Контрольная работа: Строение видеокамеры

b. Электронные видоискатели вносят запаздывание изображения. Спортивная съёмка, съёмка детей и животных оказывается чрезвычайно сложным занятием;

c. Несмотря на то, что отображается картинка непосредственно с сенсора, число пикселей видоискателя намного меньше, чем матрицы. Поэтому при ручной наводке на резкость увеличивается участок изображения, однако шум матрицы в условиях недостаточной освещённости делает невозможной точную, а особенно оперативную ручную фокусировку;

d. При съёмке в условиях яркого внешнего освещения чрезвычайно сложно рассмотреть изображение на экране.

Видикон. Матрица или светочувствительная матрица

А) Видикон - Телевизионный передающий электронно-лучевой прибор с накоплением заряда, действие которого основано на внутреннем фотоэффекте.

В цилиндрической трубке размещён электронный прожектор, создающий электронный пучок небольшого диаметра (15-30 мкм) при токе порядка долей или единиц мкА. Для фокусировки и отклонения электронного луча в видиконе используются электростатические или магнитные поля.

Одним из важнейших узлов видикона является фотопроводящая мишень, которая содержит т. н. сигнальную пластину (прозрачную металлическую плёнку со стороны проецируемого изображения) и расположененный на ней со стороны электронно-оптической системы фотопроводящий слой.

Вследствие непрерывного сканирования рабочей поверхности мишени электронным лучом фотопроводящий слой всегда заряжен. Элементарные участки мишени, равные по площади сечению луча, заряжаются лучом в моменты их коммутации. В остальное время — до следующего прихода луча в ходе развёртки (то есть практически в течение всего кадра) — данный участок мишени разряжается. Скорость разряда зависит от освещённости. Чем больше освещённость участка изображения, тем меньше сопротивление фотопроводника и тем быстрее происходит его разряд.

К моменту прихода луча потенциал мишени в различно освещённых участках неодинаков (на мишени образуется потенциальный рельеф), соответственно неодинаков и заряд этих участков. Заряд, "высаживаемый" на поверхность мишени в момент коммутации, в силу электростатического отталкивания выводит во внешнюю цепь такой же по величине заряд из сигнальной пластины. Заряд, теряемый мишенью в течение кадра, равен заряду, получаемому ею в момент коммутации. Т. о., в цепи сигнальной пластины протекает ток, значение которого однозначно связано с распределением освещённости по поверхности мишени.

Мишени видикона , отличающиеся большим разнообразием по конструкции (одни состоят из двух или трёх слоев, другие имеют мозаичную структуру или включают гладкие и пористые прослойки), делятся на фоторезистивные и фотодиодные. В фоторезистивных мишенях процесс разряда определяется объёмными свойствами фотопроводящего слоя; фотоэффект в них характеризуется значительной инерционностью.

Типичный материал фоторезистивных мишеней — трёхсернистая сурьма; используются также аморфный Se и некоторыерые другие. В фотодиодных мишенях разряд определяется свойствами р-n-перехода, которрые обеспечивают полное разделение световых носителей и в связи с этим безынерционность, линейность световой характеристики, предельно высокую чувствительность прибора. В качестве материала таких мишеней обычно служат PbO, Si, CdSe и др.

В зависимости от типа используемой мишени видиконы делятся на кремниконы, плюмбиконы, кадмиконы, сатиконы, нью-виконы, халниконы, эндиконы и др.

Видиконы создают сигнал изображения при минимальной освещённости мишени от десятых долей до десятков лк, обеспечивая разрешающую способность от 400 до 10 000 линий. Чувствительность передающих телевизионных камер на видиконе ограничена шумами усилителя и растёт при их уменьшении. Если потери из-за такого ограничения велики (например, при сверхвысоком разрешении), то используются видиконы, в которых отражённый от мишени луч усиливается вторично-электронным умножителем.

Для цветного телевидения созданы видиконы, генерирующие два или три видеосигнала.

В настоящее время для получения видеосигналов вместо видиконов чаще используются полупроводниковые электронные матрицы.

Б) Матрица или светочувствительная матрица. Специализированная аналоговая или цифро-аналоговая интегральная микросхема, состоящая из светочувствительных элементов — фотодиодов.

Предназначена для преобразования спроецированного на неё оптического изображения в аналоговый электрический сигнал или в поток цифровых данных (при наличии АЦП непосредственно в составе матрицы).

Является основным элементом цифровых фотоаппаратов, современных видео- и телевизионных камер, фотокамер, встроенных в мобильный телефон, камер систем видеонаблюдения и многих других устройств.

Применяется в оптических детекторах перемещения компьютерных мышей, сканерах штрих-кодов, планшетных и проекционных сканерах, системах астро- и солнечной навигации.

Устройство одного пикселя матрицы

Архитектура пикселей у производителей разная. Здесь приводится архитектура ПЗС пикселя для примера.

Пример субпикселя ПЗС-матрицы с карманом n-типа

Схема субпикселей ПЗС-матрицы с карманом n-типа (на примере красного фотодетектора)

Обозначения на схеме субпикселя ПЗС — матрицы с карманом n-типа

1 — Фотоны света, прошедшие через объектив фотоаппарата.

2 — Микролинза субпикселя

3 — R — красный светофильтр субпикселя, фрагмент фильтра Байера.

4 — Прозрачный электрод из поликристаллического кремния или сплава индия и оксида олова.