23/10/10צייט-פאַרהאַלטונג און אינטעגראַציע (TDI) איז אַ מעטאָדע פון בילד-כאַפּונג געבויט אויף דעם פּרינציפּ פון ליניע-סקענען, וואו אַ סעריע פון איין-דימענסיאָנעלע בילדער ווערן כאַפּט צו דזשענערירן אַ בילד דורך טיימינג די מוסטער-באַוועגונג און בילד-שליסל-כאַפּונג דורך טריגערינג. כאָטש די טעכנאָלאָגיע איז שוין דאָ פֿאַר יאָרצענדליקער, איז זי טיפּיש פֿאַרבונדן מיט נידעריק-סענסיטיוויטי אַפּליקאַציעס, ווי וועב-אינספּעקציע.
א נייע דור פון קאַמעראַס האָבן קאָמבינירט די סענסיטיוויטי פון sCMOS מיט דער גיכקייט פון TDI צו פאָרשלאָגן בילד כאַפּן פון גלייכער קוואַליטעט צו שטח סקען אָבער מיט די פּאָטענציעל פֿאַר אָרדערס פון מאַגניטוד שנעלער דורכפיר. דאָס איז ספּעציעל קלאָר אין סיטואַציעס וווּ ימאַגינג פון גרויסע סאַמפּאַלז אין שוואַך-ליכט באדינגונגען איז פארלאנגט. אין דעם טעכנישן נאָטיץ, מיר באַשרייַבן ווי TDI סקאַנינג אַרבעט, און פאַרגלייַכן די בילד כאַפּן צייט צו אַ פאַרגלייַכלעך גרויס שטח סקאַנינג טעכניק, טייל און סטיטש ימאַגינג.
פֿון ליניע סקאַנינג צו TDI
ליניע סקען בילדגעבונג איז א בילדגעבונג טעכניק וואס ניצט אן איינציקע ליניע פון פּיקסעלס (באצייכנט אלס א זייל, אדער בינע) צו נעמען א שטיקל פון א בילד בשעת א מוסטער איז אין באוועגונג. ניצנדיק עלעקטרישע טריגערינג מעכאניזמען, ווערט אן איינציקע 'שניט' פון א בילד גענומען ווען דער מוסטער גייט אדורך דעם סענסאר. דורך סקאלירן די קאמערא טריגער ראטע צו כאפן דאס בילד אין שריט מיט מוסטער באוועגונג און ניצן א פריים גראַבער צו כאפן די בילדער, קענען זיי ווערן צוזאמענגענייט צו רעקאנסטרואירן דאס בילד.
TDI בילדגעבונג בויט אויף דעם פּרינציפּ פון בילד כאַפּן פון אַ מוסטער, אָבער, ניצט קייפל סטאַגעס צו פאַרגרעסערן די נומער פון פאָטאָעלעקטראָנען קאַפּטשערד. ווי דער מוסטער גייט אַריבער יעדער סטאַגע, מער אינפֿאָרמאַציע איז געזאמלט און צוגעגעבן צו די יגזיסטינג פאָטאָעלעקטראָנען קאַפּטשערד דורך פריערדיקע סטאַגעס און מישפאַלד אין אַ ענלעך פּראָצעס צו CCD דעוויסעס. ווי דער מוסטער גייט אַריבער די לעצטע סטאַגע, די געזאמלט פאָטאָעלעקטראָנען זענען געשיקט צו אַ לייאַנאַוט, און די ינטעגרירט סיגנאַל אַריבער די קייט איז געניצט צו דזשענערייט אַ בילד סלייס. אין פיגור 1, בילד כאַפּן אויף אַ מיטל מיט פינף TDI קאָלומס (סטאַגעס) איז געוויזן.
פיגור 1: אן אנימירטער ביישפּיל פון בילד כאַפּן מיט TDI טעכנאָלאָגיע. א מוסטער (בלויער T) ווערט דורכגעפירט איבער א TDI בילד כאַפּן מיטל (א זייל פון 5 פּיקסעלס, 5 TDI סטאַגעס), און פאָטאָעלעקטראָנען ווערן געכאפט אין יעדער סטאַגע און צוגעגעבן צום סיגנאַל לעוועל. א לייענונג קאָנווערטירט דאָס צו א דיגיטאַל בילד.
1א: דאס בילד (א בלויע טי) ווערט איינגעפירט אויף דער בינע; די טי איז אין באוועגונג ווי געוויזן אויף דעם אפאראט.
1ב: ווען דער T גייט אדורך דעם ערשטן שטאפל, ווערט די TDI קאמערא אקטיוויזירט צו אננעמען פאטאעלעקטראנען, וועלכע ווערן געכאפט דורך די פיקסעלן ווען זיי טרעפן דעם ערשטן שטאפל אויפן TDI סענסאר. יעדע זייל האט א סעריע פון פיקסעלן וואס כאפן פאטאעלעקטראנען אינדיווידועל.
1c: די איינגעכאפטע פאטאעלעקטראנען ווערן אריבערגעפירט צום צווייטן שטאפל, וואו יעדע זייל שטופט איר סיגנאל לעוועל צום נעקסטן שטאפל.
1ד: אין צייט מיט דער באַוועגונג פון דער מוסטער איין-פּיקסעל דיסטאַנץ, ווערט אַ צווייטע סעט פון פאָטאָעלעקטראָנען קאַפּטשערד אויף בינע צוויי, און צוגעגעבן צו די פריער קאַפּטשערד, וואָס פאַרגרעסערט דעם סיגנאַל. אין בינע 1, ווערט אַ נייע סעט פון פאָטאָעלעקטראָנען קאַפּטשערד, וואָס קאָרעספּאָנדירט צו דער ווייַטער שטיקל פון בילד קאַפּטשער.
1e: די בילד כאַפּ פּראָצעסן באַשריבן אין סטאַגע 1d ווערן איבערגעחזרט ווען דאָס בילד באַוועגט זיך פאַרביי דעם סענסאָר. דאָס בויט אַ סיגנאַל פֿון פֿאָטאָעלעקטראָנען פֿון די סטאַגעס. דאָס סיגנאַל ווערט דורכגעגעבן אין אַ לייענונג, וואָס קאָנווערטירט דעם פֿאָטאָעלעקטראָן סיגנאַל אין אַ דיגיטאַל לייענונג.
1f: די דיגיטאַלע אויסלייג ווערט געוויזן ווי אַ בילד קאָלום ביי קאָלום. דאָס ערמעגליכט דיגיטאַלע רעקאָנסטרוקציע פון אַ בילד.
אזוי ווי דער TDI אפאראט איז פעאיג צו גלייכצייטיג אריבערפירן פאטאעלעקטראנען פון איין שטאפל צום נעקסטן, און כאפן נייע פאטאעלעקטראנען פון דער ערשטער שטאפל בשעת דער מוסטער איז אין באוועגונג, קען דאס בילד זיין עפעקטיוו אומענדלעך אין דער צאל רייען וואס ווערן געכאפט. די טריגער ראטעס, וואס באשטימען די צאל מאל וואס א בילד-כאפער (פיגור 1א) פאסירט, קענען זיין אין דער סדר-ארדענונג פון הונדערטער קילהערץ.
אין דעם ביישפּיל פון פיגור 2, איז אַ 29 x 17 מ״מ מיקראָסקאָפּ סלייד קאַפּטשערד געוואָרן אין 10.1 סעקונדעס מיט אַ 5 מיקראָמעטער פּיקסעל TDI קאַמעראַ. אפילו ביי באַדייטנדיקע זום לעוועלס, איז דער מדרגה פון פֿאַרשווימעניש מינימאַל. דאָס רעפּרעזענטירט אַ ריזיקן פֿאָרשריט איבער פֿריִערדיקע דורות פון דער טעכנאָלאָגיע.
פֿאַר ווייטערע דעטאַלן, ווײַזט טאַבעלע 1 רעפּרעזענטאַטיווע בילדגעבונג צײַט פֿאַר אַ סעריע פֿון געוויינטלעכע מוסטער גרייסן בײַ 10, 20, און 40 x זום.
פיגור 2: א בילד פון א פלורעסצענט מוסטער איינגעכאפט מיט א טוסען 9kTDI. אויסשטעל צייט 10 מס, איינכאפּ צייט 10.1 סעקונדעס.
טאַבעלע 1: מאַטריץ פון כאַפּן צייט פון פאַרשידענע מוסטער סיזעס (סעקונדעס) ניצן אַ Tucsen 9kTDI קאַמעראַ אויף אַ Zaber MVR סעריע מאָטאָריזירט בינע ביי 10, 20, און 40 x פֿאַר 1 & 10 ms עקספּאָוזשער צייט.
שטח סקען בילדער
שטח סקען בילדגעבונג אין sCMOS קאַמעראַס ינוואַלווז כאַפּן אַ גאַנצן בילד סיימאַלטייניאַסלי ניצן אַ 2-דימענשאַנאַל אַרעי פון פּיקסעלס. יעדער פּיקסעל כאַפּט ליכט, קאָנווערטינג עס צו עלעקטרישע סיגנאַלז פֿאַר סאָפאָרטיקע פּראַסעסינג און פאָרמינג אַ גאַנץ בילד מיט הויך האַכלאָטע און גיכקייַט. די גרייס פון אַ בילד וואָס קענען זיין קאַפּטשערד אין אַ איין עקספּאָוזשער איז גאַווערנד דורך די פּיקסעל גרייס, די מאַגניפיקאַטיאָן, און די נומער פון פּיקסעלס אין אַן אַרעי, פּער (1)
פֿאַר אַ נאָרמאַלן אַרעי, ווערט דאָס פֿעלד פֿון קוק געגעבן דורך (2)
אין פעלער וואו א מוסטער איז צו גרויס פארן זעאונגספעלד פון א קאמערא, קען מען קאנסטרואירן א בילד דורך צעטיילן דאס בילד אין א גריד פון בילדער פון דער גרייס פונעם זעאונגספעלד. די אויפנעמונג פון די בילדער גייט נאך א מוסטער, וואו די בינע וועט זיך באוועגן צו א פאזיציע אויפן גריד, די בינע וועט זיך זעצן, און דערנאך וועט דאס בילד זיך אויפנעמען. אין ראָולינג שאַטער קאמעראס, איז דא אן עקסטערע ווארט-צייט בשעת דער שאַטער דרייט זיך. די בילדער קען מען אויפנעמען דורך באוועגן די קאמערא פאזיציע און זיי צוזאמענשטעלן. פיגור 3 ווייזט א גרויס בילד פון א מענטשליכע צעל אונטער פלואָרעסצענץ מיקראסקאפיע געשאפן דורך צוזאמענשטעלן 16 קלענערע בילדער.
פיגור 3: א סלייד פון א מענטשלעכע צעל וואס ווערט איינגעכאפט דורך אן שטח סקען קאמערא ניצנדיק טייל און שטאָך בילדער.
בכלל, אויב מען וועט אויסרעכענען גרעסערע דעטאלן, וועט מען דארפן שאפן און צוזאמענשטעלן מער בילדער אויף דעם אופן. איין לייזונג דערצו איז צו נוצןגרויס פֿאָרמאַט קאַמעראַ סקאַנינג, וואָס האָט גרויסע סענסאָרן מיט אַ הויכן פּיקסעל צאָל, צוזאַמען מיט ספּעציאַליזירטע אָפּטיק, וואָס ערמעגליכט צו כאַפּן אַ גרעסערע מאָס דעטאַלן.
פאַרגלייַך צווישן TDI און שטח סקאַנינג (טייל און סטיטש)
פֿאַר גרויס-שטח סקענען פֿון מוסטערן, זענען ביידע טייל און סטיטש און טי-די-עי סקענען פּאַסיקע לייזונגען, אָבער דורך אויסקלייבן די בעסטע מעטאָדע, איז מעגלעך צו רעדוצירן די צייט וואָס איז נויטיק צו סקענען אַ מוסטער באַדייטנד. די צייט שפּאָרן ווערט גענערירט דורך דער מעגלעכקייט פֿון טי-די-עי סקענען צו כאַפּן אַ באַוועגלעכן מוסטער; אַוועקנעמענדיק די פֿאַרהאַלטונגען פֿאַרבונדן מיט בינע סעטאַלינג און ראָולינג שאַטער טיימינג פֿאַרבונדן מיט טייל און סטיטש בילדגעבונג.
פיגור 4 פארגלייכט די אפשטעל-צייטן (גרין) און באוועגונגען (שווארצע ליניעס) וואס זענען נויטיג צו כאפן א בילד פון א מענטשליכער צעל אין ביידע טייל און שטאָך (לינקס), און TDI (רעכטס) סקענירן. דורך אוועקנעמען די נויטווענדיקייט צו אפשטעלן און איבערשטעלן דאס בילד אין TDI בילדגעבונג, איז מעגלעך צו פארקלענערן בילדגעבונג צייט באדייטנד, אויב די עקספּאָוזשער צייט איז נידעריג <100 מיליסעקונדעס.
טאַבעלע 2 ווײַזט אַן אויסגעאַרבעט בייַשפּיל פֿון סקענען צווישן אַ 9k TDI און אַ נאָרמאַלע sCMOS קאַמעראַ.
פיגור 4: א סקענירן מאָטיוו פון דער כאַפּונג פון אַ מענטשלעכע צעל אונטער פלואָרעסצענץ וואָס ווייַזט טייל און שטאָך (לינקס) און TDI בילדגעבונג (רעכטס).
טאַבעלע 2: פֿאַרגלײַך פֿון שטח סקען און TDI בילדגעבונג פֿאַר אַ 15 x 15 מם מוסטער מיט אַ 10x אָביעקטיוו לינז און 10 מס עקספּאָוזשער צײַט.
כאָטש TDI אָפפערט אַ פאַנטאַסטישן פּאָטענציאַל פֿאַר אַ שנעלערע בילד-כאַפּונג, זענען דאָ נואַנסן אין דער נוצֿונג פֿון דער טעכנאָלאָגיע. פֿאַר הויכע עקספּאָוזשער צייטן (>100 ms), ווערט די באַדייטונג פֿון דער צייט פֿאַרלוירן צוליב די באַוועגונג און זעץ אַספּעקטן פֿון שטח-סקען פֿאַרקלענערט אין פֿאַרגלייך מיט עקספּאָוזשער צייט. אין אַזעלכע פֿאַלן קענען שטח-סקען קאַמעראַס אָפפערן פֿאַרקלענערטע סקען צייטן פֿאַרגליכן מיט TDI בילד-געבונג. כּדי צו זען צי TDI טעכנאָלאָגיע קען אײַך אָפפערן בענעפֿיטן איבער אײַער איצטיקער סעטאַפּ,קאָנטאַקט אונדזפֿאַר אַ פֿאַרגלייַך קאַלקולאַטאָר.
אַנדערע אַפּליקאַציעס
פילע פאָרשונג פֿראַגעס דאַרפן מער אינפֿאָרמאַציע ווי אַן איינציק בילד, אַזאַ ווי מולטיטשאַננעל אָדער מולטיפאָקוס בילד אַקוויזישאַן.
מולטי-קאַנאַל בילדגעבונג אין אַן שטח סקען קאַמעראַ באַשטייט פון כאַפּן בילדער מיט קייפל כוואַליע לענגטס סיימאַלטייניאַסלי. די קאַנאַלן קאָרעספּאָנדירן טיפּיש צו פאַרשידענע כוואַליע לענגטס פון ליכט, אַזאַ ווי רויט, גרין און בלוי. יעדער קאַנאַל כאַפּט ספּעציפֿישע כוואַליע לענג אָדער ספּעקטראַל אינפֿאָרמאַציע פון דער סצענע. די קאַמעראַ קאַמבאַנירט דאַן די קאַנאַלן צו דזשענערירן אַ פול-קאָליר אָדער מולטי-ספּעקטראַל בילד, וואָס גיט אַ מער פולשטענדיק מיינונג פון דער סצענע מיט באַזונדערע ספּעקטראַל דעטאַלן. אין שטח סקען קאַמעראַס, דאָס ווערט דערגרייכט דורך דיסקרעטע עקספּאָוזשערז, אָבער, מיט TDI בילדגעבונג, קען אַ ספּליטטער ווערן גענוצט צו צעטיילן דעם סענסאָר אין קייפל טיילן. צעטיילן אַ 9kTDI (45 מם) אין 3 x 15.0 מם סענסאָרן וועט נאָך זיין גרעסער ווי אַ נאָרמאַל סענסאָר (6.5 µm פּיקסעל ברייט, 2048 פּיקסעלס) ברייט פון 13.3 מם. דערצו, ווי TDI ריקווייערז בלויז ילומיניישאַן אויף דעם טייל פון די מוסטער וואָס ווערט געמאַכט בילדגעבונג, קענען די סקאַנז ווערן ציקאַלד פאַסטער.
נאך א געביט וואו דאס קען זיין דער פאל איז אין מולטי-פאקוס בילדגעבונג. מולטי-פאקוס בילדגעבונג אין-געגנט סקען קאמעראס באשטייט פון כאפן קייפל בילדער ביי פארשידענע פאקוס דיסטאנצן און זיי צו מישן צו שאפן א קאמפאזיט בילד מיט די גאנצע סצענע אין שארף פאקוס. עס באהאנדלט פארשידענע דיסטאנצן אין א סצענע דורך אנאליזירן און קאמבינירן אין-פאקוס געגנטן פון יעדן בילד, רעזולטירנדיג אין א מער דעטאלירטע רעפרעזענטאציע פון א בילד. נאכאמאל, דורך ניצן אשפּאַלטערצו צעטיילן דעם TDI סענסאר אין צוויי (22.5 מ"מ), אדער דריי (15.0 מ"מ) שטיקלעך, קען מען מעגליך באקומען א מולטיפאקוס בילד שנעלער ווי אן עקוויוואלענט פון אן שטח סקען. אבער, פאר העכערע-ארדענונג מולטיפאקוס (z סטאקס פון 6 אדער גרעסער), איז שטח סקען מסתמא די שנעלסטע בילד-געבונג טעכניק.
מסקנות
די טעכנישע נאטיץ באשרייבט די אונטערשיידן צווישן שטח סקענען און TDI טעכנאָלאָגיע פֿאַר גרויס-שטח סקענען. דורך צונויפגיסן ליניע סקענען און sCMOS סענסיטיוויטי, דערגרייכט TDI שנעלע, הויך-קוואַליטעט בילדער אָן שטערונגען, איבערטרעפֿנדיק טראַדיציאָנעלע שטח סקען מעטאָדן ווי טייל און סטיטש. אָפּשאַצן די מעלות פון ניצן אונדזער אָנליין קאַלקולאַטאָר, באַטראַכטנדיק פֿאַרשידענע הנחות וואָס זענען אויסגעשמועסט אין דעם דאָקומענט. TDI שטייט ווי אַ שטאַרק געצייַג פֿאַר עפֿעקטיוו בילדער מיט גרויס פּאָטענציעל פֿאַר רעדוצירן בילדער צייטן אין ביידע נאָרמאַל און אַוואַנסירטע בילדער טעקניקס.אויב איר ווילט זען צי אַ TDI קאַמעראַ אָדער שטח סקען קאַמעראַ קען פּאַסן צו אייער אַפּליקאַציע און פֿאַרבעסערן אייער כאַפּן צייט, קאָנטאַקט אונדז הייַנט.
