Джакония В.Е. Телевидение (4-е изд., 2007) (1143033), страница 32
Текст из файла (страница 32)
В трехматричных камерах вещательного назначения необходимо дальнейшее снижение уровня смаза изображения. Для обеспечения этого требования были разработаны гибридные матрицы ПЗС со строчно-кадровым переносом заряда (СКП). Матрицы ПЗС СКП (рис. 6.13) отличаются от матриц ПЗС СП (см. рис. 6.12) наличием в них дополнительной секции хранения зарядов на длительность поля. Поэтому частота переноса заряда из вертикальных ПЗС регистров в секцию хранения может быть выбрана в десятки раз больше частоты строк, используемой в матрицах ПЗС СП.
Это позволяет во столько же раз уменьшить уровень смаза изобрвлсения. Недостатки матриц ПЗС СКП заключаются в относительной сложности изготовления и высокой стоимости производства. Световая характеристика матрицы ПЗС в рабочем диапазоне освещенности линейна (рис. 6.14). Точка 1 соответствует выходному сигналу в отсутствие освещения и определяет темновой ток, обусловленный в болыпой степени термогенерацией неосновных носителей. Точка х характеризует режим насыщения элемента матрицы, т.е.
полное заполнение потенциальной ямы неосновными носителями. Глубина потенциальной ямы определяется конструктивными па- 135 ГЛАВА 6. Телевизионные преобразователи свет-сигнал сгс и 1,0 В 1,0 0,8 0,2 0,1 0,6 0,4 0,04 0,2 0,02 0,01 0,3 0,6 0,7 0.9 1,1 Л, им 2468Елк Рис. 6.14. Световая харак- теристика матрицы ПЗС Рис. 6.16.
Спектральная ха- рактеристика матрицы ПЗС раметрами матрицы и потенциалом накопления, значение которого ограничено напряжением пробоя МОП-конденсатора. Спектральная чувствительность матричного формирователя (рис. 6.15) имеет подъем в длинноволновой области спектра и спад в области длин волн 0,4...0,5 мкм (кривая 1), который обусловлен сильным поглощением на этом участке спектра нанесенными на полупроводниковую подложку поликремниевыми электродами. Для повышения чувствительности в этой области спектра в поликремниевых электродах вскрыты окна. Площадь окон составляет примерно 15...20 % от площади фоточувствительной поверхности элемента.
Это подняло чувствительность матрицы на длине волны Л = 0,4 мкм до 20 % (кривая 2), что позволило использовать матрицу в цветном телевидении. Разрешающая способность определяется числом элементов накопления в матрице ПЗС. Для систем телевидения высокой четкости разработаны матрицы ПЗС с числом элементов 1035х1920. Матрицы ПЗС СП широко используются в бытовых одноматричпых телевизионных камерах. Камеры вещательного телевидения работают на матрицах ПЗС СКП, обладающих более высокими светотехническими параметрами.
Глава 7 ТЕЛЕВИЗИОННЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ СИГНАЛ вЂ” СВЕТ. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ Преобразователи электрических сигналов в оптическое изобракгнне — устройства воспроизведения ТВ изобралсения — могут быть шшдглены ва устройства прямого наблюдения и проекционные. Нан~а~лес распространены устройства прямого наблюдения — монохромпьн и цветные электронно-лучевые приемные трубки — кинеско- ЧАСтЫ1.
Принципы построения преобразователей пы. Они обеспечивают получение ТВ изображения площадью до 0,25...0,5 мз, предназначенного для просмотра небольшим числом зрителей. Увеличение аудитории телезрителей требует увеличения размеров ТВ изображения от единиц до нескольких десятков квадратных метров. Для этого используются проекционные воспроизводящие устройства: высокояркне проекционные кинескопы, лазерные проекторы н светоклапанные системы. Основными требованиями, предъявляемыми к устройствам воспроизведения ТВ нзображенняя, являются: необходимые размеры экрана, достаточная яркость, способность к созданию изображения с высоким контрастом, высокая разрешающая способность, позволяющая различать наиболее мелкие детали изображения, а также размеры воспроизводящих устройств, стабильность их характеристик н т.д.
7.1. Кинескопы черно-белого телевидения Кинескоп — приемная электронно-лучевая трубка с люминофорным экраном, преобразующая мгновенные значения ТВ сигнала в последовательность световых импульсов, совокупность которых образует ТВ изображение. Развертывающим элементом в кинескопе является сфокусированный электронный луч. Воспроизведение изображения на экране обеспечивается отклонением луча по закону развертки и модуляцией его плотности сигналом изображения. По назначению различают кинескопы прямого наблюдения, в которых изображение создается непосредственно на экране, н проекционные.
Последние используются для проекции изображения на большой экран н в системах бегущего светового луча. Наиболее широко распространены кинескопы прямого наблюдения. Они применяются в индивидуальных ТВ приемниках, в промышленных телевизионных устройствах ПТУ, видоискателях передающих телевизионных камер и др. Устройство кинескопа схематически изображено на рис. 7.1,а. Основными частями являются: стеклянная колба 8, электронно- оптическая система Й, формирующая электронный луч, и люминофорный экран. На горловине кинескопа помещается отклоняющая 12 34 5 б б) Рис.
7.1. Кинескоп черно-белого телевидения 137 ГЛАВА т. Телевизионные преобразователи сигнал — свет система 3, с помощью которой формируется магнитное поле, обеспечивающее перемещение электронного луча в процессе развертки изображения. Экран представляет собой слой люминофора 7, покрытый тонкой пленкой алюминия д. В цилиндрической горловине колбы помещен электронный прожектор й. Второй анод прожектора соединен с проводящим покрытием 4 нанесенным на внутреннюю поверхность колбы и горловины. Вывод второго анода 5 сделан через колбу, а остальных электродов — через цоколь 1. 7.2.
Электронный прожектор Электронным прожектором называется конструктивный узел электронно-лучевого прибора, состоящий из катода и ряда электродов, которые обеспечивают ускорения, фокусировку и управление плотностью электронов луча. Электронный прожектор должен сформировать электронный луч с током в несколько сот микроампер и диаметром луча в плоскости экрана не более 0,5 мм, а также обеспечить возможность модуляции тока луча сигналом изображения.
Причем для получения изображения с требуемой контрастностью при приемлемых уровнях модулирующего сигнала прожектор дол>кен обладать достаточно крутой модуляционной характеристикой. Электронный луч может быть сфокусирован с помощью электромагнитных или электростатических полей. Преобладающая часть современных кинескопов имеет электронный прожектор с электростатической фокусировкой, которая не требует увеличения габаритов отклоняющих систем за счет размещения в их корпусе фокусирующей катушки, дополнительного увеличения мощности источников питания, менее чувствительна к изменению питающих напряжений, стабильна во времени, в связи с чем не требует оперативной регулировки.
Конструктивно электронный прожектор представляет собой систему цилиндрических электродов (см. рис. 7.1,б) и состоит из подогревателя 1, термокатода в, модулятора Я, ускоряющего электрода 4 фокусирующего электрода 5, второго анода 6. Построенный по такой схеме прожектор называется пентодньиа. Применение пентодного прожектора в кинескопе позволяет ослабить влияние изменения потенциала ускоряющего электрода на качество фокусировки электронного луча. Большинство прожекторов современных кинескопов строят по дпухлннзовой оптической схеме. При этом фокусировка электронного луча осуществляется в двух зонах: в поле иммерсионного объ- ~ ктива и в поле главной фокусирующей линзы.
Иммерсионный объектив (рис. 7.2) образуют: термокатод 1, модулятор Я и ускоряющий электрод Я. Благодаря высокой разно~ и потенциалов мехсду катодом и ускоряющим электродом (С' 138 с1АСТЬ и. Принципы построения преобразователей э о о с пт 1)„= 0 сте = 40...40 В 5)г = 500...800 В а) Поле иммерсионного объектива Поле главной линзы Люгииноформный экран б) Рнс. 7.2. Фокусировка электронного луча: а — выход электронов из прожектора; 6 — двухлинзовая оптическая система = 500...800 В) и малому расстоянию между этими электродами в зоне иммерсионного объектива создается большая напряженность электрического поля, конфигурация сечения эквипотенциальных поверх- ностеИ которого на рис. 7.2,а обозначена штриховыми линиями, Эмитируемые с поверхности катода электроны попадают в поле иммерсионного объектива (рнс. 7.2,0, б) и собираются в плоскости его фокуса в узкий пучок, сечение которого называется кроссовероие.
Диаметр кроссовера 1Кр) оказывается значительно меньше диаметра тоИ части катода, с которой электроны попадают в отверстие модулятора. После кроссовера пучок электронов снова расходится и попадает в фокусирующее поле главноИ фокусирующеИ линзы, которая переносит изображение кроссовера в плоскость экрана. При этом сечение пу.чка в плоскости экрана имеет размер кроссовера. Таким образом, использование двухлинзовоИ оптической схемы (рис.
7.2,б) позволяет сравнительно просто получить в плоскости экрана сечение луча с радиусом не более 0,5 мм при существенно большем радиусе эми- тпрующеИ поверхности катода. 7.3. Экраны кинескопов Дпя преобразования сигнала в световое изобрая ение тюпользуется явление люминесценции, заключающееся в способности атомов, молекул и ионов некоторых веществ испускать свет при переходе из состояния с повышенноИ энергией (возбужденное состояние) в состояние с мспьшеИ энергией.
Вещества, обладающие такой способностью, называются люзсииортораиги (1пгнегт — свет (лат.)г р1юцоз— негущиИ (греч.)) ГЛАВА 7. Телевизионные преобразователи сигнал — свет 139 Возбуждение атомов некоторых веществ может быть вызвано электрическим полем или током, при этом возникает электролюминесценция Вещества, обладающие свойством электролюминесценции, назывшотся элекглролюминофорами.
В телевидении используется катодопюминесценция свечение, вызванное ударами быстролетящих кчсктропов. Бомбардировка люминофора быстрыми электронами приводит его в возбу,кденное состояние, при котором электроны атомов люминофора оказываются переведенными на более высокие энергетические уровни внешних орбит. Возвращаясь с внешних орбит на прежние уровни, электроны излучают кванты света. Люминофоры, применяемые для экранов кинескопов, представляют собой кристаллические вещества различного химического состава.
Это могут быть окислы, силикаты, сульфиды и фосфаты цинка, кадмия, магния, кальция, активированные различными металлами. Активацией добиваются повышения эффективности и необходимого спектрального состава излучения. Электрооптические характеристики люминофорных экранов зависят от химического состава вещества люминофора, технологии его нанесения и условий возбуждения. Химический состав люминофора обозначается обычными символами. На первом месте — основное вещество, затем (в скобках)— активатор. Например, сульфид цинка, активированный медью, записывается как Еп3 (Сп), а активированный серебром — как ЕпЯ (Ак). Важнейшими характеристиками экрана являются цвет свечения, инерционность и световая отдача. Цвет свечения экрана определяется типом выбранного люминофора.
Для экранов черно-белых кинескопов используется люминофор БМ-5, являющийся смесью сульфида цинка (активированного серебром и цинком) и сульфнда кадмия (активированного серебром): 2пЯ (АйХп) 47 %; СВ3 (Ая) 53 %. Спектральная характеристика излучения данной смеси имеет два максимума (рис. 7.3, сплошная линия). Первый максимум находится в области излучения, соответствующего ощущению синего цвета, а второй — совпадает с кривой видногти глаза (штриховая линия), что увеличивает светоотдачу экрана.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
