光電測(cè)試技術(shù)ppt課件(編輯修改稿)
2025-02-10 07:56 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 在陰極面上的強(qiáng)度分布構(gòu)成輸入圖像．通過像管這個(gè)成像器件的轉(zhuǎn)換與增強(qiáng)在熒光屏上產(chǎn)生相應(yīng)的亮度分布，構(gòu)成輸出圖像。像管在完成轉(zhuǎn)換與增強(qiáng)的過程中，由于非理想成像，所以輸出圖像的幾何尺寸、形狀及亮度分布不能準(zhǔn)確地再現(xiàn)輸入的幅照度分布，而使圖像像質(zhì)下降。這種像質(zhì)下降主要表現(xiàn)在幾何形狀及亮度分布的失真。通常用放大率、畸變、分辨力和調(diào)制傳遞函數(shù)來描述。 1．放大率 像管的放大率 m，指的是像管出射端輸出圖像的線性尺寸 l’ 與其對(duì)應(yīng)的入射端圖像的線性尺寸 l 之比， m = l’ / l 因此，放大率是表征像管對(duì)圖像幾何尺寸放大或縮小能力的一個(gè)性能參數(shù)。 2. 畸變 由于像管常采用靜電聚焦電子光學(xué)系統(tǒng)，它的邊緣放大率比近軸放大率大，所以在出射端圖像產(chǎn)生枕形畸變。由于物高不同，放大率不同，導(dǎo)致圖像形狀發(fā)生畸形變化，故稱為畸變，并以 D表示畸變的程度。 %10??????????mmDr式中， mr為距光陰極中心特定半徑處的放大率 , m0為中心放大率。 3．分辨力 成像器件能夠?qū)蓚€(gè)相隔極近的目標(biāo)的像，剛剛能分辨清的能力稱為分辨力。 由于像管中電子光學(xué)系統(tǒng)存在著各種象差，再加上熒光屏對(duì)入射電子、輸出電子的散射和熒光粉粒度的限制，以及級(jí)間耦合元件對(duì)光的散射、串光等原因．造成亮度分布失真，使輸出圖像的清晰度下降。為評(píng)定像管的成像質(zhì)量，最簡(jiǎn)單常用的方法是測(cè)定其分辯力 . 攝像管 ? 能輸出視頻信號(hào)的真空光電管叫做攝像管。 ? 原理：將二維空間分布的光學(xué)圖像轉(zhuǎn)換為隨時(shí)間變化的一維電信號(hào) ? 具體步驟：光敏元件接收輸入圖像的輻照度進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換 ? 電荷存儲(chǔ)元件累計(jì)點(diǎn)亮，保持電荷量在空間的分布 靶 ? 電子槍產(chǎn)生空間二維掃描電子束，逐點(diǎn)將電荷與負(fù)載回路接通（一維） ? 電視技術(shù)的出現(xiàn)，使人類擺脫了必須面對(duì)景物才能觀察的限制，從而開拓了一條實(shí)時(shí)圖像傳輸?shù)募夹g(shù)途徑。 ? 電視是利用無線電或有線電電子學(xué)的方法來傳送和顯示遠(yuǎn)距離景物圖像的設(shè)備。它不僅能超越障礙提供遠(yuǎn)距離景物的圖像，而且能夠在大屏幕上顯示，其亮度和對(duì)比度還可以調(diào)節(jié)。 一 電視攝像的基本原理 ? 電視攝像過程是將兩維空間分布的光學(xué)圖像轉(zhuǎn)換為一維時(shí)間變化的視頻電信號(hào)。完成這一過程的器件稱為攝像管。具體的攝像過程可分為如下的三個(gè)步驟： ? ①攝像管的光敏元件接受輸入圖像的輻照進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，將兩維空間分布的光強(qiáng)轉(zhuǎn)變?yōu)閮删S空間分布的電量； ? ② 攝像管的電荷存貯元件在一幀的周期內(nèi)連續(xù)積累由光敏元件產(chǎn)生的電量，并保持電荷量在空間的分布。這一存貯電荷的元件稱之為靶； ? ③攝像管的電子槍產(chǎn)生空間兩維掃描的電子束，在一幀的周期內(nèi)完成全靶面的掃描。逐點(diǎn)掃描的電子束到達(dá)靶面的電荷量與靶面貯存的電荷量相關(guān)，因此掃描電子束的電流被靶面電荷量所制，從而在輸出電路上即可得到視頻信號(hào)。 二 攝像管的基本原理和分類 ? 為了完成攝像任務(wù)，攝像管必須具有 圖像的寫入、存貯過程 即輸入的光學(xué)圖像照射在靶面上產(chǎn)生電荷 (電位 )圖像； 圖像的閱讀、抹除過程 即掃描電子束從靶面上取出視頻信號(hào)。 一般攝像管應(yīng)具有的結(jié)構(gòu) 它主要由兩大部分組成 ?光電變換與存貯部分 ?信號(hào)閱讀部分。 1．光電變換與存貯部分 ( 1) 光電變換部分 將光學(xué)圖像變成電荷圖像的任務(wù)是由光電變換部分來完成的。該部分由光敏元件構(gòu)成。常用的材料有光電發(fā)射體和光電導(dǎo)體。 ? ① 光電發(fā)射體。 用于像管中的各種光陰極，都可以作攝像管中的光電發(fā)射體。光陰極在光照下產(chǎn)生與光通量成正比的光電子流，這既可以利用光電子流進(jìn)行放大處理，以作為信號(hào)輸出，也可以利用因光電子發(fā)射而提高的光陰極電位作為信號(hào)輸出。 ? ② 光電導(dǎo)體。 ? 光電導(dǎo)體是目前攝像管中應(yīng)用最廣泛的光電變換材料。這類攝像管的光電變換基于內(nèi)光電效應(yīng)的原理。它的光敏面和靶是合而為一的元件。此元件即具有光電變換功能，又具有存貯與積累電荷的作用。該元件稱之為攝像管的靶。光電導(dǎo)攝像管簡(jiǎn)稱為視像管。 ? 光電導(dǎo)體的光電變換原理 ? 在光電導(dǎo)層上接有數(shù)十伏的直流電壓，形成跨層電場(chǎng)。當(dāng)受光照時(shí)，靶的電導(dǎo)率升高，由此使正電荷從電位較高的一邊流向較低的一邊 (如圖從左到右 )。使靶右邊的正電荷增加，即電位上升。電位升高量與光照相對(duì)應(yīng)。這樣就把人射在光電導(dǎo)左邊的光學(xué)圖像，轉(zhuǎn)換成了右面的電位圖像 (電荷圖像 )。 (2)電荷存貯與積累部分 ? 由于光電變換所得的瞬時(shí)信號(hào)很弱，所以現(xiàn)在攝像管均采用積累元件。它對(duì)圖像上的任一像元，在整個(gè)幀周期內(nèi)不斷地積累電荷信號(hào)。因?yàn)橐e累和存貯信號(hào)，所以在幀周期內(nèi)要求信號(hào)不能漏走。因此要求存貯元件應(yīng)具有足夠的絕緣能力。 ? 常用的存貯元件有： ①二次電子發(fā)射積累。 在光陰極僅作為光電變換元件的攝像管中，為了實(shí)現(xiàn)信號(hào)的積累，還必須具有電荷積累和存貯元件，二次電子發(fā)射靶就是其中之一。 ? 二次電子發(fā)射積累電荷的原理 工作時(shí)，均勻的光陰極發(fā)射出與光通量成比例的光電子，它們?cè)诩铀賵?chǎng)的作用下，以高速轟擊二次電子發(fā)射靶。由于靶是絕緣體，所以發(fā)射的部分將維持正電位，并隨著光的繼續(xù)照射而積累下去，直到閱讀時(shí)才被取出。 ② 二次電子導(dǎo)電積累。 上述的二次電子發(fā)射積累，是指二次電子跑出靶層以外，飛向收集極。這樣二次電子應(yīng)該具有較大的能量，或處于較強(qiáng)的電場(chǎng)下才能到達(dá)收集極。而二次電子導(dǎo)電型與此不同，其原理如圖 8— 4所示。 光電子在加速電場(chǎng)的作用下穿過透明的支撐膜和導(dǎo)電膜，轟擊二次電子導(dǎo)電層，產(chǎn)生二次電子。二次電子導(dǎo)電層是疏松的纖維狀結(jié)構(gòu)。由它所產(chǎn)生的二次電子并不跑出靶外，而仍在層內(nèi)運(yùn)動(dòng)。由于信號(hào)板上總加有固定正電壓，所以二次電子不斷地流入信號(hào)板，從而使靶的自由面 (左 )帶上正電荷，電位升高。電位升高量與景物入射照度
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