
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。内容以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应用实例是本书的创新之处。 本书可作为光电信息工程、测控技术与仪器、测绘工程、公安图像技术、生物医学工程、电子信息工程、环境工程和机械电子工程等专业的本科生及研究生教材,也可作为光电技术领域科技人员的参考书。
前言 光电传感器应用技术为信息科学的一个分支,是将传统光学技术与现代微电子技术以及计算机技术紧密结合的纽带,是获取光信息或借助光提取其他信息的重要手段。 光电传感器俗称“电眼”,是比人眼响应波长更为宽广,灵敏度更高,响应速度更快,性能更优越,抗恶劣环境能力更强的“眼睛”。尤其是它容易与各种微型计算机结合完成人脑的功能,它与电脑的结合容易构成“智慧的眼睛”。因此,它是实现“为机器安装眼睛与大脑工程”的重要环节。 光电传感器使人类有效地扩展了自身的视觉能力,使视觉的长波限延伸到亚毫米波(THz波),短波限延伸至紫外线、X射线、γ射线,乃至高能粒子,响应速度达到纳秒级,能检测飞秒量级的暂短光脉冲图像和其他超快速现象(如核反应、航空器发射)的变化过程。能够到人们目前无法到达的场所,将那里发生的瞬间变化过程与长时间历史经历过程记录下来,供人类研究之用。 目前,光电传感器已经深入到国民经济各个部门,成为跨行业应用的器件,它被广泛应用于工业生产的许多方面,凡是需要观察与检测的场所都有应用的可能。它的非接触、无损害、不受电磁干扰、能够远距离传送信息与远距离操纵控制等优点是得到广泛应用的保障。它在航天、航空、石油、化工、国防、安全、旅游、交通、城市建设和农业生产等领域都得到广泛的应用。 随着信息技术的迅猛发展,光电传感器应用技术也在飞速发展,新器件不断涌现,新的应用技术呈现出爆炸式的发展。昨日,百万像元的CCD 固体摄像器为先进水平;今日,千万像元的传感器已在工业和民用领域得到推广应用。为适应飞速发展的时代,掌握发展规律,跟上世界技术进步的步伐,编者们总结多年的教学与科研经验并跟踪现代科学技术的发展编写了本教材,使它能为培养更多从事“为机器安装眼睛与大脑工程”的本科生和研究生服务。 本书综合了不同院校的教学特点,充分反映当前光电传感器应用技术的发展。在理论方面力求清晰易懂,选材方面力求紧跟技术发展动向。为帮助学生及教师深入掌握教材内容,各章都配备了思考题与习题。 本书共13章。第1章介绍光电传感器技术基础理论。第2章介绍光电传感器应用技术中所用的光源,第3~6章分别介绍光敏电阻、光生伏特器件、光电发射器件和热电器件等单元光电传感器的基本工作原理、特性、变换电路和应用。第7~10章介绍集成光电传感器和图像传感器。第11章介绍光电传感器输出信号的数据采集与计算机接口技术。第12章介绍特种图像传感器。第13章介绍光电传感器的典型应用。 本书由天津大学王庆有教授任主编。天津大学陈晓冬副教授编写第7、9、10章和第11、13章部分内容;天津大学王晋疆副教授编写第3~5章和第13章第12节部分内容;首都师范大学冯立春副教授编写第2章;首都师范大学张存林教授编写第6章;王庆有教授编写第1、8、12章与第11、13章部分内容,并对全书进行统稿。 西安工业学院副院长刘缠牢博士、天津理工大学龚正烈教授任主审,对本书进行了深入细致的审校,对他们认真细致的审校工作在此表示衷心的感谢! 编写过程中天津市耀辉光电技术有限公司的全体同仁给予很大的支持和帮助,特别是他们提供了许多宝贵的技术资料与信息,在此特向他们表示诚挚的谢意!同时向北京嘉恒中自图像技术有限公司、北京凌云光视数字图像技术公司等单位提供技术资料表示感谢! 本书编写过程中得到天津大学、天津大学精密仪器与光电子工程学院等校、院领导与同事们的帮助,得到首都师范大学有关朋友的帮助,在此表示感谢! 本书在编写过程中参考了大量的国内外资料,特对这些文献的作者表示衷心感谢! 此外,特别感谢我的家人在著书期间对我的精心照顾! 虽然我们竭力认真编写,但由于水平有限,书中难免出现缺点与错误,诚望读者批评指正。 王庆有 于天津大学
前言
第1章 光电传感器技术基础
第2章 光源
第3章 光电导器件
第4章 光生伏特器件
第5章 光电发射器件
第6章 红外与THz的探测
第7章 图像扫描与图像传感器
第8章 CCD光电图像传感器
第9章 CMOS光电图像传感器
第10章 彩色图像传感器与彩色数码相机概述
第11章 光电传感器输出信号的数据采集
第12章 特种图像传感器
第13章 光电传感器应用实例
参考文献
主编王庆有 副主编陈晓冬 参编王晋疆冯立春张存林 主审刘缠牢龚正烈