25/07/29Ym meysydd delweddu trwybwn uchel bioluminescence a chanfod golau isel cyflymder uchel diwydiannol, mae cyflawni'r cydbwysedd gorau posibl rhwng cyflymder delweddu a sensitifrwydd wedi bod yn dagfa graidd sy'n cyfyngu ar gynnydd technolegol ers tro byd. Mae atebion delweddu llinol neu arae arwynebedd traddodiadol yn aml yn wynebu cyfaddawdau anodd, gan ei gwneud hi'n heriol cynnal effeithlonrwydd canfod a pherfformiad system. O ganlyniad, mae uwchraddiadau diwydiannol wedi'u cyfyngu'n sylweddol.
Mae cyflwyno technoleg TDI-sCMOS wedi'i goleuo o'r cefn yn dechrau mynd i'r afael â'r cyfyngiadau hyn. Nid yn unig y mae'r dechnoleg arloesol hon yn mynd i'r afael â chyfyngiadau ffisegol delweddu cyflym mewn amodau golau isel ond mae hefyd yn ymestyn ei chymwysiadau y tu hwnt i wyddorau bywyd i sectorau diwydiannol uwch fel archwilio lled-ddargludyddion a gweithgynhyrchu manwl gywir. Gyda'r datblygiadau hyn, mae TDI-sCMOS yn dod yn fwyfwy perthnasol mewn cymwysiadau delweddu diwydiannol modern.
Mae'r erthygl hon yn amlinellu'r egwyddorion craidd y tu ôl i ddelweddu TDI, yn olrhain ei esblygiad, ac yn trafod ei rôl gynyddol mewn systemau diwydiannol.
Deall Egwyddorion TDI: Arloesedd mewn Delweddu Dynamig
Mae Integreiddio Oedi Amser (TDI) yn dechnoleg caffael delweddau sy'n seiliedig ar yr egwyddor sganio llinell sy'n cynnig dau nodwedd dechnegol arwyddocaol:
Caffael Dynamig Cydamserol
Yn wahanol i gamerâu ardal traddodiadol sy'n gweithredu ar gylchred "stop-shot-symud", mae synwyryddion TDI yn datgelu delweddau'n barhaus tra byddant mewn symudiad. Wrth i'r sampl symud ar draws y maes golygfa, mae'r synhwyrydd TDI yn cydamseru symudiad y colofnau picsel â chyflymder y gwrthrych. Mae'r cydamseriad hwn yn galluogi amlygiad parhaus a chronni gwefr deinamig o'r un gwrthrych dros amser, gan ganiatáu delweddu effeithlon hyd yn oed ar gyflymderau uchel.
Arddangosiad Delweddu TDI: Symudiad Sampl Cydlynol ac Integreiddio Gwefr
Cronni Parth Gwefr
Mae pob colofn picsel yn trosi golau sy'n dod i mewn yn wefr drydanol, sydd wedyn yn cael ei brosesu trwy gamau darllen samplu lluosog. Mae'r broses gronni barhaus hon yn gwella'r signal gwan yn effeithiol gan ffactor o N, lle mae N yn cynrychioli nifer y lefelau integreiddio, gan wella'r gymhareb signal-i-sŵn (SNR) o dan amodau goleuo cyfyngedig.
Darlun o Ansawdd Delwedd mewn Gwahanol Gamau TDI
Esblygiad Technoleg TDI: O CCD i sCMOS wedi'i oleuo'n ôl
I ddechrau, adeiladwyd synwyryddion TDI ar lwyfannau CCD neu CMOS wedi'u goleuo o'r blaen, ond roedd gan y ddau bensaernïaeth gyfyngiadau wrth eu cymhwyso i ddelweddu cyflym a golau isel.
TDI-CCD
Gall synwyryddion TDI-CCD wedi'u goleuo'n ôl gyflawni effeithlonrwydd cwantwm (QE) sy'n agos at 90%. Fodd bynnag, mae eu pensaernïaeth darllen cyfresol yn cyfyngu ar gyflymder delweddu—mae cyfraddau llinell fel arfer yn aros islaw 100 kHz, gyda synwyryddion cydraniad 2K yn gweithredu ar tua 50 kHz.
TDI-CMOS wedi'i oleuo o'r blaen
Mae synwyryddion TDI-CMOS wedi'u goleuo o'r blaen yn cynnig cyflymderau darllen cyflymach, gyda chyfraddau llinell cydraniad 8K yn cyrraedd hyd at 400 kHz. Fodd bynnag, mae ffactorau strwythurol yn cyfyngu ar eu QE, yn enwedig yn yr ystod tonfedd fyrrach, gan ei gadw'n aml o dan 60%.
Daeth datblygiad nodedig yn 2020 gyda rhyddhau Tucsen'sCamera sCMOS Dhyana 9KTDI, camera TDI-sCMOS wedi'i oleuo o'r cefn. Mae'n nodi naid sylweddol wrth gyfuno sensitifrwydd uchel â pherfformiad TDI cyflym:
-
Effeithlonrwydd Cwantwm: QE brig o 82%—tua 40% yn uwch na synwyryddion TDI-CMOS confensiynol â goleuadau blaen, gan ei wneud yn ddelfrydol ar gyfer delweddu golau isel.
-
Cyfradd Llinell: 510 kHz ar benderfyniad 9K, sy'n cyfieithu i allbwn data o 4.59 gigapixel yr eiliad.
Defnyddiwyd y dechnoleg hon gyntaf mewn sganio fflwroleuol trwybwn uchel, lle cipiodd y camera ddelwedd 2-gigapixel o sampl fflwroleuol 30 mm × 17 mm mewn 10.1 eiliad o dan amodau system wedi'u optimeiddio, gan ddangos enillion sylweddol o ran cyflymder delweddu a chywirdeb manylion dros systemau sganio ardal confensiynol.
DelweddDhyana 9KTDI gyda llwyfan modur Zaber MVR
AmcanAmser caffael 10X: 10.1e Amser amlygiad: 3.6ms
Maint y ddelwedd: 30mm x 17mm 58,000 x 34,160 picsel
Manteision Allweddol Technoleg TDI
Sensitifrwydd Uchel
Mae synwyryddion TDI yn cronni signalau dros amlygiadau lluosog, gan wella perfformiad mewn golau isel. Gyda synwyryddion TDI-sCMOS wedi'u goleuo'n ôl, mae effeithlonrwydd cwantwm uwchlaw 80% yn gyraeddadwy, sy'n cefnogi tasgau heriol fel delweddu fflwroleuol ac archwilio maes tywyll.
Perfformiad Cyflymder Uchel
Mae synwyryddion TDI wedi'u cynllunio ar gyfer delweddu trwybwn uchel, gan ddal gwrthrychau sy'n symud yn gyflym gydag eglurder rhagorol. Drwy gydamseru darlleniad picsel â symudiad gwrthrych, mae TDI bron yn dileu aneglurder symudiad ac yn cefnogi archwiliad seiliedig ar gludydd, sganio amser real, a senarios trwybwn uchel eraill.
Cymhareb Signal-i-Sŵn (SNR) Gwell
Drwy integreiddio signalau ar draws sawl cam, gall synwyryddion TDI gynhyrchu delweddau o ansawdd uwch gyda llai o oleuadau, gan leihau risgiau cannu ffoto mewn samplau biolegol a lleihau straen thermol mewn deunyddiau sensitif.
Llai o Ategusrwydd i Ymyrraeth Amgylchynol
Yn wahanol i systemau sganio ardal, mae synwyryddion TDI yn cael eu heffeithio llai gan olau amgylchynol neu adlewyrchiadau oherwydd eu hamlygiad cydamserol llinell wrth linell, gan eu gwneud yn fwy cadarn mewn amgylcheddau diwydiannol cymhleth.
Enghraifft o Gymhwyso: Arolygu Wafer
Yn y sector lled-ddargludyddion, defnyddiwyd camerâu sCMOS sgan-arwynebedd yn gyffredin ar gyfer canfod golau isel oherwydd eu cyflymder a'u sensitifrwydd. Fodd bynnag, gall y systemau hyn fod ag anfanteision:
-
Maes Golwg Cyfyngedig: Mae angen gwnïo sawl ffram at ei gilydd, gan arwain at brosesau sy'n cymryd llawer o amser.
-
Sganio Arafach: Mae pob sgan yn gofyn am aros i'r llwyfan setlo cyn tynnu'r ddelwedd nesaf.
-
Arteffactau Pwytho: Mae bylchau ac anghysondebau delweddau yn effeithio ar ansawdd y sgan.
Mae delweddu TDI yn helpu i fynd i'r afael â'r heriau hyn:
-
Sganio Parhaus: Mae TDI yn cefnogi sganiau mawr, di-dor heb yr angen am wnïo fframiau.
-
Caffael Cyflymach: Mae cyfraddau llinell uchel (hyd at 1 MHz) yn dileu oedi rhwng cipio.
-
Unffurfiaeth Delwedd Gwell: Mae dull sgan llinell TDI yn lleihau ystumio persbectif ac yn sicrhau cywirdeb geometrig ar draws y sgan cyfan.
Sgan Ardal TDI VS
DarlunMae TDI yn galluogi proses gaffael fwy parhaus a llyfn
Mae camera Gemini 8KTDI sCMOS y Tucsen wedi bod yn effeithiol mewn archwilio wafferi uwchfioled dwfn. Yn ôl profion mewnol Tucsen, mae'r camera'n cyflawni QE o 63.9% ar 266 nm ac yn cynnal sefydlogrwydd tymheredd y sglodion ar 0°C dros ddefnydd estynedig - sy'n bwysig ar gyfer cymwysiadau sy'n sensitif i UV.
Ehangu Defnydd: O Delweddu Arbenigol i Integreiddio Systemau
Nid yw TDI bellach yn gyfyngedig i gymwysiadau niche na phrofion meincnod. Mae'r ffocws wedi symud tuag at integreiddio ymarferol i systemau diwydiannol.
Mae cyfres Gemini TDI Tucsen yn cynnig dau fath o atebion:
1. Modelau BlaenllawWedi'i gynllunio ar gyfer achosion defnydd uwch fel archwilio wafferi pen blaen a chanfod diffygion UV. Mae'r modelau hyn yn blaenoriaethu sensitifrwydd, sefydlogrwydd a thrwybwn uchel.
2. Amrywiadau CompactLlai, wedi'u hoeri ag aer, a llai o bŵer—yn fwy addas ar gyfer systemau mewnosodedig. Mae'r modelau hyn yn cynnwys rhyngwynebau cyflym CXP (CoaXPress) ar gyfer integreiddio symlach.
O ddelweddu trwybwn uchel mewn gwyddorau bywyd i archwilio lled-ddargludyddion manwl gywir, mae TDI-sCMOS wedi'i oleuo'n ôl yn chwarae rhan gynyddol bwysig wrth wella llifau gwaith delweddu.
Cwestiynau Cyffredin
C1: Sut mae TDI yn gweithio?
Mae TDI yn cydamseru trosglwyddo gwefr ar draws rhesi picsel gyda symudiad y gwrthrych. Wrth i'r gwrthrych symud, mae pob rhes yn cronni amlygiad arall, gan gynyddu sensitifrwydd, yn enwedig mewn cymwysiadau golau isel a chyflymder uchel.
C2: Ble gellir defnyddio technoleg TDI?
Mae TDI yn ddelfrydol ar gyfer archwilio lled-ddargludyddion, sganio fflwroleuedd, archwilio PCB, a chymwysiadau delweddu cydraniad uchel, cyflymder uchel eraill lle mae aneglurder symudiad a goleuo isel yn bryderon.
C3: Beth ddylwn i ei ystyried wrth ddewis camera TDI ar gyfer cymwysiadau diwydiannol?
Wrth ddewis camera TDI, mae ffactorau pwysig yn cynnwys cyfradd llinell, effeithlonrwydd cwantwm, datrysiad, ymateb sbectrol (yn enwedig ar gyfer cymwysiadau UV neu NIR), a sefydlogrwydd thermol.
Am esboniad manwl ar sut i gyfrifo cyfradd llinell, cyfeiriwch at ein herthygl:
Cyfres TDI – Sut i Gyfrifo Amledd Llinell y Camera
Tucsen Photonics Co., Ltd. Cedwir pob hawl. Wrth ddyfynnu, cydnabyddwch y ffynhonnell:www.tucsen.com
