Как работает сканер: Светочувствительный датчик

Как работает сканер: Разрешение, шаг дискретизации

из цикла статей "Вводим изображение";

источник: журнал "Upgrade" # 5 (24) 2005

Наиболее важная характеристика сканера, как и любого оптического прибора, - максимальное разрешение, измеряемое предельным числом линий (точек) на единицу длины, которые могут быть распознаны этой оптической системой. Однако следует учитывать, что изготовители сканеров подменяют понятия, называя разрешением иную характеристику - шаг дискретизации.

Так как число и плотность размещения элементов ПЗС-датчика фиксировано, именно оно определяет максимальное количество точек изображения на единицу площади оригинала. В современных сканерах встречаются ПЗС-датчики с 300, 600, 1200 и даже 2400 элементами на дюйм - это позволяет изготовителям говорить о "разрешении" 300, 600, 1200 и 2400 точка/дюйм.

Однако на реальное разрешение сканера оказывают влияние многие другие факторы, такие, как качество оптической системы и подсветки, уровень шума ПЗС-датчика, взаимные наводки его элементов, точность механизма позиционирования и др. Поэтому на практике реальное разрешение сканера заметно меньше плотности размещения элементов ПЗС-датчика. Сегодня судить о качестве сканера по заявленному изготовителем "разрешению" сложно: например, величина 1200 точка/дюйм может быть указана как для недорогого офисного сканера, так и для полупрофессиональной модели. Реальное разрешение может быть установлено только путем испытаний, для которых необходимы специальные эталонные оригиналы.

Часто изготовители прибегают к еще одной хитрости, связанной с шагом дискретизации, указывая такие значения, как 600x1200 точка/дюйм - вторая большая величина трактуется ими как "разрешение по вертикали". На самом деле, к разрешению она имеет еще меньшее отношение, поскольку отражает способность шагового двигателя и привода сканирующей головки позиционировать ПЗС-датчик с соответствующей точностью. При этом сканирование с шагом дискретизации 1200 точка/дюйм не даст сколько-нибудь серьезных преимуществ над установкой 600 точка/дюйм - промежуточные значения получаются путем интерполяции реальных.

Таким образом, заявленное изготовителем "разрешение", как правило, указывает на поколение ПЗС-датчика и уточняет классификацию аппарата, однако делать на его основе выводы о качестве конкретной модели чаще всего нельзя.

Как работает сканер: Светочувствительный датчик

из цикла статей "Вводим изображение";

источник: журнал "Upgrade" # 5 (24) 2005

В настоящее время применяются два варианта конструкции датчика - датчики с оптическим уменьшением (Optical Reduction Sensor, ORS) и контактные датчики (Contact Image Sensor, CIS). В первом случае между сканируемым объектом и датчиком располагается оптическая система (линза), проецирующая изображение оригинала на ПЗС-линейку. Изображение на датчике более мелкое - это важно, так как размер самой ПЗС-линейки, как правило, меньше линейных размеров оригинала. Кроме того, применение оптической системы минимизирует потери отраженного света и обеспечивает хорошее качество сканирования - это главное достоинство сканеров, построенных по схеме с оптическим уменьшением. Система с оптическим уменьшением обеспечивает большую глубину резкости, что позволяет сканировать рельефные оригиналы и даже "фотографировать" небольшие предметы. Однако ORS-сканеры обычно имеют большие размеры и массу - расстояние от ПЗС-датчика до оригинала не может быть меньше фокусного расстояния применяемой линзы, и блок, объединяющий датчик и линзу, достаточно громоздок. Чаще всего схему с оптическим уменьшением применяют для создания планшетных, пленочных и барабанных сканеров (о типах сканеров ниже).

В CIS-сканерах ширина датчика равна ширине сканируемой области, он расположен на минимальном расстоянии от сканируемого объекта и отделен от него стеклом (хотя существуют CIS-сканеры, в которых датчик непосредственно касается оригинала). Конструкция сканирующего модуля сложнее: на нем, кроме чувствительных элементов, размещена и подсветка (как правило, светодиодная), а так как размеры чувствительных элементов значительно меньше размера сканируемого участка изображения, над каждым расположена линза, фокусирующая световой поток. Тем не менее из-за отсутствия оптических элементов с большим фокусным расстоянием в целом такой модуль получается компактным, и CIS-сканеры имеют преимущество по габаритам и массе. CIS-датчики применяются чаще всего в протяжных сканерах, ориентированных на сканирование несброшюрованных документов, но существуют и планшетные модели с контактными датчиками.

Как работает сканер: Подсветка и цветоделение
из цикла статей "Вводим изображение";

источник: журнал "Upgrade" # 5 (24) 2005

Светофильтры

Источники света

Разделение пучка

ПЗС-датчик позволяет регистрировать только уровень интенсивности света, а не его частоту, - иными словами, получаемое им изображение монохромно. Для восстановления из него цветного изображения необходимо выполнить цветоделение. Существует множество схем цветоделения, но все их можно разделить на три группы: с применением фильтров, с изменением цвета подсветки и с разделением луча.