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
專業掃描儀使白色光線逐行掃描文檔，利用線性CCD傳感器來捕捉RGB三色，影像通過鏡頭，然后再呈現到線性CCD傳感器上，光源和線形CCD同步移動，且在移動中同步完成曝光操作。在書刊掃描儀中，通常采用線形CCD、鏡頭系統和旋轉鏡組掃描方式來模擬對象的移動，從而達到所想要的結果。在掃描過程中，線性CCD傳感器會按照紅、綠、藍線的順序來捕捉原件中的信息。當CCD處理器把這些線條轉換成正確的順序后，圖像由RGB值的全分辨率組成而不會出現矩陣型CCD那種缺少色彩通道的現象。
線性CCD傳感器可以將原件表面的光信號轉換為電信號。顏色過濾器為紅、綠、藍三個連續行CCD元素提供了一個非常高的色彩飽和度,這是典型的線性CCD掃描儀的特點。高質量的線性CCD所擁有的像素尺寸相當大，10μm×10μm大小是一個典型的像素尺寸值。更大的像素尺寸可以幫助減少噪點和其他一些可能對成像質量所造成的影響。
下面所列的掃描儀生產廠家都僅僅為他們的產品配備了線性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、愛普生Epson、Fujitsu、Graphtec、HP、Image Access、奇普KIP、Oce、松下Panasonic、IBML、Inotek、中晶Microtek、柯達Kodak、理光Ricoh、Rowe、施樂Xerox、德國賽數Zeutschel。這些生產廠家沒有一家在自己的產品中使用矩陣型CCD傳感器。而目前市場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，利用遠近距離的變化來保持正確的焦距。
在掃描系統中，降低鏡頭質量對于掃描時獲得的影像質量有比較大的影響，但是如果和矩陣型CCD傳感器組件中的鏡頭做對比的話，這種影響還是要小得多的。因為鏡頭在采集影像時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一樣的圖像質量，即使是這樣矩陣型CCD鏡頭還會出現明顯的色差、幾何畸變，并在轉角處也會損失較強。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個綠色、1個紅色和1個藍色的像素按4倍規則排列在一個標準的拜耳濾片上。采用這樣制作工藝，在采集影像時減少了2倍綠色通道和4倍紅色、藍色的通道，因此相對于線性CCD傳感器來說，矩陣型CCD最大的缺點就是會產生相當多的噪點，且采集的色彩不準確。這些矩陣型CCD圖像傳感器并不適合于掃描儀，因為它所擅長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傳感器的設計初衷不是為了替代掃描儀設計的，而是為在不同遠近位置的目標上根據焦距的不同獲得不同的圖像設計的。
