第四章(一)+线阵CCD的应用

1、2022-6-241第四章 线阵CCD和面阵CCD2022-6-242一、用于尺寸测量的线阵一、用于尺寸测量的线阵CCD各种线阵CCD均可用于尺寸测量。TCD1206UD是一种典型的二相线阵CCD。第一节第一节 线阵线阵CCDCCD器件器件2022-6-243TCD1206UD的基本结构的基本结构2022-6-244TCD1206UD为典型的二相线阵为典型的二相线阵CCD。图。图4-1为为TCD1206UD的基本的基本结构原理图。它由结构原理图。它由2236个个pn结光电二极管构成光敏元阵列，其中结光电二极管构成光敏元阵列，其中前前64个和后个和后12个是用作暗电流检测而被遮蔽的，图中用符号个

2、是用作暗电流检测而被遮蔽的，图中用符号Dn表表示；中间的示；中间的2160个光电二极管是曝光像敏单元，图中个光电二极管是曝光像敏单元，图中Sn表示。奇、表示。奇、偶数光敏元分别与两边移位寄存器相连。移位寄存器的每一位偶数光敏元分别与两边移位寄存器相连。移位寄存器的每一位（像素）有两个（像素）有两个MOS，其中的一个，其中的一个MOS与光敏元相连，并接与光敏元相连，并接1脉冲，另一个不直接与光敏元相连，接脉冲，另一个不直接与光敏元相连，接2脉冲。其像素数量与光脉冲。其像素数量与光敏元相同。每个光敏单元的尺寸为敏元相同。每个光敏单元的尺寸为14m长、长、14m高，中心距亦高，中心距亦为为14m。光

3、敏元阵列总长。光敏元阵列总长30.24mm，光敏元的两侧是用作存储信，光敏元的两侧是用作存储信号电荷的号电荷的MOS电容列电容列(图中存储栅图中存储栅)。MOS电容阵列两侧是转移栅电容阵列两侧是转移栅电极电极SH，转移栅的两侧为，转移栅的两侧为CCD模拟移位寄存器，其输出部分由信模拟移位寄存器，其输出部分由信号输出单元和补偿输出单元构成。号输出单元和补偿输出单元构成。2022-6-2452022-6-246TCD1206UD在图在图4-2所示的特定驱动脉冲作用下工作。所示的特定驱动脉冲作用下工作。当当SH脉冲高电平到来时，正值脉冲高电平到来时，正值1电极下均形成深势阱，电极下均形成深势阱，同时

4、同时SH的高电平使的高电平使1电极下的深势阱与电极下的深势阱与MOS电容存储电容存储势阱沟通。如图势阱沟通。如图4-3所示，所示，MOS电容下的信号电荷包通电容下的信号电荷包通过转移栅转移到模拟移位寄存器的过转移栅转移到模拟移位寄存器的1电极下的势阱中。电极下的势阱中。工作原理工作原理2022-6-2472022-6-248当当SH由高变低时，由高变低时，SH低电平形成的浅势阱将存储栅下势低电平形成的浅势阱将存储栅下势阱与阱与1电极下的势阱隔离开。存储栅势阱进入光积分状态，电极下的势阱隔离开。存储栅势阱进入光积分状态，而模拟移位寄存器将在而模拟移位寄存器将在1和和2脉冲的作用下驱使转移到脉冲的

5、作用下驱使转移到1电极下势阱中的信号电荷进行转移，并经过输出电路由电极下势阱中的信号电荷进行转移，并经过输出电路由OS电极输出。电极输出。由于结构上的安排，由于结构上的安排，OS端首先输出端首先输出13个虚设单元信号，再个虚设单元信号，再输出输出51个暗信号，然后连续输出个暗信号，然后连续输出S1到到S2160的有效像素单元的有效像素单元信号。第信号。第S2160信号输出后，又输出信号输出后，又输出9个暗信号，再输出个暗信号，再输出2个个奇偶检测信号，以后便是空驱动。空驱动数目可以任意的。奇偶检测信号，以后便是空驱动。空驱动数目可以任意的。由于该器件是两列并行分奇、偶传输的，所以在一个由于该器

6、件是两列并行分奇、偶传输的，所以在一个SH周周期中至少要有期中至少要有1118个个1脉冲，即脉冲，即TSH1118T1。图。图4-2中的中的R为复位级的复位脉冲。为复位级的复位脉冲。2022-6-249当光照射光敏元时，由于光电转换原理，可以产生相应的信号电荷并将当光照射光敏元时，由于光电转换原理，可以产生相应的信号电荷并将其存储在势阱中，这样光敏区因感光而形成一个电像，它与景物相对其存储在势阱中，这样光敏区因感光而形成一个电像，它与景物相对应。存储的电荷在一定时间后转移到移位寄存器，相邻应。存储的电荷在一定时间后转移到移位寄存器，相邻2次电荷转移的时次电荷转移的时间间隔称为间间隔称为积分时间

7、积分时间，由于电荷的转移时间很短，可认为电荷转移的周，由于电荷的转移时间很短，可认为电荷转移的周期便是积分时间，也是光敏元接受光照的时间。如图期便是积分时间，也是光敏元接受光照的时间。如图4-2当移位寄存器中当移位寄存器中1为高电平，此时为高电平，此时SH脉冲也为高电平使脉冲也为高电平使1电极下的深势阱与光敏元的电极下的深势阱与光敏元的存储势阱沟通，光敏元里的信号电荷迅速向两边模拟移位寄存器的存储势阱沟通，光敏元里的信号电荷迅速向两边模拟移位寄存器的1电电极控制的极控制的MOS单元转移。然后，单元转移。然后，SH电平变低，形成浅势阱，光敏元与移电平变低，形成浅势阱，光敏元与移位寄存器隔断，光敏

8、元开始将光照量转化为对应信号电荷量。同时，已位寄存器隔断，光敏元开始将光照量转化为对应信号电荷量。同时，已转移到移位寄存器中的信号电荷包通过驱动脉冲转移到移位寄存器中的信号电荷包通过驱动脉冲1、2的控制，顺次地的控制，顺次地向图向图4-1中的左边转移，并经输出部分的中的左边转移，并经输出部分的OS端输出，输出电压信号的大小端输出，输出电压信号的大小与光敏元中的电荷数成正比，光敏元中的电荷数与光的强度和积分时间与光敏元中的电荷数成正比，光敏元中的电荷数与光的强度和积分时间成正比。由图成正比。由图4-2可知，可知，SH的周期就是积分时间。的周期就是积分时间。 2022-6-2410TCD1206U

9、D的驱动电路的驱动电路TCD1206UD的驱动电路如图的驱动电路如图4-4所示。由晶体振荡器构成的所示。由晶体振荡器构成的脉冲信号源产生主时钟脉冲信号源产生主时钟M 。M脉冲经可编程逻辑器件脉冲经可编程逻辑器件ISPLS1产生产生SH， 1， 2， R四路驱动脉冲。在这四路驱四路驱动脉冲。在这四路驱动脉冲的作用下，动脉冲的作用下，TCD1206UD输出输出OS信号及信号及DOS信号。将信号。将此二路输出信号分别送到差分放大器此二路输出信号分别送到差分放大器LF357的正、反输入端的正、反输入端进行差分放大，抑制掉共模的进行差分放大，抑制掉共模的R引起的干扰，得到如图引起的干扰，得到如图4-5所

10、示的信号波形。图所示的信号波形。图4-5中的中的SP及及C是为用户提供的控制脉是为用户提供的控制脉冲，冲，SP与与CCD输出的像元光电信号同步，可用来做采样保输出的像元光电信号同步，可用来做采样保持控制信号。持控制信号。C的上升沿对应于的上升沿对应于CCD的第一个有效像素单的第一个有效像素单元元S1，因而可以用作行同步。当然也可以用，因而可以用作行同步。当然也可以用SH作行同步，作行同步，但由于但由于CCD首先输出首先输出64个虚设单元个虚设单元(含暗电流信号含暗电流信号)信号，所信号，所以采用以采用C比采用比采用SH更好。更好。2022-6-24112022-6-24122022-6-241

11、3TCD1206UD的特点的特点1)驱动方便驱动方便TCD1206UD的四路驱动脉冲均可由的四路驱动脉冲均可由CMOS逻辑器件逻辑器件HC7404直接直接提供提供0.3V到到5V的脉冲，因为在芯片的内部已经设置了电平转换器。的脉冲，因为在芯片的内部已经设置了电平转换器。2)灵敏度高灵敏度高TCD1206UD的光电灵敏度为的光电灵敏度为45V/lxs，它的饱和曝光量为，它的饱和曝光量为0.037lxs。虽然低于。虽然低于TCD1208AP(110V/lxs，0.01lxs)，但它的动，但它的动态范围态范围1700比比TCD1208AP(400)高得多。高得多。2022-6-24143)光谱响应光

12、谱响应TCD1206UD的光谱响应的峰值响应波长的光谱响应的峰值响应波长l lm为为550nm，长波限，长波限为为1100nm，短波限可延长到紫外谱区。，短波限可延长到紫外谱区。2022-6-24154)温度特性温度特性TCD1206UD的温度特性如下图所示。当环境温度由零度增长的温度特性如下图所示。当环境温度由零度增长到到60时，它的信号输出端时，它的信号输出端VOS几乎没有太大的变化。几乎没有太大的变化。2022-6-24165)积分时间与暗电压的变化关系积分时间与暗电压的变化关系TCD1206UD是积分器件，随着积分时间的增长，积累的暗电荷是积分器件，随着积分时间的增长，积累的暗电荷也随

13、之增长。也随之增长。2022-6-24176)TCD1206UD的特性参数的特性参数 特性参数符号 最小值 典型值最大值单位备注灵敏度 （响应）R33 45 56 V/lxs 对于发光二极管(660nm)光源的响应为600 V/lxs像敏单元不均匀性PRNU 10 20 寄存器不平衡性 RI 3 饱和输出电压 VSAT 1.5 1.7 V 饱和曝光量 SE 0.037 lxs 暗信号电压 VDRK 1 2 mV 所有有效像素单元暗信号的最大值暗信号电压不均匀性DSNU 2 3 mV 2022-6-2418特性参数符号 最小值 典型值最大值单位备注直流功率损耗 PD 140 180 mW 总转移

14、效率 TTE 92 输出阻抗 ZO 1.0 k 驱动频率f2.0MHZ动态范围DR1700直流信号输出电压 VOS 4.5 5.5 7 .0 V 直流参考输出电压VDOS4.5 5.5 7 .0 V 直流失调电压20mV2022-6-2419TCD1206UD2236个光电二极管构成总长30.24mm的光敏元阵列2160像元单元TCD1703C7500像元，像敏区总长52.5mm。二路并行输出，输出的数据率是单路输出二路并行输出，输出的数据率是单路输出(TCD1500C)的的2倍。可用于高速测量。倍。可用于高速测量。TCD1500C5340像元，像元总长37.38mm。 TCD1500C像元数

15、比像元数比TCD1206UD多，像元多，像元尺寸是尺寸是TCD1206UD的的1/2。测量精度比。测量精度比TCD1206UD至少提高一倍。至少提高一倍。2022-6-2420二、用于光谱探测的线阵二、用于光谱探测的线阵CCD用于光谱探测的线阵用于光谱探测的线阵CCD应具有光谱响应范围宽，具有较应具有光谱响应范围宽，具有较大的动态范围，噪声低，暗电流小，具有很高的灵敏度，大的动态范围，噪声低，暗电流小，具有很高的灵敏度，像敏单元的不均匀性好等特性。像敏单元的不均匀性好等特性。RL1024SB器件为自扫描光电二极管阵列器件器件为自扫描光电二极管阵列器件2022-6-2421RL1024SB器件器

16、件2022-6-2422 RL1024SB器件的等效电路图如图4-13所示。图下部的PN结光电二极管是像敏单元，上面的PN结为不感光的光电二极管列阵(亦称为虚设光电二极管列阵)。每个有效光电二极管都有对应着一个MOS场效应管用来存储光电二极管产生的信号电荷。有效光电二极管上面对应的场效应管为开关管。图的最上面为移位寄存器，通过1 和2脉冲的作用，移位寄存器可以顺序地打开场效应管开关，使右边输出有效光电信号和暗光电信号。有效光电二极管的光敏尺寸为长25um，高2.5mm，1024像元总长25.6mm 。显然，它的光敏面的面积较大(6.25*104um2)，相应的光照灵敏度较高。RL1024SB器

17、件的结构与工作原理器件的结构与工作原理 2022-6-2423RL1024SB的特点的特点 (1)光谱响应光谱响应右图为RL1024SB器件的光谱响应特性曲线。普通光学玻璃在紫外波段对光的吸收较大，使得普通光学玻璃窗口的光谱响应曲线截止于350nm ；石英玻璃在紫外波段对光的吸收很小，它的光谱响应曲线可延长至200nm 紫外谱区。因此，在要求检测紫外线波段的光谱时，要选用石英玻璃窗口的器件，区别窗口玻璃的方法是在器件型号的尾部以Q符号表示石英窗口的器件，以G表示普通玻璃窗口的器件。选用时一定要注意，如RL1024SBQ-011即为石英玻璃窗口的器件。2022-6-2424(2)输出电荷与曝光量

18、的线性输出电荷与曝光量的线性RL1024SB的输出信号与曝光量的关系曲线如图所示。 可以看出，曲线的线性很好。当曝光量接近饱和曝光量时曲线才出现弯曲。线性关系变坏。2022-6-2425特征典型值最大值单位 像元素中心距25 um 像元高2.5 mm 灵敏度2.9*10-4 C/Jcm-2 像敏单元不均匀性510%饱和曝光量35 nJ/cm2 饱和电荷10 pC动态范围31250 暗电流（均方根值）0.200.50pA峰值波长 750 nm光谱响应范围2001000 nm表4-2 RL1024SB系列CCD的特性参数 2022-6-2426三、用于彩色图像采集的线阵三、用于彩色图像采集的线阵C

19、CDTCD2000P器件器件TCD2000P为串行式彩色线阵为串行式彩色线阵CCD，管脚定义如图，管脚定义如图4-36所示。所示。2022-6-2427它也是二相时钟驱动的器件。它由它也是二相时钟驱动的器件。它由480个有效光电二极管个有效光电二极管构成像敏元阵列。每个像元尺寸为构成像敏元阵列。每个像元尺寸为11um长、长、33um高、高、中心距为中心距为11um。它的像元三个为一组，每一组含。它的像元三个为一组，每一组含G、B、R三色三色(由其上面的滤色片决定由其上面的滤色片决定)像敏单元。像敏元总长为像敏单元。像敏元总长为5.28mm。它的结构原理如图。它的结构原理如图4-37所示。由图可

20、见，它为所示。由图可见，它为单沟道型线阵单沟道型线阵CCD，在器件内部设置有脉冲发生器、驱，在器件内部设置有脉冲发生器、驱动器、采样保持器和补偿输出单元等。动器、采样保持器和补偿输出单元等。2022-6-24282022-6-2429TCD2000P的驱动脉冲波形图如图的驱动脉冲波形图如图4-38所示。它由转移脉所示。它由转移脉冲冲SH，驱动脉冲，驱动脉冲1、2和主时钟和主时钟M构成。它的输出信号构成。它的输出信号波形如图中波形如图中OS所示。它的彩色三基色的顺序为所示。它的彩色三基色的顺序为G、B、R。由于由于CCD光敏单元对光敏单元对G、B、R的响应不同，在同样照度的响应不同，在同样照度情

21、况下，输出幅度不同。情况下，输出幅度不同。2022-6-24302022-6-2431TCD2000P的其他特性参数如表的其他特性参数如表4-6所示。所示。2022-6-2432典型线阵典型线阵CCD讨论典型的单沟道线阵CCD器件TCD1209D的基本结构、工作原理、驱动电路及其特性参数。2022-6-2433一、一、TCD1209D的基本结构的基本结构 TCD1209D为典型的二相单沟道型线阵CCD图像传感器，其基本结构、工作原理及驱动电路等都具有典型性。2022-6-2434二、二、TCD1209D的基本工作原理的基本工作原理TCD1209D的驱动脉冲波形图如图所示。 2022-6-243

22、5三、三、TCD1209D的特性参数的特性参数 TCD1209D是一种性能优良的线阵CCD器件。它具有速度快，灵敏度高，动态范围宽，像敏单元不均匀性好，功耗低，光谱响应范围宽等优点。 1.光谱响应特性光谱响应特性 光谱响应的峰值波长为光谱响应的峰值波长为550nm；短波响应在短波响应在400 nm处大处大于于70%；光谱响应的长波限在光谱响应的长波限在1100nm。2022-6-24362.灵敏度灵敏度 线阵CCD的灵敏度参数定义为单位曝光量的作用下器件的输出信号电压，即 式中的UO为线阵CCD输出的信号电压，HV光敏面上的曝光量。 VOHUR TCD1209D的饱和曝光量SE仅0.06(lx

23、.s)。 2022-6-24373. 动态范围动态范围 动态范围参数DR定义为饱和曝光量与信噪比等于1时的曝光量之比。但是，这种定义的方式不容易计量，为此常采用饱和输出电压与暗信号电压之比代替。这样，动态范围DR为 DAKVVDRSAT式中，VSAT为CCD的饱和输出电压， VDAK为CCD没有光照射时的输出电压(暗信号电压)。 显然，降低暗信号电压是提高动态范围的最好方法。动态范围越高的器件品质越高。 2022-6-2438四、四、TCD1209D的驱动电路的驱动电路由TCD1209D驱动脉冲波形图中可以看出：TCD1209D的驱动器应产生SH、CR1、CR2、RS、CP等5路脉冲。其中转移

24、脉冲的周期远远大于其它4路脉冲的周期。2022-6-24392022-6-2440五、五、TCD1209D的外形尺寸的外形尺寸 TCD1209D为DIP22封装形式的双列直插型器件，外形尺寸：器件的外形尺寸为总长41.6mm，宽10.16mm，高7.7mm；器件的光敏单元总长为28.672mm；光敏单元（像敏面）距离器件表面玻璃的距离为1.72mm，表面玻璃的厚度为0.70.1 mm。 2022-6-24412022-6-2442一、扫描仪一、扫描仪组成结构组成结构 复杂的电子线路控制，复杂的电子线路控制，精密的光学成像器件，精密的光学成像器件，设计精巧的机械传动装置。设计精巧的机械传动装置。

25、第二节第二节 线阵线阵CCDCCD的应用的应用2022-6-2443图图1 1所示为典型的平板式扫描仪的内部与外部结构。所示为典型的平板式扫描仪的内部与外部结构。从图中可以看出，扫描仪主要由上盖、原稿台、光学成像从图中可以看出，扫描仪主要由上盖、原稿台、光学成像部分、光电转换部分、机械传动部分组成。部分、光电转换部分、机械传动部分组成。 2022-6-24441.上盖上盖上盖主要是将要扫描的原稿压紧，以防止扫描灯光线泄露。2.原稿台原稿台原稿台主要是用来放置扫描原稿的地方，其四周设有标尺线以方便原稿放置，并能及时确定原稿扫描尺寸。中间为透明玻璃，称为稿台玻璃。在扫描时需注意确保稿台玻璃清洁，否

26、则会直接影响扫描图像的质量。另外，要特别注意在放置扫描原稿时不要损坏稿台玻璃，要“轻拿轻放”。稿台玻璃的损坏会影响扫描仪内部的其他器件(如成像部件)，尤其是稿台玻璃的破损会使灰尘及杂质直接侵入扫描仪内部，使扫描品质下降，严重时会造成扫描仪的损坏。 2022-6-24453.光学成像部分光学成像部分光学成像部分俗称扫描头，即图像信息读取部分，它是扫描仪的核心部件，其精度直接影响扫描图像的还原逼真程度。它包括以下主要部件：灯管、反光镜、镜头以及电荷耦合器件(CCD)。扫描头的光源一般采用冷阴极辉光放电灯管，灯管两端没有灯丝，只有一根电极，具有发光均匀稳定、结构强度高、使用寿命长、耗电量小、体积小等

27、优点。 2022-6-2446 扫描头还包括几个反光镜，其作用是将原稿的信息反射到镜头上，由镜头将扫描信息传送到CCD感光器件，最后由CCD将照射到的光信号转换为电信号。镜头是把扫描信息传送到CCD处理的最后一关，它的好坏决定着扫描仪的精度。扫描精度即是指扫描仪的光学分辨率，主要是由镜头的质量和CCD的数量决定。由于受制造工艺的限制，目前普通扫描头的最高分辨率为20000像素，应用在A4幅面的扫描仪上，可实现2400dpi的扫描精度，这样的精度能够满足多数领域的需求。2022-6-24474.光电转换部分光电转换部分光电转换部分是指扫描仪内部的主板。扫描仪的光电转换部分主板只是一小块，但它却是

28、扫描仪的心脏。它是一块安置有各种电子元件的印刷电路板。它是扫描仪的控制系统，在扫描仪扫描过程中，它主要完成CCD信号的输入处理，以及对步进电机的控制，将读取的图像以任意的解析度进行处理或变换所需的解析度。 2022-6-24485.机械传动装置机械传动装置机械传动部分主要包括步进电机、驱动皮带、滑动导轨和齿轮组。(1)步进电机：它是机械传动部分的核心，是驱动扫描装置的动力源。步进电机其实就是用脉冲信号精确控制移动的一种电机，扫描仪的噪音和速度在一定程度上就是由它决定的。速度和精度存在着矛盾。速度越快，移动单位距离所需的时间就短，精度就会降低；精度提高，其结果是消耗时间增加，就会造成速度减慢。

29、2022-6-2449 在扫描仪扫描图像的过程中，扫描头要依靠步进电机来拖动。传统的步进电机是依靠齿轮传动来实现运动的。当齿轮传动时，即使是两个紧密啮(nie)合的齿轮，在它们的各齿之间都会留有一些空隙，这是不可避免的，在往复运动的时候，就会给精度带来影响，轻则会使扫描的精度下降，严重时会使图像出现一些条纹。所以，微步进电机技术就在这种情况下应运而生的。它采用缩小电机拖动的运动步幅，可以达到传统步进电机步幅的三分之一或者四分之一，甚至更低，能精确控制扫描头的平稳运动，避免了往复运动中齿轮间的空隙所带来的缺陷，减少了不稳定移动所带来的锯齿波纹和色彩失真，使扫描速度加快，噪音减小，图像质量明显提高

30、。 2022-6-2450(2)驱动皮带：扫描过程中，步进电机通过直接驱动皮带驱动扫描头，对图像进行扫描。(3)滑动导轨：扫描装置经驱动皮带的驱动，通过在滑动导轨上的滑动实现线性扫描的过程。(4)齿轮组：是保证机械设备正常工作的中间衔接设备。2022-6-2451(1)(1)线阵线阵CCDCCD的结构的结构 CCD图像传感器是平板式扫描仪的核心，其主要作用就是将照射到其上的光图像转换成电信号。将CCD图像传感器放大，可以发现在10m的间隔上并行排列着数千个CCD图像单元，这些图像单元规则地排成一线，当光线照射到图像传感器的感光面上时，每个CCD图像单元都接受照射其上的光线，并根据感应到的光线强

31、弱，产生相应的电荷。然后，若干电荷以并行的顺序进行传输。2022-6-2452一般扫描仪使用的光学成像系统有两种：缩小扫描型光学成像系统和等倍扫描型光学成像系统。缩小型光学成像系统采用2-5cm长度的线阵CCD作为光学系统中的图像传感器，由于CCD的尺寸远不及扫描原稿的宽度，因此，这种成像系统中，在CCD的前面有一个镜头，像数字相机一样，用于在扫描时将原稿图像通过镜头缩小后投射到线阵CCD上。(2)(2)光学成像系统光学成像系统2022-6-2453(3)(3)色分离技术色分离技术目前，彩色扫描仪已成为市场的主流，它能够很真实地还原原稿图像的品质。通过彩色扫描仪扫描得到的数字图像，不论是形状还

32、是色彩，扫描得到的图像都很好地保持了原稿的品质。 2022-6-2454 真实色彩的还原主要应归功于扫描仪独特的色分离技术。由于CCD只是将所感应的光的强弱转换成相应大小的电荷，它不可能对所扫描图像的颜色进行识别。因此，扫描仪需要将这些颜色进行分离。我们都知道，红、绿、蓝是光的三基色，即用这3种颜色叠加可以组合出其他任意颜色。就是根据这个特点，扫描仪在扫描图像时，先生成分别对应于红(R)、绿(G)、蓝(B)的三基色的3幅图像，也就是说每幅图像中只包含相应的单色信息，红基色图像中只包含红色的信息、绿基色图像中只包含绿色信息，蓝基色图像中自然只包含蓝色信息。最后，将这3幅图像合成即得到了彩色的图像

33、。 2022-6-2455工作过程工作过程 1)开始扫描时，机内光源发出均匀光线照亮玻璃面板上的原稿，产生表示图像特征的反射光(反射稿)或透射光(透射稿)。反射光经过玻璃板和一组镜头，分成红绿蓝3种颜色汇聚在CCD感光元件上，被CCD接受。其中空白的地方比有色彩的地方能反射更多的光。2)步进电机驱动扫描头在原稿下面移动，读取原稿信息。扫描仪的光源为长条形，照射到原稿上的光线经反射后穿过一个很窄的缝隙，形成沿x方向的光带，经过一组反光镜，由光学透镜聚焦并进入分光镜。经过棱镜和红绿蓝三色滤色镜得到的RGB三条彩色光带分别照到各自的CCD上，CCD将RGB光带转变为模拟电子信号，此信号又被AD转换器

34、转变为数字电子信号。2022-6-24563)反映原稿图像的光信号转变为计算机能够接受的二进制数字电子信号，最后通过USB等接口送至计算机。扫描仪每扫描一行就得到原稿x方向一行的图像信息，随着沿y方向的移动，直至原稿全部被扫描。经由扫描仪得到的图像数据被暂存在缓冲器中，然后按照先后顺序把图像数据传输到计算机并存储起来。当扫描头完成对原稿的相对运动，将图稿全部扫描一遍，一幅完整的图像就输入到计算机中去了。4)数字信息被送入计算机的相关处理程序，此数据以图像应用程序能使用的格式存在。最后通过软件处理再现到计算机屏幕上。2022-6-2457二、传真机二、传真机 传真机是让使用者利用电话线传送文件到

35、另一处的终端设备。传真机的基本原理相当简单，传真机先扫描传真的文件，将文件中黑与白的部分转换成数位“0”及“1”的信号传至另一端，接收端的机器再将所收的信号转换成影像印出此文件。 简单来说，就是将文件或图像进行分解和合成的过程，叫做传真。 工作原理：工作原理： 先扫描即将需要发送的文件并转化为一系列黑白点信息，该信息再转化为声频信号并通过传统电话线进行传送。接收方的传真机“听到”信号后，会将相应的点信息打印出来。2022-6-2458发送时发送时: :扫描图像-生成数据信号-对数字信息压缩-调制成模拟信号-送入电话网传输。 接收时接收时: :接收来自电话网的模拟信号-解调成数字信号-解压数字信

36、号成初始的图像信号-打印。 2022-6-2459三、复印机三、复印机按照复印机的工作原理来划分，主要可以分为按照复印机的工作原理来划分，主要可以分为模拟复印机模拟复印机和和数码复印机。数码复印机。 其实简单地说模拟复印机模拟复印机与数码复印机数码复印机在工作原理上的差别在于曝光鼓曝光前的工作过程，数码复印机显影后的基本工作原理和机械设备则与模拟复印机相同。2022-6-2460 由于复印机大都采用静电的方式进行复印，又被称之为静由于复印机大都采用静电的方式进行复印，又被称之为静电复印机。电复印机。 静电复印技术通常指的是利用静电和某些具有光电导特性静电复印技术通常指的是利用静电和某些具有光电

37、导特性的材料（感光鼓）在光的作用下从绝缘体变为导电体这一原理的材料（感光鼓）在光的作用下从绝缘体变为导电体这一原理对被摄物（原稿）进行照相并以复印品的形式快速输出的复制对被摄物（原稿）进行照相并以复印品的形式快速输出的复制技术。技术。 在数码复印机中，曝光灯照射到放在原稿台上的原稿，得在数码复印机中，曝光灯照射到放在原稿台上的原稿，得到的光照图像经过反光镜、镜头等光学系统照射到到的光照图像经过反光镜、镜头等光学系统照射到CCDCCD图像传感图像传感器上，器上，CCDCCD将光图像变成电信号，再进行数字信号处理，将光图像变成电信号，再进行数字信号处理，CCDCCD输输出的电信号数字化后，再用数字

38、信号控制激光器对感光鼓进行出的电信号数字化后，再用数字信号控制激光器对感光鼓进行曝光，使感光鼓形成静电潜像。曝光，使感光鼓形成静电潜像。2022-6-2461复印机的工作原理主要包括以下三个基本的原理：复印机的工作原理主要包括以下三个基本的原理：静电原理静电原理 电荷有正负两种极性，所谓静电原理是指同性电荷相互排斥；电荷有正负两种极性，所谓静电原理是指同性电荷相互排斥；异性电荷相互吸引。即所谓的同性相斥、异性相吸。异性电荷相互吸引。即所谓的同性相斥、异性相吸。2022-6-2462光学成像原理光学成像原理 光学成像的基本知识：物体通过光学镜头成像为图像。光学成像的基本知识：物体通过光学镜头成像

39、为图像。2022-6-2463半导体原理半导体原理 半导体原理就是在静态、或加反向电压时为绝缘体；而在加半导体原理就是在静态、或加反向电压时为绝缘体；而在加正向电压时为导体。正向电压时为导体。 复印机用的感光鼓材料则是感光型半导体：即在暗态时（不复印机用的感光鼓材料则是感光型半导体：即在暗态时（不受光）为绝缘体；而在亮态（受光）时为导体。受光）为绝缘体；而在亮态（受光）时为导体。2022-6-2464复印机的工作原理复印机的工作原理是利用光导体的电位特性，在光导体没有受光是利用光导体的电位特性，在光导体没有受光照的状态下进行充电，使其表面带上均匀的电荷，然后通过光学照的状态下进行充电，使其表面

40、带上均匀的电荷，然后通过光学成像原理，使原稿图像成像在光导体上。有图像部分因没有受到成像原理，使原稿图像成像在光导体上。有图像部分因没有受到光照（相当于暗态），所以光导体表面仍带有电荷，而无图像区光照（相当于暗态），所以光导体表面仍带有电荷，而无图像区域则受到光照域则受到光照 （相当于亮态），所以光导体表面的电荷通过基体（相当于亮态），所以光导体表面的电荷通过基体的接地，使表面的电荷消失，从而形成了静电潜像。然后通过静的接地，使表面的电荷消失，从而形成了静电潜像。然后通过静电原理，使用带有极性相反电荷的墨粉，使光导体表面的静电潜电原理，使用带有极性相反电荷的墨粉，使光导体表面的静电潜像转化成为

41、光导体表面的墨粉图像像转化成为光导体表面的墨粉图像 。最后，仍然通过静电原理，。最后，仍然通过静电原理，将光导体表面的墨粉图像转印到复印纸表面，完成复印的基本过将光导体表面的墨粉图像转印到复印纸表面，完成复印的基本过程。程。 2022-6-2465静电复印的基本过程静电复印的基本过程 静电复印过程可分为七个过程，即：预曝光、充电、图像曝光、显影、转印分离、定影和清洁七个步骤。2022-6-2466数字复印机与模拟复印机的主要区别：数字复印机与模拟复印机的主要区别： 数字复印机与模拟复印机的主要区别主要是工作原理不同。数字复印机与模拟复印机的主要区别主要是工作原理不同。 模拟复印机的工作原理是：

42、模拟复印机的工作原理是：通过曝光、扫描将原稿的光学模通过曝光、扫描将原稿的光学模拟图像通过光学系统直接投射到已被充电的感光鼓上产生静电潜拟图像通过光学系统直接投射到已被充电的感光鼓上产生静电潜像，再经过显影、转印、定影等步骤，完成复印过程。曝光灯每像，再经过显影、转印、定影等步骤，完成复印过程。曝光灯每扫描一次，就能复印出一份原稿。机型种类繁多，速度有快有慢，扫描一次，就能复印出一份原稿。机型种类繁多，速度有快有慢，功能有好有坏。功能有好有坏。2022-6-2467数字复印机的工作原理是：数字复印机的工作原理是：首先通过首先通过CCD（电荷耦合器件）传感（电荷耦合器件）传感器对通过曝光、扫描产

43、生的原稿的光学模拟图像信号进行光电转器对通过曝光、扫描产生的原稿的光学模拟图像信号进行光电转换：光学扫描的原稿图像变成电子信号存储在一个存储器里，需换：光学扫描的原稿图像变成电子信号存储在一个存储器里，需要拷贝时从存储器里将数据调出，经过数字技术处理的图像信号要拷贝时从存储器里将数据调出，经过数字技术处理的图像信号会输入到激光调制器，由调制后的激光束对被充电的感光鼓进行会输入到激光调制器，由调制后的激光束对被充电的感光鼓进行扫描，在感光鼓上产生由点组成的静电潜像，再经过显影、转印、扫描，在感光鼓上产生由点组成的静电潜像，再经过显影、转印、定影等步骤，完成复印过程。定影等步骤，完成复印过程。20

44、22-6-2468数字复印机与模拟复印机相比的优点数字复印机与模拟复印机相比的优点 由于数字复印机采用了数字图像处理技术，使其可以进行由于数字复印机采用了数字图像处理技术，使其可以进行复杂的图文编辑，大大提高了复印机的处理能力、复印质量，复杂的图文编辑，大大提高了复印机的处理能力、复印质量，降低了使用中的故障率，其主要优点在于：降低了使用中的故障率，其主要优点在于： （1）一次扫描，多次复印。）一次扫描，多次复印。因减少了扫描次数，所以减少了扫描器产因减少了扫描次数，所以减少了扫描器产生的磨损及噪音，同时减少了卡纸的机会。扫描一份原稿后，进行多次反复拷贝，生的磨损及噪音，同时减少了卡纸的机会。

45、扫描一份原稿后，进行多次反复拷贝，而原稿此时已不需要；右侧传纸方式使得数码机的卡纸次数降到极限，并在出现卡而原稿此时已不需要；右侧传纸方式使得数码机的卡纸次数降到极限，并在出现卡纸时，打开单一侧导板就能清除全部卡纸。纸时，打开单一侧导板就能清除全部卡纸。 （2）整洁、清晰的复印质量。）整洁、清晰的复印质量。保证了复印品的整洁、清晰。数码机保证了复印品的整洁、清晰。数码机有图像影印功能：文稿，图片，复印稿，低密度稿，浅色稿等五项模式功能，通过有图像影印功能：文稿，图片，复印稿，低密度稿，浅色稿等五项模式功能，通过256级灰色浓度灰级识别彩色原稿、级灰色浓度灰级识别彩色原稿、400DPI的分辨率，拷贝彩页时，效果奇佳，层次的分辨率，拷贝彩页时，效果奇佳，层次感突出。感突出。2022-6-2469（3）电子分页。）电子分页。一次复印，分页可达一次复印，分页可达999份或与复印最大量相当的分页份或与复印最大量相当的分页份数，分页方式是交叠进行的，无需选购分页器件，降低成本。份数，分页方式是交叠进行的，无需选购分页器件，降低成本。（4）先进的环保系统设计。）先进的环保系统设计。无废粉、低臭氧、自动关机节能，图像无废