Назначение планшетного сканера

Министерство общего и профессионального образования Российской Федерации

МОУ лицей №130

Образовательная область Математика

Предмет Информатика

реферат

Исполнитель Бессонов Максим Александрович

ученик 10 «Б» класса

учитель Солодова Светлана Владимировна

учитель высшей категории

г. Екатеринбург

2003

Содержание:

В своем реферате я хочу рассказать о сканерах, а точнее о видах, принципах действия, основных характеристиках и типах подключения непосредственно к компьютеру. Хотелось отметить, что в реферате отсутствует информация, касающаяся описания драйверов, TWAIN-модулей сканера и прикладных программ, взаимодействующих с ними: так как данная информация несет в себе отдельную тему на уровне программного обеспечения. Моя же тема раскрывает непосредственно так называемое «железо» сканеров.

Почти каждый пользователь компьютера постоянно сталкивается с проблемой преобразования документов из бумажной формы в электронную. Однако процедура ввода информации вручную отнимает огромное количество времени и чревата ошибками. Кроме того, вручную можно вводить только тексты, но не изображения. Выходом из положения является сканер, позволяющий вводить в компьютер как изображения, так и текстовые документы.

Сканеры считывают с бумаги, пленки или иных твердых носителей «аналоговые» тексты или изображения и преобразуют их в цифровой формат. Они служат везде: в крупных конторах, где обрабатываются огромные архивы документов, в издательствах и проектно-конструкторских организациях, а также в небольших фирмах и домашних офисах. Насколько широка сфера применения сканеров, настолько много их разновидностей. Цена сканера может составлять от нескольких десятков до десятков тысяч долларов, оптическое разрешение – от 100 до 11000 точек на дюйм (на английском dpi, dot per inch), а скорость сканирования – от 1-2 до 80 с./мин.

Для выполнения тех или иных конкретных задач пригодна отнюдь не каждая модель. Как правило, пригодность сканера определяется совокупностью его технических параметров: конструктивным типом, форматом, разрешением, глубиной цвета, диапазоном оптических плотностей и т.д.

Виды сканеров

Сегодня сканеры выпускаются в четырех конструктивах – ручном, листопротяжном, планшетном и барабанном, причем каждому из них присущи как достоинства, так и недостатки.

Ручные сканеры – обычные или самодвижующиеся – обрабатывают полосы документа шириной около 10 см и представляют интерес, прежде всего для владельцев мобильных ПК. Они медлительны, имеют низкие оптические разрешения (обычно 100 точек на дюйм) и часто сканируют изображения с перекосом. Но зато они недороги и компактны.

В листопротяжном сканере , как в факсимильном аппарате, страницы документа при считывании пропускаются через специальную щель с помощью направляющих роликов (последние зачастую становятся причиной перекоса изображения при вводе). Таким образом, сканеры этого типа непригодны для ввода данных непосредственно из журналов или книг. В целом возможности применения листопротяжных сканеров ограниченны, поэтому их доля на массовом рынке снижается.

Планшетные сканеры весьма универсальны. Они напоминают верхнюю часть копировального аппарата: оригинал – либо бумажный документ, либо плоский предмет – кладут на специальное стекло, под которым перемещается каретка с оптикой и аналого-цифровым преобразователем (однако существуют «планшетники», в которых перемещается стекло с оригиналом, а оптика и АПЦ остаются неподвижными, чем достигается более высокое качество сканирования). Обычно планшетный сканер считывает оригинал, освещая его снизу, с позиции преобразователя. Чтобы сканировать четкое изображение с пленки или диапозитива, нужно обеспечивать подсветку оригиналов как бы сзади. Для этого и служит слайдовая приставка, представляющая собой лампу, которая перемещается синхронно со сканирующей кареткой и имеет определенную цветовую температуру.

Барабанные сканеры , по светочувствительности, значительно превосходящие потребительские планшетные устройства, применяются исключительно в полиграфии, где требуется высококачественное воспроизведение профессиональных фотоснимков. Разрешение таких сканеров обычно составляет 8000-11000 точек на дюйм и более.

В барабанных сканерах оригиналы размещаются на внутренней или внешней (в зависимости от модели) стороне прозрачного цилиндра, который называется барабаном. Чем больше барабан, тем больше площадь его поверхности, на которую монтируется оригинал, и соответственно, тем больше максимальная область сканирования. После монтажа оригинала барабан приводится в движение. За один его оборот считывается одна линия пикселей, так что процесс сканирования очень напоминает работу токарно-винторезного станка. Проходящий через слайд (или отраженный от непрозрачного оригинала) узкий луч света, который создается мощным лазером, с помощью системы зеркал попадает на ФЭУ (фотоэлектронный умножитель), где оцифровывается.

Основные характеристики сканеров

Оптическое и интерполированное разрешение

Оптическое разрешение — измеряется в точках на дюйм (dots per inch, dpi). Характеристика, показывающая, чем больше разрешение, тем больше информации об оригинале может быть введено в компьютер и подвергнуто дальнейшей обработке. Часто приводится такая характеристика, как “интерполированное разрешение”(интерполяционное разрешение). Ценность этого показателя сомнительна — это условное разрешение, до которого программа сканера “берется досчитать” недостающие точки. Этот параметр не имеет никакого отношения к механизму сканера и, если интерполяция все же нужна, то делать это лучше после сканирования с помощью хорошего графического пакета.

Глубина цвета

Глубина цвета – это характеристика, обозначающая количество цветов, которое способен распознать сканер. Большинство компьютерных приложений, исключая профессиональные графические пакеты, такие как Photoshop, работают с 24 битным представлением цвета (полное количество цветов —16.77 млн. на точку). У сканеров эта характеристика, как правило, выше — 30 бит, и, у наиболее качественных из планшетных сканеров, — 36 бит и более. Конечно, может возникнуть вопрос — зачем сканеру распознать больше бит, чем он может передать в компьютер. Однако, не все полученные биты равноценны. В сканерах с ПЗС датчиками два верхних бита теоретической глубины цвета обычно являются “шумовыми” и не несут точной информации о цвете. Наиболее очевидное следствие “шумовых” битов недостаточно непрерывные, гладкие переходы между смежными градациями яркости в оцифрованных изображениях. Соответственно в 36 битном сканере “шумовые” биты можно сдвинуть достаточно далеко, и в конечном оцифрованном изображении останется больше чистых тонов на канал цвета.

Динамический диапазон (диапазон плотности)

Оптическая плотность есть характеристика оригинала, равная десятичному логарифму отношения света падающего на оригинал, к свету отраженному (или прошедшему — для прозрачных оригиналов). Минимально возможное значение 0.0 D — идеально белый (прозрачный) оригинал. Значение 4.0 D – абсолютно черный (непрозрачный) оригинал. Динамический диапазон сканера характеризует какой диапазон оптических плотностей оригинала сканер может распознать, не потеряв оттенки ни в светах, ни в тенях оригинала. Максимальная оптическая плотность у сканера — это оптическая плотность оригинала, которую сканер еще отличает от полной темноты. Все оттенки оригинала темнее этой границы сканер не сможет различить. Данная величина очень хорошо отделяет простые офисные сканеры, которые могут потерять детали, как в темных, так и светлых участках слайда и, тем более, негатива, от более профессиональных моделей. Как правило, для большинства планшетных сканеров данная величина лежит в пределах от 1.7D (офисные модели) до 3.4 D (полупрофессиональные модели). Большинство бумажных оригиналов, будь то фотография или журнальная вырезка, обладают оптической плотностью не более 2.5D. Слайды требуют для качественного сканирования, как правило, динамический диапазон более 2.7 D (Обычно 3.0 – 3.8). И только негативы и рентгеновские снимки обладают более высокими плотностями (3.3D – 4.0D), и покупать сканер с большим динамическим диапазоном имеет смысл, если вы будете работать в основном с ними, иначе вы просто переплатите деньги.

Источник: mirznanii.com

1. Принцип действия и классификация сканеров

Сканер как оптоэлектронный прибор включает следующие функциональные компоненты:

• датчик, содержащий источник света,
• оптическую систему,
• фотоприемник,
• механизм перемещения датчика (или оптической системы) относительно оригинала
•  электронное устройство (обеспечивает преобразование информации в цифровую форму).

В процессе сканирования оригинал освещается источником света. Светлые области оригинала отражают больше света, чем темные. Отраженный (или преломленный) свет оптической системой на­правляется на фотоприемник, который преобразует интенсивность принимаемого света в соответствующее значение напряжения. Аналоговый сигнал преобразуется в цифровой для дальнейшей обработки с помощью ПК.

Сканеры весьма разнообразны, и их можно классифицировать по целому ряду признаков. В основе классификации могут быть следующие признаки:

• способ формирования изображения (линейный, матричный);
• конструкция кинематического механизма (ручной, настоль­ный, комбинированный);
• тип вводимого изображения (черно-белый, полутоновый, цветной);
• степень прозрачности оригинала (отражающий, прозрачный);
• аппаратный интерфейс (специализированный, стандартный);
• программный интерфейс (специализированный, TWAIN-со­вместимый).

2. Фотодатчики, применяемые в сканерах

В современных сканерах применяют фотодатчики двух типов: фотоэлектронные умножители — ФЭУ (РМТ — Photomulti Plier Tube) или приборы с зарядовой связью — ПЗС (ССО — Charge—Coupled Device).

Фотоэлектронный умножитель

Фотоэлектронный умножитель изобретен советским инженером Л.А. Кубецким в 1930 г. ФЭУ, изображенный на рис.1., представляет электровакуумный прибор, внутри которо­го расположены электроды — катод, анод и диноды.
етовой поток от объекта сканирования вызывает эмиссию электронов из катода. В соответствии с законом фотоэффекта фототок эмиссии прямо пропорционален интенсивности падающего на него светового потока. Вылетающие из катода электроны под действием раз­ности потенциалов между катодом и ближайшим к нему электродом — динодом притягиваются к последнему и выбивают с его поверхности вторичные электроны, число которых многократно превышает первичный электронный поток с катода. Это обеспечивается благодаря тому, что диноды выполнены из материалов, имеющих высокий коэффициент вторичной эмиссии, а между ними приложены потенциалы, обеспечивающие усиление вторич­ной эмиссии. В результате через сопротивление нагрузки в анодной цепи ФЭУ протекает усиленный ток. Коэффициент усиления фототока в ФЭУ достигает 10⁸. Такое усиление достигается за счет подачи на ФЭУ напряжения от высоковольтного источника (в зависимости от количества динодов — от 500 до 1500 В), причем потенциалы распределяются между электродами равномерно с помощью делителя напряжения. ФЭУ обладает высокой чувствительностью (1 А/лм), а его спектральный диапазон, определяемый областью длин волн регистрируемого излучения, соответ­ствует задачам сканирования, поскольку перекрывает видимый спектр световых волн.

 

Прибор с зарядовой связью

Прибор с зарядовой связью (ПЗС) — это твердотельный электронный фотоприемник, состоящий из множества миниатюр­ных фоточувствительных элементов, которые формируют электрический заряд, пропорциональный интенсивности падающего на них света, и конструктивно выполняются в виде матриц или линеек.

Работу ПЗС впервые продемонстрировали В.Бойл и Дж. Смит в 1970 г. Принцип действия ПЗС основан на зависимости прово­димости р-n -перехода полупроводникового диода от его осве­щенности. Устройство и принцип действия ПЗС-линейки показа­ны на рис.2.

 

ПЗС представляет собой полупроводниковый кристалл (как правило, кремний), на поверхность которого нанесена прозрачная оксидная пленка, выполняющая функцию диэлектрика в микроскопических конденсаторах. Одной из обкладок та­кого конденсатора является поверхность самого кристалла, а дру­гой — нанесенные на диэлектрик металлизированные электроды толщиной не более 0,6 мкм.

К электродам в определенной последовательности подается низкое напряжение (5—10 В). Это приводит к тому, что под электродами образуются так называемые потенциальные ямы в виде скоплений электронов. Под воздействием света в результате внутреннего фотоэффекта появляются свободные электроны. Количе­ство электронов, скапливающихся под чувствительной площадкой каждого электрода, пропорционально интенсивности светового потока, падающего на чувствительную площадку данного электрода. Электроны образуют зарядовый пакет. Если ПЗС выполнен в виде линейки, зарядовые пакеты передаются из одной потенциальной ямы в соседнюю, достигая последней ячейки, откуда поступают на предварительный усилитель. ПЗС-линейка может содержать до нескольких тысяч фоточувствительных ячеек. Размер элементарной ячейки ПЗС определяет разрешающую способность сканера. Область спектральной чувствительности ПЗС расположена в видимой части спектра, причем наибольшая чувствительность наблюдается ближе к красной области. 

3. Типы сканеров

В зависимости от способа перемещения фоточувствительного элемента сканера и носителя изображения относительно друг друга сканеры подразделяются на две основных группы — настоль­ные (Desktop) и  ручные (Hand—held).

К числу настольных сканеров относятся планшетные (Flatbed), роликовые (Sheet—feed), барабанные (Drum) и проекционные (Overhead/ Camera) сканеры.

 Планшетные сканеры

Планшетные сканеры, или сканеры плоскостного типа, ис­пользуются для ввода графики и текста с носителей формата А4 или A3.

На рис.3 показано устройство и механизм работы планшет­ного сканера.

В планшетных сканерах оригинал располагается на его рабочей поверхности неподвижно. Освещение оригинала производится стабилизированным по интенсивности источником, в качестве которого используют лампы с холодным катодом или флуоресцентные лампы. В качестве фотоприемника обычно используются ПЗС-линейки. Лампа, ПЗС и оптическая система, направляющая на ПЗС световой поток, отраженный от оригинала, находятся на одной каретке и с помощью шагового механизма перемещаются вдоль оригинала. В основном все планшетные сканеры рассчитаны на получение копии с одного оригинала, однако к некоторым моделям сканеров прилагаются дополнительные приспособления для последовательной подачи и сканирования нескольких оригиналов.

При использовании в качестве оригиналов книг или сброшюрованных документов имеется возможность обеспечить их прижим к стеклянной поверхности сканера специальной крышкой на петлях.

К преимуществам планшетных сканеров следует отнести про­стоту использования, возможность сканирования как плоских оригиналов в широком диапазоне размеров, так и небольших трехмерных объектов. При необходимости сканирования оригиналов нестандартного большого формата имеется возможность сканирования по частям с последующим объединением с помощью какого-либо графического редактора.

Недостатками этого типа сканеров являются большая занимаемая площадь, сложность выравнивания оригинала с неровно размещенным на носителе изображением, невозможность сканиро­вания прозрачных оригиналов.

Однако при этом планшетные сканеры — наиболее популярные устройства ввода текстовой и графической информации. Они обеспечивают необходимое качество изображений, используемых как в деловой корреспонденции, так и в высокохудожественных изданиях.

 Роликовые сканеры

Роликовые сканеры осуществляют сканирование оригинала при его перемещении по специальным направляющим посредством роликового механизма подачи бумаги относительно неподвижных осветителя и ПЗС-линейки. Механизм работы роликового скане­ра показан на рис.4.

Сканирование в роликовом сканере, как и в планшетном, производится в отраженном свете. Этот принцип заложен в конструкции многих факсимильных аппаратов. Сканеры, работающие в двух режимах — сканирования изображения и его факсимильной передачи, называют факс-сканерами (Fax Scanner).

В отдельных моделях роликовых сканеров имеется устройство для подачи листов, которое позволяет сканировать в автоматическом режиме.

Большинство роликовых сканеров офисного применения предназначены для работы с оригиналами формата А4. Однако суще­ствуют широкоформатные роликовые сканеры, обеспечивающие сканирование оригиналов форматов А1 и АО.

Преимущества роликовых сканеров определяются их компактностью, удобством подключения и пользования, автоматической подачей листов оригинала, удовлетворительной скоростью сканирования и низкой стоимостью.

В то же время эти сканеры имеют ряд недостатков, связанных с невозможностью без специальных приспособлений осуществлять сканирование сброшюрованных документов, книг, а также с опасностью повреждения оригинала.

 Барабанные сканеры

Барабанные сканеры позволяют получать изображения прозрачных или отражающих оригиналов с высокой степенью де­тализации. Механизм работы барабанного сканера представлен на рис.5.

 

Прозрачный оригинал в барабанных сканерах закрепляется с помощью специальной ленты или масла на поверхности прозрачного цилиндра из органического стекла (барабана), который для обеспечения устойчивости укреплен на массивном основании. При вращении барабана с большой скоростью (от 300 до 1350 об/мин) фотоприемник считывает изображение с высокой точностью. В большинстве барабанных сканеров в качестве фотоприемника используется ФЭУ, который перемещается с помощью винтовой пары вдоль барабана. Для освещения оригинала применяется мощный стабилизированный по интенсивности излучения ксеноновый или галогенный источник света. При сканировании отражающих оригиналов применяется источник света, расположенный вне барабана рядом с приемником излучения.

За счет высокой скорости вращения барабана имеется возможность фокусировать на оригинале достаточно мощный поток света без риска повреждения оригинала. В связи с этим отличительной особенностью барабанных сканеров является возможность сканировать с высоким разрешением оригиналы, имеющие высокую оптическую плотность (печатные издания, художественные работы, слайды, диапозитивы, негативные пленки), как в отраженном, так и в проходящем свете.

В отдельных моделях барабанных сканеров в качестве фотоприемника изображения используется набор ПЗС-линеек, неподвижно установленных на всю ширину барабана и построчно сканирующих оригинал в отраженном свете. В этих сканерах, как правиле широкоформатных, барабан совершает только один оборот за все время сканирования. Сканеры, в которых реализована эта технология, выгодно отличаются от сканеров с ФЭУ, поскольку исключается необходимость решать проблему стабилизации конструктивных элементов, обусловленную высокой скоростью вращения барабана. Для гашения возникающих при этом вибраций применяются специальные амортизаторы, увеличивающие массу сканера до 250 кг и более.

Барабанные сканеры позволяют сканировать прозрачные или отражающие оригиналы типа высокохудожественных работ в полиграфии и картографии. При этом автоматическая корректиров­ка освещенности, настройка фокусного расстояния и высокая производительность достигаются за счет обработки изображения встроенным компьютером.

Значительные габариты, необходимость предварительной подготовки обслуживающего персонала и высокая стоимость барабанных сканеров обусловливают ограничение их области применения профессиональной полиграфией и картографией.

 Проекционные сканеры

Проекционные сканеры работают по принципу фотографической камеры и конструктивно напоминают фотоувеличитель. Механизм работы проекционного сканера показан на рис.6.

Оригинал располагается на подставке под сканирующей головкой изображением вверх. Сканирующая головка, содержащая ПЗС-датчик и перемещающий его в фокальной плоскости линзы двигатель, закрепляется на вертикальном штативе и может перемещаться по стойке или по вертикальным направляющим.

Перед началом сканирования камеру устанавливают в положение, соответствующее требуемому разрешению и размеру изображения. Точная настройка (фокусировка), определяющая разрешение сканирования, осуществляется специальной редуцирующей линзой. Обычно в проекци­онных сканерах внутренний источник освещения не используется. Освещение оригинала производится за счет естественного комнатного света. В некоторых моделях проекционных сканеров свет через линзу освещает оригинал, а отраженный свет фиксируется ПЗС-матрицей. Такая конструкция сканера позволяет избежать влияния внешних засветок и получить высокое качество сканированных изображений.

Особенностью проекционных сканеров является возможность сканирования трехмерных объектов. При этом конструкция сканеров обеспечивает переменное разрешение сканирования: небольшие объекты можно сканировать с высоким разрешением; большие нестандартные объекты, изображения которых нельзя ввести с помощью других сканеров, также могут быть сканированы, хотя и с низким разрешением. Простота конструкции и удобство применения, невысокая стоимость и возможность комбинирования при сканировании плоских и небольших трехмерных объектов обусловливают достаточно широкое применение проекционных сканеров как средств ввода информации.

 Ручные сканеры

Ручные сканеры применяются для сканирования малоформатных оригиналов или фрагментов большого изображения. Переме­щение окна сканирования относительно оригинала производится за счет мускульной силы человека. Устройство ручного сканера показано на рис.7.

В небольшом корпусе шириной обычно чуть более 10 см размещаются лишь датчик, линза и источник света. Ширина области сканирования в зависимости от модели устройства варьируется от 60 до 280 мм. Длина области сканирования ограничена лишь объемом доступной оперативной памяти компьютера. Устанавливаемая в компьютере карта интерфейса преобразует поступающую информацию в цифровую форму и передает ее для последующей обработки специальной программе. Принципы работы ручного и роликового сканеров во многом похожи.

Отличительной особенностью ручного сканера является то, что он использует источник питания компьютера, к которому подключен. Как правило, ручные сканеры подключаются к парал­лельному порту компьютера без каких-либо адаптеров. Низкая цен ручных сканеров обусловлена простотой их конструкции.

В некоторых моделях ручных сканеров предусматривается возможность сканирования больших изображений за несколько проходов, т.е. путем последовательного просмотра отдельных его областей Объединение областей сканирования производится с помощью специального программного обеспечения, позволяющего упростить эту процедуру.

Применение ручных сканеров как устройств ввода изображений объясняется их компактностью и дешевизной, хотя для профессиональной работы они обычно не используются. Однако применение ручных сканеров для сканирования текста не всегда оправдано, поскольку разработанные специально для ручных сканеров программы допускают довольно много ошибок при распознавании по сравнению со своими аналогами, созданными для других сканеров.

 Многофункциональные сканеры

Многофункциональные сканеры — это комбинированные устройства, сочетающие в себе возможности сканеров различных типов, а также других технических средств информатизации, служащих для решения таких задач, как оптическое распознавание символов, архивирование, электронная почта и факсимильная связь.

В комбинированных устройствах all-in-one в одном корпусе обычно объединены роликовый сканер, лазерный или струйный принтер, факс-модем. Эти устройства можно использовать в каче­стве факсимильного аппарата, принтера, сканера, копировального аппарата и внешнего модема для доступа к сети по линиям телефонной связи.

Такое интегрирование является оптимальным решением для SOHO {Small Office/Home Office — небольшой офис/домашний офис), поскольку позволяет освободить площадь и сэкономить на приобретении компонентов в комплексе, кото­рые по отдельности стоят дороже. Основные недостатки таких ком­бинированных систем — невысокое качество и сравнительно вы­сокая стоимость копирования страницы.

В некоторых моделях планшетных сканеров фирмы Agfa реализована технология Twin Plate — новый способ размещения прозрачных и непрозрачных оригиналов в одном устройстве. Прозрачные и отражающие оригиналы располагаются в разных плоскостях, как показано на рис. 8, освещаются разными источниками, но реги­страция производится одним и тем же приемником изображения.

 

4. Цветные сканеры

Современные сканеры в основном предназначены для сканирования цветных оригиналов, но имеют режимы сканирования  черно-белых и полутоновых изображений.

Задача цветного сканера сводится к различению основных цветов: красного (Red), зеленого (Green) и синего (Blue) — RGB. Для этого применяются различные технологии.

Например, в цветном сканере с одним источником света сканирование оригинала может осуществляться в три прохода с пос­ледовательным применением различных фильтров: красного (R), зеленого (G), синего (В), поочередно размещаемых между источником света и оригиналом. Сканируемое изображение освещается белым светом не непосредственно, а через вращающийся RGB-светофильтр. Для каждого из основных цветов последовательность операций практически не отличается от последовательности операций при сканировании полутонового изображения. Существенными недостатками данного метода являются увеличение времени сканирования в три раза и необходимость точного совмещения цветовых слоев, чтобы не допустить размывания отдельных дета-1 лей изображения.

В сканерах другого типа используются три источника света: красный, зеленый, синий, действующие поочередно для кратковременного освещения оригинала. Сканирование при этом производится однократно, что позволяет избежать несовмещения цветов, но требует подбора источников света со стабильными характеристиками.

В некоторых конструктивных решениях цветных сканеров используется один источник света, но сканирование цветных оригиналов осуществляется за один проход благодаря тому, что фотоприемник выполнен в виде фототранзисторов, размещенных в три линейки, а три цветных фильтра расположены перед ними так, что каждая линейка фототранзисторов освещается только своим цветом.

Однако наибольшее распространение получили цветные сканеры, оборудованные системой, состоящей из трех независимых фотодатчиков для каждого цвета. Оригинал освещается белым светом, а отраженный оригиналом свет попадает на фотоприемники через систему специальных фильтров, которые и разделяют белый свет на три составляющие. Принцип работы таких фильтров основан на использовании явления дихроизма, заключающегося в изменении окраски кристаллов в проходящем белом свете в зависимости от положения их оптической оси. После прохождения системы фильтров разделенные красный, зеленый и синий свет попадают каждый на свой фотоприемник, например ФЭУ. Путем последовательно выполняемых операций считывания тонового распределения по основным цветам получают информацию, необходимую для воспроизведения цветов изображения.

 

5. Аппаратный и программный интерфейсы сканеров

Сканеры с интерфейсом SCSI требуют установки в компьютер дополнительной платы SCSI-адаптера, которая поставляется в комплекте со сканером. Преимуществом интерфейса SCSI является обеспечение высокой скорости сканирования.

К компьютерам, оснащенным USB-портом, лучше подключать сканер с USB-интерфейсом. Скорость при этом несколько уступает интерфейсу SCSI, однако простота подключения сканера искупает этот недостаток.

Сканеры с интерфейсом параллельного порта подключаются к уже имеющемуся параллельному порту. Пропускная способность параллельного порта значительно меньше по сравнению с интерфейсом SCSI. Однако при этом нет необходимости устанавливать дополнительную плату.

В комплект поставки сканера входит специальная программа — драйвер, предназначенная для управления процедурой сканирования и настройки основных параметров сканера.

Ведущие производители аппаратных и программных средств — компании Aldus,  Caere, Eastman Kodak, Hewlett-Packard и Logitech — объединили свои усилия для создания собственного формата драйвера TWAIN. Стандарт TWAIN определяет порядок обмена данными между прикладной программой и драйвером сканера, что позволило решить проблему совместимости различных компьютерных платформ, сканеров разных моделей и форматов представления данных. С помощью TWAIN-совместимого сканера можно сканировать изображения из любой программы, например Photoshop, CorelDRAW, PageMaker, PhotoStyler и др.

 

6. Характеристики сканеров

Ниже описаны основные характеристики, которые следует принимать во внимание при выборе типа и модели сканера

Разрешающая способность определяется плотностью расположе­ния распознаваемых точек  и выражается в точках на дюйм (dpi — dot per inch).

Сканеры имеют два параметра разрешающей способности: оптическое разрешение и программное.

Оптическое разрешение — показатель первичного сканирования. Программными методами можно в дальнейшем повысить разрешение.

Например, оптическое разрешение может быть 300×600 dpi, а про­граммное — до 4800×4800 dpi. Оптическое разрешение имеет более важное значение для пользователя.

Оптическое разрешение зависит от размера элемента ПЗС-датчика и характеризует плотность, с которой производится выбор­ка информации в заданной области оригинала.

Разрешение сканера имеет два показателя: по горизонтали и вертикали. Например, 600 х 300; 600 х 600; 800 х 800. Однако чаще всего употребляют первое значение: 600, 800 dpi.

Область сканирования — максимальный размер оригинала для данного сканера.

Метод сканирования определяет одно- или трехпроходный спо­соб считывания информации в цветных сканерах.

Скорость сканирования — количество страниц черно-белого оригинала, сканируемых в минуту с максимальным оптическим разрешением сканера.

Разрядность сканера измеряется в бит и определяет то количество информации, которое необходимо для оцифровки каждой точки изображения, а также количество цветов, которое способен распознать сканер.

24 бит соответствуют 16,7 миллионам цветов, а 30 бит — миллиарду. Несмотря на то что человеческий глаз уже не в состоянии отличить 16-битный цвет от 24-битного, в новейших моделях сканеров заявлена 48-битная разрядность.

Совокупность характеристик модели сканера определяет его принадлежность к одному из трех классов, на которые условие можно подразделить все модели сканеров.

Сканеры простых моделей используются для подготовки деловой документации, создания прайс-листов и рекламных объявле­ний, а также для подготовки электронных публикаций (Web-стра­ниц, графических баз данных). Обычно такие сканеры обеспечи­вают оптическое разрешение в диапазоне 300 — 600 dpi, передач) 256 оттенков серого цвета для полутоновых изображений.

Сканеры промежуточного класса планшетного типа обладают оптическим разрешением 600— 1800 dpi, высоким динамическим диапазоном, имеют возможность работы с прозрачными ориги­налами и применяются в издательской деятельности.

Сканеры высокого класса обеспечивают разрешение свыше 4000 dpi, используются при необходимости оцифровки большого объема информации с высоким качеством и производительностью

Лидером на российском рынке сканеров явлется Hewlett-Packard, однако недорогие модели Mustek Paragon, KYE также пользуются спросом. Для профессионального применения исполь­зуют сканеры UMAX или Agfa.

 

Источник: komputercnulja.ru

Что такое сканер

Для начала разберемся, что это за устройство. Если взять любую инструкцию к сканеру, то в первом же абзаце можно найти четкое определение и назначение данного девайса. Сканер – это аппарат для оцифровки бумажных (или других) носителей визуальной информации. Последними могут быть какие-то документы, фотографии, газеты, журналы, книги и прочие материалы текстового и/или графического характера.

Некоторые типы сканеров могут выступать в роли периферийного устройства, где необходимо подключение к персональному компьютеру, или работать автономно, передавая обработанные данные посредством вай-фай-протоколов, электронной почты или другими способами. Современные и продвинутые модели могут работать как в тандеме с ПК, так и соло.

Типы сканеров

Все устройства такого плана можно условно разделить на два типа – для домашнего пользования и промышленные. Сканеры для дома значительно дешевле своих профессиональных собратьев. Они хоть и рассчитаны на каждодневное использование, но серьезную, то есть промышленную нагрузку выдержать не могут. Подобные девайсы не отличаются широкими функциональными возможностями и справляются именно с бытовыми нуждами: отсканировать документы, фото или книги.

Промышленные модели используются на производстве. Они находят свое применение в дизайнерских студиях, полиграфических организациях, то есть там, где выполняются большие объемы работы и необходима значительная отдача оборудования. К данному типу девайсов предъявляют серьезные эксплуатационные требования в плане скорости, надежности и нагрузки.

Вообще, любой сканер можно использовать для оцифровки документов, поэтому здесь, по большому счету, вопрос только в цене и практичности приобретения той или иной модели. Если вам время от времени нужно обработать несколько листов с текстом, то лучше взять самый простой ручной (портативный) сканер для документов, а не разоряться на планшетную или роликовую модель с высоким КПД.

Далее рассмотрим подтипы устройств, которые можно встретить в специализированных магазинах и других точках продаж.

Планшетные модели

Планшетные сканеры – это самый распространенный тип устройств, и используют их, как правило, в быту, то есть в домашних или офисных условиях. В этом случае источник оцифровки располагается на стеклянной поверхности и перед началом работы закрывается крышкой.

Внутри конструкции расположена каретка и лампа. Светочувствительные элементы вкупе с оптической системой двигаются по рельсам и считывают данные с макета. В результате на компьютере появляется цифровая версия оригинала. Перед тем как подключить сканер и начать работу, необходимо установить соответствующее программное обеспечение и только потом приступать к оцифровке. Так что данный тип оборудования привередлив к операционной системе, и для полноценного использования необходимы специальные драйвера (идут, как правило, в комплекте).

Планшетные сканеры отличаются интуитивно понятным управлением и непривередливы к источнику оцифровки. Главное, чтобы последний помещался в рабочей области и не был слишком уж толстым и тяжелым. Данный тип повсеместно используется как дома, так и в офисе. Кроме того, цены на планшетные сканеры не кусаются, так что большинство моделей доступны среднестатистическому пользователю.

Барабанные модели

Как понятно из названия, основной элемент девайса – это барабан или ролик. Особенность роликового сканера заключается в том, что макет закрепляется на валике, то есть оборачивается вокруг него, а не располагается привычным образом, как это было в случае с планшетными моделями.

Световой луч, проходя через макет, попадает на фотоэлектронный множитель, который и преобразует изображение в цифровой вид. Вращаясь, барабанный сканер точка за точкой обрабатывает оригинал, не пропуская ни одной детали. Именно поэтому данный тип так высоко ценят те, кому необходимо очень высокая точность оцифровки.

Ввиду своих далеко не маленьких габаритов, барабанные сканеры не приживаются дома, да и в офисах от них нет как таковой практичной выгоды, тем более что стоят подобные устройства в два, а то и более раз дороже планшетных аналогов. Основные потребители роликовых моделей – это полиграфические и дизайнерские организации.

Протяжные модели

Подобные сканеры предназначены для оцифровки многостраничных документов, то есть имеют высокое КПД. Некоторые так их и называют – документные. Для больших офисов это незаменимый инструмент, особенно в бухгалтерии или юридическом отделе.

Конструкция сканера напоминает обычный принтер. Пачка макетов закладывается в приемник, и ролики автоматической подачи протягивают лист за листом через фотосчитывающую систему, которая и оцифровывает документы.

Отличительные черты

К сожалению, у данного типа есть один серьезный недостаток: сканер не может справиться со сшитыми или как-то скрепленными листами, поэтому перед протяжкой необходимо избавиться от скоб и прочих инородных элементов. Последние могут повредить ролик и фотосистему, поэтому внимательный перебор документов перед протяжкой обязателен.

Подобная проблема иногда решается покупкой комбинированного устройства – планшетно-протяжного сканера. Такие девайсы оснащены и протяжным роликом, и отдельной площадью под сброшюрованные макеты. Протяжные модели различаются еще по уровням: чем он выше, тем больше скорость и порог предельной суточной нагрузки.

Проекционные модели

Проекционный сканер – это бесконтактная разновидность устройства, которая служит для оцифровки любого макета. Их еще называют планетарными или орбитными из-за особенности конструкции: фотоэлементы находятся на фиксированном расстоянии от оригинала, то есть как бы на орбите.

Подобное оборудование нашло широкое применение в музеях, исследовательских центрах и других похожих учреждениях, где нужна именно деликатная работа с документами, которые, как правило, имеют ветхий вид.

Основной сканирующий элемент находится на удалении от рабочей зоны на несколько десятков сантиметров. Глазок на головке как бы просматривает документ сверху вниз, а скорость просмотра меняется в зависимости от желаемого разрешения.

Также можно встретить матричные бесконтактные сканеры, действующие по принципу фотоаппарата. То есть с каждым спущенным затвором мы имеем какую-то одну оцифрованную часть документа. Чем выше разрешение, тем больше таких снимков нужно будет сделать матрице.

Особенности конструкции

Кроме того, добрая половина подобных сканеров оснащается специальной V-образной колыбелью для книг. Она служит в качестве выравнивателя страниц по нужной оси. Такая система приходится очень кстати, когда нужно поработать с толстыми и старыми книгами на несколько тысяч страниц.

Некоторые модели дополнительно комплектуются автоматическим помощником для перелистывания. Подобные «фишки» значительно упрощают и систематизируют процесс сканирования, да и ветхим книгам не приходится иметь дело с пальцами человека, что позволяет заметно дольше сохранять материал в его исходном состоянии.

Естественно, о домашнем или офисном применении такого оборудования речи не идет. Подобная техника очень дорого стоит, и пользоваться ею дома для сканирования, к примеру, курсовых — просто кощунство. Да и практичности здесь нет ни грамма.

Паспортные модели

Это узкоспециализированное оборудование, предназначенное именно для оцифровки важных документов. В первую очередь речь идет о паспортах, водительских удостоверениях, ИНН, пенсионных картах, пропусках, военных билетах и других документах, удостоверяющих личность.

За счет своей приличной скорости и компактности, такая техника широко востребована на пропускных пунктах, в отделениях МВД, в банках и других местах, где необходима быстрая регистрация документов с оцифровкой оных для базы данных.

По принципу действия – это те же планшетные сканеры, только адаптированные под формат работы на КПП. То есть устройство принимает документы размером не больше разверстки А5 и рассчитано в первую очередь не на высокое разрешение, а на скорость без значительной потери качества.

Также стоит отметить наличие во многих моделях специального программного обеспечения. Оно позволяет извлекать данные из документов и как-то систематизировать их. Это очень удобно, если нужна именно первичная информация подателя, а не полная оцифрованная копия удостоверения личности.

В качестве ложки дегтя здесь выступает скудный функционал. Узкая направленность подобной техники не предполагает излишеств, поэтому полноценно использовать ее в каких-то других целях, увы, не получится. Так что не стоит «вестись» на привлекательный ценник паспортного сканера. Некоторые недобросовестные дельцы продают такую технику под видом обычных планшетных устройств, «забывая» упомянуть об этой детали в спецификации к устройству. Поэтому нелишним будет заглянуть в инструкцию к девайсу, прежде чем оплатить покупку.

Ручные модели

Это крайне богатый на разновидности сканеров сегмент. Практически все ручные лазерные сканеры-копиры можно разделить на три большие группы, где каждая модель отличается от другой своей конструкцией и принципом действия.

Первая группа

Здесь оцифровка происходит с помощью ручного моноблока определенного формата (А4, А5 и т. п.), которым нужно провести по сканируемому документу. Удобны подобные модели тем, что работать можно, что называется, на коленке, то есть вам не нужен специальный стол или какие-то дополнительные приспособления: включили, провели сканером по документу — и готово.

Вторая группа

Процесс оцифровки схож с первой группой, но вместо четко заданных параметров листа мы имеем перо или ручку, где процесс сканирования построчный, а не цельнолистовой. Само устройство похоже на небольшой фен, а для передачи данных необходимо обработать строку за строкой или какие-то отдельные, нужные вам участки.

Третья группа

Здесь мы имеем аналог протяжного сканера, но с ручной подачей. То бишь есть ролик, куда помещается макет, а пользователь сам должен его протянуть через фотосчитывающие элементы. О высокой скорости, как у старшего собрата, говорить не приходится, но модели этой группы имеют на выходе самую качественную оцифровку.

Какую именно группу и модель выбрать, зависит только от ваших потребностей. К примеру, кассиру, которому нужны копии корешков приходных или расходных ордеров, более чем достаточно самого простого устройства, а точная оцифровка в высоком разрешении ему совсем ни к чему. Все что требуется – это черно-белая копия оригинала, где видны дата, сумма и фамилия. Так что тратиться на модели из третьей группы не стоит, вполне подойдет первая или вторая.

Основные преимущества ручных сканеров – это портативность, мобильность и автономность. Последний параметр относится не ко всем устройствам. Некоторые девайсы могут работать от собственного источника питания, который нужно периодически подзаряжать, либо на обычных пальчиковых или мизинчиковых батарейках (АА/ААА). В этом случае передача данных, то есть оцифровка, происходит посредством беспроводных протоколов Wi-Fi или Bluetooth.

Еще одно не менее важное достоинство ручных сканеров – это стоимость оборудования. Перо или протяжный модуль стоят в два, а то и три раза дешевле рядового планшетного устройства. Из минусов можно отметить низкое качество оцифровки. Даже устройства третей группы еле-еле дотягивают до уровня стационарных моделей. Поэтому если высокое разрешение документов на выходе не так важно для вас, то именно ручные модели станут неплохим подспорьем дома или в офисе.

Источник: www.syl.ru

Общие сведения и техническая характеристика

Сканеры позволяют вводить в компьютер изображения, представленные на плоских носителях (обычно на бумаге, пленке или фотобумаге), а также изображения объемных объектов небольших размеров. При считывании изображения сканер дискретизирует его в виде совокупности отдельных точек (пикселов) разного уровня оптической плотности. Информация об уровнях оптической плотности этих точек анализируется, преобразуется в двоичную цифровую форму и вводится для дальнейшей обработки в систему (рис. 1). Анализ изображения осуществляется методом сканирования (отсюда и происходит название устройства — сканер).

Процесс сканирования заключается в том, что, перемещая сфокусированный световой луч, можно произвести поэлементное считывание двумерного изображения, рассчитанного на наблюдение в отраженном или проходящем свете. Световой поток, приобретающий при этом амплитудную модуляцию вследствие взаимодействия с изображением, можно собрать и преобразовать в электрический сигнал, пригодный для передачи, обработки и записи.

Рис. 1. Цифровое представление изображения

Сегодня преимущественно применяется метод прямоугольного линейного растрового сканирования, при котором одиночный сканирующий луч последовательно перемещается (разворачивается) по прямым линиям с быстрым переходом от конца одной линии сканирования (строки) к началу следующей.

Растровая развертка образуется из двух ортогональных составляющих: строчной развертки (х­развертки) и кадровой развертки (у­развертки). Последняя задает интервал между соседними строками для последовательного перекрытия всего изображения.

Основные технические параметры сканеров:

• разрешение (разрешающая способность);

• глубина цвета;

• порог чувствительности;

• динамический диапазон оптических плотностей;

• максимальный формат сканирования;

• коэффициент увеличения.

Важными характеристиками сканера, определяющими область его применения, являются режимы сканирования, тип механизма сканирования оригиналов и некоторые другие технические данные.

Разрешение. Разрешение (разрешающая способность) — величина, характеризующая количество считываемых элементов изображения на единицу длины. Обычно размерность этой величины указывают в точках на дюйм. Различают физическое (аппаратное) разрешение и интерполяционное разрешение сканера.

Физическое разрешение характеризует конструктивные возможности сканера в дискретизации изображения по горизонтали и вертикали. Горизонтальное оптическое разрешение планшетных (плоскостных) сканеров, имеющих фиксированное фокусное расстояние, определяется как отношение количества отдельных светочувствительных элементов в линейке (или линейках) фотоприемника к максимальной ширине рабочей области сканера. Высокое значение оптического разрешения достигается за счет увеличения плотности регистрирующих элементов или одновременного использования нескольких фотоприемников. В последнем случае отдельные части вводимого изображения объединяются автоматически или вручную. Расстояние, на которое с помощью шагового механизма смещается сканирующая головка, определяет разрешающую способность сканера по вертикали. Разрешение вводимого изображения в вертикальном направлении определяет скорость перемещения фотоприемника относительно оригинала (или наоборот). При уменьшении разрешения увеличивается скорость сканирования.

В проекционных сканерах, а также в цифровых фотоаппаратах оптическое разрешение обычно выражается в общем числе точек в снимке, поскольку степень детализации зафиксированного изображения зависит от удаленности объекта сканирования от регистрирующей камеры. Оптическое разрешение барабанных сканеров зависит от характеристик шагового двигателя и апертуры объектива, а также от яркости используемого источника света и максимальной частоты вращения барабана.

Во многих сканерах предусматривается возможность программного повышения разрешения — интерполяции. Однако это не повышает степени детализации представления изображения, а лишь понижает его зернистость. При интерполяции сканер считывает с оригинала графическую информацию на пределе своего физического разрешения и включает в формируемый образ изображения дополнительные элементы, присваивая им усредненные значения цвета соседних, реально считанных точек. Применение интерполяции в некоторых случаях позволяет добиваться хороших результатов: сглаживаются границы растровых объектов и четче прорабатываются мелкие детали.

Рис. 2. Сигнал (пример), характеризующий распределение оптической плотности в точках (x) линии сканирования

Глубина цвета — это количество битов, которые сканер может назначить при оцифровывании точки. При сканировании считывается аналоговый сигнал, характеризующий значение оптической плотности изображения. Аналоговый сигнал (рис. 2 а) может принимать значения из диапазона допустимых величин. Сигнал, преобразованный в цифровой эквивалент, является дискретным по множеству принимаемых значений (рис. 2 б). Для 8­разрядного преобразования (2⁸) таких значений всего 256 (рис. 2 в), для 12­разрядного (2¹²) — 4096, для 16­разрядного (2¹⁶) — 65 536. Во всех случаях преобразование аналогового сигнала в цифровую форму дает ошибку округления, составляющую иногда половину веса младшего разряда, называемую шумами квантования.

Следует отметить, что в некоторых сканерах используются 10­битовая (1024 уровня серого), 12­битовая (4096 уровней серого) или даже 16­битовая шкала градации яркости. Однако программы обработки изображений оперируют только 8­разрядными данными. Преимущество этих сканеров заключается в снижении шумов квантования.

Порог чувствительности. При полутоновом сканировании яркость каждой точки может принимать одно из множества возможных значений (градаций яркости), а при бинарном — только одно из двух. В бинарном режиме сканер преобразует данные путем сравнения их с определенным порогом (уровнем черного). Поскольку сканер способен различать оттенки серого, следует установить порог чувствительности таким образом, чтобы сканер мог произвести классификацию элементов изображения на черные и белые. Яркость каждой точки полутонового 8­битового изображения выражается числом от 0 до 255 (0 — белый, 255 — черный). Чтобы преобразовать полутоновое изображение в бинарное, сканер должен «знать» уровень (число), выше которого точка считается белого цвета (0), а ниже — черного (1). Этот уровень и называется порогом чувствительности.

Рис. 3. К определению оптической плотности: а — изображение на прозрачной основе; б — изображение на непрозрачной основе

Динамический диапазон (диапазон оптической плотности) сканера характеризует его способность различать переходы между смежными тонами на изображении. Понятие оптической плотности D используется для характеристики поглощательной способности непрозрачных (отражающих) оригиналов и степени прозрачности прозрачных оригиналов и выражается через десятичный логарифм:

,

где  — коэффициент пропускания материала (изображения на прозрачной основе) (рис. 3а), характеризующий его способность поглощать световой поток ;  — коэффициент отражения (рис. 3б), характеризующий способность материала (изображения на непрозрачной основе) отражать световой поток ;  — соответственно световой поток, прошедший материал, и световой поток, отраженный от материала.

Оптической плотности D = 0,05 соответствуют значения или ; D = 1 соответствуют значения и ;
и т.д.

Из­за несовершенства оптической системы сканера и нелинейности спектральной характеристики фотоприемника значения параметров реальных устройств сканирования всегда ниже теоретически возможных. На практике динамический диапазон сканера определяется как разность между оптической плотностью самых темных Dmax и самых светлых Dmin тонов, которые он может реально различать. Максимальная оптическая плотность оригинала характеризует наиболее темную область оригинала, распознаваемую сканером, более темные области воспринимаются сканером как абсолютно черные. Соответственно минимальная оптическая плотность оригинала характеризует наиболее светлую область оригинала, распознаваемую сканером, — более светлые области воспринимаются сканером как абсолютно белые.

Чем шире динамический диапазон сканера, тем больше градаций яркости он сможет распознать и соответственно тем больше зафиксировать деталей изображения. Практически невозможно получить цифровое изображение с плотностью тона, превышающей 4,0. Видимо, исходя из этого, диапазон оптических плотностей сканера часто ограничивают именно этим значением.

Некоторые сканеры обладают способностью калибровки, то есть настройки на динамический диапазон плотностей оригинала. Рассмотрим это на конкретном примере. Допустим, мы имеем ПЗС­сканер, воспринимающий оптический диапазон плотностей до 3,2. С его помощью нам нужно отсканировать слайд, имеющий максимальную оптическую плотность 4,0. Сканер выполняет предварительное сканирование для анализа оригинала и получения диаграммы оптических плотностей. Обычно такая диаграмма выглядит примерно так, как показано на рис. 4. После анализа диаграммы сканер производит автокалибровку с целью сдвига своего динамического диапазона восприятия оптических плотностей. Таким образом, в данном конкретном случае минимизируются потери в «тенях» благодаря несущественным потерям в «светах».

Область сканирования определяет максимальный размер оригинала в дюймах или в миллиметрах, который может быть сканирован устройством. Иногда используется также термин максимальный формат.

Коэффициент увеличения показывает (обычно в процентах), во сколько раз можно увеличить изображение оригинала в процессе сканирования. В зависимости от типа и класса сканера требуемый коэффициент увеличения либо определяется автоматически, либо устанавливается пользователем вручную перед сканированием. В автоматическом режиме драйвер сканера вычисляет требуемое входное разрешение, учитывая размер оригинала и выбранный коэффициент увеличения.

Рис. 4. Учет распределения плотностей оригинала

Существует математическая зависимость разрешающей способности R в точках на дюйм (dpi), с учетом которой необходимо сканировать оригинал для получения заданного качества: R=LKM,

где L — линиатура полиграфического растра, с которым будет производиться дальнейшая печать (lpi); М — коэффициент масштаба; К — так называемый коэффициент качества, значение которого лежит в пределах от 1,5 до 2.

Технология сканирования определяется количеством, типом и параметрами используемых фотоприемников (фотоэлектрических преобразователей).

В современных сканерах применяются в основном фотоприемники двух типов: фотоэлектронные умножители (ФЭУ) и приборы с зарядовой связью (ПЗС). Иногда применяются фотодиоды (ФД).

Фотоэлектронные умножители в качестве светочувствительных приборов используются в барабанных сканерах (рис. 5). ФЭУ усиливают свет ксеноновой или вольфрамово­галогенной лампы, промодулированный изображением, который с помощью конденсорных линз или волоконной оптики фокусируется на чрезвычайно малой области оригинала. Фототок, возникающий в фотоэлементе под воздействием света, прямо пропорционален интенсивности падающего на него светового потока. Особенность ФЭУ как фотоприемника заключается в том, что благодаря системе динодов коэффициент пропорциональности удается увеличить в миллионы раз (до восьми порядков). Спектральный диапазон ФЭУ для полиграфических целей также безупречен, поскольку он полностью перекрывает видимый спектр световых волн.

Датчик на основе ПЗС состоит из множества крошечных светочувствительных элементов, которые формируют электрический заряд, пропорциональный интенсивности падающего на них света. В основу работы ПЗС положена зависимость проводимости p­n­перехода полупроводникового диода от степени его освещенности.

Рис. 5. Схема работы ФЭУ барабанного сканера

В одной линейке ПЗС может быть от нескольких сотен до нескольких тысяч фоточувствительных ячеек. Размер элементарной ячейки ПЗС является критичным параметром, так как от него зависит не только разрешающая способность сканера, но и максимальная величина удерживаемого заряда, а следовательно, и динамический диапазон устройства. Увеличение разрешающей способности сканера приводит к сужению его динамического диапазона. Хотя и считается, что спектральный диапазон ПЗС может перекрывать весь видимый спектр, но, как и у большинства полупроводниковых фотоприемников, синяя область спектра для них труднодоступна, а наибольшая чувствительность наблюдается ближе к красной области.

ПЗС используют в основном в планшетных (рис. 6) и проекционных сканерах, а также в цифровых фотоаппаратах. В последних двух случаях используются как линейные, так и матричные ПЗС.

Рис. 6. Пример использования линейного ПЗС в планшетном сканере

Рис. 7. Классификация механизмов сканирования

Механизм сканирования оригиналов. Устройство сканера во многом определяется применяемым в нем фотоприемником. Профессиональные сканеры, предназначенные для использования в системах допечатной подготовки изданий, можно классифицировать следующим образом (рис. 7):

• по характеру расположения оригинала — плоскостные (планшетные), проекционные, барабанные сканеры;

• по характеру перемещения оригинала — сканеры с движущимся и с неподвижным оригиналом;

• по цветности — сканеры цветные и черно­белые;

• по режиму сканирования — сканеры однопроходные (черно­белые и цветные, в которых сканирование цветного оригинала осуществляется за один проход) и трехпроходные;

• по технологии сканирования — сканеры с ФЭУ, с одной или тремя линейками ПЗС, с матрицей ПЗС;

• по виду движущихся при сканировании оптических деталей (только для плоскостных сканеров) — с движущимся считывателем, с движущимися зеркалами и гибридный, когда перемещаются и считыватель и зеркала.

Наиболее распространенный тип сканеров — планшетный (плоскостной). Почти все модели имеют съемную крышку, что позволяет сканировать толстые оригиналы (журналы, книги). Дополнительно некоторые модели могут оснащаться механизмом подачи отдельных листов, что удобно при работе с программами распознавания текстов — OCR (Optical Characters Recognition).

Планшетные сканеры для сканирования прозрачных оригиналов могут комплектоваться слайд­модулем. Слайд­модуль имеет собственный источник света и устанавливается на плоскостной сканер вместо крышки.

Основное отличие барабанных сканеров состоит в том, что оригинал закрепляется на прозрачном барабане, который вращается с большой частотой. Считывающий элемент располагается максимально близко от оригинала. Данная структура обеспечивает высокое качество сканирования. Обычно в барабанные сканеры устанавливают три фотоумножителя и сканирование осуществляется за один проход. Некоторые барабанные сканеры в качестве считывающего элемента вместо фотоумножителя используют фотодиод. Барабанные сканеры способны сканировать как непрозрачные, так и прозрачные оригиналы.

Проекционные сканеры применяются для сканирования с высоким разрешением слайдов небольшого формата (как правило, размером не более 4 x 5 дюймов). Существует две схемы построения: с горизонтальным и с вертикальным расположением оптической оси считывания. Наиболее популярным является вертикальный проекционный сканер. Существуют также проекционные сканеры, работающие на отражение, — для сканирования непрозрачных оригиналов и универсальные проекционные сканеры, которые позволяют использовать любой вид изобразительного оригинала.

Источник: compuart.ru