Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

ELEKTRONICKÉ SOUČÁSTKY 6. Optoelektronické součástky II (Zobrazovače a snímače obrazu ) Prof. Ing. Pavel Bezoušek, CSc.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "ELEKTRONICKÉ SOUČÁSTKY 6. Optoelektronické součástky II (Zobrazovače a snímače obrazu ) Prof. Ing. Pavel Bezoušek, CSc."— Transkript prezentace:

1 ELEKTRONICKÉ SOUČÁSTKY 6. Optoelektronické součástky II (Zobrazovače a snímače obrazu ) Prof. Ing. Pavel Bezoušek, CSc

2 Pásmo optických kmitočtů Pozn.: T = 10 12,  = 10 -6, n = 10 -9, h = 6, Js, 1eV = 1, J f [Hz] [m] 0,3T3T30T300T3 000T 0,1mm 10  m Mikrovlnné kmitočty Optické záření Daleké infračervené Ultrafialové záření f 1m1m0,1  m Milimetrové Sub- milimetrové Blízké infračervené Viditelné Infračervené 10nm 1nm Roentgen záření hf [eV] 0,0010,124 1,2412,4 0, mm T

3 Viditelné světlo Barvy a vlnové délky 780 nm 650 nm 580 nm 530 nm 480 nm 430 nm380 nm červená oranžová žlutá zelená modrá fialová f viditelné světlo ultra fialová infra červená

4 Viditelné světlo Citlivost lidského oka  nm  BG 555 R

5 Zobrazovače Typy zobrazovačů Alfanumerické Zobrazují buď jen číslice a znaky +,-,., nebo také písmena Zpravidla jednobarevné Podle technologie: – LED – LCD Podle topologie: – bodové – maticové Obrazovky Zobrazují úplnou obrazovou informaci Černobílé nebo barevné Podle technologie: – Elektronkové (obrazovky) – LCD: pasivní, aktivní (TFT) – Plazmové

6 Zobrazovače Alfanumerické zobrazovače Bodové: Například LED zobrazovače Typické pásové zobrazovače s diodami LED nebo žárovkové Maticové: Sedmisegmentový maticový element Zobrazuje číslice, případně doplněné znaky: plus, minus, desetinná tečka V případě LED zobrazovače je proud 1 segmentu 10 – 30 mA (při 1,5 – 2 V) – velká spotřeba, dobrá viditelnost (i ve tmě), široký úhel pozorování

7 Obrazovky Plošný rozklad obrazu Snímek: Řádky: Body Počet bodů na řádek - N Počet řádků na snímek - M Různé normy (MxN): TV (PAL) : 575 x 767 TV (NTSC): 480 x 640 Počítačová: 3000 x 4000 HDTV: 720 x 1280 nebo: 1080 x 1920

8 Obrazovky Barevný rozklad obrazu Základní barvy: Červená R (Red) - = 610 nm Zelená G (Green) - = 534 nm Modrá B (Blue) - = 470 nm Odvozené barvy (R:G:B): Bílá – 0,3 : 0,59 : 0,11 Žlutá – 0,36 : 0,38 : 0,26 Fialová – 0,4 : 0,27 : 0,33 0,20,40,60,81 0,2 0,4 0,6 0, R B G bílá x y Diagram barev:

9 Zobrazovače s tekutými krystaly (LCD - Liquid Crystal Display) Tekuté krystaly – látky, které mají určitou krystalickou strukturu i v tekutém stavu. Nematické tekuté krystaly – mění své polarizační vlastnosti pod vlivem přiloženého napětí. Polarizace – směr elektrického pole v rovině vlnoplochy – lze jej vyjádřit dvěma parametry (rozložit do dvou směrů, např. horizontální a vertikální polarizace) Běžné světlo je směsicí obou polarizací. Jedinou polarizaci lze získat pomocí polarizačního filtru Polar. filtr (vertikální polarizace) Polar. filtr (horozontální polarizace) vertikálně polarizované světlo teoreticky nevystupuje žádné světlo nepolariz. světlo

10 Zobrazovače LCD Použití nematických krystalů Polar. filtr 1 (Vertik. polar.) Polar. filtr 2 (Horiz. polar.) Vertikál. polariz. světlo světlo proměnné inenzity nepolariz. světlo LCD nematický Světlo s otočenou polarizací U Řízení natočení polarizace Změnou napětí U na LCD lze měnit intenzitu procházejícího světla

11 Základní vlastnosti viditelnost znaku, kontrast (až 1:150) barva: odstíny šedi úhel pozorování (první displeje vodorovně 60°, svisle 40°) nízká spotřeba (pouze napětí) rychlost odezvy (10  20 ms) rozlišení (desítky až 200 čar na mm) nutnost podsvícení, nebo vnější světlo Zobrazovače LCD

12 Obrazovky TV vakuové - princip Katodový systém Vychylovací cívky Maska Stínítko s luminofory Katodový systém (Urychlení, zaostření) katody G 1 (Jas) G 2, G kV G 3, G 5 (Ostření) +6 kV G 6, A +25 kV deflektory

13 TV obrazovky Princip, vlastnosti maska čelní sklo obrazovky luminofory elektronové svazky Detail dopadu elektronových svazků na stínítko (pohled shora) Vlastnosti Rozměr úhlopříčky do 80 cm Vychylovací úhel až 60° Velké rozměry (hloubka) Vysoký jas a kontrast Velké teplotní rozmezí (-30  C až + 50  C) Vady: – konvergence – poduškovitost – linearita barev. odstínu

14 Princip Každý obrazový bod je tvořen základním zobrazovačem s tekutým krystalem a s integrovaným tenkovrstvým MOS tranzistorem (TFT = Thin Film Tranzistor) Všechny body jsou osvětleny společným zdrojem světla U barevných obrazovek je každý bod tvořen třemi takovými soustavami pro základní barvy R, G, B TFT obrazovky P rincip, uspořádání

15 Princip Každý černobílý obrazový bod má kapalný krystal (C LC ) a jeden MOS tranzistor (T 2 ) Po dobu zápisu 1 řádku jsou tranzistory T 2 v jednom řádku současně sepnuty kladným napětím na hradle Obrazový signál je postupně připojován k jednotlivým sloupcům, pouze v sepnutém řádku a sloupci však nabíjí kapacitu C LC TFT obrazovky Zapojení

16 Použití Miniaturní (přenosné) displeje PC,TV i průmyslová zobrazení Součást TV i datových projektorů Nevhodné pro přímé hromadné sledování více osobami TFT obrazovky Vlastnosti, použití Vlastnosti Malá hloubka, nízké napětí, malá spotřeba Úhlopříčka do 90 cm Úhel pozorování omezen: vodorovně 60°, svisle 20° Pomalá odezva (10 ms) Vysoké rozlišení - až 200 čar/mm - nelze přizpůsobit Menší kontrast (do 500:1)

17 Princip Každý bod má společnou výbojovou komoru s anodou a tři samostatné komůrky se samostatnými katodami  pro R, G, B, propojené s centrální komorou kanálky. Stěny komůrek jsou pokryty barevnými luminofory. V závislosti na napětí katod se výboj vtahuje do jednotlivých komůrek a vznikající UV záření budí luminofor příslušné barvy. Plazmové obrazovky Princip, uspořádání

18 Použití Velkorozměrové zobrazovací plochy pro individuální i hromadné sledování Vysoký jas a kontrast Velké teplotní rozmezí funkce Velká spotřeba (1kW/1 m 2 ) Nevhodné pro miniaturní použití Plazmové obrazovky Vlastnosti, aplikace Vlastnosti Vysoký jas (1000 lx- body vydávají vlastní světlo) Vysoký kontrast (5000 : 1) Lze konstruovat i velkoplošné displeje (úhlopříčky kolem 3 m) Větší rozměry pixelu (až 1 mm) Problémy s linearitou barev (jako u vakuové obrazovky) Malá hloubka (  6 cm při 1,5x2 m)

19 Snímání obrazu CCD zařízení Dnes využívají převážně součástky s nábojovou vazbou  CCD (Charge Coupled Devices): kondenzátor MOS s malým a větším napětím přesouvání náboje k sousednímu kondenzátoru akumulace náboje vlivem osvětlení

20 Snímání obrazu Princip a vlastnosti černobílé kamery Plošný rastr má pro každý zobrazovaný bod dva MOS kondenzátory (vedle sebe): jeden je osvětlován (fotosenzor), druhý je zakryt maskou. V první etapě cyklu se vytvoří náboje na fotosenzorech, ve druhé se náboje přenesou na zakryté kondenzátory, pak se svisle vyčtou do výstupního čtecího registru, odtud na výstupní svorku. Vysoká citlivost i na infračervené záření  noční vidění, citlivé kamery (astrofot.)

21 Snímání obrazu Barevná kamera Obraz se nejprve rozloží do tří základních barev hranolem nebo barevnými filtry V každé barvě se samostatně sejme jako čenobílý Vysoký barevný kontrast Velmi drahé Levnější řešení – otáčivý barevný filtr + jedno pole detektorů A) Bayerova maska Plošný rastr má pro každý pixel 4 detekční body: 1R, 1B, 2G (každý se skládá ze dvou MOS kondenzátorů vedle sebe (jako u černobílé kamery) Jas má vyšší kontrast než barvy, protože se sčítají vždy 4 detektory Menší rozlišovací schopnost (kolem 1 Mpix) Používá se u komerčních a poloprofesionálních kamer B) 3CCD systém


Stáhnout ppt "ELEKTRONICKÉ SOUČÁSTKY 6. Optoelektronické součástky II (Zobrazovače a snímače obrazu ) Prof. Ing. Pavel Bezoušek, CSc."

Podobné prezentace


Reklamy Google