专利名称：扫描头中镜头最佳位置的确定方法
技术领域：
本发明涉及扫描仪制造过程中有关扫描头的光学机构自动调整(Auto-OMA)方法，特别涉及扫描头上的镜头(Lens)相对电荷耦合器(CCD/B)最佳光学位置的调整方法。该方法主要研究镜头自动调整中如何寻找最佳光学位置以及如何将镜头调至最佳光学位置等问题。
背景技术：
扫描头是扫描仪光电转换机构的核心，它主要由光头架、镜头(Lens)和电荷耦合器(CCD/B)等组成，装配时镜头插装在光头架的镜头孔中，电荷耦合器(CCD/B)安装在镜头成像位置上，从而构成光电扫描组件。扫描头的光学性能不仅与各光学部件有关，而且直接与调测工艺有关，对扫描头的光学调整非常重要，因为这种调整最直接的效果是发挥其最高光学性能。
所谓OMA(Optical Mechanism Adjustment)为光学机构调整，它是扫描头制造过程中必须经过的一道测试调整工艺。对于扫描头上的镜头(Lens)来说，OMA操作的目的主要是调整镜头(Lens)相对CCD/B(光电耦合板)的MTF(光学解晰度)值，从理论上MTF值越高越好，而且各个区域的MTF值越平均越好。为了达到上述目的，实践中往往通过调节镜头轴向的相对的位置以及镜头相对镜头孔的转角来实现。由于镜头生产过程中最佳转角的位置已经标定，在组装镜头时已基本到位，而镜头的轴向位置则需要专门的调整操作来实现。目前在生产过程中对镜头轴向位置的MTF调节仍处于手工调整阶段，作业人员只能借助光学调整治具和专门调测棒采用手动方式来完成。调整时通过人工观察电脑中OMA波形及显示的Pass或Fail信息来判断镜头是否到达最佳位置。在调整过程中镜头的状况由人工记忆，精确度、速度等全部由人工手动控制，最后以手工操作方式将镜头移动至人工所判断的最佳位置，然后固定镜头，并存储数据。显而易见，对于镜头这类精度很高的光学影像部件来说上述调整方法存在很大缺陷1、数值判断出现误差，人的稳定性不佳导致镜头位置的偏差，结果无法将每个镜头都调整到最佳状态；2、采用调测棒调整时镜头前进、后退的进给量无法精确控制，经常出现多调或少调现象，很难使各个区域的MTF值达到一个最佳和相对平均的状态；3、速度慢，调整效率不高，而且对作业的熟练程度要求高，操作人员教育培训的时间较长。由此可见，如何实现扫描头光学机构的自动调整，以取代目前手动调整方式是解决问题的关键。为此，本发明提出了一种适合于自动调整的镜头最佳位置的确定方法。
发明内容
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是一种扫描头中镜头最佳位置的确定方法，其内容为(1)、建立一段检测区间A到B，该区间以设计时镜头的理论最佳位置为中心，左右偏移S距离；(2)、然后将镜头从该区间的一端A向另一端B移动，在镜头移动过程中逐点测试与镜头位置相关的一组光学参数a(x)、b(x)、c(x)、d(x)、…，并记录测试数据，其中x表示镜头轴向位置座标；采用所记录的测试数据在电脑中按预先建立的数学模型y＝f[a(x)、b(x)、c(x)、d(x)、…]计算并判断镜头最佳点E位置，其中y表示由a(x)、b(x)、c(x)、d(x)、…所确定的综合测试指标，f表示函数；(3)、将镜头移动到最佳点E所对应的x座标位置。
上述技术方案的有关内容和变化解释如下1、上述方案中，建立检测区间的目的是为了将镜头的实际最佳位置包含在该检测区间内，这样在检测时可以寻找到镜头最佳点位置。
2、为了快速而准确的将镜头调整到最佳位置，考虑到克服机构上的不足，比如回移中机构间隙的影响，可以对以上方法进行改进，并构成下列几种不同变化(1)、当镜头被移动到最佳点E位置后，再次测试并判断是否为最佳点，如果答案是则定位，结束调整；如果不是，则以该位置F点为中心，在左右偏移量为Δx区间GH内寻找最佳点E位置，找到后即在该点定位。本措施的目的是确认调整位置的可靠性。
如果上述镜头在AB区间没有发现Pass点时，则镜头被放置于AB区间内最大y值所对应的x座标最佳点E’位置上。
(2)、预先设置y的最低指标值，在测试同时计算y＝f[a(x)、b(x)、c(x)、d(x)、…]值，并与设置的y最低指标值比较判断，当第一次出现y≥最低指标时被认定为第一个普通通过Pass点C，随后镜头继续往前移动，当出现y≤最低指标时被认定为到达第二个普通通过Pass点D，此时电脑以测试到的最大y值所对应的x座标为镜头最佳点E位置。
为了保证镜头最佳位置的可靠性，当镜头被移动到最佳点E位置后，可以再次测试并判断是否为最佳点，如果答案是则定位，结束调整；如果不是，则以该位置F点为中心，在左右偏移量为Δx区间GH内寻找最佳点E位置，找到后即在该点定位。
如果上述镜头在AB区间没有发现Pass点时，则镜头被放置于AB区间内最大y值所对应的x座标最佳点E’位置上。
(3)、预先设置y的最低指标值，在测试同时计算y＝f[a(x)、b(x)、c(x)、d(x)、…]值，并与设置的y最低指标值比较判断，当第一次出现y≥最低指标时被认定为第一个普通通过Pass点C，随后镜头继续往前移动，当出现y≤最低指标时被认定为到达第二个普通通过Pass点D，随后继续往前一段距离到达K点后往回移动寻找第二个普通通过Pass点D，找到后继续移动CD长度的1/2为镜头最佳点E位置。
为了保证镜头最佳位置的可靠性，当镜头被移动到最佳点E位置后，可以再次测试并判断是否为最佳点，如果答案是则定位，结束调整；如果不是，则以该位置F点为中心，在左右偏移量为Δx区间GH内寻找最佳点E位置，找到后即在该点定位。
如果上述镜头在AB区间没有发现Pass点时，则镜头被放置于AB区间内最大y值所对应的x座标最佳点E’位置上。
本发明工作原理是先建立一个包含最佳点位置的镜头移动区间，然后一边移动镜头轴向位置，一边检测与位置相关的光学参数，从检测到的有关数据分析、判断镜头最佳点位置，最后将镜头移动到最佳点位置所对应的轴向位置上。当需要确认调整的可靠性时，可以在镜头到达最佳点后再次测试该点位处光学参数并判断是否是最佳点，如果是则停止调整；如果不是则继续进行小范围第二调整，直至调整到最佳点。如果在检测区间内未发现Pass点，则以最大y值所对应的x座标作为最佳点。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点
1、本发明根据扫描头制造中对镜头的OMA(光学机构调整)要求，提供了一种适合于镜头自动化、快速、精确调整最佳位置的确定方法，为进一步完善扫描头Auto-OMA装置，彻底改变落后的手动调节方式创造了良好条件，因此具有显著地先进性和突出的创造性特点。
2、本发明借助于电脑、控制器、自动调整机构以及相关软件等软、硬环境可以自动调整镜头最佳位置，与手动调节相比调整的精度更高，速度更快，可以将镜头光学解晰度(MTF)调整到最佳状态，即每个区域的MTF数值达到相对平均的水平。
3、本发明中充分考虑到调整机构的机械间隙以及其它因素的影响，并相应采取了积极的技术措施，为确保调整精度以及增强可靠性提供了保障。
4、本发明对操作人员的教育培训以及熟练程度要求不高，操作简单，劳动强度降低，生产效率提高，出错概率下降。
附图1为本发明镜头位置与光学指标关系曲线图，图中X轴为镜头调整位置座标，Y轴为镜头光学调测指标，Y轴0点为最低指标，即Pass普通通过点指标，A到B为检测区间，E点为最佳位置，C点为第一Pass普通通过点位置，D点为第Pass普通通过点位置，两个S分别为左、右偏移距离，下方的箭头表明镜头调整方向；附图2为本发明在AB区间内没有发现Pass普通通过点时的镜头位置与光学指标关系曲线图，图中X轴为镜头调整位置座标，Y轴为镜头光学调测指标，Y轴0点为最低指标，即Pass普通通过点指标，E’点为距离Pass最近的位置，两个S分别为左、右偏移距离，下方的箭头表明镜头调整方向；附图3为本发明再次确认镜头最佳位置时的示意图，图中X轴为镜头调整位置座标，Y轴为镜头光学调测指标，Y轴0点为最低指标，即Pass普通通过点指标，AB表示检测区间，F点表示第一次调整的镜头位置，G、H点分别表示第二次寻找区间，Δx表示以F点位置为中心的左、右偏移量，E点为镜头最佳位置，下方的箭头表明镜头调整方向；附图4为本发明的一种快速调整路径图，图中X轴为镜头调整位置座标，Y轴为镜头光学调测指标，Y轴0点为最低指标，即Pass普通通过点指标，AB表示检测区间，E点为最佳位置，C点为第一Pass普通通过点位置，D点为第二Pass普通通过点位置，K点为过D点后所到达的点位，两个S分别为左、右偏移距离，下方的箭头表明镜头调整方向；附图5为本发明实施例一工作时的流程图；附图6为本发明实施例二工作时的流程图；附图7为本发明实施例五工作时的流程图。
具体实施例方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述实施例一参见附图1和图5所示，一种扫描头中镜头最佳位置的确定方法，其内容为(1)、建立一段检测区间A到B，该区间以设计时镜头的理论最佳位置为中心，左右偏移S距离，S取0.25mm。
(2)、开始时镜头置于A位置，电脑发出开始调测的指令后，控制器接收到指令驱动执行机构将镜头从该区间的一端A向另一端B移动，在镜头移动过程中逐点测试与镜头位置相关的一组光学参数a(x)、b(x)、c(x)、d(x)、…，并记录测试数据，镜头到达B后，电脑将所记录的测试数据按预先建立的数学模型y＝f[a(x)、b(x)、c(x)、d(x)、…]计算并判断镜头最佳点E位置。
(3)、然后根据记录下的位置发出指令，控制器根据接收到的指令驱动执行机构移动镜头回到E点。
如果上述镜头在AB区间没有发现Pass点时，则镜头被放置于AB区间内最大y值所对应的x座标最佳点E’位置上，见附图2。
实施例二参见附图1和图6所示，一种扫描头中镜头最佳位置的确定方法，其内容为当镜头按实施例一方法被移动到最佳点E位置后，为了确认镜头调整位置的可靠性，再次测试并判断是否为最佳点，如果答案是则定位结束调整；如果不是，则电脑发出指令，使执行机构以停止时的F点位置为中心，在左右偏移量为Δx区间GH内寻找最佳点E位置，找到后即在该点定位，见附图3。其它与实施例一方法相同。
实施例三参见附图1，一种扫描头中镜头最佳位置的确定方法，其内容为(1)、建立一段检测区间A到B，该区间以设计时镜头的理论最佳位置为中心，左右偏移S距离，S取0.25mm。
(2)、预先设置y的最低指标值；开始时镜头置于A位置，电脑发出开始调测的指令后，控制器接收到指令驱动执行机构将镜头从该区间的一端A向另一端B移动，在镜头移动过程中逐点测试与镜头位置相关的一组光学参数a(x)、b(x)、c(x)、d(x)、…，同时计算y＝f[a(x)、b(x)、c(x)、d(x)、…]值，并与设置的y最低指标值比较判断，当第一次出现y≥最低指标时被认定为第一个普通通过Pass点C，随后镜头继续往前移动，当出现y≤最低指标时被认定为到达第二个普通通过Pass点D，此时电脑以测试到的最大y值所对应的x座标为镜头最佳点E位置。
(3)、然后根据计算的最佳点位置发出指令，控制器根据接收到的指令驱动执行机构移动镜头回到E点。
如果上述镜头在AB区间没有发现Pass点时，则镜头被放置于AB区间内最大y值所对应的x座标最佳点E’位置上，见附图2。
实施例四参见附图1，一种扫描头中镜头最佳位置的确定方法，其内容为当镜头按实施例三方法被移动到最佳点E位置后，为了确认镜头调整位置的可靠性，再次测试并判断是否为最佳点，如果答案是则定位结束调整；如果不是，则电脑发出指令，使执行机构以停止时的F点位置为中心，在左右偏移量为Δx区间GH内寻找最佳点E位置，找到后即在该点定位，见附图3。其它与实施例三方法相同。
实施例五参见附图4和图7，一种扫描头中镜头最佳位置的确定方法，其内容为(1)、建立一段检测区间A到B，该区间以设计时镜头的理论最佳位置为中心，左右偏移S距离，S取0.25mm。
(2)、预先设置y的最低指标值；开始时镜头置于A位置，电脑发出开始调测的指令后，控制器接收到指令驱动执行机构将镜头从该区间的一端A向另一端B移动，在镜头移动过程中逐点测试与镜头位置相关的一组光学参数a(x)、b(x)、c(x)、d(x)、…，同时计算y＝f[a(x)、b(x)、c(x)、d(x)、…]值，并与设置的y最低指标值比较判断，当第一次出现y≥最低指标时被认定为第一个普通通过Pass点C，随后镜头继续往前移动，当出现y≤最低指标时被认定为到达第二个普通通过Pass点D，随后继续往前一段距离到达K点后往回移动寻找第二个普通通过Pass点D(此时Pass转为Fail)，找到后继续移动CD长度的1/2为镜头最佳点E位置。
(3)、然后根据计算的最佳点位置发出指令，控制器根据接收到的指令驱动执行机构移动镜头回到E点。
如果上述镜头在AB区间没有发现Pass点时，则镜头被放置于AB区间内最大y值所对应的x座标最佳点E’位置上，见附图2。
实施例六参见附图4，一种扫描头中镜头最佳位置的确定方法，其内容为当镜头按实施例五方法被移动到最佳点E位置后，为了确认镜头调整位置的可靠性，再次测试并判断是否为最佳点，如果答案是则定位结束调整；如果不是，则电脑发出指令，使执行机构以停止时的F点位置为中心，在左右偏移量为Δx区间GH内寻找最佳点E位置，找到后即在该点定位，见附图3。其它与实施例五方法相同。
权利要求
1.一种扫描头中镜头最佳位置的确定方法，其特征在于(1)、建立一段检测区间A到B，该区间以设计时镜头的理论最佳位置为中心，左右偏移S距离；(2)、然后将镜头从该区间的一端A向另一端B移动，在镜头移动过程中逐点测试与镜头位置相关的一组光学参数a(x)、b(x)、c(x)、d(x)、…，并记录测试数据，其中x表示镜头轴向位置座标；采用所记录的测试数据在电脑中按预先建立的数学模型y＝f[a(x)、b(x)、c(x)、d(x)、…]计算并判断镜头最佳点E位置，其中y表示由a(x)、b(x)、c(x)、d(x)、…所确定的综合测试指标，f表示函数；(3)、将镜头移动到最佳点E所对应的x座标位置。
2.根据权利要求1所述的镜头最佳位置的确定方法，其特征在于预先设置y的最低指标值，在测试同时计算y＝f[a(x)、b(x)、c(x)、d(x)、…]值，并与设置的y最低指标值比较判断，当第一次出现y≥最低指标时被认定为第一个普通通过Pass点C，随后镜头继续往前移动，当出现y≤最低指标时被认定为到达第二个普通通过Pass点D，此时电脑以测试到的最大y值所对应的x座标为镜头最佳点E位置。
3.根据权利要求1所述的镜头最佳位置的确定方法，其特征在于预先设置y的最低指标值，在测试同时计算y＝f[a(x)、b(x)、c(x)、d(x)、…]值，并与设置的y最低指标值比较判断，当第一次出现y≥最低指标时被认定为第一个普通通过Pass点C，随后镜头继续往前移动，当出现y≤最低指标时被认定为到达第二个普通通过Pass点D，随后继续往前一段距离到达K点后往回移动寻找第二个普通通过Pass点D，找到后继续移动CD长度的1/2为镜头最佳点E位置。
4.根据权利要求1或2或3所述的镜头最佳位置的确定方法，其特征在于当镜头被移动到最佳点E位置后，再次测试并判断是否为最佳点，如果答案是则定位，结束调整；如果不是，则以该位置F点为中心，在左右偏移量为Δx区间GH内寻找最佳点E位置，找到后即在该点定位。
5.根据权利要求2或3所述的镜头最佳位置的确定方法，其特征在于当镜头在AB区间没有发现Pass点时，则镜头被放置于AB区间内最大y值所对应的x座标最佳点E’位置上。
全文摘要
一种扫描头中镜头最佳位置的确定方法，其特征在于(1)、建立一段检测区间A到B，该区间以设计时镜头的理论最佳位置为中心，左右偏移S距离；(2)、然后将镜头从该区间的一端A向另一端B移动，在镜头移动过程中逐点测试与镜头位置相关的一组光学参数a(x)、b(x)、c(x)、d(x)、…，并记录测试数据，其中x表示镜头轴向位置座标；采用所记录的测试数据在电脑中按预先建立的数学模型y＝f[a(x)、b(x)、c(x)、d(x)、…]计算并判断镜头最佳点E位置，其中y表示综合测试指标，f表示函数；(3)、将镜头移动到最佳点E所对应的x座标位置。本发明根据光学机构调整(OMA)要求，提供了一种适合于自动化调整镜头最佳位置的方法，其调整速度快、精度高、可靠性强，为实现扫描头光学机构自动调整创造了良好条件。
文档编号G02B26/10GK1402041SQ0213823
公开日2003年3月12日 申请日期2002年9月6日 优先权日2002年9月6日
发明者杜世丽, 曾斌 申请人:力捷电脑(中国)有限公司