23/10/10ٹائم ڈیلے اینڈ انٹیگریشن (TDI) تصویر کی گرفت کا ایک طریقہ ہے جو لائن سکیننگ کے اصول پر بنایا گیا ہے، جہاں ایک جہتی امیجز کی ایک سیریز کیپچر کی جاتی ہے تاکہ سیمپل موشن اور امیج سلائس کیپچر کو ٹرگر کر کے ٹائمنگ دے کر ایک تصویر تیار کی جا سکے۔ اگرچہ یہ ٹکنالوجی کئی دہائیوں سے چلی آرہی ہے، لیکن یہ عام طور پر کم حساسیت والے ایپلی کیشنز، جیسے ویب انسپیکشن سے وابستہ ہے۔
کیمروں کی ایک نئی نسل نے sCMOS کی حساسیت کو TDI کی رفتار کے ساتھ جوڑ دیا ہے تاکہ ایریا اسکین کے مساوی معیار کی امیج کیپچر کی پیشکش کی جا سکے لیکن اس کی شدت کے فوری تھرو پٹ کے آرڈرز کی صلاحیت کے ساتھ۔ یہ خاص طور پر ان حالات میں واضح ہوتا ہے جہاں کم روشنی والے حالات میں بڑے نمونوں کی امیجنگ کی ضرورت ہوتی ہے۔ اس تکنیکی نوٹ میں، ہم اس بات کا خاکہ پیش کرتے ہیں کہ TDI اسکیننگ کس طرح کام کرتی ہے، اور تصویر کھینچنے کے وقت کا موازنہ بڑے ایریا اسکیننگ تکنیک، ٹائل اور سلائی امیجنگ سے کرتے ہیں۔
لائن اسکیننگ سے TDI تک
لائن اسکین امیجنگ ایک امیجنگ تکنیک ہے جو پکسلز کی ایک لائن کا استعمال کرتی ہے (جسے کالم، یا اسٹیج کہا جاتا ہے) تصویر کا ایک ٹکڑا لینے کے لیے جب نمونہ حرکت میں ہوتا ہے۔ الیکٹریکل ٹرگرنگ میکانزم کا استعمال کرتے ہوئے، ایک تصویر کا ایک 'ٹکڑا' لیا جاتا ہے جب نمونہ سینسر سے گزرتا ہے۔ نمونے کی حرکت کے ساتھ قدم میں تصویر کیپچر کرنے کے لیے کیمرہ ٹرگر ریٹ کو اسکیل کرکے اور ان تصاویر کو کیپچر کرنے کے لیے ایک فریم گرابر کا استعمال کرتے ہوئے، تصویر کو دوبارہ تشکیل دینے کے لیے انہیں ایک ساتھ ٹانکا جا سکتا ہے۔
TDI امیجنگ نمونے کی تصویر کیپچر کے اس اصول پر بنتی ہے، تاہم، فوٹو الیکٹران کی تعداد کو بڑھانے کے لیے متعدد مراحل کا استعمال کرتا ہے۔ جیسا کہ نمونہ ہر مرحلے سے گزرتا ہے، مزید معلومات اکٹھی کی جاتی ہیں اور موجودہ فوٹو الیکٹرانوں میں شامل کی جاتی ہیں جو پہلے مراحل کے ذریعے حاصل کی جاتی ہیں اور سی سی ڈی ڈیوائسز کی طرح کے عمل میں بدل جاتی ہیں۔ جیسا کہ نمونہ آخری مرحلے سے گزرتا ہے، جمع کیے گئے فوٹو الیکٹرانز کو ریڈ آؤٹ پر بھیج دیا جاتا ہے، اور پوری رینج میں مربوط سگنل کو امیج سلائس بنانے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔ شکل 1 میں، پانچ TDI کالموں (مرحلوں) کے ساتھ ایک ڈیوائس پر تصویر کی گرفت دکھائی گئی ہے۔
شکل 1: TDI ٹیکنالوجی کا استعمال کرتے ہوئے تصویر کیپچر کی ایک متحرک مثال۔ ایک نمونہ (بلیو ٹی) کو TDI امیج کیپچر ڈیوائس (5 پکسلز کا کالم، 5 TDI مراحل) پر منتقل کیا جاتا ہے، اور فوٹو الیکٹران ہر مرحلے میں پکڑے جاتے ہیں اور سگنل کی سطح میں شامل کیے جاتے ہیں۔ ایک ریڈ آؤٹ اسے ڈیجیٹل امیج میں بدل دیتا ہے۔
1a: تصویر (ایک نیلے رنگ کی T) کو اسٹیج پر متعارف کرایا گیا ہے۔ T حرکت میں ہے جیسا کہ ڈیوائس پر دکھایا گیا ہے۔
1b: جیسے ہی T پہلے مرحلے سے گزرتا ہے، TDI کیمرہ فوٹو الیکٹرانز کو قبول کرنے کے لیے متحرک ہو جاتا ہے جو کہ TDI سینسر پر پہلے مرحلے پر آتے ہی پکسلز کے ذریعے پکڑے جاتے ہیں۔ ہر کالم میں پکسلز کی ایک سیریز ہوتی ہے جو فوٹو الیکٹران کو انفرادی طور پر پکڑتی ہے۔
1c: یہ پکڑے گئے فوٹو الیکٹران دوسرے مرحلے میں شفل ہوتے ہیں، جہاں ہر کالم اپنے سگنل کی سطح کو اگلے مرحلے تک پہنچاتا ہے۔
1d: نمونے کی نقل و حرکت کے ساتھ ساتھ ایک پکسل کے فاصلے پر، فوٹو الیکٹران کا دوسرا سیٹ اسٹیج ٹو پر پکڑا جاتا ہے، اور سگنل کو بڑھاتے ہوئے، پہلے پکڑے گئے لوگوں میں شامل کیا جاتا ہے۔ مرحلہ 1 میں، فوٹو الیکٹران کا ایک نیا سیٹ پکڑا جاتا ہے، جو تصویر کی گرفت کے اگلے ٹکڑے کے مطابق ہوتا ہے۔
1e: اسٹیج 1d میں بیان کردہ تصویر کی گرفت کے عمل کو دہرایا جاتا ہے جب تصویر سینسر سے گزرتی ہے۔ یہ مراحل سے فوٹو الیکٹران سے سگنل بناتا ہے۔ سگنل کو ریڈ آؤٹ میں منتقل کیا جاتا ہے، جو فوٹو الیکٹران سگنل کو ڈیجیٹل ریڈ آؤٹ میں تبدیل کرتا ہے۔
1f: ڈیجیٹل ریڈ آؤٹ کالم کے حساب سے تصویری کالم کے طور پر ظاہر ہوتا ہے۔ یہ تصویر کی ڈیجیٹل تعمیر نو کی اجازت دیتا ہے۔
چونکہ ٹی ڈی آئی ڈیوائس بیک وقت فوٹو الیکٹرانز کو ایک اسٹیج سے دوسرے اسٹیج تک منتقل کرنے اور پہلے اسٹیج سے نئے فوٹو الیکٹران کیپچر کرنے کی صلاحیت رکھتی ہے جب کہ نمونہ حرکت میں ہے، اس لیے تصویر کھینچی گئی قطاروں کی تعداد میں مؤثر طریقے سے لامحدود ہوسکتی ہے۔ ٹرگر کی شرحیں، جو اس بات کا تعین کرتی ہیں کہ کتنی بار امیج کیپچر ہوتا ہے (fig 1a)، سینکڑوں کلو ہرٹز کے آرڈر پر ہو سکتا ہے۔
شکل 2 کی مثال میں، 5 µm پکسل TDI کیمرے کا استعمال کرتے ہوئے 29 x 17 ملی میٹر مائکروسکوپ سلائیڈ 10.1 سیکنڈ میں کیپچر کی گئی۔ یہاں تک کہ اہم زوم سطحوں پر، دھندلا پن کی سطح کم سے کم ہے۔ یہ اس ٹیکنالوجی کی پچھلی نسلوں پر ایک بہت بڑی ترقی کی نمائندگی کرتا ہے۔
مزید تفصیل کے لیے، جدول 1 10، 20، اور 40 x زوم پر عام نمونے کے سائز کی ایک سیریز کے لیے نمائندہ امیجنگ کا وقت دکھاتا ہے۔
شکل 2: فلوروسینٹ نمونے کی تصویر جسے Tucsen 9kTDI کا استعمال کرتے ہوئے لیا گیا ہے۔ ایکسپوزر 10 ایم ایس، کیپچر ٹائم 10.1 سیکنڈ۔
جدول 1: Zaber MVR سیریز کے موٹرائزڈ اسٹیج پر 1 اور 10 ایم ایس ایکسپوزر ٹائم کے لیے 10، 20، اور 40 x پر Tucsen 9kTDI کیمرے کا استعمال کرتے ہوئے مختلف نمونے کے سائز (سیکنڈ) کے کیپچر ٹائم کا میٹرکس۔
ایریا اسکین امیجنگ
ایس سی ایم او ایس کیمروں میں ایریا اسکین امیجنگ میں پکسلز کی 2 جہتی سرنی کا استعمال کرتے ہوئے بیک وقت پوری تصویر کو کیپچر کرنا شامل ہے۔ ہر پکسل روشنی کو پکڑتا ہے، اسے فوری پروسیسنگ کے لیے برقی سگنلز میں تبدیل کرتا ہے اور ہائی ریزولوشن اور رفتار کے ساتھ ایک مکمل تصویر بناتا ہے۔ کسی تصویر کا سائز جسے ایک ہی نمائش میں لیا جا سکتا ہے، پکسل سائز، میگنیفیکیشن، اور ایک صف میں پکسلز کی تعداد، فی (1)
معیاری صف کے لیے، فیلڈ آف ویو دیا جاتا ہے بذریعہ (2)
ایسی صورتوں میں جہاں ایک نمونہ کیمرے کے منظر کے میدان کے لیے بہت بڑا ہے، تصویر کو منظر کے میدان کے سائز کی تصاویر کے گرڈ میں الگ کر کے ایک تصویر بنائی جا سکتی ہے۔ ان تصاویر کی کیپچر ایک پیٹرن کی پیروی کرتا ہے، جہاں اسٹیج گرڈ پر ایک پوزیشن پر چلا جائے گا، اسٹیج ٹھیک ہوجائے گا، اور پھر تصویر کیپچر ہوجائے گی۔ رولنگ شٹر کیمروں میں، شٹر گھومنے کے دوران انتظار کا ایک اضافی وقت ہوتا ہے۔ ان تصاویر کو کیمرے کی پوزیشن کو حرکت دے کر اور ایک ساتھ سلائی کر کے لیا جا سکتا ہے۔ شکل 3 فلوروسینس مائیکروسکوپی کے تحت انسانی خلیے کی ایک بڑی تصویر دکھاتی ہے جو 16 چھوٹی تصاویر کو ایک ساتھ سلائی کر کے بنائی گئی ہے۔
شکل 3: ٹائل اور سلائی امیجنگ کا استعمال کرتے ہوئے ایریا اسکین کیمرے کے ذریعے انسانی سیل کی ایک سلائیڈ پکڑی جا رہی ہے۔
عام طور پر، زیادہ تفصیل کو حل کرنے کے لیے مزید تصاویر بنانے اور اس طرح ایک ساتھ سلائی کرنے کی ضرورت ہوگی۔ اس کا ایک حل ملازمت دینا ہے۔بڑے فارمیٹ کیمرہ اسکیننگ، جس میں اعلی پکسل کی گنتی کے ساتھ بڑے سینسر ہوتے ہیں، خصوصی آپٹکس کے ساتھ مل کر، زیادہ سے زیادہ تفصیل کو پکڑنے کی اجازت دیتے ہیں۔
TDI اور ایریا سکیننگ کے درمیان موازنہ (ٹائل اور سلائی)
نمونوں کی بڑے رقبے کی اسکیننگ کے لیے، ٹائل اور سلائی اور TDI اسکیننگ دونوں ہی مناسب حل ہیں، تاہم بہترین طریقہ کا انتخاب کرکے، نمونے کو اسکین کرنے کے لیے درکار وقت کو نمایاں طور پر کم کرنا ممکن ہے۔ اس وقت کی بچت TDI اسکیننگ کی صلاحیت سے پیدا ہوتی ہے جس سے چلتے ہوئے نمونے کو حاصل کیا جا سکتا ہے۔ ٹائل اور سلائی امیجنگ سے وابستہ اسٹیج سیٹلنگ اور رولنگ شٹر ٹائمنگ سے وابستہ تاخیر کو دور کرنا۔
شکل 4 ٹائل اور سلائی (بائیں) اور TDI (دائیں) اسکیننگ دونوں میں انسانی خلیے کی تصویر لینے کے لیے درکار اسٹاپس (سبز) اور حرکات (سیاہ لکیروں) کا موازنہ کرتی ہے۔ TDI امیجنگ میں تصویر کو روکنے اور دوبارہ ترتیب دینے کی ضرورت کو دور کر کے، امیجنگ کے وقت کو نمایاں طور پر کم کرنا ممکن ہے، نمائش کا وقت کم <100 ms فراہم کرنا۔
جدول 2 9k TDI اور معیاری sCMOS کیمرے کے درمیان سکیننگ کی ایک کام شدہ مثال دکھاتا ہے۔
شکل 4: فلوروسینس کے تحت انسانی خلیے کی گرفتاری کا اسکیننگ شکل جس میں ٹائل اور سلائی (بائیں) اور TDI امیجنگ (دائیں) دکھائی دیتی ہے۔
جدول 2: 10x آبجیکٹیو لینس اور 10 ایم ایس ایکسپوزر ٹائم کے ساتھ 15 x 15 ملی میٹر کے نمونے کے لیے ایریا اسکین اور TDI امیجنگ کا موازنہ۔
جب کہ TDI تصویر کی گرفت کی تیز رفتاری کے لیے شاندار صلاحیت پیش کرتا ہے، اس ٹیکنالوجی کے استعمال میں باریکیاں ہیں۔ زیادہ نمائش کے اوقات (> 100 ms) کے لیے، ایریا اسکین کے منتقلی اور طے شدہ پہلوؤں میں ضائع ہونے والے وقت کی اہمیت نمائش کے وقت کی نسبت کم ہوجاتی ہے۔ ایسی صورتوں میں، ایریا اسکین کیمرے TDI امیجنگ کے مقابلے میں کم اسکین اوقات پیش کر سکتے ہیں۔ یہ دیکھنے کے لیے کہ آیا TDI ٹیکنالوجی آپ کو اپنے موجودہ سیٹ اپ پر فوائد پیش کر سکتی ہے،ہم سے رابطہ کریں۔موازنہ کیلکولیٹر کے لیے۔
دیگر ایپلی کیشنز
بہت سے تحقیقی سوالات میں ایک تصویر سے زیادہ معلومات کی ضرورت ہوتی ہے، جیسے کہ ملٹی چینل یا ملٹی فوکس امیج کا حصول۔
ایریا اسکین کیمرہ میں ملٹی چینل امیجنگ میں بیک وقت متعدد طول موجوں کا استعمال کرتے ہوئے تصاویر کو کیپچر کرنا شامل ہے۔ یہ چینلز عام طور پر روشنی کی مختلف طول موجوں جیسے سرخ، سبز اور نیلے رنگ کے ہوتے ہیں۔ ہر چینل منظر سے مخصوص طول موج یا سپیکٹرل معلومات حاصل کرتا ہے۔ اس کے بعد کیمرہ ان چینلز کو یکجا کر کے ایک مکمل رنگ یا ملٹی اسپیکٹرل امیج تیار کرتا ہے، جس سے منظر کا ایک زیادہ جامع نظارہ ہوتا ہے جس میں مخصوص اسپیکٹرل تفصیلات ہوتی ہیں۔ ایریا اسکین کیمروں میں، یہ مجرد نمائش کے ذریعے حاصل کیا جاتا ہے، تاہم، TDI امیجنگ کے ساتھ، ایک سپلٹر کا استعمال سینسر کو متعدد حصوں میں الگ کرنے کے لیے کیا جا سکتا ہے۔ 9kTDI (45 mm) کو 3 x 15.0 mm سینسر میں تقسیم کرنا اب بھی معیاری سینسر (6.5 µm پکسل چوڑائی، 2048 پکسلز) چوڑائی 13.3 ملی میٹر سے بڑا ہوگا۔ مزید برآں، چونکہ TDI کو صرف نمونے کی تصویر کے حصے پر روشنی کی ضرورت ہوتی ہے، اس لیے اسکینز کو زیادہ تیزی سے سائیکل کیا جا سکتا ہے۔
ایک اور علاقہ جہاں یہ معاملہ ہو سکتا ہے وہ ملٹی فوکس امیجنگ میں ہے۔ ایریا اسکین کیمروں میں ملٹی فوکس امیجنگ میں مختلف فوکس فاصلوں پر ایک سے زیادہ تصاویر کیپچر کرنا اور تیز فوکس میں پورے منظر کے ساتھ ایک جامع تصویر بنانے کے لیے ان کو ملانا شامل ہے۔ یہ ہر تصویر کے ان فوکس والے علاقوں کا تجزیہ اور ان کو ملا کر منظر میں مختلف فاصلوں کا پتہ لگاتا ہے، جس کے نتیجے میں تصویر کی مزید تفصیلی نمائندگی ہوتی ہے۔ ایک بار پھر، استعمال کرتے ہوئےتقسیم کرنے والاTDI سینسر کو دو (22.5 ملی میٹر) یا تین (15.0 ملی میٹر) ٹکڑوں میں تقسیم کرنے کے لیے، یہ ممکن ہو سکتا ہے کہ ملٹی فوکس امیج کو ایک ایریا اسکین کے مساوی سے زیادہ تیزی سے حاصل کیا جائے۔ ہائی آرڈر ملٹی فوکس (6 یا اس سے زیادہ کے زیڈ اسٹیک) کے لیے تاہم، ایریا اسکین تیز ترین امیجنگ تکنیک رہنے کا امکان ہے۔
نتائج
یہ تکنیکی نوٹ بڑے ایریا اسکیننگ کے لیے ایریا اسکیننگ اور TDI ٹیکنالوجی کے درمیان فرق کو بیان کرتا ہے۔ لائن اسکیننگ اور sCMOS حساسیت کو ملا کر، TDI بغیر کسی رکاوٹ کے تیز رفتار، اعلیٰ معیار کی امیجنگ حاصل کرتا ہے، ٹائل اور سلائی جیسے روایتی ایریا اسکین طریقوں کو پیچھے چھوڑتا ہے۔ اس دستاویز میں بیان کردہ مختلف مفروضوں پر غور کرتے ہوئے، ہمارے آن لائن کیلکولیٹر کے استعمال کے فوائد کا اندازہ لگائیں۔ TDI معیاری اور جدید امیجنگ تکنیک دونوں میں امیجنگ کے اوقات کو کم کرنے کی بڑی صلاحیت کے ساتھ موثر امیجنگ کے لیے ایک طاقتور ٹول کے طور پر کھڑا ہے۔اگر آپ یہ دیکھنا چاہتے ہیں کہ آیا کوئی TDI کیمرہ یا ایریا اسکین کیمرہ آپ کی ایپلیکیشن سے میل کھا سکتا ہے اور آپ کے کیپچر کے وقت کو بہتر بنا سکتا ہے، تو آج ہی ہم سے رابطہ کریں۔
