23/10/10’S e dòigh-obrach a th’ ann an dàil ùine is amalachadh (TDI) airson dealbhan a ghlacadh a tha stèidhichte air prionnsapal sganadh loidhne, far a bheil sreath de dhealbhan aon-thaobhach air an glacadh gus ìomhaigh a chruthachadh le bhith a’ cur ùine air gluasad an t-sampall agus glacadh sliseag na h-ìomhaigh le bhith ga bhrosnachadh. Ged a tha an teicneòlas seo air a bhith timcheall airson deicheadan, mar as trice tha e air a bhith co-cheangailte ri tagraidhean le cugallachd ìosal, leithid sgrùdadh lìn.
Tha ginealach ùr de chamarathan air cugallachd sCMOS a chur còmhla ri astar TDI gus glacadh ìomhaighean den aon chàileachd ri sganadh sgìreil a thabhann ach leis a’ chomas airson toradh nas luaithe òrdughan meud. Tha seo gu sònraichte follaiseach ann an suidheachaidhean far a bheil feum air ìomhaighean de shampaill mhòra ann an suidheachaidhean solais ìosal. Anns an nota theicnigeach seo, tha sinn a’ mìneachadh mar a tha sganadh TDI ag obair, agus a’ dèanamh coimeas eadar an ùine glacaidh ìomhaighean agus dòigh-obrach sganaidh sgìreil mhòir choimeasach, ìomhaighean leacan is stiallan.
Bho sganadh loidhne gu TDI
’S e dòigh-obrach ìomhaighean a th’ ann an ìomhaighean sganaidh loidhne a bhios a’ cleachdadh aon loidhne de piogsail (ris an canar colbh, no àrd-ùrlar) gus sliseag de ìomhaigh a thogail fhad ’s a tha sampall a’ gluasad. Le bhith a’ cleachdadh uidheaman brosnachaidh dealain, thèid aon ‘shliseag’ de ìomhaigh a thogail fhad ’s a bhios an sampall a’ dol seachad air an sensor. Le bhith ag atharrachadh ìre brosnachaidh a’ chamara gus an ìomhaigh a ghlacadh a rèir gluasad an t-sampall agus a’ cleachdadh inneal-greimeachaidh frèam gus na h-ìomhaighean seo a ghlacadh, faodar an cur ri chèile gus an ìomhaigh ath-thogail.
Tha ìomhaighean TDI stèidhichte air a’ phrionnsapal seo de ghlacadh ìomhaigh de shampall, ach, bidh iad a’ cleachdadh iomadh ìre gus an àireamh de photoelectrons a thèid a ghlacadh a mheudachadh. Mar a bhios an sampall a’ dol seachad air gach ìre, thèid barrachd fiosrachaidh a chruinneachadh agus a chur ris na photoelectrons a th’ ann mar-thà a chaidh a ghlacadh le ìrean na bu thràithe agus a mheasgachadh ann am pròiseas coltach ri innealan CCD. Mar a bhios an sampall a’ dol thairis air an ìre mu dheireadh, thèid na photoelectrons a chaidh a chruinneachadh a chur gu leughadair, agus thèid an comharra aonaichte thar an raoin a chleachdadh gus sliseag ìomhaigh a chruthachadh. Ann am Figear 1, chithear glacadh ìomhaigh air inneal le còig colbhan TDI (ìrean).
Figear 1: eisimpleir beòthail de ghlacadh ìomhaigh a’ cleachdadh teicneòlas TDI. Tha sampall (T gorm) air a chur thairis air inneal glacaidh ìomhaigh TDI (colbh de 5 piogsail, 5 ìrean TDI), agus tha foto-eileagtronan air an glacadh anns gach ìre agus air an cur ris an ìre chomharran. Bidh leughadh a-mach ga thionndadh gu ìomhaigh dhidseatach.
1a: Tha an ìomhaigh (T gorm) air a thoirt a-steach don àrd-ùrlar; tha an T a’ gluasad mar a chithear air an inneal.
1b: Mar a thèid an T seachad air a’ chiad ìre, thèid camara an TDI a bhrosnachadh gus foto-electronan a ghlacadh a thèid a ghlacadh leis na piogsail nuair a bhuaileas iad a’ chiad ìre air an sensor TDI. Tha sreath de piogsail anns gach colbh a ghlacas foto-electronan leotha fhèin.
1c: Tha na foto-electronan glacte seo air an gluasad chun dàrna ìre, far a bheil gach colbh a’ putadh ìre an t-soidhne aige chun ath ìre.
1d: Ann an tìm ri gluasad astar aon piogsail an t-sampall, thèid dàrna seata de foto-electronan a ghlacadh aig ìre a dhà, agus an cur ris na feadhainn a chaidh a ghlacadh roimhe, a’ meudachadh an t-soidhne. Ann an ìre 1, thèid seata ùr de foto-electronan a ghlacadh, a tha a’ freagairt ris an ath shliseag de ghlacadh ìomhaigh.
1e: Tha na pròiseasan glacaidh ìomhaigh a tha air am mìneachadh ann an ìre 1d air an ath-aithris fhad ‘s a tha an ìomhaigh a’ gluasad seachad air an sensor. Bidh seo a’ togail comharra bho photoelectrons bho na h-ìrean. Tha an comharra air a chur a-steach do leughadh a-mach, a bhios ag atharrachadh comharra an photoelectron gu leughadh didseatach.
1f: Tha an leughadh didseatach air a thaisbeanadh mar ìomhaigh colbh air cholbh. Leigidh seo le ath-chruthachadh didseatach den ìomhaigh.
Leis gu bheil an inneal TDI comasach air foto-eileagtronan a thoirt bho aon ìre chun an ath ìre aig an aon àm, agus foto-eileagtronan ùra a ghlacadh bhon chiad ìre fhad ‘s a tha an sampall a’ gluasad, faodaidh an ìomhaigh a bhith gu h-èifeachdach gun chrìoch anns an àireamh de shreathan a thèid a ghlacadh. Faodaidh na h-ìrean brosnachaidh, a tha a’ dearbhadh cia mheud uair a thèid ìomhaigh a ghlacadh (fig. 1a), a bhith timcheall air ceudan de kHz.
Anns an eisimpleir ann am Figear 2, chaidh sleamhnag miocrosgòp 29 x 17 mm a ghlacadh ann an 10.1 diogan le bhith a’ cleachdadh camara TDI 5 µm piogsail. Fiù 's aig ìrean zoom àrd, tha an ìre doilleireachd glè bheag. Tha seo a’ riochdachadh adhartas mòr air ginealaichean roimhe den teicneòlas seo.
Airson tuilleadh fiosrachaidh, tha Clàr 1 a’ sealltainn ùine ìomhaighean riochdachail airson sreath de mheudan sampall cumanta aig zoom 10, 20, agus 40 x.
Figear 2: Ìomhaigh de shampall fluaraiseach air a ghlacadh le Tucsen 9kTDI. Nochdadh 10 ms, ùine glacaidh 10.1 s.
Clàr 1: Maitrís ùine glacaidh diofar mheudan sampall (diogan) a’ cleachdadh camara Tucsen 9kTDI air àrd-ùrlar motair sreath Zaber MVR aig 10, 20, agus 40 x airson ùine nochdaidh 1 & 10 ms.
Dealbhan sganaidh sgìreil
Tha ìomhaighean sganaidh sgìre ann an camarathan sCMOS a’ toirt a-steach glacadh ìomhaigh slàn aig an aon àm a’ cleachdadh sreath dà-thaobhach de piogsail. Bidh gach piogsail a’ glacadh solas, ga thionndadh gu comharran dealain airson a phròiseasadh sa bhad agus a’ cruthachadh ìomhaigh iomlan le rùn agus astar àrd. Tha meud ìomhaigh a ghabhas glacadh ann an aon nochdadh air a riaghladh le meud a’ phiogsail, an àrdachadh, agus an àireamh de piogsail ann an sreath, gach (1)
Airson sreath àbhaisteach, tha an raon-seallaidh air a thoirt seachad le (2)
Ann an suidheachaidhean far a bheil sampall ro mhòr airson raon-seallaidh camara, faodar ìomhaigh a thogail le bhith ga sgaradh ann an cliath de dhealbhan de mheud an raoin-seallaidh. Bidh glacadh nan ìomhaighean seo a’ leantainn pàtran, far am bi an àrd-ùrlar a’ gluasad gu suidheachadh air a’ chliath, socraichidh an t-àrd-ùrlar, agus an uairsin glacaidh an ìomhaigh. Ann an camarathan còmhlachan rollaidh, tha ùine feitheimh a bharrachd ann fhad ‘s a bhios an còmhlachan a’ tionndadh. Faodar na h-ìomhaighean seo a ghlacadh le bhith a’ gluasad suidheachadh a’ chamara agus gan fuaigheal ri chèile. Tha Figear 3 a’ sealltainn ìomhaigh mhòr de chealla daonna fo mhicreasgopaidh fluorescence air a chruthachadh le bhith a’ fuaigheal 16 ìomhaighean nas lugha ri chèile.
Figear 3: Sleamhnag de chealla daonna ga glacadh le camara sganaidh sgìre a’ cleachdadh ìomhaighean leacan is stiallan.
San fharsaingeachd, ma tha barrachd mion-fhiosrachaidh ri fhaighinn, feumaidh barrachd ìomhaighean a bhith air an gineadh agus air an cur ri chèile san dòigh seo. Is e aon fhuasgladh air seo a bhith a’ cleachdadhsganadh camara cruth mòr, aig a bheil mothachairean mòra le àireamh àrd de piogsail, còmhla ri optaig shònraichte, a’ leigeil le barrachd mion-fhiosrachaidh a bhith air a ghlacadh.
Coimeas eadar TDI agus sganadh sgìre (Tile & Stitch)
Airson sganadh farsaingeachd mhòr de shampaill, tha sganadh Tile & Stitch agus TDI nan fuasglaidhean iomchaidh, ach le bhith a’ taghadh an dòigh as fheàrr, tha e comasach an ùine a dh’ fheumar gus sampall a sganadh a lughdachadh gu mòr. Tha an sàbhaladh ùine seo air a chruthachadh le comas sganadh TDI sampall gluasadach a ghlacadh; a’ toirt air falbh na dàil co-cheangailte ri socrachadh àrd-ùrlair agus tìm còmhlachan rollaidh co-cheangailte ri ìomhaighean leacan is stitch.
Tha Figear 4 a’ dèanamh coimeas eadar na stadan (uaine) agus na gluasadan (loidhnichean dubha) a tha a dhìth gus ìomhaigh de chealla daonna a ghlacadh ann an sganadh leacan is fuaigheal (clì), agus TDI (deas). Le bhith a’ toirt air falbh an fheum stad a chuir air an ìomhaigh agus ath-thaobhadh ann an ìomhaighean TDI, tha e comasach ùine ìomhaighean a lùghdachadh gu mòr, fhad ‘s a tha an ùine nochdaidh ìosal <100 ms.
Tha Clàr 2 a’ sealltainn eisimpleir obrachail de sganadh eadar camara TDI 9k agus camara sCMOS àbhaisteach.
Figear 4: Motif sganaidh de ghlacadh cealla daonna fo fhluorescent a’ sealltainn leacag is stiall (clì) agus ìomhaighean TDI (deas).
Clàr 2: Coimeas eadar sganadh sgìre agus ìomhaighean TDI airson sampall 15 x 15 mm le lionsa amas 10x agus ùine nochdaidh 10 ms.
Ged a tha comas air leth math aig TDI airson astar glacaidh ìomhaighean a mheudachadh, tha diofar atharrachaidhean ann a thaobh cleachdadh na teicneòlais seo. Airson amannan nochdaidh àrd (>100 ms), tha cudromachd na h-ùine a thèid a chall air taobhan gluasaid is socrachaidh sganadh sgìreil air a lughdachadh an coimeas ris an ùine nochdaidh. Ann an leithid de shuidheachaidhean, faodaidh camarathan sganadh sgìreil amannan sganaidh nas giorra a thabhann an taca ri ìomhaighean TDI. Gus faicinn an urrainn do theicneòlas TDI buannachdan a thabhann dhut thairis air an t-suidheachadh làithreach agad,Cuir fios thugainnairson àireamhair coimeas.
Iarrtasan eile
Bidh mòran cheistean rannsachaidh ag iarraidh barrachd fiosrachaidh na aon ìomhaigh, leithid togail ìomhaighean ioma-sianal no ioma-fhòcas.
Tha ìomhaighean ioma-sheanail ann an camara sganaidh sgìreil a’ toirt a-steach glacadh ìomhaighean a’ cleachdadh iomadh tonn-fhaid aig an aon àm. Mar as trice bidh na seanalan sin a’ freagairt ri diofar thonnan-fhaid solais, leithid dearg, uaine is gorm. Bidh gach seanal a’ glacadh fiosrachadh sònraichte mu thonnan-fhaid no speactram bhon t-sealladh. Bidh an camara an uairsin a’ cothlamadh nan seanalan sin gus ìomhaigh làn-dath no ioma-speactram a chruthachadh, a’ toirt sealladh nas coileanta den t-sealladh le mion-fhiosrachadh speactram sònraichte. Ann an camarathan sganaidh sgìreil, tha seo air a choileanadh le nochdaidhean fa leth, ge-tà, le ìomhaighean TDI, faodar splitter a chleachdadh gus an sensor a sgaradh ann an iomadh pàirt. Bidh sgaradh 9kTDI (45 mm) ann an 3 mothachairean 15.0 mm fhathast nas motha na leud mothachaidh àbhaisteach (leud piogsail 6.5 µm, 2048 piogsail) de 13.3 mm. A bharrachd air an sin, leis nach fheum TDI ach soillseachadh air a’ phàirt den sampall a thathar a’ dèanamh ìomhaighean, faodar na sganaidhean a chuairteachadh nas luaithe.
Raon eile far am faodadh seo a bhith fìor tha ìomhaighean ioma-fhòcas. Tha ìomhaighean ioma-fhòcas ann an camarathan sganaidh sgìre a’ toirt a-steach iomadh ìomhaigh a ghlacadh aig diofar astaran fòcas agus gan measgachadh gus ìomhaigh cho-dhèanta a chruthachadh leis an t-sealladh gu lèir ann am fòcas geur. Bidh e a’ dèiligeadh ri diofar astaran ann an sealladh le bhith a’ sgrùdadh agus a’ cothlamadh roinnean ann am fòcas bho gach ìomhaigh, agus mar thoradh air sin bidh riochdachadh nas mionaidiche den ìomhaigh ann. A-rithist, le bhith a’ cleachdadhroinneadairgus an sensor TDI a roinn ann an dà phìos (22.5 mm), no trì pìosan (15.0 mm), is dòcha gum bi e comasach ìomhaigh ioma-fhòcas fhaighinn nas luaithe na co-ionann sganadh sgìre. Airson ioma-fhòcas òrdugh nas àirde (z cruachan de 6 no barrachd) ge-tà, tha e coltach gur e sganadh sgìre an dòigh ìomhaighean as luaithe.
Co-dhùnaidhean
Tha an nota theicnigeach seo a’ mìneachadh nan eadar-dhealachaidhean eadar sganadh sgìreil agus teicneòlas TDI airson sganadh sgìreil mhòir. Le bhith a’ cothlamadh sganadh loidhneil agus cugallachd sCMOS, bidh TDI a’ coileanadh ìomhaighean luath, àrd-inbhe gun bhriseadh, a’ dol thairis air dòighean sganadh sgìreil traidiseanta leithid leacan is fuaigheal. Dèan measadh air na buannachdan bho bhith a’ cleachdadh an àireamhair air-loidhne againn, a’ beachdachadh air diofar bharailean a tha air am mìneachadh san sgrìobhainn seo. Tha TDI na inneal cumhachdach airson ìomhaighean èifeachdach le comas mòr airson amannan ìomhaighean a lughdachadh ann an dòighean ìomhaighean àbhaisteach agus adhartach.Ma tha thu airson faicinn an gabhadh camara TDI no camara sganaidh sgìreil a chleachdadh airson an tagraidh agad agus an ùine glacaidh agad a leasachadh, cuir fios thugainn an-diugh.
