Сравнительный анализ существующих способов построения телевизионных камер на ПЗС

телевизионный импульс генератор сигнал

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.

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

) ПЗС:

а) секция накопления

б) секция памяти

в) нижний однострочный регистр

г) выходное устройство

) блок обработки выходного сигнала

) блок формирования управляющих трехфазных напряжений

) генератор тактовых импульсов

) система автоматической регулировки чувствительности ПЗС

Рисунок 1.2

) ПЗС:

а) секция накопления

б) нижний однострочный регистр

в) выходное устройство

) блок обработки выходного сигнала

) блок формирования управляющих трехфазных напряжений

) генератор тактовых импульсов

) система автоматической регулировки чувствительности ПЗС

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.

Статья в тему

Виды и компенсирующие методы дисперсии в ВОСП
модовый диспенсия оптический фильтр Ожидается, что новые технологии компенсации дисперсии удовлетворят тем жестким требованиям, которые предъявляют волоконно-оптические системы передачи с большой пропускной способностью Первое поколение методов компенсации дисперсии по-прежнему воз ...