武陵观察网 问答 扫描电子元件的软件(扫描元件怎么制作)

扫描电子元件的软件(扫描元件怎么制作)

扫描元素是什么?

扫描仪的核心部分是光电转换元件3354扫描元件(也叫光敏器件)。目前市场上扫描仪使用的光敏器件有四种:CCD(氧化硅隔离CCD和半导体间隔CCD)、CIS(接触式光敏器件)、PMT(光电倍增管)和CMOS(互补金属氧化物导体)。

四种扫描元件中,光电倍增管的生产成本最高,从几十万元到几十万元不等,扫描速度很慢。一张图片往往需要几十分钟,所以光电倍增管只用于最专业的鼓式扫描仪。而CCD和CIS的生产成本相对较低,扫描速度相对较快,扫描效果可以满足大部分工作的需要。因此,CCD或CIS的扫描仪成为许多家庭、办公室和搜狐人的选择。作为生产成本最低的CMOS器件,由于其扫描成像质量的限制,很容易出现噪声,所以目前只在名片扫描仪中使用。

由于不同的扫描元件会对最终的扫描效果产生不同的影响,我们在选购扫描仪时不妨关注一下扫描仪使用的是哪种感光器件,这样会给你带来事半功倍的效果。

电荷耦合元件

光传感器工作原理CCD全称:电荷耦合器件。这两种光敏器件类似于我们日常生活中使用的半导体集成电路。成千上万的光电晶体管集成在一个硅片上。这些光电晶体管分为三列,分别覆盖红、绿、蓝三色滤光片,实现彩色扫描。光电三极管受光照射能产生电流,放大后输出。

这种光敏器件的性能近年来有了很大的提高,其高端产品的性能已经接近低档的光电倍增管。然而,由于成千上万个光电晶体管之间的距离很近(微米级),光电晶体管之间的绝缘取决于半导体PN结。隔离电阻小,所以光电晶体管之间存在明显的漏电现象,使得光敏单元的信号相互干扰,降低了扫描仪的实际清晰度。

为了改善这种情况,现在可以采用氧化硅隔离技术,也就是说,在器件加工过程中,光电晶体管之间的半导体单晶硅被SiO2(二氧化硅)替代。由于SiO2是一种非常好的绝缘材料,几乎消除了光电晶体管之间的漏电现象,所以在两台扫描仪的性能指标相同的情况下,使用氧化硅隔离CCD的扫描仪的实际清晰度会有质的飞跃。

但这种技术产品的生产成本比半导体隔离技术产品高出数倍,所以目前只能用在5000元以上的专业扫描仪上。目前市面上几乎所有的家用和办公用扫描仪都是带半导体隔离的CCD,所以其性能不可能不受影响。

接触光敏器件

CIS(接触式图像传感器)和CCD技术几乎同时出现。它使用的感光材料通常是我们用来制造光敏电阻的硫化镉。易于制作长阵列,生产成本仅为半导体隔离CCD的1/3。当时主要用在低档的黑白手持扫描仪和传真机上,体积太大无法用镜头成像。只有靠近目标才能识别目标,所以最高光学分辨率只能达到200dpi。到1994年左右,随着扫描仪的彩色化和高精度化,接触式光敏器件本身噪音大、动态范围小、精度低等缺陷无疑暴露出来,迅速从扫描仪市场上消失。未来四年,我们只能在传真机上看到。

光电倍增管

光电倍增管:光电倍增管,简称PMT,是一种灵敏度极高、响应速度快的光电探测器。这种扫描装置实际上是电子管。感光材料主要是金属铯的氧化物,用一些其他活性金属(如镧系金属)改性,提高灵敏度,校正光谱曲线。由这种材料制成的光阴极管在光的照射下可以发射电子,我们可以称之为光电子。它被栅极加速放大,然后撞击阳极,最终形成电流。在各种光敏器件中,光电倍增管是性能最好的一种,在灵敏度、噪声系数、动态范围等方面都遥遥领先于其他光敏器件。更有价值的是,它的输出信号在相当大的范围内保持高度的线性输出,使得不需要对输出信号进行任何校正就可以直接获得非常精确的色彩还原。

同时,光电倍增管的生产成本是各种光敏器件中最高的,而且由于一次只能扫描一个像素,所以扫描速度非常慢,扫描一张图片往往需要几十分钟。因此,光电倍增管现在只在最专业的鼓式扫描仪上使用。这款扫描仪价格很高,从几十万元到几百万元不等。是高不可攀的贵族产品,不适合普通家庭。

互补金属氧化物

互补金属氧化物半导体CMOS(complementary metal-oxide semiconductor)和CCD一样,是一种可以在扫描仪中记录光线变化的半导体。目前,CMOS光敏器件主要用于少数名片扫描仪和文件扫描仪。CMOS的制造工艺和普通电脑芯片没什么区别。它主要是利用硅和锗制成的半导体,使其与CMOS上的N(带电)和P(带电)半导体共存。由这两种互补效应产生的电流可以被处理芯片记录并解释为图像。但是CMOS的缺点是太容易出现噪声,这主要是早期的设计让CMOS在处理快速变化的图像时过热,因为电流变化太频繁。

转机出现在1998年,当时国际扫描仪市场竞争激烈,各大厂商都使出降价法宝,导致扫描仪厂商行业亏损。一些厂商又开始搬出接触式感光器件,经过改进,分辨率达到了600 dpi。然后他们被命名为CIS技术,并作为一种新技术推向市场,实际上取得了相当大的成功。

但就性能而言,接触式光敏器件存在严重的先天缺陷。一是因为镜头不能用,只能靠近稿件扫描,但清晰度远没有标称标准。同时硫化镉光敏电阻本身漏电较大,光敏单元间干扰严重,进一步降低了清晰度。此外,由于不可能同时制造三个平行的光敏单元并实现三色扫描,接触式光敏器件不能使用普通的冷阴极灯,而必须使用LED阵列作为光源。

而且由于LED阵列是由上百个LED组成的,一旦有一个损坏,整个阵列就报废了。这类产品寿命短,这类光敏器件的温度系数很大。环境温度的变化会对扫描仪的扫描结果产生很大的影响。因此,如果你想获得稳定的扫描结果,你最好在一个恒温的房间里工作。

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