Products Home顕微鏡用サイエンティフィックCCDカメラ、8メガピクセル
- 8 Megapixel Monochrome and Color CCD Cameras
- Scientific-Grade Cameras with Low Read Noise
- Up to 17.1 Frames per Second for the Full Sensor
- Support for LabVIEW, MATLAB, µManager, and MetaMorph
Application Idea
8051M-USB Scientific CCD Camera Mounted on a Thorlabs Cerna® Widefield Microscope
8051M-USB
Non-Cooled Monochrome Camera
8051C-USB-TE
Hermetically Sealed
Two-Stage Cooled Color Camera
S805MU1
Camera with the Sensor
Face Plate Removed and a
Wedged Window Installed
Please Wait
| Scientific Camera Selection Guide | |
|---|---|
| CMOS & sCMOS Sensors | Zelux™ CMOS (Smallest Profile) |
| Kiralux® CMOS | |
| Kiralux Polarization-Sensitive CMOS | |
| Quantalux® sCMOS (< 1 e- Read Noise) | |
| CCD Sensors | 1.4 MP CCD |
| 4 MP CCD | |
| 8 MP CCD | |
| VGA Resolution CCD (200 Frames Per Second) | |
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当社の8メガピクセルカメラで取得した扁桃細胞のKi-67染色サンプルの明視野像。Ki-67は細胞分裂中の核のみに発現する抗原であり、従ってある細胞集団内に占める増殖分画を示す優れたマーカーです。「用途」タブでは他の画像サンプルもご覧いただけます。
特長
- 広視野用、4/3型、3296 x 2472モノクロまたはカラーCCDセンサ(On Semi KAI-08051MまたはKAI-08051-FBA)
- 非冷却型の標準パッケージまたはTE素子付き密閉冷却型パッケージ
- ビームプロファイリング等コヒーレント光を用いた用途において干渉縞を低減するためのセンサーフェイスプレートの無いタイプもご用意
- 低い読み出しノイズにより、低光量における検出閾値が向上
- 読み出しはソフトウェアにより20 MHzまたは40 MHzから選択可能(40 MHz：フレームレート最大、20 MHz：ノイズ最小)
- 非同期リセット、トリガモード、およびバルブ露光モード(詳細は「トリガ」のタブをご覧ください)
- 32ビット版および64ビット版のWindows®7または10対応のThorCam GUI
- SDKおよびプログラミングインターフェイスは下記をサポート
- C、C++、C#、Python、Visual Basic .NET API
- LabVIEW、MATLAB、µManager、MetaMorphによるサードパーティーソフトウェア
- ポスト取付け用1/4"-20タップ穴
当社の8メガピクセルCCDカメラ(US Patent 9,380,241 B2)は、40 MHzでの全画素4タップ読み出しにおいて最大17.1フレーム/秒の処理が可能で、顕微鏡やコヒーレント光を必要とする要求条件の厳しい科学用イメージングに特化して設計されています。これらのカメラは明視野顕微鏡や検査など、低ノイズで広視野の撮像を行いたい用途に適しています。
S805MUxシリーズ以外のカメラには脱着可能なIRフィルタが付いています。その透過率についての詳細は「仕様」タブをご覧ください。フィルタを取り外して、厚さ4 mm(最大)までのØ25 mm～Ø25.4 mm(Ø1インチ)フィルタや他の光学素子に交換することも可能です。詳細については下の赤いアイコン(
)をクリックして、カメラのマニュアルをご覧ください。カメラS805MU1とS805MU2にはセンサーフェイスプレートがありませんが、IRフィルタの代わりにウェッジウィンドウが付いている以外は8051M-USBと同一です。 これらのモデルはセンサーフェイスプレートからの反射光によって生じる干渉縞に敏感な用途に適しています。
これらのカメラにはUSB 3.0インターフェイスが付いています。すべてのカメラには、USBケーブル、電源、およびソフトウェアが付属します。詳細は「発送リスト」タブをご覧ください。フレーム取り込みカードは別売りでご用意しています。USB 3.0インターフェイスと推奨するPCの要件については「インターフェイス」タブをご覧ください。
カメラにはタイミングやシステム制御のカスタマイズができるようトリガ機能が付いています。詳細については「トリガ」タブをご覧ください。外部トリガを利用するにはカメラの補助ポートへの接続が必要です。ケーブルや個々の信号を「ブレイクアウト」するためのボードなどのアクセサリについては、下記をご覧ください。
| Sample Frame Rates at 1 ms Exposure Time | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| CCD Size and Binninga | Single Tap | Dual Tap | Quad Tapb | |||
| 20 MHz | 40 MHz | 20 MHz | 40 MHz | 20 MHz | 40 MHz | |
| Full Sensor (3296 x 2472) | 2.3 fps | 4.5 fps | 4.4 fps | 8.5 fps | 8.8 fps | 17.1 fps |
| Full Sensor, Bin by 2 (1648 x 1048) | 4.4 fps | 8.5 fps | 8.3 fps | 15.7 fps | 16.6 fps | 31.2 fps |
| Full Sensor, Bin by 10 (329 x 247) | 17.0 fps | 29.9 fps | 29.0 fps | 47.1 fps | 56.8 fps | 92.3 fps |
| Common Specificationsa | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Sensor Type | ON Semiconductor KAI-08051 | ||||||
| Number of Active Pixels | 3296 x 2472 (Horizontal x Vertical) | ||||||
| Imaging Area | 18.13 mm x 13.60 mm (Horizontal x Vertical) | ||||||
| Pixel Size | 5.5 µm x 5.5 µm | ||||||
| Optical Format | 4/3" Format (22 mm Diagonal) | ||||||
| Peak Quantum Efficiency | Monochrome: 51% at 460 nm Color: See Graph to the Right | ||||||
| Exposure Time | 0 to 1000 s in 1 ms Incrementsb | ||||||
| CCD Pixel Clock Speed | 20 or 40 MHz | ||||||
| ADC Gainc | 0 to 1023 Steps (0.036 dB/Step) | ||||||
| Optical Black Clamp | 0 to 1023 Steps (0.25 ADU/Step)d | ||||||
| Vertical Hardware Binninge | Continuous Integer Values from 1 to 10 | ||||||
| Horizontal Software Binninge | Continuous Integer Values from 1 to 10 | ||||||
| Region of Interest | 1 x 1 Pixel to 3296 x 2472 Pixels, Rectangular | ||||||
| Read Noisef | < 10 e- at 20 MHz | ||||||
| Monochrome Item #a | S805MU1 | S805MU2 | 8051M-USB | 8051M-USB-TE |
|---|---|---|---|---|
| Color Item #a | N/A | N/A | 8051C-USB | 8051C-USB-TE |
| Number of Taps (Software Selectable) | Single, Dual, Quad | |||
| Digital Output | 14 Bit | |||
| Host PC Interfacea | USB 3.0 | |||
| Cooling | No | Sensor Cools to -10 °C at 20 °C Ambient Temperature | ||
| Lens Mount | 1.375"-32 Threading | C-Mount (1.000"-32) | ||
| Built in Optics (Click for Graphs) | Wedged Window (400- 700 nm)b | Wedged Window (700 - 1100 nm)b | IR Blocking Filterc | |
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非冷却型カメラのパッケージ
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センサーフェイスプレートの無いカメラのパッケージ
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冷却素子付き密閉型カメラのパッケージ
当社のサイエンス用CCDカメラは様々な用途にお使いいただけます。 下のフォトギャラリでは、当社の1.4メガピクセル、4メガピクセル、8メガピクセル、高フレームレートカメラで取得した様々な画像をご紹介しています。
画像の一部はこちらから解像度の高い16-bit TIFFファイルとしてダウンロードすることも可能です。 16-bitファイルを見るには他のビュワーが必要となる場合があります。 当社では無料でダウンロードが可能なImageJの使用をお勧めします。
| Thorlabs' Scientific Camera Applications (Click Images for Details) | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|
 |  |  |  |  |  |  |
| Intracellular Dynamics | Brightfield Microscopy | Ophthalmology (NIR) | Fluorescence Microscopy | Multispectral Imaging | Neuroscience | SEM/TEM |
| Thorlabs' Scientific Camera Recommended for Above Application | ||||||
| 1.4 Megapixel Fast Frame Rate | 4 Megapixel 8 Megapixel | 1.4 Megapixel | 4 Megapixel 1.4 Megapixel | 4 Megapixel 1.4 Megapixel | 1.4 Megapixel | 1.4 Megapixel 4 Megapixel Fast Frame Rate |
マルチスペクトルイメージング
右の動画は液晶チューナブルフィルタ(LCTF)をモノクロカメラの前においてマルチスペクトルイメージを取得している例です。 スライドガラス上の試料は広帯域光で照射され、試料を透過した光のうち、特定のスペクトルのみがLCTFにより透過されます。 モノクロ画像はモノクロサイエンティフィックカメラを使用して取得し、スペクトル分離した2次元画像の集合体(スタック画像)になります。このデータは割合や閾値を求めたり、スペクトルアンミキシングなどの定量的分析に使用できます。
こちらの例では、成熟したナズナの胚を当社の液晶チューナブルフィルタKURIOS-WB1(/M)を使用し、420 nm～730 nmの波長範囲で高速に走査しています。 画像はサイエンティフィックカメラ1501M-GE(旧製品)で取得しています。カメラは、液晶フィルタとともにCerna®シリーズ顕微鏡に接続されています。 システム全体の倍率は10倍です。 最終的なスタック・復元画像は以下の通りです。
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最終的なスタック・復元画像
血栓症研究
血栓症とは血管内で血の塊が形成され、循環系における血流が閉塞することです。 下は、Medical College of WisconsinのDr. Brian Cooleyによるマウスの大血管血栓症の実験研究の動画です。 3種類のレーザ(532 nm、594 nm、650 nm)を一旦拡大し、麻酔をかけたマウスの露出手術部位の顕微鏡観察視野に集光しました。 フィルターホイールを内蔵したカスタム仕様の1.4メガピクセルカメラをLeica製顕微鏡に取り付けることによって、手術部位から放射される低量の蛍光を捉えます。 詳細については下の動画と説明をご覧ください。
動脈血栓症
In the video above, a gentle 30-second electrolytic injury is generated on the surface of a carotid artery in an atherogenic mouse (ApoE-null on a high-fat, “Western” diet), using a 100-micron-diameter iron wire (creating a free-radical injury). The site (arrowhead) and the vessel are imaged by time-lapse fluorescence-capture, low-light camera over 60 minutes (timer is shown in upper left corner – hours:minutes:seconds). Platelets were labeled with a green fluorophore (rhodamine 6G) and anti-fibrin antibodies with a red fluorophore (Alexa-647) and injected prior to electrolytic injury to identify the development of platelets and fibrin in the developing thrombus. Flow is from left to right; the artery is approximately 500 microns in diameter (bar at lower right, 350 microns).
Venous Thrombosis
In the video above, a gentle 30-second electrolytic injury is generated on the surface of a murine femoral vein, using a 100-micron-diameter iron wire (creating a free-radical injury). The site (arrowhead) and the vessel are imaged by time-lapse fluorescence-capture, low-light camera over 60 minutes (timer is shown in upper left corner – hours:minutes:seconds). Platelets were labeled with a green fluorophore (rhodamine 6G) and anti-fibrin antibodies with a red fluorophore (Alexa-647) and injected prior to electrolytic injury to identify the development of platelets and fibrin in the developing thrombus. Flow is from left to right; the vein is approximately 500 microns in diameter (bar at lower right, 350 microns).
Reference: Cooley BC. In vivo fluorescence imaging of large-vessel thrombosis in mice. Arterioscler Thromb Vasc Biol 31, 1351-1356, 2011. All animal studies were done under protocols approved by the Medical College of Wisconsin Institutional Animal Care and Use Committee.
カメラ背面パネルのコネクタの位置
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8051M-USB、8051C-USB、S805MU1、S805MU2、8051M-USB-TE、8051C-USB-TE
ブレイクアウトボードTSI-IOBOBおよびTSI-IOBOB2のコネクタの位置
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TSI-IOBOB
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TSI-IOBOB2
TSI-IOBOBと | 8050-CAB1コネクタ | カメラ補助ポート |
|---|---|---|
 メス型6ピンMini Din メス型コネクタ |  オス型6ピンMini Din オス型コネクタ (TSI-IOBOB側のケーブル)  オス型12ピンヒロセコネクタ (カメラ側のケーブル) |  メス型12ピンヒロセコネクタ (カメラの補助ポート) |
補助コネクタ
カメラとブレイクアウトボードはいずれもメス型のコネクタで、8メガピクセルカメラには12ピンHiroseコネクタ、ブレイクアウトボードには6ピン Mini Dinコネクタが付いています。 ケーブル8050-CAB1の両端にはオス型のコネクタが付いています。カメラに接続する端には12ピンのコネクタ、ブレイクアウトボードに接続する端には6ピン Mini Dinコネクタが付いています。 ピン1、2、3、5、6はそれぞれブレイクアウトボード上のSMAコネクタの中心ピンに接続されていますが、ピン4(接地端子)は、各SMAコネクタのパッケージに接続されます。 8050-CAB1では使用されていないI/O機能をご入用の場合は、カメラがCEならびにFCCコンプライアンスに準拠するようシールドケーブルを加工する必要があります。詳しくはカメラのマニュアルをご覧ください。
| Camera AUX Pin # | TSI-IOBOB and TSI-IOBOB2 Pin # | Signal | Description |
|---|---|---|---|
| 1 | - | 予約済み | 将来用に予約済み |
| 2 | - | 予約済み | 将来用に予約済み |
| 3 | - | 予約済み | 将来用に予約済み |
| 4 | 6 | STROBE_OUT (出力) | 連続多重露出モードを使用している際、実際のセンサ露光時間中はHighとなるTTL出力。 一般的に、外付けストロボなどカメラと一緒に利用するデバイスの同期に使用します。 |
| 5 | 3 | TRIGGER_IN (入力) | 電圧がHighからLowに移行した際、露出のトリガに使用されるTTL入力。 |
| 6 | 1 | LVAL (出力) | 「Line Valid(有効ライン)」の略。 正論理TTL信号で、各ラインが有効の際アサートされます。 各ライン間ならびに各フレーム間ではLowに戻ります。 |
| 7 | 2 | TRIGGER_OUT (出力) | 外部トリガ入力(TRIGGER_IN、LVDS_TRIGGER_IN)を使用する際にアサートされる6 µs正パルス。 ホストから駆動されるCC1信号は、ソフトウェア制御のトリガ信号の1つです。 CC1信号は、電圧がHighからLowへ移行した際にTRIGGER_OUTとしてカメラから出力され、他のデバイスのトリガを可能にします。 その他の外部トリガ装置も同様です。 |
| 8 | - | LVDS_TRIGGER_IN_N (入力、ピン9の差動対) | 電圧がHighからLowへ移行した際、露出のトリガに使用するLVDS(低電圧差動信号)入力 末尾の「N」は、LVDSのNegative信号を意味しています。 |
| 9 | - | LVDS_TRIGGER_IN_P (入力、ピン9の差動対) | 電圧がHighからLowへ移行した際、露出のトリガに使用するLVDS(低電圧差動信号)入力 末尾の「P」は、LVDSのPositive信号を意味しています。 |
| 10 | 4 | GND | カメラ信号用アース |
| 11 | - | 予約済み | 将来用に予約済み |
| 12 | 5 | FVAL_OUT (出力) | 「Frame Valid(有効フレーム)」の略。 正論理読み出しライン時にはHigh、フレーム間ではLowに戻るTTL出力信号。 |
ThorCam™
ThorCamは強力な画像取得ソフトウェアパッケージで、当社のカメラを32ビット版または64ビット版のWindows®7または10で使用できるように設計されています。直観的で使いやすいグラフィカルインターフェイスによるカメラ制御や、イメージの取得・再生が可能です。シングルイメージキャプチャとイメージシーケンスをサポートしています。ソフトウェアの基本的な機能については、下記のスクリーンショットをご覧ください。
アプリケーションプログラミングインターフェイス(API)とソフトウェア開発キット(SDK)が付属しているため、OEMや開発者向けのカスタム用途にもお使いいただけます。SDKは、C、C++、C#、Python、Visual Basic .NETなど幅広いプログラミング言語に対応しています。また、LabVIEW、MATLAB、µManager*などのサードパーティソフトウェアパッケージもサポートしています。またブレイクアウトボードTSI-IOBOB2用のArduinoのコード例もご提供しています。
*µManagerによる制御は、現在はZelux および1.3 MP Kiraluxカメラではサポートされていません。Kiralux偏光検出型カメラをµManagerで操作した場合、取得できるのは強度画像のみです。偏光情報を含めた画像を生成するにはThorCamソフトウェアを使用する必要があります。
| Recommended System Requirementsa | |
|---|---|
| Operating System | Windows® 7 or 10 (64 Bit) |
| Processor (CPU)b | ≥3.0 GHz Intel Core (i5 or Higher) |
| Memory (RAM) | ≥8 GB |
| Hard Drivec | ≥500 GB (SATA) Solid State Drive (SSD) |
| Graphics Cardd | Dedicated Adapter with ≥256 MB RAM |
| Motherboard | USB 3.0 (-USB) Cameras: Integrated Intel USB 3.0 Controller or One Unused PCIe x1 Slot (for Item # USB3-PCIE) GigE (-GE) Cameras: One Unused PCIe x1 Slot |
| Connectivity | USB or Internet Connectivity for Driver Installation |
ソフトウェア
バージョン3.6.0
下のボタンをクリックしてThorCamソフトウェアのページにアクセスしてください。
ボードTSI-IOBOB2用のArduinoコードの例
下のボタンをクリックしてArduino用シールドTSI-IOBOB2のサンプルプログラムのダウンロードページにアクセスしてください。サンプルプログラムは3種類ご用意しております。
- 1 Hzのレートでカメラをトリガする
- 最大レートでカメラをトリガする
- ArduinoからのダイレクトAVRポートマッピングを使用してカメラの状態やトリガ取得をモニタする
色付きの枠で囲まれた部分をクリックするとThorCamの特長がご覧いただけます。
カメラ制御およびイメージ取得
カメラ制御およびイメージ取得機能は、ウィンドウの上にあるアイコン(上の画像中のオレンジの枠内)から実行できます。カメラパラメータの設定は、ツールアイコンをクリックすると表示されるポップアップウィンドウ内で行えます。スナップショットボタンを押すと、現在のカメラ設定を使用したシングルイメージが取得できます。
キャプチャスタート/ストップボタンを押すと、トリガイメージなどのカメラ設定に基づいたイメージキャプチャを開始します。
時系列および像系列のレビュー
図1のような時系列制御により、低速度画像の記録ができます。画像の総数とキャプチャ間の遅延時間を設定してください。出力結果は、高精度の無修正画像データとして保存するために、マルチページTIFFファイルとして保存されます。ThorCam内で、画像のシークエンス再生やフレームごとのコマ送り再生が可能です。
測定および注釈機能
上の画像の黄色い枠内にあるように、ThorCamには注釈および測定機能が多数内蔵されています。これは取得後の画像を分析する際に役立ちます。直線、長方形、円およびフリーハンドによる図形を画像上に描くことができます。注釈マークを付けた位置には文字を入力できます。また、測定モードでは対象とする2点間の距離を計測できます。
上の画像内の赤、緑、青の枠で囲まれた部分に、ライブ画像および取得済み画像に関する情報を表示させることができます。
ThorCamには計数機能も内蔵されており、画像内の対象点に印をつけてその数を計数することができます(図2参照)。画像の中心に固定されている十字のターゲットが基準点となります。
サードパーティアプリケーションおよびサポート
ThorCamは、LabVIEW、MATLAB、.NET.などのサードパーティソフトウェアパッケージもサポートしています。LabVIEWとMATLABは32ビット版ならびに64ビット版の両方をサポートいたします。当社カメラに付属する解説付きのフル機能APIを使えば、カメラを効率的にフルカスタマイズできます。
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図1:1秒間隔で撮影された10枚の時系列画像が、マルチページTIFFファイルとして保存されます。
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図2: ThorCamソフトウェアのスクリーンショット。計数機能によって画像内の3地点がマークされています。測定機能によって左下の直線が付加されています。直線の上には対象点間の距離がピクセル単位で表示されています。
性能に関する注意点
イメージシーケンスをディスクに保存するときに、システム性能が十分でないと「フレーム落ち」が発生する可能性がありますのでご注意ください。ホストシステムがカメラの出力データストリームを処理する能力は、ホストシステムの様々な特性に依存します。なお、USBハブを使用すると性能に影響を与える可能性があります。PCとは専用のケーブルで接続することをお勧めいたします。USB 2.0による接続はサポートされておりません。
まず、カメラのフレームレートと、ホストPCが画像を表示する能力およびフレーム落ちせずにディスクにストリーミングする能力とを区別することが重要です。カメラのフレームレートは露光および読み出し(例えば、クロックやROI)パラメータに依存します。ユーザによって設定された画像取得パラメータに基づいて、カメラのタイミング機能はデジタルカウンタのように動作し、1秒間にある特定の数のフレームを生成します。画像を表示するときは、このデータがPCのグラフィックシステムによって処理され、画像や動画を保存するときにはディスクに転送されます。この時、ハードドライブの速度が十分でないとフレーム落ちが発生します。
この問題に対する解決策の一つとして、ソリッドステートドライブ(SSD)のご使用をお勧めいたします。PCのそれ以外の仕様が十分であれば、多くの場合はこれによって解決します。SSDへの書き込み速度は、データのスループットを処理するのに十分なものでなければなりません。
大きなフォーマットの画像を早いフレームレートで処理する場合には、より速いスピードが必要な場合があります。その場合は、複数のSSDを用いてRAID0を構成するか、あるいはRAMドライブを使うといった方法が考えられます。後者の方法では保存スペースがPC上のRAMで制限されてしまいますが、実現可能な方法としては最も高速なものです。ImDiskは、無料のRAMディスク作製用ソフトウェアパッケージの一例です。RAMドライブは揮発性メモリであることにご注意ください。従って、データの損失を防ぐために、PCを再起動またはシャットダウンする前に、必ずデータをRAMドライブから不揮発性のハードドライブに移動させることが重要です。
S805MU1、S805MU2の同梱例
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写真は型番S805MU1の例
カメラ本体のほかに以下が含まれています。
- USB 3.0ケーブル(Micro B-A)
- 電源と電源コード(日本国内用)
- ThorCamソフトウェアのCD
- クイックスタートガイドおよびマニュアルのダウンロード情報カード
USB 3.0インターフェイス製品の同梱例
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写真は型番8051M-USBの例
カメラ本体のほかに以下が含まれています。
- USB 3.0ケーブル(Micro B-A)
- 電源と電源コード(日本国内用)
- 光学アセンブリを緩めるためのレンチ
- レンズマウント用ダストキャップ(IRフィルタの取り外し用ツールとしても機能)
- ThorCamソフトウェアのCD
- クイックスタートガイドおよびマニュアルのダウンロード情報カード
カメラのノイズと温度
概要
カメラの購入時に重要となるのは、使用用途に冷却センサが必要かどうかの判断です。 一般的な多くの用途では信号レベルが高いために、冷却センサは必要ではありません。 しかし微弱光を捕えるために長い露光時間が必要な状況では、冷却タイプの利点が活きます。 下に掲載しているチュートリアルで示す通り、私達は次のような経験則を導き出しました。1秒未満の露光時間では、ほとんどの場合、標準(非冷却)のカメラで十分ですが、5秒以上の露光時間には冷却タイプが推奨されます。また、10秒以上の露出時間では、ほぼ全てのケースで冷却タイプが必要となります。 お客様の用途がどれに当てはまるかについて迷われた場合は、下記チュートリアルに詳しく記載されている手順に沿って、信号レベルならびにノイズの発生源を評価・ご検討ください。当社の1.4メガピクセルカメラの仕様に基づく計算結果もご参考までに掲載しております。 もちろん、当社までご相談いただければ、担当者がカメラ選定のお手伝いを致しますので、お気兼ねなくご連絡ください。
ノイズの原因
カメラ画像のノイズの原因は、照明が安定して均一であると仮定すると、測定信号の空間的・時間的バラツキの積み重ねであると言えます。 ノイズには複数の要因があります:
- ダークショットノイズ (σD): 暗電流とは、カメラに全く光子が入射しない状況でも流れている電流です。 熱によって引き起こされる現象で、シリコン製のチップから自然発生的に起こる電子(価電子は熱によって伝導バンドに励起されます)によるものです。 露光中に取得される暗電子の量のバラツキがダークショットノイズです。 表1でみられるように、この数値は信号レベルには依存しませんが、センサ温度には依存します。
- 読取りノイズ(σR): これは電子信号を生成する際に発生するノイズです。センサの設計が引き起こすノイズですが、カメラの電子部品の設計の影響も受けます。このノイズは、信号レベルやセンサ温度には影響を受けず、CCDピクセルクロックレートが高速になると大きくなります。
- フォトンショットノイズ (σS): フォトンショットノイズは、光子がピクセルに達する際に起こる統計的ノイズです。 フォトンの測定はポアソン統計に従うため、フォトンショットノイズは、測定される信号レベルに依存します。 なお、センサ温度には依存しません。
- 固定パターンノイズ (σF): このノイズは、ピクセルの空間的な不均一性が原因で、信号レベルやセンサ温度には無関係です。 なお、固定パターンノイズは、下記の説明においては考慮に入れないこととします。このノイズはここで販売されるCCDカメラにはあまり関係のないノイズですが、サイエンス用よりも低グレードの他のセンサを検討する上では必要となる場合があります。
有効ノイズの総量
1個のピクセルあたりの有効ノイズの総量とは、上記のノイズの求積法による和です。
ここでは、σDがダークショットノイズ、 σRが読取りノイズ (CCD ICX285ALを使用しているサイエンス用レベルのカメラでの典型値は10 e-未満ですが、このチュートリアルでは、10 e-であると仮定します)、そしてσS がフォトンショットノイズです。 σS＞＞σD であり、 σS＞＞σRである時、下記の数式で近似的にσeffが求められます:
繰り返しますが、ここでは固定パターンノイズは考慮に入れません。そしてこのことはサイエンス用のCCDを考える上では妥当かもしれませんが、サイエンス用よりもグレードの低いセンサでは、考慮に入れなければならない場合もあると考えます。
| Temperature | Dark Current (ID) |
|---|---|
| -20 °C | 0.1 e-/(s•pixel) |
| 0 °C | 1 e-/(s•pixel) |
| 25 °C | 5 e-/(s•pixel) |
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図 1： 3つのセンサ温度において、露出時間の変化にともなうダークショットノイズと読取りノイズの変化を示したグラフです。 このグラフではxy軸はともに対数目盛です。5 sのところで縦に点線が引かれていますが、これは文章内の数式例での数値です。
ダークショットノイズとセンサ温度
上述のように、暗電流は熱が原因であるため、センサの冷却で低減できます。 表1 は、1.4メガピクセルカメラで使用されているCCDセンサSony ICX285ALの暗電流の典型値を図示しています。 暗電流は自然発生した電子によって起こるので、単純に電子の数を「数える」ことで測定されます。 電子のカウントはポワソン統計に従うため、暗電流 IDが引き起こすノイズは、露出中に蓄積する暗電子の数の平方根に比例します。 既知の露出において、ダークショットノイズ σDは、表1に記載のある IDの値 (既知の温度に対応した数値) と露出時間t(秒)の積の平方根となります。
暗電流は、温度の低下に伴って減少するので、これに関連したノイズはカメラの冷却で低減できます。 例えば露出時間が5秒であるとき、表で示される3つのセンサ温度でのダークショットノイズレベルは下記の数式で得られます。
図1はプロット図で、表1の3つの温度における露出時間とダークショットノイズの関係を表し、露出時間が増えるにつれてダークショットノイズが増大することがわかります。 図1には、読取りノイズの上限も示されています。
フォトンショットノイズがダークショットノイズと比較して十分に大きければ、ノイズに対する影響という意味では冷却がもたらすメリットは小さく、そのような条件でもカメラは十分に機能します。
フォトンショットノイズ
量子効率がQEのセンサの各ピクセルに入射する光量子束密度(フォトン/秒)がNであるとして、露出時間がt秒のときに生成される「信号」の電子の数がSとすると
Sから、フォトンショットノイズ σSは下記の数式で求められます:
計算例(1.4メガピクセルカメラ使用)
光量子束密度と量子効率が十分に高い値で、露出時間が5秒の時にピクセルに蓄積される信号 S の数が10,000 e-であれば、予測されるショットノイズの値 σSは、10,000の平方根または100 e-となります。 読取りノイズは10 e-です (露出時間に依存しません)。 露出時間が5秒で、センサ温度が25、 0、 -25 °Cであるとき、ダークショットノイズは数式(4)によって得られます。 有効ノイズは下記のとおりです:
信号対雑音比(SNR)は、画像品質を示す便利な性能指数で、下記の通り見積もられます:
数式7から3つのセンサ温度におけるSNRの値は下記の数式であらわすことができます：
この例でわかるように、室温では非冷却タイプカメラの代わりに冷却型タイプを使うメリットはほとんどなく、この例ではフォトンショットノイズが主なノイズの原因となっています。 このような条件では、当社の標準タイプのパッケージのカメラは十分な性能を発揮することが予測されます。
しかし、光量が低いために1個のピクセルあたり900 e-の数値を達成する上で100秒の露出時間が必要な時には、ショットノイズは30 e-となります。 予測されるダークショットノイズは25 °Cで22.4 e- となり、一方で-20 °C でのダークショットノイズは3.2 e-となります。 有効な総ノイズ量は下記の数式で示すことができます。
数式8からSNR値が下記であることが導出できます。
| Exposure | Camera Recommendation |
|---|---|
| ＜1 s | Standard Non-Cooled Camera Generally Sufficient |
| 1 s to 5 s | Cooled Camera Could Be Helpful |
| 5 s to 10 s | Cooled Camera Recommended |
| ＞10 s | Cooled Camera Usually Required |
この例では25 °Cのセンサにおけるダークショットノイズの総ノイズ量に対する影響は、-25 °Cのセンサよりも大きくなっています。 用途によって許容されるノイズ量は変化しますが、場合によっては冷却型カメラの方が有効な場合があります。
図2 は、3つの異なるセンサ温度でのダークショットノイズをはじめとした様々なノイズの要素の変化をプロットで表していますが、3種類の光量子束密度において、露出時間を変化させて比較しています。 このプロットを見ると、ダークショットノイズは総ノイズ量に大きく影響していませんが、信号レベルが低いとき(そしてその結果として露出時間が長い場合)は例外です。 図においては、計算で使われれる光量子束密度が示されていますが、各用途において冷却モデルのカメラを使用するか否かの判断では、正確な光量子束密度の値は必要ではありません。 図2をご参照いただければ、露出時間に対する数値的な目安がわかるようになっており、露出時間の予測がつけば冷却モデルのカメラが必要であるかどうかがわかります。その概要は表2にまとめてあります。 ノイズの主な原因が読取りノイズだと判明した場合、読取りノイズを低くするために、より低い20 MHzのCCDピクセルクロック速度でカメラを動作することを推奨します。
図 2： 3つの光量子束密度で、露出時間を変化させた場合の総ノイズ量(すべてのノイズ源からの合計)の推移を図示しています。: (a) 低い光量子束密度(b)中程度の光量子束密度 (c) 高い光量子束密度 (c)では、露出時間が約20秒を超えると、信号電子とフォトンショットノイズが飽和状態になっています。これは、この露出時間に対応する入射光子レベルに対してピクセルが飽和状態に達するためです。 この計算では、量子効率は60% としています。 なお、これらのプロット図ではxy軸で対数目盛を使っていることにご注意ください。
その他の考慮すべき点
ノイズの総量に対してダークショットノイズが大きく影響を与えない場合でも露出時間が長いときには、熱電対冷却を検討する必要があります。これはホットピクセルの影響を低減する一助となるからです。 ホットピクセルは、露出時間が長いときに、「星」のようなパターンの原因となります。 図3 では、その「星」のようなパターンが示されていますが、ここでは露出時間が10秒のときにTEC冷却素子を用いた場合と用いない場合を比較しています。
(a)
(b)
図 3: この画像ではホットピクセルが引き起こした「星」のようなパターンを(a)標準タイプの非冷却モデルのカメラおよび (b) -20 °Cに冷却したカメラで比較しています。いずれも露出時間は10秒で、利得は32 dB です(ホットピクセルがはっきりと見えるように利得を調整しました)。 なお、ここで示されている画像は、フル解像度の16 bit画像から切り取ったものです。 フルサイズの16 bit画像を見るにはこちらからダウンロードしてください。 この画像は無料でダウンロードが可能なImageJなどでご覧いただくことができます。
| Recommended System Requirements | |
|---|---|
| Operating System | Windows® 7, 8.1, or 10 (64 bit) |
| Processor (CPU)a | ≥3.0 GHz Intel Core i5, i7, or i8 |
| Memory (RAM) | ≥8 GB |
| Hard Drive | ≥500 GB (SATA) Solid State Drive (SSD)b |
| Graphics Card | Dedicatedc Adapter with ≥256 MB RAM |
| Power Supply | ≥600 W |
| Motherboard | Integrated Intel USB 3.0 Controller or One Unused PCIe x1 Slot (for Item # USB3-PCIE) |
| Connectivity | USB or Internet Connectivity for Driver Installation |
| Max Cable Length | 3 m |
| Max Bandwidthd | 320 MB/s |
| Support for Multiple Cameras | Via Multiple USB 3.0 Ports or Hub |
サイエンティフィックカメラを使用時、使用するPCが右表のシステム要件を満たしていることを確認する必要があります。満たさない場合、特に記憶媒体に直接カメラ画像をストリーミング保存する際、フレーム落ちが起こる可能性があります。
定義
- カメラフレームレート:秒単位でカメラが生成する画像数。カメラのモデルとユーザ設定によって変わります。
- 有効フレームレート:ホストPCのカメラソフトウェアが受信した秒単位の画像数。インターフェイスハードウェア(チップセット)の制限、CPUの性能、そしてホストPCのリソースを共有するほかのデバイスやソフトウェアによって変わります。
- 最大帯域幅:カメラがインターフェイスを介して、ホストPCにデータを転送する際の最大速度(ビット/秒またはバイト/秒)。最大帯域幅はインターフェイスの性能のベンチマークで、ホストPCがその速度でデータを受信し、処理できることを想定しています。最大帯域幅が高いインターフェイスは一般的に数値の高いカメラフレームレートをサポートしますが、インターフェイスの選択だけでカメラのフレームレートが増加するわけではありません。
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USB 3.0カメラインターフェイス
USB 3.0
USB3.0は最新のPCのほとんどに標準装備されているインターフェイスで、通常、追加のハードウェアは必要ありません。USB3.0ポートが付いていないPCをお持ちの場合には、PCIeカードを別途販売しております(下記参照)。USB3.0は320 MB/sまでのデータ転送速度および3 mまでのケーブル長に対応します。PCのUSB3.0マルチポートまたはUSB3.0ハブを使用すれば複数のカメラに対応可能です。
カメラのトリガ操作
当社のサイエンティフィックカメラには3種類の外部トリガ操作モード(ストリーミングオーバーラップ露光、非同期トリガ取得、そしてバルブ露光)があります。作動するには外部で生成したトリガーパルスが必要です。トリガーモードは、読み出し(例:20または40 MHz;ビニング)設定や利得、オフセットとは別に動作します。下の図1～3はこれらのトリガーモードのタイミング図です。アクティブロー外部TTLトリガを想定しています。
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図1: ストリーミングオーバーラップ露光 外部トリガ信号がローになると、露光が始まり、ソフトウェアで選択した時間の間露光し、読み出されます。このシーケンスは設定された時間間隔で繰り返されます。後続の外部トリガは、カメラ動作が停止するまで無視されます。
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図2: 非同期トリガ取得モード 外部トリガ信号がローになると、プリセットされた時間の間露光がはじまり、カメラで読み出されます。読み出し時間の間、外部トリガは無視されます。 1つの読み出しが終わると、カメラは外部トリガ信号がローになったときのみ次の露光を始めます。
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図3: バルブ露光モード 外部トリガ信号がローになると露光が始まり、ハイになると露光が終わります。カメラの読み出し中のトリガ信号は無視されます。
図4: ThorCamカメラの設定画面。赤と青の枠内ではトリガの設定を示しています。
外部トリガにより、カメラをほかの外部接続装置と同期させる必要のあるシステムに簡単に組み込むことが可能になります。ストローブ出力がハイになることにより露光を示しています。よってストローブ信号は外部機器とカメラの露光を同期させるためのシステムに使用できます。外部トリガは、カメラの補助ポートに接続させる必要があります。当社では補助ケーブル8050-CAB1を別途ご用意しております。個々の信号を「ブレイクアウト」する製品は2種類あります。TSI-IOBOBには、各信号用にSMAコネクタが付いています。また、TSI-IOBOB2には、SMAコネクタのほかにArduinoボード用のシールド機能が付いており、その他の周辺機器の制御が可能です。これらのアクセサリの詳細については下記をご覧ください。
トリガの設定はThorCamソフトウェアを使用して調整します。図4は、カメラの設定画面です。赤枠と青枠内がトリガの設定画面です。設定は以下の通り調整できます。
- 「HW Trigger」(赤枠内)が「None」に設定されている:ThorCamのキャプチャーボタンが押されると、カメラは「Frames per Trigger」に設定されたフレーム数を取得します。
- 「HW Trigger」が「Standard」に設定されている:2通りあります。
- 「Frames per Trigger」(青枠内)がゼロ、または1を超えた数値に設定されている場合:カメラはストリーミングオーバーラップ露光モードで動作します(図1参照)。
- 「Frames per Trigger」が1に設定されている場合:カメラは非同期トリガ取得モードで動作します(図2参照)。
- 「HW Trigger」が「Bulb (PDX) Mode」に設定されている場合:カメラはバルブ露光モード、またの名をパルス駆動露光(PDX)モードで動作します(図3参照)。
またトリガの極性を「HW Trigger Polarity」の枠内で(図4の赤枠内)「On High」(露光が立ち上がりエッジで開始される)または「On Low」(露光が立ち下がりエッジで開始される)に設定することができます。
サイエンティフィックカメラ用アクセサリを使用したカメラのトリガ構成例
図5: システム統合と制御を容易にするTSI-IOBOB2を使用したシステム概略図
システム制御にカメラトリガを組み込んだ例が図5で示されています。図では、カメラがArduino用シールド付きブレイクアウトボードTSI-IOBOB2にケーブル8050-CAB1で接続されています。シールドのピンを利用して信号を出力することにより、光源、シャッタならびにモーションコントロールデバイスなどの周辺機器を同時制御することも可能です。制御プログラムをArduinoボードに書き出し後、ホストPCからUSB接続を取り外せば、スタンドアローンのシステム制御が可能なプラットフォームとなります。またUSBを接続したままにすればArduinoとPCの双方向通信が可能となります。外部トリガーモードはThorCamを使用し、上記説明の通り設定します。
Insights:当社のサイエンティフィックカメラへのレンズの取付けについて
ここでは、当社のサイエンティフィックカメラを中心に、カメラのマウントとレンズの互換性についてご覧いただけます。
- CマウントとCSマウントのカメラとレンズに互換性はあるか
- 当社のサイエンティフィックカメラにアダプタは必要か
- フランジバックがカメラのフランジとセンサ間の距離よりも短くなり得る理由は
実験および機器についての「Insights-ヒント集」はこちらからご覧いただけます。
CマウントとCSマウントのカメラとレンズに互換性はあるか
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図1: Cマウントのレンズとカメラのフランジバックは同じで、17.526 mmです。そのためレンズを通る光は必ずカメラのセンサ上に焦点を結びます。どちらのコンポーネントにも1.000"-32ネジが付いており、これらは｢C-マウントネジ」とも呼ばれます。
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図2:CSマウントのレンズとカメラのフランジバックは同じで、12.526 mmです。そのためレンズを通る光は必ずカメラのセンサ上に焦点を結びます。1.000"-32ネジはCマウントのコンポーネントに付いているネジと同じで、これらは「Cマウントネジ」とも呼ばれます。
CマウントとCSマウントのカメラシステムにはどちらも1.000"-32ネジが付いていますが、この2つのマウントのフランジバック(フランジ焦点距離/FFD、フランジ焦点深度、フランジ-フィルム間距離などとも呼ばれる)は異なります。Cマウントのフランジバックは17.526 mm(図1)、CSマウントのフランジバックは12.526 mm(図2)です。
フランジバックが異なるため、CマウントとCSマウントのコンポーネントには互換性がありません。しかしアダプタを用いることによってCマウントレンズをCSマウントカメラに使用することは可能です。
CマウントとCSマウントの組み合わせ
CマウントとCSマウントのネジ規格は同じですが、マウントの種類が異なるレンズとカメラを直接取り付けることはできません。直接取り付けると、フランジバックが異なるためレンズの焦点面がカメラのセンサ面と一致せず、象がぼやけます。
アダプタを使用することで、CマウントレンズをCSマウントカメラに使用することはできます(図3、4)。アダプタによりレンズとカメラのセンサの間隔が5.0 mmだけ長くなり、レンズの焦点面を確実にカメラのセンサ面に一致させることができます。
一方、フランジバックの短いCSマウントレンズは、Cマウントカメラには使用できません(図5)。レンズとカメラの筐体が干渉してカメラのセンサに焦点が合う位置までレンズを近づけることができず、またレンズを近づけられるようなアダプタはありません。
レンズとカメラのパラメータを確認し、互換性のあるコンポーネントなのかどうか、アダプタが必要かどうか、また互換性を持たせる手段はないかを判断することが重要です。
1.000"-32ネジ
インチ規格のネジは、その径とTPI(1インチあたりのネジ山数)によって正確に表現されています。これらの両方のマウントのネジ径は1.000インチ、TPIは32です。Cマウント製品の普及により、1.000"-32ネジは「Cマウントネジ」と呼ばれることがあります。しかし、CSマウントデバイスにも同じネジが用いられているため、この用語は混乱を招く場合があります。
フランジバックについて
フランジバックの値はレンズとカメラの両方について与えられます(図1、2)。レンズの場合、フランジバックはレンズのフランジ面から焦点面までの距離です。フランジ面はレンズ後方のフラットな面で、1.000"-32外ネジとその起点で交差しています。カメラの場合、フランジバックはカメラの前面からセンサ面までの距離です。 レンズがアダプタ無しでカメラに取り付けられているとき、カメラ前方のフランジ面とレンズ後方の面は接触しています。
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図5:CSマウントレンズをCマウントカメラに直接取り付けると、光はカメラのセンサの手前で焦点を結びます。この場合はフランジバックを青色の矢印の距離だけ短くする必要がありますが、これはアダプタなどでは対処できません。
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図4: 紫色の矢印が示す距離に相当する適切な厚さのアダプタを使用すると、Cマウントレンズの位置はCSマウントカメラのセンサから最適な位置に配置されます。これによりフランジバックが異なっても、光はカメラのセンサ上に焦点を結ぶことができます。
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図3:マウントレンズとCSマウントカメラは、レンズのフランジバック(青色の矢印)とカメラのフランジバック(黄色の矢印)が異なるため、直接取り付けることはできません。光はカメラのセンサ上に焦点を結ばす、像がぼやけます。
最終更新日:2020年7月21日
当社のサイエンティフィックカメラにアダプタは必要か
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図6:アダプタを使用することで、フランジバックが17.526 mmよりも短いカメラに対して、Cマウントレンズを適切な位置に配置することができます。この図は、ZeluxカメラとアダプタSM1A10Zをもとに描かれています。
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図7: アダプタを使用することで、フランジバックが12.526 mmよりも短いカメラに対して、CSマウントレンズを適切な位置に配置することができます。この図は、ZeluxカメラとアダプタSM1A10をもとに描かれています。
当社のサイエンティフィックカメラKiralux™およびQuantalux®は、すべてCマウントレンズに対応するように予め設定されています。これらのパッシブ冷却方式のカメラからCマウントアダプタを取り外すと、フランジ内のSM1内ネジがご利用いただけます。サイエンティフィックカメラZeluxの取付けフランジにもSM1内ネジが付いています。またCマウントアダプタやCSマウントアダプタもご利用いただけます。
カメラ筐体にはSM1ネジが付いており、これによって当社のコンポーネントで構成されたレンズアセンブリを容易に使用することができます。アダプタを使用すれば、カメラのCマウント構成を変えることも可能です。用途に特化したレンズアセンブリを設計する場合や、そのカメラ用に設計されたものではないアダプタを使用しようとする場合には、カメラとレンズのフランジバック(FFD)が一致し、またカメラセンサのサイズが視野に適していることを確認することが重要です。
カメラとそのアダプタ
ZeluxカメラをCマウントやCSマウント規格に適合する構成に変換するための固定式アダプタをご用意しております(図6、7)。これらのアダプタは、パッシブ冷却方式のKiraluxおよびQuantaluxカメラに付属する調整機能付きCマウントアダプタと同様に、それぞれのカメラ専用に設計されています。
SM1ネジを1.000"-32ネジに変換するアダプタであれば、どの様なものでもカメラにCマウントやCSマウントのレンズを取り付けることが可能ですが、すべてのネジアダプタがレンズの焦点面を特定のカメラのセンサ面に一致させることができるわけではありません。場合によっては、それらの面を一致させられるアダプタが無いことがあります。例えば、こちらのサイエンティフィックカメラでは、ZeluxカメラだけがCSマウントレンズ用の構成にすることができます。
レンズの焦点面の位置は、空気中で測定されるレンズのフランジバックと、レンズとカメラセンサ間に置かれた屈折率を有する全ての光学素子との組み合わせで決定されます。レンズによって集光される光が屈折率を有する光学素子を透過すると、空気中を伝搬する場合とは異なり、焦点面はより遠い位置に移動します(この距離は算出可能)。 このアダプタは、カメラのフランジバックが短いときに、そのフランジバックの長さと、レンズとセンサ間のウィンドウやフィルタによって生じる焦点移動の両方を補正するのに十分な距離を付加するものでなければなりません。
調整機能付きCマウントアダプタ
パッシブ冷却方式のカメラKiraluxおよびQuantaluxは、SM1内ネジ付きカメラ、固定リングで固定されたウィンドウまたはフィルタ(センサの覆い)、および調整機能付きCマウントアダプタから構成されています。
調整機能付きCマウントアダプタの利点は、ウィンドウまたはフィルタと固定リングが取り付けられている時に、レンズとカメラ間の距離を1.8 mmの範囲で調整できることです。調整可能なことで、カメラのセンサ面とレンズの焦点面のミスアライメントによる様々な影響を補正することができます。それらの影響には、温度変化による材料の膨張や収縮、累積公差による位置誤差、異なる厚さや屈折率のウィンドウまたはフィルタに交換したことに伴う焦点シフトなどが含まれます。
無限遠にある物体の鮮明な像を得るためには、カメラのアダプタの調整が必要な場合があります。物体が無限遠にある場合には入射光は平行光であり、レンズのフランジバックは焦点の位置で決定されます。レンズやカメラの実際のフランジバックが意図したフランジバックと一致していない場合があり、無限遠の物体が焦点を結ぶ面がセンサ面からシフトし、そのため像がぼやけてしまうことがあります。
レンズの焦点調整をしても無限遠の物体の鮮明な像が得られない場合には、カメラのアダプタで調整してみてください。アダプタで調整することで公差や環境によるシフトが補正され、像の焦点を合わせることができます。
最終更新日:2020年8月2日
フランジバックがカメラのフランジとセンサ間の距離よりも短くなり得る理由は
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図9:屈折率の違い(θm vs. θo )により光線が屈折するため、光線の光軸に対する角度は空気中よりも媒質内で浅くなります(nm vs. no )。媒質内でdの距離を伝搬したとき、光線は hm しか光軸に近くなりません。そのため、光線はfの位置よりもΔfだけ遠い位置で光軸と交差します。
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図8:空気中を通る光線は、f.位置で光軸と交差します。光線は距離dを伝搬すると、hoだけ光軸に近くなります。空気の屈折率はno です。
| Example of Calculating Focal Shift | |||
|---|---|---|---|
| Known Information | |||
| C-Mount FFD | f | 17.526 mm | |
| Total Glass Thickness | d | ~1.6 mm | |
| Refractive Index of Air | no | 1 | |
| Refractive Index of Glass | nm | 1.5 | |
| Lens f-Number | f / N | f / 1.4 | |
| Parameter to Calculate | Exact Equations | Paraxial Approximation | |
| θo | 20° | ||
| ho | 0.57 mm | --- | |
| θm | 13° | --- | |
| hm | 0.37 mm | --- | |
| Δf | 0.57 mm | 0.53 mm | |
| f + Δf | 18.1 mm | 18.1 mm | |
| Equations for Calculating the Focal Shift (Δf ) | ||
|---|---|---|
| Angle of Ray in Air, from Lens f-Number ( f / N ) |  | |
| Change in Distance to Axis, Travelling through Air (Figure 8) |  | |
| Angle of Ray to Axis, in the Medium (Figure 9) |  | |
| Change in Distance to Axis, Travelling through Optic (Figure 9) |  | |
| Focal Shift Caused by Refraction through Medium (Figure 9) | Exact Calculation |  |
| Paraxial Approximation |  | |
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図11:公差や温度の影響により、レンズとカメラのフランジバックが異なることがあります。レンズのフランジバックの方が短い場合には、無限遠の物体の像は焦点調整範囲外になります。このシステムでは焦点を合わせられないため、像はぼやけます。
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図10:カメラとレンズのフランジバックが同じときは、カメラのセンサ面とレンズの焦点面は完全に一致しています。無限遠の物体の鮮明な像は、システムの焦点調整範囲の一端で得られます。
カメラとレンズのフランジバック(FFD)を決めるときは、レンズとカメラのセンサ面の間にあるのは空気のみであることを仮定しています。レンズとカメラのセンサの間にウィンドウまたはフィルタ、あるいはその両方が挿入されている場合は、カメラのフランジとセンサ面の間の距離を仕様で指定されたフランジバックよりも長くする必要があるかもしれません。ウィンドウやフィルタにより光路が屈折して焦点面がより遠い位置にシフトするため、フランジバックと同じ距離では短すぎる場合があります。
レンズとカメラセンサの間の光学素子を変更するなら、焦点面のシフト量を計算し、アライメントを保つためにレンズとカメラ間の距離を調整する必要があるかどうか判断してください。焦点の合った像を得るには、適切なアライメントは必要です。理由は、光学素子を変更することで収差やその他の影響が現れ、画像品質が許容できないレベルに低下することがあるためです。
屈折による焦点移動
光が固体媒質を通るときの光路は直線です(図8)。光が焦点に集光していく過程で、光線の光軸に対する角度
平行平面を有する屈折率の高い
光学素子を通るときの光線は、同じ距離だけ空気を通る光線に比べて、光軸に向かう速さは遅くなります。光学素子から出た後の光線の光軸に対する角度は、また光学素子を通過していないときの角度θoになります。しかし、光学素子から出る光線の位置は、光学素子を通らない場合には決して通ることのない、光軸からより遠く離れた位置になります。光学素子によって屈折された光線は光軸からより遠くなるため、光軸と交差する位置は光学素子を通らない光線よりもΔfだけ先にシフトします。光学素子の厚さが増すと、2つの光線の間は広がり、Δfは増大します。
無限遠およびそれを超えた調整
カメラシステムでは、多くのアプリケーションにおいて、無限遠の物体の高品質な像を得ることが要求されます。これらの物体からの光線は平行光で、近い物体からの光線よりもよりレンズに近い位置で焦点を結びます(図10)。カメラとレンズのフランジバックは、無限遠の位置にある物体からの光線の焦点が、カメラのセンサ面と一致するように決められています。レンズに焦点の調整範囲があるときには、その範囲の一端は無限遠の物体に、もう一端はそれよりも近い物体に焦点が合うように調整されています。
温度変化や累積公差などの影響により、レンズやカメラのフランジバックが仕様を満たさない場合があります。レンズの実際のフランジバックがカメラのフランジバックよりも短いときには、カメラのシステムは無限遠の物体の鮮明な像を得ることはできません(図11)。このオフセットは、レンズとカメラセンサの間にある光学素子を取り外したときも生じることがあります。
これを補正するために、レンズによっては焦点を結ぶ物体の位置を、無限遠を「超えて」設定できるようにしています。これは物理的な距離を意味しているわけではなく、単にレンズの焦点面をより遠くまで移動できるようにしているだけです。当社のKiralux™とQuantalux®カメラに付属する調整機能付きCマウントアダプタは、必要に応じて距離を調整できるようになっています。
レンズのフランジバックがカメラのフランジバックよりも長い場合には、無限遠の物体の像はシステムの焦点調整範囲内にありますが、本来は焦点調整範囲内にあるべき近い物体がその範囲外になります。この状況は、レンズとカメラセンサの間に光学素子を挿入することで生じる場合があります。無限遠の物体のイメージングが可能であるならば、この状況はしばしば許容されることがあります。
カメラの設計例
ハーメチックシールされたTE冷却型のCマウントQuantaluxカメラには、フランジ面とセンサ面の間に18.1 mmの固定された距離があります。しかし、Cマウントカメラシステムのフランジバック(f )は17.526 mmです。フランジバックよりも長い距離が必要であることは、ハーメチックカバーにはんだ付けされているウィンドウとセンサを覆うガラスによる焦点移動を考慮すると明白です。図9の下の表に記載されている結果は、厳密な式でも近軸近似の式でも、必要な全体の距離として18.1 mmという値が得られることを示しています。
最終更新日:2020年7月31日
About Thorlabs Scientific Imaging
Thorlabs Scientific Imaging (TSI) is a multi-disciplinary team dedicated to solving the most challenging imaging problems. We design and manufacture low-noise, high performance scientific cameras, interface devices, and software at our facility in Austin, Texas.
A Message from TSI's General Manager
As a researcher, you are accustomed to solving difficult problems but may be frustrated by the inadequacy of the available instrumentation and tools. The product development team at Thorlabs Scientific Imaging is continually looking for new challenges to push the boundaries of Scientific Cameras using various sensor technologies. We welcome your input in order to leverage our team of senior research and development engineers to help meet your advanced imaging needs.
Thorlabs' purpose is to support advances in research through our product offerings. Your input will help us steer the direction of our scientific camera product line to support these advances. If you have a challenging application that requires a more advanced scientific camera than is currently available, I would be excited to hear from you.
Sincerely,
Jason Mills
General Manager
Thorlabs Scientific Imaging
当社ではZelux™、Kiralux®、Quantalux®ならびにサイエンティフィックCCDの4つのシリーズのサイエンティフィックカメラをご提供しております。Zeluxカメラは汎用的なイメージング向けで、設置面積が小さいながら高いイメージング性能を発揮します。Kiraluxカメラにはモノクロ、カラー、近赤外(NIR)強化型または偏光検出型のCMOSセンサーが搭載されています。コンパクトなパッシブ放熱型の筐体に納められているタイプのほか、カメラCC505MUのようにハーメチックシールされた熱電(TE)冷却型の筐体に納められたタイプもございます。偏光検出型Kiraluxカメラにはマイクロ偏光子アレイが組み込まれており、ThorCam™ソフトウェアパッケージを使用すると、直線偏光度、方位角、およびピクセルレベルでの強度を表す画像を取得することができます。QuantaluxモノクロsCMOSカメラは、低光量でも使用できるように広いダイナミックレンジと低い読み出しノイズという特徴を備えています。パッシブ冷却方式のコンパクトな筐体、またはハーメチックシールされたTE冷却素子付き筐体でご用意しています。当社のサイエンティフィックCCDカメラには、UV、可視、近赤外の各波長域用に最適化されたモデル、高フレームレートのカメラ、TE冷却素子付きまたは非冷却式の筐体、センサーフェイスプレートの無いモデルなど、様々な特徴を備えたモデルがございます。下の表では当社のカメラのラインナップの概要がご覧いただけます。
| Compact Scientific Cameras | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Camera Type | Zelux™ CMOS | Kiralux® CMOS | Quantalux® sCMOS | ||||
| 1.6 MP | 1.3 MP | 2.3 MP | 5 MP | 8.9 MP | 12.3 MP | 2.1 MP | |
| Item # | Monochrome: CS165MUa Color: CS165CUa | Mono.: CS135MU Color: CS135CU NIR-Enhanced Mono.: CS135MUN | Mono.: CS235MU Color: CS235CU | Mono., Passive Cooling: CS505MU Mono., Active Cooling: CC505MU Color: CS505CU Polarization: CS505MUP | Mono., Passive Cooling: CS895MU Mono., Active Cooling: CC895MU Color: CS895CU | Mono., Passive Cooling: CS126MU Mono., Active Cooling: CC126MU Color: CS126CU | Monochrome, Passive Cooling: CS2100M-USB Active Cooling: CC215MU |
| Product Photos (Click to Enlarge) |  |  |  | ||||
| Electronic Shutter | Global Shutter | Global Shutter | Rolling Shutterb | ||||
| Sensor Type | CMOS | CMOS | sCMOS | ||||
| Number of Pixels | 1440 x 1080 (H x V) | 1280 x 1024 (H x V) | 1920 x 1200 (H x V) | 2448 x 2048 (H x V) | 4096 x 2160 (H x V) | 4096 x 3000 (H x V) | 1920 x 1080 (H x V) |
| Pixel Size | 3.45 µm x 3.45 µm | 4.8 µm x 4.8 µm | 5.86 µm x 5.86 µm | 3.45 µm x 3.45 µm | 5.04 µm x 5.04 µm | ||
| Optical Format | 1/2.9" (6.2 mm Diag.) | 1/2" (7.76 mm Diag.) | 1/1.2" (13.4 mm Diag.) | 2/3" (11 mm Diag.) | 1" (16 mm Diag.) | 1.1" (17.5 mm Diag.) | 2/3" (11 mm Diag.) |
| Peak Quantum Efficiency (Click for Plot) | Monochrome: 69% at 575 nm Color: Click for Plot | Monochrome: 59% at 550 nm Color: Click for Plot NIR: 60% at 600 nm | Monochrome: 78% at 500 nm Color: Click for Plot | Monochrome & Polarization: 72% (525 to 580 nm) Color: Click for Plot | Monochrome: 72% (525 to 580 nm) Color: Click for Plot | Monochrome: 72% (525 to 580 nm) Color: Click for Plot | Monochrome: 61% (at 600 nm) |
| Max Frame Rate (Full Sensor) | 34.8 fps | 165.5 fps | 39.7 fps | 35 fps (CC505MU), 53.2 fps (CS505xx) | 20.8 fps (CC895MU), 30.15 fps (CS895xx) | 15.1 fps (CC126MU), 21.7 fps fps (CS126xx) | 50 fps |
| Read Noise | < 4.0 e- RMS | < 7.0 e- RMS | < 7.0 e- RMS | < 2.5 e- RMS | < 1 e- Median RMS; < 1.5 e- RMS | ||
| Digital Output | 10 Bit (Max) | 10 Bit (Max) | 12 Bit (Max) | 16 Bit (Max) | |||
| PC Interface | USB 3.0 | ||||||
| Available Fanless Cooling | N/A | N/A | N/A | 15 °C to 20 °C Below Ambient Temperature (CCxxxMU Cameras Only) | |||
| Housing Size (Click for Details) | 0.59" x 1.72" x 1.86" (15.0 x 43.7 x 47.2 mm3) | Passively Cooled CMOS Camera TE-Cooled CMOS Camera | Passively Cooled sCMOS Camera TE-Cooled sCMOS Camera | ||||
| Typical Applications | Mono. & Color: Brightfield Microscopy, General Purpose Imaging, Machine Vision, Material Sciences, Materials Inspection, Monitoring, Transmitted Light Spectroscopy, UAV, Drone, & Handheld Imaging Mono. Only: Multispectral Imaging, Semiconductor Inspection Color Only: Histopathology | Mono., Color, & NIR: Brightfield Microscopy, Ca++ Ion Imaging, Electrophysiology/Brain Slice Imaging, Flow Cytometry, Fluorescence Microscopy, General Purpose Imaging, Immunohistochemistry (IHC), Laser Speckle Imaging, Machine Vision, Material Sciences, Materials Inspection, Vascular Imaging, Monitoring, Particle Tracking, Transmitted Light Spectroscopy, Vascular Imaging, VIS/NIR Imaging Mono. Only: Multispectral Imaging Semiconductor Inspection Color Only: Histopathology NIR Only: Ophthalmology/Retinal Imaging | Mono. & Color: Autofluorescence, Brightfield Microscopy, Electrophysiology/Brain Slice Imaging, Fluorescence Microscopy, Immunohistochemistry (IHC), Machine Vision, Material Sciences, Materials Inspection, Monitoring, Quantitative Phase-Contrast Microscopy, Transmitted Light Microscopy Mono. Only: Multispectral Imaging Semiconductor Inspection Color Only: Histopathology | Mono. & Color: Autofluorescence, Brightfield Microscopy, Electrophysiology/Brain Slice Imaging, Fluorescence Microscopy, Immunohistochemistry (IHC), Machine Vision, Material Sciences, Materials Inspection, Monitoring, Quantitative Phase-Contrast Microscopy, Transmitted Light Microscopy Mono. Only: Multispectral Imaging, Semiconductor Inspection Color Only: Histopathology Polarization Only: Inspection, Surface Reflection Reduction, Transparent Material Detection | Mono. & Color: Autofluorescence, Brightfield Microscopy, Electrophysiology/Brain Slice Imaging, Fluorescence Microscopy, Immunohistochemistry (IHC), Machine Vision, Material Science, Materials Inspection, Monitoring, Quantitative Phase-Contrast Microscopy, Transmitted Light Microscopy Mono. Only: Multispectral Imaging, Ophthalmology/Retinal Imaging, Semiconductor Inspection Color Only: Histopathology CS126xx and CC126MU Only: Whole-Slide Microscopy | Passive & Active Cooling: Autofluorescence, Brightfield Microscopy, Fluorescence Microscopy, Immunohistochemistry (IHC), Material Sciences, Materials Inspection, Monitoring, Quantitative Phase-Contrast Microscopy, Quantum Dots, Semiconductor Inspection, Transmitted Light Microscopy, Whole-Slide Microscopy Active Cooling Only: Electrophysiology/Brain Slice Imaging, Multispectral Imaging | |
| Scientific CCD Cameras | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| Camera Type | Fast Frame Rate VGA CCD | 1.4 MP CCD | 8 MP CCD | ||
| Item # Prefix | Monochrome: 340M | UV-Enhanced Monochrome: 340UV | Monochrome: 1501M Color: 1501C | Monochrome: 8051M Color: 8051C | Monochrome, No Sensor Face Plate: S805MU |
| Product Photo (Click to Enlarge) |  |  | |  | |
| Electronic Shutter | Global Shutter | ||||
| Sensor Type | CCD | ||||
| Number of Pixels | 640 x 480 (H x V) | 1392 x 1040 (H x V) | 3296 x 2472 (H x V) | ||
| Pixel Size | 7.4 µm x 7.4 µm | 6.45 µm x 6.45 µm | 5.5 µm x 5.5 µm | ||
| Optical Format | 1/3" (5.92 mm Diagonal) | 2/3" (11 mm Diagonal) | 4/3" (22 mm Diagonal) | ||
| Peak QE (Click for Plot) | 55% at 500 nm | 10% at 485 nm | Monochrome: 60% at 500 nm Color: Click for Plot | Monochrome: 51% at 460 nm Color: Click for Plot | 51% at 460 nm |
| Max Frame Rate (Full Sensor) | 200.7 fps (at 40 MHz Dual-Tap Readout) | 23 fps (at 40 MHz Single-Tap Readout) | 17.1 fps (at 40 MHz Quad-Tap Readout)b | 17.1 fps (at 40 MHz Quad-Tap Readout) | |
| Read Noise | < 15 e- at 20 MHz | < 7 e- at 20 MHz (Standard Models) < 6 e- at 20 MHz (-TE Models) | < 10 e- at 20 MHz | ||
| Digital Output (Max) | 14 Bitc | 14 Bit | 14 Bitc | 14 Bit | |
| Available Fanless Cooling | Passive Thermal Management | -20 °C at 20 °C Ambient Temperature | -10 °C at 20 °C Ambient | Passive Thermal Management | |
| Available PC Interfaces | USB 3.0 | ||||
| Housing Dimensions (Click for Details) | Non-Cooled Scientific CCD Camera | Cooled Scientific CCD Camera Non-Cooled Scientific CCD Camera | No Face Plate Scientific CCD Camera | ||
| Typical Applications | Mono. & UV Enhanced: Brightfield Microscopy, Ca++ Ion Imaging, Electron Microscopy (TEM/SEM), Fluorescence Microscopy, Immunohistochemistry (IHC), Material Sciences, Particle Tracking, SEM/EBSD, Transmitted Light Microscopy Monochrome Only: Flow Cytometry UV Enhanced Only: UV Inspection | Monochrome & Color: Brightfield Microscopy, Electron Microscopy (TEM/SEM), Flow Cytometry, Fluorescence Microscopy, Immunohistochemistry (IHC), Material Sciences, Quantum Dots, Transmitted Light Microscopy Monochrome Only: Autofluorescence, Laser Speckle Imaging, Ophthamology/Retinal Imaging, Quantitative Phase-Contrast Microscopy, SEM/EBSD, Vascular Imaging, VIS/NIR Imaging Color Only: Histopathology | Monochrome & Color: Brightfield Microscopy, Fluorescence Microscopy, Immunohistochemistry (IHC), Material Sciences, Materials Inspection, Monitoring, Transmitted Light Microscopy, Whole-Slide Microscopy Monochrome Only: Semiconductor Inspection Quantitative Phase-Contrast Microscopy Color Only: Histopathology | Monochrome: Beam Profiling & Characterization, Digital Holographic Microscopy, Fluorescence Microscopy, Immunohistochemistry (IHC), Interferometry, Material Sciences, Monitoring, Ptychography, Transmitted Light Microscopy, VCSEL Inspection | |
| Posted Comments: | |
Siddharth Joshi
(posted 2021-07-21 09:30:59.243) Hi, I wanted to know if there is any driver support for the MacOS (Darwin) operating systems. Are there any known python wrappers that support MacOs as base systems? Thanks YLohia
(posted 2021-07-21 03:16:39.0) Hello, thank you for contacting Thorlabs. We do not provide any driver support for MacOS systems at the moment. Please accept our apologies for the inconvenience. We will consider offering such support for future iterations of this product. Yanmei Cao
(posted 2019-05-10 06:09:10.88) Hi! I have two questions:
1. the pixel size is 3296 x 2472, then what is the exact area size it capture?
2. Sometimes the software shows no image saved and the pixel either X or Y is 0, no live. llamb
(posted 2019-05-13 02:08:21.0) Thank you for contacting Thorlabs. The active imaging area for this camera is 18.13 mm x 13.60 mm (Horizontal x Vertical), since each pixel is a 5.5 µm square size. I have reached out to you directly to troubleshoot further. artco .
(posted 2019-04-12 18:45:35.79) Dears. Thanks for your prompt action. I connected 8051M-USB Camera to a USB 3.0 port of my system pc and ThorCam finds it well. But SDK function - GetNumberofCameras() is returning 0.
Please let me know when can this happen. Thank you YLohia
(posted 2019-04-15 08:35:07.0) Hello, you have been in contact with us via email regarding this issue. We will continue to communicate through the same channel for support in this matter. mirtruth
(posted 2018-04-23 07:48:11.927) Dear ThorLabs,
What is the ECCN number for 8051M-USB ?
Is it EAR99 ?
Thank you! YLohia
(posted 2018-04-23 08:40:00.0) Hello, thank you for contacting Thorlabs. Yes, this camera is indeed EAR99. hsynvnvural
(posted 2017-09-25 13:13:45.43) What is the operating temperature range of 8051M-G? tfrisch
(posted 2017-11-14 02:23:11.0) Hello, thank you for contacting Thorlabs. On the cooler end, the limit will most often be condensation. Always operate in a non-condensing regime. I have heard of use as low as 5°C ambient. As for the warmer end, that is a more application dependent question. I will reach out to you directly to discuss in what ways performance could change and whether that would be within the tolerances of your application. jerry.tsai
(posted 2016-08-31 16:35:54.51) Dear
I am Jerry, I come from Taiwan, I buy your product Camera"8050M-USB". I want to use by sdk with c++, my computer is x64, I can build Success, but the program initial "tsi_sdk = get_tsi_sdk("tsi_sdk.dll")" can't work, it return
tsi_sdk=0x00000000, and I find the tsi_sdk.dll is x64 version. Can you Help me to Complete this program? Like give me the tsi_sdk.dll 32 version. Thank you so much!!!!! tfrisch
(posted 2016-09-07 11:55:26.0) Hello, thank you for contacting Thorlabs. I have contacted you directly about your application. bob.ke
(posted 2016-08-29 11:46:28.83) Dear Sir:
I come from Chroma ATE Inc.
I have some question for this camera:(8050M-GE)
Please provide
1.C++ Smaple Code
2.Initial Camera(How to allocate memory?)
Question:
1.How to get lossless 14 bit Image (tiff)? or raw data?
2.How to know the capture is finished? any callback function can used? tfrisch
(posted 2016-09-01 10:57:39.0) Hello, thank you for contacting Thorlabs. We will contact you directly about your application. kbanman
(posted 2015-09-16 16:53:50.597) It is unclear whether or not the 8050M-GE cameras support the GigE Vision interface, as trademarked by AIA (see visiononline.org)
> Thorlabs offers two interface options across our scientific camera product line: Gigabit Ethernet (GigE) and Camera Link.
Whether support is official or unofficial, it would be useful to know which version of the standard is implemented by the 8050M-GE. The GigE Vision interface spec is currently in 2.0, but 1.0 and 1.2 are referenced often as well.
Does the 8050M-GE implement the official GigE Vision specification?
Or is the support not official for whatever reason?
Is a certain subset of the spec implemented?
Regardless, which version should I reference? besembeson
(posted 2015-10-06 05:43:25.0) Response from Bweh at Thorlabs USA: Thank you for your inquiry. We apologize for any confusion. Our Gigabit Ethernet cameras are not compliant with the GigE vision specification in any way, therefore we make no claims as such. You can interface with our cameras through our SDK, which covers Gigabit Ethernet and Camera Link. |
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| Item Number | Sensor Type | Optical Format | Electronic Shutter | Pixel Size | Max Frame Rate | Read Noise | Digital Output | Cooling | Housing Dimensions |
|---|
ズーム用途例
- 蛍光顕微鏡
- 透過型顕微鏡
- ホールスライド(Whole-Slide)顕微鏡
- 広視野スライドイメージング
- 組織病理学
- 検査
- マルチスペクトルイメージング
- 免疫組織化学(IHC)
| Item #a,b | 8051M-USB | 8051C-USB |
|---|---|---|
| Sensor | Monochrome | Color |
| Number of Active Pixels | 3296 x 2472 (Horizontal x Vertical) | |
| Pixel Size | 5.5 µm x 5.5 µm | |
| Quantum Efficiency (Click for Graphs) | Monochromec | Colord |
| Number of Taps (Software Selectable) | Single, Dual, Quad | |
| Digital Output | 14 Bit | |
| Cooling | No | |
| Host PC Interfacee | USB 3.0 | |
| Built in Opticsf (Click for Graph) | IR Blocking Filter | |
- 小型の非冷却型パッケージ
- 露光時間< 1秒が要求される高光量レベルでの利用を推奨
- USB 3.0インターフェイス
当社の8メガピクセルサイエンティフィックカメラは、コンパクトな非冷却型のパッケージにモノクロまたはカラーセンサが入った製品です。これらのカメラは短い露光時間(1秒未満)が要求される高光量でのご利用に適しています。
取り付け用として、カメラの前端に標準的なCマウントネジが付いております。当社ではこのCマウントネジを様々なネジ規格(例えばØ25 mm～Ø25.4 mm(Ø1インチ)レンズチューブに使用されているSM1ネジなど)に変換するネジアダプタを取り揃えております。カメラ前面の4つの#4-40タップ穴を用いて、当社の 60 mmケージシステムへの取付けが可能です。また筐体の各側面には1/4"-20タップ穴が1つずつ計4つ付いており、Ø1インチ(Ø25.4 mm)ポストに取り付けることができます。このように様々な取付け方ができるため、当社のカメラは自作のイメージングシステムや市販の顕微鏡に組み込むのに適しています。
こちらのカメラに使用されているCCDセンサは、 製造元のOn Semiconductor社より2020年6月に製造を中止することが発表されています。当社ではこちらのカメラを2021年まで販売予定です。これらのセンサは現在も広く入手が可能ですが、新たな設計に使用されることは当社はお勧めいたしません。当社の小型sCMOSならびにCMOSカメラのラインナップをご覧になるか、用途に応じた製品について当社までお問い合わせください。
ズーム用途例
- ビームプロファイルやビーム特性の計測
- 干渉計
- VCSEL検査
- 定量位相顕微鏡
- タイコグラフィ
- デジタルホログラフィック顕微鏡
| Monochrome Item #a,b | S805MU1 | S805MU2 |
|---|---|---|
| Number of Active Pixels | 3296 x 2472 (Horizontal x Vertical) | |
| Pixel Size | 5.5 µm x 5.5 µm | |
| Quantum Efficiency (Click for Graph) | Monochromec | |
| Number of Taps (Software Selectable) | Single, Dual, Quad | |
| Digital Output | 14 Bit | |
| Cooling | No | |
| Host PC Interfaced | USB 3.0 | |
| Built in Opticse (Click for Graphs) | WW11050-C7 AR Coated Wedged Window (400- 700 nm) | WW11050-C13 AR Coated Wedged Window (700 - 1100 nm) |
- 小型の非冷却型パッケージ、センサーフェイスプレート無し
- 干渉縞に敏感な用途に推奨
- USB 3.0インターフェイスでご用意
サイエンティフィックCCDカメラS805MUは、8051M-USBからセンサーフェイスプレートを取り除き、近赤外域フィルタの代わりにウェッジウィンドウを取り付けたモデルです。このモデルは検査ほか、センサーフェイスプレートからの反射光によって生じる干渉縞に敏感な用途に適しています。各カメラのセンサの前にはARコーティング付きのウェッジウィンドウのみが付いています。カメラS805MU1には400～700 nm用にARコーティングされたウェッジウィンドウWW11050-C7が付いており、カメラS805MU2には700～1100 nm用にARコーティングされたウェッジウィンドウWW11050-C13が付いています。前端の光学素子部は分解しないでください。センサにダメージを与える場合があります。ウェッジウィンドウ以外の光学素子の取付けを必要とされる場合は、当社までお問い合わせください。
カメラの前面にはケージロッド用に#4-40タップ穴が開いており、当社の60 mmケージシステムに組み込むことができます。また筐体の各側面に1/4"-20タップ穴が1つずつ計4つ付いており、Ø1インチ(Ø25.4 mm)ポストに取り付けることができます。こちらのモデルにはCマウントネジは付いておりませんが、カスタムマウントを設計される場合のために、前端に1.375"-32ネジが付いています。
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センサーフェイスプレートを取り除いてウェッジウィンドウを取り付けたことで、エタロン効果による干渉縞が最小限に抑えられます。
こちらのカメラに使用されているCCDセンサは、 製造元のOn Semiconductor社より2020年6月に製造を中止することが発表されています。当社ではこちらのカメラを2021年まで販売予定です。これらのセンサは現在も広く入手が可能ですが、新たな設計に使用されることは当社はお勧めいたしません。当社の小型sCMOSならびにCMOSカメラのラインナップをご覧になるか、用途に応じた製品について当社までお問い合わせください。
ズーム用途例
- 蛍光顕微鏡法
- 透過型顕微鏡
- ホールスライド(Whole-Slide)顕微鏡
- 組織病理学
- 検査
- マルチスペクトルイメージング
- 免疫組織化学(IHC)
| Item #a,b | 8051M-USB-TE | 8051C-USB-TE |
|---|---|---|
| Sensor | Monochrome | Color |
| Number of Active Pixels | 3296 x 2472 (Horizontal x Vertical) | |
| Pixel Size | 5.5 µm x 5.5 µm | |
| Quantum Efficiency (Click for Graphs) | Monochromec | Colord |
| Number of Taps (Software Selectable) | Single, Dual, Quad | |
| Digital Output | 14 Bit | |
| Cooling | Sensor Cools to -10 °C at 20 °C Ambient Temperature | |
| Host PC Interfacee | USB 3.0 | |
| Built in Opticsf (Click for Graph) | IR Blocking Filter | |
- 2段TE冷却方式密閉型パッケージ
- 露出時間> 1秒が要求される低光量レベルでの利用を推奨
- USB 3.0インターフェイス
この8メガピクセルサイエンティフィックカメラでは、CCDを冷却するために2段のTE冷却素子が取り付けられた密閉型パッケージに、モノクロまたはカラーセンサが収められています。冷却ファンが無いため、振動による画像のぼけを抑制できます。カメラを冷却すると暗電流は減少しますが、暗電流の総量は露光時間に依存します。冷却タイプのカメラは、低光量で露光時間が1秒以上必要な用途にのみお勧めしています。カメラノイズの様々な発生源や、それらのカメラ選択（非冷却タイプまたは冷却タイプ)への影響などについては、「カメラノイズ」タブをご参照ください。
カメラには標準的なCマウントネジが付いております。当社ではこのCマウントネジを様々なネジ規格(例えばØ25 mm～Ø25.4 mm(Ø1インチ)レンズチューブに使用されているSM1ネジなど)に変換するネジアダプタを取り揃えております。カメラ前面の4つの#4-40タップ穴を用いて、当社の 60 mmケージシステムへの取付けが可能です。また筐体の各側面には1/4"-20タップ穴が1つずつ計4つ付いており、Ø1インチ(Ø25.4 mm)ポストに取り付けることができます。このように様々な取付け方ができるため、当社のカメラは自作のイメージングシステムや市販の顕微鏡に組み込むのに適しています。
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60 mmケージシステムに組み込まれた冷却タイプのカメラ
こちらのカメラに使用されているCCDセンサは、 製造元のOn Semiconductor社より2020年6月に製造を中止することが発表されています。当社ではこちらのカメラを2021年まで販売予定です。これらのセンサは現在も広く入手が可能ですが、新たな設計に使用されることは当社はお勧めいたしません。当社の小型sCMOSならびにCMOSカメラのラインナップをご覧になるか、用途に応じた製品について当社までお問い合わせください。
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TSI-IOBOB2によりArduinoと接続し、カスタムカメラシステムを構築。
サイエンティフィックCCDカメラやQuantalux™ sCMOSカメラの補助ポートにつなげると便利なアクセサリをご用意しました。外部からのトリガ入力やオシロスコープを使用したカメラのモニタ、またはほかのデバイスとカメラの同時制御の際にご使用になれます。
USB3.0カメラ用に、PCに接続する際のPCIe USB3.0カードと予備のケーブルもご用意しております。
補助I/Oケーブル(8050-CAB1)
8050-CAB1の長さは3 mで、当社のサイエンティフィックカメラ*の補助コネクタに接続することにより、外部からカメラのトリガ入力や出力信号のモニタができます。ケーブルの一端はカメラ接続用に12ピンコネクタ(オス)が付いており、もう一端には外部機器接続用に6ピンMini Dinコネクタ(オス)が付いています。このケーブルは、下記のブレイクアウトボードとの使用に適しています。ピンの配列については、「ピン配列」タブをご覧ください。
ブレイクアウトボード(TSI-IOBOB)
TSI-IOBOBは、当社のサイエンティフィックCCDカメラの補助ポートに接続したケーブルの6ピンMini Dinコネクタを5つのSMAコネクタに分岐します。それぞれのSMAコネクタにSMAケーブルをつなげて、カメラのトリガ入力を供給する機器や、カメラの状態をモニタする機器を接続することができます。ピンの配置については、「ピン配列」タブをご覧ください。
ブレイクアウトボード/Arduino用(TSI-IOBOB2)
TSI-IOBOB2は、TSI-IOBOBと同様にカメラ信号を分岐します。加えてArduino Uno Rev. 3のフォームファクタをサポートするArduinoボードに取り付けると、シールドとして機能します。カメラの入出力信号は5 V TTLですが、TSI-IOBOB2は双方向ロジックレベルコンバータにより5 Vまたは3.3 Vロジックで動作するArduinoボードに対応します。サイエンティフィックカメラ制御用のサンプルプログラムがソフトウェアのページからダウンロードいただけます。またマニュアル(下の赤いアイコンをクリック)にも記載されています。Arduinoの詳細、またはArduinoボードについてはwww.arduino.ccをご覧ください。
右は、カメライメージングシステムに組み込まれたTSI-IOBOB2ならびにArduinoボードの構成図です。カメラはケーブル8050-CAB1(別売り)によりブレイクアウトボードに接続しています。シールドのピンを利用して信号を送ることにより、光源、シャッタならびにモーションコントロールデバイスなどの周辺機器を同時制御することも可能です。制御プログラムをArduinoボードに書き込んだ後、ホストPCからUSB接続を取り外せば、スタンドアローンのシステム制御が可能なプラットフォームとなります。またUSBを接続したままにすればArduinoとPCの双方向通信が可能となります。TSI-IOBOB2は68.6 mm x 53.3 mmと小さいので、コンパクトなシステムが実現します。
USB3.0カメラ用アクセサリ(USB3-MBA-118ならびにUSB3-PCIE)
当社ではカメラをPCに接続するUSB3.0 A-Micro Bケーブルもご用意しております(なお、USB3.0カメラにはケーブルが各1本付属しています)。ケーブルの長さは3 mです。Micro Bのコネクタの両側にはカメラのタップ穴に対応するネジが付いており、USBケーブルをカメラの筐体に固定可能です。
USB 3.0用PCIeカードはIntel USB3.0コントローラ内蔵のUSB3.0コネクタを装備していないPC向けにご用意しております。比較的新しいPCにはUSB3.0ポートが複数付いているため、USB 3.0用PCIeカードはUSB3.0カメラには付属していません。カードにはA型USB3.0ポートが2つ付いております。
*8050-CAB1は、当社の旧製品1500Mシリーズカメラには対応しません。
8 MP CCDサイエンティフィックカメラ
