Устройство и принцип работы сканера

Основные принципы действия даже для абсолютно разных типов сканеров остаются неизменными. В основу этих принципов лег механизм работы человеческого глаза (естественно, в некотором упрощении).

Рисунок 1. - Устройство сканера: 1 — источник света; 2 — сканируемый оригинал; 3 — луч света; 4 — оптическая система сканера; 5 — фотоприемник; 6 — АЦП; 7 — аппаратный интерфейс.

На рисунке 1 изображена общая схема устройства сканера. Свет, идущий от источника освещения, попадает на оригинал в определенной точке. Отразившись от него, свет попадает на оптическую систему сканера. Она состоит из несколько зеркал и объектива (иногда роль оптической системы может играть просто призма). Оптическая система фокусирует свет на фотопринимающем элементе, роль которого — преобразование интенсивности падающего света в электронный вид.

В этой схеме показаны возможности сканеров, работающих «на отражение», когда свет, идущий от лампы, отражается от оригинала, после чего попадает на фотоприемник. Однако не во всех случаях такая схема может обеспечить надлежащее качество.

Например, при сканировании слайдов «на отражение» качество будет очень низким. Эта проблема была решена в сканерах, работающих «на просвет». В них источник освещения и фотоприемник находятся по разные стороны от оригинала. Таким образом, свет, идущий от лампы, просвечивает оригинал, после чего попадает на фотоприемный элемент.

В качестве источника света в старых моделях сканеров использовались флуоресцентные лампы (по устройству близкие к лампам дневного света). Такие виды ламп отличались нестабильностью характеристик освещения и небольшим сроком стабильной эксплуатации (свет от лампы за сравнительно небольшое время значительно изменялся). Эта нестабильность и заставила искать альтернативу, так как для точной цветопередачи ровное освещение — одно из важнейших условий. При изменении любых характеристик света, падающего на оригинал, значительно изменяется и свет, попадающий на приемный элемент, что незамедлительно сказывается на качестве результирующего изображения. В современных моделях используется лампа с холодным катодом, параметры которой намного стабильнее.

В результате преобразования света получается электрический сигнал, содержащий информацию об активности цвета в исходной точке сканируемого изображения. Однако этот сигнал еще не является оцифрованным, поэтому для приведения его в вид, «понятный» компьютеру, необходимая конвертация. Этим занимается АЦП — аналого-цифровой преобразователь. После АЦП цифровой сигнал через аппаратный интерфейс сканера идет на компьютер, где его получает и анализирует программа для работы со сканером. После окончания одного такого цикла (освещение оригинала — получение сигнала — преобразование сигнала — получение его программой) оригинал тем или иным образом перемещается относительно лампы и фотоэлемента (оригинал может оставаться неподвижным, если двигаться при этом будут лампа и фотопринимающий элемент). В сканерах большинства видов используется не один фотопринимающий элемент, а линейка или матрица из большого количества фотоэлементов. Это дает возможность сканировать не по одной точке исходного изображения, а сразу получать информацию о полосе изображения. Соответственно, процесс сканирования ускоряется. В данном случае оптическая система вынуждена фокусировать не один луч, а сразу полоску света, причем таким образом, чтобы ширина рабочей области сканера (то есть максимальная возможная ширина сканируемого документа) проецировалась на всю ширину линейки фотоэлементов.

При описанном методе сканирования, в силу характеристик фотоэлементов, цветовая палитра отсканированного изображения ограничивалась бы оттенками серого цвета. Для получения трех основных цветов ранее использовались трехпроходные сканеры.

Примечание: Любой цвет можно разложить по нескольким составляющим. Обычно ими являются красный, зеленый и синий (RGB — Red, Green, Blue). Любой другой цвет можно представить как наложение в некоторой пропорции этих основных цветов. Каждая составляющая будет аналогична градациям серого цвета, поэтому фотоэлементы в состоянии их воспринимать.