扫描仪是一种被广泛应用于计算机的输入设备。作为光电、机械一体化的高科技产品，自问世以来以其独特的数字化“图像”采集能力，低廉的价格以及优良的性能，得到了迅速的发展和广泛的普及。下面为大家介绍一下扫描仪的工作原理，相信这会对我们更好的使用扫描仪有一定的帮助。一、扫描仪的组成结构
虽然从外型上看，扫描仪的整体感觉十分简洁、紧凑，但其内部结构却相当复杂：不仅有复杂的电子线路控制，而且还包含精密的光学成像器件，以及设计精巧的机械传动装置。它们的巧妙结合构成了扫描仪独特的工作方式。图1、图2所示为典型的平板式扫描仪的内部与外部结构。
从图中可以看出，扫描仪主要由上盖、原稿台、光学成像部分、光电转换部分、机械传动部分组成。1．上盖上盖主要是将要扫描的原稿压紧，以防止扫描灯光线泄露。目前随着三维实物扫描功能的逐渐普及，为了能够更加方便、更高质量地扫描三维实物，许多扫描仪在上盖的设计上都“绞尽脑汁”，例如Canon的“Z”型盖板式设计就相当独特。2．原稿台原稿台主要是用来放置扫描原稿的地方，其四周设有标尺线以方便原稿放置，并能及时确定原稿扫描尺寸。中间为透明玻璃，称为稿台玻璃。在扫描时需注意确保稿台玻璃清洁，否则会直接影响扫描图像的质量。另外，要特别注意在放置扫描原稿时不要损坏稿台玻璃，要“轻拿轻放”。稿台玻璃的损坏会影响扫描仪内部的其他器件(如成像部件)，尤其是稿台玻璃的破损会使灰尘及杂质直接侵入扫描仪内部，使扫描品质下降，严重时会造成扫描仪的损坏。因此，如果有此类情况发生，应及时与维修服务中心联系，切不可自行处理。
3．光学成像部分光学成像部分俗称扫描头(如图3所示)，即图像信息读取部分，它是扫描仪的核心部件，其精度直接影响扫描图像的还原逼真程度。它包括以下主要部件：灯管、反光镜、镜头以及电荷耦合器件(CCD)。
光电转换部分主板以一块集成芯片为主，其作用是控制各部件协调一致地动作，如步进电机的移动等。其中有A／D变换器、BIOS芯片、I／O控制芯片和高速缓存(Cache)。BIOS芯片的主要功能是在扫描仪启动时进行自检，I／O控制芯片提供了连接界面和连接通道，高速缓存则是用来暂存图像数据的。如果把图像数据直接传输到计算机里，那么就会发生数据丢失和影像失真等现象，如果先把图像数据暂存在高速缓存里，然后再传输到计算机，就减少了上述情况发生的可能性。现在普通扫描仪的高速缓存为512KB，高档扫描仪的高速缓存可达2MB。
5．机械传动装置机械传动部分主要包括步进电机、驱动皮带、滑动导轨和齿轮组如图5。
通常，用线性CCD对原稿进行的“一条线”扫描被称为“主扫描”，而将线性CCD平行移动的扫描输入称为“副扫描”。
（1）线性CCD的结构图7所示为线性CCD。CCD图像传感器是平板式扫描仪的核心，其主要作用就是将照射到其上的光图像转换成电信号。将CCD图像传感器放大，可以发现在10μm的间隔上并行排列着数千个CCD图像单元，这些图像单元规则地排成一线，当光线照射到图像传感器的感光面上时，每个CCD图像单元都接受照射其上的光线，并根据感应到的光线强弱，产生相应的电荷。然后，若干电荷以并行的顺序进行传输。
目前，应用于扫描仪的色分离技术常见的有4种：滤光片色分离技术、光源交替色分离技术、三CCD色分离技术和单CCD色分离扫描技术。
4．光电倍增管(PhotoMultiplierTube)工作原理与采用线性CCD为图像传感器的平板式扫描仪不同，光电倍增管(PMT)为滚筒式扫描仪采用的光电转换元件。在各种感光器件中，光电倍增管是性能最好的一种，无论在灵敏度、噪声系数还是动态范围上都遥遥领先于其他感光器件，而且它的输出信号在相当大范围内保持着高度的线性输出，使输出信号几乎不用做任何修正就可以获得准确的色彩还原。光电倍增管实际是一种电子管，其感光材料主要是由金属铯的氧化物及其他一些活性金属(一般是镧系金属)的氧化物共同构成。这些感光材料在光线的照射下能够发射电子，经栅极加速后冲击阳电极，最后形成电流，再经过扫描仪的控制芯片进行转换，就生成了物体的图像。在所有的扫描技术中，光电倍增管是性能最为优秀的一种，其灵敏度、噪声系数、动态密度范围等关键性指标远远超过了CCD及CIS等感光器件。同样，这种感光材料几乎不受温度的影响，可以在任何环境中工作。但是这种扫描仪的成本极高，一般只用在最专业的滚筒式扫描仪上。采用光电倍增管的滚筒式扫描仪较采用CCD的平板式扫描仪复杂许多，图9、图10所示为其结构图，它的主要组成部件有旋转电机、透明滚筒、机械传动机构、控制电路和成像装置等。
滚筒式扫描仪扫描图像时，将要扫描的原稿贴附在透明滚筒上，滚筒在步进电机的驱动下，高速旋转形成高速旋转柱面，同时，高强度的点光源光线从透明滚筒内部照射出来，投射到原稿上逐点对原稿进行扫描，并将透射和反射光线经由透镜、反射镜、半透明反射镜、红绿蓝滤色片所构成的光路将光线引导到光电倍增管进行放大，然后进行模／数转换进而获得每个扫描像素点的红(R)、绿(G)、蓝(B)三基色的分色颜色值。这时，光信息被转换为数字信息传送，并存储在计算机上，完成扫描任务。它的扫描特点是一个像素一个像素地输入光信号，信号采集精度很高，且扫描图像的信息还原性很好。
三、扫描仪的工作过程扫描仪的工作原理并不复杂，从它的工作过程就能够基本反映出来，图11为以CCD型扫描仪为例的工作原理示意图。其扫描的一般工作过程是：