濱松qCMOS相機實測案例大公開?。▉碜試鴥?nèi)科研用戶）

濱松在全球同步發(fā)布了最新一代的CMOS相機產(chǎn)品——ORCA-Quest qCMOS相機。一經(jīng)發(fā)布，參數(shù)是驚艷的，期待是拉滿的。不過，對于任何一項新技術(shù)，受到關(guān)注的同時，也會面對一些顧慮：參數(shù)看上去不錯，但在實際場景中，它真能做到“不放水”?

自發(fā)布以來，濱松工程師小哥兒們就帶著qCMOS相機這個小家伙，去到了國內(nèi)許多實驗室，在諸多案例中進(jìn)行了應(yīng)用。我們將分享一些積累下來的實測數(shù)據(jù)，為關(guān)注它的朋友們，呈上一份真實的“買家秀”。qCMOS實力如何?咱們就在這一個個精選案例中看看吧~

在看案例之前呢，還需先wait一個moment，得講講清楚一些小的背景知識，簡單說說qCMOS的誕生。

作為使用者，我們總是希望相機的幀速越快越好、圖像質(zhì)量越高越好。但遺憾的是，相機幀速變快、分辨率變高的同時，單位時間相機所要讀出處理的數(shù)據(jù)量會隨之變大——這將導(dǎo)致相機噪聲上升，影響到圖像質(zhì)量。

為了實現(xiàn)“幀速更快、圖像質(zhì)量更高”，業(yè)界在CCD相機之后，有兩條主要的技術(shù)發(fā)展路線：一是，利用高增益追求極致信噪比的EMCCD路線(如濱松ImagEM EMCCD相機);二是，就強調(diào)低噪聲兼顧分辨率、幀速和信噪比的sCMOS/qCMOS路線。

過去的10年中，濱松的sCMOS一直在高速迭代，速度越來越快、噪聲越來越低。而顯然，qCMOS就是這條技術(shù)路線上產(chǎn)生的一個耀眼的存在。

而在接下來的qCMOS相機實際案例中，我們得到了兩個十分確信的真實感受：

1、sCMOS技術(shù)路線快速發(fā)展，已擁有比肩EMCCD的高信噪比;

2、魚和熊掌可兼得，高速模式下仍可有出類拔萃的低噪聲。

比肩EMCCD的高信噪比

在最近20年高端相機的發(fā)展路線中，EMCCD一直以靈敏度和信噪比著稱;而自2010年以來，sCMOS/qCMOS的靈敏度和信噪比也一直在高速提升，無論從理論推算，還是從我們當(dāng)前實際獲得的數(shù)據(jù)和反饋來看，在大多數(shù)應(yīng)用中，大家反饋qCMOS的靈敏度已經(jīng)和EMCCD齊肩了。這里有兩個案例為大家呈現(xiàn)：

參量光(SPDC)測量案例

qCOMS相機與EMCCD在較弱光源(780nm參量光，進(jìn)入相機的總光子數(shù)約為104個/s，平均到每個像素：遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于1光子/秒)下的長時間曝光對比。

離子阱案例：鈣離子成像

40Ca2+離子397 nm熒光信號探測中，qCMOS相機與EMCCD的對比。此次拍攝的樣品為未結(jié)晶的40Ca2+離子，信號比較弱，qCMOS相機按照和EMCCD相同的曝光時間(500 ms)進(jìn)行了成像。

高速模式下出類拔萃的低噪聲

相機在高速高分辨率的使用情況下，不可避免地會帶來噪聲的上升，繼而影響信噪比與靈敏度。所以業(yè)界大多數(shù)高端相機都會設(shè)置低速檔以獲得高信噪比;同時給出高速檔的選項(但信噪比差一些)供需要高幀速的場景使用。

濱松qCMOS相機也不例外，但讓我們很驕傲的一點是：濱松qCMOS即使在高速檔時，不僅分辨率更高、幀速更快，其噪聲都大幅度低于之前sCMOS在低速檔的水平(見下表紅色和藍(lán)色標(biāo)注的數(shù)據(jù)對比)。

單分子熒光成像案例：EYFP-單分子TIRF

在需要高速、高靈敏度成像的實際測試中，我們也深刻體會到了qCMOS這個特性的巨大優(yōu)勢。在下面這個單分子熒光成像案例中就可以看到：高速檔使用的qCMOS相機在靈敏度上,明顯高于此應(yīng)用中傳統(tǒng)使用的EMCCD。(因為平臺原因，視頻會被壓縮，可聯(lián)系工程師發(fā)送源文件觀看)

更多的反饋…

除了以上的案例外，濱松工程師們在與國內(nèi)使用者的交流中，還獲得了更多關(guān)于濱松qCMOS的反饋：

比如在高信噪比前提下，較小的像素尺寸在超分辨成像中會有利于過采樣的實現(xiàn);

又比如濱松qCMOS提供了額外的emulation模式，可以讓系統(tǒng)識別為早期型號的相機，使得之前采用濱松相機開發(fā)了系統(tǒng)產(chǎn)品的用戶可以方便的集成新的qCMOS，以最小的代價提升其成像效果;

也有用戶在實際測試800-900 nm近紅外成像時，提到qCMOS并沒有之前很多相機會出現(xiàn)的干涉條紋現(xiàn)象。

各種反饋還有很多，無法一一列舉。而為了獲得越來越多的意見建議，qCMOS的樣機也是持續(xù)的ready狀態(tài)，期待著更多國內(nèi)用戶的聯(lián)系和試用~

審核編輯 黃宇