JPH10247994A - 画像読取り装置 - Google Patents

画像読取り装置

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JPH10247994A
JPH10247994A JP9050645A JP5064597A JPH10247994A JP H10247994 A JPH10247994 A JP H10247994A JP 9050645 A JP9050645 A JP 9050645A JP 5064597 A JP5064597 A JP 5064597A JP H10247994 A JPH10247994 A JP H10247994A
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JP9050645A
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Inventor
Shinya Matsuda
伸也 松田
Takashi Honda
隆史 本田
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Minolta Co Ltd
Original Assignee
Minolta Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】見開き原稿の端面の反射率が小さい場合にも、
端面の撮影情報に基づいて原稿の高さを正しく測定でき
るようにする。 【解決手段】原稿台20と、撮像デバイス31と、原稿
画像を撮像デバイスに投影する光学系32とを有し、原
稿台20と光学系32との間に原稿のセッティングのた
めの開放空間が存在する構造の画像読取り装置であっ
て、原稿台20の上に左右に見開いた状態で置かれた見
開き原稿における左右方向と直交する方向の端面S3を
撮像デバイス31に投影するための光学部材18と、撮
像デバイスによって得られた端面S3の撮影情報に基づ
いて、見開き原稿の高さを測定する手段と、端面S3で
正反射をした光IBが光学部材18で反射して撮像デバ
イス31に入射するように端面S3に光IBを照射する
照明手段70とを設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、書籍や雑誌などの
製本された原稿の読取りに好適な画像読取り装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】ブックスキャナと呼称される画像読取り
装置が商品化されている。この装置では、原稿台の上方
に撮像系が配置され、原稿台と撮像系との間に高さ数十
cmの開放空間が存在する。書籍や雑誌などの製本形態
の原稿(これを「ブック原稿」と呼称する)の読取りに
際して、ユーザーは原稿台上にブック原稿を見開いた状
態で上向きにセットする。スタートキーのオンに呼応し
て照明ランプが点灯され、まず予備スキャンニングが行
われる。予備スキャンニングにより得られた情報に基づ
いて動作設定が行われ、その後に本スキャンニングが開
始される。本スキャンニングにおいては、読み取られた
画像が逐次に外部装置へ出力される。外部装置がプリン
タであれば、リアルタイムで複写画像が形成される。ブ
ックスキャナを用いると、原稿台上でページをめくるこ
とができるので、多数ページの読取り作業の能率を高め
ることができる。また、書籍を見開いてうつ伏せ(下向
き)にセットする場合に比べて、書籍の受けるダメージ
を格段に低減することができる。なお、ブック原稿には
ファイリングされた書類も含まれる。
【0003】単票のシート原稿と違ってブック原稿の原
稿面(読取り対象面)は湾曲している。つまり、左右方
向(見開き方向)の位置によって原稿面の高さが異な
る。このため、読取り画像にいわゆるピントボケや湾曲
状態に応じた歪みが生じる。ブックスキャナは湾曲状態
(原稿面の高さ分布)を測定し、その結果に応じてピン
ト調整及び歪み補正を行う。外部装置へはシート原稿を
読み取った場合と同様の画質の読取り画像が出力され
る。
【0004】原稿面の高さ分布の測定方法としては、書
籍における「天(head)」と呼称される部分である端面
の形状を判別する方法、すなわち端面を撮影して見開き
方向の各位置での原稿の高さを算出する方法(特開平5
−161002号)がある。原稿台上にミラーを斜め上
方に向けて配置することにより、原稿画像の読取りのた
めの撮像系を用いて、端面(天)を撮影することができ
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上述のように端面の形
状に基づいて原稿面の高さを測定する方法は、各種の測
距センサで原稿面の高さを測定する方法に比べて分解能
に優れている。また、スリット光投影法などの3次元計
測手法に比べて構成の簡単化の面で有利である。
【0006】しかし、従来では、端面の反射率が着色や
変色で小さい場合、見開きの片側のページ数が極端に少
なく装丁表紙が暗色である場合などにおいて、照明を行
っているにも係わらず端面の撮影像が暗くなってしま
い、高さ測定に際して端面部分とその周囲の背景部分と
の識別が難しいという問題があった。
【0007】本発明は、見開き原稿の端面の反射率が小
さい場合にも、端面の撮影情報に基づいて原稿の高さを
正しく測定できるようにすることを目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】見開き原稿の端面に対す
る照明光の照射方向を、端面で正反射をした照明光が撮
像デバイスの受光面に入射するように選定する。反射光
の総量は端面の反射率が小さいほど少ないが、正反射方
向の反射光量は反射率が異なったとしてもあまり変化し
ない。したがって、正反射光を入射させることにより、
乱反射光のみが入射する場合と比べて、反射率による撮
影像の明るさの変化の度合いが小さくなり、原稿条件に
係わらず端面の撮影像について適度の明るさを確保する
ことができる。
【0009】請求項1の発明の装置は、原稿台と、撮像
デバイスと、原稿画像を前記撮像デバイスに投影する光
学系とを有し、前記原稿台と前記光学系との間に原稿の
セッティングのための開放空間が存在する構造の画像読
取り装置であって、前記原稿台の上に左右に見開いた状
態で置かれた見開き原稿における左右方向と直交する方
向の端面を前記撮像デバイスに投影するための光学部材
と、前記撮像デバイスによって得られた前記端面の撮影
情報に基づいて、前記見開き原稿の高さを測定する手段
と、前記端面に光を照射する照明手段とを有しており、
前記照明手段が前記端面で正反射をした前記光が前記光
学部材で反射して前記撮像デバイスに入射するように設
けられたものである。
【0010】
【発明の実施の形態】図1はブックスキャナ1の外観を
示す斜視図、図2はブックスキャナ1による読取りの模
式図である。
【0011】ブックスキャナ1は、ブック原稿(見開き
原稿)BDの読取りに好適な画像読取り装置であって、
電源回路などを収納する本体ハウジング10、原稿を支
持する暗色の原稿台20、原稿画像を電気信号に変換す
る撮像ユニット30、原稿の照明を担うランプユニット
40、及び必要に応じてブック原稿BDの端面S3を照
明するための補助ランプユニット70を有している。原
稿台20は本体ハウジング10の前面側に配置されてい
る。撮像ユニット30は、原稿台20の上方に配置さ
れ、本体ハウジング10の上面から上方に延びた支柱1
2によって片持ち形式で支持されている。ランプユニッ
ト40は、支柱12における撮像ユニット30の下面側
の位置に取付けられており、原稿面S1(見開き面)の
全域及び対向する端面S3をほぼ一様に照らすように可
視光を射出する。原稿台20と撮像ユニット30との間
には、装置外の自由空間に対して開放されたセッティン
グのための空間80が存在する。この開放空間80の高
さは30cm以上であり、ユーザーは原稿台20の上で
ページをめくることができる。
【0012】本体ハウジング10の前面の上端側に操作
パネルOPが設けられており、下端側に原稿面S1の高
さを測定するための投影板18が固定されている。補助
ランプユニット70は、操作パネルOPと投影板18と
の間に配置されており、後述のように端面S3に赤外光
を照射する。操作パネルOPには、液晶ディスプレイと
ともに、読取りモードや読取り条件(読取りサイズ、倍
率、出力枚数、濃度など)を指定するためのボタンが配
置されている。投影板18の前面は光沢面であり、原稿
台20の上面に対する45°の傾斜面となっている。こ
の投影板18にブック原稿BDにおける左右方向と直交
する方向の端面S3の像が写り、その状態の投影板18
が原稿画像とともに撮影される。
【0013】本体ハウジング10における操作パネルO
Pに向かって右側の側面には、メインスイッチ51が設
けられている。原稿台20の左右方向の両側には、ユー
ザーが読取りの開始を指示するためのスタートキー5
2,53が1つずつ設けられており、前面側にはアーム
レスト25が設けられている。
【0014】図1において、撮像ユニット30は、CC
Dアレイからなるラインセンサ31、結像レンズ32、
及びミラー33を有している。ミラー33と結像レンズ
32とからなる光学系OSによって、原稿画像がライン
センサ31の受光面に投影される。結像レンズ32は、
前後方向に移動可能に設けられており、AF機構132
によって位置決めされる。ラインセンサ31は、図示し
ない副走査機構の可動体(スキャナ)に取付けられてお
り、CCD素子の配列方向を上下方向に保った状態で左
右方向(副走査方向)M2に沿って平行移動をする。こ
の平行移動によって2次元の原稿画像の撮像が行われ
る。つまり、ブックスキャナ1ではラインセンサ31の
移動によって2次元の撮像面が形成されることになる。
ラインセンサ31に代えてエリアセンサを用いた場合に
はその受光面が撮像面になる。原稿画像の主走査方向
は、原稿台20上では前後方向であり、撮像面上では上
下方向である。
【0015】ブックスキャナ1の使用に際して、ユーザ
ーは原稿台20の上にブック原稿BDを見開いた状態で
上向きに置く。そのとき、左右のページの境界を原稿台
20の左右方向の中心を示すマークと合わせるととも
に、投影板18の下端縁にブック原稿BDを押し当てて
前後方向の位置決めを行う。投影板18と原稿台20と
の境界が原稿のセッティングの基準線となっており、そ
の基準線の中央が基準位置Ps〔図2(A)参照〕であ
る。
【0016】図2(B)のように、ラインセンサ31
は、赤外光を選択的に透過するフィルタを有した赤外光
感知部311と、可視光を選択的に透過するフィルタを
有した可視光感知部312とから構成されている。赤外
光感知部311は、投影板18を撮像する部分であり、
n個の画素のうちの1番目からm(m<n)番目までの
画素からなる。可視光感知部312は、原稿面S1を撮
像する部分であり、(m+1)番目からn番目までの画
素からなる。m番目の画素は、投影板18の下端位置
(セッティングの基準線)に対応する。このような波長
選択特性のラインセンサ31を用いることにより、蛍光
灯に代表される外部光源が投影板18に写り込んだとき
の高さ測定への影響を軽減することができる。また、補
助ランプユニット70の点灯/消灯に係わらず原稿面S
1の下地輝度を正しく測定することができる。
【0017】ブックスキャナ1は、同一の原稿に対して
予備スキャンニングと本スキャンニングとを行う。ブッ
ク原稿BDでは、シート原稿と違って原稿面S1が湾曲
しているので、原稿の高さに応じて撮像のピント調整
(フォーカシング)を行う必要がある。画像歪みの修正
や輝度の差異を補う処理も必要である。このため、予備
スキャンニングで湾曲状態を検出する。また、予備スキ
ャンニングでは、原稿サイズ及び原稿面S1の下地輝度
の測定も行う。そして、これらの測定の結果に基づいて
本スキャンニングの動作条件を設定する。本スキャンニ
ングでは、副走査方向の進行に合わせて原稿面S1の湾
曲状態の測定結果に応じて結像レンズ32を移動させる
ピント調整を行い、合焦状態で読み取った画像を外部装
置へ出力する。外部装置としては、プリンタ、ディスプ
レイ、画像メモリ、画像編集装置(コンピュータシステ
ム)などがある。例えば、プリンタが接続されている場
合には、読取り画像がリアルタイムでプリントアウトさ
れる。
【0018】本実施形態のブックスキャナ1において
は、基本的には照明手段として照明ランプユニット40
のみが用いられ、端面S3の撮影像が暗くて湾曲状態が
測定できないときのみに、補助ランプユニット70が点
灯されて再測定が行われる。
【0019】図3は原稿面の高さの測定方法を説明する
ための図である。図3(B)中の破線は注目したライン
の位置を示している。予備スキャンニングにおける読取
り画像G0は、ブック原稿BDの上面の撮影像(上面
像)G1、原稿台20の撮影像G20、及び投影板18
の撮影像G18から構成されている。撮影像G18のう
ちの像G181は、セッティングされたブック原稿BD
における端面S3の形状を示している。撮影像G18の
うちの像(端面像)G181以外の像180は、投影板
18に映った背景像である。撮像面(ラインセンサ31
の受光面)に近い被写体は遠くの被写体よりも大きく撮
像されるので、上面像G1の主走査方向の両端縁は湾曲
している。
【0020】上述したとおり原稿台20は暗色に着色さ
れているので、撮影像G20は他の像と比べて暗い像に
なる。また、通常は背景像180も端面像G181と比
べて暗い像になる。したがって、輝度の大小判別によっ
て、上面像G1及び端面像G181を抽出することがで
きる。具体的には、1ライン毎に主走査方向の先頭画素
から順に輝度(画素値)を調べ、輝度が第1の閾値th
1を越える範囲の先頭側の画素位置(画素番号)n1、
輝度が第2の閾値th2(th2>th1)を越える範
囲の先頭側及び後端側の画素位置n3,n4を検出す
る。画素位置n1と投影板18の前縁に対応した既知の
画素位置n2(=m)との間の画素数が当該ラインにお
ける原稿面S1の高さに対応し、画素位置n3と画素位
置n4との間の画素数が主走査方向の原稿サイズに対応
する。画素数を撮像解像度で割る演算により実際の寸法
が求まる。原稿面S1の湾曲状態、すなわち高さの分布
は、全てのラインのそれぞれにおける原稿面S1の高さ
を示すデータの集合によって特定される。また、画素位
置n3,n4が検出された最初のライン及び最後のライ
ンのそれぞれの位置が副走査方向における原稿の両端位
置に対応する。
【0021】本スキャンニング時には、予備スキャンニ
ング時に得た原稿面S1の高さ情報に基づいて、湾曲し
た上面像G1を原稿面S1の高さが一定である場合の像
に補正する画像処理(画像歪み補正)が行われる。具体
的には、主走査方向については、原稿台20の上方の一
定距離(例えば5cm)の位置の平面を基準面とし、副
走査方向の各位置における基準面と原稿面S1との高低
差に応じて上面像G1を変倍する。副走査方向について
は、微小区間毎に原稿面S1の沿面距離と原稿台20へ
の原稿面S1の投影距離との比に応じて上面像G1を変
倍する。
【0022】図4は補助ランプユニット70を用いて行
う高さ測定の一例を示す図である。図4(A)におい
て、ブック原稿BDは暗色のハードカバー装丁の厚い書
籍である。見開きの右側部分のページ数は極端に少な
く、投影板18に写る端面の右側部分の厚さはほぼカバ
ーの厚みと等しい。このようなブック原稿BDに対して
照明ランプユーニット40のみを点灯して投影板18を
撮影すると、図4(B)のように、端面像G181のう
ちの左側部分(厚い部分)は明るいが、右側部分(薄い
部分)は暗い。カバーが暗色であって、可視光に対する
反射率が小さいからである。図3で説明した方法では、
端面像G181が閾値th1より暗い場合には、背景像
G180との区別がつかず、原稿面S1の高さを正しく
測定することができない。すなわち図4(B)の例にお
いて、実際は見開き中心から右端に向かって原稿面S1
が傾斜しているが、測定結果では見開き中心から右側の
部分は高さがほぼ零の平坦面となってしまう。高さ測定
が正しくなければ、ピント調整及び画像歪み補正が不適
正となり、出力画像の品質が低下する。
【0023】そこで、ブックスキャナ1は、高さが零の
範囲の長さや高さ変化の連続性などから高さ測定の適否
を判別し、測定結果が不適正と判断したときに補助照明
ランプ70を点灯して測定をやり直す。補助照明ランプ
70の点灯により、図4(C)のように暗色のカバーの
部分を含めて端面像G181iの全体が閾値th1以上
の明るさの像となり、原稿面S1の高さを副走査方向の
全長にわたって正しく測定できるようになる。
【0024】図5は補助ランプユニット70による照明
の模式図、図6はランプユニット40による照明の模式
図、図7は反射方向と反射光量との関係を示す図であ
る。図5において、補助ランプユニット70は、赤外光
を効率的に射出する線状の光源71、アルミニウム・鏡
面ガラスなどからなるリフレクタ72、及び可視カット
フィルタ73から構成されている。光源71としては、
直管状のハロゲンランプ、赤外LEDアレイなどを用い
ることができる。可視カットフィルタ73は、原稿面S
1における照明むらを防止するために設けられており、
可視域の発光量が少ない光源71を用いるときには不要
である。
【0025】リフレクタ72は放物面状の反射面を有し
ており、略平行の光ビームを射出する。可視カットフィ
ルタ73を透過した赤外光ビームIBは、投影板18で
反射し又は直接に端面S3に入射する。そして、端面S
3で反射した赤外光ビームIBは投影板18で反射し、
ラインセンサ31の撮像面に向かう。ここで、重要な点
は、端面(ここでは原稿台20に対して垂直な仮想平
面)S3で正反射をした赤外光ビームIBがラインセン
サ31に入射するように補助ランプユニット70の形状
及び配置位置が選定されている点である。ラインセンサ
31からみた端面S3の撮影角度は、端面S3の高さ位
置によって微妙に異なるので、高さに係わらず正反射光
が撮像面に入射するようにリフレクタ72の形状及び大
きさが選定されている。なお、図6のように、ランプユ
ニット40による照明では、端面S3で正反射をした照
明光は撮像面に入射しない。
【0026】上述のように端面S3で反射した照明光の
正反射成分を撮像面に入射させることにより、端面S3
の濃淡に係わらず原稿面S1の高さを測定することがで
きる。これは、図7が示すとおり、物体の明暗(反射率
の大小)によって反射光量の総量は異なるが、正反射方
向に反射光量は反射率に係わらず大きく変化しないから
である。
【0027】図8はブックスキャナ1の制御系のブロッ
ク図である。ブックスキャナ1は、マイクロコンピュー
タを備えたCPU101によって制御される。CPU1
01は、ラインセンサ31の駆動制御を担う撮像制御回
路130、ラインセンサ31を移動させる副走査機構1
31、ランプユニット40の点灯制御を担うランプ制御
回路140、AF機構132、操作パネルOPの表示デ
バイス、及び補助ランプユニット70の点灯制御を担う
補助ランプ制御回路170に対して動作の指示を与え
る。また、CPU101は、ラインセンサ31の出力の
量子化や画像補正を行う信号処理系100の制御をも担
う。CPU101には、メインスイッチ51及びスター
トキー52,53が接続されている。
【0028】図9は信号処理系100のブロック図であ
る。信号処理系100は、CPU101、AD変換部1
02、画像処理回路103、RAM105、及び高さ測
定部110を有している。
【0029】予備スキャンニングにおいて、ラインセン
サ31から出力された光電変換信号は、AD変換部10
2によって例えば8ビットの撮像データD10に変換さ
れて画素配列順に高さ測定部110に入力される。高さ
測定部110は、比較器111とカウンタ112とから
なる。比較器111は、入力された撮像データD10と
閾値th1とを比較し、比較結果をCPU101及びカ
ウンタ112に通知する。カウンタ112は輝度が閾値
th1を越える画素の数をカウントする。つまり、原稿
面S1の高さを測定する。CPU101は、カウンタ1
12のカウント値を取り込み、原稿面S1の湾曲状態を
示す高さデータDHとしてRAM105に一旦格納す
る。また、比較器111によって検出された画素位置n
3,n4を取り込み、原稿の平面視サイズを示すサイズ
データDSを生成する。さらにCPU101は、比較器
111に入力された撮像データD10を取り込み、輝度
ヒストグラムを作成して下地濃度を求める。予備スキャ
ンニングの終了後、CPU101は、高さデータDH及
びサイズデータDSを含む測定データに基づいて、本ス
キャンニングの準備としてフォーカシング・画像歪み補
正・濃度調整などの制御内容を設定する。
【0030】本スキャンニング時において、撮像データ
D10は画像処理回路103に入力される。画像処理回
路103は、原稿面S1の照度むらを補正する処理、画
質改善のためのMTF補正、原稿面S1の湾曲に起因す
る歪みの補正を含む変倍処理、濃度補正、及び有効読取
り領域の外側を空白とするマスキングなどの処理を担
う。所定の画像処理を受けた撮像データD20は外部装
置に出力される。
【0031】図10はブックスキャナ1の概略の動作を
示すフローチャートである。一対のスタートキー52,
53の一方がオンされると(#1)、CPU101は、
ランプ制御部140に対してランプの点灯を指示し(#
2)、撮像制御回路130及び副走査機構131に対し
て予備スキャンニングの実行を指示する(#3)。予備
スキャンニング中は各ラインの原稿高さを示す画素数の
カウント値(高さデータDH)を逐次記憶する。
【0032】予備スキャンニングが終了すると、高さ測
定の適否を判断する(#4)。例えば、高さが零の範囲
が一定値を越えると不適と判断する。高さ測定の結果が
適正であれば、その結果に基づいて動作設定を行い(#
5)。本スキャンニングの実行を指示する(#6)。本
スキャンニング中は副走査の進行に合わせてフォーカシ
ングを行うとともに、画像歪みを補正する。本スキャン
ニングが終了すると、ランプ制御部140に対してラン
プの消灯を指示し(#7)、待機状態に戻る。
【0033】一方、予備スキャンニングによる高さ測定
の結果が不適正である場合は、補助ランプ制御部170
に対してランプの点灯を指示し(#8)、撮像制御回路
130及び副走査機構131に対して予備スキャンニン
グの再実行を指示する(#9)。2回目の予備スキャン
ニングが終了すると、補助ランプ制御部170に対して
ランプの消灯を指示し(#10)、ステップ#5に進ん
で動作設定をする。このときの設定は、2回目の予備ス
キャンニングで得られた高さデータDHに基づいて行わ
れる。
【0034】上述の実施形態において、予備スキャンニ
ングに際して常に補助ランプユニット70を点灯し、1
回の予備スキャンニングで高さを測定するようにしても
よい。補助ランプユニット70を省略し、ランプユニッ
ト40の配置位置を適切に設定して端面S3での正反射
光をラインセンサ31に入射させることも可能である。
その場合には、ランプユニット40の光源としてハロゲ
ンランプのように可視光と赤外光とを発するものを用
い、投影板18に赤外光を選択的に反射する分光膜を設
ければ、上述の実施形態と同様に蛍光灯などの外部光源
の写り込みによる測定の誤りを防止することができる。
【0035】
【発明の効果】本発明によれば、見開き原稿の端面の反
射率が小さい場合にも、端面の撮影情報に基づいて原稿
の高さを正しく測定できるようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】ブックスキャナの外観を示す斜視図である。
【図2】ブックスキャナによる読取りの模式図である。
【図3】原稿面の高さの測定方法を説明するための図で
ある。
【図4】補助ランプユニットを用いて行う高さ測定の一
例を示す図である。
【図5】補助ランプユニットによる照明の模式図であ
る。
【図6】ランプユニットによる照明の模式図である。
【図7】反射方向と反射光量との関係を示す図である。
【図8】ブックスキャナの制御系のブロック図である。
【図9】信号処理系のブロック図である。
【図10】ブックスキャナの概略の動作を示すフローチ
ャートである。
【符号の説明】
1 ブックスキャナ(画像読取り装置) 18 投影板(光学部材) 20 原稿台 31 ラインセンサ(撮像デバイス) 70 補助ランプユニット(照明手段) 80 開放空間 110 高さ測定部(高さを測定する手段) BD ブック原稿(見開き原稿) G18 端面像(端面の撮影情報) IB 赤外光(光) M2 見開き方向(左右方向) OS 光学系 S3 端面

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】原稿台と、撮像デバイスと、原稿画像を前
    記撮像デバイスに投影する光学系とを有し、前記原稿台
    と前記光学系との間に原稿のセッティングのための開放
    空間が存在する構造の画像読取り装置であって、 前記原稿台の上に左右に見開いた状態で置かれた見開き
    原稿における左右方向と直交する方向の端面を前記撮像
    デバイスに投影するための光学部材と、 前記撮像デバイスによって得られた前記端面の撮影情報
    に基づいて、前記見開き原稿の高さを測定する手段と、 前記端面に光を照射する照明手段とを有し、 前記照明手段は、前記端面で正反射をした前記光が前記
    光学部材で反射して前記撮像デバイスに入射するように
    設けられていることを特徴とする画像読取り装置。
JP9050645A 1997-03-05 1997-03-05 画像読取り装置 Pending JPH10247994A (ja)

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