1、1,3.6.3真空摄像管,把一幅可见的或不可见的光学图像转换成电子图像，并能够输出视频信号的一类真空光电管称为真空摄像管(简称摄像管)按结构分，有移像区的摄像管称为光电发射式摄像管，把没有移像区的摄像管称为光电导式摄像管或视保管。,2,摄像管的工作环节1.将光学图像转变为电子图像（光电转换）。2.对连续入射的光信号进行积分（积分存储）。3.空时变换，把按空间变化的电子图像转变为按时序变化的电视信号（扫描）。,3,一、真空摄像管的主要特性参量,1.光电特性摄像管输出的光电流与入射的光照度之间的函数关系，称摄像管的光电特性。,=1：灰度级均等，有利于提高暗视场的信噪比1：不适用,4,2.分辨率,摄
2、像管的分辨率是摄像管对于光学图像细节的鉴别能力。一般有两种表示法：(1)极限分辨率 在最佳照度下，使高对比度的黑白相间条形图案投射到摄像管的光敏面上，然后在监视器上去观察可分辨的最高空间频率数，在电视中，通常是指在光栅高度范围内可分辨的最多电视行数(TVL/H)。偶而也采用线对mm-1的单位，它等于可分辨的电视行数一半除以靶的有效高度(mm)。按上述方法表示的分辨率称为极限分辨率。极限分辨率表示法是很简单的，但带有一定的主观性，因为它是依靠观察者的眼睛来分辨的。同时它也不能反映摄像系统各部分对分辨率的影响。,5,(2)调制传递函数(MTF) 在工程上为了更严密地表征分辨率，多采用调制传递函数(
3、MTF)的概念。,6,3.惰性,摄像管的惰性是指光电流的输出滞后于光信息输入的一种现象。常用三场后残余信号的百分比表示。这里所说的场，是指电视场，按我国的电视制式，场周期为20ms，三场后残余信号的百分比，即光信息变化60ms后的输出电信号，对于60ms前原输出电信号的百分比。摄像管产生惰性的因素有两个，一个是光电惰性，一个是放电惰性。,7,二、光电导式摄像管（视像管）Vidicon,工作三过程光电变换、积分存储、扫描输出结构光电导式摄像管的工作原理大致相同，但由于靶面材料不同，各类光电导式摄像管的结构、性能有所差别。目前应用较广泛的有硫化锑视像管、氧化铅视像管和硅靶视像管。,8,1.硫化锑视
4、像管（Vidicon）,用Sb2S3光电导材料制成的光敏层并不分割成单个的像素，而是做成一层连续的薄膜。像素的形成是由电子束逐点连续扫描获得。这是因为Sb2S3横向电阻很大，其电阻率R0约为1012.cm。电子束扫描到哪里，哪里就是一个单独的导体。于是，像素的面积决定于电子束的截面面积。,9,工作原理,无光照的复位过程（初始化）。有光照的图像存储过程。电子束扫描的图像阅读（拾取）过程，同时进行的擦除（复位）过程。,10,特性1.硫化锑视像管的光照指数0.60.7。其光电转换线性较差；2.硫化锑视像管的光谱响应曲线与人眼的光谱光视效率曲线比较接近，所以在可见光范围内有良好的光谱响应；3.其分辨率
5、中心部分可达550TVL/H，边缘部分可达400TVL/H，影响分辨率的主要因素是电子束聚焦状态；4.光电导式摄像管的光电惰性表现为电导率的变化滞后于光照的变化。放电惰性表现为电子束对靶的充电不能在一帧时间内完成，必须经过若干次反复扫描才能完成。硫化锑视像管的这两种惰性都比较大，特别是电容放电惰性。这是这种管子的主要缺点，所以硫化锑视像管不适于摄取近距离、快速运动物体的图像。,11,2.硅靶视像管（Si-Vidicon）,硅靶视保管的整管结构与硫化锑管相同，但它的靶面不像硫化锑管是一层均匀介质，而是由大量分立的微小光电二极管构成。,成像面扫描面信号板电阻海,12,工作过程1.无光照电子束扫描初
6、始化，结电容充电；2.有光照，光电效应结电容部分放电，p型岛空穴积累形成与图像对应的电势分布；3.扫描拾取和p型岛电势复位。,13,特点1.硅靶和其它靶相比较主要优点耐强光，耐高温，耐大电流冲击，允许暴露于大气中，寿命长，灵敏度高，对红外和近红外辐射敏感，惰性小，制作工艺比较成熟，成本低。2.缺点斑点不易彻底消除，分辨率偏低，暗电流较大，存在所谓“开花”现象，即显示器上局部的亮点面积，逐渐扩大，以致扩展到整个光栅。因此，使它的应用受到一定的限制，多被用于工业电视、测量电视、电话电视或医疗电视等方面。,14,3.氧化铅靶视像管（Plumbicon）,PbO靶视像管的结构和工作过程都与硅靶视像管类
7、似，不同的是，它的靶是出PbO材料制成的，靶面具有PIN光电二极管的结构性能。,15,特点1)灵敏度较高可达400Alm-1；因本征层电阻率高，能承受强电场，所以所加的反向电压几乎全降落在本征层上。光生载流子在强电场中移动速度很大，渡越时间极短，因此复合率小，光生载流子几乎全都能构成信号电流，故灵敏度高。2)暗电流小低于1nA；p-i结与i-n结的势叠在反偏压下阻挡了多数载流子的注入，暗电流仅限于i层的热生载流子，并且i层的电阻又很大，故暗电流极小。,16,3)光电特性好1。因光生载流子几乎全能达到两极，伏安特性曲线在工作区呈饱和状态，增加靶压不能使信号电流增大，所以光电流正比于靶面照度。4)
8、惰性小三场后残余信号不大于4；PbO靶的光电惰性极小，可不计，主要是放电惰性。因为靶层中电场极强，光生载流子渡越时间极短，允生载流子被PbO中陷阱能级俘获的机会少，从而也就减少了光电流对光照变化的滞后效应。由于PbO管具有以上特点，所以PbO管是目前广播电视和彩色电视中用得较多的一种视像管。,17,三、光电发射式视像管,光电发射式摄像管是利用外光电效应的一类摄像器件。它与光电导式摄像管比较，在结构上最大的不同点是，前者的光电变换和光信息存储是由两部分构成、彼此分离，总称为移像区。而后者这两部分功能全由一个靶来完成。电子枪部分二者基本相同。光电发射式摄像管包括增强型Si靶摄像管和二次电子导电摄像
9、管。,18,1.增强型Si靶摄像管,SIT管可使硅靶的电子增益达到2000左右，其灵敏度比硅靶摄像管的灵敏度高出两个数量级。主要应用于微光摄像，可摄取10-5lx以下照度的景物。,19,2.二次电子导电摄像管（SEC摄像管）,二次电子导电摄像管简称SEC摄像管。它也是增强型摄像管，其结构与增强型硅靶摄像管类似，主要区别是靶的材料不同。SEC管的靶材一般由Kcl构成。存储性能好是SEC管突出的特点由于Kcl的电阻率大于1016cm，暗电流小于0.1A，因此信息电荷可在靶上长时间存储而不致泄漏，摄像管曝光数分钟后，仍可保持原清晰度。甚至24小时后仍可扫描读出信号。利用这一特点，在摄取相对静止的弱亮度对象时，可通过长时间连续曝光，积累信号，然后再用慢电子扫描或间歇扫描读出，可得到较高信噪比的图像。多被用于天文学、原子核物理、医疗和安全检查等方面。,
