CCD-Bildqualität mit CMOS-Kameras

  • Published September 2017

Active Silicon arbeitet eng mit zahlreichen Kameraherstellern und Spezialisten im Bereich der wissenschaftlichen Bildverarbeitung für die Medizintechnik und Bio-Wissenschaften zusammen. Unsere verschiedenen FireBird Camera Link Framegrabbern bieten umfangreiche Funktionen und Zuverlässigkeit im Betrieb. So können Kamerahersteller technische Grenzen überwinden, beispielsweise in der Mikroskopie. Epifluoreszenz-Mikroskopie stellt eine besondere Herausforderung für die Bildverarbeitung dar, da die Lichtverhältnisse sehr schwach und die licht-emittierenden Prozesse oft kurz sind. Dies erfordert ein hohes Signal-zu-Rausch-Verhältnis der Kameras.

In der Fluoreszenz-Mikroskopie, wird eine Probe mit Licht einer bestimmten Wellenlänge beleuchtet. Dies regt die Fluoreszenz bestimmter Komponenten an. Üblicherweise fluoreszieren biologische Proben nicht von Natur aus. Man kann daher bestimmte Strukturen in den Proben mit Chemikalien, so genannten Fluorochromen anfärben, die zu leuchten beginnen, sobald sie mit Licht angeregt werden. Dies ermöglicht die Identifikation ganz bestimmter zellulärer Komponenten und fremder Bestandteile und zwar besser als mit anderen mikroskopischen Verfahren. Verschiedene Strukturen können dabei mit unterschiedlichen Fluorochromen eingefärbt werden, die unterschiedliche Farben emittieren. Betrachten Sie hierzu bitte auch das Bild dieses Artikels.

Es zeigt die Eierkammer einer Drosophila. Diese Essigfliegenart eignet sich besonders gut zum Studium der Zellfunktionen und Entwicklung in der Biomedizinischen Forschung. Hier zeigt das Bild die Reifung von Eiern (Oogenese). Die DNA der verschiedenen Zellen ist in blau dargestellt, die F-Actin Cytoskelett in rot und die mRNA am Übergang zum Hauptkörperbereich in grün. Die verwendeten Fluorochome sind DAPI, Rhodamin und GFP.

Ein Hauptvorteil moderner CMOS-Kameras für die Mikroskopie liegt in der Fähigkeit auch bei schwachem Licht zu arbeiten, was den Effekt der Photobleichung vermindert. Die Kombination aus hoher Quanteneffizienz und niedrigem Rauschen erlaubt eine bessere Bildaufnahme jenseits der Fähigkeiten von CCD-Kameras. Dies ermöglicht die bessere Erforschung des zeitlichen Ablaufs der Zellentwicklung.

Einer unserer Kunden hat es geschafft, eine digitale CMOS-Kamera mit der doppelten Geschwindigkeit, dreimal größerem Sichtfeld und erheblich geringerem Rauschen zu entwickeln als die auf dem Markt führenden CCD-Kameras. Die Camera Link CMOS-Kamera liefert in Verbindung mit unserem Camera Link Framegrabber 4-Megapixel-Bilder bei 16 bit mit bis zu 100 B/s an den Host-PC. Die Echtzeit-Verarbeitung und die hohe Datenrate entsprechen den teureren CCD-Modellen und stellen eine erschwinglichere Lösung für die Hellfeld-, Fluoreszenz- und eine andere Mikroskopie-Techniken dar.

Weitere Anwendungen dieser Kamera finden sich in der hochauflösenden Mikroskopie, TIRF-Mikroskopie, ratiometrische Bildgebung, FRET, Hochgeschwindigkeits-Ca2+-Bildanalyse, konfokale Echtzeitmikroskopie und Lichtscheibenmikroskopie.

Wir von Active Silicon sind stolz, unsere Kunden bei der Entwicklung revolutionärer Bildverarbeitungsprodukte unterstützen zu dürfen.