高灵敏视觉平台

案例手册

弱光探测 高灵敏成像

服务科研及生命科学应用

关于凌云光 使命

愿景

核心价值观

为机器植入眼睛和大脑，赋能光速互联，创造和实现客户梦想。

成为视觉人工智能与光电信息领域的全球领导者！

以推动行业发展为己任，集体艰苦奋斗。把知识转化为财富，

让财富归属于它真正的创造者。

凌云光股份（股票代码：688400）以光技术创新为基础，围绕机器视觉与光纤光学开展业务，致力于成为视觉人工智

能与光电信息领域的全球领导者。公司曾获得一项国家技术发明一等奖和两项国家科学技术进步二等奖。

公司战略聚焦机器视觉业务，坚持“为机器植入眼睛和大脑”，为客户提供可配置视觉系统、智能视觉装备与核心视觉器

件等高端产品与解决方案。公司坚持以客户为中心，赋能电子制造、新型显示、印刷包装、新能源、影视动漫、科学图像、

轨道交通等行业的智能“制造”。基于20余年在光学成像、视觉软件与算法、核心视觉部件等领域的技术积累，公司持续产品

创新，努力成为客户最优的、战略的、信赖的和荣耀的选择。

01 关于凌云光 公司成立

2002年

员工

2000+ 21

境内授权专利

735

创新实验室

36

研发人员占比 全球分支

40%

灵敏度是芯片的重要参数之一，指器件所能传感的最低辐射功率，也即能探测到最小光子数。高灵敏视觉平台是指成像

器件能探测到光子数小于500个对微弱光进行成像，分为在高分辨率高速度且高灵敏下的sCMOS、降低热噪声提高灵敏度的

制冷型CCD、在10个光子数下有优势的EMCCD、可以进行单光子探测的ICCD。

在弱光探测场景下，通常需要图像分辨率高、灵敏度高、低噪声的高灵敏相机，以突显弱光信号，提升图像信噪比。公

司提供一系列高灵敏相机和成像方案，适用于需要在弱光条件下进行拍摄的应用，例如特种显微镜、神经电压成像观测、化

学发光成像、荧光病理成像、天文观测、单光子成像、激光诱导荧光成像观测等场景。

Hawks-2020 BSI

国产自主苍鸾系列高灵敏相机 Photometrics PRIME 95B

科研级

成像相机

Hawks-4040

国产自主苍鸾系列高灵敏相机

Hawks-6060

国产自主苍鸾系列高灵敏相机

Teledyne Princeton Instruments

PIXIS: 1024B_eXcel

天文观测

成像相机

高灵敏视觉平台介绍及典型应用

为机器植入眼睛和大脑

Hawks-2020 FSI

国产自主苍鸾系列高灵敏相机

05

05

06

07

08

08

科研级显微成像案例 • 案例1 特种显微镜 • 案例2 神经电压成像观测 • 案例3 单光子成像

天文观测成像案例 • 案例1 长时间凝望式观测

案例分享

优选科研级成像产品选型

10

10

10

10

10

Hawks-2020 BSI国产自主苍鸾系列高灵敏相机

Hawks-2020 FSI国产自主苍鸾系列高灵敏相机

Photometrics PRIME 95B

Photometrics KINETIX

Andor iXon DU888

优选天文观测成像产品选型

更多高灵敏产品选型表

12

12

12

12

Hawks-4040国产自主苍鸾系列高灵敏相机

Hawks-6060国产自主苍鸾系列高灵敏相机

Teledyne Princeton Instruments PIXIS: 1024B_eXcel

Teledyne Princeton Instruments PyLoN: 2048B_eXcelon  

更多高灵敏产品选型表 13

目录

03 目录

为机器植入眼睛和大脑

科研级显微成像成像案例

案例1 特种显微镜

案例2 神经电压成像观测

案例3 单光子成像

天文观测成像案例

案例1 长时间凝望式观测

案例分享

科研级显微成像案例 05 案列分享 特种显微镜（如SIM超分辨显微镜）是为了解决传统的宽场显微镜空间分辨率不足的问题。其可达到90nm的空间分辨

率，远小于宽场显微镜。但由于其特殊的光机结构，导致了实际捕获的荧光信号较弱，加之需要多次扫描得到高空间分辨

率图像，因此对成像器件的灵敏度提出了较高要求。

高灵敏sCMOS相机

搭建了如图所示的SIM系统，经调制的条纹形状的光照经由显微光路投射到显微焦平面，相机对焦平面进行成像探

测，通过算法解算出物体的超分辨率图像，该系统中其中涵盖了位移台、空间光调制器、光源、显微系统等核心部件。通

过该系统进行荧光信号的探测，达到了超过左图宽场荧光显微镜的高分辨率。

效果展示

需求难点

核心器件

案例1 特种显微镜

科研级显微成像案例

为机器植入眼睛和大脑

神经元电信号变化的捕捉，需要用到钙离子指示剂来揭示膜电位变化。这是一种电压敏感荧光指示剂。通过标记获得

荧光信号。而产生荧光信号的过程极快，且信号强度低，因此需要高灵敏度高速的探测器来捕获荧光信号。

如图使用高灵敏度高速相机配合高性能显微光学系统，使用对应电压指示剂激发波段的光源，产生的钙离子浓度变化

激发荧光，从而反映海马神经元轴突轴膜电位变化

效果展示

需求难点

高速高灵敏sCMOS相机

核心器件

案例2 神经电压成像观测

07 案列分享 科研级显微成像案例

单光子成像精确探测到每个光子的三维时空信息，包括光子的到达时间、位置和方向，进而实现极高的探测灵敏度和

空间分辨率，而非传统成像依赖于捕捉大量光子来形成图像。然而单光子成像探测的信号极弱，对探测器的灵敏度要求非

常高。此外需要对动态行为进行监测，因此对探测器的时间分辨率要求高。

高速高灵敏IsCMOS相机

选用如图所示的像增强型相机系统，将25mm高分辨率的图像增强器与串联透镜配合，最终将光路耦合到sCMOS图

像传感器上。利用最短的曝光时间，在sCMOS图像传感器的全分辨率下最高可达到106fps的帧速，可实现单光子信号探

测成像。

效果展示

需求难点

核心器件

案例3 单光子成像

天文观测成像案例

为机器植入眼睛和大脑

星体观测，是天文学研究的核心内容之一。它通过使用各种天文望远镜和成像探测器，在地面接收恒星以及其他天体

发出的电磁辐射，这些辐射包含了关于星体本身以及周围环境的大量信息。通过精确测量这些辐射的能量，能够推断出星

体的物理状态、化学成分、温度、亮度以及其他重要的天文参数。但是，地球的大气层给天文观测带来了诸多干扰，如湍

流导致的星光扭曲、水汽和尘埃引起的亮度衰减等，这些干扰严重影响了地面望远镜的观测质量，采用自适应光学系统可

以有效解决这些问题。另外，为了能够观测更大视场，更弱目标的天体，需要探测器的分辨率更大，灵敏度更高。

大靶面sCMOS相机

具有高灵敏、低读出噪声、低暗电流、高动态范围大靶面sCMOS相机，搭配大口径长焦望远镜以及自适应光学系

统，可以捕捉到的深空影像展示了宇宙中各种天体星光，用于天文研究。

效果展示

需求难点

核心器件

案例1 长时间凝望式观测

11 案列分享 Hawks-2020 BSI国产自主苍鸾系列高灵敏相机

Hawks-2020 FSI国产自主苍鸾系列高灵敏相机

Photometrics PRIME 95B

Photometrics KINETIX

Andor iXon DU888

优选科研级成像产品选型

为机器植入眼睛和大脑

Hawks-2020BSI国产自主苍鸾系列高灵敏相机

• 颜色：黑白

• 分辨率：2048×2048

• 像元尺寸：6.5µm背照式

• 最高量子效率：>90%

• 满幅帧速：45fps

• 动态范围：80dB

• 快门方式：Rolling Shutter

• 读出噪声：3.2e-

• 暗电流：0.1e-/p/s@20°C

• 制冷温度：低于环境温度45°

• 数据接口：USB3.0

Hawks-2020FSI国产自主苍鸾系列高灵敏相机

• 颜色：黑白

• 分辨率：2048×2048

• 像元尺寸：6.5µm前照式

• 最高量子效率：>72%

• 满幅帧速：150fps

• 位深：8/10bit

• 动态范围：54dB

• 快门方式：全局快门

• 读出噪声：29ePhotometrics PRIME 95B

• 颜色：黑白

• 分辨率：1200×1200

• 像元尺寸：11µm

• 最高量子效率：95%

• 满幅帧速：40/80fps

• 位深：12/16bit

• 动态范围：50000:1

• 快门方式：RS

• 读出噪声：1.6e-

• 制冷方式：风冷/水冷

• 数据接口：PCIE U3

Photometrics KINETIX

• 颜色：黑白

• 分辨率：3200×3200

• 像元尺寸：6.5µm

• 最高量子效率：95%

• 满幅帧速：498fps

• 位深：8/12/16bit

• 动态范围：50000:1

• 快门方式：Rolling Shutter

• 暗电流：0.477e-/p/s

• 数据接口：PCIE U3.2

• 制冷方式：风冷/水冷

Andor iXon Ultra888

• 分辨率：1024×1024

• 像元尺寸：13µm

• 最高量子效率：>95%

• 满幅帧速：26fps

• 暗电流：0.00025e-/p/s@-80℃

• 制冷方式：-80℃(气冷)/-95℃(液冷)

• EM增益：1-1000x

• 位深：16bit

11 优选产品选型 Hawks-4040国产自主苍鸾系列高灵敏相机

Hawks-6060国产自主苍鸾系列高灵敏相机

Teledyne Princeton Instruments PIXIS: 1024B_eXcel

Teledyne Princeton Instruments PyLoN: 2048B_eXcelon

优选天文观测成像产品选型

为机器植入眼睛和大脑

Hawks-4040国产自主苍鸾系列高灵敏相机

• 颜色：黑白

• 分辨率：4096×4096

• 像元尺寸：9µm前照式

• 满幅帧速：10fps

• 动态范围：90.8dB

• 快门方式：Rolling Shutter

• 暗电流：0.1e-/p/s@-30°C

• 数据接口：CameraLink Medium

Hawks-6060国产自主苍鸾系列高灵敏相机

• 颜色：黑白

• 分辨率：6144×6144

• 像元尺寸：10µm背照式

• 最高量子效率：>90%

• 满幅帧速：2fps

• 动态范围：80dB

• 快门方式：Rolling Shutter

• 读出噪声：3.2e-

• 暗电流：0.08e-/p/s@-20°C

• 制冷温度：低于环境温度45°

• 数据接口：CameraLink Full

Teledyne Princeton Instruments

PIXIS: 1024B_eXcelon

• 分辨率：1024×1024

• 像元尺寸：13µm

• 最高量子效率：>90%

• 暗电流：0.0004e-/p/s@-70℃

• 制冷方式：热电空气制冷/液冷

• UV镀膜

• 位深：16bit

Teledyne Princeton Instruments

PyLoN: 2048B_eXcelon

• 分辨率：2048×2048

• 像元尺寸：13.5µm

• 最高量子效率：>90%

• 暗电流：0.1e-/p/hour@-120℃

• 位深：16bit

13 产品选型表 更多高灵敏产品选型表

品牌 型号 分辨率 像元尺寸 帧速 峰值

量子效率 读出噪声 芯片类型 数据接口

LUSTER

LUSTER

PCO

PCO

PCO

PCO

PCO

PCO

sCMOS CameraLink

USB3.0

sCMOS

sCMOS

sCMOS

sCMOS

sCMOS

sCMOS

sCMOS

sCMOS

sCMOS

sCMOS

sCMOS

sCMOS

sCMOS

3.2e29e1.2e1.6e1.0e1.0e1.5e1.5e2.1e1.8e1.8e2.3e0.8e0.2e95%

70%

95%

95%

95%

95%

73%

73%

80%

95%

95%

65%

82%

95%

6.5μm

6.5μm

6.5μm

11μm

6.5μm

6.5μm

4.25µm

4.25µm

6.5μm

6.5μm

6.5μm

2.5μm

6.5μm

6.5μm

2048×2048

2048×2048

3200×3200

1200×1200

2048×2048

2048×2048

5056×2960

2960×2960

2048×2048

2048×2048

2048×2048

5120×5120

2048×2048

2048×2048

Teledyne

Photometrics

Teledyne

Photometrics

Teledyne

Photometrics

Teledyne

Photometrics

Teledyne

Photometrics

Teledyne

Photometrics

Hawks2020BSI

Hawks2020FSI

Kinetix

Prime 95B

Prime BSI

Prime BSI

Express

Iris 15

Iris 9

pco.panda

4.2

pco.panda

4.2 bi

pco.panda

4.2 bi UV

pco.panda

26

pco.edge

4.2

pco.edge

4.2 bi

40fps

40fps

83fps

90fps

400fps

30fps

60fps

43.5fps

43fps

95fps

30fps

30fps

40fps

40fps

40fps

7fps

40fps

100fps

40fps

CameraLink

USB3.0

PCI/USB 3.2

USB 3.0/PCI

Pcle/USB 3.0

USB 3.2

Pcle/USB 3.0

Pcle/USB 3.0

USB3.1 Gen1

USB3.1 Gen1

USB3.1 Gen1

USB3.1 Gen1

CameraLink HS

CameraLink Full

USB 3.0

USB 3.1 Gen 1

为机器植入眼睛和大脑

品牌 型号 分辨率 像元尺寸 帧速 峰值

量子效率 读出噪声 芯片类型 数据接口

PCO

PCO

PCO

First Light

First Light

ANDOR

ANDOR

sCMOS USB 3.1 Gen 1

sCMOS

sCMOS

CMOS

CCD

CCD

CCD

CCD

EMCCD

EMCCD

EMCCD

EMCCD

ICCD

ICCD

0.2e1.0e2.3e2e5.5e7e3e9e3.5e12e1e1e-

<1e-

<1e7e12e95%

60%

72%

73%

75%

75%

50fps

7fps

25fps

>90%

>90%

95%

95%

>95%

>95%

--

--

6.5μm

6.5μm

2.5μm

4.5µm

4.54µm

6.45µm

13μm

13.5μm

24μm

24μm

13μm

16μm

13μm

13.5μm

2048×2048

2560×2160

5120×5120

3200×2200

2688×2200

1360×1024

1024×1024

2048×2048

240×240

240×240

1024×1024

512x512

1024×1024

2048×2048

Teledyne

Photometrics

Teledyne

Princeton

Instruments

Teledyne

Princeton

Instruments

Teledyne

Princeton

Instruments

Teledyne

Princeton

Instruments

Teledyne

Photometrics

Teledyne

Photometrics

pco.edge.4.2

bi UV

pco.edge 5.5

pco.edge 26

Moment

Retiga R6

Retiga R1

Pixis1024

Pixis2048

OCAM2s

OCAM2k

iXon Ultra 888

iXon Ultra 897

PIMAX4:1024F

PIMAX4:2048F

40fps

30fps

100fps

7fps

0.58sec

10sec

2.265sec

36.45sec

2067fps

2067fps

26fps

56fps

7.69fps

--

CLHS FOL

USB 3.0

USB 3.0

USB 3.2

USB 3.0

USB 3.0

USB2.0

Optic Fiber

USB2.0

Optic Fiber

--

--

CameraLink

CameraLink

GigE

GigE

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