Фирмой Rohm созданы контактные датчики изображения (CIS, Contact Image Sensor) на керамической основе, предназначенный для применения в сканирующих головках. Контактный датчик изображения CIS поволил разработатьпринципиально новый способ сканирования, использующий фотоэлементную технологию. Светочувствительные матрицы, выполненные по этой технологии, воспринимают отраженный оригиналом свет непосредственно через стекло сканера без использования систем фокусировки. Применение этой технологии позволило уменьшить размеры и вес планшетных сканеров более чем в два раза.
Встроенная логика аналого-цифрового преобразования (АЦП), которая размещается на «чипах» сканеров с фотоэлектрическим умножением (CIS-сканеров), занимает место, которое иначе могло бы быть использовано для размещения дополнительных световых индикаторов. Поэтому существующие эксплуатационные характеристики CIS-сканеров имеют меньший уровень оптической плотности, чем у сканеров на приборах с зарядовой связью (ПЗС). Разработчики моделей CIS сканеров постепенно добились ослабления механического шума и создали эффективные алгоритмы фильтрации в той мере, в какой они умели это делать для сканеров с зарядовой связью.
В качестве источника света в большинстве CIS-сканеров используются светодиоды (LED, Light Emitting Diod), излучение которых отражается от сканируемого изображения, и, пройдя через линзу (рис. 1), фокусируется на датчике изображения, который представлен фототранзисторами, выполненными по технологии MOS.
Рис. 1.
На выходе получается аналоговый сигнал, который усиливается и подается на вход АЦП (рис. 2). В том случае, если необходимо сканировать цветное изображение, в качестве источника света используются светодиоды трех основных цветов (RGB).
Сканирующая головка, выполненная по технологии CIS, имеет три основных компонента — источник света, специальную цилиндрическую линзу (или набор линз, «rodlens»), а также приемный элемент с электронной начинкой для формирования выходного аналогового сигнала и синхронизации с другими компонентами сканера, выполненными на единой печатной плате.
Датчик изображения передает данные на АЦП, где происходит их преобразование в данные о цвете с определенной разрядностью. Как правило, используется 12- (или более) разрядное преобразование, благодаря которому на выходе сканера появляются 8-битные данные о цвете на каждый канал (24-битное цветное изображение).
При сканировании цветных изображений в подавляющем большинстве сканирующих головок с технологией CIS используется последовательное включение светодиодов красного, зеленого и синего цвета, в результате один набор датчиков без светофильтров позволяет передать данные о цвете точек в сканируемой линии. При этом требуется высокая точность синхронизации перемещения каретки с работой датчика изображения.
Время, необходимое для сканирования одной линии изображения, зависит от быстродействия CIS-датчика и составляет от 3 мс на одну линию при тактовой частоте CIS-датчика 5 МГц до 5 мс на линию при частоте 3 МГц.
В контактных датчиках фирмы ROHM сканирование цветного изображения производится не последовательно, как, например, у CANON (рис. 2), а одновременно, за счет применения специальных «цветоделительных» фильтров на интегральных схемах. При этом в качестве источника света может использоваться флуоресцентная лампа с холодным катодом (CCFL, Cold Cathode Fluorescent Lamp), а не светодиоды (рис. 3).
Применение контактного датчика изображения позволяет отказаться от громоздкой системы зеркал, линз и других оптических элементов, которые могут быть плохо сбалансированы и представляют собой сложную систему. В контактных датчиках ROHM все элементы смонтированы на керамической плате, что существенно снижает погрешности, связанные с температурными деформациями и позволяет добиться стабильных характеристик устройства.
Рис. 2.
Рис. 3
Версия сайта для слабовидящих