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详解扫描仪的工作原理(上)
来源:本站整理  作者:佚名  2012-10-30 08:27:46



   1.平板式扫描仪的工作原理

    在图像扫描设备中,平板式扫描仪最具代表性,其外形像小型化的复印机,在上盖板的下面是放置原稿的稿台玻璃。扫描时,将扫描原稿内容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。

 

    与数码相机类似,在图像扫描仪中平板式扫描仪也使用CCD作为图像传感器。但不同的是,数码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。这两种CCD的外形如图1所示。

 

    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10цm,光源将光线照射到待扫描的图像原稿上,从而产生反射光(反射稿所产生的)或透射光(透射稿所产生的)。这些光线经反光组镜反射到线性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,将模拟电信号转换成数据电信号,即产生一行的图像数据。同时,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作相对平行移动,将待扫图像原稿一条线一条线地扫描,以完成全部原稿图像的扫描,其基本流程如图2所示。

 

    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。

 

    2.线性CCD的结构和工作原理

    (1)线性CCD的结构

    图3为线性CCD的结构示意图。CCD图像传感器也可以称为平板式扫描仪的核心,其主要作用就是将照射到其上面的光图像转换成电信号。借助于显微设备,可以发现在10цm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图像单元都接收这些光线,并根据感应到的光线的强弱产生相应的电荷,然后将这些电荷并行传输出去。

 

    (2)光学成像系统

    一般扫描仪使用的光学成像系统有两种:缩小型光学成像系统和等倍型光学成像系统。

 

    图4为缩小型光学系统成像示意图。它采用2.5 cm

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,因此在这种成像系统中,在CCD的前面有一个镜头,扫描时将原稿图像通过该镜头缩小后,投射到线性CCD上。

 

    等倍型光学成像系统,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。它由两排上下排列整齐的棒状镜头组组成。这种棒状镜头的直径为1 mm,长约6mm,每一列都有100个以上的这样的镜头阵列。这种成像系统在手持式扫描仪中较为常见,其光学系统成像原理如图5所示。

 

    3.扫描图像中的色分离技术

    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,如图6所示。这是通过彩色扫描仪扫描得到的数字图像,可以看到不论是在形状还是在色彩方面,扫描得到的图像都很好地保持了原稿的品质。

 

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