扫描仪常用感光器件一览

Author: Date: 1999年 第45期 40版


  目前市场上扫描仪所使用的感光器件有四种:光电倍增管,硅氧化物隔离CCD,半导体隔离CCD,接触式感光器件(CIS或LIDE)。
#1  一、光电倍增管
  这种扫描器件实际是一种电子管,感光材料主要是金属铯的氧化物,并掺杂了其他一些活性金属(主要是镧系金属)的氧化物进行改性,以提高灵敏度和修正光谱曲线,用这种材料制成的光电阴极射线管,在光线照射下,能够发射电子,称为光电子,经栅极加速放大后冲击阳极,形成电流。
  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,更难能可贵的是,它的输出信号在相当大范围上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。
  光电倍增管在各种感光器件中是生产成本最高的,而且由于一次只能扫描一个像素,因此扫描速度很慢,扫描一张图需要几十分钟。因此,它现在只用在最专业的鼓式(大滚筒)扫描仪上,这种扫描仪的价格少则几十万元,多则几百万元,是一种可望而不可及的贵族产品。
#1  二、硅氧化物隔离CCD和半导体隔离CCD
  这两种感光器件与我们日常使用的半导体集成电路相似,在一片硅单晶上集成了几千到几万个光电三极管,这些光电三极管分为三列,分别用红绿蓝三色的滤色镜罩住,从而实现彩色扫描。光电三极管在受到光线照射时可以产生电流,经放大后输出。
  半导体隔离CCD感光器件近年来性能提高很大,其高端产品的性能已经接近低档的光电倍增管产品。但由于数千个光电三极管的距离很近(微米级),并且各三极管之间是依靠半导体PN结来绝缘,隔离电阻较小,因此,在各光电三极管之间存在着明显的漏电现象,使各感光单元的信号相互干扰,降低了扫描仪的实际清晰度。
  为了改善这一情况,现在可以采用硅氧化物隔离技术,也就是说,在器件加工过程中,将各个光电三极管之间的半导体单晶硅用SiO2(二氧化硅)替代,由于SiO2 是非常好的绝缘材料,几乎杜绝了各光电三极管之间的漏电现象,因而在两台扫描仪性能指标相同的情况下,使用硅氧化物隔离CCD的扫描仪的实际清晰度将有一个质的飞跃。
  不过这种技术产品的生产成本比半导体隔离技术产品的成本高几倍,因此目前只能用在5000元以上专业级扫描仪中。而目前市场上的几乎所有家用和办公用扫描仪,都是采用半导体隔离CCD,性能不可能不受影响。
  但最近听说有一个扫描仪厂家已经推出了使用硅氧化物隔离CCD的家用、办公用扫描仪,价格仅2000多元,这下可以花很少的钱,领略一下专业级扫描仪的风采了。
#1  三、接触式感光器件(CIS或LIDE)
  接触式感光器件,又称CIS器件或LIDE器件,这是最近一年来刚出现的新名词,最近在市场上被炒得火热。
  其实,这种技术与CCD技术几乎是同时出现的,它使用的感光材料一般是我们用来制造光敏电阻的硫化镉,它很容易制成一条长的阵列,而且生产成本只有半导体隔离CCD的1/3,当时主要是用在低档黑白手持式扫描仪和传真机上,由于尺寸太大,无法使用镜头成像,只能依靠贴近目标来识别,因此光学分辨率最高只能达到200dpi,到1994年前后,随着扫描仪彩色化,高精度化,接触式感光器件本身噪声大,动态范围小,精度低的缺陷暴露无余,迅速从扫描仪市场上销声匿迹了。在其后的四年中,我们只能在传真机上看到它的身影。
  出现转机是在1998年,当时国际扫描仪市场的竞争非常激烈,各大厂家都使出了降价的法宝,造成了扫描仪生产厂商的行业性亏损。一些厂家开始另辟捷径,重新搬出了接触式感光器件,经过改进,使分辨率达到了600dpi,然后冠以CIS技术或LIDE技术的商业名称,以新技术的名义推向市场,居然取得了相当大的成功。不过就性能而言,接触式感光器件存在着严重的先天不足,首先由于不能使用镜头,只能贴近稿件扫描,其实际清晰度远远达不到标称指标,同时,硫化镉光敏电阻本身漏电很大,各感光单元之间干扰严重,进一步降低了清晰度。而且由于无法实现同时制造三条平行的感光单元,因此无法同时实现三色扫描。接触式感光器件不能使用常用的冷阴极灯管,因而不得不使用LED发光二极管阵列作为光源,这种光源无论在光色还是在光线的均匀度上都是比较差的。而且由于LED阵列是由数百个发光二极管组成,一旦有一个损坏就意味着整个阵列报废,因此这种产品的寿命比较短。
  但它有一个很重要的优点,那就是重量很轻,体积特别小,对于需要整天带在身边移动办公还是一个很不错的选择。(^454002a^)