Сканер

История

В $1857$ г. итальянский аббат Джованни Казелли изобрёл устройство для передачи изображений на расстояние, который впоследствии назвали пантелеграфом. Нанесение изображения на барабан происходило токопроводящими чернилами, а считывание – иглой.

В $1902$ г. немецкий физик Артур Корн запатентовал технологию фотоэлектрического сканирования, которая впоследствии была названа телефаксом. Изображение для передачи закреплялось на прозрачном вращающемся барабане, луч света от лампы, которая перемещалась вдоль оси барабана, проходил через оригинал и попадал на селеновый фотоприёмник через расположенные на оси барабана призму и объектив. Такая технология и сегодня применяется в барабанных сканерах.

С развитием полупроводников в сканерах был усовершенствован фотоприёмник, изобретён планшетный способ сканирования, но принцип оцифровки изображения практически не изменился.

Классификация сканеров

Однозначной классификации сканеров не существует. Рассматриваются сканеры по областям применения:

• Сканеры изображений – устройство, которое выполняет преобразование изображений в цифровой формат:

  • ручные сканеры – портативные сканеры;
  • сканеры штрих-кода – сканеры для считывания информации в виде штрих-кода (рис. 1);
  • сканеры киноплёнки – сканеры для преобразования изображений на киноплёнке в цифровой формат высокого разрешения (рис. 2);

• $3D$-сканер – сканер считывания формы объёмного объекта (рис. 3);

• биометрические сканеры – сканеры для идентификации личности:

  • сканеры сетчатки глаза;
  • сканеры отпечатков пальцев;

• сканеры портов – программные средства в области сетевых технологий;

• сканеры уязвимостей – программные или аппаратные средства диагностики возможных проблем в системе безопасности сетевых компьютеров;
• сканеры в программировании – часть компилятора, которая осуществляет лексический анализ.

Рисунок 1. Сканер штрих-кода

Рисунок 2. Сканер кинопленки

Рисунок 3. 3D-сканер

Самыми распространенными являются классификации сканеров по двум критериям:

1. Классификация по конструкции (рис. 4):

   
   
   Рисунок 4. Классификация сканеров по конструкции

2. Классификация по типу обрабатываемых изображений (рис. 5):

   
   
   Рисунок 5. Классификация сканеров по типу обрабатываемых изображений

   Ручные сканеры являются самым простым типом сканеров. Основные достоинства: небольшие размеры и низкая цена. Основным недостатком является невозможность использования для введения изображений больших размеров за один проход из-за малых размеров. Эта проблема частично решена в современных ручных сканерах, которые обеспечивают автоматическое «склеивание» изображения. Качество получаемого изображения зависит от того, насколько равномерно пользователь перемещает сканер. Чем выше скорость сканирования ручного сканера, тем меньше исказится полученное изображение.

   
   
   Рисунок 6. Ручные сканеры первого поколения

   
   
   Рисунок 7. Современный ручной сканер

   Настольные сканеры делятся на рулонные, планшетные, проекционные и барабанные.

   У рулонных сканеров бумага перемещается относительно головки с помощью протяжного механизма. Недостаток: возможность сканирования только отдельных листов.

   
   
   Рисунок 8.

   Сканирующая головка планшетных сканеров перемещается относительно бумаги с помощью шагового двигателя. Внешний вид планшетных сканеров напоминают копировальные аппараты – «ксероксы».

   
   
   Рисунок 9.

   У проекционных сканеров, внешне напоминающих проектор, считывающая часть перемещается при помощи микромеханизма. Вводимый документ размещается на поверхности сканирования изображением вверх. Блок сканирования при этом находится сверху. Такие сканеры обладают низкой скоростью сканирования.

   
   
   Рисунок 10.

   В барабанных сканерах сканируемое изображение закрепляется на прозрачном барабане, который вращается с большой скоростью. Считывающий элемент располагается максимально близко от оригинала. Такая конструкция обеспечивает наивысшее качество сканирования. Обычно в барабанные сканеры устанавливают три фотоумножителя и сканирование осуществляется за один проход. Барабанные сканеры применяются для сканирования любых типов оригиналов, в том числе прозрачных и непрозрачных одновременно. Бывают не только настольные.

   
   
   Рисунок 11.

Принцип работы планшетного сканера

Вдоль сканируемого изображения, которое располагается на прозрачном неподвижном стекле, движется сканирующая каретка с источником света. Свет, который отражается через оптическую систему, состоящую из объектива и зеркал или призмы, попадает на три расположенные параллельно друг другу фоточувствительные полупроводниковые элементы, каждый из которых принимает информацию о компонентах изображения.

Рисунок 12. Технология сканирования