الماسح الضوئي

من طرف بيان الخميس ديسمبر 27, 2007 6:38 am

يشكل جهاز الماسح الضوئي (scanner) أحد الملحقات الضرورية للحاسوب , كذلك يعد من الأجهزة الهامة في الأعمال المكتبية , وتكنولوجيا الماسح الضوئي انتشرت في كل مكان كوسيلة إدخال للحاسب الآلي .

من أنواع الماسحات الضوئية :

(1) الماسح الضوئي المسطح Flatbed scanners : وهذا النوع الأكثر استخداماً ويعمل من خلال تثبيت الورقة المراد إدخالها للحاسوب داخل الماسح وتبقى ثابتة مكانها حيث يقوم ضوء الماسح الضوئي بمسح الورقة .

(2) الماسح الضوئي ذو التغذية اليدوية Sheet-fed scanners : وهو يعمل من خلال سحب الورقة داخل الماسح لتتعرض لمصدر ضوئي ثابت وتيتميز هذا النوع بصغر حجمه ويستخدم مع الكمبيوترات المحمولة.

(3) الماسح الضوئي اليدوي Handheld scanners : وهو الأصغر حجما ويقوم بالمسح بطريقة يدوية. هذا النوع من الماسحات لا يعطي صورة عالية الجودة مثل تلك التي توفرها الماسحات المسطحة، إلا أنه قد يكون ذا جدوى في المسح السريع للنصوص.

(4) الماسح الضوئي الاسطواني Drum scanners : يستخدم في مؤسسات النشر وتفوق دقته كل الأنواع السابقة الذكر وتختلف فكرة عمله عن الماسحات الضوئية حيث تثبت الورقة على اسطوانة زجاجية ويسطع ضوء من داخل الاسطوانة ليضئ الورقة ويقوم جهاز حساس للضوء يسمى انبوبة تكبير الفوتونات photomultiplier tube ويرمو له PMT ليحول الضوء المعكس إلى تيار كهربي.

تأتي أهمية الماسحات الضوئية في تمكين المستخدمين من تحويل الوثائق والصور إلى ملفات يتعامل معها الكمبيوتر ليتم معالجتها وحفظها وطباعتها أو نشرها على الأنترنت وتعد الماسحات الضوئية من الأجهزة التي تحول المعلومات التناظرية analog إلى رقمية digital. في هذه المقالة سوف نقوم بشرح فكرة عمل الماسحات الضوئية المسطحة ويمكن تعميم هذا الشرح على الأنواع الأخرى.

* مكونات جهاز الماسح الضوئي :
- جهاز مزدوج الشحنة Charge-coupled device (CCD) .
- مجموعه من المرايا (Mirrors) .
- مجموعه من العدسات (Lens) .
- فلاتر (Filters) .
- لوح زجاجي .
- مصباح .
- Stepper motor موتور المسئول عن تحريك مجموعة المسح .
- ADC (analogue to digital converter) محول يحول الاشارة التناظريه الي اشارة رقمية .
- منافذ توصيل .

* كيف يلتقط الماسح الضوئي الصورة :
- يتم وضع الوثيقة ووجها لأسفل علي اللوح الزجاجي الشفاف .
- يقوم مصدر الضوء بتسليط ضوء أبيض علي الوثيقة.
- تقوم المرايا بعكس الصورة المنعكسة من الوثيقة من مراَه لأخري.
- تنقل المراَه الاخيرة الصورة الي عدسه.
- تقوم العدسة بدورها بتسليط الصورة علي مجموعه من الفلاتر.
- تُنتقل الصورة من الفلاتر الي ال CCD وتقوم ال CCD باصدار اشارة كهربيه تعبر عن الضوء الساقط عليها .
- تنتقل الشحنة الكهربيه الناتجة من ال CCD الي ال ADC الذي يقوم بتحويل الاشارة الكهربيه المستقبلة الي مجموعه من الوحايد و الاصفار لكي تنقل للكمبيوتر.
- يتم تحريك مجموعة المسح كلها (المصدر الضوئي و العدسات و المرايا و ال CCD ) حتي تمر علي الوثيقه بأكملها باستخدام ال Stepper Motor .
- يتم ارسال مجموعه الوحايد و الاصفار الناتجة من ال ADC الي الكمبيوتر.

# بالنسبة لمجموعة العدسات و الفلاتر فهي تختلف من سكانر لاَخر , بعض الماسحات الضوئية تستخدم ما يعرف بطريقة ال Three pass , حيث يتم مسح الوثيقة بأكملها ثلاث مرات و في كل مرة يتم استخدام أحد الفلاتر الثلاثة (أحمر , أخضر , أزرق) , وبعد الانتهاء من الثلاث عمليات يتم تجميع الثلاث نتائج مع بعضها لتكوين الصورة الحقيقه.

# ولكن مجموعه أخري من الماسحات الضوئية تستخدم ما يعرف بطريقة ال Single pass , في هذه الطريقة يتم مسح الوثيقة مرة واحدة فقط , تقوم العدسه بتكوين ثلاث نسخ من الصورة الأصليه , نسخه تمر من الفلتر الأحمر و اخري عبر الأخضر و اخري عبر الأزرق , ثم تمر الثلاث نسخ الي ال CCD حيث يتم تجميعهم لتكوين الصورة الأصليه بعد ذلك و هنا يتم استخدام نوع خاص من ال CCD حيث تتكون ال CCD من ثلاث اجزاء كل جزء يستقبل واحدة من الثلاث نسخ .

* دقة الماسح الضوئي :
أهم ما يميز أنواع الماسحات الضوئية عن بعضها هو مدي دقة التقاطها Resolution للصورة و حدة الصورة الملتقطة Sharpness .
يتم تعريف دقة الماسح الضوئي كالاتي : مثلا لدينا ماسح الضوئي دقته 300*300 dpi , فماذا يعني ذلك ؟
dpi هي اختصار ل" Dots Per Inche " ويقصد بها عدد النقاط الضوئية التي توجد في البوصه الواحدة .
هذه ال dpi تقاس باحداثيين :
- أولهما الاحداثي الافقي و هو عدد الخلايا الحساسه للضوء التي توجد في صف أفقي واحد في ال CCD أو في ال CIS .
- وثانيهما هو الاحداثي الرأسي و هو يتأثر بدقة ال Stepper motor الذي يحرك مجموعه المسح , أو الخطوة التي يمكن أن يتحرك بها الموتور.

مثلا لدينا ماسح ضوئي بدقة 300*300 dpi و بامكانه أن يمسح ورقه من مقاس ال Letter size,اذن تتكون ال CCD من صف أفقي واحد فيه عدد 2550 خليه ضوئية , واذا كان الماسح الضوئي يستخدم طريقه ال Single Pass فسيكون لدينا ثلاث صفوف وليس صف واحد, و كل صف منها يكون به 2550 خلية ضوئية .

وتكون الخطوة التي يستطيع ال Stepper موتور أن يخطوها في تلك الحالة = 1/300 من البوصه .

* أما حدة الصورة Sharpness فتعتمد علي جودة المرايا و العدسات المستخدمة في نقل الضوء داخل الماسح الضوئي , و أيضا علي شدة الضوء الصادر من المصدر الضوئي فكلما زاد المصدر الضوئي سطوعاً زادت حدة الصورة الناتجه و كانت النتائج أفضل.

* في الغالب نجد معظم الماسحات الضوئية تكون بدقة 4800*4800 أو 9600*9600 , وهذه الماسحات الضوئية تجد مكتوبا علي مواصفاتها "software-enhanced, interpolated resolution" , فماذا يعني ذلك ؟

معني المصطلح Interpolation هو: أن يتم خلق أو اضافة pixels اضافيه توضع بين ال pixles الاساسية التي يتم استقبالها من ال CCD وذلك لزيادة الدقة, و تكون شده ال PIXELS المضافة هي متوسط شدة الPIXELS الاساسية المجاورة لها , وتتم هذه العملية بمعرفة السوفت وير الخاص بالسكانر , مثلا اذا كانت الدقة الأصليه (Hardware resolution) الخاصة بالماسح الضوئي هي 300*300 و كانت ال Interpolated resolution 600*300 فمعني هذا أن السوفت وير يقوم بأضافة بكسل واحدة بجانب كل بكسل أصلية وبالتالي تزداد الدقة للضعف.

* عامل اخر يحدد جودة الماسح الضوئي و هو ال Bit Depth أو ال Colour Depth , ويعني هذا عدد الألوان التي يستطيع الماسح الضوئي اصدار صورة ما بها , أو بمعني أوضح عدد الالوان التي يستطيع أن يخرج الصورة بها , و لكي يكون لدينا لون حقيقي True colour يجب أن تحتوي البكسل الواحدة علي 24 بت و معظم الماسحات الضوئية تدعم ذلك حاليا.