Sensor為桌面掃描儀添加了zip

馬薩諸塞州劍橋 -在閱讀此內(nèi)容的30秒內(nèi)，寶麗來的新掃描儀可以以每英寸2,700點的分辨率數(shù)字化彩色幻燈片。獨立研究人員Rich and Associates，Olney，MD表示，SprintScan 35還可處理35毫米底片和黑白膠片，讓圖形藝術(shù)專業(yè)人士將圖像帶入計算機的速度比其他掃描儀快5到15倍。其速度的關(guān)鍵是電荷耦合器件(CCD)傳感器芯片，它使用許多光敏元件的線性陣列來捕獲圖像。工程師將現(xiàn)有的CCD技術(shù)應用于掃描儀，以加快設計周期。算法將膠片底片轉(zhuǎn)換為您在照片中看到的顏色，自定義ASIC可自動平衡顏色和正確的亮度。

如何通過零件幾何形狀，表面光潔度，二次加工和其他考慮因素來優(yōu)化您的設計

速度不是SprintScan唯一聲名鵲起的。從一開始，寶麗來想要創(chuàng)造一種便宜，用戶友好的掃描儀。為了降低工具和制造成本，他們與臺灣的Microtek公司合作。他們的戰(zhàn)略是：利用Polaroid的新光學和先進的成像電子技術(shù)，推出Microtek的低成本基礎型掃描儀。

“我們的理念是將易用性融入軟件的用戶界面，并獲得復雜的硬件以滿足未知各類電影的需求，”寶麗來電子成像系統(tǒng)掃描儀工程經(jīng)理Stuart Boyd解釋道。 。“我們應用我們的圖像科學為用戶提供最佳結(jié)果，并隱藏這種復雜性。”

移動圖片。與大多數(shù)臺式掃描儀一樣，Sprint-Scan使用電動托架引導滑塊或膠片條通過固定掃描頭。掃描儀內(nèi)部的燈照亮滑塊，另一側(cè)的CCD光傳感器捕獲信號。

為了實現(xiàn)高分辨率，寶麗來工程師必須設計一種方法來精確地移動幻燈片通過CCD傳感器。對于高級機械工程師Colin Kernan來說，這意味著使用臺灣Teco Electric and Machine Co.的導螺桿和直流步進電機，以便在4,000像素CCD上移動時將滑架運動與充電時間相匹配。

“當圖像移動時，傳感器正在看一條線，我們不得不用CCD的每一行來調(diào)整這一運動，”Kernan說。“電荷從每一行的第一像素移動到像素4,000需要一定的時間。而且從第一行的第一個像素到第四千個像素，電荷需要一定的時間才能工作在第64行。我必須將其與導螺桿的運動相匹配。“

由于傳感器分別讀取紅色和藍色通道，因此定時中的任何滑動都會導致顏色錯誤配準或模糊的“邊緣”。并且由于在2,700 dpi的薄膜上的像素尺寸小于0.0004平方英寸，因此指定64步運動的導螺桿的公差是困難的。“我的公差基本上是我必須行駛的距離，大約0.023英寸，正負0.0003英寸。這需要一個相當準確的導螺桿，”Kernan回憶道。

工程師允許小于0.5像素的顏色錯誤配準。但是這個邊際只能解釋直線垂直運動 - 而不是電影運動引起的振動等因素。

例如，在最高分辨率設置下，掃描模式也是最慢的電機速度。不幸的是，這個速度與電機的共振頻率一致 - 當每個步驟穩(wěn)定時會導致振動或“振鈴”。

為了抑制電機振動，工程師排除了使用粘性流體的問題，因為在高速時慣性負載增加而低扭矩會導致失速問題。替換更大的電機也不是一種選擇，因為工程師不確定產(chǎn)量并希望通過Microtek設計共享電機的價格效率。

“相反，我們使用的是電子阻尼系統(tǒng)。就在電機停在一個步驟之前，你告訴它反過來，然后完成前進步驟，”Kernan解釋道。通過構(gòu)建和分析整個系統(tǒng)的非常精確的數(shù)學模型，振動專家Joseph Deck對系統(tǒng)進行了微調(diào)并編程了一個芯片來控制驅(qū)動電路。

快速圖像捕獲。掃描儀核心的CCD傳感器使用多行光敏陣列。最初為軍事空中偵察開發(fā)的稱為延時集成(TDI)的架構(gòu)利用這些陣列來提高靈敏度。

圖像傳感器設備工程經(jīng)理Selim Bencuya解釋說，“當圖像機械地在傳感器平面上移動時，圖像中的特定位置被第一行采樣一次。然后 - 因為信號以與滑動相同的速度移動 - 傳感器對圖像中的相同位置進行N次采樣，“其中N是光敏陣列的行數(shù)。結(jié)果：在傳統(tǒng)掃描儀的一小部分時間內(nèi)快速捕獲圖像。

但是，捕獲圖像數(shù)據(jù)只是掃描儀工作的一半。為了管理圖像增強并幫助控制成本，寶麗來工程師設計了定制ASIC。“我們的馬力來自ASIC，這是基于零件的低成本，”Bencuya解釋道。他們通過與IBM和其他公司合作進行CCD制造，進一步降低了成像成本。

在設計早期，圖像科學工程師與CCD硬件團隊合作，以平衡傳感器的濾色器。后來，他們的大部分工作都涉及圖像處理。處理底片 - 具有反轉(zhuǎn)的顏色和特有的橙色面具 - 證明是一項艱巨的任務。

為了將反轉(zhuǎn)顏色和橙色遮罩從陰影轉(zhuǎn)換并將其映射到顯示器上正確渲染的圖像，圖像科學實驗室的工程師創(chuàng)建了3-D查找表。然后將這些表格加載到Polaroid的“Escapade”圖像處理ASIC芯片中。

“生成一種用查找表值加載Escapade芯片的方法花了很多工作，”首席工程師Andy Juenger回憶道。“我們必須經(jīng)歷一個校準過程，包括曝光膠片并測量其屬性，然后使用該數(shù)據(jù)生成顏色變換的系數(shù)。”

為了適應各種類型的膠片，工程師為每種膠片校準了查找表。“用戶從列表中選擇他們的電影，這與這些系數(shù)相關(guān)聯(lián)，”Juenger解釋道。“Escapade芯片使用系數(shù)進行顏色轉(zhuǎn)換和銳化，并將該輸出發(fā)送到監(jiān)視器。”

為了自動糾正不正確的曝光，有缺陷的膠片處理或出現(xiàn)錯誤，工程師創(chuàng)建了兩種專有算法。通過自動補償太暗或太亮的顏色來校正圖像亮度。該算法使得曝光不足和曝光過度的負片看起來很好。另一種算法調(diào)整色彩平衡。例如，它可以校正在熒光燈下拍攝的室外膠片的綠色或黃色調(diào)。

同步軟件開發(fā)。雖然硬件和圖像科學團隊努力完善圖像，但軟件團隊的工程師正忙著創(chuàng)建最終用戶和掃描儀用來與主機PC通信的軟件。“我們在開發(fā)測試軟件的同時開發(fā)了應用軟件，同時我們正在開發(fā)SCSI-2接口，”高級工程師Mike Dichiappari說。掃描儀配有Photoshop插件實用程序，界面非常類似于標準的Macintosh格式。

當用戶更改圖像處理參數(shù)時，軟件工程師利用ASIC在其內(nèi)部幀緩沖區(qū)中即時更新圖像。例如，用戶可以增加銳化，然后在不到一秒的時間內(nèi)從掃描儀讀回圖像。

工程師將驅(qū)動程序整合到最終用戶軟件和診斷軟件中。接下來，他們使用NI的LabVIEW(R)軟件構(gòu)建診斷應用程序。“我們從掃描儀中創(chuàng)建了一個虛擬儀器，一旦我們完成了這項工作，我們就可以開發(fā)測試來分析掃描儀的性能，”Boyd解釋道。這些測試的結(jié)果可以從臺灣發(fā)回，給工程師一個關(guān)于裝配過程的報告。“LabVIEW是一個關(guān)鍵的戰(zhàn)略工具。現(xiàn)在，我們可以使用相同的工具按照我們自己的條件分析競爭對手，”Boyd說。

在許多情況下，工程交叉培訓派上用場。“我們有一位能夠在制造業(yè)思維中發(fā)揮作用的設計工程師，”Boyd回憶道。“一位軟件工程師是一名攝影師，她的大量圖像可用于測試。”

寶麗來工程師還將個人成員從相關(guān)工作中獲得的綜合經(jīng)驗歸功于該項目。“設計的美妙，以及我們能夠在不到一年的時間內(nèi)從第一個原型到產(chǎn)品的原因，是我們提前在成像架構(gòu)中設計了足夠的靈活性，以便我們可以在架子上的組件并讓它工作，“高級工程師Zelten說。“從那里開始，這只是一個實施問題。我們擁有功能和結(jié)構(gòu)。”

在最終設計中，只有掃描儀底座，膠片托架，濾光輪和后面板從Microtek型號中重復使用。寶麗來工程師已經(jīng)將目光投向了新項目。“我們已經(jīng)建立了性能水平，現(xiàn)在我們可以添加一些功能，”Boyd說。“電子產(chǎn)品非常靈活，可為未來產(chǎn)品提供可行的平臺。”

“我們使用得更好”

為了讓寶麗來工程師專注于SprintScan的成像技術(shù)，他們與美國馬薩諸塞州列克星敦的IDEO簽訂了工業(yè)設計和封裝工程合同。

IDEO設計人員使用Hewlett-Packard的SolidDesigner和ME30軟件以及Parametric Technology的Pro / ENGINEER來創(chuàng)建一個耐用的功能性外殼。外殼由GE Plastics的Cycoloy ABS樹脂制成。

工業(yè)設計師斯科特·斯特羅普凱說：“通過創(chuàng)建便攜式鏟斗，更容易使用滑塊，我們使用起來更好。”也許最重要的是，外殼有一個卡扣式門，可容納光源和一個額外的燈泡。門讓用戶可以更換燈泡 - 這是桌面掃描儀的第一個。由于模制的肋條可以保護燈座，因此不會對用戶造成電擊危險。