如前所述,电视图象的摄取与重现实质上是一种光电转换过程,它分别是由摄象管和显象管来完成的。顺序传送系统在发送端将平面图象分解成若干象素顺序传送出去,在接收端再将这种信号复合成完整的图象,这种图象的分解与复合是靠扫描来完成的。
扫描三种方式:机械扫描,电子扫描,固体扫描。机械扫描方式用于机械电视系统, 有代表性的是1884年德国人尼普科夫制作的第一台电视装置,它是借助于尼普科夫圆盘来完成图象的分解和复合的。摄象管和显象管是采用电子束扫描方式;固体摄象和显象器件则采用固体扫描方式。本节只介绍电子(束)扫描,固体扫描见4.3.3节,关于机械扫描方式请看参考文献〔3〕。
根据电子束的扫描规律不同,电子扫描又分为直线扫描(包括逐行扫描和隔行扫描)、圆扫描、螺旋扫描等多种方式;但是,在广播电视系统中,为了充分利用矩形屏幕,并使扫描设备简单可靠,通常只采用匀速单向直线扫描方式,所以本节的重点是介绍逐行扫描、隔行扫描以及扫描同步原理。另外,为了帮助读者加深理解行、场偏转电流与电子束运动规律的相互对应关系,还特意介绍了圆扫描和螺旋扫描,不过后两者一般只用在特种工业电视系统中。
摄象管的电子束偏转角较小,可采用磁偏转和静电偏转两种方式。显象管的偏转角较大,故只采用磁偏转方式。下面以显象管的磁偏转为例介绍电子扫描的原理。
水平偏转与垂直偏转
一、水平偏转
显象管外套有水平和垂直两组偏转线圈,在有电流通过时分别产生垂直与水平方向的磁场。当电子束通过上述磁场时,将分别产生水平方向和垂直方向的扫描运动,图1.3-1(a)是电子束在水平偏转线圈作用下的扫描示意图。水平偏转线圈为一双上下对称、水平放置的线圈,依右手螺旋定则,流经线圈的电流将产生垂直方向的磁场;据左手定则,电子束通过垂直磁场应产生水平偏转,从而实现电子束的水平扫描。
电子束偏离显象管中心轴线的夹角称为偏转角(ψ)。实验表明:当ψ较小时,电子束偏离屏幕中心的距离与偏转电流的数值成正比。当偏转电流iH为图1.3-1(b)所示锯齿波电流时,电子束将作匀速直线扫描运动。在TH t期间,iH由正到负,电子束从右至左扫描,称为行扫描逆程。正程和逆程时间之和称为行扫描周期,且为行扫描频率之倒数1/fH=TH0α=THr/TH称为行扫描逆程系数。若电子束只有水平扫描运动而无垂直扫描运动,则在荧光屏上将呈现一条水平亮线,如图1.3-1(c)所示。
二、垂直偏转
电子束在垂直偏转线圈作用下的扫描示意图。一对垂直偏转线圈产生水平方向的磁场,故电子束穿过该磁场时产生垂直方向的偏转,从而实现垂直扫描运动。同行扫描类似,当垂直偏转电流如图1.3-2(b)所示的锯齿波时,电子束将作匀速直线运动。在TVT期间,电子束从上至下,称为场扫描正程;在Tv r期间,从下至上,称为场扫描逆程。称为场扫描周期,且为场扫描频率之倒数1/fv==Tv,β=Tvr/Tv称为场扫描逆程系数。若电子束只有垂直扫描而无水平扫描,则荧光屏上将出现一条垂直的亮线.