スキャナ構成要素デバイス

2017年4月 7日 (金)

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?

Ppsep702

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。

2016年11月30日 (水)

テレセントリックレンズの仕組み

Telecentric

通常のレンズは、近くの物は大きく見え、遠くの物は小さく見えます。

( 、と語ったのは、スタジオジブリの映画 耳をすませば の バロン だったでしょうか。)

一般的に、イメージスキャナで図面をスキャンした場合に、倍率精度が低い原因はここに有ります。

球をイメージスキャナでスキャンをすると楕円になります。
コンビニのコピー機で是非試してみてください。

〜〜〜〜〜

一方、

テレセントリックレンズの像は、物体が前後してピントがぼやけても、結像位置の前後で倍率が変わらない特徴があります。

正射投影イメージスキャナ(オルソ・スキャナ) OrthoScan-IMAGER ( http://www.imeasure.co.jp/ortho/ )がオルソ画像を得る仕組みは、レンズがテレセントリックレンズを使用することにあります。

その原理を示す図が公開されてましたのでご紹介します。

ポイントは、テレセントリックレンズの対物レンズの焦点距離の位置(ピント面の意味ではないことに注意)に絞り環が入る、という事です。絞りを入れることで光軸に平行に入射する光以外はカットされる事がよく分かります。

物体からレンズ開口に向けて入る光の中で、レンズ光軸に対して平行に入射した光だけが、焦点位置に設置された絞り環を通り抜けることができる。その結果、結像に寄与する光線は、全てレンズ光軸に平行に入った光だけになる。

これが、ピント位置前後で結像がぼやけたとしても、対象物の寸法に変化が生じない仕組みです。

5-9 絞りの位置とテレセントリック

http://bit.ly/2gwlemz

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2016年8月27日 (土)

いろんな材料の線膨張率

理科年表(H16)

膨張率

α / K

[*10^(-6)]

ニッケル鋼(64Fe,36Ni)

0.13

溶融石英

0.4-0.55

(-200℃)

0.8

炭素(ダイヤモンド)

1

磁器

2-6

ガラス(パイレックス)

2.8

レンガ

3-10

大理石

3-15

木材(繊維に平行)

3-6

炭素(石墨)

3.1

花崗岩

4-10

コンクリート、セメント

7-14

ガラス(平均)

8-10

ガラス(フリント)

8-9

ニッケル鋼(50Fe,50Ni)

9.4

10.3

炭素鋼

10.7

11.8

11.8

14.2

ステンレス鋼(18Cr, 8Ni)

14.7

黄銅(真鍮)[67Cu,33Zn]

17.5

ジュラルミン(アルミ合金)

21.6

アルミニウム

23.1

木材(繊維に垂直)

35-60

岩塩(40℃)

40

(0℃)

52.7

ゴム(弾性)

77

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2016年4月20日 (水)

蛍光検出の基礎知識 by GEヘルスケア社

GEヘルスケア社のホームページに

蛍光検出の基礎知識が掲載されております。

図解もあり理解しやすい資料となっていますね。

お奨め。

(2)蛍光フィルターの選択方法

https://www.gelifesciences.co.jp/contact/imaging/pdf/211691.pdf

(3)蛍光検出システム

https://www.gelifesciences.co.jp/contact/imaging/pdf/213691.pdf

https://www.gelifesciences.co.jp/contact/imaging/index.html

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2011年11月 3日 (木)

PiranhaP4-8K

PiranhaP4-8K

出典
http://www.japancorp.net/japan/Article.Asp?Art_ID=55976

Number of pixels : 8K
Size : 7μm
Line rate : max. 70 KHz
I/F : Camera Link
CMOSデュアルライン
100%開口率
露光制御
100xアンチブルーミング
www.teledynedalsa.com/mv
---
Teledyne DALSA
本社 カナダ・オンタリオ州ウォータールー市
従業員 1000人
設立 1980年
Xing-Fei He@Teledyne DALSAシニア製品マネージャー

2011年8月 8日 (月)

アルマ望遠鏡 ALMA の光学分解能は 0.05 マイクロラジアン

アルマ望遠鏡 ALMA
http://s.nikkei.com/qXBMDb
今日の日経新聞の記事:
「大阪にある一円玉を東京から見分けられるほどの高い解像度」

○計算:
東京=大阪間を400kmとして、
1円玉が20mmですので、
角度は、20mm/400km [ ラジアン ]
= 0.05 マイクロラジアン

角度にすると、
0.05 マイクロラジアン * (180/pi())=2.86 * 10^(-6) 度
3600倍して、角度の[秒]なので、
0.010 秒角。

測定波長がサブミリ =0.1mmと仮定して、
有効径は、

0.1* 10^(-3) [mm] / 0.05 * 10^(-6) [radian]
= 2kmくらいなのかな。。
半径1km。

○参考記事
http://alma.mtk.nao.ac.jp/j/news/pressrelease/201108046252.html

光学解像度の理論限界

2011年7月14日 (木)

一眼デジカメを使ってレンズのMTFを計測する

某社の高性能な工業用レンズを入手したので、MTF計測してます。

従来であれば、いきなりイメージスキャナに組み込んで評価するのですが、昨日1日かけて、簡単にレンズ単体でのMTF測定ができるシステムを作ってみました。

1)1軸ステージ(20万円くらい。株式会社アイエイアイ DS-SA4シリーズ)
2)一眼デジタルカメラ(CANON EOS 20Da)
3)ナイフエッジ。
 矩形Crパターンを蒸着したガラス(いつものnanoDigitizerオプション用のガラス)
4)インバータ式蛍光灯(オーム社の中央に拡大レンズ付きドーナツ状のが便利)

SFR.exeはもちろん無償で入手できる。

ってことで、1軸ステージだってマイクロメータ付きのシグマの手動ステージでも良いから、一眼デジカメ(レンズ交換式でセンサが剥き出しになるカメラ)持っている方であれば、ナイフエッジのみで、お手持ちのレンズのMTFのグラフを作れます。
ナイフエッジも、OLFAのカッターの替え刃が矩形Crパターン蒸着ガラスと比較してどの程度の光学分解能評価まで耐えられるかをいずれ評価してみる予定だ。

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2011年7月11日 (月)

冷却不要 1300nmまで感度がある CIGSセンサ

http://special.nikkeibp.co.jp/ts/article/0i0i/103889/part1.html OKIセミコンダクタが日産自動車(株)と共同で開発している「赤外線映像イメージ・センサ」 しかもペルチェ素子などで冷却することも不要です すごい。 車載赤外線カメラの本命かな。 MEMSで空洞にしちゃったのがすごい。

kw: ROHM OKI NISSAN

2011年6月18日 (土)

エリアセンサとラインセンサ

おすすめblog

http://imagingsolution.net/imaging/machinevision/area-line-sensor/

このblogかなり見やすく整備されており、
数学的な表記も正確で、
具体的な応用事例を元に長所、短所を整理し、
なかなかおもしろいblogです。

そっか。cmosは欠陥があるわけだ。

昨日、五味さんのワークショップに参加させて頂いた。
いきなり前に出されて質問攻めに、、(笑)
A3紙とマヂックを渡された。
エリアセンサのベイヤー配列の3倍データ水増しのしかけ、
イメージスキャナのしくみ、
ラインセンサを使ったyakuscanのしくみ、
Si(シリコン)フォトダイオードの分光感度特性、
オンチップ色フィルタの分光透過率、
タングステンランプの発光分光特性、
紫外線や赤外線の特徴、
などをお話した。
非常に濃い時間だった。ちょっとむづかったかも。
もちろん、2年前の4月、raspyさんの試みからこの流れが始まったことをお話しましたよ。

ゆたかなPhoto Lifeを支援したいと思う。

2011年6月15日 (水)

光学解像度の理論限界

相対性理論をアインシュタインが発見し、世界で最初の検証実験が皆既日食の時に見える恒星の位置観測だったという。

相対性理論どおり、重力により光線が曲げられて太陽を挟んだ2つのみかけの星の位置が本来の角度よりも、広がって見えた。

ところで、量子力学の日常生活での検証の1例が、レンズの光学解像度の理論限界と言われている。
「速度と位置は同時に精度高く観測できない。」
「運動量と位置は同時に精度高く観測できない。」などと言われる。

不確定性原理だ。

一時期、ロシアの天才科学者でさえ、哲学的な迷路に嵌ったアレだ。

式で書くと、
[Δp*Δx 〜 h]
Δpは運動量の精度、
Δxは位置の精度、
hはプランク定数

レンズの光学解像度にこれを応用すると、、



http://imeasure.cocolog-nifty.com/photos/fig/resolution_theory.png

物体から、出る光をレンズで結像する場合を考える。
光軸中心から為す角度Θで見込む光路を含む円錐の光がレンズに入る。
上図、X軸方向の解像度は、このレンズに入射される光の運動量のX軸方向の自由度に反比例する。
つまり、θが広ければ広い程、X方向の解像度は増す。

Δp*Δx 〜 h
光の運動量は、h/λ
上図、P1とP2がX軸方向では、「逆」の運動量を持ち最大差となる。
Δp=2*(h/λ)sinθ
よって、解像度 Δxは、
Δx=h/(Δp)=λ/(2*sinθ)
sinθのことをレンズ業界では、NAという。
よって、
Δx=h/(Δp)=λ/2NA
λ=0.54μm(緑)とすれば、
Δx=h/(Δp)=0.27/NA

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