“科学計測用カメラの新たな歴史の幕開け” 浜松ホトニクスが世界で初めてPhoton number resolvingを実現した科学計測用カメラを開発

究極の低ノイズ性能で高画素な「ORCA®-Quest qCMOS™カメラ C15550-20UP」を本日2021年5月20日にリリース

ORCA®-Quest qCMOS™カメラ C15550-20UP

浜松ホトニクス株式会社（本社：静岡県浜松市、東証：6965）は、独自の設計技術と最新の製造技術により、新たに開発した2次元CMOSイメージセンサを搭載することで0.27 electrons rmsという究極の低ノイズ性能と940万画素という高画素数を両立した科学計測用カメラ「ORCA®-Quest（オルカ クエスト）qCMOS™（キューシーモス）カメラ C15550-20UP」を発売します。

本製品は、カメラの検出限界を決める重要な要素であり、光を信号に変換する際に発生するノイズを、光の最小単位である光子（光の粒）による信号よりも低く抑えることで、光子の数を正確に計測し画像化するPhoton number resolving（2次元光子数識別計測）を世界で初めて実現しています。これにより、イオンや中性原子などの量子の状態をより正しく観察することが可能となり、量子コンピュータをはじめとする量子技術の研究開発の加速が期待されます。

本製品は、本日、5月20日（木）より国内外の大学や企業の研究者に向け、販売を開始します。

＜製品の概要＞

本製品は、新開発の高性能2次元CMOSイメージセンサを搭載することで、世界で初めてPhoton number resolvingを実現した科学計測用カメラです。

当社は、微弱な蛍光、発光現象の撮像用途に向け、低ノイズの科学計測用カメラを開発、製造、販売しています。今回、独自の設計技術で画素構造の設計を最適化するとともに最先端の微細な半導体製造技術を用いることで、世界一となる究極の低ノイズ性能かつ高画素数、高分解能でありながら高速読み出しが可能な2次元CMOSイメージセンサを開発しました。また、これまで培ってきた、カメラの低ノイズ回路の設計技術や高精度なセンサ冷却技術、独自の信号処理技術により、2次元CMOSイメージセンサの各画素が持つ電気的な特性のばらつきを抑えました。これにより、世界で初めてPhoton number resolvingを実現し、信頼性の高い測定結果が得られる計測器として、さまざまな科学の進歩や未知の分野の開拓に貢献する科学計測用カメラの開発に成功しました。

本製品により、イオンや中性原子などからの光の量を定量的に画像化することで、量子の状態を正確に観察することが可能となり、量子コンピュータをはじめとする量子技術の研究開発が加速すると期待されます。また、極微弱な光の現象を広い視野で撮像できることから、天文やライフサイエンス分野での応用も見込まれます。

今後、国内外の大学や企業の研究者に向け本製品の拡販を進めるとともに、幅広い分野でPhoton number resolvingの新たな用途を開拓していきます。

蛍光を発する中性原子（左）とオリオン座大星雲（右）の撮像画像

＜製品の主な特長＞

１．新開発の高性能2次元CMOSイメージセンサを搭載

独自の設計技術と最新の製造技術を用いることで、世界一となる究極の低ノイズ性能の2次元CMOSイメージセンサを開発しました。また、2次元CMOSイメージセンサの画素を一つずつ区切るトレンチ構造を採用し画素間のクロストークを低減することで、背面照射による高い量子効率と高分解能を同時に実現しています。さらに、940万画素と高画素数ながら、信号の読み出し速度を従来の約27 メガピクセル毎秒から約47 メガピクセル毎秒と約1.7倍まで高めました。

２．世界で初めてPhoton number resolvingを実現

これまで培ってきた、カメラの低ノイズ回路の設計技術や高精度なセンサ冷却技術、独自の信号処理技術により、各画素が持つ電気的な特性のばらつきを抑えることで、2次元CMOSイメージセンサの性能を最大限まで引き出しました。この結果、従来製品と比べ約3分の1となる0.27 electrons rmsという究極の低ノイズ性能で、世界で初めてPhoton number resolvingを実現しています。

＜開発の背景＞

当社は、1980年代より低ノイズの科学計測用カメラを開発、製造、販売してきました。

現在では、ライフサイエンスをはじめとする学術分野やファクトリーオートメーション分野など、極めて微弱な蛍光、発光現象を撮像する技術が求められる用途に向け製品を提供しています。当社は、市場からのさらなる低ノイズ化への要求に応えるため、究極の低ノイズ性能で、Photon number resolvingが可能な科学計測用カメラの開発に取り組んできました。

＜主な仕様＞

有効画素数（H×V）：4096×2304

画素サイズ（H×V）：4.6 μm×4.6 μm

読み出しノイズ（Typ.）：0.27 electrons rms

量子効率（Typ.）： 90 %（@475 nm）

外形寸法（W×D×H）：110 mm×142 mm×110 mm

重量（カメラ本体）：3.8 kg

＜価格＞

本体：5,170,000 円（税込）

＜製品案内ページ＞

https://www.hamamatsu.com/jp/ja/product/type/C15550-20UP/index.html

＜当社Webサイト＞

 https://www.hamamatsu.com