Scanner
Ein Scanner (von englisch to scan – „abtasten“ oder „durchsuchen“) ist ein Datenerfassungsgerät, das Objekte oder Dokumente systematisch und berührungslos abtastet, die analogen Informationen misst und diese anschließend in digitale Daten übersetzt. Im PC- und IT-Bereich versteht man darunter meist ein optisches Peripheriegerät (Flachbettscanner), das gedruckte Dokumente, Fotos oder Grafiken digitalisiert, um sie am Computer bearbeiten, archivieren oder über das Netzwerk versenden zu können.
Darüber hinaus hat sich das Prinzip des Scannens in vielen verschiedenen Bereichen der Informatik etabliert – von der automatischen Barcode-Erfassung an Kassen bis hin zu rein softwarebasierten Analysetools im Bereich der Cybersicherheit.
Technische Funktionsweise eines optischen Dokumentenscanners
Der klassische Digitalisierungsprozess eines Dokuments auf einem Flachbettscanner basiert auf optoelektronischen Prinzipien und läuft in Sekundenbruchteilen ab:
1. Beleuchtung und Reflexion
Das zu scannende Dokument wird mit der bedruckten Seite nach unten auf eine Glasplatte gelegt. Nach dem Start des Scanvorgangs fährt eine Schlitteneinheit unter der Glasplatte entlang. Eine integrierte Lichtquelle (meist langlebige LEDs oder Kaltkathodenröhren) beleuchtet das Dokument Zeile für Zeile. Helle Stellen des Papiers reflektieren mehr Licht als dunkle, bedruckte Bildpunkte.
2. Optische Erfassung (Der Sensor)
Das reflektierte Licht wird über ein System aus Spiegeln und Linsen gebündelt und auf einen lichtempfindlichen Sensor geleitet. In der modernen PC-Hardware kommen hierbei vor allem zwei Sensortechnologien zum Einsatz:
- CCD-Sensoren (Charge-Coupled Device): Nutzen echte optische Linsen, um das Licht auf den Sensor zu fokussieren. Sie bieten eine sehr hohe Tiefenschärfe und Farbgenauigkeit, weshalb sie auch dreidimensionale Objekte (wie geöffnete Bücher) scharf einlesen können.
- CIS-Sensoren (Contact Image Sensor): Die Sensorelemente sitzen in direkter Nähe zur Glasplatte. Sie benötigen keine komplexe Optik, wodurch die Geräte extrem flach, leicht und energiesparend gebaut werden können (oft Stromversorgung rein über USB). Die Tiefenschärfe ist jedoch gering.
3. Analog-Digital-Wandlung und Auflösung
Der Sensor wandelt die Lichtimpulse in analoge elektrische Spannungen um. Ein Analog-Digital-Wandler (ADC) übersetzt diese Spannungen schließlich in den binären Maschinencode (Nullen und Einsen), den der PC verarbeiten kann. Die Detailgenauigkeit wird in dpi (Dots per Inch – Punkte pro Zoll) angegeben. Für Standarddokumente reichen meist 300 dpi, während hochwertige Fotos oder Dias mit 2.400 dpi und mehr digitalisiert werden.
Wichtige Scanner-Typen im IT- und Hardware-Bereich
Je nach Einsatzzweck und Datenmenge unterscheidet die Informationstechnologie verschiedene Bauformen:
- Flachbettscanner: Der Allrounder für das Home-Office. Dokumente werden einzeln manuell auf eine Glasfläche gelegt.
- Einzugsscanner (ADF – Automatic Document Feeder): Für die Digitalisierung im großen Stil (Dokumentenmanagement-Systeme). Ein automatischer Einzug zieht Stapel von Dokumenten nacheinander ein und scannt sie oft gleichzeitig von beiden Seiten (Duplex-Scan).
- Hand- und Barcodescanner: Nutzen meist Laserstrahlen oder integrierte Kameras, um Barcodes (EAN) oder zweidimensionale Codes (QR-Codes) zu erfassen und die verschlüsselte Zeichenkette direkt an ein Kassensystem oder eine Lagerverwaltungssoftware zu übermitteln.
- 3D-Scanner: Nutzen Laser- oder Streifenlichtprojektionen, um die dreidimensionale Geometrie eines physischen Objekts zu vermessen. Die Daten werden als Punktwolke ausgegeben und können in CAD-Programmen oder für den 3D-Druck weiterverarbeitet werden.
OCR: Die Verbindung von Bild zu Text
Ein weit verbreiteter Irrtum ist, dass ein Scanner den Text eines Dokuments sofort versteht. Für den Computer ist das gescannte Dokument zunächst nur eine unstrukturierte Bilddatei (eine Ansammlung von farbigen Pixeln).
Um den Text durchsuchbar und editierbar zu machen (z. B. in Microsoft Word), ist eine nachgelagerte Software-Technologie namens OCR (Optical Character Recognition – optische Zeichenerkennung) notwendig. Die OCR-Software analysiert die Hell-Dunkel-Muster des Bildes, gleicht die Formen mit bekannten Buchstabenmatrizen ab und wandelt das starre Bild in echten digitalen Text um.
Der Begriff „Scanner“ im Software-Bereich
In der Informatik und der IT-Sicherheit wird das Wort „Scanner“ auch für reine Softwareanwendungen verwendet, die Datenstrukturen systematisch durchleuchten:
- Virenscanner (Antiviren-Software): Durchsucht den Massenspeicher (Festplatten, SSDs) und den Arbeitsspeicher des PCs nach bekannten Mustern von Schadsoftware (Malware-Signaturen) oder analysiert verdächtiges Verhalten von Programmen (Heuristik).
- Portscanner: Ein Netzwerk-Werkzeug (wie z. B. Nmap), das testweise Datenpakete an alle Ports eines Servers sendet. So prüfen Administratoren und Sicherheitsanalysten, welche digitalen Zugänge offen oder geschützt sind, um potenzielle Sicherheitslücken im Netzwerk aufzudecken.
