NIR SWIRカメラ

AndorのC-REDカメラシリーズは、NIR II / SWIR撮像スペクトル領域における困難な定量科学測定に最適化されたInGaAsベースのカメラ群です。卓越した感度は、広い視野にわたる高速性と広いダイナミックレンジと両立しています。高速プロセスから、数分間に及ぶ長時間露光プロセスまで、あらゆる速度のプロセスを捉える柔軟な応用性を備えています。

C-Red 2- 高速・低ノイズのNIR SWIRカメラ。600fps動作時でも極めて低いノイズと暗電流を実現
C-Red 2-Lite- コンパクトで温度安定化されたNIR II/SWIRカメラ
C-Red 2-ER- 感度範囲を1.9μmおよび2.2μmまで拡張したNIR SWIRカメラ

InGaAsのライフサイエンス応用

発生生物学

小動物研究は、発育中の生物体や腫瘍・その他の病態の進行を研究する上で極めて重要です。NIR II窓を用いたイメージング技術により、厚みのある標本内部の組織や臓器を、可視光/紫外線領域で生じる散乱や吸収の影響を受けずに可視化できます。

InGaAsベースの検出器は、一般的なsCMOsやCCDベースの検出器では不可能な、NIR IIウィンドウ内での高感度を実現します。

C-REDシリーズは、血流などの厚い標本内で起こる動的プロセスから、臓器の発達や成長中の腫瘍内部の微細構造といった緩やかなプロセスまで、幅広いダイナミクスを持つ現象のイメージングに最適化されています。

神経生理学

C. elegans（線虫）やショウジョウバエは 、多くの神経生理学研究において貴重なモデル生物として活用されています。しかし、より大型で複雑なモデル生物でなければ解明できない課題も存在します。従来のUV／可視光（Vis）領域に基づくイメージングでは、散乱や吸収の影響により性能が低下することが多く、この問題は近赤外II（NIR II）領域の標識と波長へ移行することで解決できます。しかし一般的な検出器は、このスペクトル領域ではほとんど、あるいはまったく応答しないため、InGaAsなどの代替イメージングセンサー技術が必要となります。

最新世代のInGaAs検出器を搭載したC-REDカメラは、広視野での高速性能と組み合わせることで、NIR IIウィンドウ全域で高い感度を実現します。C-REDカメラは、神経ネットワークの動態を捉えることから、モデル生物内で発達する神経系の複雑な構造の観察まで、さまざまな神経イメージング用途に最適です。

生物物理学

近赤外II領域（NIR II）に基づくイメージング技術は、より深い組織透過深度、高い信号対背景比、優れた空間・時間分解能を実現できることから、厚い組織・臓器や全身動物モデルの研究を目指す多くの研究者の関心を集めています。

新たなNIR II標識物質には、結合特異性の向上、高い発光強度、生体毒性の低減が求められています。さらに、NIR II領域内で単一分子光増感剤を開発し、精密なイメージング誘導による腫瘍破壊を可能にする研究も、新たな分野として注目されています。これらの研究領域を含む多様な分野では、分子レベル、あるいは単一分子スケールでの理解が不可欠です。

C-REDカメラシリーズは、こうした困難な定量的測定のために設計されています。NIR II領域全体にわたる高感度に加え、低ノイズ、高速性、高ダイナミックレンジを兼ね備えています。

InGaAsカメラによるライフサイエンスソリューション

C-REDカメラシリーズは、要求の厳しい科学研究向けに、InGaAsベースのイメージングソリューションを幅広く提供しています。NIR II／SWIRスペクトルを活用することで、より厚く、生物学的に関連性の高い組織や臓器、さらには小型動物モデルの撮影が可能です。

C-Red 2

画期的な高速・低ノイズNIR II/SWIRカメラ
30電子未満の超低ノイズ
600電子/ピクセル/秒以下の超低暗電流
最大600fpsの高速撮影

仕様

C-Red 2 - ER

拡張範囲InGaAsの突破
C-Red 2 ER 1.9: 1.1～1.9 µm
C-Red 2 - ER 2.2: 1.2～2.2 µm
最大600fpsの高速撮影

仕様

C-Red 2 - Lite

コンパクトNIR II/SWIRカメラ（スペース制限のある用途向け）
温度安定化
高感度化のための低ノイズ設計
最大600fpsの高速度

仕様

モデル	C-Red 2	C-Red 2 - ER	C-Red 2 - Lite
技術	InGaAs	InGaAs	InGaAs
センサーフォーマット	640 x 512	640 x 512	640 x 512
画素サイズ (µm)	15	15	15
波長範囲 (µm)	0.9～1.7	1.1～1.9 µm (1.9) および 1.2～2.2 µm (2.2)	0.9～1.7
最大量子効率（％）	85	82 (1.9) 85 (2.2)	80
冷却 (°C)	-40	-40 (1.9µmモデル) -55 (2.2µmモデル)	ケース温度より25℃低い
最大フレームレート（フルアレイ）	600 fps	600 fps	600 fps
読み出しノイズ (e-)	23	< 32 (1.9µmモデル) < 36 (2.2µmモデル)	28 (@ 5°C 冷却時)
暗電流 (e-/ピクセル/秒)	310 @ -40°C	19,500 @ -40°C (1.9µmモデル) 130,000 @ -55°C (2.2µmモデル)	25,000 @ +5°C
画素ウェル深さ (e-)	1,400,000	1,500,000	1,400,000
露出（シャッター）モード	グローバル	グローバル	グローバル
インターフェース	USB 3.1 Gen 1 USB 3.1 Gen 1	USB 3.1 Gen 1 USB 3.1 Gen 1	USB 3.1 Gen 1 Camera Link
詳細情報	仕様	仕様	仕様
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技術的特徴

ダーク最適化

生物発光やルシフェラーゼベースの遺伝子レポーター研究では、蛍光イメージングよりも弱い信号を捉える必要があるため、より長い露光時間が求められます。このような条件下では、センサーの検出限界を決定する読み出しノイズではなく、暗電流（熱ノイズ）が主要なノイズ源となります。

C-Red 2では、独自の暗電流最適化技術と深冷却技術を組み合わせることで、露光時間に応じた熱ノイズの最小化を実現し、さまざまな実験条件下で高いS/N比を得ることが可能です。

これにより、C-Red 2および C-Red 2 - ERカメラは、露光時間がミリ秒単位ではなく、数十秒から数分単位となる場合に、他のInGaAsカメラよりも優れた選択肢となり、深冷却CCDやsCMOSに代わる実用的な選択肢となります。
*C-Red 2 - ERには暗電流最適化機能は搭載されていません。

フレキシブル冷却

熱電式の空冷／水冷方式、またはコンパクトな温度安定化フォーマットから選択できます。C-REDシリーズは、センサー温度の精密な安定化を実現するとともに、冷却性能とカメラサイズの柔軟性を両立し、さまざまなアプリケーションニーズに対応します。

C-Red 2は、短時間露光が必要な場合には空冷で−15°Cまで冷却可能で、熱ノイズの影響を最小限に抑えます。
また、−40°Cの液体冷却を使用することで、暗電流に制限される長時間露光アプリケーションにおいて、極めて低い熱ノイズを実現できます。
最低レベルの熱ノイズが不要な非クリティカル用途や、設置スペースが限られる場合には、C-Red 2 - Liteをご検討ください。高感度InGaAs NIR II受光素子を、よりコンパクトで温度安定化されたフォーマットで提供します。C-Red 2 - Liteは最適化されたアルゴリズムを採用し、避けられない環境変動下でも長時間にわたりセンサー温度を精密に安定化させます

画像：周囲温度におけるセンサーの固有の熱ノイズは、長時間露光時に問題となるが、冷却によって低減できる。ここに示すようにセンサーを効率的に冷却することで、センサーの検出能力を向上させることができる。

16ビット高ダイナミックレンジ

多くのカメラには、16ビット（広ダイナミックレンジ）を謳っているにもかかわらず、カメラの設定方法により実際には実現できない可能性があるという課題があります。ダイナミックレンジが制限されると、高輝度領域では画像が飽和してディテールが失われ、低輝度領域では画像情報が欠落します。例えばニューロンの観察など、同一シーン内で広いダイナミックレンジが求められるアプリケーションや、信号が時間とともに急激に増大する場合には、基礎となる生物学的情報に関する貴重なデータが失われる可能性があります。カメラで利用可能な限られた範囲内で作業することは非常に困難であり、場合によっては不可能なこともあります。

C-REDシリーズは、こうした実験において妥協のない撮像を実現するため、特別に設計された独自のハイダイナミックレンジ（HDR）モードを採用しています*。このモードでは、特許取得済みのセンサー読み出し方式 を用いて、高感度領域と低感度領域の信号を線形に結合します。これにより、93.6 dBのダイナミックレンジと真の16ビット線形応答を実現します。さらに、画像の飽和を起こすことなく、低輝度領域から高輝度領域までの細部を保持した完全な画像情報を取得でき、フルフレーム速度600 fpsでの動作が可能です。HDRはC-Red 2 - ERでは利用できません。

高速NIR II/SWIRイメージング

高速性が求められるアプリケーション向けに開発されたAndorのC-RED NIR II／SWIRカメラシリーズは、市場をリードする性能を実現する、高速かつ高感度なソリューションを提供します。

フルフレーム600 FPS：C-REDシリーズは最新のInGaAs撮像センサーを搭載し、フルフレームで最大600 fps、関心領域（ROI）使用時にはさらに高速な撮影が可能で、優れた時間分解能を実現します。
高感度： NIR II 範囲の高 QE スループットと C-RED の低ノイズの組み合わせにより 、高速撮影時でも高い感度を実現します。これは、生体内モデルにおいて本質的に光量が限られる超短時間露光に不可欠です。
真のグローバルシャッター：真のグローバルシャッターは、視野全体で高い時間精度が求められる用途において、5 μs未満の積分パルスによって実現されます。これにより、高速ローリングシャッター方式で生じる時間的歪みを回避できます。

ラーニングセンターのリソース

Development of Fluorescent Biomarkers with C-RED 2

C-RED 2 is a highly sensitive InGaAs camera which can be cooled down to -40°C for optimal performances, making it a great choice for fluorescence imaging in the NIR-II range...

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