專利名稱：光電傳感器系統(tǒng)及其驅(qū)動(dòng)控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有通過二維排列多個(gè)光電傳感器而構(gòu)成的光電傳感器陣列的光電傳感器系統(tǒng)，和其驅(qū)動(dòng)控制方法。
背景技術(shù)：
成像裝置，例如電子靜像照相機(jī)、視頻攝像機(jī)等已經(jīng)被非常廣泛地使用。這些成像裝置采用固體成像裝置，例如CCD(電荷耦合器件)，CCD用作將被攝物體的圖象轉(zhuǎn)換為圖象信號(hào)的光電轉(zhuǎn)換裝置。如公知的，CCD具有這樣的結(jié)構(gòu)，其中光電傳感器(光接收元件)例如光電二極管或薄膜晶體管(TFT薄膜晶體管)排列成一個(gè)矩陣，并且相應(yīng)于進(jìn)入每個(gè)傳感器的光接收部分的光量而產(chǎn)生的電子空穴對(duì)量(電荷量)由水平掃描電路和垂直掃描電路檢測(cè)，來檢測(cè)輻射輝度。
在使用這種CCD的光電傳感器系統(tǒng)中，有必要分別向被掃描的光電傳感器提供選擇晶體管，用于使該被掃描的光電傳感器呈現(xiàn)被選擇的狀態(tài)。代替該光電傳感器和該選擇晶體管的結(jié)合，現(xiàn)在正研制一種由具有所謂的雙控制極(double-gate)結(jié)構(gòu)并同時(shí)具有光電傳感功能及選擇功能的薄膜晶體管形成的光電傳感器(在下文中稱為雙柵極光電傳感器)。
圖11A是示出雙柵極光電傳感器10的結(jié)構(gòu)的截面圖。圖11B是示出雙柵極光電傳感器10的等效電路的電路圖。
雙柵極光電傳感器10包括由非晶硅等形成的半導(dǎo)體薄膜11，n+硅層17和18，分別形成在n+硅層17和18上的源極和漏極12和13，經(jīng)阻塞絕緣膜(block insulating film)14和上部柵極絕緣膜15形成在半導(dǎo)體薄膜11之上的頂柵極21，設(shè)置在頂柵極21上的保護(hù)絕緣膜20，和經(jīng)下部柵極絕緣膜16位于半導(dǎo)體薄膜11之下的底柵極22。雙柵極光電傳感器10位于玻璃等形成的透明絕緣襯底19上。
換句話說，雙柵極光電傳感器10包括由半導(dǎo)體薄膜11、源極12、漏極13和頂柵極21組成的上部MOS晶體管，和由半導(dǎo)體薄膜11、源極12、漏極13和底柵極22組成的下部MOS晶體管。如圖11B的等效電路所示，雙柵極光電傳感器10被認(rèn)為包括兩個(gè)MOS晶體管，該兩個(gè)MOS晶體管具有由半導(dǎo)體薄膜11所形成的共同溝道區(qū)、TG(頂柵極端)、BG(底柵極端)、S(源極端)和D(漏極端)。
保護(hù)絕緣膜20、頂柵極21、上部柵極絕緣膜15、阻塞絕緣膜14和下部柵極絕緣膜16都由具有對(duì)可見光高透射比的材料形成，用于激活半導(dǎo)體薄膜11。從頂柵極21側(cè)進(jìn)入傳感器的光穿過頂柵極21、上部柵極絕緣膜15和阻塞絕緣膜14，然后進(jìn)入半導(dǎo)體薄膜11，從而在溝道區(qū)產(chǎn)生并積累電荷(正空穴)。
圖12是示出由二維排列的雙柵極光電傳感器10所構(gòu)成的光電傳感器系統(tǒng)的示意圖。如該圖所示，光電傳感器系統(tǒng)包括由排列在nxm矩陣中的大量雙柵極光電傳感器10構(gòu)成的傳感器陣列100，沿行方向分別連接雙柵極光電傳感器10的頂柵極端TG和底柵極端BG的頂和底柵極線101和102，分別連接頂和底柵極線101和102的頂和底柵極驅(qū)動(dòng)器111和112，沿列方向分別連接雙柵極光電傳感器10的漏極端D的數(shù)據(jù)線103，以及連接到數(shù)據(jù)線103的輸出電路部分113。
φtg和φbg表示分別用于產(chǎn)生復(fù)位脈沖φTi和讀出脈沖φBi的控制信號(hào)，這將在下面說明，φpg表示用于控制在何時(shí)施加預(yù)充電電壓Vpg的定時(shí)的預(yù)充電脈沖。
在上述結(jié)構(gòu)中，如下所述，光電傳感功能通過從頂柵極驅(qū)動(dòng)器111向頂柵極端TG施加預(yù)定電壓來實(shí)現(xiàn)，同時(shí)，讀出功能通過從底柵極驅(qū)動(dòng)器112向底柵極端BG施加預(yù)定電壓，然后經(jīng)數(shù)據(jù)線103將光電傳感器10的輸出電壓送給輸出電路部分113，并輸出串行數(shù)據(jù)Vout來實(shí)現(xiàn)。
圖13A至13D是示出控制光電傳感器系統(tǒng)的方法并示出傳感器陣列100的第i行中的檢測(cè)周期(第i行處理周期)的時(shí)間圖。首先，圖13A所示的高電平脈沖電壓(復(fù)位脈沖；例如，Vtg＝+15V)φTi被施加到第i行的頂柵極線101，并且在復(fù)位周期Treset期間，執(zhí)行復(fù)位操作，用于對(duì)第i行的雙柵極光電傳感器10的放電。
隨后，低電平(例如，Vtg＝-15V)的偏壓φTi被施加到第i行的頂柵極線101，從而結(jié)束復(fù)位周期Treset，并啟動(dòng)電荷積累周期Ta，在該電荷積累周期Ta，溝道區(qū)被充電。在電荷積累周期Ta期間，相應(yīng)于從頂柵極側(cè)進(jìn)入每個(gè)傳感器的光量的電荷(正空穴)積累在溝道區(qū)中。
然后，和預(yù)充電電壓Vpg一起在圖13C中示出的預(yù)充電脈沖φpg在電荷積累周期Ta期間被施加到數(shù)據(jù)線103，并且在使漏極13保持充電的預(yù)充電期Tprch之后，圖13B所示的高電平(例如，Vbg＝+10V)偏壓(讀出脈沖φBi)被施加到第i行的底柵極線102，此時(shí)，第i行的雙柵極光電傳感器10被打開，來啟動(dòng)讀出周期Tread。
在讀出周期Tread期間，積累在溝道區(qū)中的電荷用來使低電平電壓(例如，Vtg＝-15V)緩和適中，該低電平電壓具有與積累在溝道區(qū)中的電荷極性相反的電荷并且被施加到每個(gè)頂柵極端TG。因此，n型溝道由每個(gè)底柵極端BG的電壓Vbg形成，在預(yù)充電電壓Vpg被施加以后，數(shù)據(jù)線103的電壓VD隨時(shí)間的逝去根據(jù)漏極電流逐漸降低。更詳細(xì)地，在電荷積累周期Ta恒定的情況中，數(shù)據(jù)線103的電壓VD中的變化趨勢(shì)取決于所接收的光量。如圖13D所示，當(dāng)入射光暗淡即少量的光被接收時(shí)，電壓VD趨向于逐漸降低，因此僅少量電荷被積累，然而當(dāng)入射光明亮即大量的光被接收時(shí)，電壓VD趨向于突然降低，因此大量電荷被積累?？梢岳斫?，輻射量能夠通過在讀出周期Tread開始以后檢測(cè)數(shù)據(jù)線103的電壓VD一個(gè)預(yù)定周期，或通過檢測(cè)一個(gè)所需的周期直到電壓VD達(dá)到預(yù)定門限電壓為止來計(jì)算。圖象讀取靈敏度對(duì)應(yīng)于電荷積累周期Ta。假定光量恒定，隨著電荷積累周期Ta的增加，積累的電荷量增加并且圖象讀取靈敏度增強(qiáng)。同樣地，隨著電荷積累周期Ta的減少，積累的電荷量減少并且圖象讀取靈敏度降低。
圖象讀取通過順序地對(duì)傳感器陣列100的每一行執(zhí)行上述驅(qū)動(dòng)控制，通過在驅(qū)動(dòng)脈沖不重疊的不同定時(shí)以并行方式對(duì)每一行執(zhí)行控制來完成。
雖然以上已經(jīng)說明了使用雙柵極光電傳感器作為光電傳感器的情況，但是連使用光電二極管或光電晶體管作為光電傳感器的光電傳感器系統(tǒng)也具有操作步驟復(fù)位操作→電荷積累操作→預(yù)充電操作→讀取操作，并使用類似的驅(qū)動(dòng)順序。以上的傳統(tǒng)光電傳感器系統(tǒng)具有以下問題。
(1)為了在使用上述光電傳感器的光電傳感器系統(tǒng)中讀取各種使用環(huán)境中的對(duì)象圖像(subject image)，圖象讀取靈敏度(電荷積累周期)必須被適當(dāng)?shù)卦O(shè)置。適當(dāng)?shù)膱D象讀取靈敏度隨周圍條件例如使用環(huán)境中的外部光的輝度(illuminance)的變化而變化，并且還在光電傳感器的特性變化時(shí)變化。因此，在現(xiàn)有技術(shù)中，用于檢測(cè)外部光的輝度的電路必須被另外配置。換句話說，例如對(duì)象圖像在該對(duì)象圖像的正常讀取操作開始以前以不同的圖象讀取靈敏度被讀取，并且最佳圖象讀取靈敏度必須根據(jù)讀取的結(jié)果來確定。但是，還沒有研究出來基于對(duì)每個(gè)圖象讀取靈敏度的這種讀取結(jié)果，無條件地并自動(dòng)地設(shè)置適當(dāng)?shù)膱D象讀取靈敏度的讀取靈敏度設(shè)置方法，該讀取結(jié)果是通過以不同圖象讀取靈敏度執(zhí)行的操作而獲得的。
(2)如果在基于靈敏度調(diào)節(jié)讀取操作的結(jié)果設(shè)置讀取靈敏度過程中，雜質(zhì)粘附在光電傳感器的傳感表面或在光電傳感元件中產(chǎn)生缺陷，并且對(duì)每個(gè)圖象讀取靈敏度而得到的讀取結(jié)果被直接使用，所述的每個(gè)圖象讀取靈敏度在讀取操作中所獲得，那么異常值就會(huì)被包含在讀取結(jié)果中，導(dǎo)致不能設(shè)置適當(dāng)?shù)膱D象讀取靈敏度，并阻礙了對(duì)象圖像的精確讀取操作。例如，當(dāng)該光電傳感器系統(tǒng)被應(yīng)用于指紋讀取裝置時(shí)，該裝置可能在指紋識(shí)別處理中發(fā)生故障。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種讀取靈敏度設(shè)置方法，為了在各種使用環(huán)境中精確地讀取對(duì)象圖像，在光電傳感器系統(tǒng)中無條件地、自動(dòng)地設(shè)置適當(dāng)?shù)膱D象讀取靈敏度。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，設(shè)置圖象讀取靈敏度中的任何故障都被防止，即使雜質(zhì)粘附在光電傳感器的傳感表面，或者是光電傳感元件變得有缺陷。
為了實(shí)現(xiàn)上述優(yōu)點(diǎn)，按照本發(fā)明的光電傳感器系統(tǒng)包括光電傳感器陣列，通過二維排列多個(gè)光電傳感器而構(gòu)成；圖象讀取裝置，用于使用光電傳感器陣列讀取對(duì)象圖像；靈敏度調(diào)節(jié)讀取裝置，用于改變光電傳感器陣列的特定行部分的光電傳感器的圖象讀取靈敏度，并逐步讀取對(duì)象圖像；最佳圖象讀取靈敏度提取裝置，根據(jù)關(guān)于對(duì)象圖像的圖案的預(yù)定測(cè)量量，提取適合圖象讀取操作的最佳圖象讀取靈敏度，該對(duì)象圖像由靈敏度調(diào)節(jié)讀取裝置讀?。灰约白x取靈敏度設(shè)置裝置，用于設(shè)置最佳圖象讀取靈敏度作為圖象讀取裝置的讀取靈敏度。
在系統(tǒng)中，最佳圖象讀取靈敏度提取裝置提取每個(gè)圖象讀取靈敏度的測(cè)量量的動(dòng)態(tài)允許范圍內(nèi)的圖象讀取靈敏度。讀取靈敏度設(shè)置裝置設(shè)置所提取的圖象靈敏度為最佳圖象讀取靈敏度。因此，靈敏度調(diào)節(jié)讀取操作所需的時(shí)間可以減少，并且須經(jīng)最佳圖象讀取靈敏度的提取處理的數(shù)據(jù)量可以減少，從而所需的時(shí)間可以減少。
在該情況下，裝有異常像素確定裝置，用于通過在圖象讀取靈敏度逐個(gè)切換時(shí)檢查關(guān)于特定行部分并對(duì)應(yīng)于每列的測(cè)量量是否變化，來確定在特定行部分是否存在任何異常像素。還裝有靈敏度調(diào)節(jié)讀取控制裝置，用于對(duì)除確定異常像素存在的特定行部分以外的特定行部分執(zhí)行靈敏度調(diào)節(jié)讀取操作。通過該結(jié)構(gòu)，即使在對(duì)其執(zhí)行靈敏度調(diào)節(jié)讀取操作的特定行部分中存在異常像素，另一個(gè)特定行部分也被選擇來避免該異常像素可能具有的不利影響。
本發(fā)明的另外的目的和優(yōu)點(diǎn)將在以下的說明中提出，并且將通過說明而部分地明顯，或者可以通過發(fā)明的實(shí)踐而了解。本發(fā)明的目的和優(yōu)點(diǎn)可以通過在下文中特別指出的手段和合并來實(shí)現(xiàn)和獲得。


結(jié)合于說明書中并構(gòu)成說明書一部分的相應(yīng)

了本發(fā)明的實(shí)施例，并和以上給出的一般說明及下面給出的實(shí)施例的詳細(xì)說明一起，用于解釋本發(fā)明的原理。
圖1是示出按照本發(fā)明的光電傳感器系統(tǒng)的配置的框圖；圖2是示出按照本發(fā)明應(yīng)用于光電傳感器系統(tǒng)的控制器的配置的框圖；圖3是示出第一實(shí)施例的操作的流程圖；圖4示出了按照第一實(shí)施例對(duì)其執(zhí)行靈敏度調(diào)節(jié)讀取操作的光電傳感器陣列的特定行部分，該特定行部分相對(duì)于一個(gè)對(duì)象而被說明；
圖5A-5E是各自示出相對(duì)于讀取操作所執(zhí)行的次數(shù)，在第一實(shí)施例中通過靈敏度調(diào)節(jié)讀取操作而獲得的特定行部分中的亮度數(shù)據(jù)方面的變化的圖；圖6是示出第一實(shí)施例中動(dòng)態(tài)范圍相對(duì)于讀取操作所執(zhí)行的次數(shù)如何變化的圖；圖7是示出第二實(shí)施例的操作的流程圖；圖8示出了按照第二實(shí)施例對(duì)其執(zhí)行靈敏度調(diào)節(jié)讀取操作的光電傳感器陣列的特定行部分，該特定行部分相對(duì)于一對(duì)象圖像被說明；圖9A-9E是示出相對(duì)于讀取操作所執(zhí)行的次數(shù)，在第二實(shí)施例中特定行部分上的亮度數(shù)據(jù)如何變化的圖；圖10A-10L是示出應(yīng)用于在第一和第二每個(gè)實(shí)施例中所執(zhí)行的靈敏度調(diào)節(jié)讀取操作的圖象讀取靈敏度設(shè)置方法的實(shí)施例的時(shí)間圖；圖11A是示出傳統(tǒng)雙柵極光電傳感器結(jié)構(gòu)的截面圖；圖11B是示出雙柵極光電傳感器的等效電路圖；圖12是示出通過二維排列的雙柵極光電傳感器構(gòu)成的光電傳感器系統(tǒng)的示意圖；圖13A-13D是示出雙柵極光電傳感器系統(tǒng)的傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)方法的時(shí)間圖。
具體實(shí)施例方式
將參考附圖的幾個(gè)圖詳細(xì)說明根據(jù)本發(fā)明的控制光電傳感器系統(tǒng)的方法。雖然在下述實(shí)施例中，雙柵極光電傳感器被用作光電傳感器，但是本發(fā)明不限于雙柵極光電傳感器，而是還可使用其它類型的光電傳感器而用于光電傳感器系統(tǒng)。
圖1是示出按照本發(fā)明的光電傳感器系統(tǒng)的配置的框圖。使用了圖11A所示的雙柵極光電傳感器，并且如果必要，將參考圖12所示的光電傳感器系統(tǒng)的配置。與圖12所示的光電傳感器系統(tǒng)中相同的參考號(hào)表示相同的部分。
如圖1所示，按照實(shí)施例的光電傳感器系統(tǒng)包括光電傳感器陣列100，該光電傳感器陣列100包括圖11A所示的二維排列的雙柵極光電傳感器10，頂柵極驅(qū)動(dòng)器111，用于在預(yù)定定時(shí)將預(yù)定復(fù)位脈沖施加到每個(gè)雙柵極光電傳感器10的頂柵極端TG，底柵極驅(qū)動(dòng)器112，用于在預(yù)定定時(shí)將預(yù)定讀出脈沖施加到每個(gè)雙柵極光電傳感器10的底柵極端BG，輸出電路部分113，它由放大器116、列開關(guān)114和預(yù)充電開關(guān)115構(gòu)成，該列開關(guān)114和預(yù)充電開關(guān)115分別用于讀取數(shù)據(jù)線電壓和將預(yù)充電電壓施加到每個(gè)雙柵極光電傳感器10，模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器(在下文中稱為A/D轉(zhuǎn)換器)117，用于將作為模擬信號(hào)的讀取數(shù)據(jù)電壓轉(zhuǎn)換為作為數(shù)字信號(hào)的圖象數(shù)據(jù)，控制器120，用于控制由光電傳感器陣列100讀取對(duì)象圖像的操作并且與外部功能部分200交換數(shù)據(jù)，而且該控制器120控制在本發(fā)明中設(shè)置的靈敏度，以及RAM130，它存儲(chǔ)例如讀取圖象數(shù)據(jù)、與后面描述的讀取靈敏度的設(shè)置有關(guān)的數(shù)據(jù)。
包括光電傳感器陣列100、頂柵極驅(qū)動(dòng)器111、底柵極驅(qū)動(dòng)器112和輸出電路部分113的結(jié)構(gòu)和圖12所示的光電傳感器系統(tǒng)相同且具有相同的功能。除該結(jié)構(gòu)外，這個(gè)實(shí)施例采用A/D轉(zhuǎn)換器117、控制器120和RAM130來實(shí)現(xiàn)如下所述的各種類型的控制。
控制器120將控制信號(hào)φtg和φbg分別輸出給頂和底柵極驅(qū)動(dòng)器111和112，它們依次分別向光電傳感器陣列100的每個(gè)雙柵極光電傳感器10的頂柵極端TG和底柵極端BG輸出預(yù)定電壓(復(fù)位脈沖和讀出脈沖)?？刂破?20還向預(yù)充電開關(guān)115輸出控制信號(hào)φpg來控制讀取對(duì)象圖像操作的執(zhí)行。經(jīng)列開關(guān)114和放大器116從光電傳感器陣列100讀取的數(shù)據(jù)線電壓被A/D轉(zhuǎn)換器117轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)并作為圖象數(shù)據(jù)提供?？刂破?20還具有對(duì)圖象數(shù)據(jù)執(zhí)行預(yù)圖象處理、將圖象數(shù)據(jù)寫入或讀出RAM130的功能?？刂破?20用作與外部功能部分200連接的接口，該外部功能部分200執(zhí)行預(yù)處理，例如圖象數(shù)據(jù)識(shí)別、修改等。
控制器120具有另一種功能控制將要輸出給頂和底柵極驅(qū)動(dòng)器111和112的控制信號(hào)，以根據(jù)周圍環(huán)境例如外部光的輝度，設(shè)置用于讀取對(duì)象圖像的最佳讀取靈敏度，即對(duì)每個(gè)雙柵極光電傳感器10的最佳電荷積累周期。
如將在下面所述的，按照本發(fā)明實(shí)施例的光電傳感器系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)控制方法是基于該光電傳感器系統(tǒng)的配置。
<第一實(shí)施例>
按照本發(fā)明的光電傳感器系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)控制方法的第一實(shí)施例將參考附圖的幾個(gè)圖進(jìn)行描述。
第一實(shí)施例的特征在于，它相對(duì)于光電傳感器陣列的特定行部分中的光電傳感器以多級(jí)(stage)改變圖象讀取靈敏度，并相對(duì)于特定行部分讀取對(duì)象圖像。
圖2是示出應(yīng)用于第一實(shí)施例的控制器120的配置的框圖。如該圖所示，控制器120包括裝置控制器121，用于控制頂柵極驅(qū)動(dòng)器111、底柵極驅(qū)動(dòng)器112和輸出電路部分113；數(shù)據(jù)控制器122，用于管理各種數(shù)據(jù)例如給RAM130的圖象數(shù)據(jù)、寫數(shù)據(jù)和讀出數(shù)據(jù)；以及主控制器123，用于監(jiān)督控制器121和122和與外部功能部分連接的接口。
控制器120進(jìn)一步包括數(shù)據(jù)比較器124，用于根據(jù)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器117從光電傳感器陣列100作為數(shù)字信號(hào)輸入的圖象數(shù)據(jù)，比較特定測(cè)量數(shù)據(jù)的大小來提取最大和最小值；加法器125，它具有計(jì)算例如測(cè)量數(shù)據(jù)之間的差值的功能；數(shù)據(jù)選擇器126，用于經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器117、數(shù)據(jù)比較器124和加法器125接收處理過的圖象數(shù)據(jù)，并根據(jù)所接收的數(shù)據(jù)切換寫入RAM/從RAM讀出、再輸入數(shù)據(jù)比較器124和加法器125，然后經(jīng)數(shù)據(jù)控制器122輸出給外部功能部分；以及靈敏度設(shè)置寄存器127，用于改變從裝置控制器121將要輸出給頂和底柵極驅(qū)動(dòng)器111和112的控制信號(hào)，以便根據(jù)來自數(shù)據(jù)控制器122的控制信號(hào)最佳化光電傳感器陣列的讀取靈敏度。
使用上述控制器120的光電傳感器系統(tǒng)的操作控制方法中的第一實(shí)施例的操作將參考圖3說明。圖3是示出直到最佳圖象讀取靈敏度設(shè)置為止所執(zhí)行的操作的流程圖，而圖4示出了按照該實(shí)施例對(duì)其執(zhí)行靈敏度調(diào)節(jié)讀取操作的光電傳感器陣列的特定行部分，該特定行部分相對(duì)于對(duì)象圖像被圖示說明。該操作將通過適當(dāng)參考圖1和2所示光電傳感器系統(tǒng)的配置來說明。
在圖3的S11(靈敏度調(diào)節(jié)讀取操作)中，主控制器123進(jìn)行控制，經(jīng)數(shù)據(jù)控制器122在靈敏度設(shè)置寄存器127中為靈敏度調(diào)節(jié)讀取操作設(shè)置圖象讀取靈敏度，并且在對(duì)對(duì)象圖像的各特定行部分逐步改變圖象讀取靈敏度的同時(shí)，執(zhí)行以多個(gè)不同靈敏度讀取對(duì)象圖像的靈敏度調(diào)節(jié)讀取操作。這些操作在對(duì)象圖像的正常讀取操作之前執(zhí)行。應(yīng)當(dāng)注意，應(yīng)用于第一實(shí)施例的靈敏度調(diào)節(jié)方法的靈敏度調(diào)節(jié)讀取操作使用光電傳感器陣列100來執(zhí)行，在該光電傳感器陣列100中，如圖4所示，光電傳感器以256行×196列的矩陣模式為單位來排列。在該光電傳感器陣列中，中間行(即，第n/2行)或其附近的幾行被看作特定行部分，并且與特定行部分相應(yīng)的光電傳感器10被復(fù)位。此后，預(yù)充電操作和讀出操作以這樣的方式在預(yù)定定時(shí)被重復(fù)執(zhí)行，使得電荷積累周期(圖象讀取靈敏度)逐步改變。換句話說，使圖象讀取靈敏度與讀取操作執(zhí)行的次數(shù)相對(duì)應(yīng)地變化。數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)在RAM130中，例如以(讀取操作的次數(shù))對(duì)(圖象讀取靈敏度對(duì)應(yīng)表)的表的形式。用于設(shè)置圖象讀取靈敏度的特定方法將在下面說明。
在圖3的S12(圖象數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換步驟)中，由靈敏度調(diào)節(jié)讀取操作所讀取的圖象數(shù)據(jù)經(jīng)放大器116和A/D轉(zhuǎn)換器117轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。數(shù)字信號(hào)被提供給控制器120的數(shù)據(jù)比較器124作為與對(duì)象圖像的明/暗圖案相應(yīng)的亮度數(shù)據(jù)。該亮度數(shù)據(jù)由例如256灰度級(jí)來表示。相應(yīng)于每個(gè)讀取操作的圖象數(shù)據(jù)被轉(zhuǎn)換為在0-255的范圍內(nèi)的亮度數(shù)據(jù)值并存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)比較器124中。特定示例在圖5A-5E中示出。圖5A-5E示出了讀取操作已經(jīng)在特定行部分的一行中執(zhí)行了預(yù)定次數(shù)時(shí)所獲得的亮度數(shù)據(jù)，并且其中圖象讀取靈敏度隨讀取操作所執(zhí)行的次數(shù)的增加而增加。例如，圖5A-5E示出了當(dāng)讀取操作已經(jīng)被執(zhí)行了16次(圖5A)，32次(圖5B)，64次(圖5C)，96次(圖5D)和128次(圖5E)時(shí)亮度數(shù)據(jù)在列中如何變化。當(dāng)讀取操作已經(jīng)執(zhí)行了16次和32次時(shí)所獲得的亮度數(shù)據(jù)是其中圖象讀取靈敏度低的數(shù)據(jù)。由于靈敏度這樣不足，所以其中有些列數(shù)據(jù)值為“0”(下限)。另一方面，讀取操作已經(jīng)執(zhí)行了96次和128次時(shí)所獲得的亮度數(shù)據(jù)是其中圖象讀取靈敏度高的數(shù)據(jù)。由于靈敏度非常高，所以其中有些列數(shù)據(jù)值為“255”(上限)。
在圖3的S13(提取相對(duì)于讀取操作被執(zhí)行的次數(shù)的最大值和最小值的步驟)中，相對(duì)于讀取操作被執(zhí)行的次數(shù)的最大值和最小值從提供給數(shù)據(jù)比較器124的亮度數(shù)據(jù)提取。被提取的最大和最小值輸出給加法器125。換句話說，表示最大值的亮度數(shù)據(jù)值(即最亮像素的灰度級(jí))和表示最小值的亮度數(shù)據(jù)值(即最暗像素的灰度級(jí))每當(dāng)讀取操作執(zhí)行時(shí)被提取。
接下來，在圖3的S14(計(jì)算相對(duì)于讀取操作所執(zhí)行的次數(shù)的動(dòng)態(tài)范圍的步驟)中，加法器125計(jì)算相對(duì)于讀取操作所執(zhí)行次數(shù)的亮度數(shù)據(jù)的最大和最小值之間的差值作為動(dòng)態(tài)范圍。該計(jì)算的結(jié)果通過使用數(shù)據(jù)選擇器126存儲(chǔ)在RAM130中。該動(dòng)態(tài)范圍計(jì)算步驟每當(dāng)進(jìn)行讀取操作時(shí)被執(zhí)行。
在圖3的S15(提取呈現(xiàn)最大動(dòng)態(tài)范圍的讀取操作的步驟)中，數(shù)據(jù)選擇器126相對(duì)于讀取操作所執(zhí)行的次數(shù)從RAM130讀出讀取操作的動(dòng)態(tài)范圍，并且讀出的動(dòng)態(tài)范圍被提供給數(shù)據(jù)比較器124。在相對(duì)于讀取操作所執(zhí)行次數(shù)的動(dòng)態(tài)范圍變化趨勢(shì)(圖6)的基礎(chǔ)上，動(dòng)態(tài)范圍的最大值DLmax相對(duì)于讀取操作所執(zhí)行的次數(shù)而被確定，并且相應(yīng)于所確定的最大值的次數(shù)Rca而被提取。在圖5A-5E所示的示例中，在第16和第32次讀取操作中所獲得的亮度數(shù)據(jù)具有在下限(＝0)飽和的最小值，而在第96和第128次讀取操作中所獲得的亮度數(shù)據(jù)具有在上限(＝255)飽和的最大值。相反，在第64次讀取操作中所獲得的亮度數(shù)據(jù)沒有在上或下限飽和的值。結(jié)果，在第64次讀取操作中所獲得的亮度數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)范圍大于其它亮度數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)范圍。因此，最大值是DLmax，相應(yīng)于該最大值的讀取操作數(shù)RCa是64。
接下來，圖3的S16(參照和提取靈敏度的步驟)根據(jù)讀取操作的被提取數(shù)Rca來執(zhí)行。在該步驟中，相應(yīng)于讀取操作數(shù)RCa的圖象讀取靈敏度(即電荷積累周期)通過參照存儲(chǔ)在RAM130中的表來提取，即[讀取操作次數(shù)RCa]對(duì)[圖象讀取靈敏度對(duì)應(yīng)表]的表。
在圖3的S17(設(shè)置被提取的靈敏度的步驟)中，主控制器123使數(shù)據(jù)控制器122在靈敏度設(shè)置寄存器127中重寫數(shù)據(jù)，以便靈敏度設(shè)置寄存器127的圖象讀取靈敏度被設(shè)置為被提取的圖象讀取靈敏度。這樣就結(jié)束了基于靈敏度調(diào)節(jié)讀取操作的最佳圖象讀取靈敏度設(shè)置。
按照第一實(shí)施例的靈敏度設(shè)置方法，光電傳感器陣列的一個(gè)或多個(gè)特定行(特定行部分)被選擇，并且靈敏度調(diào)節(jié)讀取操作(以預(yù)定間隔重復(fù)地讀取對(duì)象圖像)在復(fù)位操作以后在選擇的特定行部分中執(zhí)行。從而，對(duì)象圖像能夠以圖象讀取靈敏度(電荷積累周期)逐步改變的方式被讀取，從而靈敏度調(diào)節(jié)讀取操作所需的時(shí)間能夠盡可能地短。
與根據(jù)相應(yīng)于一幀的傳統(tǒng)讀取圖象數(shù)據(jù)來提取最佳圖象讀取靈敏度相比，第一實(shí)施例使用相應(yīng)于一個(gè)或幾個(gè)特定行(特定行部分)的圖象數(shù)據(jù)。從而用于最佳圖象讀取靈敏度的提取的數(shù)據(jù)量能夠被極大地減少，帶來處理負(fù)載的顯著降低。此外，最佳圖象讀取靈敏度設(shè)置所需的時(shí)間能夠被極大地縮短。
再有，靈敏度調(diào)節(jié)讀取操作限于特定行部分。與對(duì)光電傳感器陣列的整個(gè)光接收區(qū)執(zhí)行靈敏度調(diào)節(jié)讀取操作的傳統(tǒng)情況相比，第一實(shí)施例極大地降低了可能由粘附在目標(biāo)區(qū)的雜質(zhì)、光電傳感器的缺陷元件等造成的異常像素(丟失點(diǎn)或閃爍點(diǎn))混入的可能性。從而極大地降低了因這種異常像素的存在而會(huì)設(shè)置不適當(dāng)圖象讀取靈敏度的可能性。因此，防止了指紋識(shí)別處理中的故障。
在第一實(shí)施例中，特定行部分是n行Xm列(n＝256，m＝196)的矩陣中的中間行(第n/2行)和位于其附近的幾行。不用說，本發(fā)明不限于此。特定行部分可以從任何區(qū)域選擇，只要該區(qū)域顯示對(duì)象圖像的清晰亮度圖案(對(duì)比度)。例如，特定行部分可以是位于中間行附近的行，或者可以從另一個(gè)區(qū)域選擇。
<第二實(shí)施例>
按照本發(fā)明的光電傳感器系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)控制方法的第二實(shí)施例將參考附圖被說明。
在上述的第一實(shí)施例中，靈敏度調(diào)節(jié)讀取操作對(duì)特定行部分的一行或幾行執(zhí)行。與對(duì)光電傳感器陣列的整個(gè)光接收區(qū)或其被選擇區(qū)須經(jīng)讀取操作的情況相比，這極大地降低了異常像素存在于目標(biāo)特定行部分中的可能性。然而，異常像素存在于特定行部分中的可能性絕不是“零”。
和第一實(shí)施例一樣，第二實(shí)施例旨在可靠地防止靈敏度調(diào)節(jié)讀取操作對(duì)特定行部分的一行或幾行執(zhí)行時(shí)異常像素可能具有的不利影響。應(yīng)用于第二實(shí)施例的控制器在結(jié)構(gòu)上類似于第一實(shí)施例中采用的控制器120并由圖2所示的結(jié)構(gòu)框圖來表示。
圖7是說明在本發(fā)明的第二實(shí)施例中控制器120如何控制光電傳感器系統(tǒng)的操作的流程圖。在該流程圖中，圖示說明了直到最佳圖象讀取靈敏度設(shè)置為止所執(zhí)行的操作。圖8示出了按照第二實(shí)施例對(duì)其執(zhí)行靈敏度調(diào)節(jié)讀取操作的光電傳感器陣列的特定行部分，該特定行部分相對(duì)于對(duì)象圖像而被圖示說明為Rp。在以下說明中，如果需要，將對(duì)圖1和2所示的光電傳感器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行參考。類似或相應(yīng)的結(jié)構(gòu)元件將由與第一實(shí)施例的說明中所用的相同的參考標(biāo)號(hào)來表示，并且將對(duì)這樣的結(jié)構(gòu)元件給予簡(jiǎn)化的說明。
應(yīng)用于第二實(shí)施例的靈敏度調(diào)節(jié)方法的靈敏度調(diào)節(jié)讀取操作對(duì)光電傳感器陣列100的特定行部分Rp執(zhí)行，其中光電傳感器以256行x196列的矩陣模式為單元排列，如圖8所示。在以下說明中，假定異常像素IL3存在于特定行部分Rp和列Lp的位置，并且假定由于粘附在光電傳感器陣列的傳感表面的雜質(zhì)、光電傳感器的缺陷元件等原因，該位置的亮度數(shù)據(jù)值為“0”。
圖7的步驟S21(靈敏度調(diào)節(jié)讀取操作)以類似于第一實(shí)施例的S11的方式被執(zhí)行。即，相應(yīng)于圖8所示的光電傳感器陣列100的特定行部分Rp的光電傳感器以這樣的方式被控制，在該方式中電荷積累周期(即圖象讀取靈敏度)以預(yù)定間隔逐步改變。以多個(gè)圖象讀取靈敏度對(duì)對(duì)象圖像進(jìn)行靈敏度調(diào)節(jié)讀取操作，所述的多個(gè)圖象讀取靈敏度對(duì)應(yīng)于讀取操作已經(jīng)被執(zhí)行的次數(shù)。這些操作在對(duì)象圖像的正常讀取之前被執(zhí)行。
圖7的步驟S22(圖象數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換步驟)以類似于第一實(shí)施例的S12的方式被執(zhí)行。由靈敏度調(diào)節(jié)讀取操作所讀取的圖象數(shù)據(jù)被轉(zhuǎn)換為亮度數(shù)據(jù)。亮度數(shù)據(jù)被提供給控制器120并存儲(chǔ)在RAM130中。一個(gè)特別的例子顯示在圖9A-9E中。象圖5A-5E一樣，圖9A-9E示出了當(dāng)讀取操作在特定行部分(例如在此情況下是一行)中已被執(zhí)行了16次(圖9A)，32次(圖9B)，64次(圖9C)，96次(圖9D)和128次(圖9E)時(shí)亮度數(shù)據(jù)在列中如何變化。如圖8所示，亮度數(shù)據(jù)包括由異常像素IL表示在列數(shù)Lq處的最小值“零”的亮度數(shù)據(jù)。當(dāng)讀取操作已經(jīng)被執(zhí)行16次和32次時(shí)所獲得的亮度數(shù)據(jù)是其中圖象讀取靈敏度低的數(shù)據(jù)。由于靈敏度這樣不足，所以其中有些數(shù)據(jù)值為“0”(下限)的列。另一方面，讀取操作已經(jīng)被執(zhí)行了96次和128次時(shí)所獲得的亮度數(shù)據(jù)是其中圖象讀取靈敏度高的數(shù)據(jù)。由于靈敏度非常高，所以其中有些數(shù)據(jù)值為“255”(上限)的列。
接下來，圖7所示的步驟S23(從每個(gè)讀取操作的數(shù)據(jù)中提取并比較相同列數(shù)據(jù)的步驟)被執(zhí)行。在該步驟中，數(shù)據(jù)選擇器126從存儲(chǔ)在RAM130中的相應(yīng)于每個(gè)讀取操作的亮度數(shù)據(jù)中提取該相同列的亮度數(shù)據(jù)。被提取的亮度數(shù)據(jù)提供給數(shù)據(jù)比較器124，以便比較該相同列的亮度數(shù)據(jù)。
然后，圖7所示的步驟S24(確定相同列數(shù)據(jù)中的變化的步驟)被執(zhí)行。該步驟用于確定在每個(gè)讀取操作之后是否有亮度數(shù)據(jù)保持相同的列。
如果有亮度數(shù)據(jù)不變的列，那么相應(yīng)于該列的像素被看作異常像素，而且對(duì)其執(zhí)行靈敏度調(diào)節(jié)讀取操作的特定行部分被確定為包含異常像素。
如果沒有亮度數(shù)據(jù)保持相同的列，對(duì)其執(zhí)行靈敏度調(diào)節(jié)讀取操作的特定行部分被確定為不包含異常像素。
該確定的結(jié)果從數(shù)據(jù)比較器124提供給主控制器123。在圖9A-9E所示的例子中，出現(xiàn)異常像素IL，并且相應(yīng)于列數(shù)Lq的亮度數(shù)據(jù)為“0”而無論讀取操作被執(zhí)行的次數(shù)為多少。換句話說，在每個(gè)讀取操作之后有亮度數(shù)據(jù)保持相同的列，并且行Rq被確定為包含異常像素。
將給出一種特定方法的說明，該特定方法通過檢測(cè)在每個(gè)讀取操作之前和之后是否有亮度數(shù)據(jù)沒有改變的列來檢驗(yàn)異常像素的有/無。例如，靈敏度調(diào)節(jié)讀取操作可以被控制如下根據(jù)由第一次讀取操作所獲得的列上的亮度數(shù)據(jù)對(duì)各列分別設(shè)置標(biāo)記。將由隨后的讀取操作所獲得的亮度數(shù)據(jù)與第一次讀取操作所獲得的亮度數(shù)據(jù)比較。對(duì)每一列執(zhí)行該比較。如果列上的亮度數(shù)據(jù)和原始的亮度數(shù)據(jù)不同，那么相應(yīng)于該列的標(biāo)記被復(fù)位。只要像素是正常的，像素上的亮度數(shù)據(jù)就隨著圖象讀取靈敏度的變化而變化。因此，像素的標(biāo)記被復(fù)位。另一方面，如果像素是異常的，在包含異常像素的列上的亮度數(shù)據(jù)甚至在圖象讀取靈敏度變化時(shí)也不改變。亮度數(shù)據(jù)的值是上限值、下限值或二者之間的一恒定值。因此，標(biāo)記連續(xù)處于設(shè)置狀態(tài)中。由此可見，在要對(duì)其執(zhí)行靈敏度調(diào)節(jié)讀取操作的特定行部分中出現(xiàn)的異常像素能夠通過監(jiān)視標(biāo)記的狀態(tài)來檢測(cè)。
如果步驟S24(確定相同列數(shù)據(jù)的變化的步驟)確定存在異常像素，那么圖7所示的步驟S25(改變要對(duì)其執(zhí)行靈敏度調(diào)節(jié)讀取操作的特定行部分的步驟)就被執(zhí)行。在該步驟中，主控制器123使裝置控制器121改變要對(duì)其執(zhí)行靈敏度調(diào)節(jié)讀取操作的特定行部分。此后，從S21(靈敏度調(diào)節(jié)讀取操作)開始的操作被再次執(zhí)行。僅要求對(duì)其新執(zhí)行的靈敏度調(diào)節(jié)讀取操作的特定行部分是除了檢測(cè)到異常像素IL的特定行部分以外的另一特定行部分。例如，另一特定行部分可以是在上部或下部區(qū)域中鄰近行Rp的部分，或者可以是遠(yuǎn)離該行部分預(yù)定行數(shù)的部分。步驟S21-S24中的處理被重復(fù)執(zhí)行，直到要對(duì)其執(zhí)行靈敏度調(diào)節(jié)讀取操作的特定行部分被確定為不包含異常像素為止。
如果步驟S24(確定相同列數(shù)據(jù)的變化的步驟)確定要對(duì)其執(zhí)行靈敏度調(diào)節(jié)讀取操作的特定行部分中不存在異常像素，那么圖7所示的步驟S26(提取每個(gè)讀取操作中的最大值和最小值的步驟)就被執(zhí)行。在該步驟中，最大和最小值從每個(gè)讀取操作中所獲得的亮度數(shù)據(jù)中提取并提供給數(shù)據(jù)比較器124，并且輸出給加法器125，如第一實(shí)施例的步驟S13。
隨后，圖7所示的步驟S27(計(jì)算每個(gè)讀取操作中的動(dòng)態(tài)范圍的步驟)、步驟S28(提取呈現(xiàn)最大動(dòng)態(tài)范圍的讀取操作的步驟)、步驟S29(參照和提取靈敏度的步驟)和步驟S30(設(shè)置所提取的靈敏度的步驟)被順序執(zhí)行。這些步驟類似于上述第一實(shí)施例的步驟S14-S17。即，每個(gè)讀取操作中所獲得的亮度數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)范圍被加法器計(jì)算，然后，數(shù)據(jù)比較器124檢驗(yàn)相對(duì)于讀取操作被執(zhí)行的次數(shù)的動(dòng)態(tài)范圍變化趨勢(shì)(圖31)，并檢測(cè)動(dòng)態(tài)范圍最大的讀取操作。相應(yīng)于該讀取操作的圖象讀取靈敏度(電荷積累周期)被設(shè)置在靈敏度設(shè)置寄存器127中，從而結(jié)束了基于靈敏度調(diào)節(jié)讀取操作的最佳圖象讀取靈敏度設(shè)置。
在第二實(shí)施例的靈敏度設(shè)置方法中，如果由粘附在光電傳感器陣列的傳感表面的雜質(zhì)、光電傳感器的任何缺陷元件等造成的異常像素存在于要對(duì)其執(zhí)行靈敏度調(diào)節(jié)讀取操作的特定行部分中，那么這樣的異常像素能夠被容易地檢測(cè)到。在該檢測(cè)的基礎(chǔ)上，對(duì)不存在異常像素的另一特定行部分執(zhí)行靈敏度調(diào)節(jié)讀取操作。這樣，與不包含異常像素的特定行部分相應(yīng)的亮度數(shù)據(jù)被獲得作為靈敏度調(diào)節(jié)的亮度數(shù)據(jù)。即使原先為靈敏度調(diào)節(jié)讀取操作選擇的特定行部分包含異常像素，也能夠消除由該異常像素產(chǎn)生的不利影響。
此外，根據(jù)由靈敏度調(diào)節(jié)讀取操作所獲取的亮度數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)范圍，最佳圖象讀取靈敏度被無條件地確定。因此，甚至在靈敏度調(diào)節(jié)讀取操作要對(duì)與原先選擇的特定行部分不同的特定行部分執(zhí)行時(shí)，圖象讀取靈敏度也保持最佳。對(duì)對(duì)象圖像的正常讀取操作能夠以可靠的方式被執(zhí)行，而不管周圍條件例如環(huán)境的照明狀態(tài)如何。因此，防止了指紋識(shí)別處理等中的故障。
在上述的第一和第二實(shí)施例中，要對(duì)其執(zhí)行靈敏度調(diào)節(jié)讀取操作的特定行部分被預(yù)先確定，例如在光電傳感器的中央。本發(fā)明不限于此。即，特定行部分不必預(yù)先指定。例如對(duì)象圖像的整個(gè)區(qū)域或其預(yù)定區(qū)域可以以任意圖象讀取靈敏度被讀取。在這種情況下，最適于圖象讀取的特定行部分或區(qū)域被提取，并且根據(jù)所提取的數(shù)據(jù)可以確定一個(gè)特定行部分或幾個(gè)特定行部分。
適用于上述實(shí)施例中的靈敏度調(diào)節(jié)讀取操作的圖象讀取靈敏度(電荷積累周期)設(shè)置方法將參考附圖中的幾個(gè)圖來說明。在下面的說明中，如果需要，將對(duì)圖1和2所示的光電傳感器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和圖11和12所示的光電傳感器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行參考。
圖10A-10L是說明靈敏度調(diào)節(jié)讀取操作的實(shí)施例的定時(shí)圖，該靈敏度調(diào)節(jié)讀取操作適用于第一和第二實(shí)施例的靈敏度調(diào)節(jié)讀取操作。在以下說明中，假定要對(duì)其執(zhí)行靈敏度調(diào)節(jié)讀取操作的一個(gè)特定行部分是位于中心的行。
如圖10A-10E所示，該實(shí)施例的圖象讀取靈敏度設(shè)置方法僅初始化圖12所示的光電傳感器陣列的中間行(第n/2行)即特定行的雙柵極光電傳感器。更詳細(xì)地，應(yīng)用于第一至第(n/2-1)行和第(n/2+1)至第n行的波φT1至φTn/2-1和φTn/2+1至φTn被設(shè)置為低電平，所述的第一至第(n/2-1)行和第(n/2+1)至第n行在頂柵極線101之中，該頂柵極線101在行方向上被連接到雙柵極光電傳感器10的頂柵極端TG，并且單個(gè)復(fù)位脈沖φTn/2僅應(yīng)用于第n/2行。這樣，復(fù)位周期Treset開始，并且僅第(n/2)行的雙柵極光電傳感器10被初始化。
然后，復(fù)位脈沖φTn/2下降并且復(fù)位周期Treset結(jié)束。此后，電荷積累周期開始，并且電荷(空穴)根據(jù)從它們的頂柵極端(21)側(cè)進(jìn)入第n/2行的雙柵極光電傳感器10的光量而在溝道區(qū)中產(chǎn)生并積累。
隨后，如圖10F-10K所示，為第n/2行的底柵極線102預(yù)定的預(yù)充電信號(hào)φpg和讀出脈沖φBn/2以預(yù)定間隔Tint交替施加多次(x次，x大于1的整數(shù))。施加于第一至第(n/2-1)行和第(n/2+1)至第n行的底柵極線102的波形φB1至φBn/2-1和φBn/2+1至φBn被設(shè)置為低電平。
因此，如圖10L所示，與復(fù)位周期Treset的結(jié)束和讀出時(shí)間Tread的開始(即讀出脈沖φBn/2的施加)之間的電荷積累周期TB1、TB2、…、TBx中所積累的電荷一致地變化的漏極電壓VD1、VD2、…、VDm被順序讀出。
通過該靈敏度調(diào)節(jié)讀取操作，特定行部分的電荷積累周期以預(yù)定時(shí)間間隔Tint逐步增加。從而，通過以多個(gè)不同的圖象讀取靈敏度讀取相應(yīng)于特定行部分的圖象的方式，圖象數(shù)據(jù)被從對(duì)象圖像中讀取。
在上述靈敏度調(diào)節(jié)讀取操作中，與一個(gè)特定行部分相應(yīng)的光電傳感器每次被復(fù)位，并且對(duì)它們重復(fù)執(zhí)行讀取操作。在此方面，應(yīng)當(dāng)注意，每個(gè)光電傳感器中積累的電荷量可能被讀出操作改變。為了解決這個(gè)問題，可以基于所執(zhí)行的讀取操作的次數(shù)和所積累的電荷量之間的對(duì)應(yīng)按照實(shí)際的電荷積累周期校正每個(gè)讀取操作的電荷積累周期。
如上所述，按照上述實(shí)施例的靈敏度設(shè)置方法，在同時(shí)逐步改變圖象讀取靈敏度的時(shí)候，對(duì)對(duì)象圖像執(zhí)行靈敏度調(diào)節(jié)讀取操作。根據(jù)在每個(gè)圖象讀取靈敏度所獲得的亮度數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)范圍分布，保證最佳圖象讀取狀態(tài)的圖象讀取靈敏度很容易被確定。該圖象讀取靈敏度(電荷積累周期)能夠被用作最佳靈敏度，以便靈敏度設(shè)置能夠自動(dòng)地進(jìn)行。而且，由于靈敏度設(shè)置處理能夠使用實(shí)際對(duì)象來執(zhí)行，所以沒必要使用標(biāo)準(zhǔn)樣品等。甚至當(dāng)對(duì)象圖像的亮度響應(yīng)環(huán)境光的變化而改變時(shí)，最佳圖象讀取靈敏度也能夠按照環(huán)境光的變化來設(shè)置。這就排除了使用為傳感環(huán)境光特別設(shè)計(jì)的電路的需要。而且，即使光電傳感器特性改變，從這些光電傳感器所獲得的圖象數(shù)據(jù)也被用于確定最佳靈敏度。因此，由特性變化產(chǎn)生的不利影響能夠被顯著地抑制。
僅光電傳感器陣列的特定行部分在靈敏度調(diào)節(jié)讀取操作中被使用。可選地，異常像素的存在被確定，并且不包含異常像素的特定行部分被用于靈敏度調(diào)節(jié)讀取操作。因此，圖象讀取靈敏度能夠被設(shè)置在最佳值，而沒有由于粘附在光電傳感器陣列的傳感表面的雜質(zhì)、光電傳感器元件的缺陷等而形成的異常像素所帶來的不利影響。
在上述的每個(gè)實(shí)施例中，靈敏度調(diào)節(jié)讀取操作在正常讀取操作之前執(zhí)行。本發(fā)明不限于此。例如，靈敏度調(diào)節(jié)讀取操作可以在備用狀態(tài)中執(zhí)行，所述的備用狀態(tài)，即，光電傳感器系統(tǒng)工作但是對(duì)象還沒有放置的狀態(tài)。
此外，只要在對(duì)對(duì)象圖像執(zhí)行正常讀取操作時(shí)，靈敏度調(diào)節(jié)讀取操作就被描述為正在執(zhí)行。本發(fā)明不限于此。例如，靈敏度調(diào)節(jié)讀取操作可以僅在使用環(huán)境變化的時(shí)候或預(yù)定長(zhǎng)度的時(shí)間已經(jīng)過去的時(shí)候執(zhí)行。
按照本發(fā)明應(yīng)用于靈敏度設(shè)置處理的圖象讀取靈敏度(電荷積累周期)設(shè)置方法不限于以上的實(shí)施例。只要對(duì)象圖像的圖象數(shù)據(jù)能夠以不同的讀取靈敏度被獲得，例如現(xiàn)有技術(shù)中描述的一系列過程復(fù)位操作→電荷積累操作→預(yù)充電操作→讀出操作能夠以不同的讀取靈敏度重復(fù)多次，從而以不同讀取靈敏度獲得圖象數(shù)據(jù)?？蛇x地，其它的方法也可以被使用。
權(quán)利要求
1.一種光電傳感器系統(tǒng)，其特征在于包括光電傳感器陣列(100)，它通過二維排列多個(gè)光電傳感器(10)而構(gòu)成，圖象讀取裝置，用于通過光電傳感器陣列(100)以預(yù)定讀取靈敏度讀取對(duì)象圖像靈敏度調(diào)節(jié)讀取裝置，用于讀取對(duì)象圖像，同時(shí)相對(duì)于光電傳感器陣列(100)的特定行部分的光電傳感器(10)，以多級(jí)改變圖象讀取靈敏度；最佳圖象讀取靈敏度提取裝置，用于根據(jù)與靈敏度調(diào)節(jié)讀取裝置所讀取的對(duì)象圖像的圖案相關(guān)的預(yù)定測(cè)量量，提取適于圖象讀取操作的最佳圖象讀取靈敏度；和讀取靈敏度設(shè)置裝置，用于將該最佳圖象讀取靈敏度設(shè)置為圖象讀取裝置的讀取靈敏度。
2.按照權(quán)利要求1的系統(tǒng)，光電傳感器陣列(100)的特定行部分的光電傳感器(10)是光電傳感器陣列(100)的幾行的光電傳感器(10)。
3.按照權(quán)利要求1的系統(tǒng)，光電傳感器陣列(100)特定行部分的光電傳感器(10)是光電傳感器陣列(100)的一個(gè)特定行的光電傳感器(10)。
4.按照權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其特征在于進(jìn)一步包括異常像素確定裝置，用于每當(dāng)圖象讀取靈敏度逐個(gè)切換時(shí)，通過檢驗(yàn)與該特定行部分的一列相對(duì)應(yīng)的測(cè)量量是否已經(jīng)改變，來確定該特定行部分是否包含異常像素。
5.按照權(quán)利要求4的系統(tǒng)，其特征在于進(jìn)一步包括靈敏度調(diào)節(jié)讀取控制裝置，用于如果異常像素確定裝置確定該特定行部分中存在異常像素，對(duì)除該特定行部分以外的一特定行部分執(zhí)行靈敏度調(diào)節(jié)讀取操作。
6.按照權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其特征在于最佳讀取靈敏度提取裝置中的預(yù)定測(cè)量量是與靈敏度調(diào)節(jié)讀取裝置所讀取的對(duì)象圖像的圖案相對(duì)應(yīng)的亮度數(shù)據(jù)。
7.按照權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其特征在于光電傳感器陣列(100)的圖象讀取靈敏度通過調(diào)節(jié)光電傳感器(10)的電荷積累周期來設(shè)置。
8.按照權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其特征在于最佳讀取靈敏度提取裝置包括測(cè)量量比較裝置，根據(jù)靈敏度調(diào)節(jié)讀取裝置所讀取的對(duì)象圖像，對(duì)每個(gè)圖象讀取靈敏度提取與對(duì)象圖像的圖案的測(cè)量量的最大和最小值；動(dòng)態(tài)范圍計(jì)算裝置，用于根據(jù)為每個(gè)圖象讀取靈敏度所提取的測(cè)量量的最大和最小值，計(jì)算測(cè)量量的動(dòng)態(tài)范圍；和最大動(dòng)態(tài)范圍提取裝置，用于提取具有為每個(gè)圖象讀取靈敏度所計(jì)算的測(cè)量量的動(dòng)態(tài)范圍中最大動(dòng)態(tài)范圍的圖象讀取靈敏度。
9.按照權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其特征在于每個(gè)光電傳感器(10)具有經(jīng)溝道區(qū)(14)形成的源極(12)和漏極(13)，和經(jīng)絕緣膜至少在該溝道區(qū)之上和之下形成的頂柵極(21)和底柵極(22)，所述溝道區(qū)(14)由一半導(dǎo)體層制成，頂柵極和底柵極的任何一個(gè)被用作光輻照側(cè)，和與從該光輻照側(cè)輻射的光量相對(duì)應(yīng)的電荷在該溝道區(qū)中產(chǎn)生并積累。
10.一種光電傳感器系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)控制方法，該系統(tǒng)具有通過二維排列多個(gè)光電傳感器(10)而構(gòu)成的光電傳感器陣列(100)，其特征在于包括步驟執(zhí)行一靈敏度調(diào)整讀取操作在以多個(gè)階次改變光電傳感器陣列(100)的圖象讀取靈敏度的同時(shí)，讀取與該特定行部分的光電傳感器(10)相關(guān)的對(duì)象圖像；根據(jù)與由靈敏度調(diào)節(jié)讀取操作所讀取的對(duì)象圖像的圖案相關(guān)的預(yù)定測(cè)量量，提取適于對(duì)象圖像讀取操作的圖象讀取靈敏度；設(shè)置該被提取的圖象讀取靈敏度為對(duì)象圖像的讀取操作中的讀取靈敏度；和執(zhí)行圖象讀取操作以設(shè)置的讀取靈敏度執(zhí)行讀取對(duì)象圖像。
11.按照權(quán)利要求10的方法，該特定行部分的光電傳感器(10)是幾行的光電傳感器(10)。
12.按照權(quán)利要求10的方法，該特定行部分的光電傳感器(10)是一行的光電傳感器(10)。
13.按照權(quán)利要求10的方法，其特征在于進(jìn)一步包括一個(gè)步驟每當(dāng)圖象讀取靈敏度逐個(gè)切換時(shí)，通過檢驗(yàn)與該特定行部分的一列相對(duì)應(yīng)的測(cè)量量是否已經(jīng)改變，來確定該特定行部分是否包含異常像素。
14.按照權(quán)利要求13的方法，其特征在于進(jìn)一步包括一個(gè)步驟如果異常像素確定步驟確定該特定行部分中存在異常像素，對(duì)除該特定行部分以外的一特定行部分執(zhí)行靈敏度調(diào)節(jié)讀取操作。
15.按照權(quán)利要求10的方法，其特征在于該預(yù)定測(cè)量量是與靈敏度調(diào)節(jié)讀取操作所讀取的對(duì)象圖像的圖案相對(duì)應(yīng)的亮度數(shù)據(jù)。
16.按照權(quán)利要求10的方法，其特征在于光電傳感器陣列(100)的圖象讀取靈敏度通過調(diào)節(jié)光電傳感器(10)的電荷積累周期來設(shè)置。
17.按照權(quán)利要求10的方法，其特征在于提取圖象讀取靈敏度包括一個(gè)步驟根據(jù)由靈敏度調(diào)節(jié)讀取操作所讀取的對(duì)象圖像，對(duì)每個(gè)圖象讀取靈敏度提取與對(duì)象圖像的圖案相關(guān)的該測(cè)量量的最大和最小值；根據(jù)為每個(gè)圖象讀取靈敏度所提取的該測(cè)量量的最大和最小值，計(jì)算該測(cè)量量的動(dòng)態(tài)范圍；和提取具有在為每個(gè)圖象讀取靈敏度所計(jì)算的測(cè)量量的若干動(dòng)態(tài)范圍中的最大動(dòng)態(tài)范圍的圖象讀取靈敏度。
18.按照權(quán)利要求10的方法，其特征在于每個(gè)光電傳感器(10)具有經(jīng)溝道區(qū)(14)形成的源極(12)和漏極(13)，和經(jīng)絕緣膜至少在該溝道區(qū)之上和之下形成的頂柵極(21)和底柵極(22)，所述溝道區(qū)(14)由半導(dǎo)體層制成，頂柵極和底柵極中的任何一個(gè)被用作光輻照側(cè)，和與從該光輻照側(cè)輻射的光量相對(duì)應(yīng)的電荷在該溝道區(qū)中產(chǎn)生并積累。
全文摘要
在同時(shí)對(duì)光電傳感器陣列的每行或其特定行逐步改變圖象讀取靈敏度的時(shí)候，光電傳感器系統(tǒng)對(duì)對(duì)象圖像執(zhí)行靈敏度調(diào)節(jié)讀取操作。檢查關(guān)于被讀取的對(duì)象圖像的亮度數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)范圍來了解它們關(guān)于圖象讀取靈敏度如何分布。根據(jù)該分布，有助于最佳圖象讀取狀態(tài)的圖象讀取靈敏度被提取作為最佳圖象讀取靈敏度。
文檔編號(hào)H04N5/335GK1442018SQ01811089
公開日2003年9月10日 申請(qǐng)日期2001年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2001年6月29日
發(fā)明者中村善亮 申請(qǐng)人:卡西歐計(jì)算機(jī)株式會(huì)社