光电成像器件

光电成像器件的作用是光电转换﹐增强原始输入光子信号，进而提高图像探测的效率和精度。按工作原理和结构的不同分为：①像增强器；②电子照相机；③电视型探测器；④固体二极管阵列。电视型探测器用来将图像信息转换成视频信号，记录到磁带上，或存储于电子计算机中，或在接收机上再转变成可见图像。通常是对图像上的每个点进行逐行扫描，按固定时间顺序，对每个点取样而完成转换。

普通电视摄像管不能满足天文观测的高精度、低噪声要求。二次电子导电式光导摄像管（SEC管），能在靶上积累二次电子长达好几小时之久，而且存储电荷图像不发生变化，有效地克服扫描电子束的读出噪声。它的缺点是响应特性的非线性和动态范围有限。但它同另一种硅增强靶光导摄像管一样，都已有效地用于天文观测。还有一种数字化图像探测器系统，采用多级像增强器为前级，输入光信号产生的效应大大增强后，再输给电视摄像管。每个被探测的光子都能在摄像管靶面上产生包含几十万个电子的脉冲信号，足以超过扫描电子束的读出噪声而被识别出来。脉冲信号输给专用数字信号处理机和电子计算机进行实时处理。这种系统具有几乎无限的存储本领，不存在微光极限阈，并且具有线性响应和良好的稳定性，能对暗弱天体进行精密的测光研究。目前，已有几种这类仪器的实用系统投入常规天文观测。

固体二极管阵列是利用集成电路工艺技术研制的硅光电二极管阵列探测器。它与上述电真空器件相比，具有结构简单、使用可靠、功率低、速度快、无畸变、无滞后、工作条件要求低、容易保养和多用途等优点。首先在天文上应用的集成硅二极管直线阵列，由两条平行的硅二极管线列构成。每个二极管单元线度约25微米，非常适合作为天文光谱研究的探测器使用。在二维二极管阵列中，电荷耦合器件（CCD）和电荷注入器件（CID）已应用于天文观测，并受到重视。

像管包括各种变像管、像增强器和电子摄像管。这类器件一般由光电阴极、电子光学系统和荧光屏（或胶片）组成。人眼不便直接观察的辐射图像投射到光电阴极，因光电效应转变为电子图像，经电子光学系统传送到荧光屏上，并转换为强度和波长范围都适合观察或处理的图像。

摄像管的基本结构包括光电阴极、靶面及扫描段。光电阴极上的光电子图像投射到靶面上，变换为电荷潜像，扫描段通过电子枪与偏转系统实现细电子束对靶面的扫描，并将上面的电荷潜像转变为视频信号。有的摄像管在光电阴极和靶面之间增设移像段，帮助光电子图像的转移。

20世纪70年代以来迅速发展起来的电荷耦合器件（CCD）是应用最广的固体成像器件。结构是硅单晶衬底上生长一层厚度约100纳米的二氧化硅，上面沉积金属电极及输入和输出端。CCD的优点是将光电转换及信号的存取集中在一个支撑件上，体积小巧，工作可靠，且具有大动态范围、高灵敏度、低噪声。带像增强器的CCD（ICCD）器件及背照式CCD（EBCCD）等，更是实现了以小型化装置对微弱光成像的功能。

本书分为5章，首先介绍光电器件的基础知识和光电器件的发展趋势，然后介绍光电检测器件、半导体激光器件、光电成像器件和光电显示器件等光电器件的结构、符号、工作原理、工作特性和各类器件在各方面的应用，特别详细介绍了LED显示屏的组装、调试、安装、维护、维修等。本书为光电专业必修课教材，为学习其他专业课奠定了必要的基础。本书是理论和实践相结合的一体化教材，设计了9个技能实训项目，内容广泛，设计了知识拓展使得内容更丰富。

本书以编者多年从事光电传感技术及其应用方面的研究为基础，结合编者在光电传感技术领域的最新研究成果，参考近年来光电传感技术的最新进展，主要讲述了光电传感系统中所涉及的基础理论、光（辐射）源、光电导器件、结型光电器件、光电发射器件、光电成像器件、平板显示器件及各种光电器件的典型应用。全书内容丰富，概念清晰，能引导读者正确掌握光电传感器件的基本原理、使用技巧和光电测试系统的设计思想和方法。本书力求为测控技术与仪器、光电信息科学与工程、电子信息工程等专业的本科生及仪器科学与技术、光学工程、信息与通信工程等学科的研究生和工程技术人员提供光电传感系统分析、设计的基本理论、先进的前沿技术和最新方法。