專利名稱：光電傳感器系統(tǒng)和其驅(qū)動控制方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種光電傳感器系統(tǒng)和光電傳感器系統(tǒng)中的驅(qū)動控制方法，該光電傳感器系統(tǒng)具有通過二維排列多個光電傳感器而構(gòu)成的光電傳感器陣列。
背景技術(shù)：
用于讀取印刷品、照片或諸如指紋之類的精細的三維形狀的常規(guī)二維圖像讀取裝置之一是具有通過以矩陣形式排列光電轉(zhuǎn)換元件(光電傳感器)來構(gòu)成的光電傳感器陣列的光電傳感器系統(tǒng)。
如公知的，CCD具有這樣的結(jié)構(gòu)，其中諸如光電二極管或薄膜晶體管(TFT薄膜晶體管)之類的光電傳感器以矩陣形式排列，并且與進入每個光電傳感器的光接收區(qū)的光量相應所產(chǎn)生的電子孔穴對的量(電荷量)由水平掃描電路和垂直掃描電路檢測，來檢測輻射的亮度。
在使用這種CCD的光電傳感器系統(tǒng)中，有必要分別提供選擇性晶體管，用于使掃描的光電傳感器呈現(xiàn)選擇的狀態(tài)。這在增加象素數(shù)目的同時增加了系統(tǒng)尺寸。
代替光電傳感器和選擇性晶體管的結(jié)合，現(xiàn)在開發(fā)了一種光電傳感器(在下文中稱為雙柵極光電傳感器)，它由具有所謂的雙柵極結(jié)構(gòu)的薄膜晶體管形成，并且具有光電傳感功能和選擇功能。
圖26A是示出雙柵極光電傳感器10結(jié)構(gòu)的剖視圖。圖26B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體薄膜11，分別形成在半導體薄膜11兩端的n+硅層17和18，分別形成在n+硅層17和18上的源電極和漏電極12和13，經(jīng)阻塞絕緣膜14和上部柵極絕緣膜15形成在半導體薄膜11之上的頂柵極21，配備在頂柵極21上的保護性絕緣膜20，和經(jīng)下部柵極絕緣膜16配備在半導體薄膜11之下的底柵極22。雙柵極光電傳感器10配備在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包括由半導體薄膜11、源電極12、漏電極13和頂柵極21組成的上部MOS晶體管，和由半導體薄膜11、源電極12、漏電極13和底柵極22組成的下部MOS晶體管。如圖26B的等效電路所示，雙柵極光電傳感器10被認為包括兩個MOS晶體管，這兩個MOS晶體管具有公共的由半導體薄膜11形成的溝道區(qū)、TG(頂柵極端)、BG(底柵極端)、S(源極端)和D(漏極端)。
保護性絕緣膜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都由具有可見光的高透射比的材料形成，該材料用于激活半導體薄膜11。從頂柵極21側(cè)進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，然后進入半導體薄膜11，從而在其中的溝道區(qū)產(chǎn)生并積累電荷(正空穴)。
圖27是示出通過二維排列雙柵極光電傳感器10而構(gòu)成的光電傳感器系統(tǒng)的示意圖。如圖27所示，光電傳感器系統(tǒng)包括由排列成nxm矩陣的大量雙柵極光電傳感器10構(gòu)成的傳感器陣列100，分別連接在行方向的雙柵極光電傳感器10的頂柵極端TG和底柵極端BG的頂柵極線和底柵極線101和102，分別連接頂柵極線和底柵極線101和102的頂柵極驅(qū)動器和底柵極驅(qū)動器110和120，分別連接在列方向的雙柵極光電傳感器10的漏極端D的數(shù)據(jù)線103，和連接到數(shù)據(jù)線103的輸出電路部分130。
在圖27中，φtg和φbg分別表示用于產(chǎn)生復位脈沖φTi和讀出脈沖φBi的控制信號，這將以后說明，而φpg表示用于控制施加預充電電壓Vpg的定時的預充電脈沖。
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)動器110向頂柵極端TG施加預定電壓來實現(xiàn)，而讀出功能通過從底柵極驅(qū)動器120向底柵極端BG施加預定電壓，然后經(jīng)數(shù)據(jù)線103將光電傳感器10的輸出電壓傳送給輸出電路部分130，并輸出串行數(shù)據(jù)Vout來實現(xiàn)。
圖28A至28D是示出光電傳感器系統(tǒng)的驅(qū)動控制方法以及示出傳感器陣列100的第i行中的檢測周期(第i行處理周期)的定時圖。首先，圖28A所示的高電平脈沖電壓(復位脈沖；例如，Vtgh＝+15V)φTi被應用給第i行的頂柵極線101，并且在復位周期Trest期間，執(zhí)行用于使第i行的雙柵極光電傳感器10放電的復位操作。
隨后，低電平(例如，Vtgl＝-15V)的偏壓φTi被施加給第i行的頂柵極線101，從而結(jié)束復位周期Trest，并啟動使溝道區(qū)充電的電荷積累周期Ta。在電荷積累周期Ta期間，與從頂柵極側(cè)進入每個傳感器的光量相對應的電荷(正空穴)積累在溝道區(qū)中。
然后，和預充電電壓Vpg一起示于圖28C中的預充電脈沖φpg在電荷積累周期Ta期間被施加給數(shù)據(jù)線103，并且在用于使漏極13保持充電的預充電周期Tprch之后，在圖28B中所示的高電平(例如，Vbgh＝+10V)的偏壓(讀出脈沖φBi)被施加給第i行的底柵極線102。此時，雙柵極光電傳感器10被打開，來啟動讀出周期Tread。
在讀出周期Tread期間，積累在溝道區(qū)中的電荷用來緩和具有與積累在溝道區(qū)中的電荷極性相反而且施加給每個頂柵極端TG的低電平電壓(例如，Vtgl＝-15V)。因此，n型溝道由每個底柵極端BG處的電壓Vbgh形成，在預充電電壓Vpg被施加以后，數(shù)據(jù)線103處的電壓VD隨時間的逝去漏極電流逐漸降低。更詳細地，數(shù)據(jù)線103處的電壓VD的變化趨勢取決于電荷積累周期Ta和所接收的光量。如圖28D所示，當入射光暗淡即小量的光被接收時，電壓VD趨向于逐漸降低，因此僅小量電荷被積累，而當入射光明亮即大量的光被接收時，電壓VD趨向于突然降低，因此大量電荷被積累。由此可以理解，通過在讀出周期Traed開始以后檢測預定時段的數(shù)據(jù)線103處的電壓VD，或通過檢測直到電壓達到預定閾電壓為止所需的周期能夠計算輻射量。
圖像讀取是通過對傳感器陣列100的每一行順序地執(zhí)行上述驅(qū)動控制，或通過在驅(qū)動脈沖不重疊的不同定時以并行的方式對每一行執(zhí)行控制來實現(xiàn)的。
雖然在以述描述中，光電傳感器系統(tǒng)采用雙柵極光電傳感器作為光電傳感器，但是甚至是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)也具有操作如下步驟復位操作→電荷積累操作→預充電操作→讀出操作，并使用類似的驅(qū)動順序。上述的常規(guī)光電傳感器系統(tǒng)具有以下問題。
在該光電傳感器系統(tǒng)中，這樣的光電傳感器陣列形成在透明襯底，例如，如上所述的玻璃襯底，的一個表面上，并且光源被提供在透明襯底的背面?zhèn)?。光源所發(fā)出的光照射放置在光電傳感器陣列上的被攝物體(手指等)。在讀取目標圖像時，與指紋等的圖像圖案相應的反射光被每個光電傳感器接收并檢測為照度信息。光電傳感器陣列的圖像讀取操作根據(jù)在與設置的圖像讀取靈敏度相應的周期(用于雙柵極光電傳感器的電荷積累周期)期間積累在每個光電傳感器中的電荷量來檢測照度信息。
在使用上述光電傳感器的光電傳感器系統(tǒng)中，包括在使用場所，例如在室內(nèi)或室外中的環(huán)境亮度的一些因素以及被攝物體的類型隨著使用環(huán)境而變化。為了讀取各種使用環(huán)境中的目標圖像，光電傳感器的圖像讀取靈敏度必須被適當調(diào)整。
光電傳感器的適當圖像讀取靈敏度隨著周圍條件例如環(huán)境亮度而變化。因此，在現(xiàn)有技術(shù)中，用于檢測環(huán)境亮度的電路必須被另外配置?？蛇x地，在正常圖像讀取操作開始以前，對放置在傳感表面上的標準樣品進行讀取操作，同時讀取靈敏度被改變?yōu)槎鄠€值。根據(jù)檢測結(jié)果或讀取結(jié)果，相應于與周圍條件例如環(huán)境亮度的最佳圖像讀取靈敏度被獲得并且被設置。但是，上述現(xiàn)有技術(shù)具有以下問題。
(1)當光電傳感器系統(tǒng)用于指紋讀取裝置等時，作為被攝物體的手指(或人體)的皮膚表層的狀態(tài)根據(jù)人的性別和年齡、個體差異例如身體條件、或外部環(huán)境例如溫度或濕度而變化。當在正常圖像讀取操作開始以前根據(jù)讀取操作設置圖像讀取靈敏度時，這阻礙了設置適當?shù)膱D像讀取靈敏度。因此，裝置在指紋核對處理等中發(fā)生故障。
更詳細地，如果作為被攝物體的手指的皮膚表層角質(zhì)化，那么觀察到的角質(zhì)化指紋的脊狀圖形的照度高于未角質(zhì)化的正常皮膚表面。由光電傳感器所檢測到的照度的差值變得大于初始值。如果圖像讀取靈敏度根據(jù)該照度信息被設置，那么圖像讀取靈敏度被設置為低于原來的適當值。結(jié)果，目標圖像例如指紋不能被精確讀取，降低了指紋的核對精確度。
(2)如果在正常圖像讀取操作以前，在讀取操作中，在光電傳感器元件中出現(xiàn)缺陷或沉積在光電傳感器的傳感表面上的雜質(zhì)，那么直接使用包含異常值的讀取結(jié)果就會導致不能設置適當?shù)膱D像讀取靈敏度。這阻礙了目標圖像的精確讀取操作。當該光電傳感器系統(tǒng)應用于指紋讀取裝置時，該裝置可能在指紋核對處理中發(fā)生故障。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明具有這樣的優(yōu)點，其中在具有通過二維排列多個光電傳感器而構(gòu)成的光電傳感器陣列的光電傳感器系統(tǒng)中，不管環(huán)境或被攝物體的個體差異如何都可設置適當?shù)膱D像讀取靈敏度，并且甚至在有由象素缺陷或雜質(zhì)造成的異常象素數(shù)據(jù)時，也通過正常圖像讀取操作設置適當?shù)膱D像讀取靈敏度并獲得高質(zhì)量目標圖像。
為了實現(xiàn)以上優(yōu)點，按照本發(fā)明的光電傳感器系統(tǒng)包括光電傳感器陣列，它通過二維排列多個光電傳感器而構(gòu)成，圖像讀取部分，它通過使用光電傳感器陣列以預定圖像讀取靈敏度讀取目標圖像，靈敏度調(diào)整圖像讀取部分，它在光電傳感器陣列中的圖像讀取靈敏度被改變?yōu)槎鄠€分級的同時讀取靈敏度調(diào)整目標圖像，最佳圖像讀取靈敏度得出部分，它根據(jù)與由靈敏度調(diào)整圖像讀取部分所讀取的目標圖像的圖案有關(guān)的像素數(shù)據(jù)組，得出用于目標圖像的讀取操作的最佳圖像讀取靈敏度，以及圖像讀取靈敏度設置部分，它將最佳圖像讀取靈敏度設置為圖像讀取部分中的圖像讀取靈敏度。
為了達到以上優(yōu)點，按照本發(fā)明的第一最佳圖像讀取靈敏度得出部分包括標準圖像讀取靈敏度提取部分，它根據(jù)與由靈敏度調(diào)整圖像讀取部分所讀取的目標圖像的圖案有關(guān)的每個圖像讀取靈敏度的像素數(shù)據(jù)組，提取具有像素數(shù)據(jù)組的最大數(shù)據(jù)范圍的圖像讀取靈敏度作為標準圖像讀取靈敏度，圖像讀取靈敏度校正部分，它根據(jù)預定周期增加率(period-increase rate)校正標準圖像讀取靈敏度，以及一個部分，該部分將通過校正標準圖像讀取靈敏度所獲得的值設置為最佳圖像讀取靈敏度的部分。圖像讀取靈敏度校正部分根據(jù)對標準圖像讀取靈敏度的像素數(shù)據(jù)組的平均值和預定參考值進行比較的結(jié)果，唯一地或通過預定周期增加率校正標準圖像讀取靈敏度。
為了達到以上優(yōu)點，按照本發(fā)明的第二最佳圖像讀取靈敏度得出部分包括特定數(shù)據(jù)去除部分，它從與由靈敏度調(diào)整圖像讀取部分所讀取的目標圖像的圖案有關(guān)的每個圖像讀取靈敏度的像素數(shù)據(jù)組中去除特定象素數(shù)據(jù)，圖像讀取靈敏度提取部分，它根據(jù)特定象素數(shù)據(jù)由特定數(shù)據(jù)去除部分從其中去除的每個圖像讀取靈敏度的像素數(shù)據(jù)組，提取具有像素數(shù)據(jù)組的最大數(shù)據(jù)范圍的圖像讀取靈敏度作為適于目標圖像的正常讀取操作的圖像讀取靈敏度，和設置部分，它將由圖像讀取靈敏度提取部分所提取的圖像讀取靈敏度設置為最佳圖像讀取靈敏度。特定數(shù)據(jù)去除部分從由靈敏度調(diào)整讀取部分所獲得的對于每個圖像讀取靈敏度的像素數(shù)據(jù)組中，去除具有最大值或最小值的象素數(shù)據(jù)或順序地來自最大值或最小值的多個象素數(shù)據(jù)。
即使被攝物體的個體差異或外部環(huán)境改變，或者象素數(shù)據(jù)包含異常值，也能夠避免這些對適當設置圖像讀取靈敏度和獲得高質(zhì)量目標圖像的影響。
發(fā)明另外的優(yōu)點將在以下的描述中提出，并且將通過描述而部分地明顯，或者可以通過發(fā)明的應用實踐而了解。發(fā)明的優(yōu)點可以通過在下文中特別指出的手段和組合來實現(xiàn)和獲得。
附圖簡述結(jié)合并構(gòu)成說明書一部分的相應


了發(fā)明的實施例，并和以上給出的概述和下面給出的實施例詳述一起，用于解釋發(fā)明的原理。
圖1是示出按照本發(fā)明第一實施例的光電傳感器系統(tǒng)配置的框圖；圖2是示出應用于第一實施例的控制器配置的框圖；圖3是示出按照第一實施例由控制器執(zhí)行的靈敏度調(diào)整/設置處理示例的流程圖；圖4是示出第一實施例中指紋圖像被讀取時的圖像數(shù)據(jù)示例的圖；圖5A-5E是示出第一實施例中通過靈敏度調(diào)整讀取操作所獲得的指紋圖像數(shù)據(jù)中各行的亮度數(shù)據(jù)的變化的曲線圖；圖6A和6B是示出第一實施例中通過靈敏度調(diào)整讀取操作所獲得的各行的亮度數(shù)據(jù)的動態(tài)范圍與行號之間的關(guān)系的表格及行號對圖像讀取靈敏度的對應表；圖7A和7B是示出指紋圖像的圖，和示出第一實施例中在沒有執(zhí)行周期增加校正處理所獲得的圖像讀取靈敏度來執(zhí)行正常圖像讀取操作時，在一圖像讀取靈敏度下的各列的亮度數(shù)據(jù)的變化的示例的曲線圖；圖8A和8B是示出指紋圖像的圖，和示出第一實施例中以通過執(zhí)行周期增加校正處理所獲得的圖像讀取靈敏度來執(zhí)行正常圖像讀取操作時，在一圖像讀取靈敏度下的各列的亮度數(shù)據(jù)的變化的示例的曲線圖；圖9是示出應用于第二實施例的控制器的配置的框圖；圖10是示出按照第二實施例由控制器所執(zhí)行的靈敏度調(diào)整/設置處理的示例的流程圖；圖11是示出按照本發(fā)明第三實施例的光電傳感器系統(tǒng)的配置的框圖；圖12是示出應用于第三實施例的控制器的配置的框圖；圖13是示出按照第三實施例由控制器所執(zhí)行的靈敏度調(diào)整/設置處理的示例的流程圖；圖14A和14B是示出按照第三實施例的靈敏度調(diào)整讀取操作中的讀取操作的目標區(qū)域及示例的概念視圖；圖15A和15B是示出按照第三實施例的靈敏度調(diào)整讀取操作中的讀取操作的另一個目標區(qū)域和另一個示例的概念視圖；圖16A-16D是示出應用于第三實施例的特定象素數(shù)據(jù)去除操作方法的示例的概念視圖；圖17A和17B是示出第三實施例中的光電傳感器陣列的預定檢測區(qū)域，和存在異常象素時由靈敏度調(diào)整讀取操作在檢測區(qū)域內(nèi)所讀取的指紋圖像的示例的圖；圖18A-18E是示出存在異常象素時在第三實施例中通過靈敏度調(diào)整讀取操作所獲得的對于指紋圖像數(shù)據(jù)的各行的亮度數(shù)據(jù)中變化的示例的曲線圖；圖19A和19B是示出存在異常象素時通過靈敏度調(diào)整讀取操作所獲得的指紋圖像數(shù)據(jù)的各行的亮度數(shù)據(jù)動態(tài)范圍與行號之間的曲線圖和表格及行號對圖像讀取靈敏度的對應表；圖20A和20B是示出使用包括異常象素的光電傳感器陣列，在設置圖像讀取靈敏度中不應用和應用按照第三實施例的靈敏度設置方法時的指紋圖案示例的圖；圖21A-21E是示出第三實施例中通過特定象素數(shù)據(jù)去除操作所獲得的對于各行指紋圖像數(shù)據(jù)的亮度數(shù)據(jù)的變化的示例的曲線圖；圖22A和22B是示出在第三實施例中通過對存在異常象素時由靈敏度調(diào)整讀取操作所獲得的指紋圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行特定象素數(shù)據(jù)去除操作而獲得的各行的亮度數(shù)據(jù)的動態(tài)范圍與行號之間的關(guān)系的示例的曲線圖和表格，及行號對圖像讀取靈敏度的對應表；圖23A-23J是示出適用于按照本發(fā)明的光電傳感器系統(tǒng)的圖像讀取操作的驅(qū)動控制方法示例的定時圖；圖24A-24J是示出適用于每個實施例中的靈敏度調(diào)整讀取操作的圖像讀取靈敏度設置方法的第一示例的定時圖；圖25A-25J是示出適用于每個實施例中的靈敏度調(diào)整讀取操作的圖像讀取靈敏度設置方法的第二示例的定時圖；圖26A是示出雙柵極光電傳感器的結(jié)構(gòu)的截面圖；圖26B是示出雙柵極光電傳感器的等效電路的電路圖；圖27是示出通過二維排列雙柵極光電傳感器所構(gòu)成的光電傳感器系統(tǒng)的示意圖；和圖28A-28D是示出雙柵極光電傳感器系統(tǒng)的驅(qū)動控制方法的定時圖。
實施發(fā)明的最佳方式按照本發(fā)明的光電傳感器系統(tǒng)和其驅(qū)動控制方法的詳細說明將根據(jù)示于幾個附圖中的實施例來描述。在下述實施例中，雙柵極光電傳感器被用為光電傳感器。但是本發(fā)明的配置不限于雙柵極光電傳感器，它還可應用于使用其它類型的光電傳感器的光電傳感器系統(tǒng)。
<第一實施例>
按照本發(fā)明的光電傳感器系統(tǒng)的第一實施例將參照幾個

。
圖1是示出按照第一實施例的光電傳感器系統(tǒng)配置的框圖。圖26A所示的雙柵極光電傳感器被用作光電傳感器，并且如果必要的話將參考圖27所示的光電傳感器系統(tǒng)的配置。與圖27所示的光電傳感器系統(tǒng)中相同的參考號表示相同的部分，并且其說明將被簡化或省略。
如圖1所示，按照該實施例的光電傳感器系統(tǒng)包括光電傳感器陣列100，光電傳感器陣列100包括圖26A所示的二維排列的雙柵極光電傳感器10；頂柵極驅(qū)動器110，用于在預定定時將預定復位脈沖施加給每個雙柵極光電傳感器10的頂柵極TG(圖27)；底柵極驅(qū)動器120，用于在預定定時將預定讀出脈沖施加給每個雙柵極光電傳感器10的底柵極BG；輸出電路部分130，其具有列開關(guān)131、預充電開關(guān)132和放大器133，用于將預充電電壓施加給雙柵極光電傳感器10并讀出數(shù)據(jù)線電壓；模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(在下文中稱為A/D轉(zhuǎn)換器)140，用于將讀出的模擬信號的數(shù)據(jù)電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的圖像數(shù)據(jù)；控制器150，它被用來控制由光電傳感器陣列100讀取目標圖像的操作以及與外部功能部分200交換數(shù)據(jù)，并且它在第一實施例中控制靈敏度設置；以及RAM160，用于臨時存儲所獲得的圖像數(shù)據(jù)(像素數(shù)據(jù)組)以及處理與靈敏度設置處理(下面要說明的)有關(guān)的數(shù)據(jù)等。
光電傳感器陣列100、頂柵極驅(qū)動器110、底柵極驅(qū)動器120和輸出電路部分130的結(jié)構(gòu)與圖27所示的光電傳感器系統(tǒng)的相同并具有相同的功能。除這些部件外，該實施例采用A/D轉(zhuǎn)換器140、控制器150和RAM160來實現(xiàn)如下所述的各種控制。
控制器150將預定控制信號φtg和φbg分別輸出給頂柵極驅(qū)動器和底柵極驅(qū)動器110和120，它們依次分別向構(gòu)成光電傳感器陣列100的雙柵極光電傳感器10的頂柵極TG和底柵極BG輸出預定電壓(復位脈沖φTi和讀出脈沖φBi)。控制器150還向預充電開關(guān)132輸出預定控制信號φpg以將預充電電壓Vpg施加給雙柵極光電傳感器10的漏極端D?？刂破?50控制檢測與積累在雙柵極光電傳感器10中的電荷量相對應的漏極電壓VD的操作，所積累的電荷量與所讀取的被攝物體的圖案相對應。由漏極驅(qū)動器130所讀出的輸出電壓Vout經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器140轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，并且該數(shù)字信號被作為圖像輸出信號輸入給控制器150?？刂破?50具有對圖像輸出信號執(zhí)行預定圖像處理的功能及將所處理的信號寫入RAM160或從RAM160中讀出的功能?？刂破?50還用作與執(zhí)行預定處理例如圖像數(shù)據(jù)識別、修改等的外部功能部分200連接的接口。
控制器150具有另一種功能改變和控制將要輸出給頂柵極驅(qū)動器和底柵極驅(qū)動器110和120的控制信號，來根據(jù)周圍環(huán)境例如外部光照度設置用于讀取目標圖像的最佳讀取靈敏度，即用于雙柵極光電傳感器10的最佳電荷積累周期。
外部功能部分200具有對例如根據(jù)光電傳感器系統(tǒng)的應用目的由光電傳感器系統(tǒng)所獲得的圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行圖像處理(核對、修改等)的功能。外部功能部分200還具有監(jiān)視光電傳感器系統(tǒng)或控制器150的工作狀態(tài)的功能及輸出計算處理結(jié)果等的功能。此外，外部功能部分200還用作為輸入/輸出接口，用于輸入和設置各種參數(shù)，例如電荷積累周期Ta的缺省值，和周期增加率及平均比較值(以后要說明)，以便定義操作狀態(tài)、計算處理等。
應用于上述光電傳感器系統(tǒng)的控制器的詳細配置和操作將參考幾個

。
圖2是示出按照第一實施例應用于光電傳感器系統(tǒng)的控制器配置的框圖。
如圖2所示，該實施例中的控制器150包括裝置控制器151，該裝置控制器151用于控制頂柵極驅(qū)動器110、底柵極驅(qū)動器120和預充電開關(guān)132的操作；數(shù)據(jù)控制器152，用于管理各種數(shù)據(jù)例如給RAM160的圖像數(shù)據(jù)、寫入數(shù)據(jù)和讀出數(shù)據(jù)；和主控制器153，它監(jiān)督控制器151和152并與外部功能部分200接口連接。
控制器150進一步包括數(shù)據(jù)比較器154，用于根據(jù)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器140從光電傳感器陣列100作為數(shù)字信號輸入的圖像數(shù)據(jù)，通過比較包含在圖像輸出信號中的象素數(shù)據(jù)中的亮度數(shù)據(jù)的大小來提取最大和最小值，并用于從計算的動態(tài)范圍提取最大動態(tài)范圍；加法器155，用于從由數(shù)據(jù)比較器154所提取的象素數(shù)據(jù)的最大和最小值之間的差值計算動態(tài)范圍(數(shù)據(jù)范圍)；數(shù)據(jù)選擇器156，用于接收圖像數(shù)據(jù)及處理經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器140、數(shù)據(jù)比較器154和加法器155所處理的數(shù)據(jù)，并進行這些數(shù)據(jù)的寫入/讀出RAM160、這些數(shù)據(jù)重新輸入到數(shù)據(jù)比較器154和加法器155與必要時經(jīng)數(shù)據(jù)控制器152將這些數(shù)據(jù)輸出給外部功能部分200之間切換；周期增加寄存器157，它保持有用于由主控制器153對圖像讀取靈敏度執(zhí)行周期增加校正(以后說明)的周期增加率，其中的圖像讀取靈敏度是由數(shù)據(jù)比較器154、加法器155和數(shù)據(jù)選擇器156所提取的并對應于最大動態(tài)范圍；以及靈敏度設置寄存器159，用于基于已經(jīng)經(jīng)過周期增加校正的圖像讀取靈敏度(最佳圖像讀取靈敏度)，根據(jù)從數(shù)據(jù)控制器152所輸出的控制信號來設置從裝置控制器151輸出給頂柵極驅(qū)動器和底柵極驅(qū)動器110和120的控制信號φtg和φbg的定時。
由上述控制器進行的處理操作將參考幾個圖來說明。
圖3是示出按照第一實施例由應用于光電傳感器系統(tǒng)的控制器所執(zhí)行的靈敏度調(diào)整/設置處理示例的流程圖。圖4是示出在按照該實施例的光電傳感器系統(tǒng)應用于指紋讀取裝置時，并且在應用于靈敏度調(diào)整處理的靈敏度調(diào)整讀取操作中逐行地改變傳感器陣列的圖像讀取靈敏度的同時讀取指紋時的指紋圖像數(shù)據(jù)示例的圖。圖5A-5E是示出通過靈敏度調(diào)整讀取操作所獲得的指紋圖像數(shù)據(jù)中各行亮度數(shù)據(jù)中的變化的曲線圖。圖6A和6B是示出通過靈敏度調(diào)整讀取操作所獲得的各行亮度數(shù)據(jù)的動態(tài)范圍(數(shù)據(jù)范圍)和行號與圖像讀取靈敏度對應表之間的關(guān)系的表格。處理操作將參照圖1和圖2所示的光電傳感器系統(tǒng)的配置來解釋。對于各種數(shù)據(jù)例如亮度數(shù)據(jù)、其動態(tài)范圍及電荷積累周期，僅僅具有代表性的第80、104、128、152和176行的數(shù)據(jù)被圖示說明。
(步驟S11)如圖3所示，主控制器153在目標圖像的正常讀取操作之前開始靈敏度調(diào)整讀取操作。主控制器153經(jīng)數(shù)據(jù)控制器152控制靈敏度設置寄存器159為靈敏度調(diào)整讀取操作設置圖像讀取靈敏度。為了靈敏度調(diào)整的目的，主控制器153讀取目標圖像。
通常，該靈敏度調(diào)整讀取操作在正常圖像讀取操作以前被立即執(zhí)行。但是，靈敏度調(diào)整讀取操作不一定是在正常圖像讀取操作之前的定時執(zhí)行，而可以在和正常圖像讀取操作不同的定時獨立地執(zhí)行，例如，當圖像讀取靈敏度必須被設置時。
類似于正常圖像讀取操作，靈敏度調(diào)整讀取操作通過對構(gòu)成光電傳感器陣列的雙柵極光電傳感器執(zhí)行以下一系列處理來實現(xiàn)復位操作→電荷積累操作→預充電操作→讀取操作。此時，通過在預定定時對各行重復執(zhí)行預充電操作和讀取操作來逐步地改變電荷積累周期，從而對如圖4所示的其中雙柵極光電傳感器排列成256行x196列的矩陣的光電傳感器陣列100中較大的行號設置較高的圖像讀取靈敏度。對各行以不同的圖像讀取靈敏度所讀取的圖像數(shù)據(jù)通過目標圖像的一個讀取操作來獲得。對于每行的圖像讀取靈敏度以表(行號對圖像讀取靈敏度的對應表)的形式與行號相對應地存儲在RAM160中。對較大的行號設置較長的電荷積累周期和較高的圖像讀取靈敏度。指紋的脊狀/谷形的圖形被讀取為淡的(淺的)圖像或在外部光的影響下幾乎不可見的明亮圖像(圖4中的上邊)。另一方面，對較小的行號設置較短的電荷積累周期和較低的圖像讀取靈敏度。指紋的脊狀/谷形的圖形被讀取為稍黑的圖像或幾乎不可見的暗黑圖像(圖4中的下邊)。注意，在靈敏度調(diào)整讀取操作中設置圖像讀取靈敏度的詳細方法將在以后說明。
在該實施例中，改變在靈敏度調(diào)整讀取操作中的每行光電傳感器陣列的圖像讀取靈敏度。本發(fā)明不限于此，圖像讀取靈敏度可以逐步地例如每多行地改變。可選地，每當圖像讀取靈敏度被改變時，可以讀取光電傳感器陣列的一幀的目標圖像。簡而言之，對一個被攝物體，圖像數(shù)據(jù)能夠以不同圖像讀取靈敏度來獲得。
(步驟S12)通過上述靈敏度調(diào)整讀取操作所讀取的圖像數(shù)據(jù)經(jīng)漏極驅(qū)動器130的放大器133和A/D轉(zhuǎn)換器140轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。該數(shù)字信號被輸入給數(shù)據(jù)比較器154作為與目標圖像的明/暗圖案相對應的每個圖像讀取靈敏度的象素數(shù)據(jù)(亮度數(shù)據(jù))。
更詳細地，如圖5A-5E所示，在被攝物體上的白和黑之間設置256個灰度級。圖4所示光電傳感器陣列100中例如第176、152、128、104和80行的漏極電壓VD的電壓變化被轉(zhuǎn)換為0-255范圍內(nèi)的亮度數(shù)據(jù)值，這用曲線圖表示。如圖5A所示，在第1 76行中，靈敏度設置得高，從而亮度數(shù)據(jù)基本上收斂到上限(255)，并且?guī)缀鯖]有提供任何作為圖像數(shù)據(jù)的信息。如圖5B所示，在152行中，靈敏度設置得相對高，在有些列上亮度數(shù)據(jù)達到上限，并且所有圖像數(shù)據(jù)的脊狀/谷形(明/暗)圖形不能被讀取。
如圖5C所示，相反地，在第128行中，在所有列上亮度數(shù)據(jù)即達不到上限(255)也達不到下限(0)，而分布在上、下限之間。如圖5D所示，在第104行中，靈敏度設置得相對低，亮度數(shù)據(jù)分布在上、下限之間。但是，在有些列上亮度數(shù)據(jù)達到下限，并且所有圖像數(shù)據(jù)的脊狀/谷形圖形不能被讀取。如圖5E所示，在第80行中，靈敏度設置得低，從而亮度數(shù)據(jù)基本上收斂于下限并且?guī)缀醪荒芴峁┤魏巫鳛閳D像數(shù)據(jù)的信息。
(步驟S13和S14)對于每個圖像讀取靈敏度，表示最大值的亮度數(shù)據(jù)(最高灰度級的象素)和表示最小值的亮度數(shù)據(jù)(最低灰度級的象素)從輸入給數(shù)據(jù)比較器154的亮度數(shù)據(jù)中提取，并且輸出給加法器155。
如圖6A所示，對于每一行，表示最大值的亮度數(shù)據(jù)(最高灰度級的象素)和表示最小值的亮度數(shù)據(jù)(最低灰度級的象素)從輸入給數(shù)據(jù)比較器154的亮度數(shù)據(jù)中提取，并且輸出給加法器155。
加法器155計算每行的亮度數(shù)據(jù)的最大和最小值之間的差，從而獲得每個圖像讀取靈敏度的動態(tài)范圍。加法器155經(jīng)數(shù)據(jù)選擇器156在RAM160中存儲動態(tài)范圍。加法器155對所有行或預定數(shù)目的行執(zhí)行動態(tài)范圍計算處理。
(步驟S15)存儲在RAM160中的各圖像讀取靈敏度的動態(tài)范圍經(jīng)數(shù)據(jù)選擇器156讀出，并輸入給數(shù)據(jù)比較器154。數(shù)據(jù)比較器154從各圖像讀取靈敏度的動態(tài)范圍中提取最大值。
更詳細地，最大和最小值根據(jù)圖5A-5E所示的各行亮度數(shù)據(jù)中的分布變化被提取作為數(shù)字數(shù)據(jù)。動態(tài)范圍從最大和最小值之間的差計算。如圖6A所示，數(shù)據(jù)范圍取決于第176行和第152行中的最小值，因為亮度數(shù)據(jù)達到上限而且其最大值固定為255。在第104行和第80行中，數(shù)據(jù)范圍取決于最大值，因為亮度數(shù)據(jù)達到下限并且其最小值固定為0。
在第128行中，動態(tài)范圍取決于亮度數(shù)據(jù)的最大和最小值之間的差，因為亮度數(shù)據(jù)既沒有達到上限或也沒有達到下限。第128行提供比第176、152、104和80行大的數(shù)據(jù)范圍。換句話說，第128行的亮度數(shù)據(jù)是具有與指紋脊狀/谷形圖形相應的良好對比度的圖像數(shù)據(jù)，并且最佳圖像讀取靈敏度能夠被確切地設置。
(步驟S16)相應于最大動態(tài)范圍的圖像讀取靈敏度被提取并被設置為標準圖像讀取靈敏度。
更詳細地，如圖6B所示，為第128行設置的圖像讀取靈敏度，即根據(jù)在動態(tài)范圍取最大值處的行號(第128行)通過查找存儲在RAM160中的行號與圖像讀取靈敏度對應表來提取雙柵極光電傳感器的電荷積累周期T128。
(步驟S17)主控制器153控制數(shù)據(jù)控制器152，從而根據(jù)在周期增加寄存器157中事先設置的預定周期增加率執(zhí)行校正圖像讀取靈敏度(標準圖像讀取靈敏度)的處理。
例如，為第128行設置的并且呈現(xiàn)最大動態(tài)范圍的圖像讀取靈敏度對應于電荷積累周期T128＝91.2ms，在周期增加寄存器157中事先設置的周期增加率為32％。在這種情況中，用于靈敏度設置寄存器159的重寫的電荷積累周期是周期增加32％的數(shù)值91.2x(1+0.32)120ms…(2)該周期增加校正處理以1.32倍增加在步驟S16中所提取的并呈現(xiàn)最大動態(tài)范圍的行的圖像讀取靈敏度。電荷積累周期延長1.32倍，從而增加了入射在每個雙柵極光電傳感器上的激發(fā)光(excitation light)(可見光)的量。在按照第一實施例的靈敏度調(diào)整裝置和方法中，作為各種試驗的結(jié)果，大約32％的周期增加率是本發(fā)明人已經(jīng)找到的能夠?qū)D像讀取靈敏度校正為最佳圖像讀取靈敏度的數(shù)值，即使被攝物體是角質(zhì)化手指(以后說明)該最佳圖像讀取靈敏度也能夠相對精確地讀取指紋。
(步驟S18)數(shù)據(jù)控制器152控制靈敏度設置寄存器159的重寫以設置校正過的圖像讀取靈敏度(電荷積累周期)?；陟`敏度調(diào)整讀取操作的靈敏度調(diào)整處理結(jié)束。
此后，目標圖像的正常圖像讀取操作基于由上述靈敏度調(diào)整讀取操作和圖像讀取靈敏度調(diào)整操作所確定的最佳圖像讀取靈敏度(電荷積累周期)來執(zhí)行。
當光電傳感器系統(tǒng)的靈敏度調(diào)整裝置和方法應用于指紋讀取裝置時的指紋讀取圖像和圖像讀取靈敏度將參照幾個圖舉例說明。其中沒有周期增加處理被執(zhí)行的情況也將為了比較而說明，以便顯示按照第一實施例的靈敏度調(diào)整方法中的周期增加校正處理的效果。
圖7A和7B是示出指紋讀取圖像的圖，和示出在光電傳感器系統(tǒng)的靈敏度調(diào)整方法中沒有執(zhí)行第一實施例的周期增加校正處理而以標準圖像讀取靈敏度執(zhí)行正常圖像讀取操作時在一圖像讀取靈敏度下的各列的亮度數(shù)據(jù)的曲線圖。圖8A和8B是示出指紋的讀取圖像的圖，和示出當標準圖像讀取靈敏度經(jīng)歷在光電傳感器系統(tǒng)的靈敏度調(diào)整方法中的第一實施例的周期增加校正處理并且正常圖像讀取操作以所得出的(resultant)圖像讀取靈敏度執(zhí)行時在一圖像讀取靈敏度下的各列亮度數(shù)據(jù)的曲線圖。圖7A和圖8A示出了當讀取操作基于每個預定圖像讀取靈敏度被執(zhí)行時的粗略的目標圖像。指紋的脊狀部分(突起區(qū))顯示為白色(或稍白)，而指紋的谷形線(凹進區(qū))顯示為黑色(或稍黑)。
其中在以上靈敏度調(diào)整方法中沒有進行周期增加處理的情況將被說明。
如在“相關(guān)技術(shù)描述”中所述，在光電傳感器系統(tǒng)應用指紋讀取裝置時，根據(jù)作為被攝物體的手指皮膚表層的狀態(tài)可能不設置適當?shù)膱D像讀取靈敏度。手指的皮膚表層經(jīng)常角質(zhì)化，被指紋的脊狀部分反射的光量增加，從而觀察到的亮度局部高。與讀取沒有角質(zhì)化皮膚的手指指紋的情況相比，相對大的動態(tài)范圍能夠在短的電荷積累周期內(nèi)以相對低的圖像讀取靈敏度獲得。根據(jù)所讀取的指紋圖像數(shù)據(jù)，相應于最大動態(tài)范圍的圖像讀取靈敏度(標準圖像讀取靈敏度)被提取作為最佳圖像讀取靈敏度。在這種情況下，比原先的最佳圖像讀取靈敏度低的圖像讀取靈敏度，即比原先的最佳電荷積累周期短的電荷積累周期被提取和設置。如果基于該圖像讀取靈敏度執(zhí)行正常指紋讀取操作，那么目標圖像就被讀取為較暗的圖像并且圖像中的脊狀部分趨向于不連續(xù)，如圖7A所示，因為電荷積累周期設置得比原先的最佳電荷積累周期短。對于目標圖像，任意行(例如第81行)的亮度數(shù)據(jù)的分布特性被檢查，并發(fā)現(xiàn)其呈現(xiàn)具有大動態(tài)范圍的亮度數(shù)據(jù)分布，如圖7B所示。這是因為在角質(zhì)化皮膚表層脊狀部分的影響下存在具有非常高的亮度數(shù)據(jù)最大值的象素(列)。該分布并不精確地對應指紋的原始圖案。因此，指紋不能被精確讀取，降低了外部功能部分中指紋核對處理的精確性。
相反地，按照第一實施例的光電傳感器系統(tǒng)的靈敏度調(diào)整裝置和方法基于圖像讀取靈敏度(標準圖像讀取靈敏度)的預定周期增加率(例如約30％)執(zhí)行校正處理，其中的圖像讀取靈敏度提供最大動態(tài)范圍并且通過對皮膚表層角質(zhì)化的手指的指紋圖像數(shù)據(jù)進行靈敏度調(diào)整讀取操作和圖像讀取靈敏度調(diào)整操作而獲得。與圖7A中所示的圖像相比，更高的圖像讀取靈敏度即更長的電荷積累周期被設置。因此，更接近原先的最佳圖像讀取靈敏度的圖像讀取靈敏度被設置。
通過根據(jù)校正過的圖像讀取靈敏度執(zhí)行正常指紋讀取操作，目標圖像被讀取為具有適當亮度的圖像，并且能夠獲得具有幾乎不間斷的脊狀部分的高質(zhì)量圖像，如圖8A所示。對目標圖像檢查任意行(例如第81行)的亮度數(shù)據(jù)的分布特性，并發(fā)現(xiàn)其呈現(xiàn)具有相對大的動態(tài)范圍的亮度數(shù)據(jù)分布，如圖8B所示。另外，在既不是最大值也不是最小值處觀察到在角質(zhì)化皮膚表層影響下的極端(extreme)亮度數(shù)據(jù)。與指紋的原始圖案精確地對應的穩(wěn)定圖像被獲得。結(jié)果，指紋核對處理能夠在外部功能部分200中被高精確度地執(zhí)行。
按照第一實施例的靈敏度調(diào)整裝置和方法，在正常圖像讀取操作之前使用實際被攝物體執(zhí)行靈敏度調(diào)整讀取操作，同時圖像讀取靈敏度逐行地改變。最佳圖像讀取狀態(tài)中的行基于每行的亮度數(shù)據(jù)動態(tài)范圍被容易地確定，并且為所確定的行設置的圖像讀取靈敏度(標準圖像讀取靈敏度)被提取。然后，基于預定周期增加率的校正處理被執(zhí)行來設置最佳圖像讀取靈敏度。甚至在被攝物體的亮度隨著環(huán)境照度的變化而變化，或由于被攝物體的個體差異和外部環(huán)境(溫度、濕度等)而存在波動因素或趨勢時，靈敏度調(diào)整處理用簡單的方法唯一地被執(zhí)行以極大地抑制外部光的環(huán)境照度或皮膚表層角質(zhì)化的影響。最佳圖像讀取靈敏度能夠被設置，并且目標圖像能夠由正常圖像讀取操作精確地讀取。
在該實施例中，靈敏度調(diào)整處理僅對作為代表性行的圖5A-5E所示的第176、152、128、104和80行進行了描述。靈敏度調(diào)整處理可以對構(gòu)成光電傳感器陣列100的全部256行或?qū)μ囟ㄐ?例如圖5A-5E中的每24行)執(zhí)行。
當對所有行執(zhí)行靈敏度調(diào)整處理時，更佳的圖像讀取靈敏度能夠從為各行所設置的圖像讀取中提取。如果靈敏度調(diào)整處理僅對特定行執(zhí)行，那么須經(jīng)一系列處理操作的數(shù)據(jù)數(shù)目能夠大大減少從而減低控制器150上的處理負荷并且縮短處理時間。靈敏度調(diào)整讀取操作能夠迅速轉(zhuǎn)換為目標圖像的正常讀取操作。
在該實施例中，目標圖像(指紋圖像)在靈敏度調(diào)整讀取操作中由光電傳感器陣列100的整個傳感面讀取。本發(fā)明不限于此，并且靈敏度調(diào)整處理可以通過讀取僅在由預定有限區(qū)域所形成的檢測區(qū)域中的目標圖像來進行，如第三實施例中的圖15A和15B(以后說明)。在這種情況中，讀取時間能夠被縮短，并且須經(jīng)處理操作的數(shù)據(jù)數(shù)目能夠被進一步減少以縮短處理時間。靈敏度調(diào)整讀取操作能夠更快地轉(zhuǎn)換為目標圖像的正常讀取操作。
在上述實施例中，在由靈敏度調(diào)整讀取操作所獲得的各行亮度數(shù)據(jù)中，為具有最大動態(tài)范圍的行所設置的圖像讀取靈敏度根據(jù)在周期增加寄存器157中事先設置的預定周期增加率唯一地經(jīng)受周期增加校正處理。但是本發(fā)明不限于此。
例如，在周期增加寄存器157中設置的周期增加率可以通過光電傳感器系統(tǒng)(或控制器150)之外的輸入操作任意地設置。這通過操作外部功能部分200的輸入/輸出接口裝置(未示出)，輸入一任意周期增加率作為數(shù)字數(shù)據(jù)，然后重新寫入周期增加寄存器157來實現(xiàn)。
作為任意地重新寫入的周期增加值的配置被適當應用的示例，光電傳感器系統(tǒng)被應用于指紋讀取裝置。在該配置中，當被攝物體的類型被限制或指定為一定程度，并且作為被攝物體的個體的年齡或性別或者外部環(huán)境例如溫度或濕度被事先掌握時，每次適當?shù)闹芷谠黾勇矢鶕?jù)這樣的波動因素或趨勢或者通過事先輸入數(shù)值來設置。更佳的圖像讀取靈敏度能夠在抑制個體差異或外部環(huán)境影響的同時被設置。目標圖像能夠被精確讀取。
基于周期增加率的校正在第一實施例中始終執(zhí)行，但是本發(fā)明不限于此。例如，在其中光電傳感器系統(tǒng)應用于指紋讀取裝置的配置中，最佳圖像讀取靈敏度被提取并設置而無需應用基于周期增加率的校正處理。然后，進行正常目標圖像讀取操作來執(zhí)行指紋核對處理。如果結(jié)果被拒絕，則基于周期增加率的校正處理被應用來校正圖像讀取靈敏度。以校正的圖像讀取靈敏度，正常目標圖像讀取操作被再次執(zhí)行以進行指紋核對處理。在這種情況中，正常目標圖像讀取操作能夠被迅速完成而沒有任何校正處理的處理時間，除非被攝物體(指紋)的皮膚狀態(tài)為角質(zhì)化。
<第二實施例>
按照本發(fā)明的光電傳感器系統(tǒng)的第二實施例將參考幾個圖描述。
圖9是示出按照第二實施例應用于光電傳感器系統(tǒng)的控制器的配置的框圖。與圖2所示的第一實施例相同的參考數(shù)字表示相同的部分，并且其說明將被簡化或省略。
類似于按照第一實施例的靈敏度調(diào)整方法，第二實施例提取由靈敏度調(diào)整讀取操作所獲得的亮度數(shù)據(jù)分布中具有最大動態(tài)范圍的行的圖像讀取靈敏度。然后，確定是否對所提取的圖像讀取靈敏度執(zhí)行周期增加校正處理，并且設置更佳的圖像讀取靈敏度。
如圖9所示，第二實施例中的控制器150包括裝置控制器151，數(shù)據(jù)控制器152，主控制器153，數(shù)據(jù)比較器154，加法器155，數(shù)據(jù)選擇器156，周期增加寄存器157和靈敏度設置寄存器159，所有這些部件都具有與圖2所示的第一實施例相同的配置。另外，控制器150包括平均比較值寄存器158，它保持有用作參考值的平均比較值，它用于確定是否對由數(shù)據(jù)比較器154、加法器155和數(shù)據(jù)選擇器156所提取的并與最大動態(tài)范圍對應的圖像讀取靈敏度執(zhí)行主控制器153的周期增加校正。在第二實施例中，保持在平均比較值寄存器158中的平均比較值基于通過目標圖像的靈敏度調(diào)整讀取操作所獲得的亮度數(shù)據(jù)分布中的最大動態(tài)范圍被唯一地設置。
由控制器進行的處理操作將參考幾個圖說明。
圖10是示出按照第二實施例由應用于光電傳感器系統(tǒng)的控制器所執(zhí)行的靈敏度調(diào)整/設置處理的示例的流程圖。與圖3所示的第一實施例相同的處理步驟的描述將被簡化或省略。
(步驟S21-S26)如圖10所示，類似于第一實施例中的步驟S11-S16，在被攝物體的正常讀取操作之前的定時，為各行設置不同的圖像讀取靈敏度。靈敏度調(diào)整目標圖像讀取操作被執(zhí)行來獲得與目標圖像的明/暗圖案相應的每個圖像讀取靈敏度的象素數(shù)據(jù)(亮度數(shù)據(jù))。表示最大和最小值的亮度數(shù)據(jù)從每個圖像讀取靈敏度(例如每行)的亮度數(shù)據(jù)中提取。最大和最小值之間的差被計算來獲得每個圖像讀取靈敏度的動態(tài)范圍，并且動態(tài)范圍被存儲在RAM160中。最大值從存儲在RAM160中的各圖像讀取靈敏度的動態(tài)范圍中提取，并且相應的圖像讀取靈敏度(電荷積累周期)被提取。
(步驟S27和S28)主控制器153控制數(shù)據(jù)控制器152，從而計算與動態(tài)范圍取最大值時的圖像讀取靈敏度，即步驟S26中所提取的圖像讀取靈敏度相應的象素數(shù)據(jù)(亮度數(shù)據(jù))的平均值，并計算動態(tài)范圍的中間值(平均比較值)。
所計算的亮度數(shù)據(jù)的平均值經(jīng)數(shù)據(jù)選擇器156臨時存儲在RAM160中。動態(tài)范圍的中間值經(jīng)數(shù)據(jù)選擇器156和數(shù)據(jù)控制器152保持在平均比較值寄存器158中。
(步驟S29)主控制器153控制數(shù)據(jù)控制器152，從而執(zhí)行將在步驟S27中計算并存儲在RAM160中的亮度數(shù)據(jù)的平均值與在步驟S28中計算并保持在平均比較值寄存器158中的最大動態(tài)范圍的中間值進行比較的處理。
如果角質(zhì)化的手指作為被攝物體讀取，被角質(zhì)化手指的脊狀部分所反射的光量可能增加，并且觀察到的亮度可能局部高，如圖7B所示。在這種情況中，亮度數(shù)據(jù)呈現(xiàn)局部高。為此，在角質(zhì)化的影響下被確定為具有最大動態(tài)范圍的行的亮度數(shù)據(jù)可能僅是一組除了局部高的數(shù)據(jù)之外的小的亮度數(shù)據(jù)。由此，當亮度數(shù)據(jù)的平均值相對小時，甚至具有最大動態(tài)范圍的行在角質(zhì)化的影響下被確定為一組小的亮度數(shù)據(jù)。相應于該行的圖像讀取靈敏度能夠被確定為低于原始最佳圖像讀取靈敏度。
呈現(xiàn)最大動態(tài)范圍的行中的亮度數(shù)據(jù)平均值是小還是大通過比較亮度數(shù)據(jù)的平均值與動態(tài)范圍的中間值，或比較該行的亮度數(shù)據(jù)之和與動態(tài)范圍中間值與列號的乘積來確定。
如果亮度數(shù)據(jù)的平均值(或亮度數(shù)據(jù)之和)小于動態(tài)范圍的中間值(或中間值和列號的乘積)，那么該行能夠被確定為具有角質(zhì)化影響下的不適當?shù)牧炼葦?shù)據(jù)分布。如果是平均值較大，那么該行能夠被確定為不受任何角質(zhì)化影響的適當亮度數(shù)據(jù)分布。以下的處理操作基于該確定的結(jié)果來執(zhí)行。
(步驟S30和S31)如果在圖像讀取靈敏度具有最大動態(tài)范圍時的亮度數(shù)據(jù)的平均值在步驟S29中被確定為小于動態(tài)范圍的中間值，那么主控制器153確定在該圖像讀取靈敏度時的亮度數(shù)據(jù)分布不適當。主控制器153控制數(shù)據(jù)控制器152，從而根據(jù)事先在周期增加寄存器157中設置的或經(jīng)外部功能部分200等任意輸入和設置的預定周期增加率，對具有該動態(tài)范圍的圖像讀取靈敏度執(zhí)行周期增加校正處理。
通過以周期增加校正處理中的周期增加率增加圖像讀取靈敏度而校正的值被設置為圖像讀取靈敏度，其中圖像讀取靈敏度在步驟S26中被提取并具有最大動態(tài)范圍。即，電荷積累周期被延長了與周期增加率相對應的時間。
然后，數(shù)據(jù)控制器152重寫靈敏度設置寄存器159以設置所校正的圖像讀取靈敏度(電荷積累周期)。
(步驟S32)如果在圖像讀取靈敏度具有最大動態(tài)范圍時的亮度數(shù)據(jù)的平均值在步驟S29中被確定為大于動態(tài)范圍的中間值，那么主控制器153確定在該圖像讀取靈敏度時的亮度數(shù)據(jù)分布適當。數(shù)據(jù)控制器152重寫靈敏度設置寄存器159而不執(zhí)行周期增加校正，并設置步驟S26中所提取的圖像讀取靈敏度(電荷積累周期)。
在根據(jù)通過在正常圖像讀取操作以前所執(zhí)行的靈敏度調(diào)整讀取操作獲得的每個圖像讀取靈敏度的亮度數(shù)據(jù)動態(tài)范圍，來設置最佳圖像讀取靈敏度(電荷積累周期)的圖像讀取靈敏度調(diào)整操作中，光電傳感器系統(tǒng)的靈敏度調(diào)整裝置和方法能夠根據(jù)圖像讀取靈敏度具有最大動態(tài)范圍時的亮度數(shù)據(jù)是否是在手指角質(zhì)化等(波動因素或趨勢，例如被攝物體的個體差異或外部環(huán)境)的影響下的不適當，來確定是否對所提取的圖像讀取靈敏度執(zhí)行周期增加校正處理。僅對不適當圖像讀取靈敏度能夠通過執(zhí)行校正處理來設置適當?shù)膱D像讀取靈敏度。
在第二實施例中，當對由靈敏度調(diào)整讀取操作所獲得的各圖像讀取靈敏度的亮度數(shù)據(jù)中的具有最大動態(tài)范圍的圖像讀取靈敏度確定是否基于預定周期增加率執(zhí)行周期增加校正時，動態(tài)范圍的中間值被唯一地設置來與圖像讀取靈敏度的亮度數(shù)據(jù)平均值進行比較。但是，本發(fā)明不限于此。
例如，動態(tài)范圍的中間值可以用作缺省值(參考值)，并且在平均比較值寄存器158中所設置的平均比較值可以被光電傳感器(或控制器150)之外的輸入操作任意地改變和設置。
類似于第一實施例中所述的周期增加寄存器157，通過操作外部功能部分200的輸入/輸出接口裝置(未示出)，輸入一任意的平均比較值作為數(shù)字數(shù)據(jù)來重寫平均比較值寄存器158。作為任意地重寫平均比較值的配置被適當應用的示例，光電傳感器系統(tǒng)被應用于指紋讀取裝置。在該配置中，當通過用指紋圖案的脊狀部分(例如在圖7A和8A中所觀察到的白色的部分)作為參考在外部功能部分200中執(zhí)行指紋核對處理時，平均比較值被設置為相對大的值以便于上述周期增加校正處理的執(zhí)行。
作為另一個示例，在允許通過傳感器等事先掌握外部環(huán)境例如溫度的配置中，如果濕度低，那么平均值被設置為相對大的數(shù)值，因為皮膚表層易于角質(zhì)化。這便于上述周期增加校正處理的執(zhí)行。
作為又一個示例，在使得能夠通過ID卡等掌握用作被攝物體的個體的特征的配置中，對呈現(xiàn)指紋核對處理的低鑒定概率的個體，平均比較值被設置為相對大的數(shù)值。這也便于上述周期增加校正處理的執(zhí)行。
因此，在抑制個體差異或外部環(huán)境的影響的同時，更佳的圖像讀取靈敏度能夠被設置來精確地讀取目標圖像。
<第三實施例>
按照本發(fā)明的光電傳感器系統(tǒng)的第三實施例將參考幾個圖來說明。
圖11是示出按照第三實施例的光電傳感器系統(tǒng)的整體配置的框圖。圖26A所示的雙柵極光電傳感器被用來作為光電傳感器，并且需要時將參考圖27所示的光電傳感器系統(tǒng)的配置。和在圖1所示的光電傳感器系統(tǒng)中相同的參考數(shù)字表示相同的部分，并且其描述將被簡化或省略。
如圖11所示，類似于圖1所示的光電傳感器系統(tǒng)，按照第三實施例的光電傳感器系統(tǒng)大體上包括光電傳感器陣列100，頂柵極驅(qū)動器110，底柵極驅(qū)動器120，由列開關(guān)131、預充電開關(guān)132和放大器133組成的輸出電路部分130，A/D轉(zhuǎn)換器140，控制器150，和RAM160，RAM160用于臨時存儲所獲得的圖像數(shù)據(jù)(像素數(shù)據(jù)組)并及與(下面要說明的)靈敏度設置處理有關(guān)的處理數(shù)據(jù)等。光電傳感器系統(tǒng)進一步包括保持有控制器150的控制程序和各種控制數(shù)據(jù)的ROM170。
類似于第一和第二實施例，控制器150具有以下功能對被攝物體執(zhí)行靈敏度調(diào)整讀取操作，并根據(jù)所讀取的圖像數(shù)據(jù)來控制能夠精確地讀取目標圖像的圖像讀取靈敏度的提取和設置。此外，如下所述，控制器150具有以下功能從在靈敏度調(diào)整讀取操作中為靈敏度調(diào)整所讀取的目標圖像的圖像數(shù)據(jù)(像素數(shù)據(jù)組)中去除特定象素數(shù)據(jù)，以便防止或抑制由雜質(zhì)例如沉積在光電傳感器陣列的傳感表面上的灰塵所造成的異常象素數(shù)據(jù)的影響或光電傳感器陣列上存在的元件缺陷的影響。
應用于按照第三實施例的光電傳感器系統(tǒng)的控制器的詳細配置和操作將參考幾個圖來更詳細地說明。
圖12是示出應用于按照該實施例的光電傳感器系統(tǒng)的控制器的配置的框圖。
如圖12所示，類似于圖2所示的第一實施例，第三實施例中的控制器150包括裝置控制器151，用于控制頂柵極驅(qū)動器110、底柵極驅(qū)動器120和預充電開關(guān)132的操作；數(shù)據(jù)控制器152，用于執(zhí)行向RAM160和ROM170的數(shù)據(jù)的寫入/讀出并管理各種數(shù)據(jù)；以及主控制器153，根據(jù)預定控制程序來監(jiān)督控制器151和152、與外部功能部分200接口連接并交換控制信號的?？刂破?50進一步包括數(shù)據(jù)比較器154，通過比較包含在經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器140從光電傳感器陣列100作為數(shù)字信號輸入的圖像數(shù)據(jù)中的初始象素數(shù)據(jù)(為了說明方便在下文中也稱為“原始象素數(shù)據(jù)”)的大小，或特定象素數(shù)據(jù)通過特定象素數(shù)據(jù)去除操作(在以后說明)進行去除處理以后所獲得的象素數(shù)據(jù)(為了說明方便在下文中也稱為“處理過的象素數(shù)據(jù)”)的大小，來提取最大和最小值，并用于提取由加法器155所計算的最大動態(tài)范圍；加法器155，用于從由數(shù)據(jù)比較器154所提取的處理過的象素數(shù)據(jù)的最大和最小值之間的差來計算動態(tài)范圍；數(shù)據(jù)選擇器156，用于接收圖像數(shù)據(jù)和處理經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器140、數(shù)據(jù)比較器154和加法器155所處理的圖像數(shù)據(jù)和處理數(shù)據(jù)，并在需要時這些數(shù)據(jù)向RAM160的寫入/讀出、這些數(shù)據(jù)向數(shù)據(jù)比較器154和加法器155的重新輸入和這些數(shù)據(jù)經(jīng)數(shù)據(jù)控制器152向外部功能部分200的輸出之間切換；以及靈敏度設置寄存器159，用于設置要從裝置控制器151輸出至頂柵極驅(qū)動器和底柵極驅(qū)動器110和120的控制信號φtg和φbg的定時，以便根據(jù)來自于數(shù)據(jù)控制器152的控制信號優(yōu)化光電傳感器陣列100的圖像讀取靈敏度。
主控制器153具有以下的去除特定象素數(shù)據(jù)的功能。更詳細地，主控制器153經(jīng)數(shù)據(jù)選擇器156在RAM160的預定存儲區(qū)域中僅寫入除特定象素數(shù)據(jù)以外的像素數(shù)據(jù)組，該特定象素數(shù)據(jù)是基于預定的條件并由數(shù)據(jù)比較器154所提取的，例如具有原始象素數(shù)據(jù)的最大或最小值的象素數(shù)據(jù)。結(jié)果，主控制器153能夠產(chǎn)生去除了具有最大或最小值的象素數(shù)據(jù)的象素數(shù)據(jù)(處理象素數(shù)據(jù))群。主控制器153的特定象素數(shù)據(jù)去除操作將在以后詳細說明。
由靈敏度設置寄存器159在光電傳感器陣列100、頂柵極驅(qū)動110和底柵極驅(qū)動器120中設置最佳圖像讀取靈敏度的方法將詳細說明。該方法也包括與第一和第二實施例相同的步驟。即，通過比較由從光電傳感器陣列輸入的圖像數(shù)據(jù)(原始圖像數(shù)據(jù))而產(chǎn)生的對于每個圖像讀取靈敏度的處理象素數(shù)據(jù)中包含的亮度數(shù)據(jù)大小，對每個圖像讀取靈敏度計算動態(tài)范圍。產(chǎn)生最大動態(tài)范圍的圖像讀取靈敏度被設置作為最佳值。
由具有上述配置的控制器進行的處理操作將參考幾個圖說明。
圖13是示出由應用于按照第三實施例的光電傳感器系統(tǒng)的控制器所執(zhí)行的靈敏度調(diào)整/設置處理的示例的流程圖。與圖3所示第一實施例中的相同的處理步驟將被簡化或省略。
以下一系列的處理步驟通過將事先存貯在ROM170中的控制程序載入RAM160并由控制器150執(zhí)行該程序來實現(xiàn)。
(步驟S41)如圖13所示，主控制器153在目標圖像的正常讀取操作以前的定時開始靈敏度調(diào)整讀取操作。主控制器153經(jīng)數(shù)據(jù)控制器152在靈敏度設置寄存器159中為靈敏度調(diào)整讀取操作設置圖像讀取靈敏度。主控制器153讀取放置于傳感面上的靈敏度調(diào)整目標圖像，該傳感面限定在光電傳感器陣列100的一面上。在逐行地改變光電傳感器陣列100的電荷積累周期從而增加對更大行號的圖像讀取靈敏度的同時，執(zhí)行該靈敏度調(diào)整讀取操作，如圖4所示。因此，以不同圖像讀取靈敏度讀取的圖像數(shù)據(jù)通過一個讀取操作來獲得。
(步驟S42)由靈敏度調(diào)整讀取操作所讀取的圖像數(shù)據(jù)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器140轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，并且該數(shù)字信號經(jīng)數(shù)據(jù)選擇器156被臨時存儲在RAM160中。此后，數(shù)據(jù)控制器152經(jīng)數(shù)據(jù)選擇器156將該數(shù)字數(shù)據(jù)作為每個圖像讀取靈敏度的原始象素數(shù)據(jù)(亮度數(shù)據(jù))輸入給數(shù)據(jù)比較器154。
(步驟S43)對于每個圖像讀取靈敏度，數(shù)據(jù)比較器154比較所輸入的原始象素數(shù)據(jù)的亮度數(shù)據(jù)的大小。數(shù)據(jù)比較器154提取滿足預定條件的特定象素數(shù)據(jù)，即具有最大亮度數(shù)據(jù)值的象素數(shù)據(jù)或亮度數(shù)據(jù)值降序排列的多個象素數(shù)據(jù)。
(步驟S44)在步驟S43中所提取的具有最大值的象素數(shù)據(jù)或包含最大值的預定數(shù)目的象素數(shù)據(jù)從對于每個圖像讀取靈敏度的原始像素數(shù)據(jù)組中去除。剩余的圖像數(shù)據(jù)群存儲在RAM160的預定存儲區(qū)域中，產(chǎn)生通過從原始像素數(shù)據(jù)組中去除特定象素數(shù)據(jù)而獲得的像素數(shù)據(jù)組(處理過的象素數(shù)據(jù))。特定象素數(shù)據(jù)去除操作的詳細示例將在以后說明。
(步驟S45和S46)數(shù)據(jù)控制器152提取對于每個圖像讀取靈敏度的處理過的象素數(shù)據(jù)，并經(jīng)數(shù)據(jù)選擇器156將該數(shù)據(jù)載入數(shù)據(jù)比較器154中。數(shù)據(jù)比較器154比較對于每個圖像讀取靈敏度的處理象素數(shù)據(jù)的大小，并提取具有最大和最小亮度數(shù)據(jù)值的象素數(shù)據(jù)。
(步驟S47)由數(shù)據(jù)控制器152所控制的加法器155計算對于每個圖像讀取靈敏度所提取的象素數(shù)據(jù)的最大和最小亮度數(shù)據(jù)值之間的差，從而獲得對于每個圖像讀取靈敏度的動態(tài)范圍。結(jié)果經(jīng)數(shù)據(jù)選擇器156臨時存儲在RAM160中。
對各圖像讀取靈敏度執(zhí)行該動態(tài)范圍計算處理。
(步驟S48)存儲在RAM160中的對于各圖像讀取靈敏度的動態(tài)范圍經(jīng)數(shù)據(jù)選擇器156讀出，并載入數(shù)據(jù)比較器154中。數(shù)據(jù)比較器154比較對于各圖像讀取靈敏度的動態(tài)范圍，并提取最大動態(tài)范圍。
(步驟S49)靈敏度設置寄存器159經(jīng)數(shù)據(jù)控制器152被重寫，以將與所提取的最大動態(tài)范圍相對應的圖像讀取靈敏度設置為最佳圖像讀取靈敏度。
應用于控制器的上述處理操作的靈敏度調(diào)整讀取操作(步驟S41)將參考幾個圖詳細說明。
圖14A和14B是示出按照第三實施例的在靈敏度調(diào)整讀取操作中讀取操作的目標區(qū)域和示例的概念視圖。圖15A和15B是示出按照第三實施例的在靈敏度調(diào)整讀取操作中讀取操作的另一個目標區(qū)域和另一個示例的概念視圖。
應用于第三實施例的靈敏度調(diào)整讀取操作被如下執(zhí)行。根據(jù)從裝置控制器151輸出的及在頂柵極驅(qū)動器110、底柵極驅(qū)動器120和預充電開關(guān)132中設置的控制信號和圖像讀取靈敏度，在從光電傳感器陣列100的整個傳感面形成的有效讀取區(qū)域30內(nèi)，如圖14A和14B所示，或者在由限制于并事先設置在有效讀取區(qū)域30內(nèi)的預定區(qū)域形成的檢測區(qū)域40內(nèi)，如圖15A和15B所示，讀取放置在傳感面上的靈敏度調(diào)整圖像。
在構(gòu)成光電傳感器陣列100的雙柵極光電傳感器10中所設置的圖像讀取靈敏度可以被設置得相互不同，例如，逐行地、每預定行數(shù)或每讀取區(qū)域如，每有效讀取區(qū)域30或每檢測區(qū)域40。
對于靈敏度調(diào)整讀取操作中的光電傳感器10的詳細驅(qū)動方法，由256×196象素組成的光電傳感器陣列100中的所有行可以被順序讀取，如圖14A所示。可選地，每多個行(在該情況下，每10行)例如第10、20、…、180和190行可以被順序地讀取，如圖14B所示。
例如，由第64至第191行的行范圍和第67至第130列的列范圍形成的檢測區(qū)域40中的所有行可以被順序地讀取，如圖15A所示?？蛇x地，每多個行(在該情況中，每10行)例如第70、80、…、180和190行可以被順序地讀取，如圖15B所示。
在第三實施例中，要在被攝物體的正常圖像讀取操作中讀取的區(qū)域可以被直接設置為須經(jīng)靈敏度調(diào)整讀取操作的區(qū)域(有效讀取區(qū)域30或檢測區(qū)域40)。對于檢測區(qū)域40，包括在該區(qū)域(行和列范圍)內(nèi)的象素數(shù)目可以被設置，從而具有在應用于該實施例的特定象素數(shù)據(jù)去除操作和最佳圖像讀取靈敏度設置操作中令人滿意地執(zhí)行處理操作所需的至少最小數(shù)目的象素數(shù)據(jù)。按照第三實施例須經(jīng)靈敏度調(diào)整讀取操作的區(qū)域不限于檢測區(qū)域40的設置區(qū)域(從第64行至第191行和第67列至第130列的128行)?？梢栽O置由更窄(象素的更小數(shù)目)的行和列范圍所定義的區(qū)域。能夠被設置為檢測區(qū)域的最小區(qū)域的設置將在以后驗證。
應用于控制器的處理操作的特定象素數(shù)據(jù)去除操作(步驟S43和S44)將被舉例說明。
在應用于該實施例的特定象素數(shù)據(jù)去除操作中，以亮度數(shù)據(jù)值的降序提取一個或多個象素數(shù)據(jù)的操作能夠采用以下方法。
更詳細地，在上述步驟S43中，對每個圖像讀取靈敏度比較載入數(shù)據(jù)比較器154的原始象素數(shù)據(jù)的亮度數(shù)據(jù)值。原始象素數(shù)據(jù)以亮度數(shù)據(jù)值的降序排序被分類揀選并經(jīng)數(shù)據(jù)選擇器156存儲在RAM160中。
在步驟S44-S46中，當存儲在RAM160中以計算動態(tài)范圍的象素數(shù)據(jù)要再次裝入數(shù)據(jù)比較器154時，從第一至第n(n是任意自然數(shù))個象素數(shù)據(jù)的預定數(shù)目，以亮度數(shù)據(jù)值的降序從對于每圖像讀取靈敏度以上述方式分類揀選的原始像素數(shù)據(jù)組中被唯一地指定和去除。剩余像素數(shù)據(jù)組(相應于處理象素數(shù)據(jù))被裝入數(shù)據(jù)比較器154中。在裝入的像素數(shù)據(jù)組中，具有最大亮度數(shù)據(jù)值的象素數(shù)據(jù)，即次于被指定/去除的象素數(shù)據(jù)的第二大象素數(shù)據(jù)，和具有最小亮度數(shù)據(jù)值的象素數(shù)據(jù)經(jīng)數(shù)據(jù)選擇器156被提取和讀出。加法器155計算象素數(shù)據(jù)的最大和最小值之間的差，即動態(tài)范圍。
通過比較象素數(shù)據(jù)并按它們的大小對它們分類揀選的該簡單處理，具有最大亮度數(shù)據(jù)值(最高亮度)的象素數(shù)據(jù)或以亮度數(shù)據(jù)值的降序排列的預定數(shù)目的象素數(shù)據(jù)被從原始像素數(shù)據(jù)組中唯一地去除。此外，具有最大和最小值的象素數(shù)據(jù)被從處理過的像素數(shù)據(jù)組中提取。
對各行設置不同的圖像讀取靈敏度的情況將被說明。
在步驟S103中，對于每行即每個圖像讀取靈敏度，載入數(shù)據(jù)比較器154中的原始像素數(shù)據(jù)組中的、在光電傳感器陣列上彼此相鄰的象素的象素數(shù)據(jù)的大小被比較，從而例如以大小下降的順序從目標行的第一象素中順序地提取象素數(shù)據(jù)。
更詳細地，如圖16的(a)和(b)所示，在一行的像素數(shù)據(jù)組(m象素數(shù)據(jù))中比較第一象素的象素數(shù)據(jù)(第一象素數(shù)據(jù))和第二象素的象素數(shù)據(jù)(第二象素數(shù)據(jù))來提取具有較大亮度數(shù)據(jù)值(較高亮度)的象素數(shù)據(jù)。所提取的象素數(shù)據(jù)和第三象素的象素數(shù)據(jù)(第三象素數(shù)據(jù))比較來提取具有更大亮度數(shù)據(jù)值的象素數(shù)據(jù)。該處理被執(zhí)行，一直到目標行的第m個象素數(shù)據(jù)。
通過比較相鄰象素的象素數(shù)據(jù)，總是僅僅具有較大的亮度數(shù)據(jù)值的象素數(shù)據(jù)被提取并須經(jīng)下一個比較處理。該比較/提取處理對一行的像素數(shù)據(jù)組是重復執(zhí)行的，僅提取具有最大亮度數(shù)據(jù)值(最高亮度)的象素數(shù)據(jù)。
然后，如圖16的(c)和(d)所示，在上述比較/提取處理中提取具有較小亮度數(shù)據(jù)值(較低亮度)的象素數(shù)據(jù)。所提取的象素數(shù)據(jù)經(jīng)數(shù)據(jù)選擇器156被順序地存儲在RAM160的預定存儲區(qū)域中。在提取具有最大亮度數(shù)據(jù)值的象素數(shù)據(jù)以后，像素數(shù)據(jù)組被再次載入數(shù)據(jù)比較器154中。類似于上述比較/提取處理，第一象素數(shù)據(jù)(作為比較第一和第二象素數(shù)據(jù)的結(jié)果的具有較低亮度的象素數(shù)據(jù))與第二象素數(shù)據(jù)(作為比較第三象素數(shù)據(jù)和第一和第二象素數(shù)據(jù)中的具有較高亮度的象素數(shù)據(jù)的結(jié)果的具有較低亮度的象素數(shù)據(jù))比較，提取具有較大亮度數(shù)據(jù)值(較高亮度)的象素數(shù)據(jù)。比較所提取的象素數(shù)據(jù)與第三象素數(shù)據(jù)，提取具有更大亮度數(shù)據(jù)值的象素數(shù)據(jù)。執(zhí)行該處理，一直到目標行的第(m-1)個象素數(shù)據(jù)。
以這種方式，根據(jù)對在去除了具有最大亮度數(shù)據(jù)值(最高亮度)的象素數(shù)據(jù)的剩余像素數(shù)據(jù)組中的象素數(shù)據(jù)進行比較的結(jié)果，總是僅僅提取具有較大亮度數(shù)據(jù)值的象素數(shù)據(jù)，該過程被重復執(zhí)行。對目標圖像讀取靈敏度(行)僅提取具有第二最大亮度數(shù)據(jù)值的象素數(shù)據(jù)。該象素數(shù)據(jù)比較/提取處理被重復地執(zhí)行i次(i是任意自然數(shù))。直到第I個象素數(shù)據(jù)的預定數(shù)目的象素數(shù)據(jù)以亮度數(shù)據(jù)值的降序被提取。
從對每個圖像讀取靈敏度的原始像素數(shù)據(jù)組中去除僅僅具有最大亮度數(shù)據(jù)值的一個象素數(shù)據(jù)的設置，對消除構(gòu)成光電傳感器陣列的光電傳感器的元件缺陷所造成的異常象素數(shù)據(jù)的影響是有效的。在適用于第三實施例的光電傳感器系統(tǒng)中，在實際產(chǎn)品等級出現(xiàn)的元件缺陷的數(shù)目最多是每行一個，其中每行構(gòu)成一個光電傳感器陣列。由于多個元件缺陷幾乎不發(fā)生在一行中，所以本發(fā)明能夠令人滿意地采用僅去除具有最大亮度數(shù)據(jù)值的象素數(shù)據(jù)的簡單方法。
從對每個圖像讀取靈敏度的原始像素數(shù)據(jù)組中去除以亮度數(shù)據(jù)值的降序排列的預定數(shù)目的(多個)象素數(shù)據(jù)的方法，能夠有效地用于消除沉積在光電傳感器陣列上的傳感表面上的較大雜質(zhì)的影響，或者由在多個象素上產(chǎn)生的元件缺陷所造成的異常象素數(shù)據(jù)的影響。
應用于上述特定象素數(shù)據(jù)去除操作的每種方法已經(jīng)通過僅舉例說明一種方法而被說明了，該方法是從原始像素數(shù)據(jù)組唯一地提取和去除具有最大亮度數(shù)據(jù)值的象素數(shù)據(jù)或具有包含最大值的大的亮度數(shù)據(jù)值的預定數(shù)目的象素數(shù)據(jù)，所述的包含的最大值是由于構(gòu)成光電傳感器陣列的光電傳感器的元件缺陷、元件特性的變化或傳感表面上雜質(zhì)的沉積而作為亮點(亮點缺陷)存在的異常象素。本發(fā)明不限于此，并且可以僅唯一地去除具有最小亮度數(shù)據(jù)值的象素數(shù)據(jù)或具有包含最小值的小亮度數(shù)據(jù)值的預定數(shù)目的象素數(shù)據(jù)。
即使由沉積在傳感表面上的雜質(zhì)產(chǎn)生暗點缺陷，并且檢測到比周圍圖案更暗(更黑)，目標象素中的異常象素數(shù)據(jù)也能夠在最佳圖像讀取靈敏度提取/設置操作開始以前被唯一地去除。能夠防止或抑制圖像讀取靈敏度被設置得高于原始適當值。因此，高質(zhì)量的目標圖像能夠在正常圖像讀取操作中獲得。
當適當執(zhí)行最佳圖像讀取靈敏度提取/設置操作所必需的最小數(shù)目的象素數(shù)據(jù)能夠保證時，如上所述，亮度數(shù)據(jù)值降序排列的預定數(shù)目象素數(shù)據(jù)和亮度數(shù)據(jù)值升序排列的預定數(shù)目象素數(shù)據(jù)可以被去除。在這種情況下，亮點和暗點缺陷的影響都能夠被消除。
由上述特定象素數(shù)據(jù)去除操作可去除的特定象素數(shù)據(jù)的數(shù)目，以及靈敏度調(diào)整讀取操作中檢測區(qū)域的設置將被檢驗。
如上所述，在按照第三實施例的特定象素數(shù)據(jù)去除操作中，具有最大或最小亮度數(shù)據(jù)值的預定數(shù)目的(多個)象素數(shù)據(jù)從對每個圖像讀取靈敏度的像素數(shù)據(jù)組(原始像素數(shù)據(jù)組)中去除。為了縮短在靈敏度調(diào)整讀取操作中的讀取操作時間，目標區(qū)域，即檢測區(qū)域40可以設置得窄，從而象素的數(shù)目可以設置得小，而不用設置任何條件或限制。但是在這種情況下，多個象素數(shù)據(jù)被特定象素數(shù)據(jù)去除操作唯一地去除，減少了處理過的象素數(shù)據(jù)的數(shù)目。用于最佳圖像讀取靈敏度提取/設置操作的象素數(shù)據(jù)的數(shù)目可能變得不足，無法正常執(zhí)行處理。
為了防止這種情況，須經(jīng)靈敏度調(diào)整讀取操作的區(qū)域必須設置為具有足夠多的象素數(shù)據(jù)的數(shù)目以適當?shù)貓?zhí)行最佳圖像讀取靈敏度提取/設置操作，甚至在預定數(shù)目的象素數(shù)據(jù)在特定象素數(shù)據(jù)去除操作中去除之后。
更詳細地，按照本發(fā)明人的檢驗，當按照第三實施例的光電傳感器系統(tǒng)應用于指紋讀取裝置時，成人的指紋的明暗條紋(明暗圖案)之間的間隔約為300μm。另一方面，在按照第三實施例應用于光電傳感器系統(tǒng)的光電傳感器陣列中，象素(雙柵極光電傳感器)之間的間隔能夠制造成約50μm那么小。由此，檢測指紋圖像的一個明/暗條紋需要約六個象素。
在上述最佳圖像讀取靈敏度提取/設置操作中以高精確度提取最佳圖像讀取靈敏度需要約八個明/暗條紋(約48個象素)的圖像數(shù)據(jù)。當為了消除由元件缺陷或傳感表面上的雜質(zhì)的沉積所造成的異常象素數(shù)據(jù)的影響，條件被設置得使得由上述特定象素數(shù)據(jù)去除操作去除約10個象素數(shù)據(jù)時，至少約60個象素的區(qū)域，即相應于約10個明/暗條紋(相應于約3nm的寬度)的區(qū)域被設置為須經(jīng)靈敏度調(diào)整讀取操作的區(qū)域。即使10個象素的數(shù)據(jù)作為具有大的亮度數(shù)據(jù)值的象素數(shù)據(jù)被去除，也能留下足夠多象素(約50個象素)的象素數(shù)據(jù)以保證最佳圖像讀取靈敏度的提取精度。
以這種方式，使用根據(jù)用在最佳圖像讀取靈敏度提取/設置操作中的被攝物體的圖案以保證最佳圖像讀取靈敏度的足夠的提取精度所必需的最小數(shù)目的象素，和根據(jù)光電傳感器陣列中所產(chǎn)生的元件缺陷的頻率或沉積在傳感表面上的雜質(zhì)的大小而要被去除的特定象素數(shù)據(jù)的數(shù)目作為參數(shù)，來設置在上述靈敏度調(diào)整讀取操作中包含在檢測區(qū)域中的象素數(shù)目(或行和列范圍)。
注意，在按照第三實施例的光電傳感器系統(tǒng)應用于指紋讀取裝置時，這種檢驗僅顯示了一個示例。本發(fā)明不限于此，并且檢測區(qū)域根據(jù)被攝物體的圖案、光電傳感器的制造精度、光電傳感器系統(tǒng)的使用環(huán)境等被適當設置。
按照本發(fā)明的光電傳感器系統(tǒng)就用于指紋讀取裝置的有效性將通過與常規(guī)方法比較而顯示一些實驗數(shù)據(jù)來說明。最佳圖像讀取靈敏度提取/設置操作(步驟S46-S49)也將通過參考按照上述實施例的光電傳感器系統(tǒng)的靈敏度設置操作來說明。
圖17A和17B示出了當通過在光電傳感器陣列的預定檢測區(qū)域中執(zhí)行靈敏度調(diào)整讀取操作來讀取目標圖像(靈敏度調(diào)整圖像)時的指紋的圖案的示例，其中光電傳感器陣列包括在按照第三實施例的光電傳感器系統(tǒng)中的由元件缺陷等造成的異常象素。圖18A-18E是示出通過靈敏度調(diào)整讀取操作所獲得的對指紋圖像數(shù)據(jù)的各行的象素數(shù)據(jù)(亮度數(shù)據(jù))中的變化的曲線圖。圖19A和19B是示出在通過靈敏度調(diào)整讀取操作從指紋圖像中所獲得的象素數(shù)據(jù)(亮度數(shù)據(jù))的基礎上的動態(tài)范圍的變化的曲線圖，及行號、動態(tài)范圍與圖像讀取靈敏度(電荷積累周期)之間的對應表格。
圖20A和20B示出了當通過使用包括異常象素的光電傳感器陣列而不應用按照第三實施例的靈敏度的設置方法設置圖像讀取靈敏度來讀取指紋圖像時，及當通過使用按照第三實施例的靈敏度設置方法設置圖像讀取靈敏度來讀取指紋圖像時的指紋圖案的示例。圖21A-21E是示出按照該實施例通過特定象素數(shù)據(jù)去除操作所獲得的對各行指紋圖像數(shù)據(jù)的象素數(shù)據(jù)(亮度數(shù)據(jù))的變化的曲線圖。圖22A和22B是示出在按照第三實施例的通過特定象素數(shù)據(jù)去除操作所獲得的象素數(shù)據(jù)(亮度數(shù)據(jù))的基礎上的動態(tài)范圍的變化的曲線圖，及行號與動態(tài)范圍、行號與圖像讀取靈敏度(電荷積累周期)之間的對應表格。
如圖17A所示，在正常圖像讀取操作中，作為被攝物體的手指FG的圖案(指紋)被用作靈敏度調(diào)整圖像。在檢測區(qū)域40的各行上對光電傳感器設置不同的電荷積累周期，其中檢測區(qū)域40由第64-191行的行范圍(128行)和第67-130列的列范圍(64列)所限定并且被事先設置在由至少256×196象素(光電傳感器)組成的光電傳感器陣列的有效讀取區(qū)域30內(nèi)。然后，讀取手指FG的圖案的靈敏度調(diào)整讀取操作被執(zhí)行來獲得指紋圖像，在該指紋圖像中，在一幀的圖像讀取操作中圖像讀取靈敏度逐行地改變，如圖17B所示。在這種情況中，假設元件缺陷(未示出)存在于光電傳感器陣列100中，如圖17A所示，并且與元件缺陷相應并表現(xiàn)為極高亮度數(shù)據(jù)值的亮點缺陷IL在檢測區(qū)域40內(nèi)的指紋圖像中產(chǎn)生，如圖17B所示。
在該指紋圖像中，亮度數(shù)據(jù)值由256個灰度級表示。圖18A-18E為說明方便示出了第80、104、128、152和176行中的各象素中的亮度數(shù)據(jù)值的變化趨勢。例如，如說明第104行中亮度數(shù)據(jù)值中的變化的圖18B所示，在與圖17B所示的亮點缺陷IL發(fā)生的位置相對應的第104行中的列號Rp處觀察到具有極高亮度數(shù)據(jù)值的象素數(shù)據(jù)。
在上述常規(guī)的靈敏度設置方法，不管有/無圖17B和18B所示的異常象素(亮點缺陷IL)，對每行提取最大和最小亮度數(shù)據(jù)值。動態(tài)范圍從最大和最小值之間的差計算。異常象素的亮度數(shù)據(jù)值因為第104行中存在亮點缺陷IL的原因而飽和并表現(xiàn)為最大值。如圖19A和19B所示，明顯的最大值MA2出現(xiàn)在第104行中但不在列號Rca中，在列號Rca處，動態(tài)范圍呈現(xiàn)原始最大值MA1。對表現(xiàn)最大值MA2的第104行設置的圖像讀取靈敏度(即，光電傳感器的電荷積累周期T104)被確定為最佳圖像讀取靈敏度。當對第104行的圖像讀取靈敏度被設置得低于最佳圖像讀取靈敏度時，如圖17B所示，以錯誤設置的圖像讀取靈敏度進行的正常圖像讀取操作導致了暗的、低質(zhì)量的目標圖像，如圖20A所示。比較讀取的指紋圖像和預先登記的指紋圖像及鑒別指紋的指紋核對處理失敗，并且核對精確度降低。
相反地，在按照本發(fā)明的光電傳感器系統(tǒng)和靈敏度設置方法中，如果因為光電傳感器陣列中出現(xiàn)的元件缺陷在指紋圖像中出現(xiàn)亮點缺陷IL，如圖17B所示，那么上述特定象素數(shù)據(jù)去除操作從對每個圖像讀取靈敏度(每行)的像素數(shù)據(jù)組中唯一地去除一個或多個(圖21A-21E中的一個象素數(shù)據(jù)；在每行中被去除的象素數(shù)據(jù)的位置由箭頭指示)象素數(shù)據(jù)，如圖21A-21E所示。因此，至少列號RP處的象素數(shù)據(jù)是必然被去除的，在列號RP處觀察到的亮度數(shù)據(jù)值極高，如圖21B所示。
按照本發(fā)明的特定象素數(shù)據(jù)去除操作甚至在沒有任何異常象素(亮點缺陷IL)的行中也去除具有最大亮度數(shù)據(jù)值的象素數(shù)據(jù)，如圖21A、21C-21E所示。甚至在這種情況下，每行中的動態(tài)范圍的變化趨勢也不劇烈，如圖22A所示。行號RCa能夠被精確地指定，在行號Rca處動態(tài)范圍呈現(xiàn)原始最大值MA1。為相應行(例如第176行)設置的圖像讀取靈敏度(電荷積累周期T176)能夠被提取并設置為最佳圖像讀取靈敏度，如圖21B所示。
如果正常圖像讀取操作以該最佳圖像讀取靈敏度執(zhí)行，那么能夠獲得總體上具有圖案的良好明/暗對比度的高質(zhì)量目標圖像，如圖20B所示。在指紋核對處理中的錯誤能夠被防止或抑制。這意味著甚至在光電傳感器陣列中存在有給定數(shù)目的元件缺陷或傳感表面上存在有灰塵的沉積時，適當?shù)膱D像讀取靈敏度也能夠被設置。換句話說，本發(fā)明能夠提供有效的技術(shù)，該技術(shù)可以提高裝置例如光電傳感器系統(tǒng)或傳感器陣列的合格率(yield)并簡化維護等。
類似于圖22A所示的動態(tài)范圍，須經(jīng)最佳讀取靈敏度提取操作的每行中的動態(tài)范圍的變化趨勢并不劇烈，即使在特定象素數(shù)據(jù)去除操作中多個象素數(shù)據(jù)以亮度數(shù)據(jù)值的降序被去除時。類似于上述示例，動態(tài)范圍呈現(xiàn)最大值的位置的行號RCa能夠被精確指定，并且最佳圖像讀取靈敏度能夠被設置。
以上每個實施例中的光電傳感器陣列驅(qū)動控制方法將參考幾個圖說明。
圖23A-23J是示出適用于光電傳感器系統(tǒng)的圖像讀取操作的驅(qū)動控制方法的示例的定時圖。需要時，驅(qū)動控制方法將參考圖27所示的光電傳感器系統(tǒng)的配置來說明。
如圖23A-23J所示，復位脈沖φT1、φT2、…、φTk、Tk+1、…(k是正整數(shù)；k＝1，2，…，n-1)經(jīng)頂柵極線101從頂柵極驅(qū)動器110被順序地施加。復位周期Trst開始，并且各行中的雙柵極光電傳感器10被初始化。
然后，復位脈沖φT1、φT2、…、φTk、φTk+1、…順序降低，復位周期Trst結(jié)束，電荷積累周期Ta開始。電荷(空穴)根據(jù)各行中入射在雙柵極光電傳感器10上的光量而產(chǎn)生，并積累在溝道區(qū)中。如圖23I所示，預充電信號φpg被施加給漏極驅(qū)動器130來和電荷積累周期Ta并行開始預充電周期Tprch。預充電電壓Vpg被施加給漏極線103來執(zhí)行使各行中的雙柵極光電傳感器10的漏極保持預定電壓的預充電操作。
在不暫時重疊用于其它行中的復位操作、預充電操作和讀出操作的信號的施加定時的時刻，對各行，讀出脈沖φB1、φB2、…、φBk、Bk+1、…經(jīng)底柵極線102從底柵極驅(qū)動器120順序地施加給電荷積累周期Ta和預充電周期Tprch結(jié)束的雙柵極光電傳感器10。然后，讀出周期Tread開始，并且與積累在各行中的雙柵極光電傳感器10中的電荷相對應的漏極電壓VD1、VD2、VD3、…、VDm中的變化經(jīng)漏極線103被漏極驅(qū)動器130同時檢測，并且被讀出作為串行或并行數(shù)據(jù)的輸出電壓Vout。
在驅(qū)動控制方法中，對各行的復位脈沖φT1、φT2、φT3、…、讀出脈沖φB1、B2、B3、…、和預充電信號dφpg之間的應用定時間隔(Tdly)被設置得等于或長于復位脈沖的復位周期Trst、讀出脈沖的讀出周期Tread和預充電信號的預充電周期Tprch的總時間Tdly＝Trst+Tprch+Tread…(1)該設置禁止在暫時重疊定時時執(zhí)行復位操作、預充電操作和讀出操作。此外，可以使得各行中的部分處理周期相互重疊。在所有行的末端中，讀取操作能夠在復位操作之前開始。在二維圖像讀取操作被適當?shù)貓?zhí)行的同時，讀取操作的處理時間能夠被大大縮短。
圖24A-24J是示出能夠更好地應用于按照本發(fā)明的靈敏度調(diào)整讀取操作的圖像讀取靈敏度(電荷積累周期)設置方法的第一示例的定時圖。
如圖24A-24J，復位脈沖φT1、φT2、…、φTn被同時施加給頂柵極線101，每個頂柵極線101連接沿行方向的雙柵極光電傳感器10的頂柵極端TG。復位周期Trst在頂柵極線101上同時開始，并且各行中的雙柵極光電傳感器10被初始化。
然后，復位脈沖φT1、φT2、…、φTn同時降低，復位周期Trst結(jié)束，并且所有行中的雙柵極光電傳感器1 0的電荷積累周期T1、T2、…、Tn-1和Tn同時開始。電荷(空穴)根據(jù)在各行中從頂柵極側(cè)入射到雙柵極光電傳感器10上的光量而產(chǎn)生，并積累在溝道區(qū)中。
預充電信號φpg和讀出脈沖φB1、φB2、…、φBn被施加以便為各行設置的電荷積累周期T1、T2、…、Tn-1和Tn以預定延遲時間Tdelay逐行改變，如圖24A-24J所示。
因此，對構(gòu)成目標圖像的各行以不同的圖像讀取靈敏度，即與各行號相對應的不同的圖像讀取靈敏度所讀取的圖像數(shù)據(jù)能夠通過在靈敏度調(diào)整讀取操作中一次讀取目標圖像(一幀)來獲得。
圖25A-25H是示出能夠更好地應用于按照本發(fā)明的靈敏度調(diào)整讀取操作的圖像讀取靈敏度(電荷積累周期)設置方法的第二示例的定時圖。
在按照該示例的圖像讀取靈敏度設置方法中，如圖25A-25H所示，復位脈沖φT1、φT2、…、φTn以預定延遲時間Tdelay的時間間隔被順序地施加到頂柵極線101上，每個頂柵極線101連接沿行方向的雙柵極光電傳感器10的頂柵極端TG。復位周期Trst開始，并且各行的雙柵極光電傳感器10被初始化。
然后，復位脈沖φT1、φT2、…、φTn降低，復位周期Trst結(jié)束，并且電荷積累周期TA1、TA2、…、TAn-1和TAn順序地開始。電荷(空穴)根據(jù)在各行中從頂柵極側(cè)入射到雙柵極光電傳感器10上的光量而產(chǎn)生，并積累在溝道區(qū)中。
預充電信號φpg和讀出脈沖φBn、φBn-1、…、φB2和φB1被施加以便為各行設置的電荷積累周期TA1、TA2、…、TAn-1和TAn在最后的復位脈沖φTn降低以后以預定延遲時間Tdelay逐行改變，如圖25A-25J所示。
通過該靈敏度調(diào)整讀取操作，為各行設置的電荷積累周期TA1、TA2、…、TAn-1和TAn以兩倍的預定延遲時間Tdelay的時間間隔增加。以用幾行或更多行的靈敏度調(diào)整寬度所設置的圖像讀取靈敏度讀取的圖像數(shù)據(jù)能夠通過一幀的讀取操作來獲得。
注意，按照本發(fā)明應用于靈敏度調(diào)整讀取操作的圖像讀取靈敏度(電荷積累周期)設置方法不限于上述示例。例如，在順序地改變圖像讀取靈敏度的同時通過系列地重復處理周期復位操作→電荷積累操作→預充電操作→讀取操作，可以以不同的圖像讀取靈敏度來獲得目標圖像的圖像數(shù)據(jù)?？蛇x地，又一種方法能夠被采用。
在上述實施例和示例中，構(gòu)成光電傳感器陣列的光電傳感器是雙柵極光電傳感器，但是本發(fā)明不限于此。只要構(gòu)成光電傳感器陣列的光電傳感器執(zhí)行圖像讀取靈敏度調(diào)整操作，按照本發(fā)明的光電傳感器系統(tǒng)的靈敏度調(diào)整裝置的配置和靈敏度調(diào)整方法就能夠最好地應用。
本領域的技術(shù)人員很容易想到另外的優(yōu)點和修改。因此，其更廣方面的發(fā)明不限于這里顯示和說明的特定細節(jié)和典型實施例。因此，可以進行各種修改，而不脫離由所附權(quán)利要求和它們的等同物所限定的總的發(fā)明構(gòu)思的宗旨或范圍。
權(quán)利要求
1.一種光電傳感器系統(tǒng)，包括光電傳感器陣列，由二維排列多個光電傳感器構(gòu)成；圖像讀取部分，通過使用光電傳感器陣列以預定圖像讀取靈敏度讀取目標圖像；靈敏度調(diào)整圖像讀取裝置，在光電傳感器陣列中的圖像讀取靈敏度改變?yōu)槎鄠€分級的同時讀取靈敏度調(diào)整目標圖像；最佳圖像讀取靈敏度導出裝置，根據(jù)和靈敏度調(diào)整圖像讀取裝置讀取的目標圖像圖案有關(guān)的像素數(shù)據(jù)組，導出用于目標圖像讀取操作最佳的圖像讀取靈敏度；和圖像讀取靈敏度設置裝置，將最佳圖像讀取靈敏度設置為圖像讀取部分中的圖像讀取靈敏度。
2.按照權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中最佳圖像讀取靈敏度導出裝置包括圖像讀取靈敏度校正裝置，用于根據(jù)預定周期增加率校正圖像讀取靈敏度。
3.按照權(quán)利要求2的系統(tǒng)，其中最佳圖像讀取靈敏度導出裝置包括標準圖像讀取靈敏度提取裝置，根據(jù)用于靈敏度調(diào)整圖像讀取裝置讀取的目標圖像圖案有關(guān)的每個圖像讀取靈敏度的像素數(shù)據(jù)組，提取標準圖像讀取靈敏度，校正裝置，用圖像讀取靈敏度校正裝置校正標準圖像讀取靈敏度，和設置裝置，將通過校正標準圖像讀取靈敏度獲得的值設置為最佳圖像讀取靈敏度。
4.按照權(quán)利要求3的系統(tǒng)，其中標準圖像讀取靈敏度提取裝置包括數(shù)據(jù)提取裝置，從和靈敏度調(diào)整圖像讀取裝置讀取的目標圖像圖案有關(guān)的像素數(shù)據(jù)組，提取每個圖像讀取靈敏度的最大和最小值，數(shù)據(jù)范圍計算裝置，根據(jù)像素數(shù)據(jù)組的最大和最小值計算每個圖像讀取靈敏度的像素數(shù)據(jù)組的數(shù)據(jù)范圍，和提取裝置，根據(jù)每個圖像讀取靈敏度的數(shù)據(jù)范圍中的變化提取標準圖像讀取靈敏度。
5.按照權(quán)利要求4的系統(tǒng)，其中標準圖像讀取靈敏度提取裝置包括提取裝置，用于提取具有各圖像讀取靈敏度數(shù)據(jù)范圍中的最大數(shù)據(jù)范圍的圖像讀取靈敏度作為標準圖像讀取靈敏度。
6.按照權(quán)利要求2的系統(tǒng)，其中周期增加率是在光電傳感器系統(tǒng)之外任意設置的。
7.按照權(quán)利要求2的系統(tǒng)，其中圖像讀取靈敏度校正裝置比較在標準圖像讀取靈敏度時的像素數(shù)據(jù)組的平均值和預定參考值，并在比較結(jié)果的基礎上根據(jù)預定周期增加率執(zhí)行校正。
8.按照權(quán)利要求7的系統(tǒng)，其中參考值包括在標準圖像讀取靈敏度時的像素數(shù)據(jù)組的數(shù)據(jù)范圍的中間值。
9.按照權(quán)利要求7的系統(tǒng)，其中參考值是在光電傳感器系統(tǒng)之外任意設置的。
10.按照權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中最佳圖像讀取靈敏度導出裝置包括特定數(shù)據(jù)去除裝置，用于從和靈敏度調(diào)整圖像讀取裝置讀取的目標圖像圖案有關(guān)的每個圖像讀取靈敏度的像素數(shù)據(jù)組去除特定象素數(shù)據(jù)。
11.按照權(quán)利要求10的系統(tǒng)，其中最佳圖像讀取靈敏度導出裝置包括圖像讀取靈敏度提取裝置，根據(jù)特定數(shù)據(jù)去除裝置從其去除特定象素數(shù)據(jù)的像素數(shù)據(jù)組，提取適合目標圖像的正常讀取操作的圖像讀取靈敏度，和設置部分，將通過圖像讀取靈敏度提取裝置提取的圖像讀取靈敏度設置為最佳圖像讀取靈敏度。
12.按照權(quán)利要求11的系統(tǒng)，其中圖像讀取靈敏度提取裝置包括數(shù)據(jù)提取裝置，從特定數(shù)據(jù)去除裝置從其去除特定象素數(shù)據(jù)的像素數(shù)據(jù)組，提取每個圖像讀取靈敏度的最大和最小值，數(shù)據(jù)范圍計算裝置，根據(jù)數(shù)據(jù)提取裝置提取的像素數(shù)據(jù)組的最大和最小值，計算每個圖像讀取靈敏度的的像素數(shù)據(jù)組的數(shù)據(jù)范圍，和提取裝置，提取具有數(shù)據(jù)范圍計算裝置計算的各圖像讀取靈敏度的像素數(shù)據(jù)組數(shù)據(jù)范圍中的最大數(shù)據(jù)范圍的圖像讀取靈敏度。
13.按照權(quán)利要求10的系統(tǒng)，其中特定數(shù)據(jù)去除裝置從靈敏度調(diào)整讀取裝置對每個圖像讀取靈敏度獲得的像素數(shù)據(jù)組中至少去除具有最大或最小值的象素數(shù)據(jù)。
14.按照權(quán)利要求10的系統(tǒng)，其中特定數(shù)據(jù)去除裝置從靈敏度調(diào)整讀取裝置對每個圖像讀取靈敏度獲得的像素數(shù)據(jù)組中去除自最大值開始的順序的多個象素數(shù)據(jù)。
15.按照權(quán)利要求10的系統(tǒng)，其中特定數(shù)據(jù)去除裝置從靈敏度調(diào)整讀取裝置對每個圖像讀取靈敏度獲得的像素數(shù)據(jù)組中去除自最小值開始的順序的多個象素數(shù)據(jù)。
16.按照權(quán)利要求10的系統(tǒng)，其中靈敏度調(diào)整讀取裝置僅讀取在光電傳感器陣列有效讀取區(qū)域內(nèi)事先設置的檢測區(qū)域中的靈敏度調(diào)整目標圖像。
17.按照權(quán)利要求16的系統(tǒng)，其中檢測區(qū)域被設置為這樣的區(qū)域，其中特定數(shù)據(jù)去除裝置從其去除特定象素數(shù)據(jù)的像素數(shù)據(jù)組包含至少正常執(zhí)行圖像讀取靈敏度設置裝置的讀取靈敏度設置操作所需的最小數(shù)目的象素數(shù)據(jù)。
18.按照權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中靈敏度調(diào)整圖像讀取裝置中的目標圖像的讀取操作通過設置對光電傳感器陣列中預定數(shù)目的行逐步不同的圖像讀取靈敏度來執(zhí)行。
19.按照權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中靈敏度調(diào)整圖像讀取裝置讀取光電傳感器陣列的整個有效讀取區(qū)域內(nèi)的靈敏度調(diào)整目標圖像。
20.按照權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中靈敏度調(diào)整圖像讀取裝置僅讀取事先在光電傳感器陣列有效讀取區(qū)域內(nèi)設置的檢測區(qū)域中的靈敏度調(diào)整目標圖像。
21.按照權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中象素數(shù)據(jù)包括相應于目標圖像圖案的亮度數(shù)據(jù)。
22.按照權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中光電傳感器陣列的圖像讀取靈敏度通過調(diào)整光電傳感器中的電荷積累周期來設置和控制。
23.按照權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中光電傳感器具有在由半導體層形成的溝道層兩側(cè)上形成的源極和漏極，和經(jīng)絕緣膜在溝道區(qū)之上和之下形成的第一和第二柵極，第一和第二柵極的任何一個被設置為光照側(cè)，和相應于入射到光照側(cè)上的光量的電荷在溝道區(qū)中產(chǎn)生和積累。
24.一種光電傳感器系統(tǒng)的驅(qū)動控制方法，其中系統(tǒng)具有通過二維排列多個光電傳感器構(gòu)成的光電傳感器陣列，并且通過使用光電傳感器陣列讀取目標圖像，包括在光電傳感器陣列中的圖像讀取靈敏度改變?yōu)槎鄠€分級的同時讀取靈敏度調(diào)整目標圖像；根據(jù)和從靈敏度調(diào)整目標圖像讀取的目標圖像圖案有關(guān)的像素數(shù)據(jù)組，導出適合目標圖像讀取操作的圖像讀取靈敏度；和將導出的圖像讀取靈敏度設置為目標圖像讀取操作中的讀取靈敏度。
25.按照權(quán)利要求24的方法，其中適合目標圖像讀取操作的圖像讀取靈敏度的導出包括根據(jù)預定周期增加率校正圖像讀取靈敏度。
26.按照權(quán)利要求25的方法，其中適合目標圖像讀取操作的圖像讀取靈敏度的導出包括根據(jù)和通過靈敏度調(diào)整目標圖像的讀取而讀取的目標圖像圖案有關(guān)的像素數(shù)據(jù)組，提取標準圖像讀取靈敏度，根據(jù)預定周期增加率校正標準圖像讀取靈敏度，和將通過校正標準圖像讀取靈敏度獲得的值設置為適合目標圖像讀取操作的圖像讀取靈敏度。
27.按照權(quán)利要求26的方法，其中標準圖像讀取靈敏度的提取包括從和通過靈敏度調(diào)整目標圖像的讀取而讀取的目標圖像圖案有關(guān)的像素數(shù)據(jù)組，提取每個圖像讀取靈敏度的最大和最小值，根據(jù)為每個圖像讀取靈敏度提取的像素數(shù)據(jù)組的最大和最小值，計算每個圖像讀取靈敏度的像素數(shù)據(jù)組的數(shù)據(jù)范圍，和根據(jù)每個圖像讀取靈敏度的數(shù)據(jù)范圍中的變化，提取標準圖像讀取靈敏度。
28.按照權(quán)利要求27的方法，其中提取標準圖像讀取靈敏度包括比較各圖像讀取靈敏度的數(shù)據(jù)范圍并提取具有最大數(shù)據(jù)范圍的圖像讀取靈敏度作為標準圖像讀取靈敏度。
29.按照權(quán)利要求25的方法，其中周期增加率是在光電傳感器系統(tǒng)之外任意設置的。
30.按照權(quán)利要求25的方法，其中根據(jù)周期增加率校正圖像讀取靈敏度在比較標準圖像讀取靈敏度時的像素數(shù)據(jù)組的平均值和預定參考值的結(jié)果的基礎上執(zhí)行。
31.按照權(quán)利要求30的方法，其中參考值包括標準圖像讀取靈敏度時的象素數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)范圍的中間值。
32.按照權(quán)利要求30的方法，其中參考值是在光電傳感器系統(tǒng)之外任意設置的。
33.按照權(quán)利要求24的方法，其中導出適合目標圖像讀取操作的圖像讀取靈敏度包括從和通過靈敏度調(diào)整目標圖像的讀取而讀取的目標圖像圖案有關(guān)的每個圖像讀取靈敏度的像素數(shù)據(jù)組，去除特定象素數(shù)據(jù)。
34.按照權(quán)利要求33的方法，其中導出適合目標圖像讀取操作的圖像讀取靈敏度包括去除特定象素數(shù)據(jù)，并根據(jù)自從其去除特定象素數(shù)據(jù)的像素數(shù)據(jù)組提取適合目標圖像正常讀取操作的圖像讀取靈敏度。
35.按照權(quán)利要求34的方法，其中提取適合目標圖像正常讀取操作的圖像讀取靈敏度包括去除特定象素數(shù)據(jù)，并自從其去除特定象素數(shù)據(jù)的像素數(shù)據(jù)組提取每個圖像讀取靈敏度的最大和最小值，根據(jù)對每個圖像讀取靈敏度提取的像素數(shù)據(jù)組的最大和最小值，計算每個圖像讀取靈敏度的像素數(shù)據(jù)組的數(shù)據(jù)范圍，和提取具有各圖像讀取靈敏度的像素數(shù)據(jù)組的數(shù)據(jù)范圍中的最大數(shù)據(jù)范圍的圖像讀取靈敏度。
36.按照權(quán)利要求33的方法，其中去除特定數(shù)據(jù)包括從對每個圖像讀取靈敏度獲得的像素數(shù)據(jù)組至少去除具有最大或最小值的象素數(shù)據(jù)。
37.按照權(quán)利要求33的方法，其中去除特定數(shù)據(jù)包括比較包含在每個圖像讀取靈敏度的像素數(shù)據(jù)組中的所有象素數(shù)據(jù)的大小并排序象素數(shù)據(jù)的處理，和從排序的象素數(shù)據(jù)串的任一端去除預定數(shù)目的象素數(shù)據(jù)的處理。
38.按照權(quán)利要求33的方法，其中去除特定數(shù)據(jù)包括以預定次數(shù)重復比較包含在每個圖像讀取靈敏度的像素數(shù)據(jù)組中的所有象素數(shù)據(jù)的大小的處理，并提取和去除具有最大或最小值的象素數(shù)據(jù)。
39.按照權(quán)利要求24的方法，其中讀取靈敏度調(diào)整目標圖像包括設置對光電傳感器陣列中預定數(shù)目的行逐步不同的圖像讀取靈敏度。
40.按照權(quán)利要求24的方法，其中象素數(shù)據(jù)包括相應于目標圖像圖案的亮度數(shù)據(jù)。
41.按照權(quán)利要求24的方法，其中光電傳感器陣列的圖像讀取靈敏度通過調(diào)整光電傳感器中的電荷積累周期來設置和控制。
42.按照權(quán)利要求24的方法，其中光電傳感器具有經(jīng)由半導體層形成的溝道層形成的源極和漏極，和經(jīng)絕緣膜至少在溝道區(qū)之上和之下形成的第一和第二柵極，第一和第二柵極的任何一個被設置為光照側(cè)，和相應于從光照側(cè)進入的光量的電荷在溝道區(qū)中產(chǎn)生和積累。
全文摘要
一種光電傳感器系統(tǒng)，包括光電傳感器陣列，通過二維排列多個光電傳感器而構(gòu)成的；圖像讀取部分，通過使用光電傳感器陣列以預定圖像讀取靈敏度讀取目標圖像；靈敏度調(diào)整圖像讀取部分，在光電傳感器陣列中的圖像讀取靈敏度改變?yōu)槎鄠€分級的同時讀取靈敏度調(diào)整目標圖像；最佳圖像讀取靈敏度得出部分，根據(jù)與由靈敏度調(diào)整圖像讀取部分所讀取的目標圖像的圖案有關(guān)的像素數(shù)據(jù)組，得出對于目標圖像的讀取操作的最佳圖像讀取靈敏度；及圖像讀取靈敏度設置部分，將最佳圖像讀取靈敏度設置為圖像讀取部分中的圖像讀取靈敏度。
文檔編號H04N5/353GK1463532SQ02802117
公開日2003年12月24日 申請日期2002年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2001年6月18日
發(fā)明者中村善亮, 水谷康司 申請人:卡西歐計算機株式會社