自2018年11月鑫图推出了全球首款6.5微米的背照式背照式sCMOS科学相机——Dhyana 400BSI，得到高端科研市场的广泛关注，掀起全球高灵敏成像技术的又一轮升级热潮。在各家相继推出背照式sCMOS成像方案的近一年时间里，鑫图研发团队从未停止对技术精益求精的探索，如何将背照式sCMOS做成真正意义上的新一代科学相机，成为我们新的挑战目标。

2018年9月2日，鑫图宣布完成了相机速度和信号处理等关键性能升级，Dhyana 400BSI V2.0正式上市！

虽然Dhyana 400 BSI V2.0不涉及背照式图像传感器芯片G2020BSI的更新换代，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，但此次升级涉及的关键技术点依然可圈可点，让人耳目一新！

没错，V2.0款外观变化不小。不仅从前脸看外观尺寸缩小了很多，颜色也变成了更酷的深灰黑色，这在一定程度上可以理解为，鑫图机械结构工艺的提高，毕竟尺寸越小，制冷和散热的工艺难度就越大。

从后脸看，面板上多了两个高速传输的CameraLink接口，这个重大的变化意味着相机内部硬件电路进行了全面升级改进，Dhyana 400 BSI V2.0最终实现了420万全分辨率下74fps@CameraLink的芯片极限传输速率，以及40fps@USB3.0的接口最高数据传输速率。

而外观和接口变化还仅仅只是Dhyana 400BSI V2.0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。

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。

但上帝是公平的，给谁的都不会太少，给谁的也都不会太多。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，发热量和暗电流噪声较大，读出噪声的控制也不太好；而对于高端科研成像应用来说，如果不能控制好噪声，量子效率带来的优势就会大大缩小。

如何扬长避短？这里有必要普及一些噪声的基础常识。

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，大大超越了CCD，引发行业技术升级。

此前全球最好的sCMOS相机读出噪声为1.0e-(中值)和1.6e-(均方根值)。Dhyana 400BSI V2.0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技术早前已经可以做到-10℃（环境温度20℃下）的低温水平，而Dhyana 400BSI V2.0相机的在20℃的室温下已经可以达到更低的-15℃水平，相机的暗电流噪声也由此降低到了0.15e-；对于绝大多数sCMOS成像来说，相比1.0e-的读出噪声，就算长达100毫秒的曝光对应产生的暗电流噪声也要小于0.02e-，几乎达到了可以忽略不计的水平。

随着CCD的退出和sCMOS的崛起，sCMOS像素间噪声(DSNU、PRNU) 偏大的问题开始被推上风口浪尖， 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。

需要指出的是，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Dhyana 400BSI V2.0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。”

背照式sCMOS芯片发热量大， Dhyana 400BSI V2.0就把制冷温度做得更低，在同样的体积内， Dhyana 400BSIV2.0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Dhyana 400BSI 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， Dhyana 400BSIV2.0量子效率的优势就完全凸显了出来。我们不能只看着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，量子效率的提高甚至超过了60%，所有这种量级的信噪比提高对科学级应用来说，都是相当巨大的。

在光学领域有一种说法是性能提升10%，成本提高100%，那么Dhyana 400BSI V2.0动辄百分几十的灵敏度提高，价格要提升多少呢？

高QE的Dhyana400BSI在超高分辨率显微镜应用----《ACS Nano》

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。

除了自有的SDK和Demo，Dhyana 400BSI V2.0支持的第三方应用也已经大大扩展，包括Micromanager, Labview, Matlab等，可以为您提供更多应用支持和帮助。

定量分析更精准，数据捕捉更快速，鑫图携Dhyana 400 BSI V2.0再次向您致敬，感谢所有的支持与帮助！