掃描儀原理詳細介紹

掃描儀是一種被廣泛應用于計算機的輸入設備。作為光電、機械一體化的高科技產品，自問世以來以其獨特的數字化“圖像”采集能力，低廉的價格以及優良的性能，得到了迅速的發展和廣泛的普及。下面為大家介紹一下掃描儀的工作原理，相信這會對我們更好的使用掃描儀有一定的幫助。
一、　掃描儀的組成結構

　　雖然從外型上看，掃描儀的整體感覺十分簡潔、緊湊，但其內部結構卻相當復雜：不僅有復雜的電子線路控制，而且還包含精密的光學成像器件，以及設計精巧的機械傳動裝置。它們的巧妙結合構成了掃描儀獨特的工作方式。圖1、圖2所示為典型的平板式掃描儀的內部與外部結構。

圖1

圖2

　　從圖中可以看出，掃描儀主要由上蓋、原稿臺、光學成像部分、光電轉換部分、機械傳動部分組成。

　　 1．上蓋

　　 上蓋主要是將要掃描的原稿壓緊，以防止掃描燈光線泄露。目前隨著三維實物掃描功能的逐漸普及，為了能夠更加方便、更高質量地掃描三維實物，許多掃描儀在上蓋的設計上都“絞盡腦汁”，例如Canon的“Z”型蓋板式設計就相當獨特。

　　 2．原稿臺

　　 原稿臺主要是用來放置掃描原稿的地方，其四周設有標尺線以方便原稿放置，并能及時確定原稿掃描尺寸。中間為透明玻璃，稱為稿臺玻璃。在掃描時需注意確保稿臺玻璃清潔，否則會直接影響掃描圖像的質量。另外，要特別注意在放置掃描原稿時不要損壞稿臺玻璃，要“輕拿輕放”。稿臺玻璃的損壞會影響掃描儀內部的其他器件(如成像部件)，尤其是稿臺玻璃的破損會使灰塵及雜質直接侵入掃描儀內部，使掃描品質下降，嚴重時會造成掃描儀的損壞。因此，如果有此類情況發生，應及時與維修服務中心聯系，切不可自行處理。

　 3．光學成像部分

　　 光學成像部分俗稱掃描頭(如圖3所示)，即圖像信息讀取部分，它是掃描儀的核心部件，其精度直接影響掃描圖像的還原逼真程度。它包括以下主要部件：燈管、反光鏡、鏡頭以及電荷耦合器件(CCD)。
　　

圖3

　　掃描頭的光源一般采用冷陰極輝光放電燈管，燈管兩端沒有燈絲，只有一根電極，具有發光均勻穩定、結構強度高、使用壽命長、耗電量小、體積小等優點。

　　掃描頭還包括幾個反光鏡，其作用是將原稿的信息反射到鏡頭上，由鏡頭將掃描信息傳送到CCD感光器件，最后由CCD將照射到的光信號轉換為電信號。

　　鏡頭是把掃描信息傳送到CCD處理的最后一關，它的好壞決定著掃描儀的精度。掃描精度即是指掃描儀的光學分辨率，主要是由鏡頭的質量和CCD的數量決定。由于受制造工藝的限制，目前普通掃描頭的最高分辨率為20000像素，應用在A4幅面的掃描儀上，可實現2400dpi的掃描精度，這樣的精度能夠滿足多數領域的需求。

　　光學部分是掃描儀的“眼睛”，用來獲取原稿反射的光信息。為保證圖像反射的光線足夠強，由一根冷陰極燈管提供所需的光源。掃描儀對燈管也有比較嚴格的要求，首先是色純要好，如果色純不夠，不是完全的白色，再加上色彩調校系統沒能起到應有的效果，那么掃描出來的稿件就可能偏向某種色彩。反過來說，一款掃描儀的所有掃描結果都有比較一致的偏色現象，可能和燈管的色純有關系。當然造成偏色的因素很多，這只是在硬件方面的原因之一。除了色純要好，還需要強度均勻。如果強度不均勻，就會大大影響掃描的精度。第三個問題是能耗與色溫，不管用什么原理，燈管肯定是掃描儀里面的主要能耗之一。要在節能上下功夫，就要涉及到燈管方面的節能。當然最有效的節能方法之一就是在不使用掃描儀的時候讓燈管不工作。

　　燈管剛開始工作的時候其溫度比較低，運行一段以后溫度會開始升高，那么這前后掃描效果就有差距。很多掃描儀的說明書都說掃描儀在工作10~30分鐘以后才能夠達到比較理想的效果，這主要是指CCD的效果，當然燈管也會有一定影響。那么矛盾就在這里產生了，要節能的話勢必要在暫時不使用掃描儀的時候關閉燈管，但是重新啟用掃描儀的時候，燈管卻不能馬上進入最佳狀態；要讓燈管一直保持良好狀態，勢必要它持續工作，但是這又對節能和燈管壽命不利。所以，從實用的角度來說，燈管的壽命和能耗問題一直是用戶比較關心的問題。掃描儀運行之前需要預熱，就是處理這種問題的一種手段。

　　4．光電轉換部分

　　光電轉換部分是指掃描儀內部的主板，如圖4所示。別看掃描儀的光電轉換部分主板就這么一小塊，但它卻是掃描儀的心臟。它是一塊安置有各種電子元件的印刷電路板。它是掃描儀的控制系統，在掃描儀掃描過程中，它主要完成CCD信號的輸入處理，以及對步進電機的控制，將讀取的圖像以任意的解析度進行處理或變換所需的解析度。

圖4

光電轉換部分主板以一塊集成芯片為主，其作用是控制各部件協調一致地動作，如步進電機的移動等。其中有A／D變換器、BIOS芯片、I／O控制芯片和高速緩存(Cache)。BIOS芯片的主要功能是在掃描儀啟動時進行自檢， I／O控制芯片提供了連接界面和連接通道，高速緩存則是用來暫存圖像數據的。如果把圖像數據直接傳輸到計算機里，那么就會發生數據丟失和影像失真等現象，如果先把圖像數據暫存在高速緩存里，然后再傳輸到計算機，就減少了上述情況發生的可能性?，F在普通掃描儀的高速緩存為512KB，高檔掃描儀的高速緩存可達2MB。

　 5．機械傳動裝置

　　 機械傳動部分主要包括步進電機、驅動皮帶、滑動導軌和齒輪組如圖5。

圖5

　　 (1)步進電機：它是機械傳動部分的核心，是驅動掃描裝置的動力源。步進電機其實就是用脈沖信號精確控制移動的一種電機，掃描儀的噪音和速度在一定程度上就是由它決定的。這里速度和精度與前面提到的節能和色溫問題一樣，存在著矛盾。速度越快移動單位距離所需的時間就短，精度就會降低；精度提高，其結果是消耗時間增加，就會造成速度減慢。

　　 在掃描儀掃描圖像的過程中，掃描頭要依靠步進電機來拖動。傳統的步進電機是依靠齒輪傳動來實現運動的。當齒輪傳動時，既使是兩個緊密嚙合的齒輪，在它們的各齒之間都會留有一些空隙，這是不可避免的，在往復運動的時候，就會給精度帶來影響，輕則會使掃描的精度下降，嚴重時會使圖像出現一些條紋。所以，微步進電機技術就在這種情況下應運而生的。它采用縮小電機拖動的運動步幅，可以達到傳統步進電機步幅的三分之一或者四分之一，甚至更低，能精確控制掃描頭的平穩運動，避免了往復運動中齒輪間的空隙所帶來的缺陷，減少了不穩定移動所帶來的鋸齒波紋和色彩失真，使掃描速度加快，噪音減小，圖像質量明顯提高。

　　 (2)驅動皮帶：掃描過程中，步進電機通過直接驅動皮帶實現驅動掃描頭，對圖像進行掃描。

　　 (3)滑動導軌：掃描裝置經驅動皮帶的驅動，通過在滑動導軌上的滑動實現線性掃描的過程。

　　 (4)齒輪組：是保證機械設備正常工作的中間銜接設備。

　　二、 掃描儀的工作原理

　　了解了掃描儀的構成之后，下面來談談掃描儀的工作原理。一般來講，掃描儀掃描圖像的方式大至有三種，即：以光電耦合器(CCD)為光電轉換元件的掃描、以接觸式圖像傳感器CIS(或LIDE) 為光電轉換元件的的掃描和以光電倍增管 (PMT)為光電轉換元件的掃描。

　　1．以光電耦合器(CCD)為光電轉換元件的掃描儀工作原理

　　多數平板式掃描儀使用光電耦合器(CCD)為光電轉換元件，它在圖像掃描設備中最具代表性。其形狀像小型化的復印機，在上蓋板的下面是放置原稿的稿臺玻璃。掃描時，將掃描原稿朝下放置到稿臺玻璃上，然后將上蓋蓋好，接收到計算機的掃描指令后，即對圖像原稿進行掃描，實施對圖像信息的輸入。

　　 與數字相機類似，在圖像掃描儀中，也使用CCD作圖像傳感器。但不同的是，數字相機使用的是二維平面傳感器，成像時將光圖像轉換成電信號，而圖像掃描儀的CCD是一種線性CCD，即一維圖像傳感器。

　　 掃描儀對圖像畫面進行掃描時，線性CCD將掃描圖像分割成線狀，每條線的寬度大約為10 μm。光源將光線照射到待掃描的圖像原稿上，產生反射光(反射稿所產生的)或透射光(透射稿所產生的)，然后經反光鏡組反射到線性CCD中。CCD圖像傳感器根據反射光線強弱的不同轉換成不同大小的電流，經A／D轉換處理，將電信號轉換成數字信號，即產生一行圖像數據。同時，機械傳動機構在控制電路的控制下，步進電機旋轉帶動驅動皮帶，從而驅動光學系統和CCD掃描裝置在傳動導軌上與待掃原稿做相對平行移動，將待掃圖像原稿一條線一條線的掃入，最終完成全部原稿圖像的掃描。如圖6所示。

圖6

　　 通常，用線性CCD對原稿進行的“一條線”掃描被稱為“主掃描”，而將線性CCD平行移動的掃描輸入稱為“副掃描”。

　　 （1）線性CCD的結構

　　 圖7所示為線性CCD。CCD圖像傳感器是平板式掃描儀的核心，其主要作用就是將照射到其上的光圖像轉換成電信號。將CCD圖像傳感器放大，可以發現在10μm的間隔上并行排列著數千個CCD圖像單元，這些圖像單元規則地排成一線，當光線照射到圖像傳感器的感光面上時，每個CCD圖像單元都接受照射其上的光線，并根據感應到的光線強弱，產生相應的電荷。然后，若干電荷以并行的順序進行傳輸。

圖7

　　 （2）光學成像系統

　　 一般掃描儀使用的光學成像系統有兩種：縮小掃描型光學成像系統和等倍掃描型光學成像系統。

　　 縮小型光學系統成像采用2-5cm長度的線性CCD作為光學系統中的圖像傳感器，由于CCD的尺寸遠不及掃描原稿的寬度，因此，這種成像系統中，在CCD的前面有一個鏡頭，像數字相機一樣，用于在掃描時將原稿圖像通過鏡頭縮小后投射到線性CCD上。

　　 等倍掃描型光學成像系統則采用與掃描原稿寬度相等的線性CCD作為圖像傳感器。這種光學成像系統中采用了一種特殊的鏡頭——特殊鏡頭組系列，它由上下排列整齊的兩排棒狀鏡頭組成。這種棒狀鏡頭的直徑為1mm，長約6mm，每一列都有100個以上這樣的鏡頭陣列構成，這種成像系統在手持式掃描儀中較為常見。

　　（3） 色分離技術

　　 目前，彩色掃描儀已成為市場的主流，它能夠很真實地還原原稿圖像的品質。通過彩色掃描儀掃描得到的數字圖像，可以看到不論是形狀還是色彩，掃描得到的圖像都很好地保持了原稿的品質。

　　 真實色彩的還原主要應歸功于掃描儀獨特的色分離技術。由于CCD只是將所感應的光的強弱轉換成相應大小的電流，它不可能對所掃描圖像的顏色進行識別。因此，掃描儀需要將這些顏色進行分離。我們都知道，紅、綠、藍是光的三基色，即用這3種顏色疊加可以組合出其他任意顏色。就是根據這個特點，掃描儀在掃描圖像時，先生成分別對應于紅(R)、綠(G)、藍(B)的三基色的3幅圖像，也就是說每幅圖像中只包含相應的單色信息，紅基色圖像中只包含紅色的信息、綠基色圖像中只包含綠色信息，藍基色圖像中自然只包含藍色信息。最后，將這3幅圖像合成即得到了彩色的圖像。其原理如圖8所示。

圖8

　　 目前，應用于掃描儀的色分離技術常見的有4種：濾光片色分離技術、光源交替色分離技術、三CCD色分離技術和單CCD色分離掃描技術。

　　 1）濾光片色分離技術

　　 其基本原理是：在線性CCD圖像傳感器的前面加裝一濾光片，濾光片從上向下分為3等份，第1部分為紅色濾光片，第2部分為綠色濾光片，第3部分為藍色濾光片，掃描時通過濾光片的移動使得CCD傳感器分別記錄相應基色下的圖像信息，從而得到三基色的3幅圖像信息。

　　 2）光源交替色分離技術

　　 與濾光片色分離技術的原理類似，這種技術是在鏡頭與掃描原稿之間加設3根發光燈管，其顏色分別為紅(R)、綠(G)和藍(B)，掃描圖像時，3根不同顏色的燈管交替發光，從而使CCD得到3幅三基色圖像信息。

　　 3）三CCD色分離技術

　　 與前兩種色分離技術不同，三CCD色分離技術中使用了3個CCD完成掃描成像：光線通過鏡頭，經過一個特殊設計的分光棱鏡將相應顏色的光線反射到相應的CCD圖像傳感器中，每一個CCD產生一種顏色的圖像數據，經過一次掃描即可得到彩色的圖像。因此，可以看出這種分色技術成像速度最快，但其造價最高。

　　 4）單CCD色分離技術

　　單CCD色分離技術仍然是采用單個線性CCD，不過，在CCD的感光面上加入了濾色鏡，在感光的同時直接進行分色。

　　(4)VAROS技術

　　 普通的CCD掃描儀在掃描時，須在被掃描物體表面形成一條細長的白色光帶，光線通過一系列鏡面和一組透鏡，最后由CCD元件接收光學信號。但是，在這種條件下，光學分辨率被CCD像素數量所限制。在VAROS技術中，CCD元件與透鏡之間放置一片平板玻璃，首先，掃描儀進行正常的掃描工作。這一步得到的圖像與其他掃描儀基本相同。然后，平板玻璃傾斜，使掃描圖像移動1/2個像素，掃描過程重復一次。這樣可以使掃描儀讀取被移動后的像素的數據。最后，運用軟件合成第一次與第二次的掃描數據，得到兩倍數量的圖像信息。換言之，運用VAROS技術，我們可以將普通600dpi的掃描儀變成1200dpi高分辨率的掃描儀。

　　2．接觸式圖像傳感器CIS(或LIDE)

　　接觸式圖像傳感器CIS(或LIDE)是近些年才出現的名詞，其實這種技術與CCD技術幾乎是同時誕生的。絕大多數手持式掃描儀采用CIS技術。CIS感光器件一般使用制造光敏電阻的硫化鎘作感光材料，硫化鎘光敏電阻本身漏電大，各感光單元之間干擾大，嚴重影響清晰度，這是該類產品掃描精度不高的主要原因。它不能使用冷陰極燈管而只能使用LED發光二極管陣列作為光源，這種光源無論在光色還是在光線的均勻度上都比較差，導致掃描儀的色彩還原能力較低。LED陣列由數百個發光二極管組成，一旦有一個損壞就意味著整個陣列報廢，因此這種類型產品的壽命比較短。無法使用鏡頭成像，只能依靠貼近目標來識別，沒有景深，不能掃描實物，只適用于掃描文稿。CIS對周圍環境溫度的變化比較敏感，環境溫度的變化對掃描結果有明顯的影響，因此對工作環境的溫度有一定的要求。

　　LIDE(LED In Direct Exposure)二極管直接曝光技術是佳能公司獨創的技術，是一種基于CIS技術的革新技術，它使用三色二極管作為光源。與使用冷陰極燈源的掃描儀相比，二極管具有體積小巧且持久長效等特點，不過它所產生的光線比較弱，很難保證掃描影像所需的亮度。針對這一原因，LIDE技術對二極管裝置及引導光線的光導材料進行了改造，使二極管光源可以產生均勻并且亮度足夠的光線用于掃描。

　　LIDE型掃描儀由3部分組成，即光導、柱狀透鏡和線性光學傳感器。光導的主要作用是增強紅、綠、蘭三個色彩通道的光照強度，柱狀透鏡則可以確保反射光更好地向傳感器聚焦(這是提高掃描精度的關鍵措施)，線性傳感器則最大程度地避免了邊緣變形問題。由于省略了一系列反射鏡，LIDE型掃描儀就能避免因此帶來的各種像差和色差，可以較好地重現原稿的細節和色彩。

　　LIDE通過接觸式圖像傳感器CIS從近距離接觸以1：1的比例對原稿進行掃描，不需要復雜的光學系統，這就使掃描儀的尺寸可以做的較小，同時也使掃描儀變得非常輕巧。此外，由于二極管光源及掃描頭移動所需要的功耗極小，這類產品能夠通過PC機的USB端口提供所需的電力。

　　3．CCD與CIS的區別

　　通常人們提起掃描儀，會比較注重它的掃描分辨率，而對它所采用的感光元件未必會在意。究竟是選擇CCD型掃描儀，還是選擇CIS型掃描儀，不少用戶都會感到迷惑，哪種掃描儀更適合呢?

　　簡單說這兩種掃描儀的區別就在于感光器件上，CCD型掃描儀使用的是電子耦合器件，而CIS型掃描儀使用的是接觸式影像感光器件。這兩種感光器件的工作原理大相徑庭： CCD元件本身是整個掃描儀成像的核心，但光源發出的光必須經過鏡片的反射和透鏡的聚焦，這些光學器件的加入使整個掃描儀成本提高；而 CIS掃描儀是利用微小光源發出的光經掃描原稿反射后由感光器件直接接收而成像，CIS感光元件本身足以完成成像任務，不需要鏡片和透鏡的參與，因此產品的組裝非常容易，成本較低。由于CIS掃描儀依靠直接接收反射光成像，技術含量相對較低，在掃描景深等方面表現較差。除了感光部分的差別外，兩種掃描儀其它部分的工作原理基本一致，都是將光信號轉變成數字信息。

　　對比兩種掃描儀產品，CCD型掃描儀占有明顯的優勢，但CIS型掃描儀也并非一無是處。

　　 CCD型掃描儀的缺點是：需要一整套光學系統，包括照明冷光源和多個反光鏡和光學鏡頭，通過復雜的光路在CCD傳感器件表面成像。它的組成部件較為復雜，成本相對較高，掃描后對圖像數據的處理也相對復雜。一般使用冷陰極管做光源，需要預熱1分鐘左右才能穩定發光。CCD掃描儀需要通過一系列透鏡、反射鏡成像，所以會產生色彩偏差和光學像差，一般需要通過掃描軟件進行色彩校正。

　　CIS型掃描儀的優點是：具有模塊化設計，掃描光源、傳感器、放大器集成為一體，結構、原理和光路都極為簡單。由傳感器直接從稿件表面獲取圖像，理論上不會產生色偏和像差，能獲得最接近原稿的圖像效果。能夠降低設計制造成本，而且產品的體積可以設計得更薄、更小，CIS型掃描儀沒有明顯的等待時間。

　　CIS型掃描儀的缺點是：不能使用鏡頭，只能壓近原稿掃描，掃描精度較低。另外，它的光源只能用LED發光二極管，這種光源無論在光色以及均勻度上都比較差，色域較CCD窄，獲得的色彩不如CCD的豐富，而且光源的壽命比較短。

　　此外，傳統的CCD掃描儀因為采用光學鏡頭成像于CCD表面，所以它具有一定的景深，對隆起的書脊，甚至實物都可以得到清晰的掃描效果。CIS掃描頭利用傳感器從掃描物體表面得到圖像，景深較短，掃描的層次有些不足，對掃描擺放不平的文稿和圖片顯得有些力不從心，待掃描物體必須平整地放在掃描儀上。CCD的景深至少是CIS的10倍，這意味著CCD掃描儀在一定范圍內對3D物體的掃描是清楚而生動的，而CIS掃描儀掃描略微凹凸不平的物體時，輸出的圖像常會出現模糊和散焦的情況。

　　高質量的CCD感光元件能保證在質量不變的情況下使用10000小時，而目前的CIS掃描儀的發光元件在使用500小時后，其亮度平均降低30％，也就是說CIS掃描儀的發光元件壽命較短。雖然CIS發光元件壽命較短，但CIS掃描頭價格便宜，更換很方便。

　　4． 光電倍增管(Photo Multiplier Tube) 工作原理

　　與采用線性CCD為圖像傳感器的平板式掃描儀不同，光電倍增管(PMT)為滾筒式掃描儀采用的光電轉換元件。

　　在各種感光器件中，光電倍增管是性能最好的一種，無論在靈敏度、噪聲系數還是動態范圍上都遙遙領先于其他感光器件，而且它的輸出信號在相當大范圍內保持著高度的線性輸出，使輸出信號幾乎不用做任何修正就可以獲得準確的色彩還原。

　　光電倍增管實際是一種電子管，其感光材料主要是由金屬銫的氧化物及其他一些活性金屬(一般是鑭系金屬)的氧化物共同構成。這些感光材料在光線的照射下能夠發射電子，經柵極加速后沖擊陽電極，最后形成電流，再經過掃描儀的控制芯片進行轉換，就生成了物體的圖像。在所有的掃描技術中，光電倍增管是性能最為優秀的一種，其靈敏度、噪聲系數、動態密度范圍等關鍵性指標遠遠超過了CCD及CIS等感光器件。同樣，這種感光材料幾乎不受溫度的影響，可以在任何環境中工作。但是這種掃描儀的成本極高，一般只用在最專業的滾筒式掃描儀上。

　　 采用光電倍增管的滾筒式掃描儀較采用CCD的平板式掃描儀復雜許多，圖9、圖10所示為其結構圖，它的主要組成部件有旋轉電機、透明滾筒、機械傳動機構、控制電路和成像裝置等。

　　 滾筒式掃描儀掃描圖像時，將要掃描的原稿貼附在透明滾筒上，滾筒在步進電機的驅動下，高速旋轉形成高速旋轉柱面，同時，高強度的點光源光線從透明滾筒內部照射出來，投射到原稿上逐點對原稿進行掃描，并將透射和反射光線經由透鏡、反射鏡、半透明反射鏡、紅綠藍濾色片所構成的光路將光線引導到光電倍增管進行放大，然后進行模／數轉換進而獲得每個掃描像素點的紅(R)、綠(G)、藍(B)三基色的分色顏色值。這時，光信息被轉換為數字信息傳送，并存儲在計算機上，完成掃描任務。它的掃描特點是一個像素一個像素地輸入光信號，信號采集精度很高，且掃描圖像的信息還原性很好。

　　三、掃描儀的工作過程

　　掃描儀的工作原理并不復雜，從它的工作過程就能夠基本反映出來，圖11為以CCD型掃描儀為例的工作原理示意圖。其掃描的一般工作過程是：

圖11

　　 1)開始掃描時，機內光源發出均勻光線照亮玻璃面板上的原稿，產生表示圖像特征的反射光(反射稿)或透射光(透射稿)。反射光經過玻璃板和一組鏡頭，分成紅綠藍3種顏色匯聚在CCD感光元件上，被CCD接受。其中空白的地方比有色彩的地方能反射更多的光。

　　 2)步進電機驅動掃描頭在原稿下面移動，讀取原稿信息。掃描儀的光源為長條形，照射到原稿上的光線經反射后穿過一個很窄的縫隙，形成沿x方向的光帶，經過一組反光鏡，由光學透鏡聚焦并進入分光鏡。經過棱鏡和紅綠藍三色濾色鏡得到的RGB三條彩色光帶分別照到各自的CCD上，CCD將RGB光帶轉變為模擬電子信號，此信號又被A／D轉換器轉變為數字電子信號。

　　 3)反映原稿圖像的光信號轉變為計算機能夠接受的二進制數字電子信號，最后通過 USB等接口送至計算機。掃描儀每掃描一行就得到原稿x方向一行的圖像信息，隨著沿y方向的移動，直至原稿全部被掃描。經由掃描儀得到的圖像數據被暫存在緩沖器中，然后按照先后順序把圖像數據傳輸到計算機并存儲起來。當掃描頭完成對原稿的相對運動，將圖稿全部掃描一遍，一幅完整的圖像就輸入到計算機中去了。

　　 4)數字信息被送入計算機的相關處理程序，在此數據以圖像應用程序能使用的格式存在。最后通過軟件處理再現到計算機屏幕上。

　　 所以說，掃描儀的簡單工作原理就是利用光電元件將檢測到的光信號轉換成電信號，再將電信號通過模擬／數字轉換器轉化為數字信號傳輸到計算機中。無論何種類型的掃描儀，它們的工作過程都是將光信號轉變為電信號。所以，光電轉換是它們的核心工作原理。掃描儀的性能取決于它把任意變化的模擬電平轉換成數值的能力。