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第1章 光辐射与光电技术基础 1

1.1光辐射的度量 2

1.1.1 与辐射源有关的参数 2

1.1.2 与接收器有关的参数 5

1.1.3 光源的辐射光谱分布参量 7

1.1.4 量子流速率 8

1.2 物体热辐射 9

1.2.1 黑体辐射定律 9

1.2.2 辐射体的分类及其温度表示 11

1.3 辐射度参数与光度参数的关系 15

1.3.1 人眼的视觉灵敏度 15

1.3.2 人眼的光谱光视效能 15

5.4 具有采样保持输出电路的线阵CCD （1 18

1.3.3 两种辐射体光视效能的计算 18

1.4 半导体对光的吸收 19

1.4.1 物质对光吸收的一般规律 ( 19

1.4.2 半导体对光的吸收 20

1.5 光电效应………………………………………………………………（22) 22

1.5.1 内光电效应 22

1.5.2 光电发射效应 27

思考题与习题1 28

第2章 光源 30

2.1 自然光源 30

2.2 钨丝灯光源 32

2.2.1 钨丝白炽灯 32

2.2.2 卤钨灯 35

2.3 气体放电灯 36

2.4 半导体发光二极管（LED）光源 40

2.4.1 发光二极管的发光机理 41

2.4.2 发光强度－电流特性 42

2.4.3 发光光谱和发光效率 42

2.5 激光光源 45

2.5.1 激光的产生机理 45

2.5.2 氦氖激光器 47

2.5.3 半导体激光器（LD） 50

2.6 图像传感器应用系统中光源和照度的匹配 51

思考题与习题2 54

3.1 热辐射的一般规律 55

3.1.1 温度变化方程 55

第3章 热成像技术 55

3.1.2 热电器件的最小可探测功率 57

3.2 热探测器件 57

3.2.1 热释电器件的基本工作原理 58

3.2.2 热释电探测器的灵敏度 59

3.2.3 热释电器件的噪声 62

3.2.4 热释电探测器的类型 63

3.3 图像传感器基本原理 66

3.3.1 图像传感器的基本结构 67

3.3.2 图像传感器的基本技术参数 69

3.4 图像的显示与电视制式 70

3.4.1 电视监视器的扫描 70

3.4.2 电视制式 72

3.5 典型热成像仪 73

思考题与习题3 76

第4章 电荷耦合摄像器件的基本工作原理 78

4.1 电荷存储 78

4.2 电荷耦合 80

4.3 CCD的电极结构 81

4.4 电荷的注入和检测 85

4.5 CCD的特性参数 88

4.6.1 工作原理 90

4.6 电荷耦合摄像器件 90

4.6.2 CCD的基本特性参数 95

4.6.3 动态范围 95

4.6.4 暗电流 97

4.6.5 分辨率 98

思考题与习题4 99

第5章 典型线阵CCD图像传感器 100

5.1 典型单沟道线阵CCD 100

5.1.1 TCD1209D的基本结构 100

5.1.2 TCD1209D的基本工作原理 101

5.1.3 TCD1209D的特性参数 102

5.1.4 TCD1209D的驱动电路 104

5.1.5 TCD1209D的外形尺寸 105

5.2 典型双沟道线阵CCD器件 106

5.3 具有积分时间调整功能的线阵CCD 111

5.3.1 TCD1205D 111

5.3.2 IL-P1型线阵CCD 115

5.5 并行输出的线阵CCD 122

5.5.1 并行输出的TCD1703C 122

5.5.2 分段式并行输出的线阵CCD 123

5.6 用于光谱探测的高性能线阵CCD 128

5.6.1 RL1024SB 128

5.6.2 RL2048DKQ 132

5.6.3 TCD1208AP 135

5.7 彩色线阵CCD 135

5.7.1 TCD2000P 136

5.7.2 TCD2258D 137

5.7.3 TCD2901D 140

5.8 环形线阵CCD 142

思考题与习题5 146

第6章 典型面阵CCD 148

6.1 DL32型面阵CCD 148

6.1.1 结构 148

6.1.2 工作原理 149

6.1.3 DL32型CCD的光电特性 150

6.2 TCD5130AC面阵CCD 151

6.3 TCD5390AD面阵CCD 157

6.4 IA-D4型面阵CCD 161

6.4.1 IA-D4的结构 161

6.4.2 工作原理 162

6.4.3 IA-D4的基本特性 163

6.5 特种面阵CCD 165

6.5.1 LA-D9-2048型面阵CCD 165

6.5.2 IA-D9-5000型面阵CCD 169

6.5.3 2620万像素面阵CCD 170

6.6 面阵CCD摄像器件的特性 171

6.7 面阵CCD的电荷累积时间与电子快门 176

6.8 MTV-2821摄像机 178

6.8.1 工作原理 178

6.8.2 MTV-2821CB特性参数 179

6.8.3 MTV-2821CB的主要功能及其设置 182

6.8.4 帧累积功能 184

思考题与习题6 187

7.1 三管CCD彩色电视摄像机 189

7.1.1 三管CCD彩色电视摄像机的基本组成 189

第7章 CCD彩色摄像机概述 189

7.1.2 光学系统和CCD摄像机中的重合调整 190

7.1.3 频谱混叠干扰在R,G,B信号之间相互抵消 191

7.2 两管式CCD彩色电视摄像机 192

7.3 单管CCD彩色摄像机 194

7.4 典型单片彩色CCD 198

7.4.1 Bayer滤色器单片彩色CCD 198

7.4.2 复合滤色器（或补色滤光片）型的彩色CCD 199

7.5 彩色数码照相机简介 202

思考题与习题7 206

第8章 CMOS图像传感器 207

8.1 MOS场效应管 207

8.1.1 MOS场效应管的基本结构 207

8.1.2 场效应管的主要性能参数 208

8.2 CMOS成像器件的原理结构 212

8.2.1 CMOS成像器件的组成 213

8.2.2 CMOS成像器件的像敏单元结构 214

8.2.3 CMOS图像传感器的工作流程 216

8.2.4 CMOS成像器件的辅助电路 218

8.3 CMOS图像传感器的性能指标 224

8.4 典型CMOS图像传感器 229

8.4.1 IBIS4 SXGA型CMOS成像器件 229

8.4.2 FUGA1000图像传感器 234

8.4.3 高速CMOS图像传感器 236

8.5 CMOS摄像机 239

8.5.1 IM28-SA型CMOS摄像机 240

8.5.2 MC1300高速CMOS摄像机 242

思考题与习题8 244

9.1 CCD视频信号的二值化处理 245

第9章 视频信号处理与计算机数据采集 245

9.1.1 二值化处理方法 246

9.1.2 二值化数据采集与计算机接口 248

9.2 CCD视频信号的量化处理 251

9.3 线阵CCD输出信号的数据采集与计算机接口 255

9.4 面阵CCD的数据采集与计算机接口 266

9.4.1 图像采集卡的基本工作原理 266

9.4.2 图像卡的基本结构 267

9.4.3 典型图像数据采集卡 271

思考题与习题9 280

第10章 图像传感器的光学成像系统 281

10.1 光学成像系统的基本计算公式 281

10.1.1 理想光学系统的基本参数 281

10.1.3 理想光学系统的放大率 283

10.1.2 理想光学系统的物像位置公式 283

10.2 光学元件的成像特性 285

10.2.1 球面光学元件的成像特性 286

10.2.2 平面光学元件的成像特性 287

10.3 光学成像系统中的光阑 293

10.4 常用光电图像转换系统的成像特性 296

10.4.1 摄影系统及其物镜的光学成像特性 297

10.4.2 显微系统及其物镜的光学成像特性 299

10.4.3 望远系统及其物镜的光学成像特性 301

10.5 照明系统 302

10.6 远心光路在动态测试中的应用 304

10.7 面阵CCD摄像机光学镜头的类型及其参数 305

10.8 线阵CCD常用的物镜 310

思考题与习题10 312

11.1.1 微光图像传感器的发展概况 315

11.1 微光图像传感器 315

第11章 特种图像传感器 315

11.1.2 微光电视摄像系统 317

11.1.3 微光电视摄像系统观察距离的估算 320

11.1.4 微光CCD摄像器件 322

11.2 红外CCD图像传感器 332

11.2.1 主动红外电视摄像系统 332

11.2.2 被动红外电视摄像系统 334

11.3 X光CCD图像传感器 337

11.3.1 X光像增强器 337

11.3.2 医用X光电视摄像系统 340

11.3.3 工业用X光光电检测系统 341

思考题与习题11 342

12.1.1 玻璃管内、外径尺寸测量控制仪器的技术要求 343

12.1.2 仪器的工作原理 343

12.1 图像传感器用于一维尺寸的测量 343

第12章 图像传感器的典型应用实例 343

12.1.3 线阵CCD的选择 344

12.1.4 光学系统设计 345

12.1.5 对外径、壁厚的检测电路 348

12.1.6 微机数据采集接口 350

12.1.7 系统的长线传输 351

12.2 CCD的拼接技术在尺寸测量系统中的应用 351

12.2.1 CCD的机械拼接技术在尺寸测量中的应用 351

12.2.2 线阵CCD的光学拼接 354

12.3 线阵CCD图像传感器用于二维位置的测量 356

12.3.1 高精度二维位置测量系统 356

12.4 CCD在BGA管脚三维尺寸测试中的应用 359

12.4.1 测试原理 359

12.3.2 光学系统误差分析 359

12.4.2 数学模型 360

12.4.3 系统的标定 361

12.4.4 BGA芯片测量实验 362

12.5 CCD图像传感器用于平板位置的检测 364

12.6 利用线阵CCD非接触测量材料变形量的方法 366

12.7 CCD图像传感器用于物体振动的非接触测量 370

12.8 图像传感器用于高精度细丝直径的测量 374

12.9 图像传感器用于透镜曲率半径的自动测量 377

12.9.1 测量原理和系统构成 377

12.9.2 测量系统的硬件与软件 379

12.9.3 系统测量误差 380

12.10 图像传感器用于成像物镜光学传递函数的测量 381

12.10.1 光学传递函数检测原理 381

12.10.2 光学传递函数检测系统 384

12.11 CCD用于ICP-AES光谱探测与分析 386

12.11.1 ICP-AES光谱探测器的基本原理 387

12.11.2 实验结果分析及结论 388

12.12 CCD图像传感器用于光学系统像差测量 391

12.13 线阵CCD图像传感器在扫描复印技术中的应用 395

12.14 面阵CCD图像传感器用于钢板尺寸测量系统 397

12.15 CCD天文图像观测系统 401

12.16 图像传感器用于光电显微分析仪 403

12.17 图像传感器在内窥镜摄像系统中的应用 406

12.17.1 工业内窥镜电视摄像系统 406

12.17.2 医用电子内窥镜摄像系统 408

12.17.3 侦察内窥镜摄像系统 409

12.18 图像传感器用于数码照相机 409

思考题与习题12 415

参考文献 417