第二章 电视成像原理与视频信号

•摄像器件的作用是将接收到的光信号转换为电信号，它是摄像机的核心组成部分，摄像机的更新换代是与新型摄像器件的出现密不可分的。

1 光电导靶摄像管 • 一、内、外光电效应及相应的摄像管 • 光电效应分外光电效应、内光电效应两种。 • 外光电效应是指某些半导体受光照射时，半导体

中的自由电子吸收光能后成为光电子而逸出半导体表面的现象。

• 内光电效应是指当光照射到半导体表面上时，被入射光所激发的电子并不逸出半导体表面，而在半导体内部形成非平衡附加截流子，从而使半导体内载流子浓度增大，引起半导体的电导率增大的现象。

• 用内光电效应制成的摄像管称为光电导靶摄像管。

• 二、光电导靶摄像管 • 光电导靶摄像管的结构如图所示。

• 光电导的等效电路如图所示。图中只画出了一个像素的情况，实际上一个靶面是由许多互不相关的像素组成的

• 三、光电导材料 •常用的光电导靶材料有：硫化锑、

氧化铅、硒砷锑等 •四、光电导靶制作

•五、电子光学系统 • 1 ．电子束的产生 •三级摄像管电子枪的结构简图

电子枪是由灯丝、阴 极 、 调 制 极 和阳 极 等 组 成 ， 其作 用 是 提 供 一 个有 一 定 直 径 和 一定电流的电子束。

• 2 ．电子束着靶 “ 慢电子”着靶 垂直上靶

3 ．聚焦、偏转系统

六、光电导靶摄像管技术参数1 ．灵敏度 2 ．光谱响应特性 3 ．光电转换特性

4 ．分辨率 5 ．惰性

2 固体摄像器件 • 电荷耦合器件（ CCD ： Charge － CouPled De

vice ）是近年来迅速发展起来的一种新型器件， • 它是集成有大量的 MOS 管的超大规模集成电路 • 可用作摄像器件、计算机存储器、延时器等。 C

CD 器件具有工艺简单、集成度高、成本低等特点，用作摄像器件时具有抗烧伤、无老化、慧尾小、灵敏度高、体积小、重量轻等优点，是一种较为理想的摄像器件，目前摄像机中已广泛采用了 CCD 器件， CCD 摄像机有着良好的发展前景。

• 当一个半导体靠近一带电的金属板时，半导体表面将感生出电荷。

• 势阱中的电子数即代表了入射光的明暗程度。

• 若将许多半导体单元组合成一个整体，用光像照射时，半导体各单元表面势阱中的电子多少，反映了光像的明暗程度。

• 将各单元势阱中的电子取出，也就完成了从光像到电信号的转变过程。这就是 CCD 器件用作光电转换器件的工作原理。

• 述的半导体单元实际上是一孤立的 MOS管， CCD 就是由大量 MOS 管组成的大规模集成电路。

• CCD 器件取出信号的过程与摄像管不同，摄像管是通过电子轰击像素产生放电电流，从而产生图像信号的。 CCD 器件采用的是自扫描的原理，

• CCD主要性能参数 • 1 ．转移效率 • 在形成图像信号之前，电荷须经很多次转移，在每次转移的过程中，或多或少地都有信息电荷不能转移到下一级而残留下来，引起信息电荷的损失。

• 2 ．工作频率 • 工作频率是指时钟信号的频率，它表示信息电行的转移速度。

• 3 ．噪声