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지식나눔

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Charge-coupled device (CCD)

2004-07-06 org.kosen.entty.User@7de13fc1 전주홍(jhjeon2)
  • 2
Luminescence 를 측정하는데 있어서 photon을 electric signal로 변화시키는 장치로는 PMT (single point measurement)와 ccd (two-dimensional measurement)가 있다고 알고 있는데 혹시 ccd에 대한 원리와 장치구성 등에 대해 설명을 부탁드립니다. 참고 자료나 유용한 website도 많이 추천해 주시길 바랍니다.
  • charge-coupled device
  • ccd
  • luminescence
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답변 2
  • 답변

    김형신님의 답변

    2004-07-06
    • 0
    ccd는 포토다이오드들과 수직전송, 수평전송레지스터의 구조로 되어 있습니다. 빛이 세면 전하가 많이 생성되게 되지요. 이렇게 각 셀들마다 전하가 축적되게 되면 수직전송과, 수평전송이 이루어지고, ADC등을 통해 디지털 신호로 출력이 됩니다. 도움이 되셨는지요? >Luminescence 를 측정하는데 있어서 photon을 electric signal로 변화시키는 장치로는 PMT (single point measurement)와 ccd (two-dimensional measurement)가 있다고 알고 있는데 혹시 ccd에 대한 원리와 장치구성 등에 대해 설명을 부탁드립니다. 참고 자료나 유용한 website도 많이 추천해 주시길 바랍니다.
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    ccd는 포토다이오드들과 수직전송, 수평전송레지스터의 구조로 되어 있습니다. 빛이 세면 전하가 많이 생성되게 되지요. 이렇게 각 셀들마다 전하가 축적되게 되면 수직전송과, 수평전송이 이루어지고, ADC등을 통해 디지털 신호로 출력이 됩니다. 도움이 되셨는지요? >Luminescence 를 측정하는데 있어서 photon을 electric signal로 변화시키는 장치로는 PMT (single point measurement)와 ccd (two-dimensional measurement)가 있다고 알고 있는데 혹시 ccd에 대한 원리와 장치구성 등에 대해 설명을 부탁드립니다. 참고 자료나 유용한 website도 많이 추천해 주시길 바랍니다.
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  • 답변

    한선화님의 답변

    2004-07-07
    • 0

    첨부파일

    CCD의 원리 CCD는 Charged Coupled Device의 약자로 센서에 노출된 이미지를 전기적인 형태로 바꾸어 전송(저장)하는 역할을 담당하는 반도체 기억소자입니다. 하나의 CCD에 몇백만개의 점이 사각형으로 배열되어 있고, 각 점마다 빛을 받아들이는 수광소자가 있습니다. 하나의 수광소자는 빛을 받는 동안 전하(음전기를 띤 전자)를 쌓아나갑니다. 빛을 적게 받으면 전하가 조금 쌓이고 많이 받으면 많이 쌓입니다. 각 화소마다 쌓인 전하량은 숫자로 변환되어 각 위치의 밝기로 기록됩니다. 수광소자 만으로는 색을 인지할 수 없습니다. 따라서 색상 필터를 사용하여 각각의 R-G-B 센서(Capacitor)에서 수광된 빛의 양을 측정하여 디지털 신호로 변환하여 색을 인지합니다. 입사되는 빛을 전자적으로 R-G-B로 분리하여 인식하거나 별도의 원색 필터를 사용하여 R-G-B 원색으로 분리하는 과정을 거치는 것입니다. 요약하면 R-G-B 센서가 모자이크 방식으로 CCD에 배열되어 있어 인입된 빛의 양을 각 센서가 측정하여 기록하도록 되어 있습니다. CCD 제조 업체마다 조금씩 차이는 있을 수 있으나 기본 원리는 비슷합니다.[그림 참조] 하나의 화소에 들어오는 RGB세가지의 색상을 모두 감지해야 원래의 색을 알 수 있을텐데 그중 한가지 색상만으로 어떻게 원래 색을 찾을까요? 그건 상하좌우에 위치한 색상정보들을 이용해서 유추해내는 겁니다. 빨간필터가 위치한 화소의 경우 빨강색정보는 현재 화소의 값으로 알 수 있고 나머지 초록색 정보는 내 상하좌우에 위치한 초록색 점들의 값을 평균하여 계산해내고, 파란색 정보역시 대각선에 위치한 4개의 파란색점들의 값을 평균하여 계산해내는 것이지요. 계산하는 방법에 따라 색감이 차이가 납니다. 사실 한 화소에 해당하는 RGB를 모두 정확히 읽으면 좀 더 정확한 색이 재현되겠지요? 렌즈를 통해 들어온 빛을 프리즘으로 3방향으로 분산시킨 뒤 3색중 하나씩을 모두 씌운 CCD 3장을 쓰면 정확한 색상재현이 가능할 것입니다. (요즘 나오는 캠코더중에 3판식(3CCD)이라고 불리는 것이 이런 방식을 구현한 것입니다.) CCD의 종류
    • Linear Array(3Pass) 방식 : 가장 기초적인 CCD기술.
    • Trilinear Array(1Pass) 방식 : 3개의 Linear CCD (RGB) 사용 방식. 해상도가 뛰어나고 스캐너제품에서 기술이 성숙되었고 가격이 저렴.
    • Area CCD방식 : 넓은 스팩트럼 형태의 직사각형 CCD세트로 구성, 빠른 시간에 이미지 전체를 캡쳐 가능.
    • Area CCD(Colored Cells)방식(Matrix): CCD소자들이 정사각형의 셀(cell)들로 구성되어 있으며 디지털카메라가 채택하고 있는 CCD방식 으로 캡쳐하는 속도가 빠른 장점이 있음.
    http://www.kbench.com/mobile/?no=20033&pg=1과 멋진아빠의 사진 배우기 블로그의 내용을 조합하였습니다. >Luminescence 를 측정하는데 있어서 photon을 electric signal로 변화시키는 장치로는 PMT (single point measurement)와 ccd (two-dimensional measurement)가 있다고 알고 있는데 혹시 ccd에 대한 원리와 장치구성 등에 대해 설명을 부탁드립니다. 참고 자료나 유용한 website도 많이 추천해 주시길 바랍니다.
    답변수정
    CCD의 원리 CCD는 Charged Coupled Device의 약자로 센서에 노출된 이미지를 전기적인 형태로 바꾸어 전송(저장)하는 역할을 담당하는 반도체 기억소자입니다. 하나의 CCD에 몇백만개의 점이 사각형으로 배열되어 있고, 각 점마다 빛을 받아들이는 수광소자가 있습니다. 하나의 수광소자는 빛을 받는 동안 전하(음전기를 띤 전자)를 쌓아나갑니다. 빛을 적게 받으면 전하가 조금 쌓이고 많이 받으면 많이 쌓입니다. 각 화소마다 쌓인 전하량은 숫자로 변환되어 각 위치의 밝기로 기록됩니다. 수광소자 만으로는 색을 인지할 수 없습니다. 따라서 색상 필터를 사용하여 각각의 R-G-B 센서(Capacitor)에서 수광된 빛의 양을 측정하여 디지털 신호로 변환하여 색을 인지합니다. 입사되는 빛을 전자적으로 R-G-B로 분리하여 인식하거나 별도의 원색 필터를 사용하여 R-G-B 원색으로 분리하는 과정을 거치는 것입니다. 요약하면 R-G-B 센서가 모자이크 방식으로 CCD에 배열되어 있어 인입된 빛의 양을 각 센서가 측정하여 기록하도록 되어 있습니다. CCD 제조 업체마다 조금씩 차이는 있을 수 있으나 기본 원리는 비슷합니다.[그림 참조] 하나의 화소에 들어오는 RGB세가지의 색상을 모두 감지해야 원래의 색을 알 수 있을텐데 그중 한가지 색상만으로 어떻게 원래 색을 찾을까요? 그건 상하좌우에 위치한 색상정보들을 이용해서 유추해내는 겁니다. 빨간필터가 위치한 화소의 경우 빨강색정보는 현재 화소의 값으로 알 수 있고 나머지 초록색 정보는 내 상하좌우에 위치한 초록색 점들의 값을 평균하여 계산해내고, 파란색 정보역시 대각선에 위치한 4개의 파란색점들의 값을 평균하여 계산해내는 것이지요. 계산하는 방법에 따라 색감이 차이가 납니다. 사실 한 화소에 해당하는 RGB를 모두 정확히 읽으면 좀 더 정확한 색이 재현되겠지요? 렌즈를 통해 들어온 빛을 프리즘으로 3방향으로 분산시킨 뒤 3색중 하나씩을 모두 씌운 CCD 3장을 쓰면 정확한 색상재현이 가능할 것입니다. (요즘 나오는 캠코더중에 3판식(3CCD)이라고 불리는 것이 이런 방식을 구현한 것입니다.) CCD의 종류
    • Linear Array(3Pass) 방식 : 가장 기초적인 CCD기술.
    • Trilinear Array(1Pass) 방식 : 3개의 Linear CCD (RGB) 사용 방식. 해상도가 뛰어나고 스캐너제품에서 기술이 성숙되었고 가격이 저렴.
    • Area CCD방식 : 넓은 스팩트럼 형태의 직사각형 CCD세트로 구성, 빠른 시간에 이미지 전체를 캡쳐 가능.
    • Area CCD(Colored Cells)방식(Matrix): CCD소자들이 정사각형의 셀(cell)들로 구성되어 있으며 디지털카메라가 채택하고 있는 CCD방식 으로 캡쳐하는 속도가 빠른 장점이 있음.
    http://www.kbench.com/mobile/?no=20033&pg=1과 멋진아빠의 사진 배우기 블로그의 내용을 조합하였습니다. >Luminescence 를 측정하는데 있어서 photon을 electric signal로 변화시키는 장치로는 PMT (single point measurement)와 ccd (two-dimensional measurement)가 있다고 알고 있는데 혹시 ccd에 대한 원리와 장치구성 등에 대해 설명을 부탁드립니다. 참고 자료나 유용한 website도 많이 추천해 주시길 바랍니다.
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