專利名稱：調(diào)整掃描組件中電荷耦合元件及鏡頭位置的方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及掃描器組件中電荷耦合元件(CCD)及鏡頭與其架體相對位置的調(diào)整系統(tǒng)及方法。
有關(guān)掃描裝置的調(diào)整技術(shù)可參見美國專利5,345,089、4,920,255、5,192,856、5,055,663、5,103,091、5,122,658。
但這些技術(shù)都尚未揭露一種能應(yīng)用于生產(chǎn)線上，將掃描組件中CCD及鏡頭相對于架體位置的調(diào)整的系統(tǒng)及方法。
本發(fā)明的主要目的，是提供一種系統(tǒng)及方法，在自動化及高精度的要求下，將掃描組件中CCD及鏡頭相對于架體位置調(diào)整，使得掃描器處于最準(zhǔn)確的狀態(tài)。
更具體地，本發(fā)明的目的，即在調(diào)整CCD相對于組件內(nèi)其他光學(xué)元件的X、Y、θ方向的位置關(guān)系時，還調(diào)整鏡頭相對于組件在光軸方向上的位置，使其掃描影像的效果接近標(biāo)準(zhǔn)的期望值。
為達(dá)到所述目的，本發(fā)明提供一種能同時調(diào)整掃描器組件中電荷耦合元件(CCD)及鏡頭在光軸上相對于一架體位置的方法，該鏡頭被安置在一電荷耦合元件前，該電荷耦合元件通過該鏡頭聚焦，以單一掃描線接收一參考圖案影像，該掃描線接收影像的一維信息，以電信號輸出至一處理裝置，該處理裝置將電信號處理后，計算輸出一Y、MTF參數(shù)值，此Y值代表電荷耦合元件垂直方向的準(zhǔn)確度，此MTF值代表鏡頭焦聚的準(zhǔn)確度，所說方法包含(1)調(diào)整電荷耦合元件的垂直位置，使所得到的Y參數(shù)值與對應(yīng)的一標(biāo)準(zhǔn)值的差值不超過預(yù)設(shè)的第一數(shù)值，使該電荷耦合元件位于感光區(qū)域中；(2)調(diào)整鏡頭的位置，使CCD所讀取到影像資料的MTF值大于預(yù)設(shè)的第二數(shù)值，使該電荷耦合元件位置接近鏡頭焦點；(3)調(diào)整電荷耦合元件的垂直位置，使所得到的Y參數(shù)值與對應(yīng)的一標(biāo)準(zhǔn)值的差值不超過預(yù)設(shè)的第三數(shù)值，且該第三數(shù)值小于第一數(shù)值，代表該電荷耦合元件位于感光區(qū)域垂直方向的中央；
(4)調(diào)整鏡頭的位置，使CCD所讀取到影像資料的MTF值大于一預(yù)設(shè)的第四數(shù)值，該第四數(shù)值大于該第二數(shù)值，代表該電荷耦合元件位于鏡頭焦點上。
為達(dá)到本發(fā)明的另一目的，本發(fā)明提供一種掃描器組件中電荷耦合元件相對于一架體位置的調(diào)整系統(tǒng)，它包含一調(diào)整用參考圖樣，此參考圖樣的影像經(jīng)一鏡頭入射至電荷耦合元件，使其輸出一電信號；一夾具裝置，供夾持該電荷耦合元件；一個步進(jìn)馬達(dá)，能相應(yīng)一控制信號，帶動夾具裝置選擇性地進(jìn)行水平方向、垂直方向或傾斜度方向的微調(diào)；一信號處理裝置，接收該電信號，而得到上述方向的對應(yīng)參數(shù)值；一控制裝置，藉助該方向?qū)?yīng)參數(shù)值與一標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)值比較，輸出該控制信號。
為達(dá)到本發(fā)明的另一目的，本發(fā)明又提供一種掃描器組件中電荷耦合元件相對于一架體位置的調(diào)整系統(tǒng)，包含一調(diào)整用參考圖樣，此參考圖樣的影像經(jīng)一鏡頭入射至電荷耦合元件，使其輸出一電信號；一夾具裝置，供夾持該電荷耦合元件；多個步進(jìn)馬達(dá)，能同時相應(yīng)控制信號，帶動夾具裝置進(jìn)行所對應(yīng)水平方向、垂直方向、傾斜度的微調(diào)；一信號處理裝置，接收該電信號，而得到一水平方向參數(shù)值一垂直方向參數(shù)值；一傾斜度參數(shù)值；一控制裝置，藉助該水平方向、垂直方向、及傾斜度參數(shù)值與一標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)值比較，輸出該控制信號。
為達(dá)到本發(fā)明的另一目的，本發(fā)明還提供一種掃描器組件中鏡頭元件相對于一架體位置的調(diào)整系統(tǒng)，包含一調(diào)整用參考圖樣，此參考圖樣的影像經(jīng)一鏡頭入射至電荷耦合元件，使其輸出一電信號；一夾具裝置，供夾持該鏡頭；一步進(jìn)馬達(dá)，相應(yīng)一控制信號，帶動夾具裝置進(jìn)行鏡頭焦聚的微調(diào)；一信號處理裝置，接收該電信號，而得到一MTF參數(shù)值；一控制裝置，藉助該MTF參數(shù)值與一標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)值比較，輸出該控制信號。
下面將參照附圖，對本發(fā)明的具體實施例進(jìn)行更詳細(xì)的說明。


圖1表示CCD及架體的相對關(guān)系。
圖2表示本發(fā)明的系統(tǒng)。
圖3A及3B表示夾具、鏡頭及架體的相對關(guān)系。
圖4表示一掃描用參考圖案。
圖5表示CCD所送出的信號。
圖6表示本發(fā)明的調(diào)整流程。
參照圖1，掃描器組件(module)22處于調(diào)整鏡頭、CCD20位置時先置于一調(diào)整組裝平臺24上。一維CCD20藉助一夾具28安置于組件22前方，如圖3A所示及下文說明，該夾具28可被控制在X、Y方向移動或θ方向轉(zhuǎn)動。組件22組裝完成后包含CCD20、燈源39、反射鏡片31、33、35及鏡頭30，如圖3B所示。
如圖3A、3B所示，本發(fā)明在調(diào)整CCD20相對于組件22內(nèi)其他光學(xué)元件的X、Y、θ方向的位置關(guān)系，且同時調(diào)整鏡頭30相對于組件22在光軸方向上的位置，使其掃描影像的效果接近標(biāo)準(zhǔn)的期望值。
如圖2所示的本發(fā)明系統(tǒng)包含一掃描組件22、一步進(jìn)馬達(dá)組12、一驅(qū)動器14、一數(shù)位信號處理裝置16及一控制裝置18。掃描組件22上具有一CCD20及鏡頭30，此二者安置于夾具內(nèi)，夾具受步進(jìn)馬達(dá)組12的控制，可帶動CCD20及鏡頭30分別進(jìn)行X、Y、θ及光軸方向的微調(diào)及粗調(diào)。當(dāng)CCD20接收到參考圖樣影像后，會由CCD20輸出一類比信號輸出11，此類比信號輸出11由信號處理裝置16處理后，得到相對應(yīng)的參數(shù)值13，此參數(shù)值13與標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)值15比較后，由控制裝置18輸出控制信號17至驅(qū)動器14，由其帶動步進(jìn)馬達(dá)12而達(dá)到調(diào)整的目的。
參照圖3A，CCD20系安置在夾具25及19間，夾具25是固定連結(jié)在夾具28上，夾具19則受一動力源(未示出)控制，作水平方向移動而確實夾持CCD20。該夾具28藉助連桿(未示出)，受步進(jìn)馬達(dá)(未示出)的精密控制，作期望的X、Y、θ方向位移或轉(zhuǎn)動。調(diào)整CCD20至預(yù)定位置后，即以螺絲將CCD20鎖固于組件22的架體上(未示出)。
參照圖3B，鏡頭30是由夾具32控制，進(jìn)行光軸線上的前后位移調(diào)整，以使CCD20位于鏡頭30的焦點上，從而得到最佳影像效果?？刂平咕嗟牟竭M(jìn)馬達(dá)(未示出)藉助連桿控制汽缸架體36的左右位置，汽缸架體36上的氣缸34是用來控制夾具32的夾持或松脫。調(diào)整鏡頭30至預(yù)定位后，即以螺絲將鏡頭30鎖固在組件22的架體上，如圖1所示。
本發(fā)明是在組件22下、調(diào)整組裝平臺24上安排下述的一調(diào)整定位用的參考圖樣4，如圖3B所示，供CCD20掃描。如圖4所示為一調(diào)整用圖樣4，供CCD20對此圖樣4作周期性橫向掃描，而圖4中所示的虛線即代表該CCD20的掃描線。CCD20掃描后，可產(chǎn)生如圖5所示的信號，該信號送至信號處理裝置16。信號處理裝置16由圖5所示的信號經(jīng)下列計算，可求出對應(yīng)的X、Y、θ及MTF參數(shù)值。
X＝x1Y＝1/2(y1+y2)θ＝1/2(y1+y2)MTF＝[(灰階)max-(灰階)min/256]×100％由圖4可知，X值為座標(biāo)原點至第一黑垂直線40的距離。信號處理裝置16由圖5信號所得的X值與標(biāo)準(zhǔn)X′值比較，可得知須修正CCD20的左右偏移量。Y值為CCD掃描線通過三角形42、45的截距y1及y2的平均值，由圖5信號所得的Y值與標(biāo)準(zhǔn)Y′值相比較，可得知須修正CCD20的上、或下偏移量。即由掃描所得的Y值小于Y′，表示水平掃描線太高，CCD20須往下移動調(diào)整。反之，則CCD20需往上移動。θ值為CCD20掃描線通三角形42、45的截距y1及y2的差值；CCD20掃描線通過兩個三角形的截距相等時，即y1＝y(tǒng)2，因此θ＝0，表示CCD20是水平安置于組件22上；反之，若CCD20傾斜時，則θ值必不為0。因此，由θ值，可得知應(yīng)如何修正CCD20的傾斜度偏移量。若掃描所得的θ＞0，表示y1＞y2，水平掃描線自左下向右上方掃描兩個三角形，因此CCD20的傾斜度需做順時針周整；反之，若θ＜0，則CCD20需做逆時針調(diào)整。
MTF參數(shù)則為鏡頭對線條圖案44的聚焦參數(shù)，圖4中圖案44緊密排列著若干平行的黑色/白色線條，其灰階值分別為255和0。當(dāng)CCD20位置遠(yuǎn)離鏡頭30焦點時，則CCD20所讀取到該圖案中黑色線條的灰階值可能為最大，只有190，白色部分灰階值為最小只有98；以此計算其MTF參數(shù)值，等于(190-98)/256＝36％。但是當(dāng)CCD20愈接近鏡頭30焦點，MTF參數(shù)會愈接近100％。圖5中信號對應(yīng)MTF參數(shù)的圖案夾雜有多重的諧波的線條，此乃因為不同周期的掃描信號在示波器顯示時，軌跡重疊所致。
參考圖6本發(fā)明的調(diào)整流程。方塊60為開始。方塊62執(zhí)行初始值的設(shè)定，如驅(qū)動器14初始值的設(shè)定。方塊64為步進(jìn)馬達(dá)等機械構(gòu)件歸零。方塊66執(zhí)行CCD20垂直方向粗調(diào)，使Y值落入一預(yù)設(shè)的較大范圍ya～yb內(nèi)。方塊68執(zhí)行鏡頭30焦距的粗調(diào)，使MTF值大于一預(yù)設(shè)值fa。方塊70執(zhí)行CCD 20的水平方向、垂直方向、θ方向的細(xì)調(diào)，使X、Y、θ值分別落入一預(yù)設(shè)的較小范圍xc～xd、yc～yd、θc～θd內(nèi)，(其中ya＜yc，yb＞yd，yc＜yd)。方塊66粗調(diào)的目的在使CCD 20接近感光區(qū)域中，而方塊70細(xì)調(diào)的目的在使所得到的X、Y參數(shù)值與其對應(yīng)的一標(biāo)準(zhǔn)值最多只相差正、負(fù)五個像素值，且確定CCD20為水平安置。方塊68粗調(diào)的目的，使CCD20位置靠近鏡頭30焦點，而方塊72細(xì)調(diào)的目的，在使對焦更清楚，CCD20所得影像的MTF值增加。方塊72執(zhí)行鏡頭焦距的細(xì)調(diào)，使MTF值大于預(yù)設(shè)值fb，且該fb＞fa。方塊74為調(diào)整流程結(jié)束，將CCD20與鏡頭30分別予以固定在組件22上。
以上所列為本發(fā)明的一較佳實施例；事實上，因為此四項調(diào)整功能均可獨立實施，所以使用者可就CCD20垂直方向、水平方向、傾斜度和鏡頭聚焦度四項中加以選擇，只實施部分自動調(diào)整的功能，而不需同時對四項參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。如可省略X、θ參數(shù)的計算，只實施垂直方向和聚焦度的自動調(diào)整，或可省略X參數(shù)的計算，只實施垂直方向、水平方向和聚焦度的自動調(diào)整。此種調(diào)整功能的省略變化，均為本發(fā)明所揭露的技術(shù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種能同時調(diào)整掃描器組件中電荷耦合元件(CCD)及鏡頭在光軸上相對于一架體位置的方法，該鏡頭被安置在一電荷耦合元件前，該電荷耦合元件通過該鏡頭聚焦，以單一掃描線接收一參考圖案影像，該掃描線接收影像的一維信息，以電信號輸出至一處理裝置，該處理裝置將電信號處理后，計算輸出一Y、MTF參數(shù)值，此Y值代表電荷耦合元件垂直方向的準(zhǔn)確度，此MTF值代表鏡頭焦聚的準(zhǔn)確度，所說方法包含(1)調(diào)整電荷耦合元件的垂直位置，使所得到的Y參數(shù)值與對應(yīng)的一標(biāo)準(zhǔn)值的差值不超過預(yù)設(shè)的第一數(shù)值，使該電荷耦合元件位于感光區(qū)域中；(2)調(diào)整鏡頭的位置，使CCD所讀取到影像資料的MTF值大于預(yù)設(shè)的第二數(shù)值，使該電荷耦合元件位置接近鏡頭焦點；(3)調(diào)整電荷耦合元件的垂直位置，使所得到的Y參數(shù)值與對應(yīng)的一標(biāo)準(zhǔn)值的差值不超過預(yù)設(shè)的第三數(shù)值，且該第三數(shù)值小于第一數(shù)值，代表該電荷耦合元件位于感光區(qū)域垂直方向的中央；(4)調(diào)整鏡頭的位置，使CCD所讀取到影像資料的MTF值大于一預(yù)設(shè)的第四數(shù)值，該第四數(shù)值大于該第二數(shù)值，代表該電荷耦合元件位于鏡頭焦點上。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，該處理裝置將電信號處理后進(jìn)一步輸出一X參數(shù)值，此X值代表電荷耦合元件水平方向的準(zhǔn)確度，此方法在所述步驟(3)(4)間包含(5)調(diào)整電荷耦合元件的水平位置，使所得到的X參數(shù)值與對應(yīng)的一標(biāo)準(zhǔn)值的差值不超過該預(yù)設(shè)第三組數(shù)值，代表該電荷耦合元件位于感光區(qū)域的中央。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，該處理裝置將電信號處理后進(jìn)一步輸出一θ參數(shù)值，此θ值代表電荷耦合元件傾斜度的準(zhǔn)確度，此方法在所述步驟(5)(4)間包含(6)調(diào)整電荷耦合元件的傾斜度，使所得到的θ參數(shù)值與對應(yīng)的一標(biāo)準(zhǔn)值的差值不超過該預(yù)設(shè)第三組數(shù)值，代表該電荷耦合元件水平安置于感光區(qū)域的中央。
4.如權(quán)利要求1或2或3所述的方法，其中該參考圖案中，包含一寬度在垂直方向漸進(jìn)增加的圖樣，以該單一掃描線所截取到該圖樣的寬度，計算Y參數(shù)值。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中所說圖樣為一實心三角形或?qū)嵭奶菪巍?br> 6.如權(quán)利要求2或3所述的方法，其中該參考圖案中，包含一具有垂直邊緣的圖樣，以該單一掃描線所截取到該圖樣邊緣與一掃描始點的距離，計算X參數(shù)值。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中所說圖樣為一黑色垂直細(xì)線。
8.如權(quán)利要求3所述的方法，其中該參考圖案中，包含兩個水平放置且寬度在垂直方向漸進(jìn)增加的相同圖樣，以該單一掃描線所截取到該二圖樣的寬度差，計算θ參數(shù)值。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中所述兩個相同的圖樣為實心三角形、或?qū)嵭奶菪巍?br> 10.一種掃描器組件中電荷耦合元件相對于一架體位置的調(diào)整系統(tǒng)，包含一調(diào)整用參考圖樣，此參考圖樣的影像經(jīng)一鏡頭入射至電荷耦合元件，使其輸出一電信號；一夾具裝置，供夾持該電荷耦合元件；一個步進(jìn)馬達(dá)，能相應(yīng)一控制信號，帶動夾具裝置選擇性地進(jìn)行水平方向、垂直方向或傾斜度方向的微調(diào)；一信號處理裝置，接收該電信號，而得到上述方向的對應(yīng)參數(shù)值；一控制裝置，藉助該方向?qū)?yīng)參數(shù)值與一標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)值比較，輸出該控制信號。
11.一種掃描器組件中電荷耦合元件相對于一架體位置的調(diào)整系統(tǒng)，包含一調(diào)整用參考圖樣，此參考圖樣的影像經(jīng)一鏡頭入射至電荷耦合元件，使其輸出一電信號；一夾具裝置，供夾持該電荷耦合元件；多個步進(jìn)馬達(dá)，能同時相應(yīng)控制信號，帶動夾具裝置進(jìn)行所對應(yīng)水平方向、垂直方向、傾斜度的微調(diào)；一信號處理裝置，接收該電信號，而得到一水平方向參數(shù)值，一垂直方向參數(shù)值；一傾斜度參數(shù)值；一控制裝置，藉助該水平方向、垂直方向、及傾斜度參數(shù)值與一標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)值比較，輸出該控制信號。
12.一種掃描器組件中鏡頭元件相對于一架體位置的調(diào)整系統(tǒng)，包含一調(diào)整用參考圖樣，此參考圖樣的影像經(jīng)一鏡頭入射至電荷耦合元件，使其輸出一電信號；一夾具裝置，供夾持該鏡頭；一步進(jìn)馬達(dá)，相應(yīng)一控制信號，帶動夾具裝置進(jìn)行鏡頭焦聚的微調(diào)；一信號處理裝置，接收該電信號，而得到一MTF參數(shù)值；一控制裝置，藉助該MTF參數(shù)值與一標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)值比較，輸出該控制信號。
全文摘要
一種調(diào)整掃描器組件中電荷耦合元件在水平方向,垂直方向,傾斜度上及鏡頭在光軸上相對架體位置的方法。參考圖案置于鏡頭前,供電荷耦合元件接收,輸出電信號至處理裝置,處理后輸出X、Y、MTF、θ參數(shù)。此方法包含:沿垂直方向粗調(diào)電荷耦合元件位置,使其進(jìn)入感光區(qū);粗調(diào)鏡頭位置,使電荷耦合元件位置靠近鏡頭焦點;沿水平方向,垂直方向及θ傾斜度方向細(xì)調(diào)電荷耦合元件位置;細(xì)調(diào)鏡頭位置,使對焦更清楚,CCD所得影像的MTF值增加。
文檔編號G06K9/00GK1175042SQ9611153
公開日1998年3月4日 申請日期1996年8月22日 優(yōu)先權(quán)日1996年8月22日
發(fā)明者鄭明宗, 陳健宏, 陳凱耀 申請人:明;電腦股份有限公司