В качестве видеодатчика в современных СТЗ в основном используются вакуумные телевизионные приемные трубки (типа видикон), твердотельные фотодиодные матрицы и твердотельные фотоэлектрические преобразователи на приборах с зарядовой связью (ПЗС). Конструктивно видеодатчики оформлены в виде видеокамер, содержащих кроме первичных преобразователей изображения в электрический видеосигнал, необходимые схемы электронного обрамления и оптический объектив для проектирования изображения на фоточувствительную поверхность фотопреобразователя.
Вакуумные телевизионные трубки типа видикон обладают высоким линейным расширением (до 700 телевизионных линий), высокой фоточувствительностью (0,1 мка/лк), отсутствием структурных дефектов. Все эти параметры позволяют с помощью видикона получать качественное телевизионное изображение, но как датчик СТЗ видикон имеет ряд существенных недостатков, к которым следует отнести низкую эксплуатационную надежность, связанную со стеклянным баллоном трубки и накалом источника электронной пушки, необходимость использования для получения растра высоких напряжений, нелинейность и сильную зависимость геометрии растра от таких дестабилизирующих факторов, как температура и питающие напряжения.
По сравнению с видиконами, твердотельные фотодиодные матрицы отличаются более высокой механической прочностью и надежностью, малой массой и габаритом, низкими напряжениями питания и энергопотребления, более высокой фоточувствительностью и динамическим диапазоном по освещенности, возможностью поэлементной адресации и параллельного вывода сигнала. За счет последних свойств фотодиодные матрицы обеспечивают высокую частоту считывания кадра (до 5 кГц).
К недостаткам фотодиодных матриц (по сравнению с видиконами, а также ПЗС) следует отнести их относительно невысокое пространственное разрешение по полю (размер элемента разложения 50х50 мкм и выше), существенную неоднородность фотоэлектрических характеристик различных элементов, относительно малую размерность матрицы (типовое значение 32х32, 64х64). В СТЗ фотодиодные матрицы используются для задач, требующих высокого быстродействия и невысокого пространственного разрешения.
В 70-х годах появились приборы с зарядовой связью (ПЗС), благодаря которым удалось решить задачу создания растровых твердотельных формирователей видеосигнала - аналогов видикона. По сравнению с последними , ПЗС обладают такими преимуществами, как снижение на порядок массы и габаритов, высокая механическая прочность и длительный срок службы, отсутствие необходимости высоковольтного питания и накала. Однако самым важным преимуществом ПЗС в качестве датчиков СТЗ является высокая геометрическая точность видеоизображения, обусловленная жесткой привязкой видеосигнала к координатам фоточувствительных элементов.
Конструктивно ПЗС представляет систему фоточувствительных МОП - элементов, изготовленных на кристалле полупроводника (как правило, полупроводникового кремния) методом микрофотолитографии. Если спроектировать на поверхность этой системы световой рельеф, то в каждом элементе образуется заряд неосновных носителей, величина которого пропорциональна величине светового потока на данном элементе и времени накопления, а по всей системе распределение величин накопленных зарядов повторяет световой рельеф. После окончания времени накопления (которое делается, как правило, фиксированным) заряды последовательно построчно-кадрово выводятся из кристалла через выходное устройство, выполненное на том же кристалле, образуя видеосигнал. Одинаково широкое распространение в СТЗ получили как линейные, так и матричные ПЗС.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.