55 Сканеры. Классификация сканеров, принцип работы, способы формирования изображения, основные узлы.

Сканер – устройство оптического ввода, предназначенное для ввода и оцифровки в ПК черно-белых или цветных изображений, а так же для считывания текста с бумажного носителя.

При классификации сканеров руководствуются несколькими критериями.

• Степенью прозрачности вводимого оригинала изображения.

• Кинематическим механизмом сканера (конструкцией, механизмом движения).

• Типом вводимого изображения.

• Особенностями программного и аппаратного обеспечения.

В соответствии с функциональными возможностями и устройством сканеры разделяются на планшетные, портативные (ручные) и листопротяжные.

Принцип работы планшетного сканера.

Луч света через диаграмму засвечивает полоску оригинала, а от точки отражается луч, яркость которого должна соответствовать интенсивности точки(от белой точки отраженный луч будет приближаться к 100% яркости, а от черной точки отраженный луч будет приближаться к нулю).

В целях масштабирования отраженного луча(ширина сканирования) оптически луч подвергается масштабированию.

Преобразование светового потока отраженного от каждой точки в электрический импульс(аналоговый сигнал). Эту функцию выполняет прибор зарядовой связи(ПЗС).

Преобразование аналогового сигнала в цифровой сигнал. Эту функцию выполняет АЦП. Главным параметрами являются: частота и битность.

Способы формирования изображения

Способов формирования изображения три. Они соответственно осуществляются прибором с зарядовой связью (ПЗС), фотоэлектроным умножителем (ФЭУ) или так называемым контактным датчиком.

ПЗС - это твердотельный электронный компонент, состоящий из множества миниатюрных датчиков, преобразующих падающий на них свет в пропорциональный его интенсивности электрический заряд. В основу ПЗС положена чувствительность проводимости p-n-перехода обыкновенного полупроводникового диода к степени его освещенности. На p-n-переходе создается заряд, который уменьшается со скоростью, зависящей от освещенности. Чем меньше заряд, тем больше ток через диод.В зависимости от типа сканера ПЗС могут иметь различную конфигурацию. При линейном способе считывания микродатчики ПЗС размещаются на кристалле в одну линию (для трехпроходного сканирования) или три линии (для однопроходного сканирования). Способ относительно недорог и позволяет сканировать с высоким качеством, поэтому ПЗС-сканеры являются наиболее распространенными. ПЗС также широко используется в цифровых камерах.

В барабанных сканерах в качестве светочувствительных приборов применяются фотоэлектронные умножители. Источником света служит ксеоновая или вольфрамо-галогенная лампа. Ее излучение с помощью системы конденсаторных линз и волоконной оптики фокусируется на чрезвычайно небольшой области сканируемого объекта. ФЭУ осуществляют электронное усиление отраженного от оригинала света (чем больше интенсивность света, тем больше электрический сигнал). Попадая на катод ФЭУ, свет выбивает из него электроны, которые, проходя через пластины динодов, вызывают вторичную электронную эмиссию. Коэффициент усиления зависит от свойств материала и количества динодов. Напряжение, прямо пропорциональное освещенности катода ФЭУ, снимается с анода и затем преобразуется в цифровой код. Фотоэлектронные умножители дороги, поэтому большой популярности не получили.

Еще одна, недавно появившаяся технология, называется CIS (Contact Image Sensor). Сканирующая головка, выполненная по CIS-технологии, имеет 3 основных компонента – источник света, специальную цилиндрическую линзу (или набор линз), а также приемный элемент с электронной начинкой для формирования выходного аналогового сигнала и синхронизации с другими компонентами сканера, выполненными на единой печатной плате. В качестве источника света у большинства сканеров с контактным датчиком используются светодиоды, излучение которых отражается от сканируемого изображения, и, пройдя через линзу, фокусируется на датчике изображения, который представлен фототранзисторами, выполненными по технологии MOS. На выходе получается аналоговый сигнал, который усиливается и подается на вход аналого-цифрового преобразователя. В том случае, если необходимо сканировать цветное изображение, источником света служат светодиоды трех основных цветов (красный, зеленый, синий). Плюсом сканеров, сделанных по такой технологии, является их небольшие габариты и энергопотребление, низкая стоимость при довольно неплохом качестве, поэтому сегодня все сканеры низшего и многие сканеры среднего ценового диапазона имеют контактные датчики. Однако все же качество сканирования у них ниже, чем у традиционных сканеров с ПЗС-датчиками, но они и стоят подороже.

Основные узлы

Интерфейс АЦП

Матрица ПЗС

Объектив

Оптическая система

Стекло