Новейшие технологии сканирования

1. Новейшие технологии сканирования

1.1 E.D.I.T. - новая технология сканирования пленок

Аббревиатура E.D.I.T. означает Emulsion Direct Imaging Technology. Технология E.D.I.T. запатентована в США (U.S. patent no. 5,574,274). Это буквально означает сканирование со слоя эмульсии. Все знают, что прозрачный оригинал - это полимерная пленка с нанесенными на ней светочувствительными слоями - эмульсией. Применение E.D.I.T. позволяет приблизить работу устройства к возможностям сканирования на барабанном сканере. Теперь между слоем эмульсии и CCD-матрицей сканера отсутствуют стекла, что позволяет избежать паразитных отражений на границах стекло-воздух и воздух-стекло. При сканировании на привычном планшетном сканере со слайд-модулем приходилось мириться с четырьмя такими пограничными отражениями.

Рассмотрим схему сканирования с использованием обычного сканера, приведенную на рис.1.

Рис.1. Схема сканирования с использованием обычного сканера

В этой схеме задействовано три воздушных среды и два стекла. Первое пограничное отражение происходит на границе В3-С1, второе на границе С1-В2, третье В2-С2, и, наконец, четвертое С2-В3. Если вникнуть в эту проблему основательно, то выяснится, что различны характеристики не только стекол,

но и воздушных сред. Дело в том, что воздушные среды В1 и В3 находятся внутри корпусов сканера и слайд-модуля и, соотвественно, отличаются по температуре, влажности и даже химическому составу не только от воздуха в помещении В2, но даже между собой. Если углубляться в проблему дальше, то температурные и физико-химические характеристики различны и у стекол C1 и С2. Все это приводит к невозможности прогнозирования характеристик сред, задействованных в оптической системе и, соотвественно, невозможности не только нейтрализации, но даже учета их в проработке оптической системы.

Для сравнения рассмотрим схему сканирования пленок с использованием технологии E.D.I.T., приведенную на рис. 2.

Рис.2.Схема сканирования пленок с использованием технологии E.D.I.T.

В этом случае не используется стекло и, соответственно, нет отражений на границах воздух-стекло-воздух. Кроме того, воздушная среда, задействованная в оптической системе, всего одна - В1, поскольку весь процесс происходит внутри корпуса сканера. Теоретически, характеристики этой среды можно даже учесть в проработке оптической системы. Не исключено, что появятся профессиональные драйверы с индексом environmental, где будут учитываться температурные и влажностные характеристики воздушной среды, снимаемые с датчиков, установленных внутри корпуса сканера. По-моему, неплохая идея для производителей сканеров. Надеюсь, что компания, которая зарегистрирует это изобретение, пришлет мне приветственную открытку и копию патента на память.

Помимо паразитных отражений, стеклянные поверхности, применяемые в обычных планшетных сканерах, действительно могут вносить искажения в поступающую на CCD информацию. Во-первых, как ни старайся, добиться идеальной равномерности оптических свойств стекла довольно трудно. Во-вторых, в процессе сборки и эксплуатации сканера не исключено оседание пыли на внутренней поверхности стекла. Даже если вы сто раз протрете внешнюю поверхность стекла спиртом, качество изображения от этого не улучшится. В-третьих, оптические свойства стекла напрямую зависят от его толщины. При этом явления рефракции и интерференции, подробно описанные в школьных учебниках физики, в состоянии внести значительные искажения в сканируемый оригинал. Сделать стекло планшетного сканера совсем тонким невозможно, поскольку оно входит в конструкцию корпуса и должно выдерживать хотя бы минимальные нагрузки. Ну и, наконец, паразитный эффект, носящий имя известного физика, - пресловутые Ньютоновы кольца. Не стоит думать, что это совсем уж распространенный дефект. Сканируя слайд на офисном планшетнике получить подобный дефект сложно - оптика сканера просто его "не видит". Эта неприятность будет заметна тем чаще, чем выше качество сканера, который вы используете. И чем сложнее оптическая система сканера, тем заметнее эти Ньютоновы радужные разводы. Кольца Ньютона могут появляться при сканировании прозрачных оригиналов, когда между пленкой и поверхностью стекла образуется тончайший неравномерный воздушный зазор, отмеченный на рис. 1.

В принципе, для преодоления этой проблемы существует по крайней мере три относительно надежных способа. Первый, самый простой, - не сканировать пленки на планшетном сканере вообще, второй - воспользоваться барабанным сканером. Третий, на тот случай, если не годятся первые два - положить пленочный оригинал не на стекло, а на картонку толщиной 1-1,5 мм. с прорезанным окошком. Обеспечив более или менее равномерный воздушный зазор между пленкой и стеклом, вы избегаете появления пресловутых колец и почти ничего не теряете в резкости. Сканер, работающий по технологии E.D.I.T., избавляет вас от необходимости подобных ухищрений. Вы укрепляете слайд в окошке выдвигающегося из корпуса сканера картриджа, все остальное происходит внутри без паразитной рефракции, дифракции и интерференции. При сканировании непрозрачного оригинала на сканере, работающем по технологии E.D.I.T., возникают посторонние отражения на границах воздух-стекло (отражения В1-С1 и С1-В2 на рис.2). Однако при работе в отраженном свете на высококачественном сканере они не способны внести значительных искажений

Помимо E.D.I.T. сканеры нового поколения используют еще одну технологию - Flip Mirror - вращающееся зеркало. Оно (зеркало 5 на рис. 2) используется для перенаправления светового потока в зависимости от типа используемого оригинала. Рассмотрим схему работы сканера с технологией Flip Mirror. В зависимости от типа оригинала вращающееся зеркало 5 занимает положение "а" или "б" и световой поток изменяет свое направление. При работе с пленкой вращающееся зеркало 5 находится в положении "а", при работе в отраженном свете - в положении "б". Использование механической системы перенаправления светового потока позволяет добиться оптимальных характеристик при работе с оригиналами любых типов.

В настоящее время не менее четырех моделей сканеров различных производителей используют запатентованную технологию E.D.I.T. - Agfa DuoScan, Microtek ScanMaker 4 / 5 / 2000. Не исключено, что в самое ближайшее время эта технология получит дальнейшее развитие в профессиональных устройствах для оцифровки графики.

Непрямое светодиодное экспонирование – LED InDirect Exposure LIDE – система, сочетающая в себе все преимущества технологии контактного датчика изображения (CIS – Contact Image Sensor). Сканеры, созданные на основе LIDE, очень компактны. К тому же они допускают вертикальную становку при помощи специальной подставки.

LIDE-сканеры отличают меньшие размеры и масса, более низкий уровень шума и малое энергопотребление (2,5 Вт). Многие модели оснащены интерфейсом USB, обеспечивающим совместимость как с Windows 98 / 2000, так и с Mac OS версии 8.5 и выше, и позволяющим обойтись всего одним шнуром для соединения с компьютером и для подачи питания.

Если сравнить традиционную конструкцию сканеров с Canon LIDE, то становятся очевидными преимущества последней: меньшее количество оптических элементов, неизбежно влияющих на качество изображения, упрощенная механика привода сканирующего узла и его компактность в целом. Кроме того, в традиционной системе с ПЗС (CCD, Charge-Couple Device – прибор с зарядовой связью) существует ряд проблем, связанных с искажениями изображения по краям.

Значительное количество оптических элементов на пути света в ПЗС-сканере отрицательно влияет на результат сканирования.

В технологии LIDE в качестве источника света используются мощные трехцветные (RGB, Red, Green, Blue – красный, зеленый, синий) светодиоды, обеспечивающие улучшенную цветопередачу и малое энергопотребление по сравнению с ксеноновыми или флуоресцентными лампами. В дополнение к этому разработанный Canon специальный световод собирает лучи в однородный пучок, равномерно экспонирующий сканируемый оригинал по всей ширине.

LIDE позволяет обойтись без системы зеркал и упростить конструкцию.

Цилиндрические линзы фокусируют лучи на светочувствительной линейке.

Цилиндрические линзы (каждая менее 1 мм в диаметре) без искажений собирают отраженный от оригинала свет на сенсорной линейке, представляющей собой новое поколение датчиков изображения. Эти датчики отличаются значительной величиной отношения "сигнал/шум" и сверхвысокой чувствительностью по сравнению с любыми другими существующими сенсорами: 42 бита = 14 бит x 3 цвета RGB! Такое повышение разрядности данных на входе дает сканеру возможность различать больше цветовых градаций в самых светлых и самых темных участках изображения. С микронной точностью датчики собраны на плате в линейку, размер которой соответствует максимальной ширине сканируемого документа.

Оптическая система с изменяемым преломлением – VAriable Refraction Optical System

VAROS – это совершенно новая технология Canon, соединившая в себе достижения компании в оптике и точной механике. VAROS позволяет удвоить аппаратное разрешение сканера без усложнения конструкции привода сканирующего узла.

Сравним VAROS-сканер с другими аппаратами. В традиционной конструкции луч белого света экспонирует сканируемую строку оригинала, направляя ее изображение к считывающей матрице ПЗС (прибор с зарядовой связью) через систему многочисленных зеркал и линз. Разрешающая способность оказывается ограниченной количеством "пикселов" ПЗС.

Разрешение обычного ПЗС-сканера ограничивается количеством элементов в матрице.

Сканирующее устройство на основе оригинальной технологии VAROS компании Canon дополнено стеклянной пластиной, расположенной между линзами и ПЗС-матрицей. Сначала осуществляется сканирование, как в любой аналогичной системе. Затем стеклянная пластина поворачивается, и процесс сканирования повторяется. Это дает сканеру возможность считать данные со смещением в 1/2 пиксела. Программное обеспечение, объединяющее результаты первого и второго этапов сканирования, позволяет получить вдвое больше данных. Иными словами, технология VAROS делает возможным превращение обычного 600-точечного сканера в почти профессиональный аппарат с реальным разрешением 1200 dpi (dots per inch – точек на дюйм). И кстати, немногим дороже по сравнению со сканерами с разрешением 600 dpi.

Сканирование по технологии VAROS осуществляется в 2 этапа, затем результаты обрабатываются программой.

После первого прохода стеклянная пластина поворачивается, отклоняя луч на 1/2 пиксела.

Сформированное изображение действительно (без применения интерполяционных методов улучшения качества) имеет удвоенное разрешение.

Модели сканеров, поддерживающих VAROS, снабжены устройством для сканирования фотопленок.

Технология удвоения оптической разрешающей способности VAROS незаменима в случаях, когда уровень разрешения является определяющим фактором, например, при сканировании фотопленок. VAROS-сканер в сочетании с фотокамерой и принтером Canon предоставляют в Ваше полное распоряжение все инструменты для обработки изображений – прямо на рабочем столе! Для этого новейшие модели сканеров Canon с технологией VAROS комплектуются специальным адаптером для 35-мм фотопленок, делающим утомительную установку и подключение ранних версий подобных устройств предметом истории. Не говоря уже о том, что теперь средства цифровой обработки изображений в домашних условиях можно приобрести за более доступную цену.

Z-образная крышка стекла экспонирования

Крышка "Z–lid" позволяет сканировать трехмерные оригиналы, ограничивая попадание лишнего света.

Оригинальная конструкция крышки "Z–lid", помимо тонких бумажных документов, позволяет сканировать объемные оригиналы, например, книги, не повреждая их. Крышка сканера снабжена раздвижным петлевым шарниром, который при необходимости увеличивает расстояние между ней и стеклом экспонирования.

Это дает возможность разместить на стекле объемные или хрупкие оригиналы, а также уменьшить количество постороннего света, попадающего в сканер во время работы.

Линза Галилео – Galileo Lens

Благодаря широкоугольной Линзе Галилео – одной из наиболее важных и уникальных инноваций Canon в технологии сканирования, – расстояние, проходимое отраженным от оригинала светом до считывающего ПЗС, чрезвычайно мало. Это позволило достигнуть реального оптического разрешения в 1200 точек на дюйм при небывалой компактности узла сканирования. Малое относительное отверстие уменьшает потери света, из которого складывается изображение, и, следовательно, улучшает отношение "сигнал/шум".

Увеличенное до 5 число элементов, составляющих оптическую систему Линзы Галилео (5 элементов в 5 группах), обеспечило компенсацию хроматической аберрации и кривизны поля, что позволило достичь высокой MTF (Modulation Transfer Function – модуляционная передаточная функция) – одной из характеристик резкости объектива.

Аберрация – общий термин, используемый для описания различий между идеальным и реальным изображением, формируемым объективом. Так, у высококачественного объектива аберрация должна быть очень незначительной, стремящейся к получению изображения, максимально приближенного к идеальному: точка должна быть отображена как точка, с четкими контурами; перпендикулярная оптической оси плоскость (например, стена), должна отображаться как плоскость; изображение, воссозданное объективом, должно иметь такую же форму, как сам объект. Кроме того, объектив должен точно передавать цвет воспроизводимого объекта. К сожалению, полностью избавиться от аберраций невозможно, их можно только уменьшить.

Применительно к цветам RGB, из которых складывается цветное цифровое изображение, компенсация хроматической аберрации в Линзе Галилео означает максимальное совмещение трех цветовых составляющих по краям сканируемого документа, а под компенсацией кривизны поля изображения понимают плавность MTF независимо от положения оригинала на стекле экспонирования.

Похожие работы

Виды и принципы работы кэш-памяти

Скачать

19633

0

0

нальные компьютеры. Принцип работы кэш-памяти заключается в следующем. Процессор редко использует весь объем ОЗУ практически одновременно. Скакать из одного угла памяти в другой, периодически пошвыриваясь по всему ее объему – это не лучший способ использования ресурсов компьютера. Зачастую все обращения процессора к памяти сосредоточены в небольшой области (как показывает статистика – 5-10% от ...

Принцип работы сканера

Скачать

7865

0

0

... точное воспроизведение графического оригинала средствами печати. Пантелеграф Телефакс состоит из: 1. сканера, обеспечивающего ввод данных; 2. электронного устройства, предназначенного для приема/передачи сигнала адресату; 3. принтера, печатающего сообщение. К 30-м годах XX века, системы, использующие основные принципы, разработанные Александром Бэйном, Джованни Касселли и Артуром Корном, уже ...

Конструкция и техническое обслуживание сканеров

Скачать

64743

4

19

... С разрешением 2400 тнд Canon Canoscan Lide 500F 17 11/17 26 76 26 76 HP Scanjet4070 16 18/26 26 118 20 45 Epson Perfection 2580 Photo 12 9/6 35 156 22 38 4. Техническое обслуживание и диагностика неисправностей 4.1 Конструкция планшетного сканера Матрица трансформирует изменения цвета и яркости принимаемого светового потока в аналоговые электрические сигналы, которые ...

Виды и характеристика сканеров

Скачать

13846

0

6

... больше амплитуда зарегистрированного сигнала, а значит, тем светлее и ярче он будет выглядеть на экране аппарата. Полным отражателем является граница между тканями и воздухом. 2.  ХАРАКТЕРИСТИКИ СКАНЕРОВ:   Вид оригинала. Сканирование может осуществляться в проходящем свете (для оригиналов на прозрачной подложке) или отраженном (для оригиналов на непрозрачной подложке). Сканирование негативов ...