Принцип работы сканера
Сканируемый объект располагается на прозрачном неподвижном стекле, вдоль которого передвигается сканирующая каретка с источником света. Оптическая система сканера, состоящая из объектива и зеркал или призмы, проецирует световой поток от сканируемого оригинала на приемный элемент, осуществляющий разделение информации о цветах. В трехпроходных сканерах используются лампы разных цветов или же меняющиеся светофильтры на лампе или CCD-матрице (Charge-Couple Device – устройство с зарядовой связью). Приемный элемент преобразует уровень освещенности в уровень напряжения (все еще аналоговую информацию). Далее аналоговый сигнал поступает на аналого-цифровой преобразователь (АЦП). С АЦП информация выходит в двоичном виде и (после обработки в контроллере сканера) через интерфейс поступает в компьютер. Разрядность АЦП сканера составляет 48 бит и определяет глубину цвета. Но, как было указано раньше, видеоадаптеры поддерживают максимально 32-битный цвет.
В CIS-технологии (Contact Image Sensor – контактный датчик изображения) сохранены принципы CCD-технологии. По большому счету это просто упрощенный ее вариант. В сканерах такого типа отсутствует система зеркал и объектив. Светочувствительная линейка соответствует ширине листа и каждая точка строки фокусируется на фотодиоде цилиндрической микролинзой. Сканируемый документ освещается линейкой светодиодов, а в цветном сканере – светодиодами трех основных цветов. Сканеры с такой технологией используются в основном в офисных моделях.
Качество сканирования во многом зависит от лампы, которая освещает оригинал. К ней предъявляются очень высокие требования – стабильность свечения и спектральной характеристики, равномерность спектра и малый нагрев. В настоящее время используются лампы с холодным катодом. От лампы, в первую очередь, зависит правильность цветопередачи. Все сканеры, предназначенные для сканирования фотографий, обязательно в качестве источника света используют лампу с холодным катодом.
Следует отметить еще одну возможность современных сканеров – сканирование негативов и слайдов. Суть метода состоит в том, что негатив или слайд укрепляется в специальной пластмассовой рамке (так, чтобы пленка не касалась стекла), затем пленка просвечивается внешней лампой, а внутренняя лампа выключается. Существует множество вариантов таких сканеров. Обычно лампа монтируется в крышке, но существуют модели с внешней лампой в виде отдельного съемного блока.
Также современные сканеры оснащают специализированными процессорами. В число задач такого процессора входит согласование действий всех цепей и узлов, а также формирование данных об изображении для передачи персональному компьютеру. В некоторых моделях сканеров на процессор возлагаются также функции контроллера интерфейса. Файл, создаваемый сканером в памяти машины, называется битовой картой. Существуют два формата представления графической информации в файлах компьютера: растровый формат и векторный.
В растровом формате графическое изображение запоминается в файле в виде мозаичного набора множества точек (нулей и единиц), соответствующих пикселям отображения этого изображения на экране дисплея. Редактировать этот файл средствами стандартных текстовых и графических процессоров не представляется возможным, ибо эти процессоры не работают с мозаичным представлением информации. В текстовом формате информация идентифицируется характеристиками шрифтов, кодами символов, абзацев и т.п. Стандартные текстовые процессоры предназначены для работы именно с таким представлением информации.
В настоящее время в конструкции сканеров используются две конкурирующие технологии, которые и определяют назначение и стоимость сканера. Наиболее старая, но в то же время лучшая для сканирования художественных фотографий — CCD-технология (Charge-Couple Device, Прибор с зарядовой связью — ПЗС). Лист бумаги, положенный на стекло сканера, освещается мощной лампой, а отраженный световой поток при помощи нескольких зеркал направляется в объектив, который фокусирует картинку на фотодатчике —- линейке светочувствительных элементов, для которых и используется ПЗС-матрица (CCD-матрица). После считывания строки оптическая головка сканера передвигается на один шаг, и производится считывание следующей строки. В качестве источника света используется флуоресцентная лампа или лампа с холодным катодом. Принцип работы сканера с CCD-технологией показан на рисунке.
Поскольку сканер считывает документ построчно, то количество ячеек соответствует оптическому разрешению сканера. В документации указывается разрешение в точках на один дюйм (dpi). В цветных сканерах используют ПЗС-матрицу с тремя линейками светочувствительных элементов или три отдельных ПЗС-матрицы, которые находятся за светофильтрами, т. е. каждая точка документа считывается тремя отдельными светочувствительными ячейками. CIS-технология (Contact Image Sensor) по основным принципам почти аналогична традиционной CCD-технологии и является ее упрощенным вариантом. В CIS-сканерах отсутствует система зеркал и объектив. Светочувствительная линейка равна по ширине листу документа (ширине области сканирования), а каждая точка строки фокусируется на фотодиоде цилиндрической микролинзой. Документ освещается линейкой светодиодов, а в цветном сканере — светодиодами трех основных цветов. Поскольку в CIS-сканере отсутствуют зеркала, объектив и лампа, то конструкция такого сканера получается очень компактной; типичная модель такого сканера представлена ниже.
