1． 光电转换原理
光电转换是靠摄像管来完成的，其结构如图1-4所示：
图1-4 光电导摄像管
⑴ 组成
① 电子 灯丝 用来加热阴极
阴极 发射电子
栅极 控制电子流的大小
（第一阳极） 加速极（A1），加有300V电压
（第二阳极） 聚焦极（A2）加有0-300V 的电压
网电极与A2 连在一起，在靶前形成均匀减速电场，
从而使电子束在靶面能均匀垂直上靶。
② 光敏靶
光敏靶是由几层不同的半导体材料构成的，其厚度只有10-20µm。
朝向景物的一侧是信号板也叫信号电极， 它是喷涂在玻璃上的一层透明 金属导电层，在信号板的另一侧，则蒸镀了一层具有内光电效应的光敏半
导体材料。该材料在光的照射下电导率增加（即电阻减少），被摄景物各部
分亮度不同，靶面上各部分的电导率相应变化，与较亮像素对应的靶单元 电阻较小，而且各靶单元相互绝缘。于是图像上的不同亮度就变成了靶面 上各单元的不同电导率（即电阻）。
⑵ 工作过程
当摄像管加上正常的工作电压时，阴极便向外发射电子，并在加速极和
聚焦电场的作用下，形成很细的一束电子流射向靶面，如图1-5 所示。
当电子束射向靶面某点时，便把该点对应的等效电阻R接入信号检，并
与负载电阻 RL、电源 E 构成一个回路。如下图，于是回路便有电流产生，
即I=E/（RL +R1） ）
当对应的像素发生变化时，R 便发生变化，于是 I 也发生变化。I 流过
负载 RL 时，在 RL 两端形成变化的电压 VRL，由于这个电压反应了对应像
素亮度随时间的变化，因而便为图像信号。
当在偏转磁场的作用下，电子束按照从左到右，从上到下的规律扫描靶
面上各像素点时，便把按平面分布的各个像素的亮度依次转换成按时间顺
序传送的电信号，实现了图像的分解与光电转换。
图1-5 光电转换原理示意图
⑶ 图像信号的极性
① 正极性。被摄景物上的像素越亮，对应的信号电平越高，称正极性。 自制锅盖天线
② 负极性。被摄景物上的像素越亮，对应的信号电平越低，称负极性。
2． 电光转换原理
电光转换是靠显像管来完成的。其结构如下图1-6所示。
图1-6显像管结构示意图
⑴ 结构
① 电子
灯丝 阴极 栅极 加速极（第一阳极） 二、四阳极（高
压阳极） 聚焦极（第三阳极）
② 玻璃外壳
A 管颈（内装电子）
B 玻璃锥体：将幕面玻璃与管颈连接起来，内外层均涂有石墨层，它主 燃煤烤箱
要有三个作用：
第一是内壁石墨层与高压极连接，形成等电位空间，以保证电子束高速
运动；
第二是外壁石墨层接地， 与内壁石墨层一起形成一个500—1000PF的电
容，作滤波用；
第三是内石墨层的黑，可充分吸收管内的杂散光，提高对比度。
C 荧光屏：是显像管的发光面，电光转换是由它来完成的。
在荧光屏内侧涂有荧光粉，当电子束轰击荧光粉时，荧光粉发光，电子
束电流越强，发光越亮，从而完成电光转换。
内孔撑圆涨紧夹具
d 铝背:显像管虽抽了真空，但仍残留有气体离子。另外，从阴极也会
发射一定离子，离子质量比电子大几千倍，只能在偏转磁场作用下作少量
偏转，因此会固定轰击屏幕中心部分，使荧光粉老化形成暗区。蒸镀铝背
可避免这种现象。因为离子速度慢、体积大，不能穿过铝背到达荧光屏。 核桃剥壳机
⑵ 工作原理
显像管出现光栅或显示图像是靠在栅极与阴极间施加不同电压， 以控制
阴极电流iＫ的大小而实现的。
当无图像信号输入时，栅阴极间加的是直流负电压，约负十几伏，只要
数值适当，有扫描电流作用下，射向屏幕各点的电子束处处相等（因 iＫ
为一直流电源），因而屏幕上显示的是亮度均匀的光栅。
当有图像信号输入时，栅阴极间在原电流负压的基础上叠加了图像信
号，如图 1-7 所示。为一行电视信号。t1-t2 是消隐信号，电平很高，它
将使iＫ=0，在屏幕上无回扫亮线；t2-t7为行扫描正程时间，出现图像信
号，其中t2-t3、t4-t5、t6-t7的图像信号电平较低，即|-Ugk|值很小，i
Ｋ很大， 这期间屏幕上出现白。 t4-t5、 t6-t7 图像信号电平较高，|-Ugk|
极大，iＫ小，这期间屏幕上出现黑灰，于是屏幕上出现了三白两灰的图
像。
图1-7 显像管显像原理图
3． 光电与电光转换过程中的非线性
⑴ 电视系统对光电、电光转换及传输信道的要求
设发端原景物的亮度为B0，经光电转换、传输信道，再经电光转换后，
重现的亮度为B0，要保证不失真的重现图像必须使Bd与B0成性线关系，
即
Bd=KB0 （ K 为常数 ）
（1-5） 点歌设备
这就要求从摄像（取）到重现的整个电视系统必须是线性的。
① 电视系统存在的非线性
A．摄像管的非线性失真
设摄像管的输出电压为E0，则
E0=K 1 1
0 r B （1-6）
式中K 1 为常数
1 为摄像管的非线性失真系数，一般情况 1 ≤1，目前可
达到 1 ≈1
B．传输信道的非线性失真
设传输信道的输入为E0，输出（即显像管阴极）为Ed，则
Ed=K 2 2
0 r E （1-7）
式中 K 2 为常数
2 为传输系统的非线性失真系数，通过调整电路，可使
2 =1
C．显像管的非线性失真
加到显像管阴极电压为Ed，经电光转换后重现的亮度为Bd，则
Bd= 3 K 3 r
d E （1-8）
式中 3 K 为常数
3 为显像管的非线性失真系数，该值一般为 3 =2-3 间
于是，整个系统的亮度传输特征为：
Bd= 3 K 3 r
d E
= 3 K （K 2 2
0 r E ） 3
= 3 K [K 2 （K 1 1
0 r B ） 2 ] 3
= 3 K ．K 2 3 ．K 1 3 2 ．B0 3 2 1
=K B
0 （1-9）
式中K= 3 K ．K 2 3 ．K 1 3 2 (为常数)
= 1 ． 2 ． 3 (为整个系统非线性失真)
由上式可见:重现图像的亮度与原景物的亮度是非线性关系，这种非线
性关系称为
特性。主要是由显像管的电光转换造成。
②非线性失真对图像的影响
假设传送的是一幅亮度均匀由黑变白的竖条， 其一行的亮度波形是一阶
梯波，如图1-8所示。
A．当
=1 时，
不失真，如图（a）
扣具B．当
>1
产生失真，如图（b），即亮区的对比度加大，亮度层次受到扩张，暗区
的对比度减小，亮度层次受到压缩。
C．当
<1
也产生失真，如图（b），只是产生了相反压缩与扩张。
当上述失真达到一定程度后，重现图像就明显失去了原景物的丰富层
次。
③消除的方法（
校正）
因为电视接收机为广大用户所有，为使接收设备简化，这种
失真的校
正是在电视台的图像信号产生部分进行的。
其校正的方法是在摄像端的视频通道中设置一级非线性放大器， 调正该
放大器的非线性，使整个传输信道的非线性失真系数为：
2 =1/（ 1 . 3 ）（因 1 和 3 是由摄像管和显像管决定的，无法改变所以只
能改变 2 ）
于是
= 1 ． 2 ． 3
= 1 . 3 。1/（ 1 ． 3 ）
=1
即Ed=K E0 =KB0 该式说明重现亮度与原景物的亮度成线性关系。
∵ 1 ≈1、 彩管 3 =2.8
∴ 2 =1/（ 1 . 3 ）=1/2.8=0.36
黑白管 3 =2.3
∴ 2 =1/2.3=0.44
图1-8
特性对亮度的影响图
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