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微光電視
鎖定
- 中文名
- 微光電視
- 核心部件
- 微光電視攝像器件
微光電視結構及工作原理
微光電視主要包括攝像的光學物鏡、像增強器和攝像管組合的攝像和接收顯示裝置。微光攝像機把空間二維微弱光學圖像轉換成適用的視頻信號。其轉換過程包括:光學物鏡靶被攝景物聚焦在攝像管的光電陰極上;發射的光電子圖像轉移到特製的一個像靶上;像靶則將此圖像轉變為像靶另一面上的電位圖像;然後被電子槍的細電子束掃描,形成視頻信號。圖像可通過屏幕直接顯示。
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微光電視核心部件
微光電視的核心部件是微光電視攝像器件,它有電真空攝像器件和固態攝像器件兩類。
微光電視電真空微光攝像器件
微光電視電子轟擊硅靶攝像管
它是在硅靶攝像管的基礎上發明的,其結構原理如圖1-1所示。它將硅靶作為二次電子增益靶,並增加可電子光學移像部分與光電陰極。當光電陰極受光照時,發射出的光電子在移像區電場的作用下以高速度轟擊靶面,在靶中產生大量的電子—空穴對,實現了光學圖像向硅靶轉移,硅靶將此圖像轉變為靶另一面上的電位分佈圖像,經電子槍細電子束掃描形成視頻信號。
EBS攝像管具有高增益、低滯後,並在強光照射下具有低暈光的能力。此外,結構簡單、價格低廉。如在EBS攝像管上耦合一像增強管可在極低微光條件下工作。
微光電視二次電子電導攝像管
SEC攝像管也是增強型攝像管,其結構與EBS攝像管類似,主要區別在於靶結構不同,用SEC靶代替了硅靶。SEC靶採用低密度的二次電子發射性能良好的材料,其結構如圖1-2所示。
SEC靶的工作原理是:光電陰極發射的光電子經過移像部分幾千伏高壓加速,以極高的速度撞擊靶面並穿透鋁膜轟擊KCI層,產生大量的二次電子,二次電子在靶內電場作用下向信號電極運動,形成二次電子傳導電流,在KCI層內留下大量的正電荷,其中一小部分被二次電子複合而損失,而大部分會在一幀時間內連續積累,從而在掃描面形成與被攝景物光學圖像對應的正電荷密度分佈圖像,經由電子束掃描取出,形成視頻信號。它具有靈敏度高和長時間積累微弱信號的特點。同樣它與一像增強器耦合的IEBS可在極低的微光條件下工作。
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微光電視固態微光攝像器件
鑑於一般的CCD攝像只能在景物照度1lx以上才能工作,光線較強,信號遠大於噪聲,易於攝出清晰的圖像。但在微光條件下,景物對比度和清晰度極差,這就對CCD攝像機性能和噪聲提出了更高的要求。20世紀80年代CCD固態微光攝像器件獲得了迅速的發展,目前市場上已有
lx,水平分辨力大於700TV線,動態範圍為4000:1的微光攝像機。
微光攝像技術實質是微光(夜視)望遠鏡和光路分開,在物鏡與目鏡(或顯示器)之間放置一個像增強器。通過能量轉換和信號處理後,在輸出端變換成具有適當亮度、對比度和清晰度可見的目標圖像。目前微光CCD攝像器件主要有以下兩種。
1、增強型CCD(ICCD)
2、電子轟擊CCD(EBCCD)
它是將CCD攝像器件直接集成到攝像管中,取代輸出熒光屏作為攝像器的陽極,在陰極與CCD陽極間有很高的電壓。其工作原理是:當入射光子打在光電陰極上,光子轉換為光電子,光電子被加速並聚焦在面陣CCD上,通常採用背面轟擊CCD的靈敏面,在光敏元中產生許多二次電子並以電荷包形式收集在CCD勢阱中,積分結束後電荷包轉移到移位寄存器輸出。其結構原理如圖1-4所示。
其中,1為光學像;2為電子像;3為光電陰極;4為基本反射鏡。
為了獲得高分辨力、高探測效率和高穩定性,EBCCD需要減薄,通常的厚度為8um~12um,應小於電子在硅中的擴散長度。整個光敏面上的不均勻性應小於10%。減薄與背面處理是EBCCD的兩個關鍵技術。
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