JP2000069228A - 画像読取り装置 - Google Patents

画像読取り装置

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JP2000069228A
JP2000069228A JP10238368A JP23836898A JP2000069228A JP 2000069228 A JP2000069228 A JP 2000069228A JP 10238368 A JP10238368 A JP 10238368A JP 23836898 A JP23836898 A JP 23836898A JP 2000069228 A JP2000069228 A JP 2000069228A
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image
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mos
image pickup
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Ryoyu Takanashi
稜雄 高梨
Ichiro Negishi
一郎 根岸
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Victor Company of Japan Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 安価な構成で原稿をカラーの静止画像として
読み取る。 【解決手段】 MOS型撮像素子10を内蔵したMOS
型カメラ6を採用し、このカメラ6内のMOS型撮像素
子10により1画面分の画像データを取り込む期間(1
フレームの撮像期間)中に3色の蛍光ランプ22R,2
2G,22Bを順次切り換えながら各色の照明光の点灯
期間の長さを違えて点灯させて、夫々異なる長さのR撮
像期間,G撮像期間,B撮像期間で原稿3を各色ごとに
撮像してカラーの静止画像を得ている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、MOS型撮像素子
を内蔵したMOS型ビデオカメラと複数色の照明光源と
を用いて、原稿台上に載置した原稿をカラーの静止画と
して撮像する画像読取り装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般的に、書画カメラなどに適用される
画像読取り装置は、原稿台の上方に対向して設置したビ
デオカメラを用いて、照明光源からの照明光をあてなが
ら原稿台上に載置した書類等の原稿を撮像するものであ
り、この画像読取り装置(書画カメラ)は画像データを
取り込むためのカラービデオカメラとして、現在もっと
も一般的となっているCCD撮像素子を内蔵したカラー
ビデオカメラを用いることが多く、高価なものとなって
いる。
【0003】一方、特開平5−49035号公報に開示
された従来の画像入力装置100では、図7(a)〜
(c)に示したように、被写体を撮像するレンズ101
と、3色の色フィルタ102R(赤),102G
(緑),102B(青)を円盤面の円周に沿って3分割
に形成して回転自在な回転フィルタ102と、被写体の
光学像を光電変換するモノクロCCD103とを上記の
順で設置し、回転フィルタ102の回転周期をモノクロ
CCD103の垂直同期の3倍で制御しながら各色フィ
ルタを通過した被写体の光学像をモノクロCCD103
で読み取って、これを順次各色信号用のメモリ(図示せ
ず)に振り分けることにより映像信号が得られ、画像入
力を高速に行うことができるものである。尚、図7
(c)では図示の都合上、モノクロCCD103が回転
するように示しているが、実際は回転フィルタ102が
回転してモノクロCCD103は固定されているもので
ある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記した特
開平5−49035号公報に開示された従来の画像入力
装置100によれば、画像入力を高速に行うことができ
るものの、回転フィルタ102を高速に回転制御させる
回転機構が必要となり、装置100の構成が複雑となる
と共に、画像読取り手段としてモノクロといえどもCC
D103を用いているので装置100が高価となってい
る。
【0005】また、光源も撮影条件やプレゼンテーショ
ン等に用いるのに適したものとするため、周辺に漏れる
光を低減するランプ等を用いるものとしていた。ところ
で、最近は画像読取り装置(書画カメラ)で取り込んだ
画像をプレゼンテーションに用いる場合は、データプロ
ジェクターなどの明るいものを用いることが多くなった
ため、周囲を暗くしたり、照明光が周囲に漏れることを
防ぐ必要が減りつつある。したがって、遮光等の使い勝
手よりも、書類等の原稿を忠実に読み取るビデオカメラ
や照明光が必要とされているが、CCDを内蔵した高解
像度のカラービデオカメラは高価であり、かつ、十分な
照明光を必要とするため発熱が多く、冷却用ファンの騒
音も問題となっていた。
【0006】そこで、安価なMOS型撮像素子を内蔵し
たMOS型ビデオカメラと複数色の照明光源とを用い
て、原稿台上の原稿をカラーの静止画として撮像できる
画像読取り装置の開発が望まれている。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題に鑑み
てなされたものであり、原稿を載置する原稿台と、前記
原稿台と対向して設けられ、且つ、前記原稿台上の前記
原稿を撮像するためにMOS型撮像素子を内蔵したMO
S型ビデオカメラと、前記MOS型撮像素子により前記
原稿をカラーの静止画として1画面を撮像する際、1画
面分の画像データを取り込む期間中に複数色の照明光を
順次切り換えて前記原稿に照射すると共に、複数色の照
明光の点灯期間の長さを各色ごとにそれぞれ設定した複
数色の照明光源とを備えたことを特徴とする画像読取り
装置である。
【0008】また、上記発明の画像読取り装置におい
て、前記複数色の照明光源は、RGBの3原色またはY
MCの3補色の照明光をそれぞれ出射することを特徴と
するものである。
【0009】更に、上記発明の画像読取り装置におい
て、前記複数色の照明光源からの各照明光を切り換える
ために偏光板付きの透過型液晶パネルを前記複数色の照
明光源と原稿台との間に設けたことを特徴とする請求項
1又は請求項2記載の画像読取り装置である。
【0010】
【発明の実施の形態】以下に本発明に係る画像読取り装
置の一実施例を図1乃至図6を参照して詳細に説明す
る。
【0011】図1(a),(b)は本発明に係る画像読
取り装置の構成を示した正面図,側面図、図2(a),
(b)はMOS型ビデオカメラ内のMOS型撮像素子を
説明するための画素断面図,基本構成図、図3(a),
(b)はMOS型撮像素子のノイズ低減方法を説明する
ためのブロック図、図4(a),(b)は照明光源を説
明するために拡大して示した構成図、図5は本発明に係
る画像読取り装置において、信号処理回路の概略構成を
示すブロック図、図6(a)〜(j)は本発明に係る画
像読取り装置のにおいて、信号処理回路の動作を説明す
るためのタイムチャートである。
【0012】図1(a),(b)に示した本発明に係る
画像読取り装置1は書画カメラなどに適用されるもので
あるが、ここで用いられる技術的思想はスキャナなどに
も適用可能である。
【0013】上記画像読取り装置1では、原稿台2の上
面に書類等の原稿3が載置されている。また、原稿台2
の一端に支柱4が上方に向かって立設され、この支柱4
の上端部からアーム5が原稿台2と略平行に横設されて
いる。
【0014】また、アーム5にはMOS型ビデオカメラ
(以下、MOS型カメラと記す)6が原稿台2と対向し
て取り付けられており、このMOS型カメラの6の先端
には原稿台2上の原稿3に向けて撮像レンズ7が取り付
けられている。このMOS型カメラ6は原稿台2上の原
稿3の位置に応じてアーム5に沿って移動可能になって
いる。
【0015】また、MOS型カメラ6には、原稿台2上
の原稿3に向けて複数色の照明光を順次照射する照明光
源装置8が一体的に取り付けられている。
【0016】ここで、上記したMOS型カメラ6は、図
2(a),(b)に示したようなモノクロ(モノカラ
ー)のMOS型撮像素子10を内蔵している。
【0017】上記MOS型撮像素子10の基本構成は、
図2(a),(b)に示したように、単位画素としてn
型Si半導体基板上にホトダオードと、M0Sキャパシ
タと、水平,垂直MOSスイッチなどが形成されてお
り、これらの単位画素を水平,垂直方向にマトリック状
に配設して、これらマトリック状の単位画素を順次走査
する水平,垂直走査回路(シフトレジスタ)などから構
成されている。そして、ホトダオードで光電変換されて
M0Sキャパシタに蓄積された信号電荷は、垂直走査回
路からのシフトパルスにより、垂直MOSスイッチを導
通状態とすることにより垂直信号線を読み出す。その
後、水平走査回路により水平MOSスイッチを順次走査
することにより水平信号線を読み出し、外部出力アンプ
により検出している。
【0018】また、MOS型カメラ6内のMOS型撮像
素子10により原稿3を画像データとして取り込む際
に、アドレスするためのスイッチングノイズ等の影響で
固定パターンノイズが発生し、S/Nの良い静止画像を
得ることが難しいとされているので、本発明では、静止
画を最適な時間で取り込むため、図3(a),(b)に
示した固定パターンノイズ低減方法,ランダムイズ低減
方法によりノイズを最小に押さえた処理を行っている。
【0019】即ち、図3(a)に示したように、固定パ
ターンノイズを低減する場合には、ノイズパターンフレ
ームメモリ12内にMOS型撮像素子固有の固定パター
ンノイズを予め記憶しておき、信号入力をノイズ抽出回
路11に入力してノイズを抽出し、抽出したノイズがノ
イズパターンフレームメモリ12内の固定パターンノイ
ズとある定められた範囲内で一致したらこのノイズを撮
像信号から引き算器13により引き算して、ノイズを低
減した信号出力を得ている。
【0020】また、図3(b)に示したように、ランダ
ムノイズを低減する場合には、信号入力を1−k係数回
路14に入力して、加算器15,フレームメモリ16,
k係数回路17を巡回させて静止画を繰り返して取り込
むことで巡回型フィルタによりアベレージングを行い、
S/N改善した信号出力を得ている。
【0021】次に、上記した照明光源装置8は、図4
(a)に拡大して示した如く、下方を開口した遮光カバ
ー20の内部に放物形状のリフレクター21が下方の原
稿台2に向かって3個並設されており、各リフレクター
21内にR(赤),G(緑),B(青)の3原色を効率
よく発光する蛍光体をそれぞれに封入した複数種類(3
種類)の照明光源(以下、蛍光ランプと記す)22R,
22G,22Bが冷陰極管を用いて下方の原稿台2に向
けて設けられている。この際、各リフレクター21と蛍
光ランプ22R,22G,22Bとの位置関係は、蛍光
ランプ22R,22G,22Bから出射した各色の照明
光が原稿台2上において輝度むらが少なくなるように配
置されている。また、遮光カバー20は紙面と垂直方向
等に不要な光が漏れないようにするために設けられてお
り、且つ、蛍光ランプ22R,22G,22Bの熱等で
やけど等をしないように保護する機能も有している。
【0022】また、蛍光ランプ22R,22G,22B
の出射側には偏光板23がそれぞれ取り付けられ、原稿
3から反射した光を取り込む撮像レンズ7の前面に配置
した偏光板(図示せず)との組み合わせで取り込む光の
偏光を制限することにより、周辺の照明光の影響を受け
にくい構成としている。
【0023】更に、図4(a)に示した照明光源装置8
を一部変形して、図4(b)に示したように、蛍光ラン
プ22R,22G,22Bと原稿3との間で、各蛍光ラ
ンプ22R,22G,22Bの出射側に偏光板付きの透
過型液晶パネル24をそれぞれ取り付けて、偏光板24
aの偏光方向を透過型液晶パネル24のスイッチ作用で
切り換えることで、後述するように蛍光ランプ22R,
22G,22Bの照明光を順次切り換えた場合の残光成
分をカットすることができ、色純度の高い撮像信号を得
ることができる。一方、原稿3等を差し替える人に対し
ては残光成分もそのまま見えるため、フリッカーの少な
い照明として機能し、違和感を与えることが少ないとい
う特徴を有する。
【0024】次に、本発明に係る画像読取り装置におけ
る信号処理回路の概略構成及び動作について図5,図6
を併用して説明する。
【0025】図5において、30は画像読取り装置1内
の各回路に基準信号として入力するための同期信号を発
生する基準信号発生器(SSG)であり、表示しようと
するディスプレイ35の信号形態に合わせた基準信号お
よび図6に示す各制御信号の基準を発生する機能を有し
ている。また、31はMOS型撮像素子10を駆動する
ための素子駆動回路、32は照明光源装置8内の蛍光ラ
ンプ22R,22G,22Bに電力を供給する電源(イ
ンバータ)、33は電源(インバータ)32の電力を3
種類の蛍光ランプ22R,22G,22Bに順次切り換
えて供給するスイッチ(SW)、34はMOS型撮像素
子10で撮像した原稿3の画像処理を行う信号処理回路
である。
【0026】ここで、SSG30は、MOS型撮像素子
10により原稿3をカラーの静止画として1画面撮像す
る際、1画面分の画像データを取り込む期間T(撮像画
像の1フレーム期間T)ごとに図6(a)に示した基準
パルスを生成している。また、SSG30は、図6
(a)に示した基準パルスに基づいて、1フレーム期間
T中にRGBの3色を順次切り換えて撮像する期間を設
定すると共に、蛍光ランプ22R,22G,22Bへの
電力を順次切り換えて供給するために、各色ごとに撮像
期間の長さをそれぞれ違えて設定したR撮像期間T1,
G撮像期間T2,B撮像期間T3と対応する撮像期間用
のタイミングパルスを図6(b)に示したように生成し
ている。この際、R撮像期間T1,G撮像期間T2,B
撮像期間T3の長さは、蛍光ランプ22R,22G,2
2Bがそれぞれ保有しているエネルギーとか、MOS型
撮像素子10の各色ごとの感度差に応じて予め設定され
るものである。また、R撮像期間T1,G撮像期間T
2,B撮像期間T3の長さを合計した期間は1フレーム
期間Tになるものであり、即ち、R撮像期間T1+G撮
像期間T2+B撮像期間T3=1フレーム期間Tが成立
するものである。
【0027】また、SSG30は、R撮像期間T1,G
撮像期間T2,B撮像期間T3の前半で、各撮像期間用
のタイミングパルスの立ち上がり時点から各撮像期間T
1,T2,T3の略1/2の長さに亘ってランプ照射信
号を図6(c)に示したように生成している。
【0028】更に、SSG30は、図6(c)に示した
ランプ照射信号に基づいて、各色ごとのランプ照射信号
を図6(d),図6(e),図6(f)に示したR光源
点灯期間,G光源点灯期間,B光源点灯期間と対応して
生成している。従って、各色ごとのランプ照射信号はそ
れぞれ点灯期間の長さを違えて生成しており、各色の撮
像期間の略1/2の長さと対応しているものである。
【0029】そして、図6(d),図6(e),図6
(f)に示した各色ごとのランプ照射信号によりスイッ
チ(SW)21を順次切り換えることで、電源32から
の電力が蛍光ランプ22R,22G,22Bに順次供給
されて、各色の点灯期間だけ蛍光ランプ22R,22
G,22Bからの各色の照明光が原稿3に照射されてい
る。この際、蛍光ランプ22R,22G,22Bの点灯
回路の電源32は、1つの点灯回路を切り換えて使うた
め、3種類の蛍光ランプ22R,22G,22Bを用い
ても大きなコストアップにはならない。更に、電源32
内の電子スタータ(図示せず)により短時間で点灯を開
始できるとともに、各蛍光ランプ22R,22G,22
Bを冷陰極管とすることで点灯と不点灯を繰り返して動
作することができる(連続動作で電極の温度が上昇する
条件を考慮して駆動条件を設定する)。従って、RGB
それぞれに最適な条件で小型の蛍光ランプ22R,22
G,22Bを作ることができるため、順次に切り換わる
各点灯期間の長さがそれぞれ異なっても明るく効率の良
い照明光を得ることができる。また、蛍光ランプ22
R,22G,22Bの照明光は原稿3を確認できる程度
の光量で十分なため、室温での冷却等を必要とせず、フ
ァンノイズ等の騒音を発生しないため、静かな画像読取
り装置1とすることができる。従って、会議等でも集中
した議論のできる環境を提供することができる。
【0030】また、図6(d),図6(e),図6
(f)に示したR光源点灯期間,G光源点灯期間,B光
源点灯期間は、原稿3からの各色の反射光を撮像レンズ
7を介してMOS型撮像素子10に各色ごとに順次取り
込む期間でもある。従って、MOS型撮像素子10は、
図6(d),図6(e),図6(f)に示したように、
R光源点灯期間,G光源点灯期間,B光源点灯期間の各
期間中に、アクティブマトリクス状に配置されたホトダ
イオードを介してMOSキャパシタに電荷が各色ごとに
蓄積される。
【0031】また、SSG30は、R撮像期間T1,G
撮像期間T2,B撮像期間T3の後半で、各色の撮像期
間画から各色の電荷蓄積期間を引き算した期間をMOS
型撮像素子10における各色ごと蓄積された電荷を読み
出す期間として図6(g),図6(h),図6(i)に
示した読み出し信号を生成している。そして、図6
(g),図6(h),図6(i)に示した各色の読み出
し信号に基づいて、アクティブマトリクス状に配置され
た画素電極を選択するように垂直と水平にシフトレジス
タが設けられ、各画素電極と対応して各MOSキャパシ
タに蓄積された各電荷を順次に読み出し、画像信号とし
て信号処理回路34に供給している。従って、各画素ご
とに蓄積時間が順次に切り換わると共に、前記した順次
に切り換わる各期間の長さがそれぞれ異なるものとな
り、信号処理回路34でのシェーディング補正等を最小
限に押さえることが出来る。
【0032】このようにしてRGB各色に対応した画像
信号が図6(a)に示す撮像画像の1フレーム期間に亘
り読み出され、信号処理回路34においてフレームメモ
リ等を用いて同時化された信号とされた後、RGBそれ
ぞれの信号が例えば図6(j)に示す表示期間(表示対
象の信号規格に準拠した画像信号で、撮像信号と非同期
でも良い)に亘りディスプレイ35に供給される。ま
た、原稿3等の被写体はほとんど静止画であるため、M
OS型カメラ6の撮像条件を最適に設定する期間で決め
られ、出力される信号の形態は、ディスプレイ35の表
示規格に沿ったものとされることは言うまでもない。
【0033】上記において、MOS型撮像素子を内蔵し
たMOS型カメラ6を採用し、このカメラ6内のMOS
型撮像素子10により1画面分の画像データを取り込む
期間(1フレームの撮像期間)中に3色の蛍光ランプ2
2R,22G,22Bを順次切り換えながら各色の照明
光の点灯期間の長さを違えて点灯させて、夫々異なる長
さのR撮像期間,G撮像期間,B撮像期間で原稿3を各
色ごとに撮像してカラーの静止画像を得ることにより、
(1) CCDのような複雑なチャネル構造を必要とせず、
MOS型撮像素子10を汎用のICプロセスで製造する
ことができるため、低価格のカメラとすることができ、
また、(2) MOS型撮像素子10は信号の読み出し速度
を変えた場合の特性変化が少ないため、出力信号形態に
合わせた読み出し方法を切り換えて使用でき、即ち、読
み出し形態をディスプレイ35の表示形態に合わせてイ
ンターレースとプログレッシブを切り換えた場合に、M
OS型撮像素子10の読み出し制御により順次に切り換
わると共に、前記した順次に切り換わる各期間の長さを
違えることも容易にできることから白バランスを容易に
切り換えることができ、また、(3) MOS型撮像素子1
0は通常の単板カラーカメラのように色分解フィルタ等
を画素上に設けたカラー化を行っていないため、前記し
た順次に切り換わる各期間の長さがそれぞれ異なっても
高感度のカメラとして動作することができ、更に、(4)
3個のCCD撮像素子を用いた3板式のカラーカメラの
ように色分解光学系を必要とせず、1個のMOS型撮像
素子10のみで良く且つ単板式でカラー画像を取り込め
るため、レジ合わせの必要が無く、低コストで小型かつ
高解像度の画像読取り装置1を実現できるなどの利点が
ある。
【0034】尚、上記実施例では、照明光源装置8内の
蛍光ランプ22R,22G,22BにRGBの3原色に
対応したものを用いる構成で説明したが、これに限るこ
となく、複数種類の蛍光ランプをYe(イエロー),M
g(マゼンタ),Cy(シアン)の3補色を用いたもの
とすることで、照明光源装置8内の図示しない蛍光ラン
プ22Ye,22Mg,22Cyの蛍光体をさらに効率
の良いものとすることもできる。また、原稿3をネガ状
態のままで取り込むことが可能となるため、撮像レンズ
7の前面にフィルムフォルダー等を設けたフィルムスキ
ャナとして用いる場合に、ネガフィルムをそのまま用い
ることもできる。
【0035】
【発明の効果】以上詳述した本発明に係る画像読取り装
置によると、MOS型撮像素子を内蔵したMOS型ビデ
オカメラを採用し、このカメラ内のMOS型撮像素子に
より1画面分の画像データを取り込む期間(1フレーム
の撮像期間)中に複数色の照明光源を順次切り換えなが
ら各色の照明光の点灯期間の長さを違えて点灯させて、
夫々異なる長さの各色の撮像期間に原稿を各色ごとに撮
像してカラーの静止画像を得ているので、低コスト、小
型、高解像度かつ低騒音の画像読取り装置を提供するこ
とができる。とくに、MOS型撮像素子は、各色の撮像
期間の長さが異なっても高感度のMOS型ビデオカメラ
として動作することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a),(b)は本発明に係る画像読取り装置
の構成を示した正面図,側面図である。
【図2】(a),(b)はMOS型ビデオカメラ内のM
OS型撮像素子を説明するための画素断面図,基本構成
図である。
【図3】(a),(b)はMOS型撮像素子のノイズ低
減方法を説明するためのブロック図である。
【図4】(a),(b)は照明光源を説明するために拡
大して示した構成図である。
【図5】本発明に係る画像読取り装置において、信号処
理回路の概略構成を示すブロック図である。
【図6】(a)〜(j)は本発明に係る画像読取り装置
のにおいて、信号処理回路の動作を説明するためのタイ
ムチャートである。
【図7】(a)〜(c)従来の画像入力装置を説明する
ための図である。
【符号の説明】
1…画像読取り装置、2…原稿台、3…書類等の原稿、
6…MOS型ビデオカメラ(MOS型カメラ)、7…撮
像レンズ、8…照明光源装置、10…MOS型撮像素
子、22R,22G,22B…照明光源(蛍光ラン
プ)、24…透過型液晶パネル、24a…偏光板。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5C065 AA01 AA07 BB22 BB47 CC01 CC08 DD15 DD17 EE20 GG30 5C072 AA01 BA02 BA19 CA02 CA04 CA09 CA11 CA12 DA20 DA21 EA05 RA10 UA20 XA10

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】原稿を載置する原稿台と、 前記原稿台と対向して設けられ、且つ、前記原稿台上の
    前記原稿を撮像するためにMOS型撮像素子を内蔵した
    MOS型ビデオカメラと、 前記MOS型撮像素子により前記原稿をカラーの静止画
    として1画面を撮像する際、1画面分の画像データを取
    り込む期間中に複数色の照明光を順次切り換えて前記原
    稿に照射すると共に、複数色の照明光の点灯期間の長さ
    を各色ごとにそれぞれ設定した複数色の照明光源とを備
    えたことを特徴とする画像読取り装置。
  2. 【請求項2】前記複数色の照明光源は、RGBの3原色
    またはYMCの3補色の照明光をそれぞれ出射すること
    を特徴とする請求項1記載の画像読取り装置。
  3. 【請求項3】前記複数色の照明光源からの各照明光を切
    り換えるために偏光板付きの透過型液晶パネルを前記複
    数色の照明光源と原稿台との間に設けたことを特徴とす
    る請求項1又は請求項2記載の画像読取り装置。
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