扫描仪组成结构是什么 扫描仪组成结构介绍【图文】

扫描仪组成结构是什么扫描仪组成结构介绍【图文】

扫描仪的组成结构

虽然扫描仪整体给人的感觉是外观非常简洁紧凑，但其内部结构却相当复杂:不仅有复杂的电子电路控制，还包含精密的光学成像装置和精巧的机械传动装置。它们的巧妙组合构成了扫描仪独特的工作模式。图1和图2示出了典型平板扫描仪的内部和外部结构。

从图中可以看出，扫描仪主要由上盖、原稿台、光学成像部分、光电转换部分和机械传动部分组成。

1.上盖

上盖主要用于压住待扫描的原稿，防止扫描光泄漏。目前，随着3D物体扫描功能的逐渐普及，为了更方便、更高质量地扫描3D物体，很多扫描仪都设计在顶盖上绞尽脑汁，比如佳能的Z盖板的设计很独特。

2.原始表

稿件台主要用于放置扫描稿件，周围有刻度线，方便稿件放置，及时确定稿件的扫描尺寸。中间是透明玻璃，称为文件玻璃。扫描时应注意确保稿台玻璃是干净的，否则会直接影响扫描图像的质量。此外，放置扫描原稿时，应特别小心不要损坏稿台玻璃，并且小心处理。稿台玻璃的损坏会影响扫描仪中的其他设备(如成像元件)，尤其是稿台玻璃的损坏会使灰尘和杂质直接侵入扫描仪，降低扫描质量，严重时甚至会导致扫描仪损坏。所以如果出现这种情况，要及时联系维修服务中心，切不可自行处理。

3.光学成像部分

成像部分俗称扫描头(如图3)，即图像信息读取部分，是扫描仪的核心部分，其精度直接影响扫描图像的保真度。它包括以下主要部件:灯管、反射镜、透镜和CCD。

扫描头的光源一般采用冷阴极辉光放电管，只有一个电极，两端没有灯丝。它具有发光均匀稳定、结构强度高、寿命长、功耗低、体积小的优点。

扫描头还包括几个反射镜，其作用是将原始文件的信息反射到透镜上，透镜将扫描信息传输到CCD光敏器件，最后被照射的光信号被CCD转换成电信号。

镜头是将扫描信息传输到CCD进行处理的最后一步，其质量决定了扫描仪的精度。扫描精度是指扫描仪的光学分辨率，主要由镜头质量和CCD数量决定。由于制造工艺的限制，目前普通扫描头的最高分辨率为20000像素，应用于A4扫描仪可以达到2400dpi的扫描精度，可以满足大部分领域的需求。

光学部分是扫描仪的眼睛，用于获取原稿反射的光线信息。为了保证图像反射的光足够强，冷阴极管提供了所需的光源。扫描仪对灯也有严格的要求。第一，色纯度好。如果色纯度不够，不是完全白，色彩调节系统达不到预期效果，那么扫描的原稿就可能偏向某一种颜色。另一方面，扫描仪的所有扫描结果都具有一致的色偏，这可能与灯的色纯度有关。当然，造成偏色的因素很多，硬件方面只是原因之一。除了色纯度好，还需要强度均匀。如果强度不均匀，扫描精度会受到很大影响。第三个问题是能耗和色温。不管用什么原理，灯管绝对是扫描仪中的主要能耗之一。要在节能上下功夫，就要涉及到灯具的节能。当然，最有效的节能方法之一是在扫描仪不使用时禁用灯。

刚开始灯的温度比较低，运行一段时间后温度会开始上升，所以这前后扫描效果有差距。扫描仪的很多说明书都说扫描仪工作10~30分钟才能达到理想的效果，这主要是指CCD的效果，当然灯管也会有一些影响。那么矛盾就产生在这里了。为了节约能源，在暂时不使用扫描仪时，有必要关闭灯。但是，当扫描仪重新启用时，灯不能立即进入最佳状态。要让灯一直处于良好状态，就需要它持续工作，但这对节能和灯的寿命都不好。因此，从实用的角度来看，灯具的寿命和能耗一直是用户关心的问题。运行前需要预热扫描仪是处理此问题的一种方法。

4.光电转换部分

光电转换部分是指扫描仪内部的主板，如图4所示。扫描仪的光电转换部分虽然有这么小的主板，但却是扫描仪的心脏。它是一个带有各种电子元件的印刷电路板。它是扫描仪的控制系统。在扫描仪的扫描过程中，主要完成CCD信号的输入处理和步进电机的控制，对读取的图像进行任意分辨率的处理或变换成所需的分辨率。

光电转换部分的主板主要是一个集成芯片，它的作用是控制各个部件的协调动作，比如步进电机的运动。有A/D转换器、BIOS芯片、I/O控制芯片和缓存。BIOS的主要功能是在扫描仪启动时执行自检。I/O控制芯片提供连接接口和连接通道，而缓存用于临时存储图像数据。如果将图像数据直接传输到计算机中，会出现数据丢失和图像失真的情况。如果将图像数据暂时存储在缓存中，然后传输到电脑中，会降低出现上述情况的可能性。目前普通扫描仪的缓存是512KB，高端扫描仪的缓存可以达到2MB。

5.机械传动装置

机械传动部分主要包括步进电机、传动带、滑动导轨和齿轮组，如图所示。

(1)步进电机:它是机械传动部分的核心，是驱动扫描装置的动力源。步进电机实际上是一种利用脉冲信号精确控制运动的电机。扫描仪的噪音和速度在一定程度上由它决定。在这里，速度和精度与前面提到的节能和色温问题是矛盾的。速度越快，移动单位距离所需的时间越短，精度越低。如果精度提高了，结果时间消耗会增加，速度会变慢。

在扫描图像的过程中，扫描头由步进电机拖动。传统的步进电机依靠齿轮传动来实现运动。齿轮传动时，即使是两个紧密啮合的齿轮也会在齿间留下一些空的间隙，这是不可避免的。当它们来回移动时，会影响精度。轻者扫描精度会下降，重者图像会出现一些条纹。因此，微型步进电机技术在这种形势下应运而生。通过减少电机的移动步距，可以达到传统步进电机的三分之一或四分之一甚至更低。能够精确控制扫描头的稳定运动，避免往复运动中齿轮间空间隙带来的缺陷，减少运动不稳定带来的锯齿波纹和色彩失真，加快扫描速度，降低噪音，明显提高图像质量。

(2)驱动皮带:在扫描过程中，步进电机通过直接驱动皮带来驱动扫描头扫描图像。

(3)滑动导轨:扫描装置由传动带驱动，在滑动导轨上滑动，实现直线扫描。

(4)齿轮组:是保证机械设备正常运转的中间连接装置。