Выбор элементной базы

2.2. Выбор элементной базы.

Данный дипломный проект базируется на уже существующей элементной базе, что существенно снижает стоимость разрабатываемой камеры.

Матрица является основным компонентом в камере, поэтому выбор элементной базы будет определяться ею.

Фаворитом в данной области является фирма SONY, которая одной из первых освоила серийный выпуск цветных матричных ПЗС. В большей степени сегодня распространены матрицы с диагональю 1/3 дюйма, следовательно, целесообразно выбрать матрицы именно такого габарита. Преимущества датчиков 1/3 дюйма также и в меньших габаритах, массе, уменьшении размеров и массы оптической системы.

В техническом задании число пикселов матрицы определено как 430 тыс. Таким образом, можно выбрать стандартную цветную матрицу ICX059AK, которая отвечает всем нашим требованиям.

Выбрав матрицу, мы можем сразу взять и стандартную элементную базу для нее:

ICX059AK – CCD Area Image Sensor, 1/3 ², CCIR (датчик изображения на основе ПЗС матрицы)

CXD1159Q – CCD sync signal generator – NTSC and PAL (генератор сигналов синхронизации для ПЗС матрицы.)

CXD1265R - CCD timing pulse generator – NTSC, PAL, ETA and CCIR (тимминг-генератор .)

74AC04 (K1533ЛН1 – аналог) – горизонтальный драйвер

CXD1267AN – CCD clock driver IC (вертикальный драйвер)

CXA1390AR - CCD colour camera sample and hold colour separation (дискретизатор с запоминанием отсчетов цветового разделения в цветной камере)

CXA1391R – CCD colour camera processor (видеопроцессор).

CXA 1392R - кодер PAL .

2.3. Требования к сигналам.

Поскольку для создания компонентного сигнала со стереоэффектом мы применяем две ПЗС матрицы типа ICX059AK, то, исходя из норм на критическую частоту мелькания (в данном случае – для каждого глаза) f_кр = 48 Гц, необходимо, чтобы f_п = 100 Гц – частота полей и, соответственно, f_к = 50 Гц – частота кадров. Следовательно, при стандартизированном числе строк разложения f_стр = 625 надо, чтобы частота задающего генератора строчной развертки была равна удвоенной стандартной:

f_ген = f_стр = 2´15625 = 31250 Гц

В итоге надо сформировать следующие сигналы:

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 R_н = 75 Ом (эти величины стандартизированы).

Питание комплекта микросхем осуществляется от источника питания нестабилизированного напряжения U_пит = 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.

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.