光電轉(zhuǎn)換原理

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1、光電轉(zhuǎn)換原理　　在電視系統(tǒng)中，光電轉(zhuǎn)換是由發(fā)送端的攝像管來完成。其工作原理與所使用的攝像材料有關(guān)。攝像材料可分為兩大類，即攝像管和CCD器件?！　　　　駭z像管的光電轉(zhuǎn)換原理　　攝像管主要利用了光電靶的光電效應原理和電子束的掃描來實現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換。常用的攝像管有光電導攝像管，其結(jié)構(gòu)如圖1（a）攝像管的結(jié)構(gòu)示意圖所示。這是一種電真空器件，在其圓柱形玻璃外殼內(nèi)主要包含了光電靶和電子槍兩個部分；在玻璃外殼外部有偏轉(zhuǎn)線圈、聚焦線圈和校正線圈?！　　　　　　　D1攝像管的結(jié)構(gòu)示意圖　　電子槍的作用是產(chǎn)生一束聚焦很細的電子束，射向光電靶，在外加偏轉(zhuǎn)磁場的作用下掃描光電靶上的電圖像，形成圖像信號

2、電流輸出。電子槍由罩在真空玻璃管內(nèi)的燈絲、陰極、控制柵極、加速極、聚焦極、網(wǎng)電極等組成?！　」怆姲械淖饔檬菍⒐鈱W圖像變成電子圖像，然后通過電子束的掃描變成電信號。光電靶的結(jié)構(gòu)如圖1(b)光電靶結(jié)構(gòu)所示。光電靶可由三硫化二銻(Sb2S3)或氧化鉛(PbO)等光敏材料組成，其特性是在無光照時具有極高的電阻率，受光照以后電阻率會下降，而且電阻率的變化與光通量成正比。于是，當被攝的光學景物成像于光電靶上時，由于光學圖像各部分的亮度不同，靶面上各處的電阻率也不同，圖像亮處電阻小，圖像暗處電阻大，這樣就在靶面上形成了一幅與被攝光學圖像明暗分布相對應的電阻大小的分布圖案，即電子圖像?！　」?/p>

3、外的聚焦線圈用來對電子束進行聚焦，使電子束不致沿徑向分散，從而保證攝像管有較高的分解力。偏轉(zhuǎn)線圈有兩對，分別用來產(chǎn)生水平偏轉(zhuǎn)磁場和垂直偏轉(zhuǎn)磁場，使管內(nèi)的電子束在前進過程中實現(xiàn)水平和垂直方向的掃描。校正線圈的作用是將電子束校正到沿管軸方向運動?！　z像管進行光電轉(zhuǎn)換的基本工作原理如圖1(c)電子束掃描光電靶示意圖所示。當電子束沿水平方向在靶上一行一行地掃描時，相當于將靶面分解成許許多多彼此獨立的靶單元，也就是像素單元。每個靶單元等效于一個光敏電阻R和一個電容C的并聯(lián)。當電子束掃描到一個靶單元時，相當于將這一單元與電子槍的陰極接通，于是，信號板、靶單元、陰極、靶電源及負載電阻就構(gòu)

4、成了一個閉合回路。攝像時，外界的光學景物通過攝像機的光學鏡頭成像于光電靶上，形成一幅電子圖像。當電子束按一定順序在靶面上掃描時，就會輪流接通各個靶單元，形成閉合回路。于是，對應于圖像上的亮點，靶單元的等效電阻小，電子束掃描此單元時，在回路中產(chǎn)生的電流大，在負載RL上產(chǎn)生的壓降就大，輸出電壓就?。环粗?，對應于圖像上的暗點，靶單元的等效電阻大，電子束掃描此單元時，在回路中產(chǎn)生的電流小，在負載RL上產(chǎn)生的壓降就小，輸出電壓就大。這樣一來，輸出信號電壓的變化完全反映了圖像亮暗的變化，這一信號就稱為圖像信號。這樣就完成了將電子圖像轉(zhuǎn)換成電信號的過程?！　　　　馛CD的光電轉(zhuǎn)換原理　　目

5、前專業(yè)電視攝像機已都采用CCD攝像器件。其主要特性參數(shù)有：靈敏度、光譜特性、光電變換特性、分解力、惰性、信雜比、抗灼傷能力、工作壽命、耗電、可靠性等?！　　CD是”電荷耦合器件”的縮寫。它是以電荷的多少代表圖像信號的亮暗、以時鐘信號控制代替電子束掃描實現(xiàn)圖像信號的攝取、變換和輸出的。(語音導學)　　　　當MOS結(jié)構(gòu)金屬電極加上正電壓（稱為柵壓）時，圖中在P型半導體內(nèi)部空穴被排斥，在絕緣層界面下形成一個空間電荷區(qū)（耗盡層）。隨著增高，耗盡層深度增加，半導體內(nèi)電子勢能變低，電子有向電子勢能低處移動的特點，因此耗盡層對電子象一個陷阱一樣，稱之為電子勢阱。電子勢阱可以用來存放電子，

6、電子電荷是通過光注入或電注入方式注入的外來信號電荷。電荷量大小由外來信號決定，與柵壓無關(guān)。勢阱內(nèi)存儲的電子電荷通常稱為電荷包。其特點是：增加，勢阱變深；減小，勢阱變淺，勢阱中的電子有向勢阱深處移動的特點?！　　馛CD工作原理　　CCD攝像器件的工作原理可簡單概括如下：在CCD攝像器件的感光面上，分布有幾十萬甚至幾百萬個獨立的鋁電極，各自對應一個像素和勢阱。攝像時，外界的光學景物通過攝像機的光學鏡頭成像于CCD的感光面上，使CCD內(nèi)部產(chǎn)生電子－空穴對。其中，少數(shù)載流子被電場吸引到勢阱中，形成電荷包。電荷包中電荷的數(shù)量與該處的光照強度成正比，這樣就把景物的亮暗變成了電荷包中的電荷

7、多少，也就是將光學圖像變成了由電荷包中電荷的多少來描述的電子圖像，完成了光像到電像的轉(zhuǎn)換。隨后，在外加時鐘脈沖的驅(qū)動下，各個勢阱中的電荷包按一定順序從CCD中轉(zhuǎn)移出去，形成圖像信號輸出到外電路。