23/10/10Ang time delay & integration (TDI) usa ka paagi sa pagkuha sa imahe nga gitukod sa prinsipyo sa pag-scan sa linya, diin ang usa ka serye sa usa ka dimensiyon nga mga imahe makuha aron makamugna og usa ka imahe pinaagi sa pag-timing sa sample nga paglihok ug pagdakop sa hiwa sa imahe pinaagi sa pag-trigger. Bisan tuod kini nga teknolohiya anaa na sulod sa mga dekada, kini kasagarang nalangkit sa ubos nga pagkasensitibo nga mga aplikasyon, sama sa web inspeksyon.
Usa ka bag-ong henerasyon sa mga camera ang naghiusa sa pagkasensitibo sa sCMOS sa katulin sa TDI aron itanyag ang pagkuha sa imahe nga parehas nga kalidad sa pag-scan sa lugar apan adunay potensyal alang sa mga order nga magnitude nga mas paspas nga pag-agi. Kini ilabi na nga makita sa mga sitwasyon diin ang pag-imaging sa dagkong mga sample sa ubos nga kahayag nga mga kondisyon gikinahanglan. Niini nga teknikal nga nota, among gilatid kung giunsa ang pag-scan sa TDI, ug itandi ang oras sa pagkuha sa imahe sa usa ka parehas nga teknik sa pag-scan sa dako nga lugar, pag-imaging sa tile ug tahi.
Gikan sa pag-scan sa linya hangtod sa TDI
Ang line scan imaging kay usa ka teknik sa imaging nga naggamit ug usa ka linya sa mga pixel (gitawag nga column, o stage) para magkuha ug slice sa usa ka hulagway samtang naglihok ang sample. Gamit ang electrical triggering mechanisms, usa ka 'slice' sa usa ka imahe ang gikuha samtang ang sample moagi sa sensor. Pinaagi sa pag-scale sa rate sa trigger sa camera aron makuha ang imahe sa lakang nga adunay sample nga paglihok ug paggamit sa usa ka frame grabber aron makuha kini nga mga imahe, mahimo silang tahion aron matukod pag-usab ang imahe.
Ang TDI imaging nagtukod sa kini nga prinsipyo sa pagkuha sa imahe sa usa ka sample, bisan pa, naggamit daghang mga yugto aron madugangan ang gidaghanon sa mga photoelectron nga nakuha. Samtang ang sample moagi sa matag yugto, dugang nga impormasyon ang nakolekta ug idugang sa kasamtangan nga mga photoelectron nga nakuha sa naunang mga yugto ug gi-shuffle sa susamang proseso sa mga himan sa CCD. Samtang ang sample moagi sa katapusang yugto, ang nakolekta nga mga photoelectron ipadala sa usa ka readout, ug ang integrated signal sa tibuok range gigamit aron makamugna og usa ka hiwa sa imahe. Sa Figure 1, ang pagkuha sa imahe sa usa ka aparato nga adunay lima ka TDI nga mga kolum (mga yugto) gipakita.
Figure 1: usa ka animated nga pananglitan sa pagkuha sa imahe gamit ang teknolohiya sa TDI. Usa ka sample (asul nga T) gipasa sa usa ka TDI image capture device (usa ka kolum sa 5 pixels, 5 TDI stages), ug ang mga photoelectron makuha sa matag yugto ug idugang sa signal level. Ang usa ka readout nakabig niini ngadto sa usa ka digital nga larawan.
1a: Ang hulagway (asul nga T) gipaila sa entablado; ang T naglihok sama sa gipakita sa aparato.
1b: Sa pag-agi sa T sa unang yugto, ang TDI camera ma-trigger sa pagdawat sa mga photoelectron nga makuha sa mga pixel samtang naigo kini sa unang yugto sa TDI sensor. Ang matag kolum adunay usa ka serye sa mga pixel nga nagkuha sa mga photoelectron nga tagsa-tagsa.
1c: Kini nga mga nakuha nga photoelectron gi-shuffle ngadto sa ikaduhang yugto, diin ang matag kolum nagduso sa lebel sa signal niini ngadto sa sunod nga yugto.
1d: Sa panahon sa paglihok sa sample nga usa ka pixel nga gilay-on, usa ka ikaduha nga set sa mga photoelectron ang nakuha sa entablado duha, ug gidugang sa mga nakuha kaniadto, nga nagdugang sa signal. Sa yugto 1, usa ka bag-ong set sa mga photoelectron ang nakuha, nga katumbas sa sunod nga hiwa sa pagkuha sa imahe.
1e: Ang mga proseso sa pagkuha sa imahe nga gihulagway sa yugto 1d gisubli samtang ang imahe moagi sa sensor. Naghimo kini usa ka signal gikan sa mga photoelectron gikan sa mga yugto. Ang signal gipasa ngadto sa usa ka readout, nga nag-convert sa photoelectron signal ngadto sa usa ka digital readout.
1f: Ang digital readout gipakita isip usa ka kolum sa imahe pinaagi sa kolum. Gitugotan niini ang digital nga pagtukod pag-usab sa usa ka imahe.
Ingon nga ang TDI device makahimo sa dungan nga pagpasa sa mga photoelectron gikan sa usa ka yugto ngadto sa sunod, ug pagkuha sa bag-ong mga photoelectron gikan sa unang yugto samtang ang sample naglihok, ang hulagway mahimong epektibo nga walay kinutuban sa gidaghanon sa mga laray nga nakuha. Ang mga rate sa pag-trigger, nga nagtino sa gidaghanon sa mga higayon nga ang pagkuha sa imahe (fig 1a) mahitabo, mahimong sa han-ay sa gatusan ka kHz.
Sa panig-ingnan sa Figure 2, usa ka 29 x 17 mm microscope slide nakuha sa 10.1 segundo gamit ang 5 μm pixel TDI camera. Bisan sa hinungdanon nga lebel sa pag-zoom, ang lebel sa blur gamay ra. Kini nagrepresentar sa usa ka dako nga pag-uswag sa nangaging mga henerasyon sa kini nga teknolohiya.
Alang sa dugang nga detalye, ang Talaan 1 nagpakita sa representante nga oras sa pag-imaging para sa usa ka serye sa kasagarang mga gidak-on sa sample sa 10, 20, ug 40 x zoom.
Figure 2: Usa ka hulagway sa usa ka fluorescent sample nga nakuha gamit ang Tucsen 9kTDI. Exposure 10 ms, oras sa pagkuha 10.1 s.
Talaan 1: Matrix sa oras sa pagdakop sa lain-laing mga gidak-on sa sample (segundo) gamit ang Tucsen 9kTDI camera sa Zaber MVR series motorized stage sa 10, 20, ug 40 x para sa 1 & 10 ms exposure time.
Area scan imaging
Ang area scan imaging sa sCMOS camera naglakip sa pagkuha sa tibuok nga hulagway nga dungan gamit ang 2-dimensional nga han-ay sa mga pixel. Ang matag pixel nagkuha sa kahayag, nag-convert niini ngadto sa mga electrical signal alang sa diha-diha nga pagproseso ug pagporma sa usa ka kompleto nga imahe nga adunay taas nga resolusyon ug katulin. Ang gidak-on sa usa ka hulagway nga mahimong makuha sa usa ka exposure gigamhan sa pixel gidak-on, ang pagpadako, ug ang gidaghanon sa mga pixel sa usa ka array, kada (1)
Alang sa usa ka standard array, ang field of view gihatag sa (2)
Sa mga higayon diin ang usa ka sample dako kaayo alang sa natad sa pagtan-aw sa usa ka camera, ang usa ka imahen mahimo nga matukod pinaagi sa pagbulag sa imahe sa usa ka grid sa mga imahe sa gidak-on sa natad sa pagtan-aw. Ang pagkuha niini nga mga hulagway nagsunod sa usa ka sumbanan, diin ang entablado mobalhin sa usa ka posisyon sa grid, ang entablado mohusay, ug unya ang hulagway makuha. Sa rolling shutter camera, adunay dugang nga oras sa paghulat samtang ang shutter nagtuyok. Kini nga mga hulagway mahimong makuha pinaagi sa paglihok sa posisyon sa kamera ug pagtahi niini. Ang Figure 3 nagpakita sa usa ka dako nga hulagway sa usa ka selula sa tawo ubos sa fluorescence microscopy nga naporma pinaagi sa pagtahi sa 16 ka gagmay nga mga hulagway.
Figure 3: Usa ka slide sa usa ka cell sa tawo nga nakuha sa usa ka area scan camera gamit ang tile & stitch imaging.
Sa kinatibuk-an, ang pagsulbad sa mas daghang detalye nanginahanglan daghang mga imahe nga mahimo ug madugtong sa ingon niini nga paagi. Usa ka solusyon niini mao ang pag-empleyodako nga format nga pag-scan sa camera, nga adunay dagkong mga sensor nga adunay taas nga ihap sa pixel, inubanan sa espesyal nga mga optika, nga nagtugot sa mas daghang detalye nga makuha.
Pagtandi tali sa TDI ug pag-scan sa lugar (Tile & Stitch)
Alang sa dako nga lugar nga pag-scan sa mga sample, ang Tile & Stitch ug TDI scanning mga angay nga solusyon, bisan pa pinaagi sa pagpili sa labing kaayo nga pamaagi, posible nga makunhuran ang oras nga gikinahanglan aron ma-scan ang usa ka sample. Kini nga pagtipig sa oras namugna pinaagi sa abilidad sa pag-scan sa TDI aron makuha ang usa ka naglihok nga sample; pagtangtang sa mga paglangan nga nalangkit sa paghusay sa entablado ug rolling shutter timing nga nalangkit sa tile ug stitch imaging.
Gitandi sa Figure 4 ang mga paghunong (berde) ug mga lihok (itom nga linya) nga gikinahanglan aron makuha ang imahe sa usa ka selula sa tawo sa tile & stitch (wala), ug TDI (tuo) nga pag-scan. Pinaagi sa pagtangtang sa panginahanglan sa paghunong ug pag-realign sa imahe sa TDI imaging, posible nga makunhuran ang oras sa imaging sa kamahinungdanon, nga naghatag oras sa pagkaladlad ubos <100 ms.
Ang talaan 2 nagpakita sa usa ka nagtrabaho nga pananglitan sa pag-scan tali sa usa ka 9k TDI ug usa ka standard nga sCMOS camera.
Figure 4: Usa ka scanning motif sa pagdakop sa usa ka cell sa tawo ubos sa fluorescence nga nagpakita sa tile ug stitch (wala) ug TDI imaging (tuo).
Talaan 2: Pagkumpara sa area scan ug TDI imaging para sa 15 x 15 mm nga sample nga adunay 10x objective lens ug 10 ms exposure time.
Samtang ang TDI nagtanyag ug talagsaon nga potensyal alang sa dugang nga katulin sa pagkuha sa imahe, adunay mga nuances sa paggamit niini nga teknolohiya. Alang sa taas nga oras sa pagkaladlad (> 100 ms), ang kamahinungdanon sa oras nga nawala sa paglihok ug paghusay sa mga aspeto sa pag-scan sa lugar gipakubus sa oras sa pagkaladlad. Sa ingon nga mga higayon, ang mga camera sa pag-scan sa lugar mahimo’g magtanyag ug pagkunhod sa mga oras sa pag-scan kung itandi sa TDI imaging. Aron mahibal-an kung ang teknolohiya sa TDI makahatag kanimo mga benepisyo sa imong karon nga pag-setup,kontaka mialang sa usa ka pagtandi calculator.
Uban pang mga aplikasyon
Daghang mga pangutana sa panukiduki nanginahanglan dugang nga kasayuran kaysa usa ka imahe, sama sa pagkuha sa imahe nga multichannel o multifocus.
Ang multichannel imaging sa usa ka area scan camera naglakip sa pagkuha sa mga hulagway gamit ang daghang wavelength nga dungan. Kini nga mga kanal kasagaran nga katumbas sa lainlaing mga wavelength sa kahayag, sama sa pula, berde, ug asul. Ang matag channel nagkuha sa piho nga wavelength o spectral nga impormasyon gikan sa talan-awon. Gikombinar dayon sa kamera kini nga mga channel aron makamugna og full-color o multispectral nga imahe, nga naghatag og mas komprehensibo nga pagtan-aw sa talan-awon nga adunay lahi nga spectral nga mga detalye. Sa mga area scan camera, kini makab-ot pinaagi sa discrete exposures, bisan pa, uban sa TDI imaging, ang usa ka splitter mahimong gamiton aron mabulag ang sensor sa daghang mga bahin. Ang pagbahin sa 9kTDI (45 mm) ngadto sa 3 x 15.0 mm nga mga sensor mas dako pa kay sa standard sensor (6.5 µm pixel gilapdon, 2048 pixels) gilapdon nga 13.3 mm. Dugang pa, tungod kay ang TDI nanginahanglan lamang ug kahayag sa bahin sa sample nga gilarawan, ang mga pag-scan mahimong mas dali nga ma-cycle.
Ang laing lugar diin kini mahimong mahitabo mao ang multi-focus imaging. Ang multifocus imaging sa mga area scan camera naglakip sa pagkuha sa daghang mga hulagway sa lain-laing gilay-on sa focus ug pagsagol niini aron makahimo og composite nga hulagway nga ang tibuok talan-awon sa hait nga focus. Gitubag niini ang lain-laing mga gilay-on sa usa ka talan-awon pinaagi sa pag-analisar ug paghiusa sa mga in-focus nga mga rehiyon gikan sa matag imahe, nga nagresulta sa usa ka mas detalyado nga representasyon sa usa ka imahe. Pag-usab, pinaagi sa paggamit sa atigbahinaron mabahin ang TDI sensor ngadto sa duha (22.5 mm), o tulo (15.0 mm) nga mga piraso, mahimong posible nga makakuha og multifocus nga imahe nga mas dali kay sa katumbas sa area scan. Alang sa mas taas nga pagkahan-ay nga multifocus (z stacks nga 6 o labaw pa) bisan pa, ang pag-scan sa lugar lagmit nga magpabilin nga labing paspas nga teknik sa imaging.
Mga konklusyon
Kini nga teknikal nga nota naglatid sa mga kalainan tali sa pag-scan sa lugar ug sa teknolohiya sa TDI alang sa pag-scan sa dako nga lugar. Pinaagi sa paghiusa sa pag-scan sa linya ug pagkasensitibo sa sCMOS, ang TDI nakab-ot ang paspas, de-kalidad nga imaging nga wala’y hunong, nga milabaw sa tradisyonal nga mga pamaagi sa pag-scan sa lugar sama sa tile ug tahi. Susiha ang mga bentaha sa paggamit sa among online nga calculator, pagkonsiderar sa lain-laing mga pangagpas nga gilatid niini nga dokumento. Ang TDI nagbarug isip usa ka gamhanan nga himan alang sa episyente nga imaging nga adunay dako nga potensyal alang sa pagkunhod sa mga oras sa imaging sa pareho nga standard ug advanced nga mga teknik sa imaging.Kung gusto nimo tan-awon kung ang TDI camera o area scan camera mahimong motugma sa imong aplikasyon ug mapaayo ang imong oras sa pagkuha, kontaka kami karon.
