1、第一章5.光學(xué)成像系統(tǒng)與光電成像系統(tǒng)的成像過程各有什么特點？在光電成像系統(tǒng)性能評價方面通常從哪幾方面考慮？答：a、兩者都有光學(xué)元件并且其目的都是成像。而區(qū)別是光電成像系統(tǒng)中多了光電裝換器。b、靈敏度的限制，夜間無照明時人的視覺能力很差； 分辨力的限制，沒有足夠的視角和對比度就難以辨認(rèn)； 時間上的限制，變化過去的影像無法存留在視覺上； 空間上的限制，隔開的空間人眼將無法觀察； 光譜上的限制，人眼只對電磁波譜中很窄的可見光區(qū)感興趣。6反映光電成像系統(tǒng)光電轉(zhuǎn)換能力的參數(shù)有哪些？表達形式有哪些？答：轉(zhuǎn)換系數(shù)：輸入物理量與輸出物理量之間的依從關(guān)系。 在直視型光電成像器件用于增強可見光圖像時，被定義為電鍍

2、增益G1， 光電靈敏度： 或者： 8.怎樣評價光電成像系統(tǒng)的光學(xué)性能？有哪些方法和描述方式？答，利用分辨力和光學(xué)傳遞函數(shù)來描述。 分辨力是以人眼作為接收器所判定的極限分辨力。通常用光電成像系統(tǒng)在一定距離內(nèi)能夠分辨的等寬黑白條紋來表示。 光學(xué)傳遞函數(shù)：輸出圖像頻譜與輸入圖像頻譜之比的函數(shù)。對于具有線性及時間、空間不變性成像條件的光電成像過程，完全可以用光學(xué)傳遞函數(shù)來定量描述其成像特性。第二章6.影響光電成像系統(tǒng)分辨景物細節(jié)的主要因素有哪些？答：景物細節(jié)的輻射亮度（或單位面積的輻射強度）； 景物細節(jié)對光電成像系統(tǒng)接受孔徑的張角； 景物細節(jié)與背景之間的輻射對比度。第三章13.根據(jù)物體的輻射發(fā)射率可見

3、物體分為哪幾種類型？答：根據(jù)輻射發(fā)射率的不同一般將輻射體分為三類： 黑體，=1； 灰體，<1,與波長無關(guān)； 選擇體，<1且隨波長和溫度而變化。14.試簡述黑體輻射的幾個定律，并討論其物理意義。答：普朗克公式：普朗克公式描述了黑體輻射的光譜分布規(guī)律，是黑體理論的基礎(chǔ)。斯蒂芬-波爾滋蔓公式： 表明黑體在單位面積上單位時間內(nèi)輻射的總能量與黑體溫度T的四次方成正比。維恩位移定律：他表示當(dāng)黑體的溫度升高時，其光譜輻射的峰值波長向短波方向移動。最大輻射定律：一定溫度下，黑體最大輻射出射度與溫度的五次方成正比。第五章1、 像管的成像包括哪些物理過程？其相應(yīng)的理論或?qū)嶒炓罁?jù)是什么？（1） 像管的成

4、像過程包括3個過程A、 將接收的微弱的可見光圖像或不可見的輻射圖像轉(zhuǎn)換成電子圖像B、 使電子圖像聚焦成像并獲得能量增強或數(shù)量倍增C、 將獲得增強后的電子圖像轉(zhuǎn)換成可見的光學(xué)圖像（2） A過程：外廣電效應(yīng)、斯托列夫定律和愛因斯坦定律B過程：利用的是電子在靜電場或電磁復(fù)合場中運動規(guī)律來獲得能量增強；或者利用微通道板中二次電子發(fā)射來增加電子流密度來進行圖像增強C過程：利用的是熒光屏上的發(fā)光材料可以將光電子動能轉(zhuǎn)換成光能來顯示光學(xué)圖像2、 像管是怎么分代的？各代的技術(shù)改進特點是什么？（1）A、零代微光像增強器技術(shù) B、一代級聯(lián)式像增強器技術(shù) C、采用微通道板（MCP）的二代像增強器 D、采用負(fù)電子親和

5、勢光陰極的三代像增強器 E、超二代像增強器 F、超三代像增強器 G、第四代像增強器（2）一代和零代的區(qū)別在于一代像增強其采用了光學(xué)纖維面板將多級耦合起來，形成級聯(lián)式的像增強器，一般為得到正像，耦合級數(shù)多取奇數(shù)，通常微三級 二代和一代的根本區(qū)別在于：它不是采用多級級聯(lián)實現(xiàn)光電子圖像倍增，而是采用在單級像增強器中設(shè)置MCP來實現(xiàn)光電子圖像倍增。 三代和二代近貼式像管類似，其根本區(qū)別在于光陰極，但對MCP也提出了更高的性能要求。二代采用的是表面具有正電子親和勢的多晶薄膜結(jié)構(gòu)的多堿光陰極，三代采用的則是負(fù)電子親和勢光陰極，因此三代具有高增益、低噪聲的有點。11、光電發(fā)射為什么會存在極限電流密度？試分析

6、并導(dǎo)出連續(xù)工作條件下和脈沖工作條件下的極限電流密度表達式。 （1）在工作狀態(tài)下，像管維持光電發(fā)射要依賴于光陰極的真空界面有向內(nèi)的電場場強，這一電場是由電子光學(xué)系統(tǒng)提供的。光陰極的光電發(fā)射將產(chǎn)生空間電荷，此空間電荷所形成的附加電場與電子光學(xué)系統(tǒng)的電場方向相反。隨著光電發(fā)射電流密度的增大，空間電荷的電場會增加到足以抵消電子光學(xué)系統(tǒng)所提供的電場。如果忽略光電子的初速度，當(dāng)光陰極畫的法向場強為零時，光電發(fā)射就要受到限制，這時像管的光電發(fā)射將呈飽和狀態(tài)。這一電流密度稱之為光電發(fā)射的極限電流密度。 （2）見P159P16018、什么樣的透鏡叫短透鏡？導(dǎo)出短透鏡的焦距公式并分析其成像性質(zhì)。 答：（1）把對電

7、子起有效作用的場透鏡的作用區(qū)間限于一個有限的空間范圍內(nèi)，稱此空間位透鏡空間，在此空間內(nèi)，電子軌跡在場的作用下是連續(xù)變化的，而物與像則位于透鏡場外，透鏡場外的空間位等位空間。這種做了理想化的電子透鏡稱為短透鏡（或薄透鏡）。（2）短透鏡的焦距公式的推導(dǎo)見書P179P180（包括像方焦距和物方焦距）成像性質(zhì)： 透鏡作用區(qū)域較之透鏡到物、像距離小得多，比焦距小得多，物、像、焦距均在場外。 場劃分為三個區(qū)域，物空間，透鏡空間，像空間，在物、像空間，電位固定不變，電子軌跡為直線 (z)>0時透鏡是會聚的（f為正），(z)<0時透鏡是發(fā)散的（f為負(fù)），且f與(z)成反比，即(z)越大f越小，會聚

8、本領(lǐng)越強20、什么是熒光？什么是磷光？ 答：晶態(tài)磷光體在受電子激發(fā)時產(chǎn)生的光發(fā)射稱為熒光。停止電子激發(fā)后持續(xù)產(chǎn)生的光發(fā)射稱為磷光。21.熒光屏表面蒸鍍鋁膜的作用是什么？（P185）在熒光屏的表層上蒸鍍一層鋁膜，厚度約為0.1um，其作用為：引走積累的負(fù)電荷；防止光反饋給光陰極；使熒光屏形成等電位；將光反射到輸出方向。22.受激輻射可見光的條件是什么？（p185）受激輻射可見光的條件是電子躍遷的能級差必須與可見光光子的能量相同。25.熒光屏的轉(zhuǎn)換效率與哪些因素有關(guān)？為什么說圖像分辨力和發(fā)光效率對熒光粉顆粒度的要求是相互矛盾的？（p192）熒光屏的轉(zhuǎn)換效率與制作熒光屏本身的材料晶態(tài)磷光體的轉(zhuǎn)換效率

9、有關(guān)，還與屏的粉層厚度、粒度、入射電子的能量及鋁膜的影響等因素有關(guān)。一般，粒度越大轉(zhuǎn)換效率越高。但是，過厚的熒光屏將降低輸出圖像的分辨力。厚度的增加會導(dǎo)致光擴散的增大，分辨力將隨之下降。因此，粒度應(yīng)該適當(dāng)。通常選取顆粒直徑與熒光屏厚度相近，這樣可獲得發(fā)光效率與圖像分辨力的最佳組合。26.光纖面板（OFP）的傳像原理是什么？像管應(yīng)用光纖面板有什么優(yōu)點？（p193）光纖面板是基于光線的全反射原理進行傳像的，由于光導(dǎo)纖維的芯料折射率高于皮料的折射率，因此入射角小于全反射臨界角的全部光線都只能在內(nèi)芯中反射。所以每一根光導(dǎo)纖維能獨立地傳遞光線，且相互之間不串光。由大量光導(dǎo)纖維所組成的面板則可以傳遞一幅光

10、學(xué)圖像。光纖面板使像增強器獲得以下優(yōu)點：增加了傳遞圖像的傳光效率；提供了采用準(zhǔn)球?qū)ΨQ電子光學(xué)系統(tǒng)的可能性，從而改善了像質(zhì)；可制成錐形光纖面板或光學(xué)纖維扭像器。32.為什么MCP大多采用斜通道或彎曲通道的形式？（196、205）通常MCP不垂直于端面，而具有7°15° 的斜角。一方面可提高通道內(nèi)的二次電子發(fā)射次數(shù)，另一方面也可使正離子不能穿出通道，消除或減少離子反饋。P2448.夜視成像系統(tǒng)對物鏡的基本要求是什么？（p213）夜視成像系統(tǒng)對物鏡的基本要求大致有以下幾點： 大的同光口徑和相對孔徑。 小的漸暈。 寬光譜范圍的色差校正。 物鏡有好的調(diào)制傳遞特性。 最大限度的消除雜散

11、光，雜散光對低信噪比的光電成像的影響比較明顯，減小物鏡的雜散光可減小像質(zhì)的變壞。 在紅外光學(xué)系統(tǒng)中，必須同時可慮聚光系統(tǒng)和掃描系統(tǒng)。 盡可能減小被動紅外系統(tǒng)中冷反射所產(chǎn)生的圖像缺陷。第六章9.成像物鏡主要分為哪幾種類型？各種類型的典型形式是怎樣的？答：光電成像系統(tǒng)用物鏡系統(tǒng)分為三類：折射系統(tǒng)、反射系統(tǒng)和折反射系統(tǒng)。（1） 光電成像系統(tǒng)中常用折射物鏡有雙高斯型和匹茲伐型。雙高斯結(jié)構(gòu)是微光成像系統(tǒng)中大相對孔徑的基本型，由于這種結(jié)構(gòu)較容易在較寬光譜范圍內(nèi)修正像差，屬于基本對稱型結(jié)構(gòu)，使軸外像差能自動抵消。在儀器視場不大的情況下，可用匹茲伐型物鏡，其基本結(jié)構(gòu)是兩個正光焦度的雙膠透鏡，結(jié)構(gòu)簡單，球差和慧

12、差校正較好，但視場加大時場曲嚴(yán)重。（2） 反射物鏡分為單反射鏡和雙反射鏡。最常見的是雙反射鏡。單反射鏡分為球面鏡喝非球面鏡（拋物面、橢球面和雙曲面鏡）系統(tǒng)。球面反射鏡和拋物面反射鏡可單獨使用，橢球面和雙曲面反射鏡由于其光學(xué)焦點和幾何焦點不重合，慧差大，像質(zhì)欠佳，通常和其他反射鏡組合成雙反射鏡系統(tǒng)。（3） 把反射鏡的主鏡和次鏡都采用球面鏡，而用加入補償透鏡的方法校正球面鏡的球差，構(gòu)成折反射物鏡系統(tǒng)。折反射物鏡可實現(xiàn)大口徑長焦距，常用的折反射物鏡有施密特系統(tǒng)、曼金折反射鏡、包沃斯-馬克蘇托夫系統(tǒng)以及包沃斯-卡塞格倫系統(tǒng)。10.紅外物鏡相對于可見光物鏡有什么不同？答：（1）大的通光孔徑和相對孔徑。限

13、制微光成像系統(tǒng)視見能力的主要因素之一是來自景物的輻射噪聲。加大物鏡的孔徑能最大限度地接收來自目標(biāo)的輻射，獲得大的靶面照度，即大的通光孔徑有利于提高微光系統(tǒng)的信噪比。（2）小的漸暈。（3）寬光譜范圍的色差校正。校正色差的光譜范圍取決于系統(tǒng)光譜響應(yīng)波段，對主動紅外成像系統(tǒng)為0.651.2微米（，對微光成像系統(tǒng)為0.40.9微米，對熱成像系統(tǒng)為1.514微米）。（4）物鏡有好的調(diào)制傳遞特性。像管為低通濾波器，目前的極限分辨力為3070lp/mm，通常要求物鏡在10lp/mm的空間頻率時MTF不低于75%。（5）最大限度地消除雜散光，雜散光對低信噪比的光電成像的影響比較明顯，減小物鏡的雜散光可減小像質(zhì)

14、的變壞。（6）在紅外光學(xué)系統(tǒng)中，必須同時考慮聚光系統(tǒng)和掃描系統(tǒng)。（7）盡可能減小被動紅外系統(tǒng)中冷反射所產(chǎn)生的圖像缺陷。11、在直視型成像系統(tǒng)中對目鏡的基本要求是什么？答12、像管直流高壓電源的特點是什么？其主要包括哪幾部分？答：特點（1）提供穩(wěn)定的直流高壓，使像管工作時保持合適的輸出亮度；（2）性能穩(wěn)定，在高低溫環(huán)境下保證儀器正常工作；（3）實現(xiàn)自動亮度控制（ABC）功能；（4）對于選通系統(tǒng)，應(yīng)提供選通周期、脈寬以及延時可調(diào)的選通電壓；（5）對自動快門，能夠根據(jù)像管電流自動調(diào)整工作電壓的占空比；（6）防潮、防震、體積小、質(zhì)量輕、耗電省。包括以下幾個部分：直流低壓電源、晶體管變換器、升壓變壓器、

15、倍壓整流電路以及穩(wěn)壓電路。13、試以二倍壓電路為例，說明倍壓電路的工作原理。答：把變壓器次級繞組上的交流高壓整流并倍壓到所需直流高壓的過程。 變壓器T的次級繞組輸出峰值電壓為V2的交流，則：（1） 正半周：假設(shè)T的輸出端上負(fù)、下正，則D2因反向偏置截止，D1回路導(dǎo)通，對C1充電，在正半周結(jié)束前，C1兩端電壓為V2;（2） 負(fù)半周：T的輸出端上正、下負(fù)，則D1因反向偏置截止，D2回路導(dǎo)通，對C2充電，在負(fù)半周結(jié)束前，C2兩端電壓為2倍V2，送至輸出端口為2倍V2的直流。15、為什么說大氣后向散射對主動紅外夜視儀性能將產(chǎn)生不利影響？答：在主動紅外成像系統(tǒng)中，照明系統(tǒng)安裝在接收器附近，在照射遠距離目

16、標(biāo)時，探照燈光軸非常接近系統(tǒng)光軸。照射光束在大氣傳輸過程中被大氣散射，其中一部分后向散射將進入觀察視場，在成像面上造成一個附加背景，從而降低成像的對比度和清晰度。在能見度差的情況下，這一影響是主動紅外成像系統(tǒng)性能的一個基本限制因素，會對主動紅外夜視儀性能產(chǎn)生不利影響。16、選通技術(shù)用于主動紅外夜視儀可取得怎樣的效果？ 選通成像系統(tǒng)原理框圖答：選通技術(shù)是利用短脈沖光照明器和選通型像管，從時間上分開不同距離上的散射光和目標(biāo)的反射光，使由被觀察目標(biāo)反射回來的輻射脈沖剛好在像管選通工作時到達像管并成像。由于輻射脈沖在投向目標(biāo)過程中所產(chǎn)生的后向散射輻射到達接收器時，像管處于非工作狀態(tài)，可減小后向散射對成

17、像系統(tǒng)的影響。19、簡述直視微光成像系統(tǒng)對像增強器的要求。答：在設(shè)計直視型夜視成像系統(tǒng)時，應(yīng)當(dāng)提高增強器極限分辨力m0；為使系統(tǒng)性能盡可能達到光子噪聲限，像增強器暗背景噪聲應(yīng)盡可能減小，通常要求;還要求像增強器有較高的G；還需注意幾點：像增強器的輸入輸出窗類型、熒光屏類型以及調(diào)制傳遞函數(shù)（MTF）。20、試述像管使用自動亮度增益（ABC）電路的目的及其工作原理。答：目的：自動亮度控制電路的作用是通過控制像增強器外加電壓的辦法來控制它的增益，以達到控制熒光屏輸出圖像亮度的目的，擴大了微光成像系統(tǒng)的使用光度范圍。 級聯(lián)像增強器高壓電源及ABC電路工作原理：圖為級聯(lián)像增強器高壓電源，其中包括典型的A

18、BC電路。ABC電路實際是一個帶負(fù)反饋的直流低壓電源，輸出的直流電壓E1到直流變換電路，變?yōu)榻涣麟妷汉笤俳?jīng)升壓變壓器及倍壓整流濾波電路后供給像增強器。圖中R1、R2和穩(wěn)壓二極管D1構(gòu)成比較電壓回路；RW為取樣電阻；C1為高頻旁路電容；C2、C3為低頻旁路電容。當(dāng)比較回路電流大于BG1的基極電流Ib1時，分壓電阻R1和D1上的電壓為標(biāo)準(zhǔn)電壓。當(dāng)光陰極入射照度Ec上升時，供給像增強器的電流上升，ABC電路的輸出電壓E1下降，最終導(dǎo)致供給像增強器的直流高壓下降而降低了像管的增益，起到維持熒光屏亮度基本不變的作用。21、物鏡和像增強器的參數(shù)如何影響系統(tǒng)的極限分辨力的？答：圖見P229 6-29。在像增

19、強器暗噪聲可忽略的前提下，物鏡和像管參數(shù)對系統(tǒng)極限分辨特性的影響如圖所示。物鏡焦距從f增大到10f，在大于星光照度10-3lx情況下，系統(tǒng)分辨力得到明顯改善，反之則改善很??；物鏡直徑從D增大到10D，在低于滿月光10-1lx情況下，系統(tǒng)分辨力得到明顯改善，大于滿月光改善很?。还怅帢O靈敏度從s提高到10s，在低于10-2lx照度范圍，系統(tǒng)得到最大改善；增加系統(tǒng)積累時間t得與光靈敏度s類似的改善；提高像增強器極限分辨力m0，在10-410-1lx目標(biāo)照度范圍對系統(tǒng)分辨力提供一般的改善。當(dāng)D、s、t一起增加時這種改善更有意義。P24522、為什么要對像增強器進行強光保護？如何實現(xiàn)？ 答：因為若觀察場

20、景中一直存在強光源，則像管熒光屏?xí)霈F(xiàn)局部飽和，影響像管壽命，甚至造成像管不可逆的損壞。傳統(tǒng)的防護方法有分壓法和散焦法，但對觀察有不利影響。自動快門電路根據(jù)像管光電源大小對像管實施自動間斷供電，可以防強光。23、試述像管增強器背景噪聲對系統(tǒng)極限分辨特性的影響 答：像增強器存在的噪聲（如暗噪聲）將使像管輸出圖像對比度惡化，分辨力下降。像增強器存在等效背景照度Eo時，系統(tǒng)極限分辨角增大，表示如下 P2951、 何為攝像管？簡述攝像管的工作原理？ 答、電視攝像是將兩維空間分布的光學(xué)圖像轉(zhuǎn)換為一維時間變化的視頻信號的過程，完成這一過程的器件稱為攝像管。工作原理：A、 攝像管光敏元件接受輸入圖像的副照度

21、進行光電轉(zhuǎn)換，將兩維空間分布的光強轉(zhuǎn)變?yōu)閮删S分布的電荷量。B、 攝像管電荷存儲元件在一幀周期內(nèi)連續(xù)積累光敏元件產(chǎn)生的電荷，并保持電荷量的空間分布，這一存儲電荷的元件稱之為靶。C、 攝像管電子槍產(chǎn)生空間兩維掃描的電子束，在一幀周期內(nèi)完成全靶面的掃描，逐點掃描的電子束到達靶面的電荷量與靶面存儲的電荷量相關(guān)，受靶面存儲的電荷量的調(diào)制，在輸出電路上產(chǎn)生與被掃描點輻照射強度成比例的信號，即視頻信號。3、攝像管的結(jié)構(gòu)由幾部分組成？各部分的作用是什么？答：主要由光電變換與存儲部分和信號閱讀部分兩大部分組成。A、 光電變換與存儲部分：將光學(xué)圖像變成電荷圖像，并在整個幀周期內(nèi)在靶上連續(xù)地對圖像上的任一像元積累電

22、荷信號。B、 信號閱讀部分：從靶面上取出信號4、攝像管是怎樣分類的？按光電變換的形式可分為哪幾類？按視頻信號讀出方式又可分為哪幾類？答：可按下面3種方法分類：a 按電荷積累方式分類 b按光電變換形式分類 c 按視頻信號讀出方式分類 其中按b可分為：外光電變換型和內(nèi)光電變換型 按c可分為：信號板輸出型和雙面靶輸出型17、熱釋電攝像管的靶有什么特點？具有什么性質(zhì)？答：（1）熱釋電攝像管的靶是熱釋電靶，是具有熱釋電效應(yīng)的鐵電體材料所制成的； （2）性質(zhì)：利用熱釋電效應(yīng)工作，僅對隨時間變化的熱輻射有響應(yīng)； 是良好的絕緣體，容易積累電荷。20、簡述熱釋電攝像管的工作過程。為什么要給熱釋電攝像管靶加基底電

23、荷？目前產(chǎn)生基底電荷有哪幾種方式？答：（1）工作過程：具體答案在課本7.4.2節(jié)（P285P289），這里只寫大標(biāo)題 熱釋電靶的單籌化； 靶面電荷圖像的形成； 熱釋電靶電荷圖像的讀出。(2)加基底電荷的原因： 靶面電荷圖像形成時：靶面的信號電荷是由掃描電子束的負(fù)電荷著靶后才形成視頻信號的，故靶面信號電荷必須為正。而靶是絕緣體，信號電荷又是靜電的束縛電荷，掃描電子束著靶的負(fù)電荷不能在幀周期內(nèi)導(dǎo)走，所以為了防止熱釋電攝像管中靶面上產(chǎn)生負(fù)電荷積累，必須在每次電子束掃描后都給靶面提供一定量的正電荷； 電荷圖像讀出時：同上（3）方法：二次電子發(fā)射法；攝像管內(nèi)充氣法；泄漏電流法。21、熱釋電攝像管工作時有

24、什么要求？對應(yīng)這幾種要求又哪幾種工作方式？各有何優(yōu)缺點？答：熱釋電靶面上的靜電電荷面密度隨靶溫度變化而產(chǎn)生相應(yīng)的變化。為了能連續(xù)攝取圖像，要求熱釋電攝像管在每次電子束掃描靶面后，能夠重新產(chǎn)生靶面的靜電電荷圖像。具體方法：平移式：攝全景式：優(yōu)點：裝置簡單。但圖像總在運動，不便于觀察，熱目標(biāo)后邊緣有黑色拖尾斬光式缺點：附加斬光裝置及其相關(guān)系統(tǒng)，斬光速度與掃描速度協(xié)調(diào)，必須加校正電路將負(fù)極性新后倒相P3663、什么是CCD的開啟電壓？為什么實際工作中CCD的開啟電壓必須考慮平帶電壓？平帶電壓又是怎樣的？解：CCD開始產(chǎn)生溝道所需要的柵壓就是開啟電壓。理想的MOS系統(tǒng)的C（Vg）特性往往與實際測得的C

25、（Vg）特性不完全一致，這是因為沒有考慮金屬電極和半導(dǎo)體的功函數(shù)差ms、Si-SiO2界面上存在的表面電荷Qss以及在SiO2中因玷污產(chǎn)生的可動電荷等因素的影響作用，所以，必須對理想情況下的結(jié)果進行修正。由于上述因素的影響，表面能帶向下彎曲，為了使表面能帶由彎曲變成平直，恢復(fù)平帶狀態(tài)，而在金屬柵極上所加的負(fù)的偏壓就是平帶電壓。（P302）5.     什么是界面態(tài)？怎樣減少界面態(tài)的影響？什么是“胖零”工作模式？為什么SCCD要采用“胖零”工作模式？解：界面態(tài)即界面陷阱電荷，主要是指Si-SiO2界面處處于禁帶中的局部能級，它可在短時間與襯底半導(dǎo)體交換電荷

26、，是表面復(fù)合和散射的主要成因，它主要是對表面溝道的CCD的轉(zhuǎn)移效率產(chǎn)生重大影響。采用埋溝CCD可避開界面態(tài)俘獲信號電荷的不良影響。要減少界面態(tài)的影響，可采用“胖零”工作模式?！芭至恪惫ぷ髂Ｊ剑河靡欢〝?shù)量的基底電荷先將界面態(tài)填滿，當(dāng)信號電荷注入時，信號電荷被俘獲的幾率變小，而從界面態(tài)釋放出來的電荷又可以跟上原來的電荷包。信號電荷包損失到界面態(tài)中去的電荷，可能與它從界面態(tài)得到的電荷相等，從而在一定程度上減少了界面態(tài)帶來的影響。SCCD的電荷轉(zhuǎn)移損失很大，引入“胖0”電荷后，可使CCD界面引起的電荷轉(zhuǎn)移損失降到最小。6、簡述BCCD工作原理，說明BCCD工作的特點，并與SCCD比較各自的優(yōu)缺點。解7

27、、以三相CCD為例，說明決定其工作頻率的上下限因素是什么？解：9、面陣CCD有幾種工作模式？各有什么優(yōu)缺點？解：常見面陣CCD攝像器件有兩種結(jié)構(gòu)：行間轉(zhuǎn)移結(jié)構(gòu)（LT-CCD）和幀/場轉(zhuǎn)移結(jié)構(gòu)(FT-CCD)。10、什么是增強型CCD？增強型CCD有哪些耦合類型或工作方式？ 答： 像增強器與CCD耦合在一起，構(gòu)成圖像增強型CCD(ICCD)。 增強型CCD有兩種耦合方式：光學(xué)耦合方式和光纖耦合方式。P36612簡述CMOS器件的成像原理，比較CMOS器件與CCD器件在工作原理上的異同，各有什么公優(yōu)缺點？答：CMOS圖像傳感器的光電轉(zhuǎn)換原理與CCD基本相同，其光敏單元受到光照后產(chǎn)生光生電子。而信號

28、的讀出方法卻與CCD不同，每個CMOS源像素傳感單元都有自己的緩沖放大器，而且可以被單獨選址和讀出，工作時僅需工作電壓信號，而CCD讀取信號需要多路外部驅(qū)動。優(yōu)缺點比較：CMOS與CCD圖像傳感器相比，具有功耗低、攝像系統(tǒng)尺寸小，可將圖像處理電路與MOS圖像傳感器集成在一個芯片上等優(yōu)點，但其圖像質(zhì)量（特別是低亮度環(huán)境下）與系統(tǒng)靈活性與CCD的相比相對較低。靈敏度代表傳感器的光敏單元收集光子產(chǎn)生電荷信號的能力，而CCD靈敏度較CMOS高30%50%。電子-電壓轉(zhuǎn)換率表示每個信號電子轉(zhuǎn)換為電壓信號的大小，由于CMOS在像元中采用高增益低功耗互補放大器結(jié)構(gòu)，其電壓轉(zhuǎn)換率略優(yōu)于CCD。動態(tài)范圍表示器件

29、的飽和信號電壓與最低信號閾值電壓的比值，在可比較的環(huán)境下，CCD的動態(tài)范圍約比CMOS的高兩倍。CMOS圖像傳感器的響應(yīng)均勻性較CCD有較大的差距。標(biāo)準(zhǔn)CMOS具有較高的暗電流（1 nA/cm2，最低100 pA/cm2），而精心制作的CCD的暗電流密度為210 pA/cm2。由于大部分相機電路可與COMS在同一芯片上制作，信號及驅(qū)動傳輸距離縮短，電感、電容及寄生延尺降低，信號讀出采用X-Y尋址方式，CMOS工作速度優(yōu)于CCD。 P3952微光電視的含義及其特點是什么？答：微光電視利用月光、星光、氣體輝光及其散射光所形成的自然環(huán)境照明，獲取被攝目標(biāo)場景的可見光圖像，因此又稱低照度電視（LLLT

30、V）系統(tǒng)。通常攝像靶面照度在1Lx以下為微光電視。特點：（1）圖像信號轉(zhuǎn)換成一維的電信號后，除可對信號進行頻率特性補償、校正等處理外，還可利用當(dāng)前迅速發(fā)展的數(shù)字圖像外理技術(shù)，改善顯示圖像的質(zhì)量，增加圖像的信息量。（2）可實現(xiàn)圖像的遠距離傳送，并可遙控攝像。（3）改善了觀察條件，可多人、多地點同時觀察。（4）可對被觀察景物的圖像信息作長時間錄像存儲，便于進一步分析研究。但通常微光電視在體積、質(zhì)量、功耗和操作維修等方面較遜于直視微光系統(tǒng)，特別是在圖像分辨力的提高方面，微光電視系統(tǒng)已落后于直視微光系統(tǒng)。3目前國際上成熟的三種標(biāo)準(zhǔn)彩色電視制式是哪三種？我國現(xiàn)行的電視體制的主要參數(shù)是什么？答：6攝影物鏡

31、的長焦距、中焦距和短焦距鏡頭大致是怎么劃分的？答：7攝像物鏡為什么存在最近攝影距離？答：高斯公式：P4752、紅外探測器要求哪些工作條件？為什么？答：1）工作條件：入射輻射的光譜分布（入射到探測器相應(yīng)平面上的光譜分布及空間輻射頻率），探測器的幾何參數(shù)（探測器的面積、形狀及接受入射輻射信號的立體角），探測器的輸出信號（信號電壓和噪聲電壓），探測器的工作溫度與背景輻射，探測器的阻抗，特殊工作條件（對于某些特殊器件還有濕度、入射輻射功率、視場立體角以及背景溫度等）。2）原因：一個探測器的性能參數(shù)往往與探測器的測量方法和使用條件、幾何尺寸及物理性質(zhì)密切相關(guān)。所以，在給出性能參數(shù)的同時，必須說明其工作條

32、件。6、簡述SPRITE探測器的工作原理及其優(yōu)點，導(dǎo)出其響應(yīng)度關(guān)系式，分析提高響應(yīng)度的途徑。答：1）優(yōu)點：2）原理：3）推導(dǎo)響應(yīng)度公式： 向右連續(xù)掃描時，設(shè)器件的尺寸為w*w，讀出長度l<W,且整個器件長度L>>l.在足夠強的外加電場E作用下，可略去非平衡載流子擴散的影響，則光生載流子穩(wěn)態(tài)下的連續(xù)方程可寫為：解之，得： 式中，n為讀出區(qū)的載流子濃度。4）提高響應(yīng)度的途徑：9、PV型光電探測器的工作機理是什么？有哪些特點？常用哪些材料？1）工作機理：2）特點：1、光伏探測器響應(yīng)速度快，有利于進行高速探測；其器件結(jié)構(gòu)有利于排成二維陣列；探測率高。2、提高光伏探測器的響應(yīng)度，首先要

33、提高光生電流，即量子產(chǎn)額，其次是降低反飽和電流，即提高增量電阻。3、光伏探測器常工作于無外加偏壓情況，此時器件功耗極低，特別適用于大規(guī)模兩維陣列。如果后接放大器的輸入阻抗高，則入射光信號通過器件電壓變化檢出信號，即為光伏模式。若后接放大器的輸入阻抗很低，則光信號通過二極管短路電流變化檢出。若在器件上加一直流偏壓，能使器件工作于任何特性工作點，可用電容將探測器耦合到放大器上。在高頻使用時常用反偏以減小耗盡區(qū)電容和相應(yīng)的時間常數(shù)Rl*Cj3）材料：10、光伏器件常用判據(jù)是什么？為什么？答：1） 2)探測率公式： 與優(yōu)值成正比11.紅外焦平面陣列有哪些各有什么特點？單片式IR-CCD混合式IR-CC

34、D12.簡述肖特基勢壘關(guān)電探測器的工作原理，及與光伏探測器有哪些異同點？相同點：二者響應(yīng)度直接與增益電阻和面積之積有關(guān)不同點：肖特基是多數(shù)載流子器件，P-N結(jié)是少數(shù)載流子器件13.非制冷紅外焦平面陣列有哪些形式？各有什么優(yōu)缺點？熱釋電探測器微測輻射熱計與熱釋電相比微測輻射熱計3、試簡述光電成像器件將二維圖像轉(zhuǎn)換成一維電信號可通過哪些途徑1、 電真空型攝像管（1） 內(nèi)光電變換型的光電導(dǎo)攝像器件 利用內(nèi)光電效應(yīng)將入射的光學(xué)輻射圖像變換為電信號，在視像管中，光電導(dǎo)靶既作為光電變換器，又作為電信號存儲與積累器異質(zhì)結(jié) 又可分為注入型光電導(dǎo)靶、阻擋型光電導(dǎo)靶、異質(zhì)結(jié)光電導(dǎo)靶、硅二極管陣列光電導(dǎo)靶（2） 外

35、光電變換型的光電發(fā)射型攝像器件 利用的是外光電效應(yīng)完成二維圖像轉(zhuǎn)換成一維電信號的 光電發(fā)射型攝像管都具有一下兩個共同點：A、 光電變換部分是采用光陰極把輸入的光學(xué)圖像轉(zhuǎn)換成光電子圖像B、 光電變換器和信號存儲靶是分開的。 常見的有超正析攝像管、二次電子導(dǎo)電攝像管（SEC）、電子轟擊型硅靶攝像管（EBS）2、 熱釋電攝像管熱釋電攝像管與普通的光電導(dǎo)攝像管在結(jié)構(gòu)上類似，只是用熱釋電靶代替了光電導(dǎo)靶但是存在本質(zhì)的區(qū)別，首先熱釋電靶是利用熱釋電效應(yīng)來工作的，其次熱釋電靶是近乎完美的絕緣體，容易積累電荷而使電子束不能連續(xù)工作，為此要設(shè)法消除靶面的負(fù)電荷積累。3、 固體成像器件CCD（1）CCD是電荷耦合

36、器件的英文縮寫，他利用的是處于非熱平衡狀態(tài)的勢阱來進行電荷存儲和轉(zhuǎn)移的，它是基于MOS電容器在非穩(wěn)態(tài)下工作的一種器件，為一行行緊密排列在硅襯底上的MOS電容器陣列，具有存儲和轉(zhuǎn)移信息的能力（2）可分為表面CCD(SCCD)和埋溝CCD(BCCD)（3）且它既能制成線陣CCD也能制成面陣CCD,還能和像增強器耦合在一起構(gòu)成圖像增強型CCD(ICCD),也可用光電子轟擊CCD的像敏元構(gòu)成電子轟擊型CCD(EBCCD),還可以采用延時-積分工作模式構(gòu)成TDI4、 CMOS成像器件（1）CMOS是互補金屬氧化物半導(dǎo)體的英文縮寫（2）和CCD具有基本相同的光電轉(zhuǎn)換原理，即光敏單元受到光照后產(chǎn)生光生電子，

37、在通過信號讀出電路將其讀出，但是CMOS的每個源像素傳感單元都有自己的緩沖放大器，而且可以唄單獨選址和讀出5、 紅外探測器（1） 熱探測器A、 熱探測器吸收紅外輻射后，產(chǎn)生溫升，伴隨這溫升而發(fā)生某些物理性質(zhì)的變化，如產(chǎn)生溫差電動勢、電阻率變化、自發(fā)極化強度變化、氣體體積和壓強變化等。測量這些變化就可以測量出他們吸收的紅外輻射的能量和功率B、 常用的有熱釋電探測器、微測輻射熱計、微測輻射熱電堆等（2） 光子探測器A、 某些固體受到紅外輻射照射后，其中的電子直接吸收紅外輻射而產(chǎn)生運動狀態(tài)的改變，從而導(dǎo)致該固體的某種電學(xué)參量的改變，這種性質(zhì)統(tǒng)稱為固體的光電效應(yīng)，光子探測器就是利用光電效應(yīng)制成的一種探

38、測器B、 常用的可以分為以下幾類：光電子發(fā)射探測器（利用的是外光電效應(yīng)）、光電導(dǎo)探測器（利用的是內(nèi)光電效應(yīng)）、光伏探測器光磁電探測器（利用的是光磁電效應(yīng)）、肖特基勢壘探測器、量子阱探測器等（3） 紅外焦平面陣列探測器由紅外探測器和具有掃描功能的信號讀出器件組成的紅外焦平面陣列，是凝視型紅外熱成像系統(tǒng)的核心，紅外焦平面陣列包括光敏元件和信號處理兩個部分，可采用不同的光子探測器、信號電荷讀出器多路傳輸可分為單片式紅外焦平面陣列、混合式紅外焦平面陣列、Z平面紅外焦平面等11-5試述光機掃描熱像儀基本組成部分和工作原理。答：下圖為光機掃描型熱成像系統(tǒng)的方框圖，整個系統(tǒng)主要包括：紅外光學(xué)系統(tǒng)，紅外探測器

39、及制冷器，電子信號處理系統(tǒng)和顯示系統(tǒng)四個部分。光機掃描器使單元或多元陣列探測器依次掃過場景視場，形成景物的二維圖像。在光機掃描熱成像系統(tǒng)中，探測器把接收的輻射信號轉(zhuǎn)換成電信號，通過隔直流電路把背景輻射從場景電信號中消除，以獲得對比度良好的熱圖像，由顯示系統(tǒng)顯示出來。11-8.熱成像系統(tǒng)對掃描器的基本要求是什么？常用的光機掃描器有哪些？各有什么特點？答：1. 熱成像系統(tǒng)對掃描器的基本要求： 用于熱成像系統(tǒng)的掃描器大部分產(chǎn)生直線掃描光柵。對掃描器的基本要求是：掃描器轉(zhuǎn)角與光束轉(zhuǎn)角呈線性關(guān)系；掃描器掃描時對聚光系統(tǒng)像差的影響盡量??；掃描效率高；掃描器尺寸盡可能??；結(jié)構(gòu)緊湊。2.常用的光機掃描器及特點

40、：a擺動平面反射鏡 擺動平面反射鏡在一定范圍內(nèi)周期性地擺動完成掃描。根據(jù)反射光學(xué)原理，擺動反射鏡使光線產(chǎn)生的偏轉(zhuǎn)角二倍于反射鏡的擺角，即當(dāng)反射鏡擺動角時，反射光線偏轉(zhuǎn)2角。擺動平面鏡是周期性往復(fù)運動，因為機構(gòu)有一定的慣性，所以速度不宜太高，且在告訴擺動的情況下，視場邊緣變的不穩(wěn)定，要求較高的電機傳動功率，因此，總的來說擺動平面鏡不舍和高速掃描。 1）.平行光束掃描器的擺動平面鏡 設(shè)全視場為2W，出瞳直徑為P，出射光束直徑為Q，則 Q=PcosW (11-11) 2）.會聚光束掃描器的擺動平面鏡 式中，f為成像系統(tǒng)焦距。這表明，當(dāng)鏡面使主光線掃離光軸時，從物鏡到探測器的光路縮短了，這將會由于掃描

41、散焦而增大光學(xué)系統(tǒng)的像差。b.旋轉(zhuǎn)反射鏡鼓 在高速掃描的情況下，經(jīng)常采用旋轉(zhuǎn)反射鏡鼓，由于鏡鼓是連續(xù)轉(zhuǎn)動，故比較平穩(wěn)。旋轉(zhuǎn)反射鏡鼓主要用于平行光束掃描。旋轉(zhuǎn)反射鏡鼓與擺動平面鏡工作狀態(tài)基本相同，轉(zhuǎn)角關(guān)系和像差也類似。但旋轉(zhuǎn)反射鏡鼓的反射面是繞鏡鼓中心線旋轉(zhuǎn)，所以鏡面位置相對于光線產(chǎn)生位移。c.旋轉(zhuǎn)折射棱鏡掃描器 具有2（n+1）個側(cè)面(n=1,2,3,)的折射棱鏡，繞通過其質(zhì)心的軸線旋轉(zhuǎn)，構(gòu)成旋轉(zhuǎn)折射棱鏡掃描器，旋轉(zhuǎn)折射棱鏡只用作會聚光束掃描器。會聚光束中旋轉(zhuǎn)折射棱鏡掃描器除使焦點移動外，還產(chǎn)生各種像差，但由于其運動平衡而連續(xù)，尺寸小，機械噪聲小，有利于提高掃描速度。此外，對物鏡系統(tǒng)消像差要求

42、較高，增加了設(shè)計難度。d.旋轉(zhuǎn)折射光楔 旋轉(zhuǎn)折射光楔是一非常靈活的光學(xué)掃描器，一般用在平行光路中。利用一對旋轉(zhuǎn)光楔，改變其旋轉(zhuǎn)方向和轉(zhuǎn)速可以得到許多不同的掃描圖形。11-10.常用的光機掃描方案有哪些？特點如何？答：1.物方掃描：掃描器位于聚光光學(xué)系統(tǒng)之前或置于無焦望遠系統(tǒng)壓縮的平行光路中。由于掃描器在平行光路中工作，故稱平行光束掃描。 2.相仿掃描：掃描器位于聚光光學(xué)系統(tǒng)和探測器之間的光路中，對像方光束進行掃描。對于掃描器在會聚光路中工作，故稱會聚光束掃描。特點：11-11.熱成像系統(tǒng)中前置望遠系統(tǒng)和中繼透鏡系統(tǒng)的作用是什么？答：1.前置望遠系統(tǒng)的作用： 在采用平行光束掃描的熱成像系統(tǒng)中，為

43、減小光學(xué)掃描部件的尺寸，在成像物鏡前加一組前置望遠系統(tǒng)。對于成像物鏡，加上前置望遠鏡后，入射光束口徑變小，視場變大，從而可縮小反射鏡或反射鏡鼓等掃描部件尺寸，有利于儀器小型化及提高掃描速度；另外，也可降低因衍射帶來的像點彌散斑尺寸，有利于提高像質(zhì)。 2.中繼透鏡組的作用： 中繼透鏡組把沿軸向從一個位置傳送到另一個位置。在傳送過程中，圖像將反轉(zhuǎn)（成倒像）。連續(xù)使用一系列中繼透鏡，可以使圖像沿一條直徑限定的長管進行傳送。11-15.紅外探測器的制冷器按制冷原理劃分可以分為哪幾種類型？其特點是什么？答：特點：1. 杜瓦瓶：結(jié)構(gòu)簡單，制冷溫度穩(wěn)定，冷量充足。制冷物質(zhì)多為液氮77K。2. 焦-湯制冷器：制冷物質(zhì)為高壓氮氣。制冷部件體積小，重量輕，無運動部件，機械噪聲小，使用方便。缺點：氣源可得性差，高壓氣瓶較重，對工作氣體純度要求苛刻，雜質(zhì)不能超過0.01%，否則節(jié)流孔堵塞會停止工作。3. 斯特林制冷器：結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，重量輕，制冷溫度范圍寬（77K-10K），啟動時間短，效率高，壽命長，操作簡單，可長時間連續(xù)工作。缺點：冷頭有高速運動活塞，機械振動大，容易引起器件噪聲增大，分置式可減小這一問題。4. 半導(dǎo)體制冷器：制冷能力取決