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Der Scanner

Ein Scanner (engl. to scan ‚abtasten‘) oder Abtaster ist ein Datenerfassungsgerät, das ein Objekt auf eine systematische, regelmäßige Weise abtastet oder vermisst. Das Scannen ist ein optomechanischer Vorgang.
Die Hauptidee ist, mit relativ begrenzten Messinstrumenten durch eine Vielzahl von Einzelmessungen ein Gesamtbild des Objekts zu erzeugen.

Der Scanner nimmt die analogen Daten der physikalischen Vorlage mit Hilfe von Sensoren auf und übersetzt diese anschließend mit A/D-Wandlern in digitale Form. So können sie z. B. mit Computern verarbeitet, analysiert oder visualisiert werden.

Scannertypen

3D-Scanner

Dreidimensionale Vorlagen lassen sich nur mit einem 3D-Scanner einlesen. Man verwendet solche Geräte meistens zum Katalogisieren oder Archivieren von Objekten. Der Nachteil ist, dass die Abtasteinrichtung oft fest montiert sein muss bzw. bei Handscannern Referenzpunkte auf dem Objekt aufgeklebt werden müssen.

Buchscanner

Ein Buchscanner wird primär zum Einlesen gebundener Schriftdokumente benutzt. Spezielle Ausführungen erlauben auch das Scannen von losen Dokumenten, Urkunden und Landkarten.

Diascanner

Der Scannertyp wird im professionellen und semiprofessionellen Bereich verwendet und wird in zwei Ausführungen angeboten: zum einen als reiner Filmscanner, bei dem mittels spezieller Vorrichtungen die Diapositive und Negative in den Scanner geführt werden, zum anderen als Hybridgerät, bei dem ein Flachbettscanner einen besonderen Durchlichtaufsatz erhält. Für beide Ausführungen gibt es sowohl einfache als auch hochwertige Geräte, die sich neben der Pixeldichte auch im Dichteumfang stark unterscheiden. Die optische Auflösung hochwertiger Geräte beträgt ca. 3000 ppi bis 4000 ppi. Außerdem arbeiten diese auch mit einem speziellen Ausleuchtungsverfahren, um die sonst üblichen Streu- und Nebeneffekte beim Einscannen der stark reflektierenden Vorlagen zu eliminieren. Siehe auch bei Dia-Scan.

Dokumentenscanner

Für die Erfassung größerer Mengen von Schriftgut werden Flachbettscanner mit ADF (Automatic Document Feeder), Einzugsscanner oder spezielle Hochgeschwindigkeitsscanstraßen als Dokumentenscanner eingesetzt.

Einzugsscanner

Der Einzugsscanner ist genau so aufgebaut wie ein Faxgerät, allerdings heutzutage zusätzlich mit Graustufen und Farberkennung. Der offensichtliche Nachteil der Einzugsscanner ist die ausschließliche Verarbeitung von Einzeldokumenten bzw. Stapeln davon. Bücher lassen sich nicht einscannen. Außerdem kann es beim Einzug glatter Vorlagen, wie z. B. Fotos, zu unangenehmen Randverzerrungen kommen. Sie kommen hauptsächlich im Enterprise-Bereich als Dokumentenscanner zum Einsatz.

Belegleser

Zum Lesen meist kleinerer Dokumente (Beispiel: von Hand durch Ankreuzen ausgefüllte Formulare), sonst in der Technik wie Dokumentenscanner oder Einzugsscanner.

Filmscanner

Im Gegensatz zu Durchlicht-Flachbettscannern kommt ein Filmscanner bei der Filmabtastung von photographischem Material wie Film-Negativen, Dias sowie Kinofilmen für Fernseh- und Kinozwecke zur Anwendung. Siehe hierzu auch Filmabtaster.

Flachbettscanner

Der Flachbettscanner, das heute gebräuchlichste Bilderfassungsgerät, arbeitet nach dem gleichen Prinzip wie ein Kopiergerät. Die Vorlage wird auf eine Glasscheibe gelegt, sie bleibt immer am gleichen Platz, die lichtempfindlichen Sensoren werden während des Abtastens unter der Glasscheibe entlanggeführt. Diese Methode erlaubt es, neben Fotos und Bildern auch sperrige Vorlagen wie Bücher abzutasten. Um ein scharfes Bild zu erreichen, muss die Vorlage ganz flach auf der Glasplatte aufliegen. Das bereitet aber bei manchen Vorlagen Probleme. Kostengünstige Flachbettscanner können Vorlagen bis zu DIN A4 abtasten.

Großformatscanner

Bei Vorlagengrößen von mehr als A2 spricht man von Großformatscannern, die als Durchzug-, Flachbett- oder Trommelscanner angeboten werden. Bei Durchzugscannern gibt es zwei konkurrierende Systeme, CCD und CIS. CCD arbeitet mit mehreren kleinen Kamerasensoren (daher der Name). Vergleichbar mit Panoramabildern wird das Bild der Kameras zu einem Gesamtbild verrechnet. Das von der Vorlage reflektierte Licht wird dabei über Spiegel und Linsen auf dem Sensor gebündelt. CIS (Contact Image Sensor) arbeitet mit Sensorstreifen, auf die das von der Vorlage reflektierte Licht direkt auftrifft. Da in der CIS-Technik mehrere Sensorstreifen die gesamte Scannbreite abdecken, ist eine Bündelung des Lichts durch Linsen nicht nötig und es treten weniger Fehler auf (kein Versatz zwischen den Kameras, geringe Verzerrungen und keine Farbsäume). Dafür ist die CIS-Technik bei Unebenheiten der Scannvorlage anfällig für Unschärfen.

Handscanner

Wie es der Name sagt, muss man den Handscanner von Hand über die Vorlage ziehen. Man darf den Scanner nicht zu schnell über die Vorlage ziehen (weil ein bestimmter Grenzwert für die übertragene Datenmenge nicht überschritten werden kann) und sollte dabei auch keine seitlichen Abweichungen von der Geraden ausführen, was durch parallel zur (eindimensionalen bzw. linearen) Abtastzeile gelagerte Walzen unterstützt wird.

Geräte der ersten Generation waren günstige Alternativen zu herkömmlichen Scannern. Um eine A4-Seite einzuscannen, muss man mehrmals scannen und per Software zusammensetzen, da die Geräte zu schmal sind. Die Rolle erfasste in Zusammenhang mit einem Impulsgeber auch den zurückgelegten Weg über der Vorlage und damit die zweite Dimension. Handscanner waren Anfang bis Mitte der 1990er Jahre populär, sind aber wegen ihrer Nachteile und der stark gefallenen Preise für Flachbettscanner längst vom Markt verschwunden.

Heutige Geräte erlauben das Erfassen von ganzen DIN A4 Seiten mit einer Scanbewegung. Die mögliche Geschwindigkeit hat sich wesentlich gesteigert auf je nach Farbeinstellung bis zu 2 bis 4 Sekunden pro Seite. Sie sind batteriebetrieben und speichern auf microSD oder schicken die Daten gleich über Bluetooth oder WLAN an das gewünschte Gerät. Man spricht auch von mobilen (Dokumenten-)Scannern, worunter aber auch kleine, mobile Einzugsscanner zu verstehen sind; oder gegenüber diesen als Unterscheidungsmerkmal von Buchscannern, da man nicht nur einzelne Blätter bearbeiten kann. Sie sind heute meist Zusatzgeräte um unterwegs damit zu arbeiten.

Zwischendurch wurden in der Hand zu haltende Scanner entwickelt, die einzelne Zeilen einscannen konnten und eine OCR-Software integriert hatten. Sie werden auch digitale Textmarker genannt und sind noch erhältlich. Es gibt ähnliche Geräte mit eingebauter Übersetzungs-Software.

Scannereigenschaften

Die Qualität eines Scanners ist je nach Einsatzzweck abhängig von:

- Abtastauflösung auch Abtastfrequenz oder Ortsfrequenz
- Rasterfrequenz
- Ausgabefrequenz (Ausgabeauflösung)
- Dichteumfang (Dynamik)
- Tonwertumfang (Graustufen)
- Farbtiefe
- Scan-Geschwindigkeit

Einfache Scanner mit Einzelblatteinzug verarbeiten ca. zehn Seiten pro Minute. Hochleistungsscanner mit einer Mechanik zum Umblättern erfassen pro Minute 40 Seiten eines Buches.

Qualitätsmerkmale

Die Qualität von Scannern kann häufig mittels eines sogenannten Hohlraum-Effekts (englisch cavity effect) abgeschätzt werden. Dabei werden Würfel aus schwarzer Pappe mit ca. zehn Zentimetern Kantenlänge und einem Loch von ca. fünf Millimetern Durchmesser auf der Lochseite gescannt. Die Lochseite kann dadurch modifiziert werden, dass sie außen aus weißer Pappe besteht. Das Loch stellt näherungsweise einen Hohlraumstrahler dar, der praktisch kein sichtbares Licht aussendet. Im Scan dürfte daher an der Stelle des Loches kein Signal vorhanden sein.

In der Praxis treten jedoch dennoch Signale auf, die im Wesentlichen zwei Ursachen haben:

- Rauschen
- Falschlicht

Letzteres kommt dadurch zustande, dass Licht aus der Umgebung des Loches in den Bildwandler des Scanners gestreut wird und stellt den Hohlraum-Effekt dar. Das Rauschen ist im Wesentlichen ortsunabhängig und hat daher einen konstanten Pegel.

Quelle: https://de.wikipedia.org/wiki/Scanner_(Datenerfassung)