A0大尺寸滾筒掃瞄器 - Sanlien...電荷耦合器件將接收到的光投射到感光系 統中，感光系統的矽材料表面部分被分割成若...

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談到掃瞄器大多會聯想到辦公室所使用的

平台式 A4或者到 A3的掃瞄器，甚至於

會聯想到多功能的事務機，然這些的掃瞄器並

不是這篇文章所要談的類型。試想當我們要掃

瞄一幅月曆，要用掃瞄器掃父母親早期的紀念

婚紗照「大張帶框的」，或是要把地圖、舊有的

建築物管路圖等大尺寸文件掃瞄進電腦時，許

多的寶貴資料是無法摺的，且也不可能夠用 A3

或 A4尺寸的掃瞄器來分別掃描後再來做接合

的動作，因「接合還是會有痕跡」。像在現今

的社會中，衣服衣板的尺寸、馬靴、禮服等等

都是大尺寸的紙板資料，要如何的將資料一一

存入電腦中，大尺寸所要面對的問題很多，包

含掃瞄器的原理，與掃瞄時的問題等等，容後

續文章一一說明。

一、平台式與滾筒式掃瞄

一般所見的 A4 掃瞄器有一個工作平台，

並有一片玻璃，我們將文稿放於該玻璃平台上，

燈管會移動，被掃瞄物不動，這是所謂的平台

式掃瞄器。當印表機列印時，紙張會被滾動，

材料動，就是所謂的滾筒式印表機，試想當一

般常見的掃瞄器，燈管不動時，要掃瞄一整張

圖稿就只有讓被掃瞄物如印表機般的滾動，因

為當一張 90X120公分的圖稿要掃瞄，若使用

平台式，其機台必定很笨重且大，反而不利於

使用，方便性會變差，改為滾筒式後只須要考

量到機台寬度就好，其長度就不用特意擔心

啦 ~~

用一簡單的列表來表示

型 式

掃瞄 方式

圖片 說明

平 台 式 掃 瞄 器

燈 管 移 動

滾 筒 式 掃 瞄 器

材 料 移 動

A0大尺寸滾筒掃瞄器

大尺寸滾筒掃瞄器介紹暨應用

三聯科技股份有限公司/陳皇基

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二、CIS 和 CCD 掃描原理本段以工作原理和技術特點兩大類介紹這兩種掃描器，大尺寸掃瞄器主要以這兩種原理進行

掃瞄工作。大多的文章都會提到 CCD優或者是 CIS優，此文僅以功能特性說明，至於未來的發展

與優缺點就留待看倌們的評斷。

大尺寸滾筒掃瞄器介紹暨應用

(一) CIS (contact image Sensor Method) (二) CCD (optical reduction Method)

三、工作原理

(一) CIS 掃描器

(日本GRAPHTEC全系列掃瞄器)

CIS（Contact image Sensor），是由光源系

統和感光系統的單件構成的集成模組。感光系

統的矽材料表面部分被分割成能分若干個正方

形感光單元（以 5000個圖像單元為例），每個

感光單元的大小取決於每英寸單元數量，英寸

單元數量又取決於掃描解析度（CIS 600dpi解

析度的掃描器，它的圖像單元間距是 1/600英

寸）。光學系統是一個條形的透鏡列陣它直接

將掃描原稿表面投射到矽材料表面，以 1︰ 1

的比例對原稿進行掃描，從而沒有放大或縮小

原稿，因此就節省能源和幾何精度而言能夠更

好的重現原稿。

LED（發光二級體）發出的光源一次直接將

光照射到原稿上。三種顏色發光二極體（紅、綠、

藍）通過快速的切換發光提供掃描所需要的三

原色。值得注意的是在光學系統和感光系統中

沒有濾色裝置， CIS掃描器的色彩範圍是由每組

發光二極體的光譜決定，而不像 CCD掃描器是

通過濾色裝置來處理的。由於濾色技術要比發

光二極體技術先進的多，因此有廠商表示 CIS掃

描器在色彩範圍上也就不如 CCD掃描器好。

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然而，快速的切換發光二極體是不需要預

熱的，因此 CIS掃描器能夠立即通電使用。更

進一步說，發光二極體的光源非常的穩定，因

此 CIS掃描器不需要頻繁的進行校準。

(二) CCD 掃描器(CONTEX部份系列)

CCD（Charge Coupled Device），它負責將

鏡頭傳來的光信號轉換為電信號，類似於普通

光學相機的膠片。

CCD光電轉換是通過 CCD上面佈滿的許多

感光點（MOS電容）來實現的。一張圖片，就

是通過這一個個的感光點來描述其色彩、亮度

與灰度的。 對 CCD感光點，我們通常的另一

種描述是“圖元”。理論上，圖元越多，獲取

影像時就能使影像分得更精細，對影像的描述

也會更精細。也就是說，要提高影像的解析度，

最直接的方式就是提高圖元個數，即 CCD感光

點的個數。

電荷耦合器件將接收到的光投射到感光系

統中，感光系統的矽材料表面部分被分割成若

干個正方形感光單元，感光單元間的間距是幾

微米（以 5.25微米為例）。掃描器對圖像畫面

進行文檔掃描時，線性將掃描圖像分割成一條

線，該線上排列著 9600 個感光單元（或稱為

圖元）；對圖像進行彩色掃描時，線性 CCD 將

掃描圖像分割成 3到 4條平行線，每條平行線

都配有不同顏色的濾色裝置 ，在每個電荷耦合

器件有 3條相隔幾微米的彩色平行線（即紅、

綠、藍三色）第四條平行線沒有綠色裝置，作

為單色通道（黑色）使用。Colortrac SmartLF

GX 系列掃描器使用的就是 RGBK四重線性

CCD。

幾何精度規格對 CCD 掃描器的作用。想要

得到一個 400dpi光學解析度的掃描器，生產

者需要設計一套光學系統能夠將 1 / 400英寸

原稿的正方形圖元反射到 5.25ｕ m 正方向圖

元的圖像感測器中這之間的比例是 12︰ 1。

處理這些需要一系列的透鏡準確的將顏色分離

成相應的單色資訊。然而透鏡和反射鏡的使用

會產生一些色彩偏差和光學像差，偏差的大小

是由透鏡和反射鏡的性能以及生產者所提供關

鍵組成部件的品質決定的。

大幅面掃描器的生產者還需要設計一套光

源系統，通常情況下是利用一個到兩個冷光

源。廠家所提供光源設備的性能越高，用戶處

理 的輸出效果越強，從而 CCD 掃描器越能最

優化的完成色域和景深。在感光系統中顏色的

種類是由“白色”光源與濾色裝置的相互作用

決定的。（光源的顏色和濾色裝置的性能都取

決於廠家的選料）。

冷光源的是使用意味著在使用前先進行預

熱是非常有必要的，通過加熱螢光器來穩定光

源。因此 掃描器要達到非常理想的效果就需要

根據色溫經常進行必要的校準。

四、硬件特點

(一) CIS 掃描器

CIS 掃描器的掃描光源、感測器、放大器

集成為一體，其結構、原理和光路都極為簡單。

生產過程中的裝配、調整和日後的維修也非常

方便。此外，由於 CIS 掃描器中沒有燈管和光

學鏡頭等玻璃器件，因此抗震性能好於 CCD 掃

描器，運輸方便。

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(二) CCD 掃描器

CCD 技術需要一整套光學系統，包括照明

冷光源、多個反光鏡和光學鏡頭，通過複雜的

光路才能在 CCD 感測器件表面成像，因此，它

的組成部件較為複雜、成本相對較高、掃描後

獲得的圖像資料的處理也相對複雜一些。

CCD 掃描器體積相對較大，重量較重。

五、預熱與功耗方面的特點

(一) CIS 掃描器

CIS 掃描器不需預熱，接通電源即可進行

掃描工作。

不工作時，CIS 掃描器將掃描頭收回到起

始位置，同時將光源關閉，以降低整機功耗。

下次使用時從省電狀態轉入掃描狀態非常迅

速，幾乎沒有明顯的等待時間。

(二) CCD 掃描器

CCD 掃描器一般使用冷陰極管做光源，需

要預熱 1 分鐘左右才能穩定發光，所以掃描器

打開後不能立刻使用。CCD 掃描器關閉光源，

從省電狀態轉入掃描狀態後重新預熱需要較長

時間。

優劣的的比較 , 需用公正與客觀相關資

料來源如網址 http://www.scanners4cad.com/

news_views/news_resolution.htm

1. 掃瞄實測，細小文字

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Contex Crystal G600 Contex Crystal G600 800 Dpi Graphtec CS600 Image Access

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2. 掃瞄速度與方式

(1) 尺寸 : A0(E-size)

(2) 解析度 : 200dpi & 400dpi with high speed

mode or turbo mode.

(3) 當按下掃瞄鍵到存檔或出現該掃瞄檔案

影像檔.

(4) PC spec : 3.4GHz Pentium 4 with 1Gb RAM

3. 鏡頭產生接合問題

當紙張無法100與玻璃貼合時，不同的鏡頭間會產生落差於是無法接合的問題就產生，這是景深的好處下所衍生的問題。

CIS 材料與玻璃以及SENSOR的距離近，容易補償與解決此一問題。

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4. 玻璃產生接合問題

同樣的原理在水平的處理上也有差異

鏡頭與玻璃的左右兩側都有距離的誤差，尺寸越大，誤差越大。

CIS 世平貼於材料上無此問題。

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5. 耗電情況

CCD有燈管的溫度會產生的色溫問題，所以必須要保持一定的溫度，如此會大量的耗電，且色溫

不同，即使同一個稿件也可能產生不同的掃瞄結果

也因此CCD的掃瞄器需注意從開機到使用的預熱時間

6 尺寸精度(CAD用)

7. 掃瞄器應用

(1) 服裝業

成衣的製造中，在打板時是需要透過將

師傅或設計師的手工板，一一的讀入電

腦中，現況雖已經有電腦打板，但大多

的版師並不是一開始就接受電腦打版，

因此手工的製版仍然是普遍的存在，這

也包含了鞋的製造，所有的手工版都需

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要將其一一掃瞄進電腦，且由於這些版

面都很大，如女生的連身裙、禮服等，

都需要大尺寸的掃瞄器讀入電腦後，再

轉為向量檔，才能可以在電腦上放縮與

排馬克。

(2) 底片

底片的感光材質會隨著時間與環境的改

變，當要再洗出一份與當時一模一樣的

照片是不太可能，E化是最好的保存方式

(3) 地籍圖

地籍圖與工程圖等透過藍曬，在紫外線

等環境下，會自然的退色，而要把原本

的複雜圖案再一一的用電腦畫圖又沒有

其必要性，掃瞄是最快的方式啦~~~

(4) 工程圖與機械製圖

六、總結

早期的社會資源在沒有科技技術的協助

下，許多的重要資料是沒有電子檔，如早期的

文獻、地圖、建築物的管路或通訊線，在電腦

化尚未普及前，皆是用手工畫的，這些文物可

能在一個水、火、蟲等災害下就付之一炬，因

此建立數位電子檔是保存文化與資料的一個重

要的方式，資料的建檔與 E化已經不單單是一

個商業的行為也是人類對過去以及現在的歷史

做紀錄與見證。

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