CN101407134A - 影像传感器位置的校正方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种影像传感器位置的校正方法，包括以下步骤：A.在影像传感器上投射指定的影像，移动所述指定的影像形成至少两个成像点；通过X轴光栅尺和Y轴光栅尺分别读取所述两个成像点的光栅尺坐标，通过所述影像传感器记录所述两个成像点在该影像传感器参照系下的实际坐标；B.根据光栅尺与所述影像传感器准确安装时的空间关系，将所述两个成像点的光栅尺坐标及在所述影像传感器参照系下的实际坐标转换为同一参考坐标；C.将所述各成像点转换后的两个坐标进行比较，根据所述比较结果对所述影像传感器的位置和角度进行调整。本发明方法保证了影像传感器安装位置的准确性，从而保证了采用影像传感器校正后曝光头位置的准确性。

Description

影像传感器位置的校正方法

【技术领域】

本发明涉及成像技术领域，尤其涉及在曝光装置对影像传感器位置进行校正的方法。

【背景技术】

曝光头中的成像器件一般采用DMD等面成像器件或者激光器的阵列，通过曝光头与成像面的相对移动，使得曝光头在成像面上扫描成像。由于加工、装配的限制以及系统的误差等原因，曝光头在成像面上的曝光影像可能会出现位置的偏移或者变形，这样在扫描成像过程中曝光头在成像面上形成的曝光影像不能实现完整的拼接，影响实际成像的效果。因此，一般需要对曝光头的位置进行校正。

为了对曝光头的位置进行校正，可以采用CCD等影像传感器来检查曝光头在成像平面形成的曝光影像，来检验曝光头的位置是否偏移或变形。但是，影像传感器在安装的过程中，由于装配位置加工精度的原因，也可能会出现位置的偏差，即其实际安装的位置与理论上安装的位置有偏差。而利用位置有偏差的影像传感器来对曝光头进行校正，影像传感器就失去了基准作用，导致校正效果较差。因此，在影像传感器安装时，对其安装位置进行校正是很关键的。

【发明内容】

有鉴于此，有必要提供一种影像传感器位置的校正方法，以保证影像传感器安装位置的准确性。

为达到上述目的，提出以下的技术方案：

一种影像传感器位置的校正方法，包括以下步骤：

A、在影像传感器上投射指定的影像，移动所述指定的影像形成至少两个成像点；通过X轴光栅尺和Y轴光栅尺分别读取所述两个成像点的光栅尺坐标，通过所述影像传感器记录所述两个成像点在该影像传感器参照系下的实际坐标；

B、根据光栅尺与所述影像传感器准确安装时的空间关系，将所述各成像点的光栅尺坐标及在所述影像传感器参照系下的实际坐标转换为同一参考坐标；

C、将所述两个成像点转换后的两个坐标进行比较，根据所述比较结果对所述影像传感器的位置和角度进行调整。

其中，所述步骤A中在影像传感器上投射指定的影像并移动所述指定的影像形成至少两个成像点的过程具体包括：

A1、将投射到曝光模块内微反射镜器件的矩形图像信息更换为指定的影像图像信息；

A2、所述曝光模块将上述指定的影像图像信息投射在所述影像传感器上形成指定的影像，并将所述指定的影像定位形成第一成像点；

A3、通过曝光模块在X轴方向上的运动和/或影像传感器在Y轴方向上的运动，使所述指定的影像在所述影像传感器上移动形成第二成像点。

优选地，所述步骤A2中将所述指定的影像定位至所述影像传感器准确安装时的中心位置。

其中，所述步骤A3中移动的距离为所述影像传感器可测量到的值。

其中，所述步骤A中指定的影像为点影像或中心对称图形影像。

其中，所述步骤B具体为：

将所述两个成像点的光栅尺坐标转换成在所述影像传感器参照系下的实际坐标，或将所述两个成像点在所述影像传感器参照系下的实际坐标转换成光栅尺坐标。

其中，所述步骤C具体包括：

C11、将所述第一成像点转换后的两个坐标进行比较，得到所述影像传感器需要调整的距离，将所述影像传感器在X轴和/或Y轴方向上移动使得所述第一成像点的两个坐标一致；

C12、将所述第二成像点转换后的两个坐标进行比较，得到所述影像传感器需要调整的角度，将所述影像传感器以第一成像点为中心转动使得所述第二成像点的两个坐标一致。

其中，所述步骤C具体包括：

C21、将所述各成像点转换后的两个坐标进行比较，得到所述影像传感器需要调整的角度，根据所述角度转动所述影像传感器；

C22、将所述影像传感器在X轴和/或Y轴方向上移动使得所述两个成像点的两个坐标一致。

优选地，所述步骤C中将各成像点转换后的两个坐标进行比较之后还包括：

通过显示设备将所述比较结果进行显示。

优选地，所述步骤C之后还包括：

通过曝光模块在X轴方向上的运动和/或移动平台在Y轴方向上的运动，使所述指定的影像定位到另一影像传感器上形成至少两个成像点；

通过步骤B和C的方法对上述影像传感器的位置进行调整。

从以上技术方案可以看出，在影像传感器上投射指定的影像形成至少两个成像点，然后分别从光栅尺和影像传感器读取光栅尺坐标、在该影像传感器参照系下的实际坐标，转换为同一参考的坐标后进行比较，得到需要调整的距离和角度来对影像传感器进行校正，保证了影像传感器安装位置的准确性，从而保证了采用影像传感器校正后曝光头位置的准确性，最终提高了曝光头在成像面上的成像效果。

【附图说明】

图1为曝光装置的结构图；

图2为曝光装置中单个曝光模块成像光路示意图；

图3为影像传感器位置的校正方法的基本流程图；

图4为在影像传感器上形成指定的影像过程的示意图；

图5为影像传感器上两个成像点的示意图；

图6为影像传感器上两个成像点的两种坐标转换后的示意图。

【具体实施方式】

下面结合具体的实施例及说明书附图进行详细的描述。

为便于理解，首先对曝光装置的基本结构进行描述，如图1、图2所示，一种平台式曝光装置包括移动平台1，装在移动平台1上的覆有感光材料的成像平面2、用于驱动移动平台1沿Y向移动的Y轴直线电机3，两根Y向导轨4，以及用于获取移动平台1的位移数据的Y轴光栅尺5。其中，成像平面2的类型是平面型、外鼓型或内鼓型等。

在移动平台1上的边缘，未覆盖成像面的位置装有四个矩形排列影像传感器601、602、603、604组成的影像传感器组6。曝光装置还包括对成像平面2进行曝光的曝光头7。影像传感器组6上四个影像传感器间的相对位置关系与曝光头7投射的曝光影像13相对应，每个影像传感器的中心理论上对应曝光影像13的四个顶点(如图2所示)。其中影像传感器的类型可以是CCD或CMOS等类型。曝光头7上设有二个联动的曝光模块8、控制装置9。

曝光装置还包括用于驱动曝光头7沿图中X轴方向移动的X轴直线电机10，两根X向导轨11，以及用于获取曝光头7的位移数据的X轴光栅尺12。

曝光模块8包括成像器件801、成像镜片802，并通过光纤15与作为光源的激光器17中引出的束状光纤16相连接，控制装置9与激光器17相连，对光束进行调制。其中，成像器件801可以是数字光处理DLP成像器件、光栅亮度阀GLV成像器件或液晶显示LCD成像器件，也可以是单个激光成像器件等等。

参考图1和图2，描述平台式曝光装置的曝光原理：

曝光头7中的控制单元9根据所期望的图像数据、将激光器17发出的光束中发送到对应曝光模块8的光束进行空间调制，光束投射到成像器件801。成像器件801与具有数据处理装置及反射镜驱动控制装置的控制装置9相连，控制装置9根据所输入的图像数据，生成对每个曝光模块8中成像器件801区域内的各个微反射镜的控制信号，控制各个曝光模块8内的成像器件801的各个微反射镜的反射角度。

从成像器件801反射出的反映图像信息的光线通过透镜802投射到成像平面2上，形成矩形的曝光影像13。

移动平台1相对曝光头7沿Y方向的扫描运动形成带状的曝光区域14，曝光头7相对移动平台1沿X方向的扫描运动使得带状的曝光区域14相互相连，直到整个成像平面2被曝光头7完全曝光。

曝光装置采用了具有四个影像传感器601、602、603、604的影像传感器组6对各个曝光模块8的实际曝光影像进行检测，将要校正的曝光模块8移动到理论上影像传感器组6上方的位置，在影像传感器组6的上方曝光，将曝光影像13投射到影像传感器组6上，四个影像传感器601、602、603、604分别对曝光影像13的四个顶点进行检测，然后根据曝光模块8实际的曝光影像13与理论曝光影像的偏差，来对曝光模块8进行校正。

需要说明的是，影像传感器位置的校正方法并不限于在上述曝光装置中使用，采用本方法对其它形式的曝光装置中的影像传感器的安装位置进行校正，也应当属于本发明的保护范围。

下面介绍影像传感器位置的校正方法的实现过程进行描述，如图3所示，包括以下步骤：

S101、在影像传感器(例如影像传感器601)上投射指定的影像，移动所述指定的影像形成至少两个成像点；通过X轴光栅尺和Y轴光栅尺分别读取所述两个成像点的光栅尺坐标，通过所述影像传感器记录所述两个成像点在该影像传感器参照系下的实际坐标。

如图4所述，选取一曝光模块8，并将投射到该曝光模块8中成像器件801的矩形图像信息换成指定的影像的图像信息。该指定的影像可以是点影像或中心对称图形影像，比如十字形状或者矩形，这些图形形状可以方便影像传感器测量指定的影像的中心位置的坐标。

然后，曝光模块8投射到成像平面2形成指定的影像，通过曝光头7在X方向的运动和移动平台1在Y方向的运动，指定的影像定位到影像传感器组6上的其中一个影像传感器比如影像传感器601上得到第一成像点18。然后通过X轴光栅尺和Y轴光栅尺分别读取第一成像点18的光栅尺坐标(X1，Y1)，通过影像传感器601记录下第一成像点18在影像传感器601参照系下的实际坐标(X1’，Y1’)。

接着曝光头7在X轴方向移动，该移动距离设定为影像传感器601可检测到的值，将指定的影像第二次投射后得到第二成像点19，然后通过X轴光栅尺和Y轴光栅尺分别读取第二成像点19的光栅尺坐标(X2，Y2)，通过影像传感器601记录下第二成像点19在影像传感器601参照系下的实际坐标(X2’，Y2’)。

S102、根据光栅尺与所述影像传感器准确安装时的空间关系，将所述两个成像点的光栅尺坐标及在所述影像传感器参照系下的实际坐标转换为同一参考坐标。

在本发明中，可以将所述两个成像点的光栅尺坐标转换成在所述影像传感器参照系下的实际坐标，或者将所述两个成像点在所述影像传感器参照系下的实际坐标转换成光栅尺坐标。

举例说明，可以将第一成像点18、第二成像点19的光栅尺坐标(X1，Y1)、(X2，Y2)转换成它们在影像传感器601参照系下的实际坐标(X1”，Y1”)、(X2”，Y2”)。

S103、将所述各成像点转换后的两个坐标进行比较，根据所述比较结果对所述影像传感器的位置和角度进行调整。

将每个成像点转换后同一坐标系下的坐标，比如由光栅尺坐标转换得到的两个成像点在影像传感器601参照系下的坐标(X1”，Y1”)、(X2”，Y2”)与由影像传感器601测量得到的实际坐标(X1’，Y1’)、(X2’，Y2’)进行比较，得到需要调整的位置和角度，然后对影像传感器601的位置进行校正。

上述方法在影像传感器上投射指定的影像形成至少两个成像点，然后分别从光栅尺和影像传感器获取这两个成像点的光栅尺坐标、在该影像传感器参照系下的实际坐标，转换为同一参考的坐标后进行比较，得到需要调整的距离和角度来对影像传感器进行校正，保证了影像传感器安装位置的准确性，从而保证了采用影像传感器校正后曝光装置位置的准确性，最终提高了曝光装置在成像面上的成像效果。

对于步骤S101，其在影像传感器上定位两个成像点的过程具体包括以下步骤：

1)、将投射到曝光模块内微反射镜器件的矩形图像信息更换为指定的影像图像信息。该指定的影像可以是点影像或中心对称图形影像，比如十字形状或者矩形，这些图形形状可以方便影像传感器测量指定的影像的中心位置的坐标。

2)、所述曝光模块根据上述指定的影像图像信息投射在所述影像传感器上形成指定的影像，并将所述指定的影像定位形成第一成像点18。定位第一成像点18影像传感器准确安装时的中心位置，由于中心位置的坐标为(0，0)，可以简化计算过程，方便计算。

3)、通过曝光模块在X轴方向上的运动和/或影像传感器在Y轴方向上的运动，使所述指定的影像在所述影像传感器上移动形成第二成像点19。得到第一成像点18之后，可以将指定的影像在影像传感器上沿X轴或Y轴方向移动，该移动距离为影像传感器可检测到的值，得到第二成像点19。

对于步骤S103，其调整影像传感器过程可以采用至少两种实施方式，下面以其中一种实施方式，结合步骤S101、S102中的实施方式提供一个完整的实施例。

实施例一

(1)、在影像传感器上形成两个成像点并获得其两种坐标的过程：

1)、控制单元9将投射到曝光模块8内成像器件801的数字微反射镜器件的矩形图像信息更换为位于矩形中心的单像素点图像信息；

2)、曝光模块8根据上述单像素点图像信息在成像平面上形成指定的影像；

3)、通过曝光模块8由曝光头7带动在X轴导轨11上移动，移动平台1在Y轴导轨4上移动，将上述点影像移至影像传感器的中心位置形成第一成像点18；

4)、从光栅尺读取第一成像点当前位置(X1，Y1)，影像传感器读取所述第一成像点在该影像传感器参照系下的实际坐标(X1’，Y1’)；

5)、曝光头在X轴导轨上移动形成第二成像点，其移动距离为所述影像传感器可检测到的值；

6)、从光栅尺读取第二成像点当前位置(X2，Y2)，影像传感器读取所述第二成像点在该影像传感器参照系下的实际坐标(X2’，Y2’)。

(2)、根据光栅尺坐标系与理论上影像传感器参照系的空间关系，将从光栅尺读取的两个成像点的当前坐标值(X1，Y1)、(X2，Y2)转换成理论上影像传感器参照系的坐标(X1”，Y1”)、(X2”，Y2”)。

(3)、根据比较结果调整影像传感器位置的过程：

1)、如图5所示，将第一成像点18转换后的两个坐标——理论上影像传感器参照系的坐标(X1”，Y1”)(记为点1”)和其在该影像传感器参照系下的实际坐标(X1’，Y1’)(记为点1’)进行比较，得到该影像传感器在X轴和Y轴上需要校正的距离，将所述影像传感器在X轴和/或Y轴方向上移动使得1’(X1’，Y1’)与1”(X1”，Y1”)重合；

2)、将第二成像点19转换后的两个坐标——理论上影像传感器参照系的坐标(X2”，Y2”)(记为点2”)与第二成像点19在该影像传感器参照系下的实际坐标(X2’，Y2’)(记为点2’)进行比较，得到该影像传感器需要旋转的角度，将所述影像传感器以第一成像点18为中心转动，使得2’(X2’，Y2’)与2”(X2”，Y2”)重合。

实施例二

本实施例的(1)、(2)部分与实施例一相同，(3)根据比较结果调整影像传感器位置的过程采用以下实施方式：

1)、如图5所示，将所述两个成像点转换后的两个坐标(X1”，Y1”)、(X2”，Y2”)与(X1’，Y1’)、(X2’，Y2’)进行比较，得到所述影像传感器需要调整的角度，根据所述角度转动所述影像传感器，使得两个坐标系下两个成像点所在的直线互相平行；

2)、取其中一个成像点比如第一成像点18转换后的两个坐标(X1”，Y1”)、与(X1’，Y1’)进行比较，得到该影像传感器在X轴和Y轴上需要校正的距离，将所述影像传感器在X轴和/或Y轴方向上移动使得所述两个成像点的两个坐标一致。

一般而言，影像传感器组6上设有四个影像传感器601、602、603、604，可以采用以下实施方式一次性对四个影像传感器的位置进行校正。

实施例三

如图6所示，通过曝光头7在X方向的运动和移动平台1在Y方向的运动，将指定的影像定位到理论上影像传感器A的中心位置(X1，Y1)第一次成像为点1，控制装置9会通过影像传感器601记录下点1在影像传感器A参照系下的实际位置(X1’，Y1’)。

接着曝光头7在X方向移动(移动距离可设定为在影像传感器601可检测到的值)，设其移动到的位置为(X2，Y2)，在影像传感器A上方第二次成像为点2，控制单元9会通过影像传感器A记录下点2在影像传感器A参照系下的实际坐标(X2’，Y2’)。

依上述步骤，通过曝光模块8在X轴方向上的运动和/或移动平台1在Y轴方向上的运动，依图示箭头A至B至C至D的运动轨迹，使所述指定的影像定位到另一影像传感器上形成至少两个成像点，得到成像点1、2、3、4、5、6、7、8，然后控制装置9记录其在相应影像传感器中的实际坐标。

最后，根据上述步骤S102、S103的方法上述影像传感器的位置进行调整。

本实施例一次性对影像传感器组6上设有四个影像传感器进行校正，可以提高校正过程的效率。

实施例四

步骤S103中将各成像点转换后的两个坐标进行比较之后，还通过显示设备将所述比较结果进行显示，操作员根据显示设备的显示可以更方便地对影像传感器的位置进行校正。

在本发明优选的实施例中，曝光装置还可以包括显示设备，影像传感器检测到曝光模块的实际曝光影像后，可以在显示设备上显示该实际曝光影像的位置信息。曝光模块在影像传感器上成一个指定的影像，通过曝光影像与影像传感器的对应关系，通过显示模块的显示，操作员可以更方便地对影像传感器进行校正。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1、一种影像传感器位置的校正方法，其特征在于，包括以下步骤：

A、在影像传感器上投射指定的影像，移动所述指定的影像形成至少两个成像点；通过X轴光栅尺和Y轴光栅尺分别读取所述两个成像点的光栅尺坐标，通过所述影像传感器记录所述两个成像点在该影像传感器参照系下的实际坐标；

B、根据光栅尺与所述影像传感器准确安装时的空间关系，将所述两个成像点的光栅尺坐标及在所述影像传感器参照系下的实际坐标转换为同一参考坐标；

C、将所述各成像点转换后的两个坐标进行比较，根据所述比较结果对所述影像传感器的位置和角度进行调整。

2、根据权利要求1所述的影像传感器位置的校正方法，其特征在于，所述步骤A中在影像传感器上投射指定的影像并移动所述指定的影像形成至少两个成像点的过程具体包括：

A1、将投射到曝光模块内微反射镜器件的矩形图像信息更换为指定的影像图像信息；

A2、所述曝光模块将上述指定的影像图像信息投射在所述影像传感器上形成指定的影像，并将所述指定的影像定位形成第一成像点；

A3、通过曝光模块在X轴方向上的运动和/或影像传感器在Y轴方向上的运动，使所述指定的影像在所述影像传感器上移动形成第二成像点。

3、根据权利要求2所述的影像传感器位置的校正方法，其特征在于，所述步骤A2中将所述指定的影像定位至所述影像传感器准确安装时的中心位置。

4、根据权利要求2所述的影像传感器位置的校正方法，其特征在于，所述步骤A3中移动的距离为所述影像传感器可测量到的值。

5、根据权利要求1所述的影像传感器位置的校正方法，其特征在于，所述步骤A中指定的影像为点影像或中心对称图形影像。

6、根据权利要求1所述的影像传感器位置的校正方法，其特征在于，所述步骤B具体为：

将所述两个成像点的光栅尺坐标转换成在所述影像传感器参照系下的实际坐标，或将所述两个成像点在所述影像传感器参照系下的实际坐标转换成光栅尺坐标。

7、根据权利要求2所述的影像传感器位置的校正方法，其特征在于，所述步骤C具体包括：

C11、将所述第一成像点转换后的两个坐标进行比较，得到所述影像传感器需要调整的距离，将所述影像传感器在X轴和/或Y轴方向上移动使得所述第一成像点的两个坐标一致；

C12、将所述第二成像点转换后的两个坐标进行比较，得到所述影像传感器需要调整的角度，将所述影像传感器以第一成像点为中心转动使得所述第二成像点的两个坐标一致。

8、根据权利要求2所述的影像传感器位置的校正方法，其特征在于，所述步骤C具体包括：

C21、将所述各成像点转换后的两个坐标进行比较，得到所述影像传感器需要调整的角度，根据所述角度转动所述影像传感器；

C22、将所述影像传感器在X轴和/或Y轴方向上移动使得所述两个成像点的两个坐标一致。

9、根据权利要求1至8中任一项所述的影像传感器位置的校正方法，其特征在于，所述步骤C中将各个成像点转换后的两个坐标进行比较之后还包括：

通过显示设备将所述比较结果进行显示。

10、根据权利要求1所述的影像传感器位置的校正方法，其特征在于，所述步骤C之后还包括：

通过曝光模块在X轴方向上的运动和/或移动平台在Y轴方向上的运动，使所述指定的影像定位到另一影像传感器上形成至少两个成像点；

通过步骤B和C的方法对上述影像传感器的位置进行调整。

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