1947年制出的超正析像管（Imaige Orthico），的灵敏度 有所提高，但是最低照度仍要求在2000lx以上。
1954年投放市场的高灵敏视像管（Vidicon）基本具有了成本 低，体积小，结构简单的特点，使广播电视事业和工业电视事 业有了更大的发展。
1965年推出的氧化铅视像管(Plumbicon)成功地取代了超正析 像管，发展了彩色电视摄像机，使彩色广播电视摄像机的发展 产生一次飞跃。诞生了1英寸，1/2英寸，甚至于1/3英寸（8mm） 靶面的彩色摄像机。然而，氧化铅视像管抗强光的能力低，余 辉效应影响了它的采样速率。
式中thf为行扫描周期，而W/thf应为电子束的行扫描速度，记为
vhf，式可改写为
f=fx·vhf
CCD与CMOS只有遵守上述的扫描方式才能替代电子束摄
像管，因此，CCD与CMOS的设计者均使其自扫描制式与电子
束摄像管相同。
• 8.2.2 电视制式 电视图像发送与接收系统中，图像的采集与图像显示器必需 遵守同样的规则才有理想图像的传输。该规则被称为电视制式。 电视制式根据当时科技发展状况和技术条件，考虑本国或本 地区电网对电视系统的干扰情况及人眼的视觉感受和人们对图像 的要求等条件制定。 目前，世界正在应用的电视制式一般有三种： 我国以及西欧各国的彩色电视制式，该电视制式确定的场频 为50 Hz，隔行扫描每帧扫描行数为625行，伴音、图像载频带宽 为6.5 MHz。也称为PAL彩色电视制式。 PAL电视制式规定场周期为20ms,其中场正程时间为18.4ms, 场逆程时间为1.6ms；行频为15625 Hz，行周期为64μs,行正程时 间为52μs,行逆程时间为12μs。
CCD图像传感器的诞生和发展使人们进入了更为广泛应用图 像传感器的新时代。
利用CCD图像传感器人们可以近距离的实地观测星球表面的 图像，可以观察肠、胃耳、鼻、喉等器官内部的病变图像信息， 可以观察人们不能直接观测的图像。
CCD图像传感器目前已经成为图像传感器的主流产品。 CCD图像传感器的应用研究成为当今高新技术的主流课题。
也与图像传感器的性质有关。 面阵CCD采用转移脉冲方式将电荷包输出一维时序信号； CMOS图像传感器采用顺序开通行、列开关的方式完成像元
信号的一维输出。 面阵CCD、CMOS图像传感器以自扫描方式输出电信号。 CRT监视器或电视接收机的显像管是利用电磁场使电子束偏
转实现行与场扫描，对于行、场扫描的速度、周期等参数进行严 格的规定，才能显示理想的图像。
扫描型图像传感器输出的视频信号可经A/D转换为数字信号， 存入计算机，并在软件的支持下完成图像处理、存储、传输、显 示及分析等功能。
扫描型图像传感器的应用范围远远超过直视型图像传感器的 应用范围。
直视型图像传感器用于图像的转换和增强。将入射辐射图像 通过外光电转化为电子图像，再由电场或电磁场的加速与聚焦进 行能量的增强，并利用二次电子的发射作用进行电子倍增，最后 将增强的电子图像激发荧光屏产生可见光图像。
1976年，又相继研制出灵敏度更高，成本更低的硒靶管 （Saticon）和硅靶管（Siticon）。不断满足人们对图像传感器 日益增长的需要。
1970年，美国贝尔电话实验室发现的电荷耦合器件（CCD） 的原理使图像传感器的发展进入了一个全新的阶段。
CCD图像传感器不但具有固体器件的所有优点，它自扫描输 出方式消除了电子束扫描造成的图像的非线性失真。
即图像分割得越细，像质量越高。
高质量的图像来源于高质量的摄像系统，其中主要是高质 量的光电图像传感器。
• 2. 图像的分割与扫描 分割图像的方法有很多，超正析像管利用电子束扫描光电阴
极方法分割像元； 面阵CCD、CMOS图像传感器用光敏单元分割。 被分割后的电气图像经扫描输出一维时序信号，扫描的方式
如图8-2（a）所示为亮度按正弦分布的光栅图像，电子束扫 描一行将输出如图8-2（b）正弦时序信号，其纵坐标为与亮度L 有关的电压U，横坐标为扫描时间t。
若图像的宽度为W，图像在x方向的亮度分布为Lx，设正弦 光栅图像的空间频率为fx。电子束从左向右扫描（正程扫描）的 时间频率f应为
f
fx
W thf
本章主要讨论从光学图像到视频信号的转换原理，即图像传 感器的基本工作原理和典型应用问题 。
8.2 光电成像原理与电视制式
• 8.2.1 光电成像原理
如图8-1所示为光电成像系统的基本原理方框图。 光电成像系统常被分成摄像系统与图像显示系统两部分。 摄像系统由光学成像系统、光电变换系统、同步扫描和图 像编码等部分构成，输出全电视视频信号。
它推动了广播电视、工业电视、医用电视、军用电视、微光 与红外电视技术的发展，带动了机器视觉的发展，促进了公安刑 侦、交通指挥、安全保卫等事业的发展。
• 8.1.2 图像传感器的分类
按工作方式分图像传感器有两类扫描型和直视型。通过电子 束扫描或数字电路的自扫描方式将二维光学图像转换成一维时 序信号输出出来。
• 1.摄像机的基本原理 在外界照明光照射下或自身发光的景物经成像物镜成像在
物镜的像面上，形成二维空间光强分布的光学图像。
光电图像传感器完成将光学图像转变成二维“电气” 图像 的工作。
组成一幅图像的最小单元称为像元，像元的大小或一幅图 像所包含的像元数决定了图像的分辨率，分辨率越高，图像的 细节信息越丰富，图像越清晰，图像质量越高。
代表图像信息的一维信号称为视频信号。视频信号可通过信 号放大和同步控制等处理后，通过相应的显示设备还原成二维 光学图像信号。
视频信号的产生、传输与还原过程中都要遵守一定的规则 才能保证图像信息不产生失真，这种规则称为制式。
如广播电视系统中遵循的规则被称为电视制式。数字图像传 输与处理过程中根据计算机接口方式的不同也规定了许多制式。
第8章 图像信息的光电变换
8.1 图像传感器简介 8.1.1 图像传感器发展历史 完成图像信息光电变换的功能器件称为光电图像传感器。
光电图像传感器的发展历史悠久，种类很多。 早在1934年就成功地研制出光电摄像管（Iconoscope），
用于室内外的广播电视摄像。但是，它的灵敏度很低，信噪比 很低，需要高于10000lx的照度才能获得较为清晰的图像。使 它的应用受到限制。