ccd技術與cis

1、CCD技術與CIS雙CCD技術技術在掃描儀的傳統(tǒng)CCD上，規(guī)則地排列著3條感光元件陣列，分別獲取紅、綠、藍三色光學信息。每條感光元件陣列上光電耦合元件的數(shù)目，也就是這個CCD能夠獲取的像素數(shù)，同時也決定了這臺掃描儀的最大光學分辨率。例如，對于A4幅面(8英寸10英寸)的掃描儀，如果CCD像素數(shù)為5000，那么它的最高光學分辨率就是600dpi。同樣，如果CCD像素數(shù)為10000那么它的最高光學分辨率就是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的長度和單個像素面積。制造長度更長的CCD，意味著非常昂貴的價格、很低的成品率；而保持當前CCD長度不變的情況下，提高像素數(shù)就會相應減小單個感光單元的面積。感光單元面積縮小，會帶來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間。對于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長度而增加像素至20000點

3、，像素面積會縮小到2微米以下。除了信噪比的影響外，這也是當前微電子工藝很難達到的，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)品的成本又不會增加太多，惠普推出了一種雙CCD技術圖(^29050201c^)3，為高分辨率掃描輸入帶來了新的途徑。這種雙CCD掃描儀采用了交錯像素設計來實現(xiàn)2400dpi的高光學分辨率。CCD傳感器中，包含兩組像素單元：低分辨率部分(5000像素點)的傳感器單元具有較大的信號感受面積

4、，可以提供高速、高質(zhì)的掃描，光學分辨率為600dpi；而高分辨率部分采用了6條感光元件紅、紅、綠、綠、藍、藍，每兩條同色感光元件錯開半個像素的位置。因為每條傳感器都具有10000像素點。每次掃描過程中，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，就可以實現(xiàn)2400dpi的有效光學分辨率，足以適應35毫米幻燈片或負片放大的需求。CCD技術：保證影像杰出技術：保證影像杰出CCD（geCoupledDevice）電荷耦合器件，是由美國貝爾實

5、驗室于1969年發(fā)明的。和PMT（PhotoMultiplierTube）光學倍增管一樣它們都是很成功的電子影像感應器，又稱為光學感應器。CCD與PMT現(xiàn)已廣泛應用在諸多科學產(chǎn)品上，如傳真機、掃描儀、天文望遠鏡等。而CCD則更多地應用于數(shù)碼相機、攝像機等一些小型化的產(chǎn)品上。傳統(tǒng)CCD的工作原理就像一臺復印機，利用高亮度的光源，將稿件依次經(jīng)過反射鏡、投射鏡和分光鏡，反射在CCD元件上。CCD的結(jié)構可以形象比喻為一個正在旋轉(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，測量某一時間段內(nèi)從每個窗口進入的光。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)：是一種半導體芯片。使用CCD作為感光元件的掃描儀，需要通過由一系列透鏡、反射鏡等組成的光學系統(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技術的掃描儀沒有附加的光學部件，移動部分又輕又小，整個掃描儀可以做得非常輕薄。從掃描品質(zhì)來看，CCD發(fā)展時間較長，技術已十分成熟，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，還可以掃描立體實物。普通的CCD掃描儀在掃描時，須在被掃描物體表面形成一條細長的白色光帶，光線通過一系列鏡面和一組透鏡，最后由CCD元件接收光學信號。但是，在這種條件下，光學分辨率被CCD像素數(shù)量所限制。在VAROS技術中，CCD元件與透鏡之間放置一片平板玻璃，首先，掃描儀進行正常的掃描工作。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12個像素，掃描過程重復一次。這樣可以使掃描儀讀取

9、被移動后的像素的數(shù)據(jù)。最后，運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，運用VAROS技術，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，其實這種技術與CCD技術幾乎是同時誕生的。絕大多數(shù)手持式掃描儀采用CIS技術。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，嚴重影響清晰度，這是該類產(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，這種光源無論在光色還是在光線的均勻度上都比較差，導致掃描儀的色彩還原能力較低。LED陣列由數(shù)百個發(fā)光二極管組成，一旦有一個損壞就意味著整個陣列報廢，因此這種類型產(chǎn)品的壽命比較短。無法使用鏡頭成像，只能依靠貼近目標來識別，沒有景深，不能掃描實物，只適用于掃描文稿。CIS對周圍環(huán)境溫度的變化比較敏感，環(huán)境溫

11、度的變化對掃描結(jié)果有明顯的影響，因此對工作環(huán)境的溫度有一定的要求。LIDE(LEDInDirectExposure)二極管直接曝光技術是佳能公司獨創(chuàng)的技術，是一種基于CIS技術的革新技術，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效等特點，不過它所產(chǎn)生的光線比較弱，很難保證掃描影像所需的亮度。針對這一原因，LIDE技術對二極管裝置及引導光線的光導材料進行了改造，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、柱狀透鏡和線性光學傳感器。光導的主要作用是增強紅、綠、蘭三個色彩通道的光照強度，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鍵措施)，線性傳感器則最大程度地避免了邊緣變形問題。由于省略了一系列反射鏡，LIDE型掃描儀就能避免因此帶來的各種像差和色差，可以較好地重現(xiàn)原稿的細節(jié)和色彩。LIDE通過接觸式圖像傳感器CIS從近距離接觸以1：1的比例對原稿進行掃描，不需要復

13、雜的光學系統(tǒng)，這就使掃描儀的尺寸可以做的較小，同時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所需要的功耗極小，這類產(chǎn)品能夠通過PC機的USB端口提供所需的電力。關于掃描儀的選擇在此我簡單談幾句，供大家參考。從分辨率來說，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)的新標準，而更高分辨率的產(chǎn)品受技術和生產(chǎn)成本的影響短期內(nèi)不可能大幅度降

14、價，而且就目前輸出設備的能力及今后一段時間的發(fā)展?jié)摿砜矗?00X1200dpi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可能高達9600dpi的“最大插值分辨率“，這一指標意義并不大。色彩位數(shù)作為衡量掃描儀色彩還原能力的主要指標，經(jīng)歷了24bit到30bit再到36bit的過度，而30bit以上的色彩位數(shù)才能保證掃描儀實現(xiàn)色彩校正，準確還原色彩，同時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，