Пристрій сканера: опис, характеристики, принцип роботи

Щодня ми зустрічаємося з таким приладом, як сканер: в магазині на касі, у автоматичних вхідних дверей, ліфтів. В офісі одним з перших помічників теж є сканер. Так що ж він собою представляє насправді? Спробуємо розібратися в статті.

Що таке сканер

Ще кілька десятиліть тому ми і уявити собі не могли, що старих вицвілих фотографій, які зберігаються в альбомах у бабусі, можна буде дати друге життя. Все завдяки пристрою з назвою коротким "сканер". Сканер - це сучасний технічний пристрій, з допомогою якого можна внести будь-яку інформацію з паперового носія в персональний комп'ютер, а далі, використовуючи спеціальні програми, відредагувати та надати інформації необхідний вид. Таким чином, сканер дозволяє істотно економити час. Адже, наприклад, для того щоб надрукувати текст стандартного формату, необхідно від двох до п'яти хвилин. Сканер ж робить це секунд за двадцять. Як і будь-які периферійні пристрої, сканери обов'язково повинні бути з'єднані з персональним комп'ютером або іншою системою, що приймає цифрові дані.

Хто винайшов сканер

Як і у кожного предмета, у сканера теж є свій винахідник. І перш ніж перетворитися в компактний модний комп'ютерний аксесуар, він пройшов довгий шлях розвитку.

В середині XIX століття, в 1856 році, якийсь абат на ім'я Джованні Казеллі, що мешкав в італійській Флоренції, винайшов апарат, який міг передавати будь-яке зображення на деякій відстані. Прилад був названий пантелеграф, і це було лише примітивне пристрій. Принцип сканера такого роду був такий: картинка, яку необхідно було передати, наносилася на спеціальний барабан чорнилом, які передавали струм, а картинка зчитувалась з допомогою голки. Наступний виток у розвитку пристрою сканера стався в 1902 році. Німецький вчений Артур Корн вперше отримав права на технологію фотоелектричного сканування, яка досі відома у всьому світі як телефакс. Принцип роботи був заснований на наступних діях. Картинка фіксувалася на обертовому барабані. Уздовж барабана переміщалася світлова лампа. Її промінь, пройшовши через картинку і спеціальну призму, потрапляв на селеновий приймач.

Види сканерів

На сьогоднішній день існує декілька видів сканерів: Самим першим у світі сканером був барабанний. Його винайшли в США в 1957 році. Дозвіл картинки було дуже низьким, всього 176 пікселів чорно-білого пігменту чорнила. Сучасні барабанні сканери володіють високочутливими компонентами, завдяки яким можуть зображати найдрібніші деталі. Малюнок або текст може ретушироваться таку кількість разів, поки результат повністю не буде задовольняти. Пристрій барабанного сканера входять ксенонові або галогенні промені. До їх відображення застосовуються особливі вимоги. Якщо відбувається сканування прозорого документа, то працюють лампи, розташовані всередині. При освітленні документів з високою відбивною поверхнею в дію вступають лампи, що знаходяться по зовнішньому периметру. Найпопулярнішим пристроєм є сканер планшетний. Саме він стоїть в кожному офісі і використовується для сканування документів і графічних матеріалів. Розрахований такий сканер на формати до А4. Принцип роботи заснований на рухомий каретці, що рухається уздовж скла, на якому розташоване зображення. Інформація в закодованому вигляді потрапляє на світлочутливі елементи. Вони, в свою чергу, аналізують отримані дані на наявність основних кольорів спектру. Сучасні моделі планшетних сканерів мають функцію миттєвого розпізнавання тексту та його переформатування у файли pdf. Лазерний сканер. Найбільш часто зустрічається у повсякденному житті. Ми перебуваємо під його спостереженням в магазинах, він відкриває нам автоматичні двері по датчику руху. Пристрій має широке застосування в архітектурі, будівництві, на різних соціальних підприємствах. Сканери широкого формату. Такі використовують в основному архітектори і будівельники для того, щоб повністю передати зображення об'єкта і вносити необхідні виправлення, не розбиваючи схему на частини. Ручні сканери. Особливу популярність вони, правда, мали в дев'яностих роках минулого століття. Принцип їх був заснований на механічному (ручному) протягуванні пристрою сканера по поверхні паперу. Щоб зробити якісну картинку, необхідно було твердо тримати руку. Книжкові сканери. Їх ще називають планетарні, тому що таке обладнання влаштовано особливим чином. Йому не потрібно контактувати з документами. Спеціально встановлений високочутливий датчик бачить документ на відстані або цілком, використовуючи інфрачервоний промінь, або переглядає дані особливої лазерною лінійкою. У багатьох є функція вирівнювання висоти сторінки. В основному книжкові сканери використовують для сканування давніх старих документів, які не можна брати в руки або піддавати механічному тиску. Мережеві сканери. Єдиний в сімействі периферійних пристроїв, який може обходитися без комп'ютера. Вся інформація передається і зберігається у спеціальних буферів обміну. Кожен користувач, підключений до мережі, може передавати свою інформацію або скористатися вже наявної. Якісь прилади морально застаріли, ніж людство користується досі. Одне ясно: пристрій введення - сканер завжди буде стояти в одному ряду з технічними зразками першої необхідності.

Класифікація за типами зображень

Якщо за технічними характеристиками сканери можна розділити на п'ять основних видів, то в плані оброблюваних зображень цих видів лише два: чорно-білі сканери і кольорові. Чорне-білі пристрої працюють за простим принципом. Флуоресцентна лампа, яка дає білий світ, висвітлює скановане зображення. Потім відбите світло, проходячи через спеціальні лінзи, падає на особливі світлочутливі елементи, які, в свою чергу, фіксують закодовану інформацію і передають на комп'ютер. Набагато складніше на ринок виходили сканери, які могли передавати кольорові зображення. Перші апарати з'явилися в 1989 році, але популярність у користувачів не завоювали із-за надто високою порівняно з чорно-білими сканерами ціни. Їх вартість доходила до декількох десятків тисяч доларів. Пристрій кольорового сканера істотно відрізняється від ахроматического побратима, так як робота побудована на особливому світловому фільтрі. Цей фільтр заснований на трьох кольорах: червоному, зеленому і синьому. Щоб цілком відсканувати текст або зображення, операція для кожного кольору виконується окремо. В результаті проходження потрійного етапу виходить якийсь образ зображення, який проходить колірну корекцію. Після цього інформація передається на комп'ютер. Крім високої ціни, кольорові сканери володіють ще одним недоліком: час на сканування одного документа збільшується в три рази. Проблеми також можуть виникнути при вирівнюванні кольору в кожному з проходів. На аркуші зображення вийде розмитим і нечітким.

Принцип роботи сканера

Пристрій сканера і принтера, іноді утворює єдиний комплекс, суттєво різниться. Як і будь-який комп'ютерний аксесуар, він складається з механічних і електричних частин, які разом являють собою досить складну конструкцію. Однак на перший погляд пристрій і робота сканера виглядають досить просто. Зрозуміти принцип функціонування можна на планшетному типі. Перед початком роботи необхідно переконатися, що апарат з'єднаний з комп'ютером. Сканер - пристрій введення інформації, і для отримання ідеального результату саме з допомогою комп'ютера проводяться всі необхідні налаштування. Документ, який необхідно відсканувати, розміщується текстом чи малюнком вниз на спеціальне скло. Як тільки ви натиснули кнопку сканування, запускається ланцюгова реакція. Під склом розташовані скріплені між собою кілька дзеркал, світлочутливі датчики, лінзи і невеликий джерело світла, який прикріплений на рухому візок. Ця візок приходить в рух, прокочуючи уздовж всього документа. Світло від сканованій паперів відображається та проходить через систему дзеркал і лінз, а потім прямує на світлочутливі датчики. Кожен елемент сканованого документа має свій ступінь освітленості, і ця інформація передається на основний пристрій у вигляді певного цифрового коду. Далі він обробляється спеціальними пристроями в двійковий код і з'являється в персональному комп'ютері у вигляді копії тільки що відсканованого документа.

Пристрій подвійного призначення

Таке популярне пристосування, як принтер, також має місце бути в нашого життя. Досить відоме, воно все-таки в певний момент здало позиції, об'єднавшись зі сканером. Це сприяло збільшенню робочого простору. Новий зразок отримав назву МФУ - багатофункціональний пристрій, принтер і сканер в якому були об'єднані в єдиний механізм.
Незважаючи на об'єднання, у кожного приладу раніше власна функція. Якщо сканер - це пристрій введення інформації в персональний комп'ютер, принтер є пристроєм виведення даних на паперовий носій. Якість виведених принтером даних, будь то текст або картинка, залежить не тільки від якості вихідного матеріалу в комп'ютері, але і від вбудованих в сам апарат чутливості датчиків. Як правило, багатофункціональна пристрій принтер-сканер воліють для домашнього використання. Він стане у пригоді школярам, студентам, викладачам або представникам економічних професій для того, щоб виконувати прості, не вимагають поліпшених технічних характеристик, завдання. За таким же призначенням використовуються ксерокс і сканер в одному пристрої. Якщо завдання сканера - вводити інформацію, то призначення ксерокса - копіювати, робити необхідну кількість примірників з одного джерела інформації.

МФУ розширеного дії

На полицях магазинів електропобутових товарів можна зустріти апарат, який готовий виконувати найскладніші офісні завдання. Це багатофункціональний пристрій з принтером, сканером і копіром. Розрізняють такі зразки домашнього і промислового призначення. Техніка поєднує в собі багато можливостей:

економить простір, що особливо важливо в домашніх умовах; працює з документами; роздруковує і обробляє фотографії високої якості; незамінна річ для школярів і студентів, чиї батьки не готові віддавати круглі суми приватним організаціям, які займаються, наприклад, роздрукуванням текстів. Більшість багатофункціональних пристроїв з принтером, сканером і копіром мають можливість надсилати та отримувати дані через вайфай. Разом з тим дизайнери намагаються надавати апаратів стильний економічний зовнішній вигляд, щоб він служив не тільки для роботи, але і відмінно вписувався в інтер'єр. Це те перевагу, що стосується техніки для домашнього використання. Промислові пристрої, звичайно, відрізняються. Якщо вам хоч раз доводилося роздруковувати або редагувати документи в спеціалізованих офісних центрах, напевно ви помічали досить значних розмірів апарат. Це і є те саме МФУ, яке володіє більшим об'ємом потужності і готове працювати добу без перерв. Список функцій у офісних апаратів практично нічим не відрізняється від стандартних пристроїв, але істотно спрощує життя.

Лазерні сканери

Сканер є пристроєм досить широкого профілю. Серед великої кількості видів цього апарату самий широкий спектр застосування в лазерного сканера.
Такий сканер є пристроєм прогресивного типу, який використовують у будівництві, геодезії, навіть у військовій і космічній сфері. Принцип роботи досить на перший погляд досить простий: лазерні промені, спрямовані на аналізований об'єкт, досягають і фіксують відстань між усіма поверхнями і точками, з яких складається предмет, в просторі. Потім дані обробляються комп'ютером і виводяться на монітор. У лазерного сканування багато переваг: Низька вартість робіт, а класичні варіанти вимагають великих витрат. Швидкість обробки інформації при використанні лазерної технології в кілька разів вище. Найвища точність оцінки з мінімальним рівнем похибки. Лазерний сканер є пристроєм з унікальними технічними характеристиками: вони здатні точно фіксувати дані навіть мікроскопічних розмірів. Для лазерного променя не існує перешкод: дерева, темний час доби, туман чи дощ не стануть причиною неправильної оцінки об'єкта. Не потрібні спеціальні умови. Лазерну зйомку можна проводити з будь-якої точки простору. Незважаючи на те що пристрій лазерних сканерів особливо нічим не відрізняється, по технічним характеристикам прилади поділяються на кілька підвидів. Так, наприклад, один тип сканерів можна використовувати для роботи з великими об'єктами, інші відмінно підійдуть для визначення даних з об'єктів середнього і маленького обсягів. При купівлі лазерного сканера необхідно враховувати кілька моментів, які будуть чинити істотний вплив на виконання робіт у майбутньому. Одним з важливих показників пристрою є точність вимірювань і рівень дозволу. Це впливає на роботу пристрою виводу: сканер фіксує найдрібніші деталі. Також варто відразу розібратися з дальністю і швидкістю сканування. Зараз багато компаній-виробники впроваджують у свої флагманські примірники додаткові опції, тим самим збільшуючи технічний функціонал, наприклад, можливість підключення відеокамери або виведення інформації на кілька пристроїв одночасно.

Сканер штрих-коду

Сканери штрих-кодів зайняли міцне місце в сфері торгівлі та будівництва, логістики та обліку. Застосування таких засобів у декілька разів полегшує введення даних про товари або послуги. Пристрій сканера штрих кодів розрізняється по технології. Виділяють лазерні, світлодіодні і фотосканеры. Світлодіодний сканер працює наступним чином. На товарний штрих-код падає світлодіод. Відбите світло потрапляє на спеціально налаштовану чутливу матрицю, яка шифрує дані і виводить їх на монітор. І сканер пристрою, і будь-які додаткові аксесуари повинні бути безпосередньо з'єднані з комп'ютером. До переваг світлодіодного типу можна віднести дешевизну, високу швидкість сканування і обробки інформації, розпізнавання штрихів від 01 міліметра. Є і недоліки, наприклад, коротке відстань сканування і обмеження на розпізнавання великих штрих-кодів. Принцип пристрою сканера лазерного типу схожий на світлодіодний, але з тією лише різницею, що лазер формує більш щільний світловий потік для фіксування даних. Такі пристрої здатні розпізнавати штрих-коди підвищеної складності на відстані до п'ятдесяти сантиметрів. Проте в ціновому еквіваленті вони обійдуться дорожче. Фотосканер принципово відрізняється від своїх побратимів. На відміну від попередніх варіантів фотосканер просто фотографує штрих-код і на основі алгоритмів, схожих з комп'ютерними, обробляє отримані дані, які передає користувачеві. Фотографувати інформацію можна з будь-якого кута, дані все одно будуть зафіксовані. Сканери штрих-кодів можуть бути стаціонарними чи ні, дротовими або бездротовими, які працюють на функціях блютуз або вайфай.

Інші види сканерів

Крім поширених видів сканерів, існують і вузькопрофільні пристрої, які застосовують в спеціалізованих областях. Зараз виробники смартфонів виходять на новий рівень безпеки, наділяючи свої флагманські продукти сканерами сітківки очей. Це біометричні технології, що дозволяють захистити ваші персональні дані від недобросовісних людей або шахраїв, якщо ви, наприклад, втратили телефон. Сама технологія була винайдена і запропонована на суд громадськості в далекому 1936 році. Тоді лікар-офтальмолог Франк Бурх зазначив, що райдужна оболонка кожної людини унікальна. І лише в 1994 році, майже через шістдесят років, інженер Джон Дафман запатентував вперше математичний алгоритм, який здатний визначати відмінності райдужної оболонки. Робота таких сканерів ґрунтується на використанні інфрачервоного випромінювання, який направляється на зіницю. Камера визначає колір і найменші деталі райдужної оболонки, а система порівнює їх з наявними в базі зразком. Якщо варіанти збігаються, відкривається доступ. Іноді камерою може подаватися в зіницю збільшену кількість світла. Якщо зіниця не розширюється певним чином, значить очей, що надається на аналіз, не належить власнику. Система відмовляє у доступі. Ще одним методом визначення та підтвердження особистості є технологія сканування відбитку пальця. Візерунки на них формуються в період розвитку дитини в утробі матері і є унікальними на кожному пальці. В основі такого приладу лежить оптичний сканер, який працює за принципом, схожим з фотоапаратом. Спеціальні мікросхеми роблять знімок пальця, визначають малюнок відбитка і порівнюють його з наявним зразком. Такий тип сканерів хоч і вважається високотехнологічним, однак не дає стовідсоткової гарантії, бо замість пальця в певних випадках можна використовувати зліпок, який сканер прийме за палець. Велику популярність набирають 3Д-сканери. Така технологія з'явилася в кінці XX століття, а перший пробний апарат зібрали в 60-х роках того ж століття. Особливими функціями тоді сканер похвалитися не міг. Удосконалення сталося в середині 80-х. Були додані лазери, додаткові джерела білого світла і затемнення, які дозволили поліпшити бачення сканованого предмета. Камери, розташовані під різними кутами, фіксують найдрібніші подробиці об'єкта з різних ракурсів. Далі всі отримані картинки зберігаються, аналізуються і збираються в єдину тривимірну модель. Є сканери контактні і безконтактні. У першому випадку досліджувана модель повинна стояти на спеціальній плиті. У другому варіанті використовується особливий світ. Це може бути інфрачервоне випромінювання, рентгенівські промені або ультразвук.