23/10/10Временското одложување и интеграција (TDI) е метод на снимање слики изграден врз принципот на скенирање линии, каде што се снимаат низа еднодимензионални слики за да се генерира слика со темпирање на движењето на примерокот и снимање на сегменти од слика со активирање. Иако оваа технологија постои со децении, таа обично се поврзува со апликации со ниска чувствителност, како што е веб-инспекцијата.
Новата генерација камери ја комбинираше чувствителноста на sCMOS со брзината на TDI за да понуди снимање слики со еднаков квалитет како и скенирањето на површини, но со потенцијал за многу побрз проток. Ова е особено очигледно во ситуации каде што е потребно снимање на големи примероци во услови на слаба осветленост. Во оваа техничка белешка, ние објаснуваме како функционира скенирањето TDI и го споредуваме времето на снимање слики со споредлива техника на скенирање на големи површини, снимање со плочки и бодови.
Од скенирање на линии до TDI
Линиското скенирање на сликите е техника на снимање која користи една линија пиксели (наречена колона или сцена) за да земе дел од сликата додека примерокот е во движење. Користејќи електрични механизми за активирање, се зема еден „дел“ од сликата додека примерокот поминува низ сензорот. Со скалирање на брзината на активирање на камерата за да се долови сликата во чекор со движењето на примерокот и со користење на фаќач на слики за да се долови оваа слика, тие можат да се спојат за да се реконструира сликата.
TDI снимањето се гради врз овој принцип на снимање на слика од примерок, но користи повеќе фази за да го зголеми бројот на заробени фотоелектрони. Како што примерокот поминува низ секоја фаза, се собираат повеќе информации и се додаваат на постојните фотоелектрони заробени во претходните фази и се мешаат во сличен процес како CCD уредите. Како што примерокот поминува низ последната фаза, собраните фотоелектрони се испраќаат до отчитувач, а интегрираниот сигнал низ целиот опсег се користи за генерирање на парче слика. На Слика 1 е прикажано снимање на слика на уред со пет TDI колони (фази).
Слика 1: анимиран пример за снимање слика со TDI технологија. Примерок (сино Т) се пренесува преку уред за снимање слики од TDI (колона од 5 пиксели, 5 TDI фази), а фотоелектроните се снимаат во секоја фаза и се додаваат на нивото на сигналот. Отчитувањето го претвора ова во дигитална слика.
1а: Сликата (сино Т) е воведена на сцената; Т-то е во движење како што е прикажано на уредот.
1б: Како што Т поминува низ првата фаза, TDI камерата се активира за да прифати фотоелектрони кои се заробени од пикселите кога ќе ја погодат првата фаза на TDI сензорот. Секоја колона има серија пиксели кои поединечно ги заробуваат фотоелектроните.
1в: Овие заробени фотоелектрони се преместуваат во втората фаза, каде што секоја колона го поместува своето ниво на сигнал во следната фаза.
1d: Во исто време со движењето на растојанието од еден пиксел на примерокот, во втората фаза се снима втор сет фотоелектрони и се додава на претходно сниманите, зголемувајќи го сигналот. Во првата фаза, се снима нов сет фотоелектрони, што одговара на следниот дел од снимањето на сликата.
1e: Процесите на снимање слики опишани во фаза 1d се повторуваат додека сликата се движи покрај сензорот. Ова создава сигнал од фотоелектроните од фазите. Сигналот се пренесува во отчитување, кое го претвора фотоелектронскиот сигнал во дигитално отчитување.
1f: Дигиталното отчитување се прикажува како слика колона по колона. Ова овозможува дигитална реконструкција на сликата.
Бидејќи TDI уредот е способен истовремено да пренесува фотоелектрони од една фаза во друга и да снима нови фотоелектрони од првата фаза додека примерокот е во движење, бројот на снимени редови на сликата може ефикасно да биде бесконечен. Стапките на активирање, кои го одредуваат бројот на пати што се случува снимањето на сликата (сл. 1а), можат да бидат од редот на стотици kHz.
Во примерот на Слика 2, микроскопско слајдче со димензии 29 x 17 mm е направено за 10,1 секунда со помош на TDI камера од 5 µm пиксели. Дури и при значителни нивоа на зумирање, нивото на замаглување е минимално. Ова претставува огромен напредок во однос на претходните генерации на оваа технологија.
За повеќе детали, Табела 1 го прикажува репрезентативното време на снимање за серија од вообичаени големини на примероци при зумирање од 10, 20 и 40 x.
Слика 2: Слика од флуоресцентен примерок снимен со помош на Tucsen 9kTDI. Експозиција 10 ms, време на снимање 10,1 s.
Табела 1: Матрица на време на снимање со различна големина на примерокот (секунди) со користење на Tucsen 9kTDI камера на моторизирана сцена од серијата Zaber MVR при 10, 20 и 40 x за време на експозиција од 1 и 10 ms.
Снимање со скенирање на површина
Снимањето со скенирање на површина кај sCMOS камерите вклучува снимање на цела слика истовремено со користење на 2-димензионален низа од пиксели. Секој пиксел ја доловува светлината, претворајќи ја во електрични сигнали за непосредна обработка и формирајќи целосна слика со висока резолуција и брзина. Големината на сликата што може да се сними со една експозиција е регулирана од големината на пикселот, зголемувањето и бројот на пиксели во низата, по (1)
За стандарден низ, видното поле е дадено со (2)
Во случаи кога примерокот е преголем за видното поле на камерата, може да се конструира слика со одвојување на сликата во мрежа од слики со големина на видното поле. Снимањето на овие слики следи шема, каде што сцената ќе се помести на позиција на мрежата, сцената ќе се стабилизира, а потоа сликата ќе се фотографира. Кај камерите со ротационен затворач, има дополнително време на чекање додека затворачот се врти. Овие слики може да се фотографираат со поместување на позицијата на камерата и нивно спојување. Слика 3 прикажува голема слика од човечка клетка под флуоресцентна микроскопија формирана со спојување на 16 помали слики.
Слика 3: Слајд од човечка клетка снимен од камера за скенирање на површина со користење на технологија за снимање со плочки и бодови.
Генерално, решавањето на поголеми детали ќе бара повеќе слики да се генерираат и спојат на овој начин. Едно решение за ова е да се користискенирање со камера со голем формат, кој има големи сензори со голем број пиксели, во тандем со специјализирана оптика, што овозможува снимање на поголема количина детали.
Споредба помеѓу TDI и скенирање на површина (Tile & Stitch)
За скенирање на примероци на голема површина, скенирањето со Tile & Stitch и TDI се соодветни решенија, но со избирање на најдобриот метод, можно е значително да се намали времето потребно за скенирање на примерок. Оваа заштеда на време е генерирана од можноста на TDI скенирањето да сними подвижен примерок; отстранувајќи ги доцнењата поврзани со стабилизирање на сцената и тајмингот на ролетната поврзано со снимањето со Tile & Stitch.
Слика 4 ги споредува запирањата (зелени) и движењата (црни линии) потребни за снимање слика од човечка клетка и при скенирање со плочки и бод (лево) и TDI (десно). Со отстранување на потребата за запирање и пренасочување на сликата при TDI снимање, можно е значително да се намали времето на снимање, под услов времето на експозиција да е ниско <100 ms.
Табела 2 прикажува работен пример за скенирање помеѓу 9k TDI и стандардна sCMOS камера.
Слика 4: Скенирачки мотив на снимање на човечка клетка под флуоресценција што прикажува плочки и бод (лево) и TDI снимање (десно).
Табела 2: Споредба на скенирање на површина и TDI снимање за примерок од 15 x 15 mm со објектив од 10x и време на експозиција од 10 ms.
Иако TDI нуди фантастичен потенцијал за зголемена брзина на снимање слики, постојат нијанси во употребата на оваа технологија. За високи времиња на експозиција (>100 ms), значењето на времето изгубено за аспектите на движење и стагнирање при скенирање на површина се намалува во однос на времето на експозиција. Во такви случаи, камерите за скенирање на површина може да понудат намалено време на скенирање во споредба со TDI снимањето. За да видите дали TDI технологијата може да ви понуди предности во однос на вашата моментална поставеност,контактирајте неза споредбен калкулатор.
Други апликации
Многу истражувачки прашања бараат повеќе информации од една слика, како што е повеќеканално или повеќефокусно снимање на слики.
Повеќеканалното снимање во камера за скенирање на површина вклучува снимање слики со користење на повеќе бранови должини истовремено. Овие канали обично одговараат на различни бранови должини на светлина, како што се црвена, зелена и сина. Секој канал снима специфични информации за бранова должина или спектрални информации од местото на настанот. Потоа камерата ги комбинира овие канали за да генерира слика во целосна боја или мултиспектрална слика, обезбедувајќи посеопфатен поглед на местото на настанот со различни спектрални детали. Кај камерите за скенирање на површина, ова се постигнува со дискретни експозиции, меѓутоа, со TDI снимање, може да се користи разделувач за да се оддели сензорот на повеќе делови. Разделувањето на 9kTDI (45 mm) на 3 x 15,0 mm сензори сепак ќе биде поголемо од стандардниот сензор (ширина на пиксели 6,5 µm, 2048 пиксели) со ширина од 13,3 mm. Покрај тоа, бидејќи TDI бара осветлување само на делот од примерокот што се снима, скенирањата можат да се циклираат побрзо.
Друга област каде што ова може да биде случај е во мултифокусното снимање. Мултифокусното снимање кај камерите за скенирање на површина вклучува снимање на повеќе слики на различни фокусни растојанија и нивно спојување за да се создаде композитна слика со целата сцена во остар фокус. Се справува со различни растојанија во сцената со анализа и комбинирање на фокусните региони од секоја слика, што резултира со подетално претставување на сликата. Повторно, со користење наразделувачЗа да се подели TDI сензорот на два (22,5 mm) или три (15,0 mm) делови, можеби е можно побрзо да се добие мултифокусна слика отколку еквивалент на скенирање на површина. Сепак, за мултифокус од повисок ред (z стекови од 6 или повеќе), скенирањето на површина веројатно ќе остане најбрзата техника на снимање.
Заклучоци
Оваа техничка белешка ги опишува разликите помеѓу скенирањето на површини и TDI технологијата за скенирање на големи површини. Со спојување на скенирањето линии и sCMOS чувствителноста, TDI постигнува брзо, висококвалитетно снимање без прекини, надминувајќи ги традиционалните методи на скенирање на површини како што се tile & stitch. Проценете ги предностите од користењето на нашиот онлајн калкулатор, земајќи ги предвид различните претпоставки наведени во овој документ. TDI претставува моќна алатка за ефикасно снимање со голем потенцијал за намалување на времето за снимање и кај стандардните и кај напредните техники на снимање.Доколку сакате да видите дали TDI камера или камера за скенирање на површина може да одговара на вашата апликација и да го подобри времето на снимање, контактирајте не денес.
