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       前面介紹的光輻射信息探測(cè)器件是一類(lèi)單元器件，主要用于對(duì)“點(diǎn)源”的探測(cè)。本章介紹的光圖像信息探測(cè)器件，即光電成像器件'（也稱攝像器件或圖像傳感器），是一類(lèi)能輸出圖像信息的陣列器件，主要用于對(duì)“面源”的探測(cè)。

光電成像器件的類(lèi)型

光電成像器件從成像原理上，可分為掃描型與非掃描型兩類(lèi)；從人的觀察應(yīng)用上，又可分為直視型與非直視型兩類(lèi)，如圖4-1所示。

圖   4-1       光電成像器件的類(lèi)型

1.直視型光電成像器件

       直視型（即非掃描型）光電成像器件可直接顯示輸出供人觀察的圖像，因而也稱為像管。它基于光電發(fā)射效應(yīng)，由光電陰極（像敏面）、電子透鏡和熒光屏（顯像面）等三部分構(gòu)成。這種器件完成光學(xué)圖像的光譜變換（即將不可見(jiàn)圖像變?yōu)榭梢?jiàn)圖像的變像管）或使圖像亮度增強(qiáng)的變換（即像增強(qiáng)管）。直視型光電成像器件可拓展人的視覺(jué)光譜范圍和視覺(jué)靈敏度，但它只是實(shí)時(shí)實(shí)地的圖像觀察模式，而無(wú)法對(duì)圖像進(jìn)行存儲(chǔ)和傳輸，因而不能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程觀察。

2.非直視型光電成像器件

       非直視型（即掃描型）光電成像器件又稱為攝像器件。這種器件通過(guò)電子束掃描或固體自掃描等方式，將被攝景物經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)成像在器件的光敏面（或靶面）上的二維圖像轉(zhuǎn)變?yōu)橐痪S時(shí)序信號(hào)輸出來(lái)。這種輸出不能直接觀察到圖像，因而是一種非直視型光電成像器件。這種運(yùn)載圖像信息的一維時(shí)序信號(hào)就稱為視頻信號(hào)，如將這種視頻信號(hào)送入監(jiān)視器，控制顯像管的電子槍的強(qiáng)度，顯像管的電子槍與攝像器件作同步掃描，可將攝像器件所攝取的圖像顯示出來(lái)。顯然，這種非直視型光電成像器件能對(duì)圖像進(jìn)行存儲(chǔ)和傳輸，并能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程觀察。

       作為攝像機(jī)的成像器件是真空攝像管和固體攝像器件。真空攝像管過(guò)去使用最多的是氧化鉛（PbO）靶光導(dǎo)攝像管和硅靶光導(dǎo)攝像管。由于固體攝像器件的出現(xiàn)，以無(wú)可比擬的優(yōu)點(diǎn)淘汰了真空管攝像器件，因而本書(shū)不再介紹。目前，主要應(yīng)用的是固體攝像器件。

       大多數(shù)固體攝像器件均屬于電荷傳送器件CTD,如電荷耦合器件（ChargeCoupledDevice,CCD）、電荷注入器件CID、電荷引動(dòng)器件CPD及自掃描光電二極管陣列SSPA。另有一類(lèi)主要是大有發(fā)展前途的CMOS攝像器件，以前單獨(dú)介紹的新型的LBCAST圖像傳感器也應(yīng)歸納其中，還有接觸式CIS線列。

電視掃描方式及制式 1.電視掃描方式

       為使大家容易理解，這里仍以大家所熟悉的CRT掃描方式為例來(lái)說(shuō)明。電視圖像的監(jiān)視器與電視接收機(jī)的顯示部分的原理是相同的，它們都是應(yīng)用熒光物質(zhì)的電光轉(zhuǎn)換特性來(lái)顯示圖像的。電視圖像掃描分為逐行掃描與隔行掃描兩種方式，通過(guò)這兩種掃描方式攝像機(jī)將景物圖像分解成為一維視頻信號(hào)，圖像顯示器將一維視頻信號(hào)合成電視圖像，而且攝像機(jī)與圖像顯示器必須釆用同一種掃描方式。

       顯像管的電子槍裝有水平和垂直兩個(gè)方向的偏轉(zhuǎn)線圈，線圈中分別流過(guò)如圖4-2所示的鋸齒波電流，電子束在偏轉(zhuǎn)線圈形成的磁場(chǎng)作用下同時(shí)進(jìn)行水平方向和垂直方向的偏轉(zhuǎn)，完成對(duì)顯像管熒光屏的掃描。 

圖4-2        逐行掃描電流波形

       在行、場(chǎng)掃描電流的同時(shí)作用下，電子束受水平*'偏轉(zhuǎn)力和垂直偏轉(zhuǎn)力的合力作用進(jìn)行掃描。由于電子束在水平方向的運(yùn)動(dòng)速度遠(yuǎn)大于垂直方向的運(yùn)動(dòng)速度，因而在屏幕上電子束的運(yùn)動(dòng)軌跡（一條條的光柵）為如圖4-3所示的稍微傾斜的水平直線。圖4-3即逐行掃描，圖中一場(chǎng)只有7行水平光柵，因此光柵的水平度很差。當(dāng)一場(chǎng)中很多行時(shí)（如幾百行），行掃描的水平度將很高，即一場(chǎng)圖像由很多掃描光柵構(gòu)成。無(wú)論是行掃描的掃描逆程，還是場(chǎng)掃描逆程都不希望電子束使熒光屏發(fā)光，即在回掃時(shí)不讓熒光屏發(fā)光，這就需要加入行消隱與場(chǎng)消隱脈沖，使電子束在行逆程與場(chǎng)逆程期間截止。實(shí)際上，行消隱脈沖的寬度稍大于行逆程時(shí)間，場(chǎng)消隱脈沖的寬度也大于場(chǎng)逆程時(shí)間，以確保圖像質(zhì)量。

圖4-3   逐行掃描f方式                             圖4-4   隔行掃描方式