Optique des scanners de documents

[invitec45d1a94]

Bonjour,
J'étudie pour mes TIPE le fonctionnement des scanners à plat de documents à technologie CCD. J'ai trouvé sur le site d'Epson cette image décrivant en résumé leur fonctionnement.Mais je ne trouve pas d'informations sur le système optique du scanner.

Avant tout, le capteur CCD se présente sous forme de barettes mais de quelles tailles sont ces barettes ? De la largeur du document ou bien moins large ? Dans le deuxième cas, on a alors besoin d'une lentille convergente mais alors on perd des informations si on fait converger sur une si petite surface l'image de la largeur entière du document, non ?

Cette lentille située avant le capteur, est-ce alors une lentille "ronde" ou cylindro-parabolique ? Je penche sur le deuxième cas mais je ne trouve aucune documentation.

Merci d'avance
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[invite30d411fd]

En TP d'optique, j'ai utilisé des barettes CCD pour observer des figures de diffraction et des spectres sans système optique remarquable (à part un filtre qui atténue la luminosité).
Il n'y a donc pas de raison que les barrettes de scanners aient un système optique. Quand tu vois la taille des scanners en épaisseur, il semble clair qu'il n'y a pas de focalisation. Une focalisation demanderait un minimum de distance entre la lentille, le document et la barette, sans compter sur les diverses abérrations optiques qui nécessiteraient des optiques très couteuses, beaucoup plus couteuses qu'une barette de silicium.

Et de toute facon, il y a une perte d'information lors de la conversion en numérique même si elle est imperceptible pour l'oeil humain.

Pour t'en convaincre, essaye de t'en procurer un vieux pour le démonter, sinon, bonne chance

[invited5095748]

J'ai déjà démonté un vieux scanner à main, d'environ 15 cm de large... Je m'attendais effectivement à trouver une barrette CCD de cette largeur. Mais il n'en était rien. J'ai mais 1/4 d'heure à trouver le capteur en lui-même. Il était minuscule (moins de 1 cm de large)...

Contrairement à ce qu'on s'imagine de primer abord, il semblerait qu'il en soit de même dans les scanners à plat. Quant aux aberrations optiques, il faut croire qu'elles sont corrigées numériquement, ce qui ne doit pas être très compliqué...

[invitec45d1a94]

Et cette barette est fixe ou se déplace sur la largeur du document ?
Plutôt fixe j'imagine sinon la déplacement du bloc mobile ne se ferait pas si linéairement mais dans ce cas ça contredit les propos de Bouli : il y aurait besoin d'une focalisation.
Je comprends pas trop

[A voir en vidéo sur Futura]

[invited5095748]

Moi il s'agissait d'un scanner à main. Donc une sorte de grosse souris que tu fais glisser sur ton document. Donc, un n'y avait pas de pièce mobile à l'intérieur, vu que l'ensemble se déplaçait sur le document.

Mais d'après le schéma que tu as posté, le capteur est bel et bien fixe.

[invited5095748]

D'après ce schéma, la focalisation aurait lieu entre la lentille et le convertisseur CCD/AD.

[invite30d411fd]

Il y a probablement différentes solutions donc parce que je ne me souviens pas avoir vu de miroirs dans un vieux scanner que j'ai vu.
Désolé ^^

[invitec45d1a94]

Bonjour,
Je me suis procuré un scanner et y'a bien une lentille convergente pour ramener les rayons sur une petite barette CCD.

Mais alors comment palier à la perte d'informations due à la taille ?

[invited5095748]

Quelle perte d'information? La concentration en capteurs suffisante, tout simplement.

[invitedcacff25]

Quelle perte d'information? La concentration en capteurs suffisante, tout simplement.

Bonjour,

Il y a toujours une certaine perte d'information lorsqu'on fait une reproduction par un système photographique: la repro n'est jamais identique à l'original. Ce serait le rêve pour les reproductions de tableux pas exemple (je ne parle pas de la matière de l'oeuvre, mais juste des couleurs.
Ce qu'on peut faire c'est limiter cette perte dans des limites acceptable qui dépendent de l'usage qu'on en fait: pour du texte c'est facile, pour des photos plus difficile, pour des oeuvres d'art il faut des moyens plus lourds.
Bien sur, lorsque le processus de repro passe par une réduction de format on ne peut pas éviter la perte des détails les plus fins.

Amicalement

[invited5095748]

Oui bien sûr, mais AllCoke demande "comment pallier à la perte d'informations due à la taille".

Je réponds simplement que le capteur, bien qu'il ne mesure que quelques centimètres, suffit à fournir une résolution, par exemple, de 2400 dpi sur l'original, ce qui est justement dans les limites acceptables pour un scanner domestique. Et même bien au delà, car en règle générale, 150 à 300 dpi suffisent amplement. Un scan à 2400 dpi sur une feuille A4 prend un temps insupportable, et fournit un fichier d'une taille ingérable...

Il serait donc inutile d'avoir un capteur qui fasse toute la largeur du scanner, et qui fournisse une résolution de 30000 dpi; on ne saurait qu'en faire. Et si on préfère une petite barrette avec une plus grande concentration de photosites, par rapport à une grande moins "concentrée", c'est tout simplement pour des raisons constructives. C'est (paradoxalement, d'accord) plus simple et moins cher à réaliser, vu la taille standart d'implémentation des composants électroniques actuellement.

[invitedcacff25]

Salut lignux

Tout à fait d'accord avec toi.
Ce n'était qu'une remarque générale sur le fait qu'on ne peut empêcher une "certaine" perte de qualité lorsqu'on fait une repro et qu'on adapte les moyens au résultat désiré.

Amicalement.

[invitec45d1a94]

Bonsoir,
D'accord ça devient plus clair et c'est donc la quantité et la taille des photosites qui joue mais pour en revenir au système optique, on ne respecte plus trop les conditions de Gauss là. On travaillerait en optique parfaite ici ?

[invited5095748]

Salut lignux

Tout à fait d'accord avec toi.
Ce n'était qu'une remarque générale sur le fait qu'on ne peut empêcher une "certaine" perte de qualité lorsqu'on fait une repro et qu'on adapte les moyens au résultat désiré.

Amicalement.

Nous sommes parfaitement d'accord!

[invited5095748]

Bonsoir,
D'accord ça devient plus clair et c'est donc la quantité et la taille des photosites qui joue mais pour en revenir au système optique, on ne respecte plus trop les conditions de Gauss là. On travaillerait en optique parfaite ici ?

N'étant pas "opticien", je ne vois pas de quoi tu parles avec les "conditions de Gauss", mais s'il s'agit de déformations de l'image dues aux lentilles, et à l'ensemble du système optique du scanner, je pense que cela peut être facilement corrigé numériquement, a postériori. D'autant plus qu'il s'agit d'un système qui capture des images toujours dans les mêmes conditions de distance, de luminosité,... Contrairement à un appareil photo numérique par exemple.

[invitedcacff25]

Salut lignux,

Les conditions de Gauss sont réalisées lorsque les rayons incidents sont presque parallèles à l'axe optique, comme par exemple les instruments d'astronomie ou les téléobjectifs en photo.
Il est clair de dans le cas d'une optique de scanner on en est assez loin.
On n'est pas non plus dans le cas d'une optique parfaite qui est un idéal à atteindre.

Par contre il n'est pas très difficile de fabriquer des optiques de scanner performantes car les contraintes sont limitées: angle de champ et mise au point fixe.

[invitec45d1a94]

Ok merci

Une dernière question, sur un scanner de résolution 1200x2400dpi par exemple, le chariot mobile avance par pas d'1/2400 de pouce mais chaque photosite mesure 1/1200 de pouce. A quoi cela sert alors d'avoir des pas d'une taille deux fois plus petite qu'un photosite ?

[invitedcacff25]

Aaaaah, bonne question.
Celà dit si le fabricant annonce une résolution de 2400 dpi, il est logique que ce soit le pas d'avancement du scan.
En fait si le fabricant est honnête (personne ne rit SVP), il annonce trois résolutions:
-la résolution optique. C'est généralement la plus faible dans le cas des scanners, le marketing communique assez peu dessus.
-la résolution du capteur.
-la résolution interpolée: c'est celle qui est obtenue après traitement informatique du signal reçu par le capteur (au passage le capteur analyse le signal qu'il reçoit de façon analogique), et bien sur c'est celle là qui est marquée en gros sur l'emballage.
Dans le cas cité, la vrai résolution numérique est de 1200 dpi, les 2400 dpi sont obtenu par mélange des images reçues par le capteur.

Cette façon de faire est générale chez les fabricants, y compris pour les appareils photos, et en couleur c'est pire.

[invited5095748]

Oui, d'ailleurs certains scanners (HP) annoncent jusqu'à 19200 dpi!!! Sisi, je vous jure.

Ca n'a aucun sens. Il s'agit (je pense) d'interpolations qui ne font qu'alourdir le fichier sans apporter un meilleur résultat final.

[invitec45d1a94]

Ah ok,
Donc la résolution optique est en réalité 1200x1200dpi dans le cas d'une résolution annoncée de 1200x2400dpi et le pas du chariot n'est que d'1/1200 de pouce ?