Типы сканеров и принципы их работы

В зависимости от способа сканирования объекта и самих объектов сканирования существуют следующие виды:

Планшетные— наиболее распространённый вид сканеров, поскольку обеспечивает максимальное удобство для пользователя — высокое качество и приемлемую скорость сканирования. Представляет собой планшет, внутри которого под прозрачным стеклом расположен механизм сканирования.

Ручные— в них отсутствует двигатель, следовательно, объект приходится сканировать пользователю вручную, единственным его плюсом является дешевизна и мобильность, при этом он имеет массу недостатков — низкое разрешение, малую скорость работы, узкая полоса сканирования, возможны перекосы изображения, поскольку пользователю будет трудно перемещать сканер с постоянной скоростью.

Листопротяжные— лист бумаги вставляется в щель и протягивается по направляющим роликам внутри сканера мимо лампы. Имеет меньшие размеры, по сравнению с планшетным, однако может сканировать только отдельные листы, что ограничивает его применение в основном офисами компаний. Многие модели имеют устройство автоматической подачи, что позволяет быстро сканировать большое количество документов.

Планетарные сканеры— применяются для сканирования книг или легко повреждающихся документов. При сканировании нет контакта со сканируемым объектом (как в планшетных сканерах). Подробности на английском языке http://en.wikipedia.org/wiki/Planetary_scanner

Книжные сканеры— предназначены для сканирования брошюрованных документов. Современные модели профессиональных сканеров позволяют значительно повысить сохранность документов в архивах, благодаря очень деликатному обращению с оригиналами. Современные технологии, используемые при сканировании книг и сшитых документов, позволяют добиваться высоких результатов. Сканирование производится лицевой стороной вверх — таким образом, Ваши действия по сканированию неотличимы от перелистывания страниц при обычном чтении. Это предотвращает их повреждение и позволяет пользователю видеть документ в процессе сканирования.

Книжные сканеры с V-образной колыбелью на основе цифровых фотоаппаратов. Являются подвидом планетарных сканеров, однако имеют ряд отличий, среди которых — V-образная колыбель, позволяющая сканировать книгу не раскрывая ее полностью, в режиме бережного сканирования, поэтому часто используется библиотеками. Прижимное стекло, входящее в состав конструкции, обеспечивает выпрямление страниц книги, и, следовательно, изображения без искажений.

Барабанные сканеры — применяются в полиграфии, имеют большое разрешение (около 10 тысяч точек на дюйм). Оригинал располагается на внутренней или внешней стенке прозрачного цилиндра (барабана).

Слайд-сканеры— как ясно из названия, служат для сканирования плёночных слайдов, выпускаются как самостоятельные устройства, так и в виде дополнительных модулей к обычным сканерам.

Сканеры штрих-кода— небольшие, компактные модели для сканирования штрих-кодов товара в магазинах.

Характеристикисканеров.

Оптическое разрешение, измеряется в точках на дюйм (англ. dots per inch — dpi). .

Является основной характеристикой 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. Это и называется оптическим разрешением. Обычно его считают по количеству точек на дюйм — dpi (dots per inch). 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. Для обработки слайдов необходимо более высокое разрешение: не менее 1200 dpi.

Интерполированное разрешение

Искусственное разрешение сканера достигается при помощи программного обеспечения. Его практически не применяют, потому что лучшие результаты можно получить, увеличив разрешение с помощью графических программ после сканирования. Используется производителями в рекламных целях.

Скорость работы

В отличие от принтеров, скорость работы сканеров указывают редко, поскольку она зависит от множества факторов. Иногда указывают скорость сканирования одной линии в миллисекундах.

Глубина цвета

Определяется качеством матрицы CCD и разрядностью АЦП. Измеряется количеством оттенков, которые устройство способно распознать. 24 бита соответствует 16 777 216 оттенков. Современные сканеры выпускают с глубиной цвета 24, 30, 36, 48 бит. Несмотря на то, что графические адаптеры пока не могут работать с глубиной цвета больше 24 бит, такая избыточность позволяет сохранить больше оттенков при преобразованиях картинки в графических редакторах.

3D сканер— устройство, анализирующее физический объект и на основе полученных данных создающее его 3D модель.

3D сканеры делятся на 2 типа по методу сканирования:

Контактный, такой метод основывается на непосредственном контакте сканера с исследуемым объектом.

Неконтактный. Такие устройства можно разделить в 2 отдельные категории: активные и пассивные сканеры.

Активные сканеры излучают некоторую радиацию на объект и обнаруживают ее отражение для его анализа. Возможные типы используемой радиации включают свет, ультразвук или рентгеновские лучи.

Пассивные сканеры не излучают никакой радиации на объект, а вместо этого полагаются на обнаружение отраженной окружающей радиации. Большинство сканеров такого типа обнаруживает видимый свет — легкодоступная окружающая радиация.

http://ru.wikipedia.org/wiki/Сканер

Принтеры. Технологии печати: матричная, струйная, лазерная, светодиодная, термосублимационная, трёхмерное прототипирование.

Компьютерный принтер (англ. printer — печатник) — устройство печати цифровой информации на твёрдый носитель, обычно на бумагу.

Процесс печати называется вывод на печать, а получившийся документ — распечатка или твёрдая копия.

Принтеры имеют преобразователь цифровой информации (текст, фото, графика), хранящейся в запоминающих устройствах компьютера, фотоаппарата и цифровой памяти, в специальный машинный язык.

Принтеры бывают струйные, лазерные, матричные и сублимационные, а по цвету печати — полноцветные и монохромные.

Монохромные принтеры имеют несколько градаций, обычно 2-5, например: чёрный — белый, одноцветный (или красный, или синий, или зелёный) — белый, многоцветный (чёрный, красный, синий, зелёный) — белый.

Матричные принтеры, несмотря на то, что многие считают их устаревшими, все ещё активно используются для печати, (в основном с использованием непрерывной подачи бумаги, в рулонах) в лабораториях, банках, бухгалтериях, в библиотеках для печати на карточках, для печати на многослойных бланках (например, на авиабилетах), а также в тех случаях, когда необходимо получить второй экземпляр документа через копирку (обе копии подписываются через копирку одной подписью для предотвращения внесения несанкционированных изменений в финансовый документ).

Получили распространение многофункциональные принтеры, в которых в одном приборе объединены принтер, сканер, копир и факс. Такое объединение рационально технически и удобно в работе. Широкоформатные (А3, А2) принтеры иногда неверно называют плоттерами.

Матричные принтеры

Матричные принтеры — старейший из ныне применяемых типов принтеров, его механизм был изобретён в 1964 году корпорацией Seiko Epson. Матричные принтеры стали первыми устройствами, обеспечившими графический вывод твёрдой копии.

Изображение формируется печатающей головкой, которая состоит из набора иголок (игольчатая матрица), приводимых в действие электромагнитами. Головка передвигается построчно вдоль листа, при этом иголки ударяют по бумаге через красящую ленту, формируя точечное изображение. Этот тип принтеров называется SIDM (англ. Serial Impact Dot Matrix — последовательные ударно-матричные принтеры). Выпускались принтеры с 9, 12, 14, 18 и 24 иголками в головке. Основное распространение получили 9-ти и 24-х игольчатые принтеры. Качество печати и скорость графической печати зависит от числа иголок: больше иголок — больше точек. Принтеры с 24-мя иголками называют LQ (англ. Letter Quality — качество пишущей машинки). Существуют монохромные 5 цветные матричные принтеры, в которых используется 4 цветная CMYK лента. Смена цвета производится смещением ленты вверх-вниз относительно печатающей головки. Скорость печати матричных принтеров измеряется в CPS (англ. characters per second — символах в секунду).

Основными недостатками матричных принтеров являются: монохромность, низкая скорость работы и высокий уровень шума. Матричные принтеры достаточно широко используются и в настоящее время благодаря тому, что стоимость получаемой распечатки крайне низка, так как используется более дешевая фальцованная или рулонная бумага. Последнюю к тому же можно отрезать кусками нужной длины (не форматными). Некоторые финансовые документы должны печататся только через копировальную бумагу, для исключения возможности их подделки.

Выпускаются и скоростные линейно-матричные принтеры, в которых большое количество иголок равномерно расположены на челночном механизме (фрете) по всей ширине листа. Скорость таких принтеров измеряется в LPS (англ. Lines per second — строках в секунду).

Струйные принтеры

Принцип действия струйных принтеров похож на матричные принтеры тем, что изображение на носителе формируется из точек. Но вместо головок с иголками в струйных принтерах используется матрица печатающая жидкими красителями. Картриджи с красителями бывают со встроенной печатающей головкой — в основном такой подход используется компаниями Hewlett-Packard, Lexmark. Фирмы Epson, Canon производят струйные принтеры, в которых печатающая матрица является деталью принтера, а сменные картриджи содержат только краситель. При длительном простое принтера (неделя и больше) происходит высыхание остатков красителя на соплах печатающей головки. Принтер умеет сам автоматически чистить печатающую головку. Но также возможно провести принудительную очистку сопел из соответствующего раздела настройки драйвера принтера. При прочистке сопел печатающей головки происходит интенсивный расход красителя.

Печатающие головки струйных принтеров создаются с использованием следующих типов подачи красителя:

Непрерывная подача (Continuous Ink Jet) — подача красителя во время печати происходит непрерывно, факт попадания красителя на запечатываемую поверхность определяется модулятором потока красителя. Утверждается, что патент на данный способ печати выдан(англ.) Вильяму Томпсону (William Thomson) в 1867 году.

В технической реализации(англ.) такой печатающей головки в сопло под давлением подается краситель, который на выходе из сопла разбивается на последовательность микро капель (объемом нескольких десятков пиколитров), которым дополнительно сообщается электрический заряд. Разбиение потока красителя на капли происходит расположенным на сопле пьезокристаллом, на котором формируется акустическая волна (частотой в десятки килогерц). Отклонение потока капель производится электростатической отклоняющей системой (дифлектором). Те капли красителя, которые не должны попасть на запечатываемую поверхность, собираются в сборник красителя и, как правило, возвращаются обратно в основной резервуар с красителем. Первый(англ.) струйный принтер изготовленный с использованием данного способа подачи красителя выпустила Siemens в 1951 году.

Подача по требованию (Drop-on-demand(англ.)) — подача красителя из сопла печатающей головки происходит только тогда, когда краситель действительно надо нанести на соответствующую соплу область запечатываемой поверхности. Именно этот способ подачи красителя и получил самое широкое распространение в современных струйных принтерах.

На данный момент существует две технические реализации данного способа подачи красителя:

Пьезоэлектрическая (Piezoelectric Ink Jet) — над соплом расположен пьезокристалл с диафрагмой. Когда на пьезоэлемент подаётся электрический ток он изгибается и тянет за собой диафрагму — формируется капля, которая впоследствии выталкивается на бумагу. Широкое распространение получила в принтерах компании Epson. Технология позволяет изменять размер капли.

Термическая (Thermal Ink Jet), также называемая BubbleJet — Разработчик — компания Canon. Принцип был разработан в конце 70-х годов. В сопле расположен микроскопический нагревательный элемент, который при прохождении электрического тока мгновенно нагревается до температуры около 500 °C, при нагревании в чернилах образуются газовые пузырьки (англ. — bubbles — отсюда и название технологии), которые выталкивают капли жидкости из сопла на носитель. В 1981 году технология была представлена на выставке Canon Grand Fair. В 1985-ом появилась первая коммерческая модель монохромного принтера — Canon BJ-80. В 1988 году появился первый цветной принтер — BJC-440 формата A2, разрешением 400 dpi.

Лазерные принтеры

Технология — прародитель современной лазерной печати появилась в 1938 году — Честер Карлсон изобрёл способ печати, названный электрография, а затем переименованный в ксерографию. Принцип технологии заключался в следующем. По поверхности фотобарабана коротроном (скоротроном) заряда, либо валом заряда равномерно распределяется статический заряд, после этого светодиодным лазером (либо светодиодной линейкой) на фотобарабане снимается заряд — тем самым на поверхность барабана помещается скрытое изображение. Далее на фотобарабан наносится тонер, после этого барабан прокатывается по бумаге, и тонер переносится на бумагу коротроном переноса, либо валом переноса. Тонер, в зависимости от знака его заряда, может притягиваться к поверхности, сохранившей скрытое изображение или фону. После этого бумага проходит через блок термозакрепления для фиксации тонера, а фотобарабан очищается от остатков тонера и разряжается в узле очистки.

Светодиодные (LED) принтеры

По сути, это одно из ответвлений предыдущей, «лазерной» технологии. Основное отличие заключается в источнике света. Вместо одиночного лазерного диода используется целая «линейка» светодиодов, количество которых определяет горизонтальное разрешение принтера.

Преимущества светодиодных принтеров перед лазерными:

• отсутствие механического управления источником света (он не движется) — выше надёжность;

• более высокая скорость, ведь механическое управление имеет вполне конкретные пределы быстродействия;

• отсутствие краевых искажений и, как следствие, более высокое и равномерное качество.

Недостатки:

• более высокая стоимость из-за сложности изготовления светодиодной линейки с высокой плотностью расположения диодов.

Сублимационные принтеры

Термосублимация (возгонка) — это быстрый нагрев красителя, когда минуется жидкая фаза. Из твердого красителя сразу образуется пар. Чем меньше порция, тем больше фотографическая широта (динамический диапазон) цветопередачи. Пигмент каждого из основных цветов, а их может быть три или четыре, находится на отдельной (или на общей многослойной) тонкой лавсановой ленте (термосублимационные принтеры фирмы Mitsubishi Electric). Печать окончательного цвета происходит в несколько проходов: каждая лента последовательно протягивается под плотно прижатой термоголовкой, состоящей из множества термоэлементов. Эти последние, нагреваясь, возгоняют краситель. Точки, благодаря малому расстоянию между головкой и носителем, стабильно позиционируются и получаются весьма малого размера.

К серьёзным проблемам сублимационной печати можно отнести чувствительность применяемых чернил к ультрафиолету. Если изображение не покрыть специальным слоем, блокирующим ультрафиолет, то краски вскоре выцветут. При применении твёрдых красителей и дополнительного ламинирующего слоя с ультрафиолетовым фильтром для предохранения изображения, получаемые отпечатки не коробятся и хорошо переносят влажность, солнечный свет и даже агрессивные среды, но возрастает цена фотографий. За полноцветность сублимационной технологии приходится платить большим временем печати каждой фотографии (печать одного снимка 10х15 см принтером Sony DPP-SV77 занимает около 90 секунд).

Термические принтерыфирмы Xerox. Характеризуются расходным материалом — веществом на основе парафина, плавящимся при 60 гр. по Цельсию.

3D принтер— устройство, использующее метод создания физического объекта на основе виртуальной 3D модели.

Применение технологии

Для быстрого прототипирования, то есть быстрого изготовления прототипов моделей и объектов для дальнейшей доводки. Уже на этапе проектирования можно кардинальным образом изменить конструкцию узла или объекта в целом. В инженерии такой подход способен существенно снизить затраты в производстве и освоении новой продукции.

Для быстрого производства — изготовление готовых деталей из материалов, поддерживаемых 3D принтерами.

Fused Deposition Modeling (FDM). Идея FDM очень проста — раздаточная головка выдавливает на охлаждаемую платформу-основу капли разогретого термопластика (в качестве материала может использоваться практически любой промышленный термопластик). Капли быстро застывают и слипаются друг с другом, формируя слои будущего объекта (печать здесь тоже ведется по слоям). Техпроцесс FDM позволяет с достаточно высокой точностью (минимальная толщина слоя 0.12 мм) изготовлять полностью готовые к использованию детали довольно большого размера (до 600 x 600 x 500 мм). Основы этой технологии были разработаны еще 1988 Скоттом Крампом (Scott Crump). Основным производителем оборудования для FDM является компания Stratasys.

Polyjetкомпании Objet Geometries. Здесь струйная головка используется для печати фотополимерным пластиком. Модель, как обычно, печатается слой за слоем, причем разрешение в слое составляет 600 x 300 dpi, а толщина слоя может быть доведена всего до 16 микрон. Каждый отпечатанный слой полимеризируется в твердый пластик под действием ультрафиолетовой лампы. При этом цена на принтеры Objet находится на уровне 60K$.

Аналогичную систему под названием InVisonпроизводит и компания 3D Systems, так что отец-основатель стереолитографии тоже не стоит на месте. Ценник на эту машину установлен около 40K$. Системы быстрого прототипирования в последние годы явно дешевеют.

Порошковая технология. Разработана в Массачусетском Технологическом Институте. Специальная струйная головка (кстати, адаптированная из струйных принтеров Hewlett-Packard) набрызгивает на порошковый материал клеящее вещество. В качестве порошка используется обычный гипс или крахмал. В «забрызганных» местах порошок склеивается и формирует модель. Печать, как и в предыдущих случаях, идет послойно, а лишний порошок в конце стряхивается. Однако есть и существенная разница — этот принтер может использовать клеящую жидкость с добавление пигментных красителей — а значит, печатать цветные модели.

Источник: StudFiles.net

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. Предлагаю вашему вниманию небольшой обзор сканеров, который, призван помочь с выбором устройства для дома или офиса. А если Вы хотите купить готовую фирму, тогда в этом Вам поможет сайт gotovki24.ru.

Сканеры считывают с бумаги, пленки или иных твердых носителей «аналоговые» тексты или изображения и преобразуют их в цифровой формат. Они служат везде: в крупных компаниях, 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 долларов до десятков тысяч, 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 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 самодвижущиеся – 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 ограничены, поэтому их доля на массовом рынке неуклонно снижается.

Планшетные сканеры более распространены на рынке, чем другие типы сканеров и имеют ряд преимуществ по объему применения, то есть более 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 целесообразно, если только планируется работа в основном с ними.

Тип подключения

По типу интерфейса сканеры делятся всего на четыре категории:

Сканеры с параллельным или последовательным интерфейсом, подключаемые к LPT- или COM-порту
Эти интерфейсы самые медленные и постепенно себя изживают. Если ваш выбор все-таки пал на подобный сканер, заранее настройтесь на появление проблем, связанных с конфликтом сканера с LPT-принтером, если таковой имеется.

Сканеры с интерфейсом USB
Стоят чуть-чуть дороже, но работают значительно быстрее. Необходим компьютер с USB-портом. Проблемы с установкой также могут возникнуть, но обычно они легко устранимы.

Сканеры со SCSI-интерфейсом
С собственной интерфейсной платой для шины ISA или PCI либо подключаемые к стандартному SCSI-контроллеру. Эти сканеры быстрее и дороже представителей двух предыдущих категорий и относятся к более высокому классу.

Сканеры с ультрасовременным интерфейсом FireWire(IEEE 1394)
Специально разработанным для работы с графикой и видео. Такие модели представлены на рынке относительно недавно.

В последнее время производители предлагают немало сканеров с двумя интерфейсами (например, LPT и USB). Такая универсальность может быть весьма полезной при покупке сканера «на вырост». Например, вы подключаете сканер к старому ПК (без USB) по параллельному интерфейсу, а после приобретения нового компьютера USB будет вам очень кстати

Оптическая система планшетного сканера

Далее речь пойдет о принципе действия планшетных сканеров. Потому что на мой взгляд планшетные сканеры более распространены на рынке, чем другие типы сканеров и имеют ряд преимуществ по объему применения, то есть как я уже говорил более универсальны, а следовательно – почти каждый пользователь компьютера работает с планшетным сканером, имея его у себя дома или на работе

Оптическая система планшетного сканера (состоит из объектива и зеркал или призмы) проецирует световой поток от сканируемого оригинала на приёмный элемент, осуществляющий разделение информации о цветах — три параллельных линейки из равного числа отдельных светочувствительных элементов, принимающие информацию о содержании «своих» цветов. В трёхпроходных сканерах используются лампы разных цветов или же меняющиеся светофильтры на лампе или CCD-матрице. Приёмный элемент преобразует уровень освещенности в уровень напряжения (все ещё аналоговую информацию). Далее, после возможной коррекции и обработки, аналоговый сигнал поступает на аналого-цифровой преобразователь (АЦП). С АЦП информация выходит уже в «знакомом» компьютеру двоичном виде и, после обработки в контроллере сканера через интерфейс с компьютером поступает в драйвер сканера — обычно это так называемый TWAIN-модуль, с которым уже взаимодействуют прикладные программы.

На качество изображения, получаемое в результате сканирования, в большой мере оказывает влияние источник света, используемый в конструкции сканера. В современных планшетных сканерах используется четыре типа источников света:

Ксеноновые газоразрядные лампы отличаются чрезвычайно малым временем прогрева, высокой стабильностью излучения, небольшими размерами и долгим сроком службы. С другой стороны, они требуют высокого напряжения, потребляют большой ток и имеют неидеальный спектр, что пагубно сказывается на точности цветопередачи.
Люминесцентные лампы с горячим катодом обладают очень ровным, управляемым в определенных пределах спектром и малым временем прогрева. В качестве недостатков можно назвать крупные габариты и относительно короткий срок службы.
Люминесцентные лампы с холодным катодом служат в десять раз дольше предшественниц с горячим катодом, имеют низкую рабочую температуру и ровный спектр, однако время прогрева у них велико — от 30 секунд до нескольких минут. Именно такие лампы используются в большинстве современных CCD-сканеров.
Светодиоды (LED) применяются, как правило, в CIS-сканерах, не требуют времени для прогрева и обладают небольшими габаритами и энергопотреблением. В большинстве случаев используются трехцветные светодиоды, меняющие с большой частотой спектр излучаемого света. Светодиоды имеют довольно низкую интенсивность светового потока и неравномерный, ограниченный спектр излучения, поэтому у сканеров с таким источником света страдает качество цветопередачи, увеличивается уровень шума на изображении и снижается скорость сканирования.

Заключение

В своей статье я раскрыл тему, касающуюся периферийных устройств ввода информации в компьютер – сканеров. Надеюсь, что с помощью этого материала вы получили представление, что такое сканер, какие виды сканеров бывают и каковы их основные характеристики.

Источник: alom.ru

Сканер (scanner) — устройство, которое создаёт цифровую копию объекта, то есть переводит текст или изображение в цифровую форму. Сканеры подобны устройствам копирования, только сканер не печатает копии, а передает оцифрованные данные в компьютер, где сканированное изображение можно сохранить в виде файла.

История изобретения

В 1857 году флорентийский аббат Джованни Казелли изобрёл прибор для передачи изображения на расстоянии, названный впоследствии пантелеграф. Передаваемая картинка наносилась на барабан токопроводящими чернилами и считывалась с помощью иглы.

В 1902 году немецкий физик Артур Корн запатентовал технологию фотоэлектрического сканирования (телефакс). Передаваемое изображение закреплялось на прозрачном вращающемся барабане, луч света от лампы, перемещающейся вдоль оси барабана, проходил сквозь оригинал и через расположенные на оси барабана призму и объектив попадал на селеновый фотоприёмник. Эта технология до сих пор применяется в барабанных сканерах.

В дальнейшем, с развитием полупроводников, усовершенствовался фотоприёмник, был изобретён планшетный способ сканирования, но сам принцип оцифровки изображения остается почти неизменным.

Принцип работы

На рис. 49 изображена общая схема устройства планшетного сканера. Свет, идущий от источника освещения, попадает на оригинал в определенной точке. Отразившись от него, свет попадает на оптическую систему сканера. Она состоит из  зеркал и объектива (иногда роль оптической системы может играть просто призма). Оптическая система фокусирует свет на фотопринимающем элементе, роль которого — преобразование интенсивности падающего света в электронный вид.

Рис. 49 – Принцип работы сканера

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. Сканер снимает изображение не целиком, а по строчкам. По вертикали планшетного сканера движется полоска светочувствительных элементов и снимает по точкам изображение строку за строкой. Каждая строка сканирования изображения соответствует определенным значениям напряжения на ПЗС. Эти значения напряжения преобразуются в цифровую форму через аналого-цифровой преобразователь АЦП. Чем больше светочувствительных элементов у сканера, тем больше точек он может снять с каждой горизонтальной полосы изображения. Это и называется оптическим разрешением. Оно определяется количеством светочувствительных элементов, приходящихся на дюйм горизонтали сканируемого изображения.

В цветных сканерах сейчас используются, как правило, трехрядная матрица ПЗС и подсветка оригинала калиброванным белым светом. Каждый ряд матрицы предназначен для восприятия одной из базовых цветовых составляющих света (красной, зеленой и синей). Чтобы разделить цвета, используют либо призму, разлагающую луч белого света на цветные составляющие, либо специальное фильтрующее покрытие ПЗС. Однако существуют цветные сканеры и с однорядной матрицей ПЗС, в которых оригинал по очереди подсвечивается тремя лампами базовых цветов. Однорядная технология с тройной подсветкой считается устаревшей.

Типы сканеров

Барабанные сканеры. Принцип действия барабанных сканеров (рис. 50) заключается в поэлементном считывании светового сигнала от изображения-оригинала с помощью оптической фотоголовки, где в качестве фотоприемников, как правило, используются фотоэлектронные умножители.

Рис. 50 – Устройство барабанного сканера

Вращением барабана обеспечивается развертка изображения «по строке», а перемещением фотоголовки вдоль барабана — развертка «по кадру». Минимальный размер считываемого элемента может доходить до 5-7 мкм, т.е. практически до размера зерна фотопленки, что обеспечивает высокую разрешающую способность барабанных сканеров. Понятно, что световой сигнал от столь малого элемента будет невелик, а к этому еще добавляется требование различать более 256 градаций по уровню этого сигнала. В цветных сканерах также необходимо иметь высокую чувствительность фотоприемника к излучениям во всем видимом диапазоне спектра. И, естественно, фотоприемник должен быть практически безынерционным, поскольку сканирование оригиналов даже большого формата не может занимать много времени.

Всем этим жестким требованиям лучше других приемников излучения отвечают фотоумножители. Но высококачественный барабанный сканер из-за тонкой оптики, точной механики и сложной электроники стоит довольно дорого, поэтому круг потребителей этих устройств ограничен. Как правило, это репроцентры и издательства, выпускающие богато иллюстрированные журналы, альбомы и книги, имеющие постоянно большой объем сканирований цветных оригиналов в отраженном и проходящем свете (с позитивов и негативов), репродуцируемых на большой формат.

Преимущества барабанных сканеров:

• Большая глубина цвета и широкий динамический диапазон оптических плотностей.

• Высокое разрешение и возможность большого увеличения изображений.

• Возможность обработки различных по виду оригиналов.

• Высокая производительность.

Недостатки барабанных сканеров:

• Трудоемкость размещения в нем материала.

• Невозможность сканировать негнущиеся объекты.

• Оригинал должен быть очень плотно закреплен, так как при вращении барабана возникают большие центробежные силы. В лучшем случае, возникнут воздушные пузыри между слайдом и барабаном. В худшем случае, слайды просто оторвутся.

Планшетные сканеры. Отличаются от барабанных более простой конструкцией и удобством эксплуатации. В качестве фотоприемника в них, как правило, используются ПЗС-линейки. Строчная развертка обеспечивается естественным для ПЗС электронным способом (см. гл. 2), а кадровая — линейным перемещением каретки с оптоэлектронными компонентами вдоль оригинала. Такая схема сканера позволяет применить не очень сложную механику.

Одним из несомненных достоинств планшетных сканеров является простота запуска в работу. При автоматизированной (пакетной) обработке планшетный сканер может обрабатывать десятки оригиналов подряд, не требуя вмешательства оператора. Кое в чем планшетные сканеры просто незаменимы. Например, сканирование оригиналов на толстой, жесткой или плохо гнущейся основе совсем невозможно осуществить на устройстве барабанного типа.

Рис. 51 – Устройство планшетного сканера

Современные высококлассные планшетные сканеры имеют очень близкие к барабанным технические данные: разрешающая способность, динамический диапазон оптических плотностей до 3,9 D, максимальный формат оригинала около 300×400 мм, диапазон масштабирования 20-2400%, глубина цвета 36 бит (12 бит на цветной канал в RGB), возможность сканирования прозрачных (позитив или негатив) и непрозрачных оригиналов.

Преимущества планшетных сканеров:

• Возможность сканировать практически любой оригинал. (Могут сканировать оригиналы различного размера — от миниатюр до документов широко используемых форматов, а также книг. При установке дополнительного модуля появляется возможность сканирования прозрачных пленок, негативов и слайдов).

• Высокое разрешение. (Интерполированное разрешение увеличивает максимальное разрешение сканера до 4х раз).

Недостатки планшетных сканеров:

• Большие размеры.

• Ограничения на прозрачные оригиналы.

Листопротяжные (роликовые) сканеры. Листопротяжные сканеры используют устройство подачи оригинала относительно неподвижного блока сканирования. Лист бумаги вставляется в щель и протягивается по направляющим роликам внутри сканера мимо лампы. Чаще всего эти типы сканеров могут работать с документами формата А-4. Разновидность такого сканера — факс-аппарат.

Рис. 52 – Устройство листопротяжного сканера

Преимущества листопротяжных сканеров:

• Низкая стоимость. (Устройство подачи оригинала имеет несложную конструкцию, поэтому добавление этого узла не намного увеличивает стоимость сканера).

• Портативность. (Листопротяжные сканеры отличаются небольшими размерами).

• Многие модели имеют устройство автоматической подачи, что позволяет быстро сканировать большое количество документов.

Недостатки листопротяжных сканеров:

• Ограничение на разрешение, накладываемое механизмом сканирования.

• Ограничения на оригинал. (Нельзя отсканировать неразорванную книгу, а также прозрачные пленки или слайды; может сканировать только отдельные листы).

• Сканирование происходит при неодновременном зажиме края оригинала роликами, что может привести к перекосу копии, а порой и к повреждению оригинала.

Ручные сканеры. Достаточно специфичным видом плоскостных сканеров можно считать ручные сканеры, строчная развертка в которых также осуществляется ПЗС-линейкой, а развертка по кадру выполняется продвижением сканера вручную по поверхности оригинала (рис.53).

Рис. 53 – Устройство ручного сканера

Валик сканера вращает кодовый диск (с чередующимися щелями и перегородками), пересекающий оптическую ось оптопары «светодиод-фотодиод». Число щелей по окружности диска определяет разрешающую способность сканера в направлении его перемещения. Контролируемая полоса оригинала освещается от линейки светодиодов (аналогичный источник используется и в листовых сканерах), расположенной вдоль просмотрового отверстия.

Ручной сканер может решить задачу оцифровки там, где бессильны более профессиональные устройства: просканирует рисунок из древней книги, снимет узор с гобелена или обивочной ткани, оцифрует текстуру мебельного покрытия и может оказаться полезным в других нестандартных ситуациях, которые возникают в творческой деятельности художников, дизайнеров, искусствоведов, ориентированных на печать.

Преимущества ручных сканеров:

• Низкая стоимость. (Поскольку в ручных сканерах в качестве «позиционирующего механизма» выступает пользователь, который самостоятельно перемещает сканер по поверхности сканируемого документа, отпадает необходимость в дорогом механическом элементе).

• Портативность. (Ручные сканеры можно использовать как с настольными, так и с портативными компьютерами).

• Сканирование книг без их повреждения. (С помощью ручного сканера можно отсканировать книгу, не сгибая и не разрывая ее).

Недостатки ручных сканеров:

• Отсутствие механизма позиционирования. (То есть, возможны перекосы изображения, поскольку невозможно перемещать сканер с постоянной скоростью)

• Оригинал по размерам больше сканера. (Требуются большие усилия, чтобы «сшить» отсканированные полосы изображения.)

• Низкое разрешение.

• Малая скорость работы.

• Узкая полоса сканирования.

Общие характеристики

Тип применяемого в сканере светочувствительного датчика. Чаще всего применяется один из нижеследующих типов датчиков: ПЗС (CCD) или контактный (CIS).

CIS (Contact Image Sensor) – это контактный датчик изображения (КДИ), линейка фотоэлементов, равная ширине сканируемой поверхности в устройстве. Эта линейка перемещается при сканировании под стеклом и постоянно (строчка за строчкой) отправляет в форме электросигнала данные о картинке на оригинале. Светодиоды применяются для освещения, они размещаются на той же подвижной платформе рядом с фотолинейкой. Сканеры на базе этого типа датчиков характеризуются простой конструкцией, они мало весят, тонкие, стоят гораздо дешевле, чем сканеры на базе CCD. Главный минус CIS — малая глубина резкости. Если сканировать страницы из толстой книги или мятый лист бумаги, то часть полученного изображения может быть нерезкой.

CCD (Couple-Charged Device) — прибор с зарядовой связью (ПЗС) – это интегральная микросхема, оснащенная светочувствительной линейкой. Служит с целью передачи картинки со сканируемой поверхности. Применяется оптическая система, состоящая из объектива и зеркала. Люминесцентная лампа служит для освещения оригинала. Плюсы CCD-сканеров — значительная глубина резкости, отличная цветопередача. Даже при осуществлении сканирования мятых листов, толстых книг, оригиналов с выпуклыми буквами, изображение все равно будет четким и резким. Сканеры для профессионального применения зачастую создаются на основе CCD. Минусы – большой вес, большая толщина, высокая стоимость.

Тип источника света. Самые популярные типы источников света: лампы флуоресцентные с холодным катодом, ксеноновые лампы и светодиоды (LED).

• Лампы ксеноновые характеризуются минимальным временем прогрева, большим сроком работы и минимальными размерами. Минус – значительное потребление электроэнергии.

• Лампы флуоресцентные с холодным катодом хороши своей низкой стоимостью и высоким сроком службы. Минус — продолжительное время прогрева.

• Светодиоды (LED) характеризуются небольшими размерами, малым потреблением энергии, не требуют совершенно времени для прогрева. Минус — LED-сканеры по качеству цветопередачи хуже сканеров с ксеноновыми и флуоресцентными лампами.

Размеры. Определяют максимальный формат документа, который может быть отсканирован. Следует отметить, что в сканерах протяжных максимальная ширина оригинала для сканирования определяется шириной устройства, а вот длина может быть сколь угодно больше длины устройства

Разрешение.

• Разрешение по X. Разрешение сканера (оптическое разрешение) по горизонтали. Данный параметр отображает число у фоточувствительной линейки пикселей, из этих пикселей создается изображение. Разрешение – это одна из самых важных характеристик сканера. Большая часть выпускаемых сегодня моделей характеризуется оптическим разрешением сканера (по горизонтали) в 1200 dpi или 600 dpi (точек на дюйм). Этого вполне хватает для того, чтобы получить хорошие копии оригинала, а также для сканирования фото. Профессиональная работа с изображениями потребует куда большего оптического разрешения.

• Разрешение по Y. Механическое разрешение сканера по вертикали. Данный параметр определяет точность работы механики и величина хода шагового двигателя. Зачастую механическое разрешение сканирующего устройства ощутимо больше оптического разрешения фотолинейки. В данном случае общее качество отсканированной картинки будет определяться именно оптическим разрешением линейки фотоэлементов.

• Разрешение по X (улучшенное). Улучшенное разрешение сканирующего устройства по горизонтали. Это разрешение создается путем применения метода интерполяции. Для того чтобы получить большее, чем оптическое, разрешение, на картинку наносятся промежуточные точки. Цвет этих точек, а также их яркость высчитывается как среднее значения между яркостью и цветом точек, полученных оптическим путем. В итоге повышается общее число точек картинки и разрешение этой картинки. Применение улучшенного разрешения иногда дает возможность улучшить качество картинки, например, это позволяет сделать более ровными резкие контрастные переходы. Применение улучшенного разрешения дает возможность исправить разницу между механическим разрешением по вертикали и разрешением оптическим по горизонтали.

• Разрешение по Y (улучшенное). Достигается также путем применения метода интерполяции. На изображение добавляются промежуточные точки, это помогает получить разрешение, больше оптического. Яркость точек, а также их цвет высчитывается как средние значения между яркостью точек, а также между цветом, что получены оптическим способом. В итоге повышается общее количество точек, составляющих изображение (увеличивается разрешение).

Глубина цвета. Число разрядов, которое применяет сканером с целью передачи данных о цвете. Производители этой техники зачастую указывают для глубины цвета два значения — внешнюю глубину и внутреннюю глубину. Глубиной внутренней называют разрядность аналого-цифрового преобразователя (АЦП) сканера, она сообщает, какое количество цветов сканер в состоянии различить в принципе. Число цветов, которое сканер способен передать ПК – это глубина внешняя. Почти все выпускаемые сегодня модели сканеров для цветопередачи используют 24 бита (по 8 на каждый цвет). Для выполнения в офисе и дома стандартных задач этого будет достаточно. А вот если вы планируете применять сканер для выполнения серьезной работы с графикой, то вам стоит подыскать модель, характеризующуюся большим количеством разрядов.

Наличие устройства автоподачи. Данное устройство применяется для подачи в автоматическом режиме оригиналов для выполнения их сканирования. Пользователь лишь помещает в устройство пачку оригиналов, и они автоматически, один за другим, будут сканироваться. Удобно в том случае, когда требуется сканировать большое количество документов.

Тип устройства автоподачи. Тип устройства, предназначенного для автоматической подачи оригиналов. Данные устройства могут быть как двусторонними, так и односторонними. Устройства односторонние дают возможность произвести сканирование лишь одной стороны документа. Двусторонний автоподатчик помогает произвести сканирование оригинала с двух сторон. Имеется возможность сделать это двумя способами:

1) когда выполнено сканирование с одной стороны, то автоподатчик осуществляет переворот оригинала так, чтобы получилось отсканировать обратную сторону;

2) сканирование осуществляется с двух сторон одновременно (сканирующие элементы располагаются сразу с двух сторон листа).

Интерфейс подключения

• USB. Имеется возможность подсоединения сканера к ПК с помощью интерфейса USB. Это популярный сегодня последовательный интерфейс передачи информации. Используется для подсоединения к ПК периферийных устройств. От версии USB напрямую зависит скорость передачи информации. Для интерфейса USB 1.1 наибольшая скорость достигает 12 Мбит/с, а для более современной версии USB 2.0 скорость гораздо выше — 480 Мбит/с.

• LPT. Данный интерфейс ранее был широко распространен, применялся как стандартный с целью подсоединения к компьютеру принтера, сканера и т.д., однако из-за маленькой скорости передачи информации, в сравнении с иными интерфейсами он практически полностью вытеснен.

• FireWire (IEEE 1394). Интерфейс (высокоскоростной и последовательный), предназначенный для передачи информации со скоростью до 400 Мбит/с. Этот интерфейс также может применяться для подсоединения к ПК сканера.

• SCSI. Это наиболее быстрый вариант транспортировки информации от сканера к ПК. Необходим свободный PCI слот на ПК (для SCSI-адаптера) или для контроллера SCSI.

• Ethernet. Означает возможность использования сканера как сетевого устройства. Как правило таким интерфейсом оснащаются только достаточно дорогие модели сканеров.

Источник: StudFiles.net