JPS6251869A - 手動走査画像入力装置 - Google Patents

手動走査画像入力装置

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JPS6251869A
JPS6251869A JP60192777A JP19277785A JPS6251869A JP S6251869 A JPS6251869 A JP S6251869A JP 60192777 A JP60192777 A JP 60192777A JP 19277785 A JP19277785 A JP 19277785A JP S6251869 A JPS6251869 A JP S6251869A
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JP
Japan
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main scanning
sensor
time
scanning
sub
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JP60192777A
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Inventor
Mikio Yamaguchi
幹雄 山口
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (支)技術分野 この発明は、文字光学読取認識装置、ファクシミリなど
における、二次元の画像情報の入力手段を備えた手動操
作画像入力装置に関する。
蛸 従来技術とその問題点 手動走査画像入力装置は、手で副走査を行う。
これは、原稿に車輪を接触させながら、装置の本体を読
取シ文などに沿って動かすことによってなされる。車輪
の回転によって、本体の動きが検出される。この場合、
手で副走査を行うので、副走査の速度は一定でない。
しかしながら、主走査の走査密度を一定にする必要があ
る。そうでなければ、原稿の読取シ像に於て、文字や図
形の副走査方向の長さが一定しないからである。
主走査の走査密度を一定に保つためには、副走査速度の
変化に合わせて、主走査の時間間隔を、゛変化させる必
要がある。
第5図はその様子を示している。
副走査が遅い時は、主走査間隔は長くなシ、副走査が速
い時は、主走査間隔が短くなる。
第5図に於て、(I)は、副走査に伴って、主走査開始
パルスが発せられる様子を示す。副走査は、原稿に対す
る読取装置本体の移動を意味する。副走査を行うのは、
車輪やローラーなどの回転体を原稿の上に接触させて走
らせ、回転角を検出する事によって行う。
一定の副走査量Δに対して、ひとつ主走査開始パルスが
発せられる。
第5図の横軸は時間である。副走査量がΔである時に、
ひとつの主走査開始パルスが発せられるので、副走査の
速度がVであれば、主走査開始パルスの間隔TはT=Δ
/Vとなる。
副走査が遅い時は、主走査開始パルスの間隔Tは大きく
なシ、副走査が速い時は、主走査開始パルスの間隔Tは
小さくなる。
一方、文字読取装置のセンサは、それ単独では感度が低
く、これを蓄積型にしたものが用いられる。蓄積型とい
うのは、光電変換によって得られた電荷をコンデンサに
蓄積しておき、読出し時にその電荷を放出するものであ
る。放電電流は充分の大きさがあるので、これを読出す
ことができる。
電荷を放出した後は、再び電荷を蓄積する。このように
、蓄積型のセンサは、電荷のコンデンサへの蓄積と、放
出の繰返しによシ充分な感度を確保しようとするもので
ある。
センサは、入射光に比例した電流を生じ、この電流がコ
ンデンサに蓄積される。入射光の総量は、単位時間の入
射光を時間で積分したものである。
また電流をコンデンサに蓄積してゆく場合、電流値を時
間で積分すれば、電荷になる。
そうすると、入射光量はコンデンサに蓄積された電荷の
総量に比例する。
ただし、このような線型関係は、入射光量がある一定の
値以下の時に成立するが、これを越えると成シ立たなく
なる。
第6図はこのような蓄積型センサの特性を示すグラフで
ある。横軸は入射光量(ft −cd’s )である。
縦軸は電荷出力で(p coul、 )である。
この例では、0.14cd−sで飽和し、飽和電荷量が
5.4p coulとなっている。
このような飽和光量、電荷量はセンサによって異なるが
、いずれにしても飽和現象は必ず起る。
飽和光量以下の光量で使用する事にすれば、光量と電荷
とは正比例する。文字読取のためには、この正比例類・
域を用いる。本発明に於ても正比例領域を使用すること
とする。
入射光量というのは、入射光の強さと、入射時間の積で
ある。入射光が一定であっても、時間が長ければ入射光
量は増える。つまシ蓄積電荷も増える。
反対に、入射光が一定であっても、時間が短かければ、
蓄積電荷は少なくなる。
読取られるべき原稿の濃淡は、一定であるとしても、光
源強度が大きいと反射光が増え、センサに入る入射光も
強くなる。また光を照射している時間が長いと、センサ
に入る入射光量も増える。
ところが、最終的な電荷出力は、原稿の濃淡によって一
意的に定まるべきである。走査時間間隔の大小によるべ
きではない。
このような目的を達成するために、従来は、光の量を変
化させていた。副走査速度Vが速ければ、照射時間が短
くなる。そこで、光源の実効的な強度を副走査速度Vに
比例させる。
こうすると、副走査速度の如何に拘らず、原稿の濃淡に
のみ依存した電荷出力が得られる。
光源の実効的強度!。を副走査速度Vに比例するよう、 l0=kv              (1]という
関係式に従って工◎を制御すればよい事になる。
このために、従来は2つの方法が行われていた。
ひとつは、光源をチョッパ制御し、光源の発光時間を主
走査間隔に於て一定に保つ方法である(a方法という)
。もうひとつは、光源の強度を、副走査速度Vに反比例
するよう連続的に変化させるものである(b方法という
)。
第5図の■の波形は、a方法に於て、光源へ与える励起
電流を示している。励起電流は、11か又は0である。
11は定数である。つまシ光源は、オン・オフ制御され
る。オンである時間Tanと、オフである時間Toff
とが制御変数になる。
光源の実効的強度はTan / (Ton + Tof
’f’ )に比例する。これを副走査速度Vに反比例さ
せる。
このためには、いくつもの方法があシうる。しかし、こ
こでは、主走査間隔Tもひとつのパルス周期とし、 T = Tcn + Toff’          
  (21さらに、T■を定数 Tan = const             (
81となるようにしている。主走査間隔TはΔ/Vであ
シ、これが副走査の速度Vに反比例しているから、Tの
中で、光源がオンである時間Tonを定数にすれば、光
源の実効的強度は、Vに反比例することになる。
つまり、■の制御波形は、主走査開始パルスが与えられ
るごとに、一定時間Tonだけ、光源を駆動する、とい
う簡単な制御によって、光源の強度をVに反比例するよ
うにしている。
オン・オフ制御するから、光源の制御回路は比較的簡単
である。また、Tcf′1を一定にするのであるから、
単安定マμチバイプレータによって、容易に回路を構成
できる。
オン・オフ制御によって同様の目的を達成するためには
、もちろん、他の方法もある。しかし、lの制御波形で
示されるものが、最も単純である。
オン・オフ制御ではなく、連続制御する方法(b方法)
もあり、これは第5図の■で示される。横軸は時間で、
縦軸は光源へ供給される駆動電流である。
副走査が遅い時、光源へ与えられる駆動電流工dは小さ
く、副走査が速い時、駆動電流Idは大きい。
つまシ、(1)式そのままに Ia=kv             (4)とするも
のである。例えば、特願昭59−185765号に提案
されている。
これらの方法は、次のような欠点がある。
a1b方法ともに、副走査速度が極めて低い場合、原稿
を照らす光源からの光は極めて弱いものとなる。当然、
原稿で反射されて戻ってくる信号光も微弱になる。
読取装置は、筐体の中にセンサや電子回路を装備し友も
のである。筐体の先端に原稿からの光を取シ入れる部分
があシ、先端を原稿に接触或は近接させた状態で、光学
的に文字などを読取る。しかし、筐体と原稿の間には隙
間があシ、ここから、外乱光が入ってくる。
外乱光は僅かであっても、信号光が微弱であれば、外乱
光ノイズの中に信号が埋ってしまい、S/N比が極めて
悪くなる。
さらに、オン・オフ制御するa方法は、光源の応答周波
数が十分高くなければならない。たとえば、白熱球など
は、応答速度が遅いので光源として用いる事ができない
応答速度の速い光源は、半導体光源という事になるが、
LEDでは十分な光量を得ることが難しい場合がある。
LDは大光量を得る事ができるものもあるが、価格、寿
命の点で問題がある。
光源の強度を連続的に変化させるb方法では、光源の応
答速度はa方法に於ける程、高速でなくてもよい。連続
変化はゆっくりと生ずるからである。
しかしながら、オン・オフでなく連続的に駆動電源の電
流又は電圧を変化させるのであるから、パワートランジ
スタが必要である。パワートランジスタが坦うべき制御
範囲は広いので、パワートランジスタに於ける発熱も大
きい。
すると、放熱のための装置が必要になシ、制御回路が大
型になってしまう。大電流を制御する、というのは小型
化の面で望ましい方法ではない。
欧)   目     的 副走査速度が極めて遅くても、外乱光の影響を殆ど受け
ず、S/N比の高い、手動画像入力装置を与えることが
本発明のひとつの目的である。
また、制御回路を小型、高密度にできるようにした手動
画像入力装置を与えることが本発明のもうひとつの目的
である。
さらに、光源に対して高速応答性が要求されないような
、つまシ、どのような光源に対しても同様に適用できる
手動画像入力装置を与えることが、第3の目的である。
(2)発明の構成 従来法は、いずれも副走査速度に反比例して、光源の実
効的強度を変更するものであった。
蓄積型センサに於ける電荷の蓄積量は、光の入射強度と
、入射時間の積に比例する。
副走査速度の如何にかかわらず、一定の原稿濃度に対し
ては、一定の電荷蓄積量が対応しなくてはならない。副
走査速度が遅いという事は、一定の副走査量Δに対する
時間Tが長いという事である。Tが長くなるから、光の
入射強度を小さくしようとしたのであった。
もしも、一定の副走査量Δに対する電荷蓄積時間Tが一
定である、とすれば入射光強度も一定であってよいこと
になる。
本発明は、このような着想に基づいている。
すなわち、一定の副走査量Δに対し、センサの電荷蓄積
時間を一定値Tcとする。
Δは、第5図に於て、主走査開始パルスが発せられる距
離と考えてもよい。すると、この間隔はΔ/Vで与えら
れる。Δ/Vの最小値を(Δ/v)mtnで表わす。
Vは変数、Δは定数であるから、これはVの最大値でΔ
を割った値ということもできる。
さて、 0 < 7c < (Δ/V)win(51となる値T
cを選び、これをセンサへの電荷蓄積時間(定数)とす
る。
主走査間隔Δ/VをTとかき T = Tc + To           (63
とする。Tcは電荷蓄積を行い、Toは電荷蓄積を行わ
ないものとする。
そうすると、一定の副走査量Δに対応し、光源強度が一
定であれば、一定時間センサの電荷の蓄積が行われるこ
とになる。つまシ、蓄積された電荷量は、副走査速度V
によらず、原稿の濃淡だけに依存する。
第1図は本発明の構成図である。第2図は第1図の構成
において、主走査開始パルス、消去指令パルスの波形を
示す。
移動検出部1は、原稿に接触した車輪の回転によって、
副走査速度v1又は副走査量を検出するものである。そ
して、一定の副走査量Δごとに、主走査タイミングパル
ス2を発生する。
このパルスは、イメージセンサ3に蓄積された電荷を消
去する消去指令4として用いる。この時は、単に電荷を
放出するだけで、蓄積電荷量を測定しない。
主走査タイミングパルス2は、同時に、計時部5のスタ
ートパルスとして与えられる。計時部5はスタートパル
スから一定時間Tcを計測するものである。
ここで用いるイメージセンサは二次元イメージセンサで
はなく、一次元のイメージセンサである。
手動で行う走査を副走査というが、これは原稿の上に接
触して行う走査である。イメージセンサは、副走査の方
向とは直角に並んでいる。イメージセンサには光量に応
じて電流が流れ、これが時間的に蓄積されてゆく。蓄積
された電荷を放出させ、電荷量を検出するのが主走査で
ある。
主走査は一次元イメージセンサを順に放電させる事であ
シ、副走査は手でセンサ筐体を移動させる事である。主
、副走査の方向は互に直交する。
このため、一次元イメージセンサによって、二次元画像
を読取る事ができるのである。
移動検出部1は従来から、手動走査画像入力装置には必
ず設けられるものであって、この存在は新規ではない。
消去指令4は、パルスの立上シでイメージセンサ3の電
荷を一瞬にして放出するものである。イメージセンサは
、この直後から、光信号に応じて発生するセンサ電流を
蓄積し始める。
計時部5は、Tco後、主走査開始指令6を生ずる。主
走査開始指令によって、イメージセンサに蓄積された電
荷を放出し、この電荷の大きさを測定する。蓄積電荷量
はTc時間内にセンサへ入射した入射光量の全量に比例
している。
Tcは一定時間であり、光源の強度も一定であるから、
蓄積電荷量は副走査速度Vによらず、原稿の濃淡にのみ
依存する。
主走査開始指令6によって、蓄積電荷量が単位センサご
とに読出されるが、これがセンサ出カフとなる。
この後センサには再び電荷が蓄積されてゆく。
しかし、この電荷は、次の消去指令4が与えられた瞬間
に放出されてしまい、−測定の対象にはならない。つま
シ、主走査開始指令6から、次の消去指令4′!!での
時間Toに於て、センサに蓄積された電荷は読出されず
に捨てられる。
つまシ、消去指令も主走査開始指令も、蓄積形一次元イ
メージセンサの電荷を放出する事である。
しかし、消去指令は放出電荷の量を測定せず、主走査開
始指令は、放出電荷の量を測定する、という相違がある
消去指令を入力する端子がないイメージセンサの場合は
、消去指令の時にも主走査を行うが、ここで読出された
電荷量のデータは捨ててしまうこととする。こうすると
、単に、蓄積電荷を読み捨てたのと等価である。
消去指令は、基準副走査ごとに発せられるから、時間軸
に於て、間隔は一定していない。
しかし、主走査開始指令は消去指令より、Tc後に必ず
発せられる。消去指令から主走査開始指令までの時間は
一定である。
第2図はこのような波形図全量している。
計時部5は、一定時間Tcを測定するもので、Tc後に
短い主走査開始指令パルスT2を発生するものである。
計時部5は簡単なTTLロジックと、抵抗、コンデンサ
、ダイオードなどによって実現する事ができる。
第3図は計時部5の回路例を示す。
Dフリップフロップ21のck(クロック)端子に主走
査タイミングパルスINが入力される。Dフリップフロ
ップ21のD入力は電源vCCに接続されている。従っ
て、これは単なる二状態フリップフロップとして機能す
る。
Q出力は、抵抗R1とコンデンサC1の直列体に接続さ
れる。コンデンサC□は他端が接地されている。ClR
1は遅延回路を形成している。R1と並列に、放電用の
ダイオードD1が接続されている。
遅延回路の時定数C7R1と、センサ蓄積時間Tcの間
には、 Tc == o、s C1R1+ ’reo(71の関
係がある(近似式)。Tcoはゲート遅延である。
遅延回路出力gは、インバータ22を通る。反転出力り
は、インバータ24を経て主走査開始指令OUTとなる
第4図は第3図の回路の各部の波形図を示してイル。上
から順に主走査タイミングパルヌIN1フリップフロッ
プのQ出力、主走査開始指令OUT及びクリヤCLパル
ス波形である。
中間出力りはインバータ23を経て、第2の遅延回路に
入る。これは、抵抗R2、コンデンサC2を直列につな
いだもので、コンデンサC2の他端カ接地されている。
遅延出力はコンデンサと抵抗の接続点によりでる。D2
は放電用のダイオードである。
この遅延回路は主走査開始指令パルスOUTの時間T2
を決定するものである。回路の時定数C2R2と、T2
の間には、次の関係がある(近似式)。
T2=0.8C2R2+T2゜        (8)
720はゲート遅延時間である。遅延出力にはインバー
タ254−経て、Dフリップフロップ21のクリヤ端子
CLに入力されている。
回路の動作を説明する。
Dフリップフロップ21に主走査タイミングパルスIN
が入力されたとする。この立上シ時に、Q出力がLから
Hへ立上る。INが立下っても、QはHのままである。
抵抗R1を通じて、g点に電流が流れ込み、コンデンサ
C1の電位がOvから徐々に上昇してゆく。
上昇の速さは、C1R1に反比例する。やがてインバー
タ22の閾値を越える。すると、主走査開始指令OUT
がLからHへ変化する。インバータ22.24のため、
この変化は急激に行われる。INが入力されてから、0
υTがHに変化するまでの時間はTcである。
同時に、遅延回路の入力jがLからHに変化している。
コンデンサC2と抵抗R2との接続点kに電流が流れ、
コンデンサ電位が徐々に上昇してゆく。インバータ25
の閾値に達すると、この出力mがHからLに変化する。
m[、Dフリップフロップ21のクリヤ端子CLに接続
されているから、この瞬間に、Dフリップフロップ21
がクリヤされる。
クリヤパルスが入るとともに、Q出力がHからLへ下降
する(第4図矢印50)。そうすると、コンデンサC1
の電荷が放電される。これは抵抗R1を通じてではなく
、ダイオードDI を通じて行われる。従って、放電は
短時間になされ、g点の電位は瞬間的に低下する。
すると、2つのインバータ22.24を通して、OUT
がHからLへ短時間に変化する(矢印51)またj点の
電位が低下し、k点のコンデンサ電位が下る。ダイオー
ドp2を通じ、急速放電がなされるからである。これに
よって、インバータ25の出力mがLからHへ変化する
。クリヤCLがHになるので、Dフリップフロップは正
常に機能し始める。
この後、主走査タイミングパルスINがDフリップフロ
ップに入るまで、QはLであり、OUTもLである。
次の主走査タイミングパルスINが入力されると、再び
同じ動作を繰返すことになる。
以上が計時部の動作である。
これは、主走査タイミングパルスを受けた後、Tcだけ
経過した後、主走査開始指令を出すものである。このよ
うな目的を達成するためには、他にも様々な回路が可能
である。
移動検出部1の構成例を第7図によ・つて説明する。移
動検出部1は、この、種の文字読取装置には全て含まれ
ているものであって、公知である。これは一定の副走査
量Δごとに、主走査タイミングパルス2を発生するもの
である。
車輪11は車輪12によって回転円板13に結合されて
いる。軸受は省略しである。車輪11は原稿上面に接し
て回転するものである。
回転円板13には、円周上に、等しい角度をなして多数
のスリットが穿孔されている。
回転円板13の両側には、光源14と光電変換素子15
が互に対向するように設置されている。
スリットが両者の間に位置する時、光源14からの光が
光電変換素子15に入る。これが主走査タイミングパル
スである。
スリットの数をSとすると、隣接スリット間の中心角、
θ0は、 θ。=2π/S            (91である
。車輪11の半径をaとして、基準副走査量(1回の主
走査を行う副走査量)Δは、(9)から、Δ=aOo 
                   (1のとなる
。光電変換素子はPD(ホトダイオード)、光電管、ホ
トセルなどを用いることができる。光源はランプ、LE
Dなどを用いることができる。
(6)作 用 移動検出部から、基準副走査量Δごとに、主走査タイミ
ングパルスが発せられる。これは、蓄積型イメージセン
サの電荷を放出する消去指令となる。
計時部に於て、消去指令からTcの時間の経過を計測し
、主走査開始指令となる。
イメージセンサの各素子は、Tcの間、光電流をコンデ
ンサに蓄積してゆく。この蓄積電荷量が放電とともに読
出される。この後火の主走査タイミングパルスが発生す
るまで、センサに再び電荷が蓄積されてゆく。しかし、
これは消去指令によって消去され、次の主走査タイミン
グパルスの入力によって、さらにセンサは電荷蓄積を始
める。
防)効 果 副走査速度Vが如何なるものであっても、基準走査量Δ
を移動する間、一定時間Tcだけセンサは光電流にもと
づく電荷を蓄積するようになっている。このため、次の
効果がある。
(1)従来の光源を制御する方式では1.外光の影響を
受けやすかった超低速時の走査に於ても、安定して文字
などの読取シができるようになる。
光源の強度は大きいから、S/Nは低下しない。
(2) 光源制御方式では、応答性の速い光源を用いる
必要があった(オン・オフ制御の場合)が、本発明では
応答速度は問題にならない。連続点灯であるからである
。したがって白熱球であってもよい。
(3)光源の出力を連続的に制御する方式では、パワー
トランジスタを必要とした。パワートランジスタからの
発熱量も大きく、放熱手段を必要とし比。
このため、回路構成が大型になり、小型化、高密度化が
できない、という欠点があった。
しかし、本発明では、光源は一定の強さで連続点灯する
のであるから、パワートランジスタは不要である。放熱
手段も不要である。全体の回路を小型、高密度化するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の手動走査画像入力装置の略構成図。 第2図は第1図の装置に於て消去指令と主走査開始指令
とが発せられるタイミング例を示す波形図。 第3図は本発明の装置の中の計時部の回路構成図。 第4図は第3図の計時部回路の各部分のパルス波形図。 (a)は主走査タイミングパルス、面はフリップフロッ
プの出力Qの波形、(clは主走査開始指令OUTの波
形である。 第5図は従来の手動走査画像入力装置の従来例の原理を
説明するための波形図。(I)は副走査量に応じて発せ
られる主走査開始パルス波形、([)は従来のオンオフ
光源制御方式に於ける光源駆動電流波形、a)は従来の
連続光源制御方式に於ける光源駆動電流波形。 第6図は蓄積形イメージセンサの各素子の入射光量と電
荷量の関係の一例を示すグラフ。横軸は入射光景、縦軸
は電荷出力である。 第7図は移動検出部の一例を示す概略斜視図。 1 ・・・・・・移動検出部 2 ・・・・・・ 主走査タイミングパルス3 ・・・
・・・ イメージセンサ 4・・・・・・消去指令 5・・・・・・計 時 部 6 ・・・・・・主走査開始指令 7・・・・・・センサ出力 11・・・・車  輪 12・・・・車  軸 13・・・・回転円板 14・・・・光  源 15 ・・・・光電変換素子 21 ・・・・ Dフリップフロップ 22〜25・・・・ インバータ 発  明  者           山   口  
幹  雄特許出願人     住友電気工業株式会社層 出願代理人 弁理士   川 瀬 茂 横面])滉 第   5   図 従 来 例 (光源の実効的強度を変化させる) 第   6   図 (pcoul) 第7図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)一次元のイメージセンサを用い、光源によつて照
    射された対象物の反射光をイメージセンサに導き、イメ
    ージセンサに反射光に応じた電荷を蓄積してゆき、一次
    元イメージをイメージセンサに読み取つた後、イメージ
    センサを走査する主走査を行いつつ、該主走査と垂直方
    向の副走査を手でセンサ筐体を移動させることによつて
    行い、二次元画像を入力する画像入力装置に於て、前記
    センサ筐体の対象物に対する移動量を検出し、一定距離
    移動するごとに主走査タイミングパルスを発する移動検
    出部と、主走査タイミングパルスを受けて一定時間T_
    cを計測し主走査開始指令を発する計時部とを有し、主
    走査タイミングパルスによつて一次元センサに蓄積され
    た電荷を放出し、主走査開始指令によつて、一次元セン
    サに蓄積された電荷を放出しながら読み出す主走査を行
    う事を特徴とする手動走査画像入力装置。
JP60192777A 1985-08-30 1985-08-30 手動走査画像入力装置 Pending JPS6251869A (ja)

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JP60192777A Pending JPS6251869A (ja) 1985-08-30 1985-08-30 手動走査画像入力装置

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JP (1) JPS6251869A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7830562B2 (en) 2006-02-21 2010-11-09 Seiko Epson Corporation Image input device and image input method

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