C13440-20CUORCA-Flash4.0 V3 デジタルCMOSカメラ

すべてのサイエンティストのために!
進化を遂げたCMOS カメラが先端研究を強力にサポート。

ライフサイエンス分野でスタンダードカメラとしてご好評を頂いておりますデジタルCMOSカメラ ORCA-Flash4.0シリーズがさらに進化しました。この度、弊社の回路技術を結集し、新たなグレードへの一歩を踏み出すORCA-Flash4.0 V3を開発。すべてのサイエンティストの研究を強力にサポートいたします。

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主な特長

ORCA-Flash4.0 V3 は、従来製品ORCA-Flash4.0 V2 の優れた性能はそのままに、数々の新規機能を搭載しています。

●量子効率82 %(Peak QE)

c13440-20cu 分光感度グラフ


●低ノイズ

0.8 electrons (スロースキャンモード30 フレーム/ 秒)
1.0 electrons (スタンダードスキャンモード100 フレーム/ 秒)


●高速読み出し

100 フレーム/ 秒 (Camera Link)
80 フレーム/ 秒 (USB3.0 / 8 bit)★新機能
53 フレーム/ 秒 (USB3.0 / 12 bit)★新機能


●高解像度

400 万画素 (2048 × 2048)


●搭載機能

・8 bit /12 bit 出力
・ライトシート読み出しモード特許取得済み)
・W-VIEW モード
・デュアルライトシート読み出しモード(特許取得済み)

 

 

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新機能 (ORCA-Flash4.0 V3)

8 bit / 12 bit出力で読み出し速度を向上(USB 3.0 使用時)

近年の科学計測用カメラにおける、高速、広視野、高解像度化の流れは、取得する画像データ量の増大を伴っています。 そのため、多くの研究者が「解析に掛かる時間や手間が増加した」「膨大な画像データの保存方法や保存環境に苦労する」といった課題に直面しています。
ORCA-Flash4.0 V3 は、データ量の軽減と同時に読み出し速度の向上や解析時間の短縮を実現する機能を搭載しています。


8 bit /12 bit 出力

カメラが取得した16 bit のデータの内、必要なレンジのデータのみをLUT(Look Up Table)を使って8 bit や12 bit のデータとして出力することができます。 この機能により、不要部分の画像データを出力することなく、結果としてデータの容量を削減できるだけでなく、USB3.0 を使用した際、従来品に比べて読み出し速度を向上させることが可能となりました。

c13440-20cu 製品特長



浜松ホトニクスだけが提供できるユニークな機能

近年、ライフサイエンス研究分野では、生物個体や組織の生体イメージングに有効なライトシート顕微鏡や多波長イメージングに対する関心が高まっています。 浜松ホトニクスでは、独自のカメラ技術を駆使し、これら先端研究に対する最適な機能をカメラに搭載しました。


ライトシート読み出しモード(特許取得済み)

ライトシート読み出しモードは、ライトシート顕微鏡画像のS/N を改善するsCMOS カメラの読み出し方法です。ライトシート顕微鏡は、シート状の励起光を試料の側面から照射(上下に走査)することで光学断面像を得る蛍光顕微鏡です。
ライトシート読み出しモードでは、カメラの読み出しタイミングを励起光の動きに同期して調整できるため、散乱の影響を受けないS/N の高い画像取得が可能です。


c13440-20cu 製品特長


W-VIEW モード

カメラのセンサ(CMOS)の上下で独立した「露光時間の 設定」、「サブアレイの設定(特許出願中)」、「読み出し方向 の設定」ができるモードです。 W-VIEW GEMINI などのイメージスプリッティング光学 系と組み合わせ、1 台のカメラで2 波長同時イメージング を強力にサポートする機能です。


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デュアルライトシート読み出しモード(特許取得済み)

ライトシート読み出しモードとW-VIEW モードを組み合わせ、ライトシート顕微鏡における2 波長同時イメージングに対応可能な機能です。



科学計測用に求められる定量性と高画質

科学計測用CMOS カメラには、定量性が求められます。優れた定量性を実現するにはリニアリティに優れていることはもちろんですが、さらにパターンノイズがなく、 画素ごとのばらつきが非常に小さく抑えられた均一な画質が必要です。 特に、ローカライゼーション法をはじめとする超解像顕微鏡の画像取得では、画素ごとのばらつきは1分子の位置精度に影響を及ぼすため、より高い均一性が必要と されます。浜松ホトニクスは、蓄積した回路技術のノウハウを活かし、均一性に優れた画質を実現しました。


定量性の追求

特に光量の低い領域でのリニアリティが優れていることに加え、画素間の差を最小限にすることで固定パターンノイズを減少させることに成功しました。 結果として出力画像の均一性を示すPRNU(Photo Response Non-Uniformity)とDSNU(Dark Signal Non-Uniformity)は優れた値を示しています。


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多彩な画質改善モード

目的・用途に合わせ、複数レベルでの画質補正を可能にしました。 CMOSカメラ特有の長時間露光時の白点補正にも対応します。



より便利に、より簡単に

マスターパルス機能

通常のカメラでは、複数のカメラを同期させる場合や周 辺機器と同期させる場合にはパルスジェネレータなどを 別途追加で準備する必要があります。ORCA-Flash4.0 V3 は、シンプルなタイミングジェネレータを内蔵して いるため、カメラ自身がタイミング制御を行うことが可 能です。


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ハイコントラストモード

従来、 EM-CCD カメラを使用するような微弱光領域におけ るCMOS カメラの画像は、コントラストの不足、背景の抜 けなどにより十分な視認性が得られず、画質の改善が求め られていました。ORCA-Flash4.0 V3 は、新たにハイコ ントラストモードを搭載し、コントラストを改善した綺麗 な画像表示を可能にしました。


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V2 コンパチブルモード

V2 コンパチブルモードを選択することで、従来のORCA-Flash4.0 V2でご使用いただいたソフトウエア環境をそのままご使用いただけます。

 

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その他の特長・機能

高量子効率

蛍光イメージングでは、EM-CCDを凌駕するパフォーマンスを発揮!

これまで、TIRF や超解像イメージングに代表される微弱光領域において、多くの研究者はEM-CCD カメラを使用してきました。
ORCA-Flash4.0 V3 は、S/N の高い画像を必要とする蛍光アプリケーションにおいて、EM-CCD カメラを上回る高いパフォーマンスを発揮します。


●高い量子効率:82 %(Peak QE)

ORCA-Flash4.0 V3 は、82 %(Peak QE)という高い 量子効率を実現しています。従来のsCMOS カメラを凌ぐ だけでなく、EM-CCD カメラと比較しても優れた感度を有 しています。暗い蛍光観察において、EM-CCD カメラは電 子増倍する過程で発生する増倍ノイズ(過剰雑音)の影響 でS/N が低下するのに対し、ORCA-Flash4.0 V3 は高感 度かつ安定した画像取得が可能です。

c13440-20cu 製品特長


c13440-20cu 製品特長


◇蛍光ライブセルイメージングへの応用 ⇒ 《S/N を向》

実験:蛍光ライブセルイメージングにおける効果をシミュレーションしました。
   同じ入射フォトン数でCCD カメラや第一世代sCMOS カメラ、従来品と同条件でシミュレーションによる比較をしました。
   それぞれの取得画像は視覚的に比較できるようにLUT を調整してあります。

結果:同じ入射フォトン数でのシミュレーションでは、CCD カメラや第一世代sCMOS カメラ、さらに従来品に比べても高S/N な画像を
   取得しました。
   より励起光を弱め、光毒性や褪色の影響を抑えた長時間のタイムラプス記録が可能となります。


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◇超解像顕微鏡への応用(ローカライゼーション法) ⇒ 《位置精度を向上》

量子効率の向上により、ローカライゼーション法を使用した超解像顕微鏡イメージングにおいて、従来品に比べて位置精度を向上させることが可能です。


c13440-20cu 製品特長



広視野・高解像度

一般的なEM-CCDカメラに比べ、2.5倍以上の広い視野を実現!

一度に多くの細胞や現象を観察でき、「高感度」「高速」の特長と合わせ、実験/ 観察のスループットを大幅に向上します。また、広い視野に加え、解像度も 高いため、任意の部分を拡大しても詳細まで鮮明に観察することが可能です。


c13440-20cu 製品特長



高速

100 フレーム/秒の高速撮影により、瞬間的な現象を逃さず捕捉!

従来のCCD カメラは読み出し速度が遅く、より高速な生命現象を正確に解明するには性能が不十分でした。ORCA-Flash4.0 V3 は、2048 画素 × 2048 画素という高い解像度でありながら100 フレーム/ 秒の高速イメージングが可能なため、瞬間的な現象を逃さず捉えることができます。


c13440-20cu 製品特長



低ノイズ読み出し・短時間のスナップショット

スロースキャンモード

0.8 electrons の低い読み出しノイズを実現するスロースキャンモード(30 フレー ム/ 秒)を搭載しています。ノイズが少ないことが重要な微弱蛍光観察に適したモー ドです。スロースキャンモードは、USB 3.0 とCamera Link の両インターフェー スで使用できます。

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グローバルリセットモード

グローバルリセットモードでは、グローバルシャッタで撮像した画像と同様に同時 性のある画像を取得できます。極めて短い時間でのスナップショットが必要な場合 などに有効です。

 
 

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システム構成図

c13440-20cu システム構成図

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仕様

型名 C13440-20CU
撮像素子 科学計測用CMOSイメージセンサ
有効画素数 2048(H)×2048(V)
画素サイズ 6.5 μm×6.5 μm
有効素子サイズ 13.312 mm×13.312 mm
飽和電荷量 30 000 electrons(typ.)
読み出し速度 スタンダードスキャンモード(全画素読み出し時):100 フレーム/秒(Camera Link)
スタンダードスキャンモード(全画素読み出し時):40 フレーム/秒(USB 3.0、16 bit)
スタンダードスキャンモード(全画素読み出し時):53 フレーム/秒(USB 3.0、12 bit)
スタンダードスキャンモード(全画素読み出し時):80 フレーム/秒(USB 3.0、8 bit)
読み出しノイズ スタンダードスキャンモード(100 フレーム/秒):1.0 electrons median(typ.)、1.6 electrons rms(typ.)
スロースキャンモード(30 フレーム/秒):0.8 electrons median(typ.)、1.4 electrons rms(typ.)
露光時間 内部同期時:1 ms~10 s(スタンダードスキャン)
内部同期時:3 ms~10 s(スロースキャン)
内部同期サブアレイ時:38.96 μs~10 s(スタンダードスキャン)
内部同期サブアレイ時:129.99 μs~10 s(スロースキャン)
外部トリガ時:1 ms~10 s(スタンダードスキャン)
外部トリガ時:3 ms~10 s(スロースキャン)
冷却方式 ペルチェ冷却
冷却温度 強制空冷(周囲温度+20 ℃):-10 ℃
水冷(水温+20 ℃):-10 ℃
水冷(水温+15 ℃):-30 ℃
暗電流 0.06 electrons/pixel/s(-10 ℃)(typ.)
0.06 electrons/pixel/s(-10 ℃)(typ.)
0.006 electrons/pixel/s(-30 ℃)(typ.)
ダイナミックレンジ 37 000:1 (typ.)
外部トリガモード ノーマルエリアモード時 / W-VIEW モード時:エッジトリガ / グローバルリセットエッジトリガ / レベルトリガ / グローバルリセットレベルトリガ / 読み出し同期トリガ / スタートトリガ
ライトシート読み出しモード時 / デュアル ライトシート読み出しモード時:エッジトリガ / スタートトリガ
入力コネクタ SMA、Camera Link I/F
トリガ遅延機能 0μs ~ 10 s(1 μs ステップ)
トリガ出力 プログラマブルタイミング出力×3系統 / グローバル露光タイミング出力 / トリガレディ出力
出力コネクタ SMA
画像改善機能 リアルタイムオフセット補正、リアルタイムゲイン補正(カラム/ピクセル)、リアルタイム欠陥画素補正(白点補正3段階)、画像切出し
インターフェース Camera Link full configuration Deca mode*4 / USB 3.0
A/Dコンバータ 16 bit / 12 bit / 8 bit
レンズマウント Cマウント
電源 AC100 V/AC117 V/AC220 V/AC240 V、50 Hz/60 Hz
消費電力 約 70 VA
動作周囲温度 0 ℃ ~ + 40 ℃
保存周囲温度 -10 ℃ ~ + 50 ℃
動作周囲湿度 30 % ~ 80 %(結露しないこと)

 

読み出し時間 スタンダードスキャンモード 10 ms
スロースキャンモード 33 ms
暗出力不均一性 (DSNU) (Typ.) 0.3 electrons rms
感度不均一性 (PRNU) 15 000 electrons時 (Typ.) 0.06 % rms
700 electrons時 (Typ.) 0.3 % rms
リニアリティエラー EMVA 1288 standard (Typ.) 0.5 %
500 electrons以下時 (Typ.) 0.2 % / 絶対誤差換算時 1 electron以下
●読み出しモード
読み出しモード ビニング読み出しモード(デジタルビニング 2x2 / 4x4)
サブアレイ読み出しモード
ライトシート読み出しモード 読み出し時間 20 ms ~ 204.8 s
読み出しモード 全画面/サブアレイ読み出しモード
読み出し方向 フォワード読み出し / バックワード読み出し
W-VIEW モード 読み出しモード ビニング読み出しモード(デジタルビニング 2x2 / 4x4)、
サブアレイ読み出しモード
読み出し方向 フォワード読み出し / バックワード読み出し(上下独立設定可)
デュアルライトシート読み出しモード 読み出し時間 10 ms ~ 102.4 s
読み出しモード 全画面/サブアレイ読み出しモード
読み出し方向 フォワード読み出し / バックワード読み出し(上下独立設定可)
 
 

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分光感度特性

c13440-20cu 分光感度グラフ

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外形寸法図

c13440-20cu 外形寸法図

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