Tăng tốc độ thu thập hình ảnh trong điều kiện ánh sáng hạn chế với Line Scan TDI Imaging

●Cách thức hoạt động của camera TDI

Camera TDI hoạt động theo cách hoàn toàn khác biệt so với camera quét vùng. Khi chủ thể chụp ảnh di chuyển ngang qua camera trong quá trình phơi sáng, các điện tích tạo nên hình ảnh thu được cũng di chuyển theo, duy trì sự đồng bộ. Trong quá trình phơi sáng, camera TDI có thể xáo trộn tất cả các điện tích thu được từ hàng điểm ảnh này sang hàng điểm ảnh khác dọc theo camera, đồng bộ với chuyển động của chủ thể chụp ảnh. Khi chủ thể di chuyển ngang qua camera, mỗi hàng (được gọi là 'TDI Stage') tạo ra một cơ hội mới để phơi sáng camera với chủ thể và tích lũy tín hiệu.

Khi một hàng điện tích thu được đến đầu cuối của camera, chỉ khi đó các giá trị mới được đọc ra và lưu trữ dưới dạng lát cắt 1 chiều của hình ảnh. Hình ảnh 2 chiều được tạo thành bằng cách ghép từng lát cắt liên tiếp của hình ảnh lại với nhau khi camera đọc chúng. Mỗi hàng điểm ảnh trong hình ảnh thu được sẽ theo dõi và ghi lại cùng một "lát cắt" của chủ thể, nghĩa là bất chấp chuyển động, không có hiện tượng nhòe.

●Phơi sáng lâu hơn 256 lần

Với máy ảnh TDI, thời gian phơi sáng hiệu dụng của hình ảnh được tính bằng tổng thời gian một điểm trên chủ thể di chuyển qua từng hàng điểm ảnh, với tối đa 256 giai đoạn có sẵn trên một số máy ảnh TDI. Điều này có nghĩa là thời gian phơi sáng khả dụng thực tế lớn hơn 256 lần so với thời gian mà máy ảnh quét vùng có thể đạt được.

Điều này có thể mang lại một trong hai cải tiến, hoặc cân bằng cả hai. Thứ nhất, tốc độ chụp ảnh có thể được cải thiện đáng kể. So với camera quét vùng, chủ thể chụp ảnh có thể di chuyển nhanh hơn tới 256 lần mà vẫn thu được cùng một lượng tín hiệu, miễn là tốc độ đường truyền của camera đủ nhanh để theo kịp.

Mặt khác, nếu cần độ nhạy cao hơn, thời gian phơi sáng dài hơn có thể cho ra hình ảnh chất lượng cao hơn nhiều, cường độ chiếu sáng thấp hơn hoặc cả hai.

●Thông lượng dữ liệu lớn mà không cần khâu

Vì camera TDI tạo ra hình ảnh hai chiều từ các lát cắt một chiều liên tiếp, nên hình ảnh thu được có thể lớn tùy theo yêu cầu. Trong khi số lượng điểm ảnh theo hướng "ngang" được xác định bởi chiều rộng của camera, ví dụ 9072 điểm ảnh, thì kích thước "dọc" của hình ảnh là không giới hạn và được xác định đơn giản bởi thời gian camera hoạt động. Với tốc độ đường truyền lên đến 510kHz, điều này có thể cung cấp thông lượng dữ liệu khổng lồ.

Kết hợp với điều này, camera TDI có thể cung cấp trường nhìn rất rộng. Ví dụ, một camera 9072 pixel với điểm ảnh 5µm cung cấp trường nhìn ngang 45mm với độ phân giải cao. Để đạt được cùng chiều rộng hình ảnh với camera quét có diện tích điểm ảnh 5µm, cần tối đa ba camera 4K đặt cạnh nhau.

●Cải tiến so với camera quét dòng

Camera TDI không chỉ mang lại những cải tiến so với camera quét vùng. Camera quét dòng, vốn chỉ chụp được một dòng điểm ảnh, cũng gặp phải nhiều vấn đề tương tự về cường độ sáng và thời gian phơi sáng ngắn như camera quét vùng.

Mặc dù giống như camera TDI, camera quét dòng cung cấp ánh sáng đồng đều hơn với thiết lập đơn giản hơn và không cần ghép ảnh, nhưng chúng thường đòi hỏi cường độ chiếu sáng rất cao và/hoặc chuyển động chậm của chủ thể để thu được đủ tín hiệu cho hình ảnh chất lượng cao. Thời gian phơi sáng dài hơn và tốc độ chủ thể nhanh hơn mà camera TDI cho phép đồng nghĩa với việc có thể sử dụng ánh sáng cường độ thấp hơn, chi phí thấp hơn, đồng thời cải thiện hiệu quả hình ảnh. Ví dụ, một dây chuyền sản xuất có thể chuyển đổi từ đèn halogen đắt tiền, tiêu thụ điện năng cao, sử dụng nguồn DC sang đèn LED.