25/08/08Katika taswira ya viwanda na kisayansi, kunasa vitu vinavyosonga haraka chini ya hali ya mwanga wa chini hutoa changamoto ya mara kwa mara. Hapo ndipo kamera za Muunganisho wa Kuchelewa kwa Wakati (TDI) huingia. Teknolojia ya TDI inachanganya ulandanishi wa mwendo na ufichuzi mwingi ili kutoa unyeti wa kipekee na uwazi wa picha, hasa katika mazingira ya kasi ya juu.
Kamera ya TDI ni nini?
Kamera ya TDI ni kamera maalum ya kuchanganua laini inayonasa picha za vitu vinavyosogea. Tofauti na kamera za kawaida za kuchanganua eneo ambazo hufichua fremu nzima kwa wakati mmoja, kamera za TDI huhamisha chaji kutoka safu mlalo moja ya saizi hadi nyingine kwa kusawazisha na mwendo wa kitu. Kila safu mlalo ya pikseli hukusanya mwanga kadiri mada inavyosogea, hivyo basi kuongeza muda wa kukaribia aliyeambukizwa na kuimarisha nguvu ya mawimbi bila kuanzisha ukungu wa mwendo.
Uunganisho huu wa chaji huongeza kwa kiasi kikubwa uwiano wa mawimbi kwa kelele (SNR), na kufanya kamera za TDI kuwa bora kwa programu za kasi ya juu au za mwanga wa chini.
Je, Kamera ya TDI Inafanyaje Kazi?
Uendeshaji wa kamera ya TDI umeonyeshwa kwenye Mchoro 1.
Kielelezo cha 1: Uendeshaji wa Sensorer za Kuunganisha Kuchelewa kwa Wakati (TDI).
KUMBUKA: Kamera za TDI husogeza malipo yaliyopatikana katika 'hatua' nyingi katika ulandanishi na mada inayosonga ya picha. Kila hatua hutoa nafasi ya ziada ya kuonyeshwa mwanga. Imeonyeshwa kupitia 'T' angavu inayosogea kwenye kamera, ikiwa na safu wima 5 kwa hatua 5 ya kihisi cha TDI. Tucsen Dhyana 9KTDI yenye mwendo wa malipo wa mseto wa CCD lakini usomaji sambamba wa mtindo wa CMOS.
Kamera za TDI ni kamera za kuchanganua kwa mstari, zikiwa na tofauti moja muhimu: badala ya safu mlalo moja ya pikseli kupata data kama kamera zinavyochanganuliwa kwenye mada ya picha, kamera za TDI zina safu mlalo nyingi, zinazojulikana kama 'hatua', hadi kawaida 256.
Hata hivyo, safu mlalo hizi hazitengenezi picha ya pande-2 kama kamera ya eneo-changanuzi. Badala yake, mada ya picha iliyochanganuliwa inaposogezwa kwenye kihisi cha kamera, elektroni zilizogunduliwa ndani ya kila pikseli huchanganyika hadi safu mlalo inayofuata ili kusawazisha na kusogea kwa mada ya picha, bila bado kusomwa. Kila safu mlalo ya ziada basi hutoa fursa ya ziada ya kufichua somo la upigaji picha kwenye mwanga. Mara tu kipande cha picha kinapofika safu mlalo ya mwisho ya pikseli za kihisi ndipo safu mlalo hiyo kisha kupitishwa kwenye usanifu wa usomaji kwa kipimo.
Kwa hivyo, licha ya vipimo vingi kufanyika katika hatua zote za kamera, ni tukio moja tu la kelele ya usomaji wa kamera huletwa. Kamera ya TDI ya hatua 256 huweka sampuli katika mwonekano mara 256 kwa muda mrefu, na kwa hivyo ina muda wa kufichua mara 256 zaidi ya kamera sawa ya kuchanganua laini. Muda sawa wa kukaribia aliye na kamera ya kuchanganua eneo unaweza kutoa ukungu wa mwendo uliokithiri, na kuifanya picha kutokuwa na maana.
Je, TDI Inaweza Kutumika Wakati Gani?
Kamera za TDI ni suluhisho bora kwa programu yoyote ya upigaji picha ambapo mada ya upigaji picha iko katika mwendo kulingana na kamera, ili mradi kuwa mwendo ni sawa kwenye mwonekano wa kamera.
Kwa hivyo, matumizi ya picha ya TDI yanajumuisha, kwa upande mmoja, yale yote ya kuchanganua laini ambapo picha zenye mwelekeo-2 huundwa, huku zikileta kasi kubwa zaidi, kuboreshwa kwa unyeti wa mwanga wa chini, ubora bora wa picha, au zote tatu kwa wakati mmoja. Kwa upande mwingine, kuna mbinu nyingi za kupiga picha zinazotumia kamera za eneo-scan ambapo kamera za TDI zinaweza kutumika.
Kwa sCMOS TDI ya unyeti wa hali ya juu, taswira ya 'tile na mshono' katika hadubini ya kibaiolojia ya umeme inaweza kufanywa kwa uchanganuzi wa mfululizo wa hatua badala ya kuweka tiles. Au TDI zote zinaweza kufaa kwa maombi ya ukaguzi. Utumizi mwingine muhimu kwa TDI ni taswira ya cytometry ya mtiririko, ambapo picha za umeme za seli hupatikana zinapopitisha kamera wakati inapita kupitia chaneli ya microfluidic.
Faida na Hasara za sCMOS TDI
Faida
● Inaweza kupiga picha za 2-dimensional za ukubwa kiholela kwa kasi ya juu inapochanganua mada ya upigaji picha.
● Hatua nyingi za TDI, kelele ya chini na QE ya juu zinaweza kusababisha usikivu wa juu zaidi kuliko kamera za kuchanganua laini.
● Kasi ya juu sana ya kusoma inaweza kupatikana, kwa mfano, hadi 510,000Hz (mistari kwa sekunde), kwa picha ya upana wa pikseli 9,072.
●Mwangaza unahitaji kuwa wa 1-dimensional tu na hauwezi kuhitaji uga-bapa au masahihisho mengine katika kipimo cha pili (kilichochanganuliwa). Zaidi ya hayo, muda mrefu wa kukaribia aliyeambukizwa ukilinganishwa na utambazaji laini unaweza 'kulainisha' kufifia kutokana na vyanzo vya mwanga vya AC.
● Picha zinazosonga zinaweza kupatikana bila ukungu wa mwendo na kwa kasi ya juu na usikivu.
●Kuchanganua maeneo makubwa kunaweza kuwa haraka sana kuliko kamera za uchunguzi wa eneo.
● Kwa programu ya hali ya juu au kuanzisha usanidi, hali ya 'scan-like' inaweza kutoa muhtasari wa uchunguzi wa eneo kwa umakini na upatanishi.
Hasara
● Kelele nyingi zaidi kuliko kamera za kawaida za sCMOS, kumaanisha kuwa programu zenye mwanga wa chini kabisa hazipatikani.
● Huhitaji usanidi wa kitaalam wenye vichochezi vya hali ya juu ili kusawazisha usogeo wa mada ya kupiga picha na utambazaji wa kamera, udhibiti mzuri sana wa kasi ya mwendo, au utabiri sahihi wa kasi ili kuwezesha usawazishaji.
● Kama teknolojia mpya, suluhu chache zipo kwa sasa za utekelezaji wa maunzi na programu.
sCMOS TDI yenye uwezo mdogo wa mwanga
Ingawa TDI kama mbinu ya upigaji picha hutangulia upigaji picha wa kidijitali, na kwa muda mrefu uliopita ilipita utambazaji wa laini katika utendakazi, ni katika miaka michache tu iliyopita ambapo kamera za TDI zilipata usikivu unaohitajika kufikia programu za mwanga wa chini ambazo kwa kawaida zingehitaji unyeti wa kiwango cha kisayansi.Kamera za sCMOS.
'sCMOS TDI' inachanganya mwendo wa chaji wa mtindo wa CCD kwenye kihisia chochote na usomaji wa mtindo wa sCMOS, na vitambuzi vinavyomulika nyuma vinapatikana. Kamera za TDI za awali zenye msingi wa CCD au kulingana na CMOS* pekee zilikuwa na usomaji wa polepole sana, hesabu ndogo za pikseli, hatua chache, na kelele zilizosomwa kati ya 30e- na >100e-. Kinyume chake, sCMOS TDI kama vile TucsenKamera ya Dhyana 9KTDI sCMOSinatoa kelele ya kusoma ya 7.2e-, pamoja na ufanisi wa juu wa quantum kupitia mwangaza wa nyuma, kuwezesha matumizi ya TDI katika matumizi ya kiwango cha chini cha mwanga kuliko ilivyowezekana hapo awali.
Katika programu nyingi, muda mrefu wa kukaribia aliyeambukizwa unaowezeshwa na mchakato wa TDI unaweza zaidi ya kufidia ongezeko la kelele ya kusoma ikilinganishwa na kamera za hali ya juu za sCMOS za uchunguzi wa eneo zilizo na kelele ya kusoma karibu na 1e-.
Matumizi ya Kawaida ya Kamera za TDI
Kamera za TDI zinapatikana katika tasnia nyingi ambapo usahihi na kasi ni muhimu kwa usawa:
● Ukaguzi wa kaki ya semicondukta
● Jaribio la onyesho la gorofa (FPD).
● Ukaguzi wa wavuti (karatasi, filamu, karatasi, nguo)
● Kuchanganua eksirei katika uchunguzi wa kimatibabu au uchunguzi wa mizigo
● Slaidi na uchanganuzi wa sahani wa visima vingi katika ugonjwa wa kidijitali
● Kupiga picha kwa macho katika hisi za mbali au kilimo
● Ukaguzi wa PCB na vifaa vya kielektroniki katika njia za SMT
Programu hizi hunufaika kutokana na utofautishaji ulioimarishwa, kasi na uwazi ambao taswira ya TDI hutoa chini ya vikwazo vya ulimwengu halisi.
Mfano: Slaidi na Uchanganuzi wa Sahani za Vizuri vingi
Kama ilivyotajwa, programu moja iliyo na ahadi kubwa kwa kamera za sCMOS TDI ni kuunganisha programu, ikijumuisha utambazaji wa slaidi au visima vingi. Kuchanganua sampuli kubwa za fluorescent au uwanda wa mwangaza wa hadubini kwa kamera za eneo la 2-dimensional hutegemea kuunganisha gridi ya picha zinazoundwa kutokana na miondoko mingi ya hatua ya darubini ya XY. Kila picha inahitaji hatua kusimama, kutulia, na kisha kuanzisha upya, pamoja na ucheleweshaji wowote wa shutter ya kusongesha. TDI, kwa upande mwingine, inaweza kupata picha wakati jukwaa linaendelea. Kisha picha huundwa kutoka kwa idadi ndogo ya 'vipande' virefu, kila moja ikifunika upana mzima wa sampuli. Hii inaweza kusababisha kasi ya juu zaidi ya upataji na upitishaji wa data katika programu zote za kuunganisha, kulingana na hali ya upigaji picha.
Kasi ambayo hatua inaweza kusogea inawiana kinyume na jumla ya muda wa kukaribia aliye na kamera ya TDI, kwa hivyo muda mfupi wa kufichua (mstari 1-20) hutoa uboreshaji mkubwa zaidi katika kasi ya kupiga picha ikilinganishwa na kamera za eneo la scan, ambayo inaweza kusababisha mpangilio wa ukubwa au kupunguzwa zaidi kwa muda wa usakinishaji wa jumla. Kwa muda mrefu zaidi wa kukaribia aliyeambukizwa (km > 100ms), utambazaji wa eneo unaweza kuhifadhi faida ya muda.
Mfano wa picha kubwa sana (2 Gigapixel) ya hadubini ya umeme inayoundwa kwa sekunde kumi tu imeonyeshwa kwenye Mchoro 2. Picha sawa iliyoundwa na kamera ya kuchanganua eneo inaweza kutarajiwa kuchukua hadi dakika kadhaa.
Kielelezo 2: Picha 2 ya Gigapixel iliyoundwa kwa sekunde 10 kupitia kuchanganua na kushona kwa TDI
KUMBUKA: Picha ya ukuzaji mara 10 ilipatikana kwa kutumia Tucsen Dhyana 9kTDI ya nukta za kalamu za kiangazi zinazotazamwa kwa hadubini ya fluorescence. Imepatikana katika sekunde 10 kwa kutumia muda wa kukaribia aliye 3.6 ms. Vipimo vya picha: 30mm x 17mm, pikseli 58,000 x 34,160.
Inasawazisha TDI
Usawazishaji wa kamera ya TDI na somo la upigaji picha (hadi ndani ya asilimia chache) ni muhimu - kutolingana kwa kasi kutasababisha athari ya 'ukungu wa mwendo'. Usawazishaji huu unaweza kufanywa kwa njia mbili:
Utabiri: Kasi ya kamera imewekwa ili kuendana na kasi ya mwendo kulingana na ujuzi wa kasi ya sampuli ya mwendo, macho (ukuzaji), na saizi ya pikseli ya kamera. Au jaribio na makosa.
Imeanzishwa: Hatua nyingi za hadubini, gantries na vifaa vingine vya kusogeza mada za upigaji picha vinaweza kujumuisha visimbaji ambavyo hutuma mpigo wa kichochezi kwenye kamera kwa umbali fulani wa kusogezwa. Hii inaruhusu jukwaa/gantry na kamera kubaki katika usawazishaji bila kujali kasi ya harakati.
Kamera za TDI dhidi ya Uchanganuzi wa Line na Kamera za Kuchanganua Maeneo
Hivi ndivyo TDI inalinganisha na teknolojia zingine maarufu za upigaji picha:
| Kipengele | Kamera ya TDI | Kamera ya Kuchanganua kwa mstari | Kamera ya Scan ya eneo |
| Unyeti | Juu Sana | Kati | Chini hadi Kati |
| Ubora wa Picha (mwendo) | Bora kabisa | Nzuri | Imetiwa ukungu kwa kasi ya juu |
| Mahitaji ya taa | Chini | Kati | Juu |
| Utangamano wa Mwendo | Bora (ikiwa imesawazishwa) | Nzuri | Maskini |
| Bora Kwa | Kasi ya juu, mwanga mdogo | Vitu vya kusonga haraka | Matukio tuli au polepole |
TDI ndio chaguo dhahiri wakati tukio linaposonga haraka na viwango vya mwanga ni vichache. Uchanganuzi wa laini ni hatua ya chini katika unyeti, ilhali uchanganuzi wa eneo ni bora kwa usanidi rahisi au wa kusimama.
Kuchagua Kamera ya TDI ya Kulia
Wakati wa kuchagua kamera ya TDI, zingatia yafuatayo:
● Idadi ya hatua za TDI: Hatua zaidi huongeza SNR, lakini pia gharama na utata.
● Aina ya kitambuzi: sCMOS inapendekezwa kwa kasi yake na kelele ya chini; CCD inaweza bado kufaa kwa baadhi ya mifumo ya urithi.
● Kiolesura: Hakikisha kwamba kuna upatanifu na mfumo wako—Camera Link, CoaXPress, na 10GigE ni chaguo za kawaida, 100G CoF na 40G CoF zimeibuka kama mitindo mipya.
● Mwitikio wa kiakili: Chagua kati ya monochrome, rangi, au karibu na infrared (NIR) kulingana na mahitaji ya programu.
● Chaguo za ulandanishi: Tafuta vipengele kama vile ingizo la programu ya kusimba au usaidizi wa vichochezi vya nje kwa upangaji bora wa mwendo.
Ikiwa programu yako inahusisha sampuli maridadi za kibayolojia, ukaguzi wa kasi ya juu au mazingira yenye mwanga mdogo, sCMOS TDI inaweza kuwa inafaa.
Hitimisho
Kamera za TDI zinawakilisha mageuzi yenye nguvu katika teknolojia ya kupiga picha, hasa inapojengwa kwenye vihisi vya sCMOS. Kwa kuchanganya ulandanishi wa mwendo na ujumuishaji wa mistari mingi, hutoa unyeti usio na kifani na uwazi kwa matukio yanayobadilika na yenye mwanga mdogo.
Iwe unakagua kaki, slaidi za kuchanganua, au unafanya ukaguzi wa kasi ya juu, kuelewa jinsi TDI inavyofanya kazi kunaweza kukusaidia kuchagua suluhisho bora kati yakamera za kisayansikwa changamoto zako za upigaji picha.
Maswali Yanayoulizwa Mara kwa Mara
Je, kamera za TDI zinaweza kufanya kazi katika hali ya kuchanganua eneo?
Kamera za TDI zinaweza kuunda (nyembamba sana) picha zenye sura 2 katika modi ya 'eneo-scan-like', inayopatikana kupitia hila ya muda wa vitambuzi. Hii inaweza kusaidia kwa kazi kama vile kulenga na kupanga.
Ili kuanza 'mfiduo wa uchunguzi wa eneo', kitambuzi kwanza 'hufutwa' kwa kuendeleza TDI angalau hatua nyingi kadiri kamera ilivyo na hatua, haraka iwezekanavyo, kisha kusimama. Hii inafanikiwa kupitia udhibiti wa programu, au uanzishaji wa maunzi, na inafanywa vyema gizani. Kwa mfano, kamera ya hatua 256 inapaswa kusoma angalau mistari 256, kisha ikome. Hii mistari 256 ya data hutupwa.
Ingawa kamera haianzishwi au mistari isomwe, kitambuzi hufanya kazi kama kitambuzi cha eneo kinachofichua picha.
Muda wa kufichua unaohitajika unapaswa kupita na kamera bila kufanya kitu, kabla ya kuendeleza tena kamera kwa angalau idadi ya hatua, kusoma kila mstari wa picha iliyopatikana hivi karibuni. Kwa mara nyingine tena, kwa hakika awamu hii ya 'kusoma nje' inapaswa kutokea gizani.
Mbinu hii inaweza kurudiwa ili kutoa 'onyesho la kuchungulia moja kwa moja' au mlolongo wa picha za eneo-scan na upotoshaji mdogo na ukungu kutoka kwa operesheni ya TDI.
Tucsen Photonics Co., Ltd. Haki zote zimehifadhiwa. Unapotaja, tafadhali tambua chanzo:www.tucsen.com
