Проектирование передающей камеры (стр. 1 из 3)
Федеральное агентство образования и науки РФ
Южно-Уральский Государственный Университет
Приборостроительный факультет
Кафедра РТС
Пояснительная записка к курсовому проекту
по курсу "Телевизионные и оптоэлектронные устройства"
Челябинск 2008
Техническое задание
В курсовой работе необходимо:
– определить структуру камеры;
– выбрать первичный преобразователь и объектив;
– произвести расчет основных элементов, определить световую чувствительность, основные характеристики;
– число строк при прогрессивной развёртке 625
Диапазон освещённости: 1–1000 лк
Диапазон рабочих длин волн: 0,4–0,75 мкм
Вид развёртки: прогрессивная
Формат изображения: 4/3
Число строк: 625
Выходной сигнал на Rн = 75+5 Ом 1+0,1 В
Число различимых градаций яркости: 8
Нелинейные искажения: 3%
Питание: 27 В пост. тока
Аннотация
В результате проведенной работы была разработана схема видеокамеры, позволяющей получать требуемое изображение. Согласно требованию технического задания сначала была определена структура устройства, представленная в виде основных функциональных блоков. Далее был произведен расчет элементов и определены параметры объектива, рассчитаны: световая чувствительность и спектральная характеристика.
Содержание
Введение
1. Выбор и обоснование структурной схемы
2. Теоретический раздел
2.1 Принципы построения видеокамер
2.2 Прогрессивная развертка
3. Электрический расчет передающей камеры
3.1 Оконечный видеоусилитель
3.2 Каскад восстановления уровня черного
3.3 Смеситель видеосигнала
3.4 Генератор синхроимпульсов
3.5 Каскад коррекции апертурных искажений
3.6 Каскад коррекции нелинейных искажений
3.7 Предоконечный усилитель
3.8 Каскад противошумовой коррекции
3.9 Автоматическая регулировка режима
4. Расчет параметров объектива
5. Расчет параметров первичного преобразователя
Заключение
Литература
Введение
Телевидение – это передача изображения на расстояние с помощью электронных устройств. При передаче изображения формируются электрические сигналы элементов изображения, при этом один кадр изображения разбивается на строки. Количество строк строго фиксировано по стандарту 625/50 или 575/60. При формировании отдельных строк элементы изображения преобразуются в электрические сигналы аналоговой или цифровой формы. Для преобразования элементов изображения в сигнал применяют приёмопередающие элементы, которые позволяют преобразовать квант световой энергии в электрический сигнал.
В основе телевидения лежат три физических процесса: преобразование световой энергии в электрические сигналы; передача и прием электрических сигналов; преобразование электрических сигналов в оптическое изображение.
Исходя из вышесказанного, в курсовой работе требуется рассмотреть принципы построения и функционирования основных блоков схемы, показать прохождение сигналов и произвести расчет элементов схемы.
1. Выбор и обоснование структурной схемы
Структурная схема разрабатываемой передающей камеры приведена на рисунке.
Рис. 1.1 Структурная схема передающей камеры
Она содержит следующие каскады:
Видикон является одним из главных устройств передающей камеры. Он осуществляет преобразование световой энергии в электрический сигнал.
Видеоусилитель (противошумовой корректор, предоконечный усилитель, корректор нелинейных искажений, корректор апертурных искажений).
Противошумовой корректор.
Противошумовой корректор предназначен для увеличения соотношения сигнал/шум яркостного сигнала поступающего с первичного преобразователя. В качестве первичного преобразователя используется видикон, обладающий достаточно высоким соотношением сигнал/шум, но малым уровнем сигнала на нагрузке. Поэтому соотношение сигнал/шум в основном определяется собственными шумами противошумового корректора. Следовательно, в качестве противошумового корректора должен выступать видеоусилитель с малыми собственными шумами.
Предоконечный усилитель.
Предоконечный усилитель предназначен для повышения видеосигнала до уровня, обеспечивающего нормальное функционирование последующих каскадов. Предоконечный усилитель должен обладать низкими значениями вносимых в видеосигнал искажений.
Корректор нелинейных искажений.
Корректор нелинейных искажений необходим для коррекции нелинейных искажений вносимых в сигнал первичным преобразователем. В общем случае для сохранения подобия передаваемого и воспроизводимого изображения необходимо обеспечить прямую пропорциональность между яркостью элементов передаваемого и принимаемого изображения. Следовательно корректор является звеном с кусочно-линейной характеристикой.
Корректор апертурных искажений.
Апертурные искажения изображения возникают первичных преобразователях конечных поперечных размеров электронного луча и аберрации в оптических системах. Наибольшее применение из всех схем коррекции получила схема дифференциальной и разностной коррекции. Он основан на алгебраическом сложении сигнала и его четных производных.
Блок формирования сигнала (смеситель, каскад восстановления уровня черного).
Смеситель предназначен для получения из видеосигнала и синхросмеси полного телевизионного сигнала. Смеситель должен иметь низкие уровни вносимых искажений.
Каскад восстановления уровня черного.
Данный каскад предназначен для восстановления уровня постоянной составляющей полного телевизионного сигнала утраченного после прохождения сигнала через линейные цепи усиления и коррекции.
Синхрогенератор предназначен для формирования импульсов синхронизирующих системы развертки на передающей и приемной стороне. Он должен обладать высокой стабильностью задающего генератора для уменьшения вносимых искажений.
Генератор разверток луча.
Генераторы развертки луча предназначены для отклонения развертывающего луча при помощи пилообразных токов пропускаемых через отклоняющие катушки первичного преобразователя. Генераторы развертки луча управляются синхрогенератором. Основное требование к генераторам развертки – высокая степень линейности пилообразного сигнала.
2. Теоретический раздел
2.1 Принципы построения видеокамер
Видеокамеры по назначению можно подразделить на профессиональные (студийные, для внестудийного производства и для телевизионной журналистики), полупрофессиональные и бытовые (любительские). Главные различия здесь заключаются в качестве получаемого изображения (у студийных камер оно должно быть самым высоким) и, кроме того, в функциональных возможностях, степени автоматизации, удобстве в работе, массогабаритных показателях, потреблении электроэнергии и др.
К оптической части видеокамер предъявляются те же основные требования, что и к фото-, кино- и телекамерам: высокая светосила объектива; высокая разрешающая способность (для матриц ПЗС – приборов с зарядной связью – это связано с количеством элементов); больший диапазон изменения фокусного расстояния (для объектива с переменным фокусным расстоянием ОПФ).
Очень распространены в видеокамерах система автоматической фокусировки и система автоматического управления диафрагмой. Достигнутые в настоящее время в видеокамерах высокая светосила объектива и высокая чувствительность преобразователя свет / сигнал на ПЗС позволяют производить видеосъемку в условиях очень низкой освещенности объекта съемки – порядка нескольких (2…7) люкс. Разрешающая способность лучших видеокамер достигает 700 твл и более, отношение сигнал/шум по изображению – 60…62 дБ.
Многие камеры оснащены так называемой системой «электронный затвор» с возможностью изменения «выдержки». Выбор коротких (1/2000…1/1000 с) выдержек позволяет уменьшить смазывание изображения при видеосъемках быстродвижущихся объектов. При движении видеокамеры качество изображения по устойчивости может быть улучшено за счет применения встроенной электронной системы стабилизации изображения.
Функциональные возможности видеокамер в настоящее время расширяются благодаря успехам микроэлектроники. Появились встроенные системы синтеза титров, электронного монтажа, дополнительного озвучивания и др. улучшились сервисные возможности видеокамеры, вплоть до встроенных систем диагностики неисправностей.
2.2 Прогрессивная развертка
Прогрессивная развертка – самый простой вид телевизионной развертки.
Процесс образования такой развертки состоит в следующем: на пару отклоняющих пластин подается пилообразное напряжение от генератора строчной частоты fz (рис. 2.2.1). Под действием этого напряжения электронный луч с постоянной скоростью перемещается слева направо (прямой ход строчной развертки) и затем быстро возвращается справа налево в исходное положение (обратный ход строчной развертки).
Рис. 2.2.1 Образование растра на экране электроннолучевой трубки
На пару отклоняющих пластин подается пилообразное напряжение от генератора кадровой частоты fn. Под действием этого напряжения электронный луч постепенно опускается сверху вниз (прямой ход кадровой развертки) и затем быстро поднимается вверх в исходное положение (обратный ход кадровой развертки).
Так как строчная частота много выше кадровой (fz» fn), на экране трубки возникает сетка из параллельных почти горизонтальных светящихся строк, которые образуют прямоугольную фигуру, так называемый растр.
Отношение ширины растра b к его высоте h называется форматом кадра К: