06摄象器件与显象器件

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1、1.概述2.摄像器件3.摄像器件主要特性4.显像器件5.显像管调制特性与电视系统总传输特性第6讲摄像器件与显像器件⑴.摄像、显像器件是电视系统发端与收端的2大关键设备。⑵.在进行电视扫描的同时完成光电、电光转换。⑶.摄像器件是电视系统最的图像来源。1.摄像与显像器件概述1.摄像与显像器件概述⑴.光电效应原理⑵.光导真空摄像管(3).光敏固体摄像器件.2.摄像器件光敏材料，受光激发释放出自由电子类型电子运动方式外光电效应逸出材料外部（50年代）内光电效应材料内部.⑴.光电效应原理成像镜头光导靶面电子枪聚焦装置偏转装置输出景物光像对应电像电子束像素尺寸HV扫描图像信

2、号⑵.光导真空摄像管①.工作原理②.MOS结构③.面阵CCD摄像器件④.IT行间转移方式⑤.FT帧间转移方式⑥.FIT帧行间转移方式.⑶.光敏固体摄像器件CCD摄像器件是决定电视系统性能优劣的关键器件,目前所有电视摄像机的摄像器件都采用电荷耦合器件(CCD,ChargeCoupledDevice)。CCD器件是基于半导体集成电路技术的固体摄像器件,属于MOS(金属-氧化物-半导体)结构。CCD摄像器件是金属-氧化物-半导体(MOS)结构的有序排列,具体说,就是以具有光敏特性的P型(或N型)半导体硅为衬底,在其上面生长一层约100nm厚的Si02绝缘层,再在绝缘层

3、上按一定排列方式沉积一组(几十万个)金属铝电极,每个金属电极(称为栅极）部分为一个CCD单元,①.工作原理*硅光敏材料*MOS结构*光像注入电荷*时钟脉冲驱动*信号有序取出光的照射方法有两种:正面入射(从电极面入射)和背面入射(从衬底面入射),背面入射的光效率高于正面入射。金属氧化物半导体硅光敏材料-------------------------------------------------------------------电极绝缘层载流子景物光像正电压电势移空形成电子势阱注入电荷.②.CCD器件MOS结构+++++++++++++++++++++++++

4、+++光－＋－＋－＋--------------------------－＋－＋－＋－＋－＋－＋－＋－＋－＋－＋－＋－＋－＋－＋－＋－＋－＋－＋－＋－＋－＋－＋－＋－＋电荷包电荷耗尽区（势阱）信号输出采用转移电荷包的方法，为了转移电荷包需要增加用于转移的电极,在转移电荷时通过加深转移电极的势阱深度,使电荷向相邻的转移电极转移,如图(a)所示。在电荷积累期间,积累电荷电极2V2为高电位,转移用电极lV1为零电位,电荷储存在电极2下面:在电荷转移期间,如图(b)所示,电极2的电位逐渐下降到零电位，而电极1的电位逐渐上升到高电位。电极2储存的电荷全部转移到电极1的下面

5、。这就是电荷转移的基本原理。③.面阵CCD摄像器件像素/势阱矩阵H×VHV信号电荷积累与光强和时间正比时钟脉冲信号电荷输出，有序读出电荷转移方式IT、FT和FIT三种。.④.IT行间转移方式感光单元矩阵+垂直位移寄存器+水平位移寄存器场正程：1场像素注入电荷场逆程：1场电荷移入垂直位移寄存器行正程：输出1行信号电荷行逆程：下移1行信号电荷.⑤.FT帧间转移方式感光单元矩阵+存储单元矩阵+读出寄存器场正程：1场像素注入电荷场逆程：1场电荷移入场存储单元矩阵，下移312行。行正程：输出1行信号电荷行逆程：下移1行信号电荷.⑥.FIT帧行间转移方式感光单元矩阵+垂直位

6、移寄存器+存储单元矩阵+水平位移寄存器场正程：1场像素注入电荷场逆程：1场电荷先移入垂直位移寄存器，再移入存储单元矩阵行正程：输出1行信号电荷行逆程：下移1行信号电荷.电荷转移方式比较转移方式优点缺点主要用途------------------------------------------------------------------IT行间结构简单感光开口率低普及型机种高光点垂直拖尾FT帧间无垂直拖尾需加机械快门FIT帧行间兼有两者优点结构复杂高档型机种.3.摄像器件主要特性参数⑴.靶面对角线尺寸⑵.分辨力⑶.灵敏度⑷.光电转换特性⑸.信杂比⑹.快门速度.

7、(7)其它参数与发展⑴.幅靶面对角线尺寸对角线优点缺点主要用途-----------------------------------------------------2/3英寸有效像素多造价高高档机种1/2英寸有效像素较少造价较低中档机种1/3英寸有效像素少造价低低档机种1/4英寸有效像素少造价低低档机种由于CCD摄像器件上的感光单元是离散分布的,所以光学图像沿垂直和水平方向都是按取样方式进行传输。根据取样定理,当光学图像上包含有极精细的细节，比如水平方向黑白相间条纹的密度大于感光单元的密度(相当于即样信号频率低于被取样信号频率2倍)时,必然会产生混叠干扰，使

8、图像上出现低频干扰条纹。