第五节 摄像管.ppt

光电子器件 第五章 摄像管 电科09（光电子） 直视式光电成像系统不足: 光图像直接转变为直视图像， 具有作用距离短; 放大率有限; 对比度不能调节; 不能超越障碍等。 ——研究出电视系统。 电视系统基本过程： 光--电……传输通道 ……电 —光图像 电视的优势: 传送的主要对象是活动的对象 在发送端要把光学图像信息转化为电信号 经过加工之后，发送到接收端， 在接收端进行处理，再把电信号信息还原成光信号。 1）图象分割 图像分割成: 小单元（ 像素）; 静止图像; 活动图像. 2）依次传送 光-电- 处理-依次传送-(时间开关)-依次显示-电--光. 发送端: 摄像管 + 信号处理+存储 发送; 接受端: 接收天线+合成处理+荧光屏. 3）电子扫描 电子 扫描方式完成开关，依次传送的目的。 光---电 电子 扫描方式。 行扫描,列扫描 组成光栅； 光栅的长宽比； 扫描行数,列数; 分两场扫描：奇数场、偶数场； 帧频、场频、行频，及周期时间; 行消隐,场消隐。 4） 同步 行同步 场同步 2. 摄像管要解决的问题 在电视的研究发展过程中，遇到的主要问题是： 图像的传送，灵敏度的提高以及像质的改善。 这些问题都与电视系统的核心部件——摄像管密切相关。 解决灵敏度的提高问题： 历史过程： 没有信号积累，没有实用化。 有信号积累，实用化。 没有信号积累过程 ： 帧周期为T，象素数N，则电子束在一个象素上停留的时间为T/N，这相当于0.062μs，其余时间（N-1）T/N内，光虽然照在光阴极上的，由于光电管没有接入电路而白白浪费掉了。 只有在扫描的瞬间才能从景物得到信号，没有信号积累过程，光能的利用率太低，所以灵敏度低，因而未能实际应用。 有信号积累过程 ： 而附加存贮器的装置：但是它将（N-1）T/N的光电信号存贮起来 。 电子束在一个象素上停留的时间为T/N，这相当于0.062μs，但读出信号是（N-1）T/N内的信号。 积累时间是帧周期，T时间约为40ms。 当扫到接通时，贮存的电量全部输送出去。 于是摄像管的效率就提高N倍。使摄像管实用化。 3.摄像管的任务 为了完成摄像任务，摄像管必须具有写入、存贮、阅读和抹除等过程。 这主要由三部分组成： 光电变换部分、电荷存贮部分和信号阅读部分 。 5.2 摄像管的性能指标与评定 通过电视系统来传送各种图像，目的是得到准确无误的图像，而是否能准确传送图象，和摄像器件、电视通道、显示器件有关，但起主要作用的是摄像器件。 人们希望摄像管能清晰地、无失真地、“干净”地摄取图像。一般地，摄像器件获得图像质量要比人们现场观察的景物差，也就是说，摄像器件送来的图像不够清晰，有失真。 描述摄像器件性能用：灵敏度、光电转换特性、分辨率、信噪比、惰性、光谱响应特性等来表示。 5.2.1 摄像管的灵敏度 定义：摄像管输出的信号电流与入射在光敏面上的光通量（或 照度）之比。 测量方法有两种： (1) 用已知照度的10lx标准光源照射在摄像管光敏面上，同时在信号输出端（即前置放大器输入端）测量信号电流的大小，如： 灵敏度 R=信号电流/光通量 5.2.2 摄像管的光电转换 摄像管的光电转换特性 要保证总系统值r等于1 要保证总系统值r等于1 常用的显像管荧光屏r值平均值约为2.5; 大多数摄像管的r值都不满足0.4的要求，例如，光电导摄像管的r值小于1，有的r接近于1，如Sb2S3管 r值为0.6~0.7，PbO管1为0.95，而硅靶管1接近于1。 为了克服系统值过大的缺点，往往在放大讯道中采用专门的校正器，使放大讯道r1，以保证全系统r=1。 使用校正器的缺点：因为校正器的r=0.5或更小，电平越低，相对放大的越多，因为噪声信号低电平，小信号，所以把噪声放大得更大，这就使得噪声与信号一起被放大。 在电视系统中，一般在发射系统中进行修正，使r=0.4，而在电视中不校正。 5.2.3 摄像管的分辨率 分辨率表征了摄像管的分辨本领，是描述一切成像器件空间特性的重要指标。 1 .垂直分辨率 在整个画面上，沿垂直方向所能分辨的像素数或黑白相间的水平等宽矩形条纹数 比如说，系统能够清晰地分辨600条黑白相间的水平等宽条纹，则说它的垂直分解率为600行/帧高。 1) 扫描行数的影响 扫描行数是垂直分辨率的上限，如水平扫描行数为625行的电视系统，其垂直分辨力绝对不会超过625行/帧高。在实际中，由于被消隐的扫描行不传递图像