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工作原理
性能指标
检测技巧
维护和使用
分类及发展
工作原理
data/attachment/portal/201111/06/152344t5vfj5v3vhzmv5ch.jpg扫描仪
data/attachment/portal/201111/06/152345zryfgkpgggq5h772.gif扫描仪
扫描仪主要由光学部分、机械传动部分和转换电路三部分组成。扫描仪的核心部分是完成光电转换的光电转换部件。目前大多数扫描仪采用的光电转换部分是感光器件（包括CCD、CIS和CMOS）。
扫描仪工作时，首先由光源将光线照在欲输入的图稿上，产生表示图像特征的反射光（反射稿）或透射光（透射稿）。光学系统采集这些光线，将其聚焦在感光器件上，由感光器件将光信号转换为电信号，然后由电路部分对这些信号进行A/D（Analog/Digital）转换及处理，产生对应的数字信号输送给计算机。当机械传动机构在控制电路的控制下带动装有光学系统和CCD的扫描头与图稿进行相对运动，将图稿全部扫描一遍，一幅完整的图像就输入到计算机中去了。
在整个扫描仪获取图像的过程中，有两个元件起到关键作用：一个是光电器件，它将光信号转换成为电信号；另一个是A/D变换器，它将模拟电信号变为数字电信号。这两个元件的性能直接影响扫描仪的整体性能指标，同时也关系到我们选购和使用扫描仪时如何正确理解和处理某些参数及设置。
性能指标
衡量扫描仪性能优劣的主要性能指标：
1、光学分辩率
光学分辨率是扫描仪最重要的性能指标之一，它直接决定了扫描仪扫描图像的清晰程度。扫描仪的分辩率通常用每英寸长度上的点数，即DPI来表示，市场上售价在1000元以下的扫描仪其光学分辨率通常为300×600DPI，而价格在1000至2000元之间的扫描仪其光学分辨率通常为600×1200DPI。另外，除了光学分辨率之外，扫描仪的包装箱上通常还会标注一个最大分辨率，光学分辨率为300×600DPI的扫描仪一般为4800DPI，而600×1200DPI的则更高达9600DPI，这实际上是通过软件在真实的像素点之间插入经过计算得出的额外像素，从而获得的插值分辨率。插值分辨率对于图像精度的提高并无好处，事实上只要软件支持，而你的机器又足够强大的话，这种分辨率完全可以做到无限大。从个人用户的应用角度来看，300×600DPI的扫描仪就能够满足需要，但600×1200DPI的产品价格与其相差有限，为了适应技术发展的需求，推荐使用600×1200DPI的扫描仪。
2、色彩深度、灰度值
就象显示卡输出图像有16BIT、24BIT色的分别一样，扫描仪也有自己的色彩深度值，较高的色彩深度位数可以保证扫描仪反映的图像色彩与实物的真实色彩尽可能的一致，而且图像色彩会更加丰富。扫描仪的色彩深度值一般有24BIT、30BIT、32BIT、36BIT几种，一般光学分辨率为300×600DPI的扫描仪其色彩深度为24BIT、30BIT，而600×1200DPI的为36BIT，最高的有48BIT。灰度值是指进行灰度扫描时对图像由纯黑到纯白整个色彩区域进行划分的级数，编辑图像时一般都使用到8BIT，即256级，而主流扫描仪通常为10BIT，最高可达12BIT。
3、感光元件
感光元件是扫描图像的拾取设备，相当于人的眼球，其重要性不言而喻，也是我们要进行重点介绍的部分。目前扫描仪所使用的感光器件有三种：光电倍增管，电荷偶合器（CCD），接触式感光器件（CIS或LIDE）。
光电倍增管实际上是一种电子管，感光材料主要是金属铯的氧化物及其他一些活性金属（主要是镧系金属）氧化物的混合物，用这种材料制成的光电阴极，在光线的照射下能够发射电子，经栅极加速放大后冲击阳极，形成电流。在各种感光器件中，光电倍增管是性能最好的一种，无论是灵敏度、噪声系数还是动态范围都遥遥领先于其他感光器件，更难能可贵的是它的输出信号在相当大范围上保持着高度的线性输出，使输出信号几乎不用做任何修正就可以获得准确的色彩还原。同时，光电倍增管的温度系数极低，可以忽略不计，因此它几乎不受周围环境温度的影响。不过光电倍增管在各种感光器件中是生产成本最高的，而且由于一次只能扫描一个像素，因此扫描速度很慢，扫描一张图需要几十分钟，所以现在它一般只使用在昂贵的专业滚筒式扫描仪上。CCD与我们日常使用的半导体集成电路相似，在一片硅单晶上集成了几千到几万个光电三极管，这些光电三极管分为三列，分别用红绿蓝色的滤色镜罩住，从而实现彩色扫描。光电三极管在受到光线照射时可以产生电流，经放大后输出。采用CCD的扫描仪技术以过多年的发展已经比较成熟，是市场上主流扫描仪主要采用的感光元件。CCD的优势主要在于：成像质量近年性能提高很大，其高端产品的性能已经接近抵挡的光电倍增管产品；在物体表面进行成像，具有一定的景深，能够扫描凹凸不平的物体；温度系数比较低，对于一般的工作，周围环境温度的变化可以忽略不计。CCD的缺陷主要有：由于数千个光电三极管的距离很近（微米级），在各光电三极管之间存在着明显的漏电现象，各感光单元的信号产生干扰，降低了扫描仪的实际清晰度；由于采用了反射镜、透镜，会产生图像色彩偏差和像差，需要通过软件进行校正；抗震能力较差；扫描仪体积不可能做得很小。
接触式感光元件，又称CIS技术，是最近一、两年内新出现的名词，这项技术的推广相当迅速，现在几乎每家扫描仪生产厂商都推出了数款使用CIS作感光元件的扫描仪。其实，这种技术与CCD技术几乎是同时出现的，它使用的感光材料一般是硫化镉，但由于尺寸太大，无法使用镜头成像，只能依靠贴近目标来识别目标，因此光学分辨率最高只能达到200dpi，曾广泛用在低档手持式黑白扫描仪上，但随着扫描仪彩色化、高精度化，CIS迅速从扫描仪市场上销声匿迹了。1998年后，CIS技术有了重大突破，极限分辨率被提高到600DPI，再加上其生产成本只有CCD的1/3，所以得到广泛应用。不过就性能而言，接触式感光器件存在着严重的先天不足，首先由于不能使用镜头，只能贴近稿件扫描，其实际清晰度远远达不到标称指标，而且没有景深，不能扫描立体物体。另外，硫化镉光敏电阻本身漏电很大，各感光单元之间干扰严重，进一步降低了清晰度。而且由于无法实现同时制造三条平行的感光单元同时实现三色扫描，接触式感光器件使用LED发光二极管阵列作为光源，这种光源无论在光色还是在光线的均匀度上都是比较差的，同时由于LED阵列是由数百个发光二极管组成，一旦有一个损坏就意味着整个阵列的报废，因此这种产品的寿命比较短。但是这类扫描仪具有体积小、重量轻、器件少和抗震性较高的优点，而且生产成本很低，市场上能够见到的1000元甚至1500元以下的600×1200DPI扫描仪几乎都是采用CIS作感光元件的，选购时要特别注意。
4、扫描仪的接口
扫描仪的接口是指与电脑主机的联接方式，通常分为SCSI、EPP、USB三种，后两种是新几年才开始使用的新型接口。传统的扫描仪都使用SCSI卡作为接口，SCSI接口速度快、连接设备多而且系统资源占用率低，但是扫描仪厂商为了降低成本，很多都会自己开发精减过的扫描仪专用SCSI卡，这样的SCSI接口与EPP、USB相比在传输速度上几乎没有优势，而且因为要拆开机箱进行安装，也显得比较麻烦。当然也有不少厂商使用标准的SCSI卡连接扫描仪，在扫描速度上会快很多，感觉非常明显，建议如购买SCSI接口扫描仪，应尽量购买带标准SCSI的扫描仪。EPP并口扫描仪使用普通并行线即可与电脑相联接，一般这样的扫描仪上还会有一个转接口用于连接打印机，但同时只能有一个设备占用并口，如果同时进行打印和扫描，速度会慢到不堪忍受。EPP并口的优势在于安装简便、价格相对低廉，而且不需要设置中断、地址等，不会与其他硬件发生冲突，弱点就是比SCSI接口传输速度稍慢，当然比普通并口的速度要快得多了，对于个人用户来说足够。USB接口是最新的接口，它的优点几乎与EPP并口一样，只是速度更快（USB接口最高传输速率2Mbps/S），使用更方便（支持热插拨），它的缺点与其它USB设备一致，因为没有USB在DOS环境的驱动程序，所以不支持DOS系统，不过现在只支持DOS系统的应用软件已经很少了，而其中的扫描、图像编辑软件就更少了，这应该不是大问题。对于一般个人用户，推荐使用USB接口的扫描仪。
检测技巧
对扫描仪的检测主要包括对感光元件排列情况、传动部件、图像分辨率、色彩位数、灰度的检测。为了简便起见可以只扫描一张图片进行综合检测：看水平线条是否有断裂情况来检测感光元件的排列；纵向线条是否有断裂来检测传动部件；将图片放大后仔细观察来检测图像的光学分辨率；观察图像彩色部分颜色是否丰富，有无偏色情况，黑白部分过度是否均匀，黑、白色是否纯净来检测扫描仪的色彩和灰度。如果要求比较严格的话，也可分别使用不同的图片扫描来进行检测，如彩色和灰度检测可使用一张标准色标卡，用Photoshop的Eyedropper选项读出扫描图像的解析度，以及纯黑和纯白区域的RGB值，灰度检测应在20级以上，而彩色检测中读出的RGB值纯黑的越接近0越好，纯白的越接近255越好。
维护和使用
1、要保护好光学部件
扫描仪在扫描图象的过程中，通过一个叫光电转换器的部件把模拟信号转换成数字信号，然后再送到计算机中的。这个光电转换设置非常精致，光学镜头或者反射镜头的位置对扫描的质量有很大的影响。因此我们在工作的过程中，不要随便地改动这些光学装置的位置，同时要尽量避免对扫描仪的震动或者倾斜。遇到扫描仪出现故障时，不要擅自拆修，一定要送到厂家或者指定的维修站去；另外在运送扫描仪时，一定要把扫描仪背面的安全锁锁上，以避免改变光学配件的位置。
2、做好定期的保洁工作
扫描仪可以说是一种比较精致的设备，我们平时一定要认真做好保洁工作。扫描仪中的玻璃平板以及反光镜片、镜头，如果落上灰尘或者其他一些杂质，会使扫描仪的反射光线变弱，从而影响图片的扫描质量。为此，我们一定要在无尘或者灰尘尽量少的环境下使用扫描仪，用完以后，一定要用防尘罩把扫描仪遮盖起来，以防止更多的灰尘来侵袭。当长时间不使用时，我们还要定期地对其进行清洁。清洁时，可以先用柔软的细布擦去外壳的灰尘，然后再用清洁剂和水对其认真地进行清洁。接着我们再对玻璃平板进行清洗，由于该面板的干净与否直接关系到图象的扫描质量，因此我们在清洗该面板时，先用玻璃清洁剂来擦拭一遍，接着再用软干布将其擦干擦净。
在做好扫描仪的维护工作的同时，如果希望得到比较好的扫描图像质量，最好能掌握一定的扫描技巧。因为使用同样一台扫描仪，扫描同样一幅图像，有的人扫描出来的图像质量很好，而有的人扫描出来的图像既缺乏层次，又偏色，与扫描得好的图像相比可能有天壤之别，下面就是一些扫描的技巧。
（1）确定合适的扫描方式
使用扫描仪可以扫描图象、文字以及照片等，不同的扫描对象有其不同的扫描方式。打开扫描仪的驱动界面，我们发现程序提供了三种扫描选项，其中“黑白”方式适用于白纸黑字的原稿，扫描仪会按照1个位来表示黑与白两种像素，这样会节省磁盘空间。“灰度”则适用于既有图片又有文字的图文混排稿样，扫描该类型兼顾文字和具有多个灰度等级的图片。“照片”适用于扫描彩色照片，它要对红绿蓝三个通道进行多等级的采样和存储。我们在扫描之前，一定要先根据被扫描的对象，选择一种合适的扫描方式，才有可能获得较高的扫描效果。
（2）优化扫描仪分辨率
扫描分辨率越高得到的图像越清晰，但是考虑到如果超过输出设备的分辨率，再清晰的图像也不可能打印出来，仅仅是多占用了磁盘空间，没有实际的价值。因此选择适当的扫描分辨率就很有必要。例如，准备使用600dpi分辨率的打印机输出结果，以600dpi扫描。如果可能，在扫描后按比例缩小大幅图象。例如，我们以600dpi扫描一张4*4英寸的图象，在组版程序中将它减为2*2英寸，则它的分辨率就是1200dpi。
（3）设置好扫描参数
扫描仪在预扫描图像时，都是按照系统默认的扫描参数值进行扫描的，对于不同的扫描对象以及不同的扫描方式，效果可能是不一样的。所以，我们为了能获得较高的图象扫描质量，可以用人工的方式来进行调整参数，例如当灰阶和彩色图像的亮度太亮或太暗时，可通过拖动亮度滑动条上的滑块，改变亮度。如果亮度太高，会使图像看上去发白；亮度太低，则太黑。应该在拖动亮度滑块时，使图像的亮度适中。同样的对于其他参数，我们可以按照同样的调整方法来进行局部修改，直到自己的视觉效果满意为止。总之，一幅好的扫描图像不必再用图像处理软件中进行更多的调整，即可满足打印输出，而且最接近印刷质量。
（4）设置好文件的大小
无论被扫描的对象是文字、图象还是照片，通过扫描仪输出后都是图象，而图象尺寸的大小直接关系到文件容量的大小，因此我们在扫描时应该设置好文件尺寸的大小。通常，扫描仪能够在预览原始稿样时自动计算出文件大小，但了解文件大小的计算方法更有助于你在管理扫描文件和确定扫描分辨率时作出适当的选择。二值图像文件的计算公式是：水平尺寸×垂直尺寸×（扫描分辨率）2/8。彩色图像文件的计算公式是：水平尺寸×垂直尺寸×（扫描分辨率）2×3。
（5）存储曲线并装入扫描软件
有时，为了得到最好的色彩和扫描对比度，先做低分辨率的扫描，在Photoshop中打开它，并用Photoshop的曲线功能来作色彩和对比度的改进。存储曲线并装载回扫描软件，你的扫描仪现在将使用此色彩纠正曲线来建立更好的高分辨率文件。如果你用一类似的色域范围扫描若干个图象，你可使用相同的曲线，并且你也可以经常存储曲线，再根据需要装载回它们。
（6）根据需要的效果放置好扫描对象
在实际使用图象的过程中，有时希望能够倾获得斜效果的图象，我们有很多设计者往往都是通过扫描仪把图象输入到电脑中，然后使用专业的图象软件来进行旋转，以使图象达到旋转效果，殊不知，这种过程是很浪费时间的，根据旋转的角度大小，图象的质量会下降。如果我们事先就知道图象在页面上是如何放置的，那么使用量角器和原稿底边在滚筒和平台上放置原稿成精确的角度，会得到最高质量的图象，而不必在图象处理软件中再作旋转。（7）在玻璃平板上找到最佳扫描区域
为了能获得最佳的图象扫描质量，可以找到扫描仪的最侍扫描区域，然后把需要扫描的对象放置在这里，以获得最佳，最保真的图象效果。具体寻找的步骤如下：首先将扫描仪的所有控制设成自动或默任状态，选中所有区域，接着再以低分辨率扫描一张空白，白色或不透明块的样稿；然后再用专业的图象处理软件Photoshop来打开该样稿，使用该软件中的均值化命令（Equalize菜单项）对样稿进行处理，处理后我们就可以看见在扫描仪上哪儿有裂纹，条纹，黑点。可以打印这个文件，剪出最好的区域（也就是最稳定的区域），以帮助放置图象。
（8）使用透明片配件来获得最佳扫描效果
许多平板扫描仪配有放在扫描床顶端的透明片配件。为得到透明片或幻灯片的最佳扫描，从架子和幻灯片安装架上取下图片并安装其在玻璃扫描床上，反面朝下（反面通常是毛面）。用黑色的纸张剪出面具，覆盖除稿件被设置的地方之外的整个扫描床。这将在扫描期间减少闪耀和过份暴光。同样地，扫描三维物体时，用颜色与你扫描的物体对比强烈的物体覆盖扫描仪的盖子。这将帮助你更容易用Photoshop的ColorRange工具选择它。
（9）使扫描图象色域最大化
为充分利用30或36位的扫描仪增加色彩范围，使用扫描仪软件(象Agfa的FotoTune)或其它公司的软件尽量对色彩进行调节.因为Photoshop软件仅限24位图象，反以我们的图象可能以最宽的色域范围被插入。
（10）使用无网花技术来扫描印刷品
当扫描印刷品时，在图象的连续调上会有网花出现。如果你的扫描仪没有去网功能，尝试寻找使网花最小的分辨率。常常，与印刷品网线一样或一倍的分辨率可能奏效。一旦你得到相当好的扫描，使用Photoshop是GaussianBlur过滤器（用小于1象素的设置）稍微柔化网花直至看不出。然后应用UnsharpMask使图象锐利回来。你也能通过稍微旋转图象来改进扫描，这是因为改变了连续调的网角。对黑白图象旋转45度正好，对于CMYK图象，你将需要实验。
分类及发展
扫描仪的种类繁多，根据扫描仪扫描介质和用途的不同，目前市面上的扫描仪大体上分为：平板式扫描仪、名片扫描仪、底片扫描仪、馈纸式扫描仪、文件扫描仪。除此之外还有手持式扫描仪、鼓式扫描仪、笔式扫描仪、实物扫描仪和3D扫描仪。
目前扫描仪已广泛应用于各类图形图像处理、出版、印刷、广告制作、办公自动化、多媒体、图文数据库、图文通讯、工程图纸输入等许多领域极大地促进了这些领域的技术进步甚至使一些领域的工作方式发生了革命性的变革。