Справочник от Автор24
Электроника, электротехника, радиотехника

Конспект лекции
«Системы технического зрения. Твердотельные видеокамеры»

Справочник / Лекторий Справочник / Лекционные и методические материалы по электронике, электротехнике, радиотехнике / Системы технического зрения. Твердотельные видеокамеры

Выбери формат для чтения

pptx

Конспект лекции по дисциплине «Системы технического зрения. Твердотельные видеокамеры», pptx

Файл загружается

Файл загружается

Благодарим за ожидание, осталось немного.

Конспект лекции по дисциплине «Системы технического зрения. Твердотельные видеокамеры». pptx

txt

Конспект лекции по дисциплине «Системы технического зрения. Твердотельные видеокамеры», текстовый формат

СИСТЕМЫ ТЕХНИЧЕСКОГО ЗРЕНИЯ ТВЕРДОТЕЛЬНЫЕ ВИДЕОКАМЕРЫ ТВЕРДОТЕЛЬНЫЕ ВИДЕОКАМЕРЫ Бурное развитие полупроводниковой технологии в конце ХХ века привело к появлению и активному внедрению т вердотельны х телекамер. Их принято разделять на два ос­новных класса: • ПЗС камеры; • камеры на базе фотодиодных (фото­транзистор­ных, и иногда фоторезисторных) матриц. ПЗС камеры В основе работы приборов с зарядовой связью (ПЗС) лежит принцип хранения локализованного заряда в потенциальных ямах, образуемых в полупроводниковом кристалле под действием внешнего поля и передачи этого заряда из одной потенциальной ямы в другую при изменении управляющих воздействий. Идея ПЗС была выдвинута в 1970 г. американцами У. Бойлем и Д. Смитом, и в настоящее время устройства на ПЗС-стру­ктурах используются во многих областях эле­ктроники. На их основе создаются ОЗУ большого объема, фильтры, линии задержки и др. Исключительно перспективно их применение и в качестве приемников изображения. Главные достоинства ПЗС - жестко заданный геометрический растр, исключающий проблему геометрических искажений, относительная температурная стабильность параметров, надежность. Первые фо­точувствительные ин­тегральные схемы на ПЗС появились в 1977 году. Однако долгое время их использование было прак­т ически невозможным в связи с очень низкой чувствительностью, причем различной в красной, синей и зеленой частях спектра. Тем не менее, к середине 90-х годов ХХ века поч­т и по всем техническим параметрам ПЗС камеры (в зарубежной литературе CCD камеры) превзошли телекамеры на ЭЛТ трубках. Возможность миниатюризации камерных головок привела к появлению новых аппаратов - записывающих телекамер - комкордеров (от англ. CAMera + RECorder). ПЗС камеры В настоящее время выпускаются твердотельные передающие камеры на базе ПЗС мат­риц, содержащие более 600 000 элементов и ПЗС ли­неек с 8 192 элементами. Размер ПЗС матрицы описывается параметром, называемым «формат», который соответствует ди­а­гонали видикона, эквивалентного дан­ ной матрице. Он измеряется в дюймах и принимает значения: 1’’, 2/3’’, 1/2’’, 1/3’’, 1/4’’. Последние модели «Sony» имеют формат 1/4’’. Габариты ПЗС камер существенно меньше, чем видикона. Так, плоская черно-белая камера компании Watec WAT-600 имеет размер 292916 мм, цилиндрическая черно-белая камера WAT-704 имеет диаметр 18 мм, цветная камера с вынесенной головкой El­mo QN401E имеет диаметр 7 мм. Размер матрицы влияет на угол поля обзора: при одинаковых объективах камера 1/2’’ имеет больший угол, чем камера с матрицей 1/3’’. Разрешение современных черно-белых ПЗС камер составляет 380 ... 470 твл. Разрешение серийных цветных ПЗС камер несколько хуже: 300 ... 350 твл, хотя все эти показатели определяются технологическими факторами, ограничений которых не видно. Так, уже появляются цветные ПЗС камеры с разрешением 470 … 500 твл (SSC C370P фирмы Sony, TSP-482 фирмы El­mo). ПЗС камеры Ст рукт ура и временны е диаграммы работы трехфазного элемент а ПЗС Основными элементами ПЗС являются МОП-емкости (емкости, образованные структурой металлокисел-проводник) или контакты с барьером Шоттки. Эти дискретные элементы располагаются максимально близко друг к другу, так, чтобы их потенциальные ямы сливались, образуя зарядовую связь. В то же время, самопроизвольного «растека­ния» зарядов между отдельными элементами быть не должно, для чего они разделены стоп-каналами.. Принцип действия устройства основан на накоплении и хранении заряда внутри p-n перехода, который образуется при подаче на металлический электрод на поверхности полупроводника положительного напряжения 10 ... 15 В. (В этом случае, основные носители - «дырки» уходят вглубь ПЗС камеры Каждый элемент (ячейка) матрицы включает 2 ... 3 электрода (количество электродов определяется числом фаз уп­равления) и участок подложки в их окрестности. При определенных фазовых напряжениях под электродами поочередно создаются области, обедне­н­ные основными носителями и являющиеся потенциальными ямами для неосновны х носителей, благодаря чему индуцированный p-n переход начинает работать в режиме накопления заряда. В телевизионных системах образование заряда связано с изме­нением освещен­н ост и ПЗС элемента. Заряд появляется при выбивании квантами света электронов из атомов полупроводника, в результате чего свободные электроны устремляются к p-n переходу, отыскивая положительные дырки и создавая ток через него. Один из электродов делается прозрачным в видимой части спектра. От его материала в значительной степени зависит спект ­ральная чувст вительност ь ПЗС матрицы. Далее, часть свободных электронов рекомбинирует с дырками частично разряжая МОП-емкость, а оставшийся заряд выводится в закрытую от света зону. Перемещение заряда осуществляется уп­­рав­ляющими электродами по принципу «бегущей волны» Ф1 - Ф2 - Ф3, когда потенциальные ямы образуются поочередно под 1, 2, 3 электродами. Аналогичным образом осуществляется перемещение заряда дальше по кристаллу. Так, например, для вывода заряда за пределы светочувствительного слоя и записи нового состояния освещенности напряжение понижается на Ф3 и повышается на Ф1 (при этом под первым электродом формируется потенциальная яма). ПЗС камеры По своей структуре ПЗС матрицы разделяются на три группы: • матрицы с переносом кадра; • матрицы с построчным переносом зарядов; • матрицы со строчно-кадровым переносом. Во всех случаях она содержит светочувствительную секцию (или секцию накопления; в некоторых схемах эти секции разделены), секцию хранения, сдвиговые регистры (или секции переноса), а также выходной регистр и видеоусилитель. ПЗС камеры Функциональная схема телекамеры на основе ПЗС Синхрогенератор СГ задает тактовую частоту управления секциями хранения, накопления (СН) и выходного регистра (ВР) . Выходной каскад, включающий ПДО и ВУ, преобразует заряды ПЗС ячеек в последовательность видеоимпульсов. Усилитель-смеситель УС служит для усиления видеоимпульсов и подмешивания в сигнал гасящих и синхронизирующих импульсов, формируя композитный видеосигнал. СКАНИСТОР Система управления опт ическим ф окусом видеокамеры луч света прошедший сквозь объектив направляется полупрозрачным зеркалом на датчик - линейку ПЗС. При этом из пучка лучей, образующих изображение объекта апертурной маской выделяются два крайних, которые разделительными линзами фокусируются в плоскости ПЗС датчика. Разница между полученным сигналом и опорным, записанным в па­ мяти микропроцессора камеры, является сигналом уп­рав­ления приводом объектива.

Рекомендованные лекции

Смотреть все
Педагогика

Развитие технических средств обучения

Лекция №1. ТЕМА: Введение. Общие сведения о ТСО. Цели лекции: • Рассмотреть историю возникновения и развития технических средств обучения (ТСО); • Изу...

Связи с общественностью

Техника и технология средств массовой информации

ГОУВПО ПГУТИ КАФЕДРА РАДИОСВЯЗИ РАДИОВЕЩАНИЯ И ТЕЛЕВИДЕНИЯ КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ по дисциплине «Техника и технология средств массовой информации» для студен...

Автор лекции

Балобанов В. Г., Нагорная М. Ю.

Авторы

Информатика

Архитектура автоматизированных систем обработки информации и управления. Тенденции автоматизации. Моделирование архитектуры АСОИУ

Шук В.П. Архитектура АСОИУ УДК 004.72 (075.8) – Архитектура сетей (учебник для ВУЗов) Аннотация Архитектура автоматизированных систем обработки информ...

Автор лекции

Шук В. П.

Авторы

Информатика

Информатика: технические средства реализации информационных процессов; компьютерные сети

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «СИ...

Автор лекции

С.Ю. Кацко

Авторы

Информатика

Вычислительные машины системы и сети

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «тюменский ...

Электроника, электротехника, радиотехника

Частотные характеристики электрических цепей первого порядка. Комплексные передаточные функции

3. ЧАСТОТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ ПЕРВОГО ПОРЯДКА. КОМПЛЕКСНЫЕ ПЕРЕДАТОЧНЫЕ ФУНКЦИИ Частотные зависимости гармонических колебаний в ЭЦ, ...

Электроника, электротехника, радиотехника

Преобразовательная техника

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ Политехнический институт Сибирского федерального университета ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА Конспект лекций Краснояр...

Автор лекции

Лопатин А. А.

Авторы

Электроника, электротехника, радиотехника

Стандартные электродвигатели

DRIVE 6000 243 Стандартные электродвигатели Motor-Information Motor information Стандартные электродвигатели DRIVE 6000 Motor information Стандартные ...

Электроника, электротехника, радиотехника

Цепи постоянного тока последовательного, параллельного и смешанного соединений резистивных элементов.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1 Цепи постоянного тока последовательного, параллельного и смешанного соединений резистивных элементов. Цель работы: Исследовать ...

Электроника, электротехника, радиотехника

Расчет цепей постоянного тока

ЗАДАНИЕ 1. Расчет цепей постоянного тока На рисунке 1 показаны три варианта структур схем электрической цепи. Для выполнения задания необходимо замени...

Смотреть все