22/06/15
BatharTha a bhith a’ glacadh solas taobh a-muigh fòcas na dhùbhlan gus ìomhaighean soilleir àrd-iom-fhillte a choileanadh ann am mòran thagraidhean ìomhaighean.Tha Microscopy Duilleag Solais Sganadh Didseatach (DSLM) a’ tabhann dòigh chumhachdach gus glacadh solais taobh a-muigh fòcas a lughdachadh tro bhith a’ sioncronadh soillseachadh le ‘còmhla gluasadach’ camarathan CMOS an latha an-diugh.Ach, feumaidh an sioncronadh mionaideach seo smachd iomlan air obrachadh còmhlachan gluasadach a’ chamara - feart air a thabhann le camarathan Tucsen le Modh Smachd Rolling Shutter.
Dè th' ann an Rolling Shutter?
Is e an Shutter am pàirt den chamara a thòisicheas agus a chuireas stad air nochdadh a’ chamara gu solas.Roimhe seo, chleachd camarathan saidheansail còmhlachan meacanaigeach, fosgladh gus ìomhaigh a nochdadh, agus dùnadh gus crìoch a chuir air an fhoillseachadh.Bha còmhlachan meacanaigeach slaodach agus le ùmhlachd do chùisean earbsachd le cleachdadh leudaichte.A-nis, bidh camarathan saidheansail a’ cleachdadh còmhlachan dealanach, a tha gu math nas luaithe, nas sìmplidh agus nas sùbailte.
Bidh camarathan còmhlachan rolair a’ tòiseachadh air an togail aig mullach an mothachaidh, agus ‘roiligeadh’ sìos loidhne ri loidhne gu bonn an sensor.Tha an togail seo a’ toirt a-steach trì pròiseasan: ath-shuidheachadh chomharran, foillseachadh solais, agus leughadh.
Thathas a’ tòiseachadh air nochdadh gach sreath le bhith ag ath-shuidheachadh comharra gach piogsail a chaidh fhaighinn.às deidh don ùine nochdaidh ainmichte a dhol seachad airson an t-sreath gu h-àrd, bidh an leughadh, a ’comharrachadh deireadh an togail a’ dol sìos san aon dòigh.Bidh seo a’ fàgail raon de piogsail gnìomhach a bhios a’ sguabadh bho mhullach gu bonn a’ chamara, le àirde air a dhearbhadh a rèir fad na h-ùine nochdaidh.Leis a’ chamara a’ ruith aig làn astar, tha an dàil gach loidhne mar as trice eadar 5 agus 25 microseconds gach loidhne de piogsail, a rèir astar a’ chamara.
Gus brath a ghabhail air dòighean optigeach a dh’ fheumas sioncronadh de sganadh soillseachadh agus còmhlachan gluasadach a’ chamara, mar as trice tha an dàil seo ro ghoirid, a’ ciallachadh gu bheil an còmhlachan rolair ag obair ro luath airson bathar-cruaidh eile a chumail suas.Seo far a bheil Modh Smachd Rolling Shutter a’ tighinn a-steach.
Figear 1: Diagram sgeamach de obrachadh còmhlachan gluasadach
Mar a tha Modh Smachd Shutter Rolling ag obair
Tro fhiosrachadh air bòrd taobh a-staigh camarathan Tucsen, faodar obrachadh còmhlachan gluasadach a’ chamara a ghleusadh gu mionaideach gus a shioncronachadh le bathar-cruaidh a-muigh.Le bhith a’ cur dàil bheag a bharrachd eadar ath-shuidheachadh agus leughadh gach loidhne, faodar smachd a chumail air an ùine a bheir e don raon piogsail gnìomhach an sensor a sguabadh sìos gus an sioncronachadh seo a cheadachadh.
A bharrachd air an sin, faodar ‘àirde slit’ an àite gnìomhach a chaidh a sganadh a ghleusadh.Bidh amannan nochdaidh nas fhaide no dàil ùine loidhne nas giorra a’ leantainn gu àirde slit nas motha.A thaobh DSLM, faodar seo a chleachdadh gus a bhith a’ maidseadh a-mhàin an raon soillsichte den t-sampall, a’ faighinn cothromachadh eadar a bhith a’ nochdadh piogsail airson an ùine as motha a ghabhas airson glacadh chomharran èifeachdach, agus a’ lughdachadh solas taobh a-muigh fòcas.
Figear2: Clì: Sgeama de dh’ obrachadh còmhlachan gluasadach aig làn astar camara.Deas: Sgeamamach a’ sealltainn astar shutter rollaidh le Modh Smachd Rolling Shutter a’ cur dàil a bharrachd eadar gach loidhne gus leigeil le sioncronadh le bathar-cruaidh eile.
Leis an dàil roghainneil seo, tha a-nis trì caochladairean cudromach ri thuigsinn a tha a’ dearbhadh obrachadh a’ chòmhla rollaidh, a’ nochdadh àirde an raon de piogsail ‘gnìomhach’, agus dè cho luath sa thèid e tarsainn air an sensor.
ùine loidhne: Seo an ùine bunaiteach a bheir an sensor gus aon sreath a leughadh agus gluasad air adhart chun ath fhear.Bidh e a’ dearbhadh ‘a(chǎn)star’ dùthchasach an sensor camara, agus faodar a shònrachadh ann am bathar-bog camara, no tuairmse a dhèanamh airson sgìre inntinneach (ROI) agus modh camara le:
Far a bheil ‘ìre frèam camara camara as àirde’ a’ toirt iomradh air an ìre frèam nuair nach eil e air a chuingealachadh le fad ùine nochdaidh no ìre brosnachaidh taobh a-muigh.
àm na leigealach ris:Bidh seo a’ dearbhadh dè cho fada ‘s a tha gach sreath piogsail gnìomhach, agus mar sin a’ dearbhadh àirde an àite gnìomhach airson ùine loidhne sònraichte agus ùine dàil.
Dàil ùine loidhne:Is e seo na tha de dhàil a bharrachd air a chuir ris le Rolling Shutter Control Mode.Tha Modh Smachd Rolling Shutter a’ ceadachadh dàil a chuir risann an iomadan iomlan den ùine loidhne.Mar eisimpleir, ma tha an ùine loidhne airson camara 10 microseconds, dàil a bharrachd gach loidhne de 1, 2,…suas gu 8,928, a chur ris, a’ sealltainn an àireamh de dh’iomadan de 10 microseconds.
Cuideachd cudromach tha àirde na roinne ùidh (ROI) a thathar a 'cleachdadh, oir bidh seo a' dearbhadh an àireamh de loidhnichean a dh'fheumas an raon gnìomhach a sguabadh sìos mus tèid ath-shuidheachadh.
Modhan sioncronaidh modh smachd shutter
Tha dà dhòigh obrachaidh ann airson Modh Smachd Rolling Shutter, a rèir dè an caochladair a tha nas cudromaiche airson smachd a chumail air.
In Modh dàil loidhne-tìm, faodaidh tu an ùine dàil a shuidheachadh mar a chaidh a shònrachadh gu h-àrd.Faodaidh bathar-bog an uairsin innse, airson na h-ùine nochdaidh ainmichte agad, dè an àirde Slit a bhios ann - àirde piogsail gnìomhach anns a’ chòmhla rollaidh.
In àrd Pixel / Slit Gnìomhachmodh, faodaidh tu an àireamh de shreathan den sensor a tha thu airson a bhith gnìomhach a shuidheachadh fhad ‘s a bhios an còmhlachan rollaidh a’ sguabadh.Thèid an ùine nochdaidh a shònraich thu an uairsin a chleachdadh gus obrachadh a-mach an dàil ùine loidhne riatanach gus an àirde slit seo a lìbhrigeadh gu fèin-ghluasadach.
A’ stèidheachadh modh smachd shutter rolair ann am bathar-bog
Smachdan Modh Obrachaidh (Inbhe).
?
Figear 3: Eisimpleir eadar-aghaidh airson smachd a chumail air Modh Smachd Rolling Shutter bho bhathar-bog Tucsen Mosaic.A h-uile roghainn?ri fhaighinn tro Micro-Manager agus SDK.
Tha trì Inbhe (modhan obrachaidh) rim faighinn:Off, Dàil ùine loidhne, Slit àirde.
? Nuair a thèid a shuidheachadh gudheth, bidh an sensor a’ giùlan mar as àbhaist gun dàil a bharrachd air a chur ris.
? Nuair a thèid a shuidheachadh guDàil ùine loidhnemodh, faodaidh tu an dàil ùine loidhne a shònrachadh ann an aonadan den ùine loidhne, mar a chaidh a mhìneachadh gu h-àrd.
Figear 4: Roghainnean bathar-bog dàil loidhne-tìm.eisimpleireadar-aghaidh bho bhathar-bog Tucsen Mosaic.A h-uile roghainn ri fhaighinn tro Micro-Manager agus SDK.
Bidh an àireamh de chuairtean ùine loidhne a dh'fhaodar a chur ris an dàil rèiteachaidh ag atharrachadh bho chamara gu camara.Is e àm loidhne ùr a’ chamara, às deidh an dàil a chuir ris, an uairsin:
ùine eadar-ama loidhne = ùine loidhne(brathadair)+（ ùine loidhne(brathadair)× Dàil ùine loidhne）
Tha luach paramadair naLuas Rollaidhtha co-ionann riùine eadar-ama loidhne.
Is e an ùine leughaidh iomlan airson an ìomhaigh an uairsin:
Reada-mach Uair(dealbh)= ùine eadar-ama loidhne×Nsreathan.
Nsreathanis e seo an àireamh iomlan de shreathan de piogsail ìomhaighean anns an roinn inntinneach.Tha an ìre frèam nuair a thathar a’ dèanamh dealbh sa mhodh seo an urra ris an àireamh de loidhnichean a thèid a dhealbhadh agus an ùine cearcall loidhne:
ìre frèam = 1/(ùine leughaidh(dealbh)+ ùine nochdaidh)
?Nuair a thèid a shuidheachadhSlit àirde?mode, faodaidh tu an suidheachadh a shuidheachadhmeud an àite gnìomhach a chaidh a sganadh, air a thoirt seachad le tan àireamh de shreathan piogsail eadar an comharra “ath-shuidheachadh” agus an comharra “readout”.Is e an raon de Slit Height 1 ~ 2048, ann an aonadan piogsail.Gus seo a thionndadh gu meud fiosaigeach, iomadaich an luach seo le meud piogsail bho dhuilleag sònrachaidh a’ chamara.
Figear 5: Roghainnean smachd modh Slit Height.eisimpleireadar-aghaidh bho bhathar-bog Tucsen Mosaic.A h-uile roghainn ri fhaighinn tro Micro-Manager agus SDK.
Bidh am bathar-bog gu fèin-obrachail ag obrachadh a-mach an dàil ùine loidhne agus an ùine eadar-ama loidhne, tha am foirmle mar a leanas:
Moill ùine Loidhne = àm Taisbeanaidh(loidhnichean)/ Slit àirde(loidhnichean)
Nuair a bhios tu ann am Modh àrd-astar (modh buannachd a’ chamara), chan urrainnear an raon Slit Height a shuidheachadh ach gu àireamh chothromach oir anns a’ mhodh sin tha na loidhnichean air an leughadh a-mach dà-air-dhà.Tha na crìochan ann am Modh àrd-astar air an tomhas mar a leanas.
Moill ùine Loidhne = àm Taisbeanaidh(loidhnichean)/ ? Slit àirde(loidhnichean)
Slit àirde = （àm na leigealach ris(loidhnichean)÷ Dàil ùine loidhne） ×2
Smachdan stiùiridh scan
Tha trì roghainnean ann airson stiùireadh a 'chòmhla rollaidh:
Dsealbhaich:Is e an stiùireadh scan sìos an stiùireadh scan bunaiteach airson camarathan sCMOS.Bidh an còmhlachan rollaidh a’ tòiseachadh bhon chiad sreath aig mullach an Sensor agus a’ sganadh sìos chun t-sreath mu dheireadh aig a’ bhonn.Bidh gach togail frèam às deidh sin a’ tòiseachadh leis a’ chiad sreath aig a’ mhullach.
Figear 6: Sgeama Modh Scan sìos
Up:Anns a’ mhodh scan shuas, bidh an còmhlachan rollaidh a’ tòiseachadh bhon t-sreath gu h-ìosal agus a’ sganadh suas gu sreath àrd a’ chiad sreath.Bidh gach togail frèam às deidh sin a’ tòiseachadh bhon t-sreath ìosal.Ged a tha òrdugh glacadh dàta air a’ chamara a-nis air a thionndadh air ais, bidh an ìomhaigh a thig às a chaidh a lìbhrigeadh gu bathar-bog fhathast a’ sealltainn an stiùireadh tùsail, ie cha tèid an ìomhaigh a thionndadh gu dìreach an coimeas ri modh scan sìos.
Figear 7: Sgeama Modh Sganaidh Suas
Cearcall sìos-suas: Nuair a bhios tu a’ sganadh mu seach suas is sìos, bidh an còmhlachan rollaidh a’ tòiseachadh bhon chiad sreath aig a’ mhullach agus a’ dol sìos chun t-sreath mu dheireadh aig a’ bhonn.Airson an ath fhrèam, bidh an còmhlachan rollaidh a 'tòiseachadh aig an t-sreath gu h-ìosal agus a' sganadh suas chun an t-sreath àrd, agus mar sin air adhart.Tha stiùireadh na h-ìomhaigh a chaidh fhaighinn sa mhodh seo co-chosmhail ris an treòrachadh sganaidh sìos.
Figear 8: Sgeama Modh Scan Cycle Down-Up
?Readout Stiùireadh Ath-shuidheachadh
Chan eil an gnìomh seo ri fhaighinn ach ann am modh Down-Up Cycle.
Is e an suidheachadh bunaiteach airson a’ pharamadair seo “Tha”, a nì cinnteach gun tòisich a’ chiad fhrèam de gach sreath togail ùr aig an t-sreath as àirde agus gun tèid a sganadh sìos.
Nuair a thèid am paramadair seo a shuidheachadh gu “Chan eil”, tòisichidh a’ chiad fhrèam de gach togail ùr aig suidheachadh an fhrèam mu dheireadh san t-sreath roimhe.Ma thig am frèam mu dheireadh gu crìch air an t-sreath ìosal, tòisichidh a’ chiad fhrèam de cheannach às deidh sin air an t-sreath gu h-ìosal agus gluaisidh e suas.
