Планшетные сканеры

Рис.1

На рис. 1 изображена схема устройства планшетного сканера. Полоса света, испускаемая источником освещения, попадает на оригинал, растянутый на стекле. Отразившись, свет попадает на первое зеркало из системы зеркал. Зеркала расположены таким образом, чтобы отраженный свет попадал на собирающую линзу. Линза проецирует попавший на нее свет на линейку фотоэлементов (с увеличением). Свет, попавший на эту линейку, трансформируется в электрический аналоговый сигнал, который далее попадает в АЦП. В некоторых сканерах между фотоприемником и АЦП находятся промежуточные ступени, работающие с аналоговым сигналом. Эти ступени предназначены для аппаратного исправления погрешностей сканирования и, иногда, самого изображения. В результате на выход, то есть в компьютер (после АЦП), идет полоска изображения исходного оригинала.

Описанная выше процедура сканирования охватывает только одну строку изображения. Поэтому для полного сканирования и используется головка. После того как отсканированная строка пикселов попадет в компьютер, каретка сдвигается на один шаг. Длина этого шага фиксирована и от нее зависит механическое разрешение сканера (см. раздел «Общие характеристики сканеров»). Затем вся процедура повторяется до тех пор, пока заданная область не будет считана полностью. Рассмотрим описанные детали сканера подробнее.

1. Источник  изображения. В приведенной схеме источник изображения непрозрачен (сканер работает на отражение), но в некоторых случаях может использоваться и прозрачный оригинал. Для работы с такими документами сканер может быть оборудован слайд-модулем.

2. Стеклянная пластина. К пластине предъявляются особые требования: качество стекла должно быть очень высоким, поверхность должна быть максимально ровной и внутри стекла не должно быть никаких неоднородностей. Это при том, что толщина стекла очень мала.

3. Фотопринимающая  матрица эта, и следующие в списке детали находятся на так называемой сканирующей головке или каретке). Практически это самая существенная деталь сканера. От нее зависят оптическое разрешение, динамический диапазон, схема работы сканера (одно- или трехпроходный) и почти все остальные характеристики (за исключением разве что рабочей области сканера). На сегодняшний день наиболее распространены два типа фотопринимающей матрицы:

-  ПЗС-матрицы (прибор с зарядовой связью, в английских обозначениях — CCD, Couple-Charged Device);

-  КДИ-матрицы (контактный датчик изображения, в английских обозначениях — CIS, Contact Image Sensor).

Основой элемента ПЗС-матриц является фототранзистор, выполненный по технологии МОП (металл—оксид —полупроводник). Эта технология используется и во многих других приборах для считывания изображений, от мощнейших телескопов до приборов ночного видения.

Данному виду фотоэлементов присущи свои преимущества и недостатки. Среди  преимуществ ПЗС необходимо отметить следующие:

Высокая чувствительность. Квантовая эффективность ПЗС чрезвычайно высока и может достигать 95%. Для сравнения, квантовая эффективность человеческого глаза — около 1%, лучшие фотоэмульсии имеют квантовую эффективность до 3%, фотоэлектронные умножители (фотоприемники в барабанных сканерах) — до 20%. Квантовая эффективность определяет способность фотоприемника переводить свет в электрические сигналы, то есть выражает эффективность перевода попавших на него квантов (частиц света) в электрический сигнал. Строго говоря, она равна отношению числа зарегистрированных зарядов к числу фотонов, попавших на светочувствительную область кристалла ПЗС. Энергия кванта зависит от длины волны света, поэтому четко обозначить эту характеристику для ПЗС невозможно — она меняется по всему спектру и обычно задается в виде функции от длины волны.

Широкий спектральный диапазон. ПЗС может реагировать на свет, начиная от гамма- и рентгеновского излучения и заканчивая инфракрасным излучением. Такого диапазона не дает на текущий момент ни одна из матричных технологий. Главными недостатками ПЗС являются:

Ограниченность разрешения. Во всех матричных фотоприемниках существует ограничение максимального разрешения количеством элементов матрицы.

Шумы. Существует несколько видов шумов. Одни виды шумов зависят от температуры, поэтому для высококачественных ПЗС иногда применяется охлаждение. Другие виды шумов зависят от качества сборки ПЗС. Но есть и шумы, которые нет возможности отфильтровать даже в самых качественных приборах. Например, таким шумом является фотонный шум. Этот шум — следствие природы света и не зависит от фотоприемника. Все эти шумы вносят соответствующие искажения в результат сканирования. Обычно искажения проявляются в виде шумовых битов. В сканерах младшего класса для каждой из трех составляющих цвета (8 бит на каждую) два старших бита являются «шумовыми» и не содержат точной информации о цвете.

Растекание  заряда. Этот эффект возникает в результате того, что заряд, накопленный элементом ПЗС, линейно меняется в зависимости от попавшего на него света. Соответственно, есть некоторый предел, ограничивающий этот заряд. Если за время освещения суммарное количество фотонов (частиц света) превысит предельное значение, то заряд начнет «перетекать» в соседние пикселы. На получившемся изображении это выглядит как расплывчатость слишком ярких деталей изображения.

Принципиального различия между КД И- и ПЗС-матрицами нет. КДИ-сканеры отличаются oт  ПЗС-сканеров тем, что в них матрица растянута на всю ширину рабочей области, поэтому полностью отсутствует оптическая система.

Однако  от технологии фотопринимающей матрицы зависит устройство многих других узлов, так что следует говорить не о различиях в сканирующей матрице, а о различиях в сканерах.

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

 
Все больше растет популярность сканеров для домашнего и офисного пользования. Счастливый обладатель даже самого простого сканера гордится тем, что его  фотографии хранятся не только в привычном  бумажном виде, но и могут быть записаны на компакт-диск, опубликованы на Web-странице или отправлены на другой конец света  по электронной почте. А возможности  распознавания текста! Насколько  проще перевести документ в электронный  вид, быстро отсканировав страницу, чем  заново набирать текст. Каждый, кто  представляет, сколь разнообразно применение современных технологий ввода изображений, понимает, как может расширить  его возможности сканер.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Задача

В ванну травильной машины заливается 100 л рабочего раствора, температура которого 15 °С. В машине установлен электронагреватель мощностью 2,5 кВт. Какое время понадобится для доведения раствора до температуры 30 °С? Теплоемкость раствора принять равной теплоемкости воды. Кпд системы — 0,95.

Дано:                                                                  Решение:

= C                                    С = 4200Дж/кг × С

= C                                      =

η = 0,95                                     p (- ) = × η ×τ

= 100л = 0,1                          τ =              

= 2,5 кВт                              m = 20кг ; P = = = 200кг/

                                                    τ = = = 125с

τ - ?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Библиографический список

 

1. К.С. Ахметов, А.Е. Борзенко «Современный персональный компьютер». – М.: ТОО фирма «КомпьютерПресс», 1995. – 317с. 

 

2. В.П. Леонтьев «Новейшая энциклопедия персонального компьютера 2003». – М.: «ОЛМА-ПРЕСС», 2003. - 920с. 

 

3. http://www.barscanner.ru/

 

4. http://www.scanmos.ru/vybor-skanera-i-vozmozhnosti-ego-ispolzovaniya-33.html

 

5. http://www.mebeldsp.ru/wood/cat_129/st_970.php