第八章图像信息的光电变换.ppt

第8章 图像信息的光电变换 1、图像传感器的分类 2、光电成像原理 3、真空成像器件——视像管 3、真空成像器件——视像管 电子枪由阴极、加速电极、聚焦电极等构成，作用是产生和形成扫描电子束。 阴极由灯丝构成，灯丝加热后发射电子，通常处于零电位。 3、真空成像器件——视像管 光电导靶作为摄像管的光电转换元件，被安置在入射窗的内表面。 靶网的作用是使靶前形成均匀电场，因而电子束在整个靶面上都垂直上靶。 * * 完成图像信息光电变换的功能器件称为光电图像传感器。 1、图像传感器的分类 2、光电成像原理 3、真空成像器件 4、固体成像器件 景物 光学成像系统 光电变换系统 图像分割 同步扫描与编码 视频信号 信号传送 同步扫描与解码 视频调整与彩色合成 再现图像 摄像机系统 监视器或电视接收机系统 视象管是利用内光电效应原理将光学图像转变为电信 号的一类摄像管的统称。 视象管由靶和电子枪两大部分组成。其内部结构除靶 材料不同外，其余均相同。 信号板（SnO2):具有较高的光透过率和电导率。 玻璃板 光敏层 3、真空成像器件——视像管 3、真空成像器件——视像管 氧化铅摄像管 3、真空成像器件——视像管 氧化铅摄像管 当电子束沿水平方向在靶上一行一行地 扫描时，相当于将靶面分解成许许多多彼此 独立的靶单元，也就是像素单元。每个靶单 元等效于一个光敏电阻R和一个电容C的并 联。当电子束扫描到一个靶单元时，相当于 将这一单元与电子枪的阴极接通，于是，信 号板、靶单元、阴极、靶电源及负载电阻就 构成了一个闭合回路。 3、真空成像器件——视像管 氧化铅摄像管 对应于图像上的亮点，靶单元的等效电阻 小，电子束扫描此单元时，在回路中产生的电流 大，在负载RL上产生的压降就大，输出电压就 小；反之，对应于图像上的暗点，输出电压就 大。这样一来，输出信号电压的变化完全反映了 图像亮暗的变化，这一信号就称为图像信号。这 样就完成了将电子图像转换成电信号的过程。 4、固体摄像器件——电荷耦合器件 CCD的发明者George Smith和Willard Boyle 4、固体摄像器件——电荷耦合器件 CCD（Charge Coupled Devices电荷耦合器件） CCD图像传感器有两类： 表面沟道CCD器件（SCCD）； 体沟道或埋沟道CCD器件（BCCD）。 4、固体摄像器件——电荷耦合器件 P型（或n型）硅单晶 二氧化硅 输入 栅 栅 输出 4、固体摄像器件——电荷耦合器件 电荷是如何存储的？ 电荷如何传输（电荷耦合）？ 信号电荷是怎样注入和输出的？ 4、固体摄像器件——电荷耦合器件 (1)电荷的存储 CCD栅极电压 变化对耗尽层的影响 4、固体摄像器件——电荷耦合器件 (1)电荷的存储 表面势与栅极电 压 的关系曲线 4、固体摄像器件——电荷耦合器件 (1)电荷的存储 表面势与反型层电 荷密度的关系曲线 4、固体摄像器件——电荷耦合器件 (1)电荷的存储 势阱深度随外加电压和反型层电荷密度的变化 外加在栅极上的电压越高，表面势越高势阱深度越深；若外加电压一定，势阱深度随势阱中电荷量的增加而线性下降。 4、固体摄像器件——电荷耦合器件 (2) 电荷耦合（电荷包转移） * *