23/10/10Цагийн саатал ба интеграци (TDI) нь шугам сканнердах зарчим дээр суурилсан зураг авах арга бөгөөд нэг хэмжээст зургийг цувралаар авч, түүврийн хөдөлгөөнийг цаг хугацаа, зургийн зүсмэлийг идэвхжүүлэх замаар бүтээдэг. Хэдийгээр энэ технологи нь олон арван жилийн турш хэрэглэгдэж ирсэн ч вэб шалгалт гэх мэт мэдрэмж багатай програмуудтай холбоотой байдаг.
Шинэ үеийн камерууд нь sCMOS-ийн мэдрэмжийг TDI хурдтай хослуулж, талбайн сканнердсантай ижил чанартай зураг авах боломжийг санал болгож байгаа боловч илүү хурдан дамжуулах чадвартай болсон. Энэ нь гэрэл багатай нөхцөлд том дээжийг дүрслэх шаардлагатай тохиолдолд ялангуяа тод илэрдэг. Энэхүү техникийн тэмдэглэлд бид TDI сканнер хэрхэн ажилладагийг тоймлон, зураг авах хугацааг харьцуулж болохуйц том талбайн сканнердах техник, хавтанцар ба оёдлын дүрслэлтэй харьцуулсан болно.
Шугам сканнераас TDI хүртэл
Шугаман скан дүрслэл нь дээж хөдөлгөөнд байх үед зургийн зүсмэлийг авахын тулд нэг мөр пикселийг (багана эсвэл үе шат гэж нэрлэдэг) ашигладаг дүрслэх арга юм. Цахилгаан гох механизмыг ашиглан дээж мэдрэгчийг дайран өнгөрөх үед зургийн нэг "зүсмэл" авдаг. Дээжийн хөдөлгөөнөөр зургийг авахын тулд камерын триггерийн хурдыг томруулж, эдгээр зургийг авахын тулд жааз татагчийг ашигласнаар зургийг дахин бүтээхийн тулд тэдгээрийг хооронд нь холбож болно.
TDI дүрслэл нь дээжийн зураг авах зарчим дээр суурилдаг боловч авсан фотоэлектронуудын тоог нэмэгдүүлэхийн тулд олон үе шатыг ашигладаг. Дээж үе шат бүрийг дамжих тусам илүү их мэдээлэл цуглуулж, өмнөх үе шатанд баригдсан одоо байгаа фотоэлектронуудад нэмж, CCD төхөөрөмжтэй ижил төстэй процессоор холигддог. Дээж эцсийн шатыг давах үед цуглуулсан фотоэлектроныг уншихад илгээж, муж даяар нэгдсэн дохиог зургийн зүсмэлийг үүсгэхэд ашигладаг. Зураг 1-д таван TDI багана (үе шат) бүхий төхөөрөмж дээрх зураг авалтыг үзүүлэв.
Зураг 1: TDI технологийг ашиглан зураг авах хөдөлгөөнт жишээ. Дээжийг (цэнхэр T) TDI зураг авах төхөөрөмжөөр (5 пикселийн багана, 5 TDI үе шат) дамжуулж, үе шат бүрт фотоэлектронуудыг барьж, дохионы түвшинд нэмнэ. Унших нь үүнийг дижитал дүрс болгон хувиргадаг.
1а: Дүрсийг (цэнхэр T) тайзан дээр танилцуулсан; T нь төхөөрөмж дээр үзүүлсэн шиг хөдөлгөөнтэй байна.
1б: T эхний үе шатыг өнгөрөхөд TDI камер нь TDI мэдрэгчийн эхний шатанд хүрэхэд пикселээр авсан фотоэлектронуудыг хүлээн авахаар идэвхждэг. Багана бүр фотоэлектроныг тусад нь авдаг хэд хэдэн пикселтэй.
1c: Эдгээр баригдсан фотоэлектронууд хоёр дахь шат руу шилжиж, багана бүр өөрийн дохионы түвшинг дараагийн шат руу түлхдэг.
1d: Дээжийн нэг пикселийн зайг хөдөлгөхөд хоёр дахь үе шатанд фотоэлектронуудын хоёр дахь багцыг авч, өмнө нь авсан дээр нэмж, дохиог нэмэгдүүлдэг. 1-р үе шатанд фотоэлектронуудын шинэ багц баригдсан бөгөөд энэ нь зураг авалтын дараагийн зүсэлттэй тохирч байна.
1e: 1d үе шатанд тайлбарласан зураг авах үйл явц нь мэдрэгчийн хажуугаар өнгөрөхөд давтагдана. Энэ нь үе шатуудаас фотоэлектронуудаас дохио үүсгэдэг. Дохио нь уншилт руу дамждаг бөгөөд энэ нь фотоэлектрон дохиог дижитал уншилт болгон хувиргадаг.
1f: Дижитал уншилтыг багана тус бүрээр нь зургийн багана хэлбэрээр харуулна. Энэ нь дүрсийг дижитал дахин бүтээх боломжийг олгодог.
TDI төхөөрөмж нь фотоэлектроныг нэг шатнаас нөгөө шат руу нэгэн зэрэг дамжуулах, дээжийг хөдөлгөж байх үед эхний шатнаас шинэ фотоэлектронуудыг авах чадвартай тул зураг авсан эгнээний тоогоор хязгааргүй байх боломжтой. Зургийг хэдэн удаа авахыг тодорхойлдог гох хурд нь хэдэн зуун кГц байж болно.
Зураг 2-ын жишээнд 5 микрон пикселийн TDI камер ашиглан 29 х 17 мм хэмжээтэй микроскопын слайдыг 10.1 секундэд авсан. Томруулж томруулсан ч гэсэн бүдэгрүүлэх түвшин хамгийн бага байна. Энэ нь энэ технологийн өмнөх үеийнхний асар том дэвшлийг харуулж байна.
Дэлгэрэнгүйг Хүснэгт 1-д 10, 20, 40 х томруулахад хэд хэдэн нийтлэг түүврийн хэмжээсийг төлөөлөх дүрслэх хугацааг харуулав.
Зураг 2: Tucsen 9kTDI ашиглан авсан флюресцент дээжийн зураг. 10 мс өртөх, авах хугацаа 10.1 сек.
Хүснэгт 1: Zaber MVR цувралын моторт тайзан дээр Tucsen 9kTDI камер ашиглан 1 & 10 мс өртөх хугацаанд 10, 20, 40 х давтамжтайгаар янз бүрийн түүврийн хэмжээтэй (секунд) зураг авах хугацааны матриц.
Талбайн сканнерийн дүрслэл
sCMOS камер дахь талбайн сканнерийн дүрслэл нь 2 хэмжээст пикселийн массив ашиглан бүхэл бүтэн зургийг нэгэн зэрэг авах явдал юм. Пиксель бүр гэрлийг барьж, цахилгаан дохио болгон хувиргаж, нэн даруй боловсруулж, өндөр нарийвчлалтай, хурдтай бүрэн дүрсийг бүрдүүлдэг. Нэг удаагийн өртөлтөөр авах боломжтой зургийн хэмжээг пикселийн хэмжээ, томруулалт, массив дахь пикселийн тоогоор зохицуулдаг.1)
Стандарт массивын хувьд харах талбарыг (2)
Дээж нь камерын харах талбарт хэт том байх тохиолдолд дүрсийг харах талбарын хэмжээтэй зургийн тор болгон хуваах замаар зураг үүсгэж болно. Эдгээр зургийг авах нь хэв маягийн дагуу явагддаг бөгөөд тайз нь сүлжээнд байрлах байрлал руу шилжиж, тайз тогтож, дараа нь зураг авах болно. Хөшигний камерт хаалт эргэлдэж байх хооронд нэмэлт хүлээх хугацаа байдаг. Эдгээр зургуудыг камерын байрлалыг хөдөлгөж, хооронд нь оёх замаар авч болно. Зураг 3-т 16 жижиг дүрсийг хооронд нь залгаснаар хүний эсийн флюресценцийн микроскопоор хийсэн том дүрсийг үзүүлэв.
Зураг 3: Хавтан болон оёдлын дүрслэлийг ашиглан талбайн сканнерын камераар авсан хүний эсийн слайд.
Ерөнхийдөө, илүү нарийн ширийн зүйлийг шийдэхийн тулд илүү олон зураг үүсгэж, ийм байдлаар нэгтгэх шаардлагатай болно. Үүнийг шийдэх нэг шийдэл бол ажилд авах явдал юмтом форматтай камер скан хийх, өндөр пикселийн тоо бүхий том мэдрэгчтэй, тусгай оптикуудтай хослуулан, илүү их хэмжээний дэлгэрэнгүй мэдээллийг авах боломжтой.
TDI болон талбайн сканнерын харьцуулалт (Хавтанцар ба оёдол)
Дээжийг том талбайд сканнердахын тулд Tile & Stitch болон TDI сканнер нь тохиромжтой шийдэл боловч хамгийн сайн аргыг сонгосноор дээжийг сканнердах хугацааг мэдэгдэхүйц багасгах боломжтой. Энэ цаг хэмнэлтийг TDI сканнер нь хөдөлж буй дээжийг авах чадвараар үүсгэгддэг; Хавтан болон оёдлын зураглалтай холбоотой тайзны суулт болон өнхрөх хаалтын хугацаатай холбоотой саатлыг арилгах.
Зураг 4 нь хавтан ба оёдол (зүүн), TDI (баруун) сканнерын аль алинд нь хүний эсийн зургийг авахад шаардагдах зогсолт (ногоон) ба хөдөлгөөнийг (хар зураас) харьцуулсан болно. TDI дүрслэлд дүрсийг зогсоох, дахин тохируулах хэрэгцээг арилгаснаар 100 мс-ээс бага өртөх хугацаатай бол зураг авах хугацааг мэдэгдэхүйц бууруулах боломжтой.
Хүснэгт 2-т 9к TDI болон стандарт sCMOS камерын хооронд сканнердсан жишээг үзүүлэв.
Зураг 4: Хавтан болон оёдол (зүүн талд) болон TDI дүрслэл (баруун) харуулсан флюресценцийн дор хүний эсийн зураг авалтын сканнерын мотив.
Хүснэгт 2: 10x объектив линз, 10 мс өртөх хугацаа бүхий 15 х 15 мм дээжийн талбайн сканнер ба TDI дүрслэлийн харьцуулалт.
TDI нь зураг авах хурдыг нэмэгдүүлэх гайхалтай боломжийг санал болгож байгаа ч энэ технологийг ашиглахад олон нюансууд бий. Өндөр өртөлтийн хугацаанд (>100 мс) талбайн сканнерын хөдөлгөөн болон суурьших хэсгүүдэд алдсан хугацааны ач холбогдол нь өртөх хугацаатай харьцуулахад багасдаг. Ийм тохиолдолд талбайн сканнер нь TDI дүрслэлтэй харьцуулахад скан хийх хугацааг багасгаж болно. TDI технологи нь таны одоогийн тохиргооноос давуу талыг санал болгож чадах эсэхийг мэдэхийн тулд,бидэнтэй холбоо барина уухарьцуулах тооцоолуурын хувьд.
Бусад програмууд
Судалгааны олон асуултууд нь олон суваг эсвэл олон фокустай зураг авах гэх мэт нэг зурагнаас илүү мэдээлэл шаарддаг.
Бүс нутгийн сканнерын камер дахь олон сувгийн дүрслэл нь олон долгионы уртыг нэгэн зэрэг ашиглан зураг авах явдал юм. Эдгээр сувгууд нь ихэвчлэн улаан, ногоон, цэнхэр гэх мэт өөр өөр гэрлийн долгионы урттай тохирдог. Суваг бүр тухайн газраас тодорхой долгионы урт эсвэл спектрийн мэдээллийг авдаг. Дараа нь камер нь эдгээр сувгуудыг нэгтгэж, бүрэн өнгөт эсвэл олон спектрийн дүрсийг үүсгэж, үзэгдлийг тодорхой спектрийн нарийн ширийн зүйлсээр илүү иж бүрэн харах боломжийг олгодог. Бүс нутгийн сканнерын камеруудад үүнийг салангид өртөлтөөр хийдэг боловч TDI дүрслэлийн тусламжтайгаар мэдрэгчийг олон хэсэгт хуваахад задлагч ашиглаж болно. 9kTDI (45 мм)-ийг 3 x 15.0 мм-ийн мэдрэгч болгон хуваах нь 13.3 мм өргөнтэй стандарт мэдрэгчээс (6.5 микрон пикселийн өргөн, 2048 пиксел) илүү том байх болно. Түүнчлэн, TDI нь зөвхөн зураг авч буй дээжийн гэрэлтүүлгийг шаарддаг тул сканнердах ажиллагааг илүү хурдан хийх боломжтой.
Ийм байж болох өөр нэг газар бол олон фокустай дүрслэл юм. Бүс нутгийн сканнерын камерт олон фокустай дүрслэл нь янз бүрийн фокусын зайд олон зураг авч, тэдгээрийг холих замаар бүх дүр зургийг хурц фокустай хослуулан нийлмэл дүрсийг бий болгодог. Энэ нь зураг бүрийн фокусын хэсгүүдэд дүн шинжилгээ хийж, нэгтгэх замаар дүр зураг дахь янз бүрийн зайд ханддаг бөгөөд ингэснээр зургийг илүү нарийвчилсан дүрслэлд хүргэдэг. Дахин хэлэхэд, aзадлагчTDI мэдрэгчийг хоёр (22.5 мм) эсвэл гурван (15.0 мм) хэсэг болгон хуваахын тулд олон фокустай дүрсийг талбайн сканнераас илүү хурдан авах боломжтой. Өндөр эрэмбийн олон фокусын хувьд (6 ба түүнээс дээш z стек) талбайн скан хийх нь хамгийн хурдан дүрслэх арга хэвээр байх магадлалтай.
Дүгнэлт
Энэхүү техникийн тэмдэглэл нь талбайн сканнер болон том талбайн сканнердах TDI технологийн хоорондын ялгааг тодорхойлсон. Шугаман скан хийх болон sCMOS мэдрэмжийг нэгтгэснээр TDI нь хавтанцар, оёдол гэх мэт талбайн сканнерийн уламжлалт аргуудыг давж, тасалдалгүйгээр хурдан, өндөр чанартай дүрслэлийг бий болгодог. Энэ баримт бичигт дурдсан янз бүрийн таамаглалыг харгалзан манай онлайн тооны машиныг ашиглахын давуу талыг үнэл. TDI нь стандарт болон дэвшилтэт дүрслэлийн аргуудын аль алинд нь зураг авах хугацааг багасгах асар их боломж бүхий үр дүнтэй дүрслэлийн хүчирхэг хэрэгсэл юм.Хэрэв та TDI камер эсвэл орон зайн сканнерын камер нь таны програмд нийцэж, зураг авах хугацааг сайжруулах боломжтой эсэхийг мэдэхийг хүсвэл өнөөдөр бидэнтэй холбогдоорой.
