Цветная стереотелевизионная камера

Коммутация матриц осуществляется импульсами с частотой полей.

Управление осуществляется цифровыми сигналами TTL уровней (логический «0» – 0,4 В; логическая «1» – 2,4 В).

Выходной сигнал размахом 1 В создается на нагрузке Rн = 75 Ом (эти величины стандартизированы).

Питание комплекта микросхем осуществляется от источника питания нестабилизированного напряжения Uпит = 12 В.

Температурные режимы камеры определяются требованиями для ПЗС матрицы:

t°раб = - 10°С ¸ + 60°С

t°хр = - 30°С ¸ + 80°С

Данная камера может работать при влажности до 90%.

3. Разработка структурной схемы цветной стереотелевизионной камеры.

Используя результаты исследований в области стереотелевидения и последние технические достижения, можно построить множество стереосистем с различными техническими характеристиками, в том числе и удовлетворяющие нашим.

В данной разработке предлагается создать стереотелекамеру, используя в качестве основы комплект элементной базы для обычной цветной телекамеры фирмы SONY со следующими структурными изменениями:

1)     в качестве датчиков стереопары используем две ПЗС матрицы цветного изображения со строчно-кадровым переносом зарядов, каждая из которых формирует сигнал изображения своего кадра – левого или правого;

2)     учитывая изложенное в предыдущем пункте, необходимо применить две пары вертикальных и горизонтальных драйверов для ПЗС матриц;

3)     полученные с ПЗС матриц два разных сигнала необходимо обрабатывать в двух одинаковых видеотрактах;

4)     в качестве системы синхронизации и управления можно использовать один комплект, поскольку он должен обеспечивать синхронизацию и управление двумя идентичными видеотрактами. Система синхронизации состоит из синхрогенератора и тимминг-генератора. Эта система будет дополнена электронным коммутатором, поскольку управляющие сигналы для вертикальных драйверов необходимо подавать поочередно с частотой 100 Гц, чтобы обеспечить принцип образования стереопары;

5)     на выходах I и II видеотрактов мы получаем компонентные сигналы, которые нам необходимо просуммировать. В этих целях мы используем сумматор;

6)     наконец, все блоки нашей телекамеры необходимо запитывать от источника питания.

Структурная схема цветной стереотелевизионной камеры приведена на рис. 3.15.

Структурная схема цветной стереотелевизионной камеры.

ТИ

 .

Рисунок 3.15.

4. Разработка функциональной схемы.

4.1. Общие положения.

При разработке функциональной схемы условимся, что будем использовать только зарубежную элементную базу.

В данной разделе будет рассмотрена функциональная схема только одного видеотракта, поскольку второй является полностью идентичным. Также мы рассмотрим устройство функциональных узлов, которые не входят в базовый комплект цветной телекамеры SONY, но в нашей разработке они являются необходимыми. Этими узлами являются электронный ключ для коммутации управляющих сигналов для вертикальных драйверов и выходной сумматор.

4.2. Описание функциональной схемы видеотракта.

Видеосигнал с выхода ПЗС матрицы поступает одновременно на входы PG и DATA микросхемы CXA1390, упрощенная функциональная схема которой показана на рис. 4.16.

Функциональная схема микросхемы CXA1390.

        CCD OUT  

Рисунок 4.16.

Входная часть этой микросхемы содержит схему ДКВ (CDS). Эта схема предназначена для выравнивания трехуровневого выходного сигнала с ПЗС матрицы. Трехуровневость получается в результате влияния импульсов сброса.

На выходе схемы CDS получается широкополосный видеосигнал YH, который подается на управляемый усилитель схемы АРУ (AGC). Его усиление зависит от напряжения АРУ. Затем сигнал YH подается на выход микросхемы YH OUT и одновременно на схему разделения, которая построена на устройствах выборки-хранения (sample-and-hold ( S/H)). Разделение на два канала осуществляется путем выборки по разным импульсам XSHP и XSHD, поступающим на S/H. Данное разделение является предварительным и полученные в итоге сигналы можно описать как:

                 n line                     (n + l) line              (n + 2) line

S1    :         (Mg + Cy)   /         (G + Cy)     /         (Mg + Cy)   /         …

S2:             (G + Ye)      /         (Mg + Ye)   /         (G + Ye)      /         …

Полученные сигналы S1 и S2 подаются соответственно на выходы S1 OUT и S2 OUT, а затем на входы микросхемы CXA1391 S1 IN и S2 IN соответственно. Одновременно сигналы S1 и S2 подаются на схему подавления цветности, туда же поступает и видеосигнал после схемы CDS. Основным элементом этой схемы является элемент ИЛИ (OR), на выходе которого образуется сигнал CS. Это управляющий сигнал для подавления цветности объектов, имеющих слишком большую яркость. Этот управляющий сигнал поступает на вход микросхемы CS OUT.

Следующее звено в видеотракте – микросхема CXA1391, которая является видеопроцессором. Ее упрощенная функциональная схема приведена на рисунке 4.17.

Функциональная схема микросхемы CXA 1391.

Рисунок 4.17.

 Входными сигналами для нее являются S1, S2, прошедший через фильтр нижних частот (ФНЧ, или LPF) и линию задержки (ЛЗ, или DL) широкополосный сигнал YH, а также управляющий сигнал CS. Таким образом, можно рассмотреть три тракта:

1)            тракт обработки сигналов S1 и S2;

2)            тракт обработки широкополосного сигнала яркости YH;

3)            тракт обработки управляющего сигнала CS.

Отдельным внутренним трактом является тракт образования сигнала вертикальной апертурной коррекции (VAP). Рассмотрим эти тракты по отдельности.

1. Тракт обработки сигналов S1 и S2.

Входная часть микросхемы CXA1391 является схемой предварительного выделения цветов, состоящей из сумматора и вычитателя. В результате этих действий с сигналами S1 и S2 получаются сигналы C0 и Y0:

C0 = (S2 – S1) ´ 0,8 :   (G + Ye) – (Mg + Cy) / (Mg + Ye) – (G + Cy) / …

Y0 = (S2 + S1) / 2 :      (G + Ye) + (Mg + Cy) / (Mg + Ye) + (G + Cy) / …,

иначе сигналы C0 и Y0 можно расписать как:

C0 = - (2B – G) / 2R – G / ...

Y0 = 2R + 3G + 2B / 2R + 3G + 2B / …,

следовательно, сигнал Y0 повторяется от строки к строке.

Сигналы C0 и Y0 являются узкополосными, так как образованы они из узкополосных сигналов S1 и S2. Сигнал C0 содержит информацию о цвете, а сигнал Y0 – о яркости. Эти сигналы поступают на выходы микросхемы CXA1391 Y0 OUT и C0 OUT и затем подаются на микросхему CXL1517, на которой собраны линии задержки. Здесь сигналы задерживаются на длительность одной строки (1H-DL) и поступают снова в видеопроцессор.

Упрощенная функциональная схема микросхемы CXL 1517 приведена на рисунке 4.18.

Функциональная схема микросхемы CXL 1517.

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12