25/08/08Ing pencitraan industri lan ilmiah, motret obyek sing obah kanthi cepet ing kahanan sing kurang cahya menehi tantangan sing terus-terusan. Ing kana, kamera Time Delay Integration (TDI) mlebu. Teknologi TDI nggabungake sinkronisasi gerakan lan macem-macem eksposur kanggo menehi sensitivitas lan kajelasan gambar sing luar biasa, utamane ing lingkungan kanthi kacepetan dhuwur.
Apa Kamera TDI?
Kamera TDI minangka kamera pindai garis khusus sing njupuk gambar obyek sing obah. Ora kaya kamera pindai area standar sing mbukak kabeh pigura bebarengan, kamera TDI ngalih daya saka siji baris piksel menyang sabanjure kanthi sinkronisasi karo gerakan obyek. Saben baris piksel nglumpukake cahya nalika subyek obah, kanthi efektif nambah wektu cahya lan nambah kekuatan sinyal tanpa ngenalake blur gerakan.
Integrasi pangisian daya iki kanthi dramatis ningkatake rasio sinyal-kanggo-noise (SNR), nggawe kamera TDI cocog kanggo aplikasi kanthi kacepetan dhuwur utawa cahya sing sithik.
Kepiye Cara Kamera TDI?
Operasi kamera TDI digambarake ing Gambar 1.
Gambar 1: Operasi sensor Time Delay Integration (TDI).
CATETAN: Kamera TDI mindhah biaya sing dipikolehi ing pirang-pirang 'tahap' kanthi sinkronisasi karo subyek pencitraan sing obah. Saben tataran menehi kasempatan tambahan kanggo kapapar cahya. Digambarake liwat 'T' padhang sing obah ing kamera, kanthi segmen 5-kolom kanthi 5-tataran sensor TDI. Tucsen Dhyana 9KTDI kanthi gerakan pangisian daya gaya CCD hibrida nanging maca paralel gaya CMOS.
Kamera TDI minangka kamera scan baris kanthi efektif, kanthi siji bedane penting: tinimbang siji baris piksel sing entuk data nalika kamera dipindai ing subyek gambar, kamera TDI duwe sawetara baris, dikenal minangka 'tataran', nganti biasane 256.
Nanging, baris kasebut ora nggawe gambar 2 dimensi kaya kamera pindai area. Nanging, nalika subyek pencitraan sing dipindai pindhah menyang sensor kamera, fotoelektron sing dideteksi ing saben piksel ngacak menyang baris sabanjure kanthi sinkron karo gerakan subyek pencitraan, tanpa diwaca. Saben baris tambahan banjur menehi kesempatan tambahan kanggo mbabarake subyek imaging menyang cahya. Mung yen irisan gambar tekan baris pungkasan piksel sensor, baris kasebut banjur diterusake menyang arsitektur maca kanggo pangukuran.
Mula, sanajan ana macem-macem pangukuran ing tahapan kamera, mung siji conto swara maca kamera sing dikenalake. Kamera TDI 256-tataran njaga sampel katon 256 kaping luwih suwe, lan mula nduweni wektu cahya 256 kaping luwih suwe tinimbang kamera pindai baris sing padha. Wektu cahya sing padha karo kamera pindai area bakal ngasilake blur sing ekstrem, nggawe gambar ora ana gunane.
Nalika TDI Bisa Digunakake?
Kamera TDI minangka solusi sing apik kanggo aplikasi pencitraan ing ngendi subyek pencitraan obah relatif marang kamera, nyedhiyakake gerakan kasebut seragam ing tampilan kamera.
Mulane, aplikasi pencitraan TDI kalebu, ing tangan siji, kabeh pemindaian garis ing ngendi gambar 2-dimensi dibentuk, nalika nggawa kecepatan sing luwih gedhe, sensitivitas cahya sing luwih apik, kualitas gambar sing luwih apik, utawa kabeh telu bebarengan. Ing sisih liya, ana akeh teknik pencitraan sing nggunakake kamera pindai area ing ngendi kamera TDI bisa digunakake.
Kanggo sCMOS TDI sensitivitas dhuwur, pencitraan 'kotak lan jahitan' ing mikroskop fluoresensi biologis bisa ditindakake kanthi nggunakake pindai panggung tanpa henti kanggo ngganti jubin. Utawa kabeh TDI bisa uga cocog kanggo aplikasi pengawasan. Aplikasi penting liyane kanggo TDI yaiku cytometry aliran imaging, ing ngendi gambar fluoresensi sel dipikolehi nalika ngliwati kamera nalika mili liwat saluran mikrofluida.
Pros lan Cons saka sCMOS TDI
Pros
● Bisa motret gambar 2-dimensi kanthi ukuran sing sewenang-wenang kanthi kacepetan dhuwur nalika mindhai subyek pencitraan.
● Multiple tahapan TDI, gangguan kurang, lan QE dhuwur bisa mimpin kanggo sensitivitas drastis luwih dhuwur tinimbang line scan kamera.
● Kacepetan maca sing dhuwur banget bisa digayuh, contone, nganti 510.000Hz (garis per detik), kanggo gambar 9.072-piksel.
●Iluminasi mung kudu 1 dimensi lan ora mbutuhake lapangan datar utawa koreksi liyane ing dimensi kapindho (scanned). Kajaba iku, wektu cahya sing luwih suwe dibandhingake karo scan baris bisa 'mulus' kelip-kelip amarga sumber cahya AC.
● Gambar obah bisa dipikolehi tanpa gerakan blur lan kanthi kacepetan lan sensitivitas dhuwur.
●Pindai area gedhe bisa luwih cepet tinimbang kamera pindai area.
● Kanthi piranti lunak canggih utawa persiyapan pemicu, mode 'area-scan-like' bisa menehi gambaran area-scan kanggo fokus lan keselarasan.
Cons
● Isih swara sing luwih dhuwur tinimbang kamera sCMOS konvensional, tegese aplikasi sing cahya banget ora bisa digayuh.
● Mbutuhake persiyapan spesialis kanthi pemicu majeng kanggo nyinkronake gerakan subyek pencitraan karo pemindaian kamera, kontrol sing apik banget babagan kacepetan gerakan, utawa prediksi kacepetan sing akurat kanggo ngaktifake sinkronisasi.
● Minangka teknologi anyar, sawetara solusi saiki ana kanggo implementasine hardware lan software.
sCMOS TDI sing bisa cahya sithik
Nalika TDI minangka teknik pencitraan ndhisiki pencitraan digital, lan wis suwe ngluwihi pemindaian garis ing kinerja, mung sawetara taun kepungkur kamera TDI entuk sensitivitas sing dibutuhake kanggo nggayuh aplikasi cahya sing biasane mbutuhake sensitivitas kelas ilmiah.kamera sCMOS.
'sCMOS TDI' nggabungake gerakan muatan gaya CCD ing sensor kanthi maca gaya sCMOS, kanthi sensor sing padhang mburi kasedhiya. Kamera TDI basis CCD utawa murni berbasis CMOS * sadurunge maca luwih alon, jumlah piksel sing luwih cilik, tahap sing luwih sithik, lan swara maca antarane 30e- lan> 100e-. Ing kontras, sCMOS TDI kayata TucsenKamera Dhyana 9KTDI sCMOSnawakake swara maca saka 7.2e-, digabungake karo efficiency kuantum luwih liwat back-iluminasi, mbisakake nggunakake TDI ing aplikasi tingkat cahya Ngartekno luwih murah tinimbang sadurunge bisa.
Ing pirang-pirang aplikasi, wektu cahya sing luwih suwe sing diaktifake dening proses TDI bisa ngimbangi paningkatan swara maca dibandhingake karo kamera pindai area sCMOS kanthi swara maca sing cedhak karo 1e-.
Aplikasi Umum Kamera TDI
Kamera TDI ditemokake ing pirang-pirang industri ing ngendi presisi lan kacepetan padha kritis:
● Inspeksi wafer semikonduktor
● Pengujian tampilan panel datar (FPD).
● Inspeksi web (kertas, film, foil, tekstil)
● Pemindaian sinar-X ing diagnostik medis utawa screening bagasi
● Geser lan multi-well plate mindhai ing patologi digital
● Pencitraan hiperspektral ing sensing remot utawa tetanèn
● PCB lan pengawasan elektronik ing garis SMT
Aplikasi kasebut entuk manfaat saka kontras, kacepetan, lan kajelasan sing luwih apik sing diwenehake dening pencitraan TDI ing watesan donya nyata.
Tuladha: Geser lan Multi-Well Plate Scanning
Kaya sing wis kasebut, salah sawijining aplikasi kanthi janji penting kanggo kamera sCMOS TDI yaiku aplikasi jahitan, kalebu pemindaian piring geser utawa multi-sumur. Mindai conto mikroskopi neon utawa padhang gedhe kanthi kamera area 2-dimensi gumantung ing jahitan kothak gambar sing dibentuk saka pirang-pirang gerakan panggung mikroskop XY. Saben gambar mbutuhake tataran kanggo mandheg, mapan, lan banjur miwiti maneh, bebarengan karo wektu tundha rana muter. TDI, ing sisih liya, bisa entuk gambar nalika panggung lagi obah. Gambar kasebut banjur dibentuk saka sawetara 'strip' sing dawa, saben-saben nutupi kabeh jembar sampel. Iki bisa nyebabake kecepatan akuisisi lan data sing luwih dhuwur ing kabeh aplikasi jahitan, gumantung saka kahanan pencitraan.
Kacepetan ing tataran bisa mindhah proporsional kuwalik karo total wektu cahya saka kamera TDI, supaya wektu cahya cendhak (1-20ms) menehi asil dandan paling gedhe ing kacepetan imaging dibandhingake kamera scan area, kang banjur bisa mimpin kanggo urutan gedhene utawa abang luwih ing total wektu akuisisi. Kanggo wektu cahya sing luwih suwe (contone > 100ms), pindai area biasane bisa nahan kauntungan wektu.
Conto gambar mikroskop fluoresensi sing gedhe banget (2 Gigapiksel) sing dibentuk mung sepuluh detik ditampilake ing Gambar 2. Gambar sing padha karo kamera pindai area bisa nganti sawetara menit.
Gambar 2: Gambar 2 Gigapiksel sing dibentuk sajrone 10 detik liwat pemindaian & jahitan TDI
CATETAN: Gambar perbesaran 10x sing dipikolehi nggunakake Tucsen Dhyana 9kTDI saka titik pena highlighter sing dideleng nganggo mikroskop fluoresensi. Angsal ing 10 detik nggunakake wektu cahya 3,6 ms. Ukuran gambar: 30mm x 17mm, 58.000 x 34.160 piksel.
Sinkronisasi TDI
Sinkronisasi kamera TDI karo subyek pencitraan (nganti sawetara persen) penting - kacepetan ora cocog bakal nyebabake efek 'blur'. Sinkronisasi iki bisa ditindakake kanthi rong cara:
Prediktif: Kacepetan kamera disetel kanggo cocog karo kacepetan gerakan adhedhasar kawruh babagan kacepetan gerakan sampel, optik (perbesaran), lan ukuran piksel kamera. Utawa nyoba lan kesalahan.
Dipicu: Akeh orane tumrap sekolah mikroskop, gantries lan peralatan liyane kanggo mindhah subyek imaging bisa kalebu encoders sing ngirim pulsa pemicu kanggo kamera kanggo jarak gerakan tartamtu. Iki ngidini panggung / gantry lan kamera tetep sinkron tanpa preduli saka kacepetan gerakan.
TDI Cameras vs Line Scan lan Area Scan Cameras
Mangkene carane TDI mbandhingake karo teknologi pencitraan populer liyane:
| Fitur | Kamera TDI Kab | Kamera Line Scan | Area Scan Kamera |
| Sensitivitas | Dhuwur Banget | Sedheng | Kurang nganti Sedheng |
| Kualitas Gambar (gerakan) | Banget | apik | Kabur ing kacepetan dhuwur |
| Requirements cahya | sedheng | Sedheng | dhuwur |
| Kompatibilitas Gerakan | Apik banget (yen disinkronake) | apik | mlarat |
| Paling apik Kanggo | Kacepetan dhuwur, kurang cahya | Obyek sing obah cepet | Adegan statis utawa alon |
TDI minangka pilihan sing jelas nalika pemandangan obah kanthi cepet lan tingkat cahya diwatesi. Pindai baris minangka langkah mudhun ing sensitivitas, dene pindai area luwih apik kanggo persiyapan sing prasaja utawa stasioner.
Milih Kamera TDI Tengen
Nalika milih kamera TDI, nimbang ing ngisor iki:
● Jumlah tahapan TDI: Tahap liyane nambah SNR, nanging uga biaya lan kerumitan.
● Jinis sensor: sCMOS luwih disenengi kanggo kacepetan lan gangguan sing sithik; CCD bisa uga isih cocog kanggo sawetara sistem warisan.
● Antarmuka: Priksa manawa kompatibilitas karo sistem sampeyan - Tautan Kamera, CoaXPress, lan 10GigE minangka pilihan umum, 100G CoF lan 40G CoF wis muncul minangka tren anyar.
● Respons spektral: Pilih antarane monokrom, werna, utawa inframerah cedhak (NIR) adhedhasar kabutuhan aplikasi.
● Pilihan sinkronisasi: Goleki fitur kaya input encoder utawa dhukungan pemicu eksternal kanggo keselarasan gerakan sing luwih apik.
Yen aplikasi sampeyan kalebu conto biologis sing alus, inspeksi kacepetan dhuwur, utawa lingkungan sing kurang cahya, sCMOS TDI bisa uga cocog.
Kesimpulan
Kamera TDI nggambarake evolusi sing kuat ing teknologi pencitraan, utamane nalika dibangun ing sensor sCMOS. Kanthi nggabungake sinkronisasi gerakan karo integrasi multi-line, menehi sensitivitas lan kajelasan sing ora cocog kanggo adegan sing dinamis lan kurang cahya.
Apa sampeyan lagi mriksa wafer, mindhai slide, utawa nindakake inspeksi kacepetan dhuwur, ngerti cara kerja TDI bisa mbantu sampeyan milih solusi sing paling apik ing antarane.kamera ilmiahkanggo tantangan imaging sampeyan.
FAQ
Apa kamera TDI bisa digunakake ing mode pindai area?
Kamera TDI bisa nggawe (banget tipis) gambar 2-dimensi ing mode 'area-scan-kaya', ngrambah liwat trick saka sensor wektu. Iki bisa migunani kanggo tugas kaya fokus lan keselarasan.
Kanggo miwiti 'eksposur area-scan', sensor pisanan 'diresiki' kanthi maju TDI paling sethithik minangka langkah sing ditindakake kamera, kanthi cepet, banjur mandheg. Iki bisa digayuh liwat kontrol piranti lunak, utawa pemicu hardware, lan saenipun ditindakake ing pepeteng. Contone, kamera 256-tataran kudu maca paling sethithik 256 baris, banjur mandheg. 256 baris data iki dibuwang.
Nalika kamera ora dipicu utawa garis diwaca, sensor tumindak kaya sensor pindai area sing mbukak gambar.
Wektu cahya sing dipengini banjur kudu liwati karo kamera nganggur, sadurunge maneh maju kamera kanthi paling sethithik jumlah tahapan, maca saben baris gambar sing lagi wae dipikolehi. Sawise maneh, saenipun fase 'maca metu' iki kudu kedadeyan ing pepeteng.
Teknik iki bisa diulang kanggo nyedhiyakake 'pratinjau langsung' utawa urutan gambar pindai area kanthi distorsi minimal lan burem saka operasi TDI.
Tucsen Photonics Co., Ltd Kabeh hak dilindhungi undhang-undhang. Nalika ngutip, mangga ngakoni sumber:www.tucsen.com
