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2025-02-22T21:27:54Z

Qualitätsmerkmale: +verlorene Worte

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[[Datei:Flachbettscanner 01.jpg|mini|Zwei Flachbettscanner]]

Ein '''Scanner''' (von [[Englische Sprache|englisch]] ''to scan'' ‚abtasten‘) oder '''Abtaster''' ist ein Datenerfassungsgerät, das ein Objekt auf eine systematische, regelmäßige Weise abtastet oder vermisst. Das Scannen ist ein [[Optomechanik|optomechanischer]] Vorgang.

Die Hauptidee ist, mit relativ begrenzten [[Messgerät|Messinstrumenten]] durch eine Vielzahl von Einzelmessungen ein Gesamtbild des Objekts zu erzeugen.

Der Scanner nimmt die [[Analogsignal|analogen]] Daten der physikalischen Vorlage mit Hilfe von [[Sensor]]en auf und übersetzt diese anschließend mit [[Analog-digital-Umsetzer|A/D-Wandlern]] in [[Digitalisierung|digitale]] Form. So können sie z. B. mit [[Computer]]n verarbeitet, [[Analyse|analysiert]] oder [[Visualisierung|visualisiert]] werden.

== Geschichte ==
[[Russell Kirsch]] von NBS hatte schon 1957 den [[Digital-Scanner]] entwickelt. Das allererste derart gescannte Bild war ein Babyfoto seines neugeborenen Sohns Walden, 176 × 176 Pixel.<ref name="SPON-1057653">{{Internetquelle|url=https://www.spiegel.de/geschichte/digitalkamera-erfinder-steve-sasson-ueber-kodaks-pleite-a-1057653.html |titel=Erste Digitalkamera: Der Mann, der die Zukunft erfand |autor=Marc Pitzke |werk=[[Spiegel Online]] |datum=2015-10-27 |zugriff=2017-01-04}}</ref>

== 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 ===
[[Datei:Plustek OpticFilm 7600i 20070212.jpg|mini|Film- und Diascanner]]
Der Scannertyp wird im professionellen und [[Semi-Professionalität|semiprofessionellen]] Bereich verwendet und wird in zwei Ausführungen angeboten: zum einen als reiner Filmscanner, bei dem mittels spezieller Vorrichtungen die [[Dia (Fotografie)|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 [[Dichte (Fotografie)|Dichteumfang]] stark unterscheiden. Die optische Auflösung hochwertiger Geräte beträgt ca. 3000 [[pixel per inch|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 ===
[[Datei:Plustek PS286 Plus 20070124.jpg|mini|Dokumentenscanner]]
{{Hauptartikel|Dokumentenscanner}}
Für die Erfassung größerer Mengen von Schriftgut werden Flachbettscanner mit ADF (Automatic Document Feeder), Einzugsscanner oder spezielle Hochgeschwindigkeitsscanstraßen als Dokumentenscanner eingesetzt.

=== Durchlichtscanner ===
[[Datei:Durchlichteinheit.jpg|mini|Flachbettscanner mit Durchlichteinheit]]
{{Hauptartikel|Durchlichtscanner}}
Durchlichtscanner werden für transparente Vorlagen wie Filme, Dias, [[Röntgenbild]]er verwendet. Es gibt Geräte mit im Deckel integrierter oder auch externer Lichtquelle.

=== Faxgeräte ===
Jedes [[Fax]]gerät besitzt für seine Senderichtung einen Einzugsscanner. Dabei ist eine Zeile aus lichtempfindlichen [[CCD-Sensor]]en (oder Sensoren anderer Technologie) fest im Gerät eingebaut. Die Vorlage wird daran entlanggeführt. Beim Fax wird reiner Schwarzweißbetrieb verwendet, also weder Farbe noch Graustufen erkannt.

=== Einzugsscanner ===
Der Einzugsscanner ist genau so aufgebaut wie ein Faxgerät (siehe oben), 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 [[Dia-Scan|Filmabtastung]] von fotografischem Material wie [[Negativfilm|Film-Negativen]], [[Dia (Fotografie)|Dias]] sowie [[Kinofilm]]en für Fernseh- und Kinozwecke zur Anwendung. Siehe hierzu auch [[Filmabtaster]].

=== Flachbettscanner ===
[[Datei:Canon CanoScan LiDE40.jpg|mini|A4-USB-CIS-Flachbett-Scanner]]
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 ===
[[Datei:Vidar A0-Scanner.jpg|mini|A0-Scanner]]
Bei Vorlagengrößen von mehr als DIN A2 spricht man von [[Großformatscanner]]n, die als Durchzug-, Flachbett- oder Trommelscanner angeboten werden. Bei Durchzugscannern gibt es zwei konkurrierende Systeme, [[CCD-Sensor|CCD]] und [[Contact Image Sensor|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 Scanbreite 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 Scanvorlage anfällig für Unschärfen.

=== Handscanner ===
[[Datei:Handscanner-platine.jpg|mini|Handscanner mit Schnittstellenkarte für den XT-Bus]]
[[Datei:Foto Scanner.JPG|mini|Fotoscanner mit serieller Schnittstelle]]
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 [[Papierformat|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 [[Wireless Local Area Network|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 [[Texterkennung|OCR]]-Software integriert hatten. Sie werden auch ''digitale Textmarker'' genannt und sind noch erhältlich. Es gibt ähnliche Geräte mit eingebauter Übersetzungs-Software.

=== Radar ===
Auch die rotierende, horizontal stark bündelnde Antenne eines Rundsicht[[Radar|radars]] wird gelegentlich als Scanner bezeichnet. Zusammen mit der Darstellung auf [[Radarschirm#PPI-scope|vektororientierten Bildschirmen]] gehört Radar ebenfalls zu den [[Bildgebendes Verfahren|bildgebenden Verfahren]].

=== Réseauscanner ===
Scanner für Anwendungen in der [[Photogrammetrie]] wie [[Réseauscanner]]

=== Scanner in der Medizin ===
In der Medizin / Zahnmedizin gibt es verschiedene Scanner, wie z. B.<ref>{{Literatur |Autor= |Titel=Digitale Volumentomographie |Hrsg=Heinz-Theo Lübbers, Karl Dula |Verlag=Springer |Ort=Berlin |Datum=2021 |ISBN=978-3-662-57404-1}}</ref>
* [[Computertomografie]],
* [[Digitale Volumentomographie]]
* [[Positronen-Emissionstomografie|PET]],
* [[Röntgenbildscanner]],
* [[Intraoralscanner]],
* Scanner für Kiefermodelle

=== Trommelscanner ===
{{Hauptartikel| Trommelscanner}}
[[Datei:Drum scanner.jpg|mini|Trommelscanner]]

Dies ist einer der ältesten Scannertypen, der aber auch heute noch die exaktesten Ergebnisse liefert. Auflösung (ca. 12.000 ppi), Tempo und Qualität bleiben von anderen Gerätearten unerreicht. Die Trommelscanner des früheren Weltmarktführers [[Heidelberger Druckmaschinen]] sind mit der Spezial-Software [[SilverFast#SilverFast für Heidelberg-Trommelscanner|SilverFast]] weiterhin an modernen Computer-Systemen einsetzbar. Beim Trommelscanner wird die Vorlage auf einer rotierenden Trommel befestigt, an der sich das Beleuchtungs- und Abtastungssystem linear vorbeibewegt, so dass die Vorlage schraubenförmig abgetastet wird. Da die Lichtquelle und das Abtastungssystem immer in der gleichen Lage zum Papier sind, kann mit einfachen Mitteln eine hervorragende Qualität erreicht werden. Zusätzlich haben Trommelscanner anstelle der normalen CCD-Sensoren hochempfindliche [[Photomultiplier]] zum Einlesen der Daten. Nachteilig ist, dass sie viel kosten und sehr groß sind. Eine frühe Anwendung von Trommelscannern war die [[Bildtelegrafie]].

=== Mobile Datenerfassung ===
Mittlerweile existieren immer mehr Smartphone-Apps auf dem Markt, die die digitale Erfassung von Dokumenten in Form einer Scan-App (zum Teil auch mit dahinterliegendem [[Dokumentenmanagement]]) übernehmen.

== Arbeitsweise eines Scanners ==
[[Datei:Line scanning animation.gif|mini|Funktionsprinzip eines Farb-Scanners mit separaten Pixeln für die drei Grundfarben]]
Scanner arbeiten in der Regel nach folgendem Prinzip: Die Bildvorlage wird beleuchtet, und das reflektierte [[Licht]] wird über eine [[Linse (Optik)|Stablinse]], welche das reflektierte Licht bündeln und das [[Streulicht]] eliminieren soll, an einen [[Optoelektronik|optoelektronischen]] [[Zeilensensor]] geleitet (schneller Scan, englisch: ''fast scan''). Die analogen Lichtsignale werden [[pixel]]weise durch [[Analog-Digital-Wandler|Analog-Digital-Wandlung]] in [[Digitalsignal]]e umgewandelt, während gleichzeitig entweder die Vorlage oder die Sensoroptik schrittweise senkrecht zur Sensorausdehnung bewegt wird (langsamer Scan, englisch: ''slow scan'').

Bei der Abtastung mit einem [[Flächensensor]] kann die gesamte Vorlage oder flächenhafte Teile der Vorlage gleichzeitig gescannt werden.

Durch erneuten Scanvorgang nach Verschiebung der Sensoren im [[Subpixel]]bereich kann die [[Bildauflösung]] und unter Umständen auch die [[Auflösung (Fotografie)|fotografische Auflösung]] erhöht werden.

=== Scan mit Farbfiltern ===
Bestimmte Farbwerte werden durch getrenntes Abtasten der [[Grundfarbe]]n (meist Rot, Grün und Blau) mittels Vorschalten von [[Farbfilter]]n und gegebenenfalls durch softwaremäßige, [[additive Farbmischung]] ermittelt. Dieses Filterverfahren benötigt für jede Primärfarbe einen Scandurchlauf, wenn alle Sensorelemente für den Scan eingesetzt werden. Alternativ werden auch [[Bayer-Sensor]]en oder andere Farbsensoren eingesetzt, bei denen alle Sensorelemente mit jeweils einem festen Farbfilter in einer bestimmten Farbreihenfolge versehen werden. Dadurch kann der Scan in einem Durchlauf durchgeführt werden (siehe auch [[CCD-Sensor|CCD]]).

=== Scan mit farbigen Lichtquellen ===
[[Datei:Overwiew - Scanner unit CIS Canon MP500 5of5.jpg|mini|Eine Scaneinheit mit farbiger Lichtquelle. A: montiert, B: zerlegt; 1: Gehäuse, 2: Lichtleiter, 3: Linsen, 4: Chip mit zwei RGB-LEDs, 5: Sensor ([[Contact Image Sensor|CIS]])]]
Beim Einsatz von mehreren farbigen und schaltbaren [[Lichtquelle]]n wird nur ein Scandurchlauf benötigt, da die Farbtrennung durch die Lichtquellen selbst gegeben ist. Die Sensoren messen während einer Messung zum Beispiel mit der Beleuchtung durch preisgünstige [[Leuchtdiode]]n nur das Licht einer bestimmten Wellenlänge (siehe auch [[Contact Image Sensor|CIS]]). Alternativ können auch farbige Lichtquellen mit kontinuierlichem [[Lichtspektrum]] eingesetzt werden.

=== Scan mit weißer Lichtquelle ===
Im Prismenverfahren wird die Vorlage mit weißem [[Licht]] beleuchtet. Das reflektierte Licht wird durch ein [[Prisma (Optik)|Prisma]] geführt, das die Farbanteile aufspaltet. Diese werden von nebeneinanderliegenden optischen Sensoren erfasst. Auch bei dieser Technik ist nur ein Scanvorgang erforderlich.

== Scannereigenschaften ==
Die Qualität eines Scanners ist je nach Einsatzzweck abhängig von:
* [[Auflösungsvermögen|Abtastauflösung]] (meist: ''spi'' = ''samples per inch'', ''dpi'' = ''dots per inch'' oder ''ppi'' = ''pixel per inch''), auch [[Abtastfrequenz]] oder Ortsfrequenz
* [[Rasterfrequenz]]
* [[Ausgabefrequenz]] (Ausgabeauflösung)
* [[Dichteumfang]] (Dynamik)
* [[Tonwertumfang]] (Graustufen)
* [[Farbtiefe (Computergrafik)|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 ==
{{Belege fehlen|Kein einziger (nachvollziehbarer) Beleg. Es scheint zudem eher eine (persönliche) Anleitung zu sein, eine Enzyklopädie ist aber keine Sammlung von Anleitungen.}}
Die Qualität von Scannern kann häufig mittels eines sogenannten Hohlraum-Effekts (englisch ''cavity effect'') abgeschätzt werden. Dabei werden [[Würfel (Geometrie)|Würfel]] aus [[schwarz]]er [[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 [[weiß]]er 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:
* [[Bildrauschen|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 [[Logarithmische Größe|Pegel]].

Die folgenden acht Beispielbilder illustrieren diese Effekte. Die ersten vier stellen Originalmessungen dar, wohingegen die nächsten vier Bilder mit einer [[Gammakorrektur]] versehen sind <math>\gamma = 0{,}1</math>. Auf der linken Seite ist jeweils ein guter Scan und auf der rechten Seite ein schlechter Scan dargestellt. Die oberen Bilder zeigen einen gelochten Würfel vollständig aus schwarzer Pappe und die unteren einen mit einer weißen gelochten Außenfläche.

{| class="wikitable"
!Guter Scan mit <math>\gamma = 1</math>
!Schlechter Scan mit <math>\gamma = 1</math>
|-
|[[Datei:Good.scanner.dark.g1.png|mini|300px|center|Schwarze Pappe]]
|[[Datei:Bad.scanner.dark.g1.png|mini|300px|center|Schwarze Pappe]]
|-
|[[Datei:Good.scanner.bright.g1.png|mini|300px|center|Weiße Pappe]]
|[[Datei:Bad.scanner.bright.g1.png|mini|300px|center|Weiße Pappe]]
|}

{| class="wikitable"
!Guter Scan mit <math>\gamma = 0{,}1</math>
!Schlechter Scan mit <math>\gamma = 0{,}1</math>
|-
|[[Datei:Good.scanner.dark.g0.1.png|mini|300px|center|Schwarze Pappe]]
|[[Datei:Bad.scanner.dark.g0.1.png|mini|300px|center|Schwarze Pappe]]
|-
|[[Datei:Good.scanner.bright.g0.1.png|mini|300px|center|Weiße Pappe]]
|[[Datei:Bad.scanner.bright.g0.1.png|mini|300px|center|Weiße Pappe]]
|}

In den unteren beiden rechten Bildern sind deutliche Bildfehler zu erkennen. Im oberen rechten Bild, das mit schwarzer Pappe gescannt worden ist, ist im Loch deutlich das Bildrauschen zu erkennen. Im unteren rechten Bild ist dieses Rauschen in der Bildmitte noch erkennbar, wird aber durch Falschlicht überstrahlt, das zur Lochmitte hin schwächer wird.

== Siehe auch ==
Bei einem '''Bildabtaster''' (bzw. [[Bildsensor]]) wird ein Bild in Bildpunkte umgewandelt, wobei Schwarz-Weiß-Werte in Grauwerte oder entsprechende [[Rastergrafik|Bitmuster]] (Bitmap-Grafik bzw. Pixel-Grafik) umgewandelt werden.<ref>[[Hans Friedrich Ebel|Hans F. Ebel]], [[Claus Bliefert]]: ''Vortragen in Naturwissenschaft, Technik und Medizin.'' 1991; 2., bearbeitete Auflage 1994, VCH, Weinheim ISBN 3-527-30047-3, S. 302.</ref>

== Weblinks ==
[[Datei:Bookscanner im BDA 01.03.2013 11-02-17.JPG|mini|Auflichtscanner Bookeye4 im Bundesdenkmalamt]]
{{commonscat|Imaging scanners|Scanner}}
* [https://www.kenrockwell.com/tech/scantek.htm#dmax Foto-Scanner-Technologie erklärt] (englisch)
* {{dmoz|World/Deutsch/Computer/Hardware/Peripherie/Scanner|Scanner}}

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Scanner| ]]

Scanner (Datenerfassung) - Versionsgeschichte

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