FFT型CCDは、電荷読み出しの際、列単位で電荷の垂直転送を行います。その転送のタイミングと、CCDに入射する被写体の移動タイミングを合わせ、CCD画素の垂直段数分の積分露光をする方式をTDI動作といいます。TDI動作においては、被写体と同じ方向に同じ速度で信号転送を行う必要があります。その速度は、以下の式で表されます。

v = f × d

v: 被写体移動速度、信号転送速度
f: 垂直の転送周波数
d: 画素サイズ

下図の1段目の電荷が2段目に転送されると、2段目においても光電変換により電荷の蓄積が行われます。この動作をM段まで連続して行った場合には、M倍の電荷が蓄積されます。この電荷はCCDの水平シフトレジスタから列ごとに出力され、とぎれがない2次元の画像が得られます。以上によって、TDI動作では、リニアイメージセンサと比べてM倍の感度が実現されます (S/Nは√M倍に改善されます)。また、TDI動作では、フレームモード時よりも感度のバラツキが改善されます。

① TDI動作により、被写体の移動と信号転送タイミングを合わせ、垂直段数分の積分露光を行います。そのため、通常のリニアイメージセンサに比べ、飛躍的に高い感度を得ることができます。

② TDI動作によって、高速に移動・回転する対象物の連続画像が得られるため、高感度のラインスキャンカメラに広く利用できます。

主な用途は、高速で動作する物体の連続撮像、電子部品の製造ライン上での検査、半導体検査、フローサイトメトリーなどです。

垂直転送のスピードと被写体の移動スピードを合わせることが前提となるため、一定方向に等速で移動する対象物でないと画像が得られないことになります。

「露光時間」は、一般的にフレームカメラで用いられる指標です。TDI動作の場合は、積分露光するため、”TDI段数”×” 1/ラインレート”で定義される「蓄積時間」が有効な指標となります。

特に重要なパラメータは、スピード (ラインレート)と画素数です。弊社製の裏面入射型TDI-CCDのラインアップは以下の通りです。

できません。

一般に、高速移動サンプルの撮像の場合にTDI-CCDは有効で、この場合ダークレベルは充分小さいため冷却する必要はありません。そのため、標準品としては冷却型は用意していません。

画像がぼけることになります。

TDI動作でのビニングはできません。

TDI-CCDには、TDI動作に適したさまざまな設計が盛り込まれています。具体的には、垂直レジスタが十分大きな飽和電荷量（CCDシフトレジスタが扱うことのできる最大電荷量）をもつこと、電荷の転送スピードが十分に速いこと、高速の垂直レジスタに対応した高速の水平レジスタ、および信号出力アンプ（オンチップアンプ）を搭載していることがあげられます。代表的な裏面入射型CCD S10140シリーズの垂直レジスタの転送速度は100 kHz (Typ.)、読み出し速度は250 kHz (Typ.)であるのに対し、新開発のTDI-CCDS10200～S10202シリーズは、転送速度が1 MHz（Typ.）、読み出し速度が30 MHz（Typ.）となっています。また、信号読み出しポートを複数設けて (マルチポート構造)並列読み出しをすることで、さらなる高速化を実現しています。このためTDI-CCD S10200～S10202シリーズは、50 kHzまたは100 kHzの高速ラインレートでの駆動が可能です。