EMVA1288 データを見てみよう！ CCD編

またまたEMVA1288ネタ、前回はIMX174というCMOSのデータを見てみました。

mengineer.hatenablog.com

今回はICX625というCCDです、前回同様 BaslerとPointGrey二社のカメラで、
データを比較してみましょう、カメラの型番とデータは以下の通り。

メーカー	型番	EMVA1288データ
Basler	piA2400-17gm	data
PointGrey	GS3-PGE-50S5M-C	data Page5参照

IMX174では顕著な差が無かったのですが、ICX625ではどうでしょうか？

EMVA1288データ比較 ICX625

下表は両方のデータシートからデータを抜粋したものです。

EMVA1288データ	Basler	PointGrey
Quantum Efficiency [%]	47	57
Temporal Dark noise [e^-]	13	8.28
Saturation Capacity [e^-]	7000	5903
Absolute Sensitivity Threshold [p~]	27	15.69
Dynamic Range [bit]	9.1	9.41
Maximum SNR [bit]	6.4	6.26
Maximum SNR [dB]	38.4	37.71

Quantum Efficiencyの違いは、前回同様で波長の違いですね。
（Basler：545nmで測定 PointGrey:525nmで測定）

Saturation CapacityはBaslerの方が約18%ほど大きくなっており、
そのため、Maximum SNRもBaslerの方が良い数値になっています。

Absolute Sensitivity ThresholdはPointGreyの方が小さいので、
Baslerより暗いところまで撮像出来ると言えます。

Dynamic RangeもAbsolute Sensitivity Thresholdが小さい分、
PointGreyの方が良い数値になっていますね。

今回はデータに差が有り、ある程度比較することが出来ました。

DynamicRangeの計算 Baslerの計算式が判明！

今回のBaslerのデータシート25ページ目にDynamic Rangeの計算式が載っていました。

${\mu_{e.sat}}$ はSaturation Capacity、 ${\sigma_{d0}}$ はTemporal Dark noise ですので、
Baslerでは両者（ともに電子数）の比率から計算しているようです。

実際に計算してみると ${ \log_2\frac{7000}{13} \fallingdotseq 9.07}$ 、データシートは9.1なので検証OK！

ちなみに以前のEMVA1288の世界その４では、下記のように光子数の比率でしたが、
量子効率を掛ければ電子数になるので、比率の計算としては同じことです。

前回の記事ではSaturation Capacity ( ${\mu_{e.sat}}$ )を量子効率で割って ${\mu_{p.sat}}$ を求め、
それとAbsolute Sensitivity Threshold ( ${\mu_{p.min}}$ )の比率で計算していましたが、
Baslerの上記計算式のほうがシンプルで判りやすいかもしれません。

DynamicRangeの計算 PointGreyは？？

Baslerの計算式にPointGreyのデータを実際に入れて計算してみましょう、
${ \log_2\frac{5903}{8.28} \fallingdotseq 9.48}$ となり、データシートの9.41より良くなってしまいました。
（前回IMX174の時も、試算結果がデータシートより良くなっていたはず）

ちなみに逆算すると ${\sigma_{d0}}$ が8.68程度なら、Dynamic Range[bit] が9.41になります。

データシートは8.28なので差が0.4ほど、PointGreyでは何らかプラスαした値を、
DynamicRangeの計算式の分母として使っている可能性が考えられます。
（あくまで推測なので、もし何か情報御存知の方は是非教えて下さい）

ICX625とIMX250のデータ比較

IMX250はSensor size（2/3Inch）、PixelSize（3.45um）、画素数（2448×2048）
全てICX625と同じCMOSセンサーです。（ICX625の置換用のセンサーでしょうね）

この両者でEMVA1288データを比較してみます。（CCDとCMOSでどう違うか）
土俵を完全に同じにするため、両方ともPointGreyのデータから。

EMVA1288データ	ICX625	IMX250
カメラ型番	GS3-U3-50S5M-C	GS3-U3-51S5M-C
Quantum Efficiency [%]	58	70
Temporal Dark noise [e^-]	8.73	5.11
Saturation Capacity [e^-]	6168	10208
Absolute Sensitivity Threshold [p~]	16.30	8.00
Dynamic Range [bit]	9.38	10.83
Maximum SNR [bit]	6.30	6.66
Maximum SNR [dB]	37.90	40.09