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彩色摄像机原理

来源:开云棋牌    发布时间:2025-01-11 14:21:22

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  形成原因: 透镜对复色光中不同波长的单色光的折射率 不同,波长较短的折射率大,波长较长的折 射率小,因此光经透镜后将会聚在不同的位 置,即产生了像差,这种像差称为色差,又称为色像差。

  (四)球差和色差的补偿 凹透镜对边缘光线和复色光中的蓝光折射较大, 因此,只要凹透镜与凸透镜适当地的组合,即可消 除球差和色差。

  近摄距离:当物距S减小到低于某一最小值时,超 出镜头的调节范围,像面无法落在成像器件上, 这上最小物距S值称为近摄距离。

  后截距:镜头最后一个透镜表面到成像面的距离称 为后截距。后截距要足够长。

  因此,要使一段光谱范围的谱色光完全透射 或完全反射,只需选择厚度不同的若干层色膜, 用多层的复杂镀膜技术镀在玻璃上,就能实现。

  分光特性随光的入射角的变化,即光程差不 同而偏移,使重现图像的色调也发生明显的变化,引 起“色渐变”,在重现图像上引起整个图象中

  同学们请思考:对于同样的焦距成像尺寸(靶面大小) 与视场角的关系?实际效果如何?

  照度:被照物体表面的明亮程度,即光线入射到 某一表面单位面积的光通量。单位:勒克斯(lx) 1lx=1lm/m^2

  1.当物距S为常数、透镜的孔径不变时,进入透镜的光通量 将不变,根据m=f /s知,焦距越长,像的面积越大,故 像面的照度越小。

  色温:当光源所发射的光的颜色与绝对黑体在某一温 度下辐射的光的颜色相同时,则绝对黑体的这个温度 就被称之为该光源的色温。单位:开尔文(K)。

  色温实际是指光源的光谱成分,而光谱成分又主 要是看光源中短波光线与长波光线的比例。如果光谱 成分中短波光线所占的比例大于长波光线,则色温就 高;反之,色温就低。

  聚焦(按像素移位),光谱响应 宽,功耗低,可集成处理电路。 有电荷耦合 (CCD)和CMOS摄像 器件,它是发展方向。

  真空器件,最重要的包含光电靶和电子枪两大部分,另外管外 套有偏转、聚焦和校正线圈。其剖面原理图如图

  (2)灯丝加热至2000K时,发出大量电子,在控制栅(- 50V)和加速极(+300V)之间形成一个会聚点(X点), 电子穿过X点后又散发开,其数量大小由控制栅极的电位大 小决定。

  ➢ 按摄像器件分类: 1.真空管摄像机;(采用电子扫描方式,主要有 氧化铅和硒砷碲两种)。 2.固体摄像机;(采用固体扫描读取电荷,最 成熟的 是CCD摄像机)

  价格较高,但图像质量好,大多数都用在广播和专业领域。) 2.二管(片)摄像机;(产量愈来愈小) 3.单管(片)摄像机。(结构相对比较简单,体积小,

  按用途分类: 1. 广播用摄像机;(技术指标高,图像质量好,价格昂贵。) 2. 专业摄像机;(体积小,重量轻,价格实惠公道。) 3. 家用摄像机;(小巧、灵活,价格低,摄录一体。) 4. 特殊用途摄像机。(航天探测、商业监视、图像通讯等领域)

  ➢ 彩色摄像机的分类与组成 ➢ 摄像机的光学系统 ➢ 摄像管 ➢ 固体摄像器件 ➢ 视频信号的放大和处理 ➢ 单管彩色摄像机 ➢ 三片式CCD彩色摄像机 ➢ 单片CCD彩色摄像机 ➢ 彩色摄像机的自动检验测试控制 ➢ 彩色摄像机性能指标和调整及使用

  光线在介质中所走的路程与介质折射率 的乘积称为光程。 1、光程差为入射光某一波长的整数倍时, 两路反射光之间的相位差为0,此时分色 膜上反射光最强。即:

  2、光程差为入射光某一波长的 半波长的奇数倍时,两路反射光之 间的相位差为1800,此时光线全部 透过分色膜。即: δ=mλ/2(m=1,3,5,7···)

  (五)几何畸变的补偿 将光阑放在两个透镜中间,第一个透镜引起的枕形畸变就可 被第二个透镜引起的桶形畸变抵消。

  (3)为使电子束能在靶面上再次聚成一点,必须对电子束 进行第二次聚焦。聚焦电极(第一阳极、第二阳极)使发射 出的电子束会聚成细束,起辅助聚焦的作用。

  (4)聚焦线圈能起主聚焦作用,使电子束按螺旋形轨迹前 进,从而使电子束聚焦于靶上的一小点。聚焦线圈有充足 的长度。以便保证聚焦磁力线和靶面垂直,有利于电子束垂 直上靶。

  2.透光率与光谱特性 光路中放入镜头时,光度I与没有镜头光度I0之比的百分数

  色温滤色片:利用它们的光谱响应特性来补偿因光 源色温不同引起的光谱特性变化。

  中性滤色片:减弱进入光学系统的光强度,即光通 量,而不改变光谱特性,以达到一定艺术效果。通 常有100%、25%、10%、1.5%等几种,而光谱特 性要求在400nm~720nm的波长之间保持平直。

  (5)靶面电压低于网电极电压,在靶前形成一个均匀的减 速电场,有利于电子束垂直上靶,提高摄象管的清晰度,这 种方式称为慢电子扫描。

  氧化铅管摄像机常用作广播级摄像机,其图像质量好, 灵敏度较高,暗电流最小.光电转换线性好。硒砷蹄管摄像 机常用作业务级摄像机,价格较低,图像质量和性能接近 氧化铅管摄像机。

  2.便携式摄像机;(供外拍用,最重要的包含 EFP、ENG和家用摄像机) 3.监视用摄像机。

  (三)视场角与焦距的关系 视场角(即拍摄范围)是由镜头系统主平面与光轴交点

  当摄像器件的成像尺寸(H2)确定后,则视场角就只与 焦距有关:镜头焦距越短,视场角越大,所拍的景物范围越 大,相当于拍摄全景;反之当镜头的焦距越长,则视角越 小,看到的景物越小,相当于拍特写。

  一般摄像机的光学系统由变焦距镜头、中性滤色片、 色温滤色片和分色系统等组成。

  形成原因: 单色光束通过透镜或球面 镜的不同“环带”造成的 像点不会在同一位置上。

  三管/片式彩色摄像机: 彩色光经具有分光光谱特性的分色棱镜分别形成红、绿、蓝

  三个基色,三个摄像器件分别摄取相应通路上的光谱形成基色图像。 单管/片式彩色摄像机:

  利用光学滤色条对所拍摄的影像图像进行光学编码,经过 解调电路分离出红、绿、蓝三个基色图像信号。

  2.像面的照度与镜头的孔径有关,孔径大的镜头透光能力强, 像面照度大;反之,透光能力弱,则像面的照度小。

  D称为入射光瞳 D/f 称为透镜的相对孔径 F=f/D 光圈指数 F值愈小,光圈越大,透光能力越大。

  景深:在聚焦成像面前后能记录得“较为清晰”的被射景物 的“空间深度”(纵深 距离)的范围称为景深。 焦深:在焦点前后各有一个容许弥散圆,这两个弥散圆之间的 距离就叫焦深 。

  (六)变焦距镜头 变焦镜头是一种能任意改变焦距而成象面位置固定不变的镜 头。 变焦镜头是由许多单透镜所组成。

  相乘的形式,如14×9,第一个数 字表示变焦比,第二数字表示最短 焦距; 变焦距镜头有时用如1:6(或6×)表示。

  (a)三板式的棱镜分光 (b)二板式的二向色棱镜分光 (c)单板式的方格图案滤色片分光

  (二)、分色棱镜 图所示的分色棱镜由(A)、(B) 和(C)三部分粘合组成,其中在Mr 和Mb面上分别蒸涂上不同厚度的干涉 薄膜。 当光线F投射到Mr面上时,把红光R 反射出来而让其它光透过。反射出来的 红光投射到界面(1)上,因入射角较大, 超过临界角而发生全反射,于是R光经Fr 射入R摄象管。透过Mr面上光到达Fb面时能把蓝光B反射出来 而让余下的G光透过,反射出来的B光在界面(2)上全反射后 穿过Fb而到达B摄象管。透过的G光经(C)部分穿过Fg到达 G摄象管。R、G、B三路的光程应严格一致。Fr、Fb、Fg (谱带校正滤色片)来进一步校正。

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