第一讲光电转换与电子扫描

第一讲光电转换与电子扫描第1页，课件共26页，创作于2023年2月图像的分解与重现电子扫描电子偏转原理本节内容简介：第2页，课件共26页，创作于2023年2月教学目的：

1、掌握组成图像的基本单元及活动图像的实现条件；2、了解图像光电互换的基本原理；3、掌握两种扫描方式的基本原理；4、掌握我国电子扫描的标准参数；5、了解电子偏转原理及所用的器件。教学重点：

1、活动图像的实现；2、两种扫描方式的基本原理及扫描参数；3、偏转线圈的组成与偏转原理。教学难点：

1、活动图像的实现；2、隔行扫描的实现过程及偏转原理。第3页，课件共26页，创作于2023年2月1.1图像的分解与重现一、图像的分解1、像素：组成图像明暗相间的光点，是构成图像的基本单元。2、像素与清晰度的关系：单位面积内，像素点越多，图像越清晰。一幅图像有44万个像素。二、图像的重现1、帧处理：把构成一幅图像的所有像素传送一遍。2、活动图像的传送

（1）视觉惰情：当某一强度的光突然照射到人眼时，要经过一个短暂的时间后才会形成稳定的亮度感觉。当光突然消失时，亮度感觉并不立即消失，而有瞬间保留。第4页，课件共26页，创作于2023年2月人眼的视觉暂留时间约为0.1us（2）临界闪烁频率：不会引起人眼闪烁感的最低重复频率。

f0=45.8Hz电影中：24帧/S，每秒再遮挡24次，传送频率为48Hz。

电视中：25帧/S，采用隔行扫描，传送频率为50Hz。（3）顺序传送：

一幅图像的像素按照一定的顺序传送出去，在接收端再按相同的顺序把电信号转换成相应亮度的像素，只要在0.1S内完成一幅图像像素的光电转换，则人眼感觉到的是一幅完整的图像。第5页，课件共26页，创作于2023年2月顺序传送示意图：同步演示1演示2第6页，课件共26页，创作于2023年2月VcRLEVs视频信号三、图像的光电转换景物镜头光电靶电子束电子枪玻璃真空管偏转线圈1、摄像管：将景物反射的光转换成电信号输出。

（1）结构：如下图。第7页，课件共26页，创作于2023年2月（2）主要部件的作用：电子枪：发射电子束，使其轰击光电靶。偏转线圈：产生水平和垂直偏转磁场，以保证电子束扫遍整个光电靶。光电靶：其上有许多靶单元，每个靶单元受光照的强弱其阻值会发生变化。（3）等效原理：

当电子束接触到靶面某单元时，就使阴极、信号板（靶）、负载、电源构成一个回路，如下图所示：第8页，课件共26页，创作于2023年2月i束R靶电子枪RLVcVs图像信号亮暗toVS电视扫描等效原理图：光越强R靶越小i束越大uRL越大Vs越小结论：是负极性视频信号，即光线的强弱与视频信号的电平高低成反比，我国采用负极性视频信号。演示第9页，课件共26页，创作于2023年2月2.显像管：管脚电子枪偏转线圈屏面玻璃荧光粉铝镆把接收机还原之后的视频信号转换成光信号，以再现图像。（1）结构：如下图所示第10页，课件共26页，创作于2023年2月（2）工作过程：VS变化Ugk变化i束变化屏幕亮暗变化还原图像电子枪发射电子束轰击荧光粉发光；电子束受偏转磁场作用扫描荧光屏形成满屏光栅；视频信号加到电子枪的阴极k和栅极g之间，发生如下变化：演示第11页，课件共26页，创作于2023年2月1.2电子扫描一、逐行扫描

1、概念：电子束在荧光屏上一行接一行地扫完整个画面，这种扫描方式称为逐行扫描，如图所示：

A1

2

34

5

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.

.

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nB第12页，课件共26页，创作于2023年2月行扫描：水平方向的扫描

从左到右（行正程：显示图像）

从右到左（行逆程：要消隐）场扫描：垂直方向的扫描

从A到B（场正程：显示图像）

从B到A（场逆程：要消隐）2、扫描过程3、逐行扫描缺点：、

按标准25Hz/s传送图像，图像有闪烁感。如果每秒传送50帧，又会使电视信号所占频带太宽。

第13页，课件共26页，创作于2023年2月二、隔行扫描原理奇数场偶数场1、隔行扫描的原理把一幅图像分解成两场，即由奇数行（1、3、5……）构成的奇数场，由偶数行（2、4、6…..）构成的偶数场，扫描时先扫奇数场，全部奇数行扫完后，再扫偶数场，然后把偶数场相嵌在奇数场中，完成一幅图像的扫描。演示第14页，课件共26页，创作于2023年2月隔行扫描重现图像示意图

（a）奇数场（b）偶数场（c）合成图像第15页，课件共26页，创作于2023年2月

2、隔行扫描的实现条件：一幅图像的总行数z为奇数行。3、扫描行数确定：依据人眼分辨能力确定在570~860行。

我国为625行(PAL)，美国、日本为525行(NTSC)。三、电子扫描参数（PAL制）

1、行扫描参数：

行频fH

：15625Hz(625×25)行周期TH：64μs

行正程时间THS：52μs行逆程时间THR：12μs2、场扫描参数：

场频fV

：50Hz（帧频25Hz）场周期TV：20ms

场正程时间TVS：18.4ms场逆程时间TVR：1.6ms第16页，课件共26页，创作于2023年2月3、行数：

每帧扫描行数：625行每帧显示行数Z：575行

每场扫描行数：312.5行每场显示行数：287.5行4、一幅图像的像素数：X57534屏幕总像素=575×(575×4/3)≈44万5、图像信号的最高频率：

(575×4/3)/2=766/2=383(一行内信号变化次数）第17页，课件共26页，创作于2023年2月575×25×383=5.5(1s内的信号变化次数）

则频率为：5.5MHz，PAL制中实际取6MHz。四、电子偏转原理1、概念：利用电子束在电场或磁场中受力的作用而改变运动方向的效应，称为静电偏转或磁偏转。

2、目的：是保证电子扫描重现光栅的重要措施。3、偏转线圈：（以黑白电视为例）第18页，课件共26页，创作于2023年2月行偏转线圈：呈喇叭形，分上下两个绕组。行偏转线圈场偏转线圈接

线

柱磁环中心位置调节器场偏转线圈：呈环形，分上下两个绕组。磁环：提高场偏转线圈的磁感应强度。中心位置调节器：调整光栅的中心位置。*行偏转线圈的直流阻值约为几欧，场偏转线圈的直流阻值约为十几欧。第19页，课件共26页，创作于2023年2月彩电偏转线圈实物图第20页，课件共26页，创作于2023年2月4、偏转原理t0t1t2t3t4t5it3t2t4t1(t5)中点安培定则：判定磁场方向

左手定则：判定电子运动方向行锯齿波电流电子偏转方向电子束流方向

与电流方向相反电子枪B（1）行偏转原理第21页，课件共26页，创作于2023年2月（2）场偏转原理：在场偏转线圈中通入50Hz锯齿波电流。t0t1t2t3t4t5it3t2t4t1

(t5)中点只有同时加入行、场电流，电子束同时作水平和垂直运动，才会形成光栅注意：若只有行电流，则屏幕呈水平亮线。

注意：只有场电流，屏幕呈垂直一条亮线第22页，课件共26页，创作于2023年2月5、光栅的几何失真桶形失真枕形失真平行四边形失真（1）磁场不均匀造成的失真：

第23页，课件共26页，创作于2023年2月（a）线性良好的扫描电流及对应的图像

iH/iVot（2）扫描电流引起。（b）行扫描电流非线性及对应的图像

iHot（c）场扫描电流非线性及对应的图像

iVto①扫描电流正程非线性变化。第24页，课件共26页，创作于2023年2月（a）行扫描电流幅度不足②扫描电流幅度不足引起的失真（b）场扫描电流幅度不足第25页，课件共26页，创作于2023年