C9100-23BImagEM X2 EM-CCDカメラ

ImagEM X2(C9100-23B)は、浜松ホトニクスが微弱光観察用途に向けて開発した新しいEM-CCDカメラです。フルフレームで約70 フレーム/秒の高速読み出しが可能になり、より高速に極微弱光領域の現象をとらえます。また、最大90 %の高い量子効率と-100 ℃冷却による低ノイズを実現。プログラマブル・トリガ出力などの新しいトリガ機能やIEEE1394bインターフェースを採用し、より使い易くなった次世代のEM-CCDカメラです。
100万画素の高解像度タイプ ImagEM X2-1K(C9100-24B)も用意しています。

新機能

高速読み出し=70.4フレーム/秒

ImagEM X2は、クロックスピードを高速化し、EM-CCD読み出しにおいてスーパーハイスキャン(22 MHz)を追加しました。これにより全画素読み出し時、従来品のImagEM Enhancedに比べ、約2倍の70.4 フレーム/秒の読み出し速度を実現しました。さらにビニングを使うことにより、最速 1076 フレーム/秒の高速読み出しも可能です。

クロック:22 MHz

ビニング サブアレイ(垂直方向の有効画素数)
512 256 128 64 32 16
1×1 70.4 133 241 405 613 820
2×2 131 238 400 606 813 981
4×4 231 389 588 794 962 1076

(単位:フレーム/秒)


コーナーリードアウト

CCDの読み出しアンプに近い部分での読み出し速度を、通常よりも高速に読み出す機能です。コーナーリードアウトが有効な場合は、自動的に高速読み出しが行われます。


コーナーリードアウト機能が行われた場合の読み出し速度
クロック:22 MHz

ビニング サブアレイ
512×512 256×256 128×128 64×64 32×32 16×16
1×1 70.4 133 285 495 741 893
2×2 131 238 456 699 901 981
4×4 231 389 645 863 981 1076

部分では、読み出し速度が通常より高速になります。   (単位:フレーム/秒)


エレクトロンダイレクト表示

ドライバソフトウエア DCAM-APIにより、素子上でどれくらい電荷が発生しているかを把握できるようになりました。これにより、より正確な測定が行えます。


新しいトリガ機能を追加

プログラマブル・トリガ出力

カメラから出力するトリガ信号を自由に設定する機能です。ディレイ時間、パルス幅等は、アプリケーションソフトから設定します。従来品の2系統から3系統に増強しました。

c9100-23b 製品特長


トリガレディ出力

外部同期時、トリガを受付できる状態になった時に信号を出力する機能です。


プログラマブル・トリガ入力(外部トリガ遅延機能)

外部機器の動作に合わせてカメラの露光を開始する機能です。ディレイ時間はアプリケーションソフトから設定できます。


SMAトリガポート

外部トリガ入力コネクタとしてSMAコネクタを採用しました。


エレクトロン表示機能

ドライバソフトウエア DCAM-APIにより、素子上でどれくらい電荷が発生しているかを把握できるようになりました。これにより、より正確な測定が行えます。


Black clip / White clip 機能

ある輝度値以上、あるいは以下の画素を設定値で固定する機能です。例えばトップを40 000カウント、ボトムを30 000カウントに設定すると、40 000カウント以上は全て40 000カウント、30 000カウント以下は全て30 000カウントになり、注目したい輝度だけ表示させることができます。なお、設定値はアプリケーションソフトウエアから設定可能です。


冷却ステータス出力

冷却をスタートし、目標の冷却温度に到達すると冷却準備完了の信号を出力する機能です。ターゲット冷却温度に対し、温度が±0.03 ℃に安定すると信号を出力します。


EMゲイン測定機能(特許申請中)

専用のソフトウエアにより、被写体を撮像しながらEMゲインの測定が可能になりました。常に正確なEMゲインを把握でき、入射光量の変化も把握することができます。また、EMゲイン測定機能を用いることにより、EMゲインの再調整が短時間で行えます。(DCAM-APIと組み合わせた場合の機能です。)


メカニカルシャッタ

ソフトウエアでOpen/Closeをコントロール可能で、レンズ交換など強い光の入射を防ぐ残光防止対策やEMゲインプロテクト機能と連動したEMゲイン劣化対策としても有効です。


IEEE1394bインターフェースを採用

Camera LinkからIEEE1394bへのインターフェースの変更により、一般的なフレームグラバボードの使用が可能になり、システム構成時のトータルコストを下げることができます。DCAM-APIで動作させる場合は、Camera Linkとのインターフェースの違いによるプログラミングへの影響もありません。


アジャスタポール

アジャスタポールの使用により、カメラマウントへの負荷を低減します。

c9100-23b 製品特長

 

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特長

高感度:励起光を低減し、細胞にやさしい観察が可能!

量子効率90 %以上

最大量子効率90 %以上を実現し、可視から近赤外の広い波長領域に利用可能です。

c9100-23b 分光感度グラフ

最大1200倍の高いEMゲイン

EM (電子増倍) ゲインにより、露光時間を短縮し、励起光量を低減したライブセルイメージングに有効です。

c9100-23b 製品特長


高安定:長時間にわたる安定した定量解析を実現

安定した冷却温度、安定したEMゲイン

冷却温度は、高精度の温度制御方式によりきわめて安定しています。冷却温度の安定は、冷却温度に依存して変動するEMゲインを安定させるため、長時間にわたる安定した定量解析が可能になります。

c9100-23b 製品特長


安定したベースライン

長時間にわたりベースラインが安定しているため、信号の経時変化に対する定量解析等も安定して行うことができます。

c9100-23b 製品特長


EMゲインプロテクト機能

過大光入射時にワーニングメッセージまたはアラーム音でお知らせします。EMゲインの劣化を防ぎ、カメラをより長く安定した状態で使用することに貢献します。


EMゲイン再調整機能

長期間使用によりEMゲインが低下した場合に、出荷時と同様な状態に再調整する機能です。
(DCAM-APIと組み合わせた場合の機能です。DCAM-APIは、浜松ホトニクス製デジタルカメラをサポートするドライバソフトウエアです。)


ダイレクトEMゲイン機能

EMゲインを直接増倍率で指定する機能です。リニアスケールで指定できるので、より簡単で直感的、定量的な操作と画像取得が可能です。
(DCAM-APIと組み合わせた場合の機能です。DCAM-APIは、浜松ホトニクス製デジタルカメラをサポートするドライバソフトウエアです。)


低ノイズ:ノイズを極限まで抑え、微弱な信号も検出!

● 強冷却による低い暗電流
水冷モードにて、-100 ℃の強冷却により、低い暗電流を実現しました。

● 独自の低ノイズ駆動方式
独自のCCD駆動方式により、クロックインデュースドチャージ*を大幅に低減しました。
*クロックインデュースドチャージ:CCD内で信号電荷転送過程に発生する電荷に起因するノイズ

● デュアル冷却モード
状況に応じて空冷モードと水冷モードを使い分けることができ、それぞれのモードにおいて最適な冷却温度に制御されます。

c9100-23b 製品特長


多彩なイメージング機能

2つの読み出しモード

標本の明るさや露光時間に応じてモードを切り替えることで、最適な画像取得が可能になります。
 ・EM-CCD読み出し (短時間露光向き・高感度モード)
 ・NORMAL-CCD読み出し (明るい標本向き・高ダイナミックレンジモード)

c9100-23b 撮像例


フォトンイメージングモード

極めて微弱な光の可視化・画像化をサポートする独自技術です。短い露光時間でも信号の視認性が大幅に向上します。蛍光一分子観察や発光の短時間露光での観察等に有効です。

c9100-23b 撮像例


リアルタイム画質改善機能

ハードウエアで以下のリアルタイム処理が可能です。
 ・バックグラウンド減算:バックグラウンド蛍光や微分干渉観察時の照明ムラなどを取り除きます。
 ・シェーディング補正:蛍光の照明ムラやレンズによる画面内の明るさのムラを補正します。
 ・リカーシブフィルタ:時間平均処理によりランダムノイズを除去します。
 ・フレームアベレージ:リカーシブフィルタに比べて残像の影響が少ないノイズ除去処理を行うことができます。
 ・スポットノイズリデューサ:宇宙線など1フレーム内に発生するスポット状のノイズを除去します。

 

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用途

・微弱蛍光でのリアルタイムイメージング
・励起光強度を抑えた蛍光ライブセルイメージング
・細胞内蛋白質の挙動観察
・細胞内イオン濃度測定
・共焦点スキャナユニットを用いたリアルタイムコンフォーカルイメージング
・全反射蛍光顕微鏡を用いた蛍光1分子イメージング
・蛍光生体顕微鏡を用いたin-vivo微小循環血球観察
・発光を用いた遺伝子発現イメージング

c9100-23b 応用例


c9100-23b 応用例

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画像取得・解析ソフトウエア

HSR ソフトウエア U12174

HSR(High Speed Recording)は、ImagEM X2に標準装備された画像取得ソフトウエアです。ライブ、スナップショット、録画、再生を行うことを目的としたシンプルな構成により、容易な操作性を実現しています。
特長
・録画・再生に機能を絞り込んだグラフィックインターフェース
・瞬間的な現象を逃さずとらえる使い易い操作性
・データの後処理を考慮した汎用性
・日本語・英語 環境に対応


c9100-23b 製品特長


HCImage Live ソフトウエア U11158-01

HCImage Liveは、ImagEM X2に標準装備された画像取得解析ソフトウエアです。カメラドライバソフトウエア「DCAM-API」を十分に活用するために最適化され、カメラの性能や機能を最大限に引き出すことができます。粒子測定、輝度の経時変化の解析、対象物の追跡、多次元タイムラプスイメージングなど、ライフサイエンスや材料研究の幅広い用途に向け、使いやすくフレキシブルなソリューションを提供します。
特長
・ライブ画像の取得をはじめ、取得後の画像処理や解析を行うための豊富なツールを装備
・画像取得から解析までを一括してコントロール
・操作性をより高めるため、画像の取得・処理・解析を150以上の計測モードから選択可能
・有償版にて様々な電動周辺機器をサポート(電動顕微鏡・共焦点スキャナユニットなど)


c9100-23b 製品特長

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システム構成図

c9100-23b システム構成図

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仕様

型名 C9100-23B
カメラヘッドタイプ 真空ハーメチックシール空冷/水冷ヘッド
入射窓 両面ARコート、シングルウィンドウ
反射防止マスク
撮像素子 電子増倍型背面照射フレームトランスファCCD
有効画素数 512(H)×512(V)
画素サイズ 16 μm(H)×16 μm(V)
有効撮像エリア 8.19 mm(H)×8.19 mm(V)
ピクセルクロックレート (EM-CCD読み出し) 22 MHz、11 MHz、0.6875 MHz
ピクセルクロックレート (NORMAL-CCD読み出し ) 0.6875 MHz
EM (電子増倍) ゲイン 1×及び4×~1200×
微弱光検出 フォトンイメージングモード(1、2、3)
最速読み出し速度 70.4 フレーム/秒~1076 フレーム/秒
読み出しノイズ (EM-CCD読み出し) 36 electrons(EMゲイン4×、22 MHz時)(r.m.s.)typ.
25 electrons(EMゲイン4×、11 MHz時) (r.m.s.)typ.
8 electrons(EMゲイン4×、0.6875 MHz時)(r.m.s.)typ.
1 electron以下(EMゲイン1200×時)(r.m.s.)
読み出しノイズ (NORMAL-CCD読み出し) 8 electrons(0.6875 MHz時)(r.m.s.)typ.
飽和電荷量 EM-CCDモード:370 000 electrons(CIC重視)(typ.)
NORMAL-CCDモード:140 000 electrons(飽和電荷量重視)
アナログゲイン EM-CCD読み出し(22 MHz):1×
EM-CCD読み出し(11 MHz/0.6875 MHz):0.5×、1×
NORMAL-CCD読み出し:1×、2×、3×、4×、5×
冷却温度 (空冷) 温度制御時:-65 ℃(周囲温度:0 ℃~+30 ℃)
最大冷却時:-80 ℃(周囲温度:+20 ℃安定時)(typ.)
冷却温度 (水冷) 温度制御時:-80 ℃(水温:+20 ℃)
最大冷却時:-100 ℃(水温:+10 ℃以下)(typ.)
冷却安定度 (空冷) ±0.01 ℃(typ.)(室温:+20 ℃安定時)
冷却安定度 (水冷) ±0.01 ℃(typ.)(水温:+20 ℃安定時、循環水冷却器使用)
平均暗電流 (空冷) 0.005 electron/pixel/s(-65 ℃時)
平均暗電流 (水冷) 0.0005 electron/pixel/s(-80 ℃時)
クロックインデュースドチャージ 0.0015 events/pixel/frame(typ.)
露光時間 (フルフレーム、内部同期モード) 13.9 ミリ秒~1秒(22 MHz)
27.2 ミリ秒~2時間(11 MHz)
421.5 ミリ秒~2時間(0.6875 MHz)
露光時間 (フルフレーム、外部同期モード) 10 マイクロ秒~1秒(22 MHz)
10 マイクロ秒~2時間(11 MHz)
A/Dコンバータ 16 bit
出力信号/外部制御 IEEE1394b
サブアレイ読み出し 16ライン単位(水平、垂直)でサイズ、位置を設定可能
ビニング読み出し 2×2、4×4、8×8、16×16
外部トリガモード エッジトリガ、レベルトリガ、スタートトリガ、読み出し同期トリガ
トリガ出力 露光タイミング出力、プログラマブルタイミング出力(ディレイ・パルス幅設定可能)、トリガレディ出力
リアルタイム画像処理機能 バックグラウンド減算、シェーディング補正、リカーシブフィルタ、フレームアベレージ、スポットノイズリデューサ
EMゲインプロテクト機能 EMワーニングモード、EMプロテクトモード
EMゲイン再調整機能
レンズマウント Cマウント
電源 AC100 V~AC240 V、50 Hz/60 Hz
消費電力 約140 VA
保存周囲温度 -10 ℃~+50 ℃
動作周囲温度 0 ℃~+40 ℃
性能保証温度 0 ℃~+30 ℃
動作・保存周囲湿度 70 %以下(ただし結露しないこと)
① 真空ハーメチックシール空冷/水冷ヘッドは、再排気を必要とせず、10-8 Torrの高真空度を維持します。
② 微弱光イメージング用に、EMゲインが最大の状態でも暗電流は小さく抑えられています。
③ 飽和電荷量が約370 000 electrons以上では、CCDセンサの特性上、リニアリティを保証できません。
④ ビニング 8×8、16×16はオプションです。
⑤ リカーシブフィルタ、フレームアベレージ、スポットノイズリデューサは同時に設定できません。

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分光感度特性

c9100-23b 分光感度グラフ 

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外形寸法図

c9100-23b 外形寸法図

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参考文献

発表文献リスト

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