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光导摄像管 更新时间:2011-05-27 23:40

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光导摄像管是电视摄像机中进行光电转换的一种主要的真空光电器件,是将光的图像转换成电视信号的专用电子束管。光导摄像管出现于20世纪60年代,以后性能得到很大改善,广泛应用于电视摄像等方面。

光导摄像管的基本功能

  • 作为摄像装置,必须有三个功能:把图像的像素图转换为相应电荷图的功能,把电荷图暂存起来的功能和把各个像素依次读出的功能。光导摄像管就具备这三个功能。

光导摄像管的结构

  • 光导摄像管的结构如图所示,在真空管的前屏幕上设置有光电导膜和透明电导膜的阵列小单元。由电子枪射出的电子经过电子透镜聚焦成电子束射向光电导膜。通过电子束扫描,读取储存在光导电子靶面上的由于入射激光的激励所产生的电子图像。

光导摄像管的组成原理

  • ①光电转换器:其作用是将输入景物光的图像转换成电荷图像。光电转换器有光电发射型和光电导型两种。

    ②电荷的积累和存储部分:在光电转换器产生电荷图像或电子密度图像的同时,在一帧时间里不断地在储荷介质上积累电荷,以提高灵敏度。

    ③电子束阅读部分:由储荷介质将电荷图像转变成电位图像,经过扫描电子束阅读转变成视频输出信号。电子束阅读有快速和慢速两种方式。

    ④放大级:摄像管中采用的信号放大方式有移像式增益、靶面次级发射增益、电子激发电导与次级电子电导增益等。

光导摄像管的成像过程

  • 反束光导摄像管前壁是光电阴极,进入系统的光像到达光电阴极后,产生光电效应,由光子激发出电子来,各点发出来的电子数目正比于光像的光照强度,在光电阴极上形成电子密度像。

    激发电子穿过金属栅栏打到靶极,靶极受高速电子的轰击产生二次电子发射。二次电子被金属栅网所捕获,靶极因逸出二次电子而带正电,形成电位像。靶上电位高处对应于景物的亮点,电位低处对应于景物的暗点。

    用电子枪准确地瞄准靶极上的点并对靶面进行扫描(所以又称电子扫描成像为像面扫描成像)。靶面上点从电子束中摄取电子,使靶极达到零电位。从电子枪中射出的电子束的电子数目是固定不变的,但靶面各点吸收电子的数目却因各点的电位高低而不同,返回的剩余电子数形成了图像信号,即图像的亮点,使靶面上对应点的电位高,则从电子束中吸收的电子数就多,剩余返回的电子数少;反之,电子数多。于是,返回电子数的多少就反映了图像上各点的暗亮程度。

    为了提高输出信号的强度,在电子枪外套有一组电子倍增器。返回的电子被收集极吸取后,再一次利用二次电子发射效应,将电流逐级倍增。假如一个返回电子撞击收集极打出n个二次电子,那么有m个倍增级就可把信号放大nm倍。最后输出的信号,即输出的图像信息称为视频信号。

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