The Photographic Process as a Photon Counting Device

Abstract

In the application of photography to problems involving low light levels and limiting detection criteria, it can be instructive to consider the photographic process simply as a photon counter. For in spite of the conclusions from low measured DQE values that the photographic process is inefficient in this respect, in this way the principles involved in systems optimisation can be understood without the difficulties which may arise when considering the photographic process as a density meter. The physical significance of the noise-equivalent number of quanta is discussed, and numerical examples are given for the S/N ratio gains which might be made using DQE rather than gamma-to-signa ratio criteria. It is indicated why the DQE for grain counts may be higher than that for density measurementS.

Résumé

Dans l’application à la photographie des problèmes mettant en jeu de faibles niveaux de lumière et les critères de limites de détection il peut être intéressant de considérer le processus photographique comme un simple compteur de photons.

En effet, en dépit du fait qu’on ait conclu, à partir des faibles valeurs d’efficacité quantique de détection mesurées, que le processus photographique est inefficace pour cet objet, les principes mis en oeuvre dans l’optimisation des systèmes peuvent être étudiés dans ce but, sans les difficultés qui peuvent se produire lorsqu’on considère le processus photographique comme un photométre.

La signification physique du nombre de photons équivalent au bruit est discutée et des exemples numériques sont donnés pour les gains du rapport signal/bruit qui peuvent être obtenus en utilisant l’efficacité quantique de détection, plutôt que le rapport gamma/granularité quadratique moyenne. Il est montré pourquoi l’efficacité quantique de détection est plus élevée pour le comptage des grains que pour les mesures de densité.

Zusammenfassung

Bei der Anwendung der Photographie bei Problemen, die geringe Lichtmengen und begrenzende Beobachtungskriterien enthalten, kann es lehrreich sein, den photographischen Prozess einfach als Photonenzähler zu betrachten. Denn trotz der Folgerungen aus niedrig gemessenen DQE-Werten, dass der photographische Prozess in dieser Hinsicht unwirksam ist, können auf diese Weise die Grundlagen der Systemoptimierung verstanden werden ohne die Schwierigkeiten, die auftreten können, wenn der photographische Prozess als ein Dichtemesser angesehen wird. Die physikalische Bedeutung der Rausch-Aquivalentzahl von Quanten wird besprochen und es werden Zahlenbeispiele für die S/N-Verhältnis-Werte angeführt, die bei Anwendung von DQE eher erhalten werden können als mit Gamma-zu Sigma-Kriterien. Es wird gezeigt, warum die DQE für Kornzählungen höher sein kann als die für Dichtemessungen.

Riassunto

Quando si debba applicare la fotografia per problemi inerenti a bassi livelli di illuminazione, e con conseguente limitazione dei criteri di rilevazione, potrebbe essere utile considerare il processo fotografico semplicemente come un contatore di fotoni.

Infatti, nonostante le conclusioni relative ai bassi valori di DQE, e che indicano una inefficienza del processo fotografico da questo punto di vista, i principi rivolti all’ottimizzazione del sistema possono essere facilmente compresi, escludendo le difficoltà che sorgono quando il processo fotografico è considerato come una misura di densità ottica.

Viene discusso il significato fisico del numero di quanti, equivalenti al rumore, e vengono dati esempi numerici per il rapporto segnale/ rumore, come potrebbe essere ottenuto usando DQE invece che il rapporto γ/σ.

E’indicato, altresi, perchè il valore di DQE per il conteggio di granuli può essere più altro di quello relativo a misure di densità.