C11440-22CUORCA-Flash4.0 V2 デジタルCMOSカメラ

ORCA-Flash4.0 V2は、科学計測用CMOSイメージセンサを搭載した第2世代のsCMOSカメラです。低ノイズ・高量子効率など、蛍光観察においてはEM-CCDカメラを凌駕するパフォーマンスを発揮し、微弱な蛍光から幅広い領域の蛍光観察に対応します。
高速かつ長時間での記録を実現し、100 フレーム/秒の高速読み出しで連続撮像が可能です。
量子効率を大幅に向上(82 % peak QE)し、より微弱な蛍光領域の観察を可能にしたほか、これまで以上に励起光パワーを軽減して細胞への負担が少ないイメージングを可能にしました。

量子効率を大幅に向上

量子効率82 %(Peak QE)を実現

ORCA-Flash4.0 V2に使用しているCMOS イメージセンサの量子効率を従来品に比べて10% 以上向上しました。量子効率の向上は、微弱光の観察領域をさらに広げ、蛍光イメージングにおける様々なシーンでその威力を発揮し、新しいアプリケーションの可能性を広げます。

c11440-22cu 製品特長


量子効率向上でここが変わる!

◇超解像顕微鏡(ローカライゼーション法)への応用 ⇒ 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。実験:超解像における効果をシミュレーションしました。


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◇蛍光ライブセルイメージングへの応用 ⇒ S/Nを向上

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ュミレーションでは、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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注目の機能

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)を搭載しました。ノイズが少ないことが重要な微弱な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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ライトシート読み出しモード(特許取得済)

sCMOSカメラの特長であるローリングシャッタを応用し、ライトシート顕微鏡での撮像に最適なライトシート読み出しモードを搭載しました。
ライトシート顕微鏡は、サンプルに照射したシート状の励起光を上下に走査させて観察を行う顕微鏡です。ライトシート読み出しモードでは、カメラの読み出しのタイミングを励起光の動きに同期して調整できるため、シームレスで正確な読み出しを実現しています。
ライトシート読み出しモードは、Camera Linkインターフェースで使用できます。

c11440-22cu Lightsheet Readout Mode

 

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なモードです。

 

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特長

高感度

蛍光観察では、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 V2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、これまでの常識を覆します。


●高い量子効率:82 %(Peak QE)

ORCA-Flash4.0 V2は、82 %(Peak QE)という高い量子効率を実現しています。従来の科学計測用CMOS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 V2は高感度かつ安定した画像取得が可能です。

c11440-22cu 製品特長


c11440-22cu 製品特長


●低ノイズ:0.8 electrons(スロースキャンモード)/1.0 electrons(スタンダードスキャンモード)

ORCA-Flash4.0 V2は、オンチップCDS回路の採用、カラムA/Dによる1ライン並列読み出しにより、100フレーム/秒の高速読み出しと1.0 electronsの低読み出しノイズを両立しています。加えて、スキャンモードを選択することで、更に低い読み出しノイズでの画像取得が可能になりました。また、暗電流特性にも優れ、0.006 electrons/pixel/s(-30 ℃時)と十分に低く抑えられています。

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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、400万画素の高解像度観察ですので、任意の部分を拡大して細胞の詳細情報まで鮮明に観察することが可能です。


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高画質

第1世代のsCMOSカメラで発生していた固定パターンノイズを大幅に低減!

第1世代のsCMOSカメラには、画質を低下させる要因として固定パターンノイズがあります。ORCA-Flash4.0 V2は、固定パターンノイズの極めて少ない高品位な画像取得が可能です。

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高速

100 フレーム/秒の高速撮影が可能!

ORCA-Flash4.0 V2は、高感度・高解像度でありながら、高速での連続撮影も実現しました。従来のCCDカメラでは、フレームレートが遅く、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 V2では、2048画素×2048画素にて100 フレーム/秒の高速イメージングを実現したため、瞬間的な現象を逃がさず捉えることができます。


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用途

  • 超解像顕微鏡
  • TIRF
  • リアルタイム共焦点顕微鏡
  • 高速Ca2+イメージング
  • ライブセルイメージング
  • 蛍光タイムラプスイメージング
  • レシオイメージング
  • FRET
  • ライトシート顕微鏡
  • 微細形態観察
  • 蛍光in situハイブリダイゼーション(FISH)

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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、ORCA-Flash4.0 V2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
・ORCA-Flash4.0 V2 2台同期カメラシステムに対応(有償)


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HCImage Live ソフトウエア U11158-01

HCImage Liveは、ORCA-Flash4.0 V2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)


c11440-22cu 製品特長

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システム構成図

c11440-22cu システム構成図

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仕様

型名 C11440-22CU
量子効率 82 % (Peak QE)
カメラタイプ デジタルCMOS
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:100 フレーム/秒(10 ms)
スロースキャンモード:30 フレーム/秒(33 ms)
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 内部同期モード:1 ms~10 s(全画素読み出し時)
内部同期サブアレイ時:38.96 μs~10 s
外部トリガ/サブアレイ時:1 ms~10 s
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 ℃):-20 ℃
水冷(水温15 ℃):-30 ℃
暗電流 0.06 electrons/pixel/s(-10 ℃)(typ.)
0.02 electrons/pixel/s(-20 ℃)(typ.)
0.006 electrons/pixel/s(-30 ℃)(typ.)
ダイナミックレンジ 37 000:1 (typ.)
サブアレイ読み出し
ビニング読み出し 2×2、4×4
外部トリガモード エッジトリガ、レベルトリガ、読み出し同期トリガ、スタートトリガ
入力コネクタ SMA、CameraLink I/F
トリガ遅延機能 0 μs~10 s(10 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
インターフェース Camera Link 準拠 / USB 3.0
ソフトウェアインターフェース Windows対応画像取得ソフトウェア付属
DCAM-SDK、各社画像ソフトウェアに広く対応
A/Dコンバータ 16 bit
レンズマウント Cマウント/Fマウント
電源 AC100 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 70 %以下(ただし結露しないこと)
① 内部同期モードでサブアレイ読み出しモードを使用する場合は、サブアレイサイズ、位置により最少露光時間が変わります。最少露光時間はスタンダードスキャン時のものです。
② 飽和電荷量と読み出しノイズ(スロースキャンモード、median時)から求めた値です。
③ 80 bit modeベースのオリジナルモードです。
④ Fマウント対応の製品は、C11440-22CU01になります。

 

読み出し速度

読み出し速度*

* 画面中央部を測定した場合(フレーム/秒)
Camera Link USB 3.0
水平方向画素数 ビニング
2×2、4×4
水平方向画素数 ビニング
2×2、4×4
2048 / 1536 / 1024 / 512 2048 / 1536 / 1024 512
垂直方向画素数 2048 100 30 100 100
1024 200 60 200 200
512 400 120 400 400
256 801 240 801 801
128 1603 481 1603 1603
64 3206 968 3206 3206
8 25 655 7894 25 655 25 655

読み出し時間

スタンダードスキャンモード(100 フレーム/秒) 10 ms
スロースキャンモード(30 フレーム/秒) 33 ms

ライトシート読み出しモード(Camera Link仕様時のみ)

読み出しフォーマット シームレス読み出し
読み出し方向 上から下/下から上
読み出し時間 20 ms~204.8 s(全画素読み出し時)
スキャンモード 全画素、サブアレイ
 

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分光感度特性

c11440-22cu 分光感度グラフ 

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外形寸法図

c11440-22cu 外形寸法図

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参考文献

発表文献リスト

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