25/08/08Dina pencitraan industri jeung ilmiah, motret obyék nu gerak gancang dina kaayaan cahaya remen nampilkeun tantangan konstan. Éta tempat kaméra Time Delay Integration (TDI).
Naon Dupi kaméra TDI?
Kaméra TDI nyaéta kaméra scan garis khusus anu ngarebut gambar objék anu gerak. Beda jeung kaméra scan aréa standar anu ngalaan sakabéh pigura sakaligus, kaméra TDI mindahkeun muatan tina hiji baris piksel ka hareup dina sinkronisasi jeung gerak obyék. Unggal baris piksel ngumpulkeun cahaya nalika subjekna gerak, sacara efektif ningkatkeun waktos paparan sareng ningkatkeun kakuatan sinyal tanpa ngenalkeun blur gerak.
Integrasi muatan ieu sacara dramatis naekeun rasio signal-to-noise (SNR), sahingga kaméra TDI idéal pikeun aplikasi-speed tinggi atawa lampu-rendah.
Kumaha Kaméra TDI Gawé?
Operasi kaméra TDI digambarkeun dina Gambar 1.
angka 1: Operasi tina Time Reureuh Pamaduan (TDI) sensor
CATETAN: Kaméra TDI mindahkeun biaya anu dicandak ngalangkungan sababaraha 'tahap' dina singkronisasi sareng subjek pencitraan anu gerak. Unggal tahap nyadiakeun kasempetan tambahan pikeun kakeunaan cahaya. Digambarkeun ku 'T' caang anu ngaléngkah ka kaméra, kalayan sénsor TDI 5-kolom ku 5-tahap. Tucsen Dhyana 9KTDI kalayan gerakan muatan gaya CCD hibrid tapi bacaan paralel gaya CMOS.
Kaméra TDI sacara efektif nyaéta kaméra scan garis, kalayan hiji bédana anu penting: tibatan hiji baris piksel anu nampi data nalika kaméra diseken dina subjek pencitraan, kaméra TDI gaduh sababaraha baris, katelah 'tahap', dugi ka biasana 256.
Tapi, baris ieu henteu ngabentuk gambar 2 diménsi sapertos kaméra scan daérah. Gantina, salaku subjek gambar discan ngalir ngaliwatan sénsor kaméra, poto éléktron nu dideteksi dina unggal acak piksel sapanjang baris salajengna sinkron jeung gerakan subjek pencitraan, tanpa acan dibaca kaluar. Unggal baris tambahan lajeng nyadiakeun kasempetan tambahan pikeun ngalaan subjek pencitraan ka lampu. Ngan sakali irisan gambar ngahontal baris ahir piksel sénsor nyaéta baris éta teras dialihkeun kana arsitektur readout pikeun pangukuran.
Lantaran kitu, sanajan sababaraha pangukuran lumangsung dina tahapan kaméra, ngan hiji conto sora kaméra maca anu diwanohkeun. Kaméra TDI 256-tahap ngajaga sampel dina tempoan 256 kali leuwih lila, sarta ku kituna boga waktu paparan 256 kali leuwih panjang batan kaméra scan garis sarimbag. Waktu paparan anu sarua jeung kaméra scan wewengkon bakal ngahasilkeun blur gerak ekstrim, ngajadikeun gambar teu aya gunana.
Iraha Tiasa TDI Dipaké?
Kaméra TDI mangrupikeun solusi anu saé pikeun aplikasi pencitraan mana waé dimana subjek pencitraan obah relatif ka kaméra, nyayogikeun gerak anu seragam dina pandangan kaméra.
Ku kituna, aplikasi pencitraan TDI ngawengku, di hiji sisi, sakabéh panyeken garis dimana gambar 2 diménsi kabentuk, bari mawa speeds nu leuwih gede, sensitipitas low-cahaya teuing ningkat, kualitas gambar hadé, atawa tilu sakaligus. Di sisi anu sanés, aya seueur téknik pencitraan anu ngagunakeun kaméra scan daérah dimana kaméra TDI tiasa dianggo.
Pikeun sCMOS TDI sensitipitas luhur, pencitraan 'ubin sareng stitch' dina mikroskop fluoresensi biologis tiasa dilakukeun nganggo scan nonstop panggung pikeun ngagentos ubin. Atanapi sadayana TDI tiasa cocog sareng aplikasi pamariksaan. Aplikasi penting séjén pikeun TDI nyaéta sitométri aliran imaging, dimana gambar fluoresensi sél kaala nalika aranjeunna ngaliwat kaméra nalika ngalir ngaliwatan saluran mikrofluida.
Pro jeung kontra ngeunaan sCMOS TDI
Naros
● Bisa néwak gambar 2 diménsi ukuran sawenang-wenang dina laju luhur nalika nyeken ngaliwatan hiji subjék pencitraan.
● Sababaraha tahap TDI, noise low, sarta QE tinggi bisa ngakibatkeun sensitipitas drastis luhur batan kaméra scan garis.
● Kacepetan maca anu luhur pisan tiasa dihontal, contona, dugi ka 510,000Hz (garis per detik), pikeun gambar anu lega 9,072 piksel.
●Katerangan ngan ukur kedah 1 diménsi sareng henteu meryogikeun médan datar atanapi koréksi sanés dina dimensi kadua (scan). Salaku tambahan, waktos paparan anu langkung panjang dibandingkeun scan garis tiasa 'muluskeun' kedip-kedip kusabab sumber cahaya AC.
● Gambar pindah bisa kaala tanpa blur gerak tur kalawan speed tinggi na sensitipitas.
●Nyeken daérah anu ageung tiasa sacara drastis langkung gancang tibatan kaméra scan daérah.
● Kalayan parangkat lunak canggih atanapi pangaturan pemicu, mode 'kawas-scan-area' tiasa masihan tinjauan scan-area pikeun fokus sareng alignment.
Kontra
● Noise masih leuwih luhur batan kaméra sCMOS konvensional, hartina aplikasi ultra-rendah-lampu teu jangkauan.
● Merlukeun setups spesialis kalawan triggering canggih pikeun nyinkronkeun gerakan subjek Imaging jeung scanning kaméra, kontrol pohara alus dina speed gerakan, atawa prediksi akurat ngeunaan speed pikeun ngaktipkeun sinkronisasi.
● Salaku téhnologi anyar, sababaraha solusi ayeuna aya pikeun hardware jeung software palaksanaan.
Low-cahaya-sanggup sCMOS TDI
Nalika TDI salaku téknik pencitraan sateuacanna pencitraan digital, sareng parantos lami ngalangkungan scan garis dina pagelaran, ngan dina sababaraha taun kamari kaméra TDI nampi sensitipitas anu diperyogikeun pikeun ngahontal aplikasi lampu-rendah anu biasana ngabutuhkeun sensitipitas kelas ilmiah.kaméra sCMOS.
'sCMOS TDI' ngagabungkeun gerakan muatan gaya CCD dina sénsor sareng pamacaan gaya sCMOS, kalayan sénsor cahaya-tukang sayogi. Saméméhna basis CCD atawa murni CMOS * kaméra TDI miboga readout drastis laun, count piksel leutik, tahapan saeutik, jeung maca noise antara 30e- jeung > 100e-. Sabalikna, sCMOS TDI sapertos Tucsenkaméra Dhyana 9KTDI sCMOSnawarkeun noise dibaca tina 7.2e-, digabungkeun jeung efisiensi kuantum luhur ngaliwatan back-iluminasi, sangkan pamakéan TDI dina aplikasi tingkat lampu nyata handap ti saméméhna mungkin.
Dina seueur aplikasi, waktos paparan anu langkung panjang diaktipkeun ku prosés TDI tiasa langkung seueur pikeun ngimbangan kanaékan sora anu dibaca dibandingkeun sareng kaméra scan-area sCMOS kualitas luhur kalayan noise dibaca caket 1e-.
Aplikasi umum tina Kaméra TDI
Kaméra TDI kapanggih dina seueur industri dimana katepatan sareng kagancangan sami-sami kritis:
● Semikonduktor inspeksi wafer
● Tés tampilan panel datar (FPD).
● Inspeksi wéb (kertas, pilem, foil, tékstil)
● X-ray scanning dina diagnostics médis atawa screening koper
● Geser jeung multi-sumur plat scanning di Patologi digital
● Imaging Hyperspectral dina sensing jauh atawa tatanén
● PCB jeung inspeksi éléktronika dina garis SMT
Aplikasi ieu nguntungkeun tina kontras anu ditingkatkeun, kagancangan, sareng kajelasan anu disayogikeun ku pencitraan TDI dina konstrain dunya nyata.
Conto: Geser sareng Multi-Well Plate Scanning
Sakumaha didadarkeun di, hiji aplikasi kalawan janji signifikan pikeun kaméra sCMOS TDI stitching aplikasi, kaasup slide atawa scanning plat multi-sumur. Nyeken sampel mikroskop fluoresensi atanapi brightfield ageung sareng kaméra aréa 2 diménsi gumantung kana jahitan grid gambar anu dibentuk tina sababaraha gerakan panggung mikroskop XY. Tiap gambar merlukeun panggung eureun, netep, lajeng balikan deui, babarengan jeung sagala reureuh jepret rolling. TDI, di sisi séjén, bisa acquire gambar bari panggung keur ojah. Gambar ieu lajeng kabentuk tina sajumlah leutik 'strip' panjang, unggal nutupan sakabéh rubak sampel. Ieu bisa berpotensi ngakibatkeun speeds akuisisi drastis luhur sarta throughput data dina sakabéh aplikasi stitching, gumantung kana kaayaan imaging.
Laju di mana panggung bisa mindahkeun sabanding tibalik jeung total waktu paparan kaméra TDI, jadi waktu paparan pondok (1-20ms) nawarkeun pamutahiran greatest dina speed pencitraan dibandingkeun kaméra scan aréa, nu lajeng bisa ngakibatkeun hiji urutan gedena atawa pangurangan gede dina total waktu akuisisi. Pikeun waktos paparan anu langkung panjang (misalna > 100ms), scan area biasana tiasa nahan kaunggulan waktos.
Conto gambar mikroskop fluoresensi anu kacida gedéna (2 Gigapiksel) kabentuk dina ngan sapuluh detik dipidangkeun dina Gambar 2. Hiji gambar sarimbag dibentuk ku kaméra scan aréa bisa diperkirakeun nyandak nepi ka sababaraha menit.
Gambar 2: Gambar 2 Gigapiksel dibentuk dina 10 detik ngaliwatan scanning TDI & jahitan
CATETAN: 10x magnification gambar kaala maké Tucsen Dhyana 9kTDI titik-titik kalam highlighter ditempo ku mikroskop fluoresensi. Kaala dina 10 detik nganggo waktos paparan 3,6 ms. Ukuran gambar: 30mm x 17mm, 58.000 x 34.160 piksel.
Nyingkronkeun TDI
Singkronisasi kaméra TDI sareng subjek pencitraan (dugi ka sababaraha persén) penting - laju mismatch bakal ngakibatkeun éfék 'blur gerak'. Sinkronisasi ieu tiasa dilakukeun ku dua cara:
Prediktif: Laju kaméra disetel pikeun nyocogkeun kagancangan gerak dumasar kana pangaweruh ngeunaan laju gerakan sampel, optik (magnification), jeung ukuran piksel kaméra. Atawa trial and error.
Dipicu: Seueur tahap mikroskop, gantries sareng alat-alat sanés pikeun mindahkeun subjek pencitraan tiasa kalebet encoders anu ngirimkeun pulsa pemicu ka kaméra pikeun jarak gerakan anu ditangtukeun. Hal ieu ngamungkinkeun panggung / gantry sareng kaméra tetep nyingkronkeun henteu paduli laju gerakan.
TDI Kaméra vs Line Scan jeung Area Scan Kaméra
Kieu kumaha TDI ngabandingkeun sareng téknologi pencitraan populér anu sanés:
| Fitur | Kaméra TDI | Kaméra Scan Garis | Kaméra Scan Area |
| Sensitipitas | Luhur pisan | Sedeng | Low ka Sedeng |
| Kualitas Gambar (gerak) | alus teuing | Alus | Kabur dina laju luhur |
| Sarat cahaya | Lemah | Sedeng | Luhur |
| Kasaluyuan gerak | Alus (upami disingkronkeun) | Alus | goréng |
| Pangalusna Pikeun | Kacepetan luhur, lampu-rendah | objék gancang-pindah | Adegan statik atawa slow |
TDI mangrupikeun pilihan anu jelas nalika pamandangan nuju gancang sareng tingkat cahaya diwatesan. Panyeken garis mangrupikeun léngkah-léngkah dina sensitipitas, sedengkeun scan daérah langkung saé pikeun pangaturan saderhana atanapi stasioner.
Milih Kaméra TDI anu Katuhu
Nalika milih kaméra TDI, pertimbangkeun ieu:
● Jumlah tahapan TDI: Langkung tahap ngaronjatkeun SNR, tapi ogé ongkos na pajeulitna.
● Tipe sensor: sCMOS ieu pikaresep keur speed na noise low; CCD meureun masih cocog pikeun sababaraha sistem warisan.
● Antarmuka: Pastikeun kasaluyuan sareng sistem anjeun—Camera Link, CoaXPress, sareng 10GigE mangrupikeun pilihan umum, 100G CoF sareng 40G CoF parantos muncul salaku tren anyar.
● Réspon spéktral: Pilih antara monochrome, warna, atanapi infra red deukeut (NIR) dumasar kana kabutuhan aplikasi.
● Pilihan singkronisasi: Pilari fitur sapertos input encoder atanapi dukungan pemicu éksternal pikeun alignment gerak anu langkung saé.
Upami aplikasi anjeun ngalibatkeun conto biologis anu hipu, pamariksaan gancang-gancang, atanapi lingkungan anu cahayana remen, sCMOS TDI sigana pas.
kacindekan
Kaméra TDI ngagambarkeun évolusi anu kuat dina téknologi pencitraan, khususna nalika diwangun dina sénsor sCMOS. Ku ngagabungkeun sinkronisasi gerak jeung integrasi multi-garis, aranjeunna nawiskeun sensitipitas unmatched tur kajelasan pikeun dinamis, pamandangan low-cahaya.
Naha anjeun mariksa wafer, nyeken slide, atanapi ngalaksanakeun pamariksaan anu gancang, ngartos kumaha TDI jalan tiasa ngabantosan anjeun milih solusi anu pangsaéna.kaméra ilmiahpikeun tantangan Imaging Anjeun.
FAQ
Naha kaméra TDI tiasa beroperasi dina mode scan daérah?
Kaméra TDI bisa nyieun (pisan ipis) gambar 2 diménsi dina mode 'area-scan-kawas', kahontal ngaliwatan trik timing sensor. Ieu tiasa ngabantosan tugas sapertos fokus sareng alignment.
Pikeun ngamimitian 'eksposur area-scan', sénsor mimiti 'dibersihkeun' ku ngamajukeun TDI sahenteuna saloba léngkah sakumaha kaméra boga tahapan, gancang-gancang, teras eureun. Ieu boh kahontal ngaliwatan kontrol software, atawa pemicu hardware, sarta ideally dipigawé dina gelap. Contona, kaméra 256-tahap kedah maca sahenteuna 256 garis, teras eureun. Ieu 256 garis data dipiceun.
Nalika kaméra henteu dipicu atanapi garis dibaca, sénsor kalakuanana sapertos sénsor scan daérah anu ngalaan gambar.
Waktu paparan nu dipikahoyong lajeng kudu kaliwat kalawan kaméra dianggurkeun, saméméh deui advancing kaméra ku sahenteuna jumlah tahap na, maca kaluar unggal garis gambar nu nembé kaala. Sakali deui, idéal fase 'baca kaluar' ieu kedah lumangsung dina gelap.
Téhnik ieu tiasa diulang deui pikeun nyayogikeun 'sawangan langsung' atanapi runtuyan gambar scan daérah kalayan distorsi minimal sareng kabur tina operasi TDI.
Tucsen Photonics Co., Ltd Sadaya hak ditangtayungan. Nalika ngutip, mangga terang sumberna:www.tucsen.com
