2029/07/25Biolumineszentzia bidezko irudigintzaren eta argi gutxiko detekzio industrialaren abiadura handikoaren arloetan, irudigintzaren abiaduraren eta sentikortasunaren arteko oreka optimoa lortzea izan da aspalditik aurrerapen teknologikoa mugatzen duen oztopo nagusia. Ohiko irudigintza lineal edo eremu-matrizearen irtenbideek askotan oreka zailak dituzte, eta horrek zaildu egiten du detekzio-eraginkortasuna eta sistemaren errendimendua mantentzea. Ondorioz, industria-berrikuntzak nabarmen mugatu dira.
Atzetik argiztatutako TDI-sCMOS teknologiaren sarrerak muga horiei aurre egiten hasi da. Teknologia berritzaile honek ez ditu soilik abiadura handiko irudien muga fisikoak argi gutxiko baldintzetan konpontzen, baizik eta bere aplikazioak zientzia biologikoetatik haratago zabaltzen ditu industria-sektore aurreratuetara, hala nola erdieroaleen ikuskapenera eta doitasun-fabrikaziora. Garapen hauekin, TDI-sCMOS gero eta garrantzitsuagoa bihurtzen ari da industria-irudien aplikazio modernoetan.
Artikulu honek TDI irudigintzaren oinarrizko printzipioak azaltzen ditu, haren bilakaera jarraitzen du eta industria-sistemetan duen gero eta handiagoa den zeregina aztertzen du.
TDIren printzipioak ulertzea: aurrerapen bat irudi dinamikoan
Denbora Atzerapen Integrazioa (TDI) lerro-eskaneatzearen printzipioan oinarritutako irudiak eskuratzeko teknologia bat da, bi ezaugarri tekniko garrantzitsu eskaintzen dituena:
Eskuratze Dinamiko Sinkronoa
"Gelditu-argazki-mugitu" zikloan funtzionatzen duten eremu-kamerek ez bezala, TDI sentsoreek etengabe erakusten dituzte irudiak mugimenduan dauden bitartean. Lagina ikus-eremuan zehar mugitzen den heinean, TDI sentsoreak pixel-zutabeen mugimendua objektuaren abiadurarekin sinkronizatzen du. Sinkronizazio honek objektu beraren etengabeko esposizioa eta karga-metatze dinamikoa ahalbidetzen ditu denboran zehar, abiadura handietan ere irudi eraginkorrak lortzeko aukera emanez.
TDI Irudien Erakustaldia: Laginaren Mugimendu Koordinatua eta Karga Integrazioa
Karga-domeinuaren metaketa
Pixel zutabe bakoitzak sartzen den argia karga elektriko bihurtzen du, eta ondoren hainbat laginketa-irakurketa etapatan prozesatzen da. Metatze-prozesu jarraitu honek seinale ahula N faktore batez hobetzen du, non N integrazio-maila kopurua adierazten duen, seinale-zarata erlazioa (SNR) hobetuz argiztapen-baldintza mugatuetan.
Irudiaren kalitatearen ilustrazioa TDI etapa desberdinetan
TDI Teknologiaren Bilakaera: CCDtik Atzetik Argiztatutako sCMOSera
TDI sentsoreak hasieran CCD edo aurrealdetik argiztatutako CMOS plataformetan eraiki ziren, baina bi arkitekturek mugak zituzten irudi azkar eta argi gutxikoetan aplikatzerakoan.
TDI-CCD
Atzetik argiztatutako TDI-CCD sentsoreek % 90eko eraginkortasun kuantikoa (QE) lor dezakete. Hala ere, haien serieko irakurketa-arkitekturak irudien abiadura mugatzen du: lerro-abiadurak normalean 100 kHz-tik behera mantentzen dira, eta 2K bereizmeneko sentsoreek 50 kHz inguruan funtzionatzen dute.
Aurrealdetik argiztatutako TDI-CMOS
Aurrealdean argiztatutako TDI-CMOS sentsoreek irakurketa-abiadura azkarragoak eskaintzen dituzte, 8K-ko bereizmeneko lerro-abiadurak 400 kHz-raino iristen direlarik. Hala ere, faktore estrukturalak QE mugatzen du, batez ere uhin-luzera tarte laburragoan, askotan % 60tik behera mantenduz.
Aurrerapen nabarmena 2020an etorri zen Tucsen-en kaleratzearekin.Dhyana 9KTDI sCMOS kamera, atzetik argiztatutako TDI-sCMOS kamera bat. Jauzi nabarmena da sentikortasun handia eta abiadura handiko TDI errendimendua konbinatzeko orduan:
-
Eraginkortasun kuantikoa: % 82ko QE maximoa —aurretik argiztatutako TDI-CMOS sentsore konbentzionalak baino % 40 handiagoa gutxi gorabehera, argi gutxiko irudietarako aproposa bihurtuz.
-
Lerro-abiadura: 510 kHz 9K-ko bereizmenean, hau da, 4,59 gigapixel segundoko datu-transferentzia.
Teknologia hau lehen aldiz fluoreszentzia eskaneatze handiko errendimenduan aplikatu zen, non kamerak 30 mm × 17 mm-ko lagin fluoreszente baten 2 gigapixeleko irudia harrapatu zuen 10,1 segundotan sistemaren baldintza optimizatuetan, irudien abiaduran eta xehetasunen fideltasunean aurrerapen nabarmenak erakutsiz ohiko eremu-eskaneatze sistemekin alderatuta.
IrudiaDhyana 9KTDI Zaber MVR motorizatutako eszenatokiarekin
Helburua10X Eskuratze-denbora: 10,1 s Esposizio-denbora: 3,6 ms
Irudiaren tamaina30 mm x 17 mm 58.000 x 34.160 pixel
TDI teknologiaren abantaila nagusiak
Sentikortasun handia
TDI sentsoreek seinaleak metatzen dituzte esposizio anitzetan zehar, argi gutxiko errendimendua hobetuz. Atzetik argiztatutako TDI-sCMOS sentsoreekin, % 80tik gorako eraginkortasun kuantikoa lor daiteke, eta horrek fluoreszentzia irudiak eta eremu iluneko ikuskapena bezalako zeregin zorrotzak onartzen ditu.
Abiadura Handiko Errendimendua
TDI sentsoreak irudi-errendimendu handikoetarako diseinatuta daude, objektu azkar mugitzen direnak argitasun bikainarekin atzemateko. Pixelen irakurketa objektuaren mugimenduarekin sinkronizatuz, TDIk mugimendu-lausotasuna ia ezabatzen du eta zinta-garraiatzaileetan oinarritutako ikuskapena, denbora errealeko eskaneatzea eta beste errendimendu handiko eszenatoki batzuk onartzen ditu.
Seinale-zarata erlazio hobetua (SNR)
Seinaleak hainbat etapatan integratuz, TDI sentsoreek kalitate handiagoko irudiak sor ditzakete argiztapen gutxiagorekin, lagin biologikoetan fotozuritzeko arriskuak murriztuz eta material sentikorretan estres termikoa minimizatuz.
Inguruneko interferentziarekiko suszeptibilitate murriztua
Eremu-eskaneatze sistemekin ez bezala, TDI sentsoreek inguruneko argiak edo islapenek gutxiago eragiten diete, lerroz lerroko esposizio sinkronizatuari esker, eta horrek sendoagoak egiten ditu ingurune industrial konplexuetan.
Aplikazio adibidea: Oblearen ikuskapena
Erdieroaleen sektorean, eremu-eskaneatze sCMOS kamerak erabili ohi ziren argi gutxiko detekziorako, abiadura eta sentikortasuna zirela eta. Hala ere, sistema hauek eragozpenak izan ditzakete:
-
Ikus-eremu mugatua: hainbat marko elkarrekin josi behar dira, eta horrek denbora asko eskatzen duen prozesuak eragiten ditu.
-
Eskaneatzea motelagoa: Eskaneatu bakoitzak hurrengo irudia atera aurretik etapa finkatu arte itxaron behar du.
-
Jostura-artefaktuak: Irudien hutsuneek eta inkoherentzien eraginpean daude eskaneatzearen kalitatean.
TDI irudiek erronka hauei aurre egiten laguntzen dute:
-
Eskaneatzea jarraitua: TDI-k eskaneatu handiak eta etenik gabekoak onartzen ditu markoak josteko beharrik gabe.
-
Eskuratze azkarragoa: Lerro-abiadura altuek (1 MHz-raino) ezabatzen dituzte harrapaketa arteko atzerapenak.
-
Irudiaren uniformetasun hobetua: TDIren eskaneatze-lerro metodoak perspektiba-distortsioa minimizatzen du eta zehaztasun geometrikoa bermatzen du eskaneatze osoan.
TDI VS Eremu Eskaneatzea
IlustrazioaTDIk erosketa-prozesu jarraituagoa eta leunagoa ahalbidetzen du
Tucsen-en Gemini 8KTDI sCMOS kamera eraginkorra izan da ultramore sakoneko obleen ikuskapenean. Tucsen-en barne-proben arabera, kamerak % 63,9ko QE lortzen du 266 nm-tan eta txiparen tenperaturaren egonkortasuna mantentzen du 0 °C-tan erabilera luzean; garrantzitsua da UVarekiko sentikorrak diren aplikazioetarako.
Erabilera zabaltzen: Irudi espezializatuetatik sistemaren integraziora
TDI ez dago jada nitxo-aplikazioetara edo erreferentziazko probetara mugatuta. Arreta industria-sistemetan integrazio praktikora aldatu da.
Tucsen-en Gemini TDI serieak bi irtenbide mota eskaintzen ditu:
1. Modelo NagusiakAurrealdeko obleen ikuskapena eta UV akatsak detektatzea bezalako erabilera aurreratuetarako diseinatua. Modelo hauek sentikortasun handia, egonkortasuna eta errendimendua lehenesten dituzte.
2. Aldaera trinkoakTxikiagoak, airez hoztuak eta potentzia txikiagokoak — egokiagoak sistema txertatuetarako. Modelo hauek CXP (CoaXPress) abiadura handiko interfazeak dituzte integrazio erraztuarentzat.
Bizitzaren zientzietako errendimendu handiko irudigintzatik hasi eta erdieroaleen ikuskapen zehatzeraino, atzetik argiztatutako TDI-sCMOS-ak gero eta garrantzi handiagoa du irudigintzako lan-fluxuak hobetzeko.
Maiz egiten diren galderak
1. galdera: Nola funtzionatzen du TDIk?
TDI-k pixel errenkaden arteko karga-transferentzia objektuaren mugimenduarekin sinkronizatzen du. Objektua mugitzen den heinean, errenkada bakoitzak esposizio berri bat metatzen du, sentikortasuna handituz, batez ere argi gutxiko eta abiadura handiko aplikazioetan.
2. galdera: Non erabil daiteke TDI teknologia?
TDI aproposa da erdieroaleen ikuskapenerako, fluoreszentzia eskaneatzeko, PCB ikuskapenerako eta mugimendu lausotasuna eta argiztapen baxua kezkagarriak diren beste bereizmen handiko eta abiadura handiko irudi aplikazioetarako.
3. galdera: Zer hartu behar dut kontuan industria-aplikazioetarako TDI kamera bat aukeratzerakoan?
TDI kamera bat aukeratzerakoan, faktore garrantzitsuenen artean daude lerro-abiadura, eraginkortasun kuantikoa, bereizmena, erantzun espektrala (batez ere UV edo NIR aplikazioetarako) eta egonkortasun termikoa.
Lerro-tasa nola kalkulatu jakiteko azalpen zehatza lortzeko, jo ezazu gure artikuluara:
TDI Seriea – Nola kalkulatu kameraren linea-maiztasuna
Tucsen Photonics Co., Ltd. Eskubide guztiak erreserbatuta. Aipatzen duzunean, aipatu iturria:www.tucsen.com
