以光電耦合器(CCD)為光電轉換元件的掃描儀工作原理
多數平板式掃描儀使用光電耦合器(CCD)為光電轉換元件，它在圖像掃描設備中最具代表性。其形狀像小型化的復印機，在上蓋板的下面是放置原稿的稿臺玻璃。掃描時，將掃描原稿朝下放置到稿臺玻璃上，然后將上蓋蓋好，接收到計算機的掃描指令后，即對圖像原稿進行掃描，實施對圖像信息的輸入。
與數字相機類似，在圖像掃描儀中，也使用CCD作圖像傳感器。但不同的是，數字相機使用的是二維平面傳感器，成像時將光圖像轉換成電信號，而圖像掃描儀的CCD是一種線性CCD，即一維圖像傳感器。
掃描儀對圖像畫面進行掃描時，線性CCD將掃描圖像分割成線狀，每條線的寬度大約為10 μm。光源將光線照射到待掃描的圖像原稿上，產生反射光(反射稿所產生的)或透射光(透射稿所產生的)，然后經反光鏡組反射到線性CCD中。CCD圖像傳感器根據反射光線強弱的不同轉換成不同大小的電流，經A／D轉換處理，將電信號轉換成數字信號，即產生一行圖像數據。同時，機械傳動機構在控制電路的控制下，步進電機旋轉帶動驅動皮帶，從而驅動光學系統和CCD掃描裝置在傳動導軌上與待掃原稿做相對平行移動，將待掃圖像原稿一條線一條線的掃入，最終完成全部原稿圖像的掃描。如圖5所示。
通常，用線性CCD對原稿進行的“一條線”掃描被稱為“主掃描”，而將線性CCD平行移動的掃描輸入稱為“副掃描”。
（1）線性CCD的結構
圖6所示為線性CCD。CCD圖像傳感器是平板式掃描儀的核心，其主要作用就是將照射到其上的光圖像轉換成電信號。將CCD圖像傳感器放大，可以發現在10μm的間隔上并行排列著數千個CCD圖像單元，這些圖像單元規則地排成一線，當光線照射到圖像傳感器的感光面上時，每個CCD圖像單元都接受照射其上的光線，并根據感應到的光線強弱，產生相應的電荷。然后，若干電荷以并行的順序進行傳輸。
（2）光學成像系統
一般掃描儀使用的光學成像系統有兩種：縮小掃描型光學成像系統和等倍掃描型光學成像系統。
縮小型光學系統成像采用2-5cm長度的線性CCD作為光學系統中的圖像傳感器，由于CCD的尺寸遠不及掃描原稿的寬度，因此，這種成像系統中，在CCD的前面有一個鏡頭，像數字相機一樣，用于在掃描時將原稿圖像通過鏡頭縮小后投射到線性CCD上。
等倍掃描型光學成像系統則采用與掃描原稿寬度相等的線性CCD作為圖像傳感器。這種光學成像系統中采用了一種特殊的鏡頭——特殊鏡頭組系列，它由上下排列整齊的兩排棒狀鏡頭組成。這種棒狀鏡頭的直徑為1mm，長約6mm，每一列都有100個以上這樣的鏡頭陣列構成，這種成像系統在手持式掃描儀中較為常見。
（3） 色分離技術
目前，彩色掃描儀已成為市場的主流，它能夠很真實地還原原稿圖像的品質。通過彩色掃描儀掃描得到的數字圖像，可以看到不論是形狀還是色彩，掃描得到的圖像都很好地保持了原稿的品質。
真實色彩的還原主要應歸功于掃描儀獨特的色分離技術。由于CCD只是將所感應的光的強弱轉換成相應大小的電流，它不可能對所掃描圖像的顏色進行識別。因此，掃描儀需要將這些顏色進行分離。我們都知道，紅、綠、藍是光的三基色，即用這3種顏色疊加可以組合出其他任意顏色。就是根據這個特點，掃描儀在掃描圖像時，先生成分別對應于紅(R)、綠(G)、藍(B)的三基色的3幅圖像，也就是說每幅圖像中只包含相應的單色信息，紅基色圖像中只包含紅色的信息、綠基色圖像中只包含綠色信息，藍基色圖像中自然只包含藍色信息。最后，將這3幅圖像合成即得到了彩色的圖像。其原理如圖7所示。
目前，應用于掃描儀的色分離技術常見的有4種：濾光片色分離技術、光源交替色分離技術、三CCD色分離技術和單CCD色分離掃描技術。
1）濾光片色分離技術
其基本原理是：在線性CCD圖像傳感器的前面加裝一濾光片，濾光片從上向下分為3等份，第1部分為紅色濾光片，第2部分為綠色濾光片，第3部分為藍色濾光片，掃描時通過濾光片的移動使得CCD傳感器分別記錄相應基色下的圖像信息，從而得到三基色的3幅圖像信息。
2）光源交替色分離技術
與濾光片色分離技術的原理類似，這種技術是在鏡頭與掃描原稿之間加設3根發光燈管，其顏色分別為紅(R)、綠(G)和藍(B)，掃描圖像時，3根不同顏色的燈管交替發光，從而使CCD得到3幅三基色圖像信息。
3）三CCD色分離技術
與前兩種色分離技術不同，三CCD色分離技術中使用了3個CCD完成掃描成像：光線通過鏡頭，經過一個特殊設計的分光棱鏡將相應顏色的光線反射到相應的CCD圖像傳感器中，每一個CCD產生一種顏色的圖像數據，經過一次掃描即可得到彩色的圖像。因此，可以看出這種分色技術成像速度最快，但其造價最高。
4）單CCD色分離技術
單CCD色分離技術仍然是采用單個線性CCD，不過，在CCD的感光面上加入了濾色鏡，在感光的同時直接進行分色。
(4)VAROS技術
普通的CCD掃描儀在掃描時，須在被掃描物體表面形成一條細長的白色光帶，光線通過一系列鏡面和一組透鏡，最后由CCD元件接收光學信號。但是，在這種條件下，光學分辨率被CCD像素數量所限制。在VAROS技術中，CCD元件與透鏡之間放置一片平板玻璃，首先，掃描儀進行正常的掃描工作。這一步得到的圖像與其他掃描儀基本相同。然后，平板玻璃傾斜，使掃描圖像移動1/2個像素，掃描過程重復一次。這樣可以使掃描儀讀取被移動后的像素的數據。最后，運用軟件合成第一次與第二次的掃描數據，得到兩倍數量的圖像信息。換言之，運用VAROS技術，我們可以將普通600dpi的掃描儀變成1200dpi高分辨率的掃描儀。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的CCD扫描技术的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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