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(diǎn)的分辨率數(shù)字化彩色幻燈片。獨(dú)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(jì)算機(jī)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(yīng)用于掃描儀，以加快設(shè)計(jì)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(dòng)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(shè)計(jì)

速度不是SprintScan唯一聲名鵲起的。從一開始，寶麗來想要?jiǎng)?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(tái)灣的Microtek公司合作。他們的戰(zhàn)略是：利用Polaroid的新光學(xué)和先進(jìn)的成像電子技術(shù)，推出Microtek的低成本基礎(chǔ)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(fù)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(yīng)用我們的圖像科學(xué)為用戶提供最佳結(jié)果，并隱藏這種復(fù)雜性。”

移動(dòng)圖片。與大多數(shù)臺(tái)式掃描儀一樣，Sprint-Scan使用電動(dòng)托架引導(dǎo)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(hào)。

為了實(shí)現(xiàn)高分辨率，寶麗來工程師必須設(shè)計(jì)一種方法來精確地移動(dòng)幻燈片通過CCD傳感器。對(duì)于高級(jí)機(jī)械工程師Colin Kernan來說，這意味著使用臺(tái)灣Teco Electric and Machine Co.的導(dǎo)螺桿和直流步進(jìn)電機(jī)，以便在4,000像素CCD上移動(dòng)時(shí)將滑架運(yùn)動(dòng)與充電時(shí)間相匹配。

“當(dāng)圖像移動(dòng)時(shí)，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(yùn)動(dòng)，”Kernan說。“電荷從每一行的第一像素移動(dòng)到像素4,000需要一定的時(shí)間。而且從第一行的第一個(gè)像素到第四千個(gè)像素，電荷需要一定的時(shí)間才能工作在第64行。我必須將其與導(dǎo)螺桿的運(yùn)動(dòng)相匹配。“

由于傳感器分別讀取紅色和藍(lán)色通道，因此定時(shí)中的任何滑動(dòng)都會(huì)導(dǎo)致顏色錯(cuò)誤配準(zhǔn)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(yùn)動(dòng)的導(dǎo)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(fù)0.0003英寸。這需要一個(gè)相當(dāng)準(zhǔn)確的導(dǎo)螺桿，”Kernan回憶道。

工程師允許小于0.5像素的顏色錯(cuò)誤配準(zhǔn)。但是這個(gè)邊際只能解釋直線垂直運(yùn)動(dòng) - 而不是電影運(yùn)動(dòng)引起的振動(dòng)等因素。

例如，在最高分辨率設(shè)置下，掃描模式也是最慢的電機(jī)速度。不幸的是，這個(gè)速度與電機(jī)的共振頻率一致 - 當(dāng)每個(gè)步驟穩(wěn)定時(shí)會(huì)導(dǎo)致振動(dòng)或“振鈴”。

為了抑制電機(jī)振動(dòng)，工程師排除了使用粘性流體的問題，因?yàn)樵诟咚贂r(shí)慣性負(fù)載增加而低扭矩會(huì)導(dǎo)致失速問題。替換更大的電機(jī)也不是一種選擇，因?yàn)楣こ處煵淮_定產(chǎn)量并希望通過Microtek設(shè)計(jì)共享電機(jī)的價(jià)格效率。

“相反，我們使用的是電子阻尼系統(tǒng)。就在電機(jī)停在一個(gè)步驟之前，你告訴它反過來，然后完成前進(jìn)步驟，”Kernan解釋道。通過構(gòu)建和分析整個(gè)系統(tǒng)的非常精確的數(shù)學(xué)模型，振動(dòng)專家Joseph Deck對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了微調(diào)并編程了一個(gè)芯片來控制驅(qū)動(dòng)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(shí)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(shè)備工程經(jīng)理Selim Bencuya解釋說，“當(dāng)圖像機(jī)械地在傳感器平面上移動(dòng)時(shí)，圖像中的特定位置被第一行采樣一次。然后 - 因?yàn)樾盘?hào)以與滑動(dòng)相同的速度移動(dòng) - 傳感器對(duì)圖像中的相同位置進(jìn)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(shí)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(qiáng)并幫助控制成本，寶麗來工程師設(shè)計(jì)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(jìn)行CCD制造，進(jìn)一步降低了成像成本。

在設(shè)計(jì)早期，圖像科學(xué)工程師與CCD硬件團(tuán)隊(duì)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(xiàng)艱巨的任務(wù)。

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(xué)實(shí)驗(yàn)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(gè)校準(zhǔn)過程，包括曝光膠片并測(cè)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(yīng)各種類型的膠片，工程師為每種膠片校準(zhǔn)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(jìn)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(dòng)糾正不正確的曝光，有缺陷的膠片處理或出現(xiàn)錯(cuò)誤，工程師創(chuàng)建了兩種專有算法。通過自動(dòng)補(bǔ)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(fù)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(xué)團(tuán)隊(duì)努力完善圖像，但軟件團(tuán)隊(duì)的工程師正忙著創(chuàng)建最終用戶和掃描儀用來與主機(jī)PC通信的軟件。“我們?cè)陂_發(fā)測(cè)試軟件的同時(shí)開發(fā)了應(yīng)用軟件，同時(shí)我們正在開發(fā)SCSI-2接口，”高級(jí)工程師Mike Dichiappari說。掃描儀配有Photoshop插件實(shí)用程序，界面非常類似于標(biāo)準(zhǔn)的Macintosh格式。

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

工程師將驅(qū)動(dòng)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(yīng)用程序。“我們從掃描儀中創(chuàng)建了一個(gè)虛擬儀器，一旦我們完成了這項(xiàng)工作，我們就可以開發(fā)測(cè)試來分析掃描儀的性能，”Boyd解釋道。這些測(cè)試的結(jié)果可以從臺(tái)灣發(fā)回，給工程師一個(gè)關(guān)于裝配過程的報(bào)告。“LabVIEW是一個(gè)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(duì)手，”Boyd說。

在許多情況下，工程交叉培訓(xùn)派上用場(chǎng)。“我們有一位能夠在制造業(yè)思維中發(fā)揮作用的設(shè)計(jì)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(cè)試。”

寶麗來工程師還將個(gè)人成員從相關(guān)工作中獲得的綜合經(jīng)驗(yàn)歸功于該項(xiàng)目。“設(shè)計(jì)的美妙，以及我們能夠在不到一年的時(shí)間內(nèi)從第一個(gè)原型到產(chǎn)品的原因，是我們提前在成像架構(gòu)中設(shè)計(jì)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(jí)工程師Zelten說。“從那里開始，這只是一個(gè)實(shí)施問題。我們擁有功能和結(jié)構(gòu)。”

在最終設(shè)計(jì)中，只有掃描儀底座，膠片托架，濾光輪和后面板從Microtek型號(hào)中重復(fù)使用。寶麗來工程師已經(jīng)將目光投向了新項(xiàng)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(tái)。”

“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(shè)計(jì)和封裝工程合同。

IDEO設(shè)計(jì)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(gè)耐用的功能性外殼。外殼由GE Plastics的Cycoloy ABS樹脂制成。

工業(yè)設(shè)計(jì)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(gè)卡扣式門，可容納光源和一個(gè)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(gè)。由于模制的肋條可以保護(hù)燈座，因此不會(huì)對(duì)用戶造成電擊危險(xiǎn)。