CAM

1 NOTES

1.1 快门线

传统 DSLR 快门线为 三根线，有 2.5mm 和 3.5mm 耳机接口：

• 靠根两根线短接，半按快门对焦测光
• 三根都短接，全按住快门

1.2 快门 Bulb 模式

快门 Bulb 模式，即：B 门。当相机被设置为 Bulb 模式：

• 按住快门按钮，快门帘始终开着；松开快门按钮，快门帘关闭。
• 对快门线，则：三根都短接，快门帘始终开着；复原，则快门帘关闭。
• Sony NEX-5N 无快门线接口，但可通过红外遥控器控制，Bulb 模式，按一下遥控器 S 按钮，打开快门帘；再按一下遥控器 S 按钮，快门帘关闭。

1.3 NEX-5N 快门点

短接下图主板上两点，效果与按下快门键同：

• 1 为快门按钮，电压 3.1V 左右
• 2 为 GND
• 3 为 左话筒
• 可将 3 与处理器切断，飞线将 3 和 1 连接，可将快门线引出

1.4 卡口

摄影 M42: 直径 42mm，螺距 1mm

摄影 T2: 直径 42mm，螺距 1mm

天文 M48: 直径 48mm，螺距 0.75mm

E 口开口直径 46.75mm，卡边 1.2mm，外框 58.6mm

F 口开口直径 46.3mm(46.9)，卡边 1.5mm，外框 56.9mm；F 口镜头，卡口外径 43.4mm

AI 转 E 口环： E 外径 43.65mm，3 个卡边 1.2mm，带卡边直径 45.7mm。可配口厚 3.9mm，建议开口的壳厚 2.4mm 左右

1.5 CCD

• V* 负责下移，典型时钟频率 45.5KHz (KAF-18500)
• H* 负责左/右移，典型时钟频率 24MHz (KAF-18500)
• SUB 负责重置，以擦除光电二极管阵列中的累积图像
• Readout time (KAF-18500) 505ms

1.6 Shell

• https://www.aoyacms.com/book/1-399.html openSCAD Quick Start

2 Sensors

2.1 ICX453

https://www.lifepixel.com/tutorials/infrared-diy-tutorials/nikon-d50

撞击传感器的光子以电荷的形式积累在敏感元件阵列（光电二极管阵列）中。可以通过特殊的SUB支路将电荷“归零”，或者过一会儿称为曝光或累积时间，可以将其“转移”到垂直寄存器中，CCD本身就是一个电荷耦合器件。垂直寄存器也是一个矩阵，具有与光电二极管阵列相同的列数。对于逐行扫描的传感器，垂直寄存器的行数等于光电二极管的行数；对于隔行扫描的传感器，垂直寄存器的行数等于光电二极管的行数。

不建议长时间在垂直寄存器中存储此电荷-噪声开始累积，有必要尽快将其带到某个位置-为此，存在水平寄存器-单元格数量相等的标尺等于或略大于光电二极管矩阵的行数。电荷沿垂直线从顶部到底部的移动，以及从光电二极管到垂直寄存器的累积电荷转移，都是通过垂直寄存器V1..Vn的端子进行的。（垂直驱动程序）。来自垂直寄存器最低行的电荷恰好落入水平寄存器中。如果我们再次向下移动电荷，则水平寄存器将包含来自两行（或更多行）的电荷。这就是“硬件合并”垂直排列的方式-垂直求和。分档技术可以通过降低摄像头的分辨率来提高摄像头的灵敏度，

笔记。对于2x隔行扫描传感器，通过同时从偶数和奇数行传输电荷来执行垂直合并。

这条线中的电荷-水平寄存器沿输出设备-放大器和复位晶体管的方向移动。使用水平寄存器（水平驱动器）H1和H2的引脚进行水平寄存器中电荷的移动。电池电荷的放电通过RG引脚进行。如果您不重置电池的电量，则电荷将从最后一个电池中移出，并将其与之前的电量相加。这就是“硬件装箱”水平排列的方式-水平电荷的总和。通过提供或更准确地不给RG信号提供所需的次数，可以执行所需的合并。

• P1. V1-保护晶体管偏置。icx453aq的电压为8伏，电流很小。

• P2 和 9, 16, 21, 29, 32 都是接地。

• P5. Vph4。垂直寄存器传输时钟。垂直寄存器第四阶段的输出。电压0 ..-8伏。

• P7. Vph3。垂直寄存器传输时钟。垂直寄存器第三阶段的输出。电压0 ..-8伏。要将图像传输到垂直套准，需要向该支脚提供+15伏特的电压。

• P10. Vph2。垂直寄存器传输时钟。垂直寄存器第二阶段的输出。电压0 ..-8伏。

• P14. Vph1。垂直寄存器传输时钟。垂直寄存器的第一阶段结束。电压0 ..-8伏。要将图像传输到垂直套准，需要向该支脚提供+15伏特的电压。

• P17. Vsub。基材偏向。这里在短时间内施加+23伏特的电压，以快速擦除光电二极管阵列中的累积图像。使用一个简单的转换器从+15伏特接收。它们通过电容器馈入，在微电路本身内部形成恒定的电平。

• P18. VSS。输出放大器源。实际上，减去输出放大器的电源后，它通过750欧姆的电阻接地。

• P19. Vout。信号输出。输出信号。在微电路内部形成+10伏特区域中的恒定分量，而可变分量是信号本身。有关CDS信号，请参见下文。

• P20. RG (Reset Gate)。重置门时钟。放大器输入端的电荷复位信号。同样，DC分量在微电路内部形成，通过电容器馈入5..20 ns的6伏短路脉冲。

• P22. VDD。电源电压。电源电压+15伏。消耗的电流不超过15 mA。电源必须清洁，该电源轨上的所有“污垢”都会导致输出信号。我不知道为什么，但是从该图来看，放大器的支持是由这个电压的一个简单分压器愚蠢地形成的。因此，我通过一个额外的滤波器提供了15伏的电压。

• P23. LHph。水平寄存器末级传输时钟。水平寄存器的最后阶段。

与 H2 同相，但输入与H1和H2不同，电容低。我不知道这对于高速输出很重要。我愚蠢地与H2连接。脉冲电压以及整个水平寄存器的电压为6伏。这些脉冲H1和H2的形状是曲折的并且是反相的。

• P24 和 27, 30, 33。Nf2。水平寄存器传输时钟。水平寄存器的4个相同的H2相。

• P25 和 28, 31, 34。Nf1。水平寄存器传输时钟。水平寄存器的4个相同的相位H1。

可能由于电容大而导致，相位 H1 和 H2 分别分成 4 个输出。

这些引脚相对于地面的电容要小于它们之间的电容。我一次将它们 4 个连接到 MAX4428 驱动器，该驱动器可以处理高达 1000pF 的容性负载。也许我做错了吗？应当注意的是，由于它们的电容，这些引脚在高速切换时需要消耗大量电流。为此，必须加上 6 伏特的奇特电压。我在哪里可以买到？我不得不单独围栏。同样，该电压也应该非常干净和稳定。此张力的最细微污垢会导致图像中出现垂直平滑的条纹。

但是，H2 相应比 H1 反相稍有延迟。这消除了在低矩阵照明下图像中出现的细垂直线。该电路通过使用串联的低电阻将 MAX4428 驱动器的输出连接至矩阵的 H1 和 H2 输入来实现。

• P26.该引脚通 过1 µF 陶瓷电容器接地。

2.2 ICX493

ICX493AQA是隔行传感器。(A230/A330)。ICX613 (A380)

第一个字段带有偶数行。此外，根据经典，这些行应读入水平寄存器。在同一个传感器中，SONY代替了水平寄存器，而是形成了两个垂直列和传输列，而不是一个，而是一次将两个列合并到一个寄存器中，也就是说，具有两个寄存器，我们立即读取了四列。彩色图形中显示了放置在垂直寄存器中的两列像素的顺序（对于行的偶数和奇数场），这些像素的顺序也不位于其下，而是位于不同的垂直寄存器中的偶数和奇数。此外，在奇数场中，奇数列被传输到垂直寄存器OUT1，在偶数场中，偶数列被传输到垂直寄存器OUT1，对于OUT2，情况恰恰相反。同样有趣的是，在传输第二列时，有必要将垂直寄存器中已放置的像素向视频输出侧移动一个像素，这可以在图表“ b”和“ d”中详细看到，其中寄存器的移动在各阶段之间进行。一切都有助于快速阅读，因此，我认为阅读噪音有所降低。

老实说，我不知道如何命名垂直寄存器或水平寄存器。根据经典，它是水平的，但是在这里它转移列。垂直寄存器-此矩阵具有标尺，水平寄存器是矩阵。

水平寄存器的容量等于矩阵容量的一半。在这种情况下，垂直寄存器（标尺）的大小约为2712个单元，即仅帧的短边。但是由于传感器在垂直寄存器中是隔行扫描的，所以从一个隔行扫描场开始隔行扫描两列像素。

15伏特之后，电荷从光电二极管的奇数行传输到V3，然后再将电荷从偶数行传输到V3。

以下是清洁-暴露-读取的整个周期的真实波形图，通道对应于V1 V2 V3 V4：

所有电压均类似于 ICX413 和 ICX453。差异为 VL -7.5V 和 RG 6V（而不是5V）。SUB是相同的，其余都是一对一的。

可参考索尼 A350 维修手册（ICX613AQA类似于ICX493AQA） - http://astroccd.org/wp-content/uploads/2016/10/sony_dslr-a350_level2_ver1.8.pdf

2.3 柯达

• KAI-29050
  • 2010 年下半年柯达宣布推出2900万像素全画幅（35mm）CCD传感器 KAI-29050
  • “分辨率最高的 CCD 传感器”，基于行间传递技术（Interline Transfer）
  • 拥有真正的电子（或全域）快门
  • 采用即插即用设计
  • 像素元尺寸5.5um
  • 支持连拍速度达4fps
  • 与标准拜耳滤镜传感器相比感光度提高2-4倍

• KAF-18500 (M9)
  • 1820 万像素
  • ISO80 - 2500
  • 6.91um
  • KAF-18500 Datasheet

• KAF-09000 （2015）
  • 36.7x36.7 mm
  • 960 万像素，3103 (H) x 3086 (V)
  • 12 x 12 um

• KAF-16803 (2015)
  • 36.8x36.8 mm
  • 4145 (H) × 4128 (V) = 17.1 Mp
  • 9 x 9 um
  • KAF-16803 Datasheet

3 Shell

4 cam84

CCD camera based on ICX453AQ (D40/D50/D70/D70s) chip. This chip is also used in astro camera QHY8PRO.

• Camera resolution is 3000×2000 = 6Mpx
• Square pixel 7.8 x 7.8um
• 16bit ADC with CDS
• Color RGB Bayer
• 28.4 mm diagonal
• USB 2.0 interface
• Readout time is ±2s

This camera is based on FT2232H chip working in bit-bang mode, so no need to compile firmware or programming MCU. FT2232H allows to create 2 USB slave high speed devices(one for controlling camera, second for downloading image).

ADC – AD9826. Complete 16-bit Imaging Signal Processor with gain(0..63) and offset (-127 ..+127) control.

Vertical CCD Driver (Sony CXD1267) is controlled through shift register 74HC595.

Horizontal Driver is semi software. Based on dual high-speed MOSFET driver MAX4428 which contains one inverting and one non-inverting section. It drives 6 volts to CCD in counterphase. In future releases I think ill replace it with specialized ISL55111 chip.

Camera uses several power supplies (LDO/DC-DC) and runs from 12V PS.

• 2 LP2985-33 for FT2232 and shift registers
• 2 LP2985-50 for ADC digital and analog supply
• 1 LM2937-50 for DC-DC bias PS and nor-gate
• 1 AD3336ARMZ with 6 Volt for horizontal register
• 1 TPS65130 for -8/+15 for CCD bias supply
• FT2232 have ability to be self powered, but currently it runs from VBUS

The camera works in next sequence

• Generating bitbang impulses (around 24Mb)
• Write it to output buffer of FT driver.
• Start dedicated thread for reading on 2nd part of FT2232
• Send output buffer
• Waitng for input to be finished
• Forming image
• Goto 2

http://astroccd.org/2015/04/cam84/

5 cam86

• CAM86 BOM
• CAM86 SCH
  • C15，C16-未使用，在设计中用于调试目的。
  • 将电路中的R9替换为DR7扼流圈芯片，以降低噪声（在电路板标记和元件列表中）。
  • DR6（未焊接）还可以降低噪音。
  • 增加了将来将DHT22温度和湿度传感器连接到13针ATMega328P的能力，并增加了R9（在板上和元件列表中）10 kOhm
  • 为了给开发板提供12V电压并连接USB连接器，有一个用于此类连接器的底座-一个，两个。
  • C12-C14额定值通常适合零件清单，但在某些情况下，需要对其进行调整以实现以下波形。
• http://astroccd.org/wp-content/uploads/2016/09/Gerber-CAM86.zip

• https://github.com/gehelem/indi_cam86_ccd

6 cam90

• Astropolis http://www.astroclub.kiev.ua/forum/index.php?topic=28929.0

7 Overview

CCD 前七大厂商皆为日系厂商，占据全球 98.5% 的市场份额

美国集成电路研究调查公司数据显示，2018 年全 球CMOS 图像传感器出货额年增 1 成以上，且预估 2019 年将年增 8.5%。到了 2022 年，图像传感器市场将成长至 190 亿美元，将较 2018 年的预估值大增近 4 成。

2019年，英国调查机构IHS Markit发布了一份 CMOS 图像传感器调查报告：

• 索尼占据了全球 50.1% 的市场份额，其产品涵盖各个消费类电子到汽车、安防、工业等各类行业应用，主攻高端市场。
• 三星电子市场占有率 20.5%，主攻消费类电子市场，在技术上紧追索尼，可提供与索尼同级别的 CMOS 传感器。三星的行业级应用较少。
• 第三 豪威科技 (OmniVision) 市场占有率 11.5% 。其在行业应用上有多年积累，尤其是在车载领域，市占率甚至高于索尼。豪威与三星占据安防图像传感器领域的大半江山。在 19 年 6 月已被我国韦尔股份全资收购
• 第四 美国安森美半导体 5.6%
• 第五 韩国 SK 海力士 2.6%

上述五家企业市场总份额占比超过90%，2019 年的出货额高达 120 亿美元，同比增长 5.1%

国产则有：中星微，格科微，思特威

8 CCD vs. CMOS

8.1 ISO 感光度

CMOS 每个像素都包含 放大和 ADC，这些占据了一些感光区，因此在相同像素下，同样大小的感光器尺寸，CMOS 的感光度会低于 CCD

8.2 分辨率

CMOS 每个像素的结构比 CCD 复杂，其感光开口没有 CCD 大，同尺寸 CCD 和 CMOS，CCD 分辨率会优于 CMOS

但是如果跳脱尺寸限制，目前业界 CMOS 的像素越来越高，早已克服 CCD 大尺寸感光原件的制造困难，CMOS 的像素量远超 CCD 的像素量，当前 CMOS 的量率优势可以克服其分辨率弱势

8.3 噪声

CMOS 每个像素都有一个 ADC，千万像素就有千万个 ADC，因为个体差异，很难达到放大同步的效果，最终计算出的噪声就较多

CCD 只有一个 ADC，易于修正同步。。。

9 Reference

• BigCam is a full-frame CMOS camera built around a FillFactory IBIS4-14000 sensor.
• https://www.lifepixel.com/tutorials/infrared-diy-tutorials/nikon-d50
• http://astroccd.org/2013/01/cam8_introduction/
• https://mega.nz/#!g6QX3apZ!XxIcD7NBufB2APhFwwDqb0ap8soE8BJM-nu6_QAr3So https://translate.google.co.uk/translate?hl=en&sl=ru&u=http://www.astroclub.kiev.ua/forum/index.php%3Ftopic%3D28929.2760&prev=search
• Astroberry