25/07/29En la kampoj de biolumineska alt-traira bildigo kaj industria altrapida detekto en malalta lumo, atingi la optimuman ekvilibron inter bildiga rapido kaj sentemeco delonge estis kerna proplempunkto limiganta teknologian progreson. Tradiciaj liniaj aŭ areaj bildigaj solvoj ofte alfrontas malfacilajn kompromisojn, kio malfaciligas la konservadon de kaj detekta efikeco kaj sistema rendimento. Rezulte, industriaj ĝisdatigoj estis signife limigitaj.
La enkonduko de malantaŭe lumigita TDI-sCMOS-teknologio komencas trakti ĉi tiujn limigojn. Ĉi tiu noviga teknologio ne nur traktas la fizikajn limigojn de altrapida bildigo en malaltaj lumkondiĉoj, sed ankaŭ etendas siajn aplikojn preter vivsciencoj en progresintajn industriajn sektorojn kiel ekzemple semikonduktaĵa inspektado kaj preciza fabrikado. Kun ĉi tiuj evoluoj, TDI-sCMOS fariĝas ĉiam pli grava en modernaj industriaj bildigaj aplikoj.
Ĉi tiu artikolo skizas la kernajn principojn malantaŭ TDI-bildigo, spuras ĝian evoluon kaj diskutas ĝian kreskantan rolon en industriaj sistemoj.
Kompreni la Principojn de TDI: Sukceso en Dinamika Bildigo
Tempoprokrasta Integriĝo (TDI) estas bilda akira teknologio bazita sur la lini-skanada principo, kiu ofertas du gravajn teknikajn trajtojn:
Sinkrona Dinamika Akiro
Male al tradiciaj areaj fotiloj, kiuj funkcias laŭ ciklo "halti-pafi-movi", TDI-sensiloj kontinue eksponas bildojn dum moviĝo. Dum la specimeno moviĝas trans la vidkampon, la TDI-sensilo sinkronigas la movon de la pikselaj kolonoj kun la rapido de la objekto. Ĉi tiu sinkronigado ebligas kontinuan eksponadon kaj dinamikan ŝargakumuliĝon de la sama objekto laŭlonge de la tempo, permesante efikan bildigon eĉ je altaj rapidoj.
TDI-Bildiga Demonstraĵo: Kunordigita Specimena Movado kaj Ŝarĝa Integriĝo
Ŝarĝa Domajna Akumuliĝo
Ĉiu piksela kolumno konvertas alvenantan lumon en elektran ŝargon, kiu poste estas prilaborita per pluraj specimenigaj legstadioj. Ĉi tiu kontinua akumula procezo efike plibonigas la malfortan signalon je faktoro de N, kie N reprezentas la nombron de integriĝniveloj, plibonigante la signalo-bruo-rilatumon (SNR) sub limigitaj lumkondiĉoj.
Ilustraĵo de Bildkvalito ĉe Malsamaj TDI-Stadioj
Evoluo de TDI-Teknologio: De CCD ĝis Malantaŭlumigita sCMOS
TDI-sensiloj estis komence konstruitaj sur CCD aŭ front-lumigitaj CMOS-platformoj, sed ambaŭ arkitekturoj havis limigojn kiam aplikite al rapida kaj malalt-luma bildigo.
TDI-CCD
Malantaŭlumigitaj TDI-CCD-sensiloj povas atingi kvantumajn efikecojn (QE) proksimajn al 90%. Tamen, ilia seria legarkitekturo limigas bildigan rapidon - liniaj rapidoj tipe restas sub 100 kHz, kun 2K-rezoluciaj sensiloj funkciantaj je ĉirkaŭ 50 kHz.
Front-Ilumigita TDI-CMOS
Antaŭlumigitaj TDI-CMOS sensiloj ofertas pli rapidajn legrapidojn, kun liniaj rapidecoj de 8K-rezolucio atingantaj ĝis 400 kHz. Tamen, strukturaj faktoroj limigas ilian kvantan elastecon (QE), precipe en la pli mallonga ondolonga gamo, ofte tenante ĝin sub 60%.
Rimarkinda progreso venis en 2020 kun la publikigo de Tucsen.Dhyana 9KTDI sCMOS-fotilo, malantaŭe lumigita TDI-sCMOS-fotilo. Ĝi markas signifan salton en kombinado de alta sentemo kun altrapida TDI-efikeco:
-
Kvanta Efikeco: 82% pinta QE — proksimume 40% pli alta ol konvenciaj front-lumigitaj TDI-CMOS sensiloj, igante ĝin ideala por bildigo en malalta lumo.
-
Linia rapido: 510 kHz je 9K rezolucio, tradukante al datumtrairo de 4.59 gigapikseloj po sekundo.
Ĉi tiu teknologio unue estis aplikita en alt-traiga fluoreska skanado, kie la fotilo kaptis 2-gigapikselan bildon de 30 mm × 17 mm fluoreska specimeno en 10.1 sekundoj sub optimumigitaj sistemkondiĉoj, montrante grandajn gajnojn en bildiga rapideco kaj detalfideleco kompare kun konvenciaj areo-skanadaj sistemoj.
BildoDhyana 9KTDI kun Zaber MVR motorizita scenejo
Celo10X Akirtempo: 10.1s Ekspontempo: 3.6ms
Bildgrandeco30mm x 17mm 58 000 x 34 160 pikseloj
Ŝlosilaj Avantaĝoj de TDI-Teknologio
Alta Sentemo
TDI-sensiloj akumulas signalojn dum pluraj eksponoj, plibonigante la rendimenton en malalta lumo. Kun malantaŭe lumigitaj TDI-sCMOS-sensiloj, kvantefikeco super 80% atingeblas, kio subtenas postulemajn taskojn kiel fluoreska bildigo kaj malhelkampa inspektado.
Alt-Rapida Elfaro
TDI-sensiloj estas desegnitaj por alt-traira bildigo, kaptante rapide moviĝantajn objektojn kun bonega klareco. Sinkronigante pikselan legadon kun objekta moviĝo, TDI preskaŭ eliminas moviĝmalklarecon kaj subtenas transportil-bazitan inspektadon, realtempan skanadon kaj aliajn alt-trairajn scenarojn.
Plibonigita Signalo-Bruo-Proporcio (SNR)
Integrante signalojn trans pluraj stadioj, TDI-sensiloj povas produkti pli altkvalitajn bildojn kun malpli da lumo, reduktante riskojn de fotoblankigo en biologiaj specimenoj kaj minimumigante termikan streson en sentemaj materialoj.
Reduktita Susceptebleco al Ĉirkaŭa Interfero
Male al areo-skanadaj sistemoj, TDI-sensiloj estas malpli trafitaj de ĉirkaŭa lumo aŭ reflektoj pro sia sinkronigita lini-post-linia eksponado, igante ilin pli fortikaj en kompleksaj industriaj medioj.
Aplika Ekzemplo: Inspektado de Oblato
En la semikonduktaĵa sektoro, are-skanaj sCMOS-fotiloj estis ofte uzataj por detekto en malalta lumo pro sia rapideco kaj sentemo. Tamen, ĉi tiuj sistemoj povas havi malavantaĝojn:
-
Limigita Vidkampo: Pluraj kadroj devas esti kudritaj kune, rezultante en tempopostulaj procezoj.
-
Pli malrapida skanado: Ĉiu skanado postulas atendi, ke la stadio trankviliĝu antaŭ ol kapti la sekvan bildon.
-
Kudraj Artefaktoj: Bildaj breĉoj kaj faktkonfliktoj influas la skankvaliton.
TDI-bildigo helpas trakti ĉi tiujn defiojn:
-
Kontinua Skanado: TDI subtenas grandajn, seninterrompajn skanadojn sen la bezono de kadra kudrado.
-
Pli rapida akiro: Altaj liniaj rapidoj (ĝis 1 MHz) forigas prokrastojn inter kaptoj.
-
Plibonigita Bilda Homogeneco: La lini-skanada metodo de TDI minimumigas perspektivan misprezenton kaj certigas geometrian precizecon tra la tuta skanado.
TDI VS Area Skanado
IlustraĵoTDI ebligas pli kontinuan kaj glatan akirprocezon
La fotilo Gemini 8KTDI sCMOS de Tucsen montriĝis efika en profunda ultraviola inspektado de obletoj. Laŭ internaj testoj de Tucsen, la fotilo atingas 63.9% QE je 266 nm kaj konservas stabilecon de la ĉipa temperaturo je 0°C dum plilongigita uzo — grava por UV-sentemaj aplikoj.
Vastiĝanta Uzo: De Specialigita Bildigo ĝis Sistemintegriĝo
TDI jam ne limiĝas al niĉaj aplikoj aŭ komparnormaj testoj. La fokuso ŝanĝiĝis al praktika integriĝo en industriajn sistemojn.
La serio Gemini TDI de Tucsen ofertas du specojn de solvoj:
1. Frontmontraj ModelojDizajnita por progresintaj uzkazoj kiel frontfina inspektado de obletoj kaj UV-difektodetekto. Ĉi tiuj modeloj prioritatigas altan sentemon, stabilecon kaj trairon.
2. Kompaktaj VariaĵojPli malgrandaj, aermalvarmigitaj, kaj malpli energikonsumaj — pli taŭgaj por enigitaj sistemoj. Ĉi tiuj modeloj inkluzivas CXP (CoaXPress) altrapidajn interfacojn por flulinia integriĝo.
De alt-traiga bildigo en vivsciencoj ĝis preciza semikonduktaĵa inspektado, malantaŭe lumigita TDI-sCMOS ludas ĉiam pli gravan rolon en plibonigado de bildigaj laborfluoj.
Oftaj demandoj
Q1: Kiel funkcias TDI?
TDI sinkronigas ŝargotransigon trans pikselaj vicoj kun la moviĝo de la objekto. Dum la objekto moviĝas, ĉiu vico akumulas plian eksponiĝon, pliigante sentemon, precipe en malalt-lumaj kaj altrapidaj aplikoj.
Q2: Kie oni povas uzi TDI-teknologion?
TDI estas ideala por semikonduktaĵa inspektado, fluoreska skanado, PCB-inspektado, kaj aliaj alt-rezoluciaj, altrapidaj bildigaj aplikoj kie moviĝmalklareco kaj malalta lumo estas zorgoj.
Q3: Kion mi devus konsideri elektante TDI-fotilon por industriaj aplikoj?
Kiam oni elektas TDI-fotilon, gravaj faktoroj inkluzivas linian rapidecon, kvantum-efikecon, rezolucion, spektran respondon (precipe por UV- aŭ NIR-aplikoj), kaj termikan stabilecon.
Por detala klarigo pri kiel kalkuli liniotarifon, vidu nian artikolon:
TDI-Serio - Kiel Kalkuli la Linian Frekvencon de la Fotilo
Tucsen Photonics Co., Ltd. Ĉiuj rajtoj rezervitaj. Kiam vi citas, bonvolu agnoski la fonton:www.tucsen.com
