專利名稱：掃描頭光學(xué)解析能力測試方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及掃描儀中有關(guān)掃描頭的光學(xué)測試技術(shù)，特別涉及掃描頭黑白光學(xué)解晰能力MTF(Modulation Transfer Function)的一種測試方法。
背景技術(shù)：
掃描頭黑白光學(xué)解晰能力MTF(Modulation Transfer Function)是衡量掃描儀光學(xué)性能的重要指標(biāo)之一。在生產(chǎn)掃描儀過程中，檢測和調(diào)整鏡頭(Lens)相對電荷耦合器(CCD/B)的MTF(光學(xué)解晰度)值，并使其達(dá)到最佳狀態(tài)是每個掃描儀生產(chǎn)廠商所追求的目標(biāo)，其中掃描頭光學(xué)測試技術(shù)是掃描頭光學(xué)機(jī)構(gòu)調(diào)整的基礎(chǔ)，如何精確、有效的測量光學(xué)系統(tǒng)的性能歷來是掃描頭制造過程中的一個難點。目前現(xiàn)有技術(shù)中，關(guān)于掃描頭對黑白解晰能力的測試技術(shù)有許多種。這些測試方法的基本思路是在掃描頭光路的物距位置上放置一個印有黑白幾何圖案的光學(xué)測試板，通過軟件方式采集測試板上黑白幾何圖案在電荷耦合器上所對應(yīng)的相關(guān)信號值，并通過相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型計算出與光學(xué)解析能力相關(guān)的指標(biāo)，通過這種指標(biāo)來衡量該光學(xué)系統(tǒng)的解析能力。但現(xiàn)有測試方法所存在的問題是1、測試的精確不夠，離散性較大，抗外來干擾的能力弱，因此測試結(jié)果不能真實、有效的反映產(chǎn)品的光學(xué)性能；2、有些測試技術(shù)操作十分復(fù)雜。
本發(fā)明的目的是采用特定設(shè)計的測試圖案(Pattern)，運用相應(yīng)的計算方法來提高測試的有效性，排除外來干擾，使掃描頭黑白光學(xué)解晰能力測試更加精確可靠，為掃描頭光學(xué)機(jī)構(gòu)調(diào)整提供準(zhǔn)確依據(jù)。

發(fā)明內(nèi)容
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種掃描頭光學(xué)解析能力測試方法，在掃描頭光路的物距位置上放置一個印有黑白幾何圖案的光學(xué)測試板，通過軟件方式采集測試板上黑白幾何圖案在電荷耦合器上所對應(yīng)的相關(guān)信號值，并通過相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型計算出與光學(xué)解析能力相關(guān)的指標(biāo)，通過這種指標(biāo)來衡量該光學(xué)系統(tǒng)的解析能力。其測試板圖案設(shè)計以及數(shù)學(xué)模型如下所述光學(xué)測試板以標(biāo)準(zhǔn)白色底為背景，其上印有標(biāo)準(zhǔn)黑色的幾何圖形和線條圖案，幾何圖形由兩個標(biāo)準(zhǔn)黑區(qū)域組成，并分別布置在兩端位置上；線條圖案由一組表示X方向的縱向平行X線和一組表示Y方向的橫向平行Y線構(gòu)成，并左右布置在中間位置上；各幾何圖形和線條圖案沿掃描線長度方向相隔布置，以此構(gòu)成左黑、左白、X線、中白、Y線、右白、右黑各圖形或圖案區(qū)域；所述光學(xué)解析能力的測試和計算分X方向和Y方向進(jìn)行，每個方向?qū)?yīng)紅波(Red)、綠波(Green)和藍(lán)波(Blue)又分為三項分別計算，其數(shù)學(xué)模型為X-MTFc＝(a(x，c)-b(x，c))/(A(x，c)-B(x，c))Y-MTFc＝(a(y，c)-b(y，c))/(A(y，c)-B(y，c))式中X-MTFc、Y-MTFc分別表示X和Y方向上在某色波方面的解析能力值，其中下標(biāo)x、y分別表示X方向和Y方向，下標(biāo)c表示紅、綠、藍(lán)三色中一種；a(x，c)、a(y，c)分別表示X方向和Y方向的X、Y線條區(qū)域中參考白在某色種方面的最大值；b(x，c)、b(y，c)分別表示X方向和Y方向的X、Y線條區(qū)域中參考黑在某色種方面的最小值；A(x，c)、A(y，c)分別表示參考白色線性轉(zhuǎn)換到X方向和Y方向后在某色種方面的值；B(x，c)、B(y，c)分別表示參考黑色線性轉(zhuǎn)換到X方向和Y方向后在某色種方面的值；A(x，c)＝(V1-V2)×D1/D2+V2A(Y，c)＝(V1-V3)×D3/D4+V3B(x，c)＝(V5-V4)×D5/D6+V4B(Y，c)＝(V4-V5)×D7/D6+V5式中V1、V2、V3、V4、V5分別表示中白、左白、右白、左黑、右黑區(qū)域在某色種方面的平均值；D1表示左白中點到X線中點的距離；
D2表示左白中點到中白中點的距離；D3表示右白中點到Y(jié)線中點的距離；D4表示右白中點到中白中點的距離；D5表示左黑中點到X線中點的距離；D6表示左黑中點到右黑中點的距離；D7表示右黑中點到Y(jié)線中點的距離。
上述技術(shù)方案的有關(guān)內(nèi)容和變化解釋如下1、上述方案中，所述“標(biāo)準(zhǔn)黑”和“標(biāo)準(zhǔn)白”分別是一種黑色和白色作為顏色標(biāo)本，在白區(qū)所獲的圖像信號對應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)白，黑區(qū)的圖像信號對應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)黑，以此作為標(biāo)準(zhǔn)黑、白顏色的基準(zhǔn)。所述“幾何圖形”是指在一種幾何形狀內(nèi)填充標(biāo)準(zhǔn)黑色，比如長方形、三角形、圓形、梯形、正方形以及相互之間的組合等。所述“線條圖案”是指由標(biāo)準(zhǔn)黑色平行線組成的幾何圖案。
2、上述方案中，對于測試板來說最終目標(biāo)是要沿掃描線長度方向建立從左往右排列的圖形圖案區(qū)域，該區(qū)域的排列規(guī)則包含(1)左黑、左白、X線、中白、Y線、右白、右黑；(2)左黑、左白、Y線、中白、X線、右白、右黑。
3、上述方案中，所述X線是由一組縱向平行線構(gòu)成，該縱向平行線要求相互平行而且等間距分布，但不一定要求縱向垂直，可以允許有一定夾角，它是衡量光學(xué)系統(tǒng)在橫向(X方向)解晰能力的基準(zhǔn)。所述Y線是由一組橫向平行線構(gòu)成，該橫向平行線要求相互平行而且等間距分布，但要求橫向水平成一定夾角，夾角一般在8度左右，因為只有這樣掃描線與Y線才能相交，從而抓出黑白相間的圖案。Y線是衡量光學(xué)系統(tǒng)在縱向(Y方向)解晰能力的基準(zhǔn)。
4、關(guān)于X線、Y線的間距、平行度要求以及粗細(xì)的規(guī)定，可以根據(jù)解析精度要求來確定。一般講，解析精度要求越高其線的間距越小、平行度要求越高、線寬也越小。
5、上述方案中，每個方向?qū)?yīng)紅波(Red)、綠波(Green)和藍(lán)波(Blue)是指電荷耦合器獲得的信號可以分解出紅波(Red)、綠波(Green)和藍(lán)波(Blue)三種色。
6、上述方案中，每個方向?qū)?yīng)每種顏色的MTF理論值為1，而實際測試中均小于1，而判斷MTF值是否合格的標(biāo)準(zhǔn)可以根據(jù)精度要求不同人為規(guī)定，一般情況下MTF值能夠達(dá)到0.6就比較好了。
本發(fā)明工作原理是設(shè)計一組能夠較好衡量X方向和Y方向黑白解晰能力的光學(xué)測試圖案，將這種測試板置于掃描頭光路的物距位置上，通過軟件從電荷耦合器分別采集對應(yīng)橫向和縱向黑白解晰能力的一系列相關(guān)數(shù)據(jù)，然后通過數(shù)學(xué)模型分別計算X方向中紅波(Red)、綠波(Green)和藍(lán)波(Blue)三項解晰度值和Y方向中紅波(Red)、綠波(Green)和藍(lán)波(Blue)三項解晰度值，最后通過這六項指標(biāo)與已有規(guī)格(Spec)進(jìn)行比較，來判斷該光學(xué)系統(tǒng)對黑白的解晰能力。其中數(shù)學(xué)模型的光學(xué)含義是按每個方向每種顏色波分別求出線條區(qū)域白黑色差與白黑區(qū)域線性轉(zhuǎn)換后的參考白黑色差的比值。
由于上述技術(shù)方案運用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點1、本發(fā)明方法從X方向和Y方向分別對應(yīng)的紅波(Red)、綠波(Green)和藍(lán)波(Blue)三種色波出發(fā)對掃描儀光學(xué)系統(tǒng)黑白解晰能力進(jìn)行測試，其測試方法精確，測試結(jié)果能真實的反映產(chǎn)品性能，確保還原生成影象的真實性。
2、本發(fā)明方法極大的避免了外來因素的干擾，比如測試板中黑、白色區(qū)域制作的均勻性問題，提高了測試的有效性。
3、本發(fā)明方法可以利用計算機(jī)和相應(yīng)軟件實行快速測試和判斷，尤其適合于掃描頭黑白解晰能力的自動化快速測試以及對光學(xué)機(jī)構(gòu)的調(diào)整。
4、本發(fā)明方法構(gòu)思新穎，數(shù)學(xué)模型科學(xué)合理，實用性強(qiáng)，是一種先進(jìn)的掃描頭光學(xué)解晰能力測試方法。
5、本發(fā)明方法運用線性轉(zhuǎn)換原理，這樣能夠有效避開燈管(Lamp)亮度不均勻性對測試MTF的影響。


附圖1為本發(fā)明實施例光學(xué)測試板平面圖。
以上附圖中1、測試板；2、左黑；3、左白；4、X線；5、中白；6、Y線；7、右白；8、右黑。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述
實施例參見附圖1所示，一種掃描頭光學(xué)解析能力測試方法，將掃描頭相對一個光學(xué)測試板1進(jìn)行定位，使一個印有黑白幾何圖案的光學(xué)測試板1處于掃描頭光路的物距位置上，通過軟件方式從電荷耦合器(CCD)上采集測試板1上黑白幾何圖案所對應(yīng)的相關(guān)信號值，并通過相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型計算出與光學(xué)解析能力相關(guān)的指標(biāo)，通過這種指標(biāo)與已有的規(guī)格(Spec)進(jìn)行比較來衡量該光學(xué)系統(tǒng)的解析能力。
本方案所述測試板圖案設(shè)計以及計算公式如下一、測試板圖案設(shè)計光學(xué)測試板1以標(biāo)準(zhǔn)白色底為背景，其上采用標(biāo)準(zhǔn)黑色印刷兩種類型圖案，其中一種是幾何圖形，另一種是線條圖案。幾何圖形為兩塊長方形標(biāo)準(zhǔn)黑色區(qū)域，這兩塊長方形標(biāo)準(zhǔn)黑色區(qū)域分別布置在測試板1兩端位置上。線條圖案由一組表示X方向的縱向平行X線和一組表示Y方向的橫向平行Y線構(gòu)成，這兩種線條圖案在兩塊標(biāo)準(zhǔn)黑色區(qū)域的中間位置上左右布置。上述兩塊幾何圖形和兩塊線條圖案沿掃描線長度方向相隔布置，這樣在測試板1的掃描區(qū)域內(nèi)沿掃描線長度方向從左到右形成左黑2、左白3、X線4、中白5、Y線6、右白7、右黑8圖形和線條區(qū)域。為了計算方便將各黑白區(qū)域在掃描線長度方向的投影距離制作成相等，X線4和Y線6整體允許有一定的斜度，但是每塊線條區(qū)域中要求線條相互平行且寬度相等。
二、計算方法和計算公式所述光學(xué)解析能力的測試和計算分X方向和Y方向進(jìn)行，每個方向?qū)?yīng)紅波(Red)、綠波(Green)和藍(lán)波(Blue)又分為三項分別計算，其計算公式為1、X方向?qū)?yīng)紅波(Red)、綠波(Green)和藍(lán)波(Blue)的三項MTF值分別為X-MTFr＝(a(x，r)-b(x，r))/(A(x，r)-B(x，r))X-MTFg＝(a(x，g)-b(x，g))/(A(x，g)-B(x，g))X-MTFb＝(a(x，b)-b(x，b))/(A(x，b)-B(x，b))式中a(x，r)、a(x，g)、a(x，b)分別表示X方向的X線條區(qū)域4中參考白在紅波(Red)、綠波(Green)和藍(lán)波(Blue)方面的最大值；
b(x，r)、b(x，g)、b(x，b)分別表示X方向的X線條區(qū)域4中參考黑在紅波(Red)、綠波(Green)和藍(lán)波(Blue)方面的最小值；(A(x，r)-B(x，r))＝{[(V1r-V2r)×D1/D2+V2r]-[(V5r-V4r)×D5/D6+V4r]}其中V1r、V2r、V4r、V5r分別表示中白、左白、左黑、右黑區(qū)域在紅波(Red)方面的平均值；D1表示左白中點到X線中點的距離；D2表示左白中點到中白中點的距離；D5表示左黑中點到X線中點的距離；D6表示左黑中點到右黑中點的距離。
(A(x，g)-B(x，g))＝{[(V1g-V2g)×D1/D2+V2g]-[(V5g-V4g)×D5/D6+V4g]}其中V1g、V2g、V4g、V5g分別表示中白、左白、左黑、右黑區(qū)域在綠波(Green)方面的平均值。
(A(x，b)-B(x，b))＝{[(V1b-V2b)×D1/D2+V2b]-[(V5b-V4b)×D5/D6+V4b]}其中V1b、V2b、V4b、V5b分別表示中白、左白、左黑、右黑區(qū)域在藍(lán)波(Blue)方面的平均值。
2、Y方向?qū)?yīng)紅波(Red)、綠波(Green)和藍(lán)波(Blue)的三項MTF值分別為Y-MTFr＝(a(y，r)-b(y，r))/(A(y，r)-B(y，r))Y-MTFg＝(a(y，g)-b(y，g))/(A(y，g)-B(y，g))Y-MTFb＝(a(y，b)-b(y，b))/(A(y，b)-B(y，b))式中a(y，r)、a(y，g)、a(y，b)分別表示Y方向的Y線條區(qū)域6中參考白在紅波(Red)、綠波(Green)和藍(lán)波(Blue)方面的最大值；b(y，r)、b(y，g)、b(y，b)分別表示Y方向的Y線條區(qū)域6中參考黑在紅波(Red)、綠波(Green)和藍(lán)波(Blue)方面的最小值；(A(y，r)-B(y，r))＝{[(V1r-V3r)×D3/D4+V3r]-[(V4r-V5r)×D7/D6+V5r]}
其中V1r、V3r、V4r、V5r分別表示中白、右白、左黑、右黑區(qū)域在紅波(Red)方面的平均值；D3表示右白中點到Y(jié)線中點的距離；D4表示右白中點到中白中點的距離；D6表示左黑中點到右黑中點的距離；D7表示右黑中點到Y(jié)線中點的距離。
(A(y，g)-B(y，g))＝{[(V1g-V3g)×D3/D4+V3g]-[(V4g-V5g)×D7/D6+V5g]}其中V1g、V3g、V4g、V5g分別表示中白、右白、左黑、右黑區(qū)域在綠波(Green)方面的平均值。
(A(y，b)-B(y，b))＝{[(V1b-V3b)×D3/D4+V3b]-[(V4b-V5b)×D7/D6+V5b]}其中V1b、V3b、V4b、V5b分別表示中白、右白、左黑、右黑區(qū)域在藍(lán)波(Blue)方面的平均值。
權(quán)利要求
1.一種掃描頭光學(xué)解析能力測試方法，在掃描頭光路的物距位置上放置一個印有黑白幾何圖案的光學(xué)測試板，通過軟件方式采集測試板上黑白幾何圖案在電荷耦合器上所對應(yīng)的相關(guān)信號值，并通過相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型計算出與光學(xué)解析能力相關(guān)的指標(biāo)，通過這種指標(biāo)來衡量該光學(xué)系統(tǒng)的解析能力，其特征在于所述光學(xué)測試板以標(biāo)準(zhǔn)白色底為背景，其上印有標(biāo)準(zhǔn)黑色的幾何圖形和線條圖案，幾何圖形由兩個標(biāo)準(zhǔn)黑區(qū)域組成，并分別布置在兩端位置上；線條圖案由一組表示X方向的縱向平行X線和一組表示Y方向的橫向平行Y線構(gòu)成，并左右布置在中間位置上；各幾何圖形和線條圖案沿掃描線長度方向相隔布置，以此構(gòu)成左黑、左白、X線、中白、Y線、右白、右黑各圖形或圖案區(qū)域；所述光學(xué)解析能力的測試和計算分X方向和Y方向進(jìn)行，每個方向?qū)?yīng)紅波(Red)、綠波(Green)和藍(lán)波(Blue)又分為三項分別計算，其數(shù)學(xué)模型為X-MTFc＝(a(x，c)-b(x，c))/(A(x，c)-B(x，c))Y-MTFc＝(a(y，c)-b(y，c))/(A(y，c)-B(y，c))式中X-MTFc、Y-MTFc分別表示X和Y方向上在某色波方面的解析能力值，其中下標(biāo)x、y分別表示X方向和Y方向，下標(biāo)c表示紅、綠、藍(lán)三色中一種；a(x，c)、a(y，c)分別表示X方向和Y方向的X、Y線條區(qū)域中參考白在某色種方面的最大值；b(x，c)、b(y，c)分別表示X方向和Y方向的X、Y線條區(qū)域中參考黑在某色種方面的最小值；A(x，c)、A(y，c)分別表示參考白色線性轉(zhuǎn)換到X方向和Y方向后在某色種方面的值；B(x，c)、B(y，c)分別表示參考黑色線性轉(zhuǎn)換到X方向和Y方向后在某色種方面的值；A(x，c)＝(V1-V2)×D1/D2+V2A(Y，c)＝(V1-V3)×D3/D4+V3B(x，c)＝(V5-V4)×D5/D6+V4B(Y，c)＝(V4-V5)×D7/D6+V5式中V1、V2、V3、V4、V5分別表示中白、左白、右白、左黑、右黑區(qū)域在某色種方面的平均值；D1表示左白中點到X線中點的距離；D2表示左白中點到中白中點的距離；D3表示右白中點到Y(jié)線中點的距離；D4表示右白中點到中白中點的距離；D5表示左黑中點到X線中點的距離；D6表示左黑中點到右黑中點的距離；D7表示右黑中點到Y(jié)線中點的距離。
全文摘要
一種掃描頭光學(xué)解析能力測試方法，設(shè)計一組能夠衡量X方向和Y方向黑白解晰能力的光學(xué)測試圖案，將這種測試板置于掃描頭光路的物距位置上，通過軟件從電荷耦合器分別采集對應(yīng)橫向和縱向黑白解晰能力的一系列相關(guān)數(shù)據(jù)，然后通過數(shù)學(xué)模型分別計算X方向中紅波(Red)、綠波(Green)和藍(lán)波(Blue)三項解晰度值和Y方向中紅波(Red)、綠波(Green)和藍(lán)波(Blue)三項解晰度值，最后通過這六項指標(biāo)與已有規(guī)格(Spec)進(jìn)行比較，來判斷該光學(xué)系統(tǒng)對黑白的解晰能力。其中數(shù)學(xué)模型的光學(xué)含義是按每個方向每種顏色波分別求出線條區(qū)域白黑色差與白黑區(qū)域線性轉(zhuǎn)換后的參考白黑色差的比值。本發(fā)明測試精確，抗干擾能力強(qiáng)，測試結(jié)果確保還原生成影象的真實性和有效性，是一種先進(jìn)、科學(xué)、實用的光學(xué)解晰能力測試方法。
文檔編號G01M11/02GK1420347SQ0213849
公開日2003年5月28日 申請日期2002年10月23日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月23日
發(fā)明者余陸青 申請人:力捷電腦(中國)有限公司