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扫描仪工作原理
作者：佚名 来源：本站整理 发布时间：2009-7-28 9:07:30 [收 藏] [评 论]
扫描仪工作原理
引言
在最近几年里，扫描仪已经成为家庭、办公室的重要组成部分。扫描仪技术无处不在，使用方式也多种多样：
平板式扫描仪，也称为台式扫描仪，这是功能最多并且最常用的扫描仪。事实上，本文将主要讨论与平板式扫描仪有关的技术。 馈纸式扫描仪与平板式扫描仪相似，不同之处在于文档移动而扫描头固定。馈纸式扫描仪看起来很像小型的便携式打印机。 手持式扫描仪的基本技术与平板式扫描仪相同，不过，需要使用者移动它们以完成扫描，而不是使用由电机驱动的传动带。通常，这种类型的扫描仪提供的图像质量不太好。然而，它可用于快速抓取文本。 滚筒式扫描仪被出版业用来抓取极为细致的图像。它们使用一种叫做光学倍增管(PMT)的技术。在PMT中，待扫描的文档被安放在一个玻璃滚筒上。在滚筒的中心有一个传感器，它将从文档反射出的光拆分成三束光。每一束光都要通过一个滤色镜进入光学倍增管，在那里光信号被转化成电信号。
中晶Scanmaker系列平板式扫描仪
扫描仪的基本原理是分析图像并按照某种方式对图像进行处理。通过抓取图像和文本（OCR，即光学字符识别），可以将信息保存到电脑上的文档中。然后，您可以修改或增强图像，将它打印出来或者放在网页上。
在本文中，我们将集中讨论平板式扫描仪，但其基本原理也适用于其他大多数扫描技术。您将了解扫描仪的不同种类、扫描仪的工作原理以及“TWAIN”的含义是什么。您还将了解分辨率、插补以及位深度。
扫描仪的组成
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。
光子撞击光点并产生电子
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。
在下一页中，您将了解扫描仪的各个部件是怎样协同工作的。
扫描过程
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。
在上图中，您可以看到扫描头顶端的荧光灯。
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。