掃描儀的組成結(jié)構(gòu)

1、掃描儀的組成結(jié)構(gòu)雖然從外型上看，掃描儀的整體感覺十分簡潔、緊湊，但其內(nèi)部結(jié)構(gòu)卻相當復雜：不僅有復雜的電子 線路控制，而且還包含精密的光學成像器件，以及設計精巧的機械傳動裝置。它們的巧妙結(jié)合構(gòu)成了掃描 儀獨特的工作方式。圖1、圖2所示為典型的平板式掃描儀的內(nèi)部與外部結(jié)構(gòu)。圖1is m反光憧從圖中可以看出，掃描儀主要由上蓋、原稿臺、光學成像部分、光電轉(zhuǎn)換部分、機械傳動部分組成。上蓋上蓋主要是將要掃描的原稿壓緊，以防止掃描燈光線泄露。目前隨著三維實物掃描功能的逐漸普及，為了能夠更加方便、更高質(zhì)量地掃描三維實物，許多掃描儀在上蓋的設計上都“絞盡腦汁”，例如Canon的“Z”型蓋板式設計就相當獨特。原稿

2、臺原稿臺主要是用來放置掃描原稿的地方，其四周設有標尺線以方便原稿放置，并能及時確定原稿掃描 尺寸。中間為透明玻璃，稱為稿臺玻璃。在掃描時需注意確保稿臺玻璃清潔，否則會直接影響掃描圖像的 質(zhì)量。另外，要特別注意在放置掃描原稿時不要損壞稿臺玻璃，要“輕拿輕放氣稿臺玻璃的損壞會影響掃 描儀內(nèi)部的其他器件（如成像部件），尤其是稿臺玻璃的破損會使灰塵及雜質(zhì)直接侵入掃描儀內(nèi)部，使掃描 品質(zhì)下降，嚴重時會造成掃描儀的損壞。因此，如果有此類情況發(fā)生，應及時與維修服務中心聯(lián)系，切不 可自行處理。光學成像部分光學成像部分俗稱掃描頭（如圖3所示），即圖像信息讀取部分，它是掃描儀的核心部件，其精度直接 影響掃描圖像的

3、還原逼真程度。它包括以下主要部件：燈管、反光鏡、鏡頭以及電荷耦合器件（CCD）。圖3掃描頭的光源一般采用冷陰極輝光放電燈管，燈管兩端沒有燈絲，只有一根電極，具有發(fā)光均勻穩(wěn)定、 結(jié)構(gòu)強度高、使用壽命長、耗電量小、體積小等優(yōu)點。掃描頭還包括幾個反光鏡，其作用是將原稿的信息反射到鏡頭上，由鏡頭將掃描信息傳送到CCD感光 器件，最后由CCD將照射到的光信號轉(zhuǎn)換為電信號。鏡頭是把掃描信息傳送到CCD處理的最后一關(guān)，它的好壞決定著掃描儀的精度。掃描精度即是指掃描 儀的光學分辨率，主要是由鏡頭的質(zhì)量和CCD的數(shù)量決定。由于受制造工藝的限制，目前普通掃描頭的最 高分辨率為20000像素，應用在A4幅面的掃描儀

4、上，可實現(xiàn)2400dpi的掃描精度，這樣的精度能夠滿足多 數(shù)領域的需求。光學部分是掃描儀的“眼睛”，用來獲取原稿反射的光信息。為保證圖像反射的光線足夠強，由一根冷 陰極燈管提供所需的光源。掃描儀對燈管也有比較嚴格的要求，首先是色純要好，如果色純不夠，不是完 全的白色，再加上色彩調(diào)校系統(tǒng)沒能起到應有的效果，那么掃描出來的稿件就可能偏向某種色彩。反過來 說，一款掃描儀的所有掃描結(jié)果都有比較一致的偏色現(xiàn)象，可能和燈管的色純有關(guān)系。當然造成偏色的因 素很多，這只是在硬件方面的原因之一。除了色純要好，還需要強度均勻。如果強度不均勻，就會大大影 響掃描的精度。第三個問題是能耗與色溫，不管用什么原理，燈管肯

5、定是掃描儀里面的主要能耗之一。要 在節(jié)能上下功夫，就要涉及到燈管方面的節(jié)能。當然最有效的節(jié)能方法之一就是在不使用掃描儀的時候讓 燈管不工作。燈管剛開始工作的時候其溫度比較低，運行一段以后溫度會開始升高，那么這前后掃描效果就有差距。 很多掃描儀的說明書都說掃描儀在工作1030分鐘以后才能夠達到比較理想的效果，這主要是指CCD的效 果，當然燈管也會有一定影響。那么矛盾就在這里產(chǎn)生了，要節(jié)能的話勢必要在暫時不使用掃描儀的時候 關(guān)閉燈管，但是重新啟用掃描儀的時候，燈管卻不能馬上進入最佳狀態(tài)；要讓燈管一直保持良好狀態(tài)，勢 必要它持續(xù)工作，但是這又對節(jié)能和燈管壽命不利。所以，從實用的角度來說，燈管的壽命和

6、能耗問題一 直是用戶比較關(guān)心的問題。掃描儀運行之前需要預熱，就是處理這種問題的一種手段。光電轉(zhuǎn)換部分光電轉(zhuǎn)換部分是指掃描儀內(nèi)部的主板，如圖4所示。別看掃描儀的光電轉(zhuǎn)換部分主板就這么一小塊， 但它卻是掃描儀的心臟。它是一塊安置有各種電子元件的印刷電路板。它是掃描儀的控制系統(tǒng)，在掃描儀 掃描過程中，它主要完成CCD信號的輸入處理，以及對步進電機的控制，將讀取的圖像以任意的解析度進 行處理或變換所需的解析度。光電轉(zhuǎn)換部分主板以一塊集成芯片為主，其作用是控制各部件協(xié)調(diào)一致地動作，如步進電機的移動等。其中有A/D變換器、BIOS芯片、I/O控制芯片和高速緩存(Cache)。BIOS芯片的主要功能是在掃描

7、儀啟動時進行自檢，I/O控制芯片提供了連接界面和連接通道，高速緩存則是用來暫存圖像數(shù)據(jù)的。如果把圖像數(shù)據(jù)直接傳輸?shù)接嬎銠C里，那么就會發(fā)生數(shù)據(jù)丟失和影像失真等現(xiàn)象，如果先把圖像數(shù)據(jù)暫存在高速緩存里，然后再傳輸?shù)接嬎銠C，就減少了上述情況發(fā)生的可能性?，F(xiàn)在普通掃描儀的高速緩存為512KB，高檔掃描儀的高速緩存可達2MB。機械傳動裝置機械傳動部分主要包括步進電機、驅(qū)動皮帶、滑動導軌和齒輪組如圖5。圖5步進電機：它是機械傳動部分的核心，是驅(qū)動掃描裝置的動力源。步進電機其實就是用脈沖信號 精確控制移動的一種電機，掃描儀的噪音和速度在一定程度上就是由它決定的。這里速度和精度與前面提 到的節(jié)能和色溫問題一樣，

8、存在著矛盾。速度越快移動單位距離所需的時間就短，精度就會降低；精度提 高，其結(jié)果是消耗時間增加，就會造成速度減慢。在掃描儀掃描圖像的過程中，掃描頭要依靠步進電機來拖動。傳統(tǒng)的步進電機是依靠齒輪傳動來實現(xiàn)運動的。當齒輪傳動時，既使是兩個緊密嚙合的齒輪，在它們的各齒之間都會留有一些空隙，這是不可避免的，在往復運動的時候，就會給精度帶來影響，輕則會使掃描的精度下降，嚴重時會使圖像出現(xiàn)一些條紋。所以，微步進電機技術(shù)就在這種情況下應運而生的。它采用縮小電機拖動的運動步幅，可以達到傳統(tǒng)步進電機步幅的三分之一或者四分之一，甚至更低，能精確控制掃描頭的平穩(wěn)運動，避免了往復運動中齒輪間的空隙所帶來的缺陷，減少了不穩(wěn)定移動所帶來的鋸齒波紋和色