フィルムスキャナ用のセンサ１画素あたりの飽和電荷量の目標値はいくつか？

フィルムスキャナ用のセンサ１画素あたりの飽和電荷量の目標値はいくつか？

［結論：１画素あたり　２７５兆個の電子＝光子を貯めることのできるセンサ ］

昔書いたブログ記事ですが、結構読まれています。

光ショットノイズ

http://imeasure.cocolog-nifty.com/blog/2008/05/post_bd38.html

この記事のコメント欄で9年前に議論してきた話題は

パナソニックによって現実化してきましたね。

楽しみです。

一年前のPanasonicのプレスリリース　http://news.panasonic.com/jp/press/data/2016/02/jn160203-3/jn160203-3.html

ここで述べられている

123dB　ですが、もう少し設計の視点でブレークダウンします。

まずｄBの定義：

dB=20*log(V/V0)

これに１２３ｄBを代入すると、

V/V0=10^6.15

つまり、１画素あたりに141万個のフォトンを貯める、って計算。

光ショットノイズは、信号（S)の平方根で決まるとして、

S/Nで　10^(6.15/2) = 10^3.075

=1188.5

OD値にして、3.075

つまり、ポジフィルのスキャンに手が届き始めます。

・・・

ここで、ポジフィルムの最大濃度を整理します。

カラーリバーサルフィルム特性曲線

写真工学の基礎−銀塩写真編-

Principles of Photographic Science and Engineering

1979年初版

1998年改訂版

編者　日本写真学会

第８章核種感光材料　page702

３本の線の凡例（はんれい）が無いけど、ネットを見るとどうやら、

上から順番に、R,G,B

http://www.muhyo.jp/contents/ev/images/velvia100f_476_421.png

log（露光量)= -2.0 あたりの濃度で比較すると、

濃い順に、

Green　３．８

Blue　３．７

Red　３．３

ってところですかね。

よって、必要十分なフィルム用スキャナのS/N目標値は、

S/Nで、３．８

Sは、自乗必要。（光ショットノイズは信号の平方根で決まるとして）

S=１０＾（２＊３．８）

光電変換効率が１．０と仮定して、

同じくセンサの１画素あたりの飽和電荷数は、

10^(2*3.8) = ０．２７５＊１０＾１５

単位を整理すると、

１０＾３：K　キロ

１０＾６：M　メガ

１０＾９：G　ギガ

１０＾１２：T　テラ（＝兆）

１０＾１５：P　ペタ

ですので、

２７５兆個の電子＝光子を貯めることのできるセンサ。

がゴール、ということになりますでしょうか。

特に、OD値の最大濃度が、Greenってことが課題です。

Green成分は、肉眼の濃淡感度にもっとも敏感な波長です。

つまり、空間周波数に最も影響する。

（まあ、だからベイヤー配列のセンサのフィルタ配置は、

４つの領域に、Greenフィルタを２枚も消費するわけです。）

だから、OD値３．８は必須達成目標ですね。

Panasonicさん　がんばれ。

デジタルのフィルムスキャナで、ドラムスキャナを超える時代がもうすぐそこに来ています。

古いネガ写真であるガラス乾板のデジタルアーカイブの本命は、恐らくこのPanasonicの有機薄膜＋CMOSのセンサが商業化することで達成できるんじゃないかと期待 しています。