JP2003125179A - 画像読取装置 - Google Patents

画像読取装置

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JP2003125179A JP2001315137A JP2001315137A JP2003125179A JP 2003125179 A JP2003125179 A JP 2003125179A JP 2001315137 A JP2001315137 A JP 2001315137A JP 2001315137 A JP2001315137 A JP 2001315137A JP 2003125179 A JP2003125179 A JP 2003125179A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 EMIをより確実に低減するには、デジタル
系のタイミング回路だけでなく、CCDセンサの駆動ク
ロックやアナログ処理系の処理クロックにもスペクトラ
ム拡散クロックを使用する必要がある。 【解決手段】 EMIノイズが特に問題となる動作周波
数が高いシステム仕様のときには、CPU38の制御の
下に、スペクトラム拡散器37をON状態に設定し、タ
イミング発生器39に対してスペクトラム拡散クロック
を供給するとともに、タイミング発生器39からはクラ
ンプパルスφCPをライン周期で発生し、CDS回路3
1R,31G,31Bに供給して、これらCDS回路3
1R,31G,31Bでのクランプ方式としてラインク
ランプを採用するようにする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、イメージスキャナ
装置、ファクシミリ装置、デジタル複写機等の画像処理
装置に用いられる画像読取装置に関し、特にEMI(ele
ctromagnetic interference;電磁妨害)の対策として
スペクトラム拡散クロックを使用する画像読取装置に関
する。
【0002】
【従来の技術】クロック信号を周波数変調するスペクト
ラム拡散器を用い、高調波のピークの周波数分布を広げ
てピークを下げることにより、クロック信号による高調
波成分を下げて、EMI規格に適合させるための技術が
知られている。そして、この技術は、原稿画像を読み取
る読取センサとして、例えばCCD(Charge Coupled D
evice)型固体撮像素子(以下、CCDセンサと称す)
を用い、その駆動や信号処理に各種のクロック信号を必
要とする画像読取装置にも用いられている(例えば、特
開2001−94734号公報参照)。
【0003】この従来例に係る画像読取装置において
は、スペクトラム拡散器を用いた場合に、CCDセンサ
の駆動クロックやアナログ信号処理系の処理クロック
に、スペクトラム拡散器で周波数変調されて得られるス
ペクトラム拡散クロックによって変調をかけると、サン
プリングする信号の波形形状により、読み取った画像に
周期的なノイズが発生することがあることから、タイミ
ング回路をアナログ系とデジタル系とに分け、アナログ
系のタイミング回路については基準クロックを使用し、
デジタル系のタイミング回路にのみスペクトラム拡散ク
ロックを使用するようにしている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、読取セ
ンサとして例えばCCDセンサを用いた画像読取装置で
は、実際は、CCDセンサの駆動クロックやアナログ信
号処理系の処理クロックもEMIのノイズ源となってい
ることから、EMIをより確実に低減するには、デジタ
ル系のタイミング回路だけでなく、CCDセンサの駆動
クロックやアナログ信号処理系の処理クロックにもスペ
クトラム拡散クロックを使用する必要性が生じてきてい
るのが現状である。
【0005】本発明は、上記課題に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、CCDセンサの駆動
クロックやアナログ信号処理系の処理クロックにスペク
トラム拡散クロックを使用しても、スペクトラム拡散ク
ロックの変調周波数に依存する周期的なノイズを発生す
ることなく、EMIの低減が可能な画像読取装置を提供
することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明による画像読取装
置は、原稿画像を読み取る光電変換手段と、この光電変
換手段から出力されるアナログ画像信号をライン周期で
クランプするクランプ手段と、このクランプ手段を経た
アナログ画像信号を処理するアナログ信号処理手段と、
基準クロックを周波数変調するスペクトラム拡散手段
と、このスペクトラム拡散手段から出力されるスペクト
ラム拡散クロックに基づいて光電変換手段の駆動クロッ
ク、クランプ手段のクランプパルスおよびアナログ信号
処理手段の処理クロックを発生するタイミング発生手段
とを備える構成となっている。
【0007】上記構成の画像読取装置において、クラン
プ手段がアナログ画像信号をライン周期でクランプする
方式を採っていることで、当該クランプ手段には1ライ
ンに1回だけクランプパルスが与えられる。これによ
り、1ビット(1画素)に1回クランプパルスが与えら
れるビットクランプの場合に比べて、ビット毎にクラン
プパルスのパルス幅に相当する期間を確保する必要が無
い分だけ、アナログ画像信号波形におけるビット毎の信
号出力期間を長く設定できるため、アナログ画像信号の
信号レベル部分の平坦性を確保できる。その結果、光電
変換手段の駆動クロックやアナログ信号処理系の処理ク
ロックにスペクトラム拡散クロックを使用しても、後段
のサンプルホールド処理において、スペクトラム拡散の
影響でサンプル位置が微妙に変化したとしても、サンプ
リングの出力レベルが変化することはないので、スペク
トラム拡散クロックの変調周波数に依存する周期的なノ
イズは発生しない。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。図1は、例えばデジ
タル複写機に用いられた本発明に係る画像読取装置の機
構部の構成を示す側面図である。なお、本発明に係る画
像読取装置は、デジタル複写機への適用に限られるもの
ではなく、イメージスキャナ装置、ファクシミリ装置等
の画像処理装置全般に対して適用可能である。
【0009】図1から明らかなように、本適用例に係る
デジタル複写機は、原稿画像を読み取る画像読取装置1
と、この画像読取装置1上に開閉可能に配設され、その
読取位置に対して原稿を自動的に供給する自動原稿送り
装置2とを備えている。画像読取装置1は、原稿を固定
する一方、読取光学系を移動させながらその原稿画像を
読み取るプラテン方式と、読取光学系を固定する一方、
原稿を移動させながらその原稿画像を読み取るCVT(C
onstant Velocity Transport)方式とで原稿画像を読み
取ることが可能な構成となっている。
【0010】ここで、画像読取装置1の機構部の具体的
な構成について説明する。画像読取装置1は、複写機本
体の上面に配設されたプラテンガラス11と、このプラ
テンガラス11の一端側に設けられた読取ガラス12
と、照明ランプ13および第一ミラー14を搭載し、読
取ガラス12の下からプラテンガラス11の他端まで副
走査方向において移動可能に設けられた第一キャリッジ
15と、第二、第三ミラー16,17を搭載し、第一キ
ャリッジ15と連動して副走査方向において移動可能な
第二キャリッジ18と、光電変換素子である例えばCC
Dセンサ19と、第二キャリッジ18からの入射光をC
CDセンサ19の受光面に集光させるレンズ20とを有
する構成となっている。
【0011】上記構成の画像読取装置10の読取光学系
において、照明ランプ13によって原稿面が照明される
と、その照明光に基づく原稿面からの反射光は、第一ミ
ラー14によってプラテンガラス11に対して平行な方
向に反射され、さらに第二、第三ミラー16,17によ
ってCCDセンサ19の方向に光路変更されて、レンズ
20を通過することによってCCDセンサ19の受光面
に集光される。なお、プラテンガラス11上には、その
読取ガラス12側に白色基準板21が設けられている。
また、CCDセンサ19は、画像処理基板22に接続さ
れている。
【0012】次に、CCDセンサ19およびその信号処
理系の構成について、図2のブロック図を用いて説明す
る。CCDセンサ19の信号処理系は、画像処理基板2
2上に搭載されている。
【0013】図2において、CCDセンサ19は、R
(赤)G(緑)B(青)の3本のリニアセンサ(ライン
センサ)からなる3ラインのセンサ構成となっており、
各リニアセンサから出力されるアナログ画像信号に含ま
れるノイズ、特に各リニアセンサのフローティングディ
フュージョンのリセット時に生じるリセットノイズを軽
減するために、ノイズ除去回路、例えばCDS(correla
ted double sampling;相関二重サンプリング)回路31
R,31G,31Bを内蔵している。
【0014】このCCDセンサ19において、各リニア
センサは、画素からの信号電荷を奇数画素と偶数画素と
に分けて2系統で読み出す構成となっている。RGBの
各リニアセンサから読み出されるODD/EVENの2
系統のアナログ画像信号は、CDS回路31R,31
G,31Bでノイズ除去処理されて出力され、アナログ
処理回路32R,32G,32Bに供給される。
【0015】アナログ処理回路32R,32G,32B
では、アナログ画像信号の直流成分の再生を行い、低周
波ノイズを除去するクランプ処理、アナログ画像信号の
信号レベルをサンプルホールドするサンプルホールド
(S/H)処理、ODD/EVENの2系統のアナログ
画像信号をリニアセンサの画素配列に対応した1系統の
アナログ画像信号に戻すマルチプレクス(MPX)処理
などの各種のアナログ信号処理が行われる。
【0016】アナログ処理回路32R,32G,32B
から出力されるRGBのアナログ画像信号は、A/Dコ
ンバータ33R,33G,33Bでデジタル画像信号に
変換されてシェーディング補正回路34に供給される。
シェーディング補正回路34では、予め取得した白基準
データに基づいてシェーディング補正が行われる。ここ
で、白基準データとは、反射率が主走査方向に一様な白
色基準板21(図1を参照)を実際にCCDセンサ19
で読み取った結果のデータである。この白基準データを
基に、原稿の読み取り結果であるデジタル画像データを
各画素毎に補正することにより、CCDセンサ19にお
ける光学的分布のばらつきを取り除くことができる。こ
のシェーディング補正後のデジタル画像信号は、画像処
理部35に供給されて所定の画像処理が行われる。
【0017】発振器36は、上述したCCDセンサ19
の信号処理系で用いられる各種のクロック信号の基とな
る基準クロックを発生する。この基準クロックの周波数
(動作周波数)は、システムの仕様によって決まる。基
準クロックは、スペクトラム拡散器37に供給される。
スペクトラム拡散器37は、システム全体の制御を司る
CPU(制御手段)38によってON/OFF制御が行
われ、ON状態では基準クロックを周波数変調し、スペ
クトラム拡散クロックとしてタイミング発生器39に供
給し、OFF状態では周波数変調処理は行わず、基準ク
ロックをそのまま通過させてタイミング発生器39に供
給する構成となっている。
【0018】CPU38によるスペクトラム拡散器37
のON/OFF制御は、システムの仕様によって決まる
基準クロックの周波数、即ち動作周波数に基づいて決定
されることになる。換言すれば、システムの仕様によっ
てスペクトラム拡散器37がON状態に設定されたり、
OFF状態に設定されたりすることになる。一般的な例
として、動作周波数が比較的高いシステム仕様の場合に
は、EMIノイズが特に問題となることから、スペクト
ラム拡散器37をON状態に設定し、動作周波数が比較
的低いシステム仕様の場合には、スペクトラム拡散器3
7をOFF状態に設定する。
【0019】ここで、スペクトラム拡散クロックは、周
波数のスペクトラムを拡散させるもので、もともとある
周波数に対して上限、下限の2つの周波数間をゆっくり
往復させることによってエネルギーを広い帯域に分布さ
せてEMIノイズを減少させる作用をなす。
【0020】CPU38と、アナログ処理回路32R,
32G,32B、シェーディング補正回路34およびタ
イミング発生器39とは、アドレスデータバス40を介
して相互に接続されている。タイミング発生器39は、
CPU38によるON/OFF制御によってスペクトラ
ム拡散器37から択一的に供給されるスペクトラム拡散
クロックあるいは基準クロックに基づいて、CCDセン
サ19の駆動クロックや信号処理系の処理クロックを生
成する。
【0021】CCDセンサ19の駆動クロックとして
は、CCD転送部を駆動する2相の転送クロックφ1,
φ2と、画素列からCCD転送部に信号電荷をシフトす
るシフトパルスφSHと、信号電荷を電気信号に変換す
る電荷検出部、例えばフローティングディフュージョン
をリセットするリセットパルスφRSと、CDS回路3
1R,31G,31Bで用いるクランプパルスφCPと
が挙げられる。これら駆動クロック(φ1,φ2,φS
H,φRS,φCP)は、バッファ41を通してCCD
センサ19の各部に供給される。
【0022】信号処理系の処理クロックとしては、アナ
ログ処理回路32R,32G,32Bで用いるクランプ
パルスCLP、サンプルホールドクロックS/Hおよび
マルチプレクスクロックMPXと、A/Dコンバータ3
3R,33G,33Bで用いるサンプリングクロックA
DCLKと、シェーディング補正回路34で用いるクロ
ックVCLKとが挙げられる。
【0023】CPU38は、スペクトラム拡散器37の
ON/OFF制御に加えて、このON/OFF制御に対
応してタイミング発生器39のタイミング制御を行う。
具体的には、スペクトラム拡散器37がON状態、即ち
タイミング発生器39にスペクトラム拡散クロックが供
給される状態では、CDS回路31R,31G,31B
でのクランプ方式をラインクランプ対応に設定するタイ
ミングとし、スペクトラム拡散器37がOFF状態、即
ちタイミング発生器39に基準クロックが供給される状
態では、CDS回路31R,31G,31Bでのクラン
プ方式をビットクランプ対応に設定するタイミングとす
る。
【0024】ここで、CDS回路31R,31G,31
Bにおいて、ラインクランプとは、CCDセンサ19の
各リニアセンサから出力されるアナログ画像信号をライ
ン周期でクランプする方式であり、ビットクランプと
は、当該アナログ画像信号をビット(画素)周期でクラ
ンプする方式である。当然のことながら、ビットクラン
プの方が、ラインクランプよりもきめ細かいクランプ処
理に基づくノイズ除去処理が行われることから、ノイズ
除去効果が大である。
【0025】図3に、CCDセンサ19の駆動クロッ
ク、即ちシフトパルスφSH、転送クロックφ1,φ
2、リセットパルスφRS、クランプパルスφCPおよ
びCCD出力信号のタイミング関係を示す。同図におい
て、(A)はビットクランプでのタイミング関係を、
(B)はラインクランプでのタイミング関係をそれぞれ
示している。
【0026】図4は、CDS回路の基本的な回路例を示
す回路図である。本例に係るCDS回路は、CCDセン
サ19から供給されるアナログ画像信号の直流成分をカ
ットするコンデンサC1と、このコンデンサC1の出力
端とクランプ電位源との間に接続されたクランプスイッ
チSclと、コンデンサC1の出力端に入力端が接続さ
れたバッファアンプBuffと、このバッファアンプB
uffの出力端に一端が接続されたサンプリングスイッ
チSshと、このサンプリングスイッチSshの他端と
グランドとの間に接続されたホールドコンデンサC2と
を有する構成となっている。
【0027】上記構成のCDS回路において、CCDセ
ンサ19からは図5に示す如き信号波形のCCD出力信
号(アナログ画像信号)が入力される。このCCD出力
波形は、図5から明らかなように、リセット期間Tr、
フィードスルーの0レベル期間To、信号出力期間Ts
の3つの期間に分けられる。ここで、フィードスルーに
含まれるノイズと信号に含まれるノイズとが同じ+Nで
相関を持っていることを利用してノイズを低減させるの
が本CDS回路の機能である。すなわち、期間T0のフ
ィードスルーレベルをクランプした上で、信号出力期間
Tsの信号をサンプルホールドすることにより、リセッ
トノイズ+Nを除去する。
【0028】具体的には、期間T0においてクランプパ
ルスφCPによってクランプスイッチSclをオンし、
一定電位であるクランプ電位にクランプする。その後、
クランプスイッチSclをオフすると、コンデンサC1
の出力側はクランプ電位から信号電荷のレベルだけ変化
する。次いで、信号出力期間Tsでサンプリングスイッ
チSshをオンにすると、このレベルがホールドコンデ
ンサC2に保持され、リセットノイズ+Nを除いた信号
成分だけが得られることになる。
【0029】このCDS回路において、クランプスイッ
チSclに対して、図3(A)に示すように、クランプ
パルスφCPをビット周期で与えるクランプ方式がビッ
トクランプであり、図3(B)に示すように、クランプ
パルスφCPをライン周期で与えるクランプ方式がライ
ンクランプである。図3(A),(B)のタイミングチ
ャートから明らかなように、ビットクランプの場合に
は、各ビット毎にクランプパルスφCPのパルス幅分だ
け期間T0を確保する必要があるため、その分だけ信号
出力期間TsAがラインクランプの場合の信号出力期間
TsBよりも短くならざるを得ない。換言すれば、ライ
ンクランプの場合には、各ビット毎にクランプパルスφ
CPのパルス幅に相当する期間を確保する必要がない分
だけ、信号出力期間TsBを長く設定できる。
【0030】ところで、スペクトラム拡散クロックを使
用した場合において、スペクトラム拡散の影響で各処理
クロックに変調がかかり、CCDセンサ19から出力さ
れるアナログ画像信号とアナログ処理回路32R,32
G,32Bでサンプルホールドを行うためのサンプルホ
ールドクロックS/Hとの位相も画素毎にずれることに
なる。その結果、図5に示すCCD出力波形において、
信号出力部分(信号出力期間Ts)の十分な平坦性を保
てれば問題ないが、平坦性を保てなくなってくると問題
となる。
【0031】この問題は、一般的に、動作周波数が高く
なればなるほど顕著になってくる。すなわち、図6に示
すように、CCDセンサ19から出力されるアナログ画
像信号とサンプルホールドクロックS/Hとは同期がと
れているものの、信号出力部分においてサンプリングポ
イントに傾斜がある場合には、スペクトラム拡散の影響
でサンプル位置が微妙に変化すると、サンプリングの出
力レベルが変化するので、スペクトラム拡散クロックの
変調周波数に依存する周期的なノイズが発生することに
なる。
【0032】この信号出力部分の平坦性については、動
作周波数が高くなることに加え、CDS回路31R,3
1G,31Bにおいて、クランプ方式としてビットクラ
ンプを用いる場合に、CCD出力波形における信号出力
期間TsAが、ラインクランプを用いる場合の信号出力
期間TsBよりも短くなるために、十分な平坦性を確保
できなくなる。したがって、スペクトラム拡散クロック
を使用する際に、クランプ方式としてビットクランプを
用いた場合に、信号出力部分における十分な平坦性を確
保できなくなるために、スペクトラム拡散クロックの変
調周波数に依存する周期的なノイズが発生し易くなる。
【0033】そこで、本実施形態に係る画像読取装置に
おいては、EMIノイズが特に問題となる動作周波数が
高いシステム仕様のときには、CPU38の制御の下
に、スペクトラム拡散器37をON状態とし、タイミン
グ発生器39に対してスペクトラム拡散クロックを供給
するとともに、タイミング発生器39からはクランプパ
ルスφCPをライン周期で発生し、CDS回路31R,
31G,31Bに供給して、これらCDS回路31R,
31G,31Bでのクランプ方式としてラインクランプ
を採用するようにする。
【0034】このように、スペクトラム拡散クロックを
使用する際に、CDS回路31R,31G,31Bにお
いて、ライン周期でのノイズ除去処理であるラインクラ
ンプを行うことにより、CCD出力波形における信号出
力期間Tsをビットクランプの場合よりも長く設定でき
ることになるため、信号出力部分での平坦性を十分に確
保できる。したがって、スペクトラム拡散の影響でサン
プルホールドクロックS/Hによるサンプル位置が微妙
に変化したとしても、信号レベルが一定であるが故に、
サンプリングの出力レベルが変化することはないので、
スペクトラム拡散クロックの変調周波数に依存する周期
的なノイズの発生を抑制できる。
【0035】なお、上記実施形態では、システムの動作
周波数に応じてスペクトラム拡散器37をON状態また
はOFF状態に設定し、スペクトラム拡散クロックを用
いるときにはCDS回路31R,31G,31Bのクラ
ンプ方式としてラインクランプを採用する構成の場合を
前提として説明したが、もともとスペクトラム拡散クロ
ックを用いる仕様のシステムの場合には、スペクトラム
拡散器37をON/OFF制御する必要はなく、またC
DS回路31R,31G,31Bのクランプ方式につい
てもラインクランプ固定とすれば良い。
【0036】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
CCDセンサの駆動クロックやアナログ信号処理系の処
理クロックにスペクトラム拡散クロックを使用するとと
もに、アナログ画像信号のクランプ方式としてラインク
ランプを用いるようにしたことにより、信号出力部分で
の平坦性を十分に確保できるため、スペクトラム拡散ク
ロックの変調周波数に依存する周期的なノイズを発生す
ることなく、EMIの低減が図れることになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 デジタル複写機に用いられた本発明に係る画
像読取装置の機構部の構成を示す側面図である。
【図2】 CCDセンサおよびその信号処理系の全体構
成を示すブロック図である。
【図3】 CCDセンサの駆動クロックおよびCCD出
力信号のタイミング関係を示すタイミングチャートであ
る。
【図4】 CDS回路の基本的な回路例を示す回路図で
ある。
【図5】 CCDアナログ出力波形を示す波形図であ
る。
【図6】 CCDアナログ出力波形とサンプルホールド
クロックとの実際の関係を示す波形図である。
【符号の説明】 1…画像読取装置、2…自動原稿送り装置、11…プラ
テンガラス、12…読取ガラス、19…CCDセンサ、
21…白色基準板、31R,31G,31B…CDS回
路、32R,32G,32B…アナログ処理回路、33
R,33G,33B…A/Dコンバータ、34…シェー
ディング補正回路、36…発振器、37…スペクトラム
拡散器、38…CPU、39…タイミング発生器

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 原稿画像を読み取る光電変換手段と、 前記光電変換手段から出力されるアナログ画像信号をラ
    イン周期でクランプするクランプ手段と、 前記クランプ手段を経た前記アナログ画像信号を処理す
    るアナログ信号処理手段と、 基準クロックを周波数変調するスペクトラム拡散手段
    と、 前記スペクトラム拡散手段から出力されるスペクトラム
    拡散クロックに基づいて前記光電変換手段の駆動クロッ
    ク、前記クランプ手段のクランプパルスおよび前記アナ
    ログ信号処理手段の処理クロックを発生するタイミング
    発生手段とを備えることを特徴とする画像読取装置。
  2. 【請求項2】 前記タイミング発生手段に対して前記基
    準クロックと前記スペクトラム拡散クロックとを択一的
    に与える制御手段を備え、 前記タイミング発生手段は、前記制御手段が前記基準ク
    ロックを選択した状態では前記クランプパルスをビット
    周期で発生し、前記スペクトラム拡散クロックを選択し
    た状態では前記クランプパルスをライン周期で発生する
    ことを特徴とする請求項1記載の画像読取装置。
  3. 【請求項3】 前記クランプ手段は、前記光電変換手段
    から出力されるアナログ画像信号に含まれるノイズを低
    減するノイズ低減手段を構成することを特徴とする請求
    項1記載の画像読取装置。
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US7580588B2 (en) 2005-11-25 2009-08-25 Sharp Kabushiki Kaisha Image processing apparatus, image reading apparatus, and image forming apparatus
JP2010057159A (ja) * 2008-07-29 2010-03-11 Ricoh Co Ltd 画像読み取り装置、画像形成装置、振幅調整方法、及びコンピュータプログラム

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