Sensor为桌面扫描仪添加了zip

马萨诸塞州剑桥 -在阅读此内容的30秒内，宝丽来的新扫描仪可以以每英寸2,700点的分辨率数字化彩色幻灯片。独立研究人员Rich and Associates，Olney，MD表示，SprintScan 35还可处理35毫米底片和黑白胶片，让图形艺术专业人士将图像带入计算机的速度比其他扫描仪快5到15倍。其速度的关键是电荷耦合器件(CCD)传感器芯片，它使用许多光敏元件的线性阵列来捕获图像。工程师将现有的CCD技术应用于扫描仪，以加快设计周期。算法将胶片底片转换为您在照片中看到的颜色，自定义ASIC可自动平衡颜色和正确的亮度。

如何通过零件几何形状，表面光洁度，二次加工和其他考虑因素来优化您的设计

速度不是SprintScan唯一声名鹊起的。从一开始，宝丽来想要创造一种便宜，用户友好的扫描仪。为了降低工具和制造成本，他们与台湾的Microtek公司合作。他们的战略是：利用Polaroid的新光学和先进的成像电子技术，推出Microtek的低成本基础型扫描仪。

“我们的理念是将易用性融入软件的用户界面，并获得复杂的硬件以满足未知各类电影的需求，”宝丽来电子成像系统扫描仪工程经理Stuart Boyd解释道。 。“我们应用我们的图像科学为用户提供最佳结果，并隐藏这种复杂性。”

移动图片。与大多数台式扫描仪一样，Sprint-Scan使用电动托架引导滑块或胶片条通过固定扫描头。扫描仪内部的灯照亮滑块，另一侧的CCD光传感器捕获信号。

为了实现高分辨率，宝丽来工程师必须设计一种方法来精确地移动幻灯片通过CCD传感器。对于高级机械工程师Colin Kernan来说，这意味着使用台湾Teco Electric and Machine Co.的导螺杆和直流步进电机，以便在4,000像素CCD上移动时将滑架运动与充电时间相匹配。

“当图像移动时，传感器正在看一条线，我们不得不用CCD的每一行来调整这一运动，”Kernan说。“电荷从每一行的第一像素移动到像素4,000需要一定的时间。而且从第一行的第一个像素到第四千个像素，电荷需要一定的时间才能工作在第64行。我必须将其与导螺杆的运动相匹配。“

由于传感器分别读取红色和蓝色通道，因此定时中的任何滑动都会导致颜色错误配准或模糊的“边缘”。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步运动的导螺杆的公差是困难的。“我的公差基本上是我必须行驶的距离，大约0.023英寸，正负0.0003英寸。这需要一个相当准确的导螺杆，”Kernan回忆道。

工程师允许小于0.5像素的颜色错误配准。但是这个边际只能解释直线垂直运动 - 而不是电影运动引起的振动等因素。

例如，在最高分辨率设置下，扫描模式也是最慢的电机速度。不幸的是，这个速度与电机的共振频率一致 - 当每个步骤稳定时会导致振动或“振铃”。

为了抑制电机振动，工程师排除了使用粘性流体的问题，因为在高速时惯性负载增加而低扭矩会导致失速问题。替换更大的电机也不是一种选择，因为工程师不确定产量并希望通过Microtek设计共享电机的价格效率。

“相反，我们使用的是电子阻尼系统。就在电机停在一个步骤之前，你告诉它反过来，然后完成前进步骤，”Kernan解释道。通过构建和分析整个系统的非常精确的数学模型，振动专家Joseph Deck对系统进行了微调并编程了一个芯片来控制驱动电路。

快速图像捕获。扫描仪核心的CCD传感器使用多行光敏阵列。最初为军事空中侦察开发的称为延时集成(TDI)的架构利用这些阵列来提高灵敏度。

图像传感器设备工程经理Selim Bencuya解释说，“当图像机械地在传感器平面上移动时，图像中的特定位置被第一行采样一次。然后 - 因为信号以与滑动相同的速度移动 - 传感器对图像中的相同位置进行N次采样，“其中N是光敏阵列的行数。结果：在传统扫描仪的一小部分时间内快速捕获图像。

但是，捕获图像数据只是扫描仪工作的一半。为了管理图像增强并帮助控制成本，宝丽来工程师设计了定制ASIC。“我们的马力来自ASIC，这是基于零件的低成本，”Bencuya解释道。他们通过与IBM和其他公司合作进行CCD制造，进一步降低了成像成本。

在设计早期，图像科学工程师与CCD硬件团队合作，以平衡传感器的滤色器。后来，他们的大部分工作都涉及图像处理。处理底片 - 具有反转的颜色和特有的橙色面具 - 证明是一项艰巨的任务。

为了将反转颜色和橙色遮罩从阴影转换并将其映射到显示器上正确渲染的图像，图像科学实验室的工程师创建了3-D查找表。然后将这些表格加载到Polaroid的“Escapade”图像处理ASIC芯片中。

“生成一种用查找表值加载Escapade芯片的方法花了很多工作，”首席工程师Andy Juenger回忆道。“我们必须经历一个校准过程，包括曝光胶片并测量其属性，然后使用该数据生成颜色变换的系数。”

为了适应各种类型的胶片，工程师为每种胶片校准了查找表。“用户从列表中选择他们的电影，这与这些系数相关联，”Juenger解释道。“Escapade芯片使用系数进行颜色转换和锐化，并将该输出发送到监视器。”

为了自动纠正不正确的曝光，有缺陷的胶片处理或出现错误，工程师创建了两种专有算法。通过自动补偿太暗或太亮的颜色来校正图像亮度。该算法使得曝光不足和曝光过度的负片看起来很好。另一种算法调整色彩平衡。例如，它可以校正在荧光灯下拍摄的室外胶片的绿色或黄色调。

同步软件开发。虽然硬件和图像科学团队努力完善图像，但软件团队的工程师正忙着创建最终用户和扫描仪用来与主机PC通信的软件。“我们在开发测试软件的同时开发了应用软件，同时我们正在开发SCSI-2接口，”高级工程师Mike Dichiappari说。扫描仪配有Photoshop插件实用程序，界面非常类似于标准的Macintosh格式。

当用户更改图像处理参数时，软件工程师利用ASIC在其内部帧缓冲区中即时更新图像。例如，用户可以增加锐化，然后在不到一秒的时间内从扫描仪读回图像。

工程师将驱动程序整合到最终用户软件和诊断软件中。接下来，他们使用NI的LabVIEW(R)软件构建诊断应用程序。“我们从扫描仪中创建了一个虚拟仪器，一旦我们完成了这项工作，我们就可以开发测试来分析扫描仪的性能，”Boyd解释道。这些测试的结果可以从台湾发回，给工程师一个关于装配过程的报告。“LabVIEW是一个关键的战略工具。现在，我们可以使用相同的工具按照我们自己的条件分析竞争对手，”Boyd说。

在许多情况下，工程交叉培训派上用场。“我们有一位能够在制造业思维中发挥作用的设计工程师，”Boyd回忆道。“一位软件工程师是一名摄影师，她的大量图像可用于测试。”

宝丽来工程师还将个人成员从相关工作中获得的综合经验归功于该项目。“设计的美妙，以及我们能够在不到一年的时间内从第一个原型到产品的原因，是我们提前在成像架构中设计了足够的灵活性，以便我们可以在架子上的组件并让它工作，“高级工程师Zelten说。“从那里开始，这只是一个实施问题。我们拥有功能和结构。”

在最终设计中，只有扫描仪底座，胶片托架，滤光轮和后面板从Microtek型号中重复使用。宝丽来工程师已经将目光投向了新项目。“我们已经建立了性能水平，现在我们可以添加一些功能，”Boyd说。“电子产品非常灵活，可为未来产品提供可行的平台。”

“我们使用得更好”

为了让宝丽来工程师专注于SprintScan的成像技术，他们与美国马萨诸塞州列克星敦的IDEO签订了工业设计和封装工程合同。

IDEO设计人员使用Hewlett-Packard的SolidDesigner和ME30软件以及Parametric Technology的Pro / ENGINEER来创建一个耐用的功能性外壳。外壳由GE Plastics的Cycoloy ABS树脂制成。

工业设计师斯科特·斯特罗普凯说：“通过创建便携式铲斗，更容易使用滑块，我们使用起来更好。”也许最重要的是，外壳有一个卡扣式门，可容纳光源和一个额外的灯泡。门让用户可以更换灯泡 - 这是桌面扫描仪的第一个。由于模制的肋条可以保护灯座，因此不会对用户造成电击危险。