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什么是TDI相机?能够增加线扫描传感器灵敏度的扫描技术
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2024-04-16 14:40:25来源: 中国机器视觉网

TDI相机是一种高性能的图像采集设备。TDI是"Time Delay Integration"的缩写,意为时间延迟积分,是一种能够增加线扫描传感器灵敏度的扫描技术。TDI相机是近几年发展起来的一种具有面阵结构、线阵输出的新型线阵相机。目前主要用在高速运动目标的成像或者对灵敏度有比较高要求的应用中,例如:航空航天、卫星拍摄、印刷、半导体检测等。

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TDI的工作原理

TDI相机在图像传感器上面并行排列多个与目标运动方向垂直的感光单元。在图像采集过程中,传感器会以非常高的速率将图像数据从每个感光单元读取并积分起来,以增强图像信号。 这种积分的方式可以抵消目标或相机自身运动造成的模糊和失真,从而获得更加清晰和细节丰富的图像。

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与传统线扫相机相比TDI的优势

1. TDI相机通过对同一目标多次曝光,大大增加了光能的收集。对比普通的线阵相机,它具有更高的灵敏度、响应度高、动态范围宽等优点,在低光照度环境下,也能输出高信噪比的信号。

2. 在空间对地面的遥感应用中,采用TDI器件作为焦平面探测器可以减小通光孔径,进而可减小探测器重量和体积。因此TDI器件在空间探测、航天遥感等领域中应用也非常多。

3. 当使用TDI器件对运动目标成像时,它可以在光强受限的情况下实现线阵高速采集。或在常规扫描速度下减小光源的亮度,从而减小系统功耗,降低成本。此外在推扫方式成像时,也可以在很大程度上消除像移。

总结:TDI相机具有在不损失空间分辨率和速度的情况下获得高灵敏度图像这个特点,其在高速、微光成像等领域具有广泛的应用前景。滨松的C10000-801正是一款被广泛使用的TDI相机。它不仅拥有常规TDI相机出色的性能,还针对特殊应用增加了很多功能,最重要的是遥遥领先的紫外成像能力。

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紫外线范围

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特征 

具有2048*128(V) TDI级的水平空间分辨率 ;Linerate最高可达 50 kHz;结合高灵敏度和低噪声的高速成像;UV-NIR背面薄化CCD具有出色的光谱响应;100×反溢出防护带侧向漏电流排放;1600 : 1的动态范围;12位 / 8位可选模数转换器;双向扫描操作;易于对焦的帧读出模式;利用内部DSP进行实时阴影校正。

光谱响应

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应用

1. 适用于弱光应用的高速成像,例如:荧光成像;2. 电子制造和检验;3. 半导体检验;4. 大尺寸样品的高速扫描,例如:平板显示器。

案例

检查半导体晶圆上细小的杂质是机器视觉行业的一个难题。当前,在对制程数十nm以下的晶圆进行检查时,需要检测出对应大小的杂质。通常,在半导体晶圆的杂质检查中,需要照射外部光源,通过目标物体发出的散射光进行观察。因为目标物非常小,接收到的光极其微弱。根据光的散射规律,比光的波长还要小的对象物体发出的散射光强度是与对象物尺寸成正比,波长成反比的。因此,为检测出细小杂质需要照射更短波长的光,同时还要具备非常高灵敏度的相机。滨松公司的C10000系列正是一款对193 nm具备高灵敏度的TDI相机,因此正广泛使用在半导体检测领域。

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(本产品由和谦图像代理)