22/07/13Isku-dhafka Wakhtiga Dib-u-dhigista (TDI) waa farsamo sawir-qaadis oo horay u sii dhigtay sawir-qaadista dhijitaalka ah - laakiin taasi waxay weli ku siinaysaa faa'iidooyin aad u weyn cidhifka sawirka maanta. Waxaa jira laba xaaladood oo kamaradaha TDI ay iftiimin karaan - labadaba marka mawduuca sawirku uu socdo:
1- Mawduuca sawirku wuxuu si dabiici ah u socdaa xawaare joogto ah, sida kormeerka shabakada (sida sawirista xaashida dhaqdhaqaaqa, balaastiigga ama dharka cilladaha iyo dhaawaca), khadadka shirarka, ama dareeraha dareeraha ah.
2- Mawduucyada istaatigga ah ee ay kamaradu sawiri karto waxay u guuraysaa aag, iyadoo la dhaqaajinayo mawduuca ama kamarada. Tusaalooyinka waxaa ka mid ah iskaanka sawir-qaadista mikroskoob-ka, baarista agabka, kormeerka guddi fidsan iwm.
Haddii mid ka mid ah xaaladahan ay khusayn karto sawirkaaga, boggan ayaa kaa caawin doona inaad tixgeliso haddii ka beddelashada kamaradaha caadiga ah ee 2-geesoodka 'aagga iskaanka' oo loo beddelo kamaradaha Khadka Scan TDI waxay ku siin karaan sawirkaaga kor u kaca.
Dhibaatada Aagga-Scan & Bartilmaameedyada Dhaqdhaqaaqa
● Dhaqdhaqaaqa Mooshin
Mawduucyada sawir-qaadista qaarkood waxay ku socdaan dhaqdhaqaaq lama huraan ah, tusaale ahaan socodka dareeraha ama kormeerka shabakadda. Codsiyada kale, sida iskaanka slide iyo baadhista agabka, ku haynta mawduuca dhaqdhaqaaqa waxay noqon kartaa mid aad uga dhakhso badan kana waxtar badan joojinta dhaqdhaqaaqa sawir kasta oo la helo. Si kastaba ha noqotee, kamaradaha iskaanka aagga, haddii mawduuca sawir-qaadista uu ku socdo dhaqdhaqaaqa marka loo eego kamarada, tani waxay keeni kartaa caqabad.
Dhaqdhaqaaq blur ah oo xumeynaya sawirka baabuur socda
Xaaladaha leh iftiin xaddidan ama meelaha tayada muuqaalka sare loo baahan yahay, wakhti dheer oo kamarad ah ayaa la rabi karaa. Si kastaba ha ahaatee, dhaqdhaqaaqa mawduuca ayaa ku faafi doona iftiinkiisa pixels kamarad badan inta lagu jiro soo-gaadhista, taasoo horseedaysa 'dhaqdhaqaaqa dhaqdhaqaaqa'. Tan waxaa lagu yarayn karaa iyadoo la ilaalinayo soo-bandhigidda si aad u gaaban - muddada ay qaadanayso hal dhibic mawduuca si loo maro pixel kamarad. Tani waaunsida caadiga ah kharashyada madow, buuqa, sawirada aan la isticmaali karin.
●Tollida
Intaa waxaa dheer, sida caadiga ah ku sawirida maadooyinka sawir-qaadista ee waaweyn ama joogtada ah ee leh kamaradaha iskaanka meelaha waxay u baahan tahay helitaanka sawirro badan, kuwaas oo markaa la isku tolay. Tolitaankani wuxuu u baahan yahay pixels is dulsaaran oo u dhexeeya sawirada deriska, yaraynta waxtarka iyo kordhinta kaydinta xogta iyo shuruudaha habaynta.
●Iftiin aan sinnayn
Waxa intaa ka sii badan, iftiimintu waa dhif in ay ku filnaato in ay ka fogaato arrimaha iyo farshaxanimada soohdimaha u dhexeeya sawirada tolan. Sidoo kale, si loo iftiimiyo aag weyn oo ku filan kamarada sawir-qaadista oo leh xoog ku filan inta badan waxay u baahan tahay isticmaalka tamarta sare, ilaha iftiinka DC ee qaaliga ah.
Iftiin aan sinnaan lahayn oo tolitaanka sawiro badan oo la helay maskaxda jiirka. Sawirka Watson et al. 2017: http://dx.doi.org/10.1371/journal.pone.0180486
Waa maxay kamarada TDI, sideese u caawisaa?
Kaamirooyinka 2-cabbir ee caadiga ah, waxaa jira saddex weji oo sawir lagu helayo: dib u habeynta pixel, soo-gaadhista, iyo akhrinta. Inta lagu jiro soo-gaadhista, sawir-qaadayaasha goobta ayaa laga helayaa, taasoo keentay in sawir-qaade, kuwaas oo lagu kaydiyo pixels kamaradaha ilaa dhammaadka soo-gaadhista. Qiimaha pixel kasta ayaa markaa la akhriyaa, waxaana la sameeyay sawir 2D ah. pixels-ka ayaa dib loo dajin doonaa oo dhammaan eedaha waa la nadiifiyaa si loo bilaabo soo-gaadhista xigta.
Si kastaba ha ahaatee, sida la sheegay, haddii mawduuca sawir-qaadista uu u guurayo marka loo eego kamaradda, iftiinka mawduuca wuxuu ku faafi karaa dhowr pixels inta lagu jiro soo-gaadhistan, taasoo keenta blur dhaqdhaqaaqa. Kaamirooyinka TDI waxay ka gudbaan xaddidan iyaga oo isticmaalaya farsamo cusub. Tan waxa lagu muujiyay [Animation 1].
●Sida ay kamaradaha TDI u shaqeeyaan
Kaamirooyinka TDI waxay u shaqeeyaan hab asal ahaan ka duwan sidii ay u sawiri lahaayeen kamaradaha goobta. Maaddaama mawduuca sawir-qaadista uu ku wareegayo kamarada guud ahaan inta lagu jiro soo-gaadhista, kharashyada elektarooniga ah ee ka samaysan sawirka la helay ayaa sidoo kale la dhaqaajiyaa, iyaga oo sii wada socda. Inta lagu jiro soo-gaadhista, kamaradaha TDI waxay awoodaan inay isku shaandheyn dhammaan kharashyada la helay laga bilaabo hal saf oo pixels ah ilaa kan xiga, oo ay la socdaan kamarada, oo la mid ah dhaqdhaqaaqa mawduuca sawirka. Marka mawduucu u wareego kamarada, saf kasta (oo loo yaqaan 'TDI Stage'), wuxuu bixiyaa fursad cusub oo lagu soo bandhigo kamaradda mawduuca, oo uu ururiyo signalka.
Marka safka eedaha la helay uu gaaro dhamaadka kamarada, kaliya markaas ayaa qiyamka la akhriyaa oo loo kaydiyaa sida jeex 1-cabbir ah oo sawirka ah. Sawirka 2-D waxaa la sameeyay iyadoo la isku dhejinayo jeex kasta oo isku xiga oo sawirka marka ay kamaradu akhrinayso. Saf kasta oo pixels ah ee ka soo baxa sawirka iyo sawiradu waa isku 'jeex' mawduuca sawirka, taasoo la macno ah in kasta oo dhaqdhaqaaqa, ma jiro blur.
●256x Muujin Dheeraad ah
Kaamirooyinka TDI, wakhtiga soo-bandhigidda wax ku oolka ah ee sawirka waxaa la bixiyaa waqtiga oo dhan oo ay qaadato hal dhibic mawduuca si loo maro saf kasta oo pixels ah, iyada oo ilaa 256 marxaladood laga heli karo kamaradaha TDI qaarkood. Tani waxay ka dhigan tahay in wakhtiga la heli karo uu si wax ku ool ah 256 jeer ka weyn yahay kamarad baadhista goobta ay gaadhi karto.
Tani waxay keeni kartaa mid ka mid ah laba hagaajin, ama dheelitirnaanta labadaba. Marka hore, kor u kaca weyn ee xawaaraha sawirka ayaa la gaari karaa. Marka la barbar dhigo kamarada iskaanka aagga, mawduuca sawirku waxa uu u socon karaa ilaa 256x si degdeg ah isagoo wali qabsanaya qadar isku mid ah oo calaamad ah, siinta xariiqda xariiqda kamaradu waa mid degdeg ah oo ku filan in la sii wado.
Dhanka kale, haddii loo baahdo dareen weyn, waqtiga dheer ee soo-gaadhista wuxuu awood u siin karaa sawirro tayo sare leh, xoojinta iftiinka hoose, ama labadaba.
●Soo saarid xog weyn oo aan tol lahayn
Maadaama kamarada TDI ay soo saarto sawir 2-cabbir ah oo ka yimid jeexyo 1-cabbir ah oo isdaba-joog ah, sawirka ka dhashay wuxuu noqon karaa mid weyn sida loo baahan yahay. Halka tirada pixels ee jihada 'horizontal' la siinayo ballaca kamaradku, tusaale ahaan 9072 pixels, cabbirka 'toosan' ee sawirku waa mid aan xadidnayn, waxaana si fudud loo go'aamiyaa inta kamaradu socoto. Heerarka xariiqda ilaa 510kHz, tani waxay keeni kartaa xog-ururin ballaaran.
Marka lagu daro tan, kamaradaha TDI waxay bixin karaan muuqaalo aad u ballaaran. Tusaale ahaan, kamarad 9072 pixels ah oo leh 5µm pixels waxay bixisaa muuqaal siman oo 45mm ah oo leh xallin sare. Si loo gaaro balac sawireed la mid ah kamarad iskaanka aagga 5µm pixel waxay u baahan tahay ilaa saddex kamaradood oo 4K ah oo dhinac ah.
●Hagaajinta kaamirooyinka sawir gacmeedka
Kaamirooyinka TDI kaliya kuma bixiyaan hagaajinta kamaradaha iskaanka aagga. Kaamirooyinka sawir gacmeedka, kuwaas oo qabta hal xariiq oo pixels ah, sidoo kale waxay la il daran yihiin arrimo badan oo la mid ah xoojinta iftiinka iyo soo-gaadhsiinta gaaban sida kamaradaha iskaanka ee goobta.
In kasta oo sida kamaradaha TDI, kamaradaha sawir-qaadista khadka ayaa bixiya iftiin dheeri ah oo leh habayn fudud, oo iska ilaali baahida sawirka tolida, waxay inta badan u baahan karaan iftiin aad u daran iyo / ama dhaqdhaqaaqa mawduuca gaabis ah si ay u qabtaan calaamad ku filan muuqaal tayo sare leh. Soo-gaadhista dheer iyo xawaaraha mawduuca xawaaraha ee kamaradaha TDI ay awoodaan waxay ka dhigan tahay xoojinta hoose, nalalka qiimaha jaban ayaa la isticmaali karaa iyada oo la hagaajinayo waxtarka sawirka. Tusaale ahaan, khadka wax-soo-saarka ayaa laga yaabaa inuu awoodo inuu ka guuro qiimaha sarreeya, isticmaalka tamarta sare ee nalalka halogen ee u baahan awoodda DC, una gudubta iftiinka LED.
Sidee ayay kamaradaha TDI u shaqeeyaan?
Waxaa jira saddex heer oo caadi ah oo loogu talagalay sida loo gaaro sawirka TDI ee dareenka kamarada.
● CCD TDI- Kamaradaha CCD waa qaabka ugu da'da weyn ee kamaradaha dhijitaalka ah. Nakhshaddooda elegtarooniga ah awgeed, ku guuleysiga habdhaqanka TDI ee CCD marka la barbardhigo waa mid aad u fudud, iyadoo dareemeyaal badan oo kamarad ah ay si dabiici ah u awoodaan inay sidan u shaqeeyaan. TDI CCD-yada sidaas darteed waxaa la isticmaalayey tobanaan sano.
Si kastaba ha ahaatee, tignoolajiyada CCD waxay leedahay xaddidaaddeeda. Cabbirka pixel-ka ugu yar ee caadi ahaan loo heli karo kamaradaha CCD TDI waa qiyaastii 12µm x 12µm - tan, oo ay weheliso tirinta pixel-yar, waxay xaddidaysaa awoodda kamaradaha si ay u xalliyaan tafaasiisha wanaagsan. Waxa intaa ka sii badan, xawaaraha wax-soo-iibsashadu wuu ka hooseeyaa tignoolajiyada kale, halka akhrinta buuqa- cunsur weyn oo xaddidaya sawirka iftiinka hooseeya - ayaa sarreeya. Isticmaalka korontadu sidoo kale waa mid sarreeya, taas oo ah qodobka ugu weyn ee codsiyada qaarkood. Tani waxay keentay rabitaanka in la abuuro kamaradaha TDI oo ku salaysan qaab dhismeedka CMOS.
●Horraantii CMOS TDI: Qaybta Voltage iyo isu-ururinta dhijitaalka ah
Kaamirooyinka CMOS waxay ka adkaadaan in badan oo ka mid ah buuqa & xaddidaadaha xawaaraha kamaradaha CCD, iyagoo isticmaalaya awood yar, oo bixinaya cabbirro pixels yar. Si kastaba ha ahaatee, habdhaqanka TDI aad ayey uga adkeyd in lagu gaaro kamaradaha CMOS, sababtoo ah naqshadooda pixel. Halka CCD-yadu ay jir ahaan sawir-qaade ku wareejiyaan pixels ilaa pixel si ay u maamulaan dareenka, kamaradaha CMOS waxay u beddelaan calaamadaha sawir-qaadayaasha una beddelaan danab kasta pixel ka hor inta aan la akhrin.
Dhaqanka TDI ee dareemaha CMOS ayaa la sahamiyay tan iyo 2001, si kastaba ha ahaatee, caqabada ah sida loo maareeyo 'ururinta' calaamada maaddaama soo-gaadhista ay ka soo wareegayso hal saf una guurto kan xiga ayaa ahaa mid muhiim ah. Laba hab oo hore oo loogu talagalay CMOS TDI ayaa wali lagu isticmaalo kamaradaha ganacsiga maanta waa raasamaal-qayb- danab iyo ururinta dhijitaalka ah ee TDI CMOS. Kaamirooyinka ururinta danab-Domain-ka, mar kasta oo saf kasta oo calaamad ah la helo marka mawduuca sawirku uu dhaafo, tamarta la helay waxaa lagu daraa si elektaroonig ah wadarta guud ee helitaanka qaybta sawirka. Isku-darka tamarta ee habkan waxay soo bandhigaysaa buuq dheeraad ah marxalad kasta oo TDI dheeraad ah oo lagu daro, xaddidaya faa'iidooyinka marxaladaha dheeraadka ah. Arrimaha la xidhiidha toosnaanta ayaa sidoo kale caqabad ku ah isticmaalka kamaradahan codsiyada saxda ah.
Habka labaad waa isu-ururinta dhijitaalka ah ee TDI. Habkan, kamaradda CMOS ayaa si wax ku ool ah ugu shaqaynaysa qaabka iskaanka goobta oo leh soo-gaadhis aad u gaaban oo la mid ah wakhtiga loo qaatay maaddada sawir-qaadista si ay uga gudubto hal saf oo pixels ah. Laakin, safafka jir kasta oo isdaba jooga ayaa lagu daraa si dhijitaal ah si loo gaarsiiyo saameynta TDI. Maaddaama kamaradda oo dhan ay tahay in loo akhriyo saf kasta oo pixels ah sawirka ka dhalanaya, ku-darkan dhijitaalka ah wuxuu sidoo kale ku darayaa buuqa akhrinta saf kasta, waxayna xaddidaysaa xawaaraha iibsiga.
●Heerarka casriga ah: TDI CMOS lacag-qaadis ah, ama CCD-on-CMOS TDI
Xaddidaadaha CMOS TDI ee kor ku xusan ayaa laga soo gudbay dhawaan iyada oo loo marayo hordhaca ururinta lacag-bixinta TDI CMOS, oo sidoo kale loo yaqaan CCD-on-CMOS TDI. Hawlgalka dareemayaashani waxa lagu muujiyey [Animation 1]. Sida magacu tilmaamayo, dareemayaashani waxay bixiyaan dhaqdhaqaaqa u eg CCD ee eedeymaha min hal pixel ilaa kan xiga, soo ururinta calaamadda marxalad kasta oo TDI ah iyada oo lagu daro photoelectrons ee heerka kharashka shakhsi ahaaneed. Tani si wax ku ool ah ayaan buuq lahayn. Si kastaba ha ahaatee, xaddidaadda CCD TDI waxaa lagaga gudbi karaa adeegsiga CMOS qaab-dhismeed akhrin ah, taasoo awood u siinaysa xawaaraha sare, qaylada hoose iyo isticmaalka awoodda hoose ee ay wadaagaan kamaradaha CMOS.
Tilmaamaha TDI: maxaa muhiim ah?
●Farsamada:Qodobka ugu muhiimsan waa waxa tignoolajiyada dareemayaasha loo isticmaalo sida kor looga hadlay. Kharash-domain CMOS TDI ayaa soo bandhigi doona waxqabadka ugu fiican.
●Marxaladaha TDI:Tani waa tirada saf ee dareemayaasha kaas oo calaamada lagu ururin karo. Mar kasta oo ay kaamiradu leedahay heerar badan oo TDI ah, waa sii dheeraana waqtigeeda wax-ku-oolka ahi. Ama, sida ugu dhakhsaha badan ee mawduuca sawirku u dhaqaaqi karo, siinta kamaradu waxay leedahay xariiq ku filan.
●Qiimaha khadka:Immisa saf ayay kamaradu akhrin kartaa ilbidhiqsikii. Tani waxay go'aaminaysaa xawaaraha dhaqdhaqaaqa ugu badan ee kamaradu la socon karto.
●Waxtarka Quantum: Tani waxay muujinaysaa dareenka kamaraduhu iftiinka ee hirarka hirarka kala duwan, marka loo eego suurtagalnimada in sawir-qaade shil ah la ogaado oo uu soo saaro photoelectron. Hufnaanta tirada sare waxay bixin kartaa xoogga iftiinka hooseeya, ama hawlgal degdeg ah iyadoo la ilaalinayo isla heerarka calaamadaha.
Intaa waxaa dheer, kamaraduhu waxay ku kala duwan yihiin xajmiga dhererka dhererka kaas oo dareenka wanaagsan lagu gaari karo, iyada oo kamaradaha qaarkood ay bixiyaan dareenka ilaa iyo ultra-violet (UV) dhamaadka spectrum, qiyaastii 200nm hirarka.
●Akhri Buuq:Akhriska qaylada waa qodobka kale ee muhiimka ah ee dareenka kamarada, go'aaminta calaamada ugu yar ee laga ogaan karo ka sarreeya sawaxanka kamarada. Sawaxanka akhriska sare leh, muuqaalada mugdiga ah lama ogaan karo waxaana si ba'an loo dhimay kala qaybsanaanta firfircoonida, taasoo la macno ah iftiin ifaya ama waqtiyo dheer oo soo-gaadhis ah & xawaaraha dhaqdhaqaaqa gaabinaya waa in la isticmaalaa.
Tilmaamaha TDI: maxaa muhiim ah?
Waqtigan xaadirka ah, kamaradaha TDI waxaa loo isticmaalaa kormeerka shabakadda, elektiroonigga iyo kormeerka wax soo saarka, iyo codsiyada kale ee-aragga mashiinka. Tan waxaa barbar socda codsiyo fudud oo fudud sida sawir-qaadista iftiinka iyo sawir-qaadista.
Si kastaba ha noqotee, iyada oo la soo bandhigayo xawaaraha sare, buuqa hooseeya, dareenka sare ee TDI CMOS kamaradaha, waxaa jira karti weyn oo loogu talagalay xawaaraha iyo waxtarka kordhinta codsiyada cusub ee hore u isticmaalay kaliya kamaradaha sawirka goobta. Sida aan ku soo bandhignay bilawga maqaalka, kamaradaha TDI waxay noqon karaan doorashada ugu fiican ee lagu gaari karo xawaare sare iyo tayada muuqaalka sare ee mawduucyada sawir-qaadista ee dhaqdhaqaaq joogto ah, ama halka kamarada laga yaabo in lagu sawiro maadooyinka sawirada taagan.
Tusaale ahaan, codsiga mikroskoobyada, waxaan is barbardhigi karnaa xawaaraha iibsiga aragtida ee 9K pixel, 256 kamarad TDI oo leh 5 µm pixels ilaa 12MP kamarad sawir ah oo leh 5 µm pixels. Aynu eegno helitaanka aag 10 x 10 mm ah oo leh 20x weynayn dhex marta marxaladda.
1. Isticmaalka ujeedo 20x ah oo leh kamarad iskaanka aagga waxay keenaysaa muuqaal muuqaal ah 1.02 x 0.77 mm.
2. Iyada oo kamarad TDI ah, ujeedo 10x ah oo leh 2x weyneyn dheeraad ah ayaa loo isticmaali karaa si looga gudbo xaddidaad kasta oo ku jira goobta mikroskoob ee aragtida, si loo bixiyo 2.3mm muuqaal muuqaal ah oo muuqaal ah.
3. Anaga oo u malaynayna in 2% pixel ay isku dhejiyeen sawirada ujeedooyinka tolista, 0.5 ilbiriqsi si aad ugu guurto marxaladda meel go'an, iyo 10ms wakhtiga soo-gaadhista, waxaan xisaabin karnaa wakhtiga ay kamarada sawirku qaadanayso. Sidoo kale, waxaan xisaabin karnaa wakhtiga kamaradda TDI ay qaadanayso haddii marxaladda lagu hayo dhaqdhaqaaq joogto ah si loo sawiro jihada Y, iyada oo la mid ah wakhtiga soo-gaadhista ee xariiq kasta.
4. Xaaladdan oo kale, kamaradda iskaanka aagga waxay u baahan doontaa 140 sawir si loo helo, iyadoo 63 ilbiriqsi ay ku qaadatay dhaqaajinta masraxa. Kamarada TDI waxay heli doontaa 5 sawir oo dheer, iyadoo 2 ilbiriqsi oo kaliya ay ku qaadatay inay marxaladda u guurto tiirka xiga.
5. Wadarta wakhtiga lagu qaatay helitaanka aagga 10 x 10 mm waxay noqon doontaa64.4 ilbiriqsi ee kamarada iskaanka aagga,iyo cadaalad9.9 ilbiriqsi ee kamarada TDI
Haddii aad jeclaan lahayd inaad aragto haddii kamarada TDI ay ku habboon tahay codsigaaga oo ay buuxin karto baahiyahaaga, nala soo xidhiidh maanta.
