INDICE DELLE PAGINE

(1)

4

INDICE DELLE PAGINE

Sommario ... 3

Abstract ... 3

Indice delle pagine ... 4

Introduzione ... 10

1. Standard EMVA 1288 ... 11

1.1 Introduzione ... 11

1.2 Modello matematico della telecamera ... 11

1.3 Note sulla versione 3.0 dello standard ... 12

2. Modello matematico proposto dallo standard ... 13

2.1 Schema a blocchi del modello ... 13

2.2 Modello del rumore ... 15

2.3 Signal-to-noise ratio ... 15

2.4 Saturazione e limite di sensibilità assoluto ... 16

2.5 Corrente di buio ... 17

2.6 Disuniformità spaziale ... 18

2.6 Varianza spaziale, DSNU e PRNU... 18

3. Sistema sperimentale di misura sviluppato A.C.T. ... 19

3.2 Sfera Integrante... 20

3.2.1 Sistema di illuminazione ... 20

3.2.2 Tipologia di Sfera sviluppata ... 20

3.2.2.1 Dimensionamento della Sfera ... 21

3.2.2.2 Scelta del rivestimento interno della Sfera ... 22

3.2.2.3 Utilizzo di deflettori... 22

3.3 Sistema sperimentale A.C.T. ... 22

3.3.1 Evoluzione del sistema ... 22

3.3.2 Misura dell’uniformità del sistema A.C.T. ... 24

3.3.3 Tipo di luce utilizzata e modifica dell’irradiamento ... 26

3.4 Condizioni di misura dei parametri EMVA ... 27

4. Elettronica di pilotaggio del sistema di misura ... 30

4.2 Fotodiodo ... 30

4.2.1 Concetti generali ... 30

4.2.2 Vishay BPW34: calcolo della formula caratteristica ... 31

(2)

5

4.2.3.1 Procedura di test ... 32

4.2.3.2 Misure preliminari ... 35

4.2.3.3 Misurazioni con tubo di 8.5 cm di diametro da distanza EMVA 1288. ... 36

4.2.4 Fotodiodo con circuito definitivo ... 36

4.2.4.1 Evoluzione del circuito ... 36

4.2.4.2 Circuito definitivo ... 38

4.2.4.3 Misure a massima potenza con luce verde ... 38

4.2.4.4 Calcolo della potenza sulla superficie di un pixel per Lira 424BW ... 39

4.2.4.5 Calcolo del numero di fotoni per Lira 424BW con luce verde ... 39

4.2.4.6 Misura dei fotoni per i led blu e rosso per Lira 424BW ... 39

4.2.4.6 Misura dei fotoni per Lira 445BW ... 41

4.2.5 Chassis del sensore e posizionamento ... 41

4.3 Telecamere Alkeria... 43

4.3.1 Lira 424BW ... 43

4.3.2 Lira 445BW ... 46

4.4 Scheda RGB ... 47

4.4.1 Schema dell’illuminatore ... 47

4.4.2 Dipendenza della intensità luminosa dalla temperatura ... 48

4.4.3 Componenti della versione finale della scheda RGB ... 51

5. Parametri calcolati secondo lo standard ... 52

5.2 Parametri calcolati con il Photon Transfer Method (PTM) ... 52

5.3 Calcolo dell’SNR ... 54

5.4 Valutazione linearità ... 54

5.5 Metodi per il calcolo della corrente di buio ... 55

5.6 Metodi per il calcolo della disuniformità spaziale ... 55

6. Software di acquisizione ed elaborazione immagini ... 57

6.2 Interfaccia utente principale ... 57

6.3 Struttura del programma ... 61

6.4 Descrizione funzionale della Find SaturationValue ... 62

6.5 Descrizione funzionale della Section 6 ... 64

6.8 Descrizione funzionale di Run All Tests ... 71

6.9 Descrizione funzionale di Begin New Test ... 73

(3)

6

6.11 Descrizione funzionale di Choose your Camera, Led Serial Port e Close ... 75

7. Analisi dei dati raccolti ... 76

7.2 Lira 424BW ... 77

7.2.1 Dati riassuntivi ... 77

7.2.2 Efficienza quantica ... 78

7.2.2.1 Efficienza quantica per la luce a 535nm ... 78

7.2.2.2 Efficienza quantica al variare della lunghezza d’onda della luce ... 79

7.2.3 Rumore temporale di buio ... 80

7.2.4 Corrente di buio ... 81

7.2.5 Inverso del guadagno di sistema ... 82

7.2.6 Inverso del trasferimento di fotoni ... 83

7.2.7 Capacità di saturazione ... 84

7.2.8 Irradiamento di saturazione ... 85

7.2.9 Limite di sensibilità assoluto ... 86

7.2.10 Massimo SNR raggiungibile ... 87

7.2.11 Gamma dinamica ... 88

7.2.12 Errore di non linearità ... 89

7.2.13 DSNU1288 ... 90

7.2.14 PRNU1288 ... 91

7.2.15 Grafici prodotti dal programma di test ... 92

7.2.15.1 Sensitivity ... 92

7.2.15.2 Photon transfer ... 93

7.2.15.3 Linearity ... 94

7.2.15.4 Deviation linearity ... 95

7.2.15.5 Dark current ... 96

7.2.15.5 Temporal dark noise ... 97

7.2.15.5 Measured SNR ... 98

7.3 Lira 445BW ... 99

7.3.1 Dati riassuntivi ... 99

7.3.2 Efficienza quantica ... 100

7.3.2.1 Efficienza quantica per la luce a 535nm ... 100

7.3.2.2 Efficienza quantica al variare della lunghezza d’onda della luce ... 101

7.3.3 Rumore temporale di buio ... 102

7.3.4 Corrente di buio ... 103

7.3.5 Inverso del guadagno di sistema ... 103

(4)

7

7.3.7 Capacità di saturazione ... 105

7.3.8 Irradiamento di saturazione ... 106

7.3.9 Limite di sensibilità assoluto ... 107

7.3.10 Massimo SNR raggiungibile ... 108

7.3.11 Gamma dinamica ... 109

7.3.12 Errore di non linearità ... 110

7.3.13 DSNU1288 ... 110

7.3.14 PRNU1288 ... 111

7.3.15 Grafici prodotti dal programma di test ... 112

7.3.15.1 Sensitivity ... 112

7.3.15.2 Photon transfer ... 113

7.3.15.3 Linearity ... 114

7.3.15.4 Deviation linearity ... 115

7.3.15.5 Dark current ... 116

7.3.15.5 Temporal dark noise ... 117

7.3.15.5 Measured SNR ... 118

7.4 Grafico 3D di uniformità della luce ... 119

7.5 Analisi dell’accuratezza di A.C.T... 120

7.5.1 Aderenza del modello proposto con il sensore di Lira 424BW ed indice PE ... 120

7.5.2 Verifica della congruenza dei dati su Lira 424BW ... 122

7.5.3 Aderenza del modello proposto con il sensore di Lira 445BW ed indice PE ... 123

7.6 Ripetibilità dei risultati di A.C.T. ... 125

7.7 Differenza dei risultati tra le due modalità di A.C.T. ... 126

8. Utilizzo ed evoluzione di A.C.T. ... 127

8.1 Caratterizzazione completa del sensore ... 127

8.2 Controllo di qualità ... 127

8.3 Miglioramento della fase di progettazione ... 128

8.4 Giudizio sullo standard ... 128

8.4 Evoluzione del sistema A.C.T ... 129

9. Conclusioni ... 130

Bibliografia ... 131

Appendice A: Probabilità ... 132

A.1: Varianza del rumore di quantizzazione ... 132

Appendice B: Sensori ottici e grandezze radiometriche ... 133

B.1 Differenze tra sensori CCD e CMOS... 133

B.2 Full-Well Capacity e Blooming ... 133

(5)

8 B.3.1 Definizioni ... 134 B.3.1.1 Energia Radiante ... 134 B.3.1.2 Flusso Radiante ... 134 B.3.1.3 Irradiamento ... 134 B.3.1.4 Radianza ... 134 B.3.1.5 Steradiante ... 134

Appendice C: Descrizione del codice c# sviluppato ... 135

C.1 Introduzione ... 135

C.2 Dati globali ... 135

C.3 AlkeriaLive load ... 137

C.4 Funzioni Matematiche ... 138

C.4.1 Media EMVA ... 138

C.4.2 Varianza temporale EMVA ... 138

C.4.3 Minimo e massimo ... 139

C.4.4 Valore di saturazione ... 139

C.4.5 Varianza spaziale classica ... 140

C.4.6 Varianza spaziale EMVA ... 140

C.4.7 Minimi quadrati e struttura retta ... 142

C.5 Funzioni di servizio ... 143

C.5.1 Inizializzazione telecamera ... 143

C.5.2 Log dati generali di registrazione ... 144

C.5.3 Acquisizione immagine ... 145

C.5.4 Funzioni di servizio: Acquisizione immagine ... 146

C.5.5 Selezione tipo di telecamera ... 147

C.5.6 Funzione associata alla variazione del led attivo ... 148

C.5.7 Funzione turnLed ... 149

C.5.8 Funzione photonCounting ... 150

C.6 Codice Begin New Test ... 151

C.6 Codice Find Saturation Value ... 152

C.6.1 Codice associato al pulsante ... 152

C.6.2 Funzione Find Saturation Value ... 153

C.7 Codice Section 6 ... 157

C.7.2 Funzione Section 6 ... 157

(6)

9

C.9.2 Funzione Section 8 ... 173

C.10 Codice Run All Tests ... 175

C.11 Codice 3D Light Uniformity ... 176

C.12 Altre funzioni utilizzate ... 178

C.12.1 Aggiornamento delle tab ... 178

C.12.2 Gestione dei grafici ... 178

C.12.3 Gestione delle checkbox dei grafici ... 178

C.12.4 Gestione delle checkbox dei log ... 179

C.13 CameraSetting ... 180

C.14 Classe GraphEMVA ... 182

C.14.1 Funzione membro: MinQuad ... 184

C.14.2 Funzione membro: get_Min_EMVA_Index ... 187

C.15 Classe ResultsEMVA ... 188

Appendice D: Documenti EMVA 1288 prodotti ... 193

D.1 Introduzione ... 193

D.2 Lira 424BW ... 194