Scanner基本原理.ppt

Scanner基本工作流程 Scanner 可分爲四部分 一, 光路部分： 1,燈管的作用: 2,Mirror的作用 3,Lens的作用: 4,CCD的作用 P型半導體 耗盡區 耗盡區記憶體 電荷轉移過程 新勢阱 電荷移動 電荷移動 CCD的內部示意圖: CCD的內部示意圖: R,G,B的掃描方式:(以600dpi爲例) 5,Carriage的作用: 二,傳動部分 傳動部分組成圖示 三,Scanner Hardware部分 Scanner Hardware各模組功能 四,Scanner F/W的功能: 五,Scanner工作過程: ⑴PRNU:(Photo response non-uniformity) R,G,B Line 補正 R,G,B Pixel 補正 ⑵DSNU :(Dark shading non-uniformity) 六,幾個基本點: END Scanner 基本原理 Scanner 功能模塊圖 Scanner基本原理是將光信號轉換爲電信號，再由PC或其他設備進行處理的一種光電轉換裝置 Scanner將文稿掃描並傳送到電腦上的基本流程爲: Lamp光線 照到文稿上 變爲類比 電信號 文稿反射 光線 光線打到 CCD上 A/D再變爲數位電信號 由軟體處理成爲圖像文件 傳送 到PC 經ASIC 處理 按上面流程,Scanner可分爲四部分: 光學部分 傳動部分 電子部分 軟體部分 光路部分主要是利用了Lens的成像原理,如圖所示,Document端的光線經過Lens後,在CCD上成縮小的實像,.然後再由CCD轉化爲電信號.光路部分主要由燈管,Mirror,鏡頭(lens),CCD, Carriage組成. Document Lens CCD Image 燈管的作用主要是爲了提供一個強的光線照射來照亮我們要掃描的文稿.在實際中我們一般採用冷陰極燈管(CCFL). CCFL的優點: 高電壓 壽命長 體積小 亮度高 燈管亮度特性: 由圖示可以看出,燈管點亮後要隔一段時間其亮度才能夠趨於穩定.所 以一般都有一個Warm up時間來保證燈管的亮度穩定後再開始掃描. 現在的scanner warm up時間很短,採用的是增加燈管電流或電壓等 方法來縮短暖機時間. 所以scanner的燈管電流(電壓)應該是剛開始時加大電流(電壓),隨著 時間的推移,燈管電流(電壓)逐漸減小,並達到一個穩定的值. 亮度 T 下降到70%時維持平衡 Mirror的作用主要是反射影像.文稿上反射出來的光線經過Mirror的反射後光線打到Lens上.Mirror在總光程不變得情況下, 縮短了文稿和Lens之間的距離. Mirror所用到的光學原理爲入射角等於反射角,如圖示,則 a=b(The Enter Angle= The Exit Angle) a b Glass Lens的作用主要是將Mirror端反射來的光線彙集到CCD端成縮小的實像.主要是利用了鏡頭的成像原理:當物在兩倍焦距以外時,在凸透鏡的另一端將成一個倒立縮小的實像. 像 物 凸透鏡 CCD的作用主要是將光信號轉變爲類比電信號. CCD的基本原理: 構成CCD的基本單元爲MOS(金屬---氧化物---半導體)結構. 如圖所示: 下面的半導體爲P型半導體. 當我們在金屬電極上加上電壓後, 就會出現一個耗盡區,電壓越高,耗盡區就越大, 在耗盡區內可存儲電荷, 如下圖示: 當光照射到CCD上時,在P型半導體上就會聚集形成信號的電荷.電荷會掉入下面的耗盡區記憶體起來, 曝光時間越長,則在P型半導體上聚集的電荷就多, 如下圖示: 當電荷積累到一定的程度後, 就得把電荷轉移出來. 以下是電荷轉移過程: 由上圖可以看到: 在①上加的電壓爲10V, 其他爲2V,所以①上才能存儲大量的電荷. 前面說過, 耗盡區形成勢阱的大小和電壓的大小有關, 那麽, 當我們把②的電壓提高到10V時, 在①的旁邊就會形成一個和①一樣的勢阱, 電荷就會流到新的勢阱中, 如上圖示: 當我們把①的電壓降低到2V時, ①所形成的勢阱就減小, 電荷就流入②說形成的勢阱中, 下圖爲轉移後的圖示: 下面我們來看看在CCD中的電荷轉移是怎麽回事. 下圖是一張CCD的內部示意圖: Photo cell是CCD感光部分, Transfer gate爲電荷轉移控制門, CCD analog register爲電荷移位寄存器. 下面我們取一部分來看, 如下圖示: 由上圖可以看到, 當我們在Photocell上加上電壓Up,當Up的電壓較大, 則會在下面形成較大的勢阱,光照到Photocell上形成電荷, 電荷就會掉到其下面形成的勢阱