教育电视系统PPT课件

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1、教育电视系统杨圭南编著 高等教育出版社主讲 范晓卫E-mail:教育电视系统第一章 概 述第二章 彩色摄像机第三章 电视同步机与视频特技效果器第四章 磁带录像机第五章 电子编辑和时基校正第六章 教育电视节目制作系统第七章 教育电视节目传输系统第一章 概述输入输入模拟信号处理模拟信号处理行、场扫描行、场扫描电视信号R、G、B输入全数字处理双倍行、场扫描电视信号R、G、BA/D转换D/A转换数字处理 传统模拟彩电 准数字彩电一、电视技术的发展一、电视技术的发展 纯数字彩电 纯数字电视从信息源头的演播中心开始，图像信号和纯数字电视从信息源头的演播中心开始，图像信号和伴音信号已实现全数字化，几乎不存在

2、任何信号失真。伴音信号已实现全数字化，几乎不存在任何信号失真。视频编码发射机信道编码与调制视频输入声音编码数据传输音频输入信道复接调谐器信道解码与解调信道分解音频解码视频解码视频输出音频输出数据输出电视的作用：教育性、科学性、娱乐性、艺术性等。电视的作用：教育性、科学性、娱乐性、艺术性等。数字电视可分为数字电视可分为：分分类类清晰度清晰度宽宽高比高比分辨率分辨率图图象象质质量量HDTVHDTV192019201080108014414401152011521616:9:910001000线线接近接近3535宽银宽银幕幕电电影的水平影的水平SDTVSDTV70470448048064048064

3、048016:916:9或或4:34:350500 0600600线线演播室水平演播室水平LDTVLDTV6404806404804:34:320200 0300300线线现现有有VCD/VHSVCD/VHS的的分辨量分辨量级级 广义上来讲：几乎所有的电视节目，就起社会效益而言，都具有一定的教育意义；而从狭义上讲，则是指从教育、教学需要出发，根据教育目的和教学目标，为一定的教育对象而摄制，并以实现教育方针为主要任务的各种普及性、专业型、定向性的科技、文化教育节目，并具有教育性、科学性和艺术性的特点。二、教育电视的概念二、教育电视的概念三、三、 教育电视系统的组成教育电视系统的组成 教育电视系统

4、一般有教育电视节目（教材）制作系统和传输系统教育电视系统一般有教育电视节目（教材）制作系统和传输系统 两部分组成，分别完成节目制作与节目播出。两部分组成，分别完成节目制作与节目播出。 教材节目制作系统主要有：演播室节目制作、录像带编辑、磁带复制、教材节目制作系统主要有：演播室节目制作、录像带编辑、磁带复制、外景节目制作、电影录像、广播电视节目录制、电视显微摄像、彩色附件外景节目制作、电影录像、广播电视节目录制、电视显微摄像、彩色附件加入、电影电视转换、音频控制和字幕输入等装置组成。加入、电影电视转换、音频控制和字幕输入等装置组成。 教育电视的传输系统可根据不同的情况采用电视广播系统、闭路电视教

5、育电视的传输系统可根据不同的情况采用电视广播系统、闭路电视系统、系统、 微波传送系统、卫星广播电视系统和便携视频系统等。微波传送系统、卫星广播电视系统和便携视频系统等。 教育电视的作用：有利于扩大教育规模和开展终身教育、业余教育、教育电视的作用：有利于扩大教育规模和开展终身教育、业余教育、职业教育等；能发挥并扩大优秀教师的示范作用；便于使用实物、图表职业教育等；能发挥并扩大优秀教师的示范作用；便于使用实物、图表与影视片等提供的直观形象进行教学；电视信息的储存和重放过程简单，与影视片等提供的直观形象进行教学；电视信息的储存和重放过程简单，易于推广。易于推广。第二章 彩色摄像机彩色摄像机的分类与组

6、成彩色摄像机的分类与组成摄像机的光学系统摄像机的光学系统摄像管摄像管固体摄像器件固体摄像器件视频信号的放大和处理视频信号的放大和处理单管彩色摄像机单管彩色摄像机三片式三片式CCDCCD彩色摄像机彩色摄像机单片单片CCDCCD彩色摄像机彩色摄像机彩色摄像机的自动检测控制彩色摄像机的自动检测控制彩色摄像机性能指标和调整及使用彩色摄像机性能指标和调整及使用第二章第二章 彩色摄像机彩色摄像机2.1 2.1 2.1 2.1 彩色摄像机的分类与组成彩色摄像机的分类与组成彩色摄像机的分类与组成彩色摄像机的分类与组成一一一一、彩色摄像机的分类、彩色摄像机的分类按信号方式可分为：按信号方式可分为： 1模拟彩色摄

7、像机模拟彩色摄像机 2数字（码）彩色摄像机数字（码）彩色摄像机 按用途分类：按用途分类：1. 广播用摄像机；（技术指标高，图像质量好，价格昂贵。）广播用摄像机；（技术指标高，图像质量好，价格昂贵。）2. 专业摄像机；（体积小，重量轻，价格便宜。）专业摄像机；（体积小，重量轻，价格便宜。）3. 家用摄像机；（小巧、灵活，价格低廉，摄录一体。）家用摄像机；（小巧、灵活，价格低廉，摄录一体。）4. 特殊用途摄像机。（主要用于航天探测、商业监视，图像通讯等领域）特殊用途摄像机。（主要用于航天探测、商业监视，图像通讯等领域）按摄像器件分类：按摄像器件分类：1真空管摄像机；（采用电子扫描方式，主要有氧化铅

8、和硒砷碲两种）。真空管摄像机；（采用电子扫描方式，主要有氧化铅和硒砷碲两种）。2固体摄像机；（采用固体扫描读取电荷，最成熟的是固体摄像机；（采用固体扫描读取电荷，最成熟的是CCD摄像机）摄像机）按摄像器件的数目：按摄像器件的数目：三管（片）摄像机；（结构复杂，体积较大，价格较高，但图像三管（片）摄像机；（结构复杂，体积较大，价格较高，但图像质量好，技术指标高，主要用于广播和专业领域。）质量好，技术指标高，主要用于广播和专业领域。）二管（片）摄像机；（产量愈来愈小）二管（片）摄像机；（产量愈来愈小）单管（片）摄像机。（结构简单，体积小，价格低，单管（片）摄像机。（结构简单，体积小，价格低，主要用

9、于家庭或非专业领域）。主要用于家庭或非专业领域）。按使用场合：按使用场合：台式摄像机；（供演播室（台式摄像机；（供演播室（ESP）和转播车用）和转播车用）便携式摄像机；（供外拍用，主要包括便携式摄像机；（供外拍用，主要包括EFP、ENG和家用摄像机）和家用摄像机）监视用摄像机。监视用摄像机。按摄像方式：按摄像方式：同时摄像方式；（三管式，三片板式）同时摄像方式；（三管式，三片板式）时间分离方式：时间分离方式：顺序式；（单管式，单板顺序式；（单管式，单板/片式）片式）线顺序式；线顺序式；面顺序式面顺序式。按摄像机的记录载体：按摄像机的记录载体： 1磁带；磁带；如如VHS（V12）、）、V8、D8

10、、MINI DV、MICROMV（MMV） 2MD（mini disk)；（采用；（采用MPEG-2压缩技术，如压缩技术，如SONY DCM-MI）38cm的的DVD光盘；（如日立光盘；（如日立DZMV200A）4硬盘；（采用硬盘；（采用MPEG-4压缩技术，如三星压缩技术，如三星 ITCAM-7）5SD-MMC存储卡（存储卡（Secure Digital-multi media card）6记忆棒（记忆棒（memory stick）；（）；（Sony DCR-IPI）7CF卡卡二、彩色摄像机的组成二、彩色摄像机的组成摄像光学系统摄像光学系统摄像器件摄像器件电路系统电路系统光学系统（主要指镜头

11、）光学系统（主要指镜头）光电转换系统（摄像管或器件）光电转换系统（摄像管或器件）电路系统（视频处理电路）电路系统（视频处理电路）或或（A）分色系统工作原理）分色系统工作原理三管三管/片式彩色摄像机：片式彩色摄像机：彩色光经具有分光光谱特性的分色棱镜分别形成红、绿、蓝彩色光经具有分光光谱特性的分色棱镜分别形成红、绿、蓝三个基色，三个摄像器件分别摄取相应通路上的光谱形成基色图像。三个基色，三个摄像器件分别摄取相应通路上的光谱形成基色图像。单管单管/片式彩色摄像机：片式彩色摄像机：利用光学滤色条对所拍摄的影像图像进行光学编码，经过利用光学滤色条对所拍摄的影像图像进行光学编码，经过解调电路分离出红、绿

12、、蓝三个基色图像信号。解调电路分离出红、绿、蓝三个基色图像信号。R CCDG CCDB CCD红红红红外外外外滤滤滤滤光光光光片片片片变变变变焦焦焦焦镜镜镜镜头头头头R/ B CCDG CCD红红红红外外外外滤滤滤滤光光光光片片片片变变变变焦焦焦焦镜镜镜镜头头头头青色滤光片青色滤光片青色滤光片青色滤光片红、蓝滤光片红、蓝滤光片红、蓝滤光片红、蓝滤光片R/G/B CCD红、绿、蓝方红、绿、蓝方红、绿、蓝方红、绿、蓝方格图案滤光片格图案滤光片格图案滤光片格图案滤光片红红红红外外外外滤滤滤滤光光光光片片片片变变变变焦焦焦焦镜镜镜镜头头头头分色棱镜分色棱镜分色棱镜分色棱镜二向分色棱镜二向分色棱镜二向分

13、色棱镜二向分色棱镜(a)三板式的棱镜分光三板式的棱镜分光 (b)二板式的二向色棱镜分光板式的二向色棱镜分光(c)单板式的方格图案滤色片分光单板式的方格图案滤色片分光（B）分色原理：）分色原理：1、光程差、光程差为入射光某一波入射光某一波长的整数倍的整数倍时，两路反射光之两路反射光之间的相位差的相位差为0，此，此时分色膜分色膜上反射光最上反射光最强。即：。即： =m(m=1,2,3,4)2、光程差为入射光某一波长的半波长的奇、光程差为入射光某一波长的半波长的奇数倍时，两路反射光之间的相位差为数倍时，两路反射光之间的相位差为1800，此时光线全部透过分色膜。即：，此时光线全部透过分色膜。即：=m/

14、2(m=1,3,5,7) 因此，要使一段光谱范围的谱色光完全透射或完全反射，只需选择因此，要使一段光谱范围的谱色光完全透射或完全反射，只需选择厚度不同的若干层色膜，用多层的复杂镀膜技术镀在玻璃上，就能实现。厚度不同的若干层色膜，用多层的复杂镀膜技术镀在玻璃上，就能实现。 分光特性随光的入射角的变化，即光程差不同而偏移，使重现图像分光特性随光的入射角的变化，即光程差不同而偏移，使重现图像的色调也发生变化，引起的色调也发生变化，引起“色渐变色渐变”，在重现图像上引起整个图象中出现，在重现图像上引起整个图象中出现大面积暗斑或色斑的大面积暗斑或色斑的“黑斑效应黑斑效应”。一、分光原理一、分光原理二、分

15、色棱镜二、分色棱镜图所示的分色棱镜由（图所示的分色棱镜由（A）、（）、（B）和（）和（C）三部分粘合组成，其中在三部分粘合组成，其中在Mr和和Mb面上分别面上分别蒸涂上不同厚度的干涉薄膜。当光线蒸涂上不同厚度的干涉薄膜。当光线F投射投射到到Mr面上时，能把红光面上时，能把红光R反射出来而让其它反射出来而让其它光透过。反射出来的红光投射到界面（光透过。反射出来的红光投射到界面（1）上，因入射角较小，超过临界角而发生全反射，上，因入射角较小，超过临界角而发生全反射，于是于是R光经光经Fr射入射入R摄象管。透过摄象管。透过Mr面上光到达面上光到达Fb面时能把蓝光面时能把蓝光B反射出来而反射出来而让余

16、下的让余下的G光透过，反射出来的光透过，反射出来的B光在界面（光在界面（2）上全反射后穿过）上全反射后穿过Fb而到达而到达B摄象管。透过的摄象管。透过的G光经（光经（C）部分穿过）部分穿过Fg到达到达G摄象管。光线在介质中所走的摄象管。光线在介质中所走的路程与介质折射率的乘积称为光程，路程与介质折射率的乘积称为光程，R、G、B三路的光程应严格一致。三路的光程应严格一致。Fr、Fb、Fg（谱带校正滤色片）来进一步校正。（谱带校正滤色片）来进一步校正。2.22.2 摄像机的光学系统摄像机的光学系统摄像机的光学系统摄像机的光学系统一般摄像机的光学系统由变焦距镜头、中性滤色片、色温滤色片和分色系统等组

17、成。一般摄像机的光学系统由变焦距镜头、中性滤色片、色温滤色片和分色系统等组成。一、透镜成像误差及补尝一、透镜成像误差及补尝（1）球差）球差形成原因：形成原因：单色光束通过透镜或球面镜单色光束通过透镜或球面镜的不同的不同“环带环带”造成的像点不造成的像点不会在同一位置上。会在同一位置上。（2）色差）色差形成原因：形成原因：透镜对复色光中不同波长的单色光的折射率透镜对复色光中不同波长的单色光的折射率不同，波长较短的折射率大，波长较长的折不同，波长较短的折射率大，波长较长的折射率小，因此光经透镜后将会聚在不同的位射率小，因此光经透镜后将会聚在不同的位置，即产生了像差，这种像差称为色差，又称为色像差。

18、置，即产生了像差，这种像差称为色差，又称为色像差。（3）像的几何畸变）像的几何畸变桶形畸变桶形畸变光阑位于物体和透镜之间光阑位于物体和透镜之间枕形畸变枕形畸变光阑位于透镜与像之间光阑位于透镜与像之间（4）球差和色差的补偿）球差和色差的补偿凹透镜对边缘光线和复色光中的蓝光铅外折射较大，凹透镜对边缘光线和复色光中的蓝光铅外折射较大，因此，只要凹透镜与凸透镜适当地的组合，即可消因此，只要凹透镜与凸透镜适当地的组合，即可消除球差和色差。除球差和色差。（5）几何畸变的补偿）几何畸变的补偿将光阑放在两个透镜中间，第一个透镜引起的枕形畸变就可将光阑放在两个透镜中间，第一个透镜引起的枕形畸变就可被第二个透镜引

19、起的桶形畸变抵消。被第二个透镜引起的桶形畸变抵消。（1）成像面与焦距的关系）成像面与焦距的关系因为因为sf, 所以所以s f （s为物距，物距，s为像距，像距，f 为焦距）焦距）（2）成像大小与焦距的关系）成像大小与焦距的关系m=s / s （m为透镜放大率）为透镜放大率）当当sf 时，时，s=f 故故 m f /s（3）视场角与焦距的关系）视场角与焦距的关系视场角（即拍摄范围）是由镜头系统主平面与光轴交点看景物或像面的线长度视场角（即拍摄范围）是由镜头系统主平面与光轴交点看景物或像面的线长度时所张的角度。时所张的角度。=2tg-1H1/2s = 2tg-1H2/2f当摄像器件的成像尺（当摄像

20、器件的成像尺（H2）确定后，则视场角就只与焦距有关：镜头焦距越短，）确定后，则视场角就只与焦距有关：镜头焦距越短，视场角越大，所拍的景物范围越大，相当于拍摄全景；反之当镜头的焦距越长，视场角越大，所拍的景物范围越大，相当于拍摄全景；反之当镜头的焦距越长，则视角越小，看到的景物越小，相当于拍特写。则视角越小，看到的景物越小，相当于拍特写。二、变焦距镜头二、变焦距镜头（4）像面照度与焦距和透镜孔径的关系）像面照度与焦距和透镜孔径的关系（A）当物距）当物距S为常数、透镜的孔径不变时，进入透镜的光通量将不变，根据为常数、透镜的孔径不变时，进入透镜的光通量将不变，根据m=f /s知，焦距越长，像的面积越

21、大，故像面的照度越小。知，焦距越长，像的面积越大，故像面的照度越小。（B）像面的照度与镜头的孔径有关，孔径大的镜头透光能力强，像面照度）像面的照度与镜头的孔径有关，孔径大的镜头透光能力强，像面照度大；反之，透光能力弱，则像面的照度小。大；反之，透光能力弱，则像面的照度小。E ( D/f )2 1/F2D/f 称为透镜的相对孔径称为透镜的相对孔径F=f/D 光圈指数光圈指数F值愈小，光圈越大，透光能力越大。值愈小，光圈越大，透光能力越大。D称为入射光瞳称为入射光瞳（5）景深与焦距的关系）景深与焦距的关系景深：在聚焦成像面前后能记录得景深：在聚焦成像面前后能记录得“较为清晰较为清晰”的被射景物的的

22、被射景物的“空间深度空间深度”（纵（纵深深 距离）的范围称为景深。距离）的范围称为景深。焦深：在焦点前后各有一个容许弥散圆，这两个弥散圆之间的距离就叫焦深焦深：在焦点前后各有一个容许弥散圆，这两个弥散圆之间的距离就叫焦深 焦深以内的景物称为能记录的焦深以内的景物称为能记录的“较为清晰较为清晰”的景物。的景物。当当Sf 时，时，SS1 1 yS yS2 2/Df /Df 同理求出同理求出S2， S = S1+ S2景深的决定因素：景深的决定因素：1、物距、物距 物距越大，景深越大；物距越小，景深越小。物距越大，景深越大；物距越小，景深越小。S1 yS2/Df2、焦距、焦距 焦距越大，景深越小；焦

23、距越小，景深越大。焦距越大，景深越小；焦距越小，景深越大。3、光圈、光圈 光圈越大，景深越小；光圈越小，景深越大。光圈越大，景深越小；光圈越小，景深越大。光圈的作用：光圈的作用：1、控制进光量：、控制进光量： 光圈控制镜头的进光量，可以通过光圈的调节，改变像面的照度。光圈控制镜头的进光量，可以通过光圈的调节，改变像面的照度。2、控制景深：、控制景深： 光圈的作用除了控制进光量外，另外一个很重要的作用是控制拍摄画面的景深。光圈的作用除了控制进光量外，另外一个很重要的作用是控制拍摄画面的景深。3、控制像质：、控制像质： 可以减少某些像差。可以减少某些像差。 变焦镜头是一种能任意改变焦距而成象面位置

24、固定不变的镜头。变焦镜头是一种能任意改变焦距而成象面位置固定不变的镜头。 变焦镜头是由许多单透镜所组成。变焦镜头是由许多单透镜所组成。 如图所示，即为最简单的由两个如图所示，即为最简单的由两个 凸透镜形成的组合透镜。设透镜凸透镜形成的组合透镜。设透镜1和透镜和透镜2的焦距分别为的焦距分别为f1和和f2，相互间的距离为，相互间的距离为d，则组合透镜的焦距为，则组合透镜的焦距为f，其大小取决于，其大小取决于f1、f2和和d，相互关系式为：，相互关系式为：（6）变焦距镜头）变焦距镜头 变焦比变焦比n = 最长焦距最长焦距 / 最短焦距；最短焦距； 变焦镜头的型号中通常有两个数字变焦镜头的型号中通常有

25、两个数字 相乘的形式，如相乘的形式，如149，第一个数，第一个数 字表示变焦比，第二数字表示最短字表示变焦比，第二数字表示最短 焦距。焦距。 变焦距镜头有时用如变焦距镜头有时用如1:6（或（或6） 的数字不示电动头的具有的数字不示电动头的具有1:6的变的变 焦能力。焦能力。（三）变焦距镜头的技术参数和特性：（三）变焦距镜头的技术参数和特性：（1）调制传递函数）调制传递函数 镜头的分解力用调制传递函数表示。用来描述镜头成像的清晰程度。镜头的分解力用调制传递函数表示。用来描述镜头成像的清晰程度。 镜头的各种性能指标都是从轴心部分沿着半径方向逐渐降低的。镜头的各种性能指标都是从轴心部分沿着半径方向逐

26、渐降低的。 在一般情况下，与光圈有关。大光圈指数时，能给出较大在一般情况下，与光圈有关。大光圈指数时，能给出较大MTF。（2）透光率与光谱特性）透光率与光谱特性 光路中放入镜头时，光度光路中放入镜头时，光度I与没有镜头光度与没有镜头光度I0之比的百分数称透光率。之比的百分数称透光率。 镜头的透光率与入射光的波长有关，不同波长的光的透光率不同，镜头的透光率与入射光的波长有关，不同波长的光的透光率不同， 这种特性称光谱特性。这种特性称光谱特性。（3）几何失真）几何失真 G=（H/H）100（4）近摄距离和后截距）近摄距离和后截距近摄距离：当物距近摄距离：当物距S减小到低于某一最小值时，超出镜头的调

27、节范围，像减小到低于某一最小值时，超出镜头的调节范围，像 面无法落在成像器件上，这上最小物距面无法落在成像器件上，这上最小物距S值称为近摄距离。值称为近摄距离。后截距：镜头最后一个透镜表面到成像面的距离称为后截距。后截距要足后截距：镜头最后一个透镜表面到成像面的距离称为后截距。后截距要足 够长。够长。三三 色温滤色片与中性滤色片色温滤色片与中性滤色片色温：当光源所发射的光的颜色与标准黑体（如铁、钨等）在某一温度下辐射色温：当光源所发射的光的颜色与标准黑体（如铁、钨等）在某一温度下辐射 的光的颜色相同时，则黑体的这个温度就被称之为该光源的颜色温度，的光的颜色相同时，则黑体的这个温度就被称之为该光

28、源的颜色温度， 简称色温。色温实际是指光源的光谱成分，而光谱成分又主要是看光源中简称色温。色温实际是指光源的光谱成分，而光谱成分又主要是看光源中 短波光线与长波光线的比例。如果光谱成分中短波光线所占的比例大于长短波光线与长波光线的比例。如果光谱成分中短波光线所占的比例大于长 波光线，则色温就高；反之，色温就低。波光线，则色温就高；反之，色温就低。色温滤色片：利用它们的光谱响应特性来补偿因光源色温不同引起的光谱特性变化。色温滤色片：利用它们的光谱响应特性来补偿因光源色温不同引起的光谱特性变化。 采用色温滤色片只能分档进行粗略调整，要精确调整要调节白平衡。采用色温滤色片只能分档进行粗略调整，要精确

29、调整要调节白平衡。中性滤色片：减弱进入光学系统的光强度，即光通量，而不改变光谱特性，以达到中性滤色片：减弱进入光学系统的光强度，即光通量，而不改变光谱特性，以达到 一定艺术效果。通常有一定艺术效果。通常有100、25%、10、1.5等几种，而光谱等几种，而光谱 特性要求在特性要求在400nm720nm的波长之间保持平直。的波长之间保持平直。摄像器件分类：摄像器件分类：摄像器件分类：摄像器件分类：内光电导效应型内光电导效应型内光电导效应型内光电导效应型外光电效应型外光电效应型外光电效应型外光电效应型光电像管光电像管光电像管光电像管 Iconoscope Iconoscope超光电像管超光电像管超

30、光电像管超光电像管 super Iconoscope super Iconoscope正析像管正析像管正析像管正析像管 Orthicon Orthicon超正析像管超正析像管超正析像管超正析像管 super super OrthiconOrthicon视像管视像管视像管视像管 Vidicon Vidicon氧化铅管氧化铅管氧化铅管氧化铅管 Plumbicon Plumbicon硒砷锑管硒砷锑管硒砷锑管硒砷锑管 Saticon Saticon硅靶管硅靶管硅靶管硅靶管 Silicon Silicon摄像管摄像管摄像管摄像管固体摄像器件固体摄像器件固体摄像器件固体摄像器件MOSMOS摄像器件摄像器件

31、摄像器件摄像器件CCDCCD摄像器件摄像器件摄像器件摄像器件( (吸收光发出吸收光发出吸收光发出吸收光发出 自由电子自由电子自由电子自由电子) )电子枪电子枪电子枪电子枪入入入入射射射射光光光光光导管原理光导管原理光导管原理光导管原理信号出信号出信号出信号出光导靶光导靶光导靶光导靶电子束电子束电子束电子束入入入入射射射射光光光光光光光光电电电电面面面面二次电子二次电子二次电子二次电子倍增器倍增器倍增器倍增器信信信信号号号号出出出出析像管原理析像管原理析像管原理析像管原理光光光光电电电电子子子子2.3 2.3 摄像管摄像管摄像管摄像管信信信信号号号号出出出出视像管构造图视像管构造图视像管构造图视

32、像管构造图超正析像管超正析像管超正析像管超正析像管CCDCCD摄像器件摄像器件摄像器件摄像器件直径直径直径直径( ( 英寸英寸英寸英寸) )：3,1.5,1,2/3,1/23,1.5,1,2/3,1/2。超正析像管：惰性小噪声大。超正析像管：惰性小噪声大。超正析像管：惰性小噪声大。超正析像管：惰性小噪声大。视像管：电场和长磁场聚焦；视像管：电场和长磁场聚焦；视像管：电场和长磁场聚焦；视像管：电场和长磁场聚焦； 网电极保证电子束垂直上靶。网电极保证电子束垂直上靶。网电极保证电子束垂直上靶。网电极保证电子束垂直上靶。固体摄像器件：无须扫描和固体摄像器件：无须扫描和固体摄像器件：无须扫描和固体摄像器

33、件：无须扫描和 聚焦聚焦聚焦聚焦( (按像素移位按像素移位按像素移位按像素移位) )，光谱响应，光谱响应，光谱响应，光谱响应 宽，功耗低，可集成处理电路。宽，功耗低，可集成处理电路。宽，功耗低，可集成处理电路。宽，功耗低，可集成处理电路。有电荷耦合有电荷耦合有电荷耦合有电荷耦合 (CCD) (CCD)和和和和CMOSCMOS摄像器摄像器摄像器摄像器件，它是发展方向。件，它是发展方向。件，它是发展方向。件，它是发展方向。光谱特性光谱特性光谱特性光谱特性一、光电导摄像管的结构和工作原理一、光电导摄像管的结构和工作原理一、光电导摄像管的结构和工作原理一、光电导摄像管的结构和工作原理 RCA 2P23

34、最早的光电导管（最早的光电导管（1948年）年）Toshiba K4103 Saticon 改良型光导管改良型光导管Mitsubishi S4131A 2/3“ Newvicon 日本三菱碲化锌光导管日本三菱碲化锌光导管信信信信号号号号出出出出视像管构造图视像管构造图视像管构造图视像管构造图（1）电子枪由灯丝、阴极、控制栅极、）电子枪由灯丝、阴极、控制栅极、 加速极、聚焦极和网电极组成。加速极、聚焦极和网电极组成。（2）灯丝加热至）灯丝加热至2000K时，发出大量电子，在控制栅（时，发出大量电子，在控制栅（ 50V）和加速极（）和加速极（300V） 之间形成一个会聚点（之间形成一个会聚点（X点

35、），电子穿过点），电子穿过X点后又散发开，其数量大小由控制栅极点后又散发开，其数量大小由控制栅极 的电位大小决定。的电位大小决定。（3）为使电子束能在靶面上再次聚成一点，必须对电子束进行第二次聚焦。聚焦电）为使电子束能在靶面上再次聚成一点，必须对电子束进行第二次聚焦。聚焦电 极（第一阳极、第二阳极）使发射出的电子束会聚成细束，起辅助聚焦的作用。极（第一阳极、第二阳极）使发射出的电子束会聚成细束，起辅助聚焦的作用。 光电导摄像管是真空器件，它主要包括光电导摄像管是真空器件，它主要包括光电靶和电子枪两大部分。管外套有偏转、光电靶和电子枪两大部分。管外套有偏转、聚焦和校正线圈，利用它们产生的磁场来实

36、聚焦和校正线圈，利用它们产生的磁场来实现管中电子束的偏转、聚焦和方向校正。其现管中电子束的偏转、聚焦和方向校正。其剖面原理图如图剖面原理图如图（4）聚焦线圈能起主聚焦作用，使电子束按螺旋形轨迹前进，从而使电子束聚焦于）聚焦线圈能起主聚焦作用，使电子束按螺旋形轨迹前进，从而使电子束聚焦于 靶上的一小点。聚焦线圈具有足够的长度。以便保证聚焦磁力线和靶面垂直，靶上的一小点。聚焦线圈具有足够的长度。以便保证聚焦磁力线和靶面垂直， 有利于电子束垂直上靶。有利于电子束垂直上靶。 （5）靶面电压低于网电极电压，在靶前形成一个均匀的减速电场，有利于电子束）靶面电压低于网电极电压，在靶前形成一个均匀的减速电场，

37、有利于电子束 垂直上靶，提高摄象管的清晰度，这种方式称为慢电子扫描。垂直上靶，提高摄象管的清晰度，这种方式称为慢电子扫描。 （一）光电导摄像管的结构（一）光电导摄像管的结构（一）光电导摄像管的结构（一）光电导摄像管的结构（A A）电子枪）电子枪）电子枪）电子枪（B B）靶面）靶面）靶面）靶面靶面的作用，是将被传送的光图像变成相应的电荷图形。靶面的作用，是将被传送的光图像变成相应的电荷图形。（1）硫化锑靶面）硫化锑靶面（2）氧化铅靶面）氧化铅靶面（3）硒砷碲靶面）硒砷碲靶面（4）硒化镉靶面）硒化镉靶面虽然结构和材料不尽相同，但却有着一此共同待征：虽然结构和材料不尽相同，但却有着一此共同待征： A

38、. 以透明导电层以透明导电层SnO2作透明导电极，由此引出图像信号。作透明导电极，由此引出图像信号。 B. 极细电子束扫描下，客观上使靶面分成了数十万个像素，每一个像素极细电子束扫描下，客观上使靶面分成了数十万个像素，每一个像素 可以看作是一个光敏电阻可以看作是一个光敏电阻RL和一个电容和一个电容C相并联。相并联。C是储存电容，其是储存电容，其 值不变，光敏电阻阻值随照度变化面变化。值不变，光敏电阻阻值随照度变化面变化。（5）硅靶面）硅靶面 靶面由数十万个性能相同的光电二极管整齐地排列的阵列。靶面像素的靶面由数十万个性能相同的光电二极管整齐地排列的阵列。靶面像素的 分解不是靠扫描电子束，而是靠

39、一个个独立的光电二极管。分解不是靠扫描电子束，而是靠一个个独立的光电二极管。 氧化铅管摄像机常用作广播级摄像机，其图像质量好，氧化铅管摄像机常用作广播级摄像机，其图像质量好，灵敏度高光电转换线性好。硒砷蹄管摄像机常用作业务灵敏度高光电转换线性好。硒砷蹄管摄像机常用作业务级摄像机，价格较低，图像质量和性能接近氧化铅管摄像级摄像机，价格较低，图像质量和性能接近氧化铅管摄像机。机。 （C C）聚焦、偏转和校正系统）聚焦、偏转和校正系统）聚焦、偏转和校正系统）聚焦、偏转和校正系统 偏转线圈使管内形成一个偏转磁场，在该偏转磁场的作用下，电子束偏转线圈使管内形成一个偏转磁场，在该偏转磁场的作用下，电子束

40、进行周期性的行、场扫描运动，顺序取出靶上各点（象素）的信号。进行周期性的行、场扫描运动，顺序取出靶上各点（象素）的信号。 由阴极，控制栅极、加速极和聚焦极组成电子透镜，能起辅助聚焦由阴极，控制栅极、加速极和聚焦极组成电子透镜，能起辅助聚焦作用，使电子束会聚成细束。聚焦线圈能起主聚焦作用，使电子束按螺作用，使电子束会聚成细束。聚焦线圈能起主聚焦作用，使电子束按螺旋形轨迹前进，从而使电子束聚焦于靶上的一小点。聚焦线圈具有足够旋形轨迹前进，从而使电子束聚焦于靶上的一小点。聚焦线圈具有足够的长度。以便保证聚焦磁力线和靶面垂直，有利于电子束垂直上靶。的长度。以便保证聚焦磁力线和靶面垂直，有利于电子束垂直

41、上靶。 由于制造和安装的误差，使电子束与管轴可能不完全平行，这会影响由于制造和安装的误差，使电子束与管轴可能不完全平行，这会影响电子束的聚焦和垂直上靶。为此在视象管外靠加速极附近，装有两对相互电子束的聚焦和垂直上靶。为此在视象管外靠加速极附近，装有两对相互垂直的校正线圈。通过调节线圈中电流，使它们产生的合成磁场方向在垂直的校正线圈。通过调节线圈中电流，使它们产生的合成磁场方向在360范围内变化，因而，可使电子束运动方向校正到与管轴平行范围内变化，因而，可使电子束运动方向校正到与管轴平行 信信信信号号号号出出出出视像管构造图视像管构造图视像管构造图视像管构造图（二）光电导摄像管的工作原理（二）光

42、电导摄像管的工作原理（二）光电导摄像管的工作原理（二）光电导摄像管的工作原理K 阴极阴极扫描电子束扫描电子束C信号输出信号输出RL+ -CRCCRCCRC信信 号号 板板（1）S闭合时，该单位像素与靶面电压闭合时，该单位像素与靶面电压电源电源+E和电子枪阴极和电子枪阴极K接成通路，电容接成通路，电容被充电，被充电，RCC等效电路左端电位上升等效电路左端电位上升+E；右端为阴极电位。右端为阴极电位。（2）电子束离开后即）电子束离开后即S断开时，电容通过断开时，电容通过电阻放电，放电速度由电阻的大小决定。在电阻放电，放电速度由电阻的大小决定。在扫描间隔（扫描间隔（由电视制式决定由电视制式决定）内，

43、电容右端）内，电容右端电位上升电位上升E，左端下降，左端下降E，于是，在一帧，于是，在一帧扫描间隔内，靶面的右侧就形成了一幅与光扫描间隔内，靶面的右侧就形成了一幅与光像的亮暗分布相对应的电位高低变化的电子像的亮暗分布相对应的电位高低变化的电子图像，即图像，即“光像光像”变成了变成了“电像电像”。（3）当）当S再次闭合时，靶面该像素再次被再次闭合时，靶面该像素再次被扫描电子束对扫描电子束对C充电，其电位达到充电，其电位达到+E，右端，右端的电和被中和，重新回到阴极电位，这样，的电和被中和，重新回到阴极电位，这样，该点的该点的“电像电像”就变为通过负载电阻就变为通过负载电阻RL上的电上的电流，经过

44、一帧扫描，这幅电子图像就转变成流，经过一帧扫描，这幅电子图像就转变成随时间变化的电视图像信号。随时间变化的电视图像信号。光电导管等效电路光电导管等效电路每个像素可看成是一个光敏电阻和一个电容等效。每个像素可看成是一个光敏电阻和一个电容等效。补：补：补：补：电视制式电视制式电视制式电视制式（1）NTSC（National Television Systems Committee）制，）制，1953年由美国年由美国 创立，日本、加拿大等国相继采，简称创立，日本、加拿大等国相继采，简称N制；制； （2）PAL（Phase Alternating Line）制，）制，1967年由西德创立，中国、英国、

45、年由西德创立，中国、英国、 意大利、荷兰等西欧国家以及北欧各国也都采用它，意大利、荷兰等西欧国家以及北欧各国也都采用它，PAL制式中根制式中根 据不同的参数细节，又可以进一步划分为据不同的参数细节，又可以进一步划分为G、I、D等制式，其中等制式，其中 PALD制是我国大陆采用的制式；制是我国大陆采用的制式； （3）SECAM（Sequential Couleur Avec Memoire）制，）制，1967年由法国创立，年由法国创立， 苏联和东欧各国也都采用它。苏联和东欧各国也都采用它。 TVTV制式制式NTSCNTSCMMPALPALD DSECAM SECAM 帧频（帧频（HzHz）303

46、025 25 2525行行 / / 帧帧 525525625625625625亮度带宽（亮度带宽（MHzMHz） 4.24.26.06.06.06.0彩色幅载波（彩色幅载波（MHzMHz） 3.58 3.58 4.43 4.43 4.25 4.25 色度带宽（色度带宽（MHzMHz） 1.3(I)1.3(I)，0.6(Q) 0.6(Q) 1.3(U)1.3(U)，1.3(V) 1.3(V) 1.0(U)1.0(U)，1.0(V) 1.0(V) 声音载波（声音载波（MHzMHz） 4.54.56.56.56.56.5（4）黑斑效应（）黑斑效应（shading）暗电流：当靶面无光照射时，靶面个像素

47、的电阻值很大，在电子束两次扫描暗电流：当靶面无光照射时，靶面个像素的电阻值很大，在电子束两次扫描 间隔内，电容右侧电位变化很小，当受到下一次扫描时，则充电电间隔内，电容右侧电位变化很小，当受到下一次扫描时，则充电电 流很小，该电流称为流很小，该电流称为“暗电流暗电流”。黑斑效应：指由于电视图象的底色不均匀性，引起整个图象中出现大面积暗斑黑斑效应：指由于电视图象的底色不均匀性，引起整个图象中出现大面积暗斑 或色斑的现象。产生黑斑效应的原因是：分色棱镜（或二向分色棱或色斑的现象。产生黑斑效应的原因是：分色棱镜（或二向分色棱 镜）的色渐变效应；摄象管镜头的亮度不均匀性；摄象管靶面灵敏镜）的色渐变效应

48、；摄象管镜头的亮度不均匀性；摄象管靶面灵敏 度及暗电流的不均匀性，或投射背景光的不均匀；扫描的非线性以度及暗电流的不均匀性，或投射背景光的不均匀；扫描的非线性以 及聚焦和电子束垂直上靶的不均匀性等等。及聚焦和电子束垂直上靶的不均匀性等等。二、光电导摄像管的主要质量指标二、光电导摄像管的主要质量指标二、光电导摄像管的主要质量指标二、光电导摄像管的主要质量指标（1）光电特性：一定靶压下，摄像管输出信号电流）光电特性：一定靶压下，摄像管输出信号电流IS与靶面光照强度与靶面光照强度B的关系。的关系。IS=K BrK为常数；为常数；r 为光电转换校正系数，其值与光电材料、光照及靶压等有关。为光电转换校正

49、系数，其值与光电材料、光照及靶压等有关。（2）灵敏度：输出的信号电流）灵敏度：输出的信号电流IS与入射靶面的光通量与入射靶面的光通量之比。之比。So= IS/ 单位：单位：A / lm（5）惰性：光照停之后第）惰性：光照停之后第n场的剩余电流与光照停止前的信号电流的比值。场的剩余电流与光照停止前的信号电流的比值。 X=is(n)/is(0) 100% 惰性大小与靶面材料、靶电容大小、光照强度等因素有关。惰性大小与靶面材料、靶电容大小、光照强度等因素有关。（3）光谱特性：不同波长的光的照射下测出其对应的灵敏度，即光谱灵敏度曲线）光谱特性：不同波长的光的照射下测出其对应的灵敏度，即光谱灵敏度曲线

50、简称光谱特性。简称光谱特性。（4）分解力：表示分解图像细节的能力。）分解力：表示分解图像细节的能力。 M=A(n)/A(40)100%惰性表现：余象（照度过低）（惰性表现：余象（照度过低）（光电导管的电容光电导管的电容） 开花（照度过强）（开花（照度过强）（电子束扫描电子束扫描） 彗尾（高亮运动物体）（彗尾（高亮运动物体）（电子束扫描电子束扫描 曝光时间曝光时间）解决方法：采用解决方法：采用ACT电子枪以及电子枪以及DBCC。注意事项：不能长期是靶面在强光下照射。注意事项：不能长期是靶面在强光下照射。 决不可对决不可对 准太阳或任何其他高亮度准太阳或任何其他高亮度 光源拍摄。光源拍摄。（6）暗

51、电流）暗电流 暗电流越小越好，尤其是彩色摄像集中控制的更严格。暗电流越小越好，尤其是彩色摄像集中控制的更严格。（7）信噪比）信噪比信噪比是视频图像信号的峰值电平信噪比是视频图像信号的峰值电平Usp-p与杂波有效值电平与杂波有效值电平Usp-p之比，之比， 人眼能察觉出来杂波存在的最低信噪比为人眼能察觉出来杂波存在的最低信噪比为36dB，而且一般摄像机信噪比指标，而且一般摄像机信噪比指标都能达到都能达到45dB以上，高级摄像机可达以上，高级摄像机可达60dB。2.42.4固体摄像器件固体摄像器件固体摄像器件固体摄像器件CCD:（Charge Coupled Device)电荷耦合器件电荷耦合器件

52、MOS:（Metal Oxide Semiconductor）金属氧化物半导体）金属氧化物半导体CPD:（Charge Priming Device）电荷引动元件）电荷引动元件扫扫 描描 方方 式式典典 型型 器器 件件XY XY 寻寻 址址 方方 式式用移位寄存器顺次开用移位寄存器顺次开关关MOSMOS型型金属氧化物半导体金属氧化物半导体CIDCID型型电荷注入器件电荷注入器件信号转移方式信号转移方式（具有自扫描功能）（具有自扫描功能）FTFTCCDCCD型型帧转移电荷耦合帧转移电荷耦合IFIFCCDCCD型型 BBD BBD型型行间转移电荷耦合叠行间转移电荷耦合叠成器件成器件诱发转移方式诱

53、发转移方式CPDCPD型型电荷诱发器件电荷诱发器件固体摄象器件固体摄象器件固体摄象器件固体摄象器件一、电荷耦合器件（一、电荷耦合器件（一、电荷耦合器件（一、电荷耦合器件（CCDCCD）的工作原理）的工作原理）的工作原理）的工作原理（1）MOS电容器的结构电容器的结构（2）光电转换和电荷存储）光电转换和电荷存储 半导体在光照的作用下产生本征激发半导体在光照的作用下产生本征激发形成电子形成电子-空穴对空穴对, 在耗尽区电场的作用在耗尽区电场的作用下下,空穴流入空穴流入P型衬底型衬底,电子收集到势阱中电子收集到势阱中形成电荷包形成电荷包.电荷数目与该处的光照强度电荷数目与该处的光照强度成正比成正比.

54、（3）电荷的转移）电荷的转移（1）在时刻在时刻t1,第一相时钟第一相时钟V1处于高电压，处于高电压，V2、V3处于低压。这时第一组电极处于低压。这时第一组电极A、D、下面形成深势阱，在这些势阱中可以贮存下面形成深势阱，在这些势阱中可以贮存信号电荷形成信号电荷形成“电荷包电荷包”，如图所示。，如图所示。（3）重复上述类似过程，信息电荷可从重复上述类似过程，信息电荷可从V2转转移到移到V3，然后从，然后从V3转移转移V1电极下的势阱中，电极下的势阱中，当三相时钟电压循环一个时钟周期时，电荷包当三相时钟电压循环一个时钟周期时，电荷包向右转移一级（一个像元），依次类推，信号向右转移一级（一个像元），依

55、次类推，信号电荷一直由电极电荷一直由电极A、B、C向右移，直到向右移，直到输出。输出。 三项脉冲驱动方式为最基本的方式。为三项脉冲驱动方式为最基本的方式。为三项脉冲驱动方式为最基本的方式。为三项脉冲驱动方式为最基本的方式。为使传输速度快，可采用二相脉冲驱动方式。使传输速度快，可采用二相脉冲驱动方式。使传输速度快，可采用二相脉冲驱动方式。使传输速度快，可采用二相脉冲驱动方式。为使传输更可靠，可采用四相脉冲驱动方式。为使传输更可靠，可采用四相脉冲驱动方式。为使传输更可靠，可采用四相脉冲驱动方式。为使传输更可靠，可采用四相脉冲驱动方式。（2）在在t2时刻时刻V1电压线性减少，电压线性减少，V2为高电

56、为高电压，在第一组电极下的势阱变浅，而第二组压，在第一组电极下的势阱变浅，而第二组（B、E、）电极下形成深势阱，信息电）电极下形成深势阱，信息电荷从第一组电极下面向第二组转移，直到荷从第一组电极下面向第二组转移，直到t3时刻，时刻，V2为高压，为高压，V1、V3为低压，信息电荷为低压，信息电荷全部转移到第二组电极下面。全部转移到第二组电极下面。（4）CCD的电荷输出的电荷输出PGHOGV3V2转移方向转移方向电荷电荷CSW+BR输出电压输出电压U0HOG：输出栅，在其上加不同的控：输出栅，在其上加不同的控 制电压，可控制电荷在适当制电压，可控制电荷在适当 的时刻从的时刻从V3电极下转移到场电极

57、下转移到场 效应管的控制栅极。同时，它效应管的控制栅极。同时，它 对对V3电极的脉冲和输出场效应电极的脉冲和输出场效应 管起到隔离作用。管起到隔离作用。PG：预充电栅极，其作用等效电路中虚线所表示的开关：预充电栅极，其作用等效电路中虚线所表示的开关 在其上加入控制脉冲在其上加入控制脉冲VpG，控制开关通控制开关通/断。断。U：信号电压。由于：信号电压。由于VpG脉冲可通过场效应管的极间分布电容的耦合，将在脉冲可通过场效应管的极间分布电容的耦合，将在 输出信号中出现，而引入了杂波。现在通常采用对输出电压进行取样的输出信号中出现，而引入了杂波。现在通常采用对输出电压进行取样的 方法来消除这种杂波方

58、法来消除这种杂波二、面阵二、面阵CCD摄像器件摄像器件 按信号电荷的传输方式可分为帧转移型（按信号电荷的传输方式可分为帧转移型（FT）摄像器件、隔列转移型（）摄像器件、隔列转移型（I T）摄像器件（又称行间转移）及帧摄像器件（又称行间转移）及帧-行间转移型（行间转移型（FIT）摄像器件。）摄像器件。（1 1）帧转移型（）帧转移型（）帧转移型（）帧转移型（Frame TransferFrame Transfer）该器件由相同像素数量的成像部分、存储部分和读出该器件由相同像素数量的成像部分、存储部分和读出寄存器三个基本部分组成。寄存器三个基本部分组成。A、场正程期间（、场正程期间（18.4ms）图

59、像的二维信号电荷）图像的二维信号电荷被积累在成像区；被积累在成像区；B、场逆程期间（、场逆程期间（1.6ms）通过加在成像区和存储区）通过加在成像区和存储区电极上的时钟脉冲使成像区的整场信号电荷快速转移电极上的时钟脉冲使成像区的整场信号电荷快速转移到存储区；到存储区；C、下一个场正程期间，成像区积累光生电荷生成、下一个场正程期间，成像区积累光生电荷生成下一场电像，存储区所存的上一场图像信号电荷在下一场电像，存储区所存的上一场图像信号电荷在时钟脉冲作用下，在行逆程期间（时钟脉冲作用下，在行逆程期间（12微秒）将一行光微秒）将一行光生电荷送进读出寄存器，从而使存储区内各行光生电生电荷送进读出寄存器

60、，从而使存储区内各行光生电荷向读出寄存器方向进一次；荷向读出寄存器方向进一次；D、在行正程期间，在读出寄存器脉冲的驱动下，使一行、在行正程期间，在读出寄存器脉冲的驱动下，使一行信号电荷向输出结构依次转移，经输出极输出。信号电荷向输出结构依次转移，经输出极输出。（2 2）行间转移型（）行间转移型（）行间转移型（）行间转移型（Interline TransferInterline Transfer）在一个在一个CCD芯片上完成感光、存储和读出的功能。芯片上完成感光、存储和读出的功能。A、场正程期间（、场正程期间（18.4ms）感光部分被入射光照）感光部分被入射光照射产生光生电荷；射产生光生电荷；B

61、、场逆程期间（、场逆程期间（1.6ms）受转移栅控制，各列成像）受转移栅控制，各列成像单元内的信号电荷同时被快速（约单元内的信号电荷同时被快速（约1微秒）水平转移微秒）水平转移到各自所对应的垂直移位寄存器；到各自所对应的垂直移位寄存器；C、下一个场正程期间，成像区再次积累光生电荷，垂直移位寄存器中存储的电荷、下一个场正程期间，成像区再次积累光生电荷，垂直移位寄存器中存储的电荷在每个行消隐（逆程）期间各列电荷包垂直在每个行消隐（逆程）期间各列电荷包垂直 上移一行，将一行电荷送入水平移位寄上移一行，将一行电荷送入水平移位寄存器；存器；D、在行正程期间，将水平移位寄存器中的电荷读出，这样形成了视频信

62、号。、在行正程期间，将水平移位寄存器中的电荷读出，这样形成了视频信号。（3 3）帧）帧）帧）帧- -行间转移型（行间转移型（行间转移型（行间转移型（FITFIT）在行间转移型结构的传感器与水平移位寄存器之间附加了在行间转移型结构的传感器与水平移位寄存器之间附加了场存储区。场存储区。A、场正程期间（、场正程期间（18.4ms）成像区的光敏器接收入射光）成像区的光敏器接收入射光形成电荷包；形成电荷包；B、场逆程期间（、场逆程期间（1.6ms）受转移栅控制，各列成像单元）受转移栅控制，各列成像单元内的信号电荷同时被快速（约内的信号电荷同时被快速（约1微秒）水平转移到各自所微秒）水平转移到各自所对应的

63、垂直移位寄存器，紧接着又以极快的速度转移到对应的垂直移位寄存器，紧接着又以极快的速度转移到下面场存储区。下面场存储区。C、下一个场正程期间，成像区积累光生电荷生成下一、下一个场正程期间，成像区积累光生电荷生成下一场电像，存储区所存的上一场图像信号电荷在时钟脉冲场电像，存储区所存的上一场图像信号电荷在时钟脉冲作用下，在行逆程期间（作用下，在行逆程期间（12微秒）将一行光生电荷送进微秒）将一行光生电荷送进读出寄存器，从而使存储区内各行光生电荷向读出寄存读出寄存器，从而使存储区内各行光生电荷向读出寄存器方向进一次；器方向进一次；D、在行正程期间，在读出寄存器脉冲的驱动下，使一、在行正程期间，在读出寄

64、存器脉冲的驱动下，使一行信号电荷向输出结构依次转移，经输出极输出。行信号电荷向输出结构依次转移，经输出极输出。CCD摄像器件都具有高光抑制功能，既有消除摄像器件都具有高光抑制功能，既有消除“开花开花”和彗尾的功能。和彗尾的功能。 因为在因为在CCD器件中设置有器件中设置有“溢流沟道（溢流沟道（OverFlow Dyke）。在过曝光时，溢出的）。在过曝光时，溢出的过量电子将通过溢流沟道垂直向下流入衬底，保证了即使产生一个超常的强光，电子过量电子将通过溢流沟道垂直向下流入衬底，保证了即使产生一个超常的强光，电子电荷的最大量也总是相等的，消除了电荷的最大量也总是相等的，消除了“开花开花”现象（又称光

65、晕现象）。现象（又称光晕现象）。（4 4）动态分辨力与电子快门）动态分辨力与电子快门）动态分辨力与电子快门）动态分辨力与电子快门 动态分辨力是摄像机对运动图像所呈现的分辨力，即呈现运动画面细节的能力，动态分辨力是摄像机对运动图像所呈现的分辨力，即呈现运动画面细节的能力，它决定于正在制作的运动图像的细节，同时它决定了后期制作中静帧画面的清晰度。它决定于正在制作的运动图像的细节，同时它决定了后期制作中静帧画面的清晰度。制约动态分辨力的因素：（制约动态分辨力的因素：（A）摄像器件的惰性；（）摄像器件的惰性；（B）曝光时间。）曝光时间。曝光时间：相继两次电荷读出的时间周期。曝光时间：相继两次电荷读出的

66、时间周期。摄像管摄像机：由于电子束不可能聚焦特别细，摄像管摄像机：由于电子束不可能聚焦特别细， 因而在扫描一行时也会扫到相邻行，因而在扫描一行时也会扫到相邻行， 使曝光时间趋向于使曝光时间趋向于1/60s（NTSC）或）或1/50s（PAL）。）。CCD摄像机：依靠时钟瞬间取出电荷，不存在惰性。提高动态分辨力唯一的办法摄像机：依靠时钟瞬间取出电荷，不存在惰性。提高动态分辨力唯一的办法 是减小曝光时间。是减小曝光时间。机械快门存在噪音且只能用于帧转移方式中，故先广泛采用电子快门。机械快门存在噪音且只能用于帧转移方式中，故先广泛采用电子快门。过流排出过流排出电荷排出（高速）电荷排出（高速）场场存存

67、储储器器垂垂直直移移位位寄寄存存器器水平移位寄存器水平移位寄存器无用的电荷排出的情况无用的电荷排出的情况（A）过流排出过流排出垂垂直直移移位位寄寄存存器器水平移位寄存器水平移位寄存器有用电荷转移有用电荷转移高高速速转转移移（B）电子光阑机理示意图电子光阑机理示意图电子光阑机理示意图电子光阑机理示意图无用电荷积累无用电荷积累有用电荷积累有用电荷积累场消隐场消隐无效场无效场快门关闭快门关闭无用电荷输出无用电荷输出快门快门打开打开电荷输出电荷输出读出门控制读出门控制FITCCD的电子快门定时图的电子快门定时图增加动态分辨力增加动态分辨力1.减小曝光量减小曝光量2.增加光圈增加光圈3.提高放大增益提高

68、放大增益但但1.降低灵敏度降低灵敏度2.减小了景深减小了景深3.降低了信噪比降低了信噪比综上所述：综上所述：综上所述：综上所述：三、三、三、三、CCDCCD摄像器件的性能参量摄像器件的性能参量摄像器件的性能参量摄像器件的性能参量1、分解力（静态）、分解力（静态）A.CCD象素数象素数B.电荷转移损耗电荷转移损耗C.电荷的横向扩散电荷的横向扩散2、暗电流、暗电流3、灵敏度和动态范围、灵敏度和动态范围二、二、二、二、MOSMOS型摄像器件型摄像器件型摄像器件型摄像器件（1）MOS型阵列不用读出寄存器，电荷转型阵列不用读出寄存器，电荷转移次数少，损失小；移次数少，损失小；（2）该结构感光面积大，每个单元的暗电流）该结构感光面积大，每个单元的暗电流小，灵敏度高，动态范围大；小，灵敏度高，动态范围大；（3）由于分布电容和开关特性不稳定，易）由于分布电容和开关特性不稳定，易产生固定图形杂波，降低输出信噪比。产生固定图形杂波，降低输出信噪比。