สแกนเนอร์ เป็นอุปกรณ์ประเภทใด

เครื่องสแกนเนอร์ เป็นอุปกรณ์สร้างภาพเอกสารดิจิทัลแบบสแตนด์อโลนที่สามารถสแกนเอกสารทั้งสองด้านพร้อมกันได้ สแกนเนอร์ ADF สองด้านมีกล้องสองตัวด้านบนและด้านล่าง ทำให้สามารถจับภาพทั้งสองด้านของเอกสารได้พร้อมกันโดยไม่ทำให้ช้าลง เครื่องสแกนสองหน้ามาพร้อมตัวเลือกอื่นๆ มากมายที่เหมาะกับการใช้งานที่หลากหลาย และสามารถพบได้ในทุกระดับ ตั้งแต่เครื่องสแกนเอกสาร สำหรับธุรกิจไปจนถึง ที่ บ้าน

สแกนเนอร์เป็นอุปกรณ์ที่สำคัญยิ่งสำหรับการทำงานในยุคสารสนเทศ
เทคโนโลยีของสแกนเนอร์แยกออกได้ดังนี้

Flatbed scanners บางทีเรียกว่า สแกนเนอร์แบบตั้งโต๊ะ เป็นสแกนเนอร์ที่นิยมใช้กันมากที่สุด ในบทความนี้ เราจะอธิบายถึงเทคโนโลยีของสแกนเนอร์แบบตั้งโต๊ะเท่านั้น
Sheet – fed scanners เหมือนกับสแกนเนอร์แบบตั้งโต๊ะ เพียงแต่มีอุปกรณ์ป้อนกระดาษเพิ่มขึ้น
็Handheld – scanners เป็นเทคโนโลยีแบบเดียวกันกับสแกนเนอร์แบบตั้งโต๊ะ ออกแบบให้มีขนาดเล็ก ใช้มือสแกนแทนมอเตอร์ ความละเอียดสู้แบบตั้งโต๊ะไม่ได้ การใช้ค่อนข้างสะดวกและสามารถพกพาใส่กระเป๋าได้
Drum – scanners เป็นสแกนเนอร์ขนาดใหญ่ ใช้ในงานพิมพ์ที่ต้องการความละเอียดสูง เทคโนโลยีที่ใช้คือ หลอดโฟโต้มัลติไพเออร์ (Photomultipliers) ย่อเป็นหลอด PMT เอกสารที่ต้องการสแกนจะนำไปม้วนติดกับหลอดแก้ว ภายในหลอดแก้ว มีแหล่งกำเนิดแสงส่องไปที่เอกสาร และสะท้อนออกมาเป็นลำแสง 3 ลำ แสงแต่ละลำผ่านฟิลเตอร์ 3 สี เพื่อเข้าสู่หลอดมัลติไพเออร์ เพื่อเปลี่ยนพลังงานของแสงเป็นพลังงานไฟฟ้า

สแกนเนอร์ตั้งโต๊ะยี่ห้อ Mocrotek รุ่นแรก ผู้เขียนยังเคยได้ใช้ ปัจจุบันเลิกใช้ไปแล้ว เพราะความเร็วในการสแกนต่ำมาก ถ้าเป็นเอกสารสี ต้องสแกนถึง 3 ครั้ง

หน้าที่หลักของเครื่องสแกนเนอร์  คือการแปลงสัญญาณภาพให้เป็นสัญญาณทางไฟฟ้า  โดยการสแกนภาพหรือตัวอักษรที่อยู่ในเอกสาร   เสร็จแล้วบันทึกเป็นข้อมูลทางดิจิตอลลงในสื่อบันทึกของเครื่องคอมพิวเตอร์   เครื่องสแกนเนอร์บางรุ่นมีโปรแกรมพิเศษที่สามารถแยกและแปลตัวอักษรที่สแกนได้ด้วย  เรียกระบบนี้ว่า Optical  character  recognition  ย่อเป็น OCR    เมื่อคุณได้ภาพที่สแกนแล้ว   คุณสามารถนำภาพที่ได้มาตกแต่งในคอมพิวเตอร์  แล้วจึงนำรูปไปใช้งานต่างๆได้

 ฟิสิกส์ราชมงคล จะพาคุณเข้าไปชมภายในของเครื่องสแกนเนอร์   โดยเปิดเผยอุปกรณ์ภายใน  พร้อมอธิบายการทำงาน    ซึ่งเทคโนโลยีพื้นฐานของสแกนเนอร์ไม่ว่าจะเป็นแบบหรือรุ่นใดก็ตาม  เหมือนๆกัน  แตกต่างกันที่อุปกรณ์เสริมที่เพิ่มความสะดวกเท่านั้น  และจะอธิบายความหมายของคำว่า  ทเวน  (Twain)  ความละเอียด   อินเตอร์โพเลชั่น (interpolation)   และ บิตเดพ  (bit  depth)  

ในหน้าถัดไป   เราจะได้เรียนรู้ส่วนประกอบต่างๆของสแกนเนอร์แบบตั้งโต๊ะ

ขั้นตอนในการสแกนเอกสาร

เปิดฝา และคว่ำเอกสารลงบนแผ่นแก้ว ด้านในของฝาปิดส่วนใหญ่จะบุด้วยฟองน้ำสีขาว น้อยครั้งจะเห็นเป็นสีดำ ส่วนที่ฝานี้สามารถปรับขึ้นลงหรือถอดได้ ถ้าจะสแกนหนังสือเล่มโต หรือวัสดุที่มีความหนา

หลอดไฟฟลูออเรสเซนต์ ติดอยู่ภายในตัวสแกนเนอร์

สแกนเนอร์รุ่นใหม่ หลอดไฟที่ใช้ในการส่องเอกสาร เป็นหลอดฟลูออเรสเซนต์ ชื่อภาษาอังกฤษเขียนว่า cold cathode fluorescent (CCFL) หรือ Xenon lamp ให้ความสว่างได้สูงมาก แต่ถ้าเป็นสแกนเนอร์รุ่นเก่าจะใช้หลอดฟลูออเรสเซนต์ธรรมดา เหมือนกับหลอดที่เราใช้กับไฟบ้านนั่นเแหละ

กระจก เลนส์ ฟิลเตอร์ และแถวซีซีดี ประกอบขึ้นเป็นหัวสแกน ซึ่งจะเคลื่อนที่ช้าๆ ผ่านเอกสาร โดยสายพาน ที่คล้องผ่านสเตปปิ้งมอเตอร์ หัวสแกนจะเคลื่อนที่อยู่ในแท่งสเตบิไลเซอร์ เพื่อควบคุมให้การเคลื่อนที่ไม่เกิดการสั่นสะเทือน

แท่งสเตบิไลเซอร์ จะทำให้การเคลื่อนที่ของหัวสแกนมั่นคง

แสงสะท้อนจากเอกสารผ่านเข้ากระจก สแกนเนอร์บางรุ่นมีกระจก 2 อัน ขณะที่บางรุ่นมีกระจก 3 อัน กระจกแต่ละอันจะทำให้ผิวโค้งเล็กน้อย เพื่อให้สามารถใช้งานได้ในพื้นที่แคบๆ

กระจกอันสุดท้ายจะสะท้อนภาพไปที่เลนส์ โดยเลนส์จะทำหน้าที่รวมแสงผ่านฟิลเตอร์ และสุดท้ายไปแปลงสัญญาณที่ แถว ซีซีดี

ภาพบนแสดงให้เห็นถึงกระจก 3 อันกับเลนส์

      ฟิลเตอร์กับเลนส์  ตั้งอยู่บนฐานของสแกนเนอร์   สแกนเนอร์รุ่นเก่า จะใช้วิธีการสแกน  3  ครั้ง  แต่ละครั้งผ่านฟิลเตอร์  3  สี  (แดง  เขียว  และน้ำเงิน)   ซึ่งวางอยู่ระหว่างเลนส์ กับแถวซีซีดี  หลังจากผ่านการสแกน  3  ครั้ง  โปรแกรมของสแกนเนอร์จะทำการรวมภาพทั้ง  3  สีให้เป็นสีธรรมชาติ

คลิกที่ปุ่มสีน้ำเงิน คุณจะได้เห็นกระบวนการ ของการสแกนภาพ

      สแกนเนอร์สมัยใหม่   ไม่ต้องสแกน  3  ครั้งอีกแล้ว  ใช้การสแกนเพียงครั้งเดียว  โดยการใช้เลนส์แบ่งแสงที่สะท้อนจากภาพออกเป็น  3  ลำ แต่ละลำผ่านเข้าฟิลเตอร์ 3  สี  (แดง ,  เขียว  และน้ำเงิน)    ผ่านเข้าสู่ แถว ซีซีดี  3  แถว โดยมีโปรแกรมจัดการรวมสัญญาณภาพทั้ง  3  ให้เป็นสีธรรมชาติ

      มีเทคโนโลยีแบบอื่น ที่ไม่ใช้ ซีซีดี  และราคาก็ไม่แพงเสียด้วย  อย่างเช่น  Contact  image   sensor  (CIS)  ใช้หลอด  LED  (Light  emitting  diodes)   วางเป็นแถวหลายแถว แยกเป็น แถวสีแดง   เขียว  และน้ำเงิน  เมื่อมีการสแกน  LED  ทั้ง  3  แถวจะส่องแสงออกรวมกันเป็นแสงสีขาว สะท้อนกับเอกสารไปที่ตัวเซนเซอร์   แปลงสัญญาณและบันทึกลงในคอมพิวเตอร์  สแกนเนอร์ที่ใช้ระบบ  CIS  ราคาค่อนข้างถูก  น้ำหนักเบา  อย่างไรก็ตามความละเอียดที่ได้สู้แบบซีซีดีไม่ได้

ความละเอียดและอินเตอร์โพเลชั่น (interpolation)

   อินเตอร์โพเลชั่น  เป็นวิธีทางคณิตศาสตร์ช่วยประมาณค่ากลาง  ของอนุภรมหนึ่งลงระหว่างค่าหรือจำนวนที่ทราบอยู่แล้ว

      สแกนเนอร์แบบตั้งโต๊ะทั่วไป มีความละเอียดจริงอย่างน้อยอยู่ที่  300 x 300  จุดต่อนิ้ว  

      จุดต่อนิ้ว   คือจำนวนของเซนเซอร์บนแกน  x   และจำนวนขั้นของสเต็ปปิ้งมอเตอร์ในแกน  y

ความละเอียดของสเต็ปปิ้งมอเตอร์ที่เคลื่อนที่อยู่บนแกน y

       ยกตัวอย่างความละเอียด  300  x   300  จุดต่อนิ้ว  ขนาดกระดาษเป็นแบบ  Letter  (8.5  x 11  นิ้ว)  จำนวนของซีซีดี  จะมีจำนวน  8.5 x 300 =  2550   อันเรียงอยู่เป็นแถวในแนวระดับ  เพราะจะต้องสแกนเพียงครั้งเดียว  จึงต้องมี  3  แถวในแนวระดับ    ดังนั้นจำนวนซีซีดีทั้งหมดคือ  2550 x 3  =  ึุ7,650  อัน    ส่วนตัวสเตปปิ้งมอเตอร์ที่เคลื่อนที่บนแกน  y  เคลื่อนที่ด้วยความละเอียด  1/300  นิ้ว    แต่ถ้าสแกนเนอร์มีความละเอียดเพิ่มขึ้น เป็น  600 x 300   จะต้องมีซีซีดี  5100  อันในแต่ละแถว

เครื่องสแกนเนอร์

สแกนเนอร์ทั่วไป สแกนเอกสารขนาด letter (8.5 x 11 นิ้ว , 21.6 x 27.6 เซนติเมตร) หรือเอกสารขนาด Legal ( 11 x 14 นิ้ว , 27.6 x 35.6 เซนติเมตร)

    ความคม ( sharpness )  ขึ้นกับอุปกรณ์ทางแสง  เช่น เลนส์   และความสว่างของแหล่งกำเนิดแสง     โดยเฉพาะ หลอดไฟแบบซีนอน  และเลนส์คุณภาพสูง จะได้ภาพที่มีความคมชัด  กว่าแสงที่ได้จากหลอดฟลูออเรสเซนต์  และเลนส์ธรรมดา

   แน่ล่ะ !  สแกนเนอร์ที่ขายกันอยู่ทั่วไป   มักโฆษณาว่า มีความละเอียดอยู่ที่  4800  x  4800  หรืออาจจะถึง  9600  x 9600  จุดต่อนิ้ว  เรามาลองคำนวณกัน   ถ้าจะให้ได้ความละเอียดถึง  9600  จุดต่อนิ้ว สำหรับเอกสารขนาด  Letter จะต้องใช้จำนวนซีซีดีถึง   8.5  x 9600  =   81600  อัน ซึ่งเป็นจำนวนที่ค่อนข้างมาก   ซึ่งยากมากและราคาสูงที่จะทำได้มากเช่นนั้น    ดังนั้นทางผู้ผลิตจะใช้โปรแกรม  สร้างจำนวนจุดขึ้นโดยวิธีการประมาณทางคณิตศาสตร์  (Interpolation)    อินเตอร์โพเลชั่นในกรณีของเครื่องสแกนเนอร์  จึงหมายถึงกระบวนการทางซอฟแวร์ที่ใช้เพิ่มความละเอียดของภาพที่ได้จากการสแกน  โดยการสร้างจุดเพิ่มระหว่างจุดที่สแกนได้จริง  จุดที่สร้างเพิ่มขึ้นนี้ได้จากค่าเฉลี่ยของจุดจริงทั้งสอง 

    ยกตัวอย่างเช่น ถ้าฮาร์ดแวร์มีความละเอียดจริง  300 x  300   และมีความละเอียดแบบอินเตอร์โพเลชั่นเป็น  600  x  300  นั่นหมายความว่า  โปรแกรมจะช่วยคำนวณและเพิ่มจุดขึ้นระหว่างจุดจริง อีกหนึ่งจุด เป็นต้น

    ส่วนความหมายของคำว่า ความลึกของบิต  (Bit  depth)   บางครั้งเรียกว่า ความลึกของสี  (Color  depth)  หมายถึงจำนวนของบิตสีที่คอมพิวเตอร์ใช้บันทึกในแต่ละจุด  โดยทั่วไปถ้าจะให้ภาพมีสีสมจริงเหมือนธรรมชาติ จะใช้ข้อมูล  24  บิต ต่อสี  1  จุด  จำนวนบิตยิ่งมากคุณก็สามารถบันทึกข้อมูลของสีได้มาก  บางรุ่นโฆษณาว่ามีความลึกถึง  36  บิต  แต่ที่จริงแล้วยังอยู่ที่  24  บิต  แต่ใช้โปรแกรมสร้างความลึกชองสีที่ดีที่สุดขึ้นมา

เมื่อเครื่องสแกนเนอร์แปลงสัญญาณภาพเป็นสัญญาณดิจิตอล สัญญาณที่ได้จะถูกส่งผ่านไปยังคอมพิวเตอร์ โดยผ่านช่องทางสื่อสาร ที่นิยมมีด้วยกัน 3 ช่องคือ

พอร์ตขนาน (Parallel) เป็นช่องที่นิยมสุด เพราะง่ายแก่การต่อ เป็นพอร์ตเดียวกันกับเครื่องพิมพ์ แต่มีข้อเสียคือการส่งถ่ายข้อมูลค่อนช้างช้า
พอร์ตสแกสซี่ (SCSI) ย่อมาจาก small computer system interface เป็นพอร์ตที่มีความเร็วสูงมาก พอร์ตนี้ต้องใช้การ์ดพิเศษเสียบเสริมเข้าไปในคอมพิวเตอร์ สแกนเนอร์ที่ใช้พอร์ตนี้ได้ ราคาค่อนข้างแพง
พอร์ตยูเอสบี (USB) ย่อมาจาก Universal serial bus พอร์ตนี้ใช้ง่าย และมีความเร็วค่อนข้างสูง จึงมีความนิยมมากขึ้นเรื่อยๆ

สแกนเนอร์รุ่นใหม่จะมีพอร์ตหลายพอร์ตรองรับการส่งข้อมูล

     ก่อนที่คุณจะใช้สแกนเนอร์ได้  คุณจะต้องเซ็ตอัพโปรแกรม เรียกว่า ไดว์เวอร์  (Driver)  เพื่อให้คอมพิวเตอร์สามารถสื่อสารกับตัวสแกนเนอร์ได้  เชื่อว่า ผู้ใช้คอมพิวเตอร์คงได้ยินคำว่า ทเวน (Twain)  บ่อยครั้ง  ทเวนเป็นโปรแกรมตัวหนึ่งที่ผู้ผลิตหลายแห่งตกลงร่วมกันเขียนขึ้น   โดยกำหนดเป็นมาตรฐานให้เหมือนกัน  เพื่อให้  โปรแกรมพื้นฐานในการตกแต่งรูปภาพ อาทิเช่น  โฟโต้ชอฟ  และ ไมโครซอฟท์ออฟฟิซ  สามารถเรียกใช้สแกนเนอร์ได้จากภายในโปรแกรมนั้นเลย

     ซอฟแวร์อื่นๆที่น่าสนใจ สำหรับสแกนเนอร์ยังมีอีกมาก  อย่างเช่น   โปรแกรม  OCR  ซึ่งใช้ในการสแกนเอกสารที่เป็นตัวอักษร  และแปรตัวอักษรออกมาเป็นตัวๆได้  ไม่ต้องมานั่งพิมพ์ใหม่  อะไรทำนองนี้  หรือไม่ก็แปลเอกสารภาษาอังกฤษเป็นภาษาไทยเรียบร้อย

     ราคาของเครื่องสแกนเนอร์ในปัจจุบัน ถูกมาก  บางรุ่นราคาไม่ถึง  2000  บาท   แต่ก็มีคุณภาพลดหลั่นลงไปตามราคา  อย่างไรก็ตามมีความน่าใช้มาก   เพราะว่าเครื่องสแกนราคา  1000 กว่าบาทในปัจจุบัน  เทียบกับ เครื่องสแกนเนอร์ราคาหลักแสนเมื่อสิบปีก่อนครับ

แม้แต่ในโลกดิจิทัลที่เพิ่มมากขึ้น กระดาษยังคงเติมเต็มส่วนใหญ่ของชีวิตประจำวันของเรา

สำนักงานในสหรัฐฯ ใช้กระดาษรวมกัน12.1 ล้านล้านแผ่นทุกปี หากคุณทำงานด้านกฎหมายหรือด้านการแพทย์ คุณจะรู้ว่างานของคุณเต็มไปด้วยกองแบบฟอร์มและเอกสารที่ต้องดำเนินการ อาจเป็นเรื่องที่น่าหงุดหงิดและใช้เวลานานในการกลั่นกรองกระดาษหลายๆ รีมเพื่อค้นหาใบเสร็จใบเรียกเก็บเงินหนึ่งใบหรือแผนภูมิขั้นสุดท้ายเพื่อสรุปรายงานของคุณ

นั่นเป็นเหตุผลที่ธุรกิจจำนวนมากใช้เครื่องสแกนเอกสารแบบป้อนกระดาษเพื่อช่วยประมวลผลปริมาณเอกสารที่พวกเขาพบระหว่างการปฏิบัติงาน เครื่องสแกนแบบป้อนกระดาษสามารถทำการแปลงเอกสารเป็นดิจิทัลได้เป็นจำนวนหลายพัน – ถ้าไม่ใช่หลายหมื่น – เอกสารต่อวัน ทำให้สามารถเก็บถาวรและดึงข้อมูลได้ง่ายขึ้น ให้ตัวเลือกการแบ่งปันที่หลากหลายมากขึ้นระหว่างเพื่อนร่วมงานและลูกค้า และช่วยให้การประยุกต์ใช้เอกสารที่เป็นกระดาษแบบไดนามิกมากขึ้นใน งาน.

เครื่องสแกนเนอร์จัดเป็นอุปกรณ์หน่วยใด

เครื่องแสกนทำหน้าที่อะไร

ข้อใดเป็นรูปแบบการเชื่อมต่อของสแกนเนอร์