Obrazové senzory, displeje, obrazovky a projekční systémy

Přednášející:

Miloš Klíma (gar.), Petr Páta

Cvičící:

Petr Páta, Stanislav Vítek

Předmět zajišťuje:

katedra biomedicínské techniky

Anotace:

Cílem předmětu je podat studentům přehled o principech a aplikacích obrazových senzorů, displejů, obrazovek a projekčních systémů v lékařství. Zejména se jedná o specifické a obrazové senzory pro různé spektrální obory (fyzikální principy činnosti, vlastnosti, parametry, možnosti uplatnění - vakuové snímací elektronky, fotonásobiče a polovodičové detektory či snímače APD, CCD, CID, CMOS, CIS apod.). Přehled jednotlivých druhů zobrazovacích monitorů. Displeje typu LCD TFT, plazmové, speciální LCD monitory pro lékařské prostory a pro účely diagnostického zobrazování, možnosti kalibrace úrovní šedé,

kvalita geometrického zobrazení, počet úrovní šedé apod. Principy elektronové optiky. Základní konstrukce černobílé a barevné obrazovky. Vnější zařízení obrazovky. Geometrické zkreslení a možnosti korekce. Konvergenční obvody. Jednotlivé typy obrazovek z hlediska uspořádání trysek a tvaru masky. Zařízení s vakuovými projekčními obrazovkami. Projektory s kapalnými krystaly LCD. Stěny s televizními projektory. Reflexní zrcátkové projektory DLP. Laserová projekce. Aktivní mozaikové zobrazovací plochy. Systém EIDOPHOR a systémy se zesilovači světla ILA. Stereoskopické zobrazení 3D.

Požadavky:

Kritéria pro získání kl.z.:

K1. Účast na cvičení je povinná.

K2. Za semestr je možné získat 100 bodů. Přepočet na hodnocení (A, B, C, D, E, F) proběhne podle klasifikační stupnice ECTS uvedené ve studijním a zkušebním řádu ČVUT.

K3. Body je možné získat za účast na cvičení a za test v tomto poměru: účast na cvičení 20 bodů, test 80 bodů.

K4. V testu jsou 4 otázky, každá za 20 bodů. Dvě otázky jsou z obsahu přednášek a dvě z úloh cvičení.

Osnova přednášek:

Blok A. (1.-4.T.) Základní fyzikální principy - vnější a vnitřní fotoefekt, fotokatody, pyroelektrický jev, fotonásobič, scintilace, luminiscence, zesilovače obrazu - vakuové, MCP, elektronová optika, bolometr, termočlánek, vlnově částicový dualismus, záření AČT, fotometrie, radiometrie, spektroskopie

Blok B (5.-8.T.) Základní principy optických zobrazovacích systémů - dírková komora, zobrazení tenkou čočkou, čočková rovnice, geometrická a vlnová optika, clonové číslo, hloubka ostrosti, rozlišení, osvětlení senzoru, optické vady, typy objektivů, mikroskop, teleskop, MTF, PSF, OTF. AR vrstvy

Blok C (9.-12.T.) Základní typy obrazových senzorů - vidikon,CMOS, CCD, APS, FOVEON, konstrukce a vlastnosti, obrazový senzor jako 2D vzorkování, moire. kolorimetrie - barevné vidění, RGB soustava, XYZ soustava, barevná teplota, barvodělící soustava, CFA. Senzory pro IR oblast - pole fotoodporů, mikrobolometrů, CCD, pyroelektrické. Senzory pro UV, X a gama. Multispektrální a hyperspektrální snímání

Blok D (13.-14.T.) Základní typy obrazových displejů - obrazovka čb a barevná, LCD, plasma, OLED (PLED), DMD, FED, SED, typy barevných rastrů, konstrukce a vlastnosti. Základní typy obrazových projektorů - LCD, DMD, laserové, konstrukce a vlastnosti, stereoskopické vidění - 3D zobrazení - základní principy snímání a zobrazování.

Osnova cvičení:

Blok A. Charakteristiky integrálních detektorů - VA, spektrální, časová, luxampérová, charakteristiky integrálních zdrojů - LED, fotometrie (luxmetr)

Blok B. Dírková komora, hloubka ostrosti, rozlišení a MTF, HDR, parametry objektivu

Blok C. Převodní charakteristiky fotoaparátu, barevná teplota, kompenzace bílé, skener - rozlišení, časové parametry TV snímání (chopper)

Blok D. Převodní charakteristika displeje, barevná kalibrace, reálný gamut, Siemens, zone plate

Cíle studia:

Cílem předmětu je podat studentům přehled o principech a

aplikacích obrazových senzorů, displejů, obrazovek a

projekčních systémů v lékařství.

Studijní materiály:

[1] Fischer, J.: Optoelektronické senzory a videometrie. (skripta). Fakulta elektrotechnická, 1. vydání. Vydavatelství ČVUT: Praha, 2002.

[2] Gregora, P., Kuba, P., Vít, V. Televizní technika 4 (projekční a velkoplošné zobrazení, studiové zpracování televizního signálu, zařízení pro přenos a vysílání televizního signálu). BEN - technická literatura: Praha, 2005.

[3] Vít, V. Televizní technika 3 (přenosové barevné soustavy). BEN - technická literatura: Praha, 2002.

[4] Novotný, K: Optická komunikační technika. Fakulta elektrotechnická, 3. vydání. Praha: ČVUT, 2007.

[5] Novotný, K., Martan, Šístek: Systémy pro optické komunikace. Fakulta elektrotechnická, dotisk 1. vydání. Praha:ČVUT, 2007.

[6] Doleček, J. Moderní učebnice elektroniky - 3. díl. Optoelektronika - optoelektronické prvky a optická vlákna. Praha: BEN - technická literatura, 2005. 160 s.

[7] Gupta, M. C. Handbook of Photonics. CRC Press, 2000.

Poznámka:

Rozvrh na zimní semestr 2011/2012:

	06:00–08:0008:00–10:0010:00–12:0012:00–14:0014:00–16:0016:00–18:0018:00–20:0020:00–22:0022:00–24:00
Po
Út
St
Čt
Pá	místnost KL:GDM212 Klíma M. Páta P. 10:00–13:50 (přednášková par. 1) Kladno FBMI Učebna GDM 212 místnost TE:554 Páta P. Vítek S. 10:00–17:50 (přednášková par. 1 paralelka 101) Dejvice Fakulta elektrotechnická

Rozvrh na letní semestr 2011/2012:

Rozvrh není připraven

Předmět je součástí následujících studijních plánů:

• Navazující magisterský studijní obor Přístroje a metody pro biomedicínu - prezenční (povinně volitelný předmět)