ほしぞloveログほしぞloveログ天体観測始めました。新CMOSカメラも外で試すことができないので、仕方なくASI294MCの脳内シミュレーションです。noiseだとかいうグラフがならんでいますが、最初これらのグラフを見た時あまり意味がよくわかりませんでした。noiseはなんとなく小さい方がいいとわかるのですが、それでもその数値の意味がよくわかりません。rangeですが単位の[stops]が不明です。グラフの数値が14までなので、これはADCのビットに相当するものなのかという予測がつきます。capacityのことで日本語でいうと飽和電荷数だとか、飽和容量というらしいのですが、一体どんな意味なのでしょうか?gainに至ってはわかりそうなのに全くよくわかりません。一つ一つ紐解いていきましょう。Converter)で読んでいる単位(Unit)の略でADU。ADCから出てくる数値そのものです。ASI294MCの場合RGB各色で14bitのADCが使われているので、例えばCMOSセンサーの一素子のR(赤)色成分に入ってくる光を露光時間分積分した結果、0から16383のある値をとります。この読み取った値そのものがADUとなります。真っ暗なら0[ADU]、サチルくらいなら16383[ADU]、半分くらいの明るさなら8192[ADU]となります。値はノイズで揺らいでいるので、真っ暗でも0にはなりません。e-は電子(電荷)の数です。[e-]というと、10個の電子がセンサーの一素子で数えられたという意味です。本当は全部電子の数で考えたいんです。電子の数を知ることはできません。唯一読み取れるのがADCの値なんです。電子の数はこのADCの値から推測するしかないのです。ところがこの推測が一定の変換ではなく、その変換係数が増幅回路のゲインに依って変わってしまうことが物事を難しくしています。それではこれ以降、個別に考えていきます。実際には電子の数は簡単には数えられませんね。そこで出てくるのが、一番わかりにくい「gain」というやつです。Factor」などと言われたりもしますが、ADCでのカウント数と電子の数を変換してくれるとても便利な値です。単位は[e-/ADU]とかになっています。要するに、電子の数は直接数えられなくてもADCでカウントした数は計算機上で数値を読み取ることができるので、このコンバージョンファクターさえ分かっていればADCのカウント数から、幾つ電子が数えられたかを知ることができるのです。ZWOのASI294MCのページのグラフの横軸のGain(unit0.1dB)の0のところのFW(e-ADC)を見ると、3.9位でしょうか。これはADCが約4カウントを数えると電子を一個数えたことになります。Gainが175くらいのところだと、gainが0.5[e-/ADC]くらいなので、ADCの読み2[ADU]で電子1個を数えたことになります。言っても、電子の数を数えても何がいいことがあるのかいまいちよくわかりません。これは天体から入ってくる光子の数sと、センサーで数える電子の数nが、定数で変換でききるからなのです。この定数をシステム効率ηなどと呼びη=n/sと表すことができます。ポイントはこのシステム効率が内部回路のゲインや積分時間などによらないということです。電子の数を数えるということは、幾つ光子が入ってきたかが直接わかるため、重宝されるというわけです。ADCのカウント数と光子の関係は内部回路のゲインに依存してしまうため、便利でないのです。このことは次の式を理解すると意味がわかるようになってきます。)^2を満たします(証明は略します)。簡単のためNreadは十分小さいとし、右辺2項目を無視します。j)ピクセル目の100フレームの平均値をカウントSijとして、分散をカウントNij^2として測定することができます。測定したデータを横軸にSij、縦軸にNij^2として各ピクセルをプロットしてやると、例えば一例としてADI294MCで内部ゲイン0の場合のプロットが下の写真の右のグラフのようになります。関係を導くことができてしまうのです。具体的には、このグラフの傾きがコンバージョンファクターの逆数に相当します。[e-/ADC]と測定することができました。この値を、ZWOが測定したASI294MCの値と比べて見ると、上から2番目のGAIN(e-/ADU)のグラフのから3.9程度と読み取ることができるので、実測とメーカーが測定した値とかなり一致していることがわかります。このコンバージョンファクターはカメラの増幅回路のGainに依存するので、各Gainで測定してやらなければいけません。ちなみに、ZWOのカメラのGianの単位は0.1dBなので、200で20dB、すなわち一桁明るくなります。Gainは294MCの場合600まで上げることができるので、Gain600だと60dBすなわち3桁明るさを明るくすることができるというわけです。やってそれぞれのゲインで何点も測定した結果が以下のようになります。well、実際のゲイン、ダイナミックレンジと評価に必要なデータを、数値データとともに直接出すことができる優れものの機能です。各数値をZWOのASI294MCの測定値と比較しても、かなり一致していることがわかるので、ZWOの出しているデータはかなり信頼できることがわかります。いうわけで、このコンバージョンファクターを求めること自体がすごく重要で、この(ゲイン依存の)変換係数があるおかげで、ADCの値を読むだけでありとあらゆるものを電子の数で考えることができるようになるので、単位が揃って便利だということです。[e-]として、電子の数で数えることができるようになります。