25/08/08Fl-immaġini industrijali u xjentifiċi, il-qbid ta' oġġetti li jiċċaqalqu malajr f'kundizzjonijiet ta' dawl baxx jippreżenta sfida kostanti. Hawnhekk jidħlu l-kameras b'Integrazzjoni ta' Dewmien fil-Ħin (TDI). It-teknoloġija TDI tgħaqqad is-sinkronizzazzjoni tal-moviment u espożizzjonijiet multipli biex twassal sensittività u ċarezza tal-immaġni eċċezzjonali, speċjalment f'ambjenti b'veloċità għolja.
X'inhi Kamera TDI?
Kamera TDI hija kamera speċjalizzata tal-iskannjar tal-linja li taqbad immaġni ta' oġġetti li jiċċaqalqu. B'differenza mill-kameras standard tal-iskannjar taż-żona li jesponu frejm sħiħ f'daqqa, il-kameras TDI jċaqalqu l-ċarġ minn ringiela waħda ta' pixels għall-oħra b'sinkronizzazzjoni mal-moviment tal-oġġett. Kull ringiela ta' pixels takkumula d-dawl hekk kif is-suġġett jiċċaqlaq, u b'hekk iżżid il-ħin tal-espożizzjoni u ttejjeb is-saħħa tas-sinjal mingħajr ma tintroduċi ċċajpar tal-moviment.
Din l-integrazzjoni tal-iċċarġjar iżżid b'mod drammatiku l-proporzjon tas-sinjal għall-ħoss (SNR), u b'hekk il-kameras TDI huma ideali għal applikazzjonijiet b'veloċità għolja jew b'dawl baxx.
Kif Taħdem Kamera TDI?
L-operazzjoni ta' kamera TDI hija illustrata fil-Figura 1.
Figura 1: Tħaddim tas-sensuri tal-Integrazzjoni tad-Dewmien fil-Ħin (TDI)
NOTA: Kameras TDI jċaqalqu l-kargi akkwistati fuq diversi 'stadji' f'sinkronizzazzjoni ma' suġġett ta' immaġini li jiċċaqlaq. Kull stadju jipprovdi ċans addizzjonali biex wieħed ikun espost għad-dawl. Illustrat permezz ta' 'T' qawwija li tiċċaqlaq fuq kamera, b'segment ta' 5 kolonni b'5 stadji ta' sensur TDI. Tucsen Dhyana 9KTDI b'moviment ta' karga ibridu stil CCD iżda qari parallel stil CMOS.
Il-kameras TDI huma effettivament kameras line scan, b'distinzjoni importanti waħda: minflok ringiela waħda ta' pixels li jakkwistaw dejta hekk kif il-kameras jiġu skennjati fuq suġġett tal-immaġini, il-kameras TDI għandhom ringieli multipli, magħrufa bħala 'stadji', tipikament sa 256.
Madankollu, dawn ir-ringieli ma jiffurmawx immaġni bidimensjonali bħal kamera ta' skennjar ta' żona. Minflok, hekk kif suġġett skannjat jiċċaqlaq fuq is-sensor tal-kamera, il-fotoelettroni skoperti f'kull pixel jimxu lejn ir-ringiela li jmiss sinkronizzata mal-moviment tas-suġġett tal-immaġini, mingħajr ma jkunu għadhom qed jinqraw. Kull ringiela addizzjonali mbagħad tipprovdi opportunità addizzjonali biex is-suġġett tal-immaġini jiġi espost għad-dawl. Huwa biss ladarba porzjon ta' immaġni jilħaq l-aħħar ringiela ta' pixels tas-sensor li dik ir-ringiela mbagħad tgħaddi għall-arkitettura tal-qari għall-kejl.
Għalhekk, minkejja li jsiru diversi kejlijiet fl-istadji tal-kamera, tiġi introdotta istanza waħda biss tal-istorbju tal-qari tal-kamera. Kamera TDI ta' 256 stadju żżomm il-kampjun fil-vista 256 darba itwal, u għalhekk għandha ħin ta' espożizzjoni 256 darba itwal mill-kamera ekwivalenti tal-iskannjar tal-linja. Ħin ta' espożizzjoni ekwivalenti b'kamera tal-iskannjar taż-żona jipproduċi ċċajpar estrem tal-moviment, u b'hekk l-immaġni ma tkunx utli.
Meta Jista' Jintuża t-TDI?
Il-kameras TDI huma soluzzjoni eċċellenti għal kwalunkwe applikazzjoni ta' immaġini fejn is-suġġett tal-immaġini jkun f'moviment relattiv għall-kamera, sakemm dak il-moviment ikun uniformi tul il-vista tal-kamera.
Għalhekk, l-applikazzjonijiet tal-immaġini TDI jinkludu, minn naħa waħda, dawk kollha tal-iskannjar tal-linji fejn jiġu ffurmati immaġini bidimensjonali, filwaqt li jġibu veloċitajiet akbar, sensittività ferm imtejba għad-dawl baxx, kwalità tal-immaġni aħjar, jew it-tlieta li huma f'daqqa. Min-naħa l-oħra, hemm ħafna tekniki tal-immaġini li jużaw kameras tal-iskannjar taż-żona fejn jistgħu jintużaw kameras TDI.
Għal sCMOS TDI b'sensittività għolja, l-immaġini 'tile and stitch' fil-mikroskopija tal-fluworexxenza bijoloġika jistgħu jsiru bl-użu ta' skennjar kontinwu tal-istadju minflok il-madum. Jew it-TDI kollu jista' jkun adattat tajjeb għal applikazzjonijiet ta' spezzjoni. Applikazzjoni importanti oħra għat-TDI hija ċ-ċitometrija tal-fluss tal-immaġini, fejn immaġini tal-fluworexxenza taċ-ċelloli jinkisbu hekk kif jgħaddu minn kamera waqt li jiċċirkolaw minn kanal mikrofluwidiku.
Vantaġġi u Żvantaġġi ta' sCMOS TDI
Vantaġġi
● Jista' jaqbad immaġni bidimensjonali ta' daqs arbitrarju b'veloċità għolja meta jiskennja fuq suġġett li jkun qed jiġi immaġini.
● Stadji multipli ta' TDI, storbju baxx, u QE għoli jistgħu jwasslu għal sensittività drastikament ogħla mill-kameras tal-iskannjar tal-linja.
● Jistgħu jinkisbu veloċitajiet ta' qari għoljin ħafna, pereżempju, sa 510,000Hz (linji kull sekonda), għal immaġni b'wisa' ta' 9,072 pixel.
●L-illuminazzjoni teħtieġ biss li tkun unidimensjonali u ma teħtieġ l-ebda korrezzjoni flat-field jew korrezzjonijiet oħra fit-tieni dimensjoni (skennjata). Barra minn hekk, ħinijiet ta' espożizzjoni itwal meta mqabbla mal-iskennjar tal-linja jistgħu 'jtaffu' t-teptep minħabba sorsi tad-dawl AC.
● L-immaġnijiet li jiċċaqalqu jistgħu jinkisbu mingħajr ċċajpar tal-moviment u b'veloċità u sensittività għolja.
●L-iskennjar ta' żoni kbar jista' jkun drastikament aktar mgħaġġel minn kameras tal-iskennjar ta' żoni.
● B'softwer avvanzat jew setups ta' attivazzjoni, modalità 'bħal skennjar taż-żona' tista' tipprovdi ħarsa ġenerali lejn l-iskennjar taż-żona għall-fokus u l-allinjament.
Żvantaġġi
● Storbju xorta ogħla mill-kameras sCMOS konvenzjonali, li jfisser li l-applikazzjonijiet b'dawl ultra-baxx mhumiex aċċessibbli.
● Jeħtieġ setups speċjalizzati b'attivazzjoni avvanzata biex jissinkronizzaw il-moviment tas-suġġett tal-immaġini mal-iskennjar tal-kamera, kontroll fin ħafna fuq il-veloċità tal-moviment, jew tbassir preċiż tal-veloċità biex jippermettu s-sinkronizzazzjoni.
● Bħala teknoloġija ġdida, bħalissa jeżistu ftit soluzzjonijiet għall-implimentazzjoni tal-ħardwer u s-softwer.
sCMOS TDI kapaċi għal dawl baxx
Filwaqt li t-TDI bħala teknika tal-immaġini tippreċedi l-immaġini diġitali, u ilha li qabżet il-line scan fil-prestazzjoni, huwa biss fl-aħħar ftit snin li l-kameras TDI kisbu s-sensittività meħtieġa biex jilħqu l-applikazzjonijiet f'dawl baxx li normalment ikunu jeħtieġu s-sensittività ta' teknika ta' grad xjentifiku.Kameras sCMOS.
''sCMOS TDI'' jikkombina l-moviment ta' ċċarġijiet fl-istil CCD tul is-sensorju mal-qari fl-istil sCMOS, b'sensuri mdawla minn wara disponibbli. Kameras TDI preċedenti bbażati fuq CCD jew ibbażati purament fuq CMOS* kellhom qari drastikament aktar bil-mod, għadd ta' pixels iżgħar, inqas stadji, u storbju tal-qari bejn 30e- u >100e-. B'kuntrast, sCMOS TDI bħat-TucsenKamera Dhyana 9KTDI sCMOSjoffri storbju tal-qari ta' 7.2e-, flimkien ma' effiċjenza kwantistika ogħla permezz ta' illuminazzjoni minn wara, li jippermetti l-użu tat-TDI f'applikazzjonijiet ta' livell ta' dawl sinifikament aktar baxx milli kien possibbli qabel.
F'ħafna applikazzjonijiet, il-ħinijiet itwal ta' espożizzjoni li jippermettu l-proċess TDI jistgħu jikkumpensaw b'mod aktar milli mistenni għaż-żieda fl-istorbju tal-qari meta mqabbla ma' kameras sCMOS ta' kwalità għolja b'iscan taż-żona b'istorbju tal-qari qrib 1e-.
Applikazzjonijiet Komuni ta' Kameras TDI
Il-kameras TDI jinstabu f'ħafna industriji fejn il-preċiżjoni u l-veloċità huma daqstant kritiċi:
● Spezzjoni tal-wejfer tas-semikondutturi
● Ittestjar ta' wiri ċatt (FPD)
● Spezzjoni tal-web (karta, film, fojl, tessuti)
● Skennjar bir-raġġi-X fid-dijanjostika medika jew fl-iskrinjar tal-bagalji
● Skennjar ta' slides u pjanċi b'ħafna bjar fil-patoloġija diġitali
● Immaġini iperspettrali fit-telerilevament jew fl-agrikoltura
● Spezzjoni tal-PCB u tal-elettronika f'linji SMT
Dawn l-applikazzjonijiet jibbenefikaw mill-kuntrast, il-veloċità u ċ-ċarezza mtejba li l-immaġini TDI tipprovdi taħt restrizzjonijiet tad-dinja reali.
Eżempju: Skennjar ta' Slajds u Pjanċi b'Ħafna Wells
Kif imsemmi, applikazzjoni waħda b'wegħda sinifikanti għall-kameras sCMOS TDI hija l-applikazzjonijiet tal-ħjata, inkluż l-iskannjar ta' slide jew pjanċa b'ħafna bjar. L-iskannjar ta' kampjuni kbar ta' mikroskopija fluworexxenti jew b'kamp qawwi b'kameras b'żona 2-dimensjonali jiddependi fuq il-ħjata ta' grilja ta' immaġini ffurmati minn movimenti multipli ta' stadju tal-mikroskopju XY. Kull immaġni teħtieġ li l-istadju jieqaf, joqgħod, u mbagħad jerġa' jibda, flimkien ma' kwalunkwe dewmien tax-shutter rolling. It-TDI, min-naħa l-oħra, jista' jakkwista immaġini waqt li l-istadju jkun miexi. L-immaġni mbagħad tiġi ffurmata minn numru żgħir ta' 'strixxi' twal, kull waħda tkopri l-wisa' kollha tal-kampjun. Dan jista' potenzjalment iwassal għal veloċitajiet ta' akkwist u throughput tad-dejta drastikament ogħla fl-applikazzjonijiet kollha tal-ħjata, skont il-kundizzjonijiet tal-immaġini.
Il-veloċità li biha l-istadju jista' jiċċaqlaq hija inversament proporzjonali għall-ħin totali ta' espożizzjoni tal-kamera TDI, għalhekk ħinijiet qosra ta' espożizzjoni (1-20ms) joffru l-akbar titjib fil-veloċità tal-immaġini meta mqabbla mal-kameras tal-iskennjar taż-żona, li mbagħad jistgħu jwasslu għal ordni ta' kobor jew tnaqqis akbar fil-ħin totali tal-akkwist. Għal ħinijiet itwal ta' espożizzjoni (eż. > 100ms), l-iskennjar taż-żona ġeneralment jista' jżomm vantaġġ fil-ħin.
Eżempju ta' immaġni ta' mikroskopija ta' fluworexxenza kbira ħafna (2 Gigapixel) iffurmata f'għaxar sekondi biss jidher fil-Figura 2. Immaġni ekwivalenti ffurmata b'kamera ta' skennjar taż-żona tista' tieħu sa diversi minuti.
Figura 2: Immaġni ta' 2 Gigapixel iffurmata f'10 sekondi permezz ta' skennjar u ħjata TDI
NOTA: Immaġni b'ingrandiment ta' 10x miksuba bl-użu tat-Tucsen Dhyana 9kTDI ta' tikek tal-pinna highlighter osservati b'mikroskopija tal-fluworexxenza. Miksuba f'10 sekondi bl-użu ta' ħin ta' espożizzjoni ta' 3.6 ms. Dimensjonijiet tal-immaġni: 30mm x 17mm, 58,000 x 34,160 pixel.
Sinkronizzazzjoni tat-TDI
Is-sinkronizzazzjoni ta' kamera TDI mas-suġġett tal-immaġini (sa ftit perċentwali) hija essenzjali – in-nuqqas ta' qbil fil-veloċità jwassal għal effett ta' 'ċċajpar tal-moviment'. Din is-sinkronizzazzjoni tista' ssir b'żewġ modi:
PredittivIl-veloċità tal-kamera hija ssettjata biex taqbel mal-veloċità tal-moviment ibbażata fuq l-għarfien tal-veloċità tal-moviment tal-kampjun, l-ottika (ingrandiment), u d-daqs tal-pixel tal-kamera. Jew prova u żball.
ImqanqalĦafna stadji tal-mikroskopju, gantrys u tagħmir ieħor biex iċaqalqu suġġetti tal-immaġini jistgħu jinkludu encoders li jibagħtu impuls ta' attivazzjoni lill-kamera għal distanza ta' moviment partikolari. Dan jippermetti li l-istadju/gantry u l-kamera jibqgħu sinkronizzati irrispettivament mill-veloċità tal-moviment.
Kameras TDI vs. Kameras tal-Iskennjar tal-Linja u tal-Iskennjar taż-Żona
Ara kif it-TDI tqabbel ma' teknoloġiji oħra popolari tal-immaġini:
| Karatteristika | Kamera TDI | Kamera tal-Iskennjar tal-Linja | Kamera tal-Iskennjar taż-Żona |
| Sensittività | Għoli Ħafna | Medju | Baxx għal Medju |
| Kwalità tal-Immaġni (moviment) | Eċċellenti | Tajjeb | Imċajpar b'veloċitajiet għoljin |
| Rekwiżiti tad-Dawl | Baxx | Medju | Għoli |
| Kompatibilità tal-Mozzjoni | Eċċellenti (jekk sinkronizzat) | Tajjeb | Fqir |
| L-Aħjar Għal | Veloċità għolja, dawl baxx | Oġġetti li jiċċaqalqu malajr | Xeni statiċi jew bil-mod |
It-TDI hija l-għażla ċara meta x-xena tkun miexja malajr u l-livelli tad-dawl ikunu limitati. L-iskennjar tal-linja huwa pass 'il isfel fis-sensittività, filwaqt li l-iskennjar taż-żona huwa aħjar għal setups sempliċi jew stazzjonarji.
L-Għażla tal-Kamera TDI t-Tajba
Meta tagħżel kamera TDI, ikkunsidra dan li ġej:
● Numru ta' stadji TDI: Aktar stadji jżidu l-SNR, iżda wkoll l-ispiża u l-kumplessità.
● Tip ta' sensur: sCMOS huwa preferut għall-veloċità u l-ħoss baxx tiegħu; CCD xorta jista' jkun adattat għal xi sistemi legati.
● Interfaċċja: Kun żgur li hija kompatibbli mas-sistema tiegħek—Camera Link, CoaXPress, u 10GigE huma għażliet komuni, 100G CoF u 40G CoF ħarġu bħala xejriet ġodda.
● Rispons spettrali: Agħżel bejn monokromu, bil-kulur, jew infra-aħmar qrib (NIR) skont il-ħtiġijiet tal-applikazzjoni.
● Għażliet ta' sinkronizzazzjoni: Fittex karatteristiċi bħal inputs ta' enkoder jew appoġġ ta' trigger estern għal allinjament aħjar tal-moviment.
Jekk l-applikazzjoni tiegħek tinvolvi kampjuni bijoloġiċi delikati, spezzjoni b'veloċità għolja, jew ambjenti b'dawl baxx, sCMOS TDI x'aktarx hija l-għażla t-tajba.
Konklużjoni
Il-kameras TDI jirrappreżentaw evoluzzjoni qawwija fit-teknoloġija tal-immaġini, speċjalment meta mibnija fuq sensuri sCMOS. Billi jikkombinaw is-sinkronizzazzjoni tal-moviment mal-integrazzjoni ta' diversi linji, joffru sensittività u ċarezza mingħajr paragun għal xeni dinamiċi u b'dawl baxx.
Kemm jekk qed tispezzjona wejfers, tiskannja slides, jew twettaq spezzjonijiet b'veloċità għolja, il-fehim ta' kif jaħdem it-TDI jista' jgħinek tagħżel l-aħjar soluzzjoni fostkameras xjentifiċigħall-isfidi tal-immaġini tiegħek.
Mistoqsijiet Frekwenti
Il-kameras TDI jistgħu joperaw fil-modalità ta' skennjar taż-żona?
Il-kameras TDI jistgħu joħolqu immaġni bidimensjonali (irqaq ħafna) f'modalità 'bħal skennjar ta' żona', miksuba permezz ta' trick tal-ħin tas-sensur. Dan jista' jkun ta' għajnuna għal kompiti bħall-fokus u l-allinjament.
Biex tibda 'espożizzjoni ta' skennjar ta' żona', is-sensorju l-ewwel jiġi 'mnaddaf' billi t-TDI javvanza mill-inqas kemm jista' jkun passi daqs kemm għandha stadji l-kamera, malajr kemm jista' jkun, imbagħad jieqaf. Dan jinkiseb jew permezz ta' kontroll tas-softwer, jew attivazzjoni tal-ħardwer, u idealment jitwettaq fid-dlam. Pereżempju, kamera ta' 256 stadju għandha taqra mill-inqas 256 linja, imbagħad tieqaf. Dawn il-256 linja ta' dejta jiġu skartati.
Filwaqt li l-kamera ma tkunx qed tiġi attivata jew il-linji ma jinqrawx, is-sensorju jaġixxi eżatt bħal sensur ta' skennjar ta' żona li jesponi immaġni.
Il-ħin ta' espożizzjoni mixtieq imbagħad għandu jgħaddi bil-kamera wieqfa, qabel ma terġa' tavvanza l-kamera b'mill-inqas in-numru ta' stadji tagħha, billi taqra kull linja tal-immaġni li tkun għadha kif inkisbet. Għal darb'oħra, idealment din il-fażi ta' 'qari' għandha sseħħ fid-dlam.
Din it-teknika tista' tiġi ripetuta biex tipprovdi 'preview live' jew sekwenza ta' immaġnijiet ta' skennjar taż-żona b'distorsjoni u ċċajpar minimi mill-operazzjoni TDI.
Tucsen Photonics Co., Ltd. Id-drittijiet kollha riżervati. Meta tikkwota, jekk jogħġbok agħraf is-sors:www.tucsen.com
