扫描仪的扫描方式有什么区别?
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发布时间：2022-04-23 14:52
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时间：2023-08-19 21:02
目前市场上的普及型扫描仪按光电转换元件的不同，可分为CCD（ChargeCoupledDevice，光电偶合感应器）扫描仪和CIS（ContactImageSensor，接触式图像扫描）扫描仪。
前者通过镜头聚焦到CCD上，将光信号转换成电信号成像，后者紧贴扫描稿件表面进行接触式的扫描。
比较两种扫描方式，可以看到作为接触式扫描器件CIS景深较小，对实物及凹凸不平的原稿扫描效果较差。CCD扫描仪通过镜头聚焦到CCD上直接感光，因此它的景深较CIS扫描仪要大的多，可以十分方便的进行实物扫描。虽然以前很多人认为CIS扫描仪可以做得非常小巧，CCD扫描仪一般显得比较厚重，但是现在一些厂商推出的超薄型CCD扫描仪改变了这一状况，使得原先CIS扫描仪仅有的优势又减弱了许多。
CCD扫描仪占据了绝对优势的市场地位，而CIS扫描仪技术突破难度较大，除了在移动应用市场上还有少许空间外，已无其他立足之地，并且会面临来自CCD扫描仪更大的压力。
完成光电转换的部件是感光器件，它是扫描仪的核心，其光电转换特性，如光谱响应、光的稳定性、灵敏度、噪声等，对图像信息的传送是很重要的。
目前扫描仪所使用的感光器件主要有电荷耦合器件（CCD）、接触式图像传感器（CIS）、光电倍增管（PMT）。
电荷耦合器件CCD
1969年美国贝尔实验室发明CCD(ChargeCoupledDevice，电荷藕合器件)，与电脑晶片CMOS技术相似，也可作电脑记忆体及逻辑运作晶片。CCD最突出的特点是以电荷作为信号，其基本功能是电荷存储和电荷转移。因此，CCD的工作过程主要是电荷的产生、存储、传输和检测。CCD的体积小、造价低，所以广泛应用于扫描仪。
电荷耦合器件CCD有两种，即半导体隔离CCD和硅氧化物隔离CCD，它们是通过在一片硅单晶上集成了数千到上万个三极管构成的，这些三极管分为三列．分别用红绿蓝三色滤色镜罩住。三极管受到光照后会产生电流，把这些电流排序处理再经放大输出，就实现了光信号和电信号的相互转换。两种类型的CCD比较，硅氧化物隔离CCD比半导体隔离CCD好．因为半导体隔离CCD在三极管间用PN结的电阻来绝缘，临近三极管间会因为隔离电阻较小出现漏电现象，使感光单元所产生的信号相互干扰，导致光电转换时精确度降低。用硅氧化物隔离会大大减小漏电现象，因为硅氧化物（主要是二氧化硅）是绝缘体，能更准确地实现光电转换而减少损失。
扫描仪中感光器件CCD是一种比较成熟的技术，其成本较低，成像质量却越来越高，有些甚至可以与滚筒扫描仪中使用的光电倍增管相媲美，具有极高的性价比。这种扫描技术由于在物体表面成像，具有一定的景深，在扫描凹凸不平的物体时，能够实现一定程度的三维效果。并且采用硅单晶技术的CCD对周围环境温度的要求较低，适应的范围较广。
接触式图像传感器CIS
1998年一种基于CMOS技术的接触式图像传感器CIS(ContactImageSensor)也诞生了。CIS扫描仪将光源、聚焦镜片及感应器一同固定于一个外罩内，不须调节、预热，所以比CCD扫描仪起动快。CIS扫描仪体积比CCD扫描仪更小，而制造成本也更低。
实际上，接触式图像传感器CIS技术与CCD技术几乎是同时诞生的。早期它的光学分辨率最高只能达到200dpi，曾广泛用在低档手持式黑白扫描仪上。但是与CCD比较，它的噪声大，动态范围小，扫描精度低，因此很快就从扫描仪市场上销声匿迹了，之后只能在传真机上看到它的影子。1998年后，国际扫描仪市场的竞争非常激烈，持续不断的降价使得不少生产厂商严重亏损，于是有些厂家开始另辟捷径，重新搬出了CIS接触式感光器件，并经过改进，使其分辨率达到了600dpi，然后以新技术的名义推向市场，再加上其生产成本只有CCD的三分之一，所以采用CIS的平台式扫描仪开始涌现出来。
CIS感光器件一般使用制造光敏电阻的硫化镉作感光材料。硫化镉光敏电阻本身漏电大，各感光单元之间干扰大，严重影响清晰度，这是该类产品扫描精度不高的主要原因。它不能使用冷阴极灯管而只能使用LED发光二极管阵列作为光源，这种光源无论在光色还是在光线的均匀度上都比较差，导致扫描仪的色彩还原能力较低。LED阵列由数百个发光二极管组成，一旦有一个损坏就意味着整个阵列报废，因此这种类型产品的寿命比较短。CIS无法使用镜头成像，只能依靠贴近目标来识别，没有景深，不能扫描实物，只适用于扫描文稿。CIS对周围环境温度的变化比较敏感，因此对工作环境的温度有一定的要求，环境温度的变化对扫描结果有明显的影响。
虽然有以上种种不足，但是早期CIS型扫描仪也有一个CCD型扫描仪无法比拟的优点，那就是重量很轻，体积特别小，可以使产品做得很薄。市场上早期流行的超薄型扫描仪大多都是采用CIS感光器件。但是随着技术的发展，超薄型CCD扫描仪已经开始走向市场，使CIS扫描仪正在逐渐失去仅有的优势。
光电倍增管PMT（PhotoMultiplierTube）
在各种感光器件中，光电倍增管是性能最好的一种，无论在灵敏度、噪声系数还是动态范围上，都遥遥领先于其他感光器件，而且它的输出信号在相当大范围内保持着高度的线性输出，使输出信号几乎不用做任何修正就可以获得准确的色彩还原。有了良好的线性输出，那么良好的色彩还原能力就有了保证，这在专业领域是非常重要的一项能力。
光电倍增管实际是一种电子管，由光电阴极和一系列的二次电子发射体做成的倍增电极以及阳极组成的。其感光材料主要是由金属铯的氧化物及其他一些活泼金属（一般是镧系金属）的氧化物共同构成。这些感光材料在光线的照射下能够发射电子，经栅极加速后冲击阳电极，最后形成电流，再经过扫描仪的控制芯片进行转换，就生成了物体的图像。
由于它具有固定的高电流增益和低噪声的特性，因此是最灵敏的一种光检测器。在所有的扫描技术中，光电倍增管是性能最为优秀的一种，其灵敏度、噪声系数、动态密度范围等关键性指标远远超过了CCD及CIS等感光器件。同样，这种感光材料几乎不受温度的影响．可以在任何环境中工作。但是这种扫描仪的成本极高，一般只用在专业的滚筒式扫描仪上。
