2018年11月1日，濱松全球同步發布了一款最新的高速、高靈敏、定量sCMOS相機——ORCA-Fusion。

冠以了“ORCA”的名號，當然也繼承了家族的優良“基因”。承襲前輩ORCA-Flash 4.0，ORCA-Fusion擁有著一如既往的高幀速：

• 100幀/秒 @470萬像素
• 89.1幀/秒 @530萬像素

此外，最為突出的，則是此次在ORCA-Fusion上得以大幅提升的信噪比：

• 最低0.7e(rms)讀出噪聲
• QE/讀出噪聲比值高至1.14

如何煉成優秀的圖像質量？

圖像質量是成像中的一個核心關注點，可以通過兩個概念予以評價——分辨率和信噪比。ORCA-Fusion具有530萬像素（2304x2304），配合6.5um的像素尺寸，可以提供非常出色的分辨率。而信噪比方面要怎樣做到提升呢？

關于相機成像的信噪比，主要與4個因素相關：

（1）樣品信號的強度和顯微鏡物鏡等光學系統對信號的收集能力；

（2）曝光時間，一般而言，延長曝光時間會帶來信噪比的上升，但會犧牲幀速；

（3）量子效率；

（4）讀出噪聲。

從相機的角度，量子效率與讀出噪聲分別對應了信號與噪聲，其比值越高，信噪比也就越高。

完美的定量相機（Quantitative Camera）一直是濱松孜孜不倦追求的方向，而信噪比的不斷提升則是其中的核心——在保證高量子效率的同時，ORCA-Fusion在噪聲控制上精耕細作，將讀出噪聲降低至0.7e rms/0.6e median這樣的水平，使得QE/讀出噪聲比值提升至1.33。這也使得ORCA-Fusion一經面世，就超過之前所有的sCMOS相機前輩，一躍領先。

而不同于許多同類產品降低幀速以保障信噪比的做法，濱松不僅做到了行業巔峰的信噪比，在速度上也絕不妥協，ORCA-Fusion的像素讀出頻率高達470MHz，在2304x2048（470萬像素）這樣的分辨率下能夠做到100幀/秒，選擇合適大小的ROI甚至能將幀速提升至41000幀/秒。

以下為新鮮出爐的樣片：

繼續定義“高幀速”

除了信噪比，幀速在許多成像應用（如lightsheet）中也至關重要。上文提到了，ORCA-Fusion作為濱松系列科研相機ORCA家族的新成員，繼承了優良“基因”，維持令業界欣羨的高幀速特性。

像素讀出速度（即全幅幀速 x 像素數目）高達470MHz，相對CCD相機時代常見的20MHz自然不能同日而語，即使是比主流高端sCMOS相機的420MHz（100幀/秒 @ 2048x2048）也提升了12%。

ORCA-Fusion的全幅幀速為89.1幀/秒 @ 2304x2304；選取合適的ROI（如2304x2048）時能夠獲得更高的幀速（如100幀/秒）。另外由于Fusion本身具有的高速性能，徹底摒棄了傳統sCMOS從兩邊讀出的方式，改掉了ROI開窗位置不同幀速就不同的老毛病，率先做到了“從一而終”的讀出方式。一方面，實現了任意位置取相同大小的ROI，幀速均相同；另一方面，大大提高了Lightsheet模式的讀出速度。

高分辨率，看清更深處的細節

以上這張圖就出自ORCA-fusion，在分辨率提升至2304×2304（530萬像素）后，圖像變得更加清晰，細節也得以更好的體現。

我們再來看看下面的圖片，對同樣視野大小拍攝的熒光小球，放大后可以看到更突出的細節，比市面上的背照式sCMOS相機清晰度高出一倍。

此外，ORCA-fusion還在一些細節上進行了完善。如為更加方便支撐結構的使用和設計，整體機身的重量降至了1.2kg。