扫描仪原理详细介绍
扫描仪的工作原理
扫描仪的工作原理扫描仪是一种常见的办公设备,用于将纸质文件或者照片转换为数字图象。
它通过光学和电子技术的结合,能够快速、精确地捕捉图象并将其转化为数字数据。
以下是扫描仪的工作原理的详细解释。
1. 光学系统:扫描仪的光学系统主要由镜头、光源和传感器组成。
当用户放置文件在扫描仪的扫描床上并启动扫描过程时,光源会发出光线并照射到文件表面。
镜头会将光线反射或者透过文件并聚焦在传感器上。
这个过程类似于相机的工作原理。
2. 传感器:传感器是扫描仪的核心部件,常用的传感器类型有两种:CCD(电荷耦合器件)和CIS(接触式图象传感器)。
CCD传感器由一系列光敏元件组成,它们将光线转换为电荷,并通过电荷传输路线将电荷转化为电压信号。
CIS传感器则是一条具有光敏元件的线性传感器,可以直接将光线转换为电压信号。
3. 数字化处理:传感器将光线转换为电压信号后,扫描仪会将这些信号转化为数字数据。
这个过程通常由扫描仪内部的处理芯片完成。
处理芯片会对传感器输出的摹拟信号进行放大、滤波和采样,然后将其转换为数字信号。
数字信号可以通过USB或者其他接口传输到计算机或者存储设备。
4. 图象处理:扫描仪还可以对数字图象进行一些图象处理操作,如去噪、增强对照度、调整亮度等。
这些处理操作可以通过扫描仪的软件或者计算机上的图象处理软件完成。
5. 分辨率和颜色深度:扫描仪的分辨率和颜色深度是衡量其性能的重要指标。
分辨率指的是扫描仪能够捕捉到的细节数量,通常以每英寸的像素数(dpi)表示。
较高的分辨率可以提供更清晰、更精细的图象。
颜色深度指的是扫描仪能够记录的颜色数量,通常以位数表示。
较高的颜色深度可以提供更准确、更真正的颜色。
6. 扫描模式:扫描仪通常支持不同的扫描模式,如黑白扫描、灰度扫描和彩色扫描。
黑白扫描模式只记录图象的黑白信息,适合于文本扫描。
灰度扫描模式可以记录图象的灰度级别,适合于扫描照片或者图表。
彩色扫描模式可以记录图象的彩色信息,适合于扫描彩色照片或者艺术品。
扫描仪工作原理解析
扫描仪工作原理解析扫描仪是一种常见的办公设备,它能够将纸质文件转换为数字形式,方便存储和传输。
在现代社会中,扫描仪已经成为办公室和个人使用的重要工具。
那么,扫描仪是如何工作的呢?本文将对扫描仪的工作原理进行解析。
一、光学原理扫描仪的工作原理基于光学原理。
它通过使用光源和光电传感器来实现纸质文件的数字化。
光源通常是一种冷光源,如冷阴极荧光灯或LED灯。
光源照射到纸张上,然后反射回扫描仪的光电传感器。
光电传感器是一种能够将光信号转换为电信号的器件。
二、CCD和CIS传感器光电传感器有两种常见的类型:CCD(电荷耦合器件)和CIS(接触式图像传感器)。
CCD传感器是一种使用光电二极管(Photodiode)阵列来捕捉图像的传感器。
它能够提供高质量的图像,但是成本较高。
CIS传感器是一种使用LED光源和光电二极管阵列来捕捉图像的传感器。
它具有体积小、功耗低和成本低的优点,但是图像质量相对较差。
三、扫描过程当纸张放置在扫描仪的扫描床上时,扫描仪的电机会将纸张平稳地传送到扫描头下方。
扫描头是由光源和光电传感器组成的。
当纸张通过扫描头时,光源照射到纸张上,并且光电传感器会将反射回来的光信号转换为电信号。
四、分辨率和色彩深度扫描仪的分辨率和色彩深度是决定图像质量的重要因素。
分辨率表示扫描仪能够捕捉到的图像细节的数量。
分辨率一般以每英寸像素数(dpi)表示,例如300dpi表示每英寸有300个像素。
色彩深度表示扫描仪能够捕捉到的颜色的数量。
常见的色彩深度有24位和48位,分别表示能够表示1677万种和281兆种颜色。
五、图像处理扫描仪会将光电传感器转换得到的电信号转换为数字信号,并通过图像处理算法来优化图像质量。
图像处理算法可以去除噪声、增强对比度、调整亮度和色彩平衡等。
这些算法能够提高扫描图像的清晰度和真实性。
六、文件格式扫描仪通常可以将扫描的图像保存为不同的文件格式,如JPEG、PNG、PDF 等。
JPEG是一种常用的有损压缩格式,适用于图像的在线共享和存储。
扫描仪的工作原理
扫描仪的工作原理扫描仪是一种常见的办公设备,它能够将纸质文档、照片等转化为数字形式,便于存储、传输和编辑。
扫描仪的工作原理主要包括光学成像、光电转换和信号处理三个步骤。
一、光学成像扫描仪的光学系统由光源、镜头和反射镜等组成。
当用户将文档放在扫描仪的扫描床上并启动扫描过程时,光源会发出光线照射到文档上。
光线被文档反射或透过后,经过镜头和反射镜的聚焦和调整,最终形成一个被称为光学图像的影像。
二、光电转换光学图像经过光学系统后,进入扫描仪的传感器部分。
传感器通常采用CCD (Charge-Coupled Device)或CIS(Contact Image Sensor)技术。
CCD是一种由许多光敏元件组成的线性传感器,而CIS则是一种由许多微小光敏元件组成的矩阵传感器。
在CCD传感器中,光学图像被分割成一系列的像素,每个像素对应一个光敏元件。
当光线照射到光敏元件上时,光敏元件会产生电荷。
通过逐行扫描的方式,CCD传感器将每个像素的电荷转换为电压信号。
CIS传感器则将光学图像直接投射到微小光敏元件的矩阵上,并将光敏元件产生的电荷转换为电压信号。
相比于CCD传感器,CIS传感器具有更高的集成度和更低的功耗。
三、信号处理扫描仪的信号处理部分负责将传感器输出的电压信号转换为数字信号,并进行图像处理。
首先,电压信号经过模数转换器(ADC)转换为数字信号。
然后,数字信号经过图像处理算法,如去噪、增强、纠偏等,对图像进行优化。
最后,优化后的数字图像被传输到计算机或其他设备上,用户可以通过软件对图像进行编辑、存储或打印。
总结:扫描仪的工作原理主要包括光学成像、光电转换和信号处理三个步骤。
光学成像通过光源、镜头和反射镜等组件将文档反射或透过的光线聚焦成光学图像。
光电转换通过传感器将光学图像转换为电压信号,传感器可以是CCD或CIS技术。
信号处理部分将电压信号转换为数字信号,并进行图像处理,最终将优化后的数字图像传输到计算机或其他设备上进行后续操作。
扫描仪的工作原理
扫描仪的工作原理扫描仪是一种数字化设备,可将纸质文件、照片或其他实体物体转换为数字化形式。
其工作原理与复印机类似,但又有一定区别。
下面将详细介绍扫描仪的工作原理。
1.光学系统:扫描仪的光学系统是其最重要的组成部分,用于捕捉图像并将其转换为数字形式。
光学系统包括光源、镜头、传感器和滚筒。
-光源:扫描仪中常用的光源是冷阴极荧光灯,它能提供均匀而稳定的光线用于照亮待扫描物体。
当光源打开时,它将照亮整个扫描区域。
-镜头:镜头位于光源和传感器之间,其作用是聚焦光线,使其尽可能地汇聚到传感器上。
透镜通常使用高质量玻璃制成,以提供清晰的图像。
-传感器:传感器是扫描仪的核心部件,用于转换光信号为电信号。
常用的传感器有两种类型:CCD(电荷耦合器件)和CIS(连续感光式传感器)。
它们将图像分成多个像素,并将每个像素的光强度转换为数字信号。
-滚筒:滚筒是位于光源和传感器之间的旋转部件。
它通过逐行扫描的方式将整个图像转换为数字信号。
滚筒将光源发出的线性光束反射到传感器上,并逐渐在整个扫描区域移动。
2.信号处理:扫描仪将传感器采集到的电信号转换为数字信号,然后对其进行处理。
信号处理包括放大、去噪、增强对比度、调整亮度等操作,以提高图像的质量。
-放大:传感器输出的电信号通常比较弱,需要进行放大,以增加信号强度。
放大可以通过电子放大器来实现。
-去噪:扫描过程中可能会受到噪声的干扰,如背景灰尘、图像模糊等。
去噪操作可以通过滤波器来实现,滤除图像中的杂质,提高图像的清晰度。
-增强对比度:扫描仪可能需要通过调整图像的对比度来改善图像的可视度。
常用的对比度增强方法包括直方图均衡化和拉伸。
-调整亮度:扫描仪可以通过调整图像的亮度来改变其显示效果。
调整亮度可以通过增加或减少图像的亮度级别来实现。
3.数字化处理:信号处理后,扫描仪将图像转换为数字形式。
图像数据以二进制形式存储在计算机中,可以通过图像处理软件进行后续操作,如裁剪、旋转、缩放和保存为不同的图像文件格式等。
扫描仪的工作原理
扫描仪的工作原理扫描仪是一种常见的办公设备,用于将纸质文档、照片等转换为数字格式。
它的工作原理涉及光学、电子和图象处理等多个方面。
一、光学部份扫描仪的光学部份主要由光源、镜头和传感器组成。
光源通常采用冷阴极荧光灯或者LED,用于照亮待扫描的文档。
镜头负责将文档上的图象聚焦到传感器上。
二、传感器传感器是扫描仪的核心部件,它负责将光学信号转换为电信号。
常见的传感器有两种类型:CCD(电荷耦合器件)和CIS(接触式图象传感器)。
CCD传感器通过光电转换将光信号转换为电荷信号,再经过模数转换器转换为数字信号。
CIS传感器则直接将光信号转换为数字信号。
三、图象处理传感器将文档转换为数字信号后,需要经过图象处理算法进行进一步处理。
这些算法包括图象增强、去噪、色采校正等,旨在提高图象质量和准确性。
四、数据传输和存储处理后的数字图象需要传输到计算机或者其他设备上进行存储和后续处理。
扫描仪通常通过USB接口或者无线网络将数据传输到计算机,然后存储在硬盘或者云存储中。
五、软件支持扫描仪通常配备特定的扫描软件,用于控制扫描仪的操作和参数设置。
这些软件还提供OCR(光学字符识别)功能,可以将扫描的文档转换为可编辑的文本格式。
六、应用领域扫描仪广泛应用于办公、教育、医疗等领域。
在办公中,扫描仪可以将纸质文档转换为电子格式,方便存档和共享。
在教育领域,扫描仪可以用于扫描试卷、教材等。
在医疗领域,扫描仪可以用于数字化医疗记录和影像。
七、注意事项在使用扫描仪时,需要注意以下几点:1. 确保文档平整放置,避免折叠或者弯曲,以免影响扫描效果。
2. 避免灰尘或者污渍进入扫描仪的光学部件,可以定期清洁镜头和传感器。
3. 根据需要选择合适的扫描分辨率,高分辨率可以获得更清晰的图象,但同时也会增加文件大小。
4. 对于特殊类型的文档,如透明胶片或者大幅面图纸,可能需要专门的扫描仪设备。
总结:扫描仪通过光学、电子和图象处理等技术,将纸质文档转换为数字格式。
扫描仪的工作原理
扫描仪的工作原理扫描仪是一种常见的办公设备,用于将纸质文档或者照片转换为数字图象。
它通过光学和电子技术实现这一功能。
下面将详细介绍扫描仪的工作原理。
1. 光学系统扫描仪的光学系统由镜头、光源和传感器组成。
当用户将文档放置在扫描仪的扫描台上并启动扫描过程时,光源会发出光线照射到文档上。
镜头会将反射回来的光线聚焦到传感器上。
2. 传感器传感器是扫描仪的核心部件,负责将光学信号转换为电子信号。
常见的传感器类型包括CCD(电荷耦合器件)和CMOS(互补金属氧化物半导体)传感器。
这些传感器可以将光线转换为电荷或者电压信号。
3. 数字化处理传感器将光学信号转换为电子信号后,扫描仪会对这些信号进行数字化处理。
这个过程包括信号放大、滤波、采样和量化等步骤。
数字化处理可以提高图象的质量和清晰度。
4. 图象处理扫描仪的图象处理功能可以对扫描后的图象进行一系列的处理操作,例如去除噪点、增强对照度、调整色采等。
这些处理可以提高图象的可读性和观感效果。
5. 数据传输扫描仪通过连接电脑或者其他设备的接口将扫描后的图象数据传输出去。
常见的接口包括USB、Wi-Fi和蓝牙等。
用户可以选择适合自己需求的接口进行数据传输。
6. 图象文件格式扫描仪生成的图象通常以特定的文件格式保存,常见的格式包括JPEG、PDF 和TIFF等。
用户可以根据自己的需求选择合适的文件格式进行保存和传输。
7. 分辨率和色采深度扫描仪的分辨率决定了扫描后图象的清晰度,普通以每英寸点数(DPI)来表示。
较高的分辨率可以获得更清晰的图象,但也会增加文件大小。
色采深度则决定了图象的色采表现能力,普通以位数表示,如8位、24位等。
8. 扫描模式扫描仪通常提供不同的扫描模式,包括黑白扫描、灰度扫描和彩色扫描。
用户可以根据需要选择合适的扫描模式进行扫描。
总结:扫描仪的工作原理包括光学系统、传感器、数字化处理、图象处理、数据传输等步骤。
通过这些步骤,扫描仪可以将纸质文档或者照片转换为数字图象,并提供一系列的功能和选项供用户选择。
扫描仪工作原理是什么
扫描仪工作原理是什么
扫描仪工作原理是通过利用光学原理和图像传感器将实体纸质文档或图片转换成电子图像的设备。
其工作步骤如下:
1. 光源:扫描仪通常采用冷阴极灯或LED作为光源。
光源会
发散光线,照亮待扫描的文档或图片。
2. 镜头系统:光线经由镜头系统进行聚焦,确保在扫描过程中能够获取清晰的图像。
3. 光电传感器:光线照射到图像传感器上,通常使用CCD
(电荷耦合器件)或CMOS(互补金属氧化物半导体)传感器。
光电传感器会将光线转换成电信号,用于捕捉扫描图像的不同颜色和亮度。
CCD传感器较为常用,但CMOS传感器在
最近的发展中也被广泛采用。
4. 色彩分离和数字化:光电传感器会将扫描到的图像分离成红、绿、蓝三个基本颜色的信号,并将其转换为数字信号。
这一过程通过光学滤光片和模数转换器来实现。
5. 数据处理和存储:数值化的图像数据会由扫描仪的控制电路进行处理,包括去除噪声、对比度调整等操作,最终生成完整的图像。
这些数据可以通过扫描仪连接的计算机或存储设备进行保存和编辑。
6. 显示和输出:扫描后的图像可以在计算机屏幕上显示,也可以通过打印机或其他输出设备进行输出。
输出的形式可以是纸
质打印件、电子文档或是图像文件。
总之,扫描仪工作原理是通过光学传感器将纸质文档或图片转换成数字化的图像,并进行后续的处理、存储和输出。
这种技术的应用使得纸质文档可以方便地进行电子化处理和传输。
扫描仪工作原理
扫描仪工作原理
扫描仪是一种常见的办公设备,主要用于将纸质文件或照片转换为数字形式。
它采用光学传感器技术,通过扫描物理图像并将其转换为数字信号。
扫描仪的工作原理可以分为以下几个步骤:
1. 光源:扫描仪通常使用冷阴极灯或LED作为光源。
光源照
亮待扫描的图像。
2. 光学镜头:光学镜头对图像进行聚焦,确保图像清晰度和细节。
3. CCD传感器:扫描仪使用CCD(电荷耦合器件)或CIS
(接触式传感器)作为光学传感器。
CCD传感器用于将光信
号转换为电荷,并进一步转换为数字信号。
CIS传感器则直接
将光信号转化为数字信号。
4. 传感器移动:扫描仪的传感器部件通常会沿着扫描区域的长度移动。
这样可以确保整个图像都能被扫描到。
5. 扫描:扫描仪将传感器沿扫描区域移动,并通过测量光的反射或透射来捕捉图像的每个像素点。
传感器将捕捉到的光信息转化为电信号,然后通过模数转换器将其转换为数字信号。
6. 数字处理:扫描仪将数字信号传输到计算机或其他设备进行进一步处理。
这些数字信号可以被转化为图像文件,如JPEG、
PNG等,或者用于OCR(光学字符识别)来提取文本信息。
7. 输出和保存:最后,扫描仪将经处理的数字图像发送给计算机,用户可以选择保存为文件或者进行打印、编辑等操作。
总的来说,扫描仪利用光学传感器和数字信号处理技术,将纸质图像转换为数字形式,从而实现了便捷的图像处理和存储。
它在办公、文档管理等领域发挥着重要作用。
扫描仪的工作原理
扫描仪的工作原理扫描仪是一种常见的办公设备,它能够将纸质文件或照片转化为数字化的图像文件。
它的工作原理涉及到光学、电子和图像处理等多个方面的知识。
一、光学部分光学部分是扫描仪的核心部件之一,它主要由光源、镜头和传感器组成。
光源通常采用冷阴极荧光灯或LED灯,用于提供光源照明。
镜头负责将纸质文件上的图像聚焦到传感器上。
传感器是光学部分的关键,常见的传感器有CCD(电荷耦合器件)和CIS(接触式图像传感器)两种。
CCD传感器通过光电转换将光信号转化为电信号,而CIS传感器则直接将光信号转化为电信号。
二、电子部分电子部分是扫描仪的数据处理部分,它主要由控制电路和模数转换器组成。
控制电路负责控制扫描仪的工作模式、扫描速度和分辨率等参数,并将传感器采集到的图像信号转化为数字信号。
模数转换器将模拟信号转化为数字信号,以便计算机能够处理和存储。
三、图像处理部分图像处理部分是扫描仪的最后一部分,它主要由图像处理芯片和相关软件组成。
图像处理芯片负责对数字化的图像进行处理,包括去除噪点、增强对比度、调整色彩等。
相关软件则提供更多的图像处理功能,如裁剪、旋转、OCR(光学字符识别)等。
扫描仪的工作流程如下:1. 打开扫描仪,并将待扫描的纸质文件放置在扫描区域。
2. 扫描仪的光源照亮纸质文件,镜头将纸质文件上的图像聚焦到传感器上。
3. 传感器将光信号转化为电信号,并传送给电子部分的控制电路。
4. 控制电路根据设定的参数将传感器采集到的图像信号转化为数字信号。
5. 数字信号经过模数转换器转化为计算机可识别的数字数据。
6. 数字数据经过图像处理部分的处理,得到最终的数字化图像文件。
7. 数字化的图像文件可以保存到计算机或其他存储设备上,也可以通过打印机打印出来。
扫描仪的工作原理使得我们能够方便地将纸质文件转化为数字化的文件,便于存储、传输和编辑。
它在办公、教育、艺术等领域都有广泛的应用。
无论是扫描文档、照片还是绘画作品,扫描仪都能够提供高质量的数字化图像。
扫描仪的工作原理
扫描仪的工作原理扫描仪是一种常见的办公设备,它可以将纸质文件转换成数字化的电子文件。
它的工作原理主要包括光学传感器、图像处理芯片和数据传输等几个方面。
1. 光学传感器:扫描仪的光学传感器是其最核心的部件之一。
光学传感器通常采用CCD (Charge-Coupled Device)或CMOS(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor)技术。
当纸质文件放置在扫描仪上时,光学传感器会通过逐行扫描的方式将纸张上的内容转换成电子信号。
CCD技术利用光电效应将光信号转换成电信号,而CMOS技术则通过光电二极管将光信号转换成电信号。
2. 图像处理芯片:扫描仪的图像处理芯片负责对光学传感器采集到的电子信号进行处理和优化。
图像处理芯片可以进行去噪、增强对比度、调整亮度和对色彩进行校正等操作,以提高扫描结果的质量。
同时,图像处理芯片还可以进行自动裁剪和自动旋转等功能,以适应不同尺寸和方向的纸质文件。
3. 数据传输:扫描仪将经过光学传感器和图像处理芯片处理后的电子信号转换成数字化的图像文件,然后通过数据传输接口将这些图像文件传输到计算机或其他存储设备中。
常见的数据传输接口包括USB、Wi-Fi和蓝牙等。
用户可以选择合适的数据传输接口将扫描结果传输到自己需要的设备上。
扫描仪的工作流程如下:1. 将纸质文件放置在扫描仪的扫描台上,并调整好纸张的位置和方向。
2. 打开扫描仪的电源,并连接数据传输接口。
3. 点击扫描仪上的扫描按钮或通过计算机上的扫描软件触发扫描动作。
4. 光学传感器开始逐行扫描纸张上的内容,并将扫描结果转换成电子信号。
5. 电子信号经过图像处理芯片的处理和优化,生成高质量的数字化图像文件。
6. 数字化的图像文件通过数据传输接口传输到计算机或其他存储设备中。
7. 用户可以在计算机上使用相关软件对扫描结果进行编辑、保存或分享。
扫描仪的工作原理使得纸质文件的数字化处理变得更加方便和高效。
扫描仪的工作原理
扫描仪的工作原理扫描仪是一种常见的办公设备,用于将纸质文件或照片转换为数字形式,以便在计算机上进行编辑、存储和共享。
它通过光学和电子技术实现扫描和转换的过程。
下面将详细介绍扫描仪的工作原理。
1. 光学系统扫描仪的光学系统由光源、透镜组和传感器组成。
光源通常采用冷阴极荧光灯或LED,它们发出的光线经过透镜组聚焦后照射到待扫描的文件上。
透镜组的作用是使光线均匀地照射到文件表面,并将反射回来的光线收集起来。
传感器组由光电二极管或光敏元件组成,用于接收和转换光线成电信号。
2. 扫描过程当文件放置在扫描仪的扫描床上后,光源会照射到文件表面。
文件的表面会反射出不同亮度的光线,这些光线经过透镜组的聚焦后,会被传感器组接收到。
传感器组将接收到的光线转换成电信号,并将其传输到计算机。
3. 分辨率扫描仪的分辨率是指它可以捕捉到的图像细节的数量。
分辨率通常以每英寸像素数(dpi)表示。
较高的分辨率意味着扫描仪可以捕捉到更多的细节,但也会导致文件大小增加。
根据不同的扫描需求,可以选择适当的分辨率。
4. 颜色模式扫描仪可以以不同的颜色模式进行扫描,包括黑白、灰度和彩色。
黑白模式只能捕捉到图像的黑白信息,适用于文档扫描。
灰度模式可以捕捉到图像的不同灰度层次,适用于扫描照片或图画。
彩色模式可以捕捉到图像的彩色信息,适用于彩色照片或插图的扫描。
5. 图像处理扫描仪通常具有图像处理功能,可以对扫描到的图像进行增强和优化。
常见的图像处理功能包括去除噪点、调整对比度和亮度、自动裁剪等。
这些功能可以提高扫描图像的质量,并使其更适合后续处理和打印。
6. 数据传输扫描仪通过USB、Wi-Fi或蓝牙等方式将扫描到的数据传输到计算机或其他设备上。
传输速度取决于扫描仪的接口类型和设备性能。
7. 扫描软件扫描仪通常附带扫描软件,用于控制扫描仪的操作和设置。
扫描软件可以提供丰富的功能,如选择扫描区域、调整扫描参数、保存扫描文件格式等。
用户可以根据自己的需求选择合适的扫描软件。
扫描仪的工作原理
扫描仪的工作原理扫描仪是一种常见的办公设备,用于将纸质文件转换为数字格式。
它通过光学和电子技术的结合,能够快速、精确地捕捉图像,并将其转化为可编辑或存储的电子文件。
下面将详细介绍扫描仪的工作原理。
一、光学系统扫描仪的光学系统是实现图像捕捉的关键部分。
它通常由光源、透镜和传感器组成。
1. 光源:扫描仪通常使用冷阴极灯管或LED作为光源。
光源的主要作用是提供光线以照亮被扫描的文件。
冷阴极灯管具有高亮度和长寿命的特点,适用于高质量的图像捕捉。
而LED则具有低功耗和快速启动的优势。
2. 透镜:透镜负责将被照亮的文件上的图像聚焦到传感器上。
透镜的质量和设计对图像的清晰度和准确性有着重要影响。
3. 传感器:传感器是扫描仪的核心部件,负责将光信号转换为电信号。
常见的传感器类型有CCD(电荷耦合器件)和CMOS(互补金属氧化物半导体)。
- CCD传感器:CCD传感器通过将光信号转换为电荷,并将其逐行读取,实现图像的捕捉。
CCD传感器具有较高的灵敏度和低噪声水平,适用于高质量的图像扫描。
- CMOS传感器:CMOS传感器通过将光信号转换为电压,并逐行读取,实现图像的捕捉。
CMOS传感器具有低功耗和较低的制造成本,适用于便携式和低成本的扫描仪。
二、图像处理扫描仪在捕捉图像后,需要经过一系列的图像处理步骤,以提高图像的质量和可读性。
1. 自动曝光控制:扫描仪会根据被扫描文件的亮度自动调整光源的亮度,以确保图像的曝光度适中。
2. 自动增强:扫描仪可以自动调整图像的对比度、亮度和色彩平衡,以提高图像的可读性和观感。
3. 去除背景噪声:扫描仪可以通过软件算法去除背景噪声,使图像更加清晰。
4. 文字识别(OCR):扫描仪可以通过光学字符识别(OCR)技术,将扫描的文件中的文字转换为可编辑的文本。
三、数据传输与存储扫描仪将处理后的图像数据传输给计算机或其他设备进行存储或后续处理。
1. 接口:扫描仪通常通过USB、Wi-Fi或蓝牙等接口与计算机或移动设备连接。
扫描仪的工作原理
扫描仪的工作原理扫描仪是一种常用的办公设备,用于将纸质文档或照片转换为数字格式。
它通过光学传感器和图像处理技术,将纸质文档的图像捕捉并转换为数字信号,然后将其传输到计算机或其他设备上进行进一步处理。
下面将详细介绍扫描仪的工作原理。
1. 光学传感器扫描仪中最重要的组件之一是光学传感器。
光学传感器通过感知光的强度和颜色,将纸质文档上的图像转换为电信号。
常见的光学传感器包括CCD(电荷耦合器件)和CMOS(互补金属氧化物半导体)传感器。
它们都能够将光线转换为电流信号,并将其传输到扫描仪的图像处理单元。
2. 图像处理单元图像处理单元是扫描仪中的核心部件,负责接收光学传感器传输的电信号,并对其进行处理和转换。
首先,图像处理单元会对电信号进行放大和滤波处理,以提高图像的质量和清晰度。
然后,它会将电信号转换为数字信号,即将连续的模拟信号转换为离散的数字数据。
3. 数字信号处理一旦图像处理单元将电信号转换为数字信号,这些数据将被传输到计算机或其他设备进行进一步的处理。
在这个阶段,数字信号可以被存储、编辑、打印或与其他文档进行合并等操作。
此外,数字信号还可以通过图像处理软件进行后续的图像增强、裁剪、旋转等处理,以满足用户的需求。
4. 分辨率和色彩深度扫描仪的工作原理中还有两个重要的参数,即分辨率和色彩深度。
分辨率决定了扫描仪可以捕捉图像的细节程度,通常以每英寸像素数(dpi)来衡量。
较高的分辨率可以提供更清晰和更精细的图像,但也会增加文件的大小。
色彩深度表示扫描仪可以捕捉的颜色范围,通常以位数来表示。
常见的色彩深度有24位和48位,分别对应于数百万和数十亿种颜色。
5. 扫描模式扫描仪通常支持不同的扫描模式,以满足不同需求。
最常见的扫描模式包括黑白扫描、灰度扫描和彩色扫描。
黑白扫描模式只能捕捉纯黑和纯白两种颜色,适用于文本文档的扫描。
灰度扫描模式可以捕捉不同灰度级别的颜色,适用于扫描图像和照片。
彩色扫描模式可以捕捉完整的彩色图像,适用于需要保留颜色信息的文档和照片。
扫描仪的工作原理
扫描仪的工作原理扫描仪是一种常见的办公设备,它可以将纸质文档、照片或插图等物理文件转化为数字数据,在电脑或其他设备上进行处理和储存。
扫描仪的工作原理要从硬件和软件两个方面来解释。
1.硬件工作原理:扫描仪的核心部件是CCD(Charge Coupled Device)或CIS (Contact Image Sensor)传感器。
CCD是一种专门用于光探测的电子元件,它由一系列的光敏元件组成,能够将光转化为电信号。
CIS则是通过和扫描文件直接接触来获取图像的传感器。
扫描仪通过机械部件将文件平整地放在扫描仪的扫描床上,然后开始扫描文件。
当开始扫描时,光源(通常是白色冷光源)发出光线,照射到被扫描的文件上。
同时,二维的CCD或CIS传感器将页面上的图像信息转换为电信号。
传感器上的每一个光敏元件都对应于一个像素点,它测量所接收到的光线的强度,并将其转换为电荷量。
根据电信号的大小,扫描仪可以准确地确定每个像素点的颜色和亮度。
最后,这些电信号将以数字形式传输到电脑中,并由扫描软件进行处理。
2.软件工作原理:软件在扫描仪的工作中起着重要的作用。
扫描仪的软件通常有两个主要功能,一是控制硬件进行扫描,包括设置扫描的分辨率、颜色模式、页面大小等参数。
二是对扫描后的图像进行处理,如调整图像的亮度、对比度、颜色平衡等,并保存扫描后的图像文件格式。
总结起来,扫描仪的工作原理主要涉及硬件和软件两个方面。
硬件部分通过CCD或CIS传感器将纸质文件上的图像信息转化为电信号,再经过机械部件将文件平整地放在扫描床上。
软件部分则负责控制硬件进行扫描,并对扫描后的图像进行处理和调整,最终将其保存为数字文件格式。
通过这种工作原理,扫描仪能够将纸质文档快速、准确地转化为数字数据,方便用户进行存储、传输和处理。
扫描仪的工作原理
扫描仪的工作原理引言概述:扫描仪是一种常见的办公设备,它通过光学和电子技术将纸质文档转换为数字图象,方便存储和处理。
本文将详细介绍扫描仪的工作原理,包括光学传感器、图象处理和数据传输等方面。
一、光学传感器1.1 CCD传感器CCD传感器是一种常见的扫描仪光学传感器。
它由一系列光敏元件组成,每一个元件都能够将光线转换为电荷。
当纸张放置在扫描仪上时,光线通过透明玻璃面板照射到纸张上,然后反射回CCD传感器。
传感器中的光敏元件会根据光线的强弱产生相应的电荷,形成一个电荷图象。
1.2 CIS传感器CIS传感器是另一种常见的扫描仪光学传感器。
与CCD传感器不同,CIS传感器集成为了光源和传感器在一个单一的芯片上。
当纸张放置在扫描仪上时,光源照射在纸张上,然后由CIS传感器感知反射回来的光线。
传感器中的像素会将光线转换为电信号,并形成一个电信号图象。
1.3 光学透镜系统光学透镜系统是扫描仪中的重要组成部份。
它由一系列透镜组成,用于聚焦光线并将其投射到传感器上。
透镜的质量和设计对扫描仪的成像质量有重要影响。
通过调整透镜的位置和焦距,可以实现不同的扫描分辨率和放大倍率。
二、图象处理2.1 数字化在扫描仪中,光学传感器将纸质文档转换为电信号图象。
这些电信号需要经过模数转换器将其转换为数字信号,以便计算机可以处理和存储。
2.2 色采还原扫描仪可以通过不同的色采模式来还原纸质文档的颜色。
常见的色采模式包括黑白、灰度和彩色。
在色采还原过程中,扫描仪会根据每一个像素的亮度和颜色信息进行处理,以还原原始文档的颜色。
2.3 图象增强为了提高图象质量,扫描仪通常会进行图象增强处理。
这包括去除噪声、增强对照度和锐化图象等操作。
通过图象增强,扫描仪可以提供更清晰、更准确的数字图象。
三、数据传输3.1 USB接口大多数扫描仪使用USB接口与计算机进行数据传输。
USB接口提供了高速数据传输和简单的连接方式,使得扫描仪可以快速将扫描的图象传输到计算机上。
扫描仪的工作原理
扫描仪的工作原理扫描仪是一种常用的办公设备,用于将纸质文档转换为数字格式。
它通过光学技术和图像处理算法实现了高质量的扫描效果。
下面将详细介绍扫描仪的工作原理。
1. 光学系统扫描仪的光学系统是实现扫描的关键部分。
它由光源、镜头和传感器组成。
光源通常采用冷阴极荧光灯或LED,用于照亮文档表面。
镜头负责将文档上的图像聚焦到传感器上。
传感器是一种光敏元件,常用的有CCD(电荷耦合器件)和CMOS(互补金属氧化物半导体)传感器。
它们能够将光信号转换为电信号。
2. 扫描过程当用户放置文档在扫描仪的扫描区域时,光源被打开,照亮文档表面。
镜头将文档上的图像聚焦到传感器上。
传感器接收到光信号后,将其转换为电信号,并传输到扫描仪的处理器。
3. 图像处理扫描仪的处理器接收到传感器传输的电信号后,会进行一系列的图像处理操作。
首先,它会对图像进行增强,包括调整亮度、对比度和色彩饱和度等。
其次,它会去除图像中的噪点和不必要的背景。
然后,它会对图像进行分辨率的调整,以满足用户的需求。
最后,它会将处理后的图像保存为数字格式的文件,如JPEG、PDF 等。
4. 接口和控制扫描仪通常具有多种接口选项,如USB、Wi-Fi和以太网。
用户可以通过这些接口将扫描仪连接到计算机或其他设备上。
扫描仪还配备了一些控制按钮或触摸屏,用于选择扫描模式、分辨率、文件格式等参数。
用户可以根据自己的需求进行设置。
5. 应用领域扫描仪广泛应用于办公、教育、医疗和艺术等领域。
在办公中,扫描仪可以将纸质文档转换为电子文件,便于存档和共享。
在教育中,扫描仪可以用于扫描教科书、试卷等学习资料。
在医疗中,扫描仪可以用于扫描X光片、病历等医疗文档。
在艺术中,扫描仪可以用于数字化艺术作品、照片等。
总结:扫描仪的工作原理主要包括光学系统、扫描过程、图像处理、接口和控制等方面。
它通过光学技术将纸质文档转换为数字格式,并通过图像处理算法提供高质量的扫描效果。
扫描仪在各个领域都有广泛的应用,为人们的工作和生活带来了便利。
扫描仪工作原理是什么
扫描仪工作原理是什么
扫描仪(Scanner)的工作原理是利用光电传感器(如CCD或CMOS)将纸质文档上的图像转化为数字信号,然后通过计算机处理和存储。
具体工作流程如下:
1. 光源照明:扫描仪内部的光源照亮纸质文档,使其上的图像被照亮。
2. 光电传感器捕捉图像:光电传感器将纸质文档上的图像转化为电信号。
在CCD传感器中,图像被分成一行行的像素,每个像素都对应一个光电二极管。
光电二极管通过感光元件将光信号转化为电流信号,进而产生电压变化。
在CMOS传感器中,每个像素都有一个光电传感器,当光照射到传感器上时,产生电荷,通过电荷放大电路转化为电信号。
3. 数字化处理:通过模数转换器(ADC),将模拟信号转换为数字信号。
每个像素的电压或电信号经过测量和转换,以数字形式保存在计算机内存中。
4. 图像处理:计算机对数字图像进行处理,如去噪、增强、裁剪或旋转等操作,以满足用户需求。
5. 存储和输出:经过处理的图像可以保存为文件,如JPEG、PNG等格式,或者直接打印输出。
总的来说,扫描仪工作原理是将纸质文档上的图像通过光电传
感器转化为数字信号,再经过计算机处理和存储,最终实现图像的获取、处理和输出。
扫描仪的工作原理
扫描仪的工作原理扫描仪是一种常见的办公设备,用于将纸质文档或者照片转换为数字图象。
它通过光学传感器和图象处理技术,将纸质文档上的内容转换为数字形式,以便在计算机或者其他数字设备上进行存储、编辑和共享。
下面将详细介绍扫描仪的工作原理。
1. 光学传感器扫描仪的核心部件是光学传感器。
光学传感器通常采用CCD(电荷耦合器件)或者CIS(接触式图象传感器)技术。
CCD传感器由一系列光敏元件组成,每一个元件都能感知光线的强度,并将其转换为电荷。
CIS传感器则是一条具有光敏元件的线性传感器,它可以直接接触文档表面。
2. 光源扫描仪通常使用冷光源,如冷阴极荧光灯或者LED(发光二极管)。
光源的作用是照亮文档表面,使光线反射到传感器上。
冷光源具有较长的寿命和较低的能耗,而LED则更节能且更小巧。
3. 扫描过程当用户将文档放置在扫描仪的扫描床上后,扫描仪开始工作。
首先,光源照亮文档表面,然后传感器开始感知光线的强度。
传感器沿着文档的宽度方向挪移,逐行扫描整个文档。
对于CCD传感器,每一个光敏元件会将感知到的光线转换为电荷,并传输到一个电荷耦合器件中。
而CIS传感器则直接将感知到的光线转换为电信号。
4. 数字化处理一旦传感器将光线转换为电信号,这些信号会被传输到扫描仪的数字化处理部件。
这些部件会对信号进行放大、滤波和采样,以确保得到高质量的图象。
然后,数字信号会被转换为二进制数据,以便计算机能够识别和处理。
5. 图象处理得到的二进制数据可以被计算机软件进一步处理和优化。
图象处理算法可以去除噪点、调整对照度和亮度、增强颜色等。
这些处理可以提高图象的质量,使其更清晰、更易读。
6. 存储和输出扫描仪通常具有存储和输出功能。
扫描仪可以将扫描的图象保存在计算机硬盘或者闪存驱动器中,以便以后查看和编辑。
此外,扫描仪可以通过打印机、电子邮件或者云存储等方式输出扫描的图象,以满足不同的需求。
总结:扫描仪的工作原理是通过光学传感器将纸质文档上的内容转换为数字信号,并经过数字化处理和图象处理,最平生成高质量的数字图象。
扫描仪工作原理术语及使用方法
扫描仪工作原理术语及使用方法扫描仪是一种能够将纸质或透明物体上的图像转化为数字形式的设备。
它广泛应用于办公、教育、艺术设计等领域。
本文将介绍扫描仪的工作原理、术语及使用方法。
一、工作原理扫描仪的工作原理主要分为两个步骤:光学采集和数字化处理。
1.光学采集:当扫描仪开始工作时,光源会照射到被扫描物上,并从物体上反射出来。
此时,透镜会将反射光聚焦在光敏元件上。
光敏元件是一种能够将光能转化为电能的器件,常见的有CCD(电荷耦合器件)和CMOS(互补金属氧化物半导体)芯片。
2.数字化处理:光敏元件会将采集到的光信号转化为电信号,并传输给电脑或其他设备。
接下来,通过模数转换器将模拟信号转换为数字信号。
最后,扫描仪将这些数字化的数据保存为一个文件,如图片、文档等。
二、术语1. 分辨率(Resolution):扫描仪的分辨率指的是其能够识别和捕捉的图像细节数量。
单位为dpi(点/英寸),分辨率越高,图像越清晰。
2. 色深(Color depth):也称位深度,表示每个像素能够存储的颜色数。
常见的有黑白(1-bit)、灰度(8-bit)和彩色(24-bit)。
3. 自动进纸器(ADF,Automatic Document Feeder):一种可以自动将纸张送入扫描仪的装置,适用于批量扫描大量纸张。
5. 扫描头(Scanner head):包含光源和光敏元件的部分,用于扫描物体并转换为数字信号。
三、使用方法1.连接与设置:将扫描仪连接到电脑或其他设备上。
安装相应的驱动程序和扫描软件。
根据需要,进行一些基本设置,如分辨率、色深等。
2.放置文件:将要扫描的文件放置在扫描区域,通常位于扫描头下方的平台上。
确保文件是整齐排列的,没有所需的文件可能会导致无法完整扫描。
3.启动扫描:启动扫描软件,并选择适当的扫描选项,如扫描模式(黑白、灰度、彩色)、分辨率等。
点击“扫描”按钮开始扫描。
4.图像处理:在扫描完成后,可以在扫描软件中对图像进行一些基本处理,如旋转、裁剪、调整亮度和对比度等。
扫描仪的工作原理
扫描仪的工作原理
扫描仪的工作原理是利用光学成像技术,将纸质文件上的图像转换为数字信号,以便于计算机处理和存储。
其基本工作步骤如下:
1. 光源照射:扫描仪的光源通常是冷阴极荧光灯或LED灯。
光源发出光线,并通过光学系统将光线聚焦到纸上的一个点。
2. 光电传感器:纸上的图像点被照亮后,光线会被反射或透过纸张,并通过光学透镜系统进入光电传感器中。
光电传感器由一个或多个感光元件(如 CCD 或 CIS 传感器)组成,能够将
光线转化为电压信号。
3. 图像转换:光电传感器中的感光元件会将光线转化为电压信号,并将其转换为数字信号。
这些数字信号表示了纸上每个点的亮度和颜色信息。
4. 数据处理:扫描仪将获得的数字信号发送到计算机,计算机会根据扫描仪的设置和扫描程序的要求,对数字信号进行处理和解码。
这些处理可以包括调整图像的亮度、对比度、色彩等参数。
5. 图像存储:经过处理的图像数据可以被存储为各种格式,如位图(BMP)、JPEG、TIFF 等。
用户可以选择将扫描的图像
保存在计算机硬盘中,或者通过打印机进行打印输出。
总的来说,扫描仪的工作原理是通过光学成像和数字信号转换,
将纸质文件的图像转化为计算机可识别的数字数据,实现了数字化的存储和处理。
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扫描仪原理详细介绍作者:佚名来源: 发布时间:2009-12-29 11:43:55 [收藏] [评论]扫描仪原理详细介绍扫描仪是一种被广泛应用于计算机的输入设备。
作为光电、机械一体化的高科技产品,自问世以来以其独特的数字化“图像”采集能力,低廉的价格以及优良的性能,得到了迅速的发展和广泛的普及。
下面为大家介绍一下扫描仪的工作原理,相信这会对我们更好的使用扫描仪有一定的帮助。
一、扫描仪的组成结构虽然从外型上看,扫描仪的整体感觉十分简洁、紧凑,但其内部结构却相当复杂:不仅有复杂的电子线路控制,而且还包含精密的光学成像器件,以及设计精巧的机械传动装置。
它们的巧妙结合构成了扫描仪独特的工作方式。
图1、图2所示为典型的平板式扫描仪的内部与外部结构。
图1图2从图中可以看出,扫描仪主要由上盖、原稿台、光学成像部分、光电转换部分、机械传动部分组成。
1.上盖上盖主要是将要扫描的原稿压紧,以防止扫描灯光线泄露。
目前随着三维实物扫描功能的逐渐普及,为了能够更加方便、更高质量地扫描三维实物,许多扫描仪在上盖的设计上都“绞尽脑汁”,例如Canon的“Z”型盖板式设计就相当独特。
2.原稿台原稿台主要是用来放置扫描原稿的地方,其四周设有标尺线以方便原稿放置,并能及时确定原稿扫描尺寸。
中间为透明玻璃,称为稿台玻璃。
在扫描时需注意确保稿台玻璃清洁,否则会直接影响扫描图像的质量。
另外,要特别注意在放置扫描原稿时不要损坏稿台玻璃,要“轻拿轻放”。
稿台玻璃的损坏会影响扫描仪内部的其他器件(如成像部件),尤其是稿台玻璃的破损会使灰尘及杂质直接侵入扫描仪内部,使扫描品质下降,严重时会造成扫描仪的损坏。
因此,如果有此类情况发生,应及时与维修服务中心联系,切不可自行处理。
3.光学成像部分光学成像部分俗称扫描头(如图3所示),即图像信息读取部分,它是扫描仪的核心部件,其精度直接影响扫描图像的还原逼真程度。
它包括以下主要部件:灯管、反光镜、镜头以及电荷耦合器件(CCD)。
图3扫描头的光源一般采用冷阴极辉光放电灯管,灯管两端没有灯丝,只有一根电极,具有发光均匀稳定、结构强度高、使用寿命长、耗电量小、体积小等优点。
扫描头还包括几个反光镜,其作用是将原稿的信息反射到镜头上,由镜头将扫描信息传送到CCD感光器件,最后由CCD将照射到的光信号转换为电信号。
镜头是把扫描信息传送到CCD处理的最后一关,它的好坏决定着扫描仪的精度。
扫描精度即是指扫描仪的光学分辨率,主要是由镜头的质量和CCD的数量决定。
由于受制造工艺的限制,目前普通扫描头的最高分辨率为20000像素,应用在A4幅面的扫描仪上,可实现2400dpi的扫描精度,这样的精度能够满足多数领域的需求。
光学部分是扫描仪的“眼睛”,用来获取原稿反射的光信息。
为保证图像反射的光线足够强,由一根冷阴极灯管提供所需的光源。
扫描仪对灯管也有比较严格的要求,首先是色纯要好,如果色纯不够,不是完全的白色,再加上色彩调校系统没能起到应有的效果,那么扫描出来的稿件就可能偏向某种色彩。
反过来说,一款扫描仪的所有扫描结果都有比较一致的偏色现象,可能和灯管的色纯有关系。
当然造成偏色的因素很多,这只是在硬件方面的原因之一。
除了色纯要好,还需要强度均匀。
如果强度不均匀,就会大大影响扫描的精度。
第三个问题是能耗与色温,不管用什么原理,灯管肯定是扫描仪里面的主要能耗之一。
要在节能上下功夫,就要涉及到灯管方面的节能。
当然最有效的节能方法之一就是在不使用扫描仪的时候让灯管不工作。
灯管刚开始工作的时候其温度比较低,运行一段以后温度会开始升高,那么这前后扫描效果就有差距。
很多扫描仪的说明书都说扫描仪在工作10~30分钟以后才能够达到比较理想的效果,这主要是指CCD的效果,当然灯管也会有一定影响。
那么矛盾就在这里产生了,要节能的话势必要在暂时不使用扫描仪的时候关闭灯管,但是重新启用扫描仪的时候,灯管却不能马上进入最佳状态;要让灯管一直保持良好状态,势必要它持续工作,但是这又对节能和灯管寿命不利。
所以,从实用的角度来说,灯管的寿命和能耗问题一直是用户比较关心的问题。
扫描仪运行之前需要预热,就是处理这种问题的一种手段。
4.光电转换部分光电转换部分是指扫描仪内部的主板,如图4所示。
别看扫描仪的光电转换部分主板就这么一小块,但它却是扫描仪的心脏。
它是一块安置有各种电子元件的印刷电路板。
它是扫描仪的控制系统,在扫描仪扫描过程中,它主要完成CCD信号的输入处理,以及对步进电机的控制,将读取的图像以任意的解析度进行处理或变换所需的解析度。
图4光电转换部分主板以一块集成芯片为主,其作用是控制各部件协调一致地动作,如步进电机的移动等。
其中有A/D变换器、BIOS芯片、I/O控制芯片和高速缓存(Cache)。
BIOS芯片的主要功能是在扫描仪启动时进行自检,I/O控制芯片提供了连接界面和连接通道,高速缓存则是用来暂存图像数据的。
如果把图像数据直接传输到计算机里,那么就会发生数据丢失和影像失真等现象,如果先把图像数据暂存在高速缓存里,然后再传输到计算机,就减少了上述情况发生的可能性。
现在普通扫描仪的高速缓存为512KB,高档扫描仪的高速缓存可达2MB。
5.机械传动装置机械传动部分主要包括步进电机、驱动皮带、滑动导轨和齿轮组如图5。
图5(1)步进电机:它是机械传动部分的核心,是驱动扫描装置的动力源。
步进电机其实就是用脉冲信号精确控制移动的一种电机,扫描仪的噪音和速度在一定程度上就是由它决定的。
这里速度和精度与前面提到的节能和色温问题一样,存在着矛盾。
速度越快移动单位距离所需的时间就短,精度就会降低;精度提高,其结果是消耗时间增加,就会造成速度减慢。
在扫描仪扫描图像的过程中,扫描头要依靠步进电机来拖动。
传统的步进电机是依靠齿轮传动来实现运动的。
当齿轮传动时,既使是两个紧密啮合的齿轮,在它们的各齿之间都会留有一些空隙,这是不可避免的,在往复运动的时候,就会给精度带来影响,轻则会使扫描的精度下降,严重时会使图像出现一些条纹。
所以,微步进电机技术就在这种情况下应运而生的。
它采用缩小电机拖动的运动步幅,可以达到传统步进电机步幅的三分之一或者四分之一,甚至更低,能精确控制扫描头的平稳运动,避免了往复运动中齿轮间的空隙所带来的缺陷,减少了不稳定移动所带来的锯齿波纹和色彩失真,使扫描速度加快,噪音减小,图像质量明显提高。
(2)驱动皮带:扫描过程中,步进电机通过直接驱动皮带实现驱动扫描头,对图像进行扫描。
(3)滑动导轨:扫描装置经驱动皮带的驱动,通过在滑动导轨上的滑动实现线性扫描的过程。
(4)齿轮组:是保证机械设备正常工作的中间衔接设备。
二、扫描仪的工作原理了解了扫描仪的构成之后,下面来谈谈扫描仪的工作原理。
一般来讲,扫描仪扫描图像的方式大至有三种,即:以光电耦合器(CCD)为光电转换元件的扫描、以接触式图像传感器CIS(或LIDE) 为光电转换元件的的扫描和以光电倍增管(PMT)为光电转换元件的扫描。
1.以光电耦合器(CCD)为光电转换元件的扫描仪工作原理多数平板式扫描仪使用光电耦合器(CCD)为光电转换元件,它在图像扫描设备中最具代表性。
其形状像小型化的复印机,在上盖板的下面是放置原稿的稿台玻璃。
扫描时,将扫描原稿朝下放置到稿台玻璃上,然后将上盖盖好,接收到计算机的扫描指令后,即对图像原稿进行扫描,实施对图像信息的输入。
与数字相机类似,在图像扫描仪中,也使用CCD作图像传感器。
但不同的是,数字相机使用的是二维平面传感器,成像时将光图像转换成电信号,而图像扫描仪的CCD是一种线性CCD,即一维图像传感器。
扫描仪对图像画面进行扫描时,线性CCD将扫描图像分割成线状,每条线的宽度大约为10 μm。
光源将光线照射到待扫描的图像原稿上,产生反射光(反射稿所产生的)或透射光(透射稿所产生的),然后经反光镜组反射到线性CCD中。
CCD图像传感器根据反射光线强弱的不同转换成不同大小的电流,经A/D 转换处理,将电信号转换成数字信号,即产生一行图像数据。
同时,机械传动机构在控制电路的控制下,步进电机旋转带动驱动皮带,从而驱动光学系统和CCD扫描装置在传动导轨上与待扫原稿做相对平行移动,将待扫图像原稿一条线一条线的扫入,最终完成全部原稿图像的扫描。
如图6所示。
图6通常,用线性CCD对原稿进行的“一条线”扫描被称为“主扫描”,而将线性CCD平行移动的扫描输入称为“副扫描”。
(1)线性CCD的结构图7所示为线性CCD。
CCD图像传感器是平板式扫描仪的核心,其主要作用就是将照射到其上的光图像转换成电信号。
将CCD图像传感器放大,可以发现在10μm的间隔上并行排列着数千个CCD图像单元,这些图像单元规则地排成一线,当光线照射到图像传感器的感光面上时,每个CCD图像单元都接受照射其上的光线,并根据感应到的光线强弱,产生相应的电荷。
然后,若干电荷以并行的顺序进行传输。
图7(2)光学成像系统一般扫描仪使用的光学成像系统有两种:缩小扫描型光学成像系统和等倍扫描型光学成像系统。
缩小型光学系统成像采用2-5cm长度的线性CCD作为光学系统中的图像传感器,由于CCD的尺寸远不及扫描原稿的宽度,因此,这种成像系统中,在CCD的前面有一个镜头,像数字相机一样,用于在扫描时将原稿图像通过镜头缩小后投射到线性CCD上。
等倍扫描型光学成像系统则采用与扫描原稿宽度相等的线性CCD作为图像传感器。
这种光学成像系统中采用了一种特殊的镜头——特殊镜头组系列,它由上下排列整齐的两排棒状镜头组成。
这种棒状镜头的直径为1mm,长约6mm,每一列都有100个以上这样的镜头阵列构成,这种成像系统在手持式扫描仪中较为常见。
(3)色分离技术目前,彩色扫描仪已成为市场的主流,它能够很真实地还原原稿图像的品质。
通过彩色扫描仪扫描得到的数字图像,可以看到不论是形状还是色彩,扫描得到的图像都很好地保持了原稿的品质。
真实色彩的还原主要应归功于扫描仪独特的色分离技术。
由于CCD只是将所感应的光的强弱转换成相应大小的电流,它不可能对所扫描图像的颜色进行识别。
因此,扫描仪需要将这些颜色进行分离。
我们都知道,红、绿、蓝是光的三基色,即用这3种颜色叠加可以组合出其他任意颜色。
就是根据这个特点,扫描仪在扫描图像时,先生成分别对应于红(R)、绿(G)、蓝(B)的三基色的3幅图像,也就是说每幅图像中只包含相应的单色信息,红基色图像中只包含红色的信息、绿基色图像中只包含绿色信息,蓝基色图像中自然只包含蓝色信息。
最后,将这3幅图像合成即得到了彩色的图像。
其原理如图8所示。
图8目前,应用于扫描仪的色分离技术常见的有4种:滤光片色分离技术、光源交替色分离技术、三CCD色分离技术和单CCD色分离扫描技术。
1)滤光片色分离技术其基本原理是:在线性CCD图像传感器的前面加装一滤光片,滤光片从上向下分为3等份,第1部分为红色滤光片,第2部分为绿色滤光片,第3部分为蓝色滤光片,扫描时通过滤光片的移动使得CCD传感器分别记录相应基色下的图像信息,从而得到三基色的3幅图像信息。