25/08/08Дар тасвири саноатӣ ва илмӣ гирифтани объектҳои зудҳаракат дар шароити равшании кам душвории доимиро ба миён меорад. Маҳз дар он ҷо камераҳои ҳамгироии таъхири вақт (TDI) ба кор медароянд. Технологияи TDI ҳамоҳангсозии ҳаракат ва экспозицияҳои сершуморро барои расонидани ҳассосияти истисноӣ ва возеҳи тасвир, махсусан дар муҳити баландсуръат муттаҳид мекунад.
Камераи TDI чист?
Камераи TDI як камераи махсуси скании хатӣ мебошад, ки тасвирҳои объектҳои ҳаракаткунандаро мегирад. Баръакси камераҳои стандартии сканкунии минтақавӣ, ки якбора тамоми чаҳорчӯбро фош мекунанд, камераҳои TDI барқро аз як қатори пикселҳо ба сатри дигар бо ҳамоҳангсозӣ бо ҳаракати объект интиқол медиҳанд. Ҳар як сатри пиксел ҳангоми ҳаракати субъект рӯшноӣ ҷамъ мекунад, вақти экспозицияро самаранок зиёд мекунад ва қувваи сигналро бе ворид кардани норавшании ҳаракат беҳтар мекунад.
Ин ҳамгироии заряд таносуби сигнал ба садоро (SNR) ба таври назаррас афзоиш медиҳад ва камераҳои TDI-ро барои барномаҳои баландсуръат ё нури кам беҳтарин месозад.
Камераи TDI чӣ гуна кор мекунад?
Фаъолияти камераи TDI дар расми 1 тасвир шудааст.
Тасвири 1: Фаъолияти интегратсияи таъхири вақт (TDI) сенсорҳо
ШАРҲ: Камераҳои TDI зарядҳои бадастомадаро дар "марҳилаҳои" сершумор дар ҳамоҳангсозӣ бо объекти тасвирии ҳаракаткунанда интиқол медиҳанд. Ҳар як марҳила имкони иловагии рӯшноиро фароҳам меорад. Тавассути 'T'-и дурахшон, ки дар болои камера ҳаракат мекунад, бо сегменти 5-сутуни 5-марҳилаи сенсори TDI тасвир шудааст. Tucsen Dhyana 9KTDI бо ҳаракати заряди гибридии CCD-сабки, аммо хондани параллелӣ дар услуби CMOS.
Камераҳои TDI ба таври муассир камераҳои скании хатӣ мебошанд, ки бо як фарқияти муҳим: ба ҷои як қатори пикселҳо, ки маълумотро ба даст меоранд, зеро камераҳо дар як мавзӯи тасвир скан карда мешаванд, камераҳои TDI дорои сатрҳои сершумор мебошанд, ки бо номи "марҳилаҳо" маъруфанд, одатан то 256 адад.
Аммо, ин сатрҳо тасвири 2-ченакаро ба монанди камераи сканкунии минтақавӣ ташкил намекунанд. Ба ҷои ин, вақте ки объекти тасвирии сканшуда дар сенсори камера ҳаракат мекунад, фотоэлектронҳои ошкоршуда дар ҳар як пиксел ба қатори навбатӣ бо ҳаракати объекти тасвирӣ ҳамоҳанг мешаванд, бидуни хондан. Пас ҳар як сатри иловагӣ имкони иловагиро барои фош кардани объекти тасвирӣ ба рӯшноӣ фароҳам меорад. Танҳо вақте ки буридаи тасвир ба сатри ниҳоии пикселҳои сенсор мерасад, он сатр пас аз он ба меъмории хониш барои андозагирӣ мегузарад.
Ҳамин тариқ, сарфи назар аз андозагирии сершумор дар марҳилаҳои камера, танҳо як мисоли садои хондани камера ҷорӣ карда мешавад. Камераи 256-марҳилаи TDI намунаро 256 маротиба дарозтар нигоҳ медорад ва аз ин рӯ нисбат ба камераи сканкунии хатти муодил 256 маротиба зиёдтар вақти экспозиция дорад. Вақти эквивалентии экспозитсия бо камераи сканкунии минтақавӣ норавшании шадиди ҳаракатро ба вуҷуд меорад ва тасвирро бефоида мекунад.
TDI кай истифода мешавад?
Камераҳои TDI як ҳалли олӣ барои ҳама гуна барномаҳои тасвирӣ мебошанд, ки дар он объекти тасвирӣ нисбат ба камера дар ҳаракат аст, ба шарте ки ҳаракат дар тамоми намуди камера яксон бошад.
Аз ин рӯ, замимаҳои тасвири TDI, аз як тараф, ҳамаи сканкунии хатҳоро дар бар мегиранд, ки дар он тасвирҳои 2-ченака ташаккул меёбанд, дар ҳоле ки суръати баландтар, ҳассосияти рӯшноии паст, сифати беҳтари тасвир ё ҳар се якбора ба вуҷуд меоянд. Аз тарафи дигар, усулҳои зиёди тасвирӣ мавҷуданд, ки камераҳои скании минтақавиро истифода мебаранд, ки дар он камераҳои TDI истифода мешаванд.
Барои sCMOS TDI-и ҳассосияти баланд, тасвири "плитка ва дӯзандагӣ" дар микроскопияи биологии флуоресцентӣ метавонад бо истифода аз сканкунии бефосилаи саҳна дар ҷои плитка анҷом дода шавад. Ё ҳама TDI метавонанд барои барномаҳои санҷиш мувофиқ бошанд. Барномаи дигари муҳим барои TDI ин цитометрияи ҷараёни тасвирӣ мебошад, ки дар он тасвирҳои флуоресцентии ҳуҷайраҳо ҳангоми гузаштан аз камера ҳангоми аз канали микрофлюидӣ гузаштан ба даст оварда мешаванд.
Тарафҳои мусбат ва манфии sCMOS TDI
Тарафдор
● Ҳангоми сканкунӣ дар мавзӯи тасвирӣ метавонад тасвирҳои 2-ченакаи андозаи худсаронаро бо суръати баланд сабт кунад.
● Марҳилаҳои сершумори TDI, садои паст ва QE баланд метавонанд нисбат ба камераҳои сканкунии хатӣ ба ҳассосияти хеле баландтар оварда расонанд.
● Суръатҳои хеле баланди хонишро метавон ба даст овард, масалан, то 510,000 Гц (хатҳо дар як сония), барои тасвири васеъи 9,072 пиксел.
●Равшанӣ танҳо бояд 1-ченака бошад ва наметавонад майдони ҳамвор ё ислоҳи дигарро дар андозаи дуюм (сканшуда) талаб кунад. Илова бар ин, вақти зиёдтари экспозиция дар муқоиса бо сканкунии хат метавонад аз сабаби манбаҳои нури AC милт-милт "ҳамвор кунад".
● Тасвирҳои ҳаракаткунанда метавонанд бе норавшании ҳаракат ва бо суръат ва ҳассосияти баланд ба даст оварда шаванд.
●Сканкунии минтақаҳои калон метавонад назар ба камераҳои сканкунии минтақавӣ хеле тезтар бошад.
● Бо нармафзори пешрафта ё танзимоти триггерӣ, реҷаи «скан ба минтақа монанд» метавонад шарҳи сканкунии минтақаро барои фокус ва ҳамоҳангсозӣ таъмин намояд.
Манфиатҳо
● Ҳанӯз садои баландтар аз камераҳои анъанавии sCMOS аст, ки ин маънои барномаҳои ултра-рангро дастрас кардан мумкин нест.
● Барои ҳамоҳангсозии ҳаракати объекти тасвирӣ бо сканкунии камера, назорати хеле хуб аз болои суръати ҳаракат ё пешгӯии дақиқи суръат барои фаъолсозии ҳамоҳангсозӣ танзимоти махсусро бо триггери пешрафта талаб мекунад.
● Ҳамчун технологияи нав, дар айни замон якчанд қарорҳо барои татбиқи сахтафзор ва нармафзор вуҷуд доранд.
sCMOS TDI, ки нури кам дорад
Дар ҳоле ки TDI ҳамчун як техникаи тасвирӣ аз тасвири рақамӣ пештар буд ва аз ҷиҳати иҷроиш аз сканҳои хатӣ хеле пештар гузашта буд, танҳо дар чанд соли охир камераҳои TDI ҳассосияти лозимаро барои расидан ба барномаҳои нури кам, ки одатан ҳассосияти дараҷаи илмиро талаб мекунанд, ба даст оварданд.камераҳои sCMOS.
'sCMOS TDI' ҳаракати зарядҳои барҷастаи CCD-ро дар болои сенсор бо хондани услуби sCMOS, бо сенсорҳои рӯшаншудаи қафо мавҷуд аст. Камераҳои қаблии бар CCD асосёфта ё сирф ба CMOS асосёфта* TDI хондани хеле сусттар, шумориши пикселҳои хурдтар, марҳилаҳои камтар ва садои хондан байни 30e- ва >100e- доштанд. Баръакси ин, sCMOS TDI ба монанди TucsenКамераи Dhyana 9KTDI sCMOSсадои хониши 7.2e-ро пешниҳод мекунад, ки дар якҷоягӣ бо самаранокии баландтари квантӣ тавассути равшании қафо, имкон медиҳад, ки TDI дар барномаҳои сатҳи рӯшноӣ ба таври назаррас камтар аз қабл имконпазир бошад.
Дар бисёре аз барномаҳо, вақти тӯлонии таъсир, ки тавассути раванди TDI имконпазир аст, метавонад афзоиши садои хонишро дар муқоиса бо камераҳои баландсифати скании sCMOS бо садои хониш ба 1e- бештар ҷуброн кунад.
Барномаҳои умумии камераҳои TDI
Камераҳои TDI дар бисёр соҳаҳо мавҷуданд, ки дақиқ ва суръат яксон муҳиманд:
● Санҷиши вафли нимноқил
● Санҷиши намоиши панели ҳамвор (FPD).
● Бозрасии веб (коғаз, филм, фолга, нассоҷӣ)
● Сканкунии рентгенӣ дар ташхиси тиббӣ ё скрининги бағоҷ
● Сканкунии слайд ва бисёр чоҳ дар патологияи рақамӣ
● Тасвирҳои гиперспекталӣ дар ташхиси дурдаст ё кишоварзӣ
● Санҷиши PCB ва электроника дар хатҳои SMT
Ин барномаҳо аз контрасти мукаммал, суръат ва возеҳие, ки тасвири TDI дар зери маҳдудиятҳои ҷаҳонии воқеӣ таъмин мекунад, баҳра мебаранд.
Мисол: Сканкунии слайд ва пластинкаи бисёрчоҳ
Тавре ки зикр гардид, як барнома бо ваъдаи назаррас барои камераҳои sCMOS TDI ин дӯзандагӣ замимаҳо, аз ҷумла сканкунии слайд ё таблиғҳои бисёрҷониба мебошад. Сканкунии намунаҳои микроскопияи калони флуоресцентӣ ё майдони равшан бо камераҳои минтақавии 2-ченака ба дӯхтани шабакаи тасвирҳо, ки аз ҳаракатҳои сершумори марҳилаи микроскопи XY ташаккул ёфтаанд, такя мекунад. Ҳар як тасвир марҳиларо талаб мекунад, ки қатъ, ҷойгиршавӣ ва сипас бозоғозӣ дар якҷоягӣ бо ҳар гуна таъхири пардаи парда. Аз тарафи дигар, TDI метавонад тасвирҳоро ҳангоми ҳаракат дар саҳна ба даст орад. Пас аз он тасвир аз шумораи ками "рахҳои" дароз ташкил карда мешавад, ки ҳар яки онҳо тамоми паҳнои намунаро фаро мегиранд. Ин метавонад, вобаста ба шароити тасвирӣ, метавонад ба якбора баланд шудани суръати ба даст овардани маълумот ва интиқоли маълумот дар ҳама замимаҳои дӯзандагӣ оварда расонад.
Суръате, ки дар он марҳила ҳаракат карда метавонад, ба вақти умумии экспозитсияи камераи TDI мутаносибан мутаносиб аст, бинобар ин, вақти кӯтоҳи экспозитсия (1-20 мс) суръати баландтарини тасвирро дар муқоиса бо камераҳои сканкунии минтақавӣ пешкаш мекунад, ки он гоҳ метавонад ба фармоиши бузургӣ ё кам шудани вақти умумии ба даст овардан оварда расонад. Барои вақти зиёдтари экспозиция (масалан > 100 мс), сканкунии минтақа одатан метавонад бартарии вақтро нигоҳ дорад.
Намунаи тасвири микроскопии хеле калон (2 гигапиксел) флуоресцентӣ, ки дар тӯли даҳ сония ташаккул ёфтааст, дар расми 2 нишон дода шудааст. Тасвири муодили бо камераи скании минтақавӣ ташаккулёфтаро метавон интизор шуд, ки то чанд дақиқа тӯл кашад.
Тасвири 2: Тасвири 2 гигапикселӣ дар 10 сония тавассути сканер ва дӯхтани TDI сохта шудааст
ШАРҲ: Тасвири 10х калонкунӣ бо истифода аз Tucsen Dhyana 9kTDI аз нуқтаҳои қалами равшанкунанда, ки бо микроскопияи флуоресцентӣ дида мешавад, гирифта шудааст. Бо истифода аз вақти экспозитсияи 3,6 мс дар 10 сония ба даст оварда шудааст. Андозаҳои тасвир: 30mm x 17mm, 58.000 x 34.160 пиксел.
Синхронизатсияи TDI
Синхронизатсияи камераи TDI бо объекти тасвирӣ (то дар ҳудуди чанд фоиз) муҳим аст - номутобиқатии суръат ба таъсири "норангшавии ҳаракат" оварда мерасонад. Ин ҳамоҳангсозӣ метавонад бо ду роҳ анҷом дода шавад:
Пешгӯӣ: Суръати камера барои мувофиқ кардани суръати ҳаракат дар асоси дониши суръати ҳаракати намуна, оптика (калонкунӣ) ва андозаи пиксели камера муқаррар карда шудааст. Ё озмоиш ва хатогӣ.
Барангезанда: Бисёре аз марҳилаҳои микроскоп, гантҳо ва таҷҳизоти дигар барои ҳаракат додани объектҳои тасвирӣ метавонанд рамзгузорҳоро дар бар гиранд, ки набзи триггерро ба камера барои масофаи муайяни ҳаракат мефиристанд. Ин имкон медиҳад, ки саҳна/гантри ва камера новобаста аз суръати ҳаракат ҳамоҳанг бошанд.
Камераҳои TDI против Скани хатӣ ва камераҳои скании минтақавӣ
Ин аст, ки чӣ гуна TDI бо дигар технологияҳои маъмули тасвирӣ муқоиса мекунад:
| Хусусият | Камераи TDI | Камераи сканкунии хат | Камераи сканкунии минтақа |
| Ҳассосият | Хеле баланд | Миёна | Кам ба миёна |
| Сифати тасвир (ҳаракат) | Аъло | Хуб | Бо суръати баланд норавшан |
| Талаботи равшанӣ | Кам | Миёна | Баланд |
| Мутобиқати ҳаракат | Аъло (агар ҳамоҳанг карда шавад) | Хуб | Бечора |
| Беҳтарин Барои | Суръати баланд, нури паст | Объектҳои зудҳаракаткунанда | Саҳнаҳои статикӣ ё суст |
TDI интихоби равшан аст, вақте ки саҳна зуд ҳаракат мекунад ва сатҳи рӯшноӣ маҳдуд аст. Сканкунии хати як зина дар ҳассосият аст, дар ҳоле ки сканкунии минтақа барои танзимоти оддӣ ё статсионарӣ беҳтар аст.
Интихоби дурусти камераи TDI
Ҳангоми интихоби камераи TDI, чизҳои зеринро ба назар гиред:
● Шумораи марҳилаҳои TDI: Марҳилаҳои бештар SNR-ро зиёд мекунанд, аммо хароҷот ва мураккабиро низ зиёд мекунанд.
● Навъи сенсор: sCMOS барои суръат ва садои пасти худ бартарӣ дорад; CCD метавонад барои баъзе системаҳои кӯҳна мувофиқ бошад.
● Интерфейс: мутобиқатро бо системаи худ таъмин кунед — Camera Link, CoaXPress ва 10GigE имконоти маъмуланд, 100G CoF ва 40G CoF ҳамчун тамоюлҳои нав пайдо шуданд.
● Вокуниши спектралӣ: Дар асоси эҳтиёҷоти барнома байни монохромӣ, ранг ё наздик-инфрасурх (NIR) интихоб кунед.
● Имконоти ҳамоҳангсозӣ: Хусусиятҳоеро ба мисли вуруди рамзгузор ё дастгирии триггери беруна барои ҳамоҳангсозии беҳтари ҳаракат ҷустуҷӯ кунед.
Агар аризаи шумо намунаҳои нозуки биологӣ, санҷиши баландсуръат ё муҳитҳои нури кам дошта бошад, эҳтимол дорад sCMOS TDI мувофиқ бошад.
Хулоса
Камераҳои TDI як таҳаввулоти пурқувват дар технологияи тасвириро нишон медиҳанд, хусусан вақте ки дар сенсорҳои sCMOS сохта шудаанд. Бо омезиши синхронизатсияи ҳаракат бо ҳамгироии бисёрсатрӣ, онҳо ҳассосият ва возеҳии беҳамторо барои саҳнаҳои динамикӣ ва равшании кам пешниҳод мекунанд.
Новобаста аз он ки шумо вафлиҳоро тафтиш мекунед, слайдҳоро скан мекунед ё санҷишҳои баландсуръатро анҷом медиҳед, фаҳмидани он ки чӣ тавр TDI кор мекунад, метавонад ба шумо дар интихоби беҳтарин ҳалли байникамераҳои илмӣбарои мушкилоти тасвирии шумо.
Саволҳои зиёд такрормешуда
Оё камераҳои TDI метавонанд дар реҷаи сканкунии минтақа кор кунанд?
Камераҳои TDI метавонанд тасвирҳои 2-ченакаро (хеле борик) дар реҷаи "скан ба минтақа" эҷод кунанд, ки тавассути ҳиллаи вақти сенсор ба даст оварда мешаванд. Ин метавонад барои вазифаҳо ба монанди тамаркуз ва ҳамоҳангсозӣ муфид бошад.
Барои оғоз кардани "экспозицияи скании минтақа", сенсор аввал бо пешбурди TDI ҳадди аққал ҳамон қадар қадамҳое, ки камера марҳила дорад, ҳарчи зудтар ва сипас қатъ карда мешавад. Ин ё тавассути назорати нармафзор ё ангезаи сахтафзор ба даст оварда мешавад ва ба таври идеалӣ дар торикӣ иҷро карда мешавад. Масалан, камераи 256-марҳила бояд ҳадди аққал 256 сатрро хонд ва сипас қатъ шавад. Ин 256 сатри маълумот партофта мешавад.
Ҳангоме ки камера ба кор андохта намешавад ё хатҳо хонда намешавад, сенсор мисли сенсори скании минтақавӣ рафтор мекунад, ки тасвирро фош мекунад.
Пас аз он, вақти экспозицияи дилхоҳ бояд ҳангоми бекор кардани камера, пеш аз он, ки камераро ҳадди аққал бо шумораи марҳилаҳои он пеш барад, ҳар як сатри тасвири нав гирифташударо хонед. Бори дигар, идеалӣ ин марҳилаи "хондан" бояд дар торикӣ рух диҳад.
Ин усулро метавон такрор кард, то "намоиши зинда" ё пайдарпаии тасвирҳои скании минтақавӣ бо ҳадди ақали таҳриф ва норавшанӣ аз амалиёти TDI таъмин карда шавад.
Tucsen Photonics Co., Ltd. Ҳама ҳуқуқҳо ҳифз шудаанд. Ҳангоми истинод, лутфан манбаъро тасдиқ кунед:www.tucsen.com
