ORCA-Flash4.0 V3 CMOS相机的新功能介绍

Flash 4.0系列自2011年发布以来，一直是sCMOS相机市场中的旗舰产品，并在各类应用中都有着广泛的应用。滨松从未停止追求巅峰的脚步，一直针对用户的需求在不断完善着Flash 4.0。Flash 4.0 V3不仅在像素均一性、USB 3.0拍摄帧速等方面均进行了提升，而且还加入了许多特别的功能和选项以适应于各类不同应用的需求。

QC-CMOS：提升像素均一性

在科研定量的成像中，相机背景的均匀性以及每个像素对光响应的均一性都非常重要。Flash 4.0 V3降低了相机的DSNU (Dark Signal Non-Uniformity)和PRNU (Photo Response Non-Uniformity)，在像素均一性方面得到了较大提升，使其更加适于超分辨成像 (如STORM、PALM等localization microscopy)等对于定量比较关注的应用。

DSNU反映的是相机背景的均匀性，Flash 4.0 V3的DSNU典型值为0.3 e rms。下图中左右两图均为针对同一样品拍摄的10张原始图片的平均;对比度均调整为98-106(Flash 4.0的offset为100，在没有信号的情况下，像素的理论灰度值为100)。从图像中可以看出Flash 4.0 V3的背景相对前者更加均匀。

PRNU反映的是相机每个像素对光响应的均一性，Flash 4.0 V3在信号强度为700个电子(换算为灰度值大约是1500)时其PRNU典型值为0.3% rms;在信号强度为15000个电子(换算为灰度值大约是30000)时其PRNU典型值为0.06% rms。

此外，Flash 4.0 V3的线性度也进行了提升，整个动态范围中的线性误差为0.5%;对于弱光探测，例如信号强度为500个电子(换算为灰度值约为1100)时的线性误差更是低至0.2%，换句话说，在这种弱光探测的时候，线性误差低至1个电子以内。

QC-CMOS：提升像素均一性

sCMOS在许多应用(如光片成像)中的一大优势是在保证信噪比的同时能够提供高帧速以及高分辨率。但随之而来的巨大数据量往往会造成数据处理上的困扰。Flash 4.0 V3提供16bit/12bit/8bit数据输出选项帮助在合适情况下降低数据量。例如，在16bit输出时，Flash 4.0 V3全幅100帧/秒的数据量约800 MB/s;如果采用8 bit输出，数据量则可以降至约400 MB/s。

简单的像素位深下降会造成图像中一些细微明暗信息的丢失，也就是说原来在高像素位深(如B图中的3bit和E图中的16bit)下能够区分的信号可能由于像素位深的简单下降(如C图中的2bit和F图中的8bit)而无法区分。尤其在弱信号成像中，由于信号的灰度变化可能局限在一个较小的范围内，因此在比特深度降低时原本不同的灰度值会被压缩成一个灰度而造成细节信息的丢失(如从图B至图C和从图E至图F)。

而为了使8bit和12bit的像素位深选项变得实用，尽可能保证图像质量至关重要。Flash4.0 V3允许选择图像的灰度变化范围，使其换算后的灰度值能较大范围的分布在降级后的灰度空间，尽可能保证图像质量(如从图B至图A和从图E至图D)。

USB 3.0版本：更高速

Flash 4.0系列在V2时代就引入了CameraLink和USB 3.0两种可以随意选择更换的数据接口连接电脑，其中CameraLink的帧速可以做到全幅100帧/秒;而USB 3.0连接时虽然速度稍慢，但连接方便(甚至可以直接连接到笔记本电脑上)、成本比较低，而且可以根据需要直接在用户处升级至高速的CameraLink版本(只需要更换数据线和数据采集卡即可，相机头都无需移动)，所以受到了市场的广泛欢迎。在Flash 4.0 V3中，USB 3.0连接时的速度得到了提升，使其具有了更高的性价比。

# 三种特殊的读出模式之lightsheet mode & dual lightsheet mode

Flash 4.0 V3具有专利的lightsheet mode，可以调整相机Rolling Shutter读出时行与行之间的曝光时间间隔、方向，尤其适用于提升光片成像时的成像质量。

此外，Flash 4.0 V3还在lightsheet mode的基础上提供了Dual lightsheet mode读出模式，允许相机芯片两边的读出方向分别调整，适用于双色光片成像。

三种特殊的读出模式之W-View mode

针对双色成像的应用，Flash 4.0 V3包含了非常特别的W-View mode读出模式，允许一台相机芯片的两边设置不同的曝光时间。与滨松W-View GEMINI双色分光器相配合，不仅可以做到双色同步成像，而且在双通道信号差距较大的时候可以分别设置曝光时间，使得两个通道所成像的强度趋于一致，方便观察及后续分析。

可以任意更换滤光片的W-View GEMINI双色分光器、W-View GEMINI-2C双相机分光器，加上Flash 4.0 V3中的dual-lightsheet mode、W-View mode等特殊读出模式，滨松为双色同步成像提供了极其丰富的工具，方便各种情形的需求。

两种在线后处理选项之Enhanced Visualization mode

Flash 4.0 V3在图像预览的时候可以选择Enhanced Visualization mode实时对图像进行数据处理，在信号强度很弱的时候可以让样品结构更加突出更易被观察寻找。

两种在线后处理选项之multi-level hot pixel correction

在一些应用中，例如需要对移动物体进行成像及分析时，少数的hot pixel可能会造成数据分析的不准确;然而在另一些应用中，任何对图像的后处理都是不被希望的。为了适应如此不同的需求，Flash 4.0 V3允许设置4个档次的hot pixel校正，在最强的校正中，即使长时间曝光的图像也不会出现hot pixel;而反过来，也可以选择完全不进行任何校正得到最为原始的数据。

Master Pulse:相机内置信号发生器

外触发的设置灵活性及用户友好性一直是Flash 4.0系列所关注的重点之一。在Flash 4.0 V3中，滨松加入了一个Muster Pulse信号发生器，使得双相机甚至多相机在硬件层面上可以做到完全同步的采集。

审核编辑 黄宇