说起sCMOS科学相机，很多人脑海里就会蹦出来日本滨松或者美国PM等国际厂牌，因为全世界都理所当然的认为最领先的成像技术不应该在中国，哪怕是时间推回到10个月前，鑫图发布了全球最新的基于6.5微米像元的背照式sCMOS科学相机Dhyana 400BSI虽然吸引了不少眼球，无奈除了95%量子效率这一亮点以外，其他关键指标如空间噪声、制冷、速度等领先技术方面，依旧不如日本滨松的Flash4.0V3，成为了仅靠一招鲜取胜的Dhyana 400BSI 2017。

   时间来到了2018，美国Photometrics公司也推出了同款芯片的背照式sCMOS科学相机，除了把速度提升到63fps以外，在其他方面依然没有对领先技术实现太多超越抑或语焉不详。

   就在大家对背照式sCMOS都没有任何期待的时候，鑫图冷不丁地在2018年9月3日推出了这款V2.0版的Dhyana 400BSI。转念一想，也不是什么猝不及防，毕竟鑫图之前已经对期待背照式sCMOS的你致敬了很长一段时间了。

   虽然这次更新不涉及背照式图像传感器芯片G2020BSI，也就是说，在像元尺寸、分辨率、量子效率、甚至读出噪声方面相比前代并没有改变。

   但如果稍留心的话，你依然可以一样分辨出V2.0款Dhyana 400BSI和前代的区别。

   当市场开始一致推广背照式sCMOS的时候，我们一直在思考如何将背照式sCMOS做成真正意义上的新一代科学相机。

   没错，V2.0款外观变化不小。不仅体积尺寸缩小了很多，颜色也变成了更酷的深灰黑色。一定程度上可以理解为，鑫图的机械结构工艺又有了新的提高。毕竟尺寸越小，制冷和散热的工艺难度就越大。
   抛开外观的不同，如果因为sCMOS芯片没有变化就非说这次的更新是常规的外观升级，那么这也是堆料最狠的那种升级。
   不仅从前脸看外观缩小，从后脸看，接口面板上多了两个高速传输的CameraLink，这是重大的变化，代表内部硬件电路进行了彻底升级改进。升级后的V2.0版CameraLink双HS接口将420万像素分辨率传输速度提高到74fps。
   接口的升级只是Dhyana 400BSI V2.0更新的开胃菜，空间噪声算法升级才是本次更新的关键。

   信噪比，在科学成像领域就是灵敏度和图像品质，可以单纯的理解成量子效率和噪声的对决。介绍之前，我们不得不先了解一下背照式sCMOS芯片。

背照式sCMOS芯片，想说爱你不容易

   Dhyana 400BSI V2.0采用了背照式sCMOS芯片。这颗国产的由长春长光辰芯公司生产的G2020BSI背照式芯片在量子效率方面大幅领先于传统正照式芯片，直接的结果就是：量子效率高多少，灵敏度就高多少。

   上帝是公平的，给谁的都不会太少，给谁的都不会太多。辰芯G2020BSI这颗背照式sCMOS图像传感器虽然在量子效率方面大胜正照式sCMOS，但是由于工艺的原因，导致发热量大，暗电流噪声大，读出噪声的控制也不太好。如果不能控制好噪声，量子效率带来的优势就会大大缩小。

论Dhyana 400BSI V2.0的自我噪声修养

   先普及一下噪声常识。
   噪声分为像素内噪声(读出噪声、光散粒噪声、暗电流噪声为代表)和像素间噪声(DSNU 、PRNU为代表的空间噪声)。早年CCD一统天下的时候，CCD的像素间噪声很低基本没人关注，所以大家一股脑儿想的是如何降低像素内噪声(读出噪声)。于是就有了第一代的sCMOS，把读出噪声做到了1个电子(e-)，大大超越了CCD，引起了行业革命。

   此前全球最好的sCMOS相机读出噪声为0.8e-(中值)和1.6e-(均方根值)。V2.0的Dhyana 400BSI做到了1.2e-(中值)和1.8e-(均方根值)，还差一些些。但是一台科学相机的噪声不仅仅是读出噪声，还有暗电流和像素间噪声。

   半导体制冷加风冷散热方式，之前能够做到的最低温度是-10℃（环境温度20℃下）。  Dhyana 400BSI V2.0相机的制冷温度在20℃的室温下达到了-15℃。这项指标也是目前的最低值。同时，相机的暗电流噪声降低到了0.15e-。对于绝大多数sCMOS成像来说，100毫秒的曝光都算长的了，相应暗电流噪声小于0.02e-。相比1.0e-的读出噪声，基本可以忽略不计。
   随着CCD彻底退出舞台和sCMOS的登堂入室，sCMOS像素间噪声(DSNU、PRNU) 偏大的问题开始成为风口浪尖。于是科学sCMOS相机厂商在这两年进行了新一代升级。
   之前全球最好的DSNU(暗信号不均一性)值是0.3e-。DSNU值越低代表噪声基线越平。V2.0版本的Dhyana 400BSI与2017款做比较的话，从前代的0.3e-下降到0.2e-。不仅打破了记录，还将业内最好的DSNU噪声下降了33%。

   而之前全球最好的PRNU(光响应不均一性)值是0.3% (700e-)。PRNU值就是像素之间对光的响应的偏差率。V2.0版本的Dhyana 400BSI与2017款做比较的话，从前代的1.6%下降到0.3%，做到了目前的最优值。

   One more thing. 还有一种噪声人类世界暂时还奈何不了，它是光散粒噪声，光散粒噪声基于泊松分布的基本物理学原理，随着光子数变多而变大。对于sCMOS级别的科学相机来说，当光子数多于10个以上时，像素内噪声的统治权就交给光散粒噪声了。所以在涉及并非极限弱光的成像应用中，信噪比变成了量子效率与空间噪声 (DSNU/PRNU) 的对决。所以我们思考和行动的终极目标是“采用最高量子效率的背照式芯片，同时把空间噪声做到最低。”

黑夜给了我黑色的眼睛,我却用它寻找光明

   背照式sCMOS芯片发热量大，V2.0版Dhyana 400BSI就把制冷温度做得更低，在同样的体积内，V2.0版Dhyana 400BSI得到的暗电流噪声与最好的正照式sCMOS相机旗鼓相当。
   背照式sCMOS芯片读出噪声偏大0.2e-，那么V2.0就把DSNU和PRNU做得更低，失之东隅收之桑榆，这里像素内噪声多了0.2e-，在那里通过像素间噪声少0.1e-，把背照式sCMOS芯片的缺憾补偿了些回来。
   当各项噪声指标和全球最优基本相当的时候，V2.0版Dhyana 400BSI量子效率的优势就完全凸显了出来。我们不能只盯着560nm处95%量子效率比正照式82%提高了15%；如果你做的是近红外光850nm应用，量子效率提高的就是40%；如果你做的是400nm蓝光应用，量子效率提高甚至超过了60%。这些对科学级应用来说，这种量级信噪比提高是相当巨大的。
   在光学领域有一种说法是性能提升10%，成本提高100%，那么V2.0版Dhyana 400BSI动辄百分几十的灵敏度提高，价格要提升多少呢？

价格，算得上是小惊喜

   Dhyana 400BSI V2.0更新的力度不算小，但其价格并没有大幅提升，就算全部顶配想要一步到位，比如PC端的高速CameraLink卡、水冷(降温还能低10度)等全部招呼上，价位也同样值得期待。

   大家最关心的何时能测试和购买问题。
   各样机已经准备就绪，发货近在咫尺了，对这款Dhyana 400BSI V2.0感兴趣的各位可以准备好发送试用请求信息了。

   还有一点更新上文没有提到，那就是软件的兼容性。

   V2.0版Dhyana 400BSI除了自有的SDK和Demo，支持的第三方应用已经大大扩展，包括Micromanager, Labview, Matlab, 原先非常折磨用户的第三方软件问题得到缓解。

最大的遗憾是

   由于2017版Dhyana 400BSI只有USB3.0接口，极限速度只能到达40fps，这次V2.0版通过高速CameraLink接口将速度提升到74fps。但是，由于这颗背照式sCMOS图像传感器本身的速率极限是74fps，Dhyana 400BSI V2.0即便想要飞的更高更快，眼下也只能做到这么多了……