不斷創(chuàng )新的掃描儀技術(shù)
2009-04-06 00:00 來(lái)源：中國印刷藍皮書(shū) 責編：陳良
【編者按：掃描儀作為圖像數字化的第一大輸入設備,其發(fā)展是很快的，新產(chǎn)品、新技術(shù)層出不窮�！�
【中華印刷包裝網(wǎng)】 掃描儀的光學(xué)分辨率，經(jīng)歷了200dpi、300dpi、600dpi……發(fā)展是相當快的，2000年以后，由于CCD技術(shù)的成熟和成本的下降，開(kāi)始出現了1200dpi光學(xué)分辨率的高性能、低價(jià)位的掃描儀，使得掃描儀市場(chǎng)從600dpi×1200dpi為主流的掃描儀迅速向達到1200dpi×2400dpi過(guò)渡。
2003年以后市場(chǎng)上出現了一大批光學(xué)分辨率達到1200dpi或2400dp的高性能的掃描儀，如愛(ài)普生的Perfection 2400 Photo、明基的BenQ 5450、方正的F5600等，使2400dpi光學(xué)分辨率、USB2.0接口、48-bit色彩深度成為了市場(chǎng)上掃描儀產(chǎn)品的標準配置。目前已經(jīng)發(fā)展到4800dpi的高分辨率掃描儀。掃描儀發(fā)展之快,是與掃描儀技術(shù)的不斷創(chuàng )新有很大關(guān)系的。主要表現在：
1.圖像傳感器應用中的技術(shù)創(chuàng )新
掃描儀分辨率的不斷提高，與掃描儀的核心部件——圖像傳感器有著(zhù)直接的關(guān)系，它用于掃描圖像的獲取、采集，其重要性不言而喻。為了提高掃描圖像的分辨率，很多廠(chǎng)商在對圖像感光器件的使用上推出了很多新技術(shù)，并在應用中不斷成熟�，F在生產(chǎn)的掃描儀雖然同為2400dpi或4800dpi，但不同廠(chǎng)商所采用的技術(shù)可能是不同的。主要有：
�。�1）Varos技術(shù)
Varos技術(shù)是佳能推出的新技術(shù)，其設計原理是在600dpi的基礎上研制的。通過(guò)這種技術(shù)，將普通的600dpi掃描儀轉換成l200dpi的高分辨掃描儀，最早是在佳能的FB l200S掃描儀上實(shí)現的。
由于掃描儀的光學(xué)分辨率與CCD的像素數量有關(guān)。普通的CCD掃描儀在掃描時(shí)，光線(xiàn)照射在被掃描物體的表面上后形成一條細長(cháng)的白色光帶，通過(guò)反射鏡組反射后，再經(jīng)過(guò)一個(gè)透射鏡將光線(xiàn)聚焦在CCD上，使CCD接收光學(xué)信號。為了提高光學(xué)分辨率，佳能公司的Varos技術(shù)是在CCD與透射鏡之間放置了一片平板玻璃，利用了光學(xué)折射的原理，使掃描儀的分辨率加倍。
Varos作為一種新技術(shù)是很有創(chuàng )意的，但在最近幾年，使用這種技術(shù)的掃描儀并不多。
�。�2）Hyper CCD技術(shù)
Hyper CCD技術(shù)是愛(ài)普生公司采用的新技術(shù)，并首先在Perfect 1200S掃描儀上實(shí)現。通過(guò)這種技術(shù)將普通的600dpi掃描儀轉換成l200dpi的高分辨掃描儀， 一般的彩色平臺式掃描儀所使用的CCD，是由RGB各色的線(xiàn)性傳感器3排并列而成。而Hyper CCD設計是采用6行結構的CCD。這種技術(shù)只需一次掃描，掃描速度和套準問(wèn)題都不受影響，在1200dpi的CCD價(jià)格比較高的情況下，采用這種技術(shù)是個(gè)比較好的方案。同樣可以使用1200dpi的CCD，生產(chǎn)2400dpi的掃描儀。
�。�3）線(xiàn)陣式CCD設計
在線(xiàn)陣CCD設計中，1200dpi的掃描儀采用傳統的線(xiàn)陣型CCD，即RGB三色各由1行構成。在這種設計中，掃描速度快，沒(méi)有色彩套準問(wèn)題，如Microtek的ScanMaker X12USL，采用的是10200像素的CCD，每個(gè)像素單元為4μm，掃描A4幅面<，光學(xué)分辨率為1200dpi．它與600dpi的彩色掃描儀所采用的CCD尺寸是相同的，因為600dpi的彩色掃描儀所采用的CCD為5100像素，像素尺寸一般為8μm，由于前者的像素尺寸減半，因此像素數增加一倍，是真正的意義上的1200dpi掃描儀。2003年5月北大方正推出的方正7200就是采用了單CCD模組、具備1200dpi的光學(xué)掃描分辨率的掃描儀。
�。�4）雙CCD技術(shù)
雙CCD技術(shù)是惠普公司最早推出的新技術(shù)，是在2001年推出的ScanJet 7400C掃描儀上實(shí)現的�；萜战鼛啄晁瞥龅漠a(chǎn)品，如2003年底推出的HP Scanjet 4070，就是采用雙CCD掃描技術(shù)，光學(xué)分辨率達到2400dpi。
這種技術(shù)只需一次掃描，掃描速度和套準問(wèn)題都不受影響，在1200dpi的CCD價(jià)格比較高的情況下，采用這種技術(shù)是個(gè)比較好的方案。
�。�5）LIDE技術(shù)
LIDE技術(shù)是佳能公司的新創(chuàng )技術(shù)，LIDE（LED Indirect Exposure）是二極管間接曝光技術(shù)的縮寫(xiě)。它是采用一組高亮度的三色發(fā)光二極管與接觸式圖像傳感器（CIS—Contact Image Sersor）相結合的技術(shù)。該技術(shù)的最大的特色是使用了一根單獨的光導（Light Guide），以便省略傳統掃描儀所需要的一系列反射鏡，同時(shí)在LIDE掃描儀中還使用了直徑小于1毫米的柱狀透鏡。大量的柱狀透鏡沿掃描線(xiàn)排成一列，使得每次都能還原出不失真的圖像，最終的信號接收是由新開(kāi)發(fā)的線(xiàn)性圖像傳感器來(lái)實(shí)現的。
在2003年的家用掃描儀市場(chǎng)中，佳能的LIDE系列掃描儀特別引人矚目，最近幾年佳能的掃描儀基本上采用了LIDE技術(shù)，如CanoScan LIDE 60、CanoScan LIDE 35、CanoScan LIDE 30等。
2.直接光路圖像技術(shù)
直接光路圖像技術(shù)（E.D.I.T.——Emulsion Direct Imaging Technology）是Microtek公司的專(zhuān)利技術(shù)，最早是在Microtek Scanmaker 5掃描儀上實(shí)現的，后陸續推出了ArtixScan系列掃描儀，即采用雙光源、雙平臺的專(zhuān)利技術(shù)�，F在印前領(lǐng)域應用較多的Microtek ArtixScan 1010Plus、2020掃描儀均采用這種技術(shù)。主要表現為：
�。�1） 雙光源系統
它的光路系統設計獨特，反射光源采用兩個(gè)冷陰極燈管，透射光源采用一個(gè)冷陰極燈管。通過(guò)4個(gè)固定反射鏡、一個(gè)旋轉反射鏡和一個(gè)透射鏡將反射光路與透射光路有機地結合起來(lái)。
�。�2）雙平臺技術(shù)
雙平臺指的是兩個(gè)單獨的掃描平臺——反射稿放在掃描儀的玻璃板上；透射稿放在玻璃板下方像抽屜式的可移動(dòng)托盤(pán)上。每個(gè)平臺具有不同光源和光學(xué)系統，使得兩種類(lèi)型原稿的掃描光路均得到優(yōu)化。由于光路的巧妙設計，機械結構緊湊，外觀(guān)與傳統的掃描儀沒(méi)有區別。
雙平臺系統反射稿時(shí)，可將透射稿用的平臺抽出，隨時(shí)裝入膠片，減少了等待時(shí)間，使批處理掃描更簡(jiǎn)單，提高了生產(chǎn)效率。
3.雙鏡頭技術(shù)
為了滿(mǎn)足不同尺寸的原稿高精度掃描的需要，采用雙鏡頭組設計，如Microtek的ArtixScan 2020掃描儀采用雙鏡頭掃描模組設計和旋轉鏡頭組專(zhuān)利技術(shù)，使透射光路與反射光路有機結合。當掃描A3幅面時(shí)，光學(xué)分辨率為666dpi時(shí)，光閥將2000dpi透射鏡的鏡頭擋住，選擇666dpi透射鏡的鏡頭工作。當掃描光學(xué)分辨率為2000dpi時(shí)，光閥將666dpi透射鏡的鏡頭擋住，選擇2000dpi透射鏡的鏡頭工作。這樣鏡頭就可自始至終處于固定的理想狀態(tài)，消除了由于移動(dòng)而產(chǎn)生的鏡頭磨損，從而使系統達到最佳執行效率與精度，使掃描圖像質(zhì)量更好。因此雙鏡頭技術(shù)解決了傳統變焦鏡頭掃描時(shí)產(chǎn)生的邊緣變形問(wèn)題。
4.雙掃描頭技術(shù)
2003年底惠普公司推出的HP Scanjet 4070掃描儀，在采用雙CCD技術(shù)的同時(shí)，也采用雙掃描頭技術(shù)。它將兩個(gè)掃描頭交錯排列，分別對不同分辨率的圖像進(jìn)行掃描。在掃描過(guò)程中，低分辨率的部分會(huì )由一個(gè)快速、低噪聲、感應精度低的掃描頭處理，速度相當快。在高分辨率的部分則由另一個(gè)高精度的掃描頭擔任，綜合利用兩個(gè)掃描頭的優(yōu)勢<，達到了精度和速度的完美統一。由于采用這種新技術(shù)，惠普掃描儀4秒鐘就完成一幅A4圖片的掃描。
5.XY掃描技術(shù)
在目前廣泛使用的高檔專(zhuān)業(yè)級平臺式掃描儀，如柯達（原克里奧）的EverSmart Supreme，網(wǎng)屏公司的彩仙（Cezanne），海德堡公司新霸系列掃描儀，寶祿德福公司的多款報版掃描儀，富士公司的C-550掃描儀等原都是采用了XY掃描技術(shù)。
2003年3月，原克里奧在拉斯維加斯PMA 2003展會(huì )上展出了iQsmart智佳2型掃描儀、智佳3掃描儀、EverSmart Supreme永佳極彩掃描儀，并于2004年在我國印刷領(lǐng)域中應用。XY Stitch無(wú)縫掃描技術(shù)可將整個(gè)A3幅面分為4個(gè)掃描區，若每個(gè)掃描區以8000像素的CCD進(jìn)行掃描，可得到整個(gè)A3幅面是以32000像素CCD的掃描結果，使任何尺寸的原稿都可以在整個(gè)掃描范圍內提供高分辨率和高清晰度。
6.掃描速度不斷提高
為了提高掃描速度，掃描儀的接口方式有了很大變化，2003年以后，新推出的掃描儀都采用了USB 2.0和/或IEEE 1394接口。USB 2.0接口的傳輸速率已經(jīng)高達480Mbps，比USB 1.1的12Mbps快40倍。目前多采用的IEEE 1394a，其傳輸速率為400Mbps，如果使用IEEE 1394b,數據傳輸速度提高到800Mbps,這些都為掃描速度的提升提供了保證。
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2003年以后市場(chǎng)上出現了一大批光學(xué)分辨率達到1200dpi或2400dp的高性能的掃描儀，如愛(ài)普生的Perfection 2400 Photo、明基的BenQ 5450、方正的F5600等，使2400dpi光學(xué)分辨率、USB2.0接口、48-bit色彩深度成為了市場(chǎng)上掃描儀產(chǎn)品的標準配置。目前已經(jīng)發(fā)展到4800dpi的高分辨率掃描儀。掃描儀發(fā)展之快,是與掃描儀技術(shù)的不斷創(chuàng )新有很大關(guān)系的。主要表現在：
1.圖像傳感器應用中的技術(shù)創(chuàng )新
掃描儀分辨率的不斷提高，與掃描儀的核心部件——圖像傳感器有著(zhù)直接的關(guān)系，它用于掃描圖像的獲取、采集，其重要性不言而喻。為了提高掃描圖像的分辨率，很多廠(chǎng)商在對圖像感光器件的使用上推出了很多新技術(shù)，并在應用中不斷成熟�，F在生產(chǎn)的掃描儀雖然同為2400dpi或4800dpi，但不同廠(chǎng)商所采用的技術(shù)可能是不同的。主要有：
�。�1）Varos技術(shù)
Varos技術(shù)是佳能推出的新技術(shù)，其設計原理是在600dpi的基礎上研制的。通過(guò)這種技術(shù)，將普通的600dpi掃描儀轉換成l200dpi的高分辨掃描儀，最早是在佳能的FB l200S掃描儀上實(shí)現的。
由于掃描儀的光學(xué)分辨率與CCD的像素數量有關(guān)。普通的CCD掃描儀在掃描時(shí)，光線(xiàn)照射在被掃描物體的表面上后形成一條細長(cháng)的白色光帶，通過(guò)反射鏡組反射后，再經(jīng)過(guò)一個(gè)透射鏡將光線(xiàn)聚焦在CCD上，使CCD接收光學(xué)信號。為了提高光學(xué)分辨率，佳能公司的Varos技術(shù)是在CCD與透射鏡之間放置了一片平板玻璃，利用了光學(xué)折射的原理，使掃描儀的分辨率加倍。
Varos作為一種新技術(shù)是很有創(chuàng )意的，但在最近幾年，使用這種技術(shù)的掃描儀并不多。
�。�2）Hyper CCD技術(shù)
Hyper CCD技術(shù)是愛(ài)普生公司采用的新技術(shù)，并首先在Perfect 1200S掃描儀上實(shí)現。通過(guò)這種技術(shù)將普通的600dpi掃描儀轉換成l200dpi的高分辨掃描儀， 一般的彩色平臺式掃描儀所使用的CCD，是由RGB各色的線(xiàn)性傳感器3排并列而成。而Hyper CCD設計是采用6行結構的CCD。這種技術(shù)只需一次掃描，掃描速度和套準問(wèn)題都不受影響，在1200dpi的CCD價(jià)格比較高的情況下，采用這種技術(shù)是個(gè)比較好的方案。同樣可以使用1200dpi的CCD，生產(chǎn)2400dpi的掃描儀。
�。�3）線(xiàn)陣式CCD設計
在線(xiàn)陣CCD設計中，1200dpi的掃描儀采用傳統的線(xiàn)陣型CCD，即RGB三色各由1行構成。在這種設計中，掃描速度快，沒(méi)有色彩套準問(wèn)題，如Microtek的ScanMaker X12USL，采用的是10200像素的CCD，每個(gè)像素單元為4μm，掃描A4幅面<，光學(xué)分辨率為1200dpi．它與600dpi的彩色掃描儀所采用的CCD尺寸是相同的，因為600dpi的彩色掃描儀所采用的CCD為5100像素，像素尺寸一般為8μm，由于前者的像素尺寸減半，因此像素數增加一倍，是真正的意義上的1200dpi掃描儀。2003年5月北大方正推出的方正7200就是采用了單CCD模組、具備1200dpi的光學(xué)掃描分辨率的掃描儀。
�。�4）雙CCD技術(shù)
雙CCD技術(shù)是惠普公司最早推出的新技術(shù)，是在2001年推出的ScanJet 7400C掃描儀上實(shí)現的�；萜战鼛啄晁瞥龅漠a(chǎn)品，如2003年底推出的HP Scanjet 4070，就是采用雙CCD掃描技術(shù)，光學(xué)分辨率達到2400dpi。
這種技術(shù)只需一次掃描，掃描速度和套準問(wèn)題都不受影響，在1200dpi的CCD價(jià)格比較高的情況下，采用這種技術(shù)是個(gè)比較好的方案。
�。�5）LIDE技術(shù)
LIDE技術(shù)是佳能公司的新創(chuàng )技術(shù)，LIDE（LED Indirect Exposure）是二極管間接曝光技術(shù)的縮寫(xiě)。它是采用一組高亮度的三色發(fā)光二極管與接觸式圖像傳感器（CIS—Contact Image Sersor）相結合的技術(shù)。該技術(shù)的最大的特色是使用了一根單獨的光導（Light Guide），以便省略傳統掃描儀所需要的一系列反射鏡，同時(shí)在LIDE掃描儀中還使用了直徑小于1毫米的柱狀透鏡。大量的柱狀透鏡沿掃描線(xiàn)排成一列，使得每次都能還原出不失真的圖像，最終的信號接收是由新開(kāi)發(fā)的線(xiàn)性圖像傳感器來(lái)實(shí)現的。
在2003年的家用掃描儀市場(chǎng)中，佳能的LIDE系列掃描儀特別引人矚目，最近幾年佳能的掃描儀基本上采用了LIDE技術(shù)，如CanoScan LIDE 60、CanoScan LIDE 35、CanoScan LIDE 30等。
2.直接光路圖像技術(shù)
直接光路圖像技術(shù)（E.D.I.T.——Emulsion Direct Imaging Technology）是Microtek公司的專(zhuān)利技術(shù)，最早是在Microtek Scanmaker 5掃描儀上實(shí)現的，后陸續推出了ArtixScan系列掃描儀，即采用雙光源、雙平臺的專(zhuān)利技術(shù)�，F在印前領(lǐng)域應用較多的Microtek ArtixScan 1010Plus、2020掃描儀均采用這種技術(shù)。主要表現為：
�。�1） 雙光源系統
它的光路系統設計獨特，反射光源采用兩個(gè)冷陰極燈管，透射光源采用一個(gè)冷陰極燈管。通過(guò)4個(gè)固定反射鏡、一個(gè)旋轉反射鏡和一個(gè)透射鏡將反射光路與透射光路有機地結合起來(lái)。
�。�2）雙平臺技術(shù)
雙平臺指的是兩個(gè)單獨的掃描平臺——反射稿放在掃描儀的玻璃板上；透射稿放在玻璃板下方像抽屜式的可移動(dòng)托盤(pán)上。每個(gè)平臺具有不同光源和光學(xué)系統，使得兩種類(lèi)型原稿的掃描光路均得到優(yōu)化。由于光路的巧妙設計，機械結構緊湊，外觀(guān)與傳統的掃描儀沒(méi)有區別。
雙平臺系統反射稿時(shí)，可將透射稿用的平臺抽出，隨時(shí)裝入膠片，減少了等待時(shí)間，使批處理掃描更簡(jiǎn)單，提高了生產(chǎn)效率。
3.雙鏡頭技術(shù)
為了滿(mǎn)足不同尺寸的原稿高精度掃描的需要，采用雙鏡頭組設計，如Microtek的ArtixScan 2020掃描儀采用雙鏡頭掃描模組設計和旋轉鏡頭組專(zhuān)利技術(shù)，使透射光路與反射光路有機結合。當掃描A3幅面時(shí)，光學(xué)分辨率為666dpi時(shí)，光閥將2000dpi透射鏡的鏡頭擋住，選擇666dpi透射鏡的鏡頭工作。當掃描光學(xué)分辨率為2000dpi時(shí)，光閥將666dpi透射鏡的鏡頭擋住，選擇2000dpi透射鏡的鏡頭工作。這樣鏡頭就可自始至終處于固定的理想狀態(tài)，消除了由于移動(dòng)而產(chǎn)生的鏡頭磨損，從而使系統達到最佳執行效率與精度，使掃描圖像質(zhì)量更好。因此雙鏡頭技術(shù)解決了傳統變焦鏡頭掃描時(shí)產(chǎn)生的邊緣變形問(wèn)題。
4.雙掃描頭技術(shù)
2003年底惠普公司推出的HP Scanjet 4070掃描儀，在采用雙CCD技術(shù)的同時(shí)，也采用雙掃描頭技術(shù)。它將兩個(gè)掃描頭交錯排列，分別對不同分辨率的圖像進(jìn)行掃描。在掃描過(guò)程中，低分辨率的部分會(huì )由一個(gè)快速、低噪聲、感應精度低的掃描頭處理，速度相當快。在高分辨率的部分則由另一個(gè)高精度的掃描頭擔任，綜合利用兩個(gè)掃描頭的優(yōu)勢<，達到了精度和速度的完美統一。由于采用這種新技術(shù)，惠普掃描儀4秒鐘就完成一幅A4圖片的掃描。
5.XY掃描技術(shù)
在目前廣泛使用的高檔專(zhuān)業(yè)級平臺式掃描儀，如柯達（原克里奧）的EverSmart Supreme，網(wǎng)屏公司的彩仙（Cezanne），海德堡公司新霸系列掃描儀，寶祿德福公司的多款報版掃描儀，富士公司的C-550掃描儀等原都是采用了XY掃描技術(shù)。
2003年3月，原克里奧在拉斯維加斯PMA 2003展會(huì )上展出了iQsmart智佳2型掃描儀、智佳3掃描儀、EverSmart Supreme永佳極彩掃描儀，并于2004年在我國印刷領(lǐng)域中應用。XY Stitch無(wú)縫掃描技術(shù)可將整個(gè)A3幅面分為4個(gè)掃描區，若每個(gè)掃描區以8000像素的CCD進(jìn)行掃描，可得到整個(gè)A3幅面是以32000像素CCD的掃描結果，使任何尺寸的原稿都可以在整個(gè)掃描范圍內提供高分辨率和高清晰度。
6.掃描速度不斷提高
為了提高掃描速度，掃描儀的接口方式有了很大變化，2003年以后，新推出的掃描儀都采用了USB 2.0和/或IEEE 1394接口。USB 2.0接口的傳輸速率已經(jīng)高達480Mbps，比USB 1.1的12Mbps快40倍。目前多采用的IEEE 1394a，其傳輸速率為400Mbps，如果使用IEEE 1394b,數據傳輸速度提高到800Mbps,這些都為掃描速度的提升提供了保證。
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