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Diese Erfindung betrifft ein Bildeingabegerät, das geeignet
ausgebildet ist, fehlerhafte Elemente eines Bildsensors, die
von Bildpunktelementen des linearen Bildsensors, wie z.B. einer
CCD (ladungsgekoppelte Vorrichtung) und ähnlichem, erzeugt
werden, zu löschen und Bilddaten mit hoher Qualität auszugeben.
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Die Fig. 1 zeigt ein Blockdiagramm eines herkömmlichen
Bildeingabegeräts auf allgemeine Weise.
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Bei dem herkömmlichen Bildeingabegerät wird ein Bild 10 von
einer Vorlage oder ähnlichem durch einen linearen Bildsensor 2,
wie z.B. einer CCD oder ähnlichem, optisch eingelesen. Ein
Taktsignal KS, wie es in der Fig. 3B gezeigt ist, wird von
einem Taktschaltkreis 3 in den linearen Bildsensor 2
eingegeben. Ein Bildsignal GS, wie es in der Fig. 3A gezeigt ist,
das mit dem Taktsignal KS synchronisiert ist, wird aus dem
linearen Bildsensor 2 ausgegeben. Zudem wird das Taktsignal KS
aus dem linearen Bildsensor 2 in den Phasensteuerschaltkreis 5
eingegeben und ein, wie in der Fig. 3B gezeigt, gegenüber dem
Taktsignal KS um einen vorbestimmten Wert verschobenes
Abtastsignal SS wird in eine Abtasthalteschaltung 6 (sample and hold)
eingespeist. Die Abtasthalteschaltung 6 tastet die den
jeweiligen Elementen des Bildsignals GS entsprechenden
Signalkomponenten ab und behält sie. Die Abstasthalteschaltung 6 gibt
einen einem jeden Bildelement entsprechenden Haltewert als
Bilddaten GD aus.
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Es sei bemerkt, daß die Anzahl der Bildpunktelemente in dem
linearen Bildsensor enorm groß ist. Es gibt eine große
Schwankungsbreite in der Qualität des linearen Bildsensors 2 und
folglich unterscheiden sich die Bildpunktelemente in ihrer
Qualität und haben für unterschiedliche Signale eine
unterschiedliche Ausgabe. Obwohl der lineare Bildsensor 2 ein Bild
10 mit einer einheitlichen Dichte liest, gibt der lineare
Bildsensor 2 ein Bildsignal GS aus, das fehlerhafte Elemente des
Bildsensors NS1 und NS2 enthält, wie es in der Fig. 3A gezeigt
ist. Wenn ein solches Bildsignal GS in einen
Abtasthalteschaltkreis 6 eingegeben wird, werden Bilddaten GD mit Rauschwerten
BN1 und BN2, wie es in der Fig. 3C gezeigt ist, ausgegeben. In
diesem Fall ist der Wert dieser fehlerhaften Elemente des
Bildsensors NS1 und NS2 andauernd gleichbleibend unabhängig von der
Dichte (Helligkeit) des Bildes 10, so daß ein Unterschied α
zwischen dem wahren Wert und jedem Wert bei den jeweiligen
Pegeln für die Rauschwerte BN1 und BN2 konstant ist, obwohl die
Pegel sich in vertikaler Richtung verändern, wie bei GDA bis
GDC gezeigt ist.
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Wenn ein Bild auf der Basis der Bilddaten GD, die aus dem
Abtasthalteschaltkreis 6 ausgegeben werden, nach dem Stand der
Technik wiedergegeben wird und auf einer Anzeigevorrichtung
dargestellt wird, erzeugt der lineare Bildsensor 2 oder
insbesondere ein Zeilenbildsensor nachteilhafterweise fehlerhafte
Elemente des Bildsensors durch besondere Bildpunktelemente in
dem Sensor, und Irregularitäten in der Form der senkrechten
Streifen erscheinen auf dem angezeigten Bild, weil das
besondere oder dasselbe Bildpunktelement des linearen Bildsensors 2
fortwährend zu fehlerhaften Elementen des Bildsensors führt.
Aus der EP-A-0 222 548 ist es bekannt, die durch fehlerhafte
Bildpunktelemente erzeugten Rauschwerte dadurch zu
unterdrücken, daß in einem Initialisierungsvorgang das Feld aus
Bildpunktelementen mit einer konstanten Beleuchtung
flutbelichtet wird, und daß Bildpunktelemente, die Auslesewerte in
Form eines falschen "Spitzenwerts weiß" oder "Spitzenwerts
dunkel" aufweisen, als fehlerhaft identifiziert werden. Während
des normalen Gebrauchs des dementsprechend vorvermessenen
Feldes aus Bildpunktelementen wird der Auslesewert eines zuvor
als fehlerhaft festgestellten Bildpunktelements durch den
Auslesewert des nächsten vorhergehenden nicht fehlerhaften
Bildpunktelements ersetzt.
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Da der Pegelunterschied α oder der Fehler, der unabhängig von
der Dichte (Helligkeit) des Bildes (10) konstant ist,
ausgegeben wird, ist es darüber hinaus schwierig, diese Rauschwerte
BN1 und BN2, die in den Bilddaten GD enthalten sind, mittels
einer herkömmlichen Korrekturvorrichtung zum Korrigieren der
Empfindlichkeit (oder der Helligkeit) zu entfernen.
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Im Hinblick auf das oben erwähnte Problem wurde das
Bildeingabegerät erfunden. Dementsprechend ist es die Aufgabe der
vorliegenden Erfindung, ein Bildeingabegerät zu schaffen, das
geeignet ausgebildet ist, jegliches fehlerhafte Element eines
Bildsensors, das aus den bestimmten Bildpunktelementen des
linearen Bildsensors herkommt, zu entfernen, um Bilddaten mit
hoher Qualität zu erhalten.
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Die vorhergehende Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem
Bildeingabegerät nach Anspruch 1 gelöst.
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Die Natur, das Prinzip und die Nützlichkeit der Erfindung
werden durch die folgende ausführliche Beschreibung in
Zusammenhang mit den begleitenden Zeichnungen offensichtlicher und
klarer werden.
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In den Zeichnungen zeigen:
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Fig.1 ein Blockdiagramm eines herkömmlichen Bildeingabegeräts
einer allgemeinen Art;
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Fig.2 ein Blockdiagramm des durch Verbessern des herkömmlichen
Geräts erhaltenden Bildeingabegeräts;
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Fig.3A bis 3F Zeitdiagramme, die Beispiele für
Signalwellenformen zeigen;
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Fig.4A bis 4D jeweils Beispiele von Intensitäten der
Bildsignale, die in dem erfindungsgemäßen Bildeingabegerät
erzeugt werden;
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Fig.5 ein Blockdiagramm des erfindungsgemäßen
Bildeingabegeräts;
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Fig.6 einen Schaltkreis eines weiteren Beispiels für die
Differenzfeststellungssteuerschaltung; und
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Fig.7A und 7B jeweils eine erläuternde Ansicht für ein
Unterscheidungsverfahren.
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Die Fig. 2 zeigt ein Blockdiagramm des verbesserten
Bildeingabegeräts, bei dem die Probleme des in der Fig. 1 gezeigten
herkömmlichen Bildeingabegeräts überwunden sind. In den Fig. 1
und 2 werden gleiche und ähnliche Bezugszeichen für gleiche und
ähnliche Teile verwendet.
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Bei dem in der Fig. 2 gezeigten Bildeingabegerät ist ein
Speicher 4 zu dem in der Fig. 1 gezeigten herkömmlichen
Bildeingabegerät hinzugefügt zum Messen der Positionsdaten SD der
fehlerhaften Elemente des Bildsensors, die den jeweiligen
Positionen der Bildpunktelemente des linearen Bildsensors 2
entsprechen, und zum vorherigen Abspeichern der Positionsdaten SD.
Der Taktschaltkreis 3A ist geeignet ausgebildet, um ein
Korrektursignal KS1 auszugeben, das auf den in dem Speicher 4
gespeicherten Positionsdaten SD basiert. Der
Phasensteuerschaltkreis
5A erzeugt ein Abtastsignal SS1, das auf der Grundlage
des Korrektursignals KS1 korrigiert ist und in die
Abtasthalteschaltung 6 eingegeben wird.
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Der Speicher 4 speichert die Positionsdaten SD der
Bildpunktelemente von fehlerhaften Elementen eines Bildsensors, wobei
die Daten durch eine Messung der Bildelementdaten mittels des
linearen Bildsensors 2 erhalten werden und in dem Speicher 3
gehalten werden.
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Als nächstes wird der Betriebsablauf eines solchen
Bildeingabegeräts in bezug auf die Zeitdiagramme der Fig. 3A bis 3F
beschrieben. Auf zu dem Betriebsablauf des Stands der Technik,
wie er in der Fig. 1 gezeigt ist, ähnliche Weise wird das Bild
10 durch den Bildsensor 2 über ein optisches System 1 gelesen
und ein Bildsignal GS wird aus dem linearen Bildsensor 2
ausgegeben und in die Abtasthalteschaltung 6 eingegeben. Zu dieser
Zeit hat der Speicher 4 die Positionsdaten SD ausgegeben, die
fehlerhafte Elemente des Bildsensors NS1 und NS2 anzeigen, und
die Positionsdaten SD sind in den Taktschaltkreis 3A eingegeben
worden. Die Korrektursignale KS1 bei den Positionen der
Bildpunktelemente, die diesen fehlerhaften Elementen des
Bildsensors NS1 und NS2 entsprechen, wie es in der Fig. 3A gezeigt
ist, werden in den Phasensteuerschaltkreis 5A eingegeben. Wenn
die Korrektursignale KS1 in den Phasensteuerschaltkreis 5A
eingegeben werden, gibt der Schaltkreis 5A kein Taktsignal KS zu
dem bestimmten Zeitpunkt aus. Somit werden die korrigierten
Abtastsignale SS1, die in der Fig. 3E gezeigt sind, in die
Abtasthalteschaltung 6 eingegeben. Im Gegensatz zu den
Korrektursignalen KS1, die in der Fig. 3D gezeigt sind, die den
fehlerhaften Elementen des Bildsensors NS1 und NS2 in der Fig. 3A
entsprechen, werden im einzelnen die korrigierten Abtastsignale
SS1, die in der Fig. 3E gezeigt sind, in die
Abtasthalteschaltung 6 eingegeben und das Bildsignal GS der fehlerhaften
Elemente
des Bildsensors NS1 und NS2 kann nicht abgetastet werden,
wodurch das gehaltene Signal ausgegeben wird, wie es nach einer
Abtastung der Daten des vorhergehenden Bildpunktelements
vorliegt. Folglich können die fehlerhaften Elemente des
Bildsensors die Ausgabesignale nicht beeinflussen. Die Bilddaten GD1,
die aus der Abtasthalteschaltung 6 ausgegeben werden, haben
eine einheitliche Form, die die fehlerhaften Elemente des
Bildsensors BN1 und BN2 nicht aufweisen, wie es in der Fig. 3F
gezeigt ist, was zu einem dargestellten Bild von hoher Qualität
führt.
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Wenn jedoch das Bildsignal GS1, das eine Schräge aufweist, wie
es in der Fig. 4A gezeigt ist, in das Bildeingabegerät
eingegeben wird, wird der abgeschrägte Bereich des Bildsignals GS1
bei dem Puls SSP des korrigierten Abtastsignals SS1, das den
fehlerhaften Bildelementen des Bildsensors entspricht, wie es
in der Fig. 4C gezeigt ist, nicht abgetastet und das
Abtasthaltesignal des vorhergehenden Bildpunktelements wird, so wie
es ist, als Bilddaten ausgegeben. Als eine Folge davon werden
die Bilddaten GD2, die einen großen Schritt an der Position FD
entsprechend den fehlerhaften Elementen des Bildsensors
aufweisen, nachteilhafterweise ausgegeben, wie es in der Fig. 4B
gezeigt ist.
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Um zu ermöglichen, daß das Bildeingabegerät mit dem Bildsignal
GS1, das eine Schräge aufweist, und mit dem gleichförmigen und
flachen Bildsignal GS zurechtkommen kann, ist es notwendig,
eine Ordnungsabtaststeuerung an dem in der Fig. 3A gezeigten
Bildsignal GS und eine bestimmte Abtaststeuerung an dem in der
Fig. 4A gezeigten Bildsignal GS1 durchzuführen, um zu
verhindern, daß ein großer Stufenabschnitt in den Bilddaten GD2
auftritt.
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Die Fig. 5 zeigt ein Beispiel des Blockdiagramms des
erfindungsgemäßen
Bildeingabegeräts, das die obige Notwendigkeit
erfüllt, bei dem die gleichen Bezugszeichen wie in der Fig. 2 für
die gleichen Teile verwendet wurden.
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Das in der Fig. 5 gezeigte erfindungsgemäße Bildeingabegerät
ist durch Hinzufügen eines
Differenzfeststellungssteuerschaltkreises 20 zu dem in der Fig. 2 gezeigten Eingabegerät
vervollständigt. Der Differenzfeststellungssteuerschaltkreis 20 ist
zum andauernden Messen und Feststellen einer Differenz in den
Signalintensitäten von den aneinander angrenzenden
Bildpunktelementen des Bildsignals vorgesehen. Wenn die Differenz
geringer ist als ein vorbestimmter Wert, gibt der
Differenzfeststellungssteuerschaltkreis 20 ein Korrektursignal KS2, das
verhindert, daß eine Abtastung der in dem Speicher 4 gespeicherten
Positionsdaten SD ausgeführt wird, in den
Phasensteuerschaltkreis 5 ein. Wenn die Differenz größer ist als der vorbestimmte
Wert, gibt der Differenzfeststellungssteuerschaltkreis 20 ein
unverändertes Taktsignal KS von dem Taktschaltkreis 3A anstelle
des Korrektursignals KS2 ein.
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Der Differenzfeststellungssteuerschaltkreis 20 empfängt ein
Bildsignal GS (GS1) einer analogen Ausgabe von einer Eingangs-/
Ausgangsseite der Abtasthalteschaltung 6 und Bilddaten GD3, die
in der Abtasthalteschaltung 6 gehalten werden. Die Differenz in
den Signalpegeln des Signals GS und der Bilddaten GD3 wird
durch einen Komparator 21 (negative Richtung) und einen
Komparator 22 (positive Richtung) des
Differenzfeststellungssteuerschaltkreises 20 festgestellt. Die Eingangsanschlüsse
dieser Komparatoren 21 und 22 sind umgekehrt miteinander
verbunden. Wenn das Bildsignals GS (GS1) und die Bildsignaldaten
GDS in die Komparatoren 21 und 22 eingegeben werden, werden
jeweils in den Komparatoren 21 und 22 erzeugte binäre Signale
V1 und V2 in einen Logikschaltkreis (ODER) 23 eingegeben, der
ein weiteres binäres Signal V3 entsprechend dem Zustand nach
der folgenden Tabelle 1 ausgibt. Das heißt, wenn die Differenz
zwischen den Signalen aus der Eingangs-/Ausgangsseite der
Abtasthalteschaltung 6 klein ist, geben die Komparatoren 21 und
22 ein "L" aus, und wenn eine Differenz in der negativen
Richtung größer wird als der vorbestimmte Wert, wird nur ein
Ausgang V1 des Komparators 21 zu "H". Wenn die Differenz in einer
positiven Richtung größer wird als der vorbestimmte Wert, wird
nur ein Ausgang V2 des Komparators 22 zu "H".
Tabelle 1
Bildsignal
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Das aus dem Taktschaltkreis 3A auf der Grundlage des binären
Signals V3, das entsprechend dem in der Tabelle 1 gezeigten
Zustand ausgegeben wird, ausgegebene Korrektursignal KS1 und
die Positionsdaten SD aus dem Speicher 4 werden in einen
Logikschaltkreis (NAND) 24 eingegeben, der ein binäres Signal V4
entsprechend dem Zustand nach der folgenden Tabelle 2 ausgibt.
Das heißt, wenn das binäre Signal V3 "L" ist, muß eine
Abtastung ausgeführt werden, unabhängig von der Ausgabe des
Korrektursignals KS1, so daß der Ausgang V4 des Logikschaltkreises
24 zu "H" wird. Wenn das binäre Signal V3 "H" ist, muß die
Abtastung gemäß einer Ausgabe des Korrektursignals KS1
abgebrochen werden. Wenn folglich das Korrektursignal KS1 "L" ist,
wird ein "H" aus dem Logikschaltkreis 24 ausgegeben. Wenn das
Korrektursignal KS1 "H" ist, gibt er eine Ausgabe V4 mit "L"
aus.
Tabelle 2
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Wie oben beschrieben wurde, werden das binäre Signal V4, das
von dem Logikschaltkreis 24 erzeugt wird, und das Taktsignal
KS, das von dem Taktschaltkreis 3A ausgegeben wird, in den
Logikschaltkreis (AND) 25 eingegeben. Wenn das binäre Signal V4
den Zustand "H" aufweist, wird das Taktsignal KS unverändert
als ein Korrektursignal KS2 ausgegeben. Wenn das
Korrektursignal KS1 zu "H" wird, und das binäre Signal V4 zu "L" wird,
wird ein Korrektursignal KS2, das das Taktsignal KS und das
Abgetastete anhält, ausgegeben. Die Beziehung zwischen den beiden
Werten des Differenzfeststellungssteuerschaltkreises 20 und der
Abtastung ist in der folgenden Tabelle 3 gezeigt.
Tabelle 3
Bildsignal
Abtasbung
ausgeführt
angehalten
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Wenn ein in der Fig. 4A gezeigtes Bildsignal GS1 in den
Differenzfeststellungssteuerschaltkreis 20 eingegeben wird, wird
eine Abtaststeuerung an dem flachen Bereich A des Bildsignals
GS1 ausgeführt, wie sie in bezug auf die Fig. 2 erläutert
wurde. Als eine Folge davon, wie aus der obigen Tabelle 3
ersichtlich ist, kann jeglicher Einfluß von fehlerhaften
Elementen des Bildsensors, die in der Fig. 3 gezeigt sind, entfernt
werden. Wenn die Steigung des schrägen Bereichs B des
Bildsignals GS1 positiv größer wird als der vorbestimmte Wert, wird
der Ausgang V2 des Komparators 22 zu "H". Wenn im Gegensatz der
Gradient negativ größer wird, wird der Ausgang V1 des
Komparators 21 zu "H", wodurch der Ausgang V3 des Logikschaltkreises
23 zu "L" wird und die Eingabe des Korrektursignals KS1
gelöscht wird. Folglich wird eine Abtastung bei jedem
fehlerhaften Element des Bildsensors ausgeführt und es ist möglich,
eine Wirkung durch eine Signaländerung aufgrund eines Anhaltens
der Abtastung zu entfernen. Als Folge davon wird das Bildsignal
GS (GS1) zu den Bilddaten GD3 mit hoher Qualität, die keinen
Einfluß durch die Rauschwerte BN1 und BN2 aufweisen, wie in der
Fig. 4D gezeigt ist.
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Der Differenzfeststellungssteuerschaltkreis 20 bestimmt die
Steigung aus einer Differenz zwischen dem Bildsignal GS und den
Signal- oder Bilddaten GD3 nach der Abtastung. Es ist jedoch
möglich, den Grad der Steigung direkt gemäß einem Änderungswert
des Bildsignals GS (GS1) und des Integrationssignals zu
bestimmen, weil das Integrationssignal eine Zeitverzögerung zu
dem Eingangssignal aufweist, und die Zeitverzögerung einer
Änderungsrate in dem Eingangssignal entspricht.
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Die Fig. 6 zeigt ein Beispiel für den das obige Prinzip
verwendenden Differenzfeststellungssteuerschaltkreis 20A, bei dem das
Bildsignal GS in die Komparatoren 26 und 27 über Widerstände R1
und R2 eingegeben wird. Ein Ausgang des Widerstands R1 ist über
einen Kondensator C1 geerdet. Als Folge wird ein
Integrationsschaltkreis gebildet. Die Eingänge an die Komperatoren 26 und
27 sind umgekehrt miteinander verbunden und einer dieser
Komparatoren stellt einen Gradienten in einer positiven Richtung und
ein anderer Komparator stellt einen negativen Gradienten fest.
Wenn eine Differenz zwischen Eingaben an die jeweiligen polaren
Anschlüsse der Komparatoren 26 und 27 größer wird als ein
vorbestimmter Wert α, wird ein binäres Signal aus den Komparatoren
26 und 27 ausgegeben und ein Nachweissignal V3A des binären
Signals wird an den Logikschaltkreis 24, der in der Fig. 5
gezeigt ist, über einen Widerstand R3 eingespeist.
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Wenn ein wie in der Fig. 7A gezeigtes stufesförmiges Bildsignal
GS in das System nach der Fig. 5 eingegeben wird, wird aus dem
Bildsignal GS ein Integrationssignal GSA, wie es durch eine
strichlierte Linie gezeigt ist. Das Bildsignal GS und das
Integrationssignal GSA werden jeweils in die Komparatoren 26 und 27
eingegeben. In dem Bereich, in dem die Differenz des
Bildsignals GS von dem Integrationssignal GSA größer ist als ein
vorbestimmter Wert α, wird ein binäres Signal V3A, das in der
Fig. 7B gezeigt ist, ausgegeben. Die Fig. 7A und 7B zeigen
jeweils Vorgänge, bei denen das Bildsignal GS eine
Stufenänderung aufweist. Es gibt auch einen Fall, bei dem sich das
Bildsignal GS kontinuierlich ändert.
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Gemäß dem erfindungsgemäßen Bildeingabegerät kann jeglicher
Effekt des fehlerhaften Elements des Bildsensors, das mit dem
Bildpunktelement in dem linearen Bildsensor verknüpft ist, der
schwierig zu entfernen gewesen ist, vollständig entfernt
werden, und zusätzlich ist das Ausgangssignal nicht von der
Abtastung betroffen, wenn ein Bildsignal mit einer Steigung in
das Bildeingabegerät eingegeben wird, so daß Bilddaten mit
hoher Qualität auf vorteilhafte Weise erhalten werden können.
Zusätzlich ist die Bauweise des Bildeingabegeräts einfach und
die Herstellungskosten des Geräts sind niedrig.