ccd技術(shù)與cis

1、CCD技術(shù)與CIS雙CCD技術(shù)技術(shù)在掃描儀的傳統(tǒng)CCD上，規(guī)則地排列著3條感光元件陣列，分別獲取紅、綠、藍(lán)三色光學(xué)信息。每條感光元件陣列上光電耦合元件的數(shù)目，也就是這個(gè)CCD能夠獲取的像素?cái)?shù)，同時(shí)也決定了這臺(tái)掃描儀的最大光學(xué)分辨率。例如，對(duì)于A4幅面(8英寸10英寸)的掃描儀，如果CCD像素?cái)?shù)為5000，那么它的最高光學(xué)分辨率就是600dpi。同樣，如果CCD像素?cái)?shù)為10000那么它的最高光學(xué)分辨率就是600dpi。CCD的制造依靠

2、高精度的微電子加工工藝，后者在一定程度上限制著CCD的長(zhǎng)度和單個(gè)像素面積。制造長(zhǎng)度更長(zhǎng)的CCD，意味著非常昂貴的價(jià)格、很低的成品率；而保持當(dāng)前CCD長(zhǎng)度不變的情況下，提高像素?cái)?shù)就會(huì)相應(yīng)減小單個(gè)感光單元的面積。感光單元面積縮小，會(huì)帶來(lái)敏感度和圖像信噪比的降低。因此，為了獲得同等質(zhì)量的掃描圖像，掃描儀就必須增加每次掃描的曝光時(shí)間。對(duì)于1200dpi的掃描儀而言，其像素尺寸為3.2～3.5微米，如果希望保持CCD長(zhǎng)度而增加像素至20000點(diǎn)

3、，像素面積會(huì)縮小到2微米以下。除了信噪比的影響外，這也是當(dāng)前微電子工藝很難達(dá)到的，而且產(chǎn)品的成本也很高。為了不僅能獲得1200dpi這樣高的分辨率，而產(chǎn)品的成本又不會(huì)增加太多，惠普推出了一種雙CCD技術(shù)圖(^29050201c^)3，為高分辨率掃描輸入帶來(lái)了新的途徑。這種雙CCD掃描儀采用了交錯(cuò)像素設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)2400dpi的高光學(xué)分辨率。CCD傳感器中，包含兩組像素單元：低分辨率部分(5000像素點(diǎn))的傳感器單元具有較大的信號(hào)感受面積

4、，可以提供高速、高質(zhì)的掃描，光學(xué)分辨率為600dpi；而高分辨率部分采用了6條感光元件紅、紅、綠、綠、藍(lán)、藍(lán)，每?jī)蓷l同色感光元件錯(cuò)開(kāi)半個(gè)像素的位置。因?yàn)槊織l傳感器都具有10000像素點(diǎn)。每次掃描過(guò)程中，根據(jù)特殊的算法把6條傳感器的數(shù)據(jù)結(jié)合在一起，就可以實(shí)現(xiàn)2400dpi的有效光學(xué)分辨率，足以適應(yīng)35毫米幻燈片或負(fù)片放大的需求。CCD技術(shù)：保證影像杰出技術(shù)：保證影像杰出CCD（geCoupledDevice）電荷耦合器件，是由美國(guó)貝爾實(shí)

5、驗(yàn)室于1969年發(fā)明的。和PMT（PhotoMultiplierTube）光學(xué)倍增管一樣它們都是很成功的電子影像感應(yīng)器，又稱為光學(xué)感應(yīng)器。CCD與PMT現(xiàn)已廣泛應(yīng)用在諸多科學(xué)產(chǎn)品上，如傳真機(jī)、掃描儀、天文望遠(yuǎn)鏡等。而CCD則更多地應(yīng)用于數(shù)碼相機(jī)、攝像機(jī)等一些小型化的產(chǎn)品上。傳統(tǒng)CCD的工作原理就像一臺(tái)復(fù)印機(jī)，利用高亮度的光源，將稿件依次經(jīng)過(guò)反射鏡、投射鏡和分光鏡，反射在CCD元件上。CCD的結(jié)構(gòu)可以形象比喻為一個(gè)正在旋轉(zhuǎn)的巨大的走馬燈，

6、燈上并排排列著許多窗口，按照一定的順序，測(cè)量某一時(shí)間段內(nèi)從每個(gè)窗口進(jìn)入的光。早期的CCD基本上是隔行掃描的，所以圖像精度不高?，F(xiàn)在一般都是逐行掃描，從而保證了較高的分辨率。CCD體積雖只有硬幣大小，卻非常耐用。CCD與CISCCD(geCoupledDevice，電荷耦合器件)：是一種半導(dǎo)體芯片。使用CCD作為感光元件的掃描儀，需要通過(guò)由一系列透鏡、反射鏡等組成的光學(xué)系統(tǒng)將圖像傳送到CCD芯片上，所以體積一般較大。CIS（Contact

7、ImageSens，接觸式傳感器件）：是一種光電轉(zhuǎn)換器件，它采用一列內(nèi)置的LED發(fā)光二極管照明，直接接觸在原稿表面讀取圖像數(shù)據(jù)。采用CIS技術(shù)的掃描儀沒(méi)有附加的光學(xué)部件，移動(dòng)部分又輕又小，整個(gè)掃描儀可以做得非常輕薄。從掃描品質(zhì)來(lái)看，CCD發(fā)展時(shí)間較長(zhǎng)，技術(shù)已十分成熟，其掃描品質(zhì)比CIS好。CCD可適用于高、中、低檔掃描儀，而CIS只局限于低檔掃描儀，這主要是由目前CIS器件的性能所決定的，另外，CIS掃描儀景深小，掃描稿件要求比較平整，

8、相反CCD掃描儀景深大，還可以掃描立體實(shí)物。普通的CCD掃描儀在掃描時(shí)，須在被掃描物體表面形成一條細(xì)長(zhǎng)的白色光帶，光線通過(guò)一系列鏡面和一組透鏡，最后由CCD元件接收光學(xué)信號(hào)。但是，在這種條件下，光學(xué)分辨率被CCD像素?cái)?shù)量所限制。在VAROS技術(shù)中，CCD元件與透鏡之間放置一片平板玻璃，首先，掃描儀進(jìn)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(dòng)12個(gè)像素，掃描過(guò)程重復(fù)一次。這樣可以使掃描儀讀取

9、被移動(dòng)后的像素的數(shù)據(jù)。最后，運(yùn)用軟件合成第一次與第二次的掃描數(shù)據(jù)，得到兩倍數(shù)量的圖像信息。換言之，運(yùn)用VAROS技術(shù)，我們可以將普通600dpi的掃描儀變成1200dpi高分辨率的掃描儀。2接觸式圖像傳感器CIS(或LIDE)接觸式圖像傳感器CIS(或LIDE)是近些年才出現(xiàn)的名詞，其實(shí)這種技術(shù)與CCD技術(shù)幾乎是同時(shí)誕生的。絕大多數(shù)手持式掃描儀采用CIS技術(shù)。CIS感光器件一般使用制造光敏電阻的硫化鎘作感光材料，硫化鎘光敏電阻本身漏電大

10、，各感光單元之間干擾大，嚴(yán)重影響清晰度，這是該類(lèi)產(chǎn)品掃描精度不高的主要原因。它不能使用冷陰極燈管而只能使用LED發(fā)光二極管陣列作為光源，這種光源無(wú)論在光色還是在光線的均勻度上都比較差，導(dǎo)致掃描儀的色彩還原能力較低。LED陣列由數(shù)百個(gè)發(fā)光二極管組成，一旦有一個(gè)損壞就意味著整個(gè)陣列報(bào)廢，因此這種類(lèi)型產(chǎn)品的壽命比較短。無(wú)法使用鏡頭成像，只能依靠貼近目標(biāo)來(lái)識(shí)別，沒(méi)有景深，不能掃描實(shí)物，只適用于掃描文稿。CIS對(duì)周?chē)h(huán)境溫度的變化比較敏感，環(huán)境溫

11、度的變化對(duì)掃描結(jié)果有明顯的影響，因此對(duì)工作環(huán)境的溫度有一定的要求。LIDE(LEDInDirectExposure)二極管直接曝光技術(shù)是佳能公司獨(dú)創(chuàng)的技術(shù)，是一種基于CIS技術(shù)的革新技術(shù)，它使用三色二極管作為光源。與使用冷陰極燈源的掃描儀相比，二極管具有體積小巧且持久長(zhǎng)效等特點(diǎn)，不過(guò)它所產(chǎn)生的光線比較弱，很難保證掃描影像所需的亮度。針對(duì)這一原因，LIDE技術(shù)對(duì)二極管裝置及引導(dǎo)光線的光導(dǎo)材料進(jìn)行了改造，使二極管光源可以產(chǎn)生均勻并且亮度足夠

12、的光線用于掃描。LIDE型掃描儀由3部分組成，即光導(dǎo)、柱狀透鏡和線性光學(xué)傳感器。光導(dǎo)的主要作用是增強(qiáng)紅、綠、蘭三個(gè)色彩通道的光照強(qiáng)度，柱狀透鏡則可以確保反射光更好地向傳感器聚焦(這是提高掃描精度的關(guān)鍵措施)，線性傳感器則最大程度地避免了邊緣變形問(wèn)題。由于省略了一系列反射鏡，LIDE型掃描儀就能避免因此帶來(lái)的各種像差和色差，可以較好地重現(xiàn)原稿的細(xì)節(jié)和色彩。LIDE通過(guò)接觸式圖像傳感器CIS從近距離接觸以1：1的比例對(duì)原稿進(jìn)行掃描，不需要復(fù)

13、雜的光學(xué)系統(tǒng)，這就使掃描儀的尺寸可以做的較小，同時(shí)也使掃描儀變得非常輕巧。此外，由于二極管光源及掃描頭移動(dòng)所需要的功耗極小，這類(lèi)產(chǎn)品能夠通過(guò)PC機(jī)的USB端口提供所需的電力。關(guān)于掃描儀的選擇在此我簡(jiǎn)單談幾句，供大家參考。從分辨率來(lái)說(shuō)，目前世界主要的掃描儀廠家已經(jīng)停產(chǎn)了300X600dpi的掃描儀，這一檔次產(chǎn)品馬上就要淘汰，不宜再選用。600X1200dpi已經(jīng)成為行業(yè)的新標(biāo)準(zhǔn)，而更高分辨率的產(chǎn)品受技術(shù)和生產(chǎn)成本的影響短期內(nèi)不可能大幅度降

14、價(jià)，而且就目前輸出設(shè)備的能力及今后一段時(shí)間的發(fā)展?jié)摿?lái)看，600X1200dpi的產(chǎn)品完全可以與其配合，滿足各種需求。在分辨率方面還有一個(gè)可能高達(dá)9600dpi的“最大插值分辨率“，這一指標(biāo)意義并不大。色彩位數(shù)作為衡量掃描儀色彩還原能力的主要指標(biāo)，經(jīng)歷了24bit到30bit再到36bit的過(guò)度，而30bit以上的色彩位數(shù)才能保證掃描儀實(shí)現(xiàn)色彩校正，準(zhǔn)確還原色彩，同時(shí)各主要掃描儀廠家也已經(jīng)停止了低于30bit色彩位數(shù)掃描儀的生產(chǎn)，因此，