不斷創新的掃描儀技術
2009-04-06 00:00 來源：中國印刷藍皮書 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,其發展是很快的，新產品、新技術層出不窮。】
【中華印刷包裝網】 掃描儀的光學分辨率，經歷了200dpi、300dpi、600dpi……發展是相當快的，2000年以后，由于CCD技術的成熟和成本的下降，開始出現了1200dpi光學分辨率的高性能、低價位的掃描儀，使得掃描儀市場從600dpi×1200dpi為主流的掃描儀迅速向達到1200dpi×2400dpi過渡。
2003年以后市場上出現了一大批光學分辨率達到1200dpi或2400dp的高性能的掃描儀，如愛普生的Perfection 2400 Photo、明基的BenQ 5450、方正的F5600等，使2400dpi光學分辨率、USB2.0接口、48-bit色彩深度成為了市場上掃描儀產品的標準配置。目前已經發展到4800dpi的高分辨率掃描儀。掃描儀發展之快,是與掃描儀技術的不斷創新有很大關系的。主要表現在：
1.圖像傳感器應用中的技術創新
掃描儀分辨率的不斷提高，與掃描儀的核心部件——圖像傳感器有著直接的關系，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，很多廠商在對圖像感光器件的使用上推出了很多新技術，并在應用中不斷成熟。現在生產的掃描儀雖然同為2400dpi或4800dpi，但不同廠商所采用的技術可能是不同的。主要有：
（1）Varos技術
Varos技術是佳能推出的新技術，其設計原理是在600dpi的基礎上研制的。通過這種技術，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掃描儀上實現的。
由于掃描儀的光學分辨率與CCD的像素數量有關。普通的CCD掃描儀在掃描時，光線照射在被掃描物體的表面上后形成一條細長的白色光帶，通過反射鏡組反射后，再經過一個透射鏡將光線聚焦在CCD上，使CCD接收光學信號。為了提高光學分辨率，佳能公司的Varos技術是在CCD與透射鏡之間放置了一片平板玻璃，利用了光學折射的原理，使掃描儀的分辨率加倍。
Varos作為一種新技術是很有創意的，但在最近幾年，使用這種技術的掃描儀并不多。
（2）Hyper CCD技術
Hyper CCD技術是愛普生公司采用的新技術，并首先在Perfect 1200S掃描儀上實現。通過這種技術將普通的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。這種技術只需一次掃描，掃描速度和套準問題都不受影響，在1200dpi的CCD價格比較高的情況下，采用這種技術是個比較好的方案。同樣可以使用1200dpi的CCD，生產2400dpi的掃描儀。
（3）線陣式CCD設計
在線陣CCD設計中，1200dpi的掃描儀采用傳統的線陣型CCD，即RGB三色各由1行構成。在這種設計中，掃描速度快，沒有色彩套準問題，如Microtek的ScanMaker X12USL，采用的是10200像素的CCD，每個像素單元為4μm，掃描A4幅面<，光學分辨率為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的光學掃描分辨率的掃描儀。
（4）雙CCD技術
雙CCD技術是惠普公司最早推出的新技術，是在2001年推出的ScanJet 7400C掃描儀上實現的。惠普近幾年所推出的產品，如2003年底推出的HP Scanjet 4070，就是采用雙CCD掃描技術，光學分辨率達到2400dpi。
這種技術只需一次掃描，掃描速度和套準問題都不受影響，在1200dpi的CCD價格比較高的情況下，采用這種技術是個比較好的方案。
（5）LIDE技術
LIDE技術是佳能公司的新創技術，LIDE（LED Indirect Exposure）是二極管間接曝光技術的縮寫。它是采用一組高亮度的三色發光二極管與接觸式圖像傳感器（CIS—Contact Image Sersor）相結合的技術。該技術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發的線性圖像傳感器來實現的。
在2003年的家用掃描儀市場中，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，如CanoScan LIDE 60、CanoScan LIDE 35、CanoScan LIDE 30等。
2.直接光路圖像技術
直接光路圖像技術（E.D.I.T.——Emulsion Direct Imaging Technology）是Microtek公司的專利技術，最早是在Microtek Scanmaker 5掃描儀上實現的，后陸續推出了ArtixScan系列掃描儀，即采用雙光源、雙平臺的專利技術。現在印前領域應用較多的Microtek ArtixScan 1010Plus、2020掃描儀均采用這種技術。主要表現為：
（1） 雙光源系統
它的光路系統設計獨特，反射光源采用兩個冷陰極燈管，透射光源采用一個冷陰極燈管。通過4個固定反射鏡、一個旋轉反射鏡和一個透射鏡將反射光路與透射光路有機地結合起來。
（2）雙平臺技術
雙平臺指的是兩個單獨的掃描平臺——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托盤上。每個平臺具有不同光源和光學系統，使得兩種類型原稿的掃描光路均得到優化。由于光路的巧妙設計，機械結構緊湊，外觀與傳統的掃描儀沒有區別。
雙平臺系統反射稿時，可將透射稿用的平臺抽出，隨時裝入膠片，減少了等待時間，使批處理掃描更簡單，提高了生產效率。
3.雙鏡頭技術
為了滿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利技術，使透射光路與反射光路有機結合。當掃描A3幅面時，光學分辨率為666dpi時，光閥將2000dpi透射鏡的鏡頭擋住，選擇666dpi透射鏡的鏡頭工作。當掃描光學分辨率為2000dpi時，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，消除了由于移動而產生的鏡頭磨損，從而使系統達到最佳執行效率與精度，使掃描圖像質量更好。因此雙鏡頭技術解決了傳統變焦鏡頭掃描時產生的邊緣變形問題。
4.雙掃描頭技術
2003年底惠普公司推出的HP Scanjet 4070掃描儀，在采用雙CCD技術的同時，也采用雙掃描頭技術。它將兩個掃描頭交錯排列，分別對不同分辨率的圖像進行掃描。在掃描過程中，低分辨率的部分會由一個快速、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高精度的掃描頭擔任，綜合利用兩個掃描頭的優勢<，達到了精度和速度的完美統一。由于采用這種新技術，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
在目前廣泛使用的高檔專業級平臺式掃描儀，如柯達（原克里奧）的EverSmart Supreme，網屏公司的彩仙（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。
2003年3月，原克里奧在拉斯維加斯PMA 2003展會上展出了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年在我國印刷領域中應用。XY Stitch無縫掃描技術可將整個A3幅面分為4個掃描區，若每個掃描區以8000像素的CCD進行掃描，可得到整個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年以后市場上出現了一大批光學分辨率達到1200dpi或2400dp的高性能的掃描儀，如愛普生的Perfection 2400 Photo、明基的BenQ 5450、方正的F5600等，使2400dpi光學分辨率、USB2.0接口、48-bit色彩深度成為了市場上掃描儀產品的標準配置。目前已經發展到4800dpi的高分辨率掃描儀。掃描儀發展之快,是與掃描儀技術的不斷創新有很大關系的。主要表現在：
1.圖像傳感器應用中的技術創新
掃描儀分辨率的不斷提高，與掃描儀的核心部件——圖像傳感器有著直接的關系，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，很多廠商在對圖像感光器件的使用上推出了很多新技術，并在應用中不斷成熟。現在生產的掃描儀雖然同為2400dpi或4800dpi，但不同廠商所采用的技術可能是不同的。主要有：
（1）Varos技術
Varos技術是佳能推出的新技術，其設計原理是在600dpi的基礎上研制的。通過這種技術，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掃描儀上實現的。
由于掃描儀的光學分辨率與CCD的像素數量有關。普通的CCD掃描儀在掃描時，光線照射在被掃描物體的表面上后形成一條細長的白色光帶，通過反射鏡組反射后，再經過一個透射鏡將光線聚焦在CCD上，使CCD接收光學信號。為了提高光學分辨率，佳能公司的Varos技術是在CCD與透射鏡之間放置了一片平板玻璃，利用了光學折射的原理，使掃描儀的分辨率加倍。
Varos作為一種新技術是很有創意的，但在最近幾年，使用這種技術的掃描儀并不多。
（2）Hyper CCD技術
Hyper CCD技術是愛普生公司采用的新技術，并首先在Perfect 1200S掃描儀上實現。通過這種技術將普通的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。這種技術只需一次掃描，掃描速度和套準問題都不受影響，在1200dpi的CCD價格比較高的情況下，采用這種技術是個比較好的方案。同樣可以使用1200dpi的CCD，生產2400dpi的掃描儀。
（3）線陣式CCD設計
在線陣CCD設計中，1200dpi的掃描儀采用傳統的線陣型CCD，即RGB三色各由1行構成。在這種設計中，掃描速度快，沒有色彩套準問題，如Microtek的ScanMaker X12USL，采用的是10200像素的CCD，每個像素單元為4μm，掃描A4幅面<，光學分辨率為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的光學掃描分辨率的掃描儀。
（4）雙CCD技術
雙CCD技術是惠普公司最早推出的新技術，是在2001年推出的ScanJet 7400C掃描儀上實現的。惠普近幾年所推出的產品，如2003年底推出的HP Scanjet 4070，就是采用雙CCD掃描技術，光學分辨率達到2400dpi。
這種技術只需一次掃描，掃描速度和套準問題都不受影響，在1200dpi的CCD價格比較高的情況下，采用這種技術是個比較好的方案。
（5）LIDE技術
LIDE技術是佳能公司的新創技術，LIDE（LED Indirect Exposure）是二極管間接曝光技術的縮寫。它是采用一組高亮度的三色發光二極管與接觸式圖像傳感器（CIS—Contact Image Sersor）相結合的技術。該技術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發的線性圖像傳感器來實現的。
在2003年的家用掃描儀市場中，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，如CanoScan LIDE 60、CanoScan LIDE 35、CanoScan LIDE 30等。
2.直接光路圖像技術
直接光路圖像技術（E.D.I.T.——Emulsion Direct Imaging Technology）是Microtek公司的專利技術，最早是在Microtek Scanmaker 5掃描儀上實現的，后陸續推出了ArtixScan系列掃描儀，即采用雙光源、雙平臺的專利技術。現在印前領域應用較多的Microtek ArtixScan 1010Plus、2020掃描儀均采用這種技術。主要表現為：
（1） 雙光源系統
它的光路系統設計獨特，反射光源采用兩個冷陰極燈管，透射光源采用一個冷陰極燈管。通過4個固定反射鏡、一個旋轉反射鏡和一個透射鏡將反射光路與透射光路有機地結合起來。
（2）雙平臺技術
雙平臺指的是兩個單獨的掃描平臺——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托盤上。每個平臺具有不同光源和光學系統，使得兩種類型原稿的掃描光路均得到優化。由于光路的巧妙設計，機械結構緊湊，外觀與傳統的掃描儀沒有區別。
雙平臺系統反射稿時，可將透射稿用的平臺抽出，隨時裝入膠片，減少了等待時間，使批處理掃描更簡單，提高了生產效率。
3.雙鏡頭技術
為了滿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利技術，使透射光路與反射光路有機結合。當掃描A3幅面時，光學分辨率為666dpi時，光閥將2000dpi透射鏡的鏡頭擋住，選擇666dpi透射鏡的鏡頭工作。當掃描光學分辨率為2000dpi時，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，消除了由于移動而產生的鏡頭磨損，從而使系統達到最佳執行效率與精度，使掃描圖像質量更好。因此雙鏡頭技術解決了傳統變焦鏡頭掃描時產生的邊緣變形問題。
4.雙掃描頭技術
2003年底惠普公司推出的HP Scanjet 4070掃描儀，在采用雙CCD技術的同時，也采用雙掃描頭技術。它將兩個掃描頭交錯排列，分別對不同分辨率的圖像進行掃描。在掃描過程中，低分辨率的部分會由一個快速、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高精度的掃描頭擔任，綜合利用兩個掃描頭的優勢<，達到了精度和速度的完美統一。由于采用這種新技術，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
在目前廣泛使用的高檔專業級平臺式掃描儀，如柯達（原克里奧）的EverSmart Supreme，網屏公司的彩仙（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。
2003年3月，原克里奧在拉斯維加斯PMA 2003展會上展出了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年在我國印刷領域中應用。XY Stitch無縫掃描技術可將整個A3幅面分為4個掃描區，若每個掃描區以8000像素的CCD進行掃描，可得到整個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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