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Scanner

Eine Übersicht mit Anleitung für einen selbstgebauten Dia-Scanner.


Autor: Michael Nolte (Nick)
Datum: 31-05-2003, 18:23:02
Referenzen: TSB Butzbach
Schwierigkeit: Anfänger
Ansichten: 7339x
Rating: 9 (1x bewertet)

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Scannerentstehung und Nutzen

Ein Scanner ist eine Kreuzung zwischen einer digitalen Kamera und einem Fotokopierer. Er tastet die Vorlagenoriginale für den ab. Während der Kopierer sofort nach dem Arbeitsvorgang eine oder mehrere Kopien erstellt, tastet der Scanner mit einem Detektor die Vorlage erst mal ab und überträgt die Daten dann in den Computer zur anschließenden Weiterverarbeitung. Spezielle Software ist im Lieferumfang meist inbegriffen! Die Verarbeitung wird auch als Digitalisierung bezeichnet. Spezielle Scanner können sogar 3-Dimensionale Gebilde aufnehmen.

Beim Scannen werden die Vorlagen von einer Lichtquelle angestrahlt. Dabei reflektieren die hellen Stellen der Vorlage mehr Licht als die Dunkleren. Die unterschiedlichen Lichtreflexionen werden über ein optisches System (Siegel oder Glasfaserleiter) an den den Detektor bzw. die CCD's weitergeleitet (Halbleiterchip dessen Sensoren auf der Oberfläche die auffallende Lichtintensität in Spannungswerte umsetzen. Darüber und über die verschiedenen Scannertypen erfährt man in den folgenden Zeilen.

Geschichtliches

Seit 1981 gab es enorme Fortschritte bei den PC Prozessoren. Die Entwicklung vom damaligen 386er mit einer 5 Megabyte Festplatte zum 1000 Megaherz mit einer über 20 Gigabyte Festplatte ging relativ schnell (20 Jahre).

Irgendwann nahm die Wichtigkeit der Grafikfähigkeit eines PC's immer mehr zu. Nachdem die Drucktechnologie entwickelt hatte fehlte noch ein Eingabegerät für die Vervielfältigung farbiger Grafiken. Man brauchte etwas womit man Texte ein besseres Layout verschaffen konnte indem man einfach vorhandenes Bildmaterial einfügt. Für die damals neueren Drucker sicherlich kein Darstellungsproblem mehr. Scanner gab es schon länger aber in der PC Umgebung noch nicht vorhanden.

1980 stand bei dem Wort Scanner folgende Erläuterung: "Gerät, das ein zu untersuchendes Objekt (z.B. den menschlichen Körper od. eine Kopiervorlage) mit einem Objekt- od. Elektronenstrahl punkt- bzw. zeilenweise abtastet (u. die erhaltenen Messwerte weiterverarbeitet)". Laien kommen oft durcheinander weil oft gedacht wird das es sich beim Scanner um ein medizinisches Diagnosegerät handelt. Jemand der sich mit Computern nicht auskennt weiß nicht das, dass Wort scannen auch im Bereich der Untersuchung der Datenträger auf Viren ein Begriff ist.




Im Vergleich zur schnellen Entwicklung des Computers befindet sich die Computer-Scanner in einem relativ frühen Zustand. Zum Beispiel bei der Aufnahme eins Bildes aus einer Zeitschrift hat man nicht immer optimale Ergebnisse. Doch das liegt oft an der Peripherie und der Software.

Scannerarten
Flachbettscanner

Es haben sich mehrere Scannerarten im Laufe der Zeit im Geschäfts- sowie im privaten Bereich etabliert. Der bekannteste davon ist der Flachbettscanner. (to scan = abtasten). Beim Flachbettscanner wird die Vorlage genau wie beim Fotokopieren mit der Bildseite nach unten auf eine Glasfläche gelegt und kann dann vom Scanner per Knopfdruck erfasst werden. Die Lichtquelle wie auch die CCD-Zeile befinden sich unter dieser Glasfläche. "CCD" heißt ausgeschrieben "Charged Coupled Device". Die CCD-Zeile ist eine Fotoempfindliche Zeile, welche aus etwa 2000 Sensorelementen besteht. Diese Sensorelemente wandeln die entsprechenden Hell-Dunkel-Werte in elektrische (digitale) Zahlenwerte um, welche der PC verarbeiten kann ("0" und "1").




Einzugscanner

Für die Texterkennung, auch OCR (=optical Character Recognition) genannt werden meistens Einzugscanner verwendet. Mit Ihnen ist es möglich viele einzelne Seiten automatisch hintereinander einziehen und abtasten zu lassen. Standardgeräte weisen eine Auflösung von 300 dpi auf, welches der Wiedergabemöglichkeit eines normalen Laserdruckers entspricht. Das ist aber nicht die technische Obergrenze, es gibt auch Geräte mit einer Auflösung von 600 bis 800 dpi. Spezialgeräte könne auch eine Auflösung von bis zu 1400 bis 1600 dpi (oder mehr) erreichen.




Handscanner

Handscanner werden dafür eingesetzt, wenn nur kleine Vorlagen oder Teile einer großen Vorlage eingescannt werden sollen. Das Prinzip ist ähnlich wie beim Flachbettscanner, man muss ihn jedoch mit der Hand über die Vorlage führen. Anders als bei vielen Flachbettscanner (Ausnahme USB-Scanner) wird der Handscaner vom Computer mit Strom versorgt. Die Vorlage wird bei Rollen des Scanners von Leuchtdioden ausgeleuchtet und das reflektierte Licht wird von einer Sensorleiste (CCD = Charged Coupled Device) empfangen. Die Vorlagenbreite, welche von Handscannern erfasst werden kann bewegt sich Zwischen 60 – 100 mm, während die maximale Länge zwischen 250 und 280 mm liegt. Nach dem heutigen Stand der Technik können Handscanner eine Auflösung von bis zu 400 dpi erreichen.




CCD

Charge Coupled Device (Ladungsgekoppelte Einheit). CCD's sind der gängigste Typ von lichtempfindlichen Chips. Sie werden in Scanner, Digitalkameras und Videokameras verwendet. Die CCD-Modul arbeitet so: Je mehr Licht auf die Zelle trifft, desto mehr Strom kann fließen. Bei der Digitalisierung wird der Höhe des gemessenen Stroms ein Zahlenwert im binären Code zugewiesen. Die Hersteller bemühen sich, möglichst viele Zellen auf dem CCD unterzubringen, denn je feiner das Raster ist, desto schärfer und detaillierter wird das aus Punkten zusammengesetzte Bild. Allerdings steigen die Produktionskosten von CCD's mit zunehmender Auflösung gewaltig.

Trommelscanner

Dies ist der älteste Scannertyp und liefert die exaktesten Ergebnisse. Auflösung (ca. 12000 dpi), Tempo und Qualität sind bis heute unerreicht. Beim Trommelscanner wird die Vorlage auf eine rotierende Trommel befestigt, die sich schraubenförmig um das Beleuchtungs- und Abtastungssystem bewegt. Da die Lichtquelle und das Abtastungssystem immer in der gleichen Lage zum Papier sind, kann mit einfachen Mitteln eine hervorragende Qualität erreicht werden. Zusätzlich haben Trommelscanner anstelle der normalen CCD-Sensoren, hochempfindliche Photo Multiplexer, zum einlesen der Daten. Der große Nachteil ist, dass diese Trommelscanner enorm viel kosten und dass die Trommelscanner sehr groß sind.




Schematik Trommelscanner 1




Trommelscanner




Schematik Trommelscanner 2

Photo Multiplexer

Photo Multiplexer kommen in Trommelscannern zum Einstz. Hier werden sie an stelle der CCD's benutzt. Trommelscanner tasten die Vorlage nicht zeilenweise wie Flachbettscanner ab, sondern Punktweise. Die Vorlagen werden außen am Glaszylinder des Trommelscanners befestigt. Aufsichtsvorlagen werden nun von einer punktförmigen Lichtquelle von außen abgetastet, die Durchlichtsvorlagen werden aus dem Inneren des Glaszylinders von einer punktförmigen Lichtquelle durchleuchtet.

3D Scanner

Auch dreidimensionale Vorlagen lassen sich mit dem 3D-Scanner einlesen. Diese Geräte verwendet man meist zum Katalogisieren oder Archivieren von Objekten, wie zum Beispiel in der Autozubehör-Branche. Einige Modelle dieser Scanner haben eine Besonderheit, die sie auszeichnen. Denn einige kommen ohne eigener Lichtquelle aus, da sie das normale Tageslicht bzw. die Zimmerbeleuchtung ausnutzen. Der Nachteil ist, dass die Abtasteinrichtung fest installiert ist und so der Scannerkopf einen Schatten auf die Vorlage werfen kann, wenn keine optimale Beleuchtung vorhanden ist.




3D Scanner

Dias und Negative einscannen mit Hilfe eines Durchlichtaufsatzes

Da es sich bei Dia und Negative um Durchlichtvorlagen handelt, müssen diese Vorlagen beim Scannen durchleuchtet werden. Dazu muss der Scanner mit einem speziellen Deckel (bis vor einem Jahr gab es noch Standard-Deckel zum Preis von 150DM, heute muss man von dem Hersteller des Scanners den Durchlichtaussatz kaufen) nachgerüstet werden, der eine Kaltlichtröhre enthält. Damit können Sie dann auch Durchlichtvorlagen scannen.

Vorraussetzung für ein gelungenen scan mit einem Durchlichtaufsatz: Der Scanner arbeitet mit wenigstens 1200 x 1200 dpi. Außerdem sollte man die Limits seines Gerätes nicht überschreiten. Die Lichtquelle und Optik einfacher Scanner erreichen bei maximaler physikalischer Auflösung keine gute Qualität, deshalb sollte man wenn man Dias oder Negative ein scannt nicht die höchste Auflösung nehmen. Allgemein kommen Flachbettscanner mit Durchlichtaufsatz mit Negativen besser zurecht, als mit Dias. Wer hingegen mit dem verbreiteten Kleinbildfilm oder gar mit den neuen Advantix-Filmen arbeitet, hat schlechte Karten. Um bei diesen kleinen Filmformaten eine gute Detailauflösung zu erhalten, sind 4000 dpi Spannauflösung erforderlich, wie sie die aktuelle Generation spezieller Filmscanner bietet.

Wenn Sie aber mit höchster Qualität scannen wollen benötigen Sie einen Filmscanner. Filmscanner sind auf Dias und Negative spezialisiert. In der Regel können Diastreifen, gerahmte Dias Negative und meistens APS-Filme verarbeiten, und kosten ab 200 EUR aufwärts.

Selbstgebauter Dia-Scanner

Eine weiße Projektorfläche soll durch eine helle Lichtquelle (Diaprojektor, Fotolampe) angeleuchtet werden. Diese Fläche stellt dann praktisch eine eigene (indirekte) Lichtquelle dar (so ähnlich wie der Mond!), nur dass sie vollkommen homogen ist. Um den Dia-Scann nicht durch Streulicht oder direkte Lichtstrahlen auf das Dia zu beeinträchtigen, sollte man eine Maske oder Schablobe anfertigen, die nur Platz für das Dia lässt.

Selbstgebauter Negative–Scanner




Die Arbeitsblände macht aus dem Negativ ein Positiv und projeziert es auf den Scannen. Jetzt muss man nur noch den Scanner betätigen.

Selbstgebauter Dia- Scanner

Man braucht dafür nur:
  • Schablone (größe vom Scanner)
  • eine Milchglascheibe oder Pergamentpapier
  • ein Dia
  • ein Diabetrachter (im Fachjargon Kucki)
In die Schablone schneidet man eine Dia großes Loch und legt dort die Milchglascheibe oder das Pergamentpapier drauf. Dort drauf kommt dann das Dia, über dem Dia der Diabetrachter und mithilfe einer Taschenlampe eine eigene Lichtquelle erzeugt womit man das Dia einscannen kann.

Kleiner Tipp wenn es mal schnell gehen muss und man hat keinen Negativ-Scanner:

Selbstgebauter Negativ-Scanner

Nur mit einem Platt Papier das auf dem Negativ liegt. Das Papier wird vom Scanner angestrahlt und fungiert als Durchlichtaufsatz. Klar ist auch, dass die Ergebnisse dieser Scanns nur für Archivzwecke oder allenfalls mal für eine Internetseite, oder zum Einbinden in eine Worddatei geeignet sind. Für richtige Bildbearbeitung zwecks Fotoausdruck oder sogar fürs Digital sind die Bilder nicht geeignet! Dafür sollte man dann schon einen Dia-, Negativ- oder Filmscanner benutzen.


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