Roch

Nouveux capteurs à comptage de photons - le futur du lucky imaging arrive !

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Bonsoir à tous :)

 

Voilà quelques jours a été annoncé un nouveau capteur extrèmement intéressant pour le lucky imaging : il affiche un bruit de lecture record de 0.27e- !
L'entreprise en question est Gigajot, donc comme cela ne vient pas de sony ni d'un autre gros nom, il faut certainement s'attendre à un tarif élevé, voir très élevé. Néanmoins, après en avoir parlé à QHY sur leur forum, ils semblent intéressés pour proposer une caméra basée sur ce capteur... donc wait and see !

Les spécifications :

2048 x 2048 pixels de 2.2um
Matrice mono ou couleur

Pic de rendement quantique à 82%
Bruit de lecture de 0.27e- RMS

Plus de détails ici : https://www.gigajot.tech/qis

C'est pas large, mais c'est excellent !
Pour donner une petite idée, le bruit de lecture environ 3 à 5 fois plus faible que tout équivalent actuel permet des poses unitaires environ 10 fois plus courtes. Même avec des pixels si petits, le jeu en vaut clairement la chandelle.
Sur mon setup je pourrais faire des galaxies en poses unitaires de 100ms sans problème... le rêve :D ( bon faut pouvoir aligner aussi... mais à 100ms ça doit encore pouvoir se faire avec 2 ou 3 étoiles )

Aucune idée du tarif pour le moment. Mais si c'est accessible, ce sera un énorme bond en avant !


D'ailleurs il y a déjà de la concurrence, annoncé le lendemain (!) du premier, chez Hammamatsu :
https://www.hamamatsu.com/eu/en/product/type/C15550-20UP/index.html
 

On descend aussi à 0.27e-, mais avec des pixels de 4.5 microns cette fois ci. Dans la brochure de la caméra ils mentionnent d'ailleurs l'astro comme application possible, avec des images de M51 et M42 en fond pour faire joli :D 

Mais bon là c'est sûr que c'est hors de prix, clairement orienté "pro".

Dans tous les cas, même si c'est encore trop cher, la techno évolue et ça fait plaisir. Sony sera obligé de réagir un jour ou l'autre et de proposer mieux que l'imx290 qui commence à vieillir... :D

Romain

Modifié par Roch
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Excellent! Et pas que pour les poses courtes en CP. Ça serait également très bénéfique pour les mesures d’etoiles doubles. Mais comme tu le dis, il faudra attendre que Sony sorte ses propres capteurs pour voir les prix baisser. 

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Merci Romain , enfin ça bouge .......:)

attendons que Sony s'y mette , avec leur gros débit de vente le prix devraient être raisonnables .

 

Bernard_Bayle

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l'imx224 était déjà à 0.3 é/adu.

c'est surtout le prix qu'il sera intéressant de connaître dans un premier temps.

 

edit:corrigé la boulette, je parlais du bruit de lecture. je posterais moins vite la prochaine fois.

Modifié par asp06

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C'est très prometteur pour l'avenir mais il faut rester prudent.

C'est une techno très impressionnante mais chère pour l'instant. Le Hamamatsu, on oublie, tarif le destinant aux pros. Mais combien pour le Gigajot ? Surement moins, mais moins de combien ?

 

Après il faut se poser la question de l'industrialisation à grande échelle de cette techno. Est-elle réaliste ? Et cela suffira-t'il à rendre ces capteurs suffisamment bon marché pour qu'un Sony y trouve son compte ?

 

Je pense tout de suite à la techno EMCCD, pas toute jeune en 2021, et pourtant tellement prometteuse pendant des années et des années... A ma connaissance, Sony n'a pourtant jamais sorti de capteur EMCCD industriel...

 

Mais bon, gardons l'espoir, au moins ça bouge et c'est motivant !

 

Albéric

Modifié par xs_man

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Il y a 3 heures, asp06 a dit :

l'imx224 était déjà à 0.3 é/adu.

Pas compris, tu parles du gain de l'imx224 ?

Son bruit de lecture est plutôt autour de 0.75e- minimum. Pour l'imx462 je descend à 0.68e-

 

Et pour trouver un capteur mono, ben c'est l'imx290 ou rien ;) il est à 0.9e- et tous les autres sont un gros cran au dessus ( 1.1e- minimum )

 

Il y a 2 heures, xs_man a dit :

Après il faut se poser la question de l'industrialisation à grande échelle de cette techno. Est-elle réaliste ?

 

Je peux avoir mal compris, mais il me semble que ça reste globalement la même techno que nos cmos classiques, contrairement aux emccd qui sont vraiment différentes des ccd ?

Sony est capable de faire des capteurs mono à 0.6e- pas cher depuis qqes années, on le sait déjà. Le seul truc qui les retient c'est l'absence de concurrence.

Et ça m'étonnerait qu'il y ait pas eu un peu de R&D depuis...

 

La différence c'est qu'en dessous de 0.4e- environ, on peut passer en mode "comptage de photon" qui semble plus efficace que le mode classique pour le RSB final ? Mais ça c'est plus un mode de traitement des données plutôt qu'un problème physique il me semble. Pas encore tout compris à ce sujet, mais ça promet d'être intéressant.

En terme de volume de données, je suppose qu'on doit y gagner également ?

 

Romain

Modifié par Roch
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Après il y a le choix du capteur :

 

le 1.1 micron n'est exploitable  en l'état qu'avec un astrographe ultra-rapide type Hyperstar à F/2.

Après en bin 2x2 (si on peut le binner ??), ça revient (??) au capteur 2.2 microns. On est toujours dans l'astrographe mais moins exigeant, du F 3.5 ou 4 fera l'affaire.

 

La question est là : si on peut binner le capteur de 1.1 micron, est-il alors équivalent au capteur 2.2 microns non binné. Si non, quelle est la différence ?

 

Avec l'expérience de l'IMX492, faudra bien savoir où l'on met les pieds...

 

Albéric

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il y a 7 minutes, xs_man a dit :

est-il alors équivalent au capteur 2.2 microns non binné. Si non, quelle est la différence ?

il y en a un à 2,2µm si je comprends bien. 
Dans le cas du 1,1µm si tu binnes tu fais la somme quadratique des bruits de lecture. Pas très intéressant en effet. 

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Dans le cas du 1,1µm si tu binnes tu fais la somme quadratique des bruits de lecture. Pas très intéressant en effet. 

 

On passe de 0.19 e- à 0.38 e-.

Donc à priori, avec 0.29 e-, le 2.2 micron doit avoir une architecture particulière si c'est un 1.1 micron binné...

 

Albéric

Modifié par xs_man

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Il y a 9 heures, Roch a dit :

Son bruit de lecture est plutôt autour de 0.75e- minimum.

j'avais trouvé 0.3 e- quand e lj'avais évalué sur ma caméra à gain élevé.

 

le comptage de photons c'est probablement utile en spectro mais sinon?

 

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j'avais trouvé 0.3 e- quand e lj'avais évalué sur ma caméra à gain élevé.

 

0.3 e- et 0.3e-/ADU ça n'a rien à voir, l'un est une mesure "absolue", l'autre est relative.

Roch a raison, les IMX 224/IMX 385 sont au minimum vers les 0.7 e-, à gain élevé.

 

Albéric

Modifié par xs_man

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Pour le comptage de photon, la seule question est de savoir si on peut retranscrire ça en une image classique....

Mais bon compter des e- ou des photons, je vois pas à priori ce que cela change une fois numérisé ???

 

Albéric

Modifié par xs_man

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Les deux capteurs proposés sont bien différents à mon sens. Pas le même framerate maxi, pas la même dénomination, pas la même résolution, etc etc.

 

Pour résumer un peu, le premier capteur ( moins intéressant ) a des pixels de 1.1um en 4096x4096 ( même surface que l'autre donc ) avec un bruit de lecture qui descend encore plus bas, à 0.19e- ; mais il semble quand-même assez peu utilisable en astro. 1um c'est vraiment trop petit. Même pour moi qui bosse à f/d=3, je pense que 2 um est une limite.

Bon on peut toujours se dire qu'on va suréchantillonner et que tant pis, on fera du bin2, mais du coup ça revient à 0.38e- en bin2 et c'est moins bon que le deuxième capteur ( celui qui nous intéresse et dont j'ai détaillé les specs dans le premier post ) qui a des pixels  de 2.2um et un bruit de 0.27e-

 

Si ce capteur aux pixels de 1.1um avait eu un bruit de lecture sous 0.13e-, il aurait été intéressant devant l'autre, oui ;)

 

Romain

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Concernant le comptage de photon, j'avoue que je ne comprends pas encore la chose à 100% ; mais si j'essaye de résumer ce que j'ai compris jusque là : 

( si un spécialiste passe par là, qu'il me corrige ;) )

L'idée c'est de mesurer à l'unité près le nombre de photon dans chaque pixel de l'image et de ne sauvegarder que cette valeur.
Donc par exemple, avec un pixel mesuré à 43ADU et un gain de 10ADU correspondant à un photon, on va garder seulement la valeur "4"
ça peut paraitre bizarre de "tronquer" l'info comme ça, mais comme on sait que la valeur "réelle" des photons varie forcément de 10ADU en 10ADU, on peut en déduire que tout ce qui est autour n'est que du bruit et n'apporte aucune info supplémentaire.

Ceci étant, pour ce faire il faut que le bruit de lecture soit suffisamment faible pour qu'un pixel n'atteigne la valeur de 10ADU avec la fluctuation aléatoire du bruit de lecture le moins souvent possible ; car ça crééra alors un "faux photon" dans notre comptage.
Pour un capteur à 0.27e- de bruit de lecture, ça veut dire que statistiquement un pixel aléatoire atteindra la valeur de 5ADU ( donc suffisamment pour être détecté positivement comme photon si on arrondit ) dans environ 2.5% des cas. ( tout ça est une conséquence de la loi normale déduite de l'écart type de 0.27e- ) Le bruit de lecture très faible permet donc de passer dans ce mode de mesure sans trop de "faux positifs" ou "faux négatifs", même s'il en restera toujours un peu à cause du bruit de lecture résiduel. La proportion diminue très rapidement cependant ; avec un capteur hypothétique à 0.17e- de bruit on arriverait à seulement 0.15% de faux positifs !

Le premier avantage que je vois à tout ça, c'est le volume de données qui est du coup bien plus faible. Mais il semble aussi qu'on puisse en tirer avantage en terme de RSB... en tout cas c'est ce que je crois comprendre des explications fournies sur cette page :

https://andor.oxinst.com/learning/view/article/photon-counting

Tout ceci n'empècherait pas d'utiliser le capteur de manière classique cependant. La caméra de chez Hammamatsu possède visiblement les deux modes, qui peuvent être utilisés au bon vouloir de l'utilisateur.
L'autre point c'est qu'il est tout à fait possible d'enregistrer les images normalement et d'appliquer le processus de "photon counting" à postériori afin de déceler, ou non, une amélioration significative.

Romain

Modifié par Roch

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