CCD y Cámaras de TV

Dpto. de Ingeniería de Comunicaciones
Cámaras de Televisión
Constantino Pérez Vega
Arquitectura de las cámaras de TV
Optica externa
Optica interna
Sensor de imagen
Procesado
Circuitos de control
Interfaces
1
Optica externa
Sistema de lentes para enfocar la imagen de una escena
hacia el sensor o sensores optoeléctricos.
Lente zoom de
longitud focal variable
Lentes de longitud
focal fija
Optica externa: Lentes de longitud focal fija
F = 28 mm
F = 70 mm
F = 210 mm
2
Lente compuesto
Lens Focal Length*
Terminology
Typical Photography
Less than 21 mm
Extreme Wide Angle
Architecture
21-35 mm
Wide Angle
Landscape
35-70 mm
Normal
Street & Documentary
70-135 mm
Medium Telephoto
Portraiture
135-300+ mm
Telephoto
Sports, Bird & Wildlife
Corresponding Impact on Other Properties:
f-#
Light-Gathering
Area
(Aperture Size)
Required Shutter
Speed
Higher
Smaller
Slower
Wider
Lower
Larger
Faster
Narrower
Depth of Field
http://www.youtube.com/watch?v=X7_wL0ZZi6k
How lenses are made
3
Lentes de longitud focal variable (zoom)
Optica Interna
Separa la luz incidente de la escena en tres colores primarios,
generalmente rojo, verde y azul, mediante el empleo de espejos,
filtros o prismas dicroicos
4
Arquitectura de prismas en una cámara de 3 CCD
OPTICA EXTERNA
OPTICA INTERNA
CCD AZUL
SISTEMA DE PRISMAS
PARA SEPARACION
DE COLORES
LUZ INCIDENTE
CCD VERDE
LENTE
CCD ROJO
Sensores optoeléctricos
5
Aspectos históricos: tubos de cámara. Iconoscopio (c. 1930-40)
Orthicón de Imagen
(1940 a c.1980)
6
Disector de imagen (c. 1940-50)
(se usó muy poco)
Vidicón (c. 1940-70)
7
Plumbicón
Trinicón
Saticón
Sensores de Estado Sólido
8
Dispositivos acoplados por carga (CCD = Charge Coupled Devices)
Diagrama elemental de un dispositivo de transferencia de carga
9
Técnicas de transferencia de carga: 4 fases
Técnicas de transferencia de carga: 3 fases
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Estructura de un CCD
Area de imagen
Paquete de cerámica o plástico
Patillas de conexión
Conexiones con hilo de oro
Almohadillas de conexión
Substrato de silicio
Amplificador en chip
Registro en serie
Apariencia de los CCD
Kodak Kaf1401 Thick CCD
MIT/LL CC1D20 Thinned CCD
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Diversos tipos de CCD
CCD de transferencia de cuadro
12
CCD de transferencia de cuadro
CCD de transferencia de línea
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CCD de muy alta resolución (22 megapíxels)
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Camara de astronomía 1 CCD
Specifications
Weight
4 pounds
Back Focus
Roughly 1.7 inches (~4.3 cm)
with 2" nosepiece
Pixel Size
(Microns)
9x9
Chip Size
(Pixels)
4008 x 2745
Array
4k x 2.75k
Total Pixels
11 million
CCD Type
Interline
Full Well
Capacity
50,000 e-
Dark Current
1.5 e-
Read Noise
RMS
11 e-
Dimensions of
Chip (mm)
36 x 24.7
Dimensions (L,
W, H)
6.5 x 6 x 3.5
Antiblooming
ABG only
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CCD de línea
17
Escáner CCD de sobremesa
Escáner CIS (Contact Image Sensor)
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Microlente y filtro de color
LUZ INCIDENTE
MICROLENTE
FILTRO DE COLOR
FOTODIODO
Sensor de una línea
1 píxel
Sensor de tres líneas
1 píxel
19
Sensor de 6 líneas
1
3
2
1
1
5
4
7
6
3
5
2
4
3
5
2
4
8
6
6
20
21
22
$3250
Visión artificial (machine vision)
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Filtro Bayer
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Variantes (RGBW)
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Filtrado vertical
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29
30