Как устроен сканер

Современную жизнь сложно представить без компьютера, который сегодня используется и в быту, и в офисах, и на производстве. Расширить его функциональность помогает множество периферийных устройств. Одним из них является сканер, который служит для создания цифровой копии текстового, графического или растрового документа, размещённого на материальном носителе (бумаге, слайде, фото и киноплёнке). Процесс оцифровки изображений называется сканированием. Существует несколько разновидностей компьютерного устройства для сканирования, наибольшее распространение из них получили аппараты планшетного типа.

Что такое планшетный сканер

Современный компьютерный рынок отличается довольно высокой динамикой. Благодаря быстрому развитию новых и усовершенствованию существующих технологий он может предложить различные виды сканеров универсального назначения или оборудования, предназначенного для решения конкретных профессиональных задач:

• планшетные сканеры, являющиеся наиболее популярными и универсальными. В этих приборах сканируемый оригинал размещается на специальном стеклянном планшете;
• сканеры барабанного типа, предусматривающие размещение документа на специальном барабане. Они позволяют получить наивысшее качество изображения, но имеют довольно громоздкую конструкцию и высокую цену. В основном применяются в полиграфической отрасли;
• протяжные устройства, предназначенные для сканирования непрошитой документации, в которых ролики протягивают документ мимо неподвижно закреплённой считывающей головки;
• плёночные сканеры, используемые для оцифровки изображения со слайдов и плёнок. Эти устройства имеют узкоспециализированное назначение для профессиональных фотостудий;
• планетарные устройства, в которых оригинал не соприкасается с рабочими поверхностями, что очень удобно при сканировании книг, подшитых бумаг или ветхих старинных документов;
• проекционные сканеры, передвижная головка которых может направляться на удалённые предметы;
• ручные сканеры, не дающие высокого качества копии, но имеющие одно очень полезное свойство — портативность.

Принцип работы планшетного сканера

Популярность планшетного сканера можно объяснить его высокой функциональностью и удобством пользования. Чтобы перевести любой документ в компьютерный формат, его не нужно изгибать или деформировать каким-то другим способом как, например, в барабанных устройствах.

Принцип работы планшетного сканера состоит в следующем:

1. Оригинал документа, цифровую копию которого требуется получить, размещается на стеклянном планшете лицевой стороной вниз (к стеклу).
2. После нажатия на кнопку сканирования расположенная под стеклом передвижная каретка с закреплёнными на ней источником света, системой зеркал, линзами и светочувствительными датчиками начинает передвигаться вдоль сканируемого документа, проецируя на него поток света.
3. Отражённый от документа световой поток через оптическую систему, состоящую из линз и зеркал, направляется на светочувствительные датчики, в качестве которых выступает CCD-матрица или CIS-линейка.
4. В зависимости от уровня освещённости светочувствительные элементы вырабатывают электрический сигнал различного напряжения, который передаётся на АЦП устройства для преобразования аналогового сигнала в цифровой.
5. Аналого-цифровой преобразователь (АЦП) передаёт двоичный сигнал на обработку в контроллер устройства и на компьютер в виде копии сканируемого документа.

Устройство, основные узлы и детали

Как и любая другая компьютерная техника, планшетный сканер состоит из механических и электронных частей и компонентов. Именно наличие электроники позволяет отнести его к сложному по конструкции оборудованию, хотя на первый взгляд начинка устройства выглядит довольно просто.

В конструкции любого планшетного сканера имеются следующие детали и узлы:

• корпус, представляющий собой основание планшета со съёмной крышкой (он должен быть довольно жёстким и может изготавливаться из металла или прочных полимерных материалов повышенной плотности);
• стекло, служащее основанием для размещения сканируемого документа;
• передвижная каретка с закреплённой на ней сканирующей головкой и источником света, которым является люминесцентная лампа;
• шаговый электродвигатель;
• протяжный механизм, состоящий из натяжного шкива, прижимной пружины и зубчатого ремня, который служит для перемещения каретки со сканирующей головкой вдоль оси планшета;
• транспортный фиксатор, служащий для обеспечения неподвижного положения каретки при транспортировке, чтобы предотвратить её повреждение;


• модуль питания;
• АЦП — устройство, преобразующее электрический сигнал в цифровой;
• процессор, управляющий всеми рабочими циклами устройства;
• интерфейсный модуль с контроллерами, отвечающими за передачу данных от сканера на компьютер. В современных моделях сканеров этот элемент может быть встроен непосредственно в процессор.

Управление всеми существующими сегодня видами планшетных сканеров осуществляется через компьютер, для соединения с которым на корпусе периферийного устройства имеются разъёмы USB, FireWire или SCSI. Кроме того, на корпус некоторых моделей могут быть выведены кнопки быстрого сканирования.

Главной деталью сканера любого типа является его матрица. В современных аппаратах применяются два вида матриц, имеющих разные светочувствительные элементы — CCD, работающие на приборах зарядовой связи ПЗС, и CIS, в которых используются контактные сенсоры. В CIS-сканерах отсутствует оптическая система зеркал, а отражённый от оригинала свет улавливается самофокусирующимися линзами и отправляется на установленные на одной с ними линейке контактные сенсоры. В таких устройствах применяется светодиодная подсветка сканируемого образца. Всё это позволяет сделать корпус устройства более тонким, но качество сканирования, цветопередача и глубина резкости у таких сканеров ниже, чем у приборов, оборудованных CCD-матрицей с оптической системой.

Именно благодаря более высокому качеству сканирования наибольшее распространение получили планшетные сканеры с CCD-матрицей. Но и устройства на контактных сенсорах тоже остаются востребованными там, где не нужна особая разрешающая способность, например, для листовой оцифровки текстовых документов. Преимуществом таких устройств является низкое энергопотребление и возможность получать питание по USB, что значительно повышает их мобильность.

Как выбрать планшетный сканер для дома и офиса

Современный рынок компьютерной техники предоставляет большой выбор самых разных сканеров. Чтобы подобрать подходящую модель для дома или офисного использования, нужно знать основные параметры, по которым различаются эти устройства.

Прежде всего, необходимо определиться, для каких целей вы покупаете сканер и насколько важно для вас качество получаемого изображения. Как правило, в домашних условиях это периферийное устройство используется для оцифровки фотографий и изображений. В этом случае качество цветопередачи и глубина резкости будут иметь первостепенное значение. Для сканирования же текстовых документов достаточно будет приобрести устройство с меньшим разрешением.

При выборе планшетного сканера в первую очередь внимание следует обращать на несколько основных параметров.

1. Разрешение. Это главный показатель, который определяет качество получаемого изображения. Он выражается количеством пикселей (ppi) или точек (dpi), на которые будет разбит 1 дюйм изображения при сканировании. Чем на большее количество точек разбивается сканируемый документ, тем выше будет качество полученной цифровой копии. В характеристиках сканеров этот параметр указывается двумя цифрами, обозначающими разрешение по горизонтали (оптическое разрешение) и по вертикали (механическое разрешение). Иногда указывается только оптическое разрешение, которое зависит от применяемой матрицы. Обычно для получения качественной цифровой копии для бытового использования достаточно разрешения сканера 600х1200 dpi. Но если в дальнейшем предполагается обработка полученного изображения в одном из графических редакторов, то следует выбирать сканер с разрешением не менее 2000 dpi. В любом случае нерационально покупать аппарат с разрешением, превышающим аналогичный показатель других периферийных устройств, например, принтера.
2. Цветопередача или битовая глубина цвета. Этот параметр в техническом паспорте планшетного сканера указывается в битах: чем он больше, тем более чётко при сканировании будут переданы цвета и оттенки исходного документа. Для сканирования текстовых документов, а также цветных диаграмм и графиков будет вполне достаточно 24-битного сканера. Если же вы планируете оцифровывать изображения и фотографии, то лучше приобрести устройство на 48 бит. Сканеры планшетного типа с глубиной цветопередачи 96 бит относятся к разряду профессиональных.


3. Динамический диапазон. Для непрофессиональных моделей этот показатель часто даже не указывается в паспорте, но он существенно влияет на количество градаций яркости изображения, обеспечивая плавный переход в смежных его тонах. Для 24-битного цветного сканера этот показатель должен быть в пределах от 2,4 до 2,6 единиц, а для 48-битного — не менее 3.
4. Формат сканируемого документа. Большинство современных планшетных сканеров для домашнего использования и офисных целей рассчитаны на документы размером А4 (210х297 мм). Устройства большего формата применяются для создания макетов в полиграфии либо для изобразительных студий и относятся уже к разряду профессиональных.
5. Тип подключения к компьютеру. Большинство планшетных сканеров, выпускаемых сегодня, могут иметь три разновидности портов для подключения к ПК — USB, SCSI или комбинированный USB + SCSI. Лучше всего покупать устройство с наиболее популярным сегодня интерфейсом, который присутствует на абсолютном большинстве компьютерной техники — USB.
6. Поддерживаемые операционные системы. Поскольку любой сканер — это лишь периферийное устройство для ПК, он должен поддерживать установленную на нём операционную систему. Отличным выбором для покупки будет мультисистемный планшетный аппарат, который не будет привязывать вас к определённой ОС, и вы сможете в нужный момент сменить Windows на Linux или Mac OS.

При выборе планшетного сканера немаловажными могут быть и его дополнительные функции. Одной из них является возможность использования устройства для автоподачи листов. Такая опция будет не лишней для офиса, где планируется сканирование большого массива одиночных непрошитых документов.

Существуют также модели сканеров с возможностью подключения внешнего модуля для сканирования фотоплёнки и слайдов. Конечно, он не способен дать такого полноценного качественного цифрового отпечатка, как плёночный сканер, но для создания домашнего фотоархива на ПК его будет вполне достаточно.

Подключение, установка и использование планшетного сканера

Прежде чем начать пользоваться планшетным сканером, его нужно подключить к компьютеру и установить на жёсткий диск ПК соответствующее программное обеспечение. Без него компьютер просто не будет распознавать подключённое к нему периферийное устройство.

Обычно драйверы и необходимые для работы утилиты идут в комплекте с устройством на специальном диске. Их установку необходимо выполнить на компьютере без подключения к нему сканера. Для этого нужно:

1. Вставить загрузочный диск в CD/DVD привод компьютера и дождаться автозагрузки.
2. Если загрузка драйверов не началась, зайти в меню «Пуск» — «Мой компьютер» и щёлкнуть правой кнопкой мыши на иконке вашего привода для дисков. Можно выбрать в меню пункт «Автозагрузка» или загрузить нужный файл вручную — такие файлы обычно обозначаются символами setup.exe.
3. Если в комплекте со сканером нет установочного диска, нужные драйвера и утилиты можно скачать с официального сайта компании-производителя планшетного сканера.

Только после этого компьютер начнёт распознавать подключённое периферийное устройство и сможет полноценно работать с ним. Остаётся проверить работу сканера. Для этого необходимо:

1. Разблокировать транспортный фиксатор каретки.
2. Подключить сканирующее устройство к сети и к ПК соответствующими шнурами и включить кнопку питания на корпусе сканера, если она имеется.
3. Открыть крышку сканера и разместить на нём любой документ изображением вниз.
4. Нажать кнопку «Scan» на панели управления устройством. После этого должен начаться процесс сканирования с отображением на экране монитора ПК соответствующих окон.
5. Дождаться вывода на экран окна сохранения или редактирования полученного изображения. Если оно появилось, значит, сканер готов к работе.

Программа для сканирования изображений уже имеется в операционной системе компьютера. Установив графический редактор, можно отправлять отсканированные фото со сканера непосредственно в него и работать с ними дальше. А вот для обработки текстового документа понадобится установить на ПК программу распознавания текстов. Её можно найти в интернете и установить аналогично тому, как это делалось для драйверов сканера.

Видео: установка сканера

Как пользоваться планшетным сканером

Сканирование изображений можно выполнять и не устанавливая на ПК дополнительных программ. Для этого необходимо:

1. Поместить сканируемый документ под крышку планшетного сканера изображением вниз.
2. Открыть программу для сканирования, установленную в операционной системе, воспользовавшись меню «Пуск», в котором выбрать пункт «Все программы» и запустить приложение «Факсы и сканирование Windows».
3. В открывшемся окне выбрать новое сканирование.
4. При появлении диалогового окна указать сканер и параметры сканирования.
5. Нажав на кнопку «Сканирование», ждать окончания процесса. После появления в списке, расположенном в верхней части окна программы, названия отсканированного изображения щёлкнуть по нему правой кнопкой мыши, вызвать контекстное меню и выбрать необходимое действие.

Чтобы иметь возможность производить любые действия с оцифрованным изображением, необходимо скачать и установить на ПК дополнительные программы. Самой популярной из них является ABBYY FineReader. В некоторых моделях планшетных сканеров такая программа поставляется вместе с драйверами на загрузочном диске. Она значительно расширяет возможности работы с отсканированными текстами.

Порядок работы с FineReader (как и с другими подобными приложениями) аналогичен работе с программой, интегрированной в ОС Windows, с той лишь разницей, что в первом же диалоговом окне следует выбрать действие, которое нужно будет совершить после окончания процесса сканирования.

Ремонт планшетного сканера

Ремонт планшетных сканеров является очень ответственным делом, требующим особых знаний и умений. Сканер — это электронное компьютерное устройство, причиной выхода из строя которого может быть неисправность механической или электронной части, а также сбой программного обеспечения. Для диагностики потребуется специальное оборудование, осциллограф, мультиметр, а также знания из области электроники.

Типичными поломками планшетных сканеров являются:

• неисправность лампы, её выгорание и появление тёмных пятен, уменьшающих поток света. Эта проблема решается путём замены лампы;
• засорение сканирующей головки. Для устранения дефекта потребуется чистка зеркал, лампы и других элементов оптики сканера;
• неисправность шагового двигателя. Потребуется проведение восстановительных работ или замена этого узла;
• сбои в работе подвижных частей сканера. Часто они устраняются проведением профилактической чистки, смазки, а в отдельных случаях — заменой шестерёнок с повышенным механическим износом;
• выход из строя блока питания. Обычно его заменяют на новый;
• неисправность разъёма USB. Устраняется пропайкой проводов или заменой этой детали в сборе.

Не так часто, но встречаются и неисправности электроники, требующие замены отдельных элементов или целых плат.

В большинстве приведённых случаев для ремонта нужно обращаться в специализированный сервисный центр. Но всё же одну, самую распространённую неисправность сканера, можно устранить и самостоятельно. Речь идёт о замене лампы. В современных планшетных сканирующих аппаратах используются люминесцентные лампы холодного свечения. Со временем на них появляются затемнения, которые чаще всего возникают в торцевой части, откуда выходят электроды. Это приводит к появлению дефектов отсканированного изображения.

Диагностировать наличие дефектов на лампе можно, приподняв крышку при включённом сканере. Неравномерное и тусклое свечение будет свидетельствовать о неисправности источника света. Для замены лампы необходимо:

1. Демонтировать крышку планшетного сканера.
2. Снять стекло. Для этого нужно отсоединить две боковые планки, которые держатся на двухстороннем скотче и защёлках. Отклеивать планки нужно аккуратно, чтобы не сломать защёлки. После снятия планок сдвинуть стекло к узлу крепления крышки и извлечь его из пазов.
3. Осторожно, не задевая элементов оптической системы, извлечь лампу.
4. Новые лампы такого типа могут быть упакованы в акриловую трубку, которую следует аккуратно вскрыть, чтобы не повредить источник света.
5. Установить новую лампу и произвести сборку сканера в обратной последовательности.

Видео: снятие стекла планшетного сканера

Разборка планшетного сканера необходима и в тех случаях, когда требуется произвести его профилактическую чистку, убрать мусор, мешающий передвижению каретки, или заменить повреждённый шлейф. В зависимости от модели способы разборки могут быть разными. В некоторых сканерах может понадобиться открутить шурупы в районе крепления крышки планшета, а затем просто сдвинуть рамку со стеклом, вынимая её из пазов.

Видео: разборка планшетного сканера для чистки стекла

В других моделях нужно перевернуть сканер крышкой вниз и аккуратно разжать отвёрткой рамку планшета со стеклом в местах крепления её на защёлках.

Видео: как разобрать сканер с креплением планшета на защёлках

Сканеры планшетного типа наиболее универсальны из всех подобных периферийных устройств. Они применяются для оцифровки как отдельных листов, так и книг довольно крупного объёма. Сегодня это самый востребованный и популярный вид сканирующей техники, по качеству получаемого изображения приближающийся к простейшим моделям барабанных устройств, но являющийся гораздо более компактным и дешёвым. Обладая необходимой информацией об устройстве, принципе действия и основных параметрах работы планшетных сканеров, можно легко подобрать подходящую модель для домашнего пользования или офиса и научиться сканировать любые документы.

Источник: legkovmeste.ru

Простейший сканер работает следующим образом. Сканируемое изображение освещается белым светом. Отраженный свет через уменьшающую линзу попадает на фоточувствительный полупроводниковый элемент, называемый прибором с зарядовой связью – ПЗС (Charge-Coupled Device, CCD), в основу которого положена чувствительность проводимости р – n — перехода обыкновенного полупроводникового диода к степени его освещенности. На р – n – переходе создается заряд, который рассасывается со скоростью, зависящей от освещенности. Чем выше скорость рассасывания, тем больший ток проходит через диод. Каждая строка сканирования изображения соответствует определенным значениям напряжения на ПЗС. Эти значения напряжения преобразуются в цифровую форму через аналого-цифровой преобразователь и передают в компьютер.

Изображение всегда сканируется в формат RAW – а затем конвертируется в обычный графический формат с применением текущих настроек яркости, контрастности, и т.д. Эта конвертация осуществляется либо в самом сканере, либо в компьютере – в зависимости от модели конкретного сканера. На параметры и качество RAW-данных влияют такие аппаратные настройки сканера, как время экспозиции матрицы, уровни калибровки белого и чёрного и др.

Рисунок 2 Схема изображения планшетного сканера

 

Так, в частности работает планшетный сканер. Следует отметить, что планшетный сканер оцифровывает только двухмерные изображения, расположенные в плоскости предметного стекла. Его устройство напоминает устройство цифрового фотоаппарата. Если перед линейкой светочувствительных элементов установить один большой объектив, который бы фокусировал изображение на плоскости, в которой перемещаются элементы, то сканер мог бы построчно сканировать и трехмерное изображение. Такие камеры есть и предназначены они для высокоточной съемки трехмерных объектов в стационарных условиях. Из-за построчного сканирования плоскости кадрового окна выдержка, с которой производится съемка, достигает десятков минут. Но качество изображения при этом высочайшее – максимально возможное для цифровой технологии вообще.

Для получения цветных сканируемых изображений существуют два типа сканирования — трехпроходное и однопроходное. При однопроходном сканировании линейка светочувствительных элементов последовательно фиксирует цветовые характеристики изображения для каждого из базовых цветов. То есть при каждом проходе меняется цвет подсветки (путем введения в световой поток фильтров), и линейка оцифровывает изображение для каждого базового цвета (красного, зеленого, синего). При последующем сложении цветов получается полноцветная картинка.

Трехпроходное сканирование применялось в первых цифровых сканерах и сегодня используется только в высокоточных барабанных устройствах. Современные планшетные сканеры работают по однопроходной технологии. Для оцифровки цветных изображений светочувствительные элементы делают составными из трех субэлементов. Каждый субэлемент прикрыт светофильтром одного из базовых цветов. Совокупность трех субэлементов со светофильтрами всех базовых цветов составляет триаду (элементы триады расположены параллельными рядами). Благодаря этому, светочувствительные элементы сканирующей линейки способны не только сканировать изображение, но и передать в компьютер его цветовые характеристики.

К основным характеристикам сканера относятся: оптическое разрешение; аппаратное разрешение; тип оптической системы; разрядность цвета; тип подключения к компьютеру.

Рисунок 3 Физическое разрешение сканера

 

Оптическое разрешение (реальное или физическое разрешение) – основная характеристика сканера. Сканер снимает изображение не целиком, а по строчкам. По вертикали планшетного сканера движется полоска светочувствительных элементов и снимает по точкам изображение строку за строкой. Чем больше светочувствительных элементов у сканера, тем больше точек он может снять с каждой горизонтальной полосы изображения. Обычно оптическое разрешение вычисляют по количеству точек на дюйм – dpi (dots per inch). Стандартный ряд значений разрешения планшетных сканеров выглядит так – 300, 600, 1200, 2400 точек (пикселей) на дюйм. То есть на каждом дюйме (2,54 см) сканирующей линейки расположены в ряд 300, 600, 1200 или 2400 светочувствительных элементов.

Сегодня считается нормой уровень разрешение не менее 600 dpi. Увеличивать разрешение еще дальше – значит, применять более дорогую оптику, более дорогие светочувствительные элементы, а также многократно затягивать время сканирования. Так, для обработки слайдов необходимо более высокое разрешение: не менее 1200 dpi.

Аппаратное разрешение, иначе его называют механическим. Рассмотрим суть аппаратного разрешения на примере планшетного сканера. Сканирование производится построчно, за один цикл линейка светочувствительных элементов считывает изображение с узкого линейного участка поверхности оригинала. Для считывания изображения с соседнего участка транспортный механизм, приводимый в действие шаговым электродвигателем, смещает линейку на небольшое расстояние, и процесс сканирования повторяется.

Величина шага, с которым перемещается сканирующая линейка, обозначается тоже в пикселях на дюйм. Таким образом, полное значение разрешающей способности планшетного сканера обозначается двумя величинами — разрешением по горизонтали (оптическое разрешение) и разрешением по вертикали (шаг, с которым механизм транспортировки перемещает сканирующую линейку вдоль поверхности оригинала). Координатными осями при этом служат боковые стороны предметного стекла сканера, горизонтальная ось совпадает с короткой стороной, вертикальная — с длинной стороной стекла. И светочувствительная линейка, захватывая участок от одной короткой стороны к другой, перемещается вдоль длинных сторон предметного стекла сканера.

Большинство изготовителей указывают разрешение в виде произведения двух чисел, например, 300×600 или 600×1200. Однако действительное оптическое разрешение относится лишь к одному горизонтальному направлению – оси X – и определяется числом элементов ПЗС и качеством оптики. Второй параметр, приводимый большинством изготовителей, иногда называют механическим разрешением, поскольку он указывает минимальный шаг перемещения механизма сканирования, т.е. число шагов на дюйм, которое делает сканер по вертикальной оси Y. Обычно это число вдвое больше оптического разрешения. Некоторые фирмы, торгующие сканерами, предпочитают указывать первым большее значение, например 1200×600, поскольку это производит более благоприятное впечатление. Следует понимать, что действительному оптическому разрешению соответствует меньшее значение.

Тип оптической системы зависит от типа светочувствительных приемных элементов. Различают устройства CCD (Charge-Coupled Device), в которых в качестве светочувствительных элементов применяются полупроводниковые приборы с зарядовой связью, и устройства CIS (Contact Image Sensor), где светочувствительными элементами служат контактные комбинированные датчики.

В CCD-сканерах используется система зеркал, установленная на каретке. Зеркала передают отраженный от изображения свет прямо на светочувствительный элемент – CCD, который в свою очередь генерирует заряд и направляет его к аналого-цифровому преобразователю (АЦП). Изображение считывается построчно, аналоговый сигнал преобразуется в цифровой код – последовательность логических нулей и единиц. Затем компьютерная программа-драйвер согласно цифровым данным восстанавливает изображение, идентичное изображению на поверхности оригинала.

Сенсоры CCD не смогут получить изображение без подсветки, поэтому в сканерах используют флуоресцентные и ксеноновые лампы. Лампы с ксеноном быстро нагреваются и обеспечивают более натуральную подсветку. Из недостатков ксенона отметим высокую стоимость, сильный нагрев и непродолжительный срок службы. Флуоресцентные лампы, в свою очередь, долго нагреваются, но излучают меньше тепла.

Второй тип сенсора – CIS. Этот тип сенсора используется только в сканерах (CCD применяют также в цифровых фото/видеокамерах). Сенсор типа CIS помещается в непосредственной близости от сканируемого объекта, система зеркал не нужна. Вместо сенсора для захвата картинки в CIS используют массив детекторов, накрытых линзами и подсвечиваемых красным, зеленым и синим диодами, которые потребляют крайне мало энергии. Как итог, многие CIS-сканеры не требуют дополнительного питания, им хватает USB/FireWire-шины.

Сканеры — CCD по сравнению с CIS – сканерами имеют глубину резкости в 10 раз больше (+/-3 мм для CCD – сканеров и +/-0.3мм для CIS — сканеров); различают уровни оттенков +/-20%, тогда как CIS сканеры определяют различия в оттенках только +/-40%; имеют возможность достижения более высокого оптического разрешения. Недостатком является то, что такие сканеры приходится оснащать сложной оптической системой, чтобы проецировать широкую строку изображения на миниатюрную матрицу ПЗС. Следствием этого являются большие размеры и большое энергопотребление (из-за этого питание, как правило, приходится получать только от сети). Сканеры — CIS по сравнению с CCD – сканерами имеют меньшие размеры и вес из-за отсутствия оптической системы и зеркал; меньшую цену, так как CIS-элементы заменяют целый набор компонентов сканера, уменьшая стоимость производства.

Таким образом, оптическая система CCD основана на реальной оптике и дает более высокое качество. Система CIS является системой с сенсорным датчиком, что делает ее более дешевой.

Разрядность цвета или глубина цвета (color depth) описывает максимальное количество цветов, которое может воспроизвести сканер. Этот параметр показывает, насколько точна информация об отсканированной точке и обычно выражается в битах на цвет или в битах на цветовой канал. Стандартом в большинстве компьютерных систем является формат TrueColor, в котором каждая точка кодируется тремя байтами или 24 битами (в каждом байте — восемь бит). То есть, на представление каждого основного цвета (R — красный, G — зеленый, B — синий; а вместе — RGB) отводится восемь бит. При этом общее количество цветов, которые можно закодировать, составляет более 16 миллионов. Более тонкие оттенки глаз человека не различает. Внутри сканера цвет может кодироваться и большим числом бит. Для непрофессионального пользователя это не так уж важно — на выходе он все равно получит стандартный 24–х битный цвет. Но увеличение числа разрядов внутри сканера открывает возможность цветовой коррекции изображения без внесения искажений. Причем коррекция может быть как ручной, так и автоматической. Вычислить количество воспроизводимых цветов просто — достаточно возвести двойку в степень разрядности цвета сканера, либо, если разрядность представлена в битах на канал, возвести двойку в степень разрядности цвета в канале и полученное значение возвести в куб. Например, количество цветов, воспроизводимых 24–х битным сканером (8 бит на канал) равно 16777216. Иногда цифры спецификации сканера относятся к внутренней разрядности сканера, которая обычно выше выходной для того, чтобы сканер мог отбросить «шумовые» биты, отфильтровав таким образом образующиеся от влияния перекрестных и внешних помех искажения, и выдать на выходе 24–х битное изображение с максимально чистыми и точными оттенками.

Источник: poznayka.org

Опубликовано декабря 10, 2010 в Периферия, Сканеры

И так принцип работы сканера! Основная функция сканеров — получение изображений различных материальных носителей (книг, журналов, фотокарточек, открыток, рисунков, слайдов и так далее) для последующей обработки, хранения и распространения в цифровом формате. Ска­неры могут быть универсальными (то есть рассчитанными на работу с широким спектром разнотипных оригиналов) либо специализированными (например, слайд- сканеры для фотопленок).

Все многообразие сканируемых оригиналов подразделяется на две категории: прозрачные и непрозрачные. Сканирование непрозрачных оригиналов произво­дится в отраженном свете. В этом случае свет от используемого источника падает под определенным углом на оригинал и, отразившись от него, воспринимается светочувствительным элементом.

Сканирование прозрачных оригиналов осуществляется в проходящем свете. Ори­гинал в этом случае располагается между источником света и светочувствительным элементом. Свет от источника проходит сквозь оригинал и затем воспринимается светочувствительным элементом.

Как правило, в универсальных сканерах, позволяющих работать и с прозрачными, и с непрозрачными оригиналами (независимо от их типа), используются два ис­точника света, один из которых задействуется при сканировании в проходящем свете, а другой — при сканировании в отраженном свете.

Получение цветного изображения

Еще 10 лет назад было актуальным разделение сканеров на цветные и монохромные. В настоящее время практически все сканеры являются цветными.

Чтобы разделить световой сигнал, отраженный от оригинала (либо прошедший сквозь него), на три составляющие, соответствующие базовым цветам аддитивной модели (RGB), могут использоваться различные методы.

1. Светофильтры. Свет, излучаемый источником (например, лампой), отраженный от сканируемого объекта или прошедший сквозь него, проецируется на три линейки светочувствительных элементов, каждая из которых снабжена своим светофильтром — красным, зеленым и синим.

2. Несколько источников света или источник с чередующимся цветом. Скани­руемый объект поочередно освещается тремя (или более) источниками света, и соответствующее количество раз считывается информация с одной и той же линейки светочувствительных элементов. Частным случаем является исполь­зование источника света, способного с большой частотой менять цвет излу­чаемого потока (например, массива светодиодов).

3. Призма. В этом случае для выделения цветовых компонентов из отраженного от оригинала света используется призма или аналогичное устройство, что по­зволяет одновременно считывать информацию с каждого из слоев. В современ­ных моделях сканеров призма применяется очень редко.

Типы светочувствительных элементов

Наиболее распространенным типом светочувствительных приборов, используемых в большинстве современных сканеров, является линейный массив элементов ПЗС (CCD) или КМОП (CMOS). Изображение в этом случае считывается построчно в процессе перемещения линейки светочувствительных элементов относительно оригинала, В цветных моделях обычно используются три линейки ПЗС-элементов, каждая из которых считывает образ одного из цветовых каналов RGB.

Иногда используется двухмерный массив (матрица) светочувствительных ПЗС- или КМОП-элементов. В этом случае сканирование всей площади оригинала производится одновременно — аналогично тому, как считывается кадр в цифровых фотоаппаратах.

В некоторых типах сканеров в качестве светочувствительного элемента применя­ется фотоэлектронный умножитель (ФЭУ). Считывание изображения посредством ФЭУ обычно производится попиксельно: последовательно вводятся пикселы одной строки изображения, затем — следующей строки и т. д. Такой метод накладывает определенные ограничения на максимальную скорость сканирования. Кроме того, изготовление ФЭУ обходится значительно дороже по сравнению с ПЗС. С другой стороны, ФЭУ обладает значительно более высокой чувствительностью (по срав­нению с ПЗС) и позволяет создавать устройства, обладающие более широким динамическим диапазоном и гораздо меньшим уровнем цифрового шума.

Источники света

Источник света, используемый в конструкции того или иного сканера, в немалой степени влияет на качество получаемого изображения. В настоящее время исполь­зуется четыре типа источников света.

1. Ксеноновые газоразрядные лампы. Их отличает чрезвычайно малое время прогрева, высокая стабильность излучения, небольшие размеры и долгий срок службы. Но, с другой стороны, они не очень эффективны с точки зрения соот­ношения количества потребляемой энергии и интенсивности светового потока, имеют неидеальный спектр (что может вызвать нарушение точности цветопе­редачи) и требуют высокого напряжения питания (порядка 2 кВ).

2. Люминесцентные лампы с горячим катодом. Обладают наибольшей эффек­тивностью, очень ровным спектром (которым к тому же можно управлять в определенных пределах) и малым временем прогрева (порядка 3-5 с). К не­достаткам можно отнести не очень стабильные характеристики, довольно боль­шие габариты, относительно небольшой срок службы (порядка 1000 ч) и необ­ходимость держать лампу постоянно включенной в процессе работы сканера.

3. Люминесцентные лампы с холодным катодом. Имеют очень большой срок службы (от 5 до 10 тыс. ч), низкую рабочую температуру, ровный спектр (кон­струкция некоторых моделей ламп с холодным катодом оптимизирована для повышения интенсивности светового потока, что негативно сказывается на спектральных характеристиках). За перечисленные достоинства приходится расплачиваться довольно большим временем прогрева (от 30 с до нескольких минут) и более высоким, чем у ламп с горячим катодом, энергопотреблением. В настоящее время люминесцентные лампы с холодным катодом используются в подавляющем большинстве моделей планшетных сканеров и МФУ.

4. Светодиоды (LED). Применяются в ряде моделей протяжных, планшетных и слайд-сканеров. Светодиоды обладают очень малыми габаритами, небольшим энергопотреблением и не требуют времени для прогрева. Обычно используют­ся трехцветные светодиоды, с большой частотой меняющие цвет излучаемого света. Однако светодиоды имеют довольно низкую (по сравнению с газоразряд­ными и люминесцентными лампами) интенсивность светового потока, что приводит к снижению скорости сканирования и увеличению уровня цифрово­го шума в получаемом изображении. Весьма неравномерный и ограниченный спектр излучения неизбежно влечет за собой ухудшение цветопередачи.

Источник: dammlab.com