光関連装置と部品、研究開発のための装置と部品の販売

超高速インテンシファイアCCDカメラ　Stanford Computer Optics

Stanford Computer Optics

超高速インテンシファイアCCDカメラ

世界で最も先進的で汎用性の高いICCDカメラが含まれており、近年では、超高速イメージング技術の限界を押し広げています。

超高速カメラ　 4 Picos

Ultra high speed camera 4 Picos
⦿ ゲートタイム200ピコ秒の超高速シャッターシステム。
⦿ ピコ秒の長方形、90%のフラットトップ幅を実現
⦿ ダイナミックレンジ拡張システムにより、最大32ビットのダイナミックレンジを実現
⦿ 10ps以下の極めて低い内部システムジッター
⦿ 高解像度CCD 1360×1024画素（オプション)
⦿ 標準解像度CCD 780×580画素（標準)
⦿ 最高の多重露光繰り返し率
⦿ カメラリンクまたはUSB 2.0によるリモートコントロール
⦿ 蛍光体とCCDの間にf/0.8のカップリングレンズを採用。
⦿ 歪みのない画像を実現
⦿ シングルフォトン検出
⦿ 紫外光から近赤外光までの分光感度（光陰極の種類によっては一度に得られないこともあります)
⦿ 高速イメージングにおける複数のアプリケーション

◉ ゲートタイムは200psまで短縮
◉ 高解像度画像
◉ 優れた画像品質
◉ 最高の露光繰り返し率
◉ シングルフォトン検出
◉ 紫外から近赤外までの分光感度
◉ 軽量・コンパクト設計

カタログ　ダウンロード

応用　ダウンロード
High speed photography
Plasma expansion dynamics
3D gated viewing Laser radar
Fusion Reaction Diagnostic
Fluorescence lifetime (FLIM)

4 Picos ICCDカメラ-最速インテンシファイアCCDカメラ
超高速ゲートICCDカメラ
Stanford Computer Opitcsは30年にわたり世界最高レベルの高速ゲート付きICCD（Intensified CCD）カメラを開発・発展させてきた実績に基づき、4 Picos ICCDカメラ・ファミリーの導入により、ピコ秒単位の高速時間分解分光法およびイメージングの新たな基準を確立しました。
4 Picos ICCDカメラシリーズは、CCDセンサーとゲート式イメージインテンシファイアの技術を最大限に活用しています。4 Picos ICCDカメラシリーズは、CCDセンサーとゲート式イメージインテンシファイアの最高技術を結集し、高速撮像と1光子までの超高感度の優れた組み合わせを実現しています。高量子効率（QE）イメージインテンシファイアにより、最高3.3 MHzの光陰極ゲートレート（バースト）で、卓越した検出性能を実現しています。

超低ジッター，低挿入遅延のゲーティングエレクトロニクスとピコ秒スケールのオプティカルゲーティングにより，10ピコ秒までの優れたタイミング精度を実現し，4 Picos ICCDカメラシリーズの包括的なトリガーオプションと入出力インターフェースを通じて，複雑な実験の超高精度な同期を可能にします。

 

 

高速カメラ　 4 Quik E

High speed camera 4 Quik E
⦿ ゲートタイム1.2ナノ秒を実現する高速シャッターシステム
⦿ ダイナミックレンジ拡張システムにより、最大32ビットのダイナミックレンジを実現
⦿ 高解像度CCD 1360×1024画素（オプション)
⦿ 標準解像度CCD 780×580画素（標準)
⦿ 最高の多重露光繰り返し率
⦿ カメラリンクまたはUSB2.0リモートコントロール
⦿ 蛍光体とCCDセンサーの間にf/0.8カップリングレンズを採用し、歪みのない画像を実現
⦿ シングルフォトン検出
⦿ 紫外から近赤外までの分光感度（光陰極の種類によっては一度に得られない場合があります）

◉ ゲートタイムを1.2nsに短縮
◉ 高解像度画像
◉ 優れた画像品質
◉ 最高の露光繰り返し率
◉ シングルフォトン検出
◉ 紫外から近赤外までの分光感度
◉ 軽量・コンパクト設計

4 Quik E ICCDカメラ - 最速増感型CCDカメラ
超高速ゲート付きICCDカメラ
Stanford Computer Opitcsは、30年にわたり世界最高レベルの高速ゲート付きICCD（Intensified CCD）カメラを開発・販売してきました。

4 Quik E ICCDカメラシリーズは、CCDセンサーとゲート式イメージインテンシファイアの技術を最大限に活用しています。4 Quik E ICCDカメラシリーズは、CCDセンサーとゲーテッド・イメージ・インテンシファイアの技術の粋を集めたもので、高速撮像と単一光子までの超高感度の優れた組み合わせを実現しています。高量子効率（QE）イメージインテンシファイアの採用により、最大3.3 MHzの光電面ゲートレート（バースト）で優れた検出性能を実現しています。

超低ジッター、低挿入遅延のゲーティングエレクトロニクスとナノ秒スケールのオプティカルゲーティングにより、100ピコ秒までの優れたタイミング精度を実現し、4 Quik E ICCDカメラシリーズの豊富なトリガーオプションと入出力インターフェースにより、複雑な実験の超高精度な同期を可能にします。

超高速 ICCD カメラ: XXRapidFrame

High speed framing camera XXRapidFrame
⦿ 4、6、8個の独立した増感CCDチャネルを備えたマルチチャネルICCDカメラシステム
⦿ チャンネルは、4 Quik Eまたは4 Picos ICCDカメラ技術をベースにしています。
⦿ 最大8枚のフルフレーム解像度の画像を1秒間に最大1,000億フレームで超高速記録
⦿ 高解像度CCD 1360 x1020ピクセル
⦿ ミラーを使用したイメージスプリッターにより、VISからNIR（UVはオプション）までの分光感度を持つ広帯域のスペクトルを実現

XXRapidFrameは、高速なマルチチャンネルフレーミングカメラです。1つの光入力、ミラーベースのイメージスプリッター、最大8つの個別に制御可能な増感CCDチャンネルで構成されています。

◉ 最大8チャンネル
◉ 最大1,000億fps
◉ 高精度タイミング
◉ 200psまでのゲーティング
◉ UV強化システム
◉ 高解像度画像

高速多チャンネルフレーミングカメラ「XXRapidFrame」は、1つの光入力、画像スプリッターユニット、最大8つの個別制御可能な増感CCDチャンネルで構成されています。

超高速フレーミングカメラ
XXRapidFrameは、4 Quik E ICCDカメラまたは4 Picos ICCDカメラをベースに、それぞれ1.2nsと0.2nsという最短のゲーティングタイムを実現しています。マルチチャンネルフレーミングカメラは、最大8枚の画像を、10ps（4 Picosテクノロジー）および100ps（4 Quik Eテクノロジー）のインターフレーミング遅延で記録することができます。これにより、最大1,000億フレーム/秒のフレームレートで連続して画像を撮影することができます。

個別に制御可能なICCDカメラ
増強されたCCDチャンネルには、高解像度のイメージインテンシファイアとCCDセンサーが搭載されています。増強されたCCDチャンネルは、最新のエレクトロニクスによって完全に個別に遠隔制御することができます。

フレーミングカメラに最適な光学設計
独自の光学設計により、解像度、シェーディング、視差を犠牲にすることなく、最大8チャンネルの個別撮影が可能です。ミラーを使用したイメージスプリッター設計により、一定の強度分割を実現しています。このアプローチにより、紫外から近赤外までのスペクトル領域の測定が可能となり、利用可能な光電面の全スペクトル感度での測定が可能となります。XXRapidFrameは、標準で380nmから1300nmまでの分光感度を備えており、UV強化イメージスプリッターによって200nmまで拡張することができます。

超高速イメージング
超高速シャッタースピードと、最小10ps（4 Picosテクノロジー）および100ps（4 Quik Eテクノロジー）のインターフレーミングディレイにより、稲妻の出現などの超高速現象の撮影が可能です。このように、マルチチャンネルフレーミングカメラXXRapidFrameは、あらゆる分野の科学者や技術者に、超高速イメージングにおける究極のパフォーマンスを提供します。

XXRapidFrameに関する詳細情報
高速シャッターシステムの詳細については、テクノロジーセクションをご覧ください。フレーミングカメラXXRapidFrameの詳細については、XXRapidFrameのパンフレットをご覧いただくか、お問い合わせください。

イメージ インテンシファイア モジュール　Quantum Leap

Image Intensifier Module Quantum Leap
⦿ 独立したイメージインテンシファイアモジュール
⦿ CマウントまたはFマウントアダプタを使用して、あらゆる検出器システムに取り付け可能
⦿ 歪みのないカップリングレンズ付き
⦿ 12V電源のみ必要
⦿ 高速シャッターシステムを備えたノンゲートバージョンとゲートバージョン
⦿ 1.2ナノ秒または200ピコ秒の最小ゲートタイム
⦿ 最大10MHzの多重露光繰り返しレート
⦿ 紫外から近赤外までの分光感度（光陰極の種類によっては一度に得られないこともあります)

イメージインテンシファイア モジュール ファミリー Quantum Leap
本格的なイメージ インテンシファイアにアップグレード可能
◉ コンパクトなデザイン
◉ ノンゲートまたはゲート可能
◉ ゲートタイムを1.2nsまたは0.2nsに短縮
◉ 優れたフォトニックゲイン
◉ 高い多重露光繰り返し率
◉ 紫外から近赤外までの分光感度
◉ 必要な電力は12V（0.3A）のみ

Quantum Leapは、既存のセットアップを本格的な増感イメージングシステムにアップグレードする、スタンドアローンのイメージインテンシファイアモジュールです。Quantum Leapには、ノンゲートタイプとゲートタイプがあり、ゲートタイプのQuantum Leapは最小ゲートタイムが1.2nsまたは200psとなっています。すべてのQuantum Leapモデルのコンパクトなデザインは、動作に必要なすべてのものを収納しています。必要なのは12Vの電源と、ゲート式の場合はRS232の接続のみです。

コンパクトなイメージインテンシファイアモジュール
すべてのQuantum Leapモデルは、そのコンパクトなデザインにより、Cマウントカメラ付きのあらゆる検出器に素早く取り付けることができます。そのコンパクトなデザインと直感的な操作性により、Quantum Leapは多くの科学分野で、また最先端の科学的アプリケーションに使用されています。

タイム/ゲインモジュールによる最高の柔軟性
ゲート可能なQuantum Leapは、標準で外部ゲーティングを可能にしています。そのため、外部ゲーティングコネクタに低いTTL信号が印加されると、イメージインテンシファイアはオープンになります。Time/Gateモジュールは、Quantum Leapへのデジタルアクセスを提供し、遅延時間とゲーティング時間のリモート設定を可能にします。

イメージインテンシファイア技術の詳細については、技術セクションをご覧ください。Quantum Leapファミリーについての詳しい情報は、お問い合わせいただくか、Quantum Leapのデータシートをご覧ください。

ソフトウェア　4 Spec E

4 Spec Eソフトウェアスイートは、カメラコントロール、ライブモニター、イメージエディター、分光分析の4つの機能モジュールを備えたオールインワンソリューションとして機能します。

そのため、ICCDカメラの操作、データ収集、分析、ハンドリングに最適なツールとなっています。より詳細な情報については、技術説明書、データシートをご覧いただくか、お問い合わせください。

Spectroscopy software suite 4 Spec E
ソフトウェアパッケージ「4 Spec E」は、超高速ICCDカメラシステムの運用に必要なすべての機能を備えています。
◉ 完全なリモートカメラコントロール
◉ ライブモニター
◉ 画像編集機能
　　　⦿ バックグラウンド補正
　　　⦿ フラットフィールド補正
　　　⦿ 画像処理（ROI、ビニング、回転
　　　⦿ 2枚の画像を使った数式処理
　　　⦿ Spectroscopyモジュールによる
◉ 分光モジュール
　　　⦿ 曲線のキャリブレーション
　　　⦿ 複数の曲線に対する数学的操作
　　　⦿ ピーク識別とピーク積分
　　　⦿ オーバーレイ・プロットとムービーによるデータ表示

Stanford Computer OpticsのICCDカメラは、オールインワンのヘッドデザインと、搭載されたCPUやRISCプロセッサによって、完全に自律的に動作します。しかし、最先端のICCDデザインの恩恵を最大限に享受していただくために、「4 Spec E」というソフトウェアを提供しています。このソフトウェアは、フルリモートのカメラコントロール、ライブモニター、イメージエディター、分光分析の4つの機能モジュールで構成されています。4 Spec Eソフトウェアは、高速ICCDカメラの操作とデータ解析のための総合的なツールとなります。

カメラコントロール
リモートカメラコントロールでは、ICCDカメラの操作パラメーターを遠隔地から快適に操作することができます。これにより、超高速ICCDカメラシステムの設定をコンピュータ上で直接行うことができます。ICCDカメラのすべてのパラメータをリモートでプログラムすることができます。これらのパラメータには、MCP電圧、ゲーティングタイム、ビデオゲイン、トリガー設定、露光モードなどが含まれます。ICCDカメラでは、任意の露光系列を簡単にプログラムして適用することができます。詳しくは「カメラのリモートコントロール」をご覧ください。

ライブモニター
ライブモニターは、ICCDカメラの画像に直接アクセスできます。PC上のビデオモニターをシミュレートして、ICCDカメラのビデオストリーミングを行います。ライブモニターは、ユーザーがカメラの位置合わせやカメラのパラメータを操作するために設計されています。

イメージエディター
イメージ・エディターは、超高速画像の取り込み、編集、保存を可能にします。また、手動または自動で背景を減算したり、フラットフィールド補正を行うことができます。さらに、幅広い画像編集機能を備え、基本的なフレーム加算から複雑なスキャンシーケンスまで、さまざまな撮影機能をサポートしています。1つまたは複数の画像をオペランドとして、あらゆる数学的演算を簡単に行うことができます。画像は、img-data形式で保存したり、bmpまたはtifファイル形式でエクスポートしたり、編集のためにインポートすることができます。

分光分析
4 Spec Eソフトウェアは、特に分光学的なアプリケーションのために設計されています。分光学は、超高速ICCDカメラシステムの主要なアプリケーションです。4 Spec Eは、あらゆる分光アプリケーションのための包括的な分光分析ツールです。

4 Spec Eは、生の画像からユーザーが定義した領域のスペクトルを抽出し、最大215個の個別のスペクトルカーブの処理と後処理を可能にします。後処理には、バックグラウンドの減算、キャリブレーション、微分、1つまたは複数のカーブをオペランドとする数学的操作などが含まれます。さらに、スペクトルの個々のピークを識別し、ピーク積分を計算してプロットすることもできます。最後に、4 Spec Eソフトウェアでは、オーバーレイプロットやムービーなど、複数のデータ表示オプションが可能です。このように、4 Spec Eは、収集した分光データを迅速かつ包括的に評価することができます。詳しい説明は、分光分析の項をご覧ください。

LabVIEW API（オプション)
4Spec Eのソフトウェアには、オプションでLabVIEW APIが用意されています。LV-APIはスタンドアローンのソリューションではなく、4スペックEのベースを使用しています。LV-APIにより、お客様はLV環境内でICCDカメラを完全に制御することができます。LV-APIでは、ICCDカメラを実験セットアップに簡単に組み込むことができる。

ご注意：技術サポートとアドバイスは2016年末に終了しました。
 

ICCDカメラの技術

Stanford Computer Opitcsは、ICCDカメラと呼ばれる高速増感型CCDカメラを専門としています。ICCDカメラは、高速撮影を可能にする最新鋭の超高速シャッターと、低照度レベルでの撮影を可能にする高い信号ゲインの組み合わせが特徴で、多くの研究分野で評価されています。

この技術セクションでは、ICCDカメラによる増感イメージングの主要な側面を包括的に説明します。まず、ICCDカメラシステムの概要を説明し、個々のコンポーネントについて詳細に説明します。さらに、光学解像度、ダイナミックレンジ、トリガーオプション、さまざまな露出モードなど、ICCDカメラの性能と機能を紹介します。さらに、イメージインテンシファイア（CCD）カメラの特徴や可能性についても紹介しています。極端な低光量条件や超短時間のゲートタイムなど、物理的に絶対的な限界を超えて動作するICCDシステムの制約を指摘することも恐れません。

Stanford Computer OpitcsのICCDカメラは、扱いやすさ、小型化、そしてリーズナブルな価格が魅力です。スタンフォード・コンピュータ・オプティクスのICCDカメラは、小型化された "オールインワンヘッド "デザインにより、サイズは110×135×248mm、重量は3kgとなっています。また、すべてのICCDカメラは、「All-in-on-head」デザインを採用しています。また、すべてのICCDカメラは、3種類のPC-カメラインターフェースが用意されており、4Specソフトウェアを使って遠隔操作することができます。

最後に、このセクションでは、競合技術である電子増倍型CCDカメラ（EMCCD）との比較を行います。EMCCDと比較して、ICCDカメラは超高速ゲーティングと優れたS/N比を実現しています。また、ICCDカメラのS/N比は環境温度にあまり影響されないため、冷却システムが不要です。

イメージインテンシファイア（CCD）高速度カメラ

                                       ICCD高速度カメラのシステム構成
Stanford Computer Opitcsは、1989年よりイメージインテンシファイア方式のハイスピードカメラの開発に取り組んできました。ICCD高速度カメラは、その優れた性能の組み合わせにより、低照度カメラの中でも最も汎用性の高い主力製品となっています。また、ICCDカメラはピコ秒のゲート機能を備えているため、超高速現象の分野での高速イメージングアプリケーションには欠かせません。

イメージインテンシファイア方式のハイスピードカメラは、上の写真のように、高性能のCCDカメラとその前に設置されたイメージインテンシファイアで構成されています。入射した光は、まずイメージインテンシファイアで増幅される。増幅された画像は、イメージインテンシファイアの蛍光体スクリーンから伝送され、カップリングレンズによってCCDセンサーに投影されます。

このように、ICCDカメラは入射光を直接増幅することで、CCDセンサーの熱雑音レベルをはるかに超える光量をCCDセンサーに供給することができる。電子増倍型CCDカメラ（EMCCD）に比べて、CCDセンサーを強力に冷却する必要がないため、結露の心配がありません。

ICCDカメラは、110×135×248mm、重さ3kgという小型化を実現しました。これにより、ICCDカメラは超高速カメラとしては最小・最軽量となっています。

高速シャッター

高速ICCDカメラの重要な特徴です。
ICCDカメラの高速シャッタは、システムとして独立したものではなく、イメージインテンシファイアの光電面の動作モードであるゲーティングと呼ばれるものです。
    　　　　　
　　　
        高速シャッターの開閉状態は、光電面の印加電圧を反転させることで実現する。
高速シャッターを可能にするイメージ インテンシファイア
イメージ インテンシファイアには、上の図面のように3つの電圧が印加されています。光電面と多チャンネルプレート間の電圧UCは、イメージ インテンシファイアのゲーティング動作を可能にします。光電面とマルチチャンネルプレート間の電圧UCが負であれば、光電面からの光電子はマルチチャンネルプレートに向かって加速されます。これはシャッタが開いていることを意味する。電圧UCが正であれば，光電子は光電面に留まるので，シャッタは閉じていることになる。このようなイメージインテンシファイアの動作モードをゲーティングと呼び，電圧UCをゲーティング電圧と呼ぶ。そのためICCDカメラ自体をゲート式CCDカメラとも呼ぶ。

ピコ秒のシャッタースピード
ゲート式ICCDカメラが他のカメラに比べて優れている点は、超高速ゲート動作が可能であることです。現在、ゲート式ICCDカメラでは、露光時間5～10ナノ秒（ns）のシャッタースピードが主流となっています。また、サブナノ秒のゲート機能を持つカメラも登場しています。4 Picos ICCDカメラでは、200ピコ秒（ps）までのゲーティングを実現しています。

超高速シャッタ時間の測定
問題は、この驚異的な速さのゲート時間をどのようにして測定し、特徴づけることができるかということです。多くのICCDカメラメーカーは、最短のシャッタースピードをガウス型の透過率曲線の半値幅（FWHM）で表現しています。しかし、ゲーティングモードでのイメージインテンシファイアの動作により、単一のゲーティングはむしろ鋭い立ち上がりと立ち下がりのある長方形のように見えます。ガウス型の透過率曲線は、明らかに高いフラットトップ幅を持つ多数の単一の測定値を合計した結果です。さらに、1%の透過率でのオープニングタイムは、下の図に示すように、提案されたFWHMよりも明らかに高くなっています。

Full Width at Half Maximum (FWHM)シャッタータイムとFlat Top高速シャッターゲートタイムの比較

そのため、Stanford Computer OpitcsのICCDカメラはすべて、1回のゲーティングイベントのフラットトップ幅を特徴としています。独自のCCT（Coaxially Coupling Technology）により、物理的限界まで優れた矩形シャッター伝送特性を実現しています。1%から90%までの立ち上がり時間と90%から1%までの立ち下がり時間はそれぞれ30psです。図（緑の曲線）に示すように、当社のシャッター伝送では、90％開度で200ps、1％開度で260psしか得られません。なお、200psの半値幅の仕様では、1％のゲートタイムは1nsをはるかに超えてしまいます。

物理的限界への挑戦
ピコ秒台のシャッタースピードは、独自の統合されたシステム設計だからこそ実現できるものです。光電面には自社開発のアンチアイリス・グリッドが塗布されており、ゲートエレクトロニクスとは専用の同軸導波路で接続されています。30psの立ち上がりと立ち下がりの間に光が進む距離はわずか9mmで、これはちょうどイメージインテンシファイアの直径の半分に相当します。これはイメージインテンシファイアの直径の半分に相当します。したがって、この長方形の曲線は物理的な限界を示しています。ゲーティングパルスの200psのフラットトップでは、光の移動距離は6cmとなり、これはゲーティングエレクトロニクスとCCDセンサーの間の距離に相当します。

超高速シャッターシステムの応用
超高速現象を利用した様々なアプリケーションの中でも、このユニークな長方形のシャッタートランスミッションは、サブミリメーターの空間分解能でのレンジゲーティング表示を可能にします。また、スタンフォード・コンピュータ・オプティクス社の高速ICCDカメラは、多重露光モードで10MHzの優れた繰り返し周波数を維持することができます。このユニークな機能は、FLIM、FRET、FISH、TIRFなどの様々な蛍光顕微鏡アプリケーションで非常に有用です。ICCDカメラは、超高速レーザー励起に同期してトリガーをかけることができます。EMCCDカメラとは異なり、ICCDカメラの読み出しノイズは、すでに増感された光信号に比べてごくわずかです。遅いスキャンモードは必要なく、最大のフレームレートは難しい低光量条件や単一光子計数モードでも適用可能です。

増強型CCDカメラの光結合について

ICCDカメラの設計では、イメージインテンシファイアの出力画像をCCDセンサーに光結合する必要がある。この光結合には、ファイバー結合とレンズ結合の2つの技術的アプローチがあります。Stanford Computer OpitcsのICCDカメラには、自社開発のF/0.8レンズが搭載されており、ケラレや歪み、ハニカムパターンのない最高の画質を実現しています。

カップリングレンズは、イメージインテンシファイアとCCDセンサーを光学的に結合するものです。

完璧な光結合の仕様
完全な光結合には、画質と結合効率の2つの仕様があります。画質は、ディストーションやヴィネットなどの光学収差を発生させることなく、光学的な解像度を維持して結合する必要があり、ハニカムパターンのような系統的な画像エラーも許容されません。完全な結合効率は100％で、放出された光子がすべてCCDセンサーに到達することを意味します。

競合するカップリング方式 カップリングレンズとファイバーテーパー
イメージインテンシファイアの蛍光体スクリーンは、増感された物体の像をランベルティアン放射体として放出します。レンズカップリングは、いくつものレンズを使って蛍光体スクリーンをCCDセンサーに結像させる。光ファイバ結合は、一端が蛍光体スクリーンに、二端がCCDセンサーに接続された光ファイバの束を使用するものである。

光レンズ結合と光ファイバ結合の長所と短所をまとめてみた。

結合効率の比較
光ファイバーの結合効率は100%ではありませんが、これは非常によくある誤解です。技術的な条件により、光ファイバへの光の結合は、光の角度が光ファイバの開口数(NA)以下でなければならないという制約があります。さらに、光ファイバはクラッドとコアで構成されており、撮像光はコアでのみ転送され、クラッドでは遮断されます。コアとクラッドの比率は、光ファイバテーパでは50/50[1]、光ファイバ面板では70/30[2]が一般的です。イメージインテンシファイアの蛍光体スクリーンを、光ファイバの入り口に直接置かれた均質なランバートン放射体と仮定します。すると、光ファイバのNA以下の角度で、光ファイバのコアに直接照射された撮像光のみがCCDセンサに伝達される。さらに、光ファイバのテーパ部における白色光の透過率は、10mmあたり70%となっており[2, 3]、CCDセンサーでの信号が大幅に減少してしまう。

それに比べて、レンズカップリングは面積損失がなく、総合的な結合効率はFナンバーで示されます。さらに、レンズ結合では結合光の透過率が高くなります。したがって、自社開発のF/0.8結合レンズは、光ファイバ結合と比較して、結合効率の面で不利な点はありません。

結合効率の測定
上述の理論的考察は，スタンフォード大学の B. J. Patrie らによって検証されました [4]。彼らは，実験装置を用いて光ファイバの結合効率を測定し，光ファイバの結合効率は約1.0%であると結論づけています。彼らはこの光ファイバ結合を，市販のF/2.0レンズ結合と比較しており，その結合効率は約0.4%であった。

連動した画質の比較
増強されたCCDカメラの多くのイメージング用途において、画質は非常に重要である。光学部品や撮像システムの標準的な性能評価として、MTF（Modulation Transfer Function）がよく用いられる。レンズの品質はMTFによって定義されるが，光ファイバテーパはMTF評価の等比級数条件に違反するため，MTFを評価することは困難である[5, 6]。しかし，光ファイバプレートからの出力画像の品質を評価するためのMTFの測定方法とその結果については，いくつかの研究成果がある[7]。MTFの周波数のカットを最大解像度とするのが一般的である。また，MTFは，画質を低下させる光学歪曲や周辺光量低下などの系統的な画像収差に関する情報を提供しないため，できる限り避けなければならない。

レンズと光ファイバ結合のMTF比較
以下の図は、今回設計したカップリングレンズと市販のフォトレンズのMTF（Modulation Transfer Function）を比較したものです。最初の図は，空間周波数の関数としてのMTFを示しています。実線の曲線は、画像断面の半径方向のいくつかの位置におけるMTFを示しており、その範囲は中心のr = 0mmからブリンクのr = Rまでとなっています。MTFは画像の半径方向の位置にほとんど依存せず、空間周波数が200lp/mmの場合でもMTFは30%に達し、光学的解像度の限界である3%をはるかに超えていることが容易にわかります。

比較のために、第1図には、焦点距離90mmの市販の非球面フォトレンズのMTF曲線も破線で示しています。写真レンズで知られているように、MTFはラインペアの数と、F8まで絞り込んだにもかかわらず、像の半径とともに大きく減少しています。ICCDカメラでは、イメージインテンシファイアが最も大きな解像度制限部品であるため、カップリング光学系がイメージインテンシファイアの光学解像度を維持することが重要である。しかし、フォトレンズカップリングやテーパー付きファイバーバンドルでは、達成可能な画像解像度が著しく低下してしまう。

カップリングレンズのMTF（Modulation Transfer Function）です。

回折限界の上のハッチングされた領域は、レンズの有限な直径によるMTFの物理的限界を表しています。図を明瞭にするため、サジタルおよびタンジェンシャル画像構造を含む平均化された曲線のみをプロットしています。

像面収差と幾何学的転位の考察
Stanford Computer Opitcsが自社開発したF/0.8カップリングレンズは、ケラレもなく、像の歪みもない（0.03%以下）優れた均一性を実現している。一方，光ファイバ結合では，一般に，画像領域全体の均一性はわずか3%である[8]。さらに、バンドル界面の不透明なファイバーに起因する光ファイバーのバンドルパターン（「チキンワイヤー」）が頻繁に見られます。光ファイバーカップリングでは、樽型やピンクッション型の歪み、幾何学的なシアーやスキューの歪み、シングルポイントのブレなど、様々な種類の画像エラーが観察されている[8]。画質を考慮すると、レンズ結合は光ファイバ結合に比べて非常に有利である。

レンズと光ファイバ結合のシステム設計上の留意点
光ファイバーカップリングは、イメージインテンシファイアとCCDセンサーを機械的に接着しているため、安定したコンパクトな構成となっています。しかし、万が一不具合が発生した場合、どちらの部品も交換することができません。それに比べてレンズカップリングは、システム設計の自由度が高く、ICCDカメラの各部品を交換することができます。さらに、レンズカップリングは、ほとんどのカメラとイメージインテンシファイアを結合することができます。このコンセプトを実現したのが、単体のイメージインテンシファイアモジュール「Quantum Leap」である。

レンズ結合は光ファイバ結合に比べて圧倒的に有利である。
ここで比較した光結合方式のすべての議論を再考すると、レンズ結合は光ファイバ結合と比較して圧倒的な優位性を持っています。その利点は、画質やシステムの柔軟性の点で非常に明確であり、最も一般的に考えられている結合効率の不足もほぼ同じです。このような理由から、Stanford Computer OpitcsのICCDカメラは、すべて自社開発のF/0.8カップリングレンズを搭載しており、優れた結合効率と高画質を実現しています。

References:

1) Edmund Optics: Fiber Optic Tapers and Faceplates, http://www.edmundoptics.com/optics/fiber-optics/fiber-optic-tapers-faceplates/1599 (13.06.2014)

2) Schott AG: Fused Imaging Fiber Optic Tapers, http://www.schott.com/lightingimaging/english/download/tapers.pdf (13.06.2014)

3) Schott AG: Schott Fiber Optic Faceplates,http://www.schott.com/lightingimaging/english/download/schott-faceplate_int_july_2013.pdf(13.06.2014)

4) Bryan J. Patrie, Jerry M. Seitzman and Ronald K. Hanson, "Instantaneous three-dimensional flow visualization by rapid acquisition of multiple planar flow images", Opt. Eng. 33(3), 975-980 (Mar 01, 1994)

5) T. Carter, " Sampled MTF of fused fiber optic components and bonded assemblies", Proc. SPIE 8735, Head- and Helmet-Mounted Displays XVIII: Design and Applications, 873507 (May 16, 2013);

6) Yaoxiang Wang, Weijian Tian and XiangLi Bin, "Theoretical model of the modulation transfer function for fiber optic taper", Proc. SPIE 5638, Optical Design and Testing II, 865 (April 06, 2005)

7) Weijian Tian, Wei Zhang ; Weihong Ma ; Yaoxiang Wang and Yulin Li, "Imaging Performance Evaluation for Fiber Optical Plates with Modulation Transfer Function", Proc. SPIE 4927, Optical Design and Testing, 193 (September 19, 2002)

8) C.I. Coleman, Imaging Characteristics of Rigid Coherent Fiber Optic Tapers, Advances in Electronics and Electron Physics Volume 64, Part B, 1985, Pages 649–661
 

高速ICCDカメラ内部のCCDセンサー

ビデオユニットとは、CCDセンサーと出力信号を形成する専用電子機器の組み合わせを意味する。ビデオユニットの最も顕著な違いは、アナログで動作するか否かである。

ビデオユニットの最も大きな違いは、アナログかデジタルかということです。CCDセンサー自体はもちろんアナログなので、その違いはビデオユニットから送られてくる出力信号の種類だけである。アナログもデジタルも、それだけでは意味がありません。デジタル時代のアナログシステムは、しばしば時代遅れとみなされます。 デジタル時代のアナログシステムは、たとえデジタルシステムより優れていても、しばしば時代遅れとみなされます。

インターフェースオプション ICCDカメラ→PC

USB2.0デジタル出力を標準装備した高速ICCDカメラ

                          USB2.0接続タイプのICCDカメラ

高速USBインターフェースを採用しているので、フレームグラバーは必要ありません。PCやラップトップにカメラを接続して再生することができます。高速USBは、実験室でも現場でも、最大限の柔軟性を発揮します。しかし、CameraLinkインターフェースと比較して、高速USBはフレーム転送速度にやや制限があります。高速USBは60MBpsで、左欄の図に示されている理論上の最大フレーム転送速度になります。
この制限を克服するために、当社では、PCへのフレーム転送速度とは別に、フレーム取得速度を向上させるための追加のオンボード・メモリーを提供しています。もちろん、ビニングを行うことで、さらにフレーム転送レートを上げることも可能です。

理論上の最大フレーム転送速度は:
　　　⦿ 高解像度CCDチップ＝2.8MB/フレーム⇒21フレーム/秒
　　　⦿ 標準解像度CCDチップ＝0.9MB/フレーム⇒66フレーム/秒

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Note: Gigabit Ethernet is coming!
注：ギガビットイーサネットが登場します。

ギガビットイーサネットインターフェースは、ほとんどのPCやラップトップにオプションまたは標準で搭載されています。10Gbps = 1.25GBpsは、フレームグラバーを必要としない究極のフレーム転送速度を提供し、最高のデータ転送速度と、ラップトップでの最大限の柔軟性と使いやすさを実現します。スタンフォード・コンピュータ・オプティクスのCCDカメラは、ギガビット・イーサネット規格にアップグレードすることができます。詳細についてはお問い合わせください。

高速ICCDカメラ用ソフトウェア

4 Spec Eソフトウェアのメインウィンドウ

4 Spec Eソフトウェアにより、ICCDカメラの制御とデータ処理を簡素化
Stanford Computer OpitcsのICCDカメラは、RS232、カメラリンク、またはUSB接続で遠隔操作が可能なスタンドアローンソリューションです。4 Spec Eソフトウェアは、超高速ICCDカメラシステムの運用に必要なすべての要件を満たすオールインワンソリューションとして機能します。

4 Spec Eの基本的な外観は、ウィンドウの下部にメインツールバー、データ表示、コントロールパレットがあります。4 Spec Eソフトウェアのすべての機能は、メインツールバーから利用できます。カメラの制御とライブモニターには別のウィンドウが表示され、カメラの制御と録画データの後処理を同時に行うことができます。詳細については、カメラコントロールインターフェースの詳細情報をご覧ください。

4 Spec Eのデータ後処理は、画像編集と分光分析に分かれています。これらの異なる要求に対して、4 Spec Eソフトウェアは、画像、カーブ、カタログの3つのデータ表示を提供します。データ表示は、メインツールバーの「Img！」、「Crv！」、「Cat！」のボタンでそれぞれ選択できます。特定のデータ表現を選択すると、4 Spec Eウィンドウの外観が変わります。メインツールバーと下部ディスプレイのコントロールパレットからは、頻繁に使用する機能に直接アクセスできます。

4 Spec Eソフトウェアのメインウィンドウ。
画像データを選択すると、コントロールパレットから画像編集の主な機能に直接アクセスできます。バックグラウンド補正やフラットフィールド補正などの機能は、コントロールパレットから直感的に操作することができます。4 Spec Eの画像編集機能や可能性については、イメージエディターの詳細説明をご覧ください。

カーブやカタログデータの解析 4 Spec Eには、分光データを解析するためのさまざまな機能が用意されています。これらの機能は、生データからのスペクトルの抽出、カーブの取り扱い、キャリブレーション、カーブの表示、データのエクスポートと保存をカバーしています。スペクトル解析ソフトウェアとしての4 Spec Eの機能と可能性については、「スペクトルパッケージ」の項で説明します。

厳選された機能
◉ 感度 1カウント/光電子/ピクセル以上
◉ 水平・垂直ビニング構成
◉ CCD検出器で最大80秒の積分時間
◉ 画像1ラインスキャンから582ラインまで
◉ 2次元および3次元オーバーレイ
◉ ピークファインダー、ピークインテグラル
◉ 波長、波数、光子エネルギーの校正
◉ イメージング機能（例：レーザープロファイリング用

システム要件
◉ インテルプロセッサ、ペンティアムまたはAMD
◉ 128 MB RAM
◉ 使用可能なオペレーティングシステム
　　　⦿ Windows 7（32ビット／64ビット
　　　⦿ Microsoft Vista（32ビット／64ビット
　　　⦿ Microsoft XP (32bit/64bit)
　　　⦿ Windows 98/2000
◉ PCI-Bus with PCI-Chip Version 2.1以上

超高速ICCDカメラの光学性能

増強されたCCD超高速カメラは、主に残光下での撮影や極端に短い露光時間での撮影に使用されます。ICCDカメラにはイメージインテンシファイアが搭載されていますが、撮影結果の画質は絶対的な光量に依存する場合があります。

光がなければ、映像はまったく見えない。ごく少量の光があれば、それは光が個々の粒子で構成されているように見える。連続した光ではなく、単一の光子による「あられ」のような爆撃が行われることになる。そのため、非常に低い照度では、人間の目が画像を形成するのに十分な光子がありません。照度を上げれば光子の数は増え、ノイズのない画像が得られる。しかし、図のように照度がさらに上昇するまでは、非常に小さなディテールを識別することはできません。つまり、画質、すなわち画像の解像度は、一般的に低光量条件での利用可能な光量に依存します。このような作業条件は、低光量領域またはショットノイズ制限領域と呼ばれ、画質は信号対雑音比SNRで表されます。

十分な光量があれば、ノイズ感は消えます。画質は格段に向上し、照明の強さに依存しなくなります。図からわかるように、光量が多い状態では、ラインペア/mmの光学解像度は一定です。したがって、画質は、この限界光学解像度によって、変調伝達関数MTFまたはコントラスト伝達関数CTFを用いて記述することができる。

ご注意：超低照度下での粗い画質は、ICCDカメラシステムの欠陥ではなく、光の量子的な特性の現れです。この問題を解決するには、露光時間を長くするか、あるいはSTANFORD COMPUTER OPTICS Dynamic Range Expansion Systemのような高度なフレーム追加技術を用いるなどして、利用可能な光量を増やすしかありません。

ダイナミックレンジ - A/D変換

                     高速イメージインテンシファイアCCDカメラ

イメージインテンシファイアCCDカメラ
Stanford Computer Opitcsのデジタルビデオユニットには、高解像度CCDチップの14ビットのダイナミックレンジを維持したまま、14ビットのA/D変換器が搭載されています。

A/D変換の詳細については、以下のフォトンノイズとダイナミックレンジ拡大の項で説明しています。

なお、Stanford Computer OpitcsのICCDカメラシステムには、実解像度を32ビットまでデジタル拡張するダイナミックレンジエクスパンションシステムがシリアルに付属しています。

高速度ICCDカメラの露光モード

高速ICCDカメラでは、イメージインテンシファイアが主にCCDセンサーと独立して動作するため、数種類の露光モードが用意されています。もちろん、独立した2つのシステムコンポーネントのタイミングは、常にうまく調整されています。ただし、その調整はカメラの動作モードによって異なります。

独立したゲーティングとリードアウトにより、異なる露光モードを実現
ゲートは、ゲートパルスの長さに応じてシャッターを開き、CCDチップに光を照射するものである。つまり、ゲーティングによってCCDセンサー上に画像が形成されます。
読み出し部は、CCDチップから収集した電荷を読み出し、フレームすなわち画像をPCに転送する。このように、リードアウトは、すでに存在する画像をCCDセンサーから取得するのである。

シングルエクスポージャー モード
下のタイミング図は、カメラが単露光モードで動作している様子を示しています。このモードでは、各ゲーティングイベントの後に読み出しが行われます。この動作モードは、内蔵のトリガーソースなどによって連続的に露光が行われる場合、標準的なビデオカメラに相当します。




ダブルフレームモード
シングルエクスポージャーモードの特殊なケースとして、ダブルフレームモードと呼ばれるものがあります。このモードでは、2つのゲート付き露光をそれぞれ2つの連続したフレームに配置し、その間にわずか500nsのタイムラグを設けることができます。


多重露光モード
どのような場合でも、まずカメラをゲートして画像を構築し、その後、CCDセンサーからフレームとして取得する必要があります。しかし、イメージインテンシファイアは独立したシステムコンポーネントであるため、CCDの読み出しの前に、つまりフレームアクセスの前に、何度もゲートを切り替えることができます。このような動作は多重露光モードと呼ばれ、以下のタイミング図のようになります。

さらに、増感器は、一定期間、例えば高周波パルスレーザーに周期的に同期してゲーティングされてもよい。この動作モードでのゲーティング周波数、すなわち多重露光の繰り返し率は、最大5MHzとなります。単一のゲーティングイベントは、同期性を確保するために、ほとんどの場合、トリガーソース（おそらくレーザー自体）によって個別にトリガーされます。レーザー励起後、つまりトリガーパルスが到達した後の所望のタイミングで正確にシャッターを切るために、当社のすべてのカメラには、10ピコ秒単位で調整可能なトリガーディレイユニットが搭載されています。


プログラムされた露光シーケンス（バーストモード)
一部のアプリケーションでは、特定のシーケンスの単発露光が必要とされますが、これは実験セットアップによってそれぞれトリガーすることはできません。また、それぞれの露光時間が必要な場合もあります。Stanford Computer Opitcsのカメラは、RISCプロセッサーを搭載したCPUにより、この課題に対応しています。当社のカメラは、RISCプロセッサーを搭載したCPUにより、任意の多重露光シーケンスを数分でプログラムすることができます。完全な露光シーケンスは、1つのトリガーパルスで開始することができます。下の図は、そのようなプログラムされた露光シーケンスの簡単な例です。


スキャンシーケンス
さらに、ダイナミックレンジエクスパンションシステムにより、複雑さに関係なく露光シーケンス全体を繰り返し取得することができます。特にスキャンシーケンスと呼ばれるものは、高度に洗練されたフレーム追加技術により、画像の解像度と品質を容易に向上させることができます。

高速度ICCDカメラのトリガーオプション

Stanford Computer Opitcsのイメージインテンシファイア・ハイスピード・カメラは、様々な分野のアプリケーションの要求を満たすために、複数のトリガオプションを提供しています。ほとんどの場合、ICCDカメラはトリガスレーブとして動作し、トリガパルスは実験装置内の他の場所で生成され、カメラは外部パルスジェネレータと同期します。しかし、アプリケーションによっては、ICCDカメラをトリガーマスターとして動作させ、内部で生成したトリガーパルスを実験装置の他のコンポーネントに供給する必要があります。スタンフォード・コンピュータ・オプティクス社のICCDカメラを使えば、どちらのケースにも対応できます。カメラのトリガーパルスは、光電面による光学的ゲーティングを初期化し、特定の条件下ではカメラ画像からCCDセンサーの読み出しを行います。

高速ICCDカメラのトリガーオプション

Stanford Computer Optics, Inc.製のイメージインテンシファイアCCDカメラの入出力コネクタ

イメージ インテンシ ファイアCCDカメラの入力トリガコネクタ
Trig/+Trig: 外部トリガソースのTTLトリガパルスを入力するコネクタで，ネガティブ/ポジティブエッジに感度を持つ。1.3Vで遷移し，入力は最大20Vまでの短時間耐性があります。20V.
ExtGtP: 外部TTL信号で光電面ゲートに直接アクセスできる入力TTLコネクタ。負論理のCMOS信号が必要で（シャッターオープン時はLOW），その遷移電圧レベルは2.5Vです。

フレーミングカメラXXRapidFrameの追加入力トリガーオプション:
高電圧（100V）: 最大100Vの高電圧トリガパルス用の入力コネクタ。
光ファイバーコネクタ: 光ファイバーで供給されるトリガー信号用のトリガー入力コネクター。

イメージ インテンシ ファイアCCDカメラの出力トリガコネクタ
Busy:タイミング回路信号の出力TTL信号で，フレームグラバーなどの外部トリガー信号として使用できます。この信号はアクティブローですが，要求に応じてアクティブハイに変更することができます。
Fsync: フリーランモード時に内蔵CCDセンサーに同期した基準信号を供給するTTL信号を出力する。
IntGtP: カメラのトリガ信号とは独立して，実際にゲートが発生した際の信頼性の高いタイミング情報を提供する光電面ゲートモニタを提供するTTL信号を出力する。

増感型CCDカメラのトリガー遅延
ICCDカメラの固有遅延時間は、どのような場合でも、外部トリガー信号の後、光電面ゲートが開くまでに経過する必要があります。Stanford Computer Optics社のICCDカメラの固有遅延時間は、内部制御のゲーティングパルスで60ns、ExtGtPコネクタを介した外部制御のゲーティングパルスで30nsとなっています。

トリガースレーブ、トリガーマスターといったカメラの使い方に関わらず、内部のトリガー遅延ユニットは、ゲーティングパルスのタイムスロットを調査中の実験イベントに同期させることができます。そのため、Stanford Computer OpitcsのすべてのICCDカメラには、デジタルでリモートプログラム可能な内蔵型のトリガーディレイユニットが標準で付属しています。そのため，トリガー信号後の追加遅延は，リモートソフトウェアコントロールコンソールを使って，100ps（4 Quik E）または10ps（4 Picos）の時間遅延ステップで簡単に調整できます。最も短い10psの遅延ステップでは、完全に時間分解されたサブナノ秒の蛍光寿命イメージング顕微鏡検査が可能です。

高速光学ゲートを実現するための最高のトリガーリピートレート
カメラがトリガースレーブとして動作する場合、CCDセンサーのフレームレートよりもはるかに高い周波数で光学カメラゲートを動作させることが可能です。スタンフォード・コンピュータ・オプティクス社のICCDカメラは、デフォルトで200kHzの光電面ゲートの繰り返しレートを提供しています（1時間までの連続動作、それ以上はパルスアンプの故障の原因になります）。オプションで2MHz（5MHzは要相談）の繰り返し動作が可能です。

この多重露光モードでは、内蔵されているシングルトリガーパルス弁別器が、最初のトリガーパルスのみ、または一定数のトリガー信号を選択し、それ以降のトリガーパルスを無視することができます。また、トリガパルス弁別器は、1フレームあたり最大127個のトリガ信号を受け付けることができ、自由にプログラムすることができます。

ICCDカメラを使ったトリガーセットアップ例
高速度ICCDカメラを放電研究の実験装置に組み込む。外部トリガーパルスは、放電ユニットを駆動するイグニッションパルスに由来するものでもよい。これは、ブレークスルーが進むまでに時間がかかることになります。そのため、ゲート処理は、入力されるトリガーパルスに対して、この時間だけ遅らせなければなりません。この場合、ユーザーはリモートソフトウェアコントロールによって内部の遅延時間を所望の時間に設定するだけで、電気的ブレークスルーに対する露出を正確に調整することができます。4Picos ICCDカメラの超高速ゲーティング機能により、放電の時間的プロセスをスキャンすることができます。

カメラがトリガーマスターとして動作する場合は、内部で生成されたトリガーパルスに対して内部のゲーティングを遅らせる必要があります。

ICCDとEMCCDの比較

ここ数年、電子増倍型CCDカメラ（EMCCD）が人気を博しています。高速ゲーティングを必要としない様々なアプリケーションで、EMCCDはICCDと競合するようになってきました。天体の長時間観測では、極端に冷却したカスタムメイドのEMCCDカメラがICCDカメラシステムよりも優れているものもあります。

裏面照射型EMCCDの量子効率と選択したイメージインテンシファイアとの比較

ICCDとEMCCDの量子効率
裏面照射型のEMCCDセンサーが市場に登場して以来、「EMCCDカメラの感度はICCDシステムを上回るので、低照度のアプリケーションにはEMCCDカメラが適している」という意見がよく聞かれるようになりました。これは主に、両カメラの量子効率を考慮してのことです。

上の図に示すように、背面照射されたEMCCDチップの量子効率は、ピーク値で最大92%に達します。一方、第3世代のイメージインテンシファイア光電面では52％、第2世代のイメージインテンシファイア光電面ではほとんどが20％以下となっています。EMCCDカメラの量子効率は、スペクトルの平均値として、第2世代のICCDカメラよりも4倍、第3世代のICCDカメラよりも2倍優れていると言えます。

ICCDカメラとEMCCDカメラの主な機能上の違い
しかし、これは一つの側面に過ぎず、どちらのカメラも最初のプロセスステップである到着光子の検出にのみ関係する側面です。第2段階である検出光の増幅は、両システムで全く異なる方法で行われます。最終的なカメラの性能は、当然ながら両方の動作ステップの合算で決まる。そのため、以下ではこの2つの動作原理をある程度定性的に説明します。

露光時間内に、1画素あたり4個の光子からなる信号が到着したとします。下の写真のように、おそらくEMCCDはその高い量子効率により、2個の光子をすべて集めます。しかし、Gen III搭載のICCDでは、この2つの光子のうち1つしか検出できません。EMCCDの画素には2個の電子が入っているのに対し、ICCDの画素にはイメージインテンシファイアの結果、1×500×40％＝200個の電子が入ることになります。

露光時間が終了すると、CCDセンサーの読み出しが行われる。この読み出し作業自体が、いくつかのノイズ源とともに、実際に画素に蓄積される電子数に影響を与えます。非冷却のICCDカメラを最大フレームレートで動作させた場合、200個の電子に加えて50個のノイズ電子が発生し、その比率は200/50=4となります。一方、200ケルビンまで冷却したICCDを標準的なフレームレートで動作させた場合、電荷の移動、すなわちクロックに起因する電荷ノイズ、さらには読み出し時の暗電流によって発生する電子は1個程度にとどまります。この場合、比率は2/1=2となります。

カメラの種類によるS/N比の比較は、複雑な問題であることを覚えておいてください。この簡単な例は、主な状況と値のスケールをより具体的に理解していただくためのものです。ICCDカメラはEMCCDカメラに比べて膨大な数のノイズ電子が発生するにもかかわらず、信号と技術的なノイズの貢献度の比ではICCDカメラの方が優れています。これは、ICCDが読み出し前に測定信号を増幅し、大量の信号電子に大量のノイズ電子を加えている点が非常に重要です。このため、ICCDシステムはセンサーの温度や読み出しフレームレートの高さに影響されません。しかし、強冷化されたEMCCDシステムでは、増幅プロセスの前に、まだ極めて少量のノイズ電子が測定信号に加わるだけです。つまり、ノイズの寄与は、信号そのものと同じ程度に増幅されるのである。

この問題についての詳細な検討は、以下の出版物に記載されています。
Title: Noise performance comparison of ICCD with CCD and EMCCD cameras
Author: David Dussault, Paul Hoess
Institute: Paul Hoess KG, Stanford Computer Optics, Inc.

Title: ICCDs edge out electron-multiplying CCDs in low light
Author: David Dussault, Paul Hoess
Institute: Paul Hoess KG, Stanford Computer Optics, Inc.

 

 

 

 

CCDカメラ　アクセサリー

1) 分光器アダプター
Stanford Computer OpticsのICCDカメラは、分光器やモノクロメーターと組み合わせて広く使用されています。当社の増感型CCDカメラには、一般的な分光器メーカーに対応したアダプターを取り付けることができます。

アダプターは複数の分光器メーカーに対応しています。
Acton Research, Jobin Yvon, Chromex, その他ご要望に応じて。

さらに、Stanford Computer Optics, Inc.では、分光器の統合ソリューションを提供しています。また、Stanford Computer Optics Inc.では、分光器と高速ICCDカメラを組み合わせたソリューションを提供しています。

2) 真空フランジ
Stanford Computer Optics, Inc.のICCDカメラには、CF 63真空フランジを取り付けることができます。カメラのフロントエンドが真空キャンバー内にあり、イメージインテンシファイアの入力窓が真空の終端として機能します。この構造により、カメラの電子機器を空冷しながら、光電面を真空から直接アクセスすることが可能になりました。

3）入力レンズマウントシステム
Stanford Computer Optics, Inc.のICCDカメラには、高精度でユーザーの操作性に優れた、カスタマイズされた高速マウントシステムが採用されています。このマウントシステムは、ICCDカメラの高い画像品質を保証し、多目的アプリケーションに柔軟に対応します。