電視攝像機

透鏡光敏靶攝像管光同步機像

SB全電視信號輸出

預(yù)放器信號處理器同步、消隱加入

圖4.1攝像機的基本組成4.1攝像管類型上世紀(jì)三十年代：析像管、光電析像管及正析像管1945年：超正析像管1950年：Vidicon視像管1963年：氧化鉛管近年：硒砷碲管、硅光導(dǎo)管、硒化鎘管和碲化鋅鎘視像管等

4.2光電效應(yīng)

1.外光電效應(yīng)(光電子發(fā)射效應(yīng))某些光敏材料在光線照射下，會有電子從材料中向外逸出，這種現(xiàn)象稱為光電子發(fā)射(逸出的電子稱為光電子)。發(fā)射光電子的電極叫做光電陰極，或簡稱光陰極。光電子從光陰極逸出后，如果附近有高于光陰極電位的電極，且與外電路相通，光電子就會形成光電流，光電流的大小與光通量成正比。單位光通量所產(chǎn)生的光電流稱為光陰極的光電轉(zhuǎn)換靈敏度，其單位為微安/流明。(沒有惰性）

2.內(nèi)光電效應(yīng)當(dāng)光線照射到某些光敏材料(例如：光敏半導(dǎo)體)上時，光敏材料的電導(dǎo)率會增大。電導(dǎo)隨光線而變的現(xiàn)象稱為光電導(dǎo)效應(yīng)，亦稱內(nèi)光電效應(yīng)。光電導(dǎo)現(xiàn)象存在惰性，這種惰性稱為光電導(dǎo)惰性：即信號電流的變化滯后于靶面照度的變化。照度變化越大，惰性顯得越嚴重。

雖然光電導(dǎo)惰性越大，視在量子效率越高，光電轉(zhuǎn)換靈敏度也越高,但是惰性過大以致電導(dǎo)率恢復(fù)的時間超過掃描一幀的幀周期時，對于運動景物將會產(chǎn)生信號混淆，造成重現(xiàn)圖像模糊，出現(xiàn)拖尾等不良后果。在黑暗環(huán)境下未受光線照射時，光敏材料也有一定的電導(dǎo)值，稱為暗電導(dǎo)，與此相應(yīng)的電流稱為暗電流。攝像管的暗電導(dǎo)和暗電流越小越好，并且整個靶面的暗電導(dǎo)應(yīng)當(dāng)均勻，以避免產(chǎn)生“黑斑”效應(yīng)。4.3氧化鉛攝像管

1.氧化鉛攝像管的結(jié)構(gòu)

聚焦線圈偏轉(zhuǎn)線圈電子束聚焦極加速極外電極

靶環(huán)柵極-30V

網(wǎng)電極信號引出端（+50V）

圖4.2氧化鉛攝像管的結(jié)構(gòu)

網(wǎng)電極(200V)(150V)陰極燈絲（6.3V）

面板玻璃

光導(dǎo)層（靶板）2.氧化鉛攝像管的靶面結(jié)構(gòu)靶板

氧化鉛膜入射光入射光

N層P層反射光

I層面板反光暈層

（a）

氧化鉛管靶面（b）圖像光暈的成因（c）反光暈罩

圖4.3氧化鉛攝像管的靶板結(jié)構(gòu)靶環(huán)玻殼3.氧化鉛攝像管的工作原理(信號拾取過程)

R

入射光靶單元等效電路

C

單元靶

RL

視頻信號輸出

E+（靶電源）（a）單元靶示意圖R1

靶單元

C

靶板RN

電子束掃描陰極

CN

圖像信號輸出

RL+E（b）光電導(dǎo)攝像管的等效電路

圖4.4氧化鉛攝像管的工作原理

單元靶內(nèi)側(cè)電位亮單元放電亮單元充電

E

暗單元放電暗單元充電

TetTF（a）單元靶內(nèi)側(cè)的電位變化單元電容上的電位差暗單元放電暗單元充電E

亮單元放電亮單元充電t（b）單元電容上的電位變化

圖4.5一幀周期內(nèi)單元靶內(nèi)側(cè)的電位變化和單元電容上的電位變化

通過有規(guī)律的掃描，靶面上的電子圖像就轉(zhuǎn)變?yōu)殡S時間而變的束電流變化，這就是圖像信息。束電流(充電電流)流過負載電阻RL，在其上產(chǎn)生壓降。對應(yīng)于亮像素流過RL

的電流大，RL

上的壓降也大，RL

與攝像管連接端的電平低，亦即輸出圖像信號的電平低；反之，對應(yīng)于暗像素，輸出圖像信號電平高，所以氧化鉛攝像管輸出的是負極性圖像信號。光照越強，光敏靶單元電導(dǎo)越大，電子束掃描該單元時形成的信號電流越大，于是圖像信號隨光照變化。4.電容性惰性(拾取惰性)電容性惰性是由于電子束上靶速度過小，上靶電子數(shù)太少,或者電子束電流過小，掃描一次不能完全中和掉單元靶上的正電荷，即一次拾取不完信號而形成的。設(shè)單元電容為CN，CN

內(nèi)側(cè)最高正電位+E，掃描一個像素的時間Te，那么通過單元靶的最大電流是：(4.6)用η來表示電子束的中和作用效率，其含意是：(4.7)i0為拾取完信號所需的最大束電流

因此要一次性完全中和單元靶上的正電荷，最大束電流應(yīng)是：(4.8)

惰性的表面形式有兩種：一種表現(xiàn)為光線移開靶面后，輸出電流需經(jīng)一段時間才能衰減到穩(wěn)定的暗電流值，造成屏幕上出現(xiàn)余象(也稱殘象)，或運動物體后面出現(xiàn)的拖尾現(xiàn)象，這稱為衰退惰性；另一種表現(xiàn)為當(dāng)光線突然投射到靶面后，信號電流的建立也需要若干幀的時間，這稱為建立惰性。當(dāng)靶面照度太強或太弱時，電容惰性都比較嚴重，故有低照度惰性與高照度惰性之分。為了消除低照度下的惰性，通常采用加“背景光”的辦法；克服高照度惰性的辦法是采用抗慧尾電子槍。

4.4硒砷碲攝像管(SATICON)

硫化銻層

入射光電子束

硒砷碲層

圖4.6硒砷碲管的靶面結(jié)構(gòu)

氧化錫層4

m4.5攝像機的聚焦與偏轉(zhuǎn)問題

攝像機的聚焦分光聚焦(Opticalfocus)和電聚焦兩類。光聚焦是攝像機將輸入光像經(jīng)透鏡(lens)聚焦作用，使落在攝像管靶面上的光像非常清晰；電聚焦實際分為磁聚焦和靜電聚焦兩種方式，但主要目的相同，將電子槍發(fā)射的電子束聚成最小的截面打到光敏靶上，使之能分解盡可能多的像素。

1.

長磁聚焦原理圖4.7攝像管電子束的長磁聚焦原理

電子從加速小孔M飛射出來后受到的電磁力為：(4.9)

e為電子電量，μ0為真空導(dǎo)磁系數(shù)，α為電子運動方向與磁場間的夾角，VR為電子的徑向速度。此力就是電子做圓周運動的向心力，故：(4.10)圓周半徑：(4.11)

圓周長為:2πr=VRT(4.12)(4.13)當(dāng)H恒定時，T是固定值，與VR無關(guān)。因此由加速極小孔M飛出的所有電子，不論其初速方向如何，它們繞圓一周的時間T都相同。只要這些電子的軸向速度Vz相同，則經(jīng)過同一時間T作了螺旋運動后，各電子必將會聚在同一點N上。

電子束的形狀猶如一個個頭尾相接的紡錘體，相接處就是電子束的節(jié)點。兩個節(jié)點的軸向距離(節(jié)距)L可由下式算出:

(4.14)L與H及Vz有關(guān)。調(diào)整H和Vz改變每節(jié)紡錘體的軸向長度，在攝像管長度一定的情況下，可調(diào)整到電子束正好在節(jié)點處上靶，會聚于靶面上，獲得最良好的聚焦。

2.長磁聚焦下的慢電子束的偏轉(zhuǎn)

攝像管中電子束是同時處在聚焦磁場和偏轉(zhuǎn)磁場中進行偏轉(zhuǎn)的。

Vz

Z方向

AZ'方向

圖4.8在軸向聚焦磁場中的慢電子束偏轉(zhuǎn)

聚焦線圈偏轉(zhuǎn)線圈聚焦磁場HF和偏轉(zhuǎn)磁場HD，相互垂直。合成磁場為H。設(shè)H與HF

成θ角，則:(4.15)在區(qū)間L內(nèi)，電子束一方面進行聚焦，一方面又改變了前進方向，由Z方向轉(zhuǎn)為Z′方向，得到了偏轉(zhuǎn)。偏轉(zhuǎn)距離為：(4.16)可見偏轉(zhuǎn)距離D與偏轉(zhuǎn)磁場HD(偏轉(zhuǎn)電流)成正比。

合成磁場H的大小將隨偏轉(zhuǎn)磁場HD

的變化而變化，為保證電子走出偏轉(zhuǎn)磁場時正好是紡錘體的節(jié)點，要求滿足HF

HD，這樣(4.17)

處在長磁聚焦軸向磁場中的電子束來說，垂直偏轉(zhuǎn)磁場使電子束上下偏轉(zhuǎn)，水平偏轉(zhuǎn)磁場使電子束左右偏轉(zhuǎn)。4.校正線圈由于電子槍安裝工藝的原因，未受偏轉(zhuǎn)的電子束可能與管軸不完全平行，他們會影響聚焦，降低分解力。在管外位于加速極小孔處的四周，設(shè)置兩對互相垂直的矩形小線圈，稱為校正線圈。在兩對線圈中通以直流電流，產(chǎn)生相互垂直的兩個徑向磁場。調(diào)節(jié)兩對線圈中電流的大小和方向，即調(diào)整兩個徑向磁場的合成磁場方向，從而使電子束產(chǎn)生小量的附加偏轉(zhuǎn)，將其運動方向校正到與軸向一致，以保證能垂直上靶。4.電視光學(xué)鏡頭成像原理

設(shè)物質(zhì)1的絕對折射率為N1，物質(zhì)2的絕對折射率N2，N21為物質(zhì)2對物質(zhì)1的相對折射率，光的入射角為α，反射角為β，折射角為γ，則：

物質(zhì)1入射光

反射光

物質(zhì)2

折射光

圖4.9光的反射與折射如果物質(zhì)2是由玻璃構(gòu)成的凸透鏡，則平行的入射光經(jīng)凸透鏡折射作用后會聚在一點，故稱其為會聚透鏡，如圖4.10(a)所示；而凹透鏡能使平行的入射光發(fā)散，稱之為發(fā)散透鏡，如圖4.10(b)所示。電視鏡頭可等效為凸透鏡的會聚透鏡。

會聚凸透鏡發(fā)散凹透鏡

入射光焦點虛焦點（a）（b）

圖4.10會聚透鏡和發(fā)散透鏡(4.18)(4.19)(4.20)

F1C1

F2C2主光軸

副光軸

圖4.11透鏡的焦點,焦平面和主、副光軸焦平面

B

B‘F1F2A'

圖4.12凸透鏡成像原理A

p“

Pp‘白光紅光焦點A′彩色圓

圖4.13球面像差圖4.14透鏡的位置色差

蘭光焦點A單凸透鏡雖能成像，但它可引起球面像差和色差等不良現(xiàn)象。而凹透鏡邊緣部分對光線發(fā)散得更厲害。這樣將凸透鏡與適當(dāng)?shù)陌纪哥R進行組合,可有效地克服球面像差和位置色差現(xiàn)象。

為了更有效地克服單透鏡的一系列像差和色差，常將若干透鏡組成一個鏡頭。它可用一個等效厚透鏡表示，其主點、焦點、焦距等表示方法與單凸透鏡類似，如圖4.15所示。A1

B1F1H1H2F2B'

f'f''A‘

圖4.15等效厚透鏡

前主面后主面

組合透鏡的焦距f由單元透鏡的焦距和相互間的距離決定。例如圖4.16中，由二個單透鏡組成鏡頭，其前、后主點分別為H1、

H2，它的焦距為：(4.21)

FF1F1F2F2ff1f1f2f2（a）兩單元透鏡的組合透鏡（b）組合透鏡的焦距

圖4.16組合透鏡的焦距

d5.變焦距鏡頭和電視攝像鏡頭參數(shù)變焦原理：鏡頭的焦距f隨組合鏡頭和各單透鏡間的距離d的變化而變化作用：像的放大率m隨f的增加而增加，對于同一物體，在熒光屏上顯示的圖像，隨f的增加而增大。

1234

變焦鏡

圖4.17變焦鏡鏡頭的透鏡組調(diào)焦鏡補償鏡移像轉(zhuǎn)接鏡電視攝像機鏡頭的幾個參數(shù)：1)光圈的相對孔徑

Df

圖4.18透鏡有效口徑

光闌圖4.18中會有部分光線被其右側(cè)的光闌擋住。這樣鏡頭實際最大有效孔徑為D，在光學(xué)上稱D為入射光瞳。

為出射光瞳。相對孔徑為有效孔徑與焦距f之比：

(4.22)光學(xué)上，成像面中心亮度B0與D/f的關(guān)系為：(4.23)

2)成像尺寸與視場角成像尺寸一定時鏡頭具有一個固定的視野。通常用視場角2ω來表征鏡頭視野的大小。

AA’fBB’y

圖4.19鏡頭視場角

（4.24）3)景深、焦深和調(diào)焦

A'C'（a）ABCB‘

（b）Mss“OM'

焦深

圖4.20鏡頭的景深與聚焦

L在一定空間范圍

L內(nèi)的物體在成像面上都清晰成像，這一空間范圍

L稱為鏡頭的景深。

光圈越大，景深越??；焦距越小，景深越??；物距越大，景深也越大。物距固定時在焦平面前后仍能清晰成像的范圍稱焦點深度。調(diào)節(jié)焦點位置使得不同距離的景物在成像面保持清晰圖像的過程稱調(diào)焦。

4.6預(yù)放器和視頻信號處理

1.預(yù)放器及其幅頻特性

攝像管

負反饋放大器幅頻特性頻率校正特性低噪聲寬頻帶頻率校正視頻輸出輸入級放大器低阻輸出

f圖4.21預(yù)放器的組成

圖4.22預(yù)放器的幅頻特性

總幅頻輸入回路

K（dB）

特性曲線幅頻特性2.黑斑校正

由于攝像機鏡頭各區(qū)域透光率不一致、分色棱鏡的色漸變現(xiàn)象、攝像管靶面的靈敏度不均勻及掃描電子束在靶面邊緣不能垂直上靶等原因，導(dǎo)致圖像亮度不均勻，出現(xiàn)大面積的陰影和色斑，這種現(xiàn)象稱黑斑效應(yīng)。在彩色攝像機中，無論是哪種類型的黑斑效應(yīng)都會引起圖像彩色的不均勻。

調(diào)制型黑斑(白斑效應(yīng))

黑斑效應(yīng)隨圖像亮度成比例加重，使圖像受到一種附加的調(diào)制，這種黑斑效應(yīng)稱調(diào)制型黑斑，也稱白斑效應(yīng)；對于調(diào)制型黑斑表現(xiàn)為圖像信號受到行、場拋物波的調(diào)制，因此只要用一個適當(dāng)?shù)姆聪驋佄锊ㄈコ艘院诎咝盘?，便可使信號校正。由于攝像管靶面暗電流不均勻和偏置光的不均勻，導(dǎo)致重現(xiàn)圖像暗部亮度不均勻但與圖像亮度無關(guān)，它使圖像信號上疊加了一個不均勻的附加信號，故稱之為疊加型黑斑。對于疊加型黑斑表現(xiàn)為隨著掃描的進行，在圖像信號中疊加了行場鋸齒波。校正的辦法:是產(chǎn)生一個方向相反大小相等的行、場鋸齒波疊加到有黑斑的圖像中去，便可消除圖像上疊加型黑斑疊加型黑斑（a）

＋×

校正為校正為

（a）（b）

圖4.23黑斑校正原理

3.γ校正(GammaCorrection)

只有顯像管重現(xiàn)圖像的亮度Be與攝像端輸入攝像管的原圖像亮度B0成線性關(guān)系，重現(xiàn)圖像與原景象的亮度層次才相符，才能得到逼真的圖像。對于黑白圖象，Be與B0的非線性關(guān)系可能要引起亮度非線性失真。設(shè)Us是攝像管輸出的圖像信號電壓，有：US＝K1B0

1(4.25)B0是被攝景物亮度，K為比例常數(shù)，γ1表示攝像管光電轉(zhuǎn)換特性的非線性關(guān)系失真系數(shù)。到達顯像管上的激勵電壓為Ue

，它可表示為：Ue

=K2Us

2(4.26)

此式代表信號傳輸通道的傳輸特性，K2為比例常數(shù)，γ2為信號通道的γ值，它是可以人為地設(shè)計和調(diào)整的。顯像管的電光轉(zhuǎn)換特性為：

Be=K3Ue

3(4.27)

式中，γ3即顯像管電光轉(zhuǎn)換非線性系數(shù)，其值在2.2～2.8之間。

三者綜合起來有：

(4.28)上式表示整個電視系統(tǒng)總的傳輸特性。如果γ等于1，則重現(xiàn)圖像亮度與原景物亮度成正比，不存在亮度失真或灰度畸變；若γ大于或小于1，那就要產(chǎn)生亮度的非線性夫真。

>1=1>1<1

1

xxxx（a）不同值曲線

（b）

1(c)

1（d）

1

均勻性白擴張（黑壓縮）均勻性白壓縮

圖4.25不同

值的亮度梯級變化情況Be

＝1BeBeBe當(dāng)γ不隨景物亮度變化而變化，則產(chǎn)生的畸變稱為均勻性灰度畸變；但若γ不等于1，且隨景物亮度變化，則將產(chǎn)生非均勻性灰度畸變。為了調(diào)整γ值使之等于1，可在攝像端的視頻通道中設(shè)置一級非線性放大級，稱為γ校正級，其輸出電壓正比輸入電壓的γ2次冪。使

γ2=(4.29)

這樣便可滿足：

γ=(4.30)

4.孔闌校正及輪廓校正水平孔闌校正可用二次微分方法提升高頻分量。

U0=Ui(1+k

2)U0/uI

d2/dt21800放大1

(a)校正電路(b)校正特性

圖4.26二次微分式水平孔闌校正方法

uidt+5校正過程:二次微分(4.31)倒相放大=(4.32)與輸入信號相加(4.33)該電路的傳輸系數(shù):(4.34)根據(jù)孔闌效應(yīng)使圖像輪廓變模糊的現(xiàn)象，可以用提高信號脈沖沿的陡度，甚至使脈沖有少許過沖的方法來提高圖像黑白交界的對比度，從而增強圖像輪廓，提高圖像清晰度感，這種方法叫做輪廓增強或者輪廓校正。它不同于孔闌校正，雖然也提升了高頻信號幅度，但是它的提升特性并不能補償由于孔闌失真而丟失的信息，它對輪廓的增強會有一種不自然的雕塑感，因而校正量不能太大。

延時+

LPF－處理（a）輪廓校正電路

6f(MHZ)（b）校正電路幅頻特性

圖4.27水平輪廓校正原理

幅度(a)水平輪廓不清圖像(b)水平輪廓校正圖像

u2延遲波形

u3LPF波形

u4=u2-u3波形

u5=u2+u4(c)水平輪廓校正波形

圖4.28水平輪廓校正原理及過程

黑條灰條黑條黑條灰條黑條u1水平輪廓失真波形

延時TH延時TH＋÷2－÷2＋

圖4.29垂直輪廓校正電路

u’1

u2

(a)垂直輪廓模糊圖象u’3=(

u1+u2)/2

u4=u’1-u’3

u5=u’1+u’3

(b)校正后的圖像

(c)垂直輪廓校正波形

圖4.30場輪廓校正原理

TH

TH

4.7多管彩色攝像機

多管彩色攝像機的作用就是將彩色光像轉(zhuǎn)換成三基色信號。1.彩色光像分解成紅、綠、藍三基色光像彩色光像經(jīng)主透鏡(MainLens)后到達光分離器，光分離器將彩色光像分裂成三部分。光分離器的濾色鏡透過一部分光譜成份光而反射另一部分光譜成份光。實際的彩色攝像機常有三只攝像管，每只攝取一幅基色光像。

分色鏡

圖4.31多管彩色攝像機的組成

攝像管濾色鏡主透鏡分色鏡中續(xù)鏡攝像管主透鏡彩色紅光光像

蘭光

圖4.32彩色攝像機分光器綠光

空氣AiC

B

透射光

圖4.33干涉膜的二向色性分色原理

D入射光I直接反射光I1

干涉膜

折射光IR間接反射光I2DI1與I2的光程差δ為：

(4.35)

去蘭光像攝像管

分色面

透鏡景象

MB

去紅光像攝像管

Mg

去綠光像攝像管

圖4.34分光棱鏡將景象分解為三基色光像

2.色度匹配和彩色校正彩色電視系統(tǒng)的色度匹配設(shè)照明光源的輻射功率譜為P(λ)，被攝景物的光譜反射特性為；攝像機上變焦距鏡頭的光譜透射率為T(λ)，分色棱鏡三路基色的光譜特性為D(λ)，三只攝像管的光譜靈敏度為為S(λ),那么由攝像機產(chǎn)生的三基色信號為：

(4.36)

T(λ)、D(λ)、S(λ)三者的乘積總稱為攝像機的綜合光譜響應(yīng)特性，簡稱攝像機的光譜特性或攝像特性。三路基色光的攝像特性可分別表示為：

==（4.37）=

KR、KG、KB為三路基色信號電流與電壓之間的轉(zhuǎn)換比例值（包括預(yù)放器的放大系數(shù)）。為簡單起見，假設(shè)KR＝KG＝KB，且令它們?yōu)镵1，于是：

（4.38）

在顯像端，重現(xiàn)的彩色光是由顯像三基色混配出來的。要求不失真地傳輸彩色光，熒光屏上重現(xiàn)的彩色光與進入攝像機的彩色光具有相同功率譜(λ)×ρ(λ)，那么該彩色的三色系數(shù)如下：

（4.39）Re、Ge、Be為特配彩色光的顯像三基色系數(shù)；、、為顯像三基色的混合曲線。Re、Ge、Be

是由加在彩色顯像管三支電子槍上的激勵電壓ERd、EGd、EBd決定的。假設(shè)顯像管的電光轉(zhuǎn)換關(guān)系是線性的，且三支槍的特性一致，則：(4.40)式中，K2為彩色顯像管三支電子槍的電─光轉(zhuǎn)換系數(shù)。又若彩色電視傳輸通道的放大特性是線性的，且三個基色視頻通路的特性一致，則有：

E(4.41)

式中K3是基色視頻通路的放大系數(shù)。這樣由(4.38)~(4.41)可得到:

（4.42）

比較式(4.39)和式(4.42)，可得出如下的重要結(jié)果：

（4.43）上式表明，為了不失真地傳輸彩色，彩色攝像機的三條基色光響應(yīng)曲線、、必須各自與顯像三基色相應(yīng)的三條混色曲線、、成正比(形狀一樣)，滿足這一條件，就稱為彩色電視系統(tǒng)的色度匹配。因此顯像三基色的混色曲線也可稱為理想的攝像光譜響應(yīng)曲線。、、

彩色電視系統(tǒng)的彩色校正從顯像三基色的混色曲線看，三條曲線除了有各自的主瓣外，還都有負次瓣，有的還有正次瓣。由于一方面需要使攝像端的分光曲線與顯像端的三基色混色曲線相匹配(成線性比例關(guān)系)，另一方面實際的棱鏡系統(tǒng)又給不出正次瓣和負次瓣，使熒光屏上重現(xiàn)圖像的彩色做不到逼真于原景物。解決這個問題的方法是所謂的彩色校正，它有縮窄主瓣法和線性矩陣法兩種方式。A、縮窄主瓣法縮窄主瓣法的補償原理是:既然沒有了正、負次瓣，將三條分光曲線的正主瓣隨之設(shè)計得兩側(cè)往里收縮一些，以使得輸出的基色信號電壓值保持不變。也就是說，根據(jù)舍棄正、負次瓣修正后的三條正主瓣曲線，它們在380～780內(nèi)米范圍內(nèi)給出的積分電壓值與原來理想的一樣大。縮窄主瓣法的缺點在于削窄部分主瓣減少了投向攝像管的入射光通量，消費掉要利用的光線，可能加重攝像管的惰性和降低視頻信號信雜比，對于飽和度較高的某些色彩，重現(xiàn)顏色會有較大的誤差。

光譜響應(yīng)

(nm)400450500600700

圖4.35壓縮主瓣法的棱鏡分光曲線示意圖

B、線性矩陣法

（a）

（b）

圖4.36用線性矩陣法得到曲線

設(shè)彩色校正前攝像管給出的是ER、EG、EB信號，彩色校正后得到的基色信號電壓是：

（4.44）顯然，矩陣系數(shù)a、e、i是正值且大于1，其余六個系數(shù)小于1。為了保持白平衡不受影響，對于基準(zhǔn)白色，經(jīng)彩色校正后的三基色信號電壓的輸出仍然相等，矩陣系數(shù)還需滿足下列條件：

（4.45）為充分發(fā)揮電阻矩陣的彩色校正作用，必須有兩個前提：一是攝像管的光—電轉(zhuǎn)換特性應(yīng)是線性的；二是攝像機預(yù)放器輸出基色信號應(yīng)有足夠高的信雜比。3.攝像機的白平衡和重合調(diào)整白平衡(WhiteBalance)：當(dāng)攝像機在攝取白色卡片時，重現(xiàn)的圖像應(yīng)該顯示自然白，而不應(yīng)該有任何可識別的彩色，這稱攝像機的白平衡。人眼對不同照明的差別的校正是完全自動的。例如一件白襯衣在室內(nèi)白熾燈下和在室外自然光下都被認為是白的；但攝像機在這樣的環(huán)境下不能自動調(diào)整。當(dāng)一自然白卡片在某照明光源下，彩色攝像機的紅、綠、藍通道輸出相同電平的信號，便認為攝像機對特定的參考白光為白平衡。自然白是無彩色的，即飽和度為零。

如果照明光源改變(例如由演播室內(nèi)到室外)攝像機必須重新調(diào)整白平衡。通常以綠通道為參考，改變紅、蘭通道增益以使它們輸出相等?，F(xiàn)在許多彩色攝像機在紅、藍通道設(shè)自動增益控制電路來控制紅、藍通道的增益使之與綠通道平衡，并配有自動白平衡按扭。還有的攝像機內(nèi)裝有記憶電路以儲存紅、藍通道的增益因子以保證攝像機對特殊光源也能保持白平衡。重合調(diào)整(Registration)

在多管攝像機中，紅、綠、藍三路視頻圖像信號在各方面(如掃描幅度、中心位置和掃描線性)都必須重合(重迭)。調(diào)整時可以綠路為參考，將它的掃描幅度、中心和線性象黑白圖像一樣調(diào)好；再將藍、紅通道調(diào)整到與之重合。4.8單管彩色攝像機

單管式彩色電視攝像機就是只用一只攝像管產(chǎn)生R，G，B三基色信號。一只攝像管之所以能產(chǎn)生三種基色信號R、G、B是由于單管攝像機采用的是一種內(nèi)裝條狀濾色器的攝像管。由條狀濾色器對色光進行光學(xué)調(diào)制編碼。使R、G、B信號具有不同的特征,從而可以利用這些特征在管外將它們分離開來。1.頻率分離式單管彩色攝像機1)條狀濾色器及其光學(xué)編碼原理

（a）黃色條(反藍條)（b）青色條(反紅條)圖4.37條狀濾色器反紅條與反藍條交叉時的濾色特性C

圖4.38濾色條的光譜特性

100%反紅條反藍條濾色特性A濾色特性BPc透明條青條Py透明條黃條青濾色條黃濾色條

紅光黑紅光黑紅光被抽樣紅光全通過

綠光全通過綠光全通過藍光全通過藍光被抽樣(a)青條濾色器對三基色光像的作用(b)黃濾色器對三基色光像的作用圖4.39條狀濾色器對三基色光像的抽樣作用

當(dāng)入射光通過交叉迭合的濾色器時，R光受反紅濾色器抽樣變?yōu)楣?jié)距為P的間斷R光；B光受反藍濾色的抽樣變?yōu)楣?jié)距為P的間斷B光；而G光不受濾色器影響而保持其原來的連續(xù)性。當(dāng)電子束作線性掃描時，成像于靶面上的空間位置光分布就轉(zhuǎn)變?yōu)殡S時間而變的電信號，空間節(jié)距與掃描周期決定了電信號的頻率，其表達式為：(4.46)式中W為攝像管水平掃描寬度(μm)；p為條狀濾色器節(jié)距(μm)；t為水平掃描的有效時間(μs)；θ為濾色條與水平掃描線之夾角。

UR

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UBUB/2