25/08/08Үйлдвэрлэлийн болон шинжлэх ухааны дүрслэлд гэрэл багатай нөхцөлд хурдан хөдөлж буй объектуудыг авах нь байнгын сорилт болдог. Цагийн саатлын интеграцийн (TDI) камерууд энд л ажиллаж байна. TDI технологи нь хөдөлгөөний синхрончлол болон олон удаагийн өртөлтийг хослуулан, ялангуяа өндөр хурдны орчинд онцгой мэдрэмж, дүрсний тод байдлыг бий болгодог.
TDI камер гэж юу вэ?
TDI камер нь хөдөлгөөнт объектын зургийг авдаг тусгай шугам сканнерийн камер юм. Бүхэл бүтэн хүрээг нэг дор ил гаргадаг стандарт талбайн сканнерын камеруудаас ялгаатай нь TDI камер нь объектын хөдөлгөөнтэй синхрончлолын дагуу цэнэгийг нэг эгнээнээс дараагийн пиксел рүү шилжүүлдэг. Сэдвийг хөдөлгөхөд пикселийн мөр бүр гэрэл хуримтлуулж, өртөх хугацааг үр дүнтэй нэмэгдүүлж, хөдөлгөөнийг бүдгэрүүлэхгүйгээр дохионы хүчийг сайжруулдаг.
Энэхүү цэнэгийн интеграцчилал нь дохио-дуу чимээний харьцааг (SNR) эрс нэмэгдүүлж, TDI камерыг өндөр хурдтай эсвэл гэрэл багатай ашиглахад тохиромжтой болгодог.
TDI камер хэрхэн ажилладаг вэ?
TDI камерын ажиллагааг 1-р зурагт үзүүлэв.
Зураг 1: Цаг саатуулах интеграц (TDI) мэдрэгчийн ажиллагаа
ЖИЧ: TDI камерууд олж авсан цэнэгээ олон "үе шат" -аар хөдөлж буй дүрслэлийн объекттой синхрончлон хөдөлгөдөг. Үе шат бүр нь гэрэлд өртөх нэмэлт боломжийг олгодог. TDI мэдрэгчийн 5 багана, 5 үе шаттай сегмент бүхий камер дээр хөдөлж буй тод 'T' дүрсээр дүрсэлсэн. Tucsen Dhyana 9KTDI нь эрлийз CCD загварын цэнэгийн хөдөлгөөнтэй боловч CMOS загварын зэрэгцээ уншилттай.
TDI камерууд нь үр дүнтэй шугам сканнерын камерууд бөгөөд нэг чухал ялгаа нь: камерыг дүрслэх объектоор сканнердах үед өгөгдөл цуглуулдаг пикселийн нэг эгнээний оронд TDI камерууд нь ихэвчлэн 256 хүртэлх "үе шат" гэж нэрлэгддэг олон эгнээтэй байдаг.
Гэсэн хэдий ч эдгээр мөрүүд нь талбайн сканнерын камер шиг 2 хэмжээст дүрсийг үүсгэдэггүй. Үүний оронд сканнердсан дүрслэлийн объект камерын мэдрэгчийг дайран өнгөрөхөд пиксел тус бүрийн илрүүлсэн фотоэлектронууд нь дүрслэх объектын хөдөлгөөнтэй синхрончлон дараагийн эгнээнд шилждэг. Дараа нь нэмэлт мөр бүр нь зургийн объектыг гэрэлд харуулах нэмэлт боломжийг олгоно. Зургийн зүсмэл нь мэдрэгчийн пикселийн эцсийн эгнээнд хүрэхэд л тухайн мөр нь хэмжилт хийхээр унших архитектур руу шилждэг.
Тиймээс камерын үе шатанд олон хэмжилт хийж байгаа хэдий ч камер унших чимээний зөвхөн нэг л тохиолдлыг нэвтрүүлсэн. 256 үе шаттай TDI камер нь дээжийг 256 дахин урт хугацаанд харагдуулдаг бөгөөд иймээс 256 дахин их өртөх хугацаа нь шугаман сканнерийн ижил төстэй камертай байдаг. Талбайн сканнерын камертай ижил өртөх хугацаа нь хөдөлгөөнийг хэт бүдгэрүүлж, дүрсийг ашиггүй болгоно.
TDI-г хэзээ ашиглаж болох вэ?
TDI камерууд нь зургийн объект нь камертай харьцуулахад хөдөлгөөнтэй, камерын үзэгдэх орчинд жигд хөдөлгөөнтэй байх тохиолдолд ямар ч дүрс бичлэгийн программд маш сайн шийдэл юм.
Тиймээс TDI дүрслэлийн хэрэглээ нь нэг талаас, 2 хэмжээст дүрс бүрдүүлдэг шугаман сканнерийн бүх хэрэглээг багтаадаг бөгөөд ингэснээр илүү өндөр хурд, бага гэрлийн мэдрэмж, илүү сайн зургийн чанар эсвэл гурвыг нэг дор авчирдаг. Нөгөөтэйгүүр, TDI камерыг ашиглах боломжтой талбайн сканнерыг ашигладаг дүрслэх олон арга байдаг.
Өндөр мэдрэмжтэй sCMOS TDI-ийн хувьд биологийн флюресцент микроскопоор "хавтан ба оёдол" дүрслэлийг хавтангийн оронд тайзыг тасралтгүй сканнердах замаар хийж болно. Эсвэл бүх TDI нь шалгалтын програмуудад тохиромжтой. TDI-ийн өөр нэг чухал хэрэглүүр бол дүрслэлийн урсгалын цитометр бөгөөд эсийн флюресценцийн дүрсийг микрофлюидик сувгаар урсаж байх үед камерын дэргэдэх үед авдаг.
sCMOS TDI-ийн давуу болон сул талууд
Давуу тал
● Зургийн объектыг сканнердах үед дурын хэмжээтэй 2 хэмжээст зургийг өндөр хурдтайгаар авах боломжтой.
● Олон TDI үе шат, дуу чимээ багатай, өндөр QE нь шугаман сканнерын камертай харьцуулахад өндөр мэдрэмжтэй болоход хүргэдэг.
● 9072 пикселийн өргөнтэй зургийн хувьд жишээлбэл, 510,000 Гц (секундэд мөр) хүртэл унших хурдыг олж авах боломжтой.
●Гэрэлтүүлэг нь зөвхөн 1 хэмжээст байх ёстой бөгөөд хоёр дахь (сканнердсан) хэмжээст хавтгай талбар эсвэл бусад засвар хийх шаардлагагүй. Нэмж дурдахад, шугаман скантай харьцуулахад илүү урт өртөх хугацаа нь хувьсах гүйдлийн гэрлийн эх үүсвэрээс болж анивчдаг.
● Хөдөлгөөнт зургийг хөдөлгөөнийг бүдгэрүүлэхгүйгээр, өндөр хурд, мэдрэмжтэйгээр авах боломжтой.
●Том талбайг сканнердах нь талбайн сканнерын камераас хамаагүй хурдан байж болно.
● Дэвшилтэт программ хангамж эсвэл идэвхжүүлэх тохиргооны тусламжтайгаар "талбайг скан хийх" горим нь анхаарал төвлөрүүлэх, зэрэгцүүлэхэд зориулж талбайн сканнерийн тоймыг гаргаж чадна.
Сул талууд
● Ердийн sCMOS камеруудаас өндөр дуу чимээтэй хэвээр байгаа нь хэт бага гэрлийн хэрэглээний программуудыг ашиглах боломжгүй гэсэн үг.
● Зургийн субьектийн хөдөлгөөнийг камерын сканнертай синхрончлох, хөдөлгөөний хурдыг маш нарийн хянах эсвэл синхрончлолыг идэвхжүүлэхийн тулд хурдыг нарийн таамаглах зэрэг дэвшилтэт өдөөлт бүхий тусгай тохиргоо шаардлагатай.
● Шинэ технологийн хувьд техник хангамж, программ хангамжийг хэрэгжүүлэх цөөн хэдэн шийдэл одоогоор байна.
Гэрэл багатай sCMOS TDI
TDI дүрслэлийн техник нь дижитал дүрслэлээс өмнө байсан бөгөөд гүйцэтгэлийн хувьд шугаман сканнераас аль эрт давж байсан ч сүүлийн хэдэн жилд TDI камерууд шинжлэх ухааны түвшний мэдрэгчийг шаарддаг бага гэрлийн хэрэглээнд хүрэхэд шаардагдах мэдрэмжийг олж авсан.sCMOS камерууд.
'sCMOS TDI' нь мэдрэгч дээрх цэнэгийн CCD хэлбэрийн хөдөлгөөнийг sCMOS загварын уншилттай хослуулсан бөгөөд арын гэрэлтүүлэгтэй мэдрэгчтэй. Өмнөх CCD дээр суурилсан эсвэл цэвэр CMOS-д суурилсан* TDI камерууд нь уншилтыг эрс удаашруулж, пикселийн тоо бага, шат дамжлага багатай, 30e- болон >100e- хооронд унших дуу чимээтэй байсан. Үүний эсрэгээр, Tucsen гэх мэт sCMOS TDIDhyana 9KTDI sCMOS камер7.2e- уншилтын дуу чимээг санал болгож, арын гэрэлтүүлгийн тусламжтайгаар квантын өндөр үр ашигтай хосолсон бөгөөд энэ нь TDI-г өмнөх боломжтой байснаас хамаагүй бага гэрлийн түвшний хэрэглээнд ашиглах боломжийг олгодог.
Олон программуудад TDI процессоор идэвхжүүлсэн өртөлтийн хугацаа нь 1e-тэй ойролцоо уншилтын дуу чимээ бүхий өндөр чанартай sCMOS талбайн сканнерын камертай харьцуулахад унших дуу чимээний өсөлтийг нөхөхөөс илүү байж болно.
TDI камерын нийтлэг хэрэглээ
TDI камерууд нь нарийвчлал, хурд зэрэг чухал ач холбогдолтой олон салбарт байдаг.
● Хагас дамжуулагч хавтангийн үзлэг
● Хавтгай дэлгэцийн (FPD) туршилт
● Вэб үзлэг (цаас, хальс, тугалган цаас, нэхмэл эдлэл)
● Эмнэлгийн оношлогоо, ачаа тээшний шинжилгээнд рентген шинжилгээ хийх
● Дижитал эмгэг судлалын слайд болон олон худгийн хавтангийн сканнер
● Алсын зайнаас тандан судлах эсвэл хөдөө аж ахуй дахь хэт спектрийн дүрслэл
● SMT шугам дахь ПХБ болон электроникийн шалгалт
Эдгээр програмууд нь бодит ертөнцийн хязгаарлалтын дор TDI дүрслэл өгдөг сайжруулсан тодосгогч, хурд, тодорхой байдлын үр шимийг хүртдэг.
Жишээ нь: Слайд болон олон худгийн хавтанг скан хийх
Өмнө дурьдсанчлан, sCMOS TDI камеруудад чухал амлалт өгөх нэг програм бол гулсуур эсвэл олон цооногийн хавтанг сканнердах зэрэг оёдлын програмууд юм. Том флюресцент эсвэл тод талбайн микроскопийн дээжийг 2 хэмжээст талбайн камер ашиглан сканнердах нь XY микроскопын үе шатны олон хөдөлгөөнөөс үүссэн зургийн сүлжээг оёход тулгуурладаг. Зураг бүр нь тайзыг зогсоож, тогтож, дараа нь хөшигний сааталтай хамт дахин эхлүүлэхийг шаарддаг. Харин TDI нь тайз хөдөлж байх үед зураг авах боломжтой. Дараа нь зураг нь дээжийн өргөнийг бүхэлд нь хамарсан цөөн тооны урт "тууз"-аас үүсдэг. Энэ нь зургийн нөхцлөөс хамааран бүх оёдлын программуудад мэдээлэл дамжуулах хурд болон хурдыг эрс нэмэгдүүлэхэд хүргэдэг.
Үе шатыг хөдөлгөх хурд нь TDI камерын нийт өртөх хугацаатай урвуу пропорциональ байдаг тул богино өртөх хугацаа (1-20 мс) нь талбайн сканнерын камертай харьцуулахад дүрсний хурдыг хамгийн их сайжруулдаг бөгөөд энэ нь дарааллаар нь дараалал эсвэл нийт зураг авалтын хугацааг их хэмжээгээр бууруулахад хүргэдэг. Илүү урт өртөх үед (жишээ нь > 100 мс) талбайн скан хийх нь ихэвчлэн цагийн давуу талыг хадгалж үлддэг.
Аравхан секундын дотор үүссэн маш том (2 гигапиксел) флюресценцийн микроскопийн зургийн жишээг Зураг 2-т үзүүлэв. Талбайн сканнерын камертай ижил төстэй зургийг бүтээхэд хэдэн минут зарцуулагдана.
Зураг 2: TDI скан хийх, оёх замаар 10 секундын дотор үүссэн 2 гигапикселийн дүрс
ЖИЧ: Флюресценцийн микроскопоор үзсэн тодруулагч үзэгний цэгүүдийн Tucsen Dhyana 9kTDI ашиглан авсан 10 дахин томруулсан дүрс. 3.6 мс өртөх хугацааг ашиглан 10 секундын дотор олж авсан. Зургийн хэмжээ: 30мм x 17мм, 58,000 x 34,160 пиксел.
TDI синхрончлол
TDI камерыг дүрслэх объекттой синхрончлох нь (хэдхэн хувь хүртэл) чухал юм - хурдны таарахгүй байдал нь "хөдөлгөөн бүдгэрүүлэх" эффектийг бий болгоно. Энэ синхрончлолыг хоёр аргаар хийж болно:
Урьдчилан таамаглах: Дээжийн хөдөлгөөний хурд, оптик (томруулах), камерын пикселийн хэмжээ зэрэгт үндэслэн камерын хурдыг хөдөлгөөний хурдтай тааруулахаар тохируулсан. Эсвэл туршилт, алдаа.
Өдөөгдсөн: Дүрслэлийн объектыг хөдөлгөх олон микроскопын үе шат, үүдний тасалгаа болон бусад төхөөрөмжид тухайн хөдөлгөөний зайд камер руу гох импульс илгээдэг кодлогч багтаж болно. Энэ нь хөдөлгөөний хурдаас үл хамааран тайз/гарц болон камерыг синхрончлох боломжийг олгоно.
TDI камерууд Шугаман скан болон талбайн сканнерын камеруудын эсрэг
TDI нь бусад алдартай дүрслэлийн технологитой харьцуулбал дараах байдалтай байна.
| Онцлог | TDI камер | Шугаман скан хийх камер | Бүсийн сканнер камер |
| Мэдрэмж | Маш өндөр | Дунд зэрэг | Бага, дунд |
| Зургийн чанар (хөдөлгөөн) | Маш сайн | Сайн байна | Өндөр хурдтай үед бүдгэрсэн |
| Гэрэлтүүлгийн шаардлага | Бага | Дунд зэрэг | Өндөр |
| Хөдөлгөөний нийцтэй байдал | Маш сайн (синхрончлогдсон бол) | Сайн байна | Хөөрхий |
| Хамгийн тохиромжтой | Өндөр хурдтай, гэрэл багатай | Хурдан хөдөлж буй объектууд | Статик эсвэл удаан үзэгдэл |
Үзэгдэл хурдан хөдөлж, гэрлийн түвшин хязгаарлагдмал үед TDI нь тодорхой сонголт юм. Шугаман скан нь мэдрэмжийг нэг шатаар бууруулдаг бол энгийн эсвэл суурин тохиргоонд талбайн скан хийх нь илүү дээр юм.
TDI камерыг зөв сонгох
TDI камер сонгохдоо дараахь зүйлийг анхаарч үзээрэй.
● TDI үе шатуудын тоо: Илүү олон үе шатууд нь SNR-ийг нэмэгдүүлэхээс гадна зардал, нарийн төвөгтэй байдлыг нэмэгдүүлдэг.
● Мэдрэгчийн төрөл: sCMOS нь хурд, дуу чимээ багатай тул илүүд үздэг; CCD нь зарим хуучин системд тохиромжтой хэвээр байж магадгүй юм.
● Интерфэйс: Өөрийн системтэй нийцэж байгаа эсэхийг шалгаарай—Camera Link, CoaXPress болон 10GigE нь нийтлэг сонголтууд бөгөөд 100G CoF болон 40G CoF нь шинэ чиг хандлага болж гарч ирсэн.
● Спектрийн хариу үйлдэл: Хэрэглээний хэрэгцээнд үндэслэн монохром, өнгө эсвэл ойрын хэт улаан туяаны (NIR) аль нэгийг нь сонгоно уу.
● Синхрончлолын сонголтууд: Хөдөлгөөнийг илүү сайн тохируулахын тулд кодлогчийн оролт эсвэл гадаад гох дэмжлэг зэрэг функцуудыг хайж олоорой.
Хэрэв таны хэрэглээнд биологийн нарийн дээж, өндөр хурдны үзлэг, гэрэл багатай орчинд байгаа бол sCMOS TDI нь зөв тохирох байх.
Дүгнэлт
TDI камерууд нь ялангуяа sCMOS мэдрэгч дээр суурилагдсан үед дүрслэх технологийн хүчирхэг хувьслыг илэрхийлдэг. Хөдөлгөөний синхрончлолыг олон шугамын интеграцчилалтай хослуулснаар тэд динамик, гэрэл багатай үзэгдэлд хосгүй мэдрэмж, тод байдлыг санал болгодог.
Та өрмөнцөр шалгах, слайд скан хийх, эсвэл өндөр хурдны хяналт шалгалт хийх эсэхээс үл хамааран TDI хэрхэн ажилладагийг ойлгох нь танд хамгийн сайн шийдлийг сонгоход тусална.шинжлэх ухааны камеруудтаны дүрслэлийн сорилтуудын төлөө.
Түгээмэл асуултууд
TDI камерууд талбайн сканнерийн горимд ажиллаж чадах уу?
TDI камерууд нь мэдрэгчийн цаг хугацааны заль мэхийг ашиглан "талбайг скан хийх" горимд (маш нимгэн) 2 хэмжээст дүрс үүсгэж чаддаг. Энэ нь анхаарлаа төвлөрүүлэх, тэгшлэх зэрэг ажлуудад тустай байж болно.
"Талбайд скан хийх өртөлт"-ийг эхлүүлэхийн тулд мэдрэгчийг эхлээд TDI-г камерын үе шаттай аль болох хурдан урагшлуулж, дараа нь зогсооно. Энэ нь програм хангамжийн хяналт эсвэл техник хангамжийг идэвхжүүлэх замаар хийгддэг бөгөөд харанхуйд хамгийн тохиромжтой байдаг. Жишээлбэл, 256 шатлалт камер дор хаяж 256 мөр уншиж, дараа нь зогсох ёстой. Энэ 256 мөр өгөгдлийг устгасан.
Камер асаагаагүй эсвэл зураас уншигдахгүй байхад мэдрэгч нь яг л дүрсийг ил гаргаж буй талбайн скан мэдрэгч шиг ажилладаг.
Хүссэн өртөх хугацаа нь камер идэвхгүй байх үед өнгөрч, камерыг дор хаяж хэдэн үе шаттайгаар ахин ахиулж, дөнгөж авсан зургийн мөр бүрийг уншиж дуусгах ёстой. Дахин хэлэхэд энэ "унших" үе шат нь харанхуйд явагдах ёстой.
TDI үйлдлийн улмаас хамгийн бага гажуудал, бүдэгрэл бүхий талбайн сканнердсан зургуудыг "амьдаар харах" буюу дарааллаар хангахын тулд энэ аргыг давтаж болно.
Tucsen Photonics Co., Ltd. Бүх эрх хуулиар хамгаалагдсан. Иш татахдаа эх сурвалжийг хүлээн зөвшөөрнө үү:www.tucsen.com
