平板扫描仪工作原理

平板扫描仪的组成及工作原理

一台典型的平板式扫描仪的组成部分包括：

电荷耦合器(CCD)阵列

反射镜

扫描头

玻璃板

灯

透镜

上盖

滤色镜

步进电机

平衡杆

传动带

电源

接口端口

控制电路

CCD阵列特写

扫描仪的核心部件是CCD阵列。CCD是扫描仪图像抓取领域最常用的技术。CCD是由大量微小的感光二极管组成，感光二极管能将光子（光）转换成电子（电荷）。这些二极管被称为光点。简而言之，每一个光点都对光敏感——入射到单个光点的光越亮，在这个光点积累的电荷就越多。

您所扫描的文档的图像经过一系列的反射镜、滤色镜和透镜到达CCD阵列。这些元器件的具体排列取决于扫描仪的型号，但基本原理是大致相同的。

下面是扫描仪扫描文档时要经过的步骤：

将文档放在玻璃板上，然后合上上盖。大多数扫描仪上盖的内侧都是白色的，但也

有少数是黑色的。上盖提供了统一的背景，以便扫描软件可以将其用作参考点，

以确定被扫描文档的尺寸。大多数平板式扫描仪都允许将上盖取下，以便扫描体

积比较大的对象，例如一本很厚的书中的一页。

灯是用来照亮文档的。新型扫描仪中的灯要么是冷阴极荧光灯(CCFL)，要么是疝气

灯，而老式的扫描仪可能使用标准荧光灯。

整个装置（反射镜、透镜、滤色镜和CCD阵列）构成了扫描头。扫描头在一条连接

到步进电机上的传动带的带动下，慢慢扫过文档。扫描头连到一根平衡杆上，这

样可以保证在该遍扫描过程中不会出现摇摆和偏移。“遍”意味着扫描头已经对

文档完成了一次完整的扫描过程。

平衡杆被紧紧固定在扫描仪的机身上，并且非常坚固

◆文档的图像被一个倾斜的反射镜反射到另一个反射镜上。在一些扫描仪中，只有两

个反射镜，而其他扫描仪则使用三个反射镜。每一个反射镜都略微弯曲，以便将

它反射的图像聚焦到一个较小的表面上。

◆最后一个反射镜将图像反射到一个透镜上。图像经过透镜后穿过一个滤色镜，并聚

焦到CCD阵列上。

仔细观察上图，您会看到扫描头中安装的全部三个反射镜外加一个透镜

在不同的扫描仪中，滤色镜和透镜的排列方式是不同的。有些扫描仪用三遍扫描法。每一遍都在透镜和CCD阵列之间使用一个不同的滤色镜（红色、绿色或黄色）。在三遍扫描完成之后，扫描软件就将三幅经过滤色的图像组合成一幅全色图像。

现在，大多数扫描仪都使用单遍扫描法。透镜将图像拆分为三幅较小的图像。每一幅小图像都通过一个滤色镜（红色、绿色或黄色）投射到CCD阵列的分立部分。然后，扫描仪将CCD阵列的三个部分的数据组合成一幅全色图像。

还有一种已经在廉价平板式扫描仪中普遍采用的成像阵列技术，那就是接触式图像传感器(CIS)。CIS用一排排红色、绿色和蓝色的发光二极管(LED)来代替CCD阵列、反射镜、滤色镜、灯和透镜。这种图像传感装置被放置在离文档所在玻璃板很近的位置，它由300到600个传感器构成，以便覆盖整个扫描区域。扫描图像时，发光二极管共同提供白光。然后，被照亮的图像将被传感器阵列抓取。虽然CIS扫描仪价格便宜、质量轻、体积小，但成像质量和分辨率却不如大多数CCD扫描仪。

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