JP3729797B2 - 画像読取装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、CCDセンサによって画像を読み取る画像読取装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
複写機、ファクシミリ、イメージセンサ等の画像読取装置は、読み取り対象である原稿画像を照明する光源と、光を電気信号に変換することにより原稿画像を読み取る光電変換素子を備える。画像読取装置に備えられる光電変換素子は、通常、画素が直線状に配列されたラインセンサであり、画像読取装置は、原稿または光源を移動させて両者の相対位置を変化させることにより、原稿画像を光電変換素子で1ラインずつ読み取っていく。
【0003】
光電変換素子としては、CCD(電荷結合素子)センサを用いるのが一般的である。CCDセンサは、フォトダイオードより成り光電変換を行う多数の画素と、画素からの電気信号の出力経路である転送路と、これらの駆動回路で構成される。転送路を経て出力された各画素の電気信号は、アナログ信号からデジタル信号に変換(A/D変換)された後、ホワイトレベルの調整、レベル分布の補正等の種々の処理を施されて、読み取った画像を表す画像データとされるが、デジタル信号への変換に先だって、サンプルホールドされる。
【0004】
サンプルホールドは、時間的に変化する信号のレベルをあるタイミングで取得(サンプリング)し、次の取得タイミングまで保持(ホールド)しておく処理である。これは、主として次の2つの目的で行われる。まず、A/D変換の途中で変換対象のアナログ信号のレベルが変動すると変換を正しく行うことできなくなるから、A/D変換の期間全体にわたって信号レベルを安定に保つためである。
【0005】
また、各画素は略一定の周期でリセットされるが、CCDセンサの画素はリセットされた直後にノイズが発生することが避けられず、このリセットノイズを除去するためである。リセットノイズは画素の出力信号と略同じ周波数帯域であり、フィルタリングによって選択的に除去することができない。リセットノイズがなくなった後にサンプリングを行い、その信号レベルとその後の信号レベルとの差をとることで、その間の受光量を正しく表す信号が得られる。
【0006】
CCDセンサの画素の出力信号のレベルと、サンプルホールド後の信号のレベルの関係の一般的な例を図4に示す。図4において、(a)は隣り合う3画素の出力信号のレベルを表しており、(b)はこれら3画素の信号のサンプルホールド(S/H)後のレベルを表している。各画素は時刻Trにおいてリセットされ、時刻Toまで光電変換を行って受光量を表す信号を出力する。各画素の出力信号は共通の転送路を経て異なる時期にサンプルホールド回路に達し、順次サンプルホールドされる。
【0007】
各画素の出力信号にはリセット直後のリセットノイズNrが含まれるが、リセットノイズNrがなくなった後の所定時刻Tsに対応する時刻にサンプリングがなされ、時刻TsでのレベルLsと時刻ToでのレベルLoの差が、サンプルホールド回路からの出力信号のレベル(電位)ΔLとなる。これによりリセットノイズNrは除去される。なお、サンプルホールド回路の出力には、異なる画素からの信号の境界に生じるノイズNtが現れるが、A/D変換はノイズNtに挟まれた期間になされる。
【0008】
画像読取装置には、CCDセンサの駆動回路を介して各画素を制御する制御回路が備えられる。制御回路は、サンプルホールド回路、A/D変換器等と同期するように、CCDセンサをリセットする。
【0009】
一般に、画像読取装置では、電力供給開始時あるいは画像読取開始時に、光源が点灯していることを確認する。この確認のための検査は、光源からの光で所定部材を照明し、その反射光をCCDセンサで検出して、A/D変換後の信号レベルを基準値と比較することによって行う。所定部材としては、読み取った画像のホワイトレベル調整に際してその基準とするレベルを得るためのシェーディング板を兼用するのが一般的である。このように、画像を読み取るために必要な構成要素を検査に兼用することで、装置の大型化、複雑化を避けることができる。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来の画像読取装置では、光源が点灯しているか否かの検査において、光源が点灯していない状態と、CCDセンサに異常がある状態とを区別することができない。CCDセンサに異常がなく、光源が点灯していないときのCCDセンサの出力信号のレベルとサンプルホールド後の信号のレベルを図5の(a)に示し、光源が点灯しており、CCDセンサに異常があるときのCCDセンサの出力信号のレベルとサンプルホールド後の信号のレベルを図5の(b)に示す。
【0011】
(a)に示したように、光源が点灯していないとき、CCDセンサの出力信号のレベルは、リセットノイズNr以外の期間には一定になり、したがって、A/D変換されるサンプルホールド後の信号レベルは、信号間のノイズNtを除き、ゼロになる。また、(b)に示したように、CCDセンサに異常があるときは、CCDセンサの出力信号にリセットノイズが現れず、そのレベルは常に一定になり、サンプルホールド後の信号のレベルは、信号間のノイズNtを除き、ゼロになる。
【0012】
したがって、光源とCCDセンサのどちらに異常があるのかを判別することはできない。異常がどちらにあるのかを判別するためには、さらに別の検査をする必要がある。
【0013】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、光源とCCDセンサのどちらに異常があるかを容易に判別することが可能な画像読取装置を提供することを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の画像読取装置では、原稿画像を照明する光源と、照明された原稿画像を読み取るCCDセンサと、CCDセンサの出力をサンプルホールドするサンプルホールド回路とを備え、サンプルホールド回路の出力を処理して、CCDセンサが読み取った画像を表す画像データを生成する画像読取装置において、光源を初期位置に設定し、光源を点灯するように指示し、サンプルホールド回路がCCDセンサの出力をサンプリングするタイミングを、CCDセンサをリセットしてCCDセンサの出力にノイズがなくなった後に設定し、サンプルホールド回路の出力信号レベルが所定の基準値以上であれば光源とCCDセンサが正常と判定する第1の判定を行い、第1の判定で正常と判定されない場合には、サンプルホールド回路がCCDセンサの出力をサンプリングするタイミングを、CCDセンサをリセットした直後のCCDセンサの出力にノイズがある間に設定し、サンプルホールド回路の出力信号レベルが、ゼロに近ければCCDセンサに異常があると判定し、ゼロに近くなければ光源が点灯していないと判定する第2の判定を行うことを特徴としている。また、他の本発明の画像読取装置では、原稿画像を照明する光源と、照明された原稿画像を読み取るCCDセンサと、CCDセンサの出力をサンプルホールドするサンプルホールド回路とを備え、サンプルホールド回路の出力を処理して、CCDセンサが読み取った画像を表す画像データを生成する画像読取装置において、光源を初期位置に設定し、光源を点灯するように指示し、サンプルホールド回路がCCDセンサの出力をサンプリングするタイミングを、CCDセンサをリセットしてCCDセンサの出力にノイズがなくなった後に設定し、サンプルホールド回路の出力信号レベルが所定の基準値以上であれば光源とCCDセンサが正常と判定する第1の判定を行い、第1の判定で正常と判定されない場合には、サンプルホールド回路がCCDセンサの出力をサンプリングするタイミングを、CCDセンサをリセットしてCCDセンサの出力にノイズがなくなった後に設定した場合のサンプルホールド回路の出力信号レベルと、CCDセンサをリセットした直後のCCDセンサの出力にノイズがある間に設定した場合のサンプルホールド回路の出力信号レベルを比較し、差がなければCCDセンサに異常があると判定し、差があれば光源が点灯していないと判定する第2の判定を行うことを特徴としている。
【0015】
この画像読取装置では、CCDセンサの出力にリセットノイズがなくなった後だけでなく、リセットノイズがある期間にも、CCDセンサの出力信号をサンプリングすることが可能である。検査に際しては、リセットノイズがある期間にサンプリングすることにより、CCDセンサがリセットされ得るか否か、つまりCCDセンサの異常の有無を知ることができる。
【0016】
上記の画像読取装置においては、CCDセンサの出力にノイズがある間にサンプリングしたサンプルホールド回路の出力のレベルから、光源とCCDセンサのどちらに異常があるかを判別することができる。
【0017】
CCDセンサに異常がなく、光源が点灯しないのであれば、リセットノイズがある間にサンプリングしたサンプルホールド回路の出力レベルは、ゼロではなく、リセットノイズに応じた量となる。逆に、光源が点灯し、CCDセンサに異常があるのであれば、リセットノイズがあるはずの期間にサンプリングしたサンプルホールド回路の出力レベルは、ゼロとなる。したがって、サンプルホールド回路の出力レベルがゼロであるか否かによって、光源とCCDセンサのいずれに異常があるのかが明確になる。また、リセットノイズがある間にサンプリングしたサンプルホールド回路の出力信号のレベルと、リセットノイズがなくなった後にサンプリングしたサンプルホールド回路の出力信号のレベルとを比較することにより、光源とCCDセンサのどちらに異常があるのかを判別することもでき、CCDセンサに異常がなければ比較結果に差が生じ、CCDセンサに異常があれば比較結果に差が生じない。この判別は、電位のゼロを精度よく得ることができないときでも有効である。
【0018】
【発明の実施の形態】
本発明をデジタル複写機に適用した実施形態について、図面を参照しながら説明する。本実施形態のデジタル複写機1の構成を図1に模式的に示す。複写機1は、原稿台10、光源20、走査光学系30、CCDセンサ40、サンプルホールド(S/H)回路50、A/D変換器60、画像処理部70、画像形成部80、および制御部90より成る。
【0019】
原稿台10は原稿を載置する透明なガラス板11と、シェーディング板12を有する。シェーディング板12はガラス板11の一端に沿って設けられている。
【0020】
光源20は棒状のランプであり、ガラス板11上に載置された原稿の一端から他端までを略均一に照明する。光源20はその長さ方向に対して垂直な方向に可動であり、光源20が移動することによって、原稿の全体が照明される。複写機1に電力供給が開始された時および原稿画像を読み取る直前には、光源20は、シェーディング板12の下方に定められた初期位置に設定される。光源20が初期位置にあるときは、その光によってシェーディング板12が照明される。なお、複写機1には光源20が初期位置にあることを検知するセンサ21が備えられている。
【0021】
走査光学系30は複数のミラーおよびレンズより成り、原稿およびシェーディング板12によって反射された光源20からの光をCCDセンサ40に導く。走査光学系30は結像レンズ31を含んでおり、CCDセンサ40に導いた光をCCDセンサ40の受光面上に結像させる。走査光学系30の一部の光学素子は、光源20の移動に連動して移動する。光源20の移動により、原稿のうちの照明される部位と結像レンズ31との相対位置は変化するが、走査光学系30の一部の光学素子の移動によって、原稿の照明される部位から結像レンズ31までの光路長は一定に保たれ、原稿からの光は常にCCDセンサ40上に結像する。
【0022】
CCDセンサ40は、フォトダイオードから成る画素が直線状に配列されたラインセンサであり、光源20に対して平行に配置されている。CCDセンサ40には、各画素および転送路を駆動する駆動回路も含まれている。
【0023】
サンプルホールド回路50は、CCDセンサ40の転送路から与えられる各画素の出力信号をサンプルホールドする。サンプルホールド回路50のサンプリングのタイミングは可変である。
【0024】
A/D変換器60は、サンプルホールド回路50によってサンプルホールドされた後のCCDセンサ40の各画素の出力信号を、アナログ信号からデジタル信号に変換する。
【0025】
画像処理部70は、A/D変換器60の出力信号を与えられ、原稿画像の白い部分を白で表すためのホワイトレベルの調整、原稿の両端の照明光の低下を補正して原稿の一端から他端までの明るさのレベルを揃えるレベル補正等の諸処理を行って、読み取った画像を表す画像データを生成する。ホワイトレベルの調整に際しては、初期位置にある光源20によって照明されたシェーディング板12からの光をCCDセンサ40が受光しているときの信号を、基準のレベルとして用いる。
【0026】
画像形成部80は、感光体ドラム、画像処理部70によって生成された画像データに応じて感光体ドラムにレーザ光を照射する露光部、露光により潜像が形成された感光体ドラムの表面にトナーを付着させて現像する現像部、現像された感光体ドラム上の像をシートに転写する転写部、転写部にシートを供給するシート供給部、転写された像をシートに定着させる定着部等より成る。
【0027】
制御部90は複写機1の全体の動作を制御する。その制御には、CCDセンサ40の駆動回路を介して各画素をリセットすること、および、サンプルホールド回路50のサンプリングのタイミングを設定することが含まれる。画像を読み取る際には、制御部90は、CCDセンサ40をリセットしてリセットノイズが消滅した後の時点に、サンプルホールド回路50のサンプリングのタイミングを設定する。制御部90は、センサ21によって光源20が初期位置にあることが検知されたときに、ホワイトレベルの調整のためのシェーディング板12の照明を兼ねて、光源20を点灯させて、点灯し得るか否かの検査を行うが、このときには、リセットノイズがなくなった後の時点と、リセットノイズがある期間内とに、サンプルホールド回路50のサンプリングのタイミングを設定する。
【0028】
検査は、A/D変換器60から与えられるデジタル信号、すなわち、サンプルホールドされた後の信号に基づいて行うが、CCDセンサ40の出力信号にリセットノイズがあるときにサンプリングを行うことで、光源20が点灯しないのか、駆動回路を含めてCCDセンサ40に異常があるのかを判別することが可能になる。CCDセンサ40に異常がなく、光源20が点灯しないときのCCDセンサ40の出力信号のレベルと、リセットノイズがある期間内にサンプリングしたサンプルホールド回路50の出力信号のレベルを図2の(a)に示し、光源20が点灯し、CCDセンサ40に異常があるときのCCDセンサ40の出力信号のレベルと、リセットノイズがある期間内にサンプリングしたサンプルホールド回路50の出力信号のレベルを図2の(b)に示す。
【0029】
図2の(a)に示したように、CCDセンサ40が正常であれば、光源20が点灯していないときでも、CCDセンサ40の出力信号にはリセットノイズNrが現れ、この間にサンプリングすることにより、サンプルホールド回路40の出力信号のレベルΔLは、リセットノイズNrに相当するレベルとなる。一方、(b)に示したように、CCDセンサ40に異常があれば、CCDセンサ40の出力信号にリセットノイズが現れず、そのレベルは常に一定になり、サンプルホールド回路50の出力信号のレベルは、信号間のノイズNtを除き、ゼロになる。
【0030】
したがって、サンプルホールド回路50の出力信号のレベルがゼロであるか否かによって、光源20とCCDセンサ40のどちらに異常があるのかを判別することができる。
【0031】
複写機1における光源20およびCCDセンサ40の検査の処理の流れを図3のフローチャートに示す。まず、光源20を初期位置に設定する(ステップ#5)。光源が初期位置にあるか否かはセンサ21の出力より判る。次いで、光源20を点灯させる(#10)。ただし、光源20自体またはその駆動回路に異常があれば、光源20は点灯しない。
【0032】
そして、CCDセンサ40の出力信号を、サンプルホールド回路50およびA/D変換器60によって処理して信号レベルを検出し(#15)、信号レベルが所定の基準値以上であるか否かを判定する(#20)。このときのサンプルホールド回路50のサンプリングのタイミングは、画像を読み取るときと同様に、リセットノイズがなくなった後に設定しておく。また、基準値は、光源20を点灯させないときの信号レベル程度に設定しておく。信号レベルが基準値以上であれば、正常であると判定して(#25)、検査を終了する。
【0033】
信号レベルが基準値未満のときは、サンプルホールド回路50のサンプリングのタイミングをリセットノイズがある期間内に設定する(#30)。そして、CCDセンサ40の出力信号をサンプルホールド回路50およびA/D変換器60によって処理して信号レベルを検出し(#35)、その信号レベルがゼロに近いか否かを判定する(#40)。信号レベルがゼロに近ければCCDセンサ40に異常があると判定し(#45)、信号レベルがゼロに近くなければ光源20が点灯していないと判定して(#50)、検査を終了する。
【0034】
なお、ここでは、リセットノイズがある間にサンプリングしたサンプルホールド回路50の出力信号のレベルがゼロであるか否かを直接調べるようにしているが、これに代えて、リセットノイズがある間にサンプリングしたサンプルホールド回路50の出力信号のレベルと、リセットノイズがなくなった後にサンプリングしたサンプルホールド回路50の出力信号のレベルとを比較することにより、光源20とCCDセンサ40のどちらに異常があるのかを判別するようにしてもよい。
【0035】
リセットノイズがなくなった後にサンプリングしたサンプルホールド回路50の出力信号のレベルは、前述の図5に示したようになるから、CCDセンサ40に異常がなければ比較結果に差が生じ、CCDセンサ40に異常があれば比較結果に差が生じない。この方法は、電位のゼロを精度よく得ることができないときでも有効である。
【0036】
【発明の効果】
本発明では、サンプルホールド回路がCCDセンサの出力をサンプリングするタイミングを、CCDセンサをリセットした直後のCCDセンサの出力にノイズがある間と、CCDセンサをリセットしてCCDセンサの出力にノイズがなくなった後とに設定し、検査に際しては、リセットノイズがある期間にサンプリングすることにより、CCDセンサの異常の有無を知ることができる。
【0037】
CCDセンサの出力にノイズがある間にサンプリングしたサンプルホールド回路の出力のレベルがゼロであるか否かによって、光源とCCDセンサのどちらに異常があるかを判別することにより、光源とCCDセンサの双方に異常があるきわめて稀な場合を除き、どちらに異常があるのかを明確にすることができる。また、リセットノイズがある間にサンプリングしたサンプルホールド回路の出力信号のレベルと、リセットノイズがなくなった後にサンプリングしたサンプルホールド回路の出力信号のレベルとを比較することにより、光源とCCDセンサのどちらに異常があるのかを判別することもでき、CCDセンサに異常がなければ比較結果に差が生じ、CCDセンサに異常があれば比較結果に差が生じない。この判別は、電位のゼロを精度よく得ることができないときでも有効である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施形態のデジタル複写機の構成を模式的に示すブロック図。
【図2】 上記デジタル複写機における光源非点灯時(a)とCCDセンサ異常時(b)の、CCDセンサの出力信号のレベルと、リセットノイズがある間にサンプリングしたサンプルホールド回路の出力信号のレベルを模式的に示す図。
【図3】 上記デジタル複写機における光源およびCCDセンサの検査の処理の流れを示すフローチャート。
【図4】 一般の画像読取装置における画像読取時のCCDセンサの出力信号のレベルと、サンプルホールド回路の出力信号のレベルを模式的に示す図。
【図5】 一般の画像読取装置における光源非点灯時(a)とCCDセンサ異常時(b)の、CCDセンサの出力信号のレベルと、リセットノイズがなくなった後にサンプリングしたサンプルホールド回路の出力信号のレベルを模式的に示す図。
【符号の説明】
1 デジタル複写機
10 原稿台
11 ガラス板
12 シェーディング板
20 光源
21 光源位置センサ
30 走査光学系
31 結像レンズ
40 CCDセンサ
50 サンプルホールド回路
60 A/D変換器
70 画像処理部
80 画像形成部
90 制御部
Claims (2)
- 原稿画像を照明する光源と、照明された原稿画像を読み取るCCDセンサと、CCDセンサの出力をサンプルホールドするサンプルホールド回路とを備え、サンプルホールド回路の出力を処理して、CCDセンサが読み取った画像を表す画像データを生成する画像読取装置において、
光源を初期位置に設定し、光源を点灯するように指示し、サンプルホールド回路がCCDセンサの出力をサンプリングするタイミングを、CCDセンサをリセットしてCCDセンサの出力にノイズがなくなった後に設定し、サンプルホールド回路の出力信号レベルが所定の基準値以上であれば光源とCCDセンサが正常と判定する第1の判定を行い、
第1の判定で正常と判定されない場合には、サンプルホールド回路がCCDセンサの出力をサンプリングするタイミングを、CCDセンサをリセットした直後のCCDセンサの出力にノイズがある間に設定し、サンプルホールド回路の出力信号レベルが、ゼロに近ければCCDセンサに異常があると判定し、ゼロに近くなければ光源が点灯していないと判定する第2の判定を行う
ことを特徴とする画像読取装置。 - 原稿画像を照明する光源と、照明された原稿画像を読み取るCCDセンサと、CCDセンサの出力をサンプルホールドするサンプルホールド回路とを備え、サンプルホールド回路の出力を処理して、CCDセンサが読み取った画像を表す画像データを生成する画像読取装置において、
光源を初期位置に設定し、光源を点灯するように指示し、サンプルホールド回路がCCDセンサの出力をサンプリングするタイミングを、CCDセンサをリセットしてCCDセンサの出力にノイズがなくなった後に設定し、サンプルホールド回路の出力信号レベルが所定の基準値以上であれば光源とCCDセンサが正常と判定する第1の判定を行い、
第1の判定で正常と判定されない場合には、
サンプルホールド回路がCCDセンサの出力をサンプリングするタイミングを、
CCDセンサをリセットしてCCDセンサの出力にノイズがなくなった後に設定した場合のサンプルホールド回路の出力信号レベルと、
CCDセンサをリセットした直後のCCDセンサの出力にノイズがある間に設定した場合のサンプルホールド回路の出力信号レベル
を比較し、差がなければCCDセンサに異常があると判定し、差があれば光源が点灯していないと判定する第2の判定を行う
ことを特徴とする画像読取装置。
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