२५/०८/०८औद्योगिक र वैज्ञानिक इमेजिङमा, कम प्रकाशको अवस्थामा छिटो चल्ने वस्तुहरू खिच्नु निरन्तर चुनौती हो। त्यहीँ समय ढिलाइ एकीकरण (TDI) क्यामेराहरूले कदम चाल्छन्। TDI प्रविधिले गति सिंक्रोनाइजेसन र बहु एक्सपोजरहरूलाई संयोजन गर्दछ जसले असाधारण संवेदनशीलता र छवि स्पष्टता प्रदान गर्दछ, विशेष गरी उच्च-गति वातावरणमा।
TDI क्यामेरा भनेको के हो?
TDI क्यामेरा एक विशेष लाइन स्क्यान क्यामेरा हो जसले गतिशील वस्तुहरूको छविहरू खिच्दछ। मानक क्षेत्र स्क्यान क्यामेराहरू भन्दा फरक जसले एकैचोटि सम्पूर्ण फ्रेमलाई उजागर गर्दछ, TDI क्यामेराहरूले वस्तुको गतिसँग सिंक्रोनाइजेसनमा पिक्सेलको एक पङ्क्तिबाट अर्को पङ्क्तिमा चार्ज सार्छन्। प्रत्येक पिक्सेल पङ्क्तिले विषय सर्दै जाँदा प्रकाश जम्मा गर्छ, प्रभावकारी रूपमा एक्सपोजर समय बढाउँछ र गति धमिलोपन परिचय नगरी सिग्नल शक्ति बढाउँछ।
यो चार्ज एकीकरणले सिग्नल-टु-नाइज रेशियो (SNR) लाई नाटकीय रूपमा बढाउँछ, जसले गर्दा TDI क्यामेराहरू उच्च-गति वा कम-प्रकाश अनुप्रयोगहरूको लागि आदर्श हुन्छन्।
TDI क्यामेराले कसरी काम गर्छ?
TDI क्यामेराको सञ्चालन चित्र १ मा देखाइएको छ।
चित्र १: समय ढिलाइ एकीकरण (TDI) सेन्सरहरूको सञ्चालन
नोट गर्नुहोस्: TDI क्यामेराहरूले गतिशील इमेजिङ विषयसँग सिंक्रोनाइजेसनमा धेरै 'चरणहरू' मा प्राप्त चार्जहरू सार्छन्। प्रत्येक चरणले प्रकाशको सम्पर्कमा आउने थप मौका प्रदान गर्दछ। क्यामेरामा घुमिरहेको उज्ज्वल 'T' मार्फत चित्रण गरिएको, TDI सेन्सरको ५-स्तम्भद्वारा ५-चरण खण्डको साथ। हाइब्रिड CCD-शैली चार्ज आन्दोलन तर CMOS-शैली समानान्तर रीडआउटको साथ Tucsen Dhyana 9KTDI।
TDI क्यामेराहरू प्रभावकारी रूपमा लाइन स्क्यान क्यामेराहरू हुन्, जसमा एउटा महत्त्वपूर्ण भिन्नता छ: इमेजिङ विषयमा क्यामेराहरू स्क्यान गर्दा डेटा प्राप्त गर्ने पिक्सेलको एक पङ्क्तिको सट्टा, TDI क्यामेराहरूमा धेरै पङ्क्तिहरू हुन्छन्, जसलाई 'चरण' भनिन्छ, सामान्यतया २५६ सम्म।
यद्यपि, यी पङ्क्तिहरूले क्षेत्र-स्क्यान क्यामेरा जस्तो २-आयामी छवि बनाउँदैनन्। बरु, स्क्यान गरिएको इमेजिङ विषय क्यामेरा सेन्सरमा सर्दा, प्रत्येक पिक्सेल भित्र पत्ता लगाइएका फोटोइलेक्ट्रोनहरू इमेजिङ विषयको चालसँग सिङ्क्रोनाइज गरी अर्को पङ्क्तिमा सर्छन्, अझै पढिएको छैन। त्यसपछि प्रत्येक अतिरिक्त पङ्क्तिले इमेजिङ विषयलाई प्रकाशमा उजागर गर्ने अतिरिक्त अवसर प्रदान गर्दछ। छविको टुक्रा सेन्सरको पिक्सेलको अन्तिम पङ्क्तिमा पुगेपछि मात्र त्यो पङ्क्ति मापनको लागि रीडआउट आर्किटेक्चरमा पठाइन्छ।
तसर्थ, क्यामेरा चरणहरूमा धेरै मापनहरू गरिए तापनि, क्यामेरा पढ्ने आवाजको केवल एक उदाहरण प्रस्तुत गरिएको छ। २५६-चरण TDI क्यामेराले नमूनालाई २५६ गुणा लामो दृश्यमा राख्छ, र त्यसैले समतुल्य लाइन स्क्यान क्यामेरा भन्दा २५६ गुणा लामो एक्सपोजर समय हुन्छ। क्षेत्र स्क्यान क्यामेराको साथ समतुल्य एक्सपोजर समयले चरम गति धमिलोपन उत्पन्न गर्नेछ, छविलाई बेकार बनाउनेछ।
TDI कहिले प्रयोग गर्न सकिन्छ?
TDI क्यामेराहरू कुनै पनि इमेजिङ अनुप्रयोगको लागि उत्कृष्ट समाधान हुन् जहाँ इमेजिङ विषय क्यामेराको सापेक्षमा गतिमा हुन्छ, जसले गर्दा क्यामेराको दृश्यमा गति एकरूप हुन्छ।
त्यसकारण, TDI इमेजिङका अनुप्रयोगहरूमा, एकातिर, लाइन स्क्यानिङका सबै अनुप्रयोगहरू समावेश छन् जहाँ २-आयामी छविहरू बनाइन्छ, जबकि उच्च गति, धेरै सुधारिएको कम-प्रकाश संवेदनशीलता, राम्रो छवि गुणस्तर, वा एकैचोटि तीनवटै ल्याउँछ। अर्कोतर्फ, त्यहाँ धेरै इमेजिङ प्रविधिहरू छन् जसले क्षेत्र-स्क्यान क्यामेराहरू प्रयोग गर्दछ जहाँ TDI क्यामेराहरू प्रयोग गर्न सकिन्छ।
उच्च-संवेदनशीलता sCMOS TDI को लागि, जैविक फ्लोरोसेन्स माइक्रोस्कोपीमा 'टाइल र स्टिच' इमेजिङ टाइलिङको सट्टा स्टेजको ननस्टप स्क्यान प्रयोग गरेर गर्न सकिन्छ। वा सबै TDI निरीक्षण अनुप्रयोगहरूको लागि राम्रोसँग उपयुक्त हुन सक्छ। TDI को लागि अर्को महत्त्वपूर्ण अनुप्रयोग इमेजिङ फ्लो साइटोमेट्री हो, जहाँ कोशिकाहरूको फ्लोरोसेन्स छविहरू माइक्रोफ्लुइडिक च्यानलबाट बग्दा क्यामेरा पास गर्दा प्राप्त गरिन्छ।
sCMOS TDI का फाइदा र बेफाइदा
विशेषज्ञहरूले
● इमेजिङ विषयवस्तुमा स्क्यान गर्दा उच्च गतिमा मनपरी आकारका २-आयामी छविहरू खिच्न सक्छ।
● धेरै TDI चरणहरू, कम आवाज, र उच्च QE ले लाइन स्क्यान क्यामेराहरू भन्दा धेरै उच्च संवेदनशीलता निम्त्याउन सक्छ।
● धेरै उच्च रिडआउट गति प्राप्त गर्न सकिन्छ, उदाहरणका लागि, ९,०७२-पिक्सेल-चौडाइ छविको लागि ५१०,००० हर्ट्ज (प्रति सेकेन्ड लाइनहरू) सम्म।
●रोशनी केवल १-आयामी हुनुपर्छ र दोस्रो (स्क्यान गरिएको) आयाममा समतल-क्षेत्र वा अन्य सुधारहरू आवश्यक पर्दैन। थप रूपमा, लाइन स्क्यानको तुलनामा लामो एक्सपोजर समयले AC प्रकाश स्रोतहरूको कारणले झिलमिलाहटलाई 'सहज' बनाउन सक्छ।
● गतिशील तस्बिरहरू गति धमिलो बिना र उच्च गति र संवेदनशीलताका साथ प्राप्त गर्न सकिन्छ।
●ठूला क्षेत्रहरू स्क्यान गर्नु क्षेत्र स्क्यान क्यामेराहरू भन्दा धेरै छिटो हुन सक्छ।
● उन्नत सफ्टवेयर वा ट्रिगरिङ सेटअपहरूको साथ, 'क्षेत्र-स्क्यान-जस्तै' मोडले फोकस र पङ्क्तिबद्धताको लागि क्षेत्र-स्क्यान सिंहावलोकन प्रदान गर्न सक्छ।
विपक्ष
● परम्परागत sCMOS क्यामेराहरू भन्दा अझै पनि उच्च आवाज, जसको अर्थ अल्ट्रा-लो-लाइट अनुप्रयोगहरू पहुँच बाहिर छन्।
● क्यामेराको स्क्यानिङसँग इमेजिङ विषयको चाललाई सिंक्रोनाइज गर्न उन्नत ट्रिगरिङसहितको विशेषज्ञ सेटअपहरू, चाल गतिमा धेरै राम्रो नियन्त्रण, वा सिंक्रोनाइजेसन सक्षम गर्न गतिको सही भविष्यवाणी आवश्यक पर्दछ।
● नयाँ प्रविधिको रूपमा, हार्डवेयर र सफ्टवेयर कार्यान्वयनको लागि हाल थोरै समाधानहरू अवस्थित छन्।
कम प्रकाशमा सक्षम sCMOS TDI
इमेजिङ प्रविधिको रूपमा TDI ले डिजिटल इमेजिङभन्दा पहिलेदेखि नै काम गरिसकेको थियो र धेरै पहिले प्रदर्शनमा लाइन स्क्यानलाई उछिनेको थियो, तर पछिल्ला केही वर्षहरूमा मात्र TDI क्यामेराहरूले कम प्रकाशमा पुग्न आवश्यक पर्ने संवेदनशीलता हासिल गरेका छन् जसलाई सामान्यतया वैज्ञानिक-ग्रेडको संवेदनशीलता आवश्यक पर्दछ।sCMOS क्यामेराहरू.
'sCMOS TDI' ले सेन्सरभरि चार्जहरूको CCD-शैलीको आन्दोलनलाई sCMOS-शैलीको रिडआउटसँग जोड्दछ, जसमा ब्याक-इलुमिनेटेड सेन्सरहरू उपलब्ध छन्। अघिल्ला CCD-आधारित वा विशुद्ध रूपमा CMOS-आधारित* TDI क्यामेराहरूमा अत्यन्तै ढिलो रिडआउट, सानो पिक्सेल गणना, कम चरणहरू, र 30e- र >100e- बीचको पढ्ने आवाज थियो। यसको विपरीत, sCMOS TDI जस्तै Tucsenध्यान ९KTDI sCMOS क्यामेरा७.२e- को पढ्ने आवाज प्रदान गर्दछ, ब्याक-इल्युमिनेशन मार्फत उच्च क्वान्टम दक्षतासँग मिलाएर, पहिले सम्भव भन्दा उल्लेखनीय रूपमा कम प्रकाश स्तर अनुप्रयोगहरूमा TDI को प्रयोग सक्षम पार्छ।
धेरै अनुप्रयोगहरूमा, TDI प्रक्रियाद्वारा सक्षम पारिएको लामो एक्सपोजर समयले 1e- नजिक पढ्ने आवाज भएका उच्च-गुणस्तरको sCMOS क्षेत्र-स्क्यान क्यामेराहरूको तुलनामा पढ्ने आवाजमा भएको वृद्धिको लागि क्षतिपूर्ति भन्दा बढी गर्न सक्छ।
TDI क्यामेराहरूको सामान्य अनुप्रयोगहरू
TDI क्यामेराहरू धेरै उद्योगहरूमा पाइन्छ जहाँ परिशुद्धता र गति उत्तिकै महत्त्वपूर्ण हुन्छन्:
● अर्धचालक वेफर निरीक्षण
● फ्ल्याट प्यानल डिस्प्ले (FPD) परीक्षण
● वेब निरीक्षण (कागज, फिल्म, पन्नी, कपडा)
● मेडिकल डायग्नोस्टिक्स वा सामान जाँचमा एक्स-रे स्क्यानिङ
● डिजिटल प्याथोलोजीमा स्लाइड र मल्टि-वेल प्लेट स्क्यानिङ
● रिमोट सेन्सिङ वा कृषिमा हाइपरस्पेक्ट्रल इमेजिङ
● SMT लाइनहरूमा PCB र इलेक्ट्रोनिक्स निरीक्षण
यी अनुप्रयोगहरूले वास्तविक-विश्व बाधाहरू अन्तर्गत TDI इमेजिङले प्रदान गर्ने बढेको कन्ट्रास्ट, गति र स्पष्टताबाट लाभ उठाउँछन्।
उदाहरण: स्लाइड र मल्टि-वेल प्लेट स्क्यानिङ
उल्लेख गरिएझैं, sCMOS TDI क्यामेराहरूको लागि महत्त्वपूर्ण प्रतिज्ञा भएको एउटा अनुप्रयोग स्लाइड वा मल्टि-वेल प्लेट स्क्यानिङ सहित स्टिचिङ अनुप्रयोगहरू हो। २-आयामी क्षेत्र क्यामेराहरू प्रयोग गरेर ठूला फ्लोरोसेन्ट वा ब्राइटफिल्ड माइक्रोस्कोपी नमूनाहरू स्क्यान गर्नु XY माइक्रोस्कोप चरणको धेरै चालहरूबाट बनेको छविहरूको ग्रिड स्टिचिङमा निर्भर गर्दछ। प्रत्येक छविलाई रोलिङ शटरको कुनै पनि ढिलाइसँगै स्टेजलाई रोक्न, बसोबास गर्न र त्यसपछि पुन: सुरु गर्न आवश्यक पर्दछ। अर्कोतर्फ, TDI ले स्टेज गतिमा हुँदा छविहरू प्राप्त गर्न सक्छ। त्यसपछि छवि थोरै संख्यामा लामो 'स्ट्रिपहरू' बाट बनाइन्छ, प्रत्येकले नमूनाको सम्पूर्ण चौडाइलाई ढाक्छ। यसले सम्भावित रूपमा इमेजिङ अवस्थाहरूमा निर्भर गर्दै, सबै स्टिचिङ अनुप्रयोगहरूमा अत्यधिक उच्च अधिग्रहण गति र डेटा थ्रुपुट निम्त्याउन सक्छ।
स्टेजले सार्न सक्ने गति TDI क्यामेराको कुल एक्सपोजर समयको विपरीत समानुपातिक हुन्छ, त्यसैले छोटो एक्सपोजर समय (१-२० मिलिसेकेन्ड) ले क्षेत्र स्क्यान क्यामेराको तुलनामा इमेजिङ गतिमा सबैभन्दा ठूलो सुधार प्रदान गर्दछ, जसले गर्दा कुल अधिग्रहण समयमा परिमाणको क्रम वा ठूलो कमी आउन सक्छ। लामो एक्सपोजर समय (जस्तै > १०० मिलिसेकेन्ड) को लागि, क्षेत्र स्क्यानले सामान्यतया समयको फाइदा कायम राख्न सक्छ।
केवल दस सेकेन्डमा बनेको धेरै ठूलो (२ गिगापिक्सेल) फ्लोरोसेन्स माइक्रोस्कोपी छविको उदाहरण चित्र २ मा देखाइएको छ। क्षेत्र स्क्यान क्यामेराको साथ बनाइएको बराबर छविमा धेरै मिनेट लाग्ने अपेक्षा गर्न सकिन्छ।
चित्र २: TDI स्क्यानिङ र स्टिचिङ मार्फत १० सेकेन्डमा २ गिगापिक्सेल छवि बनाइयो
नोट गर्नुहोस्: फ्लोरोसेन्स माइक्रोस्कोपीबाट हेरिएको हाइलाइटर पेन डट्सको टक्सेन ध्याना ९kTDI प्रयोग गरेर १०x म्याग्निफिकेसन छवि प्राप्त गरियो। ३.६ मिलिसेकेन्ड एक्सपोजर समय प्रयोग गरेर १० सेकेन्डमा प्राप्त गरियो। छवि आयामहरू: ३० मिमी x १७ मिमी, ५८,००० x ३४,१६० पिक्सेल।
TDI सिङ्क्रोनाइज गर्दै
TDI क्यामेराको इमेजिङ विषयसँग (केही प्रतिशत भित्र) सिंक्रोनाइजेसन आवश्यक छ - वेग बेमेलले 'गति धमिलो' प्रभाव निम्त्याउनेछ। यो सिङ्क्रोनाइजेसन दुई तरिकाले गर्न सकिन्छ:
भविष्यवाणी गर्ने: क्यामेराको गति नमूना चाल गति, अप्टिक्स (म्याग्निफिकेसन), र क्यामेरा पिक्सेल आकारको ज्ञानको आधारमा गति गतिसँग मेल खाने गरी सेट गरिएको छ। वा परीक्षण र त्रुटि।
ट्रिगर गरियो: इमेजिङ विषयहरू सार्न धेरै माइक्रोस्कोप स्टेजहरू, ग्यान्ट्रीहरू र अन्य उपकरणहरूमा दिइएको गति दूरीको लागि क्यामेरामा ट्रिगर पल्स पठाउने एन्कोडरहरू समावेश हुन सक्छन्। यसले स्टेज/ग्यान्ट्री र क्यामेरालाई गतिको पर्वाह नगरी सिङ्कमा रहन अनुमति दिन्छ।
TDI क्यामेराहरू बनाम लाइन स्क्यान र क्षेत्र स्क्यान क्यामेराहरू
अन्य लोकप्रिय इमेजिङ प्रविधिहरूसँग TDI कसरी तुलना गर्छ भन्ने कुरा यहाँ छ:
| सुविधा | TDI क्यामेरा | लाइन स्क्यान क्यामेरा | क्षेत्र स्क्यान क्यामेरा |
| संवेदनशीलता | धेरै माथि | मध्यम | कम देखि मध्यम |
| छवि गुणस्तर (गति) | उत्कृष्ट | राम्रो | उच्च गतिमा धमिलो |
| प्रकाश आवश्यकताहरू | कम | मध्यम | उच्च |
| गति अनुकूलता | उत्कृष्ट (यदि सिङ्क्रोनाइज गरिएको छ भने) | राम्रो | गरिब |
| को लागि उत्तम | उच्च गति, कम प्रकाश | छिटो चल्ने वस्तुहरू | स्थिर वा ढिलो दृश्यहरू |
दृश्य छिटो चलिरहेको र प्रकाशको स्तर सीमित हुँदा TDI स्पष्ट विकल्प हो। लाइन स्क्यान संवेदनशीलतामा एक चरण तल हो, जबकि क्षेत्र स्क्यान साधारण वा स्थिर सेटअपहरूको लागि राम्रो हुन्छ।
सही TDI क्यामेरा छनौट गर्दै
TDI क्यामेरा छनौट गर्दा, निम्न कुराहरू विचार गर्नुहोस्:
● TDI चरणहरूको संख्या: धेरै चरणहरूले SNR बढाउँछन्, तर लागत र जटिलता पनि बढाउँछन्।
● सेन्सर प्रकार: sCMOS यसको गति र कम आवाजको लागि रुचाइएको छ; CCD अझै पनि केही लिगेसी प्रणालीहरूको लागि उपयुक्त हुन सक्छ।
● इन्टरफेस: तपाईंको प्रणालीसँग अनुकूलता सुनिश्चित गर्नुहोस्—क्यामेरा लिङ्क, CoaXPress, र 10GigE सामान्य विकल्पहरू हुन्, 100G CoF र 40G CoF नयाँ प्रवृत्तिहरूको रूपमा देखा परेका छन्।
● स्पेक्ट्रल प्रतिक्रिया: अनुप्रयोग आवश्यकताहरूको आधारमा मोनोक्रोम, रङ, वा नजिक-इन्फ्रारेड (NIR) बीच छनौट गर्नुहोस्।
● सिंक्रोनाइजेसन विकल्पहरू: राम्रो गति पङ्क्तिबद्धताको लागि एन्कोडर इनपुटहरू वा बाह्य ट्रिगर समर्थन जस्ता सुविधाहरू खोज्नुहोस्।
यदि तपाईंको आवेदनमा नाजुक जैविक नमूनाहरू, उच्च-गति निरीक्षण, वा कम प्रकाश वातावरण समावेश छ भने, sCMOS TDI सम्भवतः सही फिट हो।
निष्कर्ष
TDI क्यामेराहरूले इमेजिङ प्रविधिमा एक शक्तिशाली विकासको प्रतिनिधित्व गर्दछ, विशेष गरी जब sCMOS सेन्सरहरूमा निर्मित हुन्छ। बहु-लाइन एकीकरणसँग गति सिंक्रोनाइजेसन संयोजन गरेर, तिनीहरूले गतिशील, कम-प्रकाश दृश्यहरूको लागि अतुलनीय संवेदनशीलता र स्पष्टता प्रदान गर्छन्।
तपाईं वेफरहरू निरीक्षण गर्दै हुनुहुन्छ, स्लाइडहरू स्क्यान गर्दै हुनुहुन्छ, वा उच्च-गतिको निरीक्षण गर्दै हुनुहुन्छ, TDI ले कसरी काम गर्छ भनेर बुझ्दा तपाईंलाई सबैभन्दा राम्रो समाधान छनौट गर्न मद्दत गर्न सक्छ।वैज्ञानिक क्यामेराहरूतपाईंको इमेजिङ चुनौतीहरूको लागि।
सोधिने प्रश्न
के TDI क्यामेराहरू क्षेत्र स्क्यान मोडमा सञ्चालन हुन सक्छन्?
TDI क्यामेराहरूले 'क्षेत्र-स्क्यान-जस्तै' मोडमा (धेरै पातलो) २-आयामी छविहरू सिर्जना गर्न सक्छन्, जुन सेन्सर टाइमिङको ट्रिक मार्फत प्राप्त गरिन्छ। यो फोकस र पङ्क्तिबद्धता जस्ता कार्यहरूको लागि उपयोगी हुन सक्छ।
'एरिया-स्क्यान एक्सपोजर' सुरु गर्न, सेन्सरलाई पहिले क्यामेरामा भएका चरणहरू जति छिटो हुन्छ, TDI लाई अगाडि बढाएर 'खाली' गरिन्छ, सकेसम्म छिटो, त्यसपछि रोकिन्छ। यो या त सफ्टवेयर नियन्त्रण, वा हार्डवेयर ट्रिगरिङ मार्फत प्राप्त गरिन्छ, र आदर्श रूपमा अँध्यारोमा गरिन्छ। उदाहरणका लागि, २५६-चरणको क्यामेराले कम्तिमा २५६ लाइनहरू पढ्नुपर्छ, त्यसपछि रोकिन्छ। यो २५६ लाइनहरूको डेटा खारेज गरिन्छ।
क्यामेरा ट्रिगर नभएको वा लाइनहरू पढ्न नमिल्दा, सेन्सरले छवि उजागर गर्ने क्षेत्र-स्क्यान सेन्सर जस्तै व्यवहार गर्छ।
त्यसपछि क्यामेरा निष्क्रिय हुँदा चाहेको एक्सपोजर समय बित्नुपर्छ, त्यसपछि क्यामेरालाई कम्तिमा चरणहरूको संख्याले अगाडि बढाउनुपर्छ, भर्खरै प्राप्त गरिएको छविको प्रत्येक रेखा पढेर। फेरि एक पटक, आदर्श रूपमा यो 'पढ्ने' चरण अँध्यारोमा हुनुपर्छ।
TDI अपरेशनबाट न्यूनतम विकृति र धमिलोपनको साथ 'लाइभ पूर्वावलोकन' वा क्षेत्र-स्क्यान छविहरूको अनुक्रम प्रदान गर्न यो प्रविधि दोहोर्याउन सकिन्छ।
टक्सेन फोटोनिक्स कं, लिमिटेड। सबै अधिकार सुरक्षित। उद्धृत गर्दा, कृपया स्रोत स्वीकार गर्नुहोस्:www.tucsen.com
