突破性的概念和无与伦比的性能
自1980年代以来，滨松公司就一直利用其独特的相机设计技术开发高灵敏度，低噪声的相机，并一直为尖端科学技术研究的发展做出了贡献。 现在，我们很自豪地发布具有终极性能的ORCA-Quest。 C15550-20UP是世界上第一台装有qCMOS图像传感器并能够使用最新开发的专用技术解析光电子数量的相机，这些特点使得其在定量成像方面有着无与伦比的效果.


产品特点
1、极低噪音表现
为了以高信噪比检测微弱光，ORCA-Quest已针对传感器的各个方面（从结构到电子器件）进行了设计和优化。 在ORCA-Quest中，读出噪声已经最低可达0.27个电子。


2、实现光子数解析（PNR）输出 
光是许多光子的集合。光子在传感器上转换为电子，这些电子称为光电子。 “光子数解析*”是一种通过对光电子计数来精确测量光的方法。为了计数这些光电子，相机噪声必须足够小于光电子信号的量。常规的sCMOS相机虽然实现了很小的读出噪声，但仍比光电子信号大，因此难以对光电子进行计数。ORCA-Quest使用先进的摄像头技术对光电子进行计数，并提供0.27电子rms（@超静音扫描）的超低读出噪声。随着温度和时间变化，其性能依然保持稳定，并且对每个像素值进行单独校准和实时校正。 *光子数解析与光子计数有很大不同（更精确地说，该方法可解析光电子数。但是，由于在该领域中可比较的方法是使用单光子计数而不是单光电子计数，因此我们将使用“光子数解析”）。


3、采用背照式结构，具有高分辨率 
高QE对于高效检测光子来说至关重要。在常规的背照式传感器中，由于没有像素分离，所以在像素之间发生串扰，并且分辨率通常低于前照式传感器的分辨率。 ORCA-QuestqCMOS®的传感器具有背照式结构，可实现高量子效率，并且通过沟槽式结构，每个沟槽内只放一个像素，从而来减少串扰。


4、实现大像素和高速读出 
现在通常使用诸如约0.3兆像素的EM-CCD相机之类的电子倍增相机来获取光子计数（PC）级图像。 但是，ORCA-Quest不仅可以获取PC级图像，还可以获取9.4兆像素的光子数解析图像。 另外，将不同像素数相机的读出速度按帧速率进行比较是不公平的。 在这种情况下，使用像素速率（像素数量×帧速率），即每秒读取的像素数量。 到目前为止，能够进行SPC读取的最快相机是EM-CCD相机，速度约为27兆像素/秒，但是ORCA-Quest能够以约47兆像素/秒的速度实现光子数解析成像，几乎快了一倍。


产品应用
▪   量子技术 
中性原子，离子阱 
中性原子和离子可以被视为所谓的量子位，因为它们可以呈现叠加状态，在这种状态下，即使单个原子也具有多种属性。 人们正在积极研究这一特性，以实现量子计算和量子模拟。 通过观察捕获的离子和中性原子的荧光，可以确定量子位的状态，并使用低噪相机读取荧光。


Rb atom @780 nm

Number of atoms: 5 × 5 array

Atomic emission: 2000 photons

Background: 5 photons

Magnification: 20 × (NA: 0.4)

Distance between each atom: 5 μm


▪   天文学 
幸运成像 
当从地面观察恒星时，由于大气湍流，恒星的图像可能会变得模糊，因此会大大降低捕获清晰图像的能力。 但是，在短时间曝光和合适的大气条件下，有时可以捕获清晰的图像。 因此，幸运成像是一种大量获取图像、整合图像最清晰的办法。


▪   拉曼光谱 
拉曼效应是指与入射光不同波长的光的散射，拉曼光谱法是一种通过测量该波长来确定材料特性的技术。 拉曼光谱法可在分子水平进行结构分析，从而获取化学键合，结晶度等信息。


▪   植物中的荧光延迟 
在一段时间内，植物释放的光能中只有一小部分会吸收，以进行光合作用，这种现象被称为延迟荧光。 通过检测这种微弱的光线，可以观察到化学物质，病原体，环境和其他胁迫因素对植物的影响。



Delayed fluorescence of ornamental plants
(exposure for 10 seconds after 10 seconds
of excitation light quenching)








参数指标

参数

指标

型号

C15550-20UP

芯片类型

qCMOS

峰值量子效率

90%

分辨率

4096×2304

单像素尺寸

4.6μm×4.6μm

有效面积

18.841mm×10.598mm

满阱容量

7 000 electrons

读出速度

Standard scan: 120 frames/s (@4096 pixels × 2304 pixels, CoaXPress)

Standard scan: 17.6 frames/s (@4096 pixels × 2304 pixels, USB)

Ultra quiet scan: 5 frames/s (@4096 pixels × 2304 pixels, CoaXPress)

Ultra quiet scan: 5 frames/s (@4096 pixels × 2304 pixels, USB)

读出噪声(rms)

Standard scan: 0.43 electrons rms (Typ.)

Ultra quiet scan: 0.27 electrons rms (Typ.)

制冷方式

Peltier cooling

曝光时间

Standard scan: 7.2 μs to 1800 s

Ultra quiet scan:172.8 μs to 1800 s

制冷温度

Forced-air cooled (Ambient temperature: +25 °C) : -20 ℃

Water cooled (Water temperature: +25 °C) : -20 ℃

Water cooled (@max cooling; Water temperature: +20 ℃, Ambient temperature: +20 ℃) : Less than -35 ℃

暗电流

0.016 electrons/pixel/s (Sensor temperature: -20 ℃, Ambient temperature: +25 ℃) (Typ.) 0.016 electrons/pixel/s (Sensor temperature: - 20 ℃, Water temperature: +25 ℃) (Typ.) 0.006 electrons/pixel/s (Sensor temperature: Less than -35 ℃, Water temperature: +20 ℃, Ambient temperature: +20 ℃) (Typ.)

动态范围

25 900:1 (Typ.)

外部触发模式

Edge / Global reset edge / Level / Grobal reset level / Sync readout / Start *2 Edge / Start

外部触发信号路径

SMA

触发延迟功能

0 s to 10 s in 1 μs steps

触发输出

Global exposure timing output / Any-row exposure timing output / Trigger ready output / 3 programmable timing outputs / High output / Low output

输出接口

USB 3.1 Gen 1, CoaXPress (Quad CXP-6 )

A/D 转换器

16 bit, 12 bit, 8 bit

镜头接口

C-mount

图像处理功能

Defect pixel correction (ON or OFF, hot pixel correction 3 steps)