تري هل يستطيع الكمبيوتر أن يري و يقرأ الصور و الكتب مثل البشر ؟!!! , الاجابه : نعم , و يرجع الفضل في ذلك الي الماسح الضوئي , فبفضل هذا الجهاز الرائع يمكننا أن ندخل للكمبيوتر ألبومات صورنا الشخصية و نضعها علي سي دي , و يمكن للطالب أن يدخل للكمبيوتر صفحة من كتاب لكي يضعها في البحث الذي يقوم بكتابته , ويستطيع رجل الاعمال أن يدخل للكمبيوتر ورقه قد كتبها بخط يده ثم يرسلها بالبريد الالكتروني بكل سهولة!! .

 حسنا هذا شئ جميل جداً , لكن كيف يستطيع الماسح الضوئي أن يفعل ذلك ؟!, هيا نتعرف سويا علي الماسح الضوئي و كيف يعمل.

 أنواع الماسح الضوئي :

•  Flatbed scanners هذا النوع من الماسحات الضوئية هو الأكثر انتشارا , و الغالبية العظمي من مستخدمي الكمبيوتر يستخدمونه, وهو الذي سنتناوله في هذا الدرس .

أمثلة علي ال Flatbed scanners :

• Sheet-Fed scanners طريقة عمل هذا النوع تعتمد علي أن يكون الماسح الضوئي ثابت ثم يتم تمرير الورقه المراد مسحها أمام الجهاز يدويا .


• Handheld scanners عكس النوع السابق حيث يتم تحريك الماسح الضوئي فوق الوثيقه .

 مثال علي ال Handheld scanner :

• Drum scanners هذا النوع يستخدم في مجال النشر و الدعاية و الاعلان حيث يستطيع هذا النوع أن يلتقط صور عالية الجوده , و ستخدم هذا النوع تكنولوجيا تعرف بالphotomultiplier tube (PMT), و يمكنه أن يلتقط صور للعديد من أنواع الأسطح كالعادية و الشفافه و العاكسة.

 و تتمثل الفكرة الرئيسية في عمل الماسح الضوئي هو أنه يعمل كما تعمل العين البشرية حيث يعتمد في عمله علي تحليل الضوء المنعكس من الشيء المراد رؤيته , فبعد أن يستقبل الماسح الضوئي الضوء المنعكس من الوثيقة يقوم بتحويلها الي مجموعه من الوحايد و الأصفار-التي يستطيع أن يتعامل معها الكمبيوتر- .

تكوين الماسح الضوئي :

 يتكون الماسح الضوئي من الاتي :

• سطح زجاجي شفاف , يتم وضع الوثيقة عليه.


• مصدر للضوء , عادة ما يكون مصباح فلوروسنت أبيض أو من نوع xenon .


• مجموعه من المرايا (Mirrors) .


•  مجموعه من العدسات (Lens) .


• فلاتر (Filters) .


•  CCD (Charged-couple device) ال CCD هي أهم جزء في الماسح الضوئي و هي عبارة عن مصفوفة مكونة من الآلاف من ال diodes الحساسة للضوء , هذه ال diodes تقوم بتحويل الضوء الساقط عليها الي شحنة كهربيه , و تكون شدة الشحنة الكهربية الناتجة متناسبة مع شدة الضوء الساقط علي الدايود , وكلما زاد عدد هذه ال diodes زادت دقه التقاط الصورة.

**للتعرف علي بنية ال CCD بشكل مفصل اضغط هنا

• ADC (analogue to digital converter) محول يحول الاشارة التناظريه الي اشارة رقمية .


•  Stepper motor موتور المسئول عن تحريك مجموعة المسح .

 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 .

 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 .

• 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.

الشكل التالي يوضح ملخص لعملية المسح :

CIS

هناك أنواع أخري حديثة من الماسحات الضوئية تستخدم التكنولوجيا المسماة بال CIS (contact image sensor) , في ال CIS يتم استبدال المصدر الضوئي و المرايا و العدسات و الفلاتر و ال CCD ب :

 1 صفوف من ال LEDs الحمراء والخضراء و الزرقاء (ال LED هم نوع من الدايود يصدر ضوء عندما يتم توصيله بالكهرباء و يسمي ب Light Emitting Diode و يتميز بأنه سريع جدا في الغلق و الفتح و ذو عمر طويل ) .

 2 وبالاضافه الي مجموعة ال LEDs توجد ال Sensors وهي عبارة عن الخلايا الضوئية التي تستقبل الضوء المنعكس و ييستخدم في هذه الطريقه حوالي من 300 الي 600 sensor تتراص بجانب بعضها بعرض اللوح الزجاجي .

 ال LEDs و ال Sensors يكونوا قريبين جدا جدا من اللوح الزجاجي , وعند البدء في عملية المسح تضئ ال LEDs كلها لتعطي ضوء أبيض عندما تتحد مع بعضها , ثم تقوم ال Sensors  بالتقاط الصورة للوثيقة. وتتميز هذه الطريقه بأنها أرخص تكلفة و تعطي الماسح الضوئي جسم أرفع , و لكنها لا تكون بنفس جودة طريقة ال CCD .

 كيف تنتقل البيانات من الماسح الضوئي للكمبيوتر :

 يمكن توصيل الكمبيوتر بالماسح الضوئي عن طريق العديد من منافذ الكمبيوتر مثل (مرتبين من الأسرع للأبطأ ):

• منفذ FireWire , يعد هذا المنفذ هو الأسرع في نقل البيانات.


• منفذ USB , سهل الاستخدام و سريع .


• منفذ SCSI لأستخدام هذا المنفذ يتم تركيب كارت اضافي داخل الكمبيوتر ثم يتم توصيل الماسح الضوئي بالكارت.


• منفذ Parallel يتم نقل البيانات من خلال منفذ ال Parallel port و هذا النوع يعد الأبطأ .

 دقة الماسح الضوئي Resolution  : 

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 .

مثال اخر : اذا كانت دقة الماسح الضوئية 600*300 تكون ال CCD مكونة من خط أفقي به 5100 خلية ضوئية , و دقة الموتور كالمثال السابق.

 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.

 مثال علي أستخدام ال Interpolated resolution :

 بدون استخدام ال Interpolated resolution :

بعد استخدام Interpolated resolution :

 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.