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扫描仪矩阵型CCD和线形CCD传感器的比较分析

日期:2014年9月22日 09:52

 

声明:自我方8月5日发表此文章,便有某些代理商抄袭盗用,并篡改歪曲真理事实,误导读者。请广大读者擦亮眼睛。孰真孰假,公道自在人心,我们相信懂得光学专业知识的读者一看便明了。

 

线形CCD扫描仪

 

专业扫描仪使白色光线逐行扫描文档,利用线性CCD传感器来捕捉RGB三色,影像通过镜头,然后再呈现到线性CCD传感器上,光源和线形CCD同步移动,且在移动中同步完成曝光操作。在书刊扫描仪中,通常采用线形CCD、镜头系统和旋转镜组扫描方式来模拟对象的移动,从而达到所想要的结果。在扫描过程中,线性CCD传感器会按照红、绿、蓝线的顺序来捕捉原件中的信息。当CCD处理器把这些线条转换成正确的顺序后,图像由RGB值的全分辨率组成而不会出现矩阵型CCD那种缺少色彩通道的现象。

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线性CCD传感器可以将原件表面的光信号转换为电信号。颜色过滤器为红、绿、蓝三个连续行CCD元素提供了一个非常高的色彩饱和度,这是典型的线性CCD扫描仪的特点。高质量的线性CCD所拥有的像素尺寸相当大,10μm×10μm大小是一个典型的像素尺寸值。更大的像素尺寸可以帮助减少噪点和其他一些可能对成像质量所造成的影响。

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下面所列的扫描仪生产厂家都仅仅为他们的产品配备了线性CCD传感器,这些厂家有:虹光Avision、佳能Canon、康泰克斯Contex、卡莱泰克Colortrac、Cruse、爱普生Epson、Fujitsu、Graphtec、HP、Image Access、奇普KIP、Oce、松下Panasonic、IBML、Inotek、中晶Microtek、柯达Kodak、理光Ricoh、Rowe、施乐Xerox、德国赛数Zeutschel。这些生产厂家没有一家在自己的产品中使用矩阵型CCD传感器。而目前市场上几乎所有书刊扫描仪都采用成像镜头和线性CCD的排列方式,在扫描书刊时,利用远近距离的变化来保持正确的焦距。

在扫描系统中,降低镜头质量对于扫描时获得的影像质量有比较大的影响,但是如果和矩阵型CCD传感器组件中的镜头做对比的话,这种影响还是要小得多的。因为镜头在采集影像时只有镜头的中间部分是有效使用的,而矩阵型CCD传感器组件中的镜头必须为线性CCD传感器组件镜头的2倍直径大小,才能获得跟线形CCD一样的图像质量,即使是这样矩阵型CCD镜头还会出现明显的色差、几何畸变,并在转角处也会损失较强。如下图所示:

 

 

矩阵型CCD传感器组件

 

矩阵型CCD传感器组件使用的是由非常小的像素所组成的面性CCD。目前矩阵型CCD传感器均由2个绿色、1个红色和1个蓝色的像素按4倍规则排列在一个标准的拜耳滤片上。采用这样制作工艺,在采集影像时减少了2倍绿色通道和4倍红色、蓝色的通道,因此相对于线性CCD传感器来说,矩阵型CCD最大的缺点就是会产生相当多的噪点,且采集的色彩不准确。这些矩阵型CCD图像传感器并不适合于扫描仪,因为它所擅长的仅仅是拍照而非扫描。

下面的图表显示了矩阵型CCD传感器是如何生成的。

 

矩阵型CCD传感器的设计初衷不是为了替代扫描仪设计的,而是为在不同远近位置的目标上根据焦距的不同获得不同的图像设计的。

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