高感度(HS)TDI攝影機

http://www.nowa.com.tw/product/dalsa/sample/high-scan.htm

高感度線掃瞄(High Sensitivity Line Scan)攝影機，應用TDI(Time Delay and Integration)的技術，以及藉由多次曝光(multiple exposures)的原理，除可大幅增加取像的靈敏度(sensitivity)之外，同時可降低相關光源的選購成本。

DALSA專業的TDI攝影機，目前是居於世界性的領導地位。其TDI型款示的攝影機，大多提供96個TDI Stages，並有不同的解析度供客戶選擇。其它功能包括單一或多組輸出埠，單向或雙向掃瞄進像功能，某些款式則提供可選擇調整Stage數，以方便改變掃瞄感光度，適應不同光源。

DALSA公司所推出的高感度(HS)線掃瞄攝影機，其最主要的核心技術，乃是採用TDI(Time delay and integration)的方法，有別於一般線掃瞄(Line Scan) CCD的進像原理，TDI攝影機在低照度的應用場合下，仍可進行更高速的影像擷取，而維持良品的影像對比與亮度，或者是，在同樣的線掃瞄速度(Line rate)之下，TDI攝影機所需的輔助光源照度較低，相對成本效益也提高。常見的典型應用案例，包括晶圓(wafer)、電路板(PCB)、及液晶面板(LCD)檢測或高速文件掃瞄(high-end document scanning)等。DALSA領先技術生產製造的TDI高感度攝影機，同時具備高感度與高速掃瞄兩大特色。

TDI的工作原理

TDI的基本觀念，是指對同一個移動中的物體，進行多次曝光並累積之，如此一來，由於感測器(sensors)累積多次的入射光，影像訊號及整體亮度(Brightness)，也相對大幅提昇。實際應用時，比較值得留意的是，物體或待測元件的移動速度必須與曝光時間同步，否則一旦成像之後，影像上面會造成忽明忽暗的條紋產生。   
         一般常見的線掃瞄(Line Scan)攝影機，感測器上的每個圖素(pixel)，在進行動態掃瞄中，每次僅對移動中的物體做1次曝光或進像。這種現象與工作原理，就如同圖1所示，將1個靜止不動的空水桶，擺至於地表上，當天空突然經過一片烏雲並同時降下雨量時，空水桶僅進行一次的集水動作，而所儲存的水量終究有限。   
         反之使用高感度(HS)線掃瞄攝影機，並以上述的比譬來解釋TDI的工作原理，唯一不同之處理是地表上在等距的位置，擺放多個空水桶，同時對天空中移動烏雲進行集水動作，過程中，前一個空水桶一旦完成集水動作之後，立即將桶內水量自動傳送至下一個空水桶，如此重覆，最後將累積後之總水量再輸出之。

特色：
-	線掃瞄速度更高：由於具備比較多且有效的累積曝光時間，增加訊號輸出強度，應用TDI型攝影機的檢測系統，使用者可增加待測物件的移動速度，但不影響進像的品質或對比
-	降低光源裝置所需成本：應用線性掃瞄攝影機的影像/視覺系統，絕大多數，必須使用高輸出功率、直流型(DC)的鹵素光源價位上仍屬偏高。反之，改用高感度(HS)的TDI型攝影機輸入設備的系統，祇需要搭配高週波(high-frequency)或甚至LED光源，即可確保影像的輸入品質，同時，也省下往後整系統的維修或耗材的替代費用。
限制(Tradeoffs)
-	使用TDI型攝影機時，必須特別留意同步(synchronization)與定位(Alignment)問題。在實際個案應用中，祇要事先稍加注意，並做好正確按裝作業，上述兩個問題，自然不會產生。
-	毋論是在物件的前進或左右移動方向，祇要定位偏移(misalignment)或不同步的結果，所造成的偏差量低於1個圖素(含以下)，則不影響TDI型攝影機，影像擷取的品質與完整性。
-	大部份的實際應用場合，配備96個Stages的TDI型攝影機，可容許攝影機或感測器，與待測物或載物台之間，相對移動速度存有2～4%的不同步差異。事實上，要確保這點，可藉由編碼器(encoder)，將攝影機與載物台做連線同步，即可克服相對移動速度忽快忽慢，情況發生時，影像模糊不清的問題出現。
-	由於高感度(HS) TDI型攝影機，主要目的是應用於低照度或光源不足的檢測系統，因此，通常不提供抗模糊(anti-blooming)的功能。但是具備專業領先技術的DALSA公司所推出的TDI型攝影機，是唯一同時擁有高感度(HS)與抗模糊(anti-blooming)兩種特色的CCD。
-	為了提供100%的填充係數(fill-factor)，TDI型的影像感測器(imager)，是將個別圖素的全部表面，當成感受器(photogates)，進行曝光與電荷貯存，如此一來，便會影響或降低TDI感測器，在藍光(deep blue)頻譜範圍的光子偵測能力及吸收效率。有鑑於此，DALSA特別改良其TDI型攝影機，增加共對藍光的反應強度(Blue-enhanced)與靈敏度。