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ORCA-Fire デジタルCMOSカメラ
C16240-20UP
飽くなき探求心に応える
もっと高い解像度で。もっと高速な現象を。
顕微鏡イメージングに携わる研究者の探求心は止むことはなく、その途絶えぬ情熱がライフサイエンス研究の発展の礎となっています。
ORCA-Fireは、これまで他のカメラでは実現できなかったより低倍率での高解像度で高速なイメージングに対応しました。
研究者の飽くなき探求心に応えます。
高解像度：低倍率と高分解能を両立する
現在の顕微鏡イメージングにおいては、広い視野で一度に多くの対象を観察できることが望ましく、低倍率の対物レンズが使用されることが多くなっています。対物レンズの倍率が低い場合（10倍、20倍など）、カメラ側の画素は小さいほうが対物レンズの分解能を活かすことができるのですが、低倍率の対物レンズに対し、十分に小さい画素を持ったカメラが存在しておらず、低倍率と高分解能の両立ができないのが実情でした。
ORCA-Fireは低倍率と高分解能の両立を実現するため、従来のsCMOSカメラの画素サイズが6.5 μmであるのに対し、 4.6 μmという小さな画素サイズを持ったセンサを搭載しました。低倍率で高い分解能を必要とする用途に最適なカメラとなっています。
対物レンズの倍率・NAに応じた適正画素サイズ例
| 倍率 | NA | δ（μm） | Δ（μm） | 適性画素サイズ（μm） |
|---|---|---|---|---|
| 4 | 0.16 | 2.10 | 8.4 | 4.2 |
| 10 | 0.4 | 0.84 | 8.4 | 4.2 |
| 20 | 0.8 | 0.42 | 8.4 | 4.2 |
| 40 | 1.4 | 0.24 | 9.6 | 4.8 |
| 40 | 0.95 | 0.35 | 14.1 | 7.1 |
| 60 | 1.42 | 0.24 | 14.2 | 7.1 |
| 100 | 1.5 | 0.22 | 22.4 | 11.2 |
※ レイリーの分解能 （δ） = 0.61λ / NA
※ 波長 （λ） = 550 nm
※ Δ = δ × 対物レンズの倍率
画素サイズの違いによる画質の比較
高感度：高量子効率×低ノイズ＝高S/N
ORCA-Fireは、最新の背面照射型CMOSセンサを採用し、86 %（460 nm ピーク時）という高い量子効率を実現しています。さらに、読み出しノイズも1.0 electrons rmsと低ノイズなため、結果として低光量領域から高光量領域まで、高いS/Nでのイメージングを可能にしています。
背面照射構造と高分解能の両立
CMOSセンサで効率よく光子を検出するためには高量子効率の実現が不可欠であり、この一つの手段として背面照射構造の採用があります。
従来の背面照射型センサでは、画素の区切りが無いため画素間のクロストークが発生し、分解能は前面照射型センサに比べて劣ります。
ORCA-Fireでは、背面照射型センサによって高量子効率を実現するだけでなく、画素を一つ一つ区切るトレンチ構造を採用し、画素間クロストークの低減を実現しました。
高速読み出し：瞬間的な生命現象を逃さず捉える
従来のsCMOSカメラを遥かに上回る大量の画素データ（4432（H）× 2368（V）10.5メガピクセル）を、115フレーム/秒のスピードで読み出すことができます。
読み出しノイズは従来のsCMOSカメラと同等に低く抑えられているため、入射光量の少ない高速イメージングにおいても高いS/Nでの画像取得が可能です。
読み出し速度（フレーム/秒）
| Readout Mode | Area Readout Mode | Lightsheet Readout Mode | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Scan Mode | Standard scan | ||||||
| X(pixels) | Y(pixels) | CoaXPress | USB3.1 Gen I (16bit) |
USB3.1 Gen I (8bit) |
CoaXPress | USB3.1 Gen I (16bit) |
USB3.1 Gen I (8bit) |
| 4432 | 2368 | 115 | 15.7 | 31.5 | 114 | 15.7 | 31.5 |
| 4432 | 2304 | 118 | 16.2 | 32.4 | 117 | 16.2 | 32.4 |
| 4432 | 2048 | 132 | 18.2 | 36.5 | 132 | 18.2 | 36.5 |
| 4432 | 1024 | 264 | 36.4 | 72.8 | 263 | 36.4 | 72.8 |
| 4432 | 512 | 524 | 72.3 | 144 | 518 | 72.3 | 144 |
| 4432 | 256 | 1020 | 143 | 286 | 1000 | 143 | 286 |
| 4432 | 128 | 1980 | 279 | 558 | 1900 | 279 | 558 |
| 4432 | 8 | 15 200 | 2360 | 5260 | 11 400 | 2630 | 5260 |
| 4432 | 4 | 19 500 | 3960 | 7200 | 13 600 | 3690 | 7200 |
読み出し速度（フレーム/秒）：2×2ビニング時
| Readout Mode | Area Readout Mode | Lightsheet Readout Mode | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Scan Mode | Standard scan | ||||||
| X(pixels) | Y(pixels) | CoaXPress | USB3.1 Gen I (16bit) |
USB3.1 Gen I (8bit) |
CoaXPress | USB3.1 Gen I (16bit) |
USB3.1 Gen I (8bit) |
| 2216 | 1184 | 115 | 63.1 | 115 | N/A | ||
| 2216 | 1152 | 118 | 64.9 | 118 | N/A | ||
| 2216 | 1024 | 132 | 73 | 132 | N/A | ||
| 2216 | 512 | 264 | 145 | 264 | N/A | ||
| 2216 | 256 | 524 | 289 | 524 | N/A | ||
| 2216 | 128 | 1020 | 572 | 1020 | N/A | ||
| 2216 | 64 | 1980 | 1110 | 1980 | N/A | ||
| 2216 | 4 | 15 200 | 10 500 | 15 200 | N/A | ||
| 2216 | 2 | 19 500 | 13 600 | 19 500 | N/A | ||
広視野：一度により多くの対象を撮像
従来のsCMOSカメラよりも広い範囲を高速かつ高解像度に撮像できるため、研究や作業のスループットを大幅に向上させることが可能です。
多彩な読み出しモード
ライトシート読み出しモードには、センサの最上部の水平1ラインからセンサの下方向に向かって読み出すフォワード読み出し（図1）と、センサ最下部の水平ラインから上方に向かって読み出すバックワード読み出し（図2）、フォワード読み出しから開始し、フレームごとにフォワード読み出しとバックワード読み出しが切り替わるバイディレクショナル読み出し（図3）、バックワード読み出しから開始し、フレームごとにフォワード読み出しとバックワード読み出しが切り替わるリバースバイディレクショナル読み出し（図4）の4つのモードがあり、コマンドによって切り替えることができます。
ソフトウエア
仕様
| 型名 | C16240-20UP |
|---|---|
| 撮像素子 | 科学計測用CMOSイメージセンサ |
| 有効画素数 | 4432 (H)×2368 (V) |
| 画素サイズ | 4.6 μm×4.6 μm |
| 有効素子サイズ | 20.387 mm×10.892 mm |
| 飽和電荷量 | 20 000 electrons (Typ.) |
| 読み出し速度*1 | 全画素読み出し、CoaXPress動作：115 フレーム/秒 全画素読み出し、USB 3.1動作：15.7 フレーム/秒 垂直4ライン読み出し、CoaXPress動作：19 500 フレーム/秒 垂直4ライン読み出し、USB 3.1動作：3690 フレーム/秒 |
| 読み出しノイズ | 1.0 electrons (rms)、 0.9 electrons (median) |
| 量子効率 | 86 % (ピーク時) (Typ.) |
| 露光時間 | 7.309 μs～10 s（7.309 μs step） |
| 冷却方式 | ペルチェ冷却 |
| 冷却温度 | 強制空冷（周囲温度+25 ℃）：＋20 ℃ |
| 暗電流 | 0.6 electrons/pixel/s (Typ.) |
| ダイナミックレンジ*2 | 20 000：1（rms）、22 000：1（median） |
| センサモード | エリア読み出し 、ライトシート読み出し |
| 外部トリガ機能 | エリア読み出しモード：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：エッジトリガ、スタートトリガ |
| 外部トリガ信号 | 外部入力（SMAコネクタ） |
| 外部トリガレベル | TTL/3.3 V LVCMOSレベル |
| 外部トリガ信号遅延機能 | 0 μs ～ 10 s（1 μs ステップ） |
| 外部出力信号 | グローバル露光タイミング出力、エニーロー露光タイミング出力、トリガレディ出力、プログラマブルタイミング出力、High固定、Low固定 |
| 外部出力レベル | 3.3 V LVCMOSレベル |
| インターフェース | CoaXPress（Quad CXP-6）、USB 3.1 Gen 1 |
| A/Dコンバータ | 16 bit 、8 bit |
| レンズマウント*3 | Cマウント |
| 電源 | AC 100 V～AC 240 V、50 Hz、60 Hz、2.5 A |
| 消費電力 | 100 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 %以下（結露しないこと） |
| 保存周囲湿度 | 90 %以下 （結露しないこと） |
※1 DCAM-APIによるフレームバンドル機能使用時の値
※2 飽和電荷量と読み出しノイズから算出
※3 Fマウント対応製品（C16240-20UP01）もございます。詳しくはお問い合わせください。
外形寸法図
科学計測用カメラ特集サイト
科学計測用カメラの情報を掲載する当社の特集サイトです。
カメラの種類や性能は多岐に渡るため、各アプリケーションに応じてベストなカメラを選定することが重要です。
カメラの性能を十分に理解し、選定いただくための技術情報やシミュレーションツールを始め、実際のアプリケーションでの利用例も掲載しています。
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