२३/१०/१०टाइम डिले अँड इंटिग्रेशन (TDI) ही लाइन स्कॅनिंगच्या तत्त्वावर तयार केलेली प्रतिमा कॅप्चर करण्याची एक पद्धत आहे, जिथे नमुना गती आणि इमेज स्लाइस कॅप्चर ट्रिगर करून वेळेनुसार प्रतिमा तयार करण्यासाठी एक-आयामी प्रतिमांची मालिका कॅप्चर केली जाते. जरी हे तंत्रज्ञान दशकांपासून अस्तित्वात असले तरी, ते सामान्यतः वेब तपासणीसारख्या कमी-संवेदनशीलता अनुप्रयोगांशी संबंधित आहे.
नवीन पिढीच्या कॅमेऱ्यांनी sCMOS ची संवेदनशीलता TDI च्या गतीशी एकत्रित केली आहे ज्यामुळे क्षेत्र स्कॅनच्या समान गुणवत्तेची प्रतिमा कॅप्चर करता येते परंतु जलद थ्रूपुटच्या क्षमतेसह. हे विशेषतः अशा परिस्थितीत स्पष्ट होते जिथे कमी प्रकाश परिस्थितीत मोठ्या नमुन्यांची इमेजिंग आवश्यक असते. या तांत्रिक टीपमध्ये, आम्ही TDI स्कॅनिंग कसे कार्य करते याचे आरेखन करतो आणि प्रतिमा कॅप्चर वेळेची तुलना मोठ्या क्षेत्र स्कॅनिंग तंत्र, टाइल आणि स्टिच इमेजिंगशी करतो.
लाईन स्कॅनिंगपासून ते टीडीआय पर्यंत
लाईन स्कॅन इमेजिंग ही एक इमेजिंग तंत्र आहे जी नमुना हालचाल करत असताना प्रतिमेचा एक तुकडा घेण्यासाठी पिक्सेलची एक ओळ (ज्याला कॉलम किंवा स्टेज म्हणून संबोधले जाते) वापरते. इलेक्ट्रिकल ट्रिगरिंग यंत्रणेचा वापर करून, नमुना सेन्सरमधून जात असताना प्रतिमेचा एकच 'स्लाइस' घेतला जातो. नमुना गतीनुसार प्रतिमा कॅप्चर करण्यासाठी कॅमेरा ट्रिगर रेट स्केल करून आणि या प्रतिमा कॅप्चर करण्यासाठी फ्रेम ग्रॅबर वापरून, प्रतिमा पुनर्रचना करण्यासाठी त्यांना एकत्र जोडता येते.
टीडीआय इमेजिंग नमुन्याच्या प्रतिमा कॅप्चरच्या या तत्त्वावर आधारित आहे, तथापि, कॅप्चर केलेल्या फोटोइलेक्ट्रॉनची संख्या वाढवण्यासाठी अनेक टप्प्यांचा वापर करते. नमुना प्रत्येक टप्प्यातून जात असताना, अधिक माहिती गोळा केली जाते आणि पूर्वीच्या टप्प्यांद्वारे कॅप्चर केलेल्या विद्यमान फोटोइलेक्ट्रॉनमध्ये जोडली जाते आणि सीसीडी उपकरणांसारख्या प्रक्रियेत बदलली जाते. नमुना अंतिम टप्प्यातून जात असताना, गोळा केलेले फोटोइलेक्ट्रॉन एका रीडआउटवर पाठवले जातात आणि श्रेणीतील एकात्मिक सिग्नलचा वापर प्रतिमा स्लाइस तयार करण्यासाठी केला जातो. आकृती १ मध्ये, पाच टीडीआय स्तंभ (टप्पे) असलेल्या डिव्हाइसवर प्रतिमा कॅप्चर दर्शविले आहे.
आकृती १: TDI तंत्रज्ञानाचा वापर करून प्रतिमा कॅप्चर करण्याचे एक अ‍ॅनिमेटेड उदाहरण. एक नमुना (निळा T) TDI प्रतिमा कॅप्चर डिव्हाइसवरून (५ पिक्सेलचा स्तंभ, ५ TDI टप्पे) पास केला जातो आणि प्रत्येक टप्प्यात फोटोइलेक्ट्रॉन कॅप्चर केले जातात आणि सिग्नल पातळीवर जोडले जातात. रीडआउट हे डिजिटल प्रतिमेत रूपांतरित करते.
१अ: प्रतिमा (निळा T) स्टेजवर आणली जाते; डिव्हाइसवर दाखवल्याप्रमाणे T गतिमान आहे.
१ब: जेव्हा T पहिल्या टप्प्यातून जातो तेव्हा TDI कॅमेरा फोटोइलेक्ट्रॉन स्वीकारण्यास ट्रिगर होतो जे TDI सेन्सरवरील पहिल्या टप्प्यावर पोहोचताच पिक्सेलद्वारे कॅप्चर केले जातात. प्रत्येक स्तंभात पिक्सेलची मालिका असते जी वैयक्तिकरित्या फोटोइलेक्ट्रॉन कॅप्चर करते.
१c: हे कॅप्चर केलेले फोटोइलेक्ट्रॉन दुसऱ्या टप्प्यात हलवले जातात, जिथे प्रत्येक स्तंभ त्याच्या सिग्नल पातळीला पुढील टप्प्यात ढकलतो.
१d: नमुना एक-पिक्सेल अंतराच्या हालचालीसह, स्टेज २ वर फोटोइलेक्ट्रॉनचा दुसरा संच कॅप्चर केला जातो आणि पूर्वी कॅप्चर केलेल्यांमध्ये जोडला जातो, ज्यामुळे सिग्नल वाढतो. स्टेज १ मध्ये, फोटोइलेक्ट्रॉनचा एक नवीन संच कॅप्चर केला जातो, जो प्रतिमा कॅप्चरच्या पुढील स्लाइसशी संबंधित असतो.
१e: स्टेज १d मध्ये वर्णन केलेल्या इमेज कॅप्चर प्रक्रियांची पुनरावृत्ती होते जेव्हा इमेज सेन्सरच्या पुढे जाते. हे स्टेजमधून फोटोइलेक्ट्रॉनमधून सिग्नल तयार करते. सिग्नल रीडआउटमध्ये जातो, जो फोटोइलेक्ट्रॉन सिग्नलला डिजिटल रीडआउटमध्ये रूपांतरित करतो.
१f: डिजिटल रीडआउट एका स्तंभानुसार प्रतिमेच्या स्वरूपात प्रदर्शित केले जाते. हे प्रतिमेचे डिजिटल पुनर्बांधणी करण्यास अनुमती देते.
नमुना गतिमान असताना TDI उपकरण एकाच वेळी एका टप्प्यातून दुसऱ्या टप्प्यात फोटोइलेक्ट्रॉन पाठवण्यास आणि पहिल्या टप्प्यातून नवीन फोटोइलेक्ट्रॉन कॅप्चर करण्यास सक्षम असल्याने, प्रतिमा कॅप्चर केलेल्या पंक्तींच्या संख्येत प्रभावीपणे अनंत असू शकते. प्रतिमा कॅप्चर किती वेळा होते हे निर्धारित करणारे ट्रिगर दर (आकृती 1a) शेकडो kHz च्या क्रमाने असू शकतात.
आकृती २ च्या उदाहरणात, ५ µm पिक्सेल TDI कॅमेरा वापरून २९ x १७ मिमी मायक्रोस्कोप स्लाईड १०.१ सेकंदात कॅप्चर करण्यात आली. लक्षणीय झूम पातळीवरही, अस्पष्टतेची पातळी कमी असते. हे या तंत्रज्ञानाच्या मागील पिढ्यांपेक्षा मोठी प्रगती दर्शवते.
अधिक तपशीलांसाठी, तक्ता १ मध्ये १०, २० आणि ४० x झूमवर सामान्य नमुना आकारांच्या मालिकेसाठी प्रातिनिधिक इमेजिंग वेळ दाखवला आहे.
आकृती २: टक्सन ९kTDI वापरून कॅप्चर केलेल्या फ्लोरोसेंट नमुन्याची प्रतिमा. एक्सपोजर १० मिलीसेकंद, कॅप्चर वेळ १०.१ सेकंद.
तक्ता १: १ आणि १० मिलीसेकंद एक्सपोजर वेळेसाठी १०, २० आणि ४० x वर झाबर एमव्हीआर मालिकेतील मोटारीकृत स्टेजवर टक्सन ९kTDI कॅमेरा वापरून वेगवेगळ्या नमुना आकारांच्या (सेकंद) कॅप्चर वेळेचे मॅट्रिक्स.
क्षेत्र स्कॅन इमेजिंग
sCMOS कॅमेऱ्यांमध्ये एरिया स्कॅन इमेजिंगमध्ये पिक्सेलच्या द्विमितीय अ‍ॅरेचा वापर करून एकाच वेळी संपूर्ण प्रतिमा कॅप्चर करणे समाविष्ट असते. प्रत्येक पिक्सेल प्रकाश कॅप्चर करतो, तात्काळ प्रक्रियेसाठी त्याचे विद्युत सिग्नलमध्ये रूपांतर करतो आणि उच्च रिझोल्यूशन आणि गतीसह संपूर्ण प्रतिमा तयार करतो. एकाच एक्सपोजरमध्ये कॅप्चर करता येणाऱ्या प्रतिमेचा आकार पिक्सेल आकार, मॅग्निफिकेशन आणि अ‍ॅरेमधील पिक्सेलच्या संख्येद्वारे नियंत्रित केला जातो, प्रति (१)
मानक अ‍ॅरेसाठी, दृश्य क्षेत्र (2)
जेव्हा एखादा नमुना कॅमेऱ्याच्या दृश्य क्षेत्रासाठी खूप मोठा असतो, तेव्हा दृश्य क्षेत्राच्या आकाराच्या प्रतिमांच्या ग्रिडमध्ये प्रतिमा विभक्त करून प्रतिमा तयार केली जाऊ शकते. या प्रतिमांचे कॅप्चर एका पॅटर्ननुसार केले जाते, जिथे स्टेज ग्रिडवरील एका स्थानावर जाईल, स्टेज स्थिर होईल आणि नंतर प्रतिमा कॅप्चर करेल. रोलिंग शटर कॅमेऱ्यांमध्ये, शटर फिरत असताना अतिरिक्त प्रतीक्षा वेळ असतो. कॅमेराची स्थिती हलवून आणि त्यांना एकत्र जोडून या प्रतिमा कॅप्चर केल्या जाऊ शकतात. आकृती 3 मध्ये 16 लहान प्रतिमा एकत्र जोडून तयार झालेल्या फ्लोरोसेन्स मायक्रोस्कोपी अंतर्गत मानवी पेशीची मोठी प्रतिमा दर्शविली आहे.
आकृती ३: टाइल आणि स्टिच इमेजिंग वापरून एरिया स्कॅन कॅमेऱ्याने टिपलेल्या मानवी पेशीची स्लाईड.
सर्वसाधारणपणे, अधिक तपशील सोडवण्यासाठी अधिक प्रतिमा तयार कराव्या लागतील आणि अशा प्रकारे एकत्र जोडाव्या लागतील. यावर एक उपाय म्हणजेमोठ्या स्वरूपातील कॅमेरा स्कॅनिंग, ज्यामध्ये उच्च पिक्सेल संख्या असलेले मोठे सेन्सर आहेत, विशेष ऑप्टिक्सच्या बरोबरीने, ज्यामुळे जास्त तपशील कॅप्चर करता येतात.
टीडीआय आणि एरिया स्कॅनिंग (टाइल आणि स्टिच) मधील तुलना
नमुन्यांच्या मोठ्या क्षेत्रीय स्कॅनिंगसाठी, टाइल आणि स्टिच आणि टीडीआय स्कॅनिंग दोन्ही योग्य उपाय आहेत, तथापि सर्वोत्तम पद्धत निवडून, नमुना स्कॅन करण्यासाठी लागणारा वेळ लक्षणीयरीत्या कमी करणे शक्य आहे. हलणारा नमुना कॅप्चर करण्यासाठी टीडीआय स्कॅनिंगच्या क्षमतेमुळे ही वेळ बचत होते; टाइल आणि स्टिच इमेजिंगशी संबंधित स्टेज सेटलिंग आणि रोलिंग शटर टाइमिंगशी संबंधित विलंब दूर करते.
आकृती ४ मध्ये टाइल आणि स्टिच (डावीकडे) आणि TDI (उजवीकडे) स्कॅनिंगमध्ये मानवी पेशीची प्रतिमा कॅप्चर करण्यासाठी आवश्यक असलेल्या थांबे (हिरव्या) आणि हालचाली (काळ्या रेषा) ची तुलना केली आहे. TDI इमेजिंगमध्ये प्रतिमा थांबवण्याची आणि पुन्हा संरेखित करण्याची आवश्यकता दूर करून, इमेजिंग वेळ लक्षणीयरीत्या कमी करणे शक्य आहे, ज्यामुळे एक्सपोजर वेळ <100 ms कमी आहे.
तक्ता २ मध्ये ९k TDI आणि मानक sCMOS कॅमेरा दरम्यान स्कॅनिंगचे एक कार्यरत उदाहरण दाखवले आहे.
आकृती ४: फ्लूरोसेन्स अंतर्गत मानवी पेशीच्या कॅप्चरचा स्कॅनिंग मोटिफ ज्यामध्ये टाइल आणि स्टिच (डावीकडे) आणि TDI इमेजिंग (उजवीकडे) दर्शविले आहे.
तक्ता २: १०x ऑब्जेक्टिव्ह लेन्स आणि १० मिलीसेकंद एक्सपोजर वेळेसह १५ x १५ मिमी नमुन्यासाठी क्षेत्र स्कॅन आणि टीडीआय इमेजिंगची तुलना.
TDI प्रतिमा कॅप्चर करण्याच्या गतीमध्ये वाढ करण्यासाठी विलक्षण क्षमता देते, परंतु या तंत्रज्ञानाच्या वापरामध्ये काही बारकावे आहेत. उच्च एक्सपोजर वेळेसाठी (>१०० मिलीसेकंद), क्षेत्र स्कॅनच्या हालचाली आणि सेटलमेंट पैलूंमध्ये वाया जाणाऱ्या वेळेचे महत्त्व एक्सपोजर वेळेच्या तुलनेत कमी होते. अशा परिस्थितीत, क्षेत्र स्कॅन कॅमेरे TDI इमेजिंगच्या तुलनेत कमी स्कॅन वेळा देऊ शकतात. TDI तंत्रज्ञान तुमच्या सध्याच्या सेटअपपेक्षा तुम्हाला फायदे देऊ शकते का हे पाहण्यासाठी,आमच्याशी संपर्क साधातुलना कॅल्क्युलेटरसाठी.
इतर अनुप्रयोग
अनेक संशोधन प्रश्नांना एकाच प्रतिमेपेक्षा जास्त माहितीची आवश्यकता असते, जसे की मल्टीचॅनेल किंवा मल्टीफोकस प्रतिमा संपादन.
एरिया स्कॅन कॅमेऱ्यामध्ये मल्टीचॅनेल इमेजिंगमध्ये एकाच वेळी अनेक तरंगलांबी वापरून प्रतिमा कॅप्चर करणे समाविष्ट असते. हे चॅनेल सामान्यतः लाल, हिरवे आणि निळे अशा प्रकाशाच्या वेगवेगळ्या तरंगलांबींशी संबंधित असतात. प्रत्येक चॅनेल दृश्यातून विशिष्ट तरंगलांबी किंवा वर्णक्रमीय माहिती कॅप्चर करते. त्यानंतर कॅमेरा या चॅनेलना एकत्रित करून पूर्ण-रंगीत किंवा बहु-स्पेक्ट्रल प्रतिमा तयार करतो, ज्यामुळे विशिष्ट वर्णक्रमीय तपशीलांसह दृश्याचे अधिक व्यापक दृश्य मिळते. एरिया स्कॅन कॅमेऱ्यांमध्ये, हे डिस्क्रिट एक्सपोजरद्वारे साध्य केले जाते, तथापि, TDI इमेजिंगसह, सेन्सरला अनेक भागांमध्ये वेगळे करण्यासाठी स्प्लिटर वापरला जाऊ शकतो. 9kTDI (45 मिमी) ला 3 x 15.0 मिमी सेन्सरमध्ये विभाजित करणे अद्याप 13.3 मिमीच्या मानक सेन्सर (6.5 µm पिक्सेल रुंदी, 2048 पिक्सेल) रुंदीपेक्षा मोठे असेल. शिवाय, TDI ला फक्त प्रतिमा घेतलेल्या नमुन्याच्या भागावर प्रकाश आवश्यक असल्याने, स्कॅन अधिक जलद सायकल केले जाऊ शकतात.
हे आणखी एक क्षेत्र असू शकते जिथे हे प्रकरण असू शकते ते मल्टी-फोकस इमेजिंग. मल्टीफोकस इमेजिंग इन एरिया स्कॅन कॅमेरेमध्ये वेगवेगळ्या फोकस अंतरांवर अनेक प्रतिमा कॅप्चर करणे आणि संपूर्ण दृश्याला तीक्ष्ण फोकसमध्ये ठेवून एक संयुक्त प्रतिमा तयार करण्यासाठी त्यांचे मिश्रण करणे समाविष्ट आहे. ते प्रत्येक प्रतिमेतील फोकसमधील क्षेत्रांचे विश्लेषण आणि संयोजन करून दृश्यातील वेगवेगळ्या अंतरांना संबोधित करते, परिणामी प्रतिमेचे अधिक तपशीलवार प्रतिनिधित्व होते. पुन्हा, वापरूनस्प्लिटरTDI सेन्सरला दोन (२२.५ मिमी) किंवा तीन (१५.० मिमी) तुकड्यांमध्ये विभाजित करण्यासाठी, क्षेत्र स्कॅन समतुल्यपेक्षा मल्टीफोकस प्रतिमा अधिक जलद मिळवणे शक्य असू शकते. तथापि, उच्च ऑर्डर मल्टीफोकस (६ किंवा त्याहून अधिक z स्टॅक) साठी, क्षेत्र स्कॅन हे सर्वात वेगवान इमेजिंग तंत्र राहण्याची शक्यता आहे.
निष्कर्ष
या तांत्रिक नोंदीमध्ये मोठ्या क्षेत्रीय स्कॅनिंगसाठी क्षेत्र स्कॅनिंग आणि TDI तंत्रज्ञानातील फरक स्पष्ट केले आहेत. लाइन स्कॅनिंग आणि sCMOS संवेदनशीलता एकत्र करून, TDI टाइल आणि स्टिच सारख्या पारंपारिक क्षेत्र स्कॅन पद्धतींना मागे टाकून, व्यत्ययाशिवाय जलद, उच्च-गुणवत्तेचे इमेजिंग प्राप्त करते. या दस्तऐवजात वर्णन केलेल्या विविध गृहीतकांचा विचार करून, आमचे ऑनलाइन कॅल्क्युलेटर वापरण्याचे फायदे मूल्यांकन करा. मानक आणि प्रगत इमेजिंग तंत्रांमध्ये इमेजिंग वेळ कमी करण्याची मोठी क्षमता असलेले कार्यक्षम इमेजिंगसाठी TDI एक शक्तिशाली साधन म्हणून उभे आहे.जर तुम्हाला TDI कॅमेरा किंवा एरिया स्कॅन कॅमेरा तुमच्या अॅप्लिकेशनशी जुळू शकतो का आणि तुमचा कॅप्चर वेळ सुधारू शकतो का हे पहायचे असेल, तर आजच आमच्याशी संपर्क साधा.
