TABUNG KAMERA TV

 

Gambar dilayar penerima TV Hitam Putih (BW), perhatikan garis-garis Pemayaran dan garis-garis Hitam pengosongan Horisontal.

                                                   Gambar 3.1 Tabung Gambar Kamera TV

3. KERJA DASAR KAMERA TV

Sekarang ini televisi sudah begitu lazim sehingga kita cenderung menerimanya tanpa banyak bertanya, tetaoi kemampuan mengubah sebuah gambar menjadi sinyal video merupakan suatu prestasi teknik yang luar biasa.

Terutama  untuk kamera-kamera TV portabel yang dapat lebih kecil daripada kamera-kamera film. Suatu kelebihan penting dari kamera TV ini adalah bahwa kita dapat melihat gambar dengan segera tanpa menunggu pengolahan film.

Fungsi kamera TV dilukiskan pada Gambar 3.2 .

Gambar 3.2 Bayangan Optik

Pada Gambar 3.2 yang menggambarkan sebuah kamera dengan bayangan optik (optical image) yang dapat difokuskan pada pelat sasaran tabung pengambil (pick-up tube). Jika Anda dapat melihat ke dalam, Anda akan melihat bayangan optik. Sinyal video yang dihasilkan diperlihatkan oleh bentuk gelombang osiloskop di bagian kiri bawah gambar. Di atas osiloskop adalah monitor, yang memperlihatkan gambar yang direproduksi.

Gambar 3-2. Perangkat kamera tekevisi sedang memotret gambar pola pemantul hitam dan utih. Dan bentuk gelombang osiloskop memperlihatkan keluaran sinyal video.

Rincian bentuk gelombang sinyal video yang lebih lengkap diperlihatkan oleh diagram balok pada Gambar 3-3. Mula-mula, pulsa pulsa pengosongan ditambahkan ke sinyal kamera. Hal ini menyebabkan amplitudo sinyal menuju level hitam sehingga pengulangan jejak dalam pemayaran tidak akan terlihat. Selanjutnya pulsa-pulsa penyelarasan atau sinkronisasi disisipkan. Penyelarasan atau sinkronisasi diperlukan untuk mengatur waktu pemayaran horisontal dan vertikal. Sinyal kamera beserta pengosongan dan penyelarasan  atau sinkronisasi dinamakan sinyal video komposit atau composite video signal. Kadang-kadang istilah sinyal video yang bukan komposit atau noncomposite video signal digunakan untuk mengenali sinyal kamera dengan pengosongan tetapi tanpa penyelarasan. Level keluaran standar dari sinyal video komposit dari kamera adalah satu Volt puncak ke puncak (p-p = peak to peak) dengan pulsa-pulsa penyelarasan di posisi bawah untuk polaritas negatif.

BAYANGAN OPTIK.

Pada Gambar 3.3, digunakan sebuah tabung kamera vidicon. Bayangan optik (optical image) difokuskan pada pelat bayangan fotolistrik pada permukaan bagian dalam. Lensa-lensa optik menghasilkan suatu bayangan adegan yang terbalik pada daerah persegi yang dipayar oleh berkas elektron Suatu bayangan terbalik kemudian dibalik kanan ke kiri dan bawah ke atas. Setiap lensa-lensa cembung menghasilkan suatu bayangan terbalik. Dengan cara ini, lensa berfungsi persis seperti dalam sebuah kamera film, kecuali bahwa bidang fokus berupa pelat penyetel vidicon ketimbang sebuah permukaan film.

 

Gambar 3-3. Diagram blok yang menunjukkan bagaimana kamera televisi menyalurkan keluaran sinyal video komposit.

Di sini tidak diperlihatkan refleksi dan pemfokusan tabung kamera. Selain membentuk bayangan optik, lensa mengatur cahaya dengan sebuah selaput pelangi mekanis yang terpasang pada rumah lensa. Persis seperti pada sebuah kamera film, pembukaan selaput pelangi dikalibrasi dalam bentuk tanda  f. Dalam kamera yang murah untuk pemakaian konsumen atau pemakaian di industri, pembukaan selaput pelangi diatur secara manual untuk mendapatkan  f yang diinginkan. Akan tetapi, dalam kamera-kamera yang lebih canggih, cahaya dapat disetel secara otomatis.

KONVERSI FOTOLISTRIK (PHOTO ELECTRIC CONVERSION)

Di bagian dalam tabung kamera, bayangan cahaya dikonversi menjadi suatu pola muatan listrik. Jumlah muatan untuk masing-masing elemen gambar bervariasi secara langsung dengan jumlah cahaya.pola muatan untuk masing-masing elemen gamabr bervariasi secara langsung dengan jumlah cahaya. Pola muatan ini dipayar secara berurutan menurut waktu oleh berkas electron yang menyapu lewat pelat bayangan. Di sini pemayaran berlangsung dari kanan ke kiri dan dari bawah ke atas. Perhatikan bahwa bayangan (image) dalam tabung kamera di ubah oleh lensa. Fungsi berkas pemayaran eketron adalah mengosongkan muatan tiap-tiap titik di dalam pola muatan bayangan.Pengosongan muatan ini mengahsilkan arus sinyal elektroda keluaran dari tabung kamera. Jika pola muatan keseluruhan dipayar, arus sinyal dihasilkan untuk gambar.

PENGOLAHAN SINYAL (SIGNAL PROCESSING)

Arus sinyal dari tabung kamera sangat kecil, yakni beberapa persepuluh dari satu mikroamper. Dengan demikian, tahap pertama pada Gambar 3.3 memperlihatkan sebuah penguat mula (preamplifier) bagi sinyal kamera level rendah. Tahap ini menyatakan suatu penguat berpenguatan tinggi dengan derau yang rendah, yang terbungkus sempurna guna mencegah masuknya interferensi listrik. Penguat mula (preamplifier) ditempatkan sedekat mungkin ke terminal keluaran tabung kamera. Berkas pemayaran elektron diputuskan selama interval pengulangan jejak ini diperlukan agar berkas dapat berayun kembali ke posisi semula tanpa kelihatan. Pengulangan jejak juga disebut flyback, sebab dia jauh lebih cepat daripada penjejakan (trace). Level pengosongan menetapkan suatu acuan bagi level hitam. Setelah penguat mula pada Gambar 3.3 adalah fungsi prosessor sinyal dan penjumlah penyelarasan. Pengolahan sinyal mengoreksi pembayangan yang tidak diinginkan dalam gambar dan memberikan rasio kontras yang diinginkan. Pembayangn terjadi karena karakter pelat bayangan peka cahaya tidak sempurna secara seragam dikeseluruhan permukaan. Adalah perlu untuk memperoleh rasio kontras yang diinginkan yang dinamakan koreksi gamma (gamma correction), untuk mengkopensir kenyataan bahwa tabung gambar mengutamakan putih dalam mereproduksi bayangan/gambar. Koreksi ini dapat diperbandingkan dengan ide penyusutan dan pemuaian volume dengan suatu sinyal audio. Pengolahan terakhir mencakup pemotongan (clamp) bagian sinyal video yang kosong ke suatu level tegangan acuan diikuti dengan penyisipan pulsa penyelarasan. 

Kenyataannya, level pengosongan ini adalah suatu level tumpuan pada mana penyelarasan ditambahkan. Hasil akhir adalah sniyal video komposit,termasuk sinyal kamera, pulsa-pulsa pengosongan, dan pulsa-pulsa penyelarasan. Level keluaran standar antara ujung-ujung 75 Ω adalah 1 V p-p, seperti yang yang diperlihatkan disebelah kanan pada Gambar 3.3. Rangkaian keluaran kamera dirancang untuk menggerakkan kabel koaksial 75 Ω.

PENGONTROLAN BERKAS (BEAM CONTROL)

Termasuk dalam kamera adalah ketenetuan-ketentuan untuk mengontrol jumlah arus berkas, penfokusan,dan defleksi dalam tabung kamera. Pemusatan berkas adalah kritis karena ukuran bintik yang bergerak menentukan resolusi atau ketajaman seluruh gambar yang dihasilkan. Adalah penting untuk memahami bahwa kamera televisi mempunyai dua pengaturan focus. Fokus optik membuat bayangan cahaya (ligh image) menjadi fokus yang tajam di atas permukaan tabung pengambil. Fokus listrik mempertajam berkas electron menjadi sebuah bintik yang sangat kecil di atas permukaan peka cahaya yang akan dipayar. Jika tidak, rincian akan hilang sewaktu berkas mengganti elemen-elemen gambar. Berkas pemayaran electron dibelokkan oleh kumparan-kumparan di dalam sebuah gambar luar yang bersesuaian dengan tabung kamera. Arus pemayaran linier untuk defleksi yang seragam dilengkapi oleh generator-generator tanjak arus (current ramp), atau gigi gergaji, utnuk pemayaran H dan juga V. Mereka digerakkan dari sebuah sumber pengatur waktu induk yang disebut generator penyelaras (sync generator). Dalam kamera studio, generator-generator gigi gergaji disuplai dengan sinyal-sinyal penggerak H dan penggerak V dari sebuah generator induk yang memberikan penggerak yang sama ke semua kamera memayar secara sinkron. Sinyal penggerak standar adalah suatu pulsa negatif 4 V dengan leading edgenya yang berpotongan dengan awal pengosongan untuk pemayaran H dan V. Akan tetapi dalam kamera-kamera portabel kecil, rangkaian defleksi digerakkan dari sebuah generator penyelaras dibagian dalam.

KEPALA KAMERA DAN UNIT PENGONTROL KAMERA (CAMERA CONTROL UNIT = CCU).

Kamera-kamera studio di bagi atas dua bagian utama, yakni kepala dan unit pengontrol. Kepala kamera merupakan bagian untuk usaha. Kepala ini terdiri dari tabung pengambil (atau tabung tabung dalam kamera bewarna), rarngkaian-rangkaian defleksi dan rangkaian-rangkaian lain yang diperlukan bagi tabung kamera, dan penguat mula (pre-amplifier) Unit pengnotrolan kamera (CCU-Camera Control Unit) adalah unit pengontrolan induk yang ditempatkan di dalam konsol ruang control. Dalam CCU terdapat sambungan-sambungan perantara (interface) ke generator penyelaras induk, yang diperuntukkan untuk pengontrolan pembuka selaput pelangi pada lensa-lensa kamera, dari jauh rangkaian untuk penyetelan level hitam dan sinyal-sinyal lain yang diperlukan untuk pengolahan. CCU menyalurkan arus ke sebuah lampu pencacah (tally lamp) yang dipasang pada kamera agar operator mengetahui kamera mana yang sedang mengambil gambar. CCU juga memiliki sambungan intercom dengan suatu jack headset pada kamera, yang memungkinkan komunikasi suara dengan operator kamera. Bila kamera berada dalam pengontrolan CCU, operator hanya membidik pada gambar dan zoom dan memfokuskan.

JENIS TABUNG KAMERA

 Alat-alat  kamera telah muncul secara bersama sejak adanya pemayaran mekanik dengan piringan Nipkow (Nipkow disk). Dalam sisten ini, sebuah tabung fotolistrik digunakan bersama sebuah roda berputar yang di lubangi dengan lobang-lobang kecil melingar menuju pusat untuk memayar elemen-elemen gambar. Alat pengambil listrik yang pertama sekali adalah pemotong bayangan (image dissector) dan iconoscope. Jenis yang tekah disempurnakan adalah iconoscope bayangan dan orthicon. Nama orthicon menunjukkan huungan yang linier antara masukan cahaya dan keluaran yang linier antara masukan cahaya dan keluaran sinyal. Tabung kamera model lama ini digunakan dalam penyiaran televisi pada sekitar tahun 1932 sampai 1945. Kemudian alat pengambil lain yang digunakan adalah pemayar bintik terbang (flying spot scanner). Dalam metode ini, bintik cahaya dari layar sebuah tabung sinar katoda (CRT) digunakan sebagai sumber cahaya untuk memayar sebuah film slide. 

Tabung kamera orthicon bayangan (IO = Image Orthicon) yang dikembangkan pada tahun 1945 menjadi beban kerja standar dari televisi untuk beberapa tahun sebab kepekaannya yang itnggi dibandingkan dengan jenis-jenis yang lama. Akan tetapi, tabung kamera ini relatif besar dan mahal sebab strukturnya yang rumit. 

Belakangan  ini vidicon praktis digunakan dalam semua pemakaian televisi, termasuk penyiaran, kamera-kamera portable kecil, kamera pengawasan, dan peenggunaan di dalam industri. Berikut ini adalah jenis-jenis utama. 

Vidicon. 

Lihat Gambar 3-1. Perhatikan ukuran vidicon yang kecil, dengan diameter pelat penyetela sebesar 2/3, 1 atau 1,2 inci (16,9; 25,4; atau 30,5 mm). Dalam tabung kamera dasar ini, sasaran yang peka cahaya, atau pelat bayangan, dibuat dari trisulfida antimony. 

Plumbicon. 

Nama ini adalah merek dangang dari N.V Philips. Tabung kamera ini serupa dengan vidicon dasar, tetapi pelat bayangan Plumbicon terbuat dari oksida timbale (PbO). Kepekaannya lebih baik pada cahaya biru daripada untuk merah. 

Saticon. 

Nama ini adalah merek dagang Hitachi Ltd. Pelat bayanagn terbuat dari selenium, arsenik dan tellurium. Silicon vidicon. Titik sambungan semikonduktor silicon digunakan untuk bahan sasaran di dalam silicon vidicon. Keuntungannya adaalah sensitivitasnya yang sangat tinggi untuk pemakaian dengan cahaya rendah.

Chalnicon. 

Nama ini adalah merek dagang Toshiba Electric Co.Ltd. Sasarannya berupa sebuah susunan lapis ganda yang rumit yang terdiri dari oksida Seng, cadmium selenide, dan trisulfida arsenik. Tabung kamera ini memiliki sinsitivitas yang sangat tinggi. 

Newvicon. 

Nama ini adalah merek dagang. Matsushita Electric. Sasaran terbuat dari lapisan selenium seng tidak berbentuk (amorphous) yang ditopang oleh trisulfida antimony. Amorphous berarti suatu keadaan fisis yang bukan dalam suatu bentuk yang pasti yakni, ekivalen dengan cairan padat. Keuntungan Newvicon adalah sensitivitasnya yang sangat tinggi dan respon spectral yang meluas ke panjang gelombang cahaya yang panjang untuk infra merah.

Semua tabung kamera ini serupa dalam konstruksi dengan vidicon, tetapi digunakan bahan yang berbeda untuk pelat sasaran guna mandapatkan karakteristik fotolistrik yang diinginkan. Sensitivitas yang tinggi diinginkan agar hanya sedikit cahaya yang diperlukan untuk sinyal kamera. Respons spectral mementukan sensitivitas relatif untuk berbagai warna.

VIDICON

Rincian Konstruksi vidicon diperlihatkan pada gambar 3.4 . Vidicon terdiriatas sebuah pembungkus gelas bersama sebuah faceplate yang rata secara optik di ujung guna menerima masukan cahaya. Pada permukaan belakang faceplate dibagian dalam pembungkus yang dihampakan. terdapat bahan peka cahaya yang bekerja yang sebagai pelat sasaran atau pelat bayangan. Pelat tersebut memiliki dua lapisan. kedalam menghadap cahaya,adalah suatu lapisan tipis yang dapat tembus cahaya(Transparan) tetapi secara listrik bersifat menghantarkan. Lapisan ini terbuat dari Oksida seng (ZnO). Sambungan listrik dilakukan ke lapisan ini oleh sebuah cincin sasaran (target ring) loam yang menglilingi tabung. Cincin logam merupakan terminal keluaran sinyal.

Bagian belakang pelat sasaran yakni menghadap sasaran elektron, memiliki suatu lapisan bahan peka cahaya yang bisaanya adalah trisulfida antimoni. Lapisan ini adalah fotokondukif. tahanannya kurang terhadap pertambahan cahaya. Sebagai akibat, perubahan-perubahan intensitas cahaya dapat ubah ke perubahan sinyal listrik. Pemandangan difokuskan oleh sebuah lensa optik ke sasaran vidicon. cahaya lewat melalui faceplat gelas dan permukaan konduktif bagian-bagian dalam ke pelat bayangan fotokonduktif dipayar olehberkas elektron. Sinyal kamera yang dihasilkan diambil dari cincin sasaran.

BERKAS ELEKTRON DALAM VIDICON.

Elekton elektrondimula dari katoda yang dipanaskan untuk emisi termonik. Seperti dalam tabung hanpa khas. Tegangan pemanas adalah 6,3 Vpada 95 mA. Elektron-Elektron dari katoda ditarik sasaran oleh kisi pemercepat positif G2 pada 300 V. Akan tepat, kisi pengatur G1di sebelah katoda mengkontrol muatan ruang di sebelah katoda. Perhatikan bahwa G1 adalah pada -30 V dengan acuhan terhadap katoda yang ditanahkan. Tegangan bias ini mengkontrol kerapatan electron, atau jumlah arus berkas .keduanya G1 dan G2 adalah silinder silinder logam kecil berserta sebuah celah (apertur) melalui mana berkas electron dapat lewat. Setelah G2 adalah elektroda kisi berfokus panjang G3 pada 260 V. berikutnya adalah rangkaian G4 yang berdekatan dengan pelat sasaran. Potensial G4 adalah 400 V. berkenan terhadap katoda.

FOKUS BERKAS.

Elektron –elektron dibuat mengumpulkan ke sebuah berkas sempit oleh lensa elektrostatik di dalam senapan dan oleh sebuah kumparan luar untuk pemfokusan magnetik. Perhatikan bahwa kisi focus G3 pada 260 V kurang positif daripada kisi pemercepat pada 300 V. hasilnya adalah penurunan kecepatan elektron-elektron. Perlambatan elektron-elektron membuat mereka mengumpulan ke tengan berkas. Disamoung itu, arus dalam kumparan focus magnetic dapat disetel. Kumparan focus mengelilingi kumparan-kumparan defleksi dalam rakitan ganda sekeliling tabung.

DEFLEKSI BERKAS.

Untuk pemayaran baying-bayang, berkas elektron dibuat bergeser dari sisi ke sisi pada laju garis horizontal dan secara verktikal pada laju pengulangan medan oleh arus dalam kumparan-kumparan defleksi. Masing-masing pasangan kumparan , yakni dua untuk defleksi H dan dua untuk defleksi V dililitkan dalam bentuk pelana di dalam rakitan ganda agar pas sekeliling pembungkus gelas. Berkas elektron bergerak tegak lurus arah medan magnet. Sebagai akibatnya, kumparan defleksi H dipasang diatas dan dibawah tabung. Medan magnet ini berada dalam bidang vertical guna menyimapangkan berkas secara horizontal. Dengan cara sama, kumparan defleksi vertical ditempatkan pada salah satu sisi tabung.

PENDARATAN BERKAS (BEAM LANDING).

Di depan kisi (grid) G3, dekat pelat sasaran, mata jala kawat (wire mesh) untuk G4 berfungsi sebagai moncong senapan elektron. Kisi G4 adalah sebuah piringan dengan mata jala kawat yang sangat halus. Potensialnya adalah 400 V terhadap katoda. Akan tetapi, sasaran berada pada potensial yang jauh lebih rendah, khasnya adalah 50 V. dengan demikian. Pelat sasaran adalah negative dibandingkan dengan G4. Akibatnya elektron-elektron diperlambat dan berkas mencapai sasaran dengan kecepatan yang sangat rendah. Disamping itu medan listrik antara sasaran dan mata jala adalah tegak lurus pada permukaan sasaran . sebagai akibatnya elektron-elektron mencapai sasaran dengan sudutyang tegak lurus pada semua titik pada oermukaan, ditengah-tengah, demikian pula dengan pojok-pojok dan sisi[1]sisi pelat bayangan. Pendaratan berkas yang tegak lurus memungkinkan focus yang lebih seragam di semua titik pada permukaan. Keuntungan lain dengan adanya berkas pemayar pada kecepatan rendah adalah tidak adanya pancaran (emisi) sekunder elektron –elektron dari sasaran, yang dapar berinterfensi dengan efek fotokonduktif untuk bayangan.