૨૩/૧૦/૧૦સમય વિલંબ અને સંકલન (TDI) એ લાઇન સ્કેનીંગના સિદ્ધાંત પર બનેલ છબી કેપ્ચરની એક પદ્ધતિ છે, જ્યાં નમૂના ગતિ અને છબી સ્લાઇસ કેપ્ચરને ટ્રિગર કરીને સમય આપીને છબી જનરેટ કરવા માટે એક-પરિમાણીય છબીઓની શ્રેણી કેપ્ચર કરવામાં આવે છે. જોકે આ ટેકનોલોજી દાયકાઓથી અસ્તિત્વમાં છે, તે સામાન્ય રીતે વેબ નિરીક્ષણ જેવા ઓછી સંવેદનશીલતાવાળા કાર્યક્રમો સાથે સંકળાયેલી છે.
નવી પેઢીના કેમેરાએ sCMOS ની સંવેદનશીલતાને TDI ની ગતિ સાથે જોડીને એરિયા સ્કેનની સમાન ગુણવત્તાની ઇમેજ કેપ્ચર ઓફર કરી છે પરંતુ ઝડપી થ્રુપુટની સંભાવના સાથે. આ ખાસ કરીને એવી પરિસ્થિતિઓમાં સ્પષ્ટ થાય છે જ્યાં ઓછા પ્રકાશની સ્થિતિમાં મોટા નમૂનાઓની ઇમેજિંગ જરૂરી હોય છે. આ તકનીકી નોંધમાં, અમે TDI સ્કેનીંગ કેવી રીતે કાર્ય કરે છે તેની રૂપરેખા આપીએ છીએ, અને ઇમેજ કેપ્ચર સમયની તુલના તુલનાત્મક મોટા વિસ્તાર સ્કેનિંગ તકનીક, ટાઇલ અને સ્ટીચ ઇમેજિંગ સાથે કરીએ છીએ.
લાઇન સ્કેનિંગથી TDI સુધી
લાઈન સ્કેન ઇમેજિંગ એ એક ઇમેજિંગ ટેકનિક છે જે પિક્સેલ્સની એક લાઇન (જેને કોલમ અથવા સ્ટેજ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે) નો ઉપયોગ કરીને જ્યારે નમૂના ગતિમાં હોય ત્યારે છબીનો ટુકડો લેવામાં આવે છે. ઇલેક્ટ્રિકલ ટ્રિગરિંગ મિકેનિઝમનો ઉપયોગ કરીને, નમૂના સેન્સરમાંથી પસાર થાય ત્યારે છબીનો એક જ 'સ્લાઇસ' લેવામાં આવે છે. નમૂના ગતિ સાથે પગલું દ્વારા છબીને કેપ્ચર કરવા માટે કેમેરા ટ્રિગર રેટને સ્કેલ કરીને અને આ છબીઓને કેપ્ચર કરવા માટે ફ્રેમ ગ્રેબરનો ઉપયોગ કરીને, છબીને ફરીથી બનાવવા માટે તેમને એકસાથે જોડી શકાય છે.
TDI ઇમેજિંગ નમૂનાના ઇમેજ કેપ્ચરના આ સિદ્ધાંત પર બને છે, જોકે, કેપ્ચર કરાયેલા ફોટોઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા વધારવા માટે બહુવિધ તબક્કાઓનો ઉપયોગ કરે છે. જેમ જેમ નમૂના દરેક તબક્કામાંથી પસાર થાય છે, તેમ તેમ વધુ માહિતી એકત્રિત કરવામાં આવે છે અને અગાઉના તબક્કાઓ દ્વારા કેપ્ચર કરાયેલા હાલના ફોટોઇલેક્ટ્રોનમાં ઉમેરવામાં આવે છે અને CCD ઉપકરણો જેવી જ પ્રક્રિયામાં શફલ કરવામાં આવે છે. જેમ જેમ નમૂના અંતિમ તબક્કામાંથી પસાર થાય છે, તેમ તેમ એકત્રિત કરેલા ફોટોઇલેક્ટ્રોન રીડઆઉટ પર મોકલવામાં આવે છે, અને સમગ્ર શ્રેણીમાં સંકલિત સિગ્નલનો ઉપયોગ છબી સ્લાઇસ જનરેટ કરવા માટે થાય છે. આકૃતિ 1 માં, પાંચ TDI કૉલમ (તબક્કા) વાળા ઉપકરણ પર છબી કેપ્ચર બતાવવામાં આવ્યું છે.
આકૃતિ 1: TDI ટેકનોલોજીનો ઉપયોગ કરીને છબી કેપ્ચરનું એનિમેટેડ ઉદાહરણ. એક નમૂના (વાદળી T) ને TDI છબી કેપ્ચર ઉપકરણ (5 પિક્સેલનો સ્તંભ, 5 TDI તબક્કા) પર પસાર કરવામાં આવે છે, અને દરેક તબક્કામાં ફોટોઇલેક્ટ્રોન કેપ્ચર કરવામાં આવે છે અને સિગ્નલ સ્તરમાં ઉમેરવામાં આવે છે. રીડઆઉટ આને ડિજિટલ છબીમાં રૂપાંતરિત કરે છે.
1a: છબી (વાદળી T) સ્ટેજ પર રજૂ કરવામાં આવે છે; ઉપકરણ પર બતાવ્યા પ્રમાણે T ગતિમાં છે.
1b: જેમ જેમ T પ્રથમ તબક્કામાંથી પસાર થાય છે, TDI કેમેરા ફોટોઈલેક્ટ્રોન સ્વીકારવા માટે ટ્રિગર થાય છે જે TDI સેન્સર પર પ્રથમ તબક્કામાં પહોંચતાની સાથે જ પિક્સેલ્સ દ્વારા કેપ્ચર થાય છે. દરેક સ્તંભમાં પિક્સેલ્સની શ્રેણી હોય છે જે વ્યક્તિગત રીતે ફોટોઈલેક્ટ્રોન કેપ્ચર કરે છે.
1c: આ કેપ્ચર કરેલા ફોટોઈલેક્ટ્રોનને બીજા તબક્કામાં ખસેડવામાં આવે છે, જ્યાં દરેક સ્તંભ તેના સિગ્નલ સ્તરને આગલા તબક્કામાં ધકેલે છે.
1d: નમૂનાના એક-પિક્સેલ અંતરની ગતિ સાથે, બીજા તબક્કામાં ફોટોઇલેક્ટ્રોનનો બીજો સમૂહ કેપ્ચર કરવામાં આવે છે, અને અગાઉ કેપ્ચર કરેલા સમૂહમાં ઉમેરવામાં આવે છે, જેનાથી સિગ્નલ વધે છે. સ્ટેજ 1 માં, ફોટોઇલેક્ટ્રોનનો એક નવો સમૂહ કેપ્ચર કરવામાં આવે છે, જે છબી કેપ્ચરના આગામી ભાગને અનુરૂપ હોય છે.
1e: સ્ટેજ 1d માં વર્ણવેલ ઇમેજ કેપ્ચર પ્રક્રિયાઓ સેન્સરની બહાર જતાની સાથે પુનરાવર્તિત થાય છે. આ સ્ટેજમાંથી ફોટોઇલેક્ટ્રોનમાંથી સિગ્નલ બનાવે છે. સિગ્નલ રીડઆઉટમાં પસાર થાય છે, જે ફોટોઇલેક્ટ્રોન સિગ્નલને ડિજિટલ રીડઆઉટમાં રૂપાંતરિત કરે છે.
1f: ડિજિટલ રીડઆઉટ એક કૉલમ દ્વારા છબી કૉલમ તરીકે પ્રદર્શિત થાય છે. આ છબીના ડિજિટલ પુનર્નિર્માણ માટે પરવાનગી આપે છે.
TDI ઉપકરણ એક તબક્કામાંથી બીજા તબક્કામાં ફોટોઈલેક્ટ્રોન એકસાથે પસાર કરવામાં અને નમૂના ગતિમાં હોય ત્યારે પ્રથમ તબક્કામાંથી નવા ફોટોઈલેક્ટ્રોન કેપ્ચર કરવામાં સક્ષમ હોવાથી, છબી કેપ્ચર કરેલી પંક્તિઓની સંખ્યામાં અસરકારક રીતે અનંત હોઈ શકે છે. ટ્રિગર રેટ, જે છબી કેપ્ચર (આકૃતિ 1a) કેટલી વાર થાય છે તે નક્કી કરે છે, તે સેંકડો kHz ના ક્રમમાં હોઈ શકે છે.
આકૃતિ 2 ના ઉદાહરણમાં, 5 µm પિક્સેલ TDI કેમેરાનો ઉપયોગ કરીને 10.1 સેકન્ડમાં 29 x 17 mm માઇક્રોસ્કોપ સ્લાઇડ કેપ્ચર કરવામાં આવી હતી. નોંધપાત્ર ઝૂમ સ્તરો પર પણ, ઝાંખપનું સ્તર ન્યૂનતમ છે. આ આ ટેકનોલોજીની પાછલી પેઢીઓ પર એક મોટી પ્રગતિ દર્શાવે છે.
વધુ વિગત માટે, કોષ્ટક 1 10, 20 અને 40 x ઝૂમ પર સામાન્ય નમૂના કદની શ્રેણી માટે પ્રતિનિધિ ઇમેજિંગ સમય દર્શાવે છે.
આકૃતિ 2: ટક્સેન 9kTDI નો ઉપયોગ કરીને કેપ્ચર કરાયેલ ફ્લોરોસન્ટ નમૂનાની છબી. એક્સપોઝર 10 ms, કેપ્ચર સમય 10.1 s.
કોષ્ટક 1: 1 અને 10 ms એક્સપોઝર સમય માટે 10, 20, અને 40 x પર Zaber MVR શ્રેણીના મોટરાઇઝ્ડ સ્ટેજ પર Tucsen 9kTDI કેમેરાનો ઉપયોગ કરીને વિવિધ નમૂના કદ (સેકન્ડ) ના કેપ્ચર સમયનો મેટ્રિક્સ.
એરિયા સ્કેન ઇમેજિંગ
sCMOS કેમેરામાં એરિયા સ્કેન ઇમેજિંગમાં પિક્સેલ્સના 2-પરિમાણીય એરેનો ઉપયોગ કરીને એક સાથે આખી છબી કેપ્ચર કરવાનો સમાવેશ થાય છે. દરેક પિક્સેલ પ્રકાશને કેપ્ચર કરે છે, તેને તાત્કાલિક પ્રક્રિયા માટે વિદ્યુત સંકેતોમાં રૂપાંતરિત કરે છે અને ઉચ્ચ રીઝોલ્યુશન અને ગતિ સાથે સંપૂર્ણ છબી બનાવે છે. એક જ એક્સપોઝરમાં કેપ્ચર કરી શકાય તેવી છબીનું કદ પિક્સેલ કદ, મેગ્નિફિકેશન અને એરેમાં પિક્સેલ્સની સંખ્યા દ્વારા નિયંત્રિત થાય છે, પ્રતિ (૧)
પ્રમાણભૂત એરે માટે, દૃશ્ય ક્ષેત્ર (2)
એવા કિસ્સાઓમાં જ્યાં નમૂના કેમેરાના દૃશ્ય ક્ષેત્ર માટે ખૂબ મોટો હોય, ત્યાં છબીને દૃશ્ય ક્ષેત્રના કદની છબીઓના ગ્રીડમાં અલગ કરીને છબી બનાવી શકાય છે. આ છબીઓનું કેપ્ચર એક પેટર્નને અનુસરે છે, જ્યાં સ્ટેજ ગ્રીડ પર એક સ્થાન પર જશે, સ્ટેજ સ્થિર થશે, અને પછી છબી કેપ્ચર થશે. રોલિંગ શટર કેમેરામાં, શટર ફરે છે ત્યારે વધારાનો રાહ જોવાનો સમય હોય છે. આ છબીઓ કેમેરાની સ્થિતિને ખસેડીને અને તેમને એકસાથે જોડીને કેપ્ચર કરી શકાય છે. આકૃતિ 3 16 નાની છબીઓને એકસાથે જોડીને રચાયેલી ફ્લોરોસેન્સ માઇક્રોસ્કોપી હેઠળ માનવ કોષની મોટી છબી દર્શાવે છે.
આકૃતિ 3: ટાઇલ અને સ્ટીચ ઇમેજિંગનો ઉપયોગ કરીને એરિયા સ્કેન કેમેરા દ્વારા કેદ કરવામાં આવતા માનવ કોષની સ્લાઇડ.
સામાન્ય રીતે, વધુ વિગતવાર ઉકેલવા માટે વધુ છબીઓ જનરેટ કરવાની અને આ રીતે એકસાથે જોડવાની જરૂર પડશે. આનો એક ઉકેલ એ છે કેમોટા ફોર્મેટ કેમેરા સ્કેનિંગ, જેમાં ઉચ્ચ પિક્સેલ ગણતરીવાળા મોટા સેન્સર છે, જે વિશિષ્ટ ઓપ્ટિક્સ સાથે મળીને વધુ વિગતો કેપ્ચર કરવાની મંજૂરી આપે છે.
TDI અને એરિયા સ્કેનિંગ (ટાઇલ અને સ્ટીચ) વચ્ચે સરખામણી
નમૂનાઓના મોટા-ક્ષેત્રના સ્કેનિંગ માટે, ટાઇલ અને સ્ટીચ અને TDI સ્કેનિંગ બંને યોગ્ય ઉકેલો છે, જોકે શ્રેષ્ઠ પદ્ધતિ પસંદ કરીને, નમૂનાને સ્કેન કરવા માટે જરૂરી સમય નોંધપાત્ર રીતે ઘટાડી શકાય છે. આ સમય બચત TDI સ્કેનિંગની મૂવિંગ સેમ્પલને કેપ્ચર કરવાની ક્ષમતા દ્વારા ઉત્પન્ન થાય છે; ટાઇલ અને સ્ટીચ ઇમેજિંગ સાથે સંકળાયેલ સ્ટેજ સેટલિંગ અને રોલિંગ શટર ટાઇમિંગ સાથે સંકળાયેલ વિલંબને દૂર કરે છે.
આકૃતિ 4 ટાઇલ અને સ્ટીચ (ડાબે) અને TDI (જમણે) સ્કેનીંગ બંનેમાં માનવ કોષની છબી કેપ્ચર કરવા માટે જરૂરી સ્ટોપ્સ (લીલા) અને હલનચલન (કાળી રેખાઓ) ની તુલના કરે છે. TDI ઇમેજિંગમાં છબીને રોકવા અને ફરીથી ગોઠવવાની જરૂરિયાતને દૂર કરીને, ઇમેજિંગ સમય નોંધપાત્ર રીતે ઘટાડી શકાય છે, જે એક્સપોઝર સમય <100 ms ઓછો છે.
કોષ્ટક 2 9k TDI અને પ્રમાણભૂત sCMOS કેમેરા વચ્ચે સ્કેનિંગનું કાર્ય કરેલું ઉદાહરણ બતાવે છે.
આકૃતિ 4: ફ્લોરોસેન્સ હેઠળ માનવ કોષના કેપ્ચરનું સ્કેનિંગ મોટિફ જેમાં ટાઇલ અને સ્ટીચ (ડાબે) અને TDI ઇમેજિંગ (જમણે) દર્શાવવામાં આવ્યું છે.
કોષ્ટક 2: 10x ઓબ્જેક્ટિવ લેન્સ અને 10 ms એક્સપોઝર સમય સાથે 15 x 15 mm નમૂના માટે એરિયા સ્કેન અને TDI ઇમેજિંગની સરખામણી.
જ્યારે TDI ઇમેજ કેપ્ચરની ઝડપ વધારવા માટે અદ્ભુત સંભાવના પ્રદાન કરે છે, ત્યારે આ ટેકનોલોજીના ઉપયોગમાં ઘોંઘાટ છે. ઉચ્ચ એક્સપોઝર સમય (>100 ms) માટે, એરિયા સ્કેનના ખસેડવા અને સેટલ પાસાઓમાં ખોવાયેલા સમયનું મહત્વ એક્સપોઝર સમયની તુલનામાં ઓછું થાય છે. આવા કિસ્સાઓમાં, એરિયા સ્કેન કેમેરા TDI ઇમેજિંગની તુલનામાં ઓછો સ્કેન સમય આપી શકે છે. TDI ટેકનોલોજી તમને તમારા વર્તમાન સેટઅપ પર લાભ આપી શકે છે કે કેમ તે જોવા માટે,અમારો સંપર્ક કરોસરખામણી કેલ્ક્યુલેટર માટે.
અન્ય એપ્લિકેશનો
ઘણા સંશોધન પ્રશ્નો માટે એક છબી કરતાં વધુ માહિતીની જરૂર હોય છે, જેમ કે મલ્ટિચેનલ અથવા મલ્ટિફોકસ છબી સંપાદન.
એરિયા સ્કેન કેમેરામાં મલ્ટિચેનલ ઇમેજિંગમાં એકસાથે અનેક તરંગલંબાઇનો ઉપયોગ કરીને છબીઓ કેપ્ચર કરવાનો સમાવેશ થાય છે. આ ચેનલો સામાન્ય રીતે લાલ, લીલો અને વાદળી જેવા પ્રકાશના વિવિધ તરંગલંબાઇને અનુરૂપ હોય છે. દરેક ચેનલ દ્રશ્યમાંથી ચોક્કસ તરંગલંબાઇ અથવા વર્ણપટ માહિતી મેળવે છે. પછી કેમેરા આ ચેનલોને જોડીને પૂર્ણ-રંગીન અથવા મલ્ટીસ્પેક્ટ્રલ છબી જનરેટ કરે છે, જે વિશિષ્ટ સ્પેક્ટ્રલ વિગતો સાથે દ્રશ્યનું વધુ વ્યાપક દૃશ્ય પ્રદાન કરે છે. એરિયા સ્કેન કેમેરામાં, આ ડિસ્ક્રીટ એક્સપોઝર દ્વારા પ્રાપ્ત થાય છે, જો કે, TDI ઇમેજિંગ સાથે, સેન્સરને બહુવિધ ભાગોમાં વિભાજીત કરવા માટે સ્પ્લિટરનો ઉપયોગ કરી શકાય છે. 9kTDI (45 mm) ને 3 x 15.0 mm સેન્સરમાં વિભાજીત કરવું હજુ પણ પ્રમાણભૂત સેન્સર (6.5 µm પિક્સેલ પહોળાઈ, 2048 પિક્સેલ) 13.3 mm પહોળાઈ કરતા મોટું હશે. વધુમાં, TDI ને ફક્ત છબી લેવામાં આવતા નમૂનાના ભાગ પર પ્રકાશની જરૂર હોવાથી, સ્કેનને વધુ ઝડપથી સાયકલ કરી શકાય છે.
બીજો એક ક્ષેત્ર જ્યાં આ કેસ હોઈ શકે છે તે મલ્ટી-ફોકસ ઇમેજિંગ છે. એરિયા સ્કેન કેમેરામાં મલ્ટિફોકસ ઇમેજિંગમાં વિવિધ ફોકસ અંતર પર બહુવિધ છબીઓ કેપ્ચર કરવાનો અને તેમને મિશ્રિત કરવાનો સમાવેશ થાય છે જેથી સમગ્ર દ્રશ્ય શાર્પ ફોકસમાં હોય. તે દરેક છબીમાંથી ફોકસમાં રહેલા પ્રદેશોનું વિશ્લેષણ અને સંયોજન કરીને દ્રશ્યમાં વિવિધ અંતરોને સંબોધિત કરે છે, જેના પરિણામે છબીનું વધુ વિગતવાર પ્રતિનિધિત્વ થાય છે. ફરીથી,સ્પ્લિટરTDI સેન્સરને બે (22.5 mm), અથવા ત્રણ (15.0 mm) ટુકડાઓમાં વિભાજીત કરવા માટે, એરિયા સ્કેન સમકક્ષ કરતાં વધુ ઝડપથી મલ્ટિફોકસ ઇમેજ મેળવવી શક્ય બની શકે છે. જોકે, ઉચ્ચ ક્રમના મલ્ટિફોકસ (6 કે તેથી વધુના z સ્ટેક્સ) માટે, એરિયા સ્કેન સૌથી ઝડપી ઇમેજિંગ તકનીક રહેવાની શક્યતા છે.
તારણો
આ ટેકનિકલ નોંધ મોટા-એરિયા સ્કેનિંગ માટે એરિયા સ્કેનિંગ અને TDI ટેકનોલોજી વચ્ચેના તફાવતોની રૂપરેખા આપે છે. લાઇન સ્કેનિંગ અને sCMOS સંવેદનશીલતાને મર્જ કરીને, TDI ટાઇલ અને સ્ટીચ જેવી પરંપરાગત એરિયા સ્કેન પદ્ધતિઓને વટાવીને, વિક્ષેપો વિના ઝડપી, ઉચ્ચ-ગુણવત્તાવાળી ઇમેજિંગ પ્રાપ્ત કરે છે. આ દસ્તાવેજમાં દર્શાવેલ વિવિધ ધારણાઓને ધ્યાનમાં લેતા, અમારા ઑનલાઇન કેલ્ક્યુલેટરનો ઉપયોગ કરવાના ફાયદાઓનું મૂલ્યાંકન કરો. TDI પ્રમાણભૂત અને અદ્યતન ઇમેજિંગ તકનીકો બંનેમાં ઇમેજિંગ સમય ઘટાડવા માટે મોટી સંભાવના સાથે કાર્યક્ષમ ઇમેજિંગ માટે એક શક્તિશાળી સાધન તરીકે ઊભું છે.જો તમે જાણવા માંગતા હો કે TDI કેમેરા અથવા એરિયા સ્કેન કેમેરા તમારી એપ્લિકેશન સાથે મેળ ખાય છે અને તમારા કેપ્ચર સમયને સુધારી શકે છે, તો આજે જ અમારો સંપર્ક કરો.
