CN1075649C

CN1075649C - 调整扫描组件中电荷耦合元件及镜头位置的方法及系统

Info

Publication number: CN1075649C
Application number: CN96111534A
Authority: CN
Inventors: 郑明宗; 陈健宏; 陈凯耀
Original assignee: Acer Computer Co Ltd
Current assignee: BenQ Corp
Priority date: 1996-08-22
Filing date: 1996-08-22
Publication date: 2001-11-28
Anticipated expiration: 2016-08-22
Also published as: CN1175042A

Abstract

一种调整扫描器组件中电荷耦合元件在水平方向，垂直方向，倾斜度上及镜头在光轴上相对架体位置的方法。参考图案置于镜头前，供电荷耦合元件接收，输出电信号至处理装置，处理后输出X、Y、MTF、θ参数。此方法包含：沿垂直方向粗调电荷耦合元件位置，使其进入感光区；粗调镜头位置，使电荷耦合元件位置靠近镜头焦点；沿水平方向，垂直方向及θ倾斜度方向细调电荷耦合元件位置；细调镜头位置，使对焦更清楚，CCD所得影像的MTF值增加。

Description

调整扫描组件中电荷耦合元件及镜头位置的方法及系统

本发明涉及扫描器组件中电荷耦合元件(CCD)及镜头与其架体相对位置的调整系统及方法。

有关扫描装置的调整技术可参见美国专利5,345,089、4,920,255、5,192,856、5,055,663、5,103,091、5,122,658。

但这些技术都尚未揭露一种能应用于生产线上，将扫描组件中CCD及镜头相对于架体位置的调整的系统及方法。

本发明的主要目的，是提供一种系统及方法，在自动化及高精度的要求下，将扫描组件中CCD及镜头相对于架体位置调整，使得扫描器处于最准确的状态。

更具体地，本发明的目的，即在调整CCD相对于组件内其他光学元件的X、Y、θ方向的位置关系时，还调整镜头相对于组件在光轴方向上的位置，使其扫描影像的效果接近标准的期望值。

为达到所述目的，本发明提供一种能同时调整扫描器组件中电荷耦合元件(CCD)及镜头在光轴上相对于一架体位置的方法，该镜头被安置在一电荷耦合元件前，该电荷耦合元件通过该镜头聚焦，以单一扫描线接收一参考图案影像，该扫描线接收影像的一维信息，以电信号输出至一处理装置，该处理装置将电信号处理后，计算输出一Y、MTF参数值，此Y值代表电荷耦合元件垂直方向的准确度，此MTF值代表镜头焦聚的准确度，所说方法包含：

(1)调整电荷耦合元件的垂直位置，使所得到的Y参数值与对应的一标准值的差值不超过预设的第一数值，使该电荷耦合元件位于感光区域中；

(2)调整镜头的位置，使CCD所读取到影像资料的MTF值大于预设的第二数值，使该电荷耦合元件位置接近镜头焦点；

(3)调整电荷耦合元件的垂直位置，使所得到的Y参数值与对应的一标准值的差值不超过预设的第三数值，且该第三数值小于第一数值，代表该电荷耦合元件位于感光区域垂直方向的中央；

(4)调整镜头的位置，使CCD所读取到影像资料的MTF值大于一预设的第四数值，该第四数值大于该第二数值，代表该电荷耦合元件位于镜头焦点上。

为达到本发明的另一目的，本发明提供一种扫描器组件中电荷耦合元件相对于一架体位置的调整系统，它包含：一调整用参考图样，此参考图样的影像经一镜头入射至电荷耦合元件，使其输出一电信号；一夹具装置，供夹持该电荷耦合元件；一个步进马达，能相应一控制信号，带动夹具装置选择性地进行水平方向、垂直方向或倾斜度方向的微调；一信号处理装置，接收该电信号，而得到上述方向的对应参数值；一控制装置，藉助该方向对应参数值与一标准参数值比较，输出该控制信号。

为达到本发明的另一目的，本发明又提供一种扫描器组件中电荷耦合元件相对于一架体位置的调整系统，包含：一调整用参考图样，此参考图样的影像经一镜头入射至电荷耦合元件，使其输出一电信号；一夹具装置，供夹持该电荷耦合元件；多个步进马达，能同时相应控制信号，带动夹具装置进行所对应水平方向、垂直方向、倾斜度的微调；一信号处理装置，接收该电信号，而得到一水平方向参数值一垂直方向参数值；一倾斜度参数值；一控制装置，藉助该水平方向、垂直方向、及倾斜度参数值与一标准参数值比较，输出该控制信号。

为达到本发明的另一目的，本发明还提供一种扫描器组件中镜头元件相对于一架体位置的调整系统，包含：一调整用参考图样，此参考图样的影像经一镜头入射至电荷耦合元件，使其输出一电信号；一夹具装置，供夹持该镜头；一步进马达，相应一控制信号，带动夹具装置进行镜头焦聚的微调；一信号处理装置，接收该电信号，而得到一MTF参数值；一控制装置，藉助该MTF参数值与一标准参数值比较，输出该控制信号。

本发明提供的系统及方法能在自动化及高精度的要求下，将扫描组件中CCD及镜头相对于架体位置调整，使得扫描器处于最准确的状态。

下面将参照附图，对本发明的具体实施例进行更详细的说明。

图1表示CCD及架体的相对关系。

图2表示本发明的系统。

图3A及3B表示夹具、镜头及架体的相对关系。

图4表示一扫描用参考图案。

图5表示CCD所送出的信号。

图6表示本发明的调整流程。

参照图1，扫描器组件(module)22处于调整镜头、CCD20位置时先置于一调整组装平台24上。一维CCD20藉助一夹具28安置于组件22前方，如图3A所示及下文说明，该夹具28可被控制在X、Y方向移动或θ方向转动。组件22组装完成后包含CCD20、灯源39、反射镜片31、33、35及镜头30，如图3B所示。

如图3A、3B所示，本发明在调整CCD20相对于组件22内其他光学元件的X、Y、θ方向的位置关系，且同时调整镜头30相对于组件22在光轴方向上的位置，使其扫描影像的效果接近标准的期望值。

如图2所示的本发明系统包含一扫描组件22、一步进马达组12、一驱动器14、一数位信号处理装置16及一控制装置18。扫描组件22上具有一CCD20及镜头30，此二者安置于夹具内，夹具受步进马达组12的控制，可带动CCD20及镜头30分别进行X、Y、θ及光轴方向的微调及粗调。当CCD20接收到参考图样影像后，会由CCD20输出一类比信号输出11，此类比信号输出11由信号处理装置16处理后，得到相对应的参数值13，此参数值13与标准参数值15比较后，由控制装置18输出控制信号17至驱动器14，由其带动步进马达12而达到调整的目的。

参照图3A，CCD20系安置在夹具25及19间，夹具25是固定连结在夹具28上，夹具19则受一动力源(未示出)控制，作水平方向移动而确实夹持CCD20。该夹具28藉助连杆(未示出)，受步进马达(未示出)的精密控制，作期望的X、Y、θ方向位移或转动。调整CCD20至预定位置后，即以螺丝将CCD20锁固于组件22的架体上(未示出)。

参照图3B，镜头30是由夹具32控制，进行光轴线上的前后位移调整，以使CCD20位于镜头30的焦点上，从而得到最佳影像效果。控制焦距的步进马达(未示出)藉助连杆控制汽缸架体36的左右位置，汽缸架体36上的气缸34是用来控制夹具32的夹持或松脱。调整镜头30至预定位后，即以螺丝将镜头30锁固在组件22的架体上，如图1所示。

本发明是在组件22上、调整组装平台24上安排下述的一调整定位用的参考图样4，如图3B所示，供CCD20扫描。如图4所示为一调整用图样4，供CCD20对此图样4作周期性横向扫描，而图4中所示的虚线即代表该CCD20的扫描线。CCD20扫描后，可产生如图5所示的信号，该信号送至信号处理装置16。信号处理装置16由图5所示的信号经下列计算，可求出对应的X、Y、θ及MTF参数值。

X=x1

Y=1/2(y1+y2)

θ=1/2(y1-y2)

MTF=[(灰阶)_max-(灰阶)_min/256]×100％

由图4可知，X值为坐标原点至第一黑垂直线40的距离。信号处理装置16由图5信号所得的X值与标准X′值比较，可得知须修正CCD20的左右偏移量。Y值为CCD扫描线通过三角形42、45的截距y1及y2的平均值，由图5信号所得的Y值与标准Y′值相比较，可得知须修正CCD20的上、或下偏移量。即由扫描所得的Y值小于Y′，表示水平扫描线太高，CCD20须往下移动调整。反之，则CCD20需往上移动。CCD扫描线(图4中虚线所示)通过三角形42的截距为Y1,CCD扫描线通过三角形45的截距为Y2，其中θ为Y1与Y2差值的一半；CCD20扫描线通过两个三角形的截距相等时，即y1=y2，因此θ=0，表示CCD20是水平安置于组件22上；反之，若CCD20倾斜时，则θ值必不为0。因此，由θ值，可得知应如何修正CCD20的倾斜度偏移量。若扫描所得的θ＞0，表示y1＞y2，水平扫描线自左下向右上方扫描两个三角形，因此CCD20的倾斜度需做顺时针调整；反之，若θ＜0，则CCD20需做逆时针调整。

MTF参数则为镜头对线条图案44的聚焦参数，图4中图案44紧密排列着若干平行的黑色/白色线条；其灰阶值分别为255和0。当CCD20位置远离镜头30焦点时，则CCD20所读取到该图案中黑色线条的灰阶值可能为最大，只有190，白色部分灰阶值为最小只有98；以此计算其MTF参数值，等于(190-98)/256=36％。但是当CCD20愈接近镜头30焦点，MTF参数会愈接近100％。图5中信号对应MTF参数的图案夹杂有多重的谐波的线条，此乃因为不同周期的扫描信号在示波器显示时，轨迹重叠所致。

参考图6本发明的调整流程。方块60为开始。方块62执行初始值的设定，如驱动器14初始值的设定。方块64为步进马达等机械构件归零。方块66执行CCD20垂直方向粗调，使Y值落入一预设的较大范围ya～yb内。方块68执行镜头30焦距的粗调，使MTF值大于一预设值fa。方块70执行CCD20的水平方向、垂直方向、θ方向的细调，使X、Y、θ值分别落入一预设的较小范围xc～xd、yc～yd、θc～θd内，(其中ya＜yc,yb＞yd,yc＜yd)。方块66粗调的目的在使CCD20接近感光区域中，而方块70细调的目的在使所得到的X、Y参数值与其对应的一标准值最多只相差正、负五个像素值，且确定CCD20为水平安置。方块68粗调的目的，使CCD20位置靠近镜头30焦点，而方块72细调的目的，在使对焦更清楚，CCD20所得影像的MTF值增加。方块72执行镜头焦距的细调，使MTF值大于预设值fb，且该fb＞fa。方块74为调整流程结束，将CCD20与镜头30分别予以固定在组件22上。

以上所列为本发明的一较佳实施例；事实上，因为此四项调整功能均可独立实施，所以使用者可就CCD20垂直方向、水平方向、倾斜度和镜头聚焦度四项中加以选择，只实施部分自动调整的功能，而不需同时对四项参数进行调整。如：可省略X、θ参数的计算，只实施垂直方向和聚焦度的自动调整，或可省略X参数的计算，只实施垂直方向、水平方向和聚焦度的自动调整。此种调整功能的省略变化，均为本发明所揭露的技术范围。

Claims

1．一种能同时调整扫描器组件中电荷耦合元件(CCD)及镜头在光轴上相对于一架体位置的方法，该镜头被安置在一电荷耦合元件前，该电荷耦合元件通过该镜头聚焦，以单一扫描线接收一参考图案影像，该扫描线接收影像的一维信息，以电信号输出至一处理装置，该处理装置将电信号处理后，计算输出一Y、MTF参数值，此Y值代表电荷耦合元件垂直方向的准确度，此MTF值代表镜头焦聚的准确度，所说方法包含：

2．如权利要求1所述的方法，该处理装置将电信号处理后进一步输出一X参数值，此X值代表电荷耦合元件水平方向的准确度，此方法在所述步骤(3)(4)间包含：

(5)调整电荷耦合元件的水平位置，使所得到的X参数值与对应的一标准值的差值不超过该预设第三组数值，代表该电荷耦合元件位于感光区域的中央。

3．如权利要求2所述的方法，该处理装置将电信号处理后进一步输出一θ参数值，此θ值代表电荷耦合元件倾斜度的准确度，此方法在所述步骤(5)(4)间包含：

(6)调整电荷耦合元件的倾斜度，使所得到的θ参数值与对应的一标准值的差值不超过该预设第三组数值，代表该电荷耦合元件水平安置于感光区域的中央。

4．如权利要求1或2或3所述的方法，其中该参考图案中，包含一宽度在垂直方向渐进增加的图样，以该单一扫描线所截取到该图样的宽度，计算Y参数值。

5．如权利要求4所述的方法，其中所说图样为一实心三角形或实心梯形。

6．如权利要求2或3所述的方法，其中该参考图案中，包含一具有垂直边缘的图样，以该单一扫描线所截取到该图样边缘与一扫描始点的距离，计算X参数值。

7．如权利要求6所述的方法，其中所说图样为一黑色垂直细线。

8．如权利要求3所述的方法，其中该参考图案中，包含两个水平放置且宽度在垂直方向渐进增加的相同图样，以该单一扫描线所截取到该二图样的宽度差，计算θ参数值。

9．如权利要求8所述的方法，其中所述两个相同的图样为实心三角形、或实心梯形。

10．一种扫描器组件中电荷耦合元件相对于一架体位置的调整系统，包含：

一调整用参考图样，此参考图样的影像经一镜头入射至电荷耦合元件，使其输出一电信号；

一夹具装置，供夹持该电荷耦合元件；

一个步进马达，能相应一控制信号，带动夹具装置选择性地进行水平方向、垂直方向或倾斜度方向的微调；

一信号处理装置，接收该电信号，而得到上述方向的对应参数值；

一控制装置，藉助该方向对应参数值与一标准参数值比较，输出该控制信号。

11．一种扫描器组件中电荷耦合元件相对于一架体位置的调整系统，包含：

一夹具装置，供夹持该电荷耦合元件；

多个步进马达，能同时相应控制信号，带动夹具装置进行所对应水平方向、垂直方向、倾斜度的微调；

一信号处理装置，接收该电信号，而得到一水平方向参数值，一垂直方向参数值；一倾斜度参数值；

一控制装置，藉助该水平方向、垂直方向、及倾斜度参数值与一标准参数值比较，输出该控制信号。

12．一种扫描器组件中镜头元件相对于一架体位置的调整系统，包含：

一夹具装置，供夹持该镜头；

一步进马达，相应一控制信号，带动夹具装置进行镜头焦聚的微调；

一信号处理装置，接收该电信号，而得到一MTF参数值；

一控制装置，藉助该MTF参数值与一标准参数值比较，输出该控制信号。