Gli scanner funzionano sulla base del principio di riflessione o trasmissione della luce. L'immagine viene posta a monte della testina di scansione, che consiste in una sorgente di luce e in un sensore. La quantità di luce riflessa dall'immagine o trasmessa attraverso di essa viene quindi misurata dal sensore e successivamente convertita sotto forma di tensione elettrica con intensità proporzionale. Più una certa porzione dell'immagine è luminosa, più elevata risulta anche la luce riflessa o trasmessa, che produce quindi una tensione elettrica maggiore. Quest'ultima viene infine trasformata, da un convertitore analogico/digitale, in bit di informazioni comprensibili al computer.
Il sensore usato dagli scanner desktop è del tipo
Ccd (Charge Coupled Device). Questo dispositivo consiste in una serie di molti elementi fotosensibili organizzati a griglia nel caso delle videocamere o delle fotocamere digitali, e disposti invece lungo una linea sottile negli scanner desktop. Maggiore è il numero di elementi fotosensibili per unità di lunghezza, maggiore è anche la risoluzione che ne risulta
Uno scanner caratterizzato dalla risoluzione orizzontale ottica di 300 dpi e da una larghezza massima dei documenti pari a 8 pollici (20,32 cm), sarà dotato di 8x300=2.400 elementi sensibili posti sul sensore Ccd. La maggior parte delle testine degli scanner desktop a colori è caratterizzata da un'unica sorgente di luce a tubo fluorescente, dotata di tre Ccd con appositi filtri per la luce rossa, verde e blu. Questi ultimi consentono allo scanner di catturare un'immagine a pieni colori con un solo passaggio.
La risoluzione verticale degli scanner desktop dipende dal grado di accuratezza con cui la testina può essere fisicamente spostata sopra l'immagine. Nel caso degli apparecchi flat bed, viene pilotata da un motore passo-passo; si tratta di un dispositivo che, ogni volta che viene generato un impulso elettrico, agisce per un tempo predefinito e non di più. E' comune che la massima risoluzione verticale sia maggiore di quella orizzontale, grazie alla presenza di motori passo-passo particolarmente sofisticati; non è infatti insolita una risoluzione ottica pari a 300x600 dpi..
La risoluzione ottica rappresenta quella massima ottenibile dal Ccd e dal motore passo-passo. E' possibile in ogni caso aumentare la risoluzione apparente tramite l'uso di una tecnica nota come interpolazione che, sotto controllo hardware o software, calcola valori intermedi e li inserisce tra quelli reali. Alcuni scanner compiono questa operazione in modo più efficace di altri. L'insieme dei colori o delle sfumature catturate da uno scanner dipende dalla gamma dinamica del convertitore analogico/digitale, dalla purezza della luce di illuminazione, dalla qualità dei filtri colorati e dal rumore di fondo presente nel sistema. In teoria, uno scanner a 24 bit offre per ciascun colore primario una gamma a 8 bit (256 livelli) - le differenze esistenti tra questi 256 livelli vengono comunemente considerate come indistinguibili dall'occhio umano..
Sfortunatamente, alcuni dei bit meno significativi vanno persi nel rumore di fondo, ed eventuali correzioni dei toni compiute dopo la digitalizzazione riducono ulteriormente la gamma di colori. Per questo motivo è preferibile effettuare le correzioni di luminosità e dei colori in un singolo passo tramite il driver dello scanner, prima di avviare la digitalizzazione definitiva.
Gli scanner più costosi a 30 o 36 bit offrono una gamma di colori di partenza molto più elevata, e consentono quindi di ottenere dettagli più accurati sia nelle aree poste in ombra sia in quelle di piena luce; permettono inoltre di compiere la correzione dei toni ottenendo quale prodotto finito una rispettabile immagine a 24 bit.
Windows accede agli scanner tramite i driver Twain forniti a corredo. Piuttosto stranamente,
Twain non è un acronimo; si tratta in ogni caso di uno standard importante nell'acquisizione delle immagini, che consente di utilizzare un solo driver per ogni dispositivo. Per poter accedere e controllare ogni dispositivo aderente a questo standard, gli sviluppatori devono soltanto rendere Twain-compatibili le proprie applicazioni. I migliori driver Twain offrono un numero elevato di regolazioni complessive sull'immagine come luminosità, contrasto e colore; spesso sono inoltre dotati di qualche tipo di esposizione automatica. I più sofisticati possono collegarsi a sistemi per la gestione dei colori, e offrono la possibilità di compiere il descreening nella digitalizzazione di fotografie tratte da riviste o giornali..
