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イメージスキャナ（略してスキャナと呼ばれることが多い）は、画像、印刷されたテキスト、手書き文字、または物体を光学的にスキャンしてデジタル画像に変換する装置です。家庭やオフィスで最も一般的に使用されているスキャナはフラットベッドスキャナで、文書をガラス製の台に置きます。シートフィードスキャナは、一連のローラーを使用してイメージセンサー上をページを移動させ、文書の1ページずつ、または自動文書送り装置のように複数ページをスキャンするために使用できます。ハンドヘルドスキャナは、イメージスキャナの携帯型バージョンで、平らな面であればどこでも使用できます。スキャンは通常、スキャナが接続されているコンピュータにダウンロードされますが、一部のスキャナは、スキャンをスタンドアロンのフラッシュメディア（メモリカードやUSBドライブなど）に保存できます。
現代のスキャナは通常、イメージセンサーとして電荷結合素子（CCD）またはコンタクトイメージセンサー（CIS）を使用するが、それ以前に開発され、現在でも最高画質を実現するために使用されているドラムスキャナは、イメージセンサーとして光電子増倍管（PMT）を使用する。汎用または専用の高解像度カメラを使用するドキュメントカメラは、文書を一度に撮影する。
イメージスキャナは、初期のファクシミリ（ファックス）やワイヤーフォト機の後継機と考えられています。スキャナとは異なり、これらの装置は画像をローカルで処理して保存するのではなく、長距離にわたって画像を送信するために使用されていました。[ 1 ] : 2 [ 2 ] : 305ファックス機の最初の試みは、1843 年にスコットランドの時計職人アレクサンダー・ベインによって特許取得されましたが、生産されることはありませんでした。彼の設計では、振り子に連結された金属製のスタイラスが、隆起した画像のある銅板を走査します。スタイラスが銅板の隆起した部分に接触すると、一対のワイヤーを介してパルスが別の振り子に連結された電極を含む受信機に送信されます。電気化学的に敏感な溶液を染み込ませた紙片が電極の下にあり、パルスが電極に到達するたびに色が変わります。ギアが振り子の揺れに合わせて銅板と紙を同期して前進させます。時間が経つにつれて、結果として銅板の完全な複製が得られます。ベインのシステムでは、送受信機と受信機の振り子が完全に同期していることが重要であり、そうでないと再現された画像が歪んでしまう。[ 3 ] [ 4 ]
1847年、イギリスの物理学者フレデリック・ベイクウェルは、世界初の実用的なファックス機を開発しました。ベイクウェルの機械はベインのものと似ていましたが、錫箔で覆われた回転ドラムを使用し、箔には非導電性のインクが塗布されていました。スタイラスはドラム上を走査し、箔上の導電性の点に接触すると、一対のワイヤーにパルスを送ります。受信機には、化学処理された紙に接触する電極があり、電極がパルスを受信すると紙の色が変わります。その結果、元の画像とは逆のコントラスト（青地に白）で画像が再現されます。ベイクウェルのファックス機はベインのものよりわずかに成功しましたが、同期の問題は同じでした。1862年、ジョヴァンニ・カゼッリは、この問題を解決し、初めて実用化されたファックス機であるパンテレグラフを開発しました。ベインの設計をベースとしたこの装置は、送受信機と受信機の振り子を2つの磁気レギュレータで挟むことで完全な同期を実現した。これらの磁気レギュレータは、振り子が振れるたびに磁化され、振り子が各振動の最大値と最小値に達すると消磁される。[ 5 ]
1893年、アメリカのエンジニア、エリシャ・グレイは、受信側でリンクバーを使ってx軸とy軸の動きを変換し、ペンを紙の上でスキャンして、送受信ドラム上を移動するスタイラスによって作動したときにのみ紙に打ち込む、商業的に広く成功した最初のファックス機であるテレオートグラフを発表しました。市販の便箋用紙を使用できたため、企業や病院で人気を博しました。[ 5 ] 1902年、ドイツのエンジニア、アーサー・コーンは、金属製のドラムとスタイラスに頼る代わりに、感光性のセレンセルを使用してコピーする紙をスキャンするファックス機であるフォトテレオートグラフを発表しました。これはグレイの機械よりもさらに商業的に成功し、1900年代初頭から世界中の新聞社で使用されるワイヤーフォト（テレフォトグラフィーとも呼ばれる）機の基礎となりました。[ 4 ]
20世紀半ばにデジタル画像処理が登場する以前は、スキャナという用語はもともとオフセット印刷機で使用されるアナログ機器を指していました。これらのアナログスキャナは用途に応じて設計が異なり、カラー透過フィルムとしてカラー分離版に記録された画像をスキャンして大量印刷に使用したものもあれば、シアン、マゼンタ、イエロー（CMY）の単純な版をシアン、マゼンタ、イエロー、ブラック（CMYK）に変換して、より濃く豊かな色彩の印刷物を作成するものもありました。このプロセスは当時、業界ではカラー補正（現代の映画における意味とは無関係）として知られていました。CMYからCMYKへの変換は、マスキングなどの技術を用いた非常に手作業的な作業でした。アナログスキャナはこのプロセスを大幅に自動化しました。[ 2 ]： 305
アレクサンダー・マレーとリチャード・モースは、1937年にイーストマン・コダックで最初のアナログカラースキャナを発明し、特許を取得しました。彼らの機械はドラムスキャナ設計で、ドラムに取り付けられたカラー透過フィルムを画像化し、フィルムの下に光源を配置し、赤、緑、青のカラーフィルターを備えた3つのフォトセルが透過フィルム上の各スポットを読み取り、画像を3つの電子信号に変換しました。マレーとモースの最初の設計では、ドラムは3つの旋盤に接続され、3つのオフセットシリンダーにCMYハーフトーンのドットを直接エッチングしていました。特許の権利は1946年にPrinting Developments Incorporated (PDI)に売却され、同社はネガ上のポイントを画像化するために光電子増倍管を使用することで設計を改良しました。これにより増幅された信号が生成され、それが単機能コンピュータに送られ、RGB信号が色補正されたCMYK値に処理されました。処理された信号は、オフセットシリンダーにCMYKハーフトーンのドットをエッチングする4つの旋盤に送られます。 [ 6 ] [ 7 ]
1948年、インターケミカル社のアーサー・ハーディとマサチューセッツ工科大学 のF・L・ワーツバーグは、カラーネガから色補正されたリソグラフィープレートを作成することを目的とした、最初のアナログカラーフラットベッドイメージスキャナを発明しました[ 8 ] 。このシステムでは、ドットエッチングによってカラーネガから3枚の色分離プレート（CMY値）が作成され、スキャナベッドに配置されます。各プレートの上には、等間隔に固定された光線プロジェクターがあり、プレートの1つの角に光線を集束します。3枚のプレートすべてが乗ったベッド全体が水平方向に前後に移動し、プレートの反対側の角に到達します。ベッドが水平方向に振動するたびに、ベッドは1段下がってプレートの垂直方向の領域全体をカバーします。このとき、プレート上の特定の場所に集束された光線は反射され、プロジェクターに隣接する光電セルに反射されます。各フォトセルはアナログ画像プロセッサに接続され、ノイゲバウアー方程式を使用して合成されたCMY値の反射率を評価し、4番目の未露光リソグラフィープレートの上に浮かぶライトプロジェクターに信号を出力する。このプレートには、シアン、マゼンタ、またはイエローのいずれかの値の色補正された連続トーンのドットエッチングが受けられる。4番目のプレートは別の未露光プレートと交換され、シアン、マゼンタ、イエローの3つの色補正されたプレートが生成されるまでプロセスが繰り返される。1950年代に、ラジオ・コーポレーション・オブ・アメリカ（RCA）はハーディとヴュルツバーグの特許を取得し、プロジェクターとフォトセルの配置をプレートの1点に焦点を合わせるビデオカメラ管に置き換えた。 [ 6 ] [ 7 ]
最初のデジタル画像システムは、 1920年に開発されたバートレーンシステムでした。発明者のハリー・G・バーソロミューとメイナード・D・マクファーレンの名にちなんで名付けられたバートレーンシステムは、フィルムネガから画像をエッチングした亜鉛板を使用し、5つの異なる露光レベルで投影することで5つの量子化レベルに対応させました。5枚のプレートはすべて、モーター駆動の長い回転シリンダーに取り付けられ、各プレート上を等間隔に配置された5つの接点が同じ開始位置から走査します。バートレーンシステムは当初、電信のみで使用され、5ビットのボードコードを使用してグレースケールのデジタル画像を送信しました。1921年、このシステムはオフラインで使用できるように改良され、5ビットの紙テープパンチが接点との接続がブリッジされているかどうかに応じて穴を開けるようになりました。その結果、5段階のグレースケールレベルのデジタル画像が保存されました。画像の再現は、パンチされた穴の上をランプが通過し、フィルムネガに5つの異なる強度の光を照射することで実現されました。[ 1 ] [ 9 ]
画像をデジタル形式でコンピュータに保存した最初のスキャナは、1957 年に国立標準局(NBS、後に NIST) でラッセル A. キルシュ率いるチームによって作られたドラムスキャナでした。これは、光電子増倍管を使用して特定の点の光を検出し、コンピュータが読み取ってメモリに保存できる増幅信号を生成しました。当時主流だったコンピュータはSEACメインフレームで、SEAC が処理できる最大水平解像度は 176 ピクセルでした。このマシンで最初にスキャンされた画像は、キルシュの生後 3 ヶ月の息子、ウォルデンの写真でした。[ 1 ] [ 10 ]
1969年、ダコムは、オンボードコンピュータを使用してデータ圧縮を採用した最初のデジタルファックス機である111ファックス機を発表しました。これは、 1ビットモノクロ（白黒）でレターサイズの用紙までスキャンできる連続給紙を備えたフラットベッド設計を採用していました。[ 11 ] [ 12 ]
デジタル画像処理に使用された最初のフラットベッドスキャナは、1975 年に ECRM Inc. が発表したAutokonシリーズでした。 [ 13 ] [ 14 ] [ 15 ]初代 Autokon 8400 は、レーザービームを使用して、最大解像度 1 インチあたり 1000ライン で最大 11 x 14インチのページをスキャンしました。1 ビットのモノクロでのみスキャン可能でしたが、オンボードプロセッサは、ハーフトーン、アンシャープ マスキング、コントラスト調整、アナモルフィック歪みなどの機能を備えていました。[ 15 ] [ 16 ] : 53 Autokon 8400 は、フィルムレコーダーに接続してプレートを作成するためのネガを作成するか、メインフレームまたはミニコンピュータに接続してさらに画像処理とデジタルストレージを行うことができました。[ 16 ] : 53 [ 17 ] Autokon シリーズは、その後 20 年にわたって拡張され、新聞やプリプレスで広く使用されました。[ 14 ] [ 18 ] [ 19 ]
1977年、レイモンド・カーツワイルは、自身のスタートアップ企業であるカーツワイル・コンピュータ・プロダクツ社で、電荷結合素子（CCD）イメージング素子を備えた初のフラットベッドスキャナであるカーツワイル・リーディング・マシンを発売した。[ 20 ] [ 21 ]カーツワイル・リーディング・マシンは、点字に翻訳されていない書籍を読む際に視覚障害者を支援するために発明された。イメージスキャナとデータ・ゼネラル・ノヴァ・ミニコンピュータで構成されており、後者が画像処理、光学文字認識（OCR）、音声合成を実行した。[ 20 ]
パーソナルコンピュータ用の最初のスキャナは、1980 年代半ばに登場し、1984 年 12 月にMacintosh用の ThunderScan から始まりました。 [ 22 ] Andy Hertzfeldが設計し、Thunderware Inc. から発売された ThunderScan は、 AppleのImageWriterプリンタのインクリボンカートリッジと同じ形状のプラスチック製ハウジングに特殊なイメージセンサーが組み込まれています。ThunderScan は ImageWriter のリボンキャリアに差し込まれ、ImageWriter と Macintosh の両方に同時に接続されます。ThunderScan によって制御される ImageWriter のキャリッジは、左から右に移動して、一度に 200 dpi (ドット/インチ) の 1 行をスキャンし、キャリッジリターンによってスキャナがスキャン対象の印刷物に沿って進むように動作します。ThunderScan は Macintosh 初のスキャナで、よく売れましたが、動作が非常に遅く、1 ビットのモノクロ印刷物しかスキャンできませんでした。[ 23 ] [ 24 ] 1999年、キヤノンはこのアイデアをIS-22でさらに発展させ、インクジェットプリンターに装着してシートフィードスキャナーに変えるカートリッジを発売した。[ 25 ]
1985 年初頭、Datacopy はIBM PC用初のフラットベッド スキャナ、Datacopy Model 700を発売した。CCD イメージング素子をベースとした Model 700 は、レターサイズの文書を最大解像度 200 dpi、1 ビット モノクロでスキャンすることができた。Model 700 には PC に接続するための専用インターフェース カードが付属しており、オプションのアフターマーケット OCR ソフトウェア カードとソフトウェア パッケージが Model 700 用に販売されていた。[ 24 ] [ 16 ] : 69 [ 26 ] 1985 年 4 月、LaserFAX Inc.は IBM PC 用の CCD ベースのカラー フラットベッド スキャナ、SpectraSCAN 200 (後に SpectraFAX 200 にブランド変更) を発表した。SpectraSCAN 200 は、CCD 上にカラー フィルタを配置し、1 回のスキャンで 4 パス (各原色につき 3 回、黒につき 1 回) を実行してカラーを再現することで動作した。 SpectraSCAN 200 は、200 dpi でレターサイズの印刷物をスキャンするのに 2 ～ 3 分かかりました。一方、グレースケール版の DS-200 は、 同じサイズと解像度でスキャンするのにわずか 30 秒しかかかりませんでした。[ 27 ] [ 28 ] SpectraSCAN は、カラーでスキャンできる最初のフラットベッド スキャナーでした。[ 28 ] [ 29 ]
パーソナルコンピュータ向けの比較的安価なフラットベッドスキャナの最初の製品は、1987年2月にヒューレット・パッカードのScanJetとして登場しました。これは、最大解像度300dpiで4ビット（64階調）のグレースケール画像をスキャンすることができました 。[ 30 ] [ 31 ] 1988年初頭までに、ScanJetはGartner Dataquest によると、金額ベースでスキャナ販売全体の27%を占めていました。[ 32 ] 1989年2月、同社はScanJet Plusを発表しました。これはビット深度を8ビット（256階調）に増やし、価格は元のScanJetの1990ドル（2025年換算で5,169ドル）よりわずか200ドル高いだけでした。[ 31 ]これにより、同等またはそれ以下の機能を持つグレースケールスキャナの価格が大幅に下がりました。[ 33 ]これらのスキャナをサポートするソフトウェアとハードウェアを開発するサードパーティ開発者の数は、それに伴って劇的に増加し、結果としてスキャナはパーソナルコンピュータユーザーにとって普及した。[ 31 ] [ 34 ] 1999 年までに、平均的なカラー対応スキャナの価格は 300 ドル ( 2025 年換算で 580 ドル) まで下がった。その年、Computer Shopper は1999 年を「スキャナがついに主流の商品になった年」と宣言した。[ 35 ]
フラットベッドスキャナは、スキャン対象物を静止させたガラス製のベッド（プラテン）を備えたスキャナの一種です。スキャン素子はガラスの下から垂直に移動し、プラテン全体またはあらかじめ決められた部分をスキャンします。ほとんどのフラットベッドスキャナのドライバソフトウェアでは、ユーザーがドキュメントを事前スキャンできます。これは基本的に、ドキュメントを低解像度で素早くスキャンして、ドキュメントのどの領域をスキャンするか（全体ではない場合）を判断し、その後高解像度でスキャンします。一部のフラットベッドスキャナには、フラットベッド部分と同じスキャン素子を使用する自動ドキュメントフィーダー（ADF）と呼ばれるシート給紙機構が組み込まれています。 [ 36 ] [ 37 ]
このタイプのスキャナは、スキャン対象物に白色光を照射し、反射された光の強度と色を読み取ることで動作するため、反射スキャナと呼ばれることもあります。通常は一度に1行ずつ読み取ります。印刷物やその他の平らで不透明な素材をスキャンするように設計されており、レンズのないカメラのように、葉などの平らな物体を直接デジタル化するために使用できます。フラットベッドスキャナの一部のモデルには、透過アダプタが用意されているか、フィルムのオリジナルをデジタルファイルに変換するための透過ユニットが組み込まれていますが、多くの場合、さまざまな理由から、フィルムのスキャンにはあまり適していません。しかし、これらの少数のモデルのうち、ほとんどの問題を解決し、フィルムスキャナと同様の結果を生み出すことができる少数のモデルは、「フォトフラットベッド」スキャナと呼ばれ、スキャンできるフィルムフォーマットの汎用性が高いという明確な利点があります。また、反射スキャンと透過スキャンの切り替えはソフトウェアで行うことができます。[ 38 ] [ 39 ]
シートフィードスキャナー（ドキュメントフィーダーとも呼ばれる）[ 40 ]は、モーター駆動のローラーを使用して、固定されたスキャン要素（両面スキャン機能を備えたスキャナーの場合は2つのスキャン要素）を一度に1枚の用紙で通過させるタイプのスキャナーです。[ 41 ] [ 42 ]フラットベッドスキャナーとは異なり、シートフィードスキャナーは、書籍や雑誌などの綴じられた資料をスキャンするようには設計されておらず、普通紙よりも厚い資料には適していません。 [ 41 ] [ 43 ]自動ドキュメントフィーダー（ADF）と呼ばれる一部のシートフィードスキャナーは、1回のセッションで複数のシートをスキャンできますが、[ 44 ] [ 45 ]他のものは一度に1ページしか受け付けません。[ 42 ]一部のシートフィードスキャナーはポータブルで、バッテリーで駆動し、独自のストレージを備えており、最終的に保存されたスキャンをコンピューターに転送します。[ 42 ]
ハンドヘルド スキャナーは、スキャンする対象物の表面を手でドラッグまたは手でなぞってスキャンする必要があるタイプのスキャナーです。この方法で文書をスキャンするには、安定した手が必要です。スキャン速度が不均一だと画像が歪んでしまうためです。[ 46 ]一部のハンドヘルド スキャナーには、この目的のためにスキャナーにインジケーター ライトがあり、ユーザーがスキャナーを速く動かしすぎている場合に作動します。[ 47 ]通常、押すとスキャンを開始するボタンが少なくとも 1 つあり、スキャン中はユーザーが押し続けます。他のハンドヘルド スキャナーには、光学解像度を設定するスイッチと、コンピューターとの同期のためにクロック パルスを生成するローラーがあります。[ 48 ] [ 49 ]古いハンド スキャナーはモノクロで、緑色のLEDアレイから光を発して画像を照らしていましたが、最近のものは必要に応じてモノクロまたはカラーでスキャンできます。[ 50 ]ハンド スキャナーには、スキャン中の文書を見ることができる小さな窓がある場合もあります。ハンドスキャナーは通常の文書や書籍のサイズよりも幅が狭いため、ソフトウェア（またはエンドユーザー）は、完成した文書を作成するために、スキャンした文書の複数の狭い「ストリップ」を組み合わせる必要がありました。[ 48 ] [ 51 ]
2024年現在も、安価で持ち運び可能、バッテリー駆動またはUSB駆動のワンド型スキャナーやペン型スキャナーが販売されており、これらは通常、通常の手紙と同じくらいの幅、あるいはそれより長い領域をスキャンできる。[ 52 ] [ 53 ] [ 54 ]一部のコンピューターマウスは文書をスキャンすることもできます。[ 55 ]
ドラムスキャナは、透明なモーター駆動の回転シリンダー（ドラム）を使用するスキャナの一種で、プリント、フィルムネガ、透明フィルム、またはその他の平らな物体をテープなどで固定します。光線は、スキャン対象の素材を通過するか、または素材で反射して一連のミラーに照射され、ミラーによって光線がドラムスキャナの光電子増倍管（PMT）に集束されます。1回転すると、光線は1段下に移動します。ネガなどの透明なメディアをスキャンする場合、光線はシリンダー内部からメディアに照射されます。不透明なアイテムをスキャンする場合、上からの光線がメディアの表面で反射されます。PMTが1つしかない場合は、フルカラーRGBスキャンには画像の3回のパスが必要です。PMTが3つある場合は、1回のパスだけで済みます。[ 56 ]
ドラムスキャナの光電子増倍管は、CCDセンサーよりも優れたダイナミックレンジを提供します。このため、ドラムスキャナは、CCDセンサーを使用するフラットベッドスキャナよりも、透過原稿の非常に暗い影の部分からより多くの詳細を抽出できます。CCDセンサーのダイナミックレンジは（光電子増倍管と比較して）小さいため、特に非常に濃度の高い透過フィルムをスキャンする場合、影の詳細が失われる可能性があります。[ 57 ]ドラムスキャナは、10000 dpiを超える真のディテールを解像することもでき、どのCCDスキャナよりも高解像度のスキャンを生成します。[ 56 ]
オーバーヘッドスキャナは、スキャン素子を垂直の支柱の上にあるハウジングに配置し、スキャン対象の文書や物体の上に浮かせるタイプのスキャナです。スキャン対象の文書や物体は、屋外のベッド上に静止した状態で置かれます。Chinon Industriesは、回転ミラーを使用してベッドの内容をリニアCCDに反射させる特定のタイプのオーバーヘッドスキャナを1987年に特許取得しました。非常に柔軟性があり、ユーザーは2次元の印刷物や文書だけでなく、あらゆるサイズの3Dオブジェクトをスキャンできますが、Chinonの設計では、スキャン対象に均一な照明を提供する必要があり、セットアップがより面倒でした。[ 58 ] [ 59 ] [ 60 ]
より現代的なオーバーヘッド スキャナーは、ドキュメント カメラ(ビデオ スキャナーとも呼ばれる) で、デジタル カメラを使用してドキュメントを一度にキャプチャします。ほとんどのドキュメント カメラはドキュメントのライブ ビデオを出力し、通常はライブの聴衆にドキュメントを表示するために使用されますが、出力の 1 フレームを画像ファイルとしてキャプチャして、イメージ スキャナーの代替として使用することもできます。ドキュメント カメラは、コンピューターに接続されている場合、スキャナーと同じAPI を使用することもあります。[ 61 ]プラネタリー スキャナーは、特定の壊れやすいドキュメントをキャプチャするために使用される、非常に高解像度のドキュメント カメラの一種です。[ 62 ]ブックスキャナーは、デジタル カメラとマットで定義されたスキャン領域を組み合わせて本のスキャンを支援する、別の種類のドキュメント カメラです。ブック スキャナーのより高度なモデルの中には、キャリブレーションとソフトウェアのスキュー補正のためにページにレーザーを投影するものもあります。[ 63 ] [ 64 ]
フィルムスキャナーは、スライドスキャナーまたは透過スキャナーとも呼ばれ、フィルムネガやスライドをスキャンするための特殊なフラットベッドスキャナーの一種です。一般的なフィルムスキャナーは、狭く焦点を合わせた光線をフィルムに通し、そこから出てくる光の強度と色を読み取ることで機能します。[ 38 ]最も安価な専用フィルムスキャナーは50ドル未満で購入でき、控えめなニーズには十分かもしれません。そこから、品質と高度な機能のレベルが段階的に上がり、5桁を超えるものもあります。[ 65 ]
イメージスキャナは通常、スキャナを制御しスキャンを保存するコンピュータと組み合わせて使用されます。小型のポータブルスキャナは、シートフィード式またはハンドヘルド式で、バッテリー駆動でストレージ機能も備えており、コンピュータから離れた場所で使用できます。保存されたスキャンは後で転送できます。[ 52 ]多くは、名刺やレシートなどの小さな文書だけでなく、レターサイズの文書もスキャンできます。[ 52 ] [ 66 ]
一部のスマートフォンに搭載されている高解像度カメラは、スマートフォンのカメラで写真を撮影し、スキャンアプリで後処理を行うことで、妥当な品質の文書スキャンを作成できます。スキャンアプリは、ほとんどのスマートフォンのオペレーティングシステムで利用可能で、ページの背景を白くしたり、遠近法の歪みを補正して長方形の文書の形状を補正したり、白黒に変換したりすることができます。このようなアプリの多くは、連続したカメラ露出で複数ページの文書をスキャンし、単一ファイルまたは複数ページのファイルとして出力できます。一部のスマートフォンスキャンアプリは、DropboxやEvernoteなどのオンラインストレージの場所に直接文書を保存したり、電子メールで送信したり、電子メールからファックスへのゲートウェイを介して文書をファックス送信したりできます。[ 67 ]
スマートフォンのスキャナーアプリは、大きく3つのカテゴリーに分類できます。
電荷結合素子（CCD）スキャン素子を搭載したスキャナは、画像を再現するために複雑な一連のミラーとレンズを必要としますが、この複雑さの結果として、はるかに高品質のスキャンが得られます。CCDは被写界深度がはるかに深いため、プラテンに完全に平らに置くのが難しい文書（製本された本など）のスキャンに関しては、より寛容です。[ 68 ]
コンタクトイメージセンサー（CIS）スキャン素子を搭載したスキャナは、スキャン対象の文書にほぼ直接接触するように設計されているため、CCDスキャナのような複雑な光学系を必要としません。ただし、被写界深度がはるかに悪いため、スキャン対象の文書がプラテンに完全に密着していないと、スキャン画像がぼやけてしまいます。センサーはCCDスキャナよりもはるかに少ない電力で動作するため、CISスキャナは低コストで製造でき、通常はCCDスキャナよりも軽量かつ薄型です。[ 68 ]
カラースキャナは通常、アレイからRGB（赤・緑・青）カラーデータを読み取ります。このデータは、露出条件の違いを補正するために独自のアルゴリズムで処理され、デバイスの入出力インターフェース（通常はUSB、それ以前の古い機種ではSCSIまたは双方向パラレルポート）を介してコンピュータに送信されます。
色深度は走査アレイの特性によって異なりますが、通常は少なくとも24ビットです。高品質モデルでは36～48ビットの色深度を備えています。
スキャナーのもう一つの評価基準は解像度で、1インチあたりのピクセル数（ppi）で測定されますが、より正確には1インチあたりのサンプル数（spi）と呼ばれることもあります。メーカーは、唯一意味のあるパラメータであるスキャナーの真の光学解像度ではなく、ソフトウェア補間によって大幅に向上した補間解像度を参照することを好みます。2009年現在ハイエンドのフラットベッドスキャナーは最大5400ppiの解像度でスキャンでき、ドラムスキャナーの光学解像度は3000～24000ppiです。
実効解像度とは、スキャナの真の解像度を指し、解像度テストチャートを使用して決定されます。ほとんどすべての民生用フラットベッドスキャナの実効解像度は、メーカーが公表している光学解像度よりもかなり低いです。[ 69 ]
メーカーはしばしば、補間解像度を最大19200ppiと謳うが、補間可能なピクセル数は無制限であり、補間によって取得できるディテールのレベルが向上するわけではないため、そのような数値にはほとんど意味がない。
作成されるファイルのサイズは解像度の二乗に比例して増加します。解像度を2倍にすると、ファイルサイズは4倍になります。機器の性能の範囲内で、十分なディテールを保持し、かつファイルサイズが過剰にならない解像度を選択する必要があります。JPEGなどの非可逆圧縮方式を使用すれば、画質を多少犠牲にすることで、特定の解像度におけるファイルサイズを削減できます。最高の画質が必要な場合は、可逆圧縮を使用する必要があります。このような画像から、必要に応じて画質を落とした小さなファイルを作成できます（例えば、ページ全体に印刷する画像と、高速読み込みのウェブページの一部として表示するはるかに小さなファイルなど）。
スキャナーノイズ、光学フレア、アナログ/デジタル変換の不具合、傷、埃、ニュートンリング、ピントずれセンサー、不適切なスキャナー操作、ソフトウェアの不具合などにより、画像の純度が低下する可能性があります。ドラムスキャナーはフィルムの最も純度の高いデジタル画像を生成すると言われており、それに続いて、より大型のコダック・トライリニアセンサーを使用するハイエンドフィルムスキャナーが続きます。
スキャナの 3 番目に重要なパラメータは、ダイナミック レンジ(濃度範囲とも呼ばれる) です。高濃度範囲とは、スキャナが 1 回のスキャンでシャドウの詳細と明るさの詳細を記録できることを意味します。フィルムの濃度は、10 を底とする対数スケールで測定され、0.0 (透明) から 5.0 まで、約 16 ストップの範囲で変化します。[ 70 ]濃度範囲は 0 から 5 のスケールで占めるスペースであり、Dmin と Dmax は、ネガまたはポジフィルムの最も濃度が低い測定値と最も濃度が高い測定値を示します。ネガフィルムの濃度範囲は最大 3.6d ですが、[ 70 ]スライドフィルムのダイナミック レンジは 2.4d です。[ 70 ]処理後のカラー ネガの濃度範囲は、12 ストップを小さな濃度範囲に圧縮したことにより 2.0d になります。Dmax は、シャドウについてはスライドフィルムで最も濃度が高く、ハイライトについてはネガフィルムで最も濃度が高くなります。適切な露出を行えば、一部のスライドフィルムはDmaxが4.0dに近い値になる場合があり、白黒ネガフィルムも同様です。
消費者向けフラットベッドフォトスキャナーのダイナミックレンジは2.0～3.0の範囲ですが、これはあらゆる種類の写真フィルムのスキャンには不十分な場合があります。従来の白黒フィルムでは、Dmaxは3.0dから4.0dになることが多く、カラーフィルムでは、16ストップ（フィルムラチチュード）のうち12ストップを、染料結合と乳剤からの銀の除去によって、わずか2.0dの空間に圧縮します。Kodak Vision 3は18ストップです。そのため、カラーネガフィルムは、あらゆるフィルムタイプの中で最も簡単に、最も幅広いスキャナーでスキャンできます。従来の白黒フィルムは、現像後も画像生成用の銀を保持するため、濃度範囲はカラーフィルムのほぼ2倍になります。このため、従来の白黒フィルムのスキャンはより難しく、少なくとも3.6dのダイナミックレンジと4.0dから5.0dのDmaxを備えたスキャナーが必要になります。ハイエンド（写真ラボ）フラットベッドスキャナーは、ダイナミックレンジが3.7、Dmaxが約4.0dに達する。専用フィルムスキャナー[ 71 ]のダイナミックレンジは3.0d～4.0dである。[ 70 ]オフィス文書スキャナーのダイナミックレンジは2.0d未満である。[ 70 ]ドラムスキャナーのダイナミックレンジは3.6～4.5である。
フィルムをスキャンする場合、赤外線クリーニングは、フィルムからスキャンした画像上のほこりや傷の影響を取り除くために使用される技術です。多くの最新のスキャナはこの機能を搭載しています。赤外線でフィルムをスキャンすることで機能します。一般的なカラーフィルム乳剤の染料は赤外線に対して透明ですが、ほこりや傷は透明ではなく、赤外線を遮断します。スキャナのソフトウェアは、可視光と赤外線の情報を使用して傷を検出し、位置、サイズ、形状、および周囲を考慮して、画像を処理し、傷の目立ちを大幅に軽減できます。スキャナメーカーは通常、この技術に独自の名前を付けています。たとえば、Epson、Minolta、Nikon、Konica Minolta、MicrotekなどはDigital ICEが、Canonは独自のシステムFARE（Film Automatic Retouching and Enhancement）を使用しています。 [ 72 ] PlustekはLaserSoft ImagingiSRDを使用しています。一部の独立系ソフトウェア開発者は赤外線クリーニングツールを設計しています。
最新の携帯型スキャナーは、フルカラー画像と3Dモデルを組み合わせることで、物体を電子的に完全に再現することが可能です。さらに3Dカラープリンターを併用することで、これらの物体を正確に小型化することができ、多くの産業や専門分野で活用されています。
スキャナーアプリの場合、スキャン品質はスマートフォンのカメラの品質とアプリのユーザーが選択したフレーミングに大きく依存します。[ 73 ]
スキャンデータは、処理や保存のために、ほぼ必ずスキャナーからコンピュータまたは情報ストレージシステムに転送する必要があります。基本的な問題は2つあります。（1）スキャナーがコンピュータに物理的に接続される方法、（2）アプリケーションがスキャナーから情報を取得する方法です。
600dpi、23 × 28cm（ A4用紙よりやや大きいサイズ）の非圧縮24ビット 画像の場合、スキャンファイルのサイズは約100MBに達することがあります。スキャンしたファイルは転送して保存する必要があります。スキャナーはわずか数秒でこの量のデータを生成できるため、高速なインターネット接続が望ましいです。
スキャナは、以下の物理インターフェースのいずれかを使用してホストコンピュータと通信します。おおよそ遅い順から速い順に並べると以下のようになります。
1990年代初頭には、業務用フラットベッドスキャナーがローカルコンピュータネットワーク経由で利用可能だった。これは出版社や印刷会社などにとって便利な機能だった。しかし、フラットベッドスキャナーの価格が下がり、共有が不要になったため、この機能はほとんど使われなくなった。
2000年頃から、印刷、スキャン、コピー、ファックス機能を1台の機器に搭載し、小規模オフィスと一般消費者の両方に適したオールインワン多機能デバイスが登場し、ワークグループの全員が利用できるようになりました。
電池駆動のポータブルスキャナーは、スキャンした画像を内蔵メモリに保存します。保存された画像は、通常はUSBなどの直接接続によって、または場合によってはスキャナーからメモリカードを取り外してコンピューターに接続することによって、後でコンピューターに転送できます。
ラスタ画像エディタはスキャナと通信できる必要があります。スキャナには様々な種類があり、それぞれ異なるプロトコルを使用しています。アプリケーションプログラミングを簡素化するために、いくつかのアプリケーションプログラミングインターフェース（API）が開発されました。APIはスキャナに対して統一されたインターフェースを提供します。つまり、アプリケーションはスキャナに直接アクセスするために、スキャナの具体的な詳細を知る必要はありません。例えば、Adobe PhotoshopはTWAIN規格をサポートしているため、理論的にはPhotoshopはTWAINドライバを備えたあらゆるスキャナから画像を取得できます。
実際には、アプリケーションとスキャナ間の通信に問題が発生することがよくあります。アプリケーション側、スキャナメーカー側（あるいは両方）のAPI実装に不具合がある可能性があります。
通常、APIは動的リンクライブラリとして実装されます。各スキャナメーカーは、APIプロシージャ呼び出しをハードウェアコントローラ（SCSI、USB、FireWireコントローラなど）に発行されるプリミティブコマンドに変換するソフトウェアを提供します。メーカーが提供するAPI部分は一般的にデバイスドライバと呼ばれますが、厳密にはそのように呼ばれるのは正確ではありません。APIはカーネルモードでは実行されず、デバイスに直接アクセスすることもありません。むしろ、スキャナAPIライブラリはアプリケーションからの要求をハードウェアからの要求に変換する役割を担います。
一般的なスキャナソフトウェアAPIには以下が含まれます。
スキャナーにはスキャンユーティリティ以外のソフトウェアは標準搭載されていませんが、多くのスキャナーにはソフトウェアが同梱されています。通常、スキャンユーティリティに加えて、 PhotoshopやGIMPなどのラスター画像編集ソフトと光学文字認識（OCR）ソフトが付属しています。OCRソフトは、テキストの画像を一般的なワープロソフトやテキスト編集ソフトで編集可能な標準テキストに変換しますが、精度は完璧ではありません。
スキャナーの中には、特に印刷文書のスキャン用に設計されたものは白黒のみで動作するものもありますが、最新のスキャナーのほとんどはカラーで動作します。後者の場合、スキャン結果は非圧縮のRGB画像となり、コンピューターのメモリに転送できます。異なるスキャナーのカラー出力は、センシング素子の分光応答、光源の性質、およびスキャンソフトウェアによって適用される補正により、同じではありません。ほとんどのイメージセンサーは線形応答を示しますが、出力値は通常ガンマ圧縮されます。一部のスキャナーは、組み込みファームウェアを使用して画像を圧縮およびクリーンアップします。コンピューターに取り込まれた画像は、ラスターグラフィックエディター（Photoshopなど）で処理し、ストレージデバイス（ハードディスクなど）に保存できます。
スキャンデータは、BMPなどの画像ファイル形式で非圧縮で保存したり、 TIFFやPNGなどのファイル形式で可逆圧縮で保存したり、JPEGなどのファイル形式で非可逆圧縮で保存したり、PDF内に埋め込み画像として保存したり、ベクターグラフィックに変換して保存したりできます。光学文字認識（OCR）ソフトウェアを使用すると、テキストがきれいに印刷され、ソフトウェアが読み取れる書体とサイズであれば、スキャンしたテキスト画像を適切な精度で編集可能なテキストに変換できます。OCR機能はスキャンソフトウェアに統合されている場合もあれば、スキャンした画像ファイルを別のOCRプログラムで処理することもできます。
文書処理の要件は、画像スキャンの要件とは異なります。文書処理の要件には、スキャン速度、自動給紙機能、文書の表裏両面を自動的にスキャンする機能などが含まれます。一方、画像スキャンでは、一般的に、壊れやすい物体や立体物を扱う能力、そしてはるかに高い解像度でのスキャン能力が求められます。
ドキュメントスキャナーには、通常、コピー機や汎用スキャナーに搭載されているものよりも大きい原稿送り装置が備わっています。スキャンは毎分20～420ページという高速で行われ、多くの場合グレースケールですが、カラーに対応しているスキャナーも多数あります。多くのスキャナーは、両面原稿の両面をスキャンできます（両面スキャン）。高性能なドキュメントスキャナーには、スキャン時にテキストをクリーンアップするファームウェアまたはソフトウェアが搭載されており、誤って付けてしまったマークを除去したり、文字を鮮明にしたりします。ただし、写真の撮影では、マークと必要な細かいディテールを確実に区別できないため、このような処理は適していません。作成されたファイルは、作成時に圧縮されます。
使用される解像度は通常150～300dpiです が、ハードウェアによっては600dpi以上の解像度に対応できる場合もあります。これにより、高解像度画像に必要なストレージ容量の増加を伴わずに、読みやすくOCRにも十分なテキスト画像が得られます。
文書スキャンは、編集および検索可能なファイルを作成するために、OCR技術を使用して処理されることがよくあります。ほとんどのスキャナは、ISISまたはTWAINデバイスドライバを使用して文書をTIFF形式でスキャンし、スキャンされたページを文書管理システムに取り込んで、スキャンされたページのアーカイブと検索を処理できるようにします。画像には非常に効率的な非可逆JPEG圧縮は、テキスト文書には適していません。斜めの直線エッジがギザギザに見えるため、明るい背景に黒（またはその他の色）のテキストは可逆圧縮形式でうまく圧縮されます。
用紙の給紙とスキャンは自動で迅速に行えますが、準備とインデックス作成は必要不可欠であり、多くの人手を要します。準備には、スキャンする用紙を手作業で検査し、用紙がきちんと整理され、折り目がなく、ホチキス針などが付いていないか、スキャナーを詰まらせる可能性のあるものがないかを確認する作業が含まれます。さらに、法律や医療などの業界では、文書にベイツ番号や、文書識別番号とスキャン日時を示すその他のマークを付けることが求められる場合があります。
インデックス作成とは、関連キーワードをファイルに関連付け、コンテンツに基づいてファイルを検索できるようにする作業です。このプロセスは、ある程度自動化できる場合もありますが、多くの場合、データ入力担当者による手作業が必要です。一般的な手法の一つとして、バーコード認識技術の利用があります。準備段階で、フォルダ名やインデックス情報が記載されたバーコードシートを文書ファイル、フォルダ、文書グループに挿入します。自動バッチスキャン機能を使用することで、文書は適切なフォルダに保存され、文書管理システムに統合するためのインデックスが作成されます。
文書スキャンの一種として、書籍スキャンがあります。書籍は通常製本されており、場合によっては壊れやすく、かけがえのないものであるため、技術的な困難が生じますが、一部のメーカーはこれに対応するために専用の機械を開発しています。多くの場合、ページめくりとスキャン処理を自動化するために、特殊なロボット機構が使用されます。
フラットベッド スキャナーは、静止した被写体の高解像度デジタル画像を作成するために、大判カメラのデジタル バックとして使用されてきました。改良されたフラットベッド スキャナーは、紫外線(UV) 指示薬を含むシリカ ゲル層上の蛍光消光によって検出される薄層クロマトグラムの記録と定量化に使用されています。[ 74 ] ChromImage は、おそらく最初の市販のフラットベッド スキャナーデンシトメーターです。TLC プレート イメージの取得とGalaxie-TLC ソフトウェアを使用したクロマトグラムの定量化が可能です。 [ 75 ]フラットベッド スキャナーは、デンシトメーターに改造されるだけでなく、さまざまな方法を使用して比色計にも改造されました。[ 76 ] Trichromatic Color Analyser は、フラットベッド スキャナーを三刺激比色計デバイスとして使用する最初の配布可能なシステムであると言われています。
フラットベッドスキャナーは、スキャノグラフィーと呼ばれる手法で、直接アートワークを作成するためにも使用できます。
生物医学研究分野において、DNAマイクロアレイの検出装置はスキャナーとも呼ばれる。これらのスキャナーは、顕微鏡と同様に高解像度（最大1μm/ピクセル）システムである。検出はCCDまたは光電子増倍管を用いて行われる。
病理学においては、スキャナーを用いて生検やその他の種類のサンプリングで採取した組織を含むガラススライドを撮影し、遠隔病理診断や人工知能を用いた病理学的解釈など、様々なデジタル病理学の手法を可能にしている。
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