Размещено на http://www.allbest.ru/

ВВЕДЕНИЕ

Фото матрица ПЗС представляет собой микросхему средней интеграции, состоящую из четырёх основных секций – накопления, памяти, нижнего однострочного регистра и выходного устройства.

Во время активной части полукадра в секции накопления создается потенциальный рельеф, соответствующий распределению яркостей на передаваемом изображении. При чересстрочной развёртке, накопление в нечётном полукадре под первой фазой, в чётном под второй. Во время обратного хода кадровой развёртки осуществляется параллельный перенос зарядов из секции накопления в секцию памяти, тем самым осуществляется покадровый перенос. Во время активной части следующего полукадра в секции накопления происходит накопление потенциального рельефа, а в секции памяти параллельный перенос зарядов строка за строкой во время каждого строчного гасящего импульса, тем самым осуществляется вертикальная развёртка, с выталкиванием зарядов каждой следующей строки, начиная с первой, в секцию нижнего однострочного регистра. Во время активной части каждой строки в нижнем однострочном регистре производится последовательное перемещение зарядов в сторону выходного устройства, тем самым осуществляется горизонтальная развёртка.

Выходное устройство ПЗС предназначено для преобразования зарядовых пакетов в напряжение видеосигнала

Перенос зарядов во всех секциях ПЗС происходит с помощью соответствующих управляющих трёхфазных импульсных напряжений, которые получаются с помощью схем так называемых формирователей импульсных последовательностей. Их форма обеспечивает чересстрочное накопление зарядов в каждом полукадре и необходимую форму световой характеристики телевизионной камеры на ПЗС. Сигналы на выходах формирователей управляющих напряжений вырабатываются генератором тактовых импульсов.

На выходе генератора тактовых импульсов (ГТИ) необходимо получить двуполярные последовательности всех видов тактовых импульсов, входящих в состав управляющих напряжений для ПЗС. Таким образом ГТИ должен генерировать импульсы с частотой кадров, управляющие импульсы строчной развёртки, управляющие импульсы кадровой развёртки и специальные импульсы управления накоплением, памятью и нижним однострочным регистром.

Обработки видеосигнала включает в себя: схему фиксации, которая позволяет эффективно ослабить низкочастотные помехи в сигнале, схема выборки-хранения для подавления тактовой помехи и расчета фильтра нижних частот, при пропускании через ФНЧ спектр сигнала ограничивается до частоты, соответствующей горизонтальной четкости преобразуемого изображения.

1. Сравнительный анализ существующих способов построения телевизионных камер на пзс

Одним из принципов, а так же и достоинств, приборов с зарядовой связью (ПЗС) является принцип последовательного переноса, при котором информационные заряды преобразуются в видеоимпульсы на выходе. В результате резко улучшается соотношение сигнал-шум и повышается качество изображения.

Современные телевизионные камеры на ПЗС строятся так, чтобы область накопления и переноса разделялись(рисунок 1.1). В так называемых матрицах с переносом кадра сохраняется однородная структура элементов, но выделяется область хранения, защищенная от света и по числу элементов идентичная светочувствительной области. В светочувствительной области происходит накопление информации, обычно в течение полукадра. Затем зарядовые пакеты быстро сдвигаются в область хранения.

В течение следующего полукадра в освободившейся светочувствительной области идет накопление, а из области хранения зарядовые пакеты переводятся в выходной сдвиговый регистр и далее - в выходное устройство.

В так называемых матрицах со сторочно-кадровым переносом однородная структура элементов не сохранена (рисунок 1.2); область накопления как бы разрезана на вертикальные столбцы, между которыми вставлены защищенные от света вертикальные сдвиговые регистры.

В светочувствительных элементах заряды накапливаются в течение всего времени кадра (точнее, почти всего времени кадра), потом они одновременно переходят в соседние ячейки сдвиговых регистров и, пока копится следующий кадр, выносятся в выходной регистр и выходное устройство. Таким образом, логично будет предположить, что камеры на ПЗС с разным типом используемых матриц будут иметь разные структурные схемы, будут отличаться друг от друга схемами управления переносом зарядов в секцию нижнего сдвигового регистра (схемами управления вертикальным переносом), что вытекает из строения этих матриц.

В состав схемы телекамеры с переносом кадра входят тактовый генератор, состоящий из синхрогенератора и формирователей фазных напряжений, а также усилитель-формирователь видеосигнала. Поскольку матрица разделена на секцию накопления и секцию памяти, то необходимо сформировать для них управляющие напряжения. Эту задачу выполняют формирователи фазных напряжений секций накопления и памяти соответственно. Камера работает на телевизионное воспроизводящее устройство без чересстрочной развертки.

1)ПЗС:

а) секция накопления

б) секция памяти

в) нижний однострочный регистр

г) выходное устройство

2) блок обработки выходного сигнала

3) блок формирования управляющих трехфазных напряжений

4) генератор тактовых импульсов

5) система автоматической регулировки чувствительности ПЗС

Рисунок 1.1 - Структурная схема телевизионной камеры на ПЗС с переносом кадра

1)ПЗС:

а) секция накопления

б) нижний однострочный регистр

в) выходное устройство

2) блок обработки выходного сигнала

3) блок формирования управляющих трехфазных напряжений

4) генератор тактовых импульсов

5) система автоматической регулировки чувствительности ПЗС

Рисунок 1.2

Особенностью схемы телекамеры со строчно-кадровым переносом является то, что в матрице отсутствует разделение на область накопления и область памяти. Таким образом, необходимо сформировать импульсы переноса зарядов из светочувствительных элементов в вертикальные сдвиговые регистры и из вертикальных регистров в нижний сдвиговый регистр. Сдвиговые вертикальные регистры работают в 2-х фазном режиме.

Таким образом, сравнивая оба типа камер на ПЗС, можно сказать, что недостатком камер с переносом кадра является необходимость быстрого переноса всего массива информации в область хранения. При работе в стандартном телевизионном режиме на эту операцию отводится часть времени обратного хода луча в полукадре, так что частота переноса должна составлять 1...2 МГц, и потери при переносе возрастают. В камерах со строчно-кадровым переносом вертикальные сдвиговые регистры работают с низкой частотой, однако матрицы с нерегулярной структурой элементов сложнее в изготовлении. Приборы с кадровым переносом, в свою очередь, можно использовать для съемок в хорошо освещенных условиях. Применение подобных ПЗС позволяет использовать видеокамеры без дорогостоящих механических затворов. Поэтому мы выбираем камеру с переносом кадра.