详细介绍，逐步认识扫描仪

兴宁528

　　在扫描仪发明以前，面对一些带有文字的档案，美术图形，以及一些美丽的图案，人们总会想：如果能将这些都转换到计算机里，然后进行必要的编辑，那样该有多好啊！人们的这种梦想早已有之，只是找不到解决的方法，正所谓科技以人为本，于是科学家们开始努力探索解决的途径。1984年，这种梦想成真，扫描仪面世了，它的发展史从此开始了。短短二十年间到底经历了什么样的变化呢？笔者对大量的资料进行查阅，整理成文，希望能透过扫描仪的发展史能让读者加深对它的认识，了解它的发展前景。

一、概述

　　扫描仪是一种捕获影像的装置，可将影像转换为计算机可以显示、编辑、储存和输出的数字格式。扫描仪的应用范围很广泛，例如将美术图形和照片扫描结合到文件中；将印刷文字扫描输入到文字处理软件中，避免再重新打字；将传真文件扫描输入到数据库软件或文字处理软件中储存；以及在多媒体中加入影像等等。

　　1884年，德国工程师尼普科夫(Paul Gottlieb Nipkow)利用硒光电池发明了一种机械扫描装置，这种装置在后来的早期电视系统中得到了应用，到1939年机械扫描系统被淘汰。虽然跟后来100多年后利用计算机来操作的扫描仪没有必然的联系，但从历史的角度来说这算是人类历史上最早使用的扫描技术。

　　扫描仪是19世纪80年代中期才出现的光机电一体化产品，它由扫描头、控制电路和机械部件组成。采取逐行扫描，得到的数字信号以点阵的形式保存，再使用文件编辑软件将它编辑成标准格式的文本储存在磁盘上。从诞生到现在扫描仪产品种类纷繁复杂。

　　应用扫描仪最多的领域是出版、印刷行业，此外还可以在办公中用于资料制作、资料管理和档案管理等。另外，如专用的卡片扫描仪、CT扫描仪等其它的扫描仪不在列举之中。

二、技术

　　自1984年第一台扫描仪问世以来，扫描仪经历了从黑白扫描、彩色三次扫描过度到现在的彩色、一次扫描仪，扫描仪技术的发展日新月异。下面笔者从扫描仪五个比较重要的因素的技术革新进行分析，以此来探索扫描仪的发展道路。

　　（1）光学分辨率

　　扫描仪的分辨率可分为光学分辨率和最大分辨率，我们主要以“光学分辨率”为准。光学分辨率一直是扫描仪产品最为关键的性能指标，是影响扫描效果的清晰程度的最重要因素之一。

　　300dpi的产品曾经在市场上盘踞多年，在经过1999年的一场价格大战的厮杀后终于黯然退出历史舞台，把扫描仪市场的主流地位让给了600dpi的产品。2002年，国内外几大厂家风风火火地将1200dpi光学分辨率的扫描仪产品推向市场，从此600dpi难觅踪影。到了2004年，2400dpi光学分辨率的扫描仪成为市场的热点。

　　（2）色位

　　色位是影响扫描效果的色彩饱和度及准确度的最重要因素之一。这里先介绍一个用来度量概念－－位。位（Bit）是计算机最小的储存单位，以0或1来表示位的值。愈多的位数可以表现愈复杂的影像信息。

　　依次从8 位灰阶用来更精确地表现一般的黑白照片到用24 位彩色，通过红绿蓝信道结合后可产生 1677 万种颜色的组合，此时的24 位的色彩也称作全彩。然后又从36 位彩色到42位，再到48位，发展相当迅速。

　　（3）扫描元件

　　扫描仪的核心部分是完成光电转换的部件——扫描元件(也称为感光器件)。目前市场上扫描仪所使用的感光器件主要有四种：电荷藕合元件CCD、接触式感光器件CIS、光电倍增管PMT和互补金属氧化物导体CMOS。

　　1969年美国贝尔实验室于发明CCD(Charge Coupled Device，电荷藕合装置)，与电脑晶片CMOS技术相似，也可作电脑记忆体及逻辑运作晶片。CCD的感光能力相对低，但CCD技术不断发展，又由于CCD的体积小、造价低，所以广泛应用于扫描仪。

　　1998年，互补氧化金属半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor，简称CMOS) 诞生了，它是一种新型的图像传感技术。对于CMOS技术的研究已有数十载，但直到20世纪末把它应用于制作图像传感器。CMOS的优点是结构比CCD简单，耗电量只有普通CCD的1/3左右，而且制造成本比CCD要低。

　　同年，一种基于CMOS技术的传感器的接触式图像传感器(Contact lmage Sensor，简称CIS)也诞生了。CIS扫描仪将光源、聚焦镜片及感应器一同固定于一个外罩内，不须调节、预热，所以比CCD扫描仪起动快。CIS扫描仪体积比CCD扫描仪更小，而制造成本也更少，但品质上还是比CCD稍逊一筹，并且CCD的技术比CIS要成熟。

　　（4）接口类型

　　扫描仪的接口是指扫描仪与电脑主机的联接方式，目前扫描仪常见的接口方式有SCSI、EPP、USB三种。

　　1979年SCSI技术诞生。早期的扫描仪大都是SCSI接口。优点是传输速度较快，扫描质量高；缺点是需要开机箱安装一块SCSI卡，要占用一个ISA或PCI槽以及相应的中断，安装相对复杂，有可能和其他配件发生冲突。

　　没过几年，EPP（Enhanced Parallel Port的缩写）接口技术诞生。和SCSI的扫描仪相比，其速度较慢，扫描质量稍差，但安装方便，兼容性好，大多采用EPP接口的扫描仪后部都有两个接口，一个接计算机，另一个接其他的并口设备（一般是打印机）。

　　1994年诞生USB（Universal Serial Bus的缩写）技术，当时是由 PC 界的几位“巨人”——康柏、IBM、Intel和Microsoft共同推出的，旨在统一外设如打印机、外置Modem、扫描仪、鼠标等的接口，以便于安装使用，取代以往的串口、并口和PS/2接口，USB 标准真正颁已经是1996年了。又过了两年，USB才迎来了真正的春天——业界巨头们共同制定了USB1.1标准，使USB技术更加成熟可靠，真正发展起来。

　　（5）扫描仪配置软件

　　扫描仪配置包括软件图像类、OCR类和矢量化软件等，这里不能不介绍OCR。简单地说，OCR的基本原理就是通过扫描仪将一份文稿的图像输入给计算机，然后由计算机取出每个文字的图像，并将其转换成汉字的编码。

　　早在1929年，Taushek就在德国获得了一项有关OCR（光学字符识别）的专利。欧美国家为了将浩如烟海、与日俱增的大量报刊杂志、文件资料和单据报表等文字材料输入计算机进行信息处理，从50年代就开始了西文OCR技术的研究，以便代替人工键盘输入。文字识别软件（OCR）的出现，实现了将印刷文字扫描得到的图片转化为文本文字的功能，提供了一种全新的文字输入手段，大大提高了用户工作的效率，同时也为扫描仪的应用带来了进步。这是扫描仪发展史上一个具有重要意义的里程碑。

三、主要品牌及其代表产品

　　（1）全友（Microtek）

　　全友（Microtek）是全球首家将CCD成像技术应用于图像扫描产品的厂家。1984年世界第一台扫描仪诞生于台湾全友，在此之前，图像的数字化只有电分一条途径，可以说全友开创了世界先河。MICROTEK多年来致力于科技的创新与推广，获得包括双光源、双平台（E.D.I.T-Emulsion Direct Imaging Technology）等技术在内的许多专利，是全球销量最大的扫描仪生产制造厂商。全友公司不仅在美国洛杉矶、圣荷塞、新奥尔良三个城市都设有研发中心，在台湾科学园、上海也有研发中心。中晶科技有限公司为全友电脑股份有限公司（MICROTEK) 在中国大陆投资2570万美元设立的独资企业。全友公司在全球扫描仪领域里处于领先地位，中晶的产品一向以设计严谨、参数真实、制作精良、性能可靠而饮誉业界，它们不以虚高的所谓技术参数哗众取宠，造型也趋于稳重保守。从历史的角度来看，可以说是Microtek开创了如今如火如荼的扫描仪产业新纪元。

　　1984年，推出世界第一台桌上型光学黑白影像扫描仪。

　　1985年，推出世界第一台300dpi桌上型光学黑白影像扫描仪。

　　1986年，推出世界第一台桌上型平台式黑白影像扫描仪。

　　1992年，推出世界第一台36位胶片扫描仪ScanMaker 45t，这标志着平台式扫描仪已进入高分辨率、高彩色还原度的时代。

　　1993　推出第一代正负片透光式影像扫描仪scanMaker35t。

　　1999年10月，全球第一台42位单次1200dpi扫瞄器ScanMaker X12USL诞生。

　　（2）清华紫光

　　1988年，清华大学科技开发总公司成立，它是清华紫光的前身，1993年，清华大学科技开发总公司更名为清华紫光集团。清华紫光股份有限公司是主营IT和通讯业务的A股上市公司，是国家520户重点企业、国家重点高新技术企业、国家863计划成果产业化基地、全国电子信息"百强"企业。集清华大学的特殊优势和近20年的市场积累，以品牌、资源、资金为发展支点，以 "简单、高效、健康"为管理思想，突出主营业务方向。在扫描仪这个领域，清华紫光有较长的历史，有强大的实力。1989 年，清华紫光第一个将扫描仪引入中国大陆，中国大陆第一个自有品牌的扫描仪诞生在紫光；紫光OCR 文字识别技术世界领先；紫光图档系统等众多项目列入国家火炬计划等等。

　　1992年，公司的拳头产品“清华TH-OCR综合集成文字识别系统”问世，至今该产品已升级到9.0版本，并相继推出“清华TH-OCR2000、TH-OCR2003录入工厂”、“清华TH-OCR Asia（亚洲版）”、等高端系列产品以及与多家知名扫描仪厂商专项捆绑的普及产品。

　　1996年，紫光开发并推出了国内唯一的国产扫描仪品牌紫光UNISCAN系列扫描仪，在广东东莞建立了年产40万台的扫描仪生产基地。现在已经发展到多个系列多种款式的产品，其中4A和4C是紫光最早的产品，下图为UNISCAN4C：
  
　　（3）惠普（HP）

　　相信很多人都很熟悉惠普公司，这间公司在全球拥有近9万名员工，分支机构遍及147个国家和地区，年营业收入近500亿美元，是信息产业的巨人。惠普的多元化经营涉及到IT产品的方方面面，除了打印机、一体机等外设产品是其强势之外，扫描仪也是该公司的主打产品之一，在扫描技术方面一样有出色的表现。

　　另外，还有一点不得不提的是，HP的扫描仪中还包含了再生材料。虽然这些材料只是来自于人们眼中的普通垃圾，但是这样做却对整个生态环境大为有益。推动再生材料的使用是HP环保设计（DFE）计划的重要组成部分，其将促进公司开发出创新的环境可持续发展解决方案。这种做法得到了环保人士的一至肯定。

　　首台具有64级灰度级的黑白扫描仪是HP公司于1987年进入市场的。1990年，256级灰度的彩色扫描仪出现。

　　1999年秋，惠普推出了全新的ScanJet6300C系列扫描仪，把1200dpi产品拉入了中高档办公的领域。这一系列的扫描仪采用了惠普自己设计的CCD传感器，在实现高分辨率的同时保证了合理的成本，宣告了1200dpi时代的到来。

　　（4）方正

　　方正扫描仪部成立于2000年，隶属于北大方正电子有限公司，主要从事方正自有品牌的产品（包括方正扫描仪、方正多功能一体机等）的研发、推广、销售、市场、服务等业务。经过几年来的迅速发展，产品线日趋完善，不仅由开始单一的F系列产品线拓展到现有包含F系列、Z系列、超越T系列等多个系列众多款式，面向家庭用户、商用办公、专业人士等多个应用领域的扫描仪产品，

　　作为国内扫描仪产品应用分类新标准与“后扫描仪时代”的倡导者，方正一直坚持自己的经营理念，积极倡导和拓展“SCAN IT”——信息输入源于扫描的全新应用理念，目标是将追求卓越数字体验的广大用户引入“后扫描时代”。

　　全球第一台1200dpi CCD超薄扫描仪F8180Plus，采用先进的高品质超薄CCD感光元件及创新设计，48位彩色输入输出。

　　方正扫描仪Z310，全球第一款--基于CCD技术、USB接口、A3幅面扫描仪的大幅面扫描仪。

　　（5）其它

　　另外，一些比较有影响力的扫描仪品牌如Epson（爱普生）、BenQ（明基）、Canon（佳能）、MUSTEK等公司背景在此不作过多的介绍。最后从产品的角度出发，介绍一些在技术革新上具有突破性的意义的扫描仪。

　　2000年底宝丽来的SS120底片扫描仪问世，作为全球第一台具有4000dpi精度、可以连续扫描并具有自动对焦系统的专业级底片扫描仪，它在光学分辨率、动态密度、扫描速度与效果方面全面超越了平板扫描仪，并达到了滚筒扫描仪的印刷级效果。

　　2003年，爱普生最新推出了A4幅面、具超强透扫能力，第三代扫描仪Perfection 3200 Photo分辨率突破了3200dpi，成为全球第一台分辨率为3200dpi的平板扫描仪，专业的48位色彩，即使扫描普通的5寸照片，图像放大到A3幅面画质依然清晰无比。
  
四  中国市场的销售与目标消费者　

　　从1997年到2001年扫描仪在中国大陆高速发展，平均增长率达到243%，十分惊人。

　　在家用市场，先期的价格大幅度下滑对消费者的吸引力逐渐减弱，增长速度开始减慢；而行业需求全年增长平稳，下半年增长更快，成为扫描仪市场增长的主要动力。

　　（1）中小企业客户和普通用户

　　中小企业和普通用户一般对扫描仪的分辨率等技术指标要求不高，一般没有专门的IT服务部门和专业人员，所以对扫描工具的要求就是基本的扫描功能，但要简单好用，质量可靠性能稳定。

　　此层的消费群，他们通过各种的途径对扫描仪的功能已经有一定的认识，清楚自己的需求，在购买时他们主要通过最容易受到的大众媒体广告感性化的影响。品牌的知名度和价格是最主要的导向力量，因此商家应该相应地进行产品设计，在推广方式上有所加强，提供良好的售后服务，相信这部分的消费者在未来的一段时间内会推动整个扫描仪市场的增长。

　　（2）大企业客户及政府机构和专业型扫描用户

　　在性能指标上对分辩率、位数、接口类型和所附送软件功能都十分看重。广泛用于各类型工作站及计算机平台的是专业的高速扫描仪，这种扫描仪通常具有高速度、高质量、多功能以及人性化设计等优点。另外一些顶端的高速扫描仪更是能够实现将传统以纸张形式保存的大量文档资料转化为电子形式，并通过网络进行管理与利用，从而迅速提高了各类信息化行业单位的自动化办公效率。但长期以来，这种高端的扫描核心技术仅仅掌握在屈指可数的几家公司手中，由此造成产品价格的居高不下,这在一定程度上影响了消费者的购买。

五、发展趋势

　　从技术层面来说，扫描仪市场的发展趋势是2400dpi基于更高，扫描元件的技术更为成熟，图像处理编辑软件及文字识别软件也将更为完善。扫描仪不再仅仅是图形、图像的输入工具，它真正的成为了电子化办公的有机组成部分。随之而来的是，扫描仪在金融、证券、政府等领域普遍应用，为人们减少纸制文档束缚，带来轻松的工作设备，发挥的作用越来越大。

　　虽然中国扫描仪市场前几年发展速度很快，但另据CCW的预测，未来两三年略为下降，这让我们多少有点担心。据专家计算，扫描仪与微机的配比最理想值为30％，在中国内地描仪与微机的配比较之打印机与微机的配比却依然很低，以此推算市场前景又尚乐观。其实市场是变幻莫测的，变化是市场唯一不变的法则。从产品的生命周期理论进行分析，笔者认为此时的扫描仪刚步入成长期，在市场增长方面难免有所反复，市场潜力依然较大，有发展前景。