专利名称：多镜头移动机构的控制方法
技术领域：
本发明涉及一种扫描器的多镜头移动机构的位置控制方法，特别涉及一种采用闭回路的控制方法，使不同放大倍率的镜头切换时，能借此定位在正确的位置，以便图像能正确的聚焦成像。
目前扫描器的设计中，除了一般可读取一定尺寸文件的单镜头(lens)设计外，已发展出能读取不同尺寸文件的多镜头设计，如台湾专利公报公告号第232398、235112、280480、296092号等，皆已揭露许多相关多镜头光学装置方面的发明。然而，不论是述何者，都是针对多镜头切换时对镜头或反射镜的移动机构作改良，其目的是欲使尺寸大小不同的光学图像输入能配合位于正确位置的镜头或反射镜，更精确地落在光电转换元件，如电荷耦合元件(Charge Couple Devicc，CCD)上，以获得确实且良好品质的扫描结果。
例如，参照
图1，其为公告号第232398号的“多镜头切换机构”，主要是利用马达12传动减速齿轮组14，以带动齿条16上的镜头组18，使切换不同镜头，故可提供不同的光学图像分辨率。再参照图2，其为公告号第235112号的“多镜头光学扫描器”的图示，主要是利用一驱动机构22驱动透镜座24在滑轨26上移动，以切换不同的镜头，改变不同的光学图像分辨率。或如图3所示公告号第296092号的“多镜头的光学装置”，主要是利用反射镜32的移动，使不同文件34、36的光学图像，能经由镜头组38中不同的镜头，以不同的光学路径到达CCD。
综上所述，已知对多镜头移动机构的控制方法并未多有介绍，所强调者只是多镜头移动或切换机构的改良而已。目前所发展出的多镜头光学装置，其控制方法一般是采用机械定位的方式，于多镜头移动的机构上制作出一些定位点，当多镜头在切换移动时利用这些定位点将镜头置于正确位置。已知一种定位点的方式包含有一挡块或一位置感知器，当多镜头受一控制信号驱使其产生移动后，镜头只有在碰到挡块才会停止，而停止的位置即视为镜头的正确位置。然而，此种开回路的控制方式，并无法得知镜头是否正如预期位于正确的位置，必须借由精密的机械制造加工和组装，否则在镜头移动定位时便可能产生不准确的情形。但是根本上，因采用机械定位的开回路控制方法，最佳的定位位置仍会造成不确定。
鉴于此，本发明的目的是欲采用一种闭回路的多镜头移动的控制方法，让镜头移动时能更准确的定位于正确的位置。
根据上述本发明的目的，提供一种多镜头移动机构的控制方法，其构想主要是借由镜头在移动期间，以CCD持续读取对应于原稿的线性扫描范围的图像，例如以校正尺(calibration paper)作为图像来源，并且在图像读取区内制作标记，利用CCD感测到标记时，依所设定的特定法则进行判断以定位镜头。判断的法则计有下列三种一、绝对位置法在扫描器的一校正尺上的一标记，取得并记录标记经一镜头在其正确成像位置成像于光电转换元件的位置为一基准像素位置；之后，镜头向正确成像位置的方向移动，并持续取得镜头于移动位置时标记成像于光电转换元件的一即时像素位置；最后，判断即时像素位置与基准像素位置是否相同，若否，则回到前述镜头移动的步骤，若是，则镜头停止移动，且是位于正确的成像位置。
二、相对位置法在扫描器的一校正尺内形成对应两参考点的两标记，且取得并记录两标记经一镜头于其正确成像位置成像于光电转换元件上的像素位置，与两参考点的像素位置间的差值；之后，镜头向正确成像位置的方向移动，并持续读取得两标记经镜头于移动位置时成像于光电转换元件的像素位置，与两参考点的像素位置间的差值；最后，判断差值间是否相同，若否，则回到前述镜头移动的步骤，若是，则镜头停止移动，且是位于正确的成像位置。
三、范围法在扫描器的一校正尺内形成两相距为L的标记，且取得并记录两标记经一镜头于其正确成像位置成像于光电转换元件上的位置像素点差为N1；之后，镜头向正确成像位置的方向移动，并持续读取两标记经镜头聚焦后所在的像素位置间像素点差为n1；最后，判断N1是否相同于n1，若否，则回到前述镜头移动的步骤，若是，则镜头停止移动，且是位于正确的成像位置。
综上所述，镜头所在位置一直是以信号回受以控制镜头的移动，借此让镜头移至所要之位置，以确保扫描范围正确，且即使镜头的移动次数频繁，亦不会因机构的精度变差而受影响，因此可靠性高。
为让本发明的上述和其他目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并结合所附图，作详细说明如下。
图1表示公知的一种“多镜头切换机构”的图示；图2表示公知的另一种“多镜头光学扫描器”的图示；图3表示公知的又一种“多镜头的光学装置”的图示；图4表示本发明的一种以绝对位置方式的多镜头移动机构的控制方法，显示校正尺上一标记在相对镜头移动时与光电转换元件上波形的关系；图5表示以绝对位置方式的多镜头移动机构的控制方法的运作流程图；图6表示本发明一种以相对位置方式的多镜头移动机构的控制方法，显示校正尺上一标记在相对镜头移动时与光电转换元件上波形的关系；图7表示以相对位置方式的多镜头移动机构的控制方法的运作流程图；图8表示本发明一种以范围法方式的多镜头移动机构的控制方法，显示校正尺上一标记在相对镜头移动时与光电转换元件上波形的关系；以及图9表示以范围法方式的多镜头移动机构的控制方法的运作流程图。
依本发明的多镜头移动机构的闭回路控制方法，可由下列三种方式实现一、绝对位置法参照图4，其显示校正尺上一标记在相对镜头移动时与光电转换元件上波形的关系。
以下将说明以本方式的多镜头控制方法其定位的法则。
首先，在校正尺42上制作一标示的记号44，例如是在全白的校正尺42上形成一全黑的区块，当然也可为其它的标示方式，只要能作为区别之用即可。由于镜头启始移动的方向是依照镜头切换时所在位置而定，假设镜头是位于如图中正确成像位置的右边，必需沿图中箭头方向移动时，若镜头46移至图中实线的正确位置后，标记44将经由镜头46聚焦后落于光电转换元件48上某一对应的像素(pixel)位置，由此光电转换元件48读取了标记44，将产生例如一高起的波形。因此，若能事先经由校定，确认标记44印刷于校正尺42上的位置，经镜头在正确的位置，对应至光电转换元件48成像于第Ni个像素点上，并记录下此第Ni个像素点为一基准像素位置，作为镜头在切换时在移动位置的对比之用，判断标记经位于移动位置的镜头所成像的像素点是否为第Ni个像素，即可确定镜头是否已位于正确的位置。所以，当镜头是位于图中虚线的移动位置时，标记44经此时的镜头46′聚焦后是在第ni个像素点上产生如高起的波形，经控制单元对比后判断出ni＞Ni，则镜头46′便会继续被驱动往图中箭头的方向(向左)移动。相反地，当镜头是位于图中正确成像位置的左边，必需沿图中与箭头相反方向移动时，控制单元将判断出ni＜Ni的结果，于是便继续驱动镜头往与箭头相反的方向(向右)移动。然而，只有在控制单元判断出|ni-Ni|＜nε(nε为一允许的公差范围)时，镜头才不再作任何移动，此时镜头所在的位置即为正确的位置。
再参照图5，其为根据上述的判断法则所归纳出本发明的多镜头移动机构的控制方法的运作流程图，该方法包括下列步骤a.在一对应于原稿的线性扫描范围内设置一标记，例如于A4原稿的一全白校正尺区域内某一位置上，如中央位置形成一全黑的标记；b.取得标记通过位于一正确位置的一镜头成像于一光电转换元件的像素位置，例如于CCD上的位置为第Ni个像素点；c.记录像素位置为一基准像素位置；d.镜头在标记与光电转换元件之间向正确位置方向移动；e.取得标记通过位于一移动位置的镜头成像于光电转换元件的一即时像素位置，例如于CCD上的位置为第ni个像素点；f.判断即时像素位置是否相同于基准像素位置，例如判断是否|ni-Ni|＜nε，若否，则跳至步骤d，若是，则进行下一步骤；g.停止移动镜头，且是位于正确的位置上。二、相对位置法参照图6，其显示校正尺上一标记在相对镜头移动时与光电转换元件上波形的关系。
以下将说明以本方式的多镜头控制方法其定位的法则。
首先，同样例如在校正尺42上制作两标示的记号44、45。镜头开始朝切换时启始的方向移动，假设镜头同样位于如图中正确成像位置的右边，必需沿图中箭头方向移动，若镜头46移至图中实线的正确位置后，标记44、45分别经由镜头46聚焦后落于光电转换元件48(如CCD)上对应的第Ni、Nj、个像素位置，藉此光电转换元件48读取了标记44、45，产生了例如高起的波形，并且此第Ni、Nj个像素位置与事先CCD上所选定的对应像素点，例如分别选取CCD上第一个像素和最后一个像素位置作为对应，其间Ni和第一个像素间的像素点差Nf及Nj和最后一个像素间的像素点差NR有一特定的关系，例如所标示的记号44、45在校正尺42上分别距两侧的距离皆为L，所以经正确成像位置的镜头聚焦后的Nf＝NR。将上述的资料记录起来，于是，当镜头是位于图中虚线的移动位置时，标记44经此时的镜头46′聚焦后是在第ni个像素点上产生如高起的波形，标记44经此时的镜头46′聚焦后是在第nj个像素点上产生如高起的波形，ni像素与第一个像素位置间的差为nf，nj像素与最后一个像素位置间的差为nR，经对比后判断出nf＞nr，则镜头46′便会被继续驱动往图中箭头的方向(向左)移动。相反地，当镜头是位于图中正确成像位置的左边，必需沿图中与箭头相反方向移动时，将判断出nf＜nr的结果，于是便继续驱动镜头往与箭头相反的方向(向右)移动。然而，只有在判断出|nf-nr|＜nε(nε为一允许的公差范围)时，镜头才不再作任何移动，此时镜头所在的位置即为正确的位置。
再参照图7，其为根据上述的判断法则所归纳出本发明的多镜头移动机构的控制方法的运作流程图，该方法包括下列步骤a.在一对应于原稿的线性扫描范围内对应一第一参考点设置一第一标记与对应一第二参考点设置一第二标记，例如于A4原稿的一全白校正尺区域内与校正尺两端点相距为L的位置上各形成一全黑的标记；b.取得第一、第二标记与第一、第二参考点通过位于一正确位置的一镜头成像于一光电转换元件分别的像素位置，例如CCD上的位置分别为第Ni与第Nj个像素点；c.记录第一标记与第一参考点像素位置间的差值为一第一基准像素，记录第二标记与第二参考点像素位置间的差值为一第二基准像素，例如第一基准像素为Nf，第二基准像素为NR，且Nf＝NR；d.镜头在第一、第二标记与光电转换元件之间向正确位置方向移动；e.取得第一、第二标记通过位于一移动位置的镜头成像于光电转换元件，分别与第一、第二参考点间像素位置间差值的一第一即时像素与一第二即时像素，例如第一即时像素为nf，第二即时像素为nR；f.判断第一即时像素与第二即时像素是否分别相同于第一基准像素与第二基准像素，例如判断是否|nf-nR|＜|Nf-NR+nε|，若否，则跳至步骤d，若是，则进行下一步骤；
g.停止移动镜头，并是位于正确的位置。三、范围法参照图8，其显示校正尺上一标记在相对镜头移动时与光电转换元件上波形的关系。
以下将说明以本方式的多镜头控制方法其定位的法则。
首先，同样例如在校正尺42上制作两标示的记号44、45，并且两标示记号间的相距为L。镜头朝切换时启始的方向移动，假设镜头同样位于如图中正确成像位置的右边，必需沿图中箭头方向移动，若镜头46移至图中实线的正确位置后，标记44、45分别经由镜头46聚焦后落于光电转换元件48(如CCD)上对应的第Ni、Nj个像素位置，由此光电转换元件48读取了标记44、45，而产生例如高起的波形，并且该第Ni、Nj个像素间的差为N1，将上述的资料记录起来，于是，当镜头是位于图中虚线的移动位置时，标记44、45经此时的镜头46′聚焦后分别是在第ni、nj个像素点上产生如高起的波形，此时第ni、nj个像素间的差为n1，经对比后判断出N1＞n1，则镜头46′便会被继续驱动往图中箭头的方向(向左)移动。相反地，当镜头是位于图中正确成像位置的左边，必需沿图中与箭头相反方向移动时，将判断出N1＞n1的结果，于是便继续驱动镜头往与箭头相反的方向(向右)移动。然而，只有在判断出|N1-n1|＜nε(nε为一允许的公差范围)时，镜头才不再作任何移动，此时镜头所在的位置即为正确的定位位置。
再参照图9，其为根据上述的判断法则所归纳出本发明的多镜头移动机构的控制方法的运作流程图，该方法包括下列步骤a.在一对应于原稿的线性扫描范围内设置一第一标记与一第二标记，例如于A4原稿的一全白校正尺区域内某两相距为L的位置上各形成一全黑的标记；b.取得第一、第二标记通过位于一正确位置的一镜头成像于一光电转换元件分别的像素位置，例如于CCD上的像素位置分别为第Ni与第Nj个像素点；c.记录第一、第二标记间像素位置的差值为一基准像素，例如为N1；d.镜头于第一、第二标记与光电转换元件之间向正确位置方向移动；e.取得第一、第二标记通过位于一移动位置的镜头成像于光电转换元件的像素间差值的一即时像素，例如为n1；
f.判断即时像素是否相同于基准像素，例如判断是否|n1-N1|＜nε，若否，则跳至步骤d，若是，则进行下一步骤；g.停止移动该镜头，并是位于正确的位置。
虽然本发明已以一较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围以权利要求所界定的范围为准。
权利要求
1.一种多镜头移动机构的控制方法，包括下列步骤a.在一对应于原稿的线性扫描范围内设置一标记；b.取得该标记通过位于一正确位置的一镜头成像于一光电转换元件的像素位置；c.记录该像素位置为一基准像素位置；d.使该镜头于该标记与该光电转换元件之间向该正确位置方向移动；e.取得该标记通过位于一移动位置的该镜头成像于该光电转换元件的一即时像素位置；f.判断该即时像素位置是否相同于该基准像素位置，若否，则跳至步骤d，若是，则进行下一步骤；g.停止移动该镜头。
2.如权利要求1所述的多镜头移动机构的控制方法，其中所述步骤c中该基准像素位置为第Ni个像素点，所述步骤e中该即时像素位置为第ni个像素点，则所述步骤f中所述的判断应根据|ni-Ni|＜nε进行，nε为一容许的误差值。
3.如权利要求1所述的多镜头移动机构的控制方法，其中所述标记是置于该线性扫描范围的一校正尺内。
4.如权利要求3所述的多镜头移动机构的控制方法，其中所述步骤a中所述的标记是位于该校正尺的中央位置。
5.如权利要求3所述的多镜头移动机构的控制方法，其中所述标记为与周围颜色具有反差的颜色。
6.如权利要求5所述的多镜头移动机构的控制方法，其中所述标记为在全白的该校正尺区上形成的一全黑区块。
7.如权利要求1所述的多镜头移动机构的控制方法，其中该光电转换元件为一电荷耦合元件(CCD)。
8.一种多镜头移动机构的控制方法，包括下列步骤a.在一对应于原稿的线性扫描范围内对应一第一参考点设置一第一标记与对应一第二参考点处设置一第二标记；b.取得该第一、第二标记与该第一、第二参考点通过位于一正确位置的一镜头成像于一光电转换元件分别的像素位置；c.记录该第一标记与该第一参考点像素位置间的差值为一第一基准像素，记录该第二标记与该第二参考点像素位置间的差值为第二基准像素；d.使该镜头于该第一、第二标记与该光电转换元件之间向该正确位置方向移动；e.取得该第一、第二标记通过位于一移动位置的该镜头成像位于该光电转换元件，分别与该第一、第二参考点间像素位置间差值的一第一即时像素与一第二即时像素；f.判断该第一即时像素与该第二即时像素是否分别相同于该第一基准像素与该第二基准像素，若否，则跳至步骤d，若是，则进行下一步骤；g.停止移动该镜头。
9.如权利要求8所述的多镜头移动机构的控制方法，其中所述步骤c中该第一、第二基准像素分别为Nf、NR，所述步骤e中该第一、第二即时像素分别为nf、nR，则所述步骤f中所述判断依据为|nf-nR|＜|Nf-NR|+nε，nε为一容许的误差值。
10.如权利要求9所述的多镜头移动机构的控制方法，其中Nf＝NR。
11.如权利要求8所述的多镜头移动机构的控制方法，其中该第一、第二标记是置于该线性扫描范围的一校正尺内。
12.如权利要求11所述的多镜头移动机构的控制方法，其中该第一、第二参考点分别为该校正尺的两端点。
13.如权利要求11所述的多镜头移动机构的控制方法，其中该标记为与周围颜色具有反差的颜色。
14.如权利要求13所述的多镜头移动机构的控制方法，其中该第一、第二标记为在全白的该校正尺区上形成的一全黑区块。
15.如权利要求8所述的多镜头移动机构的控制方法，其中该光电转换元件为一电荷耦合元件(CCD)。
16.一种多镜头移动机构的控制方法，包括下列步骤a.在一对应于原稿的线性扫描范围内设置一第一标记与一第二标记；b.取得该第一、第二标记通过位于一正确位置的一镜头成像于一光电转换元件分别的像素位置；c.记录该第一标记与该第二标记间像素位置的差值为一基准像素；d.该镜头于该第一、第二标记与该光电转换元件之间向该正确位置方向移动；e.取得该第一、第二标记通过位于一移动位置的该镜头成像于该光电转换元件的像素间差值的一即时像素；f.判断该第一即时像素是否相同于该基准像素，若否，则跳至步骤d，若是，则进行下一步骤；g.停止移动该镜头。
17.如权利要求16所述的多镜头移动机构的控制方法，其中所述步骤c中基准像素为N1，步骤e中该即时像素分别为n1，则所述步骤f中所述判断依据为|n1-N1|＜nε，nε为一容许的误差值。
18.如权利要求16所述的多镜头移动机构的控制方法，其中该第一、第二标记是置于该线性扫描范围的一校正尺内。
19.如权利要求18所述的多镜头移动机构的控制方法，其中该第一、第二参考点分别为该校正尺的两端点。
20.如权利要求18所述的多镜头移动机构的控制方法，其中该标记为与周围颜色具有反差的颜色。
21.如权利要求20所述的多镜头移动机构的控制方法，其中该第一、第二标记为在全白的该校正尺区上形成的一全黑区块。
22.如权利要求16所述的多镜头移动机构的控制方法，其中该光电转换元件为一电荷耦合元件(CCD)。
全文摘要
一种多镜头移动机构的控制方法,由镜头在切换移动期间,以光电转换元件持续读取对应原稿的线性扫描范围的图像,在图像读取区内制作标记,用标记经镜头成像于光电转换元件的像素位置,依设定法则判断镜头是否位于正确位置,镜头所在位置一直以信号回授以控制其移动,直到判断镜头于正确位置时镜头移动停止。本发明用闭回路的控制方法,能精确控制镜头定位,确保多镜头扫描器扫描范围正确,即使镜头移动次数多,亦不因机构精度变差受影响,可靠性高。
文档编号G05D3/14GK1253317SQ9812348
公开日2000年5月17日 申请日期1998年10月29日 优先权日1998年10月29日
发明者蔡振财, 张德智 申请人:鸿友科技股份有限公司