[الرائد456]

كيف يعمل الماسح الضوئي؟


http://www.hazemsakeek.com/QandA/Scanners/scanner.jpg


يشكل جهاز الماسح الضوئي (الاسكانر) أحد الملحقات الضرورية للحاسوب ويعد من الأجهزة الهامة في الأعمال المكتبية خلال السنوات القليلة الماضية. وتكنولوجيا المسح الضوئي انتشرت في كل مكان وتستخدم الآن بطرق عدة ومن أجهزة الماسحات الضوئية.







(1) الماسح الضوئي المسطح Flatbed scanners وهذا النوع الأكثر استخداماً ويعمل من خلال تثبيت الورقة المراد تغذيتها للحاسوب داخل الماسح وتبقى ثابتة مكانها ويمسح ضوء الماسح الورقة، وسنركز علي هذا النوع في الشرح.



الماسح الضوئي المسطح
http://www.hazemsakeek.com/QandA/Scanners/scanner1.jpg


(2) الماسح الضوئي ذو التغذية اليدوية Sheet-fed scanners وهو يعمل من خلال سحب الورقة داخل الماسح لتتعرض لمصدر ضوئي ثابت وتتميز بصغر حجمها وتستخدم مع الكمبيوترات المحمولة.



الماسح الضوئي ذو التغذية اليدوية

http://www.hazemsakeek.com/QandA/Scanners/scanner2.jpg

(3) الماسح الضوئي اليدوي Handheld scanners وهو الأصغر حجما ويقوم بالمسح بطريقة يدوية. هذا النوع من الماسحات لا يعطي صورة عالية الجودة مثل تلك التي توفرها الماسحات المسطحة، إلا أنه قد يكون ذا جدوى في المسح السريع للنصوص.

الماسح الضوئي اليدوي

http://www.hazemsakeek.com/QandA/Scanners/scanner4.jpg

(4) الماسح الضوئي الاسطواني Drum scanners يستخدم في مؤسسات النشر وتفوق دقته كل الأنواع السابقة الذكر وتختلف فكرة عمله عن الماسحات الضوئية حيث تثبت الورقة على اسطوانة زجاجية ويسطع ضوء من داخل الاسطوانة ليضئ الورقة ويقوم جهاز حساس للضوء يسمى انبوبة تكبير الفوتونات photomultiplier tube ويرمو له PMT ليحول الضوء المعكس إلى تيار كهربي.


الماسح الضوئي الاسطواني


http://www.hazemsakeek.com/QandA/Scanners/scanner3.jpg
تأتي أهمية الماسحات الضوئية في تمكين المستخدمين من تحويل الوثائق والصور إلى ملفات يتعامل معها الكمبيوتر ليتم معالجتها وحفظها وطباعتها أو نشرها على الأنترنت وتعد الماسحات الضوئية من الأجهزة التي تحول المعلومات التناظرية analog إلى رقمية digital. في هذه المقالة سوف نقوم بشرح فكرة عمل الماسحات الضوئية المسطحة ويمكن تعميم هذا الشرح على الأنواع الأخرى.


مكونات الماسح الضوئي

أي جهاز ماسح ضوئي لا بد أن يشتمل على المكونات الرئيسية التالية:

رسم توضيحي لأجزاء الماسح الضوئي

http://www.hazemsakeek.com/QandA/Scanners/scanner11.jpg

جهاز مزدوج الشحنة Charge-coupled device (CCD)

مرايا

رأس المسح

لوح زجاجي

مصباح

عدسات

غطاء

فلاتر (مرشحات)

موتور ذو الخطوات

حزام

لوح تثبيت

منافذ التوصيل

دائرة تحكم







صورة الـ CCD المستخدم في الماسحات الضوئية



الجهاز مزدوج الشحنة (CCD):

هو شريحة إلكترونية مستخدمة من زمن يصل الى عشرون عاما وتسمى احيانا بالعين الالكترونية وكانت تستخدم في الانسان الالي وفي المراصد الفلكية وكذلك في كاميرات تصوير الفيديو وحديثا تم استخدامها في كاميرا التصوير الفتوغرافي لتصبح الكاميرا معروفة باسم الكاميرا الرقمية.



تتكون الـ CCD من شريحة مربعة طول ضلعها لايزيد عن 3سم هذه الشريحة تحتوي على مجسات ضوئية (الديود) من مواد اشباه موصلة (Semiconductors) مرتبة على شكل صفوف متوازية. عندما تتكون الصورة على هذه الدايودات يتم تحرير شحنة كهربية من الدايود يتناسب مع كمية الضوء، فكلما كان الضوء الساقط على الدايود كبيرا كانت الشحنة المتحررة كبيرة. تعمل الشحنة الكهربية المتحررة على تفريغ مكثف مشحون متصل مع كل دايود. يتم اعادة شحن هذه المكثفات من خلال تيار يعمل على مسح كل المكثفات ويقوم ميكروبروسسور باحتساب قيمة الشحنة التي اعيدت الى المكثف ليتم تخزين قيمة عددية لكل ديود في الذاكرة المثبتة بالكامير. تحتوي على معلومات عن موضع الدايود وشدة الضوء الذي سقط عليه لتكوين في النهاية صورة رقمية للجسم الذي تم التقاط صورته.







عرض فلاشي لفكرة سقوط الفوتون الضوئي على الـ CCD





كما يجب العلم ان الصورة التي تصل إلى الـ CCD تكون قد انعكست عن عدة مرايا ومرشحات مرتبة حسب الشركة المنتجة للماسح الضوئي. وفي الشرح التالي سوف نقوم بشرح فكرة عمل كل أجزاء الماسح الضوئي وعلاقتها مع بعضها البعض.



عملية المسح الضوئي

فيما يلي الخطوات التي يقوم بها الماسح الضوئي عند القيام بعملية مسح ضوئي لأي وثيقة:



(1) يتم وضع الوثيقة على اللوح الزجاجي وإسدال الغطاء عليها. الوجه الداخلي للغطاء يكون في أغلب الأحيان أملس ذا لون أبيض أو أسود، ووظيفة لون الوجه الداخلي للغطاء أنه يوفر خلفية موحَّدة يمكن للبرنامج الخاص بالماسح الضوئي أن يستخدمها كمرجع لتحديد حجم الوثيقة المراد القيام بعملية مسح لها.





صورة توضح المصدر الضوئي للماسح


http://www.hazemsakeek.com/QandA/Scanners/scanner6.jpg
(2) يتم استخدام مصباح بغرض إضاءة الوثيقة محل المسح. والمصباح المستخدم في الماسحات الضوئية الحديثة إما مصباح زينون أو مصباح فلورسنت كاثود بارد، في حين أن الأنواع القديمة من الماسحات الضوئية تستخدم مصابيح فلورسنت عادية.



(3) الرأس الذي يقوم بعملية المسح الضوئي يشتمل على المرايا، الفلتر (المرشح)، العدسات، وجهاز الشحنة المزدوجة CCD. هذا الرأس يقوم بالتحرك بشكل بطيء أعلى الوثيقة مرة واحدة وبشكل مكتمل عن طريق حزام موصول بموتور ذو الخطوات، هذا الرأس موصول في ذات الوقت أيضاً بلوح تثبيت لضمان عدم حدوث أي تذبذب أثناء حركة الرأس أعلى الوثيقة. يتم عكس صورة الوثيقة عن طريق مرآة بزاوية تقوم بنقل صورة الوثيقة إلى مرآة أخرى. ومن ثم إلى عدسة، تقوم هذه العدسة بتركيز صورة الوثيقة من خلال فلتر على جهاز الشحنة المزدوجة.





الذراع المحافظ على ثبات أجزاء الماسح الضوئي أثناء الحركة لمسج الصورة أو المستند


http://www.hazemsakeek.com/QandA/Scanners/scanner7.jpg
العلاقة بين العدسة والفلتر تختلف حسب نوع الماسح الضوئي، ففي بعض أنواع أجهزة المسح الضوئي يتم استخدام طريقة للمسح عبر ثلاث مراحل؛ بحيث تمر الوثيقة محل المسح في كل مرحلة من هذه المراحل الثلاث عبر فلتر لوني مختلف (واحد للأحمر، وثاني للأخضر والثالث للأزرق).



صورة توضح المرآة والعددسة وCCD



http://www.hazemsakeek.com/QandA/Scanners/scanner8.jpg

بعدالانتهاء من مراحل الفلترة يقوم البرنامج الخاص بالماسح الضوئي بإعادة تجميع الصور الثلاث عقب عملية الفلترة في صورة واحدة شاملة الألوان.





تخطيط مبسط لأجزاء الماسح الضوئي لمسح الصورة









إضغط على الزر الأخضر لمشاهدة عمل الماسح الضوئي.
http://www.hazemsakeek.com/QandA/Scanners/scanner13.jpg


إلا أن النسبة الغالبة من أجهزة المسح الضوئي اليوم تستخدم طريقة المسح عبرمرحلة واحدة، حيث تقوم العدسة بتقسيم الصورة إلى نسخ مصغرة من الصورة الأصلية، تمر كل من هذه النسخ المصغرة عبر فلتر لوني (أخضر أو أحمر أو أزرق) في طريقها إلى جهاز الشحنة المزدوجة. ثم يقوم الماسح الضوئي بإعادة تجميع البيانات الواردة إلى جهاز الشحنة المزدوجة في صورة واحدة كاملة الألوان.



هناك تقنية أخرى أصبحت أكثر شيوعاً في أجهزة المسح الضوئي رخيصة الثمن هي مجسات ملامسة الصورة. يدعى مجس ملامسة الصورة contact image sensor (CIS) ويستبدل جهاز الشحنة المزدوجة والمرايا والفلاتر والمصباح والعدسة بصفوف من ضوء أحمر وأخضر وأزرق تعمل بتقنية الصمامات الثنائية. وتعمل هذه الآلية عن طريق نشر مجسات بطول المساحة التي ستجرى عملية مسح لها بعدد بين 300 إلى 600 مجس تنتشر بالقرب من اللوح الزجاجي الذي توضع عليه الوثيقة، وعند إجراء عملية المسح تتحد هذه الصمامات الثنائية فتعطي ضوءاً أبيض، حينئذ يتم التقاط الصورة المضيئة عن طريق صفوف المجسات. إلا أن ذلك النوع من أجهزة المسح الضوئي وإن كان أخف وزناً وأقل سمكاً إلا أنه لا يعطي صورة بنفس كفاءة الصورة المعطاة عن طريق الماسحات التي تستخدم تقنية أجهزة الشحنة الموجبة.





نقاء الصورة

تتفاوت الماسحات الضوئية فيما بينها من حيث درجة نقاء الصورة ووضوحها. والحد الأدنى لنقاء الصورة في أغلب أجهزة المسح الضوئي هو 300 نقطة في الانش (بكسل)، وهو ما يتحدد بعدد المجسات في الصف الواحد.





الماتور المتحكم في حركة أجزاء الماسح الضوئي





نقل الصورة

بعد المسح لا بد أن يتم نقل الصور إلى جهاز الحاسب، وهو الأمر الذي يتم عن طريق الكابل الموصل بين جهاز الماسح الضوئي والحاسب الآلي، والذي يختلف بالطبع من ماسح لآخر، سواء عن طريق مخرج يو إس بي USB، أو مخرج متوازي (Parallel) أو سكازي SCSI. كما لا بد أن يتوافر على الحاسب برنامج التعرف على الماسح الضوئي، واللغة الرئيسية التي تتعرف عليها معظم أجهزة الماسح الضوئي تعرف باسم توين TWAIN، وهي التي توفر إمكانية استخدام الماسح الضوئي عن طريق أي برنامج لتحرير الصور متوافر على حاسبك الآلي، وليكن أدوب فوتو شوب مثلاً.



http://www.hazemsakeek.com/QandA/Scanners/scanner9.jpg

المنافذ المختلفة للماسح الضوئي للتوصيل مع الكمبيوتر






http://www.hazemsakeek.com/QandA/Scanners/scanner10.jpg


وأغلب أجهزة الماسح الضوئي يأتي معها برنامج التعرف الخاص بها، بالإضافة إلى برنامج مبسط لتحرير الصور وبرنامج القراءة الآلية للنصوص الذي يسمح بتحويل النصوص من وثائق مكتوبة إلى ملف نصي على الحاسب الآلي وفي الشكل التالي نوضح كيف تستخدم الماسحات الضوئية وعلاقتها بالأجهزة الأخرى.

http://www.hazemsakeek.com/QandA/Scanners/scanner12.jpg



سلامي للفيزيائين جميعا
موضوع جديد عسى الجميع يستفيدوا
الرائد
فيزيلئي للابد:s_thumbup::s_thumbup:

[*الزعيم*]

بارك الله فيك أخي الكريم...
جهد تشكر عليه....

[فلاح العازمي]

مشكوووووور والله يعطيك الف عافيه

[الناصح أبوأسامة]

السلام عليكم ورحمة الله وبركاته ..
أسال الله الكريم ان يبارك لك في جهدك ولا يحرمك الأجر فد اسهمت بشكل ايجابي في توضيح فكرة ربما نتعامل معها كل يوم لكن لا نعرف كيف تعمل

الله يجزاك الخير كله

أخوك / الناصح ابو أسامة :a_plain111:

[غلاتي]

[لودي*]

جهد مشكور

ومعلومات جدا قيمة

يعطيك العافية

[nuha1423]

سلمت يداك وجزاك الله خيراً

[الحارث]

بارك الله فيك وجزاك كل الخير

[الهَياء]

بآرك الله فيك (=

[aivalieNek]

سمîëüيûه لًèêهٍû ïًهنٌٍàâëے‏ٍ ٌîلîé ïًهٌٌîâàييûه لًèêهٍû èç ىهëêîé ôًàêِèè. خيè èنهàëüيî مîًےٍ, âûًàلàٍûâàے ىيîمî ٍهïëà. سïëîٍيهيèه ïًîèٌُîنèٍ ïîًٌهنٌٍâîى âûٌîêîمî نàâëهيèے يà èييîâàِèîييîى îلîًَنîâàيèè. فٍî è نàهٍ âîçىîويîٌٍü ïîëَ÷èٍü ٍàêîه ٍîïëèâî, ٍهïëîٍâîًيàے ٌïîٌîليîٌٍü êîٍîًîمî لَنهٍ يàىيîمî ىهيüّه, هٌëè ًٌàâيèâàٍü ٌ êà÷هٌٍâهييûى َمëهى. سمîëüيûه لًèêهٍû - ‎ٍî îïٍèىàëüيîه ًهّهيèه نëے êàôه, ًهٌٍîًàيîâ è ٍهُ, êٍî ًهّèë ًٌٍَîèٍü ïèêيèê يà îٍêًûٍîى âîçنَُه. بىهييî َمîëü يه âûنهëےهٍ نûى âî âًهىے ٌمîًàيèے - ‎ٍî همî îٍëè÷èٍهëüيàے ÷هًٍà. ءًèêهٍيîه ٍîïëèâî, ïًîèçâهنهييîه يà îٌيîâه َمëے, ىîوهٍ يهïًهًûâيî مîًهٍü يà ïًîٍےوهيèè 8 ÷àٌîâ.

دًèîلًهٌٍè لًèêهٍû نëے مًèëے ïًهنëàمàهٍ brikkets.com, منه âû ٌىîوهٍه âûلًàٍü نëے ٌهلے ًهّهيèه â يهîمًàيè÷هييîى êîëè÷هٌٍâه, َ÷èٍûâàے ïîًٍهليîٌٍè. تàê ïًàâèëî, ïًèىهيےهٌٍے â لûٍَ. خنيàêî ٌهé÷àٌ àêٍèâيî èٌïîëüçَهٌٍے â ىهٍàëëًَمè÷هٌêîé ïًîىûّëهييîٌٍè, يà ُèىè÷هٌêèُ çàâîنàُ, â êîٍهëüيûُ. فٍî ïًهنïًèےٍèه ٌ÷èٍàهٌٍے îôèِèàëüيûى ïًîèçâîنèٍهëهى è ïîٌٍàâùèêîى َمëے. دî‎ٍîىَ âû ٌىîوهٍه ïًèîلًهٌٍè èçنهëèے يà âûمîنيûُ ٌَëîâèےُ, â ë‏لîى îلْهىه è لهç يàِهيîê. ؤًهâهٌيûé َمîëü ٌîçنàهٌٍے يà ٌïهِèàëüيîى ‎êîëîمè÷هٌêè ÷èٌٍîى َ÷àٌٍêه, â ًîëè ٌâےçَ‏ùهمî çâهيà ïًèىهيے‏ٍ ïèùهâîé êًàُىàë. ءًèêهٍû îٍëè÷à‏ٌٍے îمًîىيûى ٌïهêًٍîى èٌïîëüçîâàيèے - îٍ ïًèىهيهيèے â ïèùهâûُ ِهëےُ نî ïًîىûّëهييûُ ىàٌٍّàلîâ - â êîٍهëüيûُ è ïه÷àُ. بçمîٍîâëهيèه لًèêهٍîâ - ‎ٍî مëàâيàے ٌïهِèàëèçàِèے ïًهنïًèےٍèے, êîٍîًîه ٌïًàâëےهٌٍے ٌî ٌâîهé ًàلîٍîé يà âûٌّهى ًَîâيه.

ت âàويûى ïًهèىَùهٌٍâàى ٌîًٍَنيè÷هٌٍâà îٍيîٌےٍ:

- èٌïîëüçَهٌٍے ٍîëüêî ïèùهâîه ٌûًüه - يه نîلàâëےهٌٍے مëèيà, ِهىهيٍ, َمîëüيàے ïûëü
- èىه‏ٌٍے îمًîىيûه ïًîèçâîنٌٍâهييûه ىîùيîٌٍè, êîٍîًûه è ïîىîمà‏ٍ ٌîçنàâàٍü لîëüّèه îلْهىû ïًîنَêِèè
- ïًهنٌَىîًٍهيà îٍنهëüيàے َïàêîâî÷يàے ëèيèے
- ٍîëüêî êà÷هٌٍâهييàے ïًîنَêِèے ïî ïًèهىëهىîé ِهيه
- èينèâèنَàëüيûé ïîنُîن ê êàونîىَ êëèهيٍَ