专利名称：景深简易测试方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及景深测试的技术领域，尤指一种藉由一斜放于承载面的特定测试用图，以一影像感测器(CCD)及镜头(LENS)作一次扫描对焦特性即可得到景深分布范围，并可调整CCD及LENS至最佳焦距点的景深简易测试方法及装置。
随着电脑产业以日新月异的速度成长，同时也带动其相关周边产业蓬勃发展，以扫描器来说，在几年以前还是一种价格高不可攀的产品，但由于研发技术的突飞猛进及电子零件价格滑落，使得拥有电脑的使用者可轻松购得扫描器，可帮助企业及个人将必备的文字稿或图形档案，扫描进电脑内部作一储存及利用，替人们省下许多制作影像图档的作业时间，而另一方面扫描器可运用于制作网络的网页，并使网页拥有大量的图片以吸引上网者参观网页，以充份达到塑造企业形象或从其中获得无限商机者，而网际网络的盛行，其扫描器的作用功不可没，然扫描器的品质与解析度、焦距等因素习习相关，因此一台扫描器的良莠就决定于此，因此在生产制造流程中调整焦距与解析度即成为重要的工作。
而在一般生产制造影像扫描器厂的设计制造流程中，其调整焦距是一个重要环节，因这将影响扫描器在执行扫描过后，呈现于电脑的图档是否清晰的关键，烦请参阅
图1，图1为传统习用技术中将测试图表以两支持物(Holder)垫起作一焦距调整的侧视示意图，其中为一测试用图10(Test-chart)经由两支撑物11分别垫于其下端两侧，而支撑物11的下方置有一扫描承载面12，为一可透光的材质，再于扫描承载面12的下方分别在适当位置设有一个以上的反射镜21、一镜头22及一影像感应器23(CCD)，在对焦的过程中，习用的测试方法是将一测试用图10置于扫面承载面12的上表面，然后以一影像测试器23做一扫描测试后，再由小至大逐一更换不同高度支撑物11，并由影像测试器23扫描后将每次结果作一记录，以测试出调整转换作用值(Modulation Transfer Function，MTF)的分布曲线图。
上述为习用生产过程中测试一调整转换作用值的结构及方法，但在扫描器实际生产调测时，限于各支撑物高度皆为固定，通常只能调测出一可接受的调整转换作用值，却无法精确获得最佳值，再者，习用的方法必需花费数次时间以更换不同高度的精密支撑物，来获取不同的调整转换作用值，不但极为耗费时间且无法获得一线性的调整转换作用值的分布曲线图，而不利于生产过程中作一焦距调整的研判，此为从事此行业所应亟欲努力改进的目标。
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种景深测试的方法及装置，其可简单、精确的得到线性连续的调整转换作用值分布图，进而有效地调整影像感测器及镜头至最佳焦距位置。
为达到上述目的，本发明是这样实现的在一扫描承载面上立置一特定高度的支撑物，然后将一特定测试图表的一端架置于支撑物的上方，而另一端则置于承载面，使特定测试图表呈一倾斜状态，藉以形成不同高度的扫描区，再利用一影像处理器透过一镜头，且做一趋近线性的连续移动扫描，其扫描后的影像可分段计算其调整转换作用值，即可获得一景深分布范围曲线图，再根据该图取得一最佳的焦距点。
本发明的景深简易测试装置包括一特定测试图表、一特定高度的支撑物、一扫面承载面、一个以上的反射镜、一镜头及一影像感应器。首先将一特定测试图表(本发明是采用一表面设有复数斜向黑白线对(Line PairTest Chart)的一具可透光性的矩形片状体)，再将一特定高度的支撑物斜置于一扫描承载面的上方(其扫描承载面外形概呈一透明的片状体)，然后将其两端分别斜置于支撑物与承载面之间，以形成一高度的落差，再于承载面的下方装置至少一反射镜，因成像的光程为固定的长度，而反射镜的运用可有效折叠压缩光程路径，并使扫描器可有效缩减体积，再使一镜头及影像感测器设置于对应反射镜的折射角度适当处，藉由此装置的构成即可有效调整焦距。
上述结构在操作时，以反射镜、镜头及影像感测器来构成一扫描模块，可以水平的方向一次扫描测试图表的影像，而其扫描测试图表后的影像可由复数的纵线及横线区分为若干的区块，而各区块上各分布有斜向的黑白线对，再依序经由反射镜→镜头→影像感测器后成像，再将扫描后的影像可描绘出一影像柱状图表(Image Histogram)，再根据图表来计算其调整转换作用值(MTF)，而其计算公式为MTF＝(a－b)/(a＋b)*100％，其a值为影像解析的最大值；b值为影像解析的最小值，由公式可得知，当a、b值的差距愈大时，MTF可得一最大值，亦即意味着该区块的高度即为最佳的焦距的调整点。
上述结构中，扫描模块可由手动、硬件或软件来控制，所述的扫描承载面可为一虚拟平面。
本发明所提供的景深简易测试方法及装置可有效地改进习用技术，其是在一扫描承载面上立置一特定高度的支撑物，然后将一特定测试图表的一端架置于支撑物的上方，而另一端则置于承载面，使特定测试图表呈一倾斜状态，藉以形成不同高度的扫描区，无需用不同高度的支撑物以调整扫描器焦距方法，改善了习用技术既耗时又不精确的缺点；并可得到一线性连续的调整转换作用值分布图，进而由图中可得到生产及设计上可用的调整转换作用值，可在扫描器生产制程中，有效地将影像感测器及镜头等值调整至一最佳焦距位置，使用该方法及装置达到了简单、精确的效果。
下面结合附图及具体实施例对本发明再作进一步详细的说明。
图1为习知技术中利用两支撑物垫高测试图表以做焦距调整的剖面侧视图2为本发明中利用一特定高度的支撑物垫高测试图表以使其倾斜的焦距调整法的剖面侧视图；图3为本发明中以影像感测器分区段扫描后所得影像示意图；图4为本发明中依据图3而描绘制作的一特定区块的影像柱状图表；图5为本发明中以影像感测器扫描复数连续区块后计算出调整转换作用值的分布图；图6为本发明中在测试扫描承载下方加入不同厚度介质玻璃以测得承载面下的调整转换作用值分布的实施例图；图7为本发明中测试步骤的流程示意图。
本发明一种景深简易测试方法是藉由扫描承载面上斜置一特定测试图表，该测试图表可为一半光学解析度的黑白线对图表，再将图表的一端由一特定高度的支持物所垫高，该测试图表的一端可以以纵向(Y轴)方向架高置放，或以横向(X轴)方向来架高置放，而以两种不同斜置方向来作一测试，然后利用一扫描模块作一线性连续扫描，其扫描模块可利用手动、硬件或软件来控制其移动动作，扫描后的影像可分段计算其调整转换作用值(MTF)，根据复数次计算结果并制成图表，即可得一景深分布范围及合格范围的图形，再依图形可调整出最佳的扫描器焦距点。
由于本发明为一景深简易测试方法及装置，藉由扫描模块作一线性连续的扫描，可不需变更扫描器的结构，而可获得不同高度的调整转换作用值(MTF)的影像，更可透过调整转换作用值的分布，来随时调整研发设计及生产作业的改善，烦请参阅图2，图2为本发明中利用一特定高度的支撑物垫高测试图表以使其倾斜的焦距调整法的剖面侧视图，而由图中可看出本发明必需选用一特定的测试图表10，再利用一特定高度的支撑物11将测试图表10的一端垫高，并使测试图表10斜置于一扫描承载面12上方，以造成一扫描高度的落差，再于扫描承载面12的下方一适当位置设置有一扫描模块20，其扫描模块20的构成包括有一个以上的反射镜21、一镜头22及一影像感测器23，而其扫描范围121为斜置测试图表10对应下方扫描承载面12处，可分段划分为若干的扫描区域，该扫描模块20可以作一线性连续的扫描影像，但扫描承载面也可为一虚拟平面，而不一定有承载物。
烦请参阅图3，图3为本发明中以影像感测器分区段扫描后所得影像示意图，由此图3中观察得知因测试图表10的平面上具有复数的斜向且平行的线条，且测试图表可为一半光学解析度的黑白线对图表，而该测试图表10因为斜置于扫描承载面12的上方，故形成不同高度的扫描区域，再经水平扫描后可得到一解析度数值不一的区块图像，此外，该扫描模块的扫描方向，也可为上、下移动的垂直方向，而可得另一组MTF值，根据此图像可分段计算出线性连续的调整转换计算值。
再请参阅图4，图4为本发明中依据图3而描绘制作的一特定区块的影像柱状图表(Image Histogram)，其中一特定区块的图形概呈现双凸起似驼峰状，其中最左侧的点表示为最小值，而以b值来表示，另外，其最右侧的点表示为最大值，而以a值来表示，再者，另有一种取得a、b值的计算方式，其方法为在图形中各可取得分布占有的比例来做一计算，首先取一较大的比例(如99％)当作a值，然后利用一较小比例(如1％)当作b值，而其调整转换作用值(MTF)的计算式为MTF＝(a－b)/(a＋b)*100％由上述的计算式中可得知，当a、b值的差距越大时，其MTF的值会越大，而表示为一较佳的调整焦距值，反之当a值越小或b值越大时，其MTF的值会越小，是为一较差的调整焦距值，请同时参阅图5，图5为本发明中以影像感测器扫描复数区块101后，计算出调整转换作用值的分布图，假设当扫描模块20由A1扫描至A5区块时，由于斜面造成区块高度的不同，其MTF值也随着扫描出的影像解析度也有所不同，再经计算后得到不同的MTF值，然后分别将各区块101所得的MTF值标示于座标图上，而可得到五点不同数值的座标，即可得一景深分布范围图，以提供调整焦距点的参考，再参照前述方法分别将B1扫描至B5、C1扫描至C5、…，依此类推，即可获得复数景深分布范围图及符合规格的范围，并从中获得最佳的焦距点。
再请参阅图6，图6为本发明中在测试扫描承载下方加入不同厚度介质玻璃以测得承载面下的调整转换作用值分布的实施例图，此乃针对一般影像扫描器其焦距的最佳点，可为扫描承载面12或向上提升至一限定高度，但却无法测试出扫描承载面12以下的调整转换作用值(MTF)，但其有一变通的方法，而可利用几何光学的折射定律(snell’s law)，其利用不同材质的物质有不同的折射率，先将对焦点提高一固定距离，然后在光学路径中加入不同厚度的介质来改变相对于介质为空气时的物距，其中置入光学路径中不同折射率的介质可为光学用的厚质玻璃(Crown Glass)30，该厚质玻璃30的透光率(n)的系数为1.52，透过该厚质玻璃30即可将测得扫描承载面12下方的MTF值的分布。
烦请参阅图7，图7为本发明中测试步骤的流程示意图，首先为斜置特定测试图于特定高度41，该测试图(Chart)的倾斜度由一垫于测试图下方的支撑物的高度来做一调整，进而驱动扫描模块进行扫描42，并取得扫描影像43，该影像为一黑白相间的斜纹线条，续将影像分割成特定区块44，而分别计算各区块的调整转换作用值45，该调整转换作用值(MTF)计算式为MTF＝(a－b)/(a＋b)*100％，并根据求出的MTF值来绘制调整转换作用值分布图反找最高点46，再判断最高点是否符合规格47，若不符合规格时则调整影像感测器或镜头位置48后重新执行步骤42；符合规格时继续判断是否测试承载面下的调整转换作用值分布49，当未做一测试时则加介质于光路中50后重新执行步骤42；已做一承载面下的测试后执行储存各次的设定及分布图影像51，其步骤即做一结束52。
权利要求
1.一种景深简易测试装置，其特征在于该装置的构成组件至少包括一特定测试图表，做为扫描时的基图，依此影像来计算一调整转换作用值；一支撑物，制作成一特定高度，以垫放于特定测试图一端的下方，用以提高测试图以产生一斜度；一扫描承载面，其上方承置有一特定测试图表及支撑物；一扫描模块，以一水平方向扫描一特定测试图获得一影像；藉由上述构件，令测试图表的一端提高至预期的测试斜度，并决定出欲扫描测试图表的范围，然后在扫描承载面下方的适当位置设一扫描模块，运用该扫描模块以移动扫描后，即可得测试图表上不同高度的影像资料，并依影像资料的高度及扫描范围来划分为复数区块，利用电脑计算各区块的调整转换作用值(MTF)，及其连续区块的调整转换作用值的分布图，再经过整体的分析比较后，可得一最佳化的焦距点，用以校正调整镜头及影像感测器的焦距点。
2.根据权利要求1所述的景深简易测试装置，其特征在于所述的扫描模块至少包括一个以上反射镜、一镜头及一影像感测器。
3.根据权利要求1所述的景深简易测试装置，其特征在于所述的扫描模块是藉由适当的控制执行扫描动作，其可由手动、硬件或软件来控制其移动动作。
4.根据权利要求1所述的景深简易测试装置，其特征在于所述的扫描模块的扫描方向可为上、下移动的垂直方向扫描，而可得另一组MTF值。
5.根据权利要求1所述的景深简易测试装置，其特征在于所述的测试图表的一端可以一纵向(Y轴)方向架高置放，或可以一横向(X轴)方向来架高置放，而以两种不同斜置方向来作一测试。
6.根据权利要求1所述的景深简易测试装置，其特征在于所述的测试图表为一半光学解析度的黑白线对图表。
7.根据权利要求1所述的景深简易测试装置，其特征在于所述调整转换作用值的计算方法为取其分区块的影像，而可绘制一柱状图表，其图形中各可取得一最大值a及一最小值b，并藉一计算式MTF＝(a－b)*(a＋b)*100％求得MTF。
8.根据权利要求7所述的景深简易测试装置，其特征在于所述调整转换作用值的另一计算方式为取其分区块的影像，而可绘制一柱状图表，其图形中各可取得分布占有的比例来做一计算，取得一较大99％的比例为a值，一较小1％的比例为b值，以求得调整转换作用值。
9.根据权利要求1所述的景深简易测试装置，其特征在于所述的扫描承载面可为一虚拟平面。
10.根据权利要求1所述的景深简易测试装置，其特征在于测试扫描承载面下方的MTF值，是在扫描的光学路径中加入一不同折射率的介质来修正焦点的位置，测得扫描承载面下方的MTF值。
11.根据权利要求10所述的景深简易测试装置，其特征在于测试扫描承载面下方MTF值，其中置入光学路径中不同折射率的介质可为光学用的厚玻璃，透过该厚玻璃即可将测得扫描承载面下方的MTF值的分布。
12.一种景深简易测试方法，其特征在于至少包括下列步骤(a)斜置特定测试图于特定高度；(b)驱动扫描模块进行扫描；(c)取得扫描影像；(d)将影像分割成特定区块；(e)计算各区块的调整转换作用值；(f)绘制调整转换作用值分布图反找最高点；(g)检测最高点位置是否符合规格；(h)调整影像感测器或镜头位置；(i)是否测试承载面下的调整转换作用值分布；(j)加介质于光路中；(k)储存各次的设定及分布图影像。
13.根据权利要求12所述的景深简易测试方法，其特征在于步骤g的结果为“是”时，则执行步骤i；若结果为“否”，则执行步骤h，并跳回步骤b的流程继续执行以下步骤。
14.根据权利要求12所述的景深简易测试方法，其特征在于步骤i的结果为“是”时，则执行步骤k；若结果为“否”时，则执行步骤j。
全文摘要
本发明公开了一种景深简易测试方法及装置,该方法藉由一斜放于承载面的特定测试用图,斜放的高度由预计测试的范围来做一限定,然后做一移动扫描,扫描后可得不同高度的影像,再划分为复教区块,再依据各区块所描绘的影像柱状图表,并取其图形中的最大值与最小值,用以计算调整转换作用值(MTF),藉由此种方法可得景深分布范围的曲线图,并可调整影像感测器(CCD)及镜头(LENS)至最佳的焦距点。
文档编号G01D21/00GK1338616SQ00123510
公开日2002年3月6日 申请日期2000年8月15日 优先权日2000年8月15日
发明者邱垂桂 申请人:力捷电脑股份有限公司