光电成像系统 [教学目的] 1、掌握CCD 的结构和工作原理、光电成像原理、光电成像光学系统； 2、了解微光像增强器件和纤维光学成像原理。 [教学重点与难点] 重点：CCD 的结构和工作原理、光电成像原理、光电成像光学系统的组成。 难点：CCD 的结构和工作原理、调制传递函数的分析。 成像转换过程有四个方面的问题需要研究： 能量方面——物体、光学系统和接收器的光度学、辐射度学性质， 解决能否探测到目标的问题 成像特性——能分辨的光信号在空间和时间方面的细致程度，对多 光谱成像还包括它的光谱分辨率 噪声方面——决定接收到的信号不稳定的程度或可靠性 信息传递速率方面 （成像特性、噪声——信息传递问题，决定能被传递的信息量大小） 物体(信号源)传输介质光学系统(信号分析器)光电摄像器件(信号变换器)显示器人眼光源光信号光信号光信号信号信号背景噪声背景噪声噪声噪声 光电成像器件是光电成像系统的核心。 §1 固体摄像器件 固体摄像器件的功能：把入射到传感器光敏面上按空间分布的光强信息（可见光、红外辐射等），转换为按时序串行输出的电信号—— 视频信号，而视频信号能再现入射的光辐射图像。 固体摄像器件主要有三大类： 电荷耦合器件（Charge Coupled Device，即 CCD） 互补金属氧化物半导体图像传感器（即 CMOS） 电荷注入器件（Charge Injenction Device，即 CID） 一、电荷耦合摄像器件 电荷耦合器件（CCD）特点）——以电荷作为信号 CCD 的基本功能——电荷存储和电荷转移 CCD 工作过程——信号电荷的产生、存储、传输和检测的过程 1. 电荷耦合器件的基本原理 （1）电荷存储 构成 CCD 的基本单元是 MOS(金属-氧化物-半导体)电容器 电荷耦合器件必须工作在瞬态和深度耗尽状态 （2）电荷转移 以三相表面沟道 CCD 为例 表面沟道器件，即 SCCD（Surface Channel CCD）——转移沟道在界面的CCD 器件 体内沟道（或埋沟道CCD） 即 BCCD（Bulk or Buried Channel CCD）——用离子注入方法改变转移沟道的结构，从而使势能极小值脱离界面而进入衬底内部，形成体内的转移沟道，避免了表面态的影响，使得该种器件的转移效率高达 99.999％以上，工作频率可高达 100MHz，且能做成大规模器件 （3）电荷检测 浮置扩散输出 CCD 输出信号的特点是：信号电压是在浮置电平基础上的负电压；每个电荷包的输出占有一定的时间长度 T。；在输出信号中叠加有复位期间的高...
