28-01-2023Tucsen sCMOS-camera's gebruiken TTL-triggers met een standaard SMA-interface. Hiervoor hoeft u alleen maar een triggerkabel met een SMA-aansluiting van de camera naar de trigger-ingang van uw externe apparaat aan te sluiten. De volgende camera's gebruiken deze interface:
● Dhyana 400BSI
● Dhyana 95
● Dhyana 400D
● Dhyana 6060 & 6060BSI
● Dhyana 4040 & 4040BSI
● Dhyana XF95/XF400BSI
Als uw camera een Tucsen Dhyana 401D of een FL20-BW is, volg dan de specifieke instructies voor deze camera's die hieronder te vinden zijn.
Het onderstaande pin-out schema laat zien waar u de triggerkabel op uw camera moet aansluiten. Zodra deze tussen de camera en het externe apparaat is aangesloten, kunt u de triggerfunctie instellen!
Triggerkabel en pin-out schema's
Triggerpindiagram voor sCMOS-camera's met SMA-triggerinterface.
| SMA-pin | Pinnaam | Uitleg |
| 1 | TRIG.IN | Trigger in signaal om de timing van de camera-acquisitie te regelen |
| 2 | TRIG.OUT1 | Triggeruitgang 1 – Configureerbaar, standaard: 'Einde uitlezing'-signaal |
| 3 | TRIG.OUT2 | Trigger Out 2 – Configureerbaar, standaard: 'Globaal' signaal |
| 4 | TRIG.OUT3 | Triggeruitgang 3 – Configureerbaar, standaard: 'Belichtingsstart'-signaal |
Spanningsbereik voor activering
De uitgangsspanning van de SMA-trigger is 3,3V.
Het ingangsspanningsbereik dat voor de trigger wordt geaccepteerd, ligt tussen 3,3V en 5V.
Activeer in modi & Instellingen
Tucsen sCMOS-camera's hebben verschillende bedrijfsmodi voor het verwerken van externe hardwaretriggers (Trigger In-signalen), samen met een aantal instellingen die u kunt optimaliseren en kiezen voor uw toepassing. Deze instellingen zouden beschikbaar moeten zijn in uw softwarepakket. De onderstaande schermafbeelding laat zien hoe deze instellingen eruitzien in de Mosaic-software van Tucsen.
Hardware-triggerinstelling
Er zijn vier opties voor deze instelling, die bepaalt hoe en of de camera werkt op basis van zijn eigen interne timing, onafhankelijk van externe triggers, of dat het gedrag van de camera wordt aangestuurd door externe signalen. Daarnaast is het gebruik van een softwaretrigger mogelijk.
Deze instellingen worden samengevat in de onderstaande tabel, met meer informatie in de volgende paragrafen.
| Instelling | Uitleg |
| Uit | Interne timingmodus. Alle externe triggers worden genegeerd en de camera werkt op de maximaal mogelijke snelheid. |
| Standaard | Eenvoudige, getriggerde bedrijfsmodus, waarbij elk triggersignaal de opname van een frame initieert. |
| Gesynchroniseerd | Na een eerste 'start'-triggersignaal zal de camera continu blijven draaien, waarbij elk nieuw triggersignaal het einde van de belichting van het huidige frame en het begin van het volgende frame aangeeft. |
| Wereldwijd | De camera zal in een 'pseudo-globale' modus werken om het effect van een globale sluiter bij een camera met rollende sluiter na te bootsen, door middel van synchronisatie met een lichtbron. |
| Software | Een geavanceerde modus om een triggersignaal te simuleren via de SetGpio-functie. |
OpmerkingIn alle gevallen zal er een zeer kleine vertraging optreden tussen het moment dat het Trigger In-signaal wordt ontvangen en het begin van de opname. Deze vertraging bedraagt tussen nul en één cameralijntijd – oftewel de tijd die de camera nodig heeft om één lijn te lezen. Voor de Dhyana 95 is de lijntijd bijvoorbeeld 21 μs, dus de vertraging zal tussen 0 en 21 μs liggen. Deze vertraging is voor de eenvoud niet weergegeven in de onderstaande timingdiagrammen.
'Uit'-modus
In deze modus werkt de camera op maximale snelheid met interne timing, waarbij externe triggers worden genegeerd.
Standaardmodus
In de standaardmodus vereist elke opname van de camera een extern triggersignaal. De belichtingstijd kan worden ingesteld via het triggersignaal (zoals in 'Belichting: Breedte') of via software (zoals in 'Belichting: Tijd').
Net als bij niet-getriggerde opnames kan de camera in 'overlapmodus' werken. Dit betekent dat de belichting van het volgende frame kan beginnen zodra de eerste lijn van het huidige frame is belicht en uitgelezen. Hierdoor is, afhankelijk van de frequentie van de binnenkomende triggersignalen en de gebruikte belichtingstijd, de volledige framesnelheid van de camera beschikbaar.
A: Triggergedrag in standaardmodus (Belichting: Breedte, Rand: Stijgend).
B: Triggergedrag in standaardmodus (Belichting: Tijd, Rand: Stijgend). Gele vormen representeren de camerabelichting. 0H, 1H, 2H… representeren elke horizontale camerarij, met een vertraging tussen de rijen vanwege de rolling shutter van de CMOS-camera. Net als bij niet-getriggerde 'stream'-opname kan het begin van het nieuwe frame overlappen met de uitlezing van het huidige frame, waardoor de diagonale componenten van de gele vormen in elkaar kunnen grijpen.
Synchronisatiemodus
De synchronisatiemodus is een krachtige modus die bijvoorbeeld kan worden gebruikt bij confocale microscopie met een roterende schijf om de camera-opname te synchroniseren met de rotatie van de schijf en zo streepvormige artefacten te voorkomen.
In deze modus start het eerste triggersignaal de belichting van het eerste frame. Het volgende triggersignaal beëindigt de belichting van het huidige frame en start het uitleesproces, direct gevolgd door het begin van de volgende belichting, zoals weergegeven in het onderstaande diagram. Dit wordt herhaald voor elk volgend triggersignaal. Merk op dat hiervoor één signaalpuls meer moet worden verzonden dan het aantal opgenomen beelden.
De duur van de belichting in deze modus wordt bepaald door de tijdsduur tussen het ene triggersignaal en het volgende.
De minimale tijd tussen triggersignalen is de uitleestijd van het frame, die gelijk is aan het omgekeerde van de maximale framesnelheid van die camera. Voor een Dhyana 95, met een framesnelheid van 24 fps, zou de minimale tijd tussen signalen dan 1000 ms / 24 ≈ 42 ms zijn. Elk signaal dat vóór deze tijd wordt verzonden, wordt genegeerd.
Globale modus
In combinatie met een triggerbare/gepulseerde lichtbron maakt de Global-modus het mogelijk dat de camera in een 'pseudo-globale' staat werkt, waardoor problemen met de rolling shutter van de camera bij bepaalde soorten beeldvorming worden vermeden. Zie het gedeelte 'Pseudo-Global Shutter' onderaan deze pagina voor meer informatie over pseudo-globale shutters.
Hoe de wereldwijde modus werkt
Globale modus: Trigger ingeschakeld.
In de globale modus wordt de camera bij het starten van de opname in de software 'vooraf geactiveerd' om de belichting van het frame te starten, zodat het begin van de belichting geleidelijk over de sensor kan verlopen. Deze fase moet in het donker plaatsvinden, met de lichtbron uitgeschakeld.
Zodra dit proces is voltooid, is de camera klaar om een triggersignaal te ontvangen voor de start van de 'globale' belichting, waarbij licht naar de camera wordt gestuurd. De duur van deze globale belichtingsfase wordt ingesteld via de software (zoals bij 'Belichting: Getimed') of door de lengte van het ontvangen triggersignaal (zoals bij 'Belichting: Breedte').
Aan het einde van deze belichting begint de camera met het 'doorrollen' van het einde van de belichting en start direct de voorbelichtingsfase voor het volgende beeld – ook deze fase moet in het donker plaatsvinden.
Als de lichtbron wordt geactiveerd door een extern triggersignaal, kan dit signaal ook worden gebruikt om de camera-opname te starten, wat een eenvoudigere en handigere hardware-installatie mogelijk maakt. Als alternatief kan, als de lichtbron zelf een triggersignaal afgeeft om aan te geven dat deze is ingeschakeld, dit signaal worden gebruikt om de camera-opname te starten.
Belichtingsinstelling
De belichtingstijd van de camera kan worden geregeld via software of externe hardware, door de duur van het triggersignaal aan te passen. Er zijn twee instellingen voor de belichting:
Getimed:De belichting van de camera wordt door de software ingesteld.
BreedteDe duur van het hoge signaal (in het geval van de stijgende flankmodus) of het lage signaal (in het geval van de dalende flankmodus) wordt gebruikt om de belichtingstijd van de camera te bepalen. Deze modus wordt soms ook wel 'Level' of 'Bulb' Trigger genoemd.
Randinstelling
Afhankelijk van uw hardwareconfiguratie zijn er twee opties voor deze instelling:
StijgendDe cameraopname wordt geactiveerd door de stijgende flank van een signaal dat van laag naar hoog gaat.
Vallen:De cameraopname wordt geactiveerd door de dalende flank van een signaal dat van hoog naar laag gaat.
Vertragingsinstelling
Er kan een vertraging worden toegevoegd tussen het moment dat de trigger wordt ontvangen en het moment dat de camera begint met de belichting. Deze vertraging kan worden ingesteld tussen 0 en 10 seconden, waarbij de standaardwaarde 0 seconden is.
Een opmerking over de timing van de triggers: zorg ervoor dat je geen triggers mist.
In elke modus moet de tijdsduur tussen de triggers (bepaald door de duur van het hoge signaal plus het lage signaal) lang genoeg zijn zodat de camera weer klaar is om een beeld vast te leggen. Anders worden triggers die worden verzonden voordat de camera weer klaar is om een beeld vast te leggen, genegeerd.
Raadpleeg de bovenstaande modusbeschrijvingen voor de timingvereisten van die modus.
Trigger-uitvoermodi en -instellingen
Nadat u de Trigger Out-kabels tussen uw externe hardware en de Trigger Out-poort(en) van de camera hebt aangesloten, zoals weergegeven in het gedeelte 'Trigger Cable & Pin-out Diagrams' hierboven, kunt u de camera configureren om de juiste triggersignalen voor uw opstelling te verzenden. De instellingen hiervoor vindt u in uw softwarepakket. De onderstaande schermafbeelding laat zien hoe deze instellingen eruitzien in de Mosaic-software van Tucsen.
Trigger-uitgangspoorten
Tucsen sCMOS-camera's hebben drie Trigger Out-poorten, elk met een eigen Trigger Out-pin: TRIG.OUT1, TRIG.OUT2 en TRIG.OUT3. Elke poort kan onafhankelijk worden geconfigureerd, onafhankelijk functioneren en worden aangesloten op afzonderlijke externe apparaten.
Trigger Out Kind
Er zijn vijf opties voor welke fase van de camerawerking de triggeruitgang moet aangeven:
BlootstellingsstartVerstuurt een trigger (van laag naar hoog in het geval van 'Rising Edge'-triggers) op het moment dat de eerste rij van een frame begint met belichten. De breedte van het triggersignaal wordt bepaald door de instelling 'Width'.
Einde van de aflezingGeeft aan wanneer de laatste rij van de camera klaar is met uitlezen. De breedte van het triggersignaal wordt bepaald door de instelling 'Breedte'.
Wereldwijde blootstellingDit geeft de fase van een belichting aan waarin alle rijen van de camera gelijktijdig belichten, na het 'rollen' van de start van de belichting en vóór het 'rollen' van het einde van de belichting en de uitlezing. Indien gebruikt om een lichtbron of een andere gebeurtenis in uw experiment te regelen, kan dit een 'pseudo-globale sluiter' opleveren. Dit maakt het mogelijk om gelijktijdig gegevens over de camerasensor te verzamelen zonder de invloed van de rolling shutter van de sCMOS-sensor. Zie voor meer informatie over de pseudo-globale sluiter het gedeelte 'Pseudo-globale sluiter' hieronder.
HoogIn deze modus geeft de pin een constant hoog signaal af.
Laag:In deze modus geeft de pin een constant laag signaal af.
Trigger Edge
Dit bepaalt de polariteit van de trigger:
Stijgend:De stijgende flank (van lage naar hoge spanning) wordt gebruikt om gebeurtenissen aan te geven.
Vallen:De dalende flank (van hoge naar lage spanning) wordt gebruikt om gebeurtenissen aan te geven.
Vertraging
Er kan een aanpasbare vertraging aan de triggertiming worden toegevoegd, waardoor alle Trigger Out-gebeurtenissignalen met de opgegeven tijd (van 0 tot 10 seconden) worden vertraagd. De vertraging is standaard ingesteld op 0 seconden.
Triggerbreedte
Dit bepaalt de breedte van het triggersignaal dat wordt gebruikt om gebeurtenissen aan te geven. De standaardbreedte is 5 ms, maar de breedte kan worden aangepast tussen 1 μs en 10 s.
Pseudo-globale luiken
Bij sommige beeldvormingstoepassingen kan de werking van een rolling shutter-camera artefacten, inefficiënties in de timing of lichtdosering van het monster, of overlappingen tussen beelden veroorzaken wanneer er hardwarewijzigingen optreden tussen frames. Pseudo-globale werking kan deze problemen verhelpen.
HoePseudo wereldl Shutter Works
Wanneer de belichting van een frame begint, rolt het begin van de belichting voor elke rij als het ware door de camera totdat elke rij belicht is. Als tijdens dit proces de lichtbron wordt uitgeschakeld en er geen licht de camera bereikt, wordt er tijdens de 'doorrolfase' geen informatie vastgelegd. Zodra elke rij belicht is, gedraagt de camera zich 'globaal' en is elk onderdeel van de camera klaar om licht te ontvangen zonder vertraging over de sensor.
Als de lichtbron opnieuw wordt uitgeschakeld terwijl het einde van de belichtingstijd voorbijrolt en de uitlezing van elke rij over de sensor beweegt, wordt er wederom geen informatie verkregen tijdens deze niet-globale fase.
De duur van de lichtpuls bepaalt dus de effectieve belichtingstijd van de camera, de tijd gedurende welke licht wordt opgevangen.
Tucsen sCMOS-camera's kunnen een pseudo-globale sluiter realiseren via twee methoden: ofwel door de camera en een lichtbron te activeren via een externe timing (zie Trigger In Hardware Trigger Setting: Global hierboven), ofwel door een activeerbare lichtbron aan te sturen via de Trigger Out-poorten van de camera, ingesteld op Trigger Out Kind: Global.
Tijdschema voor wereldwijde operatie
Houd er rekening mee dat bij gebruik van een pseudo-globale sluiter de framesnelheid van de camera lager is, omdat de uitlees-/belichtingsstartfase tussen de frames moet worden opgenomen. De duur van deze fase wordt bepaald door de uitleestijd van de camera, bijvoorbeeld ongeveer 42 ms voor een volledig frame van een Dhyana 95.
De totale tijd per frame wordt bepaald door de frametijd, plus de 'globale' belichtingstijd, plus eventuele vertraging tussen het einde van de uitlezing van het vorige frame en het moment waarop de opname van het volgende frame begint.
