EA004170B1 - Система фотодетекторов и способ управления ею - Google Patents

Система фотодетекторов и способ управления ею Download PDF

Info

Publication number
EA004170B1
EA004170B1 EA200100761A EA200100761A EA004170B1 EA 004170 B1 EA004170 B1 EA 004170B1 EA 200100761 A EA200100761 A EA 200100761A EA 200100761 A EA200100761 A EA 200100761A EA 004170 B1 EA004170 B1 EA 004170B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
sensitivity
image
reading
perception
difference value
Prior art date
Application number
EA200100761A
Other languages
English (en)
Other versions
EA200100761A1 (ru
Inventor
Йосиаки Накамура
Original Assignee
Касио Компьютер Ко., Лтд.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Касио Компьютер Ко., Лтд. filed Critical Касио Компьютер Ко., Лтд.
Publication of EA200100761A1 publication Critical patent/EA200100761A1/ru
Publication of EA004170B1 publication Critical patent/EA004170B1/ru

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/40—Circuit details for pick-up tubes
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/70—Circuitry for compensating brightness variation in the scene
    • H04N23/71—Circuitry for evaluating the brightness variation
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/50—Control of the SSIS exposure
    • H04N25/57—Control of the dynamic range
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F18/00—Pattern recognition
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/70—Circuitry for compensating brightness variation in the scene
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/50—Control of the SSIS exposure
    • H04N25/53—Control of the integration time
    • H04N25/531—Control of the integration time by controlling rolling shutters in CMOS SSIS
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/76—Addressed sensors, e.g. MOS or CMOS sensors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Bioinformatics & Computational Biology (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Data Mining & Analysis (AREA)
  • Evolutionary Biology (AREA)
  • Artificial Intelligence (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Image Input (AREA)
  • Facsimile Heads (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Facsimile Scanning Arrangements (AREA)

Abstract

В предлагаемом изобретении данные изображения объекта формируются при осуществлении предварительного формирования изображения с одновременным изменением чувствительности восприятия соседних рядов фотодетекторов матрицы непосредственно перед началом нормальной операции формирования изображения объекта; вычисляют абсолютное значение разности данных яркости для соседних элементов сформированного изображения объекта для каждого уровня чувствительности восприятия; и в качестве оптимальной чувствительности восприятия устанавливают чувствительность восприятия, характеризующуюся максимальным абсолютным значением разности из вычисленных абсолютных значений разности в системе фотодетекторов, содержащей матрицу фотодетекторов, образованную путем размещения в двумерный массив множества фотодетекторов, схему управления, предназначенную для подачи сигнала управления в фотодетекторы, и контроллер, предназначенный для управления операцией формирования изображения объекта и установкой чувствительности.

Description

Настоящее изобретение относится к системе фотодетекторов, содержащей матрицу фотодетекторов, образованную путем размещения в двумерный массив множества фотодетекторов, а также к способу управления данной системой.
В качестве обычного устройства формирования двумерного изображения, предназначенного для формирования изображения печатного документа, фотоснимка или такой мелкой трехмерной структуры как отпечаток пальцев, в различном оборудовании используется матрица фотодетекторов, образованная путем размещения в двумерную матрицу фотодетекторов (светоприемных элементов). Эта матрица фотодетекторов в основном использует такое твердотельное устройство создания изображения как ПЗС (прибор с зарядовой связью).
Как известно, ПЗС имеет структуру, в которой фотодетекторы, такие как фотодиоды или тонкопленочные транзисторы (ТПТ) размещены в матрицу, и величина заряда пар из электронов и положительных дырок, возникшая в соответствии с количеством света, поступившего в светоприемную секцию каждого детектора, измеряется схемой горизонтального сканирования и схемой вертикального сканирования, чтобы измерить яркость излучения.
В системе фотодетекторов, использующей такой ПЗС, необходимо снабдить каждый сканируемый фотодетектор выбирающим транзистором, чтобы заставить сканируемый фотодетектор переходить в выбранное состояние. Это увеличивает размер системы по мере роста числа элементов изображения. Чтобы предотвратить это, в настоящее время разработан фотодетектор (далее называемый фотодетектором с двойным затвором), который создан на основе тонкопленочного транзистора, имеющего так называемую структуру с двойным затвором, и который обладает как функцией фотодетектирования, так и функцией выбора.
Фиг. 18А представляет собой сечение, иллюстрирующее структуру фотодетектора 10 с двойным затвором. Фиг. 18В представляет собой принципиальную схему фотодетектора 10 с двойным затвором. Как показано на фиг. 18А, фотодетектор 10 с двойным затвором содержит полупроводниковый слой 11, образованный из аморфного кремния или тому подобного, в котором при приеме видимого света возникают пары из электронов и положительных дырок; слои 17 и 18 кремния η-типа, образованные соответственно на обоих торцах полупроводникового слоя 11; электроды 12 и 13 истока и стока, образованные соответственно на слоях 17 и 18 кремния η-типа; электрод 21 верхнего затвора, образованный выше полупроводникового слоя 11 с промежуточными изолирующей блок пленкой 14 и изолирующей верхний затвор пленкой 15; и электрод нижнего затвора 22, образованный ниже полупроводникового слоя 11 с про межуточной изолирующей нижний затвор пленкой 16. Фотодетектор 10 с двойным затвором размещен на прозрачной изолирующей подложке 19, образованной из стекла или тому подобного. На фиг. 18А электрод 21 верхнего затвора, изолирующая верхний затвор пленка 15, изолирующая нижний затвор пленка 16 и защитная изолирующая пленка 20, образованная над электродом 21 верхнего затвора, изготовлены из материалов, имеющих высокие коэффициенты пропускания видимого света, который возбуждает полупроводниковый слой 11. В противоположность этому, электрод 22 нижнего затвора изготовлен из материала, который препятствует прохождению видимого света и имеет структуру, позволяющую обнаруживать только световое излучение, попадающее из области, расположенной выше показанной на фиг. 18А структуры фотодетектора.
Фотодетектор 10 с двойным затвором может рассматриваться как образованная на прозрачной изолирующей подложке 19 из стекла или тому подобного структура, полученная в результате объединения двух МОПтранзисторов (ΜΟ8 - ше1а1-ох1бе-8ет1сопбис1ог, металл-оксид-полупроводник), использующих полупроводниковый слой 11 как общий канал, т. е., верхнего МОП-транзистора, состоящего из полупроводникового слоя 11, электрода 12 истока, электрода 13 стока и электрода 21 верхнего затвора, и нижнего МОП-транзистора, состоящего из полупроводникового слоя 11, электрода 12 истока, электрода 13 стока и электрода 22 нижнего затвора. Данный фотодетектор 10 с двойным затвором в общем может быть представлен эквивалентной схемой, показанной на фиг. 18В. На фиг. 18В ТС представляет контакт верхнего затвора; ВС - контакт нижнего затвора; 8 - контакт истока; и Ό - контакт стока.
Фиг. 19 представляет собой схематическое изображение системы фотодетекторов, образованной путем размещения в двумерный массив фотодетекторов с двойным затвором. Как показано на фиг. 19, система фотодетекторов, если говорить в общих чертах, образована матрицей 100 фотодетекторов, которая содержит большое число фотодетекторов 10 с двойным затвором, размещенных в массив η х т; линии 101 и 102 верхних и нижних затворов, которые соединяют контакты ТС и ВС верхних и нижних затворов фотодетекторов 10 с двойным затвором в направлении по строкам; схемы управления 111 и 112 верхними и нижними затворами, соединенные соответственно с линиями 101 и 102 верхних и нижних затворов; линии 103 данных, которые соединяют контакты Ό стоков фотодетекторов 10 с двойным затвором в направлении по столбцам; и секцию 113 выходной схемы, соединенную с линиями 103 данных, ф!д и φ Ьд представляют собой сигналы управления, предназначенные для генерации соответственно им3 пульса сброса φ Τι и импульса считывания φ Βί, которые будут описаны позднее, и φ рд представляет собой импульс предварительной зарядки, предназначенный для управления синхронизацией, с которой подается напряжение Урд предварительной зарядки.
В описанной выше структуре функция фотодетектирования реализуется путем подачи напряжения от схемы 111 управления верхними затворами на контакты ТС верхних затворов, в то время как функция выбора/считывания реализуется путем подачи напряжения от схемы 112 управления нижними затворами на контакты ВС нижних затворов, с последующей посылкой сигнала детектирования в секцию 113 выходной схемы через линии 103 данных, и выводом напряжения Увывод последовательных данных.
Фиг. 20Ά-20Ό представляют собой временные диаграммы, иллюстрирующие способ управления системой фотодетекторов, на которых показан период детектирования (цикл обработки ί-той строки) в ί-той строке матрицы 100 детекторов.
Сначала на линию 101 верхних затворов 1той строки подается импульс напряжения высокого уровня φ Τι, показанный на фиг. 20Ά (импульс сброса; например, У1дй = +15В), и во время периода сброса Тсброс выполняется операция сброса для разрядки фотодетекторов 10 с двойным затвором ί-той строки.
Потом на линию 101 верхних затворов подается напряжение смещения φ Τί низкого уровня (например, У1д1 = -15В), в результате чего заканчивается период сброса Тсброс и начинается период накопления зарядов Та, в течение которого заряжается канальная область. Во время периода накопления зарядов Та в канальной области накапливаются заряды (положительные дырки), соответствующие количеству света, поступившему в каждый фотодетектор со стороны электрода верхнего затвора.
Затем во время части периода накопления зарядов Та на линии 103 данных подается импульс предварительной зарядки φ рд с напряжением предварительной зарядки Урд, показанный на фиг. 20С, и после периода предварительной зарядки Тпз, имеющего своей целью заставить электроды 13 стока удержать заряды, на линию 102 нижних затворов подается напряжение смещения (импульс считывания φ Βί) высокого уровня (например, УЬдй = +10В), показанное на фиг. 20В. Тогда фотодетекторы 10 с двойным затвором, расположенные в ί-той строке, включаются, чтобы начать период считывания ТсЧИ1В1ВЯНИе.
Во время периода считывания Тсчи1Ъ1вание заряды, накопленные в канальной области, служат для компенсирования напряжения низкого уровня (например, У1д1 = -15В), которое имеет обратную полярность относительно зарядов, накопленных в канальной области, и подается на контакт ТС каждого верхнего затвора. Таким образом, напряжением УЬдН. поданным на контакт ВС каждого нижнего затвора, создается канал η-типа, и напряжение УО на линиях 103 данных в соответствии с током стока постепенно снижается с течением времени, прошедшего после подачи напряжения предварительной зарядки Урд. Если говорить более подробно, характер изменения напряжения УО на линиях 103 данных зависит от периода накопления зарядов Та и количества принятого света. Как показано на фиг. 20В, напряжение УО постепенно снижается, когда падающий свет неяркий, т.е., принято небольшое количество света и, следовательно, накоплены только небольшие заряды, тогда как УО стремительно снижается, когда падающий свет яркий, т. е., принято большое количество света и, следовательно, накоплены большие заряды. Исходя из этого, можно понять, что уровень излучения может быть вычислен путем измерения напряжения УО на линиях 103 данных спустя предварительно определенный период времени после начала периода считывания Тсчитывание, или путем измерения периода времени, требующегося для того, чтобы напряжение УО достигло предварительно определенного порогового значения.
Формирование изображения осуществляется путем последовательного выполнения описанного выше процесса управления для каждой линии матрицы 100 детекторов, путем выполнения процесса управления для каждой линии параллельно в различные моменты времени, для которых импульсы управления не перекрываются.
Хотя выше описан пример использования в качестве фотодетектора с двойным затвором, даже система фотодетекторов, использующая в качестве фотодетектора фотодиоды или фототранзисторы, имеет следующие операционные этапы: операция сброса операция накопления зарядов операция предварительной зарядки операция формирования изображения, и использует сходную последовательность управления.
Подобная описанной выше обычная система фотодетекторов имеет следующие недостатки.
Чтобы сформировать изображение объекта в системе фотодетекторов, содержащей описанную выше двумерную матрицу фотодетекторов, при использовании в различных условиях должна быть подходящим образом установлена чувствительность восприятия. Подходящая чувствительность восприятия изменяется в соответствии с изменениями условий окружающей среды, например, яркости внешнего светового излучения в условиях использования, а также меняется с изменением характеристик фотодетекторов. При существующем уровне техники должна дополнительно размещаться схема, предназначенная для измерения яркости внешнего светового излучения. В ином случае, чтобы выбрать по результатам формирования изображения оптимальное значение чувствительности восприятия, перед началом нормальной операции формирования изображения объекта должна выполняться операция формирования изображения (операция предварительного формирования изображения) с изменением чувствительности восприятия, использующая в качестве объекта обычный образец. Однако, до сих пор не разработан способ установки чувствительности восприятия с уникальной и автоматической установкой подходящего периода накопления зарядов на основе результатов формирования изображения в каждом периоде накопления зарядов, получаемых в ходе операции предварительного формирования изображения.
Кроме того, когда область детектирования матрицы фотодетекторов больше объекта, например, стандартного образца, используемого в операции предварительного формирования изображения, или положение, в котором расположен объект, смещено относительно нормального положения, в результате чего часть области детектирования не покрывается объектом, изображение, сформированное при выполнении операции предварительного формирования изображения, содержит вместе с изображением объекта изображение фона. В этом случае изображение фона может повлиять на обработку изображения в части выбора оптимального значения чувствительности восприятия, приводя к невозможности установки подходящей чувствительности восприятия. Если данная система фотодетекторов применяется, например, в устройстве снятия отпечатков пальцев, возникают такие проблемы, как неправильная идентификация отпечатков пальцев.
Задачей настоящего изобретения является предложить способ установки чувствительности восприятия с уникальной и автоматической установкой подходящей чувствительности восприятия на основе результатов формирования изображения, полученных непосредственно перед началом нормальной операции формирования изображения объекта, и имеющий своей целью точное формирование изображения объекта при использовании в различных условиях в системе фотодетекторов, содержащей матрицу фотодетекторов, образованную путем размещения в двумерный массив множества фотодетекторов, другой задачей настоящего изобретения является предотвращение каких-либо сбоев при установке чувствительности восприятия, даже когда положение, в котором расположен объект в области детектирования матрицы фотодетекторов, смещено относительно нормального положения при осуществлении операции формирования изображения объекта для установки чувствительности.
Для решения указанных выше задач система фотодетекторов согласно настоящему изобретению содержит матрицу фотодетекторов, образованную путем размещения фотодетекторов в двумерный массив; схему управления, предназначенную для подачи сигнала управления на фотодетекторы; контроллер, предназначенный для управления операцией формирования изображения объекта и установкой чувствительности и ОЗУ (оперативное запоминающее устройство), предназначенное для хранения данных сформированного изображения, данных, относящихся к процессу установки чувствительности и т. п.
Способ установки чувствительности восприятия согласно настоящему изобретению содержит формирование данных изображения объекта путем осуществления операции предварительного формирования изображения с одновременным изменением чувствительности восприятия соседних рядов фотодетекторов матрицы, например, для соответствующих строк, непосредственно перед началом нормальной операции формирования изображения объекта; вычисление абсолютного значения разности данных яркости для соседних элементов изображения для каждого уровня чувствительности восприятия; выбор максимального абсолютного значения разности для каждого уровня чувствительности восприятия из вычисленных абсолютных значений разности; выбор чувствительности восприятия, имеющей максимальное репрезентативное значение разности из выбранных репрезентативных значений разности для уровней чувствительности восприятия; и установку выбранной чувствительности восприятия как оптимальной чувствительности восприятия.
Даже когда меняется световое излучение окружающей среды или меняются характеристики фотодетектора, оптимальная чувствительность восприятия может быть установлена в соответствии с этими изменениями. Более того, даже когда положение, в котором объект размещен в области детектирования матрицы фотодетекторов, смещено относительно нормального положения в ходе осуществления операции предварительного формирования изображения, и данные сформированного изображения вместе с изображением объекта содержат фоновую картинку, абсолютное значение разности данных яркости для соседних элементов изображения может быть использовано, чтобы отличить объект, который приведен в плотный контакт с матрицей фотодетекторов с целью сделать возможным создание четкого распределения светлый/темный, от фоновой картинки, для которой изображение находится не в фокусе и не позволяет создать четкое распределение светлый/темный. Таким образом, подходящая чувствительность восприятия может быть выбрана и установлена без какого-либо влияния фоновой картинки. И может быть предложен способ усΊ тановки чувствительности восприятия, который имеет высокую надежность.
Фиг. 1 представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую компоновку системы фотодетекторов согласно настоящему изобретению;
фиг. 2 представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую компоновку контроллера, примененного в варианте реализации настоящего изобретения;
фиг. 3 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую функционирование варианта реализации настоящего изобретения;
фиг. 4 представляет собой вид, иллюстрирующий пример данных изображения для формируемого отпечатка пальца, когда палец касается поверхности снятия отпечатка пальца со смещением влево в ходе выполнения операции предварительного формирования изображения по варианту реализации настоящего изобретения;
фиг. 5А представляет собой график, иллюстрирующий изменения данных яркости для соответствующих элементов изображения в конкретной строке данных изображения, полученных при выполнении операции предварительного формирования изображения;
фиг. 5В представляет собой график, иллюстрирующий изменения абсолютного значения разности для соседних элементов изображения в данных яркости по фиг. 5А;
фиг. 6 представляет собой график, иллюстрирующий изменения репрезентативных значений разности данных яркости для соответствующих строк данных изображения, полученных при выполнении операции предварительного формирования изображения, и изменения динамических диапазонов данных яркости для соответствующих строк;
фиг. 7 А представляет собой вид, иллюстрирующий таблицу, в которой приведено репрезентативное значение разности данных яркости для каждой строки данных изображения, полученных при выполнении операции предварительного формирования изображения;
фиг. 7В представляет собой вид, иллюстрирующий таблицу, в которой приведено соответствие номер строки - чувствительность восприятия для операции предварительного формирования изображения;
фиг. 8 представляет собой вид, иллюстрирующий пример данных изображения для формируемого изображения пальца, когда палец касается поверхности снятия отпечатка пальца приблизительно в центре (нормальное положение) в ходе выполнения операции предварительного формирования изображения;
фиг. 9А и 9В представляют собой виды, каждый из которых иллюстрирует область определения чувствительности для данных изображения по фиг. 8;
фиг. 10 представляет собой график, иллюстрирующий изменения данных яркости для конкретных строк данных изображения, полученных при выполнении операции предварительного формирования изображения, в пределах диапазона определения чувствительности, показанного на фиг. 9А;
фиг. 11 представляет собой график, иллюстрирующий распределение динамических диапазонов данных яркости для конкретных строк данных изображения, полученных при выполнении операции предварительного формирования изображения, в пределах диапазона определения чувствительности, показанного на фиг. 9А;
фиг. 12А и 12В представляют собой виды, каждый из которых иллюстрирует область определения чувствительности для данных изображения по фиг. 4;
фиг. 13 представляет собой график, иллюстрирующий изменения данных яркости для конкретной строки данных изображения по фиг. 4 в пределах диапазона определения чувствительности, показанного на фиг. 12А;
фиг. 14 представляет собой график, иллюстрирующий изменения динамических диапазонов данных яркости для соответствующих строк данных изображения по фиг. 4 в пределах диапазона определения чувствительности, показанного на фиг. 12А, и изменения репрезентативных значений разности данных яркости для соответствующих строк;
фиг. 15А-151 представляют собой временные диаграммы, иллюстрирующие первый вариант способа установки чувствительности восприятия, примененный при выполнении операции предварительного формирования изображения в варианте реализации настоящего изобретения;
Фиг. 16А-161 представляют собой временные диаграммы, иллюстрирующие второй вариант способа установки чувствительности восприятия, примененный при выполнении операции предварительного формирования изображения в варианте реализации настоящего изобретения;
Фиг. 17А-17Н представляют собой временные диаграммы, иллюстрирующие вариант, когда в способе управления системой фотодетекторов, соответствующем настоящему изобретению, после периодов предварительного формирования изображения и формирования изображения задается период регулирования эффективного напряжения;
фиг. 18А представляет собой сечение, иллюстрирующее структуру фотодетектора с двойным затвором;
фиг. 18В представляет собой эквивалентную принципиальную схему фотодетектора с двойным затвором;
фиг. 19 представляет собой схематическое изображение системы фотодетекторов, образо9 ванной путем размещения в двумерный массив фотодетекторов с двойным затвором; и фиг. 20Ά-20Ό представляют собой временные диаграммы, иллюстрирующие обычный способ управления для системы фотодетекторов с двойным затвором.
Далее система фотодетекторов и способ управления данной системой согласно настоящему изобретению будут описаны подробно со ссылкой на некоторые из сопровождающих чертежей.
Хотя в качестве фотодетектора в приведенном ниже варианте осуществления настоящего изобретения применяется фотодетектор с двойным затвором, настоящее изобретение не ограничивается фотодетектором с двойным затвором, но также применимо к системе фотодетекторов, использующей другой тип фотодетектора.
Фиг. 1 представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую компоновку системы фотодетекторов согласно настоящему изобретению. Используется фотодетектор с двойным затвором, показанный на фиг. 18Ά, и при необходимости мы будем ссылаться на компоновку системы фотодетекторов, показанную на фиг. 19. Одинаковые ссылочные номера, аналогичные используемым для системы фотодетекторов, показанной на фиг. 19, обозначают одинаковые элементы.
Как показано на фиг. 1, устройство регулирования чувствительности для системы фотодетекторов согласно варианту реализации настоящего изобретения содержит матрицу 100 фотодетекторов, образованную путем размещения в двумерный массив фотодетекторов 10 с двойным затвором, показанных на фиг. 18Ά; схему 111 управления верхними затворами, предназначенную для подачи предварительно определенного импульса сброса на контакт ТО верхнего затвора каждого фотодетектора 10 с двойным затвором с предварительно определенной синхронизацией, схему 112 управления нижними затворами, предназначенную для подачи предварительно определенного импульса считывания на контакт ВО нижнего затвора каждого фотодетектора 10 с двойным затвором с предварительно определенной синхронизацией; секцию 113 выходной схемы, состоящую из усилителя 116, а также переключателя 114 столбцов и переключателя 115 предварительной зарядки, предназначенных соответственно для чтения напряжения линий данных и подачи напряжения предварительной зарядки на каждый фотодетектор 10 с двойным затвором; аналогоцифровой преобразователь 117 (далее называемый АЦП), предназначенный для преобразования напряжения сформированных данных, как аналогового сигнала, в данные изображения, как цифровой сигнал; контроллер 120, который используется для управления операцией формирования изображения объекта, выполняемой мат рицей 100 фотодетекторов, а также для обмена данными с секцией 200 внешней функции, и который управляет в настоящем изобретении установкой чувствительности; и ОЗУ 130, которое хранит, например, данные сформированного изображения и данные, относящиеся к описанному ниже процессу регулирования чувствительности.
Структура, включающая матрицу 100 фотодетекторов, схему 111 управления верхними затворами, схему 112 управления нижними затворами и секцию 113 выходной схемы идентична системе фотодетекторов, показанной на фиг. 19, и выполняет ту же функцию. Кроме того, данный вариант использует АЦП 117, контроллер 120 и ОЗУ 130 для реализации функции управления установкой чувствительности (будет описана позднее).
Контроллер 120 в данном варианте реализации настоящего изобретения посылает предварительно определенные сигналы управления φ 1д и φ Ьд в схемы 111 и 112 управления верхними и нижними затворами соответственно, которые, в свою очередь, подают предварительно определенные напряжения сигналов управления (импульс сброса и импульс считывания) соответственно на контакты ТО и ВО верхних и нижних затворов каждого фотодетектора с двойным затвором матрицы 100 фотодетекторов. Контроллер 120 также посылает предварительно определенный сигнал управления φ рд в переключатель 115 предварительной зарядки, чтобы подать напряжение предварительной зарядки на линию данных и управляет выполнением операции формирования изображения объекта. Контроллер 120 выполняет функцию приема данных изображения, созданных путем преобразования напряжения на линии данных, считанного из фотодетектора 10 с двойным затвором, в цифровой сигнал при помощи усилителя 116 и АЦП 117; функцию выполнения предварительно определенной обработки изображения, осуществляемой над данными изображения; функцию записи данных изображения в ОЗУ 130 или чтения данных изображения из ОЗУ 130 и функцию сопряжения с секцией 200 внешней функции, которая выполняет предварительно определенную обработку изображения, такую как идентификация данных изображения, модификация и т.п. Контроллер 120 выполняет также и еще одну функцию по соответствующему контролированию сигналов управления, которые должны посылаться в схемы 111 и 112 управления верхними и нижними затворами для установки оптимальной чувствительности восприятия, обеспечивающей оптимальное формирование изображения объекта в соответствии с условиями окружающей среды, например, яркостью внешнего светового излучения, т. е., установки оптимального периода на11 копления зарядов для каждого фотодетектора 10 с двойным затвором.
Компоновка контроллера, примененного в данном варианте реализации настоящего изобретения, и его работа по установке чувствительности будут рассмотрены более подробно со ссылкой на некоторые из сопровождающих чертежей.
Фиг. 2 представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую компоновку контроллера, примененного в данном варианте реализации настоящего изобретения. Как показано на фиг. 2, контроллер 120 в данном варианте изобретения содержит контроллер 121 устройства, предназначенный для управления схемой
111 управления верхними затворами, схемой
112 управления нижними затворами и секцией
113 выходной схемы; контроллер 122 данных, предназначенный для управления различными данными, такими как данные изображения, данные записи, данные считывания, используя ОЗУ 130; и основной контроллер 123, который руководит контроллером 121 устройства и контроллером 122 данных и обеспечивает сопряжение с секцией 200 внешней функции.
Кроме того, контроллер 120 содержит компаратор 124 данных и сумматор 125, предназначенные для приема от матрицы 100 фотодетекторов через АЦП 117 в виде цифрового сигнала данных изображения, созданных в элементе изображения, соответствующем каждому фотодетектору, который образует матрицу 100 фотодетекторов; вычисления абсолютного значения разности данных конкретных измерений для соседних элементов изображения в этих данных изображения и выбора абсолютного значения наибольшей разности; селектор 126 данных, предназначенный для приема обработанных данных изображения или данных измерений через АЦП 117, компаратор 124 данных и сумматор 125, переключения запись/считывание в ОЗУ 130 / из ОЗУ 130, повторного ввода в компаратор 124 данных и сумматор 125 и вывода в секцию внешней функции через контроллер 122 данных согласно принятым данным; и регистр 127 установки чувствительности, предназначенный для изменения сигналов управления, которые должны посылаться из контроллера 121 устройства в схемы 111 и 112 управления верхними и нижними затворами, чтобы оптимизировать чувствительность восприятия матрицы фотодетекторов на основе сигнала управления, поступающего из контроллера 122 данных.
Функционирование данного варианта способа управления системой фотодетекторов с использованием описанного выше контроллера, будет рассмотрено со ссылкой на фиг. 3.
Фиг. 3 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую функционирование согласно данному варианту реализации настоящего изобретения вплоть до формирования изображения объекта с оптимальной чувствительностью. Это функционирование будет описано при помощи соответствующей ссылки на компоновку системы фотодетекторов, показанную на фиг. 1 и 2.
На этапе 811 по фиг. 3 (этап предварительного формирования изображения) основной контроллер 123 перед началом нормальной операции формирования изображения объекта инициирует операцию предварительного формирования изображения. Основной контроллер 123 через контроллер 122 данных управляет установкой чувствительности восприятия для операции предварительного формирования изображения в регистре 127 установки чувствительности и производит предварительное формирование изображения объекта. Аналогично нормальной операции формирования изображения операция предварительного формирования осуществляется путем выполнения серии процессов: операция сброса операция накопления светового излучения операция предварительной зарядки операция считывания.
Чувствительность восприятия в операции предварительного формирования изображения изменяется в пошаговом режиме, например, для соответствующих строк изображения объекта таким образом, чтобы сформировать одно изображение объекта с множеством различных уровней чувствительности. Уровни чувствительности восприятия для соответствующих строк хранятся в ОЗУ 130, например, в табличном формате (таблица соответствия номер строки - чувствительность восприятия) в соответствии с номерами строк. Подробно способ установки чувствительности восприятия будет описан позднее.
На этапе 812 по фиг. 3 (этап преобразования данных изображения) данные изображения, созданные при выполнении операции предварительного формирования изображения, преобразуются в цифровой сигнал с использованием усилителя 116 и АЦП 117 и вводятся как данные яркости, соответствующие распределению светлый/темный изображения объекта, в компаратор 124 данных. В этом случае данные яркости выражаются, например, при помощи 256 уровней серого, полученных путем градации уровня изображения объекта на белый и черный цвета по 256 уровням.
На этапе 813 по фиг. 3 (этап вычисления абсолютного значения разности для элементов изображения каждой строки), уровни для соседних элементов изображения сравниваются для каждой строки на основе данных яркости, введенных в компаратор 124 данных. На основе соотношения уровней сумматор 125 последовательно вычисляет абсолютные значения разности данных яркости для элементов изображения каждой строки. Вычисление абсолютного значения разности выполняется для всех элементов изображения или для предварительно определенного диапазона столбцов каждой строки и для всех строк или для предварительно определенного диапазона строк.
На этапе 814 по фиг. 3 (этап выбора репрезентативного значения разности для каждой строки) вычисленные абсолютные значения разности для каждой строки снова вводятся в компаратор 124 данных для выбора максимального значения (далее называемого репрезентативным значением разности) из абсолютных значений разности для каждой строки. Репрезентативное значение разности сохраняется в ОЗУ 130 при помощи селектора 126 данных. Процесс выбора репрезентативного значения разности выполняется для всех элементов изображения или для предварительно определенного диапазона столбцов каждой строки и для всех строк или для предварительно определенного диапазона строк, для которых было проведено вычисление абсолютного значения разности.
На этапе 815 по фиг. 3 (этап выбора номера строки, содержащей максимальное репрезентативное значение разности) репрезентативные значения разности для соответствующих строк, хранящиеся в ОЗУ 130, считываются при помощи селектора 124 данных и снова вводятся в компаратор 124 данных, чтобы выбрать максимальное репрезентативное значение разности (далее называемое максимальным значением разности) среди репрезентативных значений разности для соответствующих строк. Выбирается номер строки, содержащей максимальное значение разности.
На этапе 816 по фиг. 3 (этап поиска чувствительности/выбора), исходя из номера строки, содержащей максимальное значение разности, просматривается хранящаяся в ОЗУ 130 таблица соответствия номер строки - чувствительность восприятия, и выбирается установленная для данной строки чувствительность восприятия, т.е., период накопления зарядов.
На этапе 817 по фиг. 3 (этап установки выбранной чувствительности) основной контроллер 123 при помощи контроллера 122 данных перезаписывает регистр 127 установки чувствительности, чтобы установить выбранную чувствительность восприятия.
На этапе 818 по фиг. 3 (этап формирования изображения объекта) выполняется нормальная операция формирования изображения объекта с выбранной чувствительностью восприятия, установленной в регистре 127 установки чувствительности.
Далее со ссылкой на некоторые из сопровождающих чертежей будет описан пример применения способа управления системой фотодетекторов, использующего описанный выше контроллер в составе устройства снятия отпечатков пальцев.
Фиг. 4 представляет собой вид, иллюстрирующий пример данных изображения, когда в ходе операции предварительного формирования изображения изображение объекта формируется с одновременным изменением чувствительности восприятия в пошаговом режиме для соответствующих строк. Как описано ниже, настоящее изобретение обладает способностью осуществления точной установки чувствительности восприятия даже в том случае, когда палец, используемый как объект, касается поверхности снятия отпечатка пальца со смещением относительно центра и в качестве формируемого изображения одновременно создается изображение расположенного на периферии фона. Далее будет описан случай, показанный на фиг. 4, когда палец, используемый как объект, касается поверхности снятия отпечатка пальца со смещением влево. На фиг. 4 ΡΝΑ представляет собой созданное изображение пальца, а ΡΝΒ представляет собой изображение, отличающееся от отпечатка пальца в сформированных данных изображения, т. е. компонент изображения (далее называемый фоновой картинкой), созданный тенью по контуру пальца или световыми помехами от фона. Фиг. 5А представляет собой график, иллюстрирующий изменения данных яркости для соответствующих элементов изображения в конкретной строке данных изображения, полученных при выполнении операции предварительного формирования изображения и показанных на фиг. 4, а фиг. 5В представляет собой график, иллюстрирующий изменения абсолютного значения разности для соседних элементов изображения в данных изображения, показанных на фиг. 5А. Фиг. 6 представляет собой график, иллюстрирующий соотношение изменений максимальных значений (репрезентативных значений разности) из абсолютных значений разности для соответствующих строк и изменений динамических диапазонов (разностей между максимальными и минимальными данными яркости) данных яркости для соответствующих строк. Фиг. 7А представляет собой вид, иллюстрирующий таблицу, в которой приведены репрезентативное значение разности данных яркости для каждой строки, полученных при выполнении операции предварительного формирования изображения, и фиг. 7В представляет собой вид, иллюстрирующий таблицу, в которой приведено соответствие номер строки - чувствительность восприятия, и используемый для демонстрации их соответствия.
Предположим, что данные изображения для отпечатка пальца формируются в соответствии со схемой расположения фотодетекторов, образующих матрицу 100 фотодетекторов, например, в ячейках матрицы, соответствующих схеме расположения элементов изображения 256 строк х 196 столбцов. Большее значение данных яркости представляет более светлое изображение, а меньшее значение данных яркости представляет более темное изображение.
В ходе выполнения операции предварительного формирования изображения чувствительность восприятия устанавливается выше (период накопле15 ния зарядов устанавливается длиннее) для большего номера строки (на фиг. 4 направление вверх) и устанавливается ниже (период накопления зарядов устанавливается короче) для меньшего номера строки (на фиг. 4 направление вниз). На фиг. 4 с увеличением номера строки картинка возвышение/углубление изображения пальца ΡΝΑ становится менее отчетливой под влиянием внешнего светового излучения и, наконец, формируется как почти неразличимое светлое изображение. С другой стороны, с уменьшением номера строки картинка возвышение/углубление изображения пальца ΡΝΑ становится темнее и, наконец, формируется как почти неразличимое темное изображение.
Как описано выше, на фиг. 4 палец, используемый как объект, касается поверхности снятия отпечатка пальца со смещением влево. Предполагается, что устройство снятия отпечатков пальцев используется в условиях относительно высокой яркости, и фоновая картинка ΡΝΒ является гораздо более яркой, чем изображение пальца-объекта.
Для данных изображения, показанных на фиг. 4, например, данные яркости для всех элементов изображения (с 1-го по 196-й столбцы) 79-й строки выбираются и наносятся на график, как показано на фиг. 5А. В диапазоне приблизительно с 1-го по 95-й столбцы, где картинка возвышение/углубление изображения пальца ΡΝΑ является относительно четкой, данные яркости демонстрируют приблизительно среднее значение (около 100), а данные яркости между столбцами (т.е., элементами изображения) меняются относительно сильно. В противоположность этому, в диапазоне приблизительно с 96го по 196-й столбцы, где пальца нет, и формируется фоновая картинка ΡΝΒ, данные яркости демонстрируют чрезвычайно большое значение (приблизительно от 220 до 230) почти во всех столбцах, и данные яркости между столбцами (элементами изображения) значительно не изменяются.
На основе данного распределения данных яркости, показанного на фиг. 5А, могут быть вычислены и нанесены на график абсолютные значения разности для соседних элементов изображения, как показано на фиг. 5В. В диапазоне приблизительно с 1-го по 95-й столбцы, где картинка возвышение/углубление изображения пальца ΡΝΑ является относительно четкой, абсолютное значение разности является большим (около 30) почти во всех столбцах. В диапазоне приблизительно с 96-го по 196-й столбцы, где формируется фоновая картинка ΡΝΒ, абсолютное значение разности является небольшим (около 10) почти во всех столбцах. То есть, в области сформированных данных изображения, где размещен палец, распределение светлый/темный, соответствующее картинке возвышение/углубление изображения пальца ΡΝΑ, является четким, и, таким образом, изменение данных яркости для соседних элементов изображения является большим. В зоне фона, где пальца нет, а также в области фоновой картинки ΡΝΒ, соответствующей границе между пальцем и фоном, объект, который должен детектироваться, не соприкасается с фотодетектором. Таким образом, изображение не в фокусе, распределение светлый/темный является нечетким, и изменение данных яркости для соседних элементов является небольшим.
Процесс выбора максимального абсолютного значения разности (репрезентативного значения разности) из абсолютных значений разности для соседних элементов изображения, показанных на фиг. 5В, выполняется для предварительно определенного диапазона строк/столбцов (например, область с 64-й по 191-ю строки и с 67-го по 130-й столбцы). Выбранные репрезентативные значения разности наносятся на график, как это показано сплошной линией А на фиг. 6.
Пунктирная линия В на фиг. 6 представляет распределение динамических диапазонов данных яркости для соответствующих строк в пределах того же диапазона строк/столбцов, когда палец касается поверхности снятия отпечатка пальца в центре (нормальное положение). Это распределение характеризуется максимальным значением пика в районе строк с 90-й по 95-ю. Штрихпунктирная линия С на фиг. 6 представляет распределение динамических диапазонов данных яркости для более широкого диапазона столбцов (например, область с 1-го по 196-й столбцы; будет описана позднее) соответствующих строк, когда палец расположен аналогичным образом в нормальном положении. Это распределение характеризуется максимальным пиком в районе строк с 71-й по 75-ю.
Из этих распределений, как будет описано ниже, распределение динамических диапазонов, представленное линией С (штрихпунктирная линия) содержит данные фоновой картинки РNВ вокруг пальца и отличается от распределения динамических диапазонов только для изображения пальца. Распределение динамических диапазонов, представленное линией В (пунктирная линия) не содержит каких-либо данных фона и представляет распределение динамических диапазонов только для изображения пальца. По отношению к этим распределениям распределение репрезентативных значений разности для соответствующих строк, представленное на фиг. 6 линией А (сплошная линия), характеризуется положением пика, очень близким к положению пика для распределения динамических диапазонов, представленного линией В (пунктирная линия). Как будет описано позднее, считается, что строка, в которой динамический диапазон данных яркости увеличивается до максимума для изображения пальца, не содержащего каких-либо данных фоновой картинки, является строкой, имеющей оптимальную чувствительность восприятия. Таким образом, контрастность данных изображения может быть оценена на основе распределения репрезентативных значе17 ний разности данных яркости для соседних элементов изображения соответствующих строк, в которых положение пика соответствует положению пика для динамического диапазона данных яркости. Другими словами, данные изображения строки (например, 91-й строки), имеющей максимальное репрезентативное значение разности (максимальное значение разности) среди репрезентативных значений разности для соответствующих строк, могут считаться данными изображения, имеющими превосходную контрастность, соответствующую картинке возвышение/углубление отпечатка пальца. Эта строка может считаться имеющей оптимальную чувствительность восприятия.
ОЗУ 130 хранит таблицу соответствия номер строки - чувствительность восприятия, показанную на фиг. 7В, а также хранит уровни чувствительности восприятия, т. е., периоды накопления зарядов с Т1 по Т256 для соответствующих строк.
Эта таблица соответствия номер строки чувствительность восприятия просматривается для поиска 91-й строки, имеющей максимальное значение разности, чтобы задать в качестве оптимального значения чувствительность восприятия, т.е., период накопления зарядов Т91, установленный для 91-й строки.
Чтобы получить точное изображение, изображение объекта (отпечаток пальца) может быть создано в течение заданного периода накопления зарядов Т91.
Эффективность способа установки чувствительности системы фотодетекторов, соответствующего данному варианту, по сравнению с другим способом будет рассмотрена более подробно со ссылкой на некоторые из сопровождающих рисунков.
Другой способ установки оптимальной чувствительности фотодетектора будет рассмотрен с использованием в качестве примера случая, когда операция предварительного формирования изображения выполняется с изменением в пошаговом режиме чувствительности восприятия для соответствующих строк и формированием одного изображения объекта с множеством различных уровней чувствительности; на основе полученных данных изображения выбирается строка, имеющая максимальный динамический диапазон данных яркости; и чувствительность восприятия, установленная для выбранной строки, считается оптимальным значением. Кроме того, будет рассмотрено отличие результатов функционирования по сравнению со способом регулирования чувствительности системы фотодетекторов, соответствующим данному варианту реализации настоящего изобретения.
Ниже рассмотрены характеристики распределения динамических диапазонов данных яркости для соответствующих строк при выполнении операции предварительного формирования изображения, когда палец касается поверхности снятия отпечатка пальца приблизительно в центре (нормальное положение). Фиг. 8 представляет собой вид, иллюстрирующий пример данных изображения, когда в ходе операции предварительного формирования изображения изображение объекта формируется с одновременным изменением в пошаговом режиме чувствительности восприятия для соответствующих строк. Фиг. 9А и 9В представляют собой виды, каждый из которых иллюстрирует область определения чувствительности для данных изображения, полученных при выполнении операции предварительного формирования изображения и показанных на фиг. 8. Диапазон определения чувствительности, используемый для выбора строки, имеющей оптимальную чувствительность в данных изображения, сформированных заранее при различных уровнях чувствительности для соответствующих строк, когда палец касается поверхности снятия отпечатка почти в центре (нормальное положение), не содержит какого-либо изображения периферийного фона и предпочтительно ограничивается областью, имеющей превосходную контрастность, соответствующую картинке возвышение/углубление изображения пальца ΡΝΑ. Исходя из этого, диапазон определения чувствительности устанавливается равным, например, диапазону строк/столбцов с 64-й по 191-ю строки и с 67-го по 130-й столбцы, как показано на фиг. 9А, или равным, например, диапазону строк с 64-й по 191-ю строки, как показано на фиг. 9В.
Фиг. 10 представляет собой график, иллюстрирующий изменения данных яркости для конкретных строк в пределах диапазона определения чувствительности, показанного на фиг. 9А. Фиг. 11 представляет собой график, иллюстрирующий распределение динамических диапазонов данных яркости для соответствующих строк в пределах того же диапазона определения чувствительности. Как показано на фиг. 10, в 191-й строке (представленной на фиг. 10 пунктирной линией) и в 160-й строке (представленной на фиг. 10 тонкой линией), расположенных в пределах упомянутого диапазона строк, чувствительность устанавливается высокой, и данные яркости преобразуются в высокое значение (приблизительно от 220 до 225) и едва ли предоставляют какуюлибо информацию (распределение светлый/темный) как данные изображения. В 96-й строке (представленной на фиг. 10 толстой линией) данные яркости не приближаются ни к верхнему, ни к нижнему предельному значению для всех столбцов в общем и характеризуются относительно большим изменением по вертикали, соответствующим распределению светлый/темный данных изображения. В 64-й строке (представленной на фиг. 10 штрихпунктирной линией) чувствительность устанавливается низкой, в результате чего данные ярко19 сти преобразуются в небольшое значение (около 35) и едва ли предоставляют какую-либо информацию как данные изображения.
Максимальные и минимальные значения выбираются, исходя из изменений распределения данных яркости для каждой строки, показанной на фиг. 10, и из разности вычисляется динамический диапазон. Вычисленные динамические диапазоны для строк наносятся на график, чтобы получить распределение, подобное показанному на фиг. 11. Со ссылкой на фиг. 11 можно предположить, что данные изображения (распределение светлый/темный) четко формируются в строках (приблизительно с 90-й по 95-ю строки), имеющих большие динамические диапазоны. Исходя из этого, можно считать, что данные яркости в строках приблизительно с 90-й по 95-ю являются данными изображения, имеющими превосходную контрастность, соответствующую картинке возвышение/углубление отпечатка пальца, и установлена оптимальная чувствительность восприятия. При сравнении уровней чувствительности восприятия, установленных для каждой строки в операции предварительного формирования изображения, чувствительность восприятия, установленная для строк приблизительно с 90-й по 95-ю считается оптимальным значением.
Далее применительно к данному способу установки чувствительности восприятия будет описан случай, когда палец касается поверхности снятия отпечатка пальца со смещением в любом направлении .
Фиг. 12А и 12В представляют собой виды, иллюстрирующие использование тех же областей определения чувствительности, что и на фиг. 9А и 9В, для данных изображения по фиг. 4, когда палец, используемый как объект, касается поверхности снятия отпечатка пальца со смещением влево, а сформированное изображение становится идентичным изображению на фиг. 4.
Как показано на фиг. 12 А и 12В, данные изображения, полученные при выполнении операции предварительного формирования изображения с предварительно установленной чувствительностью, меняются, если палец касается поверхности снятия отпечатка пальца со смещением влево, и содержат фоновую картинку ΡΝΒ в дополнение к картинке возвышение/углубление первоначального изображения пальца ΡΝΑ, для которого проводилась установка чувствительности. Даже если диапазон определения чувствительности ограничивается предварительно определенным диапазоном (например, диапазон строк/столбцов с 64-й по 191ю строки и с 67-го по 130-й столбцы на фиг. 12А или диапазон строк с 64-й по 191-ю строки на фиг. 12В), данные изображения в пределах данного диапазона определения чувствительности содержат фоновую картинку ΡΝΒ в дополнение к картинке возвышение/углубление изображения пальца ΡΝΑ.
Далее будет рассмотрен недостаток данного способа установки чувствительности восприятия, если палец касается поверхности снятия отпечатка пальца со смещением.
Фиг. 13 представляет собой график, иллюстрирующий изменения данных яркости для конкретной строки в пределах диапазона определения чувствительности, показанного на фиг. 12А. Фиг. 14 представляет собой график, иллюстрирующий распределение динамических диапазонов данных яркости для соответствующих строк в пределах определенного аналогичным образом диапазона определения чувствительности.
Как показано на фиг. 13, в диапазоне столбцов приблизительно с 67-го по 95-й, где сформированная картинка возвышение/углубление отпечатка пальца является относительно четкой, данные яркости в 79-й строке характеризуются приблизительно средним значением (около 100) почти во всех столбцах, а данные яркости между соседними элементами изображения (т.е., столбцами) относительно сильно изменяются. В противоположность этому, в диапазоне приблизительно с 96-го по 130-й столбцы, где нет пальца, и формируется фоновое изображение, данные яркости характеризуются чрезвычайно высоким значением (приблизительно от 210 до 220) почти во всех столбцах, и данные яркости между соседними элементами изображения (столбцами) практически не меняются.
Из данного распределения данных яркости выбираются максимальное и минимальное значения, и вычисляется динамический диапазон, соответствующий разности. На этот раз минимальное значение берется из картинки возвышение/углубление отпечатка пальца, а максимальное значение берется из фоновой картинки, не относящейся к изображению пальца. Как описано выше, значение данных яркости для фоновой картинки часто гораздо выше, чем значение данных яркости для картинки возвышение/углубление изображения пальца. По этой причине динамический диапазон данных яркости вычисляется как большое значение вне зависимости от изображения пальца. Динамический диапазон данных яркости наносится на график, чтобы получить, например, результаты, представленные сплошной линией А на фиг. 14. Пунктирная линия В на фиг. 14 представляет распределение динамических диапазонов данных яркости, показанное на фиг. 11, когда палец касается поверхности снятия отпечатка пальца приблизительно в центре (нормальное положение). Строка, в которой пунктирная линия В имеет абсолютный максимум, соответствует строке, имеющей оптимальную чувствительность восприятия.
В противоположность этому, максимальное значение динамического диапазона данных яркости в случае, когда палец касается поверхности снятия отпечатка пальца со смещением влево, определяется с учетом фоновой картинки вне зависимости от изображения пальца. Таким образом, строка, имеющая максимальный динамический диапазон данных яркости, отличается от строки, имеющей максимальный динамический диапазон данных яркости, представленный на линии В (пунктирная линия), полученной, когда палец касается поверхности снятия отпечатка пальца приблизительно в центре (нормальное положение). Даже, если на основе информации по динамическому диапазону данных яркости выбирается строка, имеющая максимальный динамический диапазон, в том случае, если палец касается поверхности снятия отпечатка пальца со смещением влево, выбранная строка может не соответствовать оптимальной чувствительности восприятия.
Если говорить более подробно, если диапазон определения чувствительности устанавливается узким, как показано на фиг. 9А или 12А, чтобы осуществить процесс установки чувствительности, используя картинку возвышение/углубление четко сформированного отпечатка пальца, то процесс установки подходящей чувствительности может закончиться неудачей в том случае, когда палец, касающийся поверхности снятия отпечатка пальца, расположен со смещением, или ширина пальца меняется. Более того, палец может не касаться диапазона определения чувствительности. Это снижает эффективность процесса установки чувствительности.
Даже, если диапазон определения чувствительности ограничивается только диапазоном строк, а диапазон столбцов устанавливается широким, как показано на фиг. 9В или 12В, как описано выше, на распределение динамических диапазонов для соответствующих строк влияет фоновая картинка, отличающаяся от изображения пальца, и данное распределение в значительной степени отличается по характеру изменения от нормального распределения динамических диапазонов, полученного с использованием только картинки возвышение/углубление отпечатка пальца. Даже при установке такого диапазона определения чувствительности, может отсутствовать возможность определения оптимальной чувствительности восприятия по строке, имеющей максимальный динамический диапазон.
В противоположность этому, при использовании способа установки чувствительности системы фотодетекторов согласно настоящему изобретению можно точно выбирать строку, имеющую оптимальную чувствительность, даже если палец расположен со смещением относительно нормального положения или данные изображения формируются без ограничения диапазона определения чувствительности, так как распределение для соответствующих строк репрезентативного значения разности, являющегося максимальным абсолютным значением разности среди абсолютных значений разности данных яркости для соседних элементов изображения в каждой строке, демонстрирует характер изменения, очень близкий к характеру распределения динамических диапазонов данных яркости для соответствующих строк, полученного, когда палец размещен в нормальном положении. Соответственно, может быть определен оптимальный период накопления зарядов.
Согласно устройству и способу регулирования чувствительности по данному варианту осуществления настоящего изобретения, происходит предварительное формирование изображения объекта с одновременным изменением чувствительности восприятия в пошаговом режиме для соответствующих строк. Строка, находящаяся в состоянии оптимального формирования изображения, легко и подходящим образом определяется на основе характера распределения репрезентативных значений разности данных яркости для соответствующих строк. Чувствительность, установленная для этой строки, может быть установлена как оптимальная чувствительность. Процесс регулирования чувствительности, таким образом, может быть задан уникальным образом при помощи простого способа вне зависимости от положения пальца на поверхности снятия отпечатка пальца или диапазона определения чувствительности.
Процесс регулирования чувствительности может выполняться с использованием реального объекта перед нормальной операцией формирования изображения. Даже когда яркость объекта изменяется в зависимости от изменений светового излучения окружающей среды, оптимальная чувствительность восприятия может быть установлена в соответствии с изменениями светового излучения окружающей среды, и для измерения светового излучения окружающей среды нет необходимости устанавливать специальную схему.
Даже если меняются характеристики фотодетектора, чтобы свести на нет влияние изменений характеристик, может осуществляться процесс нахождения оптимальной чувствительности, исходя из данных, полученных фотодетектором. Это может в значительной степени подавить влияние вариаций характеристик. Кроме того, так как оптимальная чувствительность может быть установлена с использованием реального объекта, процесс регулирования чувствительности может легко выполняться без подготовки какого-либо стандартного образца в ходе данного процесса.
В данном варианте осуществления настоящего изобретения диапазон строк/столбцов данных яркости ограничивается строками с 64-й по 191-ю и столбцами с 67-го по 130-й. Однако настоящее изобретение этим не ограничивается и может быть применено без ограничения диапазона определения чувствительности, как описано выше.
Когда процесс вычисления абсолютного значения разности данных яркости осуществляется только для конкретных строк в пределах диапазона строк/столбцов, заранее установленного в диапазоне определения чувствительности, объем данных, который должен быть обработан, может быть уменьшен для упрощения обработки и сокращения времени, требующегося для осуществления процесса регулирования чувствительности, и в ходе работы можно быстро перейти к нормальной операции формирования изображения объекта.
Далее со ссылкой на некоторые из сопровождающих чертежей будет описан способ установки чувствительности восприятия (периода накопления зарядов), который можно применить для операции предварительного формирования изображения в описанном выше варианте осуществления настоящего изобретения. Этот способ будет рассмотрен при помощи соответствующих ссылок на компоновку системы фотодетекторов, показанную на фиг. 1, 2 и 18 А.
Фиг. 15А-51 представляют собой временные диаграммы, иллюстрирующие первый вариант способа установки чувствительности восприятия (периода накопления зарядов). Согласно способу установки чувствительности восприятия по этому варианту, как показано на фиг. 15А-15И, на соответствующие линии 101 верхних затворов, соединенные с контактами ТС верхних затворов фотодетекторов 10 с двойным затвором в направлении по строкам, одновременно подаются импульсы сброса φ Т1, φ Т2,..., φ Тп-1, φ Тп, в результате чего одновременно начинается период сброса Тсброс, и инициируются фотодетекторы 10 с двойным затвором, расположенные в соответствующих строках.
Чтобы закончить период сброса Тсброс, импульсы сброса φ Т1, φ Т2,..., φ Тп-1, φ Тп одновременно прекращаются. Тогда во всех строках одновременно начинаются периоды накопления зарядов Т1, Т2, ... Тп-1, Тп фотодетекторов 10 с двойным затвором, и согласно количествам света, поступившим в расположенные в соответствующих строках фотодетекторы 10 с двойным затвором со стороны их электрода верхнего затвора, в канальных областях создаются и накапливаются заряды (положительные дырки).
Как показано на фиг. 15Е-151, импульс предварительной зарядки φ рд и импульсы считывания φ В1, φ В2,..., φ Вп подаются таким образом, чтобы в пошаговом режиме менять периоды накопления зарядов Т1, Т2, ... Тп-1, Тп, установленные для соответствующих строк, при помощи предварительно определенного времени задержки Тзадержка для соответствующих строк. В этом случае время задержки Тзадержка равно или превышает суммарное время периода сброса Тсброс, периода предварительной зарядки Тп3 и периода считывания Т...............
Следовательно, данные изображения, сформированные при разной чувствительности для соответствующих строк, образующих изображение объекта, могут быть получены за одну операцию формирования изображения объекта в ходе операции предварительного формирования изображения, осуществляемой перед процессом установки чувствительности, как описано в приведенном выше варианте осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 16А-161 представляют собой временные диаграммы, иллюстрирующие второй вариант способа установки чувствительности восприятия (периода накопления зарядов).
Согласно способу установки чувствительности восприятия по этому варианту, как показано на фиг. 16А-16И. на соответствующие линии 101 верхних затворов, соединенные с контактами ТС верхних затворов фотодетекторов 10 с двойным затвором в направлении по строкам, импульсы сброса φ Т1, φ Т2,..., φ Тп-1, φ Тп подаются последовательно, через интервал времени, равный предварительно определенному времени задержки Тзадержка, в результате чего начинается период сброса Тсброс, и инициируются фотодетекторы 10 с двойным затвором, расположенные в соответствующих строках.
Чтобы закончить период сброса Тсброс, импульсы сброса φ Т1, φ Т2,..., φ Тп-1, φ Тп прекращаются. Тогда последовательно начинаются периоды накопления зарядов ТА!, ТА2, ... ТАп-1, ТАп, и согласно количествам света, поступившим в расположенные в соответствующих строках фотодетекторы 10 с двойным затвором со стороны их контакта верхнего затвора, в канальных областях создаются и накапливаются заряды (положительные дырки) .
Как показано на фиг. 16Е-161, импульс предварительной зарядки φ рд и импульсы считывания φ Вп, φ Вп-1,..., φ В2, φ В1 подаются таким образом, чтобы в пошаговом режиме менять периоды накопления зарядов ТА1, ТА2, ... ТАп-1, ТАп, установленные для соответствующих строк, при помощи предварительно определенного времени задержки Тзадержка для соответствующих строк после прекращения последнего импульса сброса φ Тп. В этом случае время задержки Тзадержка равно или превышает суммарное время периода сброса Тсброс, периода предварительной зарядки Тпз и периода считывания Т А считывание·
При выполнении данной операции предварительного формирования изображения периоды накопления зарядов ТА!, ТА2, .. . ТАп-1, ТАп, установленные для соответствующих строк, увеличиваются на интервал времени, равный двойному предварительно определенному времени задержки Тзадержка, и, таким образом, данные изображения, сформированные с различной чувствительностью, установленной при ширине диапазона регулирования чувствительности в несколько строк или более, могут быть получены при выполнении операции формирования одного кадра изображения.
Способ установки чувствительности восприятия (периода накопления зарядов), примененный к процессу установки чувствительности, соответствующему настоящему изобретению, не ограничивается описанными выше вариантами. До тех пор, пока данные изображения объекта могут быть получены с разными уровнями чувствительности восприятия, например, серия процессов, описанных для существующего уровня техники: операция сброса операция накопления зарядов операция предварительной зарядки операция считывания, может быть повторена множество раз при разных уровнях чувствительности восприятия, в результате чего можно получить данные изображения при различных уровнях чувствительности восприятия. В ином случае могут также применяться и любые другие способы.
Далее будут описаны эффективные напряжения сигналов, посылаемых на верхние и нижние затворы ТС и ВС фотодетектора 10 с двойным затвором.
Как очевидно из фиг. 15А-15Н, фиг. 16А16Н и фиг. 20А-20С, в ходе операции предварительного формирования изображения и операции формирования изображения на верхний затвор ТС напряжение высокого уровня У1дй в качестве импульса сброса подается только в течение очень короткого времени (Тсброс), а напряжение низкого уровня У1§1 подается в течение оставшегося относительно длинного периода времени. В периоды выполнения операции предварительного формирования изображения и операции формирования изображения эффективное напряжение, подаваемое на верхний затвор ТС, в значительной степени смещается в сторону низкого уровня. Так как оптимальный период накопления зарядов, установленный для операции формирования изображения, при необходимости изменяется и устанавливается в соответствии с яркостью окружающей среды или тому подобным, эффективное напряжение, подаваемое на верхний затвор ТС, неизбежно изменяется.
В ходе операции предварительного формирования изображения и операции формирования изображения на нижний затвор ВС напряжение высокого уровня УЬдй подается только в течение очень короткого времени (Тсчи1ывание), а напряжение низкого уровня УЬд1 подается в течение оставшегося относительно длинного периода времени. В периоды выполнения операции предварительного формирования изображения и операции формирования изображения эффективное напряжение, подаваемое на нижний затвор ВС, также в значительной степени смещается в сторону низкого уровня. Так как оптимальный период накопления зарядов, установленный для операции формирования изо бражения, при необходимости изменяется и устанавливается в соответствии с яркостью окружающей среды или тому подобным, эффективное напряжение, подаваемое на нижний затвор ВС, неизбежно изменяется.
Если такое напряжение, смещенное к напряжению определенной полярности, поддерживается на электроде затвора, электрод затвора улавливает положительные дырки и, таким образом, ухудшает характеристики фотодетектора с двойным затвором как элемента, а также изменяет характеристики чувствительности.
Чтобы предотвратить это, после периодов предварительного формирования изображения и формирования изображения задается период регулирования эффективного напряжения для коррекции эффективных напряжений, подаваемых на верхние и нижние затворы ТС и ВС. Во время периода регулирования эффективного напряжения посылаются, например, предварительно определенные сигналы коррекции, предназначенные для установки эффективного напряжения, подаваемого на верхний затвор ТС, в оптимальное значение У1е эффективного напряжения на стороне верхнего затвора, задаваемое в соответствии с характеристиками чувствительности фотодетектора с двойным затвором, и эффективного напряжения, подаваемого на нижний затвор ВС - в оптимальное значение УЬе эффективного напряжения на стороне нижнего затвора. Это может подавить изменения в характеристиках чувствительности, обусловленные ухудшением характеристик фотодетектора как элемента, и может повысить надежность системы фотодетекторов.
Далее со ссылкой на фиг. 17А-17Н будет описан соответствующий настоящему изобретению способ управления системой фотодетекторов в случае, когда после периодов предварительного формирования изображения и формирования изображения задается период регулирования эффективного напряжения.
Фиг. 17А-17Н представляют собой временные диаграммы, иллюстрирующие вариант, когда после периодов предварительного формирования изображения и формирования изображения задается период регулирования эффективного напряжения.
В качестве способа управления во время периода предварительного формирования изображения применяется описанный выше способ управления, представленный на фиг 16А-16Н. Одинаковые ссылочные номера обозначают одинаковые элементы, и их описание будет опущено. Импульсы сброса φ Т1, φ Т2,..., φ Тп представляют собой импульсные сигналы, чьими высоким и низким уровнями являются напряжения У1д11 и У1д1 соответственно. Импульсы считывания φ В1, φ В2,..., φ Вп представляют собой импульсные сигналы, чьими высоким и низким уровнями являются напряжения УЬ§11 и
УЬд1 соответственно. В качестве способа управления во время периода предварительного формирования изображения может применяться и операция, показанная на фиг. 15А-15Н. Настоящее изобретение не ограничивается данными способами.
Способ управления во время периода формирования изображения основан на обычном способе управления системой фотодетекторов, показанном на фиг. 20А-20Э. Чтобы сократить время операции, управление фотодетекторами осуществляется с перекрытием по времени периодов накопления зарядов для соответствующих строк таким образом, чтобы не перекрывались импульсы сброса, предварительной зарядки и считывания. То есть, как показано на фиг. 17А-17С, на соответствующие линии 101 верхних затворов, соединенные с контактами ТС верхних затворов фотодетекторов 10 с двойным затвором в направлении по строкам, последовательно подаются импульсы сброса φ Т1, φ Т2,..., φ Тп, в результате чего начинается период сброса Тсброс, и инициируются фотодетекторы 10 с двойным затвором, расположенные в соответствующих строках. Как и в описанной выше операции предварительного формирования изображения, импульсы сброса φ Т1, φ Т2,..., φ Тп представляют собой импульсные сигналы, чьими высоким и низким уровнями являются напряжения У1д11 и У1д1 соответственно. Напряжение низкого уровня У1д1 приложено все время, за исключением тех периодов времени, когда подаются импульсы сброса φ Т1, φ Т2,..., φ Тп с напряжением высокого уровня У1дй
Чтобы закончить период сброса Тсброс, импульсы сброса φ Т1, φ Т2,..., φ Тп прекращаются. Тогда последовательно начинаются оптимальные периоды накопления света Та, полученные с использованием описанного выше варианта реализации изобретения для соответствующих строк на основе операции предварительного формирования изображения, и согласно количествам света, поступившим в фотодетекторы 10 с двойным затвором со стороны их электрода верхнего затвора, в канальных областях создаются и накапливаются заряды (положительные дырки). Как показано на фиг. 17С, во время периода накопления света Та осуществляется операция предварительной зарядки с подачей сигнала предварительной зарядки φ рд, чтобы начать период предварительной зарядки Тпз, и подачей напряжения предварительной зарядки Упз на линию 103 данных, чтобы обеспечить поддержание на электроде стока фотодетектора 10 с двойным затвором предварительно определенного напряжения. Как показано на фиг. 17Ό-17Ε, импульсы считывания φ В1, φ В2,..., φ Вп последовательно подаются в ячейки строк по линиям 102 нижних затворов фотодетекторов 10 с двойным затвором, в которых закончились оптимальный период накопления света Та и период предварительной зарядки Тпз. Тогда начинается период считывания Тсчитывание, и изменения напряжения УЭ, соответствующего зарядам, накопленным в фотодетекторах 10 с двойным затвором, считываются из секции 113 выходной схемы через линии 103 данных, как показано на фиг. 17Н. Как и в описанной выше операции предварительного формирования изображения, импульсы считывания φ В1, φ В2,..., φ Вп представляют собой импульсные сигналы, чьими высоким и низким уровнями являются напряжения УЬдй и УЬд1 соответственно. До тех моментов времени, в которые подаются импульсы считывания φ В1, φ В2,..., φ Вп с высоким уровнем УЬд11. приложено напряжение низкого уровня УЬд1.
После того, как операция формирования изображения завершилась для всех строк, в течение периода регулирования эффективного напряжения выполняется операция регулирования эффективного напряжения, заключающаяся в регулировании смещений эффективных напряжений сигналов, посылаемых на каждый электрод затвора в течение периодов предварительного формирования изображения и формирования изображения, и оптимизации эффективных напряжений. Если говорить более подробно, как показано на фиг. 17А-17С, на линию 101 верхних затворов каждой строки поступает сигнал коррекции, включающий период высокого уровня (Τίρΐι) и период низкого уровня (Т1р1), для того, чтобы получить предварительно определенное эффективное напряжение, позволяющее регулировать эффективное напряжение сигнала, возникающее на линии 101 верхних затворов, т.е., на контакте ТС верхнего затвора фотодетектора 10 с двойным затвором, при подаче импульса сброса в периоды предварительного формирования изображения и формирования изображения, до оптимального значения У1с, установленного заранее в соответствии с характеристиками чувствительности фотодетектора 10 с двойным затвором.
Аналогичным образом, на линию 102 нижних затворов каждой строки поступает сигнал коррекции, включающий период высокого уровня (ТЬрй) и периоды низкого уровня (ТЬр1а и ТЬр1Ь), для того, чтобы получить предварительно определенное эффективное напряжение, позволяющее регулировать эффективное напряжение сигнала, возникающее на линии 102 нижних затворов, т.е., на контакте ВС нижнего затвора фотодетектора 10 с двойным затвором, при подаче импульса считывания, до оптимального значения УЬе, установленного заранее в соответствии с характеристиками чувствительности фотодетектора 10 с двойным затвором.
В результате, эффективные напряжения, подаваемые на верхние и нижние затворы ТС и
ВС фотодетекторного элемента, могут быть установлены в оптимальные значения, чтобы подавить изменения характеристик чувствитель29 ности, обусловленные ухудшением характеристик фотодетектора как элемента, и повысить надежность системы фотодетекторов.

Claims (16)

1. Система фотодетекторов, содержащая матрицу (100) фотодетекторов, образованную путем размещения в двумерный массив множества фотодетекторов (10); и средство формирования изображения, предназначенное для формирования изображения объекта, состоящего из элементов изображения, сформированных на множестве фотодетекторов, с предварительно установленной чувствительностью восприятия матрицей (100) фотодетекторов, отличающаяся тем, что она содержит средство предварительного формирования изображения, предназначенное для формирования изображения объекта перед операцией формирования изображения с одновременным изменением чувствительности восприятия соседних рядов фотодетекторов матрицы (100); средство выбора чувствительности восприятия, предназначенное для выбора чувствительности восприятия, характеризующейся максимальным абсолютным значением разности из абсолютных значений разности, определяемой для соседних элементов изображения для каждого уровня чувствительности восприятия в предварительно определенной совокупности измерений, относящейся к картинке изображения объекта, сформированного средствами предварительного формирования изображения; и средство установки чувствительности восприятия, предназначенное для установки чувствительности восприятия, выбранной средством выбора чувствительности восприятия как чувствительности упомянутого средства формирования изображения.
2. Система по п.1, отличающаяся тем, что средство предварительного формирования изображения обеспечивает операцию предварительного формирования изображения путем установки различных уровней чувствительности восприятия в пошаговом режиме для соответствующих строк матрицы фотодетекторов и формирования изображения объекта.
3. Система по п.1, отличающаяся тем, что предварительно определенной совокупностью измерений для средства выбора чувствительности восприятия являются данные яркости, соответствующие картинке изображения объекта, сформированного при выполнении операции предварительного формирования изображения.
4. Система по п.1, отличающаяся тем, что чувствительность восприятия матрицы (100) фотодетекторов устанавливается путем регулирования периода накопления зарядов фотодетектора (10).
5. Система по п.1, отличающаяся тем, что средство выбора чувствительности восприятия содержит средство вычисления абсолютного значения разности, предназначенное для вычисления абсолютной разности, определяемой для соседних элементов изображения для каждого уровня чувствительности восприятия в совокупности измерений, относящейся к картинке изображения объекта, сформированного средством предварительного формирования изображения; средство выбора репрезентативного значения разности, предназначенное для выбора максимального абсолютного значения разности как репрезентативного значения разности для каждого Г уровня чувствительности восприятия из абсолютных значений разности, вычисленных средством вычисления абсолютного значения разности; и средство выбора оптимальной чувствительности восприятия, предназначенное для выбора чувствительности восприятия, соответствующей максимальному репрезентативному значению разности из репрезентативных значений разности для соответствующих уровней чувствительности восприятия, выбранных средством выбора репрезентативного значения разности.
6. Система по п.5, отличающаяся тем, что средство вычисления абсолютного значения разности обеспечивает вычисление абсолютного значения разности для предварительно определенной совокупности измерений в предварительно определенных диапазонах строк и столбцов изображения объекта, сформированного средством предварительного формирования изображения.
7. Система по п.1, отличающаяся тем, что в средстве формирования изображения и средстве предварительного формирования изображения матрицы (100) фотодетекторов установлено средство регулирования эффективного напряжения, предназначенное для подачи на каждый фотодетектор (10) сигнала коррекции для установки эффективного напряжения сигнала, поступающего из фотодетектора (10), в оптимальное значение, которое снижает до минимума изменение порогового напряжения фотодетектора (10).
8. Система по п.1, отличающаяся тем, что каждый фотодетектор (10) содержит полупроводниковый слой (11), имеющий канальную область; электрод (12) истока и электрод (13) стока, образованные на полупроводниковом слое таким образом, что между ними находится канальная область; электрод (21) верхнего затвора и электрод (22) нижнего затвора, образованные, по меньшей мере, в положениях выше и ниже канальной области; и изолирующие пленки (15, 16), образованные соответственно между канальной областью и электродом верхнего затвора и между канальной областью и электродом нижнего затвора; при этом как электрод (21) верхнего затвора, так и электрод (22) нижнего затвора используются как сторона, предназначенная для облучения светом; и заряды, соответствующие количеству света, поступивше му со стороны облучения светом, создаются и накапливаются в канальной области.
9. Способ управления системой фотодетекторов, содержащей матрицу (100) фотодетекторов, образованную путем размещения в двумерном массиве множества фотодетекторов (10), отличающийся тем, что содержит следующие этапы:
выполняют операцию предварительного формирования изображения объекта, состоящего из элементов изображения, соответствующих множеству фотодетекторов (10), с одновременным изменением чувствительности восприятия соседних рядов фотодетекторов матрицы (100);
выбирают чувствительность восприятия, характеризующуюся максимальным абсолютным значением разности из абсолютных значений разности, определяемых для соседних элементов изображения для каждого уровня чувствительности восприятия в совокупности измерений, относящейся к картинке изображения, сформированного в ходе операции предварительного формирования изображения;
устанавливают выбранную чувствительность восприятия как чувствительность восприятия для операции формирования изображения объекта и выполняют операцию формирования изображения объекта с установленной чувствительностью восприятия.
10. Способ по п.9, отличающийся тем, что этап предварительного формирования изображения включает операцию предварительного формирования изображения объекта путем установки различных уровней чувствительности восприятия в пошаговом режиме для соответствующих строк матрицы (100) фотодетекторов и формирования изображения объекта.
11. Способ по п.9, отличающийся тем, что предварительно определенной совокупностью измерений являются данные яркости, соответствующие картинке изображения объекта, сформированного при выполнении операции предварительного изображения объекта.
12. Способ по п.9, отличающийся тем, что чувствительность восприятия матрицы (100) фотодетекторов устанавливают путем регулирования периода накопления зарядов фотодетектора (10).
13. Способ по п.9, отличающийся тем, что этап выбора чувствительности восприятия включает следующие подэтапы:
вычисляют абсолютное значение разности, определяемое для соседних элементов изображения для каждого уровня чувствительности в совокупности измерений, относящейся к кар тинке изображения объекта, сформированного при выполнении операции предварительного формирования изображения объекта;
выбирают максимальное абсолютное значение разности как репрезентативного значения разности для каждого уровня чувствительности восприятия из вычисленных абсолютных значений разности и выбирают чувствительность восприятия, соответствующую максимальному репрезентативному значению разности из выбранных репрезентативных значений разности для соответствующих уровней чувствительности восприятия.
14. Способ по п.13, отличающийся тем, что подэтап вычисления абсолютного значения разности включает вычисление абсолютного значения разности для предварительно определенной совокупности измерений в предварительно определенных диапазонах строк и столбцов изображения объекта, сформированного при выполнении операции предварительного формирования изображения объекта.
15. Способ по п.9, отличающийся тем, что при осуществлении операции формирования изображения и операции предварительного формирования изображения, выполняемых матрицей (100) фотодетекторов, осуществляют этап подачи на каждый фотодетектор (10) сигнала коррекции для установки эффективного напряжения сигнала, поступающего из фотодетектора (10), в оптимальное значение, которое снижает до минимума изменение порогового напряжения фотодетектора (10).
16. Способ по п.15, отличающийся тем, что каждый фотодетектор (10) содержит полупроводниковый слой (11), имеющий канальную область; электрод (12) истока и электрод (13) стока, образованные на полупроводниковом слое таким образом, что канальная область находится между ними; электрод (21) верхнего затвора и электрод (22) нижнего затвора, образованные, по меньшей мере, в положениях выше и ниже канальной области; и изолирующие пленки (15, 16), образованные соответственно между канальной областью и электродом верхнего затвора и между канальной областью и электродом нижнего затвора; при этом как электрод (21) верхнего затвора, так и электрод (22) нижнего затвора используют как сторону, предназначенную для облучения светом; и заряды, соответствующие количеству света, поступившему со стороны облучения светом, создаются и накапливаются в канальной области.
EA200100761A 1999-11-10 2000-10-19 Система фотодетекторов и способ управления ею EA004170B1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP31985999A JP3455761B2 (ja) 1999-11-10 1999-11-10 フォトセンサシステムの感度調整装置及びその感度調整方法
PCT/JP2000/007278 WO2001035637A1 (en) 1999-11-10 2000-10-19 Photosensor system and drive control method thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA200100761A1 EA200100761A1 (ru) 2001-12-24
EA004170B1 true EA004170B1 (ru) 2004-02-26

Family

ID=18115042

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA200100761A EA004170B1 (ru) 1999-11-10 2000-10-19 Система фотодетекторов и способ управления ею

Country Status (11)

Country Link
US (1) US6765610B1 (ru)
EP (1) EP1142313A1 (ru)
JP (1) JP3455761B2 (ru)
KR (1) KR100397850B1 (ru)
CN (1) CN1144451C (ru)
AU (1) AU7949700A (ru)
CA (1) CA2356949C (ru)
EA (1) EA004170B1 (ru)
HK (1) HK1042396A1 (ru)
TW (1) TW466761B (ru)
WO (1) WO2001035637A1 (ru)

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4081641B2 (ja) * 2001-06-29 2008-04-30 カシオ計算機株式会社 ２次元画像読取装置の感度調整装置及びその感度調整方法
ATE506807T1 (de) * 2001-06-18 2011-05-15 Casio Computer Co Ltd Photosensorsystem und ansteuerungsverfahren dafür
US7456868B2 (en) * 2002-02-01 2008-11-25 Calderwood Richard C Digital camera with ISO pickup sensitivity adjustment
US7206104B2 (en) * 2002-02-12 2007-04-17 Chun-Hung Lee Method for automatically determining document position in a scanner window
EP1620714B1 (en) 2003-04-15 2014-03-12 Senseonics, Incorporated System and method for attenuating the effect of ambient light on an optical sensor
US7427910B2 (en) * 2004-08-19 2008-09-23 Coldwatt, Inc. Winding structure for efficient switch-mode power converters
EP1919191A1 (en) 2006-11-06 2008-05-07 Dialog Imaging Systems GmbH On chip test mode implementation
EP1976264A1 (en) * 2007-03-28 2008-10-01 Dialog Imaging Systems GmbH Photon transfer curve test time reduction
JP4466706B2 (ja) * 2007-09-27 2010-05-26 ミツミ電機株式会社 画像読取装置及び画像読取方法
US20100141263A1 (en) * 2008-12-10 2010-06-10 Fumiki Nakamura System and method for testing an image sensor using gradation image capture
JP5733970B2 (ja) * 2010-01-15 2015-06-10 キヤノン株式会社 焦点検出装置
JP6643417B2 (ja) * 2018-08-02 2020-02-12 Ｈａｐｓモバイル株式会社 システム、制御装置及び軽航空機
CN110275569B (zh) * 2019-05-25 2023-05-02 南京惟心光电系统有限公司 光电计算单元工作状态的控制方法
EP3994060A4 (en) 2020-04-06 2022-11-09 Workhorse Group Inc. FLYING VEHICLE SYSTEMS AND METHODS

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55146433A (en) * 1979-05-01 1980-11-14 Nippon Kogaku Kk <Nikon> Warning device of automatic exposure camera
JPS6074878A (ja) * 1983-09-30 1985-04-27 Canon Inc 光電変換器の蓄積時間補正装置
JP2927970B2 (ja) * 1990-12-06 1999-07-28 キヤノン株式会社 撮像装置
GB9117837D0 (en) * 1991-08-19 1991-10-09 Vlsi Vision Ltd Solid state imaging device
EP0719039A3 (en) * 1992-08-10 1998-03-11 Sony Corporation Electronic shutter time control with noise suppression for a video camera
US5461419A (en) 1992-10-16 1995-10-24 Casio Computer Co., Ltd. Photoelectric conversion system
JP3019632B2 (ja) 1992-10-16 2000-03-13 カシオ計算機株式会社 フォトセンサシステム及びその駆動方法
JPH06197283A (ja) * 1992-12-25 1994-07-15 Canon Inc 固体撮像装置
US5532484A (en) * 1994-09-09 1996-07-02 Texas Instruments Incorporated Defective pixel signal substitution in thermal imaging systems
JP2737734B2 (ja) * 1995-12-13 1998-04-08 日本電気株式会社 指紋分類装置
JPH1011564A (ja) * 1996-06-21 1998-01-16 Shimadzu Corp 画像処理装置
US5963657A (en) * 1996-09-09 1999-10-05 Arete Associates Economical skin-pattern-acquisition and analysis apparatus for access control; systems controlled thereby
JPH10173917A (ja) * 1996-10-11 1998-06-26 Nikon Corp 画像読取システム、画像読取装置及び制御手順を記憶する記憶媒体
JPH10191178A (ja) * 1996-10-29 1998-07-21 Seiko Epson Corp 信号処理方法および信号処理装置
JPH1155564A (ja) * 1997-07-31 1999-02-26 Ricoh Co Ltd 自動露光制御装置
JPH1169210A (ja) * 1997-08-26 1999-03-09 Fuji Electric Co Ltd ラインセンサカメラ
JP3999858B2 (ja) * 1997-10-03 2007-10-31 オリンパス株式会社 デジタルカメラの自動露出制御装置
JPH11122543A (ja) * 1997-10-17 1999-04-30 Nec Corp 固体撮像カメラとその感度切替方法
JPH11205662A (ja) * 1998-01-20 1999-07-30 Nissan Motor Co Ltd 撮像装置および撮像方法
US6665010B1 (en) * 1998-07-21 2003-12-16 Intel Corporation Controlling integration times of pixel sensors
US6498576B1 (en) * 2000-05-09 2002-12-24 Pixim, Inc. Selective analog-to-digital conversion for a digital pixel sensor
US20010040632A1 (en) * 2000-05-09 2001-11-15 Yang David Xiao Dong Multiple sampling via a time-indexed method to achieve wide dynamic ranges

Also Published As

Publication number Publication date
EP1142313A1 (en) 2001-10-10
CN1144451C (zh) 2004-03-31
KR20010101437A (ko) 2001-11-14
WO2001035637A1 (en) 2001-05-17
JP2001145023A (ja) 2001-05-25
HK1042396A1 (zh) 2002-08-09
CN1337119A (zh) 2002-02-20
KR100397850B1 (ko) 2003-09-19
EA200100761A1 (ru) 2001-12-24
TW466761B (en) 2001-12-01
US6765610B1 (en) 2004-07-20
CA2356949A1 (en) 2001-05-17
AU7949700A (en) 2001-06-06
JP3455761B2 (ja) 2003-10-14
CA2356949C (en) 2004-04-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100394570B1 (ko) 포토센서 시스템 및 그 구동제어 방법
EP1397911B1 (en) Photosensor system and drive control method thereof
EA004170B1 (ru) Система фотодетекторов и способ управления ею
AU2002311625A1 (en) Photosensor system and drive control method thereof
US6049357A (en) Image pickup apparatus including signal accumulating cells
US7202897B2 (en) Solid-state image pickup exposure control system and method
JP2004126721A (ja) 画像読取装置及びその駆動制御方法
CN1312906C (zh) 光电传感器系统及其驱动控制方法
US6859231B1 (en) Drive control method for photosensor system
JP3722352B2 (ja) フォトセンサシステム及びそのフォトセンサシステムにおけるフォトセンサの駆動制御方法
JP4019250B2 (ja) フォトセンサシステム及びフォトセンサシステムにおけるフォトセンサの駆動制御方法
JP2006074419A (ja) 画像読取装置及びその駆動制御方法
JP3116950B1 (ja) フォトセンサシステムの感度調整装置及びその感度調整方法
JP4010156B2 (ja) 画像読取装置及びその感度設定方法
JP4238609B2 (ja) 画像読取装置及びその駆動調整方法
JP3713701B2 (ja) フォトセンサ装置及びその駆動制御方法
CN114363537A (zh) 像素结构和阵列、电路和方法、图像传感器、存储介质
JP2002077521A (ja) ２次元画像読取装置及びその感度補正方法
JP2001211389A (ja) フォトセンサシステム及びその感度設定方法
AU2002210956A1 (en) Photosensor system and drive control method thereof

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM AZ BY KZ KG MD TJ TM

MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): RU