《光電成像技術》課程教學大綱（本科）

1、光電成像技術(Technology of Photoelectric Imaging)課程代碼：03410080學分：2學時：32 （其中：課堂教學學時：32 實驗學時：0 上機學時：0 課程實踐學時:0 ）先修課程：半導體物理、電動力學、應用光學、物理光學適用專業(yè)：光電信息科學與工程教材：光電成像原理與技術，白廷柱，金偉其編著，北京理工大學出版社，2006年1月第1版一、課程性質與課程目標（-）課程性質（需說明課程對人才培養(yǎng)方面的貢獻）圖像是人類獲取自然界信息的最重要的途徑,據(jù)統(tǒng)計，人類所獲取信息的80%以上來自于人眼， 即來自于圖像。光電成像技術課程講述的就是迄今為止，人類為擴展自身視野的

2、局限性，如何基于 近代物理學的研究成果，通過采用不同的原理、技術，研制出各種光電成像系統(tǒng)，并將之服務于人 類。本課程為光電信息科學與工程的專業(yè)教育選修課程。本課程的學習可以培養(yǎng)學生運用所學數(shù)理知識和方法認識和分析各種光電成像器件工作機理的 能力和創(chuàng)新意識，提高學生對光電成像系統(tǒng)整體技術構成的認識，為他們走上工作崗位從事相關工 作奠定基礎。通過對本學科新理論、新器件、新系統(tǒng)的介紹，還可以使學生了解本學科的最新發(fā)展 動態(tài)和技術前沿。本課程的內容亦軍亦民，與國防裝備密切相關，因此，本課程的學習可以培養(yǎng)學 生的愛國主義精神和大國防意識。（二）課程目標（根據(jù)課程特點和對畢業(yè)要求的貢獻，確定課程目標。應包

3、括知識目標和能力目標。）. 了解各類光電成像器件的物理過程、基本工作原理、性能評價參數(shù)以及各種光電成像系統(tǒng)的 結構和各子系統(tǒng)的作用。.掌握光電成像技術的基本理論和思想方法，了解與光電成像相關的技術前沿。二、課程內容與教學要求（按章撰寫）第1章緒論（一）課程內容光電成像技術的產生及發(fā)展光電成像對視見光譜域的延伸光電成像技術的應用范疇光電成像器件的分類光電成像器件的特性（二）教學要求了解光電成像是對視見光譜域的延伸；了解光電成像技術的應用范疇；（3）理解光電成像器件的分類和特性；（三）重點與難點光電成像器件特性（光電轉換、時間響應、噪聲、成像）。第2章人眼的視覺特性與圖像探測（一）課程內容人眼的視

4、覺特性與模型圖像探測理論與圖像探測方程目標的探測與識別（二）教學要求（1）掌握人眼的視覺特性（2）理解基于信噪比的圖像探測方程了解約翰遜準則（意義；觀察任務的分類）（三）重點與難點人眼的視覺特性，圖像探測方程。第3章輻射源與典型景物輻射（一）課程內容輻射度量及光度量朗伯輻射體及其輻射特性黑體輻射定律輻射源及其特性（二）教學要求（1）理解黑體輻射定律（黑體、灰體、選擇體的定義）（2）理解自然環(huán)境輻射及其在目標上的反射（包括典型軍事目標輻射和自然輻射源）（三）重點與難點典型輻射源及其特性。第4章輻射在大氣中的傳輸（-）課程內容大氣的構成大氣消光及大氣窗口大氣吸收和散射的計算大氣消光對光電成像系統(tǒng)性

5、能的影響（二）教學要求了解大氣的構成；（2）理解大氣消光及大氣窗口；（3）理解大氣吸收和散射的計算；（三）重點與難點大氣窗口（5個），波蓋爾定律，基于氣象學參數(shù)的大氣透過率的計算。第5章直視型電真空成像器件成像物理（一）課程內容像管成像的物理過程像管結構類型與性能參數(shù)輻射圖像的光電轉換電子圖像的成像理論電子圖像的發(fā)光顯示光學圖像的傳像與電子圖像的倍增（二）教學要求了解像管成像的物理過程；（2）理解像管結構類型與性能參數(shù)；（3）掌握輻射圖像的光電轉換基本理論及光陰極相關理論；（4）理解電子圖像的成像理論和發(fā)光顯示；（5）理解光學圖像的傳像與電子圖像的倍增；（三）重點與難點.像管的成像物理過程（理

6、論與實驗依據(jù)）.像管的分類與分代（按采用的技術）.光電陰極的發(fā)射理論、分類及制備時的基本原則.電子光學系統(tǒng)（電子光學折射率、電子透鏡的本質）.熒光屏發(fā)光（基本概念：熒光、磷光、熒光屏鍍鋁膜等）. OFP的工作原理及作用. MCP的工作原理。第6章直視型光電成像系統(tǒng)與特性分析（-）課程內容直視型光電成像系統(tǒng)的原理夜視光電成像系統(tǒng)的主要部件及特性直視型夜視成像系統(tǒng)的總體設計夜視系統(tǒng)的作用距離（二）教學要求（1）理解直視型光電成像系統(tǒng)的原理；（2）理解夜視光電成像系統(tǒng)的主要部件及特性；（3）理解直視型夜視成像系統(tǒng)的總體設計；（4）理解夜視系統(tǒng)的作用距離。（三）重點與難點.直視型成像系統(tǒng)的結構.直視型

7、成像系統(tǒng)常用的物鏡、目鏡.物鏡和像增強器參數(shù)對系統(tǒng)極限分辨力的影響.像管的選擇（性能指標）.直視型成像系統(tǒng)作用距離的估算。第7章電視型電真空成像器件成像物理（一）課程內容電視攝像的基本原理攝像管的主要性能參數(shù)攝像管的分類熱釋電攝像管電子槍簡介（二）教學要求了解電視攝像的基本原理；（2）理解攝像管的主要性能參數(shù)；（3）理解攝像管的分類；了解熱釋電攝像管和電子槍。（三）重點與難點.攝像管的結構與工作原理（三個步驟）.攝像管圖像的寫入方式與讀出方式.熱釋電攝像管的工作原理（基本概念：熱釋電效應；單疇化；基底電荷；工作時對輻射信號 的要求）。第8章固體成像器件成像原理及應用（-）課程內容CCD的物理基

8、礎與工作原理CCD的結構與特性CCD成像原理增強型（微光）電荷耦合成像器件CCD的應用CMOS成像器件及其應用（二）教學要求掌握CCD的物理基礎與工作原理；掌握CCD的結構與特性；掌握CCD成像原理；解增強型（微光）電荷耦合成像器件。了解CCD以及CMOS成像器件的應用（三）重點與難點CCD的電荷存儲原理（非穩(wěn)態(tài)）CCD的信號讀出方式（耦合原理）CCD的特性（基本概念，會計算轉移效率；SCCD、BCCD）CCD的成像原理（線陣、面陣，能夠系統(tǒng)描述前后過程）增強型 CCD（ICCD、BCCD、EBCCD、EMCCD）CCD的應用CMOS信號讀出方式（選址原理）第10章紅外熱成像器件成像物理（一）

9、課程內容紅外探測器的分類紅外探測器的工作條件與性能參數(shù)光電導型紅外探測器光伏型紅外探測器紅外焦平面陣列探測器非制冷紅外焦平面陣列探測器量子阱紅外探測器（二）教學要求了解紅外探測器的分類；（2）掌握紅外探測器的工作條件與性能參數(shù)；（3）理解五種典型紅外探測器的工作原理；（三）重點與難點.紅外探測器的分類、工作條件、性能參數(shù).五種典型紅外探測器的工作原理。三 本課程開設的實驗項目（如課程不含實驗，該項可不填）無四、學時分配及教學方法注：1.課程實踐學時按相關專業(yè)培養(yǎng)計劃列入表格;章（按序填寫）教學形式及學時分配主要教學方法支撐的課程目標課堂 教學實 驗上機課程 實踐小 計第一章22講授法目標1第二

10、章22講授法目標1第三章22講授法目標1第四章22講授法目標1/r/r -J-*第五早66講授法目標1、2第八早44講授法目標1、2第七章44講授法目標1、2第八章66講授法目標1、2第十章44討論法目標1、2合計32322.主要教學方法包括講授法、討論法、演示法、研究型教學方法（基于問題、項目、案例等教 學方法）等。五、課程考核考核形式考核要求考核權重支持的課程目標課堂表現(xiàn)簽到及課堂表現(xiàn)20%目標1、2期末考試開卷考試，試卷題型包括 填空題、選擇題、簡答題 等。80%目標1、2注：1 .分學期設置和考核的課程應按學期分別填寫上表。.考核形式主要包括課堂表現(xiàn)、平時作業(yè)、階段測試、期中考試、期末

11、考試、大作業(yè)、小 論文、項目設計和作品等。.考核要求包括作業(yè)次數(shù)、考試方式（開卷、閉卷）、項目設計要求等。.考核權重指該考核方式或途徑在總成績中所占比重。六、課程目標達成度評價課程目標對應考核形式實際評測結果（學生達到的平均水平）課程目標1課堂表現(xiàn)、期末考試課堂表現(xiàn)xl0%+期末考試對應試題平均分 x80%課程目標2課堂表現(xiàn)、期末考試課堂表現(xiàn)xl0%+期末考試對應試題平均分 x80%七、參考書目及學習資料（書名，主編，出版社，出版時間及版次）.光電成像原理與技術，白廷柱，金偉其編著，北京理工大學出版社，2006年1月第1版.光電成像原理，鄒異松，劉玉風，白廷柱編著，北京理工大學出版社，1997第1版.微光與紅外成像技術，張敬賢，李玉丹，金偉其編著，北京理工大學出版