掃描儀矩陣型CCD和線形CCD傳感器的比較分析 by hanlong
線形CCD掃描儀
專業(yè)掃描儀使白色光線逐行掃描文檔，利用線性CCD傳感器來(lái)捕捉RGB三色，影像通過(guò)鏡頭，然后再呈現(xiàn)到線性CCD傳感器上，光源和線形CCD同步移動(dòng)，且在移動(dòng)中同步完成曝光操作。在書刊掃描儀中，通常采用線形CCD、鏡頭系統(tǒng)和旋轉(zhuǎn)鏡組掃描方式來(lái)模擬對(duì)象的移動(dòng)，從而達(dá)到所想要的結(jié)果。在掃描過(guò)程中，線性CCD傳感器會(huì)按照紅、綠、藍(lán)線的順序來(lái)捕捉原件中的信息。當(dāng)CCD處理器把這些線條轉(zhuǎn)換成正確的順序后，圖像由RGB值的全分辨率組成而不會(huì)出現(xiàn)矩陣型CCD那種缺少色彩通道的現(xiàn)象。
線性CCD傳感器可以將原件表面的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。顏色過(guò)濾器為紅、綠、藍(lán)三個(gè)連續(xù)行CCD元素提供了一個(gè)非常高的色彩飽和度,這是典型的線性CCD掃描儀的特點(diǎn)。高質(zhì)量的線性CCD所擁有的像素尺寸相當(dāng)大，10μm×10μm大小是一個(gè)典型的像素尺寸值。更大的像素尺寸可以幫助減少噪點(diǎn)和其他一些可能對(duì)成像質(zhì)量所造成的影響。
下面所列的掃描儀生產(chǎn)廠家都僅僅為他們的產(chǎn)品配備了線性CCD傳感器，這些廠家有：虹光Avision、佳能Canon、康泰克斯Contex、卡萊泰克Colortrac、Cruse、愛(ài)普生Epson、Fujitsu、Graphtec、HP、Image Access、奇普KIP、Oce、松下Panasonic、IBML、Inotek、中晶Microtek、柯達(dá)Kodak、理光Ricoh、Rowe、施樂(lè)Xerox、德國(guó)賽數(shù)Zeutschel。這些生產(chǎn)廠家沒(méi)有一家在自己的產(chǎn)品中使用矩陣型CCD傳感器。而目前市場(chǎng)上幾乎所有書刊掃描儀都采用成像鏡頭和線性CCD的排列方式，在掃描書刊時(shí)，利用遠(yuǎn)近距離的變化來(lái)保持正確的焦距。
在掃描系統(tǒng)中，降低鏡頭質(zhì)量對(duì)于掃描時(shí)獲得的影像質(zhì)量有比較大的影響，但是如果和矩陣型CCD傳感器組件中的鏡頭做對(duì)比的話，這種影響還是要小得多的。因?yàn)殓R頭在采集影像時(shí)只有鏡頭的中間部分是有效使用的，而矩陣型CCD傳感器組件中的鏡頭必須為線性CCD傳感器組件鏡頭的2倍直徑大小，才能獲得跟線形CCD一樣的圖像質(zhì)量，即使是這樣矩陣型CCD鏡頭還會(huì)出現(xiàn)明顯的色差、幾何畸變，并在轉(zhuǎn)角處也會(huì)損失較強(qiáng)。如下圖所示：
矩陣型CCD傳感器組件
矩陣型CCD傳感器組件使用的是由非常小的像素所組成的面性CCD。目前矩陣型CCD傳感器均由2個(gè)綠色、1個(gè)紅色和1個(gè)藍(lán)色的像素按4倍規(guī)則排列在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的拜耳濾片上。采用這樣制作工藝，在采集影像時(shí)減少了2倍綠色通道和4倍紅色、藍(lán)色的通道，因此相對(duì)于線性CCD傳感器來(lái)說(shuō)，矩陣型CCD最大的缺點(diǎn)就是會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)多的噪點(diǎn)，且采集的色彩不準(zhǔn)確。這些矩陣型CCD圖像傳感器并不適合于掃描儀，因?yàn)樗瞄L(zhǎng)的僅僅是拍照而非掃描。
下面的圖表顯示了矩陣型CCD傳感器是如何生成的。
矩陣型CCD傳感器的設(shè)計(jì)初衷不是為了替代掃描儀設(shè)計(jì)的，而是為在不同遠(yuǎn)近位置的目標(biāo)上根據(jù)焦距的不同獲得不同的圖像設(shè)計(jì)的。
