mooc2020年春光电成像原理与技术（曹峰梅）章节答案(mooc2023课后作业答案)

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mooc2020年春光电成像原理与技术（曹峰梅）章节答案(mooc2023课后作业答案)

2021第一周

第一周第一次课随堂测验

1、年春光电成像技术拓展了如下哪些人眼的光电视觉局限
A、借助光电成像技术人眼可以获得可见光以外的成像曹峰光谱辐射图像
B、借助光电成像技术人眼可以获得超视距甚至在遮挡物后方的原理业答景物图像
C、借助光电成像技术人眼可以获得微弱光线照明条件下清晰的技术节答景物图像
D、借助光电成像技术人眼可以瞬间看完一年四季的梅章斗转星移，也可以从容观察瞬间的案m案爆炸过程

2、光电成像与光电探测的后作关系是：光电成像属于光电探测的一种，二者在对景物的年春感知使用光电变换的手段上是一致的，但较之光电探测，光电光电成像更强调要获得景物的成像曹峰二维空间的辐射（或反射）图像。

2021第一周学习效果检测

1、原理业答直视型光电成像系统成像时需要几个必须的技术节答环节（光学图像的形成；电荷或电子图像的形成；电荷图像的扫描读出；电子图像的增强与聚焦成像；图像信号的传输与处理；图像的发光与显示）
A、2个
B、梅章3个
C、案m案4个
D、5个
E、6个

2、电视型光电成像系统成像时需要几个必须的环节（光学图像的形成；电荷或电子图像的形成；电荷图像的扫描读出；电子图像的增强与聚焦成像；图像信号的传输与处理；图像的发光与显示）
A、6个
B、3个
C、4个
D、5个

3、什么是图像？如何理解图像的物理意义？
A、图像是客观景物在人大脑皮层中的反映
B、图像是二维分布的光强在人脑中的刺激
C、图像是景物在印刷物表面上的灰度分布或者色彩明度分布
D、图像是打印在纸上的景物
E、图像是二维的不同灰阶或颜色组成的点阵

4、下面哪些是描述光电成像器件或系统成像能力的参数？
A、分辨力
B、点扩散函数
C、光学传递函数
D、图像对比度
E、图像信噪比

5、光电成像包含了两方面的光辐射利用：可见光及近红外等环节的成像利用的是来自景物的反射信息；中、长波红外等环节成像利用的是来自景物的辐射信息。

6、光电倍增管不能用来成像，因为光电成像与光电探测的差异是探测器原理上的不同。

7、请给出描述光电成像器件或系统性能好坏的特性的指标有（ ）类

8、描述光学成像系统性能好坏的特性指标类型是（）特性

2021第二周

2021第二周测验

1、光电发射型摄像管的主要部件包括_________
A、光电阴极
B、靶
C、电子枪
D、场网

2、关于热释电靶，以下说法正确的是_________
A、晶体在没有外加电场和应力的情况下，具有自发的或永久的极化强度
B、当温度降低时晶体电极化强度降低
C、热释电晶体的表面束缚面电荷密度等于自发电极化强度
D、热释电靶工作时，靶上的自发极化强度随靶温变化相应地改变

3、通常热释电摄像管采用的图像入射方式有如下几种________
A、凝视型
B、平移式
C、摄全景
D、斩光式

4、光电发射型摄像管的光电变换采用光阴极，其与信号存贮靶分开，中间有移像区。

5、摄像管视频信号形成的过程包含充电和放电过程，放电过程中在靶的扫描面上像元的电位是降低的。

6、电视摄像的本质是将二维空间分布的光学图像转换为（ ）变化的视频电信号。

7、摄像管分辨力以画面垂直方向或水平方向尺寸内所能分辨的黑白条纹数来衡量，简称（ ）。

8、在热释电摄像管中，通过外加电场作用使铁电体产生较强的均匀自发极化强度的过程叫作（ ）。

2021第三周

第三周第一次课随堂测验

1、像管是怎样从零代管发展成一代管的？
A、像管从近贴型走向聚焦型像管
B、像管使用了光纤面板作为输入、输出窗口
C、像管使用了光纤面板作为输入输出窗口，且多级级联
D、像管通过光学共轭成像实现多级级联技术

2、像管从一代管走向二代管，三代管的过程中，标志性的技术突破是？
A、微通道板的使用
B、选通电源的使用
C、光纤面板的使用
D、负电子亲和势阴极的使用

第三章作业（第三四两周的互评作业）

1、陈述电子光学系统能够称之为电子透镜的本质在哪里？如何判断旋转对称静电透镜在某处属于正透镜还是负透镜？

2、荧光屏的转换效率与哪些因素有关，为什么说图像分辨力和转换效率对荧光粉颗粒度的要求是相互矛盾的

3、如何看待光纤面板、微通道板、电子亲和势阴极成为像管从零代管进步到一代管，进而进步到二代管、三代管的重要标志。

4、试从静电场的高斯轨迹方程出发讨论其理想成像性质

2021第四周

第四周第一次课随堂测验

1、下列何种情况电子束会被静电透镜会聚
A、轴上电位的值为正
B、轴上电位的一阶导数为正
C、轴上电位的二阶导数为正
D、以上条件要同时满足

2、近轴条件下，旋转对称静电场的轨迹方程是高斯方程，其解可以写成两个特解的代数组合；课程在求解这个方程的通解时：选用了阴极面上轴外单位高度上，平行于轴出射的一条特殊轨迹为特解1；选用了阴极面轴上出射，斜率为1的一条特殊轨迹为特解2；求通解的结果是
A、通解中特解1的系数是任意一条轨迹在阴极面的初始出射高度；
B、通解中特解2的系数是任意一条轨迹在阴极面的初始出射高度；
C、通解中特解1的系数是任意一条轨迹在阴极面的初始出射斜率；
D、通解中特解2的系数是任意一条轨迹在阴极面的初始出射斜率。

3、像管中旋转对称静电场的轴上电位分布一旦确定，则整个管子空间内部各位置上的电位分布就被唯一确定了

第四周第二次课随堂测验

1、荧光屏在荧光粉上方蒸镀一层铝膜的作用是
A、为了在屏形成导电层，导走落到荧光粉上的电子（荧光粉导电能力弱）
B、为了在屏的位置形成等位面，保证电子光学系统的完整性
C、为了挡住光不要反射回阴极，否则就会出现光的正反馈
D、为了能形成镜面让荧光粉发出的光全反射到出射面，增加输出图像亮度

2、光纤面板OTP的引入给像管带来了哪些优势
A、提升传光效率
B、带来了级联的便利性
C、为入射面和出射面制成准球面系统的像差较小的电子光学系统带来可能
D、有可能可以通过制成扭像器或光锥而实现倒像和传光过程的放大率变化等功能

3、下面关于光纤面板的陈述哪些是正确的
A、光纤面板是由一系列非常纤细的光纤组成的纤维束板，作为传像器每一根光纤传递画面一个点的光。
B、光纤面板的每一根光纤都是空心的，光线在光纤皮料内壁实现多次全反射传输出去
C、光纤面板的每一根光纤都是实心的，光线在光纤皮料壁实现多次全反射传输出去
D、光纤面板中光纤皮料的折射率低于芯料才能发生全发射。

4、MCP大多采用斜通道或弯曲通道的形式的原因
A、斜通道和弯曲通道工艺难度低，容易实现
B、斜通道和弯曲通道可以一定程度防止离子反馈
C、斜通道和弯曲通道可以减小电子横穿通道中心的机会，便于产生更多次的二次电子倍增
D、斜通道和弯曲通道有利于增加单次二次电子倍增系数

5、有利于对像管进行强光保护的技术途径是
A、使用高灵敏度光阴极
B、使用ABC电路自动反馈调整加速电压
C、使用自动快门技术必要时阻止光阴极持续发射
D、使用微通道板

6、关于像管直流高压电源下列陈述正确的是
A、低压直流输入，高压直流输出
B、其工作原理可简述为直流低压变交流低压，交流变压逐级升高，倍压整流后以高压输出。前端往往配有稳压电路或负反馈电路。
C、低能耗电源
D、往往在产生了交流高压后使用倍压整流电路变为直流高压输出

7、材料在高速电子轰击后产生发光且即使电子轰击截止后也长时间持续发光的现象叫（）

第三章（2021第三章）学习效果测验

1、请根据摄像管和像管的工作原理确定下面正确的说法。
A、摄像管和像管都是电真空成像器件，且都可以对光学图像进行探测成像和发光显示
B、像管是直视型成像器件，所有的工作环节都在一个真空结构里完成；摄像管是电视型成像器件，相关的真空结构只能将光学图像转换为一维的时间序列电信号；
C、二者进行光电转换的物理机理不同，像管使用外光电效应摄像管使用内光电效应；
D、二者进行光电转换的物理机理相同，均使用外光电效应。

2、实用光电阴极多采用如下的哪一种半导体结构：
A、P型半导体N型表面态，二者形成统一费米能级后，表面的N型区会导致表面处的能带向下弯曲，使结构整体的电子亲和势（表面势垒）等效降低，有利于光电子的逸出；
B、N型半导体P型表面态，二者形成统一费米能级后，表面附件会形成尖薄的表面势垒，形成隧穿效应，有利于光电子的逸出。
C、P型半导体N型表面态，二者形成统一费米能级后，表面附件会形成尖薄的表面势垒，形成隧穿效应，有利于光电子的逸出。
D、N型半导体P型表面态，二者形成统一费米能级后，表面的N型区会导致表面处的能带向下弯曲，使结构整体的电子亲和势（表面势垒）等效降低，有利于光电子的逸出；

3、哪个关于电子光学系统的说法更符合电子光学系统的定义和作用。
A、电子光学系统是在电真空环境中控制电子束聚焦成像在确定位置上的电极结构及其上电压。
B、电子光学系统是由描述电子在电磁场中运动的运动方程和轨迹方程。
C、电子光学系统是在发生光电变换的场所。
D、电子光学系统是将电子转变成光的系统。

4、影响荧光屏的图像分辨力主要因素是
A、构成荧光屏的荧光粉颗粒大小和荧光屏的厚度
B、构成荧光屏的荧光粉材料的发光效率和厚度
C、构成荧光屏的荧光粉材料的发光效率和加速电压
D、构成荧光屏的荧光粉颗粒大小和加速电压

5、像管的成像需要哪些主要物理过程?
A、将景物的光学图像变为光电子图像的光电转换过程
B、将增强后的光电子图像转换为人眼肉眼可见的光学图像的过程。
C、对二维分布的光电子图像进行聚焦成像和能量增强的过程；
D、通过电子枪对荧光屏进行扫描发光成像的过程

6、目前公认的光电阴极完成光电子发射包括哪些物理过程?
A、来自景物的光子激发光电阴极材料中的电子产生电子空穴对，在半导体内形成自由电子；
B、自由电子在半导体材料中运动向半导体材料表面迁移，伴有一定的能量损失
C、由于能量的损失，到达表面的部分电子能量低于真空能级，电子无法逸出到真空中
D、到达表面的电子剩余能量高于真空能级电子逸出表面成为真空中的光电子

7、电子光学系统与光学系统的区别在于
A、电子光学系统的折射率可以是任意的值，而普通光学系统的折射率在1到2.5之间
B、电子光学系统中电子的轨迹是连续变化的曲线，而普通光学系统中光线的轨迹只能是直线；
C、电子光学系统中的电子光学折射率是空间位置的函数，而普通光学系统的折射率只与材料有关，是固定不变的
D、电子光学系统的边界一旦确定则折射率的空间分布便也完全确定，不能象普通光学系统那样可以修改形貌而不改变其折射率

8、荧光屏表面蒸镀铝膜的作用在于
A、保证荧光屏等电位
B、防止荧光屏发射的光照射光电阴极
C、导走荧光屏上积累的光电子保证后继的光电子到达荧光屏发光
D、将荧光粉发出的光反射到荧光屏窗口方向

9、因变像管与像增强器光电转换环节采用的半导体材料不同，故其光信息放大能力的评价参数也有所不同

10、因变像管与普通像管光电转换环节采用的半导体材料不同，故其工作相关的物理过程也有所不同。

11、NEA光电阴极产生的光电发射主要来自于GaAs基底材料导带底附件的受激电子，因此发射出来的光电子能量分布比较集中，可以有利于后面的同心球电子光学系统减小色球差，提高像管的成像分辨能力

12、判断一个电子光学系统能否构成电子透镜，关键是看其所组成的电子光学系统轴上点位的二阶导数是否为零

13、所有的电磁场都可以视为是电子光学系统

14、使用光纤面板作为像管的输入输出窗口提高了窗口的传光效率，同时还可以在不产生图像形变的情况下使光电阴极形状与电子光学系统的等位面耦合，改善像管的成像分辨力。

15、像管使用了MCP后大大提高了像管的光电增益，缩短了像管的几何尺寸，改善了像管的信噪比特性；

16、通常情况下，我们所说的一代像增强器是指采用了（ ）光学窗口的像增强器

17、二代像增强器是指采用了（ ）数量倍增器的像增强器；

18、三代像增强器是指采用了（ ）光电阴极的像增强器

19、MCP大多采用斜通道或弯曲通道的形式是用于解决微通道板的（ ）问题。

20、二代像增强器可以防止强光的特点来自于MCP的（ ）

2021第五周

2020第五周互评作业

1、1. 以P型半导体作衬底的MOS电容器为例，解释为什么要工作在非稳态才便于实现电荷存储？

2、结合电荷耦合的基本原理以及附图，阐述三相CCD电荷转移的原理。

3、线阵CCD的工作原理包含哪些环节？

4、什么是界面态？怎样减少界面态的影响？什么是“胖0”工作模式？为什么SCCD要采用“胖0”工作模式？

5、为什么固体成像器件有前照和背照两种工作方式？这样做主要是为了解决什么问题？

2021第六周

第一次课（4.6~4.8）随堂测验

1、下列表达中正确的是
A、CCD和CMOS都是利用的内光电效应产生信号感生；
B、CCD和CMOS都是在耗尽层进行信号积累，但前者是在深层耗尽区，后者是在光电二极管结区；
C、有源CMOS信号电荷包在读出前已经被放大，故其信噪比高于无源结构，故前者有更高的信噪比和占空比。
D、二者的均属于自扫描型电视成像器件，故其信号读出方式一致。

2、实现紫外、近短波红外响应的固体成像器件有哪些途径
A、在CCD或CMOS上涂敷变频膜实现将紫外光转换为可见光波段的荧光以便硅材料产生光电效应。
B、在CCD或CMOS上涂敷变频膜实现将近短波红外光转换为可见光波段的荧光以便硅材料产生光电效应。
C、将紫外或近短波红外探测器阵列与CCD进行倒装互连，让信号在探测器阵列进行光电转换，在CCD进行信号读出。
D、将紫外或近短波红外探测器阵列与CMOS进行倒装互连，让信号在探测器阵列进行光电转换，在CMOS进行信号读出。

第二次课(4.9~5.2）随堂测验

1、下列内容可以作为红外探测器的工作条件的内容包括
A、权重立体角和有效面积
B、入射辐射的光谱分布
C、工作温度与背景辐射
D、偏置电源、信号调制频率、乃至入射辐射功率

2、固体成像器件相比摄像管有革命性进步，特别是在分辨力和信噪比方面有来自原理上的优势。

3、非均匀性是对于所有离散采样的固体成像器件都是一个重要的性能指标

2021第四章测验

1、MOS电容器实现电荷存储应该工作在什么状态__________
A、稳态下的积累状态
B、稳态下的耗尽状态
C、稳态下的反型状态
D、非稳态下的深层耗尽状态

2、固体成像器件与真空摄像器件在摄像过程中存在根本差异的环节是________
A、光电转换
B、电荷存储
C、信号电荷读出
D、信号显示

3、线阵CCD传输过程中___________步骤不能在光积分时间内实现
A、转移
B、传输
C、读出
D、计数

4、EMCCD实现高增益的核心部件是__________
A、传输寄存器
B、增益寄存器
C、输出放大器
D、高灵敏度像元

5、现在常用的CMOS图像传感器的基本像元结构为___________
A、MOS
B、PPS
C、APS
D、光电二极管

6、以下属于纯固体成像器件的有
A、CCD
B、CMOS
C、EMCCD
D、ICCD
E、EBCCD

7、关于CCD与摄像管的异同，以下说法正确的是
A、光电转换方式都是由二维分布的光强转换为二维分布的电荷量
B、光敏元结构与排列方面有区别
C、都存在存储单元，在一帧的周期内连续积累由光敏元产生的电量，并保持电荷量在空间的分布
D、电荷读出方式存在差异，分别为自扫描及电子枪扫描

8、CCD转移电极的结构通常按照每位采用的电极相数来划分，常见的有以下哪些
A、一相
B、二相
C、三相
D、四相

9、关于CMOS成像器件，以下正确的说法是
A、现在CMOS多采用无源像素结构
B、一般而言，CCD比CMOS器件成像质量高
C、APS有源像素结构的每个光敏元都集成有一个放大器，使得灵敏度提高
D、CMOS噪声比CCD小

10、关于紫外和近红外焦平面成像器件，以下正确的说法是
A、均可以通过制作特定波段响应的光敏元，通过倒装互连与读出电路结合
B、信号读出可以采用CCD或CMOS
C、均可以通过在CCD上涂敷变频膜实现相应波段响应
D、均探测的是目标自身的辐射光谱

11、正常工作时，电极上的电压越大，势阱越深，可存储的电荷量越多

12、通过控制相邻MOS电容器栅压来调节势阱的深浅，使信号电荷由势阱深的位置流向势阱浅的位置

13、行间转移结构的每列信号转移方式与线阵CCD光敏区向转移区转移方式类似。

14、水平读出区在3种CCD面阵中都存在

15、CCD基于（）原理实现电荷转移

16、电荷转移要沿确定的路线，电荷转移通道为（ ），限制通道的部分为沟阻。

17、CCD在99.99%转移效率下转移1024次后剩余的电荷量为初始电荷的（ ）%（保留小数点后1位）。

18、TDICCD工作时需要保证延迟时间和扫描速度( )，可把多行从同一景物单元接收到像敏元的信号积累起来

2021第八周

第五章单元测验

1、红外探测器可以直接利用探测器材料的（ ）效应或（ ）效应将景物热信息以电学信息的方式转换出来。
A、热电/光电；
B、热电/光磁；
C、光磁/光电；
D、热电/热形变

2、以下关于内光电效应表述正确的是
A、在光辐射的照射下，半导体内因吸收光子产生电子空穴对，且所产生的光电子发射到半导体外的现象。
B、在光辐射的照射下，半导体内因吸收光子产生电子空穴对，导致半导体自身的电学特性发生改变的现象。
C、在红外辐射入射下，探测器材料接收外界光子能量受热升温，进而产生与温度相关的电学性质改变的现象。
D、半导体材料内部载流子在电场作用下产生双极运动的现象。

3、以下关于光电导效应表述正确的是
A、在光辐射的照射下，半导体内因吸收光子产生电子空穴对使半导体的电导率发生改变的现象。
B、在光辐射的照射下，半导体内因吸收光子产生电子空穴对，且产生的光电子逸出体外参与导电的现象。
C、利用光辐射照射P-N结空间电荷区及结区两侧扩散长度范围内区域产生的电子空穴对在P-N结两端形成的电压变化。
D、利用光辐射照射P-N结结区两侧扩散长度范围内区域产生的电子空穴对在P-N结两端形成的电压变化。

4、以下关于光伏型红外探测器工作机理表述正确的是
A、在光辐射的照射下，半导体内因吸收光子产生电子空穴对使半导体的电导率发生改变的现象
B、在光辐射的照射下，半导体内因吸收光子产生电子空穴对，且产生的光电子逸出体外参与导电的现象。
C、利用光辐射照射P-N结空间电荷区及结区两侧扩散长度范围内区域产生的电子空穴对在P-N结两端形成的电压变化。
D、利用光辐射照射P-N结结区两侧扩散长度范围内区域产生的电子空穴对在P-N结两端形成的电压变化。

5、以下关于肖特基探测器工作机理表述正确的
A、利用光辐射照射金属与半导体的接触势垒，通过产生的电子空穴对被势垒区的内建场分开来改变接触势垒的高度（结电压）。
B、光辐射照射激发到量子阱子能带上的电子使之通过隧道效应或跃迁到自由态形成光电流。
C、利用光辐射照射金属与半导体的接触势垒，通过产生的多子越过势垒进入耗尽层来改变接触势垒的高度（结电压）。
D、光辐射照射激发到导带上的电子使之通过隧道效应或跃迁到自由态形成光电流。

6、红外热成像器件可以利用的热电效应有：
A、热释电效应；
B、热敏电阻效应
C、热辐射效应
D、热电偶效应
E、热传导效应

7、红外热成像器件可以利用的光电效应有：
A、光电导效应；
B、光生伏特效应
C、光子牵引效应
D、光电子发射效应
E、光磁电效应
F、热电效应

8、描述红外探测器件工作条件时，可能涉及的方面很多，以下说法正确的是：
A、有红外探测器可以产生光电或者热电响应的景物辐射；
B、有红外探测器能够正常产生基于景物辐射的电学信号的环境温度；
C、有可以与红外探测器输出信号有效匹配的输出电阻；
D、有可以保持红外探测器产生电学信号的光敏面面积；
E、有入射辐射的调制频率

9、完全基于光电导效应工作机理的探测器有：
A、基于本征半导体光激发产生的电子空穴对工作的红外探测器；
B、基于非本征半导体光激发产生的电子空穴对工作的红外探测器；
C、基于光子牵引效应激发受激光电子使其迁移率变化工作的红外探测器；
D、基于肖特基势垒的多子跃迁过程工作的红外探测器

10、提升光伏型红外探测器的响应度的技术途径主要包括：
A、提高量子产额；
B、降低量子产额；
C、增大零偏电阻（增量电阻）；
D、减小零偏电阻（增量电阻）；

11、以下哪些技术的进步促进了红外焦平面成像器件的发展。
A、半导体精密光刻技术；
B、硅集成技术
C、制冷技术
D、先进的薄膜材料生长技术

12、影响光电导型红外热探测器激发率的相关因素包括：
A、半导体材料的吸收系数；
B、半导体材料表面的反射率；
C、入射到半导体材料中的红外辐射光子的波长；
D、半导体材料的量子效率；
E、构成红外探测器的半导体材料的厚度。

13、关于红外焦平面探测器表述正确的是：
A、由红外光敏元构成的二维阵列探测器；
B、同时具有作为光敏元的红外探测器和对应的信号处理部分的二维阵列探测器；
C、二维构成的探测器阵列工作时置于成像红外光学系统的像方焦面上；
D、像元数一般都比较多、密集度高，可以是长线阵分布，也可以是二维凝视成像阵列。

14、红外焦平面探测器的结构主要有：
A、由单一材料制成的二维红外探测器阵列；
B、由光敏半导体材料制成二维光敏元阵列，由硅材料制成读出处理电路，通过倒装互连方式组合集成为一个整体的二维红外探测器阵列；
C、由金属与半导体材料接触制成的二维红外探测器阵列；
D、由本征硅半导体材料按照CCD或CMOS结构制成的二维探测器阵列。

15、肖特基势垒探测器的特点为：
A、由多数载流子形成信号电流
B、均匀性好，易于制成大面阵；
C、采用多数载流子工作，时间响应优于其他少数载流子工作的器件；
D、均匀性差，不适合制作成大面阵。

16、目前量子阱红外探测器存在的不足主要表现在：
A、均匀性不高，不适合做成大面阵
B、噪声大，需要深低温制冷；
C、量子效率低；
D、需要采用光耦合工艺解决垂直入射辐射的光能量不能被吸收的问题；

17、可以用于非制冷红外焦平面探测器的热电效应有：
A、热释电效应；
B、热敏电阻效应；
C、热电偶效应（热电堆结构）；
D、热噪声效应

18、目前可以采用二次光学成像的红外热成像技术主要有：
A、采用MEMS技术制作受热产生微形变的微悬臂梁反射镜阵列；
B、采用光学特性与温度变化相关的材料制作热敏光阀阵列；
C、采用MEMS技术制作的反射角度可以微调的反射镜阵列；
D、采用基于下转换原理材料制作的光敏探测器阵列。

19、光子型红外探测器响应度的大小与入射辐射的波长和调制频率有关。

20、噪声等效功率越小表示该红外探测器的噪声性能越好。

21、探测率越小表示该红外探测器的信号探测性能越好。

22、归一化探测率考虑了红外探测器不同有效面积和放大器带宽的影响。

23、一般情况下，红外探测器材料的吸收系数只与入射的光辐射波长有关，而与其入射强度无关

24、在工作机理上，SPRITE探测器也属于TDI工作方式的固体成像器件，只是简化了对应的电荷积累驱动模式。

25、光伏探测器较之光电导探测器的噪声指标更优。

26、碲镉汞探测器只能制作成光伏探测器但不能制作成光电导探测器。

27、因普通单晶硅不能对红外辐射进行探测，因此单片式红外焦平面探测器多采用本征窄带半导体材料或者非本征硅（锗）材料制作。

28、肖特基势垒红外焦平面探测器不能得到很好应用的主要原因在于其量子效率低、暗电流大等问题没有得到很好的解决。

29、通常情况下，前照明技术较背照明技术具有更高的填充因子。

30、倒装互连工艺的欠成熟性是大规模红外焦平面探测器阵列非均匀性较大及盲元较多的主要原因。

31、量子阱探测器中量子阱中的导带不再是连续的能带区域，而是由若干个量子化的子带构成的量子阱结构

32、量子点红外探测器可以克服量子阱红外探测器暗电流大、辐射垂直入射的光子能量不能被吸收的问题。

33、量子点探测器较之量子阱探测器在制冷条件上具有更为宽容的工作要求。

34、通常情况下，非制冷型红外焦平面探测器的灵敏度和热时间响应优于制冷型红外焦平面探测器。

35、居里温度就是热释电材料彻底失去极化强度的最低温度。

36、热释电探测器斩光式工作模式是为在凝视成像的过程中，探测器各光敏元均能接收到随时间不断变化的入射辐射，从而实现与温度变化成正比的电极化强度变化。

37、基于热电效应的红外探测器响应度只与入射的红外辐射能量有关，与入射红外辐射的（ ）无关。

38、基于光电效应的红外探测器的时间响应较基于热电效应的红外探测器的时间响应（ ）。

39、调制输入光辐射信号的工作方式有利于信号的检测，但也会带来探测器响应度的（ ）。

40、通常情况下，光电导型红外探测器工作时，探测器连接一直流偏置电源，同时与一负载电阻（ ），并通过该负载电阻来获取检测信号。

41、从功耗的角度考虑，光伏型探测器一般多工作在（ ）外加偏置电压的状态下。

42、倒装互连在实现探测器与读出电路耦合时，多采用金属（ ）进行互连。

43、通过控制掺杂组分、势阱宽度、势垒高度，可以改变量子阱红外探测器的（ ）波长，制成多色量子阱红外探测器。

44、微测辐射热计使用微桥结构，目的是实现光敏元与读出电路的（ ）。

45、目前的光学读出成像方式红外热成像技术基本上都是利用（ ）与材料形变或反射率变化相关的机理实现的。

2021第九周

第一次课 第六章 光机扫描（下）随堂测验

1、对于驻留时间的合理描述是
A、与是否并行扫描有关
B、与总视场中含有多少瞬时视场有关
C、与帧频和扫描效率有关
D、与过扫比有关

2、并行扫描下的成像模式可能存在的问题是
A、画面非均匀性问题不容忽视
B、扫描效率变低
C、要求探测器时间响应能力更高
D、多元并扫探测器在制冷环境下的工艺难度提升

3、中继透镜的引入主要是为了解决将像面重新成像到便于探测器安装的空间位置上

4、瞬时视场与探测器单个像元的尺度和光学系统焦距有关，与扫描速度无关

5、红外前置望远系统常常被使用到光机扫描系统中的愿意是为了压缩光束的直径

6、时间延迟积分TDI的工作模式下，必然存在串行扫描

第六七章测验

1、下列陈述关于光机扫描技术错误的是：
A、本质上，光机扫描技术只能用于红外热成像技术，不能用于其它波段。
B、??红外探测器光敏元较少的情况下，不能有效对景物进行成像单元的成像解析，故光机扫描技术是一种有效的补充。
C、本质上，光机扫描技术可以用于各个波段的光电摄像过程，甚至可以用于电视画面的显示。
D、因图像解析过程中光机扫描技术下成像单元光信息积分时间过短，从而推动了红外焦平面探测器凝视阵列的发展。

2、下列陈述中属于像方扫描主要问题的是：
A、入射的光线是平行光线，易产生附加像差。
B、入射的光线是平行光线，同样视场情况下扫描器体积较大，扫描速度受限。
C、入射的光线是会聚光线，在扫描过程中会导致扫描散焦，因而对光学元器件和扫描结构要求较高
D、入射的光线是会聚光线，扫描器尺寸较小

3、关于彩色电视信号正确的是
A、由亮度信号、色差信号、色同步信号组合在一起构成一幅彩色电视画面的电平序列。
B、由亮度信号、色差信号、复合消隐信号、复合同步信号、色同步信号组合在一起构成一幅彩色电视画面的电平序列。
C、由色差信号、色同步信号组合在一起构成一幅彩色电视画面的电平序列。
D、由色差信号、复合消隐信号、复合同步信号、色同步信号组合在一起构成一幅彩色电视画面的电平序列。

4、关于后截距表述正确的是：
A、摄像物镜系统透镜组像方主点到成像面的距离。
B、摄像物镜系统透镜组物方主点到成像面的距离。
C、摄像物镜系统透镜组的最后一个安装面到成像面的距离。
D、摄像物镜系统透镜组的最前一个安装面到成像面的距离。

5、充足照明条件下使用手机拍照时，经常遇到场景中关心的景物发虚，此时将手指放到屏幕上对应景物上，瞬间该处景物变得很清晰，请问该过程手机中的摄像头可能完成了如下哪种操作？
A、在景深范围内调焦
B、在焦深范围内调焦
C、在焦深范围内变焦
D、在景深范围内变焦

6、以下哪些方式可以将景物的二维光辐射分布转化为一维分布的时间序列电学信号：
A、电子枪电子束的空间二维扫描。
B、MOS电容器有序的定向耦合。
C、X-Y寻址的顺序读出方式
D、垂直与水平两个方向二维组合的光学扫描

7、以下哪些光学元器件可以用于光学扫描：
A、摆动的平面反射镜
B、旋转的反射镜镜鼓
C、旋转的折射棱镜
D、旋转的光楔

8、常用的光机扫描方案有
A、两块相互垂直摆动的平面反射镜组合
B、做垂直扫描的摆镜和做水平扫描的转鼓组合
C、做垂直扫描的折射棱镜和做水平扫描的转鼓组合
D、做垂直扫描的折射棱镜和做水平扫描的折射棱镜组合

9、以下哪些探测器组合可以提高光机扫描成像信号的获取水平
A、串行扫描的水平红外探测器线阵组合。
B、并行扫描的垂直红外探测器线阵组合。
C、串并行扫描的小规模红外探测器阵列
D、对单元红外探测器进行重复的反复扫描

10、复合消隐信号包括：
A、行消隐信号
B、列消隐信号
C、帧消隐信号
D、场消隐信号

11、复合同步信号包括：
A、行同步信号。
B、列同步信号。
C、场同步信号。
D、帧同步信号。

12、电视系统对彩色电视信号的要求有
A、包含亮度信号，可以显示黑白电视图像。
B、包含色度信号，可以显示彩色电视图像。
C、与黑白电视信号相同的频带宽度。
D、与黑白电视相同的扫描参数。

13、目前常见的数字高清晰度电视显示形式有
A、576i：768×576
B、720p：1280×720
C、1080i：1920×1080
D、1080p：1920×1080

14、采用并扫以及串并扫扫描方式成像的主要作用是增加红外探测器光敏元成像光信号的积分时间。

15、采用并行扫描需要每一红外探测器单元的光电响应性能要尽可能地做到一致。

16、在要求同样成像质量条件下，参与成像的串行红外探测器像元数越多，对光机扫描系统的扫描速度要求越高。

17、摄像系统的动态范围是指保证图像质量所需的景物最高照度与最低照度的范围。

18、EIA制式的主要参数是：隔行扫描，30 Hz帧频, 60 Hz场频，525行/帧。

19、CCIR制式的主要参数是：隔行扫描, 25 Hz帧频, 50 Hz场频，625行/帧

20、使用接圈可以在CS接口摄像机上使用C接口的光学系统。

21、使用接圈不能改变摄像机的近摄距离

22、在要求同样成像质量条件下，参与成像的并行红外探测器像元数越多，对光机扫描系统扫描速度的要求越（ ）。

23、同样像元数的串行扫描方式的信噪比与并行扫描方式的信噪比（ ）。

24、红外热图像采用伪彩色显示的原理是因为人眼对（ ）感知较黑白差异更为灵敏。

25、红外热成像系统采用微扫描技术可以减少红外探测器分立性带来的（ ）问题，提高成像系统的空间分辨能力。

26、由弥散圆直径允许值所决定的物空间深度范围称之为（ ）。

27、物距固定时像方焦平面前后能得到清晰图像的范围称之为（ ）。

28、调节像面位置使不同距离景物在成像面保持清晰图像的过程称之为（ ）

29、调节摄像物镜透镜组系统连续改变焦距使清晰图像的视场变化的过程称之为（ ）。

2021第十一周

第一次课 第九章 红外成像系统随堂测验

1、制冷深度深，能耗最小的制冷方式是
A、杜瓦瓶制冷
B、焦汤制冷
C、斯特林制冷
D、辐射热交换制冷

2、需要不断增加制冷剂的制冷方式是
A、杜瓦瓶制冷
B、焦汤制冷
C、斯特林制冷
D、半导体制冷

3、可长时间工作的利用气体等熵膨胀原理的制冷器被称为（）制冷器

第八九章单元测验

1、下列陈述直视型微光夜视系统正确的是
A、直视型微光成像系统包括近红外辅助照明的主动微光夜视系统和完全利用自然光工作的被动微光夜视系统。
B、直视型微光成像系统是指完全利用自然光工作的被动微光夜视系统
C、直视型微光成像系统的主要核心器件是变像管
D、直视型微光成像系统的主要核心器件是ICCD，EMCCD等器件

2、限制直视微光成像系统性能的主要因素有
A、光子噪声、成像系统光学性能和人眼视觉性能。
B、光子噪声、成像系统噪声性能和环境特性因素。
C、光子噪声、成像系统光学性能和环境特性因素。
D、光子噪声、成像系统噪声性能和人眼视觉特性。

3、选通成像技术难以解决的问题是
A、水下或雾天成像中的水体或大气后向散射问题
B、玻璃窗体反光带来的透窗成像效果不佳问题
C、快速运动目标的去模糊成像问题
D、快速运动目标的运动视频连续捕捉问题

4、中、长波红外热成像系统光学系统材料的主要是
A、硅单晶或者锗单晶等特殊光学材料
B、SiO2等氧化物光学材料
C、石英玻璃材料
D、LiF、MgF2等光学材料

5、红外探测器工作时需要制冷的主要原因是
A、室温条件下热敏探测器热噪声和暗电流大，无法正常工作
B、室温条件下光子型探测器热噪声和暗电流大，无法正常工作
C、制冷可以解决红外探测器的非均匀性问题
D、制冷可以解决红外探测器响应速度低的问题

6、关于微光成像系统的视场光阑描述正确的是：
A、微光夜视系统像管阴极面有效直径是限制微光夜视视场大小的视场光阑
B、微光夜视系统物镜的孔径是限制微光夜视视场大小的视场光阑
C、微光夜视系统像管横向放大率是限制微光夜视系统视场大小的视场光阑
D、微光夜视系统目镜的孔径是限制微光夜视系统视场大小的视场光阑

7、微光夜视成像系统对物镜光学系统的要求是?
A、大的通光口径和相对孔径
B、小的渐晕和最大限度地消除杂散光
C、宽光谱范围的色差校正
D、好的调制传递特性

8、微光夜视成像系统对目镜光学系统的要求是
A、合适的焦距
B、足够的视场
C、合适的出瞳距离和出瞳直径
D、适当的前节距(目镜前表面和前焦点之间的距离)

9、目前红外热成像系统光学系统常用的结构有：
A、反射式
B、折射式
C、折反式
D、折衍混合式

10、红外热成像系统光学系统设计的原则是
A、在工作波段有良好的透过性能，组成元件力求简单，尽可能地减少能量的损失。
B、有尽可能大的相对孔径，保证系统能有高的灵敏度。
C、对噪声有较强的抑制能力，以提高信噪比。
D、结构和组成可充分发挥探测器的效能。

11、工作时需要制冷媒质的制冷机有
A、杜瓦瓶；
B、J-T制冷机；
C、斯特林制冷机；
D、辐射交换制冷器；?
E、半导体制冷器

12、不需要添加制冷媒质而能在较长时间连续工作的制冷机有
A、杜瓦瓶
B、J-T制冷机
C、斯特林制冷机
D、辐射交换制冷器
E、半导体制冷器

13、主动微光夜视系统主要是利用自然景物近红外部分的反射率高于其他人工景物等所形成的高反射率差异工作。

14、被动式微光夜视系统容易受到自然照度及大气、景物环境的影响，因而成像性能不如主动式的微光夜视系统。

15、像管光电阴极的有效尺寸是限制进入微光夜视系统能量的孔径光阑。

16、为充分发挥像增强器的性能，需要目镜系统的目镜助视眼锐度特性曲线在任一目标像亮度下都高于物镜像增强器组合的空间分辨力。

17、在能量足够的情况下，主动微光夜视系选通工作时的选通脉冲越窄其成像性能越好。

18、红外热成像系统的探测器、制冷器和光学系统是目前影响其高成本的主要构成因素。

19、目前常用的红外热成像系统制冷器中，半导体制冷器能达到的制冷温度最低。

20、由于中、长波红外波段波长较长的原因，通常情况下红外热成像系统的分辨率普遍低于其他短波长成像系统。

21、MDTD与MRTD都是使用标准靶标在黑体背景下对热像仪进行测量得出的参数，且该参数均能同时评价系统的空间尺度分辨能力和温度分辨能力的指标。

22、NETD是具有一定主观因素的描述热像仪温度分辨能力的指标。

23、在大于星光照度情况下，（ ）物镜焦距f′可明显改善系统分辨力，反之则改善很小。

24、在低于满月光情况下，（ ）物镜直径D可明显改善系统分辨力，反之则改善很小

25、在低于1/4月光照度，（ ）光阴极灵敏度S，微光夜视系统可得到最大改善。

26、通过（ ）积累时间t，可以使系统得到与光灵敏度S类似的改善。

27、通过（ ）像增强器极限分辨力m0，可在10-4~10-1lx目标照度范围对系统分辨力提供一般的改善。

28、一代通用组件红外热成像系统工作时需要进行（ ）的光机扫描。

29、4N或6N系列扫描型二代焦平面红外热成像系统工作时需要进行（ ）的光机扫描。

30、凝视型焦平面红外热成像系统工作时（ ）进行光机扫描。

学习通2020年春光电成像原理与技术（曹峰梅）

光电成像是一种利用光电子技术实现图像传输的技术。它的核心是将光信号转换为电信号，再通过信号处理、调制等技术，最终得到一幅高质量的图像。在现代信息化时代，光电成像技术广泛应用于人们的日常生活中，如摄像头、数字相机、医学影像、卫星遥感等领域。

光电成像的原理

光电成像的原理主要是基于光电效应和半导体器件的特性实现的。光电效应是指光线照射在金属表面或半导体材料上时，会产生电子的现象。在半导体器件中，当光子与半导体材料相互作用时，会产生电子-空穴对，从而产生电信号。

在光电成像中，首先需要使用光学镜头将光线聚焦到图像传感器上，图像传感器中包含了许多光电二极管，当光线照射到光电二极管上时，会产生电信号，这些电信号经过信号处理和调制后，就可以得到一幅高质量的图像。

光电成像的分类

光电成像可以根据成像方式和成像器件的类型来进行分类。

成像方式分类

  • 线扫描成像：使用线性CCD传感器扫描成像，适用于需要高速成像的应用。
  • 面扫描成像：使用面阵列CCD或CMOS传感器进行成像，适用于需要高分辨率和高质量图像的应用。

器件类型分类

  • 光电二极管（PD）：用于灰度图像的成像，像素点少，成本低。
  • 线性CCD传感器：用于线扫描成像，像素点多，成本较高。
  • 面阵列CCD传感器：用于面扫描成像，像素点多，成本较高。
  • CMOS传感器：用于面扫描成像，逐渐替代CCD传感器，成本较低。

光电成像的应用

光电成像技术在现代社会中的应用非常广泛，以下是其中一些典型的应用领域：

医学影像

医学影像是应用光电成像技术最为广泛的领域之一，如X光机、CT扫描、核磁共振成像等。这些设备通过将人体内部的信号转换为电信号，然后通过信号处理和调制，最终得到高质量的医学影像，帮助医生做出准确的诊断。

卫星遥感

卫星遥感是利用卫星对地面进行成像观测，并通过图像分析、处理等技术提取地面信息的一种技术。光电成像技术是卫星遥感中最为重要的技术之一，它通过将地球表面的信号转换为电信号，并通过信号处理和调制，最终得到高分辨率、高质量的遥感图像，为人类自然资源管理、环境保护等领域提供了宝贵的数据。

数字相机

数字相机是一种利用光电成像技术实现图像拍摄和存储的设备，它的核心是CCD或CMOS传感器。数字相机通过光学镜头将光线聚焦到传感器上，产生电信号，经过处理和调制后，最终得到一幅高质量的数字图像。

安防监控

安防监控是利用光电成像技术进行视频监控和图像识别的一种应用。安防监控设备通过摄像头采集监控区域的图像信号，经过处理和调制后，实现视频监控和图像识别等功能，保障人们的生命财产安全。

总结

随着计算机技术、通信技术的不断发展，光电成像技术在人们的生产生活中发挥越来越重要的作用。通过对光电成像技术的深入了解和研究，人类可以更好地利用科技手段，改善生活质量，促进社会发展。

中国大学2020年春光电成像原理与技术（曹峰梅）

光电成像原理与技术是一门涉及光学、电子学和图像处理等诸多领域的综合性课程。本课程旨在介绍光电成像的基本原理、技术和应用，同时培养学生的实践能力。

1. 光学基础

光学是光电成像技术的基础，学生需要掌握光学的基本概念和知识，包括光的波粒二象性、光的干涉、衍射、偏振和折射等基本原理。

1.1 光的波粒二象性

光既具有波动性，又具有粒子性。在一些光学实验中，光表现出波动的性质，比如干涉和衍射现象；在一些实验中，光表现出粒子的性质，比如光电效应。

1.1.1 波动光学

波动光学是研究光的干涉、衍射和偏振等现象的学科。其中，干涉是指两束光相遇时发生的明暗条纹现象；衍射是指光通过一个小孔或者绕过障碍物时发生的弯曲现象；偏振是指光的振动方向被限制在某个方向上。

1.1.2 粒子光学

粒子光学是研究光粒子性质的学科。其中，光电效应是指光照射到金属表面时，金属表面会发射电子的现象。光电效应是量子光学的一个重要实验现象，也是研究光的粒子性质的重要手段。

2. 光电成像系统

光电成像系统是指通过光学透镜、感光元件、电子电路和图像处理软件等组成的一个完整的成像系统。其中，透镜是光电成像系统的核心，感光元件是将光信号转换为电信号的重要组成部分，电子电路是将电信号放大和处理的关键部分，图像处理软件是将电信号转化为图像的重要手段。

2.1 光学透镜

光学透镜是光学成像系统的核心。其中，凸透镜是最基本的光学元件，其工作原理是将平行光线聚焦到一点上。双凸透镜和平凸透镜则可以将光线成像为实际大小的物体。

2.2 感光元件

感光元件是将光信号转换为电信号的重要组成部分。其中，CCD和CMOS是两种常用的感光元件。CCD是将光信号转换为电荷信号，再通过电路转化为电信号。CMOS则是将光信号直接转换为电信号，具有功耗低、成本低等优点。

2.3 电子电路

电子电路是将电信号放大和处理的关键部分。其中，放大器是将微弱的电信号放大的关键组成部分。滤波器则可以去除电信号中的噪声。

2.4 图像处理软件

图像处理软件是将电信号转化为图像的重要手段。其中，数字信号处理技术可以将电信号转化为数字信号，并进行去噪、增强等处理，最终得到高质量的图像。

3. 应用

光电成像技术在医学、工业、军事等领域都有广泛的应用。其中，医学成像是光电成像技术的重要应用之一，包括X射线成像、CT成像、MRI成像等。

3.1 医学成像

X射线成像是将X射线通过身体组织后，将得到的影像转化为可视化的图像。CT成像则是通过计算机处理，将X射线得到的切片图像转化为三维立体图像。MRI则是通过磁场和无线电波，将人体内部结构成像。

3.2 工业成像

工业成像是光电成像技术的另一个重要应用领域。其中，红外成像可以用于检测电路板、机器设备等物体的温度分布；激光成像则可以用于制造业中的质量控制等。

3.3 军事应用

光电成像技术在军事领域也有广泛的应用。其中，红外热像仪可以用于探测敌人在夜间的活动；光学望远镜和显微镜则可以用于侦察和研究敌军的行动。

4. 结语

光电成像原理与技术是一门综合性课程，涉及光学、电子学和图像处理等众多学科。通过学习本课程，学生可以掌握光电成像的基本原理和技术，并具备一定的实践能力，为日后的科研和工作打下坚实的基础。



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