上面已论述了CCD与CMOS两种应用广泛的非直视型光电成像器件，实际还有自扫描光电二极管阵列（Self-Scanned Photodiode Array,SSPA或SSPD）,接触式图像传感器（ContactImage Sensor,CIS）等。由于在安防中应用较少，这里就不做介绍，。下面就介绍一下直视型光电成像器件及其在安防中的应用。

       把各种不可见图像（包括红外图像、紫外图像及X射线图像）转换成可见图像的器件称为变像管；把强度低于视觉阈值的图像增强到可以观察程度的成像器件称为像增强管。可见，变  像管与像增强管都是图像-图像变换器件，是一种直视型光电成像器件，统称为像管。由于二者的工作原理相同，只有光阴极面的光谱响应不同，为此一并介绍。

像管的结构与工作原理

      像管的结构如图4-31所示，在抽真空的玻璃外壳（现常用金属外壳）内的一个端面上涂以半透明的光电阴极，在另一端面的内侧涂以荧光粉，另外像管中安置了如图所示的阳极。

图4-31      像管的结构

      目标物所发出某波长范围的辐射通过物镜在半透明光电阴极上形成目标的像，引起光电发射。阴极面上每一点发射的电子数密度正比于该点的辐照度，这样，光阴极将光学图像转变成电子数密度图像。加有正高压的阳极形成很强的静电场，合理地安排阳极的位置和形状，让它对电子密度图像起到电子透镜的作用，使阴极发出的光电子聚焦成像在荧光屏上。荧光屏在一定速度的电子轰击下发出可见的荧光，这样，在荧光屏上便可得到目标物的可见图像。

       涂在光阴极面上的光电发射材料决定了管子是变像管还是像增强管，若所涂材料对红外或紫外光线敏感，则它就是变像管。若它只对微弱的可见光敏感（如CSb阴极或BioAgCs阴极）,则它就是像增强管。它们都是通过两次变换得到可见图像的，都是非扫描的光电成像器件。

       此外，它们都具有图像增强的作用。实现图像增强一般有两种方法：增强电子图像密度，以及增强电子的动能，或者同时采用这两种方法。增强电子图像密度，一般利用二次电子发射来实现；而用增强电场或磁场的方法来增强电子的动能。由于图像的变换和增强的方法很多，因而产生了各种类型的变像管和像增强管。

主要性能参数 1.光电阴极灵敏度

       光电阴极性能的好坏直接对管子的工作特性有很大的影响。光阴极的量子效率决定了管子的灵敏度，量子效率对波长的依赖关系决定了管子的光谱响应。光阴极暗电流和量子效率决定了像的对比度和最大信噪比，对比度和信噪比又决定了照度最低情况下的分辨率。因此在设计和选择特殊应用的变像管时，选择恰当的光阴极是获得最佳性能所不可少的。

2.放大率和畸变

       荧光屏上像点到光轴的距离H’与阴极面上对应点到光轴距离H之比称为变像管点所在环带的放大率β。由于存在着畸变，阴极面上各环带的放大率数值不相等，轴上（或近轴）放大率称为理想放大率屎若放大率随离轴距离H的增加而增大的畸变称为枕形畸变，相反则称为桶形畸变。设给定环带的畸变为则

D=β/β0-1            （4-29）

若D>0,则为枕形畸变；若D<0,则为桶形畸变。

3.亮度转换增益

设从光阴极发岀的光电子能全部到达荧光屏，光阴极面接收的辐射通量为©，辐照度为&，在额定阳极电压UA下，变像管荧光屏的光出射度A/v,则变像管的亮度转换增益为

GL=Mv/Ee                             (4-30)

设光阴极的有效接收面积为Ak,则光电阴极发射出的光电流为

Ic=SIAk*Ee                              (4-31)

       若已知其光阴极的灵敏度Si和荧光屏的发光效率〃，设屏的有效发光面积为/v,便可以计算出它的亮度转换增益。光电子在阳极电场的作用下，加速轰击荧光屏，若UA的单位为V,Ee的单位为W/m2,η取cd/W,S1的单位取为μA/W,则荧光屏发出的光出射度A/v应为

代入式(4-30)得亮度转换增益