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2008年3月21日 (金)

検出光学濃度限界に挑む

先日、エドモンドオプティクスから販売されている透過型グレースケールステップチャートを2枚購入しました。

最大光学濃度(OD値)3.0の15段の透過型チャートです。(%1)

何故2枚購入したかというと、これを2枚重ねして、最大光学濃度 6.0のステップチャートにして、イメージスキャナの検出限界OD値を調べてみたいと思ったからです。

さっそく挑戦してみました。結果を示します。

右端部にOD値を示して有ります。

7:OD2.8

8:OD3.2

9:OD3.6

10:OD4.0

11:OD4.4

12:OD4.8

13:OD5.2

実験1:ES-2200、1回スキャンした結果

実験2:ES-2200、64回加算平均した結果(iMeasureScanマルチスキャンモード使用)

実験3:ES-2200、64回単純加算した結果(iMeasureScanマルチスキャンモード使用)

実験4:ES-2200、256回単純加算した結果(iMeasureScanマルチスキャンモード使用)

以上の実験から分かることは、

市販のCCDセンサ方式のイメージスキャナを使って、OD値5.2程度まで見分けることができる。

OD値 5.2とは、1/(10^5.2)ですので、約16万分の1の光を捉えていることになります。

加算平均処理と単純加算の違い:

加算平均処理は、1回のスキャン値と値が変化せずに、ノイズだけがスキャン回数を増すにつれて低減していきます。

単純加算処理は、回数に応じて、スキャン値が大きくなります。

16bitのビット数は、最大で65535までしか表現できないため、16万分の1の濃度を表現できません。

つまり、加算平均では、最大でもOD 4.8までしか表現できません。

デジタル化する際に発生する誤差のため、これを量子化ノイズと呼びます。

そこで、16bitTIFFデータにOD4.8以上の情報を載せるために、単純加算スキャンを行います。

ただし、この場合スキャン回数分スキャン値が大きくなり、低濃度領域は、飽和します。

(%1)透過型チャート

メーカー:エドモンドオプティクス

商品コード:90574-I

外形寸法30mmx150mmですので、濃度1段あたり8mm程度あり、分光光度計にて実際の濃度を計測する予定です。

(2009.1.18追記)

透過型グレースケールの光学濃度測定を行いました。

詳細は、下記記事をご覧下さい。

スキャナは濃度計になるか? その2

λ=555nmでの透過型グレースケールの光学濃度は、次の式で表示できます。

1枚の場合:

y=0.1977 * x + 0.0574

この式の使い方は次の通りです。
可視光にて、ベース濃度は、0.0574
5段目(ベースを1と数えると6段目)は、y=0.1977 * 5+0.0574=1.1033

透過率に換算するためには、次の式を使います。

T = 10^(-1*OD)

OD:1.1033の場合は、

T=10^(-1.1033)=0.07883 (=7.88%)

■2枚重ね併せて使う場合:

もう1枚のグレースケールも同様の濃度であると仮定して、

光学濃度は重ね合わせた場合、足し算となります。(%1)

よって、式は、

y(2枚重ね)=0.3954 * x(2枚重ね) + 0.1148

となります。

最高濃度は、(x=14を代入して)OD(max.)=5.65

■%1)濃度は足し算になる

透過率では、かけ算ですが、濃度に換算すると足し算になります。

OD = -1*log(T)

T: 0 ~ 1.0

フィルタ1の透過率:T1

フィルタ2の透過率:T2

フィルタ1とフィルタ2を重ねた際の透過率:

T(12) = T1 * T2

フィルタ1とフィルタ2を重ねた際の光学濃度:

OD(12) = -1*log(T1*T2)

= -1* (log(T1) + log(T2))

= OD(1) + OD(2)

スキャナは濃度計になるか? その1

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