El sensor sCMOS de 5.5 megapixel ofrece una alta resolución para grandes campos de visión, todo ello sin comprometer el ruido de lectura o el frame rate. EL nivel de ruido de lectura ofrecido es excepcional, incluso cuando se compara con sensores CCD de grado científico. Solo los sensores Slow-Scan son capaces de generar niveles de ruido de lectura similares. La alta resolución junto con el slow -scan se caracterizan por ofrecer segundos por imagen en vez de imágenes por segundo. El hecho es que los nuevos sensores sCMOS pueden lograr un ruido de lectura <2 electrones rms en la lectura de una imagen de 5.5 megapixels a 30 fps algo verdaderamente extraordinario en el mercado. Además, el sensor es capaz de lograr 100 fps a total resolución con un ruido de lectura <3 electrones rms.
Comparando, el ruido más bajo en un sensor interline CCD, con una resolución de 1.3 megapixels a ~ 16 fps estaría en torno a ~ 10 electrones de ruido de lectura. Para la obtención de un mayor frame rate sería necesario la utilización de ROI o sub-windowing, por lo que iría en detrimento de la resolución de la imagen resultante.

El bajo ruido de lectura se ve complementado por un alto rango dinámico con valores >16 000 : 1. Habitualmente los sensores CCD o emCCD para conseguir valores similares han de reducir de una forma significativa la velocidad de lectura, mientras que los sCMOS pueden alcanzar estos valores a 30fps.

Sus principales áreas de aplicación son:

Live cell microscopy
Particle Imaging Velocimetry (PIV)
Single molecule detection
Super resolution microscopy
TIRF microscopy / waveguides
Spinning disk confocal microscopy
Genome sequencing (2nd and 3rd gen)
FRET
FRAP
Lucky astronomy / imaging
Adaptive optics
Solar astronomy
Fluorescence spectroscopy
Bio- & Chemi - luminescence
High content screening
Photovoltaic inspection
X-ray tomography
Ophthalmology
Flow cytometry
Biochip reading
Machine vision
TV / Broadcasting
Spectral (hyperspectral) imaging
Laser Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS)
Night Vision

	unit	setpoint	scmos

resolution (hor x ver)	pixel		2560 x 2160
pixel size (hor x ver)	µm²		6.5 x 6.5
peak quantum efficiency	%		60
dynamic range	bit		16
readout noise	e- rms	@ rolling shutter	1 .. 2
imaging frequency, frame rate	fps	@ full frame	100
exposure time	s		tbd
binning horizontal			tbd
binning vertical			tbd
optical input			Nikon f-mount

Comparison of a scientifc grade CCD camera with an interline transfer CCD and a first prototype test application with a sCMOS sensor at weak illumination. Both cameras were simultaneously looking at the same scene with the same lens at same f-stop = 8. The pco.2000 (2048 x 2048 pixel, pixel size 7.4 µm) was operated at 40MHz with 1 readout channel at 1 ms exposure time and cooled to +10 °C. The sCMOS test board (2560 x 2160 pixel, 6.5 µm pixel size) was operated with 1.3 ms exposure time to compensate for pixel size difference and un-cooled.

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Comparison of field of view

The images show the difference in field of view between the new sCMOS 5.5 MPixel image sensor and a widely used scientific grade CCD 1.3 MPixel image sensor.

Comparison of readout noise levels by image quality

The two columns of images show at different weak illumination levels the image quality of the new sCMOS image sensor with 1.5 e- rms readout noise compared to a widely used scientific grade CCD image sensor with 5 e- rms readout noise.

Comparison of different image sensor types

The images show USAF test chart images and the image quality of three image sensors recorded at low light level. From left to right:

sCMOS (front illuminated, 1.5 e- rms readout noise)
scientific grad interline transfer CCD (front illuminated, 5 e- rms readout noise)
emCCD with gain (back illuminated, < 1 e- rms readout noise)

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	Unidades	Configuración	pco.1300
Resolución (hor x ver)	pixel		2560 x 1160
Tamaño de Pixel (hor x ver)	µm²		6.5 x 6.5
quantum efficiency	%		60
Rango dinámico A/D	bit		16
Ruido de Lectura	e- rms	@ rolling shutter	1..2
Frecuencia de Imagen	fps	@ full frame	100
Tiempos de Exposición	s		por determinar
binning			por determinar
Montura Óptica			Nikon

comparcion CCD/SCMOS

Comparación de imágenes obtenidas por una cámara CCD de grado científico con un CCD interline transfer y el primer prototipo de sensor SCMOS a baja iluminación. Ambas cámaras miraban simultáneamente la misma escena con la misma lente con figurada en F=8. La pco.2000 (2048 x 2048 pixel, tamaño de pixel 7.4 µm) trabajó a 40MHz con solo canal de lectura y un tiempo de exposición de 1ms y refrigerada a +10ºC. El sensor de prueba SCMOS (2560 x 2160 pixel, tamaño de pixel 6.5 µm) trabajó con un tiempo de exposición de 1.3ms con el fin de compensar el tamaño de pixel y el hecho de no estar refrigerado.

Comparación del campo de visión

comparacion de resoluciones

Las Imágenes muestran la diferencia en el campo de visión manteniendo la relación de resolución entre imágenes obtenidas con el nuevo sensor SCMOS 5.5Mpixel y uno de los muy usados sensores CCD 1.3Mpixel de grado científico.

Comparación de ruidos delectura y calidad de imagen

comparacion ruido de lectura

Las dos columnas de imágenes muestran adiferentes niveles de iluminación, la calidad de imagen obtenida con el nuevo sensor SCMOS con un ruido de lectura de 1.5 e-rms en comparación con un sensor CCD de grado cientíco y ruido de lectura de 5 e-rms.

Comparación de imágenes optenidas con diferentes tipos de sensor

imagenes tipo de sensor

Las imágenes muestran el mismo patrón USAF captado por tres tipos de sensor en las mismas condiciones.

SCMOS (Front Illuminated, ruido de lectura 1.5 e-rms )
CCD inter line transfer de grado científico ( Front Illuminated, ruido de lectura 5 e-rms )
emCCD con ganancia (Back Illuminated, ruido de lectura <1 e-rms )

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Tecnología SCMOS

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