Устройство и принцип действия видикона (плюмбикон, комбикон)

Получение видеоинформации

 

Видеоряд является основным средством получения информации человеком (до 90 %). При преобразовании физического изображения информационный сигнал который может быть передан, сохранён и в последствии вновь преобразован в видео изображение является важнейшей задачей при создании мультимедийных систем. Исторически существует несколько поколений преобразователей видеоизображения. В настоящее время используются электронно-лучевые преобразователи (видиконы) и преобразователи на основе твёрдотельной техники (например ПЗС матрица).

 

Устройство и принцип действия видикона (плюмбикон, комбикон)

 

1- объект

2- объектив

3- корпус

4- электроды горизонтального отклонения

5- электроды вертикального отклонения

6- ускоряющий электрод

7- фокусирующий электрод

8- катодная группа, катод может быть прямого и косвенного накала

9- устройство развёртки луча (развёртка электростатическая). Луч развёртывается по горизонтали со сравнительно высокой частотой и по вертикали с низкой частотой. Горизонтальная развертка является строчной, вертикальная - кадровой. В результате на выходе получается поток кадров состоящих из отдельных строк.

10- устройство формирования луча, предназначено для луча различных решений на электронную пушку, конечной задачей которой является формирование максимально узкого и стабильного электронного луча, путём ускорения, фокусировки и модулирования потока электронов, который был создан накаливаемым примерно до 1000 градусов катодом прямого либо косвенного накала

11- сигнальная оптически прозрачная плёнка

12- фоточувствительный полупроводниковый слой (на основе сульфидов различных металлов – свинец, кадмий и др.) обладающие внутренним фотоэффектом, который заключается в изменении скорости рассасывания приобретённого электрического заряда в зависимости от уровня освещённости

 

При включении питания электронный луч начинает обегать экран заряжая его до определённого уровня (достаточно равномерно). При попадании видеоизображения на экран благодаря внутреннему фотоэффекту уменьшается потенциал отдельных точек экрана. В результате при последующем обегании лучом эти точки дозаряжаются до исходного состояния. В результате чего ток луча изменяется, а следовательно изменяется ток и через R_H. Колебание тока на R_H превращаются в колебания напряжения, характеризующие точечную освещённость экрана. По окончании обегании лучом экрана луч вновь возвращается в начальную точку экрана и цикл повторяется. Таким образом формируется развёрнутый на строки кадр изображения.

 

Средства отображения информации

Кинескопы

 

Принцип действия ЭЛТ:

 

1 – Экран. В зависимости от назначения кинескопа экран может иметь прямоугольную или круглую форму. Внутри экран покрыт слоем люминофора с внешним фотоэффектом (свечение под действием электронного излучения).

2 – Анод. Электрод ускоряющий электронного пучка до энергии достаточных для яркого свечения люминофора. Анод потребляет основную мощность кинескопа.

3,4 – электроды горизонтального и вертикального отклонения луча в случае электростатической развёртки. Такая развёртка применяется в осциллографических трубках, знакопередающих, радарных и т.д. – так где требуется высокое быстродействие. Недостатком электростатического отклонения луча является малый угол отклонения (до 40 градусов), что резко увеличивает длину трубки кинескопа. В случае электромагнитной развёртки отклоняющая система представляет из себя сложно распределённую электро магнитную катушку охватывающую кинескоп с внешней стороны. При этом угол отклонения луча альфа гораздо больше (до 110-120 градусов) что резко укорачивает кинескоп, но усложняет получение чёткого контрастного изображения, особенно по краям экрана.

5 – электронная пушка, состоящая из нескольких электродов ускоряющий, модулирующий, фокусирующий.

6 – катод. Предназначен для «выделения» свободных электронов для дальнейшего ускорения, подразделяются на катоды прямого и косвенного накала.

БУР – блок управления развёрткой.

БПА – блок питания анода (высоковольтный преобразователь).

БУЭП – блок управления электронным прожектором.

 

ЖК мониторы

 

В настоящее время технологии ЖК мониторов работают совместно с TFT технологиями подразумевающими управление отдельными ячейками матрицы с помощью тонкоплёночного транзистора. Это позволяет существенно улучшить качество изображения благодаря повышению быстродействия ячейки, а так же улучшению контрастности. Среди ЖК мониторов выделяют 3 основные технологии:

TN-film

S-IPS

MVA (PVA)

Эти технологии отличаются качеством получаемого изображения. TN преимущества: дешевизна, проще в изготовлении, меньшее время отклика; недостатки: ухудшенная цветопередача и контрастность. Применяются в простых и дешёвых мониторах. S-IPS характеризуется лучшей контрастностью и цветопередачей, но большим времен отклика и сравнительной дороговизной. Кроме того S-IPS технология единственная использующая полный 24х битный цвет. Поэтому S-IPS матрицы используются в качественных мониторах и там где требуется точная цветопередача. MVA (PVA) матрицы по принципу действия сходны с S-IPS, но выполняются по упрощённым технологиям, поэтому дешевле при сохранении почти такого же качества изображения. Для дополнения TN и *VA матриц до 24 бит используется дизеринг – это примешивание к управляющему сигналу псевдо случайного (белого) шума, что позволяет уменьшить негативное влияние квантование аналоговой информации. Благодаря дизерингу присутствующие эффекты квантования как аудио так и видео становятся менее заметными. Одновременно это приводит к увеличению потока информации.

 

Видеопроекторы

 

В настоящее время при построении видеопроекторов используется 2 основные технологии: LCD и DLP.

LCD видео проекторы

1. лампа подсветки

2. отражатель

3. фокусирующая линза

4, 5, 6 дихраичные зеркала отражающие лишь 1 свет и пропускающие остальные

7. монохромная LCD матрица пропускающая соответствующий свет

8. призматический блок задачей которого является объединение всех 3х цветов и выдача его на выход

9. объектив

10. экран

Такая конструкция является сравнительно недорогой обеспечивающей достаточно высокую яркость, цветность и неплохой контраст.

 

DLP видео проектор

РИСУНОК!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

1. лампа

2. отражатель

3. объектив

4. вращающийся диск

5. микро зеркальное отражающее устройство

6. выходной объектив

7. экран

 

Луч света после фокусировки 3 попадает на вращающийся диск с 4мя светофильтрами (RPC и прозрачно белый). После чего попадает на микро зеркальное устройство имеющее разрешение кадра и состоящее из большого числа микро зеркал. Работа которых синхронизирована с вращением диска и позволяет обрабатывать каждый цвет в отдельности. За счёт инерционности зрения картинка воспринимается как полно цветная. Аналогичное устройство может быть построено на 3х микро зеркальных устройствах обрабатывающих каждый свой цвет, которые образуются не вращающимся диском, а например дихраичными зеркалами, либо специальными призмами. Недостатком DLP является расслоение изображения в динамичных сценах и возникновения эффекта радуги. Основной проблемой проекторов является наличие мощного источника света, мощность до 200 и более ватт. Это требует постоянного и достаточно эффективного охлаждения как лампового блока, так и вращающегося колеса дихраичных зеркал LCD матриц. Поэтому кроме чистых параметров изображения (разрешение, яркость, контрастность) проектор характеризуется уровнем шума (желательно 1 и менее сон). Большое значение при использовании проекторов имеет качество экрана. Наиболее распространённым является белый матовый экран, глянцевые экраны используются реже, хотя и дают в ряде случаев более насыщенную картинку, но они требуют максимального затемнения помещения. В ряде случаев используются светло серые экраны, которые зрительно повышают контрастность, но так же требуют хорошего затемнения помещения. Средняя продолжительность работы лампы 2000-3000 часов, у некоторых до 5000.

 

SED панели

РИСУНОК!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

Принцип работы таких панелей схож с работой ЭЛТ, но в них имеется множество электронных пушек (равные количеству суб пикселей) которые осуществляют эмиссию с поверхности электронов, которые в свою очередь попадают на фосфор содержащий люминофор, который в результате начинает излучать. Их преимуществом является сочное контрастное изображение, яркость и контрастность которого не зависит от угла зрения. Наиболее перспективны такие панели для размеров 50” и более.

1. задняя стенка

2. электронно-эмитирующие элементы

3. люминофор

4. внешняя панель экрана

Получение видеоинформации

 

Видеоряд является основным средством получения информации человеком (до 90 %). При преобразовании физического изображения информационный сигнал который может быть передан, сохранён и в последствии вновь преобразован в видео изображение является важнейшей задачей при создании мультимедийных систем. Исторически существует несколько поколений преобразователей видеоизображения. В настоящее время используются электронно-лучевые преобразователи (видиконы) и преобразователи на основе твёрдотельной техники (например ПЗС матрица).

 

Устройство и принцип действия видикона (плюмбикон, комбикон)

 

1- объект

2- объектив

3- корпус

4- электроды горизонтального отклонения

5- электроды вертикального отклонения

6- ускоряющий электрод

7- фокусирующий электрод

8- катодная группа, катод может быть прямого и косвенного накала

9- устройство развёртки луча (развёртка электростатическая). Луч развёртывается по горизонтали со сравнительно высокой частотой и по вертикали с низкой частотой. Горизонтальная развертка является строчной, вертикальная - кадровой. В результате на выходе получается поток кадров состоящих из отдельных строк.

10- устройство формирования луча, предназначено для луча различных решений на электронную пушку, конечной задачей которой является формирование максимально узкого и стабильного электронного луча, путём ускорения, фокусировки и модулирования потока электронов, который был создан накаливаемым примерно до 1000 градусов катодом прямого либо косвенного накала

11- сигнальная оптически прозрачная плёнка

12- фоточувствительный полупроводниковый слой (на основе сульфидов различных металлов – свинец, кадмий и др.) обладающие внутренним фотоэффектом, который заключается в изменении скорости рассасывания приобретённого электрического заряда в зависимости от уровня освещённости

 

При включении питания электронный луч начинает обегать экран заряжая его до определённого уровня (достаточно равномерно). При попадании видеоизображения на экран благодаря внутреннему фотоэффекту уменьшается потенциал отдельных точек экрана. В результате при последующем обегании лучом эти точки дозаряжаются до исходного состояния. В результате чего ток луча изменяется, а следовательно изменяется ток и через R_H. Колебание тока на R_H превращаются в колебания напряжения, характеризующие точечную освещённость экрана. По окончании обегании лучом экрана луч вновь возвращается в начальную точку экрана и цикл повторяется. Таким образом формируется развёрнутый на строки кадр изображения.