扫描仪。发明和生产的历史

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扫描仪是一种用于将图形图像输入计算机的设备：文本、绘图、幻灯片、照片、绘图。大多数扫描仪使用电荷耦合器件 (CCD) 将图像转换为数字形式。

扫描仪的扫描机制不同。当原件静止时，有些系统带有一个可移动的镜子，带有一个集成的扫描头，还有一个带有可移动文件架的系统，它们具有一个机械独立的扫描部分。

根据读取头和图像相对移动的方法，扫描仪分为手动、滚动、平板和投影。各种投影扫描仪是为扫描摄影胶片而设计的幻灯片扫描仪。在高质量印刷中，使用鼓式扫描仪，其中光电倍增管用作光敏元件。

鼓式扫描仪

最常见的单程平板扫描仪的工作原理是带有光源的扫描托架沿着扫描图像移动，位于透明固定玻璃上。通过扫描仪光学系统（由透镜和镜子或棱镜组成）的反射光落在三个彼此平行排列的基于 CCD 的光敏半导体元件上，每个元件接收有关图像分量的信息。

特定扫描仪设计中使用的光源在很大程度上会影响最终图像的质量。目前使用四种类型的光源。

氙气放电灯具有开启时间极快、辐射稳定性高、体积小、使用寿命长等特点。但是，另一方面，它们在能量消耗量和光通量强度的比率方面效率不高，它们的光谱不完美，这可能会导致色彩精度受到破坏。此外，它们需要高电压 - 约 2 kV。

平板扫描仪

热阴极荧光灯效率最高，光谱非常均匀（也可以控制在一定范围内），预热时间短（约3-5秒）。不利的方面包括不太稳定的特性、相当大的尺寸、相对较短的使用寿命（大约 1000 小时）以及在扫描仪操作期间需要保持灯始终亮着。

冷阴极荧光灯的使用寿命很长（从 5 到 10 万小时），工作温度低，光谱平坦。一些型号的冷阴极灯的设计进行了优化，以增加光输出的强度，从而对光谱特性产生负面影响。对于列出的优势，您必须支付从 30 秒到几分钟的相当长的预热时间。这些灯的功耗也比热阴极灯高。

LED 具有非常小的尺寸、低功耗并且不需要预热时间。在许多情况下，使用三色 LED，它们以高频改变发射光的颜色。然而，LED 的光强度相当低（与灯相比），这会降低扫描速度并增加图像噪声。非常不均匀和有限的发射光谱必然导致色彩再现的恶化。

为了扫描不透明的原件和透明胶片、幻灯片和负片，有带有幻灯片模块的平板扫描仪。三四年前，这些扫描仪非常昂贵。设计复杂性证明了相对较高的价格是合理的 - 毕竟，为了在透射光中扫描，使用了一个额外的光源，位于平板电脑上方的一个特殊盖子中，并与托架同步移动。

带滑动模块的扫描仪

目前，新一代带有滑动模块的低成本“平板电脑”已经出现，其主要特点是使用固定光源扫描透明原件。这种解决方案消除了对笨重且昂贵的机械系统的需求，因此显着降低了成本并提高了可靠性。

当然，这种解决方案并非没有缺点——为了提供所需的光通量强度，需要比使用移动光源的情况大得多的灯，这反过来又显着增加了能源消耗和运行过程中产生的热量。更具挑战性的是需要为扫描区域提供稳定和均匀的照明。为了满足这些要求，同时保持此类产品的合理价格，有必要做出一些妥协。

意识到在家扫描的绝大多数透明原件是 35 毫米负片和透明胶片，制造商已经减小了透射光扫描区域的最大尺寸。通过增加曝光时间，牺牲扫描速度来补偿较低强度的光通量。

作者：Musskiy S.A.

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