sCMOSカメラシリーズ

• 低い読み出しノイズ
• 高い量子効率
  
• 高速なフレームレート
• 広いダイナミックレンジ

• 多画素・広視野での撮影
• ROIによる高速読み出し
• 外部トリガや周辺機器との同期

微弱光から高速現象までカバーする幅広いラインアップ

Andorは、高解像度、高速撮影、深冷却、紫外感度、EUV・軟X線直接検出など、異なる測定目的に対応したsCMOSカメラを展開しています。

高解像度撮影には24.5 MPセンサーを搭載したCB2 High Res、高速現象にはグローバルシャッターを採用したCB2 High Speed、微弱光・長時間露光には真空冷却対応のMarana、EUV・軟X線の直接検出にはMarana-Xなど、測定条件に応じて選択できます。

高感度・低ノイズを支える冷却技術

科学計測用カメラでは、読み出しノイズだけでなく、センサー内部で発生する暗電流も検出限界に影響します。特に微弱光を長時間露光する場合は、露光時間が長くなるほど暗電流によるノイズが蓄積するため、センサー冷却が重要になります。

Maranaシリーズでは、真空冷却によってセンサーを－45℃まで冷却し、暗電流を抑えながら微弱信号を取得できます。CB2シリーズも、空冷に加えて液体冷却に対応し、長時間露光や低光量条件での測定をサポートします。

高速撮影と高い時間分解能

sCMOSの並列読み出し技術を活かし、フルフレームでの高速撮影に加えて、ROIを設定することでさらに高いフレームレートを得られます。

CB2 High Speedは、速度を重視する測定向けに設計され、グローバルシャッターによって画面全体を同じタイミングで露光できます。移動体、流体、振動、波面、高速反応など、撮影領域内の時間差を抑えたい測定に適しています。

ZL41 Waveでは、イメージングに加えて高速分光モードを備え、モデルによってはPIVに適したグローバルシャッターや高速な連続スペクトル取得に対応します。

可視光からUV、EUV・軟X線まで対応

AndorのsCMOSラインアップは、可視・近赤外域だけでなく、紫外、EUV、軟X線にも対応しています。

CB2 UVは200～400 nmの紫外域に最適化され、UVイメージングや紫外分光に対応します。Marana-Xは、コーティングを施していない背面照射型センサーを採用し、EUVから軟X線領域を直接検出するために設計されています。

研究設備や装置へ組み込みやすい接続性

測定システムを構築する際は、センサー性能だけでなく、データ転送速度や制御環境も重要です。

AndorのsCMOSカメラは、USB 3.0、Camera Link、CoaXPress、10GigEなど、モデルに応じたインターフェースを用意しています。ZL41 WaveはWindows、Linux、LabVIEW、MATLAB、Pythonのほか、ASCOM、EPICS、Tangoなどの環境にも対応しており、研究室の計測システムから天文台、大型研究施設まで幅広い環境へ組み込めます。

1．使用波長と量子効率

量子効率（QE）は、センサーへ入射した光子のうち、どの程度を電子信号へ変換できるかを示す指標です。量子効率が高いほど、同じ入射光量からより多くの信号を得られます。
ただし、仕様表に記載された最大量子効率だけでは判断できません。量子効率は波長によって変化するため、実際に使用する波長におけるQE曲線と、カメラウィンドウの透過特性を確認する必要があります。

UV、可視光、近赤外、EUV、軟X線では、適したセンサー構造やカメラウィンドウが異なります。波長域が特殊な場合は、最初に対応モデルを絞り込むことが重要です。

2．読み出しノイズ

読み出しノイズは、センサーに蓄積された信号を読み出す際に発生するノイズです。入射光量が少ないほど、読み出しノイズがS/N比に与える影響が大きくなります。
特に短時間露光や微弱光の高速撮影では、読み出しノイズの低いモードが有効です。一方、読み出し速度やシャッターモードを変更すると、読み出しノイズが変化する場合があります。
「最小読み出しノイズ」だけを見るのではなく、実際に使用するフレームレート、ビット深度、シャッターモードでの値を確認してください。

3．冷却温度・暗電流・露光時間

暗電流は、光が入射していない状態でもセンサー内部で発生する電子です。露光時間が長くなるほど暗電流が蓄積し、微弱信号の検出を妨げます。

短時間露光では読み出しノイズが重要になりますが、数秒から数分以上の露光では、冷却温度と暗電流の影響が大きくなります。天体観測、微弱発光、化学発光、長時間分光などでは、深冷却モデルが有効です。

4．画素サイズとセンサーサイズ

画素サイズは、空間分解能と感度のバランスに関係します。
小さい画素は、像を細かくサンプリングしやすく、高解像度撮影や低倍率光学系に適しています。一方、大きい画素は1画素あたりの受光面積が大きく、同じ照度であれば、より多くの光子を集めやすくなります。
また、センサーサイズが大きいほど、一度に撮影できる視野を広げられます。ただし、光学系のイメージサークルが不足すると、センサー周辺部まで有効に使用できません。
画素サイズとセンサーサイズは、対物レンズの倍率、NA、レンズの焦点距離、分光器の像倍率などと合わせて選定する必要があります。

5．フレームレートとROI

高速現象を撮影する場合は、フルフレーム時の最大フレームレートを確認します。

ただし、実際のフレームレートは、使用する解像度、ビット深度、シャッターモード、インターフェース、露光時間によって変化します。画面全体が不要な場合は、ROIで読み出し領域を限定することで、さらに高速化できる場合があります。

必要な撮影時間とデータ量も含め、PC、ストレージ、フレームグラバーまで含めた構成を検討することが重要です。

6．ローリングシャッターとグローバルシャッター

ローリングシャッターは、センサーの行ごとに露光の開始と終了時刻がずれる方式です。低ノイズ、高感度、高速読み出しを得やすく、動きの少ない対象や一般的な科学計測に適しています。

グローバルシャッターは、すべての画素をほぼ同じタイミングで露光します。移動体、流体、振動、PIV、パルス光源との同期など、画面内の時間関係を正確に保ちたい測定に適しています。

グローバルシャッターは常に優れているわけではなく、モデルによっては読み出しノイズやフレームレートとのトレードオフがあります。測定対象の動きと必要な同期精度から選択します。

7．ダイナミックレンジとデータ転送

ダイナミックレンジは、飽和せずに測定できる最大信号と、ノイズに埋もれず検出できる最小信号の幅を表します。

明るい領域と暗い領域が同一画面内に存在する測定や、光量変化の大きい現象では、ウェル容量、読み出しノイズ、A/Dビット深度、HDRモードを確認します。

また、高解像度・高フレームレートで撮影すると、短時間でも大容量のデータが発生します。USB 3.0、Camera Link、CoaXPress、10GigEなどの接続方式と、PC側の処理能力、保存速度を含めて選定してください。