الماسح الضوئي وأنواعه وطريقة عمله

يُعد جهاز الماسح الضوئي المعروف بالاسكانر، واحد من الملحقات الضرورية والهامة بصورة كبيرة للحاسب الآلي، ويُعتبر من تلك الأجهزة المهمة بشكل كبير في العمل المكتبي أثناء السنوات الماضية، وتقنية الماسح الضوئي قد شاعت في كل مكان، وتُستعمل الآن بالعديد من الطرق، ومن تلك الأجهزة في الماسحات الضوئية: الماسح الضوئي المسطح، والماسح الضوئي ذو التغذية اليدوية، والماسح الضوئي اليدوي، والماسح الضوئي الأسطواني.

ونحن في هذا الموضوع الماسح الضوئي وأنواعه وطريقة عمله، نتعرض إلى بيان تلك الأنواع من الماسحات الضوئية وطريقة عمل الماسح بصورة سليمة وعلمية، ونأمل أن نكو بذلك قد غطينا أكثر جوانب الموضوع المتشعبة، وهدفنا خدمة القارئ الكريم بتقديم قراءة موضوعية له في كل بحث ومقال لنا في هذا الموقع.

أنواع الماسح الضوئي:

للماسح الضوئي العديد من الأنواع المختلفة، نذكر منها:

1- الماسح الضوئي المسطح: وذلك النوع هو الأكبر استعمالًا، ويعمل من خلال أن نثبت الورقة التي يُراد تغذيتها للحاسوب بداخل الماسح، وتظل ثابتة في مكانها، ويتم مسح ضوء الماسح الورقة، وسيأتي شرح هذا النوع بالتفصيل.

2- الماسح الضوئي ذو التغذية اليدوية: وهو الماسح الذي يعمل بطريقة سحب الورقة بداخل الماسح؛ لتتعرض الورقة إلى مصدر ضوئي ثابت، وتتميز بصغر الحجم، وتُستعمل مع الكمبيوترات المحمولة.

3- الماسح الضوئي اليدوي: وهو الماسح الأصغر في الحجم، ويقوم بالمسح من خلال طريقة يدوية، وذلك النوع من أنواع الماسحات لا يقوم بإعطاء صورة عالية الجودة مثل تلك التي تقوم بتوفيرها الماسحات المسطحة، غير أنه قد يكون له فائدة في المسح السريع للنصوص المختلفة.

4- الماسح الضوئي الأسطواني: يُستعمل في مؤسسات النشر، ودقته تفوق كل أنواع الماسحات الضوئية السابقة، وفكرة عمله تختلف عن بقية الماسحات الضوئية، حيث إنه يتم تثبيت الورقة على أسطوانة زجاجية، ويسطع الضوء من داخل تلك الأسطوانة ليعمل على إضاءة الورقة، ويعمل جهاز حساس للضوء يُدعى أنبوبة تكبير الفوتونات، ويُرْمز له PMT ليقوم بتحويل الضوء المعكس إلى تيار كهربي.

طريقة عمل الماسح الضوئي:

للماسحات الضوئية أهمية كبرى في تمكينها للمستعملين من تحويل الوثائق والصور إلى ملفات يتم التعامل معها من خلال الكمبيوتر؛ لتتم المعالجة والحفظ والطباعة أو النشر على الإنترنت، وتُعتبر الماسحات الضوئية تلك من الأجهزة التي تقوم بتحويل المعلومات التناظرية إلى معلومات رقمية.

المكونات التي يتكون منها الماسح الضوئي:

أي ماسح ضوئي يجب أن يتضمن على المكونات الأساسية الآتية:

• جهاز مزدوج الشحنة ومرايا.
• رأس المسح ولوح زجاجي.
• مصباح وعدسات.
• غطاء وفلاتر.
• موتور ذو الخطوات وحزام.
• لوح تثبيت ومنافذ توصيل ودائرة تحكم.

الجهاز مزدوج الشحنة CCD:

هو تلك الشريحة الإلكترونية التي تُستعمل منذ زمن يصل إلى عشرين سنة، وتُدعى في بعض الأحيان بالعين الإلكترونية، وكانت تُستعمل في الإنسان الآلي، وكذلك في المراصد الفلكية وكاميرات تصوير الفيديو، وتُستعمل حديثًا في كاميرا التصوير الفوتوغرافي؛ لكي تُعرف الكاميرا باسم الكاميرا الرقمية.

وتشتمل الCCD على شريحة مربعة، يبلغ طول ضلعها ما لا يزيد على 3 سم، وتلك الشريحة تشتمل على مجسات ضوئية من مواد شبه موصلة، مرتبة على هيئة صفوف متوازية، وحين تتكون الصور على تلك الدايودات يحصل تحرير للشحنة الكهربية من الدايود يتلاءم مع كمية الضوء، فكلما كان الضوء الساقط على الدايود كبيرًا كلما كانت تلك الشحنة المتحررة كبيرة، وتعمل تلك الشحنة الكهربية التي تحررت على إفراغ مكثف مشحون متصل بكل دايود.

وتحصل إعادة شحن تلك المكثفات من خلال تيار يقوم بالعمل على مسح كل المكثفات، ويعمل ميكروبروسسور على احتساب قيمة الشحنة التي تمت إعادتها إلى المكثف ليتم تخزين قيم عددية لكل دايود في تلك الذاكرة المثبتة في الكاميرا.

وتشتمل على معلومات عن مواضع الديود وشدة الضوء الساقط عليه ليكون في نهاية الأمر صورة رقمية للجسم الذي حصل التقاط صورته.

عرض فلاشي لسقوط الفوتون الضوئي على الجهاز مزدوج الشحنة:

كما أنه ينبغي العلم أن الصور التي تصل إلى CCD تكون قد صارت منعكسة عن عدة مرايا ومرشحات مرتبة تبع الشركة المنتجة لذلك الماسح الضوئي، وفي الشروحات التالية سوف نعمل على شرح فكرة عمل كل جزء من أجزاء الماسح الضوئي وما علاقة بعضها ببعض.

خطوات المسح الضوئي:

فيما سيأتي سيتم التعرف على الخطوات التي يقوم بها جهاز الماسح الضوئي عندما نقوم بعملية مسح ضوئي لأي نص أو وثيقة:

1- نقوم بوضع الوثيقة على اللوح الزجاج، ونعمل على إسدال الغطاء عليها، الوجه الداخلي للغطاء يكون في أكثر الأحيان أملس له لون أبيض أو أسود، ووظيفة هذا اللون الداخلي للغطاء أنه يقوم بتوفير خلفية موحدة من الممكن للبرنامج الخاص بالماسح الضوئي أن يستعملها كمرجع لتحديد حجم الوثيقة التي يُراد القيام بعملية مسح لها.

2- يتم استعمال مصباح بهدف إضاءة الوثيقة محل المسح، والمصباح المستعمل في الماسحات الضوئية الحديثة إما أنه مصباح زينون أو أنه مصباح فلورسنتس كاثود بارد، بينما تكون الأنواع القديمة من تلك الماسحات الضوئية تستعمل مصابيح فلورسنت عادية.

3- الرأس الذي يقوم بعملية المسح الضوئي يتضمن المرايا والعدسات والفلتر وجهاز CCD، وذلك الرأس يعمل على التحرك بصورة بطيئة أعلى الوثيقة مرة واحدة وبصورة مكتملة من خلال حزام موصول بموتور ذو الخطوات، وذلك الرأس موصول في نفس الوقت كذلك بلوح تثبيت؛ لكي نضمن عدم حصول أي اهتزاز خلال حركة الرأس في أعلى الوثيقة، ويتم عكس صورة الوثيقة من خلال مرآة بزاوية تقوم بالعمل على نقل صورة الوثيقة إلى مرآة ثانية، ثم إلى عدسة، وتقوم تلك العدسة بالعمل على تركيز صورة الوثيقة من خلال فلتر موجود على جهاز الشحنة المزدوجة.

الارتباط بين العدسة والفلتر يتنوع تبعًا لنوع الماسح الضوئي، ففي بعض تلك الأنواع من الماسحات الضوئية يحصل استعمال طريقة للمسح من خلال ثلاث مراحل، حيث تمر تلك الوثيقة التي نقوم بمسحها في كل مرحلة من تلك المراحل الثلاث من خلال فلتر لوني مختلف، (وهو كالتالي: واحد للأحمر، وثاني للأخضر، وثالث للأزرق).

وبعد أن ننتهي من مراحل الفلترة يعمل البرنامج الخاص بالماسح الضوئي على القيام بإعادة تجميع الصور الثلاث بعد عملية الفلترة في صورة واحدة تشمل الألوان.

إلا أن النسبة الكبيرة من أجهزة الماسحات الضوئية اليوم تستعمل طريقة المسح من خلال مرحلة واحدة، حيث تقوم العدسة بالعمل على تقسيم الصورة إلى نسخ مصغرة من صورتها الأصلية، وتمر كل تلك النسخ المصغرة من خلال فلتر لوني (أخضر، أحمر، أزرق) في طريقها إلى جهاز الCCD، ثم يعمل الماسح الضوئي على أعادة تجميع تلك البيانات الواردة إلى جهاز الCCD في صورة واحدة مكتملة الألوان.

وهناك تقنيات أخرى صارت أكثر انتشارًا في أجهزة الماسحات الضوئية وهي رخيصة الثمن، وهي عبارة عن مجسات ملامسة الصورة، يُسمى مجس ملامسة الصورة، ويقوم باستبدال جهاز الCCD والفلاتر والمرايا والمصباح والعدسة بصفوف من الضوء الأحمر والأخضر والأزرق، وتعمل بتكنولوجيا الصمامات الثنائية، وتعمل تلك الآلية من خلال نشر مجسات بطول المساحة التي سيتم إجراء عملية مسح لها بعدد يتراوح بين 300 – 600 مجس، وتنتشر قريبًا من اللوح الزجاجي الذي يتم وضع الوثيقة عليه.

وحين إجراء عملية المسح يحصل اتحاد لتلك الصمامات الثنائية، فتقوم بإعطاء ضوء أبيض، وحينذاك يحصل التقاط للصورة المضيئة من خلال صفوف المجسات، غير أن ذلك النوع من أجهزة المسح الضوئي وإن كان خفيف الوزن قليل السمك عن الأجهزة الأخرى، غير أنه لا يعطي صورة تماثل كفاءة الصور التي تعطيها بقية الماسحات التي تستعمل تكنولوجيا أجهزة الشحنة الموجبة.

نقاء الصورة ونقلها:

تتفاوت كل الماسحات الضوئية فيما بينها من ناحية النقاء في الصورة ومدى وضوحها، والحد الأدنى للنقاء في أكثر أجهزة الماسحات الضوئية يكون 300 نقطة في الإنش (بكسل).

وبعد المسح يجب أن يحصل نقل للصور إلى جهاز الحاسب الآلي، وهو الأمر الذي يحصل من خلال الكابل الموصل بين جهاز الماسح الضوئي وبين الحاسب الآلي.

كان هذا ختام موضوعنا حول الماسح الضوئي وأنواعه وطريقة عمله، قدمنا خلال هذه المقالة بعض المعلومات والتفاصيل الضرورية الخاصة بأجهزة الماسحات الضوئية، وبينا أنواعها الأربعة المنتشرة وميزات كل نوع منها، وبينَّا مكونات تلك الأنواع وما هي الوسائل المستعملة فيها، وما هي الحاجات اللازمة لها، ثم تكلمنا عن طريقة عمل تلك الأجهزة بصورة علمية منسقة، نأمل أن تكون أفادت القارئ الكريم على الوجه الذي كان يرجوه من تلك المقالة.