Нед.
Продолжение (темы: «Фотографический объектив» и «Оптика телевизионных систем»)
Часть II.
Тема «Оптика телевизионных систем»
СР по учебнику: [1, §88- 90, стр.269 - 282]
Рекомендуется изучить стр. 269 и стр.270 до второго абзаца сверху (т.е. до слов «Передающая телевизионная трубка…» с приведением в конспекте рис.216, объяснением принципа передачи в телевидении движущегося изображения и определением понятий: развертка телевизионного изображения; кадр развертки, строка развертки; число строк развертки; число номинальных строк развертки; число активных строк развертки; период кадровой развертки. период развертки строки, видеосигнал.
Передающее телевизионное устройство (ПТУ) (поз.1 на рис.216) включает телевизионный объектив ителевизионный (оптико-электронный) преобразователь (ТП) оптического изображения в электрические сигналы (преобразователь типа свет – сигнал).
Телевизионный объектив формирует на плоской светочувствительной поверхности телевизионного преобразователя (мишени) плоское непрерывное двухкоординатное изображение. Это изображение с помощью ТП превращается в пространственно дискретное с выделением дискрета по элементу, строке, кадру; в результате развертки (считывания) пространственная дискретизация оптического изображения (распределения освещенности) преобразуется во временную дискретизацию электрического сигнала (видеосигнал) с соответствующими параметрами. Основой для определения параметров дискретизации являются инерционные свойства человеческого глаза.
Преобразование осуществляется на основе внешнего (диссекторы) и внутреннего (видикон, твердотельные преобразователи на базе приборов с зарядовой связью (ПЗС) фотоэффекта.
Качество телевизионного изображения существенным образом определяется характеристиками телевизионного преобразователя. В качестве примера в §88 рассмотрено устройство передающей телевизионной трубки (ПТТ)– видикона и даны ее основные характеристики (стр.271 … 273). Вам надо познакомиться с приведенным перечнем характеристик и усвоить расчетные формулы для определения следующих относящихся к ПТУ величин (характеристик).
Освещенность на отражающем и изображаемом предмете, необходимая для создания на светочувствительной поверхности телевизионного преобразователя (фотокатоде ПТТ) требуемой освещенности (формула 387);
Угловое поле телевизионного объектива в пространстве предметов, выражаемое через фокусное расстояние телевизионного объектива и формат светочувствительной поверхности телевизионного преобразователя. Формат ТП определяется диагональю прямоугольника со сторонами h * b, где h - высота; b - ширина светочувствительной поверхности ТП для случая прямоугольной формы светочувствительной поверхности.
Разрешающая способность ТП
а) для ПТТ:
Nт = (1-q)*zn/2hф = za/2hф,
где zn, za – число номинальных и активных строк развертки.
Примечание: Эта формула дана в сводке формул к задачам, но в ней число номинальных строк обозначено через nz.
б) для матричного ПЗС с пространственными периодами размещения пикселей по вертикали (по стороне h) и по горизонтали (по стороне b) dy и dx соответственно разрешающая способность в общем случае определяется по вертикали и горизонтали:
Nтy = 1/(2 dy);
Nтx = 1/(2 dx)
с выбором меньшего из двух значений. Как правило, оно соответствует Nтy.
Пространственные периоды размещения пикселей по вертикали (по стороне h) и по горизонтали (по стороне b) dy и dx равны расстоянию между центрами двух соседних пикселей, определенному по осям Y и X соответственно. При dy = dx имеет место равенство Nтy = Nтx = Nт.
Если пиксели - квадрат со стороной a и размещены вплотную друг к другу, то разрешающая способность ТП определяется по формуле:
Nт = 1/(2 a).
Замечание: в практике есть рекомендация брать Nт ≈ (0,9)*[1/(2 a)].
Далее следует изучить материал §(89-90).
В телевидении применяются как монофокальные, так и панкратические объективы с непрерывным изменением фокусного расстояния в определенном диапазоне значений (см. классификацию панкратических объективов в теме «Фотографический объектив».
Вы должны:
усвоить перечень основных оптических характеристик и отразить в конспекте расчетные формулы для определения фокусного расстояния, относительного отверстия и углового поля в пространстве предметов телевизионного объектива; для закрепления формул §(88 – 89) рекомендуется решить следующую задачу и включить решение в конспект:
Объектив телекамеры создает на фотокатоде телевизионной передающей трубки с размерами hф х bф = 24 х 32 мм2 изображение бесконечно удаленного предмета с коэффициентом отражения ρ = 0,25. Диаметр входного зрачка объектива D = 50 мм. Предмет освещается двумя источниками (прожекторами) с силой I v = 106 кд, каждый с расстояния p = 100 м. Освещенность изображения предмета на фотокатоде E' = E'ср составляет 1лк при коэффициентах пропускания оптической системы и атмосферы τо.с.= 0,8; τа= 0,5 соответствено. Найти угловое поле объектива в пространстве предметов.
Примечание: прожекторы считать точечными некогерентными источниками излучения; соответствующие формулы для определения освещенности на предмете Eпр можно найти в [1, §38, стр.107-108].
знать определение предельного размера пятна рассеяния δ, возникающего в результате аберраций телевизионного объектива, 1) в зависимости от высоты строки и 2) с использованием эмпирической формулы, связывающей размера пятна рассеяния δ с значением МПФ на определенной пространственной частоте;
знать и уметь применять формулу для расчета разрешающей способности передающего телевизионного устройства (передающей телевизионной головки) через разрешающую способность объектива No и разрешающую способность телевизионного преобразователя Nт:
1/Nг = 1/No + 1/Nт,
Обратите внимание на то, что приведенная формула аналогична по структуре формуле для определения фотографической разрешающей способности фотографического объектива.
уметь определить значение ФПМ телепередачи через ФПМ ее функциональных звеньев;
знать принципы получения цветного изображения и конструктивные особенности телевизионного объектива, обеспечивающие техническую реализацию цветного телевидения.
После изучения теоретического материала следует перейти к практике в форме решения задач.
Сводка основных формул дана в материале семинара по темам: Фотографический объектив. Оптика телевизионных систем Рекомендуется расширить эту сводку самостоятельно после изучения теории.
Образцы решения типовых задач приведены в высылаемом файле. pdf. Тексты задач из задачника: Сборник задач по прикладной оптике./Под ред. В.И. Кузичева. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана – 2003.- 92 с.
После разбора типовых задач, которые даны в высылаемом файле. pdf. рекомендуется перейдите к анализу задач, представленных для подготовки к РК. Внимательно прочитайте текст задач и обдумайте ход решения. Если какие - либо из задач вызывают трудности в составлении алгоритма решения, то сформулируйте Ващи вопросы. Их можно прислать на мою почту в ya.ru или через WhatsApp.
Планируемая следующая тема - «Оптические фотоэлектрические системы».