第2版前言

第1版前言

第1章光电传感器技术基础

1.1光辐射的度量

1.1.1与辐射源有关的参数

1.1.2与接收器有关的参数

1.1.3辐射源的光谱辐射分布

1.1.4量子流速率

1.2物体热辐射

1.2.1黑体辐射定律

1.2.2辐射体的分类

1.3辐射度量参数与光度量参数的关系

1.3.1人眼的光视效率

1.3.2人眼的光谱光视效能

1.3.3两种辐射体光视效能的计算

1.4半导体对光的吸收

1.4.1光吸收的一般规律

1.4.2半导体对光的吸收

1.5光电效应

1.5.1内光电效应

1.5.2光电发射效应

思考题与习题1

第2章光源

2.1光源的分类

2.2钨丝灯

2.2.1钨丝白炽灯

2.2.2卤钨灯

2.3气体放电灯

2.3.1气体放电

2.3.2氙灯

2.4金属蒸气灯

2.4.1水银蒸气灯

2.4.2钠灯

2.5半导体发光二极管光源

2.5.1发光二极管的发光机理

2.5.2发光强度-电流特性

2.5.3发光光谱和发光效率

2.6激光光源

2.6.1激光的产生机理

2.6.2氦-氖激光器

2.6.3半导体激光器

2.7光电传感器应用系统中光源与

照度的匹配

2.7.1光源的选择

2.7.2照度匹配

思考题与习题2

第3章光电导器件

3.1光敏电阻的原理与结构

3.1.1光敏电阻的基本原理

3.1.2光敏电阻的基本结构

3.1.3典型光敏电阻

3.2光敏电阻的基本特性

3.2.1光电特性

3.2.2伏安特性

3.2.3温度特性

3.2.4时间响应

3.2.5噪声特性

3.2.6光谱响应

3.3光敏电阻的偏置电路

3.3.1基本偏置电路

3.3.2恒流电路

3.3.3恒压电路

3.3.4举例

3.4光敏电阻的应用实例

3.4.1照明灯的光电控制电路

3.4.2火焰探测报警器

3.4.3照相机电子快门

思考题与习题3

第4章光生伏特器件

4.1硅光敏二极管

4.1.1硅光敏二极管的工作原理

4.1.2光敏二极管的基本特性

4.2其他类型的光生伏特器件

4.2.1PIN型光敏二极管

4.2.2雪崩光敏二极管

4.2.3硅光电池

4.2.4光敏晶体管

4.2.5色敏光生伏特器件

4.2.6光伏器件组合器件

4.2.7光电位置敏感器件

4.3光生伏特器件的偏置电路

4.3.1反向偏置电路

4.3.2零伏偏置电路

思考题与习题4

第5章光电发射器件

5.1光电发射阴极

5.1.1光电发射阴极的主要参数

5.1.2光电阴极材料

5.2真空光电管与光电倍增管的工作原理

5.2.1真空光电管的原理

5.2.2光电倍增管的原理

5.3光电倍增管的基本特性

5.3.1灵敏度

5.3.2电流放大倍数

5.3.3暗电流

5.3.4噪声

5.3.5伏安特性

5.3.6线性

5.3.7疲劳与衰老

5.4光电倍增管的供电电路

5.4.1电阻链分压型供电电路

5.4.2末级的并联电容

5.4.3电源电压的稳定度

5.5光电倍增管的典型应用

5.5.1光谱探测领域的应用

5.5.2时间分辨荧光免疫分析

中的应用

思考题与习题5

第6章红外与THz的探测

6.1热辐射的一般规律

6.1.1温度变化方程

6.1.2热电器件的最小可探测功率

6.2热敏电阻与热电堆

6.2.1热敏电阻

6.2.2热电偶探测器

6.2.3热电堆探测器

6.2.4热敏电阻的用途

6.2.5典型热敏电阻简介

6.3热释电器件

6.3.1热释电器件的基本工作原理

6.3.2热释电器件的电压灵敏度

6.3.3热释电器件的噪声

6.3.4响应时间

6.3.5热释电探测器的阻抗特性

6.3.6热释电器件的类型

6.3.7典型热释电器件

6.4红外与热辐射探测技术

6.5太赫兹波的探测技术

6.5.1太赫兹波脉冲探测

6.5.2太赫兹连续波探测

6.5.3太赫兹波单光子探测

思考题与习题6

第7章图像扫描与图像显示技术

7.1图像解析原理

7.1.1图像的解析方法

7.1.2图像传感器的基本技术参数

7.2图像的显示与电视制式

7.2.1CRT电视监视器及其扫描方式

7.2.2电视制式

7.3图像显示器的分类

7.3.1阴极射线管显示器

7.3.2液晶显示器

7.4典型图像显示器

7.4.1TFTLCD器件

7.4.2TFTLCD图像显示器

7.4.3LED图像显示器

思考题与习题7

第8章CCD光电图像传感器

8.1电荷存储

8.2电荷耦合

8.3CCD电极结构

8.3.1三相CCD的电极结构

8.3.2二相CCD

8.3.3四相CCD

8.3.4体沟道CCD

8.4电荷的注入和检测

8.4.1光注入

8.4.2电注入

8.4.3电荷的检测

8.5典型线阵CCD图像传感器

8.5.1单沟道线阵CCD图像传感器

8.5.2双沟道线阵CCD图像传感器

8.5.3线阵CCD类型与发展

8.6典型面阵CCD图像传感器

8.6.1概述

8.6.2典型帧转移型面阵CCD器件

思考题与习题8

第9章CMOS光电图像传感器

9.1MOS与CMOS场效应晶体管

9.1.1MOS场效应晶体管的基本结构

9.1.2场效应晶体管的主要性能参数

9.2CMOS图像传感器的原理与结构

9.2.1CMOS图像传感器的组成

9.2.2CMOS图像传感器的像敏单元

结构

9.2.3CMOS图像传感器的工作流程

9.2.4CMOS图像传感器的辅助电路

9.3CMOS图像传感器的特性参数

9.4典型CMOS图像传感器

9.4.1IBIS4 6600型CMOS图像传感器

9.4.2IBIS5B1300型CMOS图像

传感器

9.4.3高速CMOS图像传感器

9.5CMOS图像传感器的应用实例

9.5.1IM28SA型CMOS摄像机

9.5.2MC1300高速CMOS摄像机

思考题与习题9

第10章彩色图像传感器与彩色

数码相机概述

10.1彩色线阵CCD图像传感器

10.1.1ILX522K器件

10.1.2TCD2252D器件

10.2彩色面阵CCD图像传感器

10.3彩色面阵CCD摄像机概述

10.3.1三管彩色面阵CCD摄像机

10.3.2两管彩色面阵CCD摄像机

10.3.3单管CCD彩色摄像机

10.4彩色面阵CCD数码相机概述

10.5彩色面阵CMOS数码相机概述

思考题与习题10

第11章光电传感器输出信号

的数据采集

11.1光电传感器信号的二值化处理

11.1.1单元光电信号的二值化处理

11.1.2序列光电信号二值化处理

11.2光电信号二值化数据采集

11.3光电信号的量化处理与A/D

数据采集

11.3.1单元光电信号的量化处理

11.3.2单元光电信号A/D数据采集

11.3.3序列光电信号的量化处理

11.3.4序列光电信号的A/D数据采集与

计算机接口

11.4面阵CCD的数据采集与计算机

接口

11.4.1基于PC总线的图像采集卡

11.4.2典型图像数据采集卡

11.4.3基于USB2.0的计算机接口

11.4.4基于嵌入式系统的CCD图像

数据采集

思考题与习题11

第12章特种图像传感器

12.1微光图像传感器

12.1.1微光图像传感器的发展概况

12.1.2微光电视摄像系统

12.1.3微光电视摄像系统观察距离

的估算

12.1.4微光CCD摄像器件

12.2红外CCD图像传感器

12.2.1主动红外电视摄像系统

12.2.2被动红外电视摄像系统

12.3X射线CCD图像传感器

12.3.1X射线像增强器

12.3.2医用X射线电视CCD摄像

系统

12.3.3工业用X射线光电检测系统

思考题与习题12

第13章光电传感器应用实例

13.1光电传感器用于一维尺寸的测量

13.1.1玻璃管内、外径尺寸测量控制

仪器的技术要求

13.1.2仪器的工作原理

13.1.3线阵CCD的选择

13.1.4光学系统设计

13.1.5外径、壁厚的检测电路

13.1.6微机数据采集接口

13.1.7讨论

13.2CCD的拼接技术在尺寸测量系统

中的应用

13.2.1CCD的机械拼接技术在尺寸测量

中的应用

13.2.2线阵CCD的光学拼接

13.3线阵CCD传感器用于二维位

置的测量

13.3.1高精度二维位置测量系统

13.3.2光学系统误差分析

13.4CCD在BGA引脚三维尺寸测量

中的应用

13.4.1测量原理

13.4.2数学模型

13.4.3系统的标定

13.4.4BGA芯片测量实验

13.5CCD图像传感器用于平板位置

的检测

13.5.1平板位置检测的基本原理

13.5.2平板位置检测系统

13.6利用线阵CCD非接触测量材料

变形量的方法

13.7激光光斑的尺寸测量系统

13.7.1激光光斑的尺寸测量原理

13.7.2系统的总体设计

13.7.3系统的基本组成及工作流程

13.7.4系统硬件设计

13.7.5系统软件设计

13.8CCD图像传感器用于物体振动

的非接触测量

13.8.1工作原理

13.8.2振动测量的硬件电路

13.8.3软件设计

13.8.4振动台测试实验结果

13.9利用激光准直技术测量物体的直

线度与同轴度

13.9.1激光准直测量原理

13.9.2不直度的测量

13.9.3不同轴度的测量

13.10光电信息变换技术在搜索、跟踪与

制导中的应用

13.10.1搜索仪与跟踪仪

13.10.2激光制导

13.10.3红外跟踪制导

13.11CCD光电传感器用于ICPAES

光谱探测

13.11.1ICPAES探测器的基本原理

13.11.2实验结果分析

13.12扫描成像技术在表面质量

检测中的应用

13.12.1宽幅面物体表面质量的

检测与分析

13.12.2汽车制动钳内凹槽表面

质量的检测

13.13面阵CCD图像传感器用于钢板

长宽尺寸测量系统

13.14医用电子内窥镜系统

13.14.1工作原理

13.14.2系统的设计

13.14.3CCD驱动、图像采集、编码

电路

13.14.4内窥镜视频驱动亮度控制系

统的研制

13.14.5电子内窥镜标准视频图像的

畸变实时校正

13.14.6基于PCI总线的内窥镜图像实

时采集系统

13.14.7电子内窥镜图像处理软件系统

的设计

思考题与习题13

第14章课程设计与毕业设计

14.1辐度学和光度学物理量测量的波长

问题

14.1.1被测辐射体的光谱分布与探测器

的光谱响应

14.1.2辐射量的测量

14.1.3光度学参数的测量

14.1.4辐度学和光度学参数测量的精度

影响因素

14.2光功率测量方法与光功率计的

设计

14.2.1主要掌握的内容

14.2.2光功率

14.2.3光纤光功率的测量方法

14.2.4光纤光功率计的设计

14.2.5课程设计内容

14.3照度测量方法与照度计的设计

14.3.1主要内容

14.3.2照度的概念

14.3.3照度的测量方法

14.3.4照度计的设计原则

14.3.5照度计的设计内容

14.4发光强度测量仪设计

14.4.1发光强度

14.4.2发光强度的测量方法

14.4.3发光强度测量仪的设计内容

14.4.4发光强度测量中应注意的

问题

14.5亮度测量方法与亮度计的设计

14.5.1亮度的概念

14.5.2亮度的测量方法

14.5.3亮度计的设计原则

14.6红外遥控开关的设计

14.6.1设计思路

14.6.2密码的编制方法

14.6.3红外遥控多功能开关的技术

要求

14.6.4对器材的需求

14.6.5密码光电遥控多功能开关的

设计

14.6.6典型红外遥控发射器

14.6.7典型红外遥控接收器

14.6.8译码与功能控制器

14.7红外测温仪的设计

14.7.1物体热辐射的概念

14.7.2红外测温方法

14.7.3红外测温仪的设计原则

14.7.4红外测温仪的设计内容

参考文献2100433B

本书系统地介绍了各种光电传感器的基本原理、特性、发展趋势与应用等。内容围绕单元光电器件与集成光电器件为主线展开，突出外特性与应用问题，特别注重光电成像，图像、图形检测与分析等技术的讲授。光电信息变换、光电信号的数据采集与计算机接口技术是本书的核心，光电技术的新发展和新的应用实例一直是本书创新之处。2版对全书内容进行修改的同时，侧重对第7章进行补充，补充了图像显示的内容，另外增加了第14章课程设计与毕业设计的内容，目的是提高学生的动手、动脑能力。