JPH03158065A - 画像読取装置 - Google Patents

画像読取装置

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JPH03158065A
JPH03158065A JP1296063A JP29606389A JPH03158065A JP H03158065 A JPH03158065 A JP H03158065A JP 1296063 A JP1296063 A JP 1296063A JP 29606389 A JP29606389 A JP 29606389A JP H03158065 A JPH03158065 A JP H03158065A
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JP
Japan
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fluorescent lamp
data
light
circuit
amount
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JP1296063A
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English (en)
Inventor
Makoto Hinohara
誠 日野原
Eiichi Motoyama
栄一 本山
Hiroyuki Kuriyama
弘之 栗山
Hiroshi Sonobe
啓 園部
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Canon Inc
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は画像読取装置に関するものである。
〔従来の技術) 画像読取装置としては、蛍光灯、ミラー レンズ、CC
Dにより構成される光学系を有し、蛍光灯により照明さ
れた原稿の像をCCD上に投影し、投影された像をCC
Dにより電気信号に変換するものが知られている。
蛍光灯はその光量が一般的に蛍光灯の管壁温度によって
左右され、第13図に示すように、40℃前後を最高に
して、低温時に著しく低下する。
(1)蛍光灯の温度特性を考慮した従来の画像読取装置
としては、第12図に示すものが知られている。これは
周囲温度に影響されず安定した光量を得るために、蛍光
灯501にヒータ110を抱かせるとともに、蛍光灯5
01の管壁に図示しない温度センサを取りつけ、ヒータ
110を、温度センサにより検知された温度が低いとき
ONシ、約40℃以上の時はOFF L、て管壁温度が
約40℃前後となるように制御するものである。ヒータ
の制御信号と蛍光灯の光量特性の一例を′s11図に示
す。
(2)蛍光灯の温度特性を考慮した従来の画像読取装置
としては、第14図に示す装置により定光量制御するよ
うにしたものが知られている。これは点灯回路511 
 (高周波パルス発生回路)からの高周波パルスにより
蛍光灯を点灯させ、CCOにより蛍光灯の光量を検知し
、検知された光量に基づき、CPUによりスイッチング
回路512を制御するようにしたものである。CCDの
一生走査時間内にスイッチング回路512をON、OF
Fする様子を第15図に示す、蛍光灯の光量が低下した
時にはON時間を増加し、光量が増加した時にはON時
間を減少させて光量を一定に保つ。
(3)蛍光灯の温度特性を考慮した従来の画像読取装置
としては、第16図に示す装置により蛍光灯の光量の増
減に無関係な画像データを得るようにしたものが知られ
ている。これはA/D変換器530の基準電圧を切り換
えるようにしたものである。
CCロデータは増幅器529により増幅され、A/D変
換器530に入力される。入力されたアナログ画像デー
タは、A/D変換器530によりてディジタル画像デー
タに変換される。その際、CCDにより蛍光灯の光量を
検知し、検知された光量に基づき、CPUによりスイッ
チング回路531を制御して基準電圧発生回路523ノ
基準電圧va、vb、vc (V、>vb>ve)を切
り替える0通常、スイッチング回路531は基準電圧v
I、を選んでいて、蛍光灯の光量が低下した時には基準
電圧VCを選び、蛍光灯の光量が増加した時には基準電
圧v1を選び、選んだ基準電圧をA/D変換器530の
基準電圧に用いることにより光量の増減に無関係な画像
データを得るようになっている。
また、従来より、基準電圧発生回路532の代わりに白
地リファレンスデータ作成部材を読み取ったデータを用
いるようにしたものも提案されている。
(発明が解決しようとする課題) しかしながら、 (])蛍光灯にヒータを抱かせて蛍光灯の管壁温度を制
御する方法を用いた画像読取装置は、温度制御用のヒー
タと、温度センサが必要となり、装置が複雑になるとい
う問題点があった。また、周囲温度が低い場合は、蛍光
灯の管壁温度が約40℃前後に達するまでに数10秒か
かり、画像読み取りが開始されるまでに要する時間が長
いという問題点があった。
(2)蛍光灯の光量を制御して定光量にするようにした
画像読取装置は、蛍光灯の管電流を大きくして光量を増
やすとともに、蛍光灯の自己発熱を利用するようにした
ので、低温時の光量の立ち上がり特性が改善され、画像
読み取り開始時間を短くすることができるが、周囲温度
が高い場合には、蛍光灯のON、 OFF比(デユーテ
ィ比)が小さくなり過ぎ、蛍光灯の耐久性に問題を生じ
、画像読取り開始時間を短くするには限界があった。
(3) A/D変換器の基準電圧を切り換え制御するよ
うにした画像読取装置は、光源の光量低下時に、基準電
圧をあまり小さくし過ぎるすると、A/D変換器の量子
化誤差等の影響により、正確な画像データが得られない
等の問題点があった。
本発明の目的は、上記のような問題点を解決し、蛍光灯
の経時劣化などによる光量変動を押さえ、寿命に影響を
あたえることがなく、A/D変換による量子化誤差等の
影響による画像劣化をおさえて周囲温度が低い時でも待
ち時間の少い画像読取装置を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
このような目的を達成するため、本発明は、原稿または
色基準板を照明する蛍光灯と、該蛍光灯により照明され
た原稿または色基準板からの反射光を光電変換する光電
変換手段と、該光電変換手段により光電変換して得られ
る信号を増幅する増幅手段と、該増幅手段により増幅さ
れた色基準信号をサンプルホールドするサンプルホール
ド手段と、該サンプルホールド手段によりサンプルホー
ルドされた色基準信号を基準電圧として^/DI[Jk
する^/D変換手段と、前記光電変換手段により検出さ
れた光量に基づき前記蛍光灯の光量を制御する光量制御
手段とを備えたことを特徴とする。
(作 用) 本発明では、原稿または色基準板を照明する蛍光灯によ
り、照明された原稿または色基準板からの反射光を光電
変換手段により光電変換し、光電変換手段により光電変
損しで得られる信号を増幅手段により増幅し、増幅手段
により増幅された色基準信号をサンプルホールド手段に
よりサンプルホールドし、サンプルホールド手段により
サンプルホールドされた色基準信号を基準電圧として^
/ll変換手段により^/D変換し、かつ、光電変換手
段により検出された光量に基づき蛍光灯の光量を光量l
il制御手段により制御し、安価で、周囲温度の変化あ
るいは、経時変化などに左右されず、また、周囲温度が
低い時でも劣化の少ない画像読み取りをする。
(実施例) 以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明する
第1図および第2図は本発明の一実施例を示す。
第1図において%5】5は基準電圧発生回路で、3.5
vのVr*f電圧を発生するものである。513は増幅
手段としての増幅器で、光電変換手段としてのCC05
02からの信号を増幅するものである。514はサンプ
ルホールド手段としてのサンプルホールド回路で、増幅
器513からの信号、副走査白板信号の最大値をサンプ
ルホールドするものである。
516はスイッチング回路で、基準電圧発生回路515
またはサンプルホールド回路514のいずれか一方に切
り換えるものである。517は^/D変換手段としての
^/D R換器で、サンプルホールドされた最大値をV
r*r電圧として画像データをAID変換するものであ
る。^/D変換器517はVr*fを3,5vの30%
の値の約IVで使用しても^/D R換器の量子化誤差
等による画像への影響がないようになっている。
RAM 519 、光量制御手段としてのスイッチング
回路5!8、比較器520は、シェーディング補正用の
回路で、補正方法については後述する。
522は基準クロック発生回路、523はアドレスカウ
ンタ、521はラッチ回路、524はラッチ回路52!
とアドレスカウンタ523の出力信号を比較する比較器
、526は比較器524の出力をラッチするラッチであ
る。
第2図において、蛍光灯501 、ミラー510,10
6゜ヱ07 、レンズ115 、CCD 502により
光学系が構成されている。509は光学系を駆動するモ
ータ、504はモータ50gを駆動する千−タ駆動回路
である。506は光源点灯回路は、第503図に示す点
灯回路511およびスイッチング回路512により構成
され、蛍光灯501を高周波パルスにより点灯するもの
である。503はCCD 502からの画像情報を処理
する画像処理回路である。
次に、CCD 502による原稿読み取り時の蛍光灯5
01の絶対光量による制御を説明する。
(a)アナログ画像データをディジタル画像データに変
換する場合の^/D変換器517の制御を説明する。
′!J3図はa bitの^/口変換器の入出力特性で
ある。これは、アナログ人力0〜VrsdV] をディ
ジタル出力0〜63に変換する例である。
入力されたアナログ信号をA/D変換11517により
ディジタルデータに変換して出力する際に、基準電圧入
力端子に電圧Vrsfがアナログ入力された時に、最大
値をディジタル出力し、Laf以上のアナログ入力はオ
ーバーフローする機能を有する。
なお、^/D変換器517の電圧Vrsfの定格は3.
5vである。
そこで、第4図に示す原稿台507に設けた副走査白板
をCC0502によって読み取り、CC0502からの
信号に基づき電圧Lsfを制御する。
まず、電圧Vrsfの制御を行なって画像データをA/
D変換する前に、光源の絶対光量のチエツクを行なう。
第1図に示すスイッチング回路511iをCPII制御
信号により、基準電圧発生回路515側に切り換え、電
圧Vrsfを3.5vに固定し、主走査白板信号を^/
D変換する。変換して得られる画像データは後述する方
法によりCPIIにとり込まれ、CPUにより絶対光量
が実使用領域内であるか否かが判断され6、A/D変換
器517は電圧Vrsfを3.5Vノ30%の値、すな
わち約IVで使用しても、量子化誤差等により画像への
影響がない。
ついで、スイッチング回路51Bをサンプルホールド回
路514側に切り換え、副走査白板信号をサンプルホー
ルド回路514によりサンプルホールドして、副走査白
板データの最大値を取り出し、電圧Vr*fに加え、主
走査白板信号を^/D変換する。
従って、第5図に示すように、光源の光量の大小に関わ
らず、副走査白板データは白レベルが「63」として^
/D変換される。
電圧Vr*f切換制御をラインごとに行うことによって
、蛍光灯の絶対光量に変動が生じた場合にも追従し、効
率よく、ダイナミックレンジの広い画像データを適確に
得ることができるため、階調が適正に再現されることに
なる。
(b)光源点灯信号を用いた光源の定光量制御を説明す
る。
光源点灯回路506は第14図に示す点灯回路511(
高周波パルス発生回路)およびスイッチング回路512
により構成され、点灯回路511からの高周波パルスに
より蛍光灯を点灯させるようになっている。
CPo 505は、後述する手順によって、副走査白板
528の光量データをサンプリングし、光量データに応
じてスイッチング回路512のオン・オフ時間を制御し
、CCD 502の1主走査時間内に、蛍光灯501の
光量が常に一定になるように制御する。
この制御方法は、光量を蓄積してアナログ電圧として出
力するCCDイメージセンサを用い、1主走査時間内に
、光量の低下がUめられた場合、スイッチング回路51
2のオン時間の比率を大きくして低下した光量を補う、
逆に、光量が増加した場合には、スイッチング回路51
2のオン時間の比率を小さくして安定化させるようにな
っている。
蛍光灯はその光量が管壁温度に左右され、特に、低温時
に光量が大きく低下することが知られている。
第13図は周囲温度5℃以下で、点灯比率が100%の
場合の光量特性を示す、この特性図から、管壁温度が発
光に伴って上昇し、はぼ(外気+30)℃で飽和するこ
とが分かる。
第6図は光源の定光量制御特性を示す。
曲線■は管電流がa [mA]であり、曲線■は (a
×2)【■^1である。 CCOの飽和出力電圧特性は
一点鎖線で示す。
本実施例では、曲線■の(a x 2) [mA]を管
電流とし、蛍光灯の自己発熱を利用して立ち上がり特性
を良くし、CCDの飽和電圧となるように、点灯比を制
御し、光量を一定値に抑える(第6図に破線で示す)。
すなわち、光量低下時には、スイッチング回路のオン時
間を点灯比100%にして、光量低下時間を短縮し、C
CD飽和出力電圧付近で光量が一定となるように、スイ
ッチング回路のオン・オフ時間を制御する。
しかし、蛍光灯の特性上、発光時間を極端に短縮した場
合1.エンドバンド等、蛍光灯の寿命に大きな影響を与
えるので、本実施例では、蛍光灯501の点灯比率の下
限を30%に定めである。なお、管電流(ax2)[−
^]で30%点灯点灯もCC0502の飽和出力電圧を
越えないことは確認済である。
第15図は点灯タイミングの一例を示し、CCDの主走
査制御信号は、第15図(a)に示すように、1主走査
時間内に1回だけパルスが出力される。第15図(b)
はスイッチング回路512のオン・オフ制御信号を示す
次に、CPIJ 505によるディジタル画像データの
取り込み方法について述べる。(第1図参照)CPU 
505がラッチ521に取り込みたいデータの主走査ア
ドレスを設定すると、主走査アドレスカクンタ523か
ら出力されるアドレスと比較器524によって比較され
、比較器524はラッチ526の値とアドレスカウント
値が等しいときにラッチ52Bにラッチ信号を出力する
。ラッチ526は前記ラッチ信号により、A/D変換さ
れたデジタル画像データをラッチするので、CPU 5
05はラッチされたデータを読み込む。
この時、CPU505はラッチ526にデータがラッチ
されたタイミングを知ることができなくても、少なくと
もl蓄積時間待つことにより、確実に所望のデータが得
られることは明らかである。
以上説明した回路および制御方法により、まず、蛍光灯
の定光量制御によって蛍光灯の光量変動と低温時の光量
立ち上がり特性の改善ができ、次に、^10変換のVr
ef切り換え制御によって実使用領域の拡大を図ること
ができる。従って、環境温度の変化および経時劣化など
による光源の絶対光量の変動を抑えて、安定した状態に
保持でき、長時間にわたり、原稿の画像を忠実に再現で
きる。
第7図はCPU 505による読み取りシーケンスを示
すフローチャートである。
ステップSlにて、点灯回路511により蛍光灯501
の予熱信号をオンにし、約2秒後にオフし、予熱終了後
、ステップS2にて、蛍光灯を点灯比率100%でオン
にする。ステップS3にて、0.5秒後から点灯比率を
変え始め、定光量制御を行う、定光量制御は、副走査白
板のデータを取り込み、予め設定しておいた目標値(^
/D変換の最大出力63に対して60)になるように点
灯比を増減する制御である。
ステップS4にて、パルスモータ駆動回路504により
ブック原稿読取り用パルスモータをスタートさせ、ステ
ップS5にて、CCD読取り位置を主走査白板527の
位置まで8動させ、ステップS6にて、ブック原稿読取
り用パルスモータをストップする。
そして、ステップS7にて、読み取り位置において、ス
イッチング回路512を切り替え、画像処理回路の^1
0変換器517のVr*f切換制御を止め、電圧Vrs
fが常に3.5vになるように固定し、ステップS8に
て、約1ライン幅のディジタルデータを第8図で示すよ
うに10かだけ所取り込み、シェーディング異常のチエ
ツクを行う。
lOか所のデータを取り込むのは、シェーディングの不
均一な場合の形状が、第8図に示すように、蛍光灯管面
の中央部分が凸状になるか、あるいは凹状となるからで
ある。
データの取り込みには、前述した定光量制御に用いたデ
ータ取り込み回路を併用しており、1画素のデータの取
り込みには3ライン分の時間(3回CCDの蓄積時間)
を必要とする。すなわち、定光量制御に用いたデータ取
り込み回路は、1ラインに1画素のデータを取り込むよ
うに構成されており、蛍光灯の定光量制御も同時に行わ
なくてはならないからである。
蛍光灯の光量およびシェーディングが安定状態に達する
までの時間は、CCD蓄積時間に比べて充分に大きいこ
とが確認されており、高速で処理する必要はないため、
上述した同時制御が可能となる。もちろん、ラインメモ
リを有する画像データ取り込み回路を用いて上記データ
取り込みを行つてもよい。
第9図は第7図に示すステップS8のデータ取りルーチ
ンを示すフローチャートである。
ステップS81にて、1ライン目のデータ取りを行なう
、1ライン目は、上述した定光量制御を行った後、シェ
ーディングチエツクのデータアドレスを設定する。ステ
ップS82にて、2ライン目のデータ取りを行なう、2
ライン目は、前ラインに設定したデータアドレスのデー
タをハード的にラッチする。ついで、ステップ583に
て、3ライン目のデータ取りを行なう。3ライン目は、
前ラインにラッチさせたデータを読み込み、次ライン(
前記1ライン目の動作を行うライン)の定光量制御で用
いる副走査白板データアドレスを設定する。
そして、ステップS84にて、 10か所のデータの取
り込みが完了したか否かを判定し、判定した結果、取り
込みが完了していない場合は、ステップS86に移行す
る。ステップ586にて、データアドレスを変更し、ス
テップ581に戻る。
他方、ステップS84にて判定した結果、lOか所のデ
ータの取り込みが完了した場合は、ステップS85にて
、取り込んだデータ中の最大値から2番目の値(MAX
2とする)と、最小値から2番目の値(MIN2とする
)を求め、第7図のステップS9に移行する。
なお、鷺^X2. MIN2の判定は、データを1画素
取り込むごとに行っても良い。
ステップ59&:テ、(MIN2/MAX2)  X 
100≧75[X]の判定を行い、判定した結果、真で
ある場合、ステップ511に移行し、シェーディング異
常無しとしてVr*f切換制御に戻し、ステップ512
にて、後述するシェーディング補正用データを取り、原
稿の走査、画像データの出力を行った後、ホームポジシ
ョンの走行体を復帰させる。
他方、ステップS9にて、判定した結果、偽である場合
、シェーディング異常としてステップ510に移行し、
ステップSIGにて、10回やったか否かを判定する0
判定した結果、10回やった場合、エラーとし、10回
やっていない場合、ステップS13に移行し、ステップ
S13にて・、奇数回目か否かを判定する0判定した結
果、その回が偶数回である場合、ステップ514に8行
し、0.5[■l11だけCOD読取り位置を移動し、
ステップ515にて、1秒間ウェイトした後、ステップ
S8に戻る。
他方、ステップS13にて、判定した結果、奇数回であ
る場合、移動せず、ステップ515にて、1秒間待って
、ステップS8に戻り、再び、1ライン幅のデータ取り
込みを行う。
蛍光灯のシェーディングは、点灯後10秒あれば充分に
安定状態に達するので、10回ともシェーディング異常
が起こってしまった時はエラーとすることができる。
シェーディングチエツクに、最大値および最少値を用い
ず、−^x2およびMIN2を用いるのは、白板の汚れ
などの影響のない適正なシェーディングデータを得るた
めであり、再チエツク時に副走査モータを移動させるの
も同様の理由である。
次に、画像処理回路におけるシェーディング補正用デー
タの作成方法について説明する。
第10図は第4図に示す主走査白板および副走査白板を
CC0502により読み取ったアナログデータを示す。
上記アナログデータを前述したVrsf切換制御により
A/D変換した1ライン分の主走査白板データは、主走
査位置のアドレスをカウントするアドレスカウンタ52
3によりアドレツングされるシェーディングRAM51
9に記憶される。
1ライン目のデータはCPLI 502によりそのまま
シェーディングRAM519に書き込まれ、2ライン目
からのデータはCPU 502によりスイッチング回路
518を切り換え、シェーディングRAMの内容と比較
器52Gによって比較され、大きい方のデータが該シェ
ーディングRAMに書込まれる。
この時もシェーディングチエツクの時と同じ理由により
、副走査モータを移動させながら行う。
原稿の読取り時には、上記の操作により書込まれたシェ
ーディングデータに応じて画像データを補正する。
(発明の効果〕 以上説明したように、本発明によれば、上記のように構
成したので、蛍光灯の経時劣化などによる光量変動を押
さえ、寿命に影響をあたえることがなく、A/D変換に
よる量子化誤差等の影響による画像劣化をおさえて周囲
温度が低い時でも待ち時間を少なくできるという効果が
ある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示すブロック図、第2図は
本発明の一実施例を示すブロック図、第3図は^/D変
換器のアナログ・ディジタル変換例を示す図、 第4図は白板の配置例を示す図、 第5図はCCDアナログ出力の一例を示す図、第6図は
光源の定光量制御特性を示す図、第7図ははCPU 5
05による読み取りシーケンスを示すフローチャート、 第8図は蛍光灯点灯直後の特性を示す図、第9図は第8
図に示すステップS8のデータ取りルーチンを示すフロ
ーチャート、 第1O図は白板読み取り時のCCDアナログ出力例を示
す図、 第11図はヒータ制御特性を示す図、 第12図は従来の画像読取装置の構造を示す図、第13
図は蛍光灯の特性の一例を示す図、第14図は定光量制
御回路の一例を示すブロック図、 第15図はCCD主走査制御信号と蛍光灯の点灯制御信
号の一例を示す図、 第16図はA/D変換器の基準電圧切り換え制御回路の
一例を示すブロック図である。 ・・・蛍光灯、 …CC01 ・・・画像処理回路、 ・・・モータ駆動回路、 …CPt1 。 ・・・光源点灯回路、 507・・・原稿台、 509・・・モータ、 510.10[i、107・・・ミラー511・・・点
灯回路、 512.516,518.531・・・スイ513.5
29・・・増幅器、 514・・・サンプルホールド回路、 515.532・・・基準電圧発生回路、517.53
0・・・A/D変換器、 519・・・RAM 。 520.524・・・比較器、 521.526・・・ラッチ、 522・・・基本クロック発生回路、 523・・・アドレスカウンタ、 527・・・主走査白板、 52&・・・副走査白板、 115−・・レンズ、 110−・・ヒータ。 ッチング回路、 第3 図 1th′1等テニタ Q比致じ阪528 ス〜ン21r餉 第 図 纂6図 第8区 第9図 第10図 第12図 第11 図 第13図 第14図 第15因 第76図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】  原稿または色基準板を照明する蛍光灯と、該蛍光灯に
    より照明された原稿または色基準板からの反射光を光電
    変換する光電変換手段と、該光電変換手段により光電変
    換して得られる信号を増幅する増幅手段と、 該増幅手段により増幅された色基準信号をサンプルホー
    ルドするサンプルホールド手段と、該サンプルホールド
    手段によりサンプルホールドされた色基準信号を基準電
    圧としてA/D変換するA/D変換手段と、 前記光電変換手段により検出された光量に基づき前記蛍
    光灯の光量を制御する光量制御手段とを備えたことを特
    徴とする画像読取装置。
JP1296063A 1989-11-16 1989-11-16 画像読取装置 Pending JPH03158065A (ja)

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