扫描仪原理详细介绍

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扫描仪的工作原理

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、照片或其他平面物体转换为数字图像。

它可以将实物物体上的图像信息转化为计算机可识别的数字数据,从而方便存储、编辑和共享。

工作原理:1. 光学系统:扫描仪的光学系统是实现图像采集的核心部件。

它通常由光源、透镜、反射镜和传感器组成。

光源一般采用冷阴极灯或LED,用于照亮被扫描物体。

透镜和反射镜用于聚焦和反射光线,将光线聚焦到传感器上。

2. 传感器:扫描仪的传感器是用于感知光线的光敏元件,常见的有CCD(电荷耦合器件)和CMOS(互补金属氧化物半导体)传感器。

当光线照射到传感器上时,它会产生电荷,电荷的多少与光线的强度成正比。

传感器将光线转化为电信号,然后通过模数转换器转换为数字信号。

3. 信号处理:传感器输出的数字信号经过扫描仪内部的信号处理电路进行处理。

这些电路可以对信号进行放大、滤波、校正等操作,以提高图像的质量和准确性。

4. 数据传输:处理后的数字图像数据通过扫描仪的接口(如USB、Wi-Fi等)传输到计算机或其他设备上。

用户可以选择将图像保存为不同的文件格式(如JPEG、PDF等)。

5. 图像处理:接收到图像数据后,可以使用图像处理软件对图像进行编辑、裁剪、旋转、调整亮度对比度等操作,以满足用户的需求。

6. 存储和共享:编辑完成后的图像可以保存到计算机硬盘或其他存储设备上。

用户还可以通过电子邮件、云存储等方式将图像共享给他人。

应用领域:扫描仪广泛应用于办公、教育、医疗、艺术等领域。

在办公中,扫描仪可以将纸质文件快速转换为电子文件,方便存档和检索。

在教育中,扫描仪可以用于扫描学生的试卷和作业,实现快速评阅和成绩统计。

在医疗中,扫描仪可以用于扫描病历和影像资料,方便医生进行诊断和治疗。

在艺术领域,扫描仪可以用于数字化艺术品和照片,保护和传承文化遗产。

总结:扫描仪通过光学系统、传感器、信号处理和数据传输等技术,实现了将实物物体上的图像信息转化为数字数据的功能。

扫描仪的工作原理

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,用于将纸质文档或图片转换为电子文件。

它通过光学和电子技术的结合,实现了高效的扫描和图像处理功能。

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扫描功能的核心部分。

它由光源、镜头和传感器组成。

1. 光源:扫描仪通常采用冷阴极荧光灯作为光源,它能提供均匀而稳定的光线。

当扫描仪开始工作时,冷阴极荧光灯会发出白光,照亮待扫描的纸质文档。

2. 镜头:光线经过光源后,会通过镜头进行聚焦。

镜头的作用是将纸质文档上的图像聚焦到传感器上,以便后续的图像捕捉和处理。

3. 传感器:传感器是扫描仪中最重要的部件之一,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。

它们负责将光学系统聚焦后的图像转换为电子信号。

CCD传感器通过光电效应将光信号转换为电荷信号,并通过扫描电路逐行读取电荷信号;CIS传感器则通过感光元件直接将光信号转换为电子信号。

传感器将图像转换为数字信号后,会传输给计算机进行后续的图像处理。

二、图像处理扫描仪的图像处理功能使得用户可以对扫描的图像进行编辑、存储和分享。

图像处理主要包括以下几个步骤:1. 分辨率设置:用户可以根据需要设置扫描的分辨率,分辨率决定了扫描图像的清晰度和文件大小。

一般来说,较高的分辨率可以获得更清晰的图像,但同时也会增加文件的大小。

2. 色彩模式选择:扫描仪可以支持不同的色彩模式,如黑白、灰度和彩色。

用户可以根据需要选择适合的色彩模式。

黑白模式适用于扫描文本,可以获得较小的文件大小;灰度模式适用于扫描灰度图像,比如照片;彩色模式适用于扫描彩色图像。

3. 图像修正:扫描仪通常具备自动图像修正功能,可以自动调整图像的亮度、对比度和色彩平衡,使得扫描的图像更加清晰和真实。

4. 文件格式选择:扫描仪支持多种文件格式,如JPEG、PDF和TIFF等。

用户可以根据需要选择适合的文件格式进行存储和分享。

三、扫描过程扫描仪的工作过程可以简单描述为以下几个步骤:1. 准备文档:用户将待扫描的纸质文档放置在扫描仪的扫描平台上,并调整好文档的位置和方向。

扫描仪的工作原理

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。

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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。

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