23/10/10Reta tan ak entegrasyon (TDI) se yon metòd kaptire imaj ki baze sou prensip eskanè liy, kote yo kaptire yon seri imaj inidimansyonèl pou jenere yon imaj lè yo kontwole mouvman echantiyon an ak kaptire tranch imaj la lè yo deklanche li. Malgre ke teknoloji sa a egziste depi plizyè dizèn ane, li te tipikman asosye avèk aplikasyon ki gen ti sansiblite, tankou enspeksyon entènèt.
Yon nouvo jenerasyon kamera konbine sansiblite sCMOS ak vitès TDI pou ofri kapti imaj ki gen menm kalite ak eskanè zòn nan, men ak potansyèl pou yon debi ki pi rapid anpil. Sa a patikilyèman evidan nan sitiyasyon kote yo bezwen imaj gwo echantiyon nan kondisyon ki gen ti limyè. Nan nòt teknik sa a, nou dekri kijan eskanè TDI a fonksyone, epi nou konpare tan kapti imaj la ak yon teknik eskanè gwo zòn konparab, imaj mozayik ak pwen.
Soti nan eskanè liy rive nan TDI
Imaj eskanè liy se yon teknik imaj ki itilize yon sèl liy pixel (yo rele sa yon kolòn, oubyen yon etap) pou pran yon tranch imaj pandan echantiyon an ap deplase. Lè yo itilize mekanis deklanchman elektrik, yo pran yon sèl 'tranch' imaj pandan echantiyon an ap pase devan detèktè a. Lè yo ajiste vitès deklanchman kamera a pou pran imaj la an akò ak mouvman echantiyon an epi lè yo itilize yon aparèy pou kaptire imaj pou pran imaj sa yo, yo ka kole yo ansanm pou rekonstwi imaj la.
Imaj TDI a baze sou prensip kaptire imaj yon echantiyon sa a, sepandan, li itilize plizyè etap pou ogmante kantite fotoelektwon ki kaptire. Pandan echantiyon an ap pase nan chak etap, yo kolekte plis enfòmasyon epi yo ajoute yo nan fotoelektwon ki deja egziste yo te kaptire nan etap anvan yo epi yo melanje yo nan yon pwosesis menm jan ak aparèy CCD yo. Pandan echantiyon an ap pase sou dènye etap la, yo voye fotoelektwon yo kolekte yo nan yon aparèy pou li, epi yo itilize siyal entegre a atravè seri a pou jenere yon tranch imaj. Nan Figi 1, yo montre kaptire imaj sou yon aparèy ki gen senk kolòn TDI (etap).
Figi 1: yon egzanp anime sou kaptire imaj lè l sèvi avèk teknoloji TDI. Yo pase yon echantiyon (T ble) sou yon aparèy kaptire imaj TDI (yon kolòn 5 piksèl, 5 etap TDI), epi yo kaptire fotoelektwon nan chak etap epi yo ajoute yo nan nivo siyal la. Yon lekti konvèti sa a an yon imaj dijital.
1a: Yo prezante imaj la (yon T ble) sou sèn nan; T a ap deplase jan yo montre l sou aparèy la.
1b: Lè T a pase premye etap la, kamera TDI a deklanche pou l aksepte fotoelektwon ke pixel yo kaptire lè yo rive nan premye etap la sou detèktè TDI a. Chak kolòn gen yon seri pixel ki kaptire fotoelektwon endividyèlman.
1c: Fotoelektwon sa yo ki te kaptire yo melanje nan dezyèm etap la, kote chak kolòn pouse nivo siyal li nan pwochen etap la.
1d: An menm tan ak mouvman echantiyon an sou yon distans yon piksel, yo kaptire yon dezyèm seri fotoelektwon nan dezyèm etap la, epi yo ajoute yo nan sa yo te kaptire anvan yo, sa ki ogmante siyal la. Nan premye etap la, yo kaptire yon nouvo seri fotoelektwon, ki koresponn ak pwochen tranch imaj kaptire a.
1e: Pwosesis kaptire imaj yo ki dekri nan etap 1d yo repete pandan imaj la ap pase devan detèktè a. Sa konstwi yon siyal apati fotoelektwon ki soti nan etap yo. Siyal la pase nan yon aparèy lekti, ki konvèti siyal fotoelektwon an an yon aparèy lekti dijital.
1f: Lekti dijital la parèt kòm yon imaj kolòn pa kolòn. Sa pèmèt rekonstriksyon dijital yon imaj.
Kòm aparèy TDI a kapab pase fotoelektwon an menm tan soti nan yon etap pou ale nan yon lòt, epi kaptire nouvo fotoelektwon nan premye etap la pandan echantiyon an ap deplase, imaj la ka efektivman enfini nan kantite ranje kaptire. Vitès deklanchman yo, ki detèmine kantite fwa kaptire imaj (fig 1a) fèt, ka nan lòd plizyè santèn kHz.
Nan egzanp Figi 2 a, yo te pran yon lam mikwoskòp 29 x 17 mm nan 10.1 segonn lè l sèvi avèk yon kamera TDI 5 µm pixel. Menm nan nivo zoom enpòtan, nivo flou a minim. Sa reprezante yon gwo avansman sou jenerasyon anvan yo nan teknoloji sa a.
Pou plis detay, Tablo 1 montre tan reprezantatif pou yon seri gwosè echantiyon komen nan zoom 10, 20, ak 40 fwa.
Figi 2: Yon imaj yon echantiyon fliyoresan ki te pran lè l sèvi avèk yon Tucsen 9kTDI. Ekspozisyon 10 ms, tan kaptire 10.1 s.
Tablo 1: Matris tan kaptire diferan gwosè echantiyon (segond) lè l sèvi avèk yon kamera Tucsen 9kTDI sou yon platfòm motè Zaber seri MVR a 10, 20, ak 40 fwa pou yon tan ekspozisyon 1 ak 10 ms.
Imaj eskanè zòn
Imaj eskanè zòn nan kamera sCMOS enplike kaptire yon imaj konplè an menm tan lè l sèvi avèk yon seri pixel 2 dimansyon. Chak pixel kaptire limyè, konvèti li an siyal elektrik pou tretman imedya epi fòme yon imaj konplè ak gwo rezolisyon ak vitès. Gwosè yon imaj ki ka kaptire nan yon sèl ekspozisyon depann de gwosè pixel la, agrandisman an, ak kantite pixel nan yon seri, pou chak (1)
Pou yon etalaj estanda, chan vizyon an bay pa (2)
Nan ka kote yon echantiyon twò gwo pou chan vizyon yon kamera, yo ka konstwi yon imaj lè yo separe imaj la an yon griy imaj ki gen menm gwosè ak chan vizyon an. Pran imaj sa yo swiv yon modèl, kote platfòm nan ap deplase nan yon pozisyon sou griy la, platfòm nan ap fikse, epi apre sa imaj la ap pran. Nan kamera ak obturateur woule, gen yon tan datant anplis pandan obturateur a ap vire. Yo ka pran imaj sa yo lè yo deplase pozisyon kamera a epi yo koud yo ansanm. Figi 3 montre yon gwo imaj yon selil imen anba mikwoskopi fliyoresans ki fòme lè yo koud 16 imaj ki pi piti.
Figi 3: Yon lama yon selil imen ke yon kamera eskanè zòn kaptire lè l sèvi avèk imaj mozayik ak pwen.
An jeneral, pou rezoud plis detay, sa ap mande pou pwodui plis imaj epi koud yo ansanm nan fason sa a. Yon solisyon pou sa se itilizeeskanè kamera gwo fòma, ki gen gwo detèktè ak yon gwo kantite pixel, ansanm ak optik espesyalize, ki pèmèt pou kaptire yon pi gwo kantite detay.
Konparezon ant TDI ak eskanè zòn (Tile & Stitch)
Pou eskanè echantiyon ki gen gwo sifas, tou de eskanè Tile & Stitch ak TDI se solisyon ki apwopriye, sepandan, lè w chwazi pi bon metòd la, li posib pou diminye tan ki nesesè pou eskane yon echantiyon anpil. Ekonomi tan sa a pwodui pa kapasite eskanè TDI a pou kaptire yon echantiyon k ap deplase; li retire reta ki asosye ak estabilize etap la ak distribisyon tan obturatè woule ki asosye ak imaj tile & stitch.
Figi 4 la konpare arè yo (vèt) ak mouvman yo (liy nwa) ki nesesè pou pran yon imaj yon selil imen nan tou de eskanè mozayik ak pwen (agoch), ak TDI (adwat). Lè yo retire nesesite pou arete epi realinye imaj la nan imaj TDI, li posib pou diminye tan imaj la anpil, depi tan ekspozisyon an ba <100 ms.
Tablo 2 a montre yon egzanp pratik sou eskanè ant yon kamera 9k TDI ak yon kamera sCMOS estanda.
Figi 4: Yon motif eskanè kaptire yon selil imen anba fliyoresans ki montre mozayik ak pwen (agoch) ak imaj TDI (adwat).
Tablo 2: Konparezon ant eskanè zòn ak imaj TDI pou yon echantiyon 15 x 15 mm ak yon lantiy objektif 10x ak yon tan ekspozisyon 10 ms.
Malgre ke TDI ofri yon potansyèl kokenn pou ogmante vitès kaptire imaj, gen ti detay nan itilizasyon teknoloji sa a. Pou tan ekspozisyon ki wo (>100 ms), enpòtans tan ki pèdi nan aspè mouvman ak etablisman eskanè zòn nan redwi parapò ak tan ekspozisyon an. Nan ka sa yo, kamera eskanè zòn yo ka ofri tan eskanè ki pi redwi konpare ak imaj TDI. Pou wè si teknoloji TDI a ka ofri ou avantaj parapò ak konfigirasyon aktyèl ou a,kontakte noupou yon kalkilatris konparezon.
Lòt aplikasyon yo
Anpil kesyon rechèch mande plis enfòmasyon pase yon sèl imaj, tankou akizisyon imaj miltichanèl oswa miltifokis.
Imaj milti-chanèl nan yon kamera eskanè zòn enplike kaptire imaj lè l sèvi avèk plizyè longèdonn an menm tan. Chanèl sa yo tipikman koresponn ak diferan longèdonn limyè, tankou wouj, vèt, ak ble. Chak chanèl kaptire longèdonn espesifik oswa enfòmasyon espektral nan sèn nan. Kamera a konbine chanèl sa yo pou jenere yon imaj tout koulè oswa milti-spektral, bay yon vi pi konplè sou sèn nan ak detay espektral distenk. Nan kamera eskanè zòn, sa reyalize pa ekspozisyon disrè, sepandan, ak imaj TDI, yon separateur ka itilize pou separe detèktè a an plizyè pati. Separe yon 9kTDI (45 mm) an 3 detèktè x 15.0 mm ap toujou pi gwo pase yon detèktè estanda (6.5 µm lajè pixel, 2048 pixel) lajè 13.3 mm. Anplis, kòm TDI sèlman mande ekleraj sou pati echantiyon an k ap imaje a, eskanè yo ka sikile pi vit.
Yon lòt domèn kote sa ka rive se nan imaj milti-fokus. Imaj milti-fokus nan kamera eskanè zòn enplike kaptire plizyè imaj nan diferan distans fokus epi melanje yo pou kreye yon imaj konpoze ak tout sèn nan byen file. Li adrese distans varyab nan yon sèn lè li analize epi konbine rejyon ki an fokus nan chak imaj, sa ki bay yon reprezantasyon imaj ki pi detaye. Yon lòt fwa ankò, lè l sèvi avèk yondivizeurPou divize detèktè TDI a an de (22.5 mm), oubyen twa (15.0 mm) moso, li ka posib pou jwenn yon imaj miltifokal pi vit pase yon ekivalan eskanè zòn. Sepandan, pou miltifokal ki pi wo (z pil 6 oubyen plis), eskanè zòn gen anpil chans pou rete teknik imaj ki pi rapid la.
Konklizyon
Nòt teknik sa a prezante diferans ki genyen ant eskanè zòn ak teknoloji TDI pou eskanè gwo zòn. Lè yo konbine eskanè liy ak sansiblite sCMOS, TDI pèmèt ou jwenn imaj rapid ak kalite siperyè san entèripsyon, sa ki depase metòd tradisyonèl eskanè zòn tankou mozayik ak pwen. Evalye avantaj ki genyen nan itilizasyon kalkilatris sou entènèt nou an, lè w konsidere divès sipozisyon ki dekri nan dokiman sa a. TDI se yon zouti pwisan pou jwenn imaj efikas ak yon gwo potansyèl pou diminye tan pou pran imaj nan teknik imaj estanda ak avanse.Si ou ta renmen wè si yon kamera TDI oswa yon kamera eskanè zòn ta ka koresponn ak aplikasyon ou an epi amelyore tan kaptire ou a, kontakte nou jodi a.
