(diào)制傳遞函數(shù)MTF定義為：M0Mxx調(diào)制傳遞函數(shù)（調(diào)制傳遞函數(shù)（MTFMTF）與）與空間頻率的關(guān)系空間頻率的關(guān)系 這個函數(shù)的具體形式則完全由成像系統(tǒng)的成像性能所決定，因此傳遞函數(shù)客觀地反映了成像系統(tǒng)的成像質(zhì)量，成像系統(tǒng)存在一個截止頻率 fc，對這個頻率，正弦目標(biāo)的像的對比降低到0。標(biāo)經(jīng)系統(tǒng)成像后對比降低和信息衰減。 對比度空間頻率ffcM兩種不同鏡頭的調(diào)制傳遞函數(shù)兩種不同鏡頭的調(diào)制傳遞函數(shù)（1）光學(xué)系統(tǒng)的調(diào)制傳遞函數(shù)）光學(xué)系統(tǒng)的調(diào)制傳遞函數(shù)MTF0（2）探測器的）探測器的MTFd（3）電子線路的）電子線路的MTFe（4) 顯示器的顯示器的MTFm（5）大氣的

19、）大氣的MTFom（6）人眼調(diào)制傳遞函數(shù)）人眼調(diào)制傳遞函數(shù)MTFeye 成像過程中各個環(huán)節(jié)的調(diào)制傳遞函數(shù)成像過程中各個環(huán)節(jié)的調(diào)制傳遞函數(shù) 人眼能接收感知的極限調(diào)制度為0.026，目視儀器各個環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)值可以以此作為考慮的出發(fā)點。 （7 7）系統(tǒng)的傳遞函數(shù)）系統(tǒng)的傳遞函數(shù)MTFMTF成像系統(tǒng)總的傳遞函數(shù)為各分系統(tǒng)傳遞函數(shù)的乘積：成像系統(tǒng)總的傳遞函數(shù)為各分系統(tǒng)傳遞函數(shù)的乘積： eyeommedoMTFMTFMTFMTFMTFMTFMTFWHWWVWTTTB2. 噪聲等效溫差（噪聲等效溫差（NETD）NETD測試圖案測試圖案溫度為TT的均勻方形黑體目標(biāo)，處在溫度為TB(TTTB)的均勻黑體背景中

20、構(gòu)成測試圖案。紅外成像儀對這個圖案進行觀察，當(dāng)系統(tǒng)的基準(zhǔn)電子濾波器輸出的信號電壓峰值和噪聲電壓的均方根值之比為1時，黑體目標(biāo)和黑體背景的溫差稱為噪聲等效溫差。NETD（Noise Equivalent Temperature Difference）的）的定義和測量方法定義和測量方法 NETD是表征紅外成像系統(tǒng)性能的關(guān)鍵指標(biāo)。是表征紅外成像系統(tǒng)性能的關(guān)鍵指標(biāo)。 實際測量時，為了取得良好的結(jié)果，通常要求目標(biāo)尺寸W超過系統(tǒng)瞬時視場若干倍，目標(biāo)和背景的溫差T超過NETD數(shù)十倍，使信號峰值電壓Vs遠大于均方根噪聲電壓Vn,然后按下式計算NETD。nsVVTNETD/VnVs3. 最小可分辨溫差（最小可分

21、辨溫差（MRTD） MRTD是景物空間頻率的函數(shù)。是景物空間頻率的函數(shù)。MRTD的測試圖案的測試圖案HDH:D=7:1具有不同空間頻率，高寬比為7：1的四條帶目標(biāo)圖案處于均勻的背景中。成像系統(tǒng)對某一組四條帶圖案成像，調(diào)節(jié)目標(biāo)相對背景的溫差，從零逐漸增大，直到在顯示屏上剛能分辨出條帶圖案為止。此時的溫差就是在該空間頻率下的最小可分辨溫差。分別對不同空間頻率的條帶圖案重復(fù)上述測量過程，可得到MRTD曲線。 MRTD的定義和測試的定義和測試:典型的MRTD曲線曲線4. 最小可探測溫差（最小可探測溫差（MDTD） 最小可探測溫差(MDTD)是將NETD與MRTD的概念在某些方面作了取舍后而得出的。具體

22、地說，MDTD仍是采用MRTD的觀測方式，由在顯示屏上剛能分辨出目標(biāo)時所需的目標(biāo)對背景的溫差來定義。WHWWVWTTTB但MDTD采用的標(biāo)準(zhǔn)圖案是位于均勻背景中的單個方形目標(biāo)，其尺寸W可調(diào)整，這是對NETD與MRTD標(biāo)準(zhǔn)圖案特點的一種綜合。MDTD用來估算點源目標(biāo)的可探測性是有價值的。 五、微光像增強器件五、微光像增強器件 明朗夏天采光良好的室內(nèi)照度大致在100至500lx之間太陽直射時的地面照度可以達到10萬lx滿月在天頂時的地面照度大約是0.2 lx夜間無月時的地面照度只有10-4lx數(shù)量級微光光電成像系統(tǒng)的工作條件就是環(huán)境照度低于0.1 lx1. 微光像增強器微光像增強器 像增強器(又稱

23、為像管)是一種電真空成像器件，是微光光電成像系統(tǒng)的核心部件，其作用是指把微弱的光圖像增強到足夠的亮度，以便可以用肉眼觀察。 像增強器由安裝在高真空管殼內(nèi)的光電陰極電子光學(xué)系統(tǒng),又稱為電子透鏡(有靜電聚焦和磁聚焦兩種)和熒光屏三部分組成。輸入窗口輸出窗口光陰極熒光屏電子光學(xué)系統(tǒng)單極像增強器結(jié)構(gòu)單極像增強器結(jié)構(gòu) 基本原理基本原理 :光電陰極將光學(xué)圖像轉(zhuǎn)換為電子圖像，電子光學(xué)系統(tǒng)（電極系統(tǒng)）將電子圖像傳遞到熒光屏，在傳遞過程中增強電子能量并完成電子圖像幾何尺寸的縮放，熒光屏完成電光轉(zhuǎn)換，即將電子圖像轉(zhuǎn)換為可見光圖像，圖像的亮度已被增強到足以引起人眼視覺，在夜間或低照度下可以直接進行觀察。光陰極熒光屏

24、電子光學(xué)系統(tǒng) 變像管：是像增強器的一種，其作用是指把不可見光轉(zhuǎn)換為可見光的器件。如紅外變像管、紫外變像管、X射線變像管。 變像管組成與微光像增強器相同，其核心部分是對紅外光或紫外光敏感的光電陰極。當(dāng)紅外光照射到陰極時，產(chǎn)生光電發(fā)射，經(jīng)過電子光學(xué)系統(tǒng)，變成可見光。由于普通照相底片在紅外光譜區(qū)靈敏度極低采用具有對紅外光敏感的光電陰極的像管可獲得巨大增益 。輸入窗口輸出窗口光陰極熒光屏電子光學(xué)系統(tǒng) 微光像增強器的性能參數(shù)微光像增強器的性能參數(shù) （1）光電陰極靈敏度表征光電陰極發(fā)射（或轉(zhuǎn)換）特性的參量，定義為像管光電陰極產(chǎn)生的光電流與入射輻射通量之比。對微光器件，光靈敏度是指用色溫2856K士50K的

25、標(biāo)準(zhǔn)鎢絲白熾燈（CIE規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)“A”光源）照射光電陰極時，其上產(chǎn)生的光電流與入射光通量之比。 典型光電陰極靈敏度典型光電陰極靈敏度（2）有效直徑 有效光電陰極直徑是在像管輸入端上與光電軸同心、能完全成像于熒光屏上的最大圓直徑。有效熒光屏直徑是在像管輸出端上與光電軸同心，并與有效光電陰極直徑成物像關(guān)系的圓直徑。一般將其表示為有效陰極直徑有效屏直徑，如1818（單位mm） （3）亮度增益）亮度增益像管的亮度增益定義為：像管在標(biāo)準(zhǔn)光源照射下，熒光屏上的光出射度M與入射到陰極面上的照度E之比。即 G=M / E標(biāo)準(zhǔn)光源:色溫為2856K50K的鎢絲白熾燈。光通量增益定義為熒光屏輸出的光通量與輸入到光

26、電陰極的光通量之比。 （4）暗背景光亮度和等效背景光照度）暗背景光亮度和等效背景光照度暗背景光亮度：光電陰極無光照時，處于工作狀態(tài)的像管熒光屏上的輸出光亮度稱為暗背景光亮度。等效背景光照度是指產(chǎn)生和暗背景相等的輸出光亮度在光電陰極上所需的輸入光照度。（5）放大率 像管的放大率是指熒光屏上輸出像的幾何大小與光電陰極上輸入像的幾何大小之比。 像管的畸變是距離光電軸中心不同位置處各點放大率不同的表征：%100ccrrD式中Dr是與光電陰極中心距離為r處的畸變， r是與光電陰極中心距離為r處的放大率, c是光電陰極中心處的放大率。 Dr為正值時產(chǎn)生枕形畸變,為負(fù)值時產(chǎn)生桶形畸變。（6）分辨率和調(diào)制傳遞

27、函數(shù)分辨率分辨率是指像管分辨相鄰兩個物點或像點的能力。如果把矩形波空間頻率圖樣投射到光電陰極上，分辨率可用在熒光屏上能分辨的最高空間頻率表示。調(diào)制傳遞函數(shù)調(diào)制傳遞函數(shù)MTF是熒光屏上輸出的正弦波圖樣的調(diào)制度與光電陰極上輸入的正弦波圖樣的調(diào)制度之比。 （7）光生背景在有光輸入時，處于工作狀態(tài)的像管熒光屏上存在的隨入射光強弱而變化的那部分附加光亮度，稱為光生背景。（8）信噪比定義：像管在規(guī)定的工作條件下輸出的信號與噪聲之比即為信噪比。（9）自動光亮度控制（ABC）特性像管的自動光亮度控制是靠像管的自動亮度控制電路來實現(xiàn)的，目的是控制熒光屏的輸出圖像亮度。當(dāng)輸入光照度大于某一規(guī)定值時，控制電路自動降

28、低電子加速電壓，使輸出光亮度與輸入光照度之間呈非線性關(guān)系。 像增強器的發(fā)展像增強器的發(fā)展自60年代開始研制像管以來，經(jīng)歷了三次技術(shù)創(chuàng)新： 一代管以三級級聯(lián)增強技術(shù)為特征，增益高達幾萬倍，但體積大，重量重； 二代管以微通道板（MCP）增強技術(shù)為特征，體積小，重量輕，但夜視距離無明顯突破； 三代管則采用了負(fù)電子親和勢（NEA）GaAs光電陰極，使夜視距離提高1.5-2倍以上。 （1）第一代像增強器）第一代像增強器第一代像增強器是以纖維光學(xué)面板作為輸入、輸出窗三級級聯(lián)耦合的像增強器。由于經(jīng)過三級增強，因而第一代管具有很高的增益。 光纖面板光電陰極光纖面板熒光屏一代管的典型性能為：陰極靈敏度為300A/lm;增益:21043104cdm-2lx-1 ，分辨率為35 lp/mm 。一代管增益高、但重量大，防強光能力差。 （2 2）第二代像增強器）第二代像增強器 第二代像管與第一代像管的根本區(qū)別在于：它不是用多級級聯(lián)實現(xiàn)光電子倍增，而是采用在單級像管中設(shè)置微通道板（MCP）來實現(xiàn)電子圖像倍增的。 MCP由上百萬個緊密排列的空芯通道管組成。通道孔徑為5一10m 。通道的內(nèi)壁具有較高的二次電子發(fā)射特性，入射到通道的初始電子在電場作用下使激發(fā)出來的電子依次倍增，從而在輸出端獲得很高的增益。MCP的兩個