JP3651660B2 - Photosensor system and drive control method thereof - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フォトセンサシステム及びその駆動制御方法に関し、特に、フォトセンサを２次元配列して構成されるフォトセンサアレイを有するフォトセンサシステム及びその駆動制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子スチルカメラやビデオカメラ等の撮像装置の普及が著しく、このような撮像機器においては、被写体像を画像信号に変換するための光電変換装置として、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）等の固体撮像デバイスが用いられている。ＣＣＤは、周知の通り、フォトダイオードや薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Thin Film Transistor）等のフォトセンサ（受光素子）をマトリクス状に配列した構成を有し、各フォトセンサの受光部に照射された光量に対応して発生する電子−正孔対の量（電荷量）を、水平走査回路及び垂直走査回路により検出し、照射光の輝度を検知している。
【０００３】
このようなＣＣＤを用いたフォトセンサシステムにおいては、走査された各フォトセンサを選択状態にするための選択トランジスタを個別に設ける必要があったが、これに対し、フォトセンサ自体にフォトセンス機能と選択機能とを持たせた、いわゆる、ダブルゲート構造を有する薄膜トランジスタによるフォトセンサ（以下、「ダブルゲート型フォトセンサ」と記す）が開発され、システムの小型化、及び、画素の高密度化を図る試みがなされている。
【０００４】
以下、ダブルゲート型フォトセンサの構造及び機能について説明する。
図１６は、ダブルゲート型フォトセンサの構造を示す断面図、及び、ダブルゲート型フォトセンサの等価回路である。
図１６（ａ）に示すように、ダブルゲート型フォトセンサ１０は、アモルファスシリコン等の半導体薄膜１１と、半導体薄膜１１の両端にそれぞれ設けられたｎ＋シリコン層１７、１８と、ｎ＋シリコン層１７、１８上に形成されたソース電極１２及びドレイン電極１３と、半導体薄膜１１の上方にブロック絶縁膜１４及び上部ゲート絶縁膜１５を介して形成されたトップゲート電極２１と、トップゲート電極２１上に設けられた保護絶縁膜２０と、半導体薄膜１１の下方に下部ゲート絶縁膜１６を介して形成されたボトムゲート電極２２と、を備え、ガラス基板等の透明な絶縁性基板１９上に形成されている。
【０００５】
すなわち、ダブルゲート型フォトセンサ１０は、半導体薄膜１１、ソース電極１２、ドレイン電極１３、トップゲート電極２１により構成される上部ＭＯＳトランジスタと、半導体薄膜１１、ソース電極１２、ドレイン電極１３、ボトムゲート電極２２により構成される下部ＭＯＳトランジスタと、を有して構成され、図１６（ｂ）の等価回路に示すように、半導体薄膜１１を共通のチャネル領域として、ＴＧ（トップゲート端子）、ＢＧ（ボトムゲート端子）、Ｓ（ソース端子）、Ｄ（ドレイン端子）を有する２つのＭＯＳトランジスタが組み合わされた構成と考えることができる。
【０００６】
また、保護絶縁膜２０、トップゲート電極２１、上部ゲート絶縁膜１５、ブロック絶縁膜１４、下部ゲート絶縁膜１６は、いずれも半導体層１１を励起する可視光に対して透過率の高い材質により構成され、トップゲート電極２１側から入射された光がトップゲート電極２１、上部ゲート絶縁膜１５、及びブロック絶縁膜１４を透過して、半導体薄膜１１に入射することにより、チャネル領域に電荷（正孔）が発生し、蓄積される。
【０００７】
次に、上述したようなダブルゲート型フォトセンサを２次元配列して構成されるフォトセンサシステムについて、図面を参照して簡単に説明する。
図１７は、ダブルゲート型フォトセンサ１０を２次元配列して構成されるセンサアレイを備えたフォトセンサシステムの概略構成図である。
図１７に示すように、フォトセンサシステムは、多数のダブルゲート型フォトセンサ１０をｎ行×ｍ列のマトリクス状に配列したセンサアレイ１００と、各ダブルゲート型フォトセンサ１０のトップゲート端子ＴＧ及びボトムゲート端子ＢＧを各々行方向に接続したトップゲートライン１０１及びボトムゲートライン１０２と、トップゲートライン１０１及びボトムゲートライン１０２に各々接続されたトップゲートドライバ１１１及びボトムゲートドライバ１１２と、各ダブルゲート型フォトセンサ１０のドレイン端子Ｄを列方向に接続したデータライン１０３と、データライン１０３に接続された出力回路部１１３と、を有して構成されている。
また、φtg及びφbgは、それぞれ後述するリセットパルスφＴｉ及び読み出しパルスφＢｉを生成するための制御信号、φpgは、プリチャージ電圧Ｖpgを印加するタイミングを制御するプリチャージパルスである。
【０００８】
このような構成において、後述するように、トップゲートドライバ１１１からトップゲート端子ＴＧに所定の電圧を印加することによりフォトセンス機能が実現され、ボトムゲートドライバ１１２からボトムゲート端子ＢＧに所定の電圧を印加し、フォトセンサ１０の出力電圧をデータライン１０３を介して出力回路部１１３に取り込んでシリアルデータＶoutとして出力することにより読み取り機能が実現される。
【０００９】
次に、上述したフォトセンサシステムの駆動制御方法について、図面を参照して説明する。
図１８は、フォトセンサシステムの駆動制御方法を示すタイミングチャートであり、センサアレイ１００のｉ番目の行における検出動作期間（ｉ行目処理サイクル）を示す。
【００１０】
まず、ｉ番目の行のトップゲートライン１０１に、図１８（ａ）に示すように、ハイレベルのパルス電圧（リセットパルス；例えばＶtg＝＋１５Ｖ）φＴｉを印加して、リセット期間Ｔresetにｉ番目の行のダブルゲート型フォトセンサ１０に蓄積されている電荷を放出するリセット動作を行う。
次いで、トップゲートライン１０１にローレベル（例えば、Ｖtg＝−１５Ｖ）のバイアス電圧φＴｉを印加することにより、リセット期間Ｔresetが終了し、チャネル領域への電荷蓄積動作による電荷蓄積期間Ｔaが開始される。電荷蓄積期間Ｔaにおいて、トップゲート電極側から入射した光の量に応じてチャネル領域に電荷（正孔）が蓄積される。
【００１１】
そして、電荷蓄積期間Ｔaに並行して、データライン１０３にプリチャージ電圧Ｖpgを有する、図１８（ｃ）に示すように、プリチャージパルスφpgを印加してドレイン電極１３に電荷を保持させるプリチャージ期間Ｔprchを経た後、ボトムゲートライン１０２に、図.１８（ｂ）に示すように、ハイレベル（例えば、Ｖbg＝＋１０Ｖ）のバイアス電圧（読み出しパルスφＢｉ）を印加することによりダブルゲート型フォトセンサ１０がＯＮ状態となって読み出し期間Ｔreadがスタートする。
【００１２】
読み出し期間Ｔreadにおいては、チャネル領域に蓄積された電荷が逆極性のトップゲート端子ＴＧに印加されたローレベル電圧（例えばＶtg＝−１５Ｖ）を緩和する方向に働くため、ボトムゲート端子ＢＧの電圧Ｖbgによりｎチャンネルが形成され、ドレイン電流に応じてデータライン１０３の電圧ＶＤは、プリチャージ電圧Ｖpgから時間の経過とともに徐々に低下する傾向を示す。すなわち、データライン１０３の電圧ＶＤの変化傾向は、電荷蓄積期間Ｔaと受光した光量に依存し、図１８（ｄ）に示すように、入射光が暗くて光量が少なく、蓄積された電荷が少ない場合には緩やかに低下する傾向（図中、点線）を示し、入射光が明るくて光量が多く、蓄積された電荷が多い場合には急峻に低下する傾向（図中、実線）を示す。したがって、読み出し期間Ｔreadがスタートして、所定の時間経過後のデータライン１０３の電圧ＶＤを検出することにより、あるいは、所定のしきい値電圧を基準にして、その電圧に至るまでの時間を検出することにより、照射光の光量が換算される。
【００１３】
そして、センサアレイ１００の各行について、上記の駆動制御を行毎に順次行う、あるいは、上記各駆動パルスが時間的に重ならないタイミングで各行の駆動制御を並行して行う、ことによって画像の読み取りを行う。
以上の説明は、フォトセンサとしてダブルゲート型フォトセンサを用いた場合の動作であるが、これに限らず、フォトダイオードやフォトトランジスタ等をフォトセンサとして用いたフォトセンサシステムにおいても、同様に、［リセット動作→電荷蓄積動作→プリチャージ動作→読み取り動作］の動作ステップを有しており、同様の駆動手順となっている。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
上述したような従来技術に係るフォトセンサシステムにおいては、以下に示すような問題を有していた。
（１）上述したような従来技術に係るフォトセンサシステムの駆動制御方法における画像読取動作においては、例えば、上記ダブルゲート型フォトセンサの場合には、トップゲート端子ＴＧにリセットパルス、ドレイン端子Ｄにプリチャージパルス、ボトムゲート端子ＢＧに読み出しパルスが順次印加される一連の動作が周期的に繰り返される駆動制御が実行されていた。ここで、各パルスは短時間だけ印加される信号波形であり、例えば、トップゲート端子ＴＧに対しては、短期間だけハイレベル電圧（例えば、＋１５Ｖ）が印加され、他の期間はローレベル電圧（例えば、−１５Ｖ）が印加される。
【００１５】
このため、動作期間（例えば、図１８（ａ）〜図１８（ｄ）に示したｉ行目処理サイクル期間）において、トップゲート端子ＴＧに印加される電圧波形は、０Ｖ（ＧＮＤレベル）に対して対称ではなく、トップゲート端子ＴＧに印加される平均電圧は図１８（ａ）に示すＶteとなり、ローレベル（負電圧）側に大きく偏った波形となっていた。また、同様にボトムゲート端子ＢＧに印加される電圧波形も、短期間だけハイレベル電圧（例えば、＋１０Ｖ）が印加され、他の期間はＧＮＤ電圧が印加されるため、０Ｖ（ＧＮＤレベル）に対して対称ではなく、ボトムゲート端子ＢＧに印加される平均電圧は、図１８（ｂ）に示すＶbeとなり、ハイレベル（正電圧）側に大きく偏った波形となっていた。
【００１６】
薄膜トランジスタ構造を有するフォトセンサにおいて、光が照射された状態で、このような偏った電圧が各ゲート端子に印加され続けると、各ゲート電極部分に電荷（正孔または電子）がトラップされる等の現象が発生して、フォトセンサの素子特性が劣化し、感度特性が変化してしまい、フォトセンサの信頼性が低下する、という問題を有していた。
【００１７】
（２）また、上述したようなフォトセンサを用いたフォトセンサシステムにおいて、フォトセンサシステムを使用する場所や被写体が種々変化するような場合には、周囲環境の状態や被写体によって被写体の明るさがその都度変化する。このような種々の環境下で被写体画像を良好に読み取るためには、フォトセンサの感度を、使用の都度、その使用環境に適した感度に設定し、その状態で被写体画像読み取り動作を行うようにすることが必要となる。ここで、フォトセンサの感度は、例えば電荷蓄積期間の間に蓄積される入射光による電荷の量によって決まるため、電荷蓄積期間の長さ（時間）を調整することによって行われる。
【００１８】
このため、予め、各ゲート端子に印加される電圧の平均電圧を最適な値に設定していた場合でも、使用環境に応じて、その都度、電荷蓄積期間を変更設定すると、各ゲート端子に印加される平均電圧が必然的に変動することになり、平均電圧の最適値から外れることになる。これによって、上述した感度特性等の変化が生じて、画像読取装置の信頼性を十分に確保することができなくなる、という問題を有していた。
【００１９】
そこで、本発明は、上述した問題に鑑みて、薄膜トランジスタ構造を有するフォトセンサを備えるフォトセンサシステムにおいて、フォトセンサのゲート電極に印加される電圧波形の平均電圧が正又は負電圧に偏っていることによってフォトセンサの素子特性が劣化して感度特性が変化することを抑制して、フォトセンサシステムの信頼性を向上させることを目的としている。また、フォトセンサシステムの使用環境の変化に応じて、その都度、フォトセンサの適切な読み取り感度を求め、それにより設定した感度によって読み取り動作を行うようにした場合においても、フォトセンサの素子特性が劣化することを防ぎ、フォトセンサシステムの信頼性が低下することを抑制することを目的としている。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載のフォトセンサシステムは、複数のフォトセンサを２次元配列して構成されるフォトセンサアレイと、前記フォトセンサアレイの前記各フォトセンサにリセットパルスを印加して、前記各フォトセンサを初期化する初期化手段と、前記フォトセンサアレイの前記各フォトセンサに対してプリチャージパルスを印加するとともに、前記各フォトセンサに読み出しパルスを印加して、前記各フォトセンサの出力電圧を取り込む信号読み出し手段と、所定の実効電圧調整動作期間において、前記各フォトセンサに補正信号を印加して、前記初期化手段及び前記信号読み出し手段によって前記各フォトセンサに印加された信号の平均電圧を最適値にする実効電圧調整手段と、を具備することを特徴としている。
【００２１】
請求項２記載のフォトセンサシステムは、請求項１記載のフォトセンサシステムにおいて、前記初期化手段及び前記信号読み出し手段によって前記各フォトセンサに設定される画像読取感度を変化させつつ、前記信号読み出し手段によって前記２次元配列された前記複数のフォトセンサに対応する画素より構成される被写体画像を読み取り、前記画像読取感度毎の前記被写体画像の画像パターンに基づいて、最適な画像読取感度を求める最適読取感度設定手段を具備することを特徴としている。
【００２２】
請求項３記載のフォトセンサシステムは、請求項１記載のフォトセンサシステムにおいて、前記実効電圧調整手段における前記補正信号は、前記初期化手段及び前記信号読み出し手段によって前記各フォトセンサに印加された信号の平均電圧を、各々０Ｖに設定する信号であることを特徴としている。請求項４記載のフォトセンサシステムは、請求項１記載のフォトセンサシステムにおいて、前記実効電圧調整手段における前記補正信号は、前記初期化手段及び前記信号読み出し手段によって前記各フォトセンサに印加された信号の平均電圧を、各々、前記フォトセンサにおけるしきい値電圧の変化量が最小となる値に設定する信号であることを特徴としている。
【００２３】
請求項５記載のフォトセンサシステムは、請求項１記載のフォトセンサシステムにおいて、前記実効電圧調整手段における補正信号の電圧波形は、前記初期化手段及び前記信号読み出し手段によって前記各フォトセンサに印加される各々の信号の電圧波形の時間積分値に対して、逆の極性の時間積分値を有することを特徴としている。
請求項６記載のフォトセンサシステムは、請求項１記載のフォトセンサシステムにおいて、前記初期化手段及び前記実効電圧調整手段によって前記各フォトセンサに印加される信号の電圧波形、並びに、前記信号読み出し手段及び前記実効電圧調整手段によって前記フォトセンサに印加される信号の電圧波形は、各々一対のハイレベル及びローレベルからなる２値の電圧を有することを特徴としている。
【００２４】
請求項７記載のフォトセンサシステムは、請求項１記載のフォトセンサシステムにおいて、前記初期化手段及び前記実効電圧調整手段によって前記各フォトセンサに印加される信号の電圧波形、並びに、前記信号読み出し手段及び前記実効電圧調整手段によって前記フォトセンサに印加される信号の電圧波形は、各々複数対のハイレベル及びローレベルからなる多値の電圧を有することを特徴としている。
【００２５】
請求項８記載のフォトセンサシステムは、請求項１記載のフォトセンサシステムにおいて、前記各フォトセンサは、半導体層からなるチャネル領域を挟んで形成されたソース電極及びドレイン電極と、少なくとも前記チャネル領域の上方及び下方に各々絶縁膜を介して形成されたトップゲート電極及びボトムゲート電極と、を備えたダブルゲート構造を有し、前記初期化手段において、前記トップゲート電極に前記リセットパルスを印加して初期化し、前記信号読み出し手段において、前記ボトムゲート電極に前記読み出しパルスを印加し、前記初期化終了から前記読み出しパルスの印加までの電荷蓄積期間に前記チャネル領域に蓄積された電荷に対応した電圧を前記出力電圧として出力することを特徴としている。
【００２６】
請求項９記載のフォトセンサシステムの駆動制御方法は、複数のフォトセンサを２次元配列して構成されるフォトセンサアレイを備えたフォトセンサシステムの駆動制御方法において、該フォトセンサシステムの駆動制御方法は、前記フォトセンサアレイの前記各フォトセンサにリセットパルスを印加して前記各フォトセンサを初期化する初期化手順と、前記フォトセンサアレイの前記各フォトセンサにプリチャージパルスを印加した後、前記各フォトセンサに読み出しパルスを印加し、前記各フォトセンサの出力電圧を取り込む信号読み出し手順と、前記初期化手順及び前記信号読み出し手順において前記各フォトセンサに印加された信号の平均電圧を所定の最適値に調整する実効電圧調整手順と、を含むことを特徴としている。
【００２７】
請求項１０記載のフォトセンサシステムの駆動制御方法は、請求項９記載のフォトセンサシステムの駆動制御方法において、前記実効電圧調整手順により調整される、前記各フォトセンサに印加される信号の平均電圧の前記最適値は０Ｖに設定されることを特徴としている。請求項１１記載のフォトセンサシステムの駆動制御方法は、請求項９記載のフォトセンサシステムの駆動制御方法において、前記実効電圧調整手順により調整される、前記各フォトセンサに印加される信号の平均電圧の前記最適値は、前記各フォトセンサにおけるしきい値電圧の変化量が最小となる値に設定されることを特徴としている。
【００２８】
請求項１２記載のフォトセンサシステムの駆動制御方法は、請求項９記載のフォトセンサシステムの駆動制御方法において、前記フォトセンサは、半導体層からなるチャネル領域を挟んで形成されたソース電極及びドレイン電極と、少なくとも前記チャネル領域の上方及び下方に各々絶縁膜を介して形成されたトップゲート電極及びボトムゲート電極と、を備えたダブルゲート構造を有し、前記トップゲート電極に前記リセットパルスを印加し、前記ボトムゲート電極に前記読み出しパルスを印加することにより、前記初期化終了から前記読み出しパルスの印加までの電荷蓄積期間に前記チャネル領域に蓄積された電荷に対応した電圧を出力することを特徴としている。
【００２９】
請求項１３記載のフォトセンサシステムの駆動制御方法は、請求項９記載のフォトセンサシステムの駆動制御方法において、前記初期化手段及び前記信号読み出し手順によって前記フォトセンサアレイにおける前記各フォトセンサに設定する画像読取感度を変化させつつ、前記信号読み出し手順によって前記２次元配列されたフォトセンサに対応する画素より構成される被写体画像を読み取り、前記画像読取感度毎の前記被写体画像の画像パターンに基づいて、最適な画像読取感度を設定する事前読取動作を実行する手順と、前記最適な画像読取感度を用いて、前記被写体画像の全域を読み取る画像読取動作を実行する手順と、前記事前読取動作及び前記画像読取動作の期間に、前記フォトセンサアレイの各フォトセンサに印加された信号の平均電圧を、前記最適値に調整する実効電圧調整動作を実行する手順よりなる前記実効電圧調整手順と、を含むことを特徴としている。
【００３０】
請求項１４記載のフォトセンサシステムの駆動制御方法は、請求項１３記載のフォトセンサシステムの駆動制御方法において、前記事前読取動作を実行する手順は、前記各フォトセンサに、第１のタイミングで所定の極性の電圧を有する第１のリセットパルスを印加して、前記フォトセンサを初期化する第１のステップと、前記初期化終了後、プリチャージパルスに基づくプリチャージ動作が終了した前記各フォトセンサに対して、第２のタイミングで所定の極性の電圧を有する第１の読み出しパルスを印加して、前記初期化終了から前記第１の読み出しパルスの印加までの電荷蓄積期間に蓄積された電荷に対応した第１の読出電圧を出力する第２のステップと、を含み、前記第１の読み出しパルスは、前記第２のタイミングにより、前記電荷蓄積期間を所定の比率で変化させるように印加され、前記電荷蓄積期間毎に蓄積された電荷に対応して出力される前記第１の読出電圧により得られる前記被写体画像の画像パターンに基づいて、最適な前記電荷蓄積期間が決定されることを特徴としている。
【００３１】
請求項１５記載のフォトセンサシステムの駆動制御方法は、請求項１４記載のフォトセンサシステムの駆動制御方法において、前記画像読取動作を実行する手順は、前記各フォトセンサに、第３のタイミングで所定の極性の電圧を有する第２のリセットパルスを印加して、前記各フォトセンサを初期化する第３のステップと、前記初期化終了後、プリチャージパルスに基づくプリチャージ動作が終了した前記各フォトセンサに対して、前記事前読取動作により決定された前記最適な電荷蓄積期間を規定する第４のタイミングで所定の極性の電圧を有する第２の読み出しパルスを印加して、前記初期化終了から前記第２の読み出しパルスの印加までの前記最適な電荷蓄積期間に蓄積された電荷に対応した第２の読出電圧を出力する第４のステップと、を含み、前記実効電圧調整動作を実行する手順は、前記第１及び第３のステップにおいて前記フォトセンサに印加された平均電圧を、前記最適値に調整制御する所定の平均電圧を有する第５の信号を、前記フォトセンサに印加する第５のステップと、前記第２及び第４のステップにおいて前記フォトセンサに印加された平均電圧を、前記最適値に調整制御する所定の平均電圧を有する第６の信号を、前記フォトセンサに印加する第６のステップと、を含むことを特徴としている。
【００３２】
請求項１６記載のフォトセンサシステムの駆動制御方法は、請求項１５記載のフォトセンサシステムの駆動制御方法において、前記第５の信号は、前記フォトセンサの感度特性に応じて設定される平均電圧の前記最適値を基準として、前記第１及び第３のステップにおいて前記フォトセンサに印加された平均電圧に対して、逆極性の平均電圧を有し、また、前記第６の信号は、前記フォトセンサの感度特性に応じて設定される平均電圧の前記最適値を基準として、前記第２及び第４のステップにおいて前記フォトセンサに印加された平均電圧に対して、逆極性の平均電圧を有していることを特徴としている。
【００３３】
請求項１７記載のフォトセンサシステムの駆動制御方法は、請求項１５記載のフォトセンサシステムの駆動制御方法において、前記第５のステップは、前記フォトセンサの感度特性に応じて設定される平均電圧の前記最適値を基準として、該最適値より低い第５の電圧部分と該最適値より高い第６の電圧部分とを有し、前記第１、第３及び第５のステップにおいて前記フォトセンサに印加された信号電圧の時間積分値の絶対値と、前記第１、第２及び第６のステップにおいて前記フォトセンサに印加された信号の電圧波形の時間積分値の絶対値とが等しくなるように、各々所定の時間幅に設定された前記第５の信号を前記フォトセンサに印加し、また、前記第６のステップは、前記フォトセンサの感度特性に応じて設定される平均電圧の前記最適値を基準として、該最適値より低い第７の電圧部分と該最適値より高い第８の電圧部分とを有し、前記第２、第４及び第７のステップにおいて前記フォトセンサに印加された信号の電圧波形の時間積分値の絶対値と、前記第１、第２及び第８のステップにおいて前記フォトセンサに印加された信号電圧の時間積分値の絶対値とが等しくなるように、各々所定の時間幅に設定された前記第６の信号を前記フォトセンサに印加することを特徴としている。
【００３４】
請求項１８記載のフォトセンサシステムの駆動制御方法は、請求項１５記載のフォトセンサシステムの駆動制御方法において、前記第１、第３及び第５のステップにおいて前記各フォトセンサに印加される信号の電圧波形、並びに、前記第２及、第４及び第６のステップにおいて前記フォトセンサに印加される信号の電圧波形は、各々一対のハイレベル及びローレベルからなる２値の電圧を生成、出力する２値ドライバにより、前記各フォトセンサに印加されることを特徴としている。
【００３５】
請求項１９記載のフォトセンサシステムの駆動制御方法は、請求項１５記載のフォトセンサシステムの駆動制御方法において、前記第１、第３及び第５のステップにおいて前記フォトセンサに印加される信号の電圧波形、並びに、前記第２、第４及び第６のステップにおいて前記フォトセンサに印加される信号の電圧波形は、各々複数対のハイレベル及びローレベルからなる多値の電圧を生成、出力する多値ドライバにより、前記フォトセンサに印加されることを特徴としている。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係るフォトセンサシステムおよびその駆動制御方法の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下に示す実施形態においては、フォトセンサとして薄膜トランジスタ構造を有する前記ダブルゲート型フォトセンサを適用した場合について示すが、本発明の構成は、このダブルゲート型フォトセンサに限定されるものではなく、他の構成のフォトセンサを用いたフォトセンサシステムに対しても同様に適用されるものである。
図１は、本発明に係るフォトセンサシステムを適用した２次元画像読取装置の一例を示す概略構成図である。なお、ここでは、図１７に示したフォトセンサシステムと同等の構成については、同一の符号を付して説明する。
【００３７】
図１に示すように、本実施形態に係るフォトセンサシステムは、図１６（a）に示したダブルゲート型フォトセンサ１０を２次元配列して構成されるフォトセンサアレイ１００と、ダブルゲート型フォトセンサ１０のトップゲート端子ＴＧに所定のタイミングで、所定のリセットパルスを印加するトップゲートドライバ１１１と、ダブルゲート型フォトセンサ１０のボトムゲート端子ＢＧに所定のタイミングで、所定の読み出しパルスを印加するボトムゲートドライバ１１２と、ダブルゲート型フォトセンサ１０へのプリチャージ電圧の印加及びデータライン電圧の読み出しを行うコラムスイッチ１１４、プリチャージスイッチ１１５、アンプ１１６からなる出力回路部１１３と、読み出されたアナログ信号のデータ電圧をデジタル信号からなる画像データに変換するアナログ−デジタル変換器（以下、「Ａ／Ｄコンバータ」と記す）１１７と、フォトセンサアレイ１００による被写体画像の読取動作制御や、本発明における実効電圧調整制御、及び、外部機能部２００とのデータのやり取り等を行うとともに、後述する感度設定機能を備えたコントローラ１２０と、読取画像データや後述する読取感度の設定、平均電圧の調整等に関連するデータ等を記憶するＲＡＭ１３０と、を有して構成されている。
【００３８】
ここで、フォトセンサアレイ１００、トップゲートドライバ１１１、ボトムゲートドライバ１１２、出力回路部１１３からなる構成は、図１７に示した従来技術によるフォトセンサシステムと同等の構成及び機能を有しているものであるが、本実施形態に係るフォトセンサシステムは、これに加えてＡ／Ｄコンバータ１１７、コントローラ１２０、及びＲＡＭ１３０を設けて、後述するような種々の制御を行うことができるようにしたものである。
【００３９】
すなわち、コントローラ１２０は、トップゲートドライバ１１１及びボトムゲートドライバ１１２に制御信号φtg、φbgを出力することにより、トップゲートドライバ１１１及びボトムゲートドライバ１１２の各々から、フォトセンサアレイ１００を構成する各ダブルゲート型フォトセンサのトップゲート端子ＴＧ及びボトムゲート端子ＢＧに所定の信号電圧（リセットパルスφＴｉ、読み出しパルスφＢｉ）を印加するとともに、プリチャージスイッチ１１５に制御信号φpgを出力することにより、データラインにプリチャージ電圧Ｖpgを印加して、被写体画像の読取動作の実行を制御すると共に、コントローラ１２０には、ダブルゲート型フォトセンサ１０から読み出されたデータライン電圧ＶＤがアンプ１１５及びＡ／Ｄコンバータ１１７を介してデジタル信号に変換され、画像データとして入力される。
【００４０】
コントローラ１２０は、この画像データに対して、所定の画像処理を施したり、ＲＡＭ１３０への書き込み、読み出しを行うとともに、画像データの照合や加工等の所定の処理を実行する外部機能部２００に対してインタフェースとしての機能をも備えている。更に、コントローラ１２０は、後述するように、トップゲートドライバ１１１及びボトムゲートドライバ１１２に出力する制御信号φtg、φbgを設定制御することにより、ダブルゲート型フォトセンサ１０のトップゲート端子ＴＧ及びボトムゲート端子ＢＧに印加される平均電圧の偏りを最適値に調整する機能、及び、外光等の環境照度に対応して被写体画像を最適に読み込むことができる読取感度、すなわち、ダブルゲート型フォトセンサ１０の最適な光蓄積期間Ｔａを設定する機能、を有している。
【００４１】
次に、上述した構成を有するフォトセンサシステムの駆動制御方法について、図面を参照して説明する。なお、図１、及び図１７に示したフォトセンサシステムの構成を適宜参照しながら説明する。
以下に示すように、各実施形態に係わるフォトセンサシステムの駆動制御方法は、何れも、コントローラ１２０から送出される制御信号（φtg、φbg、φpg等）に基づいて各動作の制御が行われるものである。
【００４２】
＜第１の実施形態＞
図２は、本発明に係るフォトセンサシステムの駆動制御方法における第１の実施形態について、各行毎の動作のタイミングを示すタイミングチャートである。なお、この第１の実施形態は、トップゲートライン１０１に印加されるリセットパルス、及び、ボトムゲートライン１０２に印加される読み出しパルス、の各々のハイレベル電圧とローレベル電圧がＧＮＤレベル（０Ｖ）に対して、互いに逆極性で絶対値が等しい電圧を有している場合に対応したものである。
【００４３】
本実施形態に係る駆動制御方法は、まず、図２（ａ）〜（ｃ）の画像読取動作期間に示すように、トップゲートライン１０１の各々に、リセットパルスφＴ１、φＴ２、…φＴｎを順次印加してリセット期間Ｔresetをスタートし、各行毎のダブルゲート型フォトセンサ１０を初期化する。ここで、リセットパルスφＴ１、φＴ２、…φＴｎは、ハイレベルが正電圧ＶtgH、ローレベルが負電圧ＶtgLのパルス信号であり、電圧ＶtgH、ＶtgLは、ＧＮＤレベル（０Ｖ）に対して極性を反転した対称な電圧波形を有している。
【００４４】
次いで、リセットパルスφＴ１、φＴ２、…φＴｎが立ち下がり、リセット期間Ｔresetが終了することにより、光蓄積期間Ｔａがスタートして、各行毎にダブルゲート型フォトセンサ１０のトップゲート電極側から入射される光量に応じてチャネル領域に電荷（正孔）が発生し、蓄積される。ここで、図２（ｇ）に示すように、光蓄積期間Ｔａ内に並行して、プリチャージ信号φpgを順次印加することにより、プリチャージ期間Ｔprchをスタートし、データライン１０３にプリチャージ電圧Ｖprchを印加してダブルゲート型フォトセンサ１０のドレイン電極に所定の電圧を保持させるプリチャージ動作が行われる。
【００４５】
そして、図２（ｄ）〜（ｆ）の画像読取動作期間に示すように、光蓄積期間Ｔａ及びプリチャージ期間Ｔprchが終了したダブルゲート型フォトセンサ１０に対して、各行毎にボトムゲートライン１０２に順次読み出しパルスφＢ１、φＢ２、…φＢｎを印加して、読み出し期間Ｔreadをスタートし、図２（ｈ）に示すように、ダブルゲート型フォトセンサ１０に蓄積された電荷に対応する電圧変化ＶＤを、出力回路部１１３によりデータライン１０３を介して読み出し、順次ＲＡＭ１３０に記憶する。ここで、読み出しパルスφＢ１、φＢ２、…φＢｎは、ハイレベルが正電圧ＶbgH、ローレベルが負電圧ＶbgLのパルス信号であり、電圧ＶbgH、ＶbgLは、ＧＮＤレベル（０Ｖ）に対して極性を反転した対称な電圧値を有している。
【００４６】
なお、照射光量の検出方法は、上述した従来技術と同様に、各データライン１０３の電圧ＶＤの低下傾向を、読み出し期間Ｔreadがスタートして、所定の時間経過後の電圧値を検出することにより、あるいは、所定のしきい値電圧を基準にして、その電圧値に至るまでの時間を検出することにより、照射光量を換算する。
【００４７】
次いで、上記「リセット動作→光蓄積動作→プリチャージ動作→読み出し動作」からなる一連の画像読取動作が、フォトセンサアレイ１００の全ての行において終了した後、この全行の画像読取動作に要した時間と同一の時間を有し、かつ、画像読取動作において各行毎のトップゲートライン１０１、及び、ボトムゲートライン１０２に印加された電圧に対して逆バイアスとなる電圧を、各行のトップゲートライン１０１、及び、ボトムゲートライン１０２に印加する。
【００４８】
すなわち、図２（ａ）〜（ｃ）の実効電圧調整動作期間に示すように、トップゲートライン１０１に対する補正信号として、リセット動作において、ダブルゲート型フォトセンサ１０のトップゲート端子ＴＧに印加されるリセットパルスφＴ１、φＴ２、…φＴｎの電圧波形に対して、逆極性となる電圧波形、すなわち、画像読取期間にトップゲート端子ＴＧに印加された電圧波形をＧＮＤレベル（０Ｖ）に対して反転した波形を生成し、上記画像読取動作期間の直前、あるいは、直後に付加する（図２（ａ）〜（ｃ）では、直後の場合を示す）。
【００４９】
また、図２（ｄ）〜（ｆ）の実効電圧調整動作期間に示すように、ボトムゲートライン１０２に対する補正信号として、読み出し動作において、ダブルゲート型フォトセンサ１０のボトムゲート端子ＢＧに印加される読み出しパルスφＢ１、φＢ２、…φＢｎの電圧波形に対して、逆極性となる電圧波形、すなわち画像読取期間にボトムゲート端子ＢＧに印加された電圧波形をＧＮＤレベル（０Ｖ）に対して反転した波形を生成し、上記画像読取動作期間の直前、あるいは、直後に付加する（図２（ｄ）〜（ｆ）では、直後の場合を示す）。
【００５０】
ここで、ダブルゲート型フォトセンサ１０のトップゲート端子ＴＧ及びボトムゲート端子ＢＧに印加される電圧波形について、より具体的に説明する。
図３は、本実施形態におけるダブルゲート型フォトセンサ１０のトップゲート端子ＴＧ及びボトムゲート端子ＢＧに印加される電圧波形の詳細を示すタイミングチャートである。ここでは、１行目のトップゲートライン１０１及びボトムゲートライン１０２に印加される電圧波形を例として示すが、他の行においても同様である。
【００５１】
図３（ａ）に示すように、画像読取動作におけるリセット動作時には、極めて短い時間（リセット期間Ｔreset）のみ、正電圧ＶtgHのリセットパルスφＴ１がトップゲートライン１０１を介してトップゲート端子ＴＧに印加され、リセット動作以外の他の動作時には、比較的長い時間、負電圧ＶtgLが印加される。これによって、トップゲート端子ＴＧに印加される平均電圧は、負電圧に大きく偏っている。
【００５２】
一方、読み出し動作時においても、図３（ｂ）に示すように、短い時間（読み出し期間Ｔread）のみ、正電圧ＶbgHの読み出しパルスφＢ１がボトムゲートライン１０２を介してボトムゲート端子ＢＧに印加され、読み出し動作Ｔread以外の他の動作時には、比較的長い時間、負電圧ＶbgLが印加される。これによって、ボトムゲート端子ＢＧに印加される平均電圧は、負電圧に大きく偏っている。このような特定の極性の電圧側に偏った電圧がゲート端子に印加された状態が継続すると、上述したように、ゲート部分に電荷（正孔または電子）がトラップされて、フォトセンサの感度特性の変化や、素子特性の劣化が生じる。
【００５３】
そこで、本実施形態においては、画像読取動作期間に印加される電圧波形を、ＧＮＤレベル（０Ｖ）に対して電圧極性を反転した逆バイアス電圧波形を補正信号として生成し、画像読取動作期間の直前、あるいは、直後の実効電圧調整動作期間に各ゲート電極に印加する。このようなフォトセンサシステムの駆動制御方法によれば、画像読取動作期間におけるトップゲート端子ＴＧ及びボトムゲート端子ＢＧへの電圧の印加状態と、実効電圧調整動作期間における電圧の印加状態とは、互いに同等の印加タイミングを有するとともに、互いに逆極性の電圧の時間積分値を有することになる。したがって、画像読取動作期間及び実効電圧調整動作期間を含めた全体の動作期間において、トップゲート端子ＴＧ及びボトムゲート端子ＢＧに印加される電圧は互いに打ち消し合って平均電圧の極性の偏りが解消される。
【００５４】
より詳細に言えば、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、画像読取動作期間において、トップゲート端子ＴＧ及びボトムゲート端子ＢＧに印加される平均電圧を、それぞれＶte1、Ｖbe1とし、実効電圧調整動作期間においてトップゲート端子ＴＧ及びボトムゲート端子ＢＧに印加される平均電圧を、それぞれＶte2、Ｖbe2とすると、各端子に対して、各期間における平均電圧の絶対値は互いに等しく、逆極性となり、|Ｖte1|＝|Ｖte2|、|Ｖbe1|＝|Ｖbe2|となる。従って、画像読取動作期間と実効電圧調整動作期間とをあわせた全体の動作期間にトップゲート端子ＴＧ及びボトムゲート端子ＢＧに印加される電圧の平均電圧Ｖ te、Ｖbeは、各期間の平均電圧値が互いに相殺されて０Ｖとなる。これによって、各ゲート部分への電荷（正孔または電子）の蓄積が防止されるので、フォトセンサの素子特性の劣化や感度特性の変化を抑制することができる。
【００５５】
なお、本実施形態においては、画像読取動作、及び、実効電圧調整動作に際し、トップゲート端子ＴＧに印加される電圧波形に必要な電圧値は、ＧＮＤレベル（０Ｖ）に対して互いに反転極性を有する一対の正電圧ＶtgH及び負電圧ＶtgL（＝−ＶtgH）であり、また、ボトムゲート端子ＢＧに印加される電圧波形に必要な電圧値は、ＧＮＤレベル（０Ｖ）に対して互いに反転極性を有する一対の正電圧ＶbgH及び負電圧ＶbgL（＝−ＶbgH）であるので、トップゲートドライバ１１１及びボトムゲートドライバ１１２を、各々２値出力を有するドライバにより構成することができる。このような２値出力を有するドライバは通常、ローコストであるため、フォトセンサシステムのコストアップを抑制することができる。
【００５６】
＜第２の実施形態＞
次に、本発明に係るフォトセンサシステムの駆動制御方法の第２の実施形態について、図面を参照して説明する。
本実施形態は、前記第１の実施形態に対し、画像読取動作期間におけるリセットパルス及び読み出しパルスの各々のハイレベル電圧とローレベル電圧がＧＮＤレベル（０Ｖ）に対して非対象な電圧を有している場合に対応したものである。
【００５７】
図４は、本発明に係るフォトセンサシステムの駆動制御方法における第２の実施形態について、各行毎の動作のタイミングを示すタイミングチャートであり、図５は、本実施形態におけるダブルゲート型フォトセンサのトップゲート端ＴＧ子及びボトムゲート端子ＢＧに印加される電圧波形の詳細を示すタイミングチャートである。ここで、上述した実施形態と同等の制御処理については、その説明を簡略化して説明する。
【００５８】
本実施形態に係る駆動制御方法は、上述した実施形態と同様に、まず、トップゲートライン１０１の各々に、図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、リセットパルスφＴ１、φＴ２、…φＴｎを順次印加してリセット期間Ｔresetをスタートし、各行毎のダブルゲート型フォトセンサ１０を初期化した後、光蓄積期間Ｔａをスタートし、入射される光量に応じてチャネル領域に電荷（正孔）を蓄積する。ここで、リセットパルスφＴ１、φＴ２、…φＴｎは、ＧＮＤレベル（０Ｖ）に対して非対称な正電圧（ハイレベル）ＶtgH2、負電圧（ローレベル）ＶtgL1（≠−ＶtgH2）を有するパルス信号である。
【００５９】
そして、光蓄積期間Ｔａ、及び、図４（ｇ）に示すように、光蓄積期間Ｔａ内に並行するプリチャージ期間Ｔprchが終了したダブルゲート型フォトセンサ１０に対して、各行毎のボトムゲートライン１０２に、図４（ｄ）〜（ｆ）に示すように、読み出しパルスφＢ１、φＢ２、…φＢｎを順次印加して、読み出し期間Ｔreadをスタートし、図４（ｈ）に示すように、蓄積された電荷に対応する電圧変化ＶＤを、出力回路部１１３によりデータライン１０３を介して読み出し、順次ＲＡＭ１３０に記憶される。ここで、読み出しパルスφＢ１、φＢ２、…φＢｎは、ＧＮＤレベル（０Ｖ）に対して非対称な正電圧（ハイレベル）ＶbgH2及び負電圧（ローレベル）ＶbgL1を有するパルス信号である。
【００６０】
次いで、上記一連の画像読取動作が、全ての行において終了すると、この全行の画像読取動作に要した時間と同一の時間を有し、かつ、各行毎のトップゲートライン１０１、及び、ボトムゲートライン１０２に印加された電圧波形に対して逆バイアスとなる補正信号を、上記画像読取動作期間の直前、あるいは、直後の実効電圧調整動作期間に、各行のトップゲートライン１０１、及び、ボトムゲートライン１０２に印加する（図４（ａ）〜（ｈ）では、直後の場合を示す）。
【００６１】
すなわち、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、トップゲート端子ＴＧには、画像読取動作期間に印加される電圧波形をＧＮＤレベル（０Ｖ）に対して電圧極性を反転し、ハイレベルとして正電圧ＶtgH1（＝−ＶtgL1）、ローレベルとして負電圧ＶtgL2（＝−ＶtgH2）を有する電圧波形が生成されて、実効電圧調整動作期間に印加される。また、ボトムゲート端子ＢＧには、画像読取動作期間に印加される電圧波形をＧＮＤレベル（０Ｖ）に対して電圧極性を反転し、ハイレベルとして正電圧ＶbgH1（＝−ＶbgL1）、ローレベルとして負電圧ＶbgL2（＝−ＶbgH2）を有する電圧波形が補正信号として生成されて、実効電圧調整動作期間に印加される。
【００６２】
このようなフォトセンサシステムの駆動制御方法によれば、画像読取動作期間におけるトップゲート端子ＴＧ及びボトムゲート端子ＢＧへの電圧の印加状態と、実効電圧調整動作期間における電圧の印加状態とは、互いに同等の印加タイミングを有するとともに、互いに逆極性の電圧の時間積分値を有することになる。したがって、画像読取動作期間及び実効電圧調整動作期間を含めた全体の処理期間において、トップゲート端子ＴＧ及びボトムゲート端子ＢＧに各々印加される平均電圧Ｖte、Ｖbeは、０Ｖとなり、各ゲート電極への電荷（正孔または電子）の蓄積が防止され、フォトセンサの感度特性の変化や素子特性の劣化を抑制することができる。
【００６３】
なお、本実施形態においては、画像読取動作期間におけるリセットパルス及び読み出しパルスの各々のハイレベル電圧とローレベル電圧がＧＮＤレベル（０Ｖ）に対して非対象な電圧を有しているため、実効電圧調整動作期間を含めて、トップゲート端子ＴＧ及びボトムゲート端子ＢＧに印加される電圧波形に必要な電圧値は、ＧＮＤレベル（０Ｖ）に対して対称な正電圧及び負電圧で、各々２種の電圧値を有する計４種の電圧値となる。このため、本実施形態におけるトップゲートドライバ１１１及びボトムゲートドライバ１１２は、各々多値レベル出力のドライバにより構成することができる。これにより、フォトセンサの感度特性等に対応した適切な電圧を印加することができて、画像読取動作を良好に実行することができる。
【００６４】
＜第３の実施形態＞
次に、本発明に係るフォトセンサシステムの駆動制御方法の第３の実施形態について、図面を参照して説明する。
本実施形態は、前記第２の実施形態の場合と同様に、画像読取動作期間におけるリセットパルス及び読み出しパルスの各々のハイレベル電圧とローレベル電圧がＧＮＤレベル（０Ｖ）に対して非対象な電圧を有している場合に対応したものである。
【００６５】
図６は、本発明に係るフォトセンサシステムの駆動制御方法における第３の実施形態について、各行毎の動作のタイミングを示すタイミングチャートであり、図７は、本実施形態におけるダブルゲート型フォトセンサのトップゲート端子ＴＧ及びボトムゲート端子ＢＧに印加される電圧波形の詳細を示すタイミングチャートである。ここで、上述した実施形態と同等の制御処理については、その説明を簡略化して説明する。
【００６６】
本実施形態に係る駆動制御方法は、上述した実施形態と同様に、まず、トップゲートライン１０１の各々に、図６（ａ）〜（ｃ）に示すようにリセットパルスφＴ１、φＴ２、…φＴｎを順次印加してリセット期間Ｔresetをスタートし、各行毎のダブルゲート型フォトセンサ１０を初期化した後、光蓄積期間Ｔａをスタートし、入射される光量に応じてチャネル領域に電荷（正孔）を蓄積する。ここで、リセットパルスφＴ１、φＴ２、…φＴｎは、ＧＮＤレベル（０Ｖ）に対して非対称な正電圧（ハイレベル）ＶtgH及び負電圧（ローレベル）ＶtgL（≠−ＶtgH）を有するパルス信号である。
【００６７】
そして、光蓄積期間Ｔａ及びプリチャージ期間Ｔprchが終了したダブルゲート型フォトセンサ１０に対して、各行毎のボトムゲートライン１０２に、図６（ｄ）〜（ｆ）に示すように、順次読み出しパルスφＢ１、φＢ２、…φＢｎを印加して、読み出し期間Ｔreadをスタートし、図６（ｈ）に示すように、蓄積された電荷に対応する電圧変化ＶＤを、出力回路部１１３によりデータライン１０３を介して読み出し、順次ＲＡＭ１３０に記憶される。ここで、読み出しパルスφＢ１、φＢ２、…φＢｎは、ＧＮＤレベル（０Ｖ）に対して非対称な正電圧（ハイレベル）ＶbgH及び負電圧（ローレベル）ＶbgL（≠−ＶbgH）を有するパルス信号である。
【００６８】
次いで、上記一連の画像読取動作が、全ての行において終了すると、各行毎のトップゲートライン１０１、及び、ボトムゲートライン１０２に印加された電圧波形の平均電圧を打ち消して０Ｖとするような逆バイアス電圧波形よりなる補正信号を、上記画像読取動作期間の直前、あるいは、直後の実効電圧調整動作期間に、各行のトップゲートライン１０１、及び、ボトムゲートライン１０２に印加する（図６（ａ）〜（ｈ）では、直後の場合を示す）。
【００６９】
すなわち、トップゲート端子ＴＧには、実効電圧調整動作期間に、ハイレベル電圧及びローレベル電圧が、画像読取動作期間に印加されるパルス信号と同じ正電圧ＶtgH及び負電圧ＶtgLを有するとともに、正電圧ＶtgH及び負電圧ＶtgLの信号幅を調整して、画像読取動作期間に印加される電圧波形の平均電圧Ｖte1に対しＧＮＤレベル（０Ｖ）に対して電圧極性を反転した平均電圧Ｖte2（＝−Ｖte1）を有する電圧波形が補正信号として生成され、印加される。また、ボトムゲート端子ＢＧには、ハイレベル電圧及びローレベル電圧が、画像読取動作期間に印加されるパルス信号と同じ正電圧ＶbgH及び負電圧ＶbgLを有するとともに、正電圧ＶbgH及び負電圧ＶbgLの信号幅を調整して、画像読取動作期間に印加される電圧波形の平均電圧Ｖbe1に対しＧＮＤレベル（０Ｖ）に対して電圧極性を反転した平均電圧Ｖbe2（＝−Ｖbe1）を有する電圧波形が補正信号として生成され、印加される。
【００７０】
具体的には、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、トップゲート端子ＴＧには、ハイレベルとして正電圧ＶtgH、ローレベルとして負電圧ＶtgLを有し、その平均電圧Ｖte2が、画像読取動作期間に印加される電圧波形の平均電圧Ｖte1をＧＮＤレベル（０Ｖ）に対して極性反転した値となる電圧波形が補正信号として生成されて、実効電圧調整動作期間に印加される。また、ボトムゲート端子ＢＧには、ハイレベルとして正電圧ＶbgH、ローレベルとして負電圧ＶbgLを有し、その平均電圧Ｖbe2が、画像読取動作期間に印加される電圧波形の平均値Ｖ be1をＧＮＤレベル（０Ｖ）に対して極性反転した値となる電圧波形が補正信号として生成されて、実効電圧調整動作期間に印加される。なお、この実効電圧調整動作期間の時間は、前記画像読取動作に要した時間と同一の時間としてもよいし、異なる時間、例えば画像読取動作に要した時間より短い時間としてもよい。要するに、実効電圧調整動作期間にトップゲート端子ＴＧ及びボトムゲート端子ＢＧに印加される電圧の平均電圧が画像読取動作期間に各端子に印加される電圧の平均値を相殺するように電圧波形が設定されていればよい。
【００７１】
このようなフォトセンサシステムの駆動制御方法によれば、画像読取動作期間及び実効電圧調整動作期間を含めた全体の動作期間において、トップゲート端子ＴＧ及びボトムゲート端子ＢＧに各々印加される平均電圧Ｖte、Ｖbeは、０Ｖ（ＧＮＤレベル）となって、電荷（正孔または電子）の蓄積が防止され、ダブルゲート型フォトセンサの感度特性の変化や素子特性の劣化を抑制することができる。
【００７２】
本実施形態においては、画像読取動作期間及び実効電圧調整動作期間にトップゲートライン１０１及びボトムゲートライン１０２に印加される電圧波形に必要な電圧値は、ＧＮＤレベル（０Ｖ）に対して非対称な正、負各一対の電圧値となる。このため、トップゲートドライバ１１１及びボトムゲートドライバ１１２を各々２値出力を有するドライバにより構成することができる。このような２値出力を有するドライバは通常、ローコストであるため、フォトセンサシステムのコストアップを抑制することができる。
【００７３】
＜第４の実施形態＞
次に、本発明に係るフォトセンサシステムの駆動制御方法の第４の実施形態について、図面を参照して説明する。
本実施形態は、前記第２の実施形態の場合と同じく、画像読取動作期間におけるリセットパルス及び読み出しパルスの各々のハイレベル電圧とローレベル電圧がＧＮＤレベル（０Ｖ）に対して非対象な電圧を有している場合に対応し、更に、フォトセンサを構成するトランジスタにおけるしきい値の変化量が最小となるように、逆バイアス電圧波形を設定したことを特徴とするものである。
図８は、ダブルゲート型フォトセンサを構成するトランジスタにおけるゲート電極への印加電圧としきい値電圧の変化傾向の一例を示し、ＣＶ測定法によって測定した、ＢＴ処理後のトランジスタのしきい値電圧の変化傾向の一例を示すものである。
【００７４】
図８に示した例においては、しきい値電圧の変化量は、ゲート電極に印加される電圧が正バイアスの場合には数Ｖ〜十数Ｖと大幅な変化を示すのに対し、ゲート電極に印加される電圧が負バイアスの場合には数Ｖ以内と小幅な変化を示す。したがって、ゲート電極に印加される正バイアスと負バイアスの印加時間を同じとして、ゲート電極に印加される平均電圧を０Ｖとした場合には、負バイアスによるしきい値電圧の変化より正バイアスによるしきい値電圧の変化が大きいために、しきい値電圧の変化を生じて、ダブルゲート型フォトセンサの感度特性の変化や素子特性の劣化を招くことになる。従って、しきい値電圧の変化を少なくするにはゲート電極に印加される平均電圧が負バイアス側に偏っている方が良いことになる。本実施形態は、ゲート電極に印加される電圧の平均値が、０Ｖではなく、上記のように、しきい値の変化量が最小となる電圧値となるようにしたものであり、そのように設定された逆バイアス電圧波形を生成し、画像読取動作期間の直前、あるいは、直後に、ゲート端子に印加するようにしたものである。
【００７５】
なお、図８に示したトランジスタのしきい値電圧の変化傾向では、ゲート電極に負バイアスを印加した場合より正バイアスを印加した場合に大幅な変化を示す場合を示したが、これは一例にすぎず、素子構造や使用材料等により、図８に示した場合とは逆に、ゲート電極に負バイアスを印加した場合に、大幅な変化を示す場合もある。
【００７６】
図９は、本発明に係るフォトセンサシステムの駆動制御方法における第４の実施形態について、各行毎の動作のタイミングを示すタイミングチャートであり、図１０は、本実施形態におけるダブルゲート型フォトセンサのトップゲート端子ＴＧ及びボトムゲート端子ＢＧに印加される電圧波形の詳細を示すタイミングチャートである。また、本実施形態は、前記第２の実施形態の場合と同様に、画像読取動作期間におけるリセットパルス及び読み出しパルスの各々のハイレベル電圧とローレベル電圧がＧＮＤレベル（０Ｖ）に対して非対象な電圧を有している場合に対応したものである。ここで、上述した実施形態と同等の制御処理については、その説明を簡略化して説明する。
【００７７】
本実施形態に係る駆動制御方法は、上述した実施形態と同様に、まず、トップゲートライン１０１の各々に、図９（ａ）〜（ｃ）に示すように、リセットパルスφＴ１、φＴ２、…φＴｎを順次印加してリセット期間Ｔresetをスタートし、各行毎のダブルゲート型フォトセンサ１０を初期化した後、光蓄積期間Ｔａをスタートし、入射される光量に応じてチャネル領域に電荷（正孔）を蓄積する。ここで、リセットパルスφＴ１、φＴ２、…φＴｎは、０Ｖに対して非対称な正電圧（ハイレベル）ＶtgH2及び負電圧（ローレベル）ＶtgL1（≠−ＶtgH2）を有するパルス信号である。
【００７８】
そして、光蓄積期間Ｔａ及びプリチャージ期間Ｔprchが終了したダブルゲート型フォトセンサ１０に対して、各行毎のボトムゲートライン１０２に、図９（ｄ）〜（ｆ）に示すように、順次読み出しパルスφＢ１、φＢ２、…φＢｎを印加して、読み出し期間Ｔreadをスタートし、図９（ｈ）に示すように、蓄積された電荷に対応する電圧変化ＶＤを、出力回路部１１３によりデータライン１０３を介して読み出し、順次ＲＡＭ１３０に記憶される。ここで、読み出しパルスφＢ１、φＢ２、…φＢｎは、０Ｖに対して非対称な正電圧（ハイレベル）ＶbgH2及び負電圧（ローレベル）ＶbgL1（≠−ＶbgH2）を有するパルス信号である。
【００７９】
次いで、上記一連の画像読取動作が、全ての行において終了すると、各行毎のトップゲートライン１０１、及び、ボトムゲートライン１０２に印加された電圧の極性に応じて生じるトランジスタのしきい値電圧の変化量を相殺して、最小とするような逆バイアス電圧波形よりなる補正信号を、上記画像読取動作期間の直前、あるいは、直後の実効電圧調整動作期間に、各行のトップゲートライン１０１、及び、ボトムゲートライン１０２に印加する（図９（ａ）〜（ｈ）では、直後の場合を示す）。
【００８０】
すなわち、ダブルゲート型フォトセンサ１０のトップゲート端子ＴＧ側のトランジスタのしきい値電圧の変化量を最小又は０とするような最適電圧をＶteとして、トップゲート端子ＴＧには、画像読取動作期間に印加された電圧波形を、前記最適電圧Ｖteに対して電圧極性を反転し、ハイレベルとして正電圧ＶtgH1、ローレベルとして負電圧ＶtgL2を有する電圧波形が補正信号として生成され、印加される。また、ボトムゲート端子ＢＧには、ダブルゲート型フォトセンサ１０のボトムゲート端子ＢＧ側のトランジスタのしきい値電圧の変化量を最小又は０とするような最適電圧をＶbeとして、画像読取動作期間に印加された電圧波形を、上記最適電圧Ｖbeに対して電圧極性を反転し、ハイレベルとして正電圧ＶbgH1、ローレベルとして負電圧ＶbgL2を有する電圧波形が補正信号として生成され、印加される。
【００８１】
具体的には、図１０（ａ）、（ｂ）に示すように、画像読取動作期間に各ゲート電極に印加される平均電圧Ｖte1、Ｖbe1に対して、画像読取動作及び実効電圧調整動作を含めた全体の処理期間における平均電圧として、フォトセンサを構成するトランジスタのしきい値電圧の変化量が最小又は０となる最適電圧Ｖte、Ｖbeが得られるように、逆バイアス電圧波形の平均電圧Ｖte2、Ｖbe2が設定される。すなわち、画像読取動作における平均電圧Ｖte1、Ｖbe1と、実効電圧調整動作における平均電圧Ｖte2、Ｖbe2の平均電圧が、各々最適電圧Ｖte、Ｖbeとなるように設定されている。
【００８２】
このようなフォトセンサシステムの駆動制御方法によれば、画像読取動作及び実効電圧調整動作を含めた全体の処理期間における平均電圧を、トランジスタのしきい値電圧の変化量が０又は最小となるように、トップゲート端子ＴＧ及びボトムゲート端子ＢＧに逆バイアス電圧波形を各々印加しているので、トップゲート端子ＴＧ及びボトムゲート端子ＢＧに印加される電圧極性に起因して変化するしきい値電圧の影響を抑制して、フォトセンサの感度特性や素子特性の劣化を伴わない信頼性の高いフォトセンサシステムを提供することができる。
【００８３】
なお、本実施形態においては、画像読取動作期間及び実効電圧調整動作期間を含めて、トップゲート端子ＴＧ及びボトムゲート端子ＢＧに印加される電圧波形に必要な電圧値は、ＧＮＤレベル（０Ｖ）に対して非対称な正電圧及び負電圧で、各々２種の電圧値を有する計４種の電圧値となる。このため、本実施形態におけるトップゲートドライバ１１１及びボトムゲートドライバ１１２は各々各々多値レベル出力のドライバにより構成することができる。これにより、フォトセンサの感度特性等に対応した適切な電圧を印加することができて、画像読取動作を良好に実行することができる。
【００８４】
＜第５の実施形態＞
次に、本発明に係るフォトセンサシステムの駆動制御方法の第５の実施形態について、図面を参照して説明する。
本実施形態は、前記第４の実施形態と同じく、画像読取動作期間におけるリセットパルス及び読み出しパルスの各々のハイレベル電圧とローレベル電圧がＧＮＤレベル（０Ｖ）に対して非対象な電圧を有しているとともに、フォトセンサを構成するトランジスタにおけるしきい値の変化量が最小となるように、逆バイアス電圧波形を設定する場合に対応したものである。
【００８５】
図１１は、本発明に係るフォトセンサシステムの駆動制御方法における第５の実施形態について、各行毎の動作のタイミングを示すタイミングチャートであり、図１２は、本実施形態におけるダブルゲート型フォトセンサのトップゲート端子ＴＧ及びボトムゲート端子ＢＧに印加される電圧波形の詳細を示すタイミングチャートである。ここで、上述した実施形態と同等の制御処理については、その説明を簡略化して説明する。
【００８６】
本実施形態に係る駆動制御方法は、上述した実施形態と同様に、まず、トップゲートライン１０１の各々に、図１１（ａ）〜（ｃ）に示すように、リセットパルスφＴ１、φＴ２、…φＴｎを順次印加してリセット期間Ｔresetをスタートし、各行毎のダブルゲート型フォトセンサ１０を初期化した後、光蓄積期間Ｔａをスタートし、入射される光量に応じてチャネル領域に電荷（正孔）を蓄積する。ここで、リセットパルスφＴ１、φＴ２、…φＴｎは、ＧＮＤレベル（０Ｖ）に対して非対称な正電圧（ハイレベル）ＶtgH及び負電圧（ローレベル）ＶtgL（≠−ＶtgH）を有するパルス信号である。
【００８７】
そして、光蓄積期間Ｔａ及びプリチャージ期間Ｔprchが終了したダブルゲート型フォトセンサ１０に対して、各行毎のボトムゲートライン１０２に、図１１（ｄ）〜１１（ｆ）に示すように、順次読み出しパルスφＢ１、φＢ２、…φＢｎを印加して、読み出し期間Ｔreadをスタートし、図１１（ｈ）に示すように、蓄積された電荷に対応する電圧変化ＶＤを、出力回路部１１３によりデータライン１０３を介して読み出し、順次ＲＡＭ１３０に記憶される。ここで、読み出しパルスφＢ１、φＢ２、…φＢｎは、ＧＮＤレベル（０Ｖ）に対して非対称な正電圧（ハイレベル）ＶbgH及び負電圧（ローレベル）ＶbgL（≠−ＶbgH）を有するパルス信号である。
【００８８】
次いで、上記一連の画像読取動作が、全ての行において終了すると、各行毎のトップゲートライン１０１、及び、ボトムゲートライン１０２に印加された電圧波形の平均電圧に応じて生じるトランジスタのしきい値電圧の変化量を最小とするような逆バイアス電圧波形よりなる補正信号を、上記画像読取動作期間の直前、あるいは、直後の実効電圧調整動作期間に、各行のトップゲートライン１０１、及び、ボトムゲートライン１０２に印加する（図１１（ａ）〜（ｈ）では、直後の場合を示す）。
【００８９】
すなわち、ダブルゲート型フォトセンサ１０のトップゲート端子ＴＧ側のトランジスタのしきい値電圧の変化量を最小又は０とするような最適電圧をＶteとして、トップゲート端子ＴＧには、画像読取動作期間に印加された電圧波形を、前記最適電圧Ｖteに対して電圧極性を反転するとともに、ハイレベルとして正電圧ＶtgH、ローレベルとして負電圧ＶtgLを有し、正電圧ＶtgH及び負電圧ＶtgLの期間の信号幅を調整した電圧波形を有するパルス信号が補正信号として印加される。また、ボトムゲート端子ＢＧには、ダブルゲート型フォトセンサ１０のボトムゲート端子ＢＧ側のトランジスタのしきい値電圧の変化量を最小又は０とするような最適電圧をＶbeとして、画像読取動作期間に印加された電圧波形を、前記最適電圧Ｖbeに対して電圧極性を反転するとともに、ハイレベルとして正電圧ＶbgH、ローレベルとして負電圧ＶbgLを有し、正電圧ＶbgH及び負電圧ＶbgLの期間の信号幅を調整した電圧波形を有するパルス信号が補正信号として印加される。
【００９０】
具体的には、図１２（ａ）、（ｂ）に示すように、画像読取動作期間にゲート電極に印加される平均電圧Ｖte1、Ｖbe1に対して、画像読取動作及び実効電圧調整動作を含めた全体の処理期間における平均電圧として、フォトセンサを構成するトランジスタのしきい値電圧の変化量が最小又は０となる最適電圧Ｖte、Ｖbeが得られるように、補正信号の逆バイアス電圧波形の平均電圧Ｖte2、Ｖbe2が設定される。すなわち、画像読取動作における平均電圧Ｖte1、Ｖbe1と、実効電圧調整動作における平均電圧Ｖte2、Ｖbe2の平均電圧が、各々最適電圧Ｖte、Ｖbeとなるように、正負電圧の信号幅が設定されている。なお、この実効電圧調整動作期間の時間は、前記画像読取動作に要した時間と同一の時間としてもよいし、異なる時間、例えば画像読取動作に要した時間より短い時間としてもよい。要するに、実効電圧調整動作期間にトップゲート端子ＴＧ及びボトムゲート端子ＢＧに印加される電圧の平均電圧が各々平均電圧Ｖte、Ｖbeとなるように電圧波形が設定されていればよい。
【００９１】
このようなフォトセンサシステムの駆動制御方法によれば、画像読取動作及び実効電圧調整動作を含めた全体の処理期間における平均電圧を、トランジスタのしきい値電圧の変化量が最小又は０となるように、トップゲート端子ＴＧ及びボトムゲート端子ＢＧに逆バイアス電圧波形を各々印加しているので、トップゲート端子ＴＧ及びボトムゲート端子ＢＧに印加される電圧極性に起因して変化するしきい値電圧の影響を抑制して、フォトセンサの感度特性や素子特性の劣化を伴わない信頼性の高いフォトセンサシステムを提供することができる。
【００９２】
なお、本実施形態においては、画像読取動作期間及び実効電圧調整動作期間にトップゲートライン１０１及びボトムゲートライン１０２に印加される電圧波形に必要な電圧値は、ＧＮＤレベル（０Ｖ）に対して非対称な正、負各一対の電圧値となる。このため、トップゲートドライバ１１１及びボトムゲートドライバ１１２を各々２値出力を有するドライバにより構成することができる。このような２値出力を有するドライバは通常、ローコストであるため、フォトセンサシステムのコストアップを抑制することができる。
【００９３】
＜第６の実施形態＞
次に、本発明に係るフォトセンサシステムの駆動制御方法の第６の実施形態について、図面を参照して説明する。
本実施形態は、前記第１〜第５の実施形態に示したような被写体画像の読み取り動作に加えて、周囲環境の明るさや検出対象物の種類等の種々の条件によって変化するフォトセンサの最適な感度設定値を求めるための処理（以下、事前読取動作）を画像読み取り動作期間の直前に行い、それにより決定された感度設定値によって画像読み取り動作を行うようにした駆動制御方法に関するものである。
【００９４】
図１３は、本発明に係るフォトセンサシステムの駆動制御方法における第６の実施形態について、各行毎の動作のタイミングを示すタイミングチャートである。ここで、上述した実施形態と同等の制御処理については、その説明を簡略化して説明する。なお、トップゲートライン１０１及びボトムゲートライン１０２に印加される信号電圧のハイレベル電圧とローレベル電圧がＧＮＤレベル（０Ｖ）に対して非対象な電圧を有しているとともに、前記第４、第５の実施形態と同様に、フォトセンサを構成するトランジスタにおけるしきい値の変化量が最小となるように、逆バイアス電圧波形を設定するようにした場合について説明する。
【００９５】
本実施形態における事前読取動作は、まず、トップゲートライン１０１の各々に、所定の遅れ時間Ｔdlyの時間間隔で、図１３（ａ）〜（ｃ）に示すように、リセットパルスφＴ１、φＴ２、…φＴｎを順次印加してリセット期間Ｔresetをスタートし、各行毎のダブルゲート型フォトセンサ１０を初期化する。ここで、リセットパルスφＴ１、φＴ２、…φＴｎは、ＧＮＤレベル（０Ｖ）に対して非対称な正電圧（ハイレベル）ＶtgH、負電圧（ローレベル）ＶtgL（≠−ＶtgH）を有するパルス信号である。
【００９６】
次いで、リセットパルスφＴ１、φＴ２、…φＴｎが立ち下がり、リセット期間Ｔresetが終了することにより、光蓄積期間ＴＡ1、ＴＡ2、…ＴＡnが順次スタートして、各行毎にダブルゲート型フォトセンサ１０のトップゲート電極側から入射される光量に応じてチャネル領域に電荷（正孔）が発生し、蓄積される。
そして、各行毎に設定される光蓄積期間ＴＡ1、ＴＡ2、…ＴＡnが、最後のリセットパルスφＴｎが立ち下がった後、各行毎に所定の遅れ時間Ｔdly分ずつ段階的に変化するように、図１３（ｇ）に示すように、プリチャージ信号φpgを印加するとともに、ボトムゲートライン１０２の各々に、図１３（ｄ）〜（ｆ）に示す読み出しパルスφＢｎ、…φＢ２、φＢ１を順次印加して、読み出し期間Ｔreadをスタートし、図１３（ｈ）に示すように、ダブルゲート型フォトセンサ１０に蓄積された電荷に対応する電圧変化ＶＤを、出力回路部１１３によりデータライン１０３を介して読み出し、順次ＲＡＭ１３０に記憶される。
ここで、読み出しパルスφＢ１、φＢ２、…φＢｎは、ＧＮＤレベル（０Ｖ）に対して非対称な正電圧（ハイレベル）ＶbgH及び負電圧（ローレベル）ＶbgL（≠−ＶbgH）を有するパルス信号である。
【００９７】
したがって、このような事前読取動作によれば、各行毎に設定される光蓄積期間ＴＡ1、ＴＡ2、…ＴＡn相互が所定の遅れ時間Ｔdlyの２倍の時間間隔で変化するので、一画面の読み込み動作によりフォトセンサアレイ１００の行数分以上の感度調整幅で設定された読取感度で読み取られた画像データが得られる。そして、この画像データに基づいて、コントローラ１２０は、例えば、明暗パターンのコントラストが最大となる光蓄積期間を抽出し、最適な光蓄積期間Ｔａを決定する。なお、画像データから最適な光蓄積期間Ｔａを決定する方法は、上記のようにコントラストが最大となる条件を抽出する方式に限定されるものではない。
【００９８】
次に、上述した事前読取動作により決定された最適な光蓄積時間Ｔａを用いて画像読取動作を実行する。この画像読取動作は、前記第１〜第５の実施形態における画像読取動作と基本的に同じものである。
すなわち、まず、トップゲートライン１０１の各々に、順次リセットパルスφＴ１、φＴ２、…φＴｎを印加してリセット期間Ｔresetをスタートし、各行毎のダブルゲート型フォトセンサ１０を初期化する。ここで、リセットパルスφＴ１、φＴ２、…φＴｎは、前記事前読取動作期間におけるリセットパルスと同じく、ＧＮＤレベル（０Ｖ）に対して非対称な正電圧（ハイレベル）ＶtgH、負電圧（ローレベル）ＶtgL（≠−ＶtgH）を有するパルス信号である。
【００９９】
次いで、リセットパルスφＴ１、φＴ２、…φＴｎが立ち下がり、リセット期間Ｔresetが終了することにより、各行毎に、上記最適な光蓄積期間Ｔａが順次スタートして、ダブルゲート型フォトセンサ１０のトップゲート電極側から入射される光量に応じてチャネル領域に電荷（正孔）が発生し、蓄積される。
【０１００】
そして、最適な光蓄積期間Ｔａ及びプリチャージ期間Ｔprchが終了したダブルゲート型フォトセンサ１０に対して、各行毎に、ボトムゲートライン１０２に順次読み出しパルスφＢ１、φＢ２、…φＢｎを印加して、読み出し期間Ｔreadをスタートし、ダブルゲート型フォトセンサ１０に蓄積された電荷に対応する電圧変化ＶＤを、出力回路部１１３によりデータライン１０３を介して読み出し、順次ＲＡＭ１３０に記憶される。
ここで、読み出しパルスφＢ１、φＢ２、…φＢｎは、前記事前読取動作期間における読み出しパルスと同じく、ＧＮＤレベル（０Ｖ）に対して非対称な正電圧（ハイレベル）ＶbgH及び負電圧（ローレベル）ＶbgL（≠−ＶbgH）を有するパルス信号である。
【０１０１】
次に、上述した画像読取動作が、全ての行において終了すると、一連の事前読取動作及び画像読取動作において各ゲートラインに印加された電圧波形の平均電圧の偏りを調整して最適化する実効電圧調整動作を実効電圧調整動作期間に実行する。すなわち、上記事前読取動作期間び画像読取動作期間において、リセットパルスによりトップゲートライン１０１及びボトムゲートライン１０２に印加された電圧波形の平均電圧値に対し、トップゲートライン１０１及びボトムゲートライン１０２に印加される平均電圧値をトランジスタのしきい値電圧の変化量を最小又は０とする最適電圧Ｖte及びＶbeに調整することができる平均電圧値を有する電圧波形を補正信号として生成し、実効電圧調整動作期間に各行のトップゲートライン１０１及びボトムゲートライン１０２に印加する。
【０１０２】
この実効電圧調整動作において、トップゲート端子ＴＧ及びボトムゲート端子ＢＧに印加される信号について、図面を参照してより具体的に説明する。なお、説明の都合上、トップゲート端子ＴＧに印加される平均電圧、及び、ボトムゲート端子ＢＧに印加される平均電圧のいずれもが、ローレベル側に偏った平均電圧を有しているものとし、また、１行目のトップゲートライン１０１及びボトムゲートライン１０２に印加される電圧波形に着目して説明する。図１４は、本実施形態に係るフォトセンサ装置の駆動制御方法において、トップゲート端子ＴＧ及びボトムゲート端子ＢＧに対し、実効電圧調整動作期間に印加される信号と、上記事前読取動作期間び画像読取動作期間に印加される信号、との関係を示す概念図である。
【０１０３】
図１３（ａ）〜（ｈ）に示したように、事前読取動作期間及び画像読取動作期間のリセット動作においては、極めて短い時間（Ｔreset）のみ、ハイレベルの信号電圧（正電圧）ＶtgHを有するリセットパルスφＴ１がトップゲートライン１０１を介してトップゲート端子ＴＧに印加され、それ以外の比較的長い期間では、ローレベルの信号電圧（負電圧）ＶtgLが印加される。また、画像読取動作における光蓄積期間Ｔａは、事前読取動作により、環境照度等に応じて、その都度、変更設定される。
【０１０４】
一方、事前読取動作期間及び画像読取動作期間の読み出し動作においても、極めて短い時間（Ｔread）のみ、ハイレベルの信号電圧（正電圧）ＶbgHを有する読み出しパルスφＢ１がボトムゲートライン１０２を介してボトムゲート端子ＢＧに印加され、それ以外の比較的長い期間では、ローレベルの信号電圧（負電圧）ＶtgLを有する信号電圧が印加される。また、画像読取動作における光蓄積期間Ｔａは、事前読取動作により、環境照度等に応じて、その都度、変更設定される。
【０１０５】
そこで、本実施形態においては、事前読取動作期間及び画像読取動作期間内、及び、これから実行する実効電圧調整動作期間内に印加される電圧波形について、ダブルゲート型フォトセンサの感度特性に応じて設定されるトップゲート端子ＴＧ側の平均電圧の最適値Ｖte、及び、ボトムゲート端子ＢＧ側の平均電圧の最適値Ｖbeを基準として、上記電圧波形のハイレベル側の時間積分値の絶対値と、ローレベル側の時間積分値の絶対値とを等しくするようにした電圧波形を生成し、実効電圧調整動作期間に所定のタイミングでダブルゲート型フォトセンサのトップゲートライン１０１、及び、ボトムゲートライン１０２に印加する。ここで、実効電圧調整動作期間にトップゲートライン１０１に印加される補正信号の電圧波形は、図１３（ａ）〜（ｃ）に示すように、上記トップゲート端子ＴＧ側の平均電圧の最適値Ｖteを基準として、所定の信号幅（時間幅）Ｔtplを有するローレベル側の電圧成分と、所定の信号幅Ｔtphを有するハイレベル側の電圧成分からなる電圧波形を有している。
【０１０６】
一方、実効電圧調整動作期間にボトムゲートライン１０２に印加される補正信号の電圧波形は、上記ボトムゲート端子ＢＧ側の平均電圧の最適値Ｖbeを基準として、所定の信号幅Ｔbpla、Ｔbplbを有するローレベル側の電圧成分と、所定の信号幅Ｔbphを有するハイレベル側の電圧成分からなる電圧波形を有している。ここで、実効電圧調整動作期間にトップゲート端子ＴＧ側に印加される補正信号の電圧波形と、他の信号波形との関係は、図１４（ａ）の模式図に示すように、トップゲート端子ＴＧの平均電圧の最適値をＶte、事前読取動作及び画像読取動作の処理サイクル内に印加される電圧波形のハイレベルをＶtgH、ローレベルをＶtgL、画像読取動作における最適な光蓄積時間をＴａ、事前読取動作及び画像読取動作における最適な光蓄積時間Ｔａ以外のローレベルの期間をＴlt、事前読取動作及び画像読取動作におけるハイレベルの期間（すなわち、Ｔreset＋Ｔrest）をＴhtとすると、次式にように表される。
【０１０７】
Ｈｔ・（Ｔtph＋Ｔht）＝Ｌｔ・（Ｔａ＋Ｔlt＋Ｔtpl） ……（１）
ここで、Ｈｔは、平均電圧の最適値Ｖteに対するハイレベルＶtgHの差分電圧の絶対値（｜ＶtgH−Ｖte｜）であり、Ｌｔは、平均電圧の最適値Ｖteに対するローレベルＶtgLの差分電圧の絶対値（｜ＶtgL−Ｖte｜）である。上記（１）式より、実効電圧調整動作期間にトップゲートライン１０１に印加される補正信号の電圧波形の印加時間、すなわち、ハイレベル側の電圧成分の信号幅Ｔtphとローレベル側の電圧成分の信号幅Ｔtplとの関係は、次式のように表される。
Ｔtph＝Ｌｔ／Ｈｔ・（Ｔａ＋Ｔlt＋Ｔtpl）−Ｔht ……（２）
【０１０８】
したがって、実効電圧調整動作において、（２）式のように表される時間分（Ｔtph）だけ、トップゲートライン１０１にハイレベルＶtgHの電圧波形を印加することにより、環境照度に応じて画像読取動作の最適な光蓄積期間Ｔａが変更設定された場合であっても、トップゲート端子ＴＧに印加される平均電圧の偏りを打ち消して、最適値Ｖteに調整制御することができ、ダブルゲート型フォトセンサの素子特性の劣化による感度特性の変化を抑制することができる。
【０１０９】
一方、実効電圧調整動作期間にボトムゲートライン１０２に印加される補正信号の電圧波形と、他の信号波形との関係は、図１４（ｂ）の模式図に示すように、ボトムゲート端子ＢＧの平均電圧の最適値をＶbe、事前読取動作及び画像読取動作の処理サイクル内に印加される電圧波形のハイレベルをＶbgH、ローレベルをＶbgL、画像読取動作における最適な光蓄積時間をＴａ、事前読取動作及び画像読取動作における最適な光蓄積時間Ｔａ以外のローレベルの期間をＴlb、事前読取動作及び画像読取動作におけるハイレベルの期間（Ｔrd＋Ｔrd）をＴhbとすると、次式にように表される。
【０１１０】
Ｈｂ・（Ｔbph＋Ｔhb）＝Ｌｂ・（Ｔａ＋Ｔlb＋Ｔbpl） ……（３）
ここで、Ｈｂは、平均電圧の最適値Ｖbeに対するハイレベルＶbgHの差分電圧の絶対値（｜ＶbgH−Ｖbe｜）であり、Ｌｂは、平均電圧の最適値Ｖbeに対するローレベルＶbgLの差分電圧の絶対値（｜ＶbgL−Ｖbe｜）である。また、Ｔbplは、電圧波形のローレベル側の電圧成分の合計信号幅（Ｔbpla＋Ｔbplb）である。上記（３）式より、補正信号の電圧波形の印加時間、すなわち、ハイレベル側の電圧成分の信号幅Ｔbphとローレベル側の電圧成分の信号幅Ｔbplとの関係は、次式のように表される。
Ｔbph＝Ｌｂ／Ｈｂ・（Ｔａ＋Ｔlｂ＋Ｔbpl）−Ｔhb ……（４）
【０１１１】
したがって、実効電圧調整動作において、（４）式のように表される時間分（Ｔbph）だけ、ボトムゲートライン１０２にハイレベルＶbgHの電圧波形を印加することにより、環境照度に応じて画像読取動作の最適な光蓄積期間Ｔａが変更設定された場合であっても、ボトムゲート端子ＢＧに印加される平均電圧の偏りを打ち消して、最適値Ｖbeに調整制御することができ、ダブルゲート型フォトセンサの素子特性の劣化による感度特性の変化を抑制することができる。なお、上述した実効電圧調整動作における、ダブルゲート型フォトセンサの感度特性に応じて設定されるトップゲート端子ＴＧ側の平均電圧の最適値Ｖte、及び、ボトムゲート端子ＢＧ側の平均電圧の最適値Ｖbeの値はダブルゲート型フォトセンサの素子構造や使用材料等によって異なり、正又は負電圧、あるいは、０Ｖのいずれも最適値となる場合がある。
【０１１２】
また、本実施形態においては、実効電圧調整動作においてトップゲート端子ＴＧ及びボトムゲート端子ＢＧに印加される補正信号のハイレベル側及びローレベル側の信号電圧を、事前読取動作及び画像読取動作におけるハイレベル及びローレベルと同じ電圧とする場合について説明した。この場合には、前記第１、３、５の実施形態と同じく、トップゲート端子ＴＧ及びボトムゲート端子ＢＧに印加する電圧値は２種の電圧値となるため、トップゲートドライバ１１１及びボトムゲートドライバ１１２を、各々２値出力を有するドライバにより構成することができる。このような２値出力を有するドライバは通常ローコストであるため、フォトセンサシステムのコストアップを抑制することができる。
【０１１３】
なお、本実施形態はこれに限定されるものではなく、前記第２、４実施形態と同様に、事前読取動作、画像読取動作及び実効電圧調整動作において、トップゲート端子ＴＧ及びボトムゲート端子ＢＧに印加される信号電圧のハイレベル側及びローレベル側の電圧が各々異なる電圧値を有して、トップゲートドライバ１１１及びボトムゲートドライバ１１２を、各々多値レベル出力を有するドライバにより構成するものであってもよい。
【０１１４】
また、本実施形態における事前読取動作の手法は、図１３（ａ）〜（ｈ）に示した形態に限定されるものではなく、他の手法も適用可能である。
図１５は、本実施形態に適用することができる事前読取動作の他の実施例を示すタイミングチャートである。
本実施例に係る事前読取動作は、まず、各行のトップゲートライン１０１に対して、図１５（ａ）〜（ｃ）に示すように、リセットパルスφＴ１、φＴ２、…φＴｎを同時に印加してリセット期間Ｔresetを同時にスタートし、各行毎のダブルゲート型フォトセンサ１０を初期化する。
【０１１５】
次いで、リセットパルスφＴ１、φＴ２、…φＴｎが同時に立ち下がり、リセット期間Ｔresetが終了することにより、全ての行におけるダブルゲート型フォトセンサ１０の光蓄積期間ＴＢ1、ＴＢ2、…ＴＢnが一斉にスタートして、各行毎のダブルゲート型フォトセンサ１０のトップゲート電極側から入射される光量に応じてチャネル領域に電荷（正孔）が発生し、蓄積される。
【０１１６】
そして、各行毎に設定される光蓄積期間ＴＢ1、ＴＢ2、…ＴＢnが各行毎に所定の遅れ時間Ｔdly分ずつ段階的に変化するように、図１５（ｇ）に示すように、プリチャージ信号φpgを印加するとともに、ボトムゲートライン１０２の各々に図１５（ｄ）〜１５（ｆ）に示すように、読み出しパルスφＢ１、φＢ２、…φＢｎを順次印加して、読み出し期間Ｔreadをスタートし、ダブルゲート型フォトセンサ１０に蓄積された電荷に対応する、図１５（ｈ）に示すように、各列の電圧変化ＶＤ１、ＶＤ２、ＶＤ３、…ＶＤｍを、出力回路部１１３によりデータライン１０３を介して読み出し、順次ＲＡＭ１３０に記憶される。
【０１１７】
したがって、被写体画像を構成する各行毎に異なる読取感度（すなわち、行数分の異なる読取感度）で読み取られた画像データを、１回の被写体画像（一画面）の読み込みにより取得することができる。
なお、本実施形態に適用される事前読取動作の手法は、上述した実施形態に限定されるものではなく、被写体画像を異なる読取感度で画像データを取得できるものであれば、例えば、リセット動作→光蓄積動作→プリチャージ動作→読み出し動作の一連の処理サイクルを、読取感度を順次変更して複数回繰り返して、異なる読取感度による画像データを取得するものでもあってもよいし、さらに他の方法であってもよいことはいうまでもない。
【０１１８】
なお、上述した各実施形態においては、フォトセンサシステムを構成するフォトセンサとして、ダブルゲート型フォトセンサを適用した場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、フォトセンサアレイを構成するフォトセンサにおいて、事前読取動作及び画像読取動作時に印加される信号電圧の極性の偏りにより、感度特性や素子特性が変化、又は、劣化する傾向を有し、かつ、実効電圧調整動作時に印加する補正信号により、当該特性の変化や劣化を抑制することができるものであれば、他の構成を有するフォトセンサであっても、本発明に係る駆動制御方法を良好に適用することができる。
【０１１９】
また、上述した各実施形態においては、ダブルゲート型フォトセンサの動作特性やフォトセンサシステムの装置構造に則して、電圧極性を反転したパルス信号を実効電圧調整動作時に印加する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、事前読取動作、画像読取動作及び実効電圧調整動作を含めた全体の処理期間における平均電圧を、フォトセンサの特性変化を抑制することができる電圧値（０Ｖや所定の電圧値）に設定することができるものであれば、上記反転極性を有するパルス信号に限らず、所定の一定電圧を印加するものであってもよい。
【０１２０】
【発明の効果】
請求項１又は９記載の発明によれば、フォトセンサアレイを構成するフォトセンサを初期化する初期化手段（手順）と、各フォトセンサの出力電圧を取り込む信号読み出し手段（手順）と、所定の実効電圧調整動作期間において、各フォトセンサに印加された信号の平均電圧を最適値にする補正信号を各フォトセンサに印加する実効電圧調整手段（手順）と、を有しているので、フォトセンサのリセット動作及び読み出し動作によって、フォトセンサのゲート電極に生じた平均電圧の偏りを解消、又は、最適値に調整し、フォトセンサの素子特性の劣化や、それによる感度特性の変化を抑制して、信頼性の高いフォトセンサシステムを提供することができる。
【０１２１】
請求項２記載の発明によれば、各フォトセンサに設定される画像読取感度を変化させつつ、２次元配列されたフォトセンサに対応する画素より構成される被写体画像を読み取り、画像読取感度毎の被写体画像の画像パターンに基づいて、最適な画像読取感度を求める最適読取感度設定手段を備えているので、新たな構成を付加することなく、環境照度に応じた最適な読取感度を設定して、被写体画像を良好に読み取ることができるとともに、フォトセンサに印加される平均電圧を最適化して、フォトセンサの素子特性の劣化に伴う感度特性の変化を抑制することができ、信頼性が高いフォトセンサシステムを実現することができる。
【０１２２】
請求項３又は１０記載の発明によれば、実効電圧調整手段により印加される上記補正信号により、初期化手段及び信号読み出し手段によってフォトセンサに印加される信号の平均電圧が、各々０Ｖに設定されるので、平均電圧の極性の偏りを抑制して、フォトセンサの素子特性の劣化や感度特性の変化を一層抑制することができる。
【０１２３】
請求項４又は１１記載の発明によれば、実効電圧調整手段により印加される上記補正信号により、初期化手段及び信号読み出し手段によってフォトセンサに印加される信号の平均電圧が、各々フォトセンサにおけるしきい値電圧の変化量が最小となるように設定されるので、フォトセンサに印加される平均電圧に起因して変化するしきい値電圧の影響を抑制して、フォトセンサの素子特性の劣化や感度特性の変化を伴わない信頼性の高いフォトセンサシステムを提供することができる。
【０１２４】
請求項５記載の発明によれば、上記実効電圧調整手段により印加される上記補正信号は、初期化手段及び信号読み出し手段により各フォトセンサに印加された信号の電圧波形の時間積分値に対して、逆極性となる時間積分値を有しているので、平均電圧の極性の偏りを抑制することができ、フォトセンサの素子特性の劣化や感度特性の変化を抑制することができる。
【０１２５】
請求項６又は１８記載の発明によれば、初期化手段及び実効電圧調整手段により（第１、第３及び第５のステップにおいて）、フォトセンサに印加される信号の電圧波形、並びに、信号読み出し手段及び実効電圧調整手段により（第２、第４及び第６のステップにおいて）、フォトセンサに印加される信号の電圧波形が、各々一対のハイレベル及びローレベルからなる２値の電圧を有しているので、各々の信号を安価な２値ドライバを用いて生成、印加することができ、システムのコストアップを抑制することができる。
【０１２６】
請求項７又は１９記載の発明によれば、初期化手段及び実効電圧調整手段により（第１、第３及び第５のステップにおいて）、フォトセンサに印加される信号の電圧波形、並びに、信号読み出し手段及び実効電圧調整手段により（第２、第４及び第６のステップにおいて）、フォトセンサに印加される信号の電圧波形が、各々複数対のハイレベル及びローレベルからなる多値の電圧を有しているので、フォトセンサの感度特性等に対応した適切な電圧を、多値ドライバを用いて生成、印加することができ、画像読取動作を良好に実行することができる。
【０１２７】
請求項８又は１２記載の発明によれば、上記フォトセンサは、半導体層からなるチャネル領域を挟んで形成されたソース電極及びドレイン電極と、少なくともチャネル領域の上方及び下方に各々絶縁膜を介して形成されたトップゲート電極及びボトムゲート電極とを備え、所定のタイミングでトップゲート電極にリセットパルスを印加するとともに、ボトムゲート電極に読み出しパルス印加することにより、電荷蓄積期間にチャネル領域に蓄積された電荷に対応した電圧を出力する、いわゆる、ダブルゲート型フォトセンサにより構成されているので、事前読出動作及び画像読取動作時にトップゲート電極及びボトムゲート電極に印加される信号の電圧極性の偏りにより生じるダブルゲート型フォトセンサの素子特性の劣化に伴う感度特性の変化を抑制することができ、信頼性の高いフォトセンサシステムを提供することができる。また、ダブルゲート型フォトセンサによれば、フォトセンサアレイを構成するフォトセンサデバイスを薄型化して、フォトセンサシステムが適用される２次元画像読取装置を小型化することができるとともに、読取画素を高密度化して被写体画像を高精細で読み取ることができる。
【０１２８】
請求項１３記載の発明によれば、フォトセンサアレイの画像読取感度を変化させつつ、所定の被写体画像を読み取り、各画像読取感度毎の被写体画像の画像パターンに基づいて、最適な画像読取感度を設定する事前読出動作を実行する手順と、最適な画像読取感度を用いて、被写体画像の全域を読み取る画像読取動作を実行する手順と、事前読出動作及び画像読取動作の期間に、フォトセンサアレイに印加された信号の平均電圧を、最適値に調整する信号電圧を印加する実効電圧調整動作を実行する手順と、を含んでいるので、事前読取動作により設定される最適な画像読取感度が、環境照度に応じて変更設定された場合であっても、実効電圧調整動作により事前読出動作及び画像読取動作に印加された信号の平均電圧を最適値に調整することができ、画像読取動作における画像読取感度を最適に保ちつつ、フォトセンサの素子特性の劣化に伴う感度特性の変化を抑制することができる。
【０１２９】
請求項１４記載の発明によれば、上記事前読出動作を実行する手順は、各フォトセンサに第１のリセットパルスを印加して、フォトセンサを初期化する第１のステップと、各フォトセンサに第１の読み出しパルスを印加して、電荷蓄積期間に蓄積された電荷に対応した第１の読出電圧を出力する第２のステップと、を含み、電荷蓄積期間を所定の比率で変化させて得られた画像パターンに基づいて、最適な前記電荷蓄積期間を決定する駆動制御方法を有しているので、画像読取動作に先立って行う事前読出動作において、被写体画像を構成する各行毎に異なる読取感度で読み取られた画像データを、１回の被写体画像の読み込みにより取得することができ、事前読出動作に要する処理時間を大幅に短縮することができ、迅速に最適な画像読取感度を設定して、正規の画像読取動作を実行することができる。
【０１３０】
請求項１５記載の発明によれば、上記事前読出動作を実行する手順は、フォトセンサを初期化する第１のステップと、電荷蓄積期間に蓄積された電荷に対応した第１の読出電圧を出力する第２のステップと、を含み、また、上記実効電圧調整動作を実行する手順は、第１及び第３のステップにおいて、フォトセンサに印加された平均電圧を、所定の平均電圧を有する第５の信号を印加して最適値に調整制御する第５のステップと、第２及び第４のステップにおいて、フォトセンサに印加された平均電圧を、所定の平均電圧を有する第６の信号を印加して最適値に調整制御する第６のステップと、を含んでいるので、事前読取動作により設定される最適な画像読取感度が、環境照度に応じて変更設定された場合であっても、実効電圧調整動作において、第５及び第６の信号を適宜設定することにより、上記平均電圧を最適値に調整制御することができ、簡易な制御方法でフォトセンサの素子特性劣化に伴う感度特性の変化を抑制することができる。
【０１３１】
請求項１６記載の発明によれば、上記第５の信号は、フォトセンサの感度特性に応じて設定される平均電圧の最適値を基準として、第１及び第３のステップにおいてフォトセンサに印加された平均電圧に対して、逆極性の平均電圧を有し、また、上記第６の信号は、フォトセンサの感度特性に応じて設定される平均電圧の最適値を基準として、第２及び第４のステップにおいてフォトセンサの第２の電極に印加された平均電圧に対して、逆極性の平均電圧を有しているので、実効電圧調整動作において、所定の信号幅を有する第５及び第６の信号を印加することにより、平均電圧の最適値を調整制御することができ、フォトセンサの素子特性劣化に伴う感度特性の変化を抑制することができる。
【０１３２】
請求項１７記載の発明によれば、上記第５のステップにおいて印加される第５の信号は、事前読出動作、画像読取動作、実効電圧調整動作の全ての動作期間中に、平均電圧の最適値を基準として印加される高電圧側の電圧成分の時間積分値の絶対値と、低電圧側の電圧成分の時間積分値の絶対値とが等しくなるように、高電圧側と低電圧側の時間幅が設定され、また、上記第６のステップにおいて印加される第６の信号は、事前読出動作、画像読取動作、実効電圧調整動作の全ての動作期間中に、平均電圧の最適値を基準として印加される高電圧側の電圧成分の時間積分値の絶対値と、低電圧側の電圧成分の時間積分値の絶対値とが等しくなるように、高電圧側と低電圧側の時間幅が設定されているので、事前読取動作により設定される最適な画像読取感度が、環境強度に応じて変更設定された場合であっても、実効電圧調整動作において、第５及び第６の信号の時間幅及び信号電圧を適宜設定することにより、両極性（平均電圧の最適値を基準として高電圧側と低電圧側）における時間積分値の絶対値を等しくして、各電極における平均電圧を最適値に調整制御することができ、簡易な制御方法でフォトセンサの素子特性劣化に伴う感度特性の変化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るフォトセンサシステムの概略構成を示すブロック図である。
【図２】本発明に係るフォトセンサシステムの駆動制御方法の第１の実施形態における各行毎の動作のタイミングを示すタイミングチャートである。
【図３】第１の実施形態において、フォトセンサに印加される電圧波形の詳細を示すタイミングチャートである。
【図４】本発明に係るフォトセンサシステムの駆動制御方法の第２の実施形態における各行毎の動作のタイミングを示すタイミングチャートである。
【図５】第２の実施形態において、フォトセンサに印加される電圧波形の詳細を示すタイミングチャートである。
【図６】本発明に係るフォトセンサシステムの駆動制御方法の第３の実施形態における各行毎の動作のタイミングを示すタイミングチャートである。
【図７】第３の実施形態において、フォトセンサに印加される電圧波形の詳細を示すタイミングチャートである。
【図８】フォトセンサを構成するトランジスタのゲート電極への印加バイアス電圧とＢＴ処理後のしきい値電圧の変化傾向の一例を示す特性図である。
【図９】本発明に係るフォトセンサシステムの駆動制御方法の第４の実施形態における各行毎の動作のタイミングを示すタイミングチャートである。
【図１０】第４の実施形態において、フォトセンサに印加される電圧波形の詳細を示すタイミングチャートである。
【図１１】本発明に係るフォトセンサシステムの駆動制御方法の第５の実施形態における各行毎の動作のタイミングを示すタイミングチャートである。
【図１２】第５の実施形態において、フォトセンサに印加される電圧波形の詳細を示すタイミングチャートである。
【図１３】本発明に係るフォトセンサシステムの駆動制御方法の第６の実施形態における各行毎の動作のタイミングを示すタイミングチャートである。
【図１４】第６の実施形態において、フォトセンサに対し、実効電圧調整動作期間に印加される信号と事前読取動作期間び画像読取動作期間に印加される信号との関係を示す概念図である。
【図１５】第６の実施形態における事前読取動作の他の実施例を示すタイミングチャートである。
【図１６】ダブルゲート型フォトセンサの構造を示す断面図及びダブルゲート型フォトセンサの等価回路である。
【図１７】ダブルゲート型フォトセンサを２次元配列して構成されるフォトセンサシステムの概略構成図である。
【図１８】ダブルゲート型フォトセンサシステムの従来の駆動制御方法を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
１０ ダブルゲート型フォトセンサ
１１ 半導体薄膜
１１ａ 半導体層
２１ トップゲート電極
２２ ボトムゲート電極
１００ センサアレイ
１０１ トップゲートライン
１０２ ボトムゲートライン
１０３ データライン
１１１ トップアドレスデコーダ
１１２ ローアドレスデコーダ
１１３ 出力回路部
１２０ コントローラ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a photosensor system and a drive control method thereof, and more particularly to a photosensor system having a photosensor array configured by two-dimensionally arranging photosensors and a drive control method thereof.
[0002]
[Prior art]
In recent years, imaging devices such as an electronic still camera and a video camera have been widely used. In such an imaging device, a solid-state imaging such as a CCD (Charge Coupled Device) is used as a photoelectric conversion device for converting a subject image into an image signal. The device is in use. As is well known, a CCD has a configuration in which photosensors (light receiving elements) such as photodiodes and thin film transistors (TFTs) are arranged in a matrix and corresponds to the amount of light irradiated to the light receiving part of each photosensor. The amount of electron-hole pairs generated (charge amount) is detected by the horizontal scanning circuit and the vertical scanning circuit to detect the luminance of the irradiation light.
[0003]
In such a photosensor system using a CCD, it is necessary to individually provide a selection transistor for setting each scanned photosensor to a selected state. A photosensor using a thin film transistor having a selection function and having a so-called double gate structure (hereinafter referred to as a “double gate type photosensor”) has been developed to reduce the size of the system and increase the density of pixels. Attempts have been made.
[0004]
Hereinafter, the structure and function of the double gate type photosensor will be described.
FIG. 16 is a cross-sectional view illustrating the structure of a double-gate photosensor and an equivalent circuit of the double-gate photosensor.
As shown in FIG. 16A, the double-gate photosensor 10 includes a semiconductor thin film 11 such as amorphous silicon, n + silicon layers 17 and 18 respectively provided at both ends of the semiconductor thin film 11, an n + silicon layer 17, The source electrode 12 and the drain electrode 13 formed on the semiconductor thin film 11, the top gate electrode 21 formed above the semiconductor thin film 11 via the block insulating film 14 and the upper gate insulating film 15, and the top gate electrode 21. And a bottom gate electrode 22 formed below the semiconductor thin film 11 via the lower gate insulating film 16 and formed on a transparent insulating substrate 19 such as a glass substrate. .
[0005]
That is, the double gate type photosensor 10 includes an upper MOS transistor including a semiconductor thin film 11, a source electrode 12, a drain electrode 13, and a top gate electrode 21, a semiconductor thin film 11, a source electrode 12, a drain electrode 13, and a bottom gate electrode. As shown in the equivalent circuit of FIG. 16B, the semiconductor thin film 11 is used as a common channel region, and TG (top gate terminal), BG (bottom) are formed. It can be considered that two MOS transistors having a gate terminal), S (source terminal), and D (drain terminal) are combined.
[0006]
The protective insulating film 20, the top gate electrode 21, the upper gate insulating film 15, the block insulating film 14, and the lower gate insulating film 16 are all made of a material having a high transmittance with respect to visible light that excites the semiconductor layer 11. The light incident from the side of the top gate electrode 21 passes through the top gate electrode 21, the upper gate insulating film 15, and the block insulating film 14 and enters the semiconductor thin film 11. ) Occurs and accumulates.
[0007]
Next, a photo sensor system configured by two-dimensionally arranging the double gate type photo sensors as described above will be briefly described with reference to the drawings.
FIG. 17 is a schematic configuration diagram of a photosensor system including a sensor array configured by two-dimensionally arranging the double gate type photosensors 10.
As shown in FIG. 17, the photosensor system includes a sensor array 100 in which a large number of double-gate photosensors 10 are arranged in an n-row × m-column matrix, top gate terminals TG of the double-gate photosensors 10 and Top gate line 101 and bottom gate line 102 having bottom gate terminals BG connected in the row direction, top gate driver 111 and bottom gate driver 112 respectively connected to top gate line 101 and bottom gate line 102, and each double gate The photosensor 10 includes a data line 103 in which the drain terminals D are connected in the column direction, and an output circuit unit 113 connected to the data line 103.
Φtg and φbg are control signals for generating a reset pulse φTi and a read pulse φBi, respectively, which will be described later, and φpg is a precharge pulse for controlling the timing of applying the precharge voltage Vpg.
[0008]
In such a configuration, as will be described later, a photo sensing function is realized by applying a predetermined voltage from the top gate driver 111 to the top gate terminal TG, and a predetermined voltage is applied from the bottom gate driver 112 to the bottom gate terminal BG. The reading function is realized by applying the output voltage of the photosensor 10 to the output circuit unit 113 through the data line 103 and outputting it as serial data Vout.
[0009]
Next, a drive control method for the above-described photosensor system will be described with reference to the drawings.
FIG. 18 is a timing chart showing a drive control method of the photosensor system, and shows a detection operation period (i-th row processing cycle) in the i-th row of the sensor array 100.
[0010]
First, as shown in FIG. 18A, a high-level pulse voltage (reset pulse; for example, Vtg = + 15 V) φTi is applied to the top gate line 101 of the i-th row, and the i-th row is reset in the reset period Treset. A reset operation for discharging the charges accumulated in the double-gate photosensor 10 in the row is performed.
Next, by applying a low level (for example, Vtg = −15 V) bias voltage φTi to the top gate line 101, the reset period Treset ends, and the charge accumulation period Ta by the charge accumulation operation in the channel region starts. . In the charge accumulation period Ta, charges (holes) are accumulated in the channel region according to the amount of light incident from the top gate electrode side.
[0011]
Then, in parallel with the charge accumulation period Ta, the precharge voltage Vpg is applied to the data line 103. As shown in FIG. 18C, the precharge pulse φpg is applied and the drain electrode 13 holds the charge. After passing through the period Tprch, as shown in FIG. 18B, a high level (for example, Vbg = + 10 V) bias voltage (readout pulse φBi) is applied to the bottom gate line 102 to thereby double-gate photosensor. 10 is turned on and the read period Tread is started.
[0012]
In the read period Tread, the charge accumulated in the channel region works in a direction of relaxing the low level voltage (for example, Vtg = −15 V) applied to the top gate terminal TG having the reverse polarity, and therefore the voltage Vbg of the bottom gate terminal BG. As a result, an n-channel is formed, and the voltage VD of the data line 103 tends to gradually decrease with time from the precharge voltage Vpg in accordance with the drain current. That is, the change tendency of the voltage VD of the data line 103 depends on the charge accumulation period Ta and the amount of received light. As shown in FIG. 18D, the incident light is dark and the amount of light is small, and the accumulated charge is small. In this case, a tendency of a gradual decrease (dotted line in the figure) is shown, and when the incident light is bright and the light amount is large, and the accumulated charge is large, the tendency to decrease sharply (solid line in the figure) is shown. Therefore, by detecting the voltage VD of the data line 103 after the elapse of a predetermined time from the start of the read period Tread or by using the predetermined threshold voltage as a reference, the time until the voltage is reached is detected. By doing so, the amount of irradiation light is converted.
[0013]
Then, with respect to each row of the sensor array 100, the above-described drive control is sequentially performed for each row, or the drive control of each row is performed in parallel at a timing at which the drive pulses do not overlap in time, thereby reading an image. Do.
The above description is the operation when a double gate type photosensor is used as a photosensor. However, the present invention is not limited to this, and a photosensor system using a photodiode or a phototransistor as a photosensor is similarly [ Reset operation → charge accumulation operation → precharge operation → reading operation], and the driving procedure is the same.
[0014]
[Problems to be solved by the invention]
The above-described conventional photosensor system has the following problems.
(1) In the image reading operation in the drive control method of the conventional photosensor system as described above, for example, in the case of the double gate type photosensor, a reset pulse is applied to the top gate terminal TG and the drain terminal D is applied. A drive control is performed in which a series of operations in which a precharge pulse and a readout pulse are sequentially applied to the bottom gate terminal BG are periodically repeated. Here, each pulse has a signal waveform that is applied only for a short time. For example, a high level voltage (for example, +15 V) is applied to the top gate terminal TG for a short period, and a low level voltage is applied for other periods. (For example, -15V) is applied.
[0015]
  For this reason, the operation period (for example,18 (a) to 18 (d).The voltage waveform applied to the top gate terminal TG is not symmetrical with respect to 0 V (GND level) and is applied to the top gate terminal TG in the i-th processing cycle period shown in FIG.Average voltageIs Vte shown in FIG. 18A, and has a waveform greatly deviated toward the low level (negative voltage) side. Similarly, the voltage waveform applied to the bottom gate terminal BG is also applied with a high level voltage (for example, + 10V) only for a short period, and the GND voltage is applied for other periods, so that the voltage waveform is 0V (GND level). Applied to the bottom gate terminal BG.Average voltageIs Vbe shown in FIG. 18B, and has a waveform that is largely biased toward the high level (positive voltage) side.
[0016]
In a photosensor having a thin film transistor structure, if such a biased voltage is continuously applied to each gate terminal in a state where light is irradiated, charges (holes or electrons) are trapped in each gate electrode portion, etc. When the phenomenon occurs, the element characteristics of the photosensor deteriorate, the sensitivity characteristics change, and the reliability of the photosensor decreases.
[0017]
(2) Further, in the photo sensor system using the photo sensor as described above, when the place where the photo sensor system is used or the subject changes variously, the brightness of the subject depends on the state of the surrounding environment and the subject. It changes each time. In order to read the subject image satisfactorily in such various environments, the sensitivity of the photosensor is set to a sensitivity suitable for the usage environment every time it is used, and the subject image reading operation is performed in that state. It is necessary to do. Here, the sensitivity of the photosensor is determined, for example, by adjusting the length (time) of the charge accumulation period because it is determined by the amount of charge due to incident light accumulated during the charge accumulation period.
[0018]
  For this reason, the voltage applied to each gate terminal in advanceAverage voltageEven if the value is set to the optimum value, it is applied to each gate terminal if the charge accumulation period is changed and set each time according to the usage environment.Average voltageWill inevitably fluctuate,Average voltageWill deviate from the optimal value. As a result, the above-described change in sensitivity characteristics or the like occurs, and there is a problem that the reliability of the image reading apparatus cannot be sufficiently secured.
[0019]
  Therefore, in view of the above-described problems, the present invention provides a voltage waveform applied to a gate electrode of a photosensor in a photosensor system including a photosensor having a thin film transistor structure.Average voltageAn object of the present invention is to improve the reliability of the photosensor system by suppressing that the element characteristics of the photosensor deteriorate and the sensitivity characteristics change due to biasing to positive or negative voltage. In addition, the appropriate sensor sensitivity of the photo sensor is determined each time the photo sensor system is used in a change in the usage environment. The purpose is to prevent the deterioration and to prevent the reliability of the photo sensor system from being lowered.
[0020]
[Means for Solving the Problems]
The photosensor system according to claim 1 is a photosensor array configured by two-dimensionally arranging a plurality of photosensors, and applying a reset pulse to each photosensor of the photosensor array, Initializing means for initializing, and a signal for applying a precharge pulse to each photosensor of the photosensor array and applying a read pulse to each photosensor to capture the output voltage of each photosensor Reading means;In a predetermined effective voltage adjustment operation period, a correction signal is applied to each photosensor,The signal applied to each photosensor by the initialization means and the signal readout meansSet the average voltage to the optimum valueEffective voltage adjusting means.
[0021]
The photo sensor system according to claim 2 is the photo sensor system according to claim 1, wherein the signal reading unit is configured to change an image reading sensitivity set in each photo sensor by the initialization unit and the signal reading unit. Is used to read a subject image composed of pixels corresponding to the two-dimensionally arranged photosensors and to obtain an optimum image reading sensitivity based on an image pattern of the subject image for each image reading sensitivity. Sensitivity setting means is provided.
[0022]
  The photosensor system according to claim 3 is the photosensor system according to claim 1, wherein the correction signal in the effective voltage adjusting means is a signal applied to each photosensor by the initialization means and the signal reading means. ofAverage voltageAre signals that are each set to 0V. The photosensor system according to claim 4 is the photosensor system according to claim 1, wherein the correction signal in the effective voltage adjusting means is a signal applied to each photosensor by the initialization means and the signal reading means. ofAverage voltageIs a signal that sets a change amount of the threshold voltage in the photosensor to a minimum value.
[0023]
The photosensor system according to claim 5 is the photosensor system according to claim 1, wherein the voltage waveform of the correction signal in the effective voltage adjusting unit is applied to each photosensor by the initialization unit and the signal reading unit. It is characterized by having a time integral value of opposite polarity to the time integral value of the voltage waveform of each signal.
The photosensor system according to claim 6 is the photosensor system according to claim 1, wherein a voltage waveform of a signal applied to each photosensor by the initialization unit and the effective voltage adjustment unit, and the signal reading unit. The voltage waveform of the signal applied to the photosensor by the effective voltage adjusting means has a binary voltage consisting of a pair of high level and low level, respectively.
[0024]
The photosensor system according to claim 7 is the photosensor system according to claim 1, wherein a voltage waveform of a signal applied to each of the photosensors by the initialization unit and the effective voltage adjusting unit, and the signal reading unit. The voltage waveform of the signal applied to the photosensor by the effective voltage adjusting means has a multivalued voltage composed of a plurality of pairs of high level and low level, respectively.
[0025]
The photosensor system according to claim 8 is the photosensor system according to claim 1, wherein each of the photosensors includes a source electrode and a drain electrode formed with a channel region formed of a semiconductor layer interposed therebetween, and at least the channel region. It has a double gate structure comprising a top gate electrode and a bottom gate electrode formed above and below via an insulating film, respectively, and the initialization means applies the reset pulse to the top gate electrode. In the signal readout means, the readout pulse is applied to the bottom gate electrode, and a voltage corresponding to the charge accumulated in the channel region during the charge accumulation period from the end of the initialization to the application of the readout pulse is applied. It outputs as the said output voltage, It is characterized by the above-mentioned.
[0026]
  10. The drive control method for a photosensor system according to claim 9, wherein the drive control method for the photosensor system includes a photosensor array configured by two-dimensionally arranging a plurality of photosensors. Is an initialization procedure for initializing each photosensor by applying a reset pulse to each photosensor in the photosensor array, and after applying a precharge pulse to each photosensor in the photosensor array, A signal readout procedure for applying a readout pulse to each photosensor and capturing the output voltage of each photosensor; and a signal applied to each photosensor in the initialization procedure and the signal readout procedureAverage voltageAnd an effective voltage adjustment procedure for adjusting the value to a predetermined optimum value.
[0027]
  The drive control method for a photosensor system according to claim 10 is the drive control method for a photosensor system according to claim 9, wherein a signal applied to each photosensor is adjusted by the effective voltage adjustment procedure.Average voltageThe optimum value is set to 0V. The drive control method for a photosensor system according to claim 11 is the drive control method for a photosensor system according to claim 9, wherein a signal applied to each photosensor is adjusted by the effective voltage adjustment procedure.Average voltageThe optimum value is set to a value that minimizes the amount of change in the threshold voltage in each photosensor.
[0028]
13. The drive control method for a photosensor system according to claim 12, wherein the photosensor includes a source electrode and a drain electrode formed with a channel region made of a semiconductor layer interposed therebetween. And a top gate electrode and a bottom gate electrode formed at least above and below the channel region via an insulating film, respectively, and applying the reset pulse to the top gate electrode Applying a read pulse to the bottom gate electrode to output a voltage corresponding to the charge accumulated in the channel region during a charge accumulation period from the end of initialization to the application of the read pulse. Yes.
[0029]
  14. The drive control method for a photosensor system according to claim 13, wherein the photosensor system drive control method according to claim 9 is set for each photosensor in the photosensor array by the initialization means and the signal readout procedure. While changing the image reading sensitivity, read a subject image composed of pixels corresponding to the two-dimensionally arranged photosensors by the signal reading procedure, based on the image pattern of the subject image for each image reading sensitivity, A procedure for executing a pre-reading operation for setting an optimum image reading sensitivity; a procedure for executing an image reading operation for reading the entire area of the subject image using the optimum image reading sensitivity; the pre-reading operation; and The signal applied to each photosensor in the photosensor array during the image reading operationAverage voltageThe effective voltage adjustment operation for adjusting the value to the optimum value.SaidAnd an effective voltage adjustment procedure.
[0030]
The drive control method for a photosensor system according to claim 14 is the drive control method for a photosensor system according to claim 13, wherein the step of executing the pre-reading operation is performed on each photosensor at a first timing. A first step of initializing the photosensor by applying a first reset pulse having a voltage of a predetermined polarity; and each photo after completion of the precharge operation based on the precharge pulse after the initialization. Charges accumulated in a charge accumulation period from the end of initialization to application of the first readout pulse by applying a first readout pulse having a voltage of a predetermined polarity to the sensor at a second timing A first step of outputting a first read voltage corresponding to the first read pulse, wherein the first read pulse is generated according to the second timing. Based on the image pattern of the subject image obtained by the first read voltage that is applied so as to change the accumulation period at a predetermined ratio and is output corresponding to the charge accumulated for each charge accumulation period, The optimum charge accumulation period is determined.
[0031]
  The drive control method for a photosensor system according to claim 15 is the drive control method for a photosensor system according to claim 14, wherein the procedure for executing the image reading operation is predetermined for each photosensor at a third timing. A third step of initializing each of the photosensors by applying a second reset pulse having a voltage of the following polarity, and each of the photos for which the precharge operation based on the precharge pulse has ended after the completion of the initialization A second read pulse having a voltage of a predetermined polarity is applied to the sensor at a fourth timing that defines the optimum charge accumulation period determined by the pre-read operation, and from the end of the initialization A fourth step of outputting a second read voltage corresponding to the charge accumulated in the optimum charge accumulation period until application of the second read pulse. When, wherein the instructions for performing the effective voltage adjustment operation is applied to the photosensor in the first and third stepAverage voltageIs adjusted to the optimum value and controlled to a predetermined value.Average voltageA fifth signal having a first signal applied to the photosensor and a second signal applied to the photosensor in the second and fourth steps.Average voltageIs adjusted to the optimum value and controlled to a predetermined value.Average voltageAnd a sixth step of applying a sixth signal to the photosensor.
[0032]
  The drive control method for a photosensor system according to claim 16 is the drive control method for a photosensor system according to claim 15, wherein the fifth signal is set according to sensitivity characteristics of the photosensor.Average voltageApplied to the photosensor in the first and third steps based on the optimum value ofAverage voltageAgainst the opposite polarityAverage voltageAnd the sixth signal is set according to sensitivity characteristics of the photosensor.Average voltageApplied to the photosensor in the second and fourth steps based on the optimum value ofAverage voltageAgainst the opposite polarityAverage voltageIt is characterized by having.
[0033]
  The drive control method for a photosensor system according to claim 17 is the drive control method for a photosensor system according to claim 15, wherein the fifth step is set according to sensitivity characteristics of the photosensor.Average voltageHaving a fifth voltage portion lower than the optimum value and a sixth voltage portion higher than the optimum value, the photosensor in the first, third and fifth steps. The absolute value of the time integral value of the applied signal voltage is made equal to the absolute value of the time integral value of the voltage waveform of the signal applied to the photosensor in the first, second and sixth steps. The fifth signal, each set to a predetermined time width, is applied to the photosensor, and the sixth step is set according to the sensitivity characteristic of the photosensor.Average voltageAnd having the seventh voltage portion lower than the optimum value and the eighth voltage portion higher than the optimum value, the photosensor in the second, fourth and seventh steps. The absolute value of the time integral value of the voltage waveform of the applied signal is equal to the absolute value of the time integral value of the signal voltage applied to the photosensor in the first, second and eighth steps. The sixth signal, each set to a predetermined time width, is applied to the photosensor.
[0034]
The drive control method for a photosensor system according to claim 18 is the drive control method for a photosensor system according to claim 15, wherein a signal applied to each photosensor in the first, third and fifth steps. The voltage waveform and the voltage waveform of the signal applied to the photosensor in the second, fourth and sixth steps generate and output a binary voltage consisting of a pair of high level and low level, respectively. It is characterized by being applied to each photosensor by a binary driver.
[0035]
The photosensor system drive control method according to claim 19, wherein the photosensor system drive control method according to claim 15 is a voltage of a signal applied to the photosensor in the first, third, and fifth steps. The waveform and the voltage waveform of the signal applied to the photosensor in the second, fourth, and sixth steps generate and output multi-value voltages each consisting of a plurality of pairs of high level and low level. It is characterized by being applied to the photosensor by a value driver.
[0036]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of a photosensor system and a drive control method thereof according to the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following embodiment, a case where the double gate type photosensor having a thin film transistor structure is applied as a photosensor will be described, but the configuration of the present invention is not limited to this double gate type photosensor. The present invention is similarly applied to a photosensor system using a photosensor having another configuration.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating an example of a two-dimensional image reading apparatus to which a photosensor system according to the present invention is applied. Note that, here, the same components as those in the photosensor system shown in FIG. 17 will be described with the same reference numerals.
[0037]
  As shown in FIG. 1, the photo sensor system according to this embodiment includes a photo sensor array 100 configured by two-dimensionally arranging the double gate type photo sensors 10 shown in FIG. A top gate driver 111 that applies a predetermined reset pulse to the top gate terminal TG of the sensor 10 at a predetermined timing, and a predetermined read pulse to the bottom gate terminal BG of the double gate type photosensor 10 at a predetermined timing. The bottom gate driver 112, the output circuit unit 113 including the column switch 114, the precharge switch 115, and the amplifier 116 for applying the precharge voltage to the double gate photosensor 10 and reading the data line voltage are read. The data voltage of the analog signal is derived from the digital signal. Analog-to-digital converter (hereinafter referred to as “A / D converter”) 117 for converting image data to be read, and subject image reading operation control by the photosensor array 100, effective voltage adjustment control in the present invention, and external While exchanging data with the functional unit 200 and the like, a controller 120 having a sensitivity setting function described later, setting of read image data and reading sensitivity described later,Average voltageAnd a RAM 130 for storing data related to the adjustment and the like.
[0038]
Here, the configuration including the photosensor array 100, the top gate driver 111, the bottom gate driver 112, and the output circuit unit 113 has the same configuration and function as those of the conventional photosensor system shown in FIG. However, in addition to this, the photosensor system according to the present embodiment is provided with an A / D converter 117, a controller 120, and a RAM 130 so that various controls as described later can be performed. is there.
[0039]
That is, the controller 120 outputs the control signals φtg and φbg to the top gate driver 111 and the bottom gate driver 112, so that each double gate constituting the photosensor array 100 is composed of each of the top gate driver 111 and the bottom gate driver 112. A predetermined signal voltage (reset pulse φTi, read pulse φBi) is applied to the top gate terminal TG and the bottom gate terminal BG of the photosensor, and a control signal φpg is output to the precharge switch 115, whereby the data line is preliminarily output. The charge voltage Vpg is applied to control the execution of the subject image reading operation, and the controller 120 receives the amplifier 115 and the A / D converter 117 from the data line voltage VD read from the double-gate photosensor 10. Is converted into a digital signal, is input as image data.
[0040]
  The controller 120 performs predetermined image processing on the image data, writes to and reads out from the RAM 130, and performs external processing on the external function unit 200 that executes predetermined processing such as image data collation and processing. It also has a function as an interface. Further, the controller 120 sets and controls control signals φtg and φbg output to the top gate driver 111 and the bottom gate driver 112, as will be described later, so that the top gate terminal TG and the bottom gate terminal of the double gate type photosensor 10 are set. Applied to BGAverage voltageAnd a reading sensitivity that can optimally read a subject image corresponding to environmental illuminance such as outside light, that is, an optimum light accumulation period Ta of the double-gate photosensor 10. It has a function to set.
[0041]
Next, a drive control method for the photosensor system having the above-described configuration will be described with reference to the drawings. Note that description will be made with reference to the configuration of the photosensor system shown in FIGS. 1 and 17 as appropriate.
As shown below, the drive control method of the photo sensor system according to each embodiment is such that each operation is controlled based on a control signal (φtg, φbg, φpg, etc.) sent from the controller 120. It is.
[0042]
<First Embodiment>
FIG. 2 is a timing chart showing the operation timing for each row in the first embodiment of the drive control method for the photosensor system according to the present invention. In the first embodiment, the high level voltage and the low level voltage of the reset pulse applied to the top gate line 101 and the read pulse applied to the bottom gate line 102 are at the GND level (0 V). On the other hand, this corresponds to the case where the voltages have opposite polarities and the same absolute value.
[0043]
In the drive control method according to the present embodiment, first, as shown in the image reading operation period of FIGS. 2A to 2C, reset pulses φT1, φT2,... ΦTn are sequentially applied to each of the top gate lines 101. Then, the reset period Treset is started, and the double-gate photosensor 10 for each row is initialized. Here, the reset pulses φT1, φT2,... ΦTn are pulse signals whose high level is the positive voltage VtgH and low level is the negative voltage VtgL, and the voltages VtgH and VtgL are inverted in polarity with respect to the GND level (0 V). It has a symmetrical voltage waveform.
[0044]
Next, the reset pulses φT1, φT2,... ΦTn fall and the reset period Treset ends, whereby the light accumulation period Ta starts and enters from the top gate electrode side of the double-gate photosensor 10 for each row. Charges (holes) are generated and accumulated in the channel region according to the amount of light. Here, as shown in FIG. 2G, the precharge signal Tpg is started by sequentially applying the precharge signal φpg in parallel with the light accumulation period Ta, and the precharge voltage Vprch is applied to the data line 103. Is applied so that a predetermined voltage is held at the drain electrode of the double-gate photosensor 10.
[0045]
Then, as shown in the image reading operation period of FIGS. 2D to 2F, the bottom gate line 102 is provided for each row with respect to the double gate type photosensor 10 in which the light accumulation period Ta and the precharge period Tprch have ended. Are sequentially applied with the read pulses φB1, φB2,... ΦBn to start the read period Tread, and the voltage change VD corresponding to the charge accumulated in the double gate type photosensor 10 is applied as shown in FIG. The data is read out via the data line 103 by the output circuit unit 113 and sequentially stored in the RAM 130. Here, the read pulses φB1, φB2,... ΦBn are pulse signals whose high level is a positive voltage VbgH and low level is a negative voltage VbgL, and the voltages VbgH and VbgL are inverted in polarity with respect to the GND level (0 V). It has a symmetric voltage value.
[0046]
Note that, as in the conventional technique described above, the detection method of the amount of irradiation light is based on detecting the voltage VD of each data line 103 by detecting the voltage value after a predetermined time elapses after the reading period Tread starts. Alternatively, the irradiation light quantity is converted by detecting the time until the voltage value is reached with reference to a predetermined threshold voltage.
[0047]
Next, after a series of image reading operations including “reset operation → light accumulation operation → precharge operation → reading operation” is completed in all rows of the photosensor array 100, the image reading operation for all rows is required. The top gate line 101 of each row has a time that is the same as the time and is reverse-biased with respect to the voltage applied to the top gate line 101 and the bottom gate line 102 for each row in the image reading operation. And applied to the bottom gate line 102.
[0048]
That is, as shown in the effective voltage adjustment operation period of FIGS. 2A to 2C, the correction signal for the top gate line 101 is applied to the top gate terminal TG of the double gate type photosensor 10 in the reset operation. A voltage waveform having a polarity opposite to that of the reset pulses φT1, φT2,... ΦTn, that is, a waveform obtained by inverting the voltage waveform applied to the top gate terminal TG during the image reading period with respect to the GND level (0 V). Are added immediately before or immediately after the image reading operation period (FIGS. 2A to 2C show the case immediately after).
[0049]
Further, as shown in the effective voltage adjustment operation period of FIGS. 2D to 2F, the correction signal for the bottom gate line 102 is applied to the bottom gate terminal BG of the double-gate photosensor 10 in the read operation. A voltage waveform having an opposite polarity to the voltage waveform of the readout pulses φB1, φB2,... ΦBn, that is, a waveform obtained by inverting the voltage waveform applied to the bottom gate terminal BG during the image reading period with respect to the GND level (0 V). Generated and added immediately before or after the image reading operation period (FIGS. 2D to 2F show the case immediately after).
[0050]
Here, the voltage waveforms applied to the top gate terminal TG and the bottom gate terminal BG of the double gate type photosensor 10 will be described more specifically.
FIG. 3 is a timing chart showing details of voltage waveforms applied to the top gate terminal TG and the bottom gate terminal BG of the double-gate photosensor 10 in the present embodiment. Here, voltage waveforms applied to the top gate line 101 and the bottom gate line 102 in the first row are shown as an example, but the same applies to other rows.
[0051]
  As shown in FIG. 3A, during the reset operation in the image reading operation, the reset pulse φT1 of the positive voltage VtgH is applied to the top gate terminal TG via the top gate line 101 only for a very short time (reset period Treset). In other operations than the reset operation, the negative voltage VtgL is applied for a relatively long time. As a result, it is applied to the top gate terminal TG.Average voltageIs largely biased toward negative voltage.
[0052]
  On the other hand, also during the read operation, as shown in FIG. 3B, the read pulse φB1 of the positive voltage VbgH is applied to the bottom gate terminal BG through the bottom gate line 102 only for a short time (read period Tread). In other operations than the read operation Tread, the negative voltage VbgL is applied for a relatively long time. As a result, the voltage is applied to the bottom gate terminal BG.Average voltageIs largely biased toward negative voltage. If a voltage biased toward the voltage side of a specific polarity continues to be applied to the gate terminal, as described above, charges (holes or electrons) are trapped in the gate portion, and the sensitivity characteristics of the photosensor Change and deterioration of element characteristics occur.
[0053]
  Therefore, in the present embodiment, a reverse bias voltage waveform in which the voltage polarity is inverted with respect to the GND level (0 V) is generated as a correction signal for the voltage waveform applied during the image reading operation period, and immediately before the image reading operation period. Alternatively, it is applied to each gate electrode in the effective voltage adjustment operation period immediately after. According to such a drive control method of the photosensor system, the voltage application state to the top gate terminal TG and the bottom gate terminal BG in the image reading operation period and the voltage application state in the effective voltage adjustment operation period are mutually It has equivalent application timing and has time integral values of voltages of opposite polarities. Accordingly, in the entire operation period including the image reading operation period and the effective voltage adjustment operation period, the voltages applied to the top gate terminal TG and the bottom gate terminal BG cancel each other.Average voltageThis eliminates the bias of polarity.
[0054]
  More specifically, as shown in FIGS. 3A and 3B, it is applied to the top gate terminal TG and the bottom gate terminal BG during the image reading operation period.Average voltageAre respectively applied to the top gate terminal TG and the bottom gate terminal BG during the effective voltage adjustment operation period.Average voltageAre Vte2 and Vbe2, respectively, for each terminal in each period.Average voltageAre equal to each other and have opposite polarities, and | Vte1 | = | Vte2 | and | Vbe1 | = | Vbe2 |. Accordingly, the voltage applied to the top gate terminal TG and the bottom gate terminal BG during the entire operation period including the image reading operation period and the effective voltage adjustment operation period.Average voltage V te, Vbe for each periodAverage voltageThe values cancel each other and become 0V. Accordingly, accumulation of electric charges (holes or electrons) in each gate portion is prevented, so that deterioration of element characteristics of the photosensor and change in sensitivity characteristics can be suppressed.
[0055]
In the present embodiment, the voltage value required for the voltage waveform applied to the top gate terminal TG in the image reading operation and the effective voltage adjustment operation has an inversion polarity with respect to the GND level (0 V). A pair of positive voltage VtgH and negative voltage VtgL (= −VtgH), and a voltage value necessary for a voltage waveform applied to the bottom gate terminal BG is a pair having inversion polarities with respect to the GND level (0 V). Since the positive voltage VbgH and the negative voltage VbgL (= −VbgH), the top gate driver 111 and the bottom gate driver 112 can be configured by drivers each having a binary output. Since a driver having such a binary output is usually low-cost, an increase in the cost of the photosensor system can be suppressed.
[0056]
<Second Embodiment>
Next, a second embodiment of the drive control method for the photosensor system according to the present invention will be described with reference to the drawings.
The present embodiment is different from the first embodiment in that the high level voltage and the low level voltage of the reset pulse and the read pulse in the image reading operation period have non-target voltages with respect to the GND level (0 V). It corresponds to the case.
[0057]
FIG. 4 is a timing chart showing the operation timing for each row in the second embodiment of the drive control method of the photosensor system according to the present invention, and FIG. 5 is a diagram of the double-gate photosensor in this embodiment. It is a timing chart which shows the detail of the voltage waveform applied to the top gate terminal TG child and the bottom gate terminal BG. Here, the control process equivalent to the above-described embodiment will be described in a simplified manner.
[0058]
In the drive control method according to this embodiment, first, as shown in FIGS. 4A to 4C, first, reset pulses φT1, φT2,. Are sequentially applied to start the reset period Treset, the double gate type photosensor 10 for each row is initialized, and then the light accumulation period Ta is started, and charges (holes) are generated in the channel region according to the amount of incident light. Accumulate. Here, the reset pulses φT1, φT2,... ΦTn are pulse signals having a positive voltage (high level) VtgH2 and a negative voltage (low level) VtgL1 (≠ −VtgH2) asymmetric with respect to the GND level (0 V).
[0059]
Then, as shown in FIG. 4 (g), the bottom gate line for each row with respect to the double gate type photosensor 10 in which the precharge period Tprch in parallel with the light accumulation period Ta has ended, as shown in FIG. As shown in FIGS. 4D to 4F, read pulses φB 1, φB 2,... ΦBn are sequentially applied to start a read period Tread, and accumulation is performed as shown in FIG. The voltage change VD corresponding to the charged charges is read by the output circuit unit 113 via the data line 103 and sequentially stored in the RAM 130. Here, the read pulses φB1, φB2,... ΦBn are pulse signals having a positive voltage (high level) VbgH2 and a negative voltage (low level) VbgL1 that are asymmetric with respect to the GND level (0 V).
[0060]
Next, when the series of image reading operations are completed for all rows, the top gate line 101 and the bottom gate for each row have the same time as the time required for the image reading operation for all the rows. A correction signal that is reverse-biased with respect to the voltage waveform applied to the line 102 is supplied to the top gate line 101 and the bottom gate line of each row immediately before the image reading operation period or immediately after the effective voltage adjustment operation period. (The case immediately after is shown in FIGS. 4A to 4H).
[0061]
That is, as shown in FIGS. 5A and 5B, the voltage waveform applied to the top gate terminal TG during the image reading operation period is inverted in voltage polarity with respect to the GND level (0 V), and the high level. A voltage waveform having a positive voltage VtgH1 (= −VtgL1) as a low voltage and a negative voltage VtgL2 (= −VtgH2) as a low level is generated and applied during the effective voltage adjustment operation period. Further, the voltage waveform applied to the bottom gate terminal BG during the image reading operation period is inverted in polarity with respect to the GND level (0 V), and is set to a positive voltage VbgH1 (= −VbgL1) as a high level and negative as a low level. A voltage waveform having the voltage VbgL2 (= −VbgH2) is generated as a correction signal and applied during the effective voltage adjustment operation period.
[0062]
  According to such a drive control method of the photosensor system, the voltage application state to the top gate terminal TG and the bottom gate terminal BG in the image reading operation period and the voltage application state in the effective voltage adjustment operation period are mutually It has equivalent application timing and has time integral values of voltages of opposite polarities. Therefore, it is applied to the top gate terminal TG and the bottom gate terminal BG in the entire processing period including the image reading operation period and the effective voltage adjustment operation period.Average voltageVte and Vbe become 0 V, so that accumulation of charges (holes or electrons) in each gate electrode is prevented, and changes in sensitivity characteristics and deterioration of element characteristics of the photosensor can be suppressed.
[0063]
In the present embodiment, since the high level voltage and the low level voltage of the reset pulse and the readout pulse in the image reading operation period have non-target voltages with respect to the GND level (0 V), the effective voltage The voltage values necessary for the voltage waveforms applied to the top gate terminal TG and the bottom gate terminal BG, including the adjustment operation period, are a positive voltage and a negative voltage symmetrical to the GND level (0 V). There are a total of four voltage values having voltage values. For this reason, the top gate driver 111 and the bottom gate driver 112 in the present embodiment can be configured by multi-level output drivers, respectively. As a result, an appropriate voltage corresponding to the sensitivity characteristic of the photosensor can be applied, and the image reading operation can be performed satisfactorily.
[0064]
<Third Embodiment>
Next, a third embodiment of the drive control method for the photosensor system according to the present invention will be described with reference to the drawings.
In the present embodiment, as in the case of the second embodiment, the high level voltage and the low level voltage of the reset pulse and the read pulse in the image reading operation period are non-target voltages with respect to the GND level (0 V). It corresponds to the case where it has.
[0065]
FIG. 6 is a timing chart showing the operation timing for each row in the third embodiment of the drive control method of the photosensor system according to the present invention, and FIG. 7 shows the double-gate photosensor in this embodiment. It is a timing chart which shows the detail of the voltage waveform applied to the top gate terminal TG and the bottom gate terminal BG. Here, the control process equivalent to the above-described embodiment will be described in a simplified manner.
[0066]
In the drive control method according to this embodiment, as in the above-described embodiment, first, reset pulses φT1, φT2,... ΦTn are applied to each of the top gate lines 101 as shown in FIGS. The reset period Treset is started by applying sequentially, the double gate type photosensor 10 for each row is initialized, then the light accumulation period Ta is started, and charges (holes) are applied to the channel region according to the amount of incident light. accumulate. Here, the reset pulses φT1, φT2,... ΦTn are pulse signals having a positive voltage (high level) VtgH and a negative voltage (low level) VtgL (≠ −VtgH) that are asymmetric with respect to the GND level (0 V).
[0067]
Then, with respect to the double gate type photosensor 10 in which the light accumulation period Ta and the precharge period Tprch have ended, the readout pulse is sequentially applied to the bottom gate line 102 for each row as shown in FIGS. φB1, φB2,... φBn are applied to start the read period Tread, and as shown in FIG. 6 (h), the voltage change VD corresponding to the accumulated charge is applied by the output circuit unit 113 via the data line 103. Are read out and sequentially stored in the RAM 130. Here, the read pulses φB1, φB2,... ΦBn are pulse signals having a positive voltage (high level) VbgH and a negative voltage (low level) VbgL (≠ −VbgH) that are asymmetric with respect to the GND level (0 V).
[0068]
  Next, when the series of image reading operations is completed for all the rows, the voltage waveforms applied to the top gate line 101 and the bottom gate line 102 for each row are displayed.Average voltageA correction signal composed of a reverse bias voltage waveform that cancels the voltage to 0 V is applied to the top gate line 101 and the bottom gate line 102 in each row immediately before the image reading operation period or immediately after the effective voltage adjustment operation period. (FIGS. 6A to 6H show the case immediately after).
[0069]
  That is, the top gate terminal TG has the same positive voltage VtgH and negative voltage VtgL as the pulse signal applied in the image reading operation period during the effective voltage adjustment operation period. By adjusting the signal width of VtgH and negative voltage VtgL, the voltage waveform applied during the image reading operation periodAverage voltageInverted voltage polarity with respect to GND level (0V) with respect to Vte1Average voltageA voltage waveform having Vte2 (= −Vte1) is generated and applied as a correction signal. The bottom gate terminal BG has a high voltage and a low voltage having the same positive voltage VbgH and negative voltage VbgL as the pulse signal applied during the image reading operation period, and signals of the positive voltage VbgH and the negative voltage VbgL. Adjust the width of the voltage waveform applied during the image reading operation period.Average voltageInverted voltage polarity with respect to GND level (0V) with respect to Vbe1.Average voltageA voltage waveform having Vbe2 (= −Vbe1) is generated and applied as a correction signal.
[0070]
  Specifically, as shown in FIGS. 7A and 7B, the top gate terminal TG has a positive voltage VtgH as a high level and a negative voltage VtgL as a low level.Average voltageVte2 is a voltage waveform applied during the image reading operation period.Average voltageA voltage waveform having a value obtained by reversing the polarity of Vte1 with respect to the GND level (0 V) is generated as a correction signal and applied during the effective voltage adjustment operation period. The bottom gate terminal BG has a positive voltage VbgH as a high level and a negative voltage VbgL as a low level.Average voltageVbe2 is a voltage waveform applied during the image reading operation period.Average value V be1A voltage waveform having a value obtained by reversing the polarity with respect to the GND level (0 V) is generated as a correction signal and applied during the effective voltage adjustment operation period. The effective voltage adjustment operation period may be the same as the time required for the image reading operation, or may be a different time, for example, a time shorter than the time required for the image reading operation. In short, the voltage applied to the top gate terminal TG and the bottom gate terminal BG during the effective voltage adjustment operation period.Average voltageOf the voltage applied to each terminal during the image reading operation period.Average valueIt is sufficient that the voltage waveform is set so as to cancel out the above.
[0071]
  According to such a drive control method of the photosensor system, the photosensor system is applied to the top gate terminal TG and the bottom gate terminal BG in the entire operation period including the image reading operation period and the effective voltage adjustment operation period.Average voltageVte and Vbe become 0 V (GND level), accumulation of charges (holes or electrons) is prevented, and changes in sensitivity characteristics and deterioration of element characteristics of the double-gate photosensor can be suppressed.
[0072]
In this embodiment, the voltage value required for the voltage waveform applied to the top gate line 101 and the bottom gate line 102 during the image reading operation period and the effective voltage adjustment operation period is a positive value that is asymmetric with respect to the GND level (0 V). , And a negative pair of voltage values. Therefore, the top gate driver 111 and the bottom gate driver 112 can be configured by drivers each having a binary output. Since a driver having such a binary output is usually low-cost, an increase in the cost of the photosensor system can be suppressed.
[0073]
<Fourth Embodiment>
Next, a fourth embodiment of the drive control method for the photosensor system according to the present invention will be described with reference to the drawings.
In the present embodiment, as in the case of the second embodiment, the high level voltage and the low level voltage of the reset pulse and the read pulse in the image reading operation period are voltages that are not targeted with respect to the GND level (0 V). Further, the reverse bias voltage waveform is set so that the change amount of the threshold value in the transistor constituting the photosensor is minimized.
FIG. 8 shows an example of the change tendency of the voltage applied to the gate electrode and the threshold voltage in the transistor constituting the double-gate photosensor. The threshold voltage of the transistor after the BT treatment measured by the CV measurement method is shown in FIG. An example of a change tendency is shown.
[0074]
  In the example shown in FIG. 8, the amount of change in the threshold voltage changes drastically from several volts to several tens of volts when the voltage applied to the gate electrode is positive bias, whereas the gate electrode When the voltage applied to is negative bias, it shows a small change within several volts. Therefore, the positive bias and the negative bias applied to the gate electrode have the same application time and are applied to the gate electrode.Average voltageWhen 0 is set to 0 V, the threshold voltage changes due to the positive bias being larger than the threshold voltage change due to the negative bias. Change and deterioration of device characteristics. Therefore, it is applied to the gate electrode to reduce the change in threshold voltage.Average voltageIt is better to be biased to the negative bias side. In this embodiment, the voltage applied to the gate electrodeAverage valueHowever, instead of 0V, as described above, the voltage value at which the amount of change in the threshold value is minimized is generated, and the reverse bias voltage waveform thus set is generated, and the image reading operation period The voltage is applied to the gate terminal immediately before or immediately after.
[0075]
Note that the change tendency of the threshold voltage of the transistor shown in FIG. 8 shows a case where the change is larger when a positive bias is applied than when a negative bias is applied to the gate electrode. This is an example. However, depending on the element structure, materials used, and the like, there may be a significant change when a negative bias is applied to the gate electrode, contrary to the case shown in FIG.
[0076]
FIG. 9 is a timing chart showing the operation timing for each row in the fourth embodiment of the drive control method of the photosensor system according to the present invention, and FIG. 10 is a diagram of the double-gate photosensor in this embodiment. It is a timing chart which shows the detail of the voltage waveform applied to the top gate terminal TG and the bottom gate terminal BG. Further, in the present embodiment, as in the case of the second embodiment, the high level voltage and the low level voltage of the reset pulse and the read pulse in the image reading operation period are not targeted with respect to the GND level (0 V). This corresponds to the case of having a large voltage. Here, the control process equivalent to the above-described embodiment will be described in a simplified manner.
[0077]
In the drive control method according to the present embodiment, as in the above-described embodiment, first, as shown in FIGS. 9A to 9C, reset pulses φT1, φT2,. Are sequentially applied to start the reset period Treset, the double gate type photosensor 10 for each row is initialized, and then the light accumulation period Ta is started, and charges (holes) are generated in the channel region according to the amount of incident light. Accumulate. Here, the reset pulses φT1, φT2,... ΦTn are pulse signals having a positive voltage (high level) VtgH2 and a negative voltage (low level) VtgL1 (≠ −VtgH2) asymmetric with respect to 0V.
[0078]
Then, with respect to the double gate type photosensor 10 in which the light accumulation period Ta and the precharge period Tprch have ended, the readout pulse is sequentially applied to the bottom gate line 102 for each row as shown in FIGS. φB1, φB2,... φBn are applied to start a read period Tread. As shown in FIG. 9H, a voltage change VD corresponding to the accumulated charge is caused to pass through the data line 103 by the output circuit unit 113. Are read out and sequentially stored in the RAM 130. Here, the read pulses φB1, φB2,... ΦBn are pulse signals having a positive voltage (high level) VbgH2 and a negative voltage (low level) VbgL1 (≠ −VbgH2) that are asymmetric with respect to 0V.
[0079]
Next, when the above series of image reading operations are completed for all the rows, a change in the threshold voltage of the transistor is generated according to the polarity of the voltage applied to the top gate line 101 and the bottom gate line 102 for each row. A correction signal composed of a reverse bias voltage waveform that cancels the amount and minimizes the correction signal immediately before the image reading operation period or during the effective voltage adjustment operation period immediately after the image reading operation period. The voltage is applied to the gate line 102 (FIGS. 9A to 9H show the case immediately after).
[0080]
That is, the optimum voltage that minimizes or reduces the threshold voltage change amount of the transistor on the top gate terminal TG side of the double gate type photosensor 10 is Vte, and the top gate terminal TG has an image reading operation period. The voltage waveform of the applied voltage waveform is inverted with respect to the optimum voltage Vte, and a voltage waveform having a positive voltage VtgH1 as a high level and a negative voltage VtgL2 as a low level is generated and applied as a correction signal. In addition, the bottom gate terminal BG has an optimum voltage Vbe that minimizes or changes the threshold voltage of the transistor on the bottom gate terminal BG side of the double gate type photosensor 10, and is set to Vbe during the image reading operation period. The voltage waveform of the applied voltage waveform is inverted with respect to the optimum voltage Vbe, and a voltage waveform having a positive voltage VbgH1 as a high level and a negative voltage VbgL2 as a low level is generated and applied as a correction signal.
[0081]
  Specifically, as shown in FIGS. 10A and 10B, it is applied to each gate electrode during the image reading operation period.Average voltageFor Vte1 and Vbe1, during the entire processing period including image reading operation and effective voltage adjustment operationAverage voltageIn order to obtain the optimum voltages Vte and Vbe at which the change amount of the threshold voltage of the transistors constituting the photosensor is minimized or zero, the reverse bias voltage waveform isAverage voltageVte2 and Vbe2 are set. That is, in the image reading operationAverage voltageVte1, Vbe1 and effective voltage adjustmentAverage voltageThe average voltages Vte2 and Vbe2 are set to be the optimum voltages Vte and Vbe, respectively.
[0082]
  According to such a drive control method of the photosensor system, in the entire processing period including the image reading operation and the effective voltage adjustment operation.Average voltageSince the reverse bias voltage waveform is applied to the top gate terminal TG and the bottom gate terminal BG so that the amount of change in the threshold voltage of the transistor is 0 or minimum, the top gate terminal TG and the bottom gate terminal It is possible to provide a highly reliable photosensor system in which the influence of the threshold voltage that changes due to the voltage polarity applied to the BG is suppressed and the sensitivity characteristics and element characteristics of the photosensor are not deteriorated. .
[0083]
In the present embodiment, the voltage value necessary for the voltage waveform applied to the top gate terminal TG and the bottom gate terminal BG including the image reading operation period and the effective voltage adjustment operation period is set to the GND level (0 V). On the other hand, a positive voltage and a negative voltage that are asymmetric, and a total of four voltage values each having two voltage values. For this reason, each of the top gate driver 111 and the bottom gate driver 112 in the present embodiment can be constituted by a multi-level driver. As a result, an appropriate voltage corresponding to the sensitivity characteristics of the photosensor can be applied, and the image reading operation can be performed satisfactorily.
[0084]
<Fifth Embodiment>
Next, a fifth embodiment of the drive control method for the photosensor system according to the present invention will be described with reference to the drawings.
In the present embodiment, similar to the fourth embodiment, the high level voltage and the low level voltage of the reset pulse and the read pulse in the image reading operation period have voltages that are not targeted with respect to the GND level (0 V). In addition, it corresponds to the case where the reverse bias voltage waveform is set so that the change amount of the threshold value in the transistor constituting the photosensor is minimized.
[0085]
FIG. 11 is a timing chart showing the operation timing for each row in the fifth embodiment of the drive control method of the photosensor system according to the present invention, and FIG. 12 shows the double-gate photosensor in this embodiment. It is a timing chart which shows the detail of the voltage waveform applied to the top gate terminal TG and the bottom gate terminal BG. Here, the control process equivalent to the above-described embodiment will be described in a simplified manner.
[0086]
In the drive control method according to this embodiment, as in the above-described embodiment, first, as shown in FIGS. 11A to 11C, reset pulses φT1, φT2,. Are sequentially applied to start the reset period Treset, the double gate type photosensor 10 for each row is initialized, and then the light accumulation period Ta is started, and charges (holes) are generated in the channel region according to the amount of incident light. Accumulate. Here, the reset pulses φT1, φT2,... ΦTn are pulse signals having a positive voltage (high level) VtgH and a negative voltage (low level) VtgL (≠ −VtgH) that are asymmetric with respect to the GND level (0 V).
[0087]
Then, with respect to the double gate type photosensor 10 in which the light accumulation period Ta and the precharge period Tprch have ended, reading is sequentially performed on the bottom gate line 102 for each row as shown in FIGS. Pulses B1, B2,..., Bn are applied to start the read period Tread, and the voltage change VD corresponding to the accumulated charge is applied to the data line 103 by the output circuit unit 113 as shown in FIG. And sequentially stored in the RAM 130. Here, the read pulses φB1, φB2,... ΦBn are pulse signals having a positive voltage (high level) VbgH and a negative voltage (low level) VbgL (≠ −VbgH) that are asymmetric with respect to the GND level (0 V).
[0088]
  Next, when the series of image reading operations is completed for all the rows, the voltage waveforms applied to the top gate line 101 and the bottom gate line 102 for each row are displayed.Average voltageA correction signal composed of a reverse bias voltage waveform that minimizes the amount of change in the threshold voltage of the transistor that occurs in response to the value is applied to each row immediately before the image reading operation period or immediately after the effective voltage adjustment operation period. The voltage is applied to the top gate line 101 and the bottom gate line 102 (FIGS. 11A to 11H show the case immediately after).
[0089]
That is, the optimum voltage that minimizes or reduces the threshold voltage change amount of the transistor on the top gate terminal TG side of the double gate type photosensor 10 is Vte, and the top gate terminal TG has an image reading operation period. The voltage waveform of the applied voltage is inverted with respect to the optimum voltage Vte, has a positive voltage VtgH as a high level, a negative voltage VtgL as a low level, and a signal width during a period of the positive voltage VtgH and the negative voltage VtgL A pulse signal having a voltage waveform adjusted for is applied as a correction signal. In addition, the bottom gate terminal BG has an optimum voltage Vbe that minimizes or changes the threshold voltage of the transistor on the bottom gate terminal BG side of the double gate type photosensor 10, and is set to Vbe during the image reading operation period. The voltage waveform of the applied voltage is inverted with respect to the optimum voltage Vbe, and has a positive voltage VbgH as a high level and a negative voltage VbgL as a low level, and a signal width during a period of the positive voltage VbgH and the negative voltage VbgL. A pulse signal having a voltage waveform adjusted for is applied as a correction signal.
[0090]
  Specifically, as shown in FIGS. 12A and 12B, it is applied to the gate electrode during the image reading operation period.Average voltageFor Vte1 and Vbe1, during the entire processing period including image reading operation and effective voltage adjustment operationAverage voltageThe reverse bias voltage waveform of the correction signal is obtained so that the optimum voltages Vte and Vbe at which the change amount of the threshold voltage of the transistors constituting the photosensor is minimized or zero are obtained.Average voltageVte2 and Vbe2 are set. That is, in the image reading operationAverage voltageVte1, Vbe1 and effective voltage adjustmentAverage voltageThe signal widths of the positive and negative voltages are set so that the average voltages Vte2 and Vbe2 become the optimum voltages Vte and Vbe, respectively. The effective voltage adjustment operation period may be the same as the time required for the image reading operation, or may be a different time, for example, a time shorter than the time required for the image reading operation. In short, the voltage applied to the top gate terminal TG and the bottom gate terminal BG during the effective voltage adjustment operation period.Average voltageEachAverage voltageIt is only necessary that the voltage waveform is set so as to be Vte and Vbe.
[0091]
  According to such a drive control method of the photosensor system, in the entire processing period including the image reading operation and the effective voltage adjustment operation.Average voltageSince the reverse bias voltage waveform is applied to the top gate terminal TG and the bottom gate terminal BG so that the amount of change in the threshold voltage of the transistor is minimized or zero, the top gate terminal TG and the bottom gate terminal It is possible to provide a highly reliable photosensor system in which the influence of the threshold voltage that changes due to the voltage polarity applied to the BG is suppressed and the sensitivity characteristics and element characteristics of the photosensor are not deteriorated. .
[0092]
In this embodiment, the voltage value required for the voltage waveform applied to the top gate line 101 and the bottom gate line 102 during the image reading operation period and the effective voltage adjustment operation period is asymmetric with respect to the GND level (0 V). A positive and negative voltage value pair. Therefore, the top gate driver 111 and the bottom gate driver 112 can be configured by drivers each having a binary output. Since a driver having such a binary output is usually low-cost, an increase in the cost of the photosensor system can be suppressed.
[0093]
<Sixth Embodiment>
Next, a sixth embodiment of the drive control method for the photosensor system according to the present invention will be described with reference to the drawings.
In this embodiment, in addition to the reading operation of the subject image as shown in the first to fifth embodiments, the optimum of the photosensor that changes depending on various conditions such as the brightness of the surrounding environment and the type of the detection object. The present invention relates to a drive control method in which a process (hereinafter referred to as a pre-reading operation) for obtaining a sensitive sensitivity setting value is performed immediately before an image reading operation period, and an image reading operation is performed according to the sensitivity setting value determined thereby. .
[0094]
FIG. 13 is a timing chart showing the operation timing for each row in the sixth embodiment of the drive control method for the photosensor system according to the present invention. Here, the control process equivalent to the above-described embodiment will be described in a simplified manner. Note that the high level voltage and the low level voltage of the signal voltage applied to the top gate line 101 and the bottom gate line 102 have non-target voltages with respect to the GND level (0 V). Similarly to the fifth embodiment, a case will be described in which the reverse bias voltage waveform is set so that the amount of change in the threshold value in the transistor constituting the photosensor is minimized.
[0095]
In the pre-read operation in the present embodiment, first, as shown in FIGS. 13A to 13C, reset pulses φT1, φT2,... Are applied to each of the top gate lines 101 at a predetermined delay time Tdly. φTn is sequentially applied to start the reset period Treset, and the double-gate photosensor 10 for each row is initialized. Here, the reset pulses φT1, φT2,... ΦTn are pulse signals having a positive voltage (high level) VtgH and a negative voltage (low level) VtgL (≠ −VtgH) that are asymmetric with respect to the GND level (0 V).
[0096]
Next, when the reset pulses φT1, φT2,... ΦTn fall and the reset period Treset ends, the light accumulation periods TA1, TA2,... TAn start sequentially, and the top gate of the double-gate photosensor 10 for each row. Charges (holes) are generated and accumulated in the channel region in accordance with the amount of light incident from the electrode side.
13 so that the light accumulation periods TA1, TA2,... TAn set for each row change stepwise by a predetermined delay time Tdly for each row after the last reset pulse φTn falls. As shown in (g), a precharge signal φpg is applied, and read pulses φBn,... ΦB2, φB1 shown in FIGS. The reading period Tread is started, and the voltage change VD corresponding to the electric charge accumulated in the double gate type photosensor 10 is read through the data line 103 by the output circuit unit 113 as shown in FIG. Stored in the RAM 130.
Here, the read pulses φB1, φB2,... ΦBn are pulse signals having a positive voltage (high level) VbgH and a negative voltage (low level) VbgL (≠ −VbgH) that are asymmetric with respect to the GND level (0 V).
[0097]
Therefore, according to such a pre-reading operation, the light accumulation periods TA1, TA2,... TAn set for each row change at a time interval twice as long as the predetermined delay time Tdly. Thus, image data read with the reading sensitivity set with the sensitivity adjustment width equal to or more than the number of rows of the photosensor array 100 is obtained. Then, based on this image data, for example, the controller 120 extracts a light accumulation period in which the contrast of the light and dark pattern is maximized, and determines an optimum light accumulation period Ta. Note that the method of determining the optimum light accumulation period Ta from the image data is not limited to the method of extracting the condition that maximizes the contrast as described above.
[0098]
Next, the image reading operation is executed using the optimum light accumulation time Ta determined by the above-described pre-reading operation. This image reading operation is basically the same as the image reading operation in the first to fifth embodiments.
That is, first, a reset pulse φT1, φT2,... ΦTn is sequentially applied to each of the top gate lines 101 to start a reset period Treset, and the double gate photosensor 10 for each row is initialized. Here, the reset pulses φT1, φT2,... ΦTn are the same as the reset pulse in the pre-read operation period, and are positive voltage (high level) VtgH and negative voltage (low level) VtgL that are asymmetric with respect to the GND level (0V). This is a pulse signal having (≠ −VtgH).
[0099]
Next, when the reset pulses φT1, φT2,... ΦTn fall and the reset period Treset ends, the optimum light accumulation period Ta starts sequentially for each row, and the top gate electrode of the double-gate photosensor 10 Charges (holes) are generated and accumulated in the channel region in accordance with the amount of light incident from the side.
[0100]
Then, the readout pulses φB1, φB2,... ΦBn are sequentially applied to the bottom gate line 102 for each row with respect to the double gate type photosensor 10 in which the optimum light accumulation period Ta and the precharge period Tprch have ended. The period Tread is started, and the voltage change VD corresponding to the electric charge accumulated in the double gate type photosensor 10 is read out via the data line 103 by the output circuit unit 113 and sequentially stored in the RAM 130.
Here, the read pulses φB1, φB2,... ΦBn are the positive voltage (high level) VbgH and the negative voltage (low level) VbgL that are asymmetric with respect to the GND level (0 V), as in the read pulse during the pre-read operation period. This is a pulse signal having (≠ −VbgH).
[0101]
  Next, when the above-described image reading operation is completed in all rows, the voltage waveform applied to each gate line in a series of pre-reading operations and image reading operations is displayed.Average voltageThe effective voltage adjustment operation for adjusting and optimizing the bias is executed during the effective voltage adjustment operation period. That is, the voltage waveforms applied to the top gate line 101 and the bottom gate line 102 by the reset pulse during the pre-reading operation period and the image reading operation period.Average voltage valueIs applied to the top gate line 101 and the bottom gate line 102.Average voltage valueCan be adjusted to optimum voltages Vte and Vbe that minimize or reduce the amount of change in the threshold voltage of the transistor.Average voltage valueIs generated as a correction signal and applied to the top gate line 101 and the bottom gate line 102 of each row during the effective voltage adjustment operation period.
[0102]
  In this effective voltage adjustment operation, signals applied to the top gate terminal TG and the bottom gate terminal BG will be described more specifically with reference to the drawings. For convenience of explanation, it is applied to the top gate terminal TG.Average voltageAnd applied to the bottom gate terminal BG.Average voltageAll of these were biased to the low level sideAverage voltageIn the following description, attention is paid to voltage waveforms applied to the top gate line 101 and the bottom gate line 102 in the first row. FIG. 14 shows a signal applied to the top gate terminal TG and the bottom gate terminal BG during the effective voltage adjustment operation period, and the pre-read operation period and the image reading in the drive control method for the photosensor device according to the present embodiment. It is a conceptual diagram which shows the relationship with the signal applied during an operation | movement period.
[0103]
As shown in FIGS. 13A to 13H, the reset operation in the pre-reading operation period and the image reading operation period has a high-level signal voltage (positive voltage) VtgH only for a very short time (Treset). A reset pulse φT1 is applied to the top gate terminal TG via the top gate line 101, and a low-level signal voltage (negative voltage) VtgL is applied in a relatively long period. Further, the light accumulation period Ta in the image reading operation is changed and set each time according to the environmental illuminance or the like by the pre-reading operation.
[0104]
On the other hand, also in the read operation during the pre-read operation period and the image read operation period, the read pulse φB1 having the high level signal voltage (positive voltage) VbgH is transmitted through the bottom gate line 102 for the bottom gate only for a very short time (Tread). A signal voltage having a low level signal voltage (negative voltage) VtgL is applied to the terminal BG and in a relatively long period other than that. Further, the light accumulation period Ta in the image reading operation is changed and set each time according to the environmental illuminance or the like by the pre-reading operation.
[0105]
  Therefore, in the present embodiment, the voltage waveform applied during the pre-reading operation period and the image reading operation period and within the effective voltage adjustment operation period to be executed is set according to the sensitivity characteristics of the double-gate photosensor. On the top gate terminal TG sideAverage voltageOptimum value Vte of the bottom gate terminal BG sideAverage voltageUsing the optimum value Vbe as a reference, a voltage waveform in which the absolute value of the time integral value on the high level side of the voltage waveform is equal to the absolute value of the time integral value on the low level side is generated, and effective voltage adjustment is performed. It is applied to the top gate line 101 and the bottom gate line 102 of the double gate type photosensor at a predetermined timing during the operation period. Here, as shown in FIGS. 13A to 13C, the voltage waveform of the correction signal applied to the top gate line 101 during the effective voltage adjustment operation period is the same as that on the top gate terminal TG side.Average voltageWith reference to the optimum value Vte, a voltage waveform is composed of a low-level voltage component having a predetermined signal width (time width) Ttpl and a high-level voltage component having a predetermined signal width Ttph.
[0106]
  On the other hand, the voltage waveform of the correction signal applied to the bottom gate line 102 during the effective voltage adjustment operation period is the bottom gate terminal BG side.Average voltageWith reference to the optimum value Vbe, the voltage waveform is composed of a low-level voltage component having predetermined signal widths Tbpla and Tbplb and a high-level voltage component having a predetermined signal width Tbph. Here, the relationship between the voltage waveform of the correction signal applied to the top gate terminal TG side during the effective voltage adjustment operation period and the other signal waveforms is as shown in the schematic diagram of FIG. TG'sAverage voltageVte is the optimum value of Vt, the high level of the voltage waveform applied in the processing cycle of the pre-reading operation and the image reading operation is VtgH, the low level is VtgL, the optimum light accumulation time in the image reading operation is Ta, the pre-reading operation and When the low level period other than the optimal light accumulation time Ta in the image reading operation is Tlt, and the high level period (that is, Treset + Trest) in the pre-reading operation and the image reading operation is Tht, the following expression is obtained.
[0107]
Ht. (Ttph + Tht) = Lt. (Ta + Tlt + Ttpl) (1)
Where Ht isAverage voltageIs the absolute value (| VtgH−Vte |) of the differential voltage of the high level VtgH with respect to the optimum value Vte of Lt,Average voltageIs the absolute value (| VtgL−Vte |) of the differential voltage of the low level VtgL with respect to the optimum value Vte. From the above equation (1), the application time of the voltage waveform of the correction signal applied to the top gate line 101 during the effective voltage adjustment operation period, that is, the signal width Ttph of the high level voltage component and the voltage component of the low level side. The relationship with the signal width Ttpl is expressed as follows.
Ttph = Lt / Ht · (Ta + Tlt + Ttpl) −Tht (2)
[0108]
  Therefore, in the effective voltage adjustment operation, an image reading operation is performed according to the ambient illuminance by applying the high-level VtgH voltage waveform to the top gate line 101 for the time (Ttph) represented by the equation (2). Even when the optimum light accumulation period Ta is changed and set, it is applied to the top gate terminal TG.Average voltageCan be adjusted and controlled to the optimum value Vte, and a change in sensitivity characteristics due to deterioration of element characteristics of the double gate type photosensor can be suppressed.
[0109]
  On the other hand, the relationship between the voltage waveform of the correction signal applied to the bottom gate line 102 during the effective voltage adjustment operation period and the other signal waveforms is as shown in the schematic diagram of FIG.Average voltageVbe is the optimum value, VbgH is the high level of the voltage waveform applied in the processing cycle of the pre-reading operation and the image reading operation, VbgL is the low level, Ta is the optimal light accumulation time in the image reading operation, and When the low level period other than the optimum light accumulation time Ta in the image reading operation is Tlb, and the high level period (Trd + Trd) in the pre-reading operation and the image reading operation is Thb, the following expression is obtained.
[0110]
Hb. (Tbph + Thb) = Lb. (Ta + Tlb + Tbpl) (3)
Where Hb isAverage voltageIs the absolute value (| VbgH−Vbe |) of the differential voltage of the high level VbgH with respect to the optimum value Vbe of Lb,Average voltageIs the absolute value (| VbgL−Vbe |) of the differential voltage of the low level VbgL with respect to the optimum value Vbe. Tbpl is the total signal width (Tbpla + Tbplb) of the voltage components on the low level side of the voltage waveform. From the above equation (3), the application time of the voltage waveform of the correction signal, that is, the relationship between the signal width Tbph of the high-level voltage component and the signal width Tbpl of the low-level voltage component is expressed as the following equation. Is done.
Tbph = Lb / Hb. (Ta + Tlb + Tbpl) −Thb (4)
[0111]
  Therefore, in the effective voltage adjustment operation, an image reading operation is performed in accordance with the ambient illuminance by applying the voltage waveform of the high level VbgH to the bottom gate line 102 for the time (Tbph) represented by the equation (4). Even when the optimum light accumulation period Ta is changed and set, it is applied to the bottom gate terminal BG.Average voltageCan be adjusted to the optimum value Vbe, and changes in sensitivity characteristics due to deterioration of element characteristics of the double gate type photosensor can be suppressed. In the above-described effective voltage adjustment operation, the top gate terminal TG side that is set according to the sensitivity characteristics of the double-gate photosensor is used.Average voltageOptimum value Vte of the bottom gate terminal BG sideAverage voltageThe optimum value Vbe varies depending on the element structure of the double-gate photosensor, the material used, and the like, and either positive or negative voltage or 0 V may be the optimum value.
[0112]
In this embodiment, the high-level and low-level signal voltages of the correction signal applied to the top gate terminal TG and the bottom gate terminal BG in the effective voltage adjustment operation are set to the high voltages in the pre-read operation and the image read operation. The case where the voltage is the same as the level and the low level has been described. In this case, since the voltage values applied to the top gate terminal TG and the bottom gate terminal BG are two kinds of voltage values as in the first, third, and fifth embodiments, the top gate driver 111 and the bottom gate driver. 112 can be configured by drivers each having a binary output. Since a driver having such a binary output is usually low-cost, an increase in the cost of the photosensor system can be suppressed.
[0113]
Note that the present embodiment is not limited to this, and similarly to the second and fourth embodiments, the top gate terminal TG and the bottom gate terminal BG are used in the pre-reading operation, the image reading operation, and the effective voltage adjustment operation. The applied signal voltage has a different voltage value on the high level side and the low level side, and the top gate driver 111 and the bottom gate driver 112 are configured by drivers each having a multilevel output. May be.
[0114]
Further, the method of the pre-reading operation in the present embodiment is not limited to the form shown in FIGS. 13A to 13H, and other methods can be applied.
FIG. 15 is a timing chart showing another example of the pre-read operation that can be applied to this embodiment.
In the pre-reading operation according to the present embodiment, first, as shown in FIGS. 15A to 15C, reset pulses φT1, φT2,... ΦTn are simultaneously applied to the top gate lines 101 of the respective rows and reset. The period Treset is started simultaneously, and the double-gate photosensor 10 for each row is initialized.
[0115]
Next, the reset pulses φT1, φT2,... ΦTn fall simultaneously, and the reset period Treset ends, so that the light accumulation periods TB1, TB2,. Charges (holes) are generated and accumulated in the channel region in accordance with the amount of light incident from the top gate electrode side of the double-gate photosensor 10 for each row.
[0116]
Then, as shown in FIG. 15 (g), the precharge signal φpg is set so that the light accumulation periods TB1, TB2,. , And φBn are sequentially applied to each of the bottom gate lines 102 as shown in FIGS. 15D to 15F to start the read period Tread, and the double gate As shown in FIG. 15H, the voltage changes VD1, VD2, VD3,... VDm of each column are read out via the data line 103 by the output circuit unit 113, as shown in FIG. Are sequentially stored in the RAM 130.
[0117]
Therefore, image data read with different reading sensitivities (that is, different reading sensitivities corresponding to the number of rows) for each row constituting the subject image can be acquired by reading the subject image (one screen) once.
Note that the method of the pre-reading operation applied to the present embodiment is not limited to the above-described embodiment. For example, if the subject image can be acquired with different reading sensitivities, for example, the reset operation → A series of processing cycles of light accumulation operation → precharge operation → read operation may be repeated a plurality of times by sequentially changing the read sensitivity to acquire image data with different read sensitivities. Needless to say, it may be.
[0118]
In each of the above-described embodiments, the case where a double gate type photosensor is applied as the photosensor constituting the photosensor system has been described. However, the present invention is not limited to this. That is, in the photosensors constituting the photosensor array, the sensitivity characteristics and the element characteristics tend to change or deteriorate due to the bias of the polarity of the signal voltage applied during the pre-reading operation and the image reading operation, and As long as the change or deterioration of the characteristics can be suppressed by the correction signal applied during the effective voltage adjustment operation, the drive control method according to the present invention is satisfactorily applied even to a photosensor having another configuration. Can be applied.
[0119]
  In each of the above-described embodiments, a case has been described in which a pulse signal having a voltage polarity inverted is applied during an effective voltage adjustment operation in accordance with the operating characteristics of a double-gate photosensor and the device structure of the photosensor system. However, the present invention is not limited to this. That is, in the entire processing period including the pre-reading operation, the image reading operation, and the effective voltage adjustment operationAverage voltageCan be set to a voltage value (0 V or a predetermined voltage value) that can suppress the change in characteristics of the photosensor, a predetermined constant voltage is not limited to the pulse signal having the inverted polarity. It may be applied.
[0120]
【The invention's effect】
  According to invention of Claim 1 or 9, the initialization means (procedure) which initializes the photosensor which comprises a photosensor array, the signal read-out means (procedure) which takes in the output voltage of each photosensor,In a predetermined effective voltage adjustment operation period,Of the signal applied to each photo sensorAverage voltageEffective voltage adjusting means (procedure) for applying a correction signal for optimizing the value to each of the photosensors.Average voltageCan be eliminated or adjusted to an optimum value to suppress deterioration of the element characteristics of the photosensor and a change in sensitivity characteristics, thereby providing a highly reliable photosensor system.
[0121]
  According to the second aspect of the present invention, while changing the image reading sensitivity set for each photosensor, a subject image composed of pixels corresponding to the two-dimensionally arranged photosensors is read, and for each image reading sensitivity, Based on the image pattern of the subject image, it is equipped with an optimum reading sensitivity setting means for obtaining an optimum image reading sensitivity, so that an optimum reading sensitivity according to the ambient illuminance can be set without adding a new configuration. The subject image can be read well and applied to the photosensor.Average voltageBy optimizing the above, it is possible to suppress a change in sensitivity characteristics due to deterioration of element characteristics of the photosensor, and to realize a highly reliable photosensor system.
[0122]
  According to the invention of claim 3 or 10, the signal applied to the photosensor by the initialization means and the signal readout means is determined by the correction signal applied by the effective voltage adjustment means.Average voltageAre each set to 0V,Average voltageTherefore, it is possible to further suppress the deterioration of the element characteristics of the photosensor and the change of the sensitivity characteristics.
[0123]
  According to the invention of claim 4 or 11, the signal applied to the photosensor by the initialization means and the signal readout means is determined by the correction signal applied by the effective voltage adjustment means.Average voltageAre set so that the amount of change in the threshold voltage in each photosensor is minimized, so that it is applied to the photosensor.Average voltageThus, it is possible to provide a highly reliable photosensor system that suppresses the influence of the threshold voltage that changes due to the above-described phenomenon and does not involve deterioration in the element characteristics of the photosensor or change in sensitivity characteristics.
[0124]
  According to a fifth aspect of the present invention, the correction signal applied by the effective voltage adjusting means is based on the time integral value of the voltage waveform of the signal applied to each photosensor by the initializing means and the signal reading means. , Because it has a time integral value with reverse polarity,Average voltageCan be suppressed, and deterioration of the element characteristics of the photosensor and changes in the sensitivity characteristics can be suppressed.
[0125]
According to the invention of claim 6 or 18, the voltage waveform of the signal applied to the photosensor and the signal readout by the initialization unit and the effective voltage adjustment unit (in the first, third and fifth steps). Means and effective voltage adjusting means (in the second, fourth and sixth steps), the voltage waveform of the signal applied to the photosensor has a binary voltage consisting of a pair of high level and low level, respectively. Therefore, each signal can be generated and applied using an inexpensive binary driver, and an increase in system cost can be suppressed.
[0126]
According to the seventh or nineteenth aspect of the present invention, the voltage waveform of the signal applied to the photosensor and the signal readout by the initialization means and the effective voltage adjustment means (in the first, third and fifth steps). And the effective voltage adjusting means (in the second, fourth and sixth steps), the voltage waveform of the signal applied to the photosensor has a multi-value voltage consisting of a plurality of pairs of high level and low level, respectively. Therefore, an appropriate voltage corresponding to the sensitivity characteristic of the photosensor can be generated and applied using the multi-value driver, and the image reading operation can be performed satisfactorily.
[0127]
According to the invention of claim 8 or 12, the photosensor includes a source electrode and a drain electrode formed with a channel region made of a semiconductor layer sandwiched therebetween, and an insulating film above and below the channel region, respectively. A top gate electrode and a bottom gate electrode that are formed, and a reset pulse is applied to the top gate electrode at a predetermined timing, and a read pulse is applied to the bottom gate electrode, thereby accumulating in the channel region during the charge accumulation period. Since it is composed of a so-called double gate type photosensor that outputs a voltage corresponding to the electric charge, it is caused by a deviation in voltage polarity of a signal applied to the top gate electrode and the bottom gate electrode during the pre-reading operation and the image reading operation. Sensitivity characteristics associated with deterioration of device characteristics of double-gate photosensors It is possible to suppress the reduction, it is possible to provide a highly reliable photo-sensor system. In addition, according to the double gate type photosensor, it is possible to reduce the thickness of the photosensor device constituting the photosensor array, to reduce the size of the two-dimensional image reading apparatus to which the photosensor system is applied, and to increase the reading pixel. The subject image can be read with high definition by increasing the density.
[0128]
  According to the thirteenth aspect of the invention, a predetermined subject image is read while changing the image reading sensitivity of the photosensor array, and an optimum image reading sensitivity is obtained based on the image pattern of the subject image for each image reading sensitivity. The procedure for executing the pre-reading operation to be set, the procedure for executing the image reading operation for reading the entire area of the subject image using the optimum image reading sensitivity, and the photosensor array during the pre-reading operation and the image reading operation. Of the applied signalAverage voltageAnd an effective voltage adjusting operation for applying a signal voltage for adjusting the signal voltage to an optimum value.The optimum image reading sensitivity set by the pre-reading operation is changed and set according to the ambient illuminance. Even if the signal applied to the pre-reading operation and the image reading operation by the effective voltage adjustment operationAverage voltageCan be adjusted to the optimum value, and the change in the sensitivity characteristic due to the deterioration of the element characteristic of the photosensor can be suppressed while maintaining the optimum image reading sensitivity in the image reading operation.
[0129]
According to the fourteenth aspect of the present invention, the procedure for executing the pre-reading operation includes a first step of applying a first reset pulse to each photosensor to initialize the photosensor, and each photosensor. A second step of applying a first read pulse and outputting a first read voltage corresponding to the charge accumulated during the charge accumulation period, and changing the charge accumulation period at a predetermined ratio. Since there is a drive control method for determining the optimum charge accumulation period based on the obtained image pattern, different read sensitivities for each row constituting the subject image in the pre-read operation performed prior to the image read operation The image data read in step 1 can be acquired by reading the subject image once, the processing time required for the pre-reading operation can be greatly reduced, and optimum image reading can be performed quickly. Set the degree, it is possible to perform a normal image reading operation.
[0130]
  According to a fifteenth aspect of the present invention, the procedure for executing the pre-reading operation includes a first step of initializing the photosensor and a first read voltage corresponding to the charge accumulated in the charge accumulation period. And a procedure for executing the effective voltage adjustment operation is applied to the photosensor in the first and third steps.Average voltageThe givenAverage voltageApplied to the photosensor in the fifth step of adjusting and controlling to the optimum value by applying a fifth signal havingAverage voltageThe givenAverage voltageAnd the sixth step of adjusting and controlling to the optimum value by applying the sixth signal having the optimum image reading sensitivity set by the pre-reading operation is changed and set according to the ambient illuminance. Even in this case, in the effective voltage adjustment operation, by appropriately setting the fifth and sixth signals,Average voltageCan be adjusted and controlled to an optimum value, and a change in sensitivity characteristic due to deterioration of the element characteristics of the photosensor can be suppressed by a simple control method.
[0131]
  According to the invention described in claim 16, the fifth signal is set according to the sensitivity characteristic of the photosensor.Average voltageApplied to the photosensor in the first and third steps with reference to the optimum value ofAverage voltageAgainst the opposite polarityAverage voltageAnd the sixth signal is set according to the sensitivity characteristic of the photosensor.Average voltageApplied to the second electrode of the photosensor in the second and fourth steps based on the optimum value ofAverage voltageAgainst the opposite polarityAverage voltageTherefore, in the effective voltage adjustment operation, by applying the fifth and sixth signals having a predetermined signal width,Average voltageThe optimum value can be adjusted and controlled, and the change in the sensitivity characteristic due to the deterioration of the element characteristics of the photosensor can be suppressed.
[0132]
  According to the seventeenth aspect of the present invention, the fifth signal applied in the fifth step is during all the operation periods of the pre-read operation, the image read operation, and the effective voltage adjustment operation.Average voltageThe high voltage side and the low voltage are set so that the absolute value of the time integral value of the voltage component on the high voltage side applied with reference to the optimum value of the voltage is equal to the absolute value of the time integral value of the voltage component on the low voltage side. And the sixth signal applied in the sixth step is set during the pre-reading operation, the image reading operation, and the effective voltage adjusting operation.Average voltageThe high voltage side and the low voltage are set so that the absolute value of the time integral value of the voltage component on the high voltage side applied with reference to the optimum value of the voltage is equal to the absolute value of the time integral value of the voltage component on the low voltage side. Since the time width on the side is set, even if the optimum image reading sensitivity set by the pre-reading operation is changed and set according to the environmental strength, 6 by appropriately setting the time width and signal voltage of the signal 6Average voltageThe absolute value of the time integration value on the high voltage side and the low voltage side with the optimum value ofAverage voltageCan be adjusted and controlled to an optimum value, and a change in sensitivity characteristic due to deterioration of the element characteristics of the photosensor can be suppressed by a simple control method.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a photosensor system according to the present invention.
FIG. 2 is a timing chart showing operation timing for each row in the first embodiment of the drive control method of the photosensor system according to the present invention.
FIG. 3 is a timing chart showing details of a voltage waveform applied to the photosensor in the first embodiment.
FIG. 4 is a timing chart showing operation timing for each row in the second embodiment of the drive control method for the photosensor system according to the present invention.
FIG. 5 is a timing chart showing details of a voltage waveform applied to the photosensor in the second embodiment.
FIG. 6 is a timing chart showing operation timing for each row in the third embodiment of the drive control method for the photosensor system according to the present invention.
FIG. 7 is a timing chart showing details of a voltage waveform applied to the photosensor in the third embodiment.
FIG. 8 is a characteristic diagram showing an example of a change tendency of a bias voltage applied to a gate electrode of a transistor constituting a photosensor and a threshold voltage after BT processing.
FIG. 9 is a timing chart showing operation timing for each row in the fourth embodiment of the drive control method for the photosensor system according to the present invention;
FIG. 10 is a timing chart showing details of a voltage waveform applied to the photosensor in the fourth embodiment.
FIG. 11 is a timing chart showing operation timing for each row in the fifth embodiment of the drive control method of the photosensor system according to the present invention.
FIG. 12 is a timing chart showing details of a voltage waveform applied to the photosensor in the fifth embodiment.
FIG. 13 is a timing chart showing operation timing for each row in the sixth embodiment of the drive control method for the photosensor system according to the present invention.
FIG. 14 is a conceptual diagram illustrating a relationship between a signal applied during an effective voltage adjustment operation period and a signal applied during a pre-read operation period and an image read operation period with respect to a photosensor in a sixth embodiment. .
FIG. 15 is a timing chart showing another example of the pre-read operation in the sixth embodiment.
FIGS. 16A and 16B are a cross-sectional view illustrating a structure of a double-gate photosensor and an equivalent circuit of the double-gate photosensor. FIGS.
FIG. 17 is a schematic configuration diagram of a photosensor system configured by two-dimensionally arranging double gate type photosensors.
FIG. 18 is a timing chart showing a conventional drive control method for a double-gate photosensor system.
[Explanation of symbols]
10 Double gate type photo sensor
11 Semiconductor thin film
11a Semiconductor layer
21 Top gate electrode
22 Bottom gate electrode
100 sensor array
101 Top gate line
102 Bottom gate line
103 data lines
111 Top address decoder
112 row address decoder
113 Output circuit section
120 controller

Claims (19)

複数のフォトセンサを２次元配列して構成されるフォトセンサアレイと、
前記フォトセンサアレイの前記各フォトセンサにリセットパルスを印加して、前記各フォトセンサを初期化する初期化手段と、
前記フォトセンサアレイの前記各フォトセンサに対してプリチャージパルスを印加するとともに、前記各フォトセンサに読み出しパルスを印加して、前記各フォトセンサの出力電圧を取り込む信号読み出し手段と、
所定の実効電圧調整動作期間において、前記各フォトセンサに補正信号を印加して、前記初期化手段及び前記信号読み出し手段によって前記各フォトセンサに印加された信号の平均電圧を最適値にする実効電圧調整手段と、を具備することを特徴とするフォトセンサシステム。A photosensor array configured by two-dimensionally arranging a plurality of photosensors;
Initializing means for initializing each photosensor by applying a reset pulse to each photosensor of the photosensor array;
A signal readout means for applying a precharge pulse to each photosensor of the photosensor array and applying a readout pulse to each photosensor to capture the output voltage of each photosensor;
In a predetermined effective voltage adjustment operation period, an effective voltage that applies a correction signal to each photosensor and optimizes an average voltage of the signal applied to each photosensor by the initialization unit and the signal reading unit. And a photosensor system comprising: adjusting means. 前記初期化手段及び前記信号読み出し手段によって前記各フォトセンサに設定される画像読取感度を変化させつつ、前記信号読み出し手段によって前記２次元配列された前記複数のフォトセンサに対応する画素より構成される被写体画像を読み取り、前記画像読取感度毎の前記被写体画像の画像パターンに基づいて、最適な画像読取感度を求める最適読取感度設定手段を具備することを特徴とする請求項１記載のフォトセンサシステム。  The image reading sensitivity set for each photosensor is changed by the initialization unit and the signal reading unit, and the pixel corresponding to the plurality of photosensors arranged two-dimensionally by the signal reading unit. The photosensor system according to claim 1, further comprising an optimum reading sensitivity setting unit that reads an object image and obtains an optimum image reading sensitivity based on an image pattern of the subject image for each image reading sensitivity. 前記実効電圧調整手段における前記補正信号は、前記初期化手段及び前記信号読み出し手段によって前記各フォトセンサに印加された信号の平均電圧を、各々０Ｖに設定する信号であることを特徴とする請求項１記載のフォトセンサシステム。The correction signal in the effective voltage adjusting means is a signal for setting an average voltage of signals applied to the photosensors by the initialization means and the signal reading means to 0V, respectively. The photosensor system according to 1. 前記実効電圧調整手段における前記補正信号は、前記初期化手段及び前記信号読み出し手段によって前記各フォトセンサに印加された信号の平均電圧を、各々、前記フォトセンサにおけるしきい値電圧の変化量が最小となる値に設定する信号であることを特徴とする請求項１記載のフォトセンサシステム。The correction signal in the effective voltage adjusting means is the average voltage of the signal applied to each photosensor by the initialization means and the signal reading means, and the amount of change in the threshold voltage in the photosensor is minimum. The photosensor system according to claim 1, wherein the signal is set to a value such that 前記実効電圧調整手段における補正信号の電圧波形は、前記初期化手段及び前記信号読み出し手段によって前記各フォトセンサに印加される各々の信号の電圧波形の時間積分値に対して、逆の極性の時間積分値を有することを特徴とする請求項１記載のフォトセンサシステム。  The voltage waveform of the correction signal in the effective voltage adjusting unit is a time having an opposite polarity to the time integral value of the voltage waveform of each signal applied to each photosensor by the initialization unit and the signal reading unit. The photosensor system according to claim 1, wherein the photosensor system has an integral value. 前記初期化手段及び前記実効電圧調整手段によって前記各フォトセンサに印加される信号の電圧波形、並びに、前記信号読み出し手段及び前記実効電圧調整手段によって前記フォトセンサに印加される信号の電圧波形は、各々一対のハイレベル及びローレベルからなる２値の電圧を有することを特徴とする請求項１記載のフォトセンサシステム。  The voltage waveform of the signal applied to each photosensor by the initialization means and the effective voltage adjusting means, and the voltage waveform of the signal applied to the photosensor by the signal reading means and the effective voltage adjusting means are: 2. The photosensor system according to claim 1, wherein each of the photosensor systems has a binary voltage consisting of a pair of high level and low level. 前記初期化手段及び前記実効電圧調整手段によって前記各フォトセンサに印加される信号の電圧波形、並びに、前記信号読み出し手段及び前記実効電圧調整手段によって前記フォトセンサに印加される信号の電圧波形は、各々複数対のハイレベル及びローレベルからなる多値の電圧を有することを特徴とする請求項１記載のフォトセンサシステム。  The voltage waveform of the signal applied to each photosensor by the initialization means and the effective voltage adjusting means, and the voltage waveform of the signal applied to the photosensor by the signal reading means and the effective voltage adjusting means are: 2. The photosensor system according to claim 1, wherein each of the photosensor systems has a multi-value voltage consisting of a plurality of pairs of high level and low level. 前記各フォトセンサは、半導体層からなるチャネル領域を挟んで形成されたソース電極及びドレイン電極と、少なくとも前記チャネル領域の上方及び下方に各々絶縁膜を介して形成されたトップゲート電極及びボトムゲート電極と、を備えたダブルゲート構造を有し、
前記初期化手段において、前記トップゲート電極に前記リセットパルスを印加して初期化し、前記信号読み出し手段において、前記ボトムゲート電極に前記読み出しパルスを印加し、前記初期化終了から前記読み出しパルスの印加までの電荷蓄積期間に前記チャネル領域に蓄積された電荷に対応した電圧を前記出力電圧として出力することを特徴とする請求項１記載のフォトセンサシステム。Each photosensor includes a source electrode and a drain electrode formed with a channel region made of a semiconductor layer interposed therebetween, and a top gate electrode and a bottom gate electrode formed at least above and below the channel region via an insulating film, respectively. And a double gate structure comprising
In the initialization means, the reset pulse is applied to the top gate electrode for initialization, and in the signal readout means, the readout pulse is applied to the bottom gate electrode, from the end of initialization to the application of the readout pulse. 2. The photosensor system according to claim 1, wherein a voltage corresponding to the charge accumulated in the channel region is output as the output voltage during the charge accumulation period. 複数のフォトセンサを２次元配列して構成されるフォトセンサアレイを備えたフォトセンサシステムの駆動制御方法において、
該フォトセンサシステムの駆動制御方法は、
前記フォトセンサアレイの前記各フォトセンサにリセットパルスを印加して前記各フォトセンサを初期化する初期化手順と、
前記フォトセンサアレイの前記各フォトセンサにプリチャージパルスを印加した後、前記各フォトセンサに読み出しパルスを印加し、前記各フォトセンサの出力電圧を取り込む信号読み出し手順と、
前記初期化手順及び前記信号読み出し手順において前記各フォトセンサに印加された信号の平均電圧を所定の最適値に調整する実効電圧調整手順と、を含むことを特徴とするフォトセンサシステムの駆動制御方法。In a drive control method of a photosensor system including a photosensor array configured by two-dimensionally arranging a plurality of photosensors,
The drive control method of the photosensor system includes:
An initialization procedure for initializing each photosensor by applying a reset pulse to each photosensor of the photosensor array;
After applying a precharge pulse to each photosensor of the photosensor array, applying a read pulse to each photosensor, and a signal readout procedure for capturing the output voltage of each photosensor;
An effective voltage adjustment procedure for adjusting an average voltage of a signal applied to each photosensor in the initialization procedure and the signal readout procedure to a predetermined optimum value, and a drive control method for a photosensor system, . 前記実効電圧調整手順により調整される、前記各フォトセンサに印加される信号の平均電圧の前記最適値は０Ｖに設定されることを特徴とする請求項９記載のフォトセンサシステムの駆動制御方法。10. The drive control method for a photosensor system according to claim 9, wherein the optimum value of the average voltage of the signal applied to each photosensor adjusted by the effective voltage adjustment procedure is set to 0V. 前記実効電圧調整手順により調整される、前記各フォトセンサに印加される信号の平均電圧の前記最適値は、前記各フォトセンサにおけるしきい値電圧の変化量が最小となる値に設定されることを特徴とする請求項９記載のフォトセンサシステムの駆動制御方法。The optimum value of the average voltage of the signal applied to each photosensor, adjusted by the effective voltage adjustment procedure, is set to a value that minimizes the amount of change in threshold voltage in each photosensor. The drive control method of the photosensor system according to claim 9. 前記フォトセンサは、半導体層からなるチャネル領域を挟んで形成されたソース電極及びドレイン電極と、少なくとも前記チャネル領域の上方及び下方に各々絶縁膜を介して形成されたトップゲート電極及びボトムゲート電極と、を備えたダブルゲート構造を有し、
前記トップゲート電極に前記リセットパルスを印加し、前記ボトムゲート電極に前記読み出しパルスを印加することにより、前記初期化終了から前記読み出しパルスの印加までの電荷蓄積期間に前記チャネル領域に蓄積された電荷に対応した電圧を出力することを特徴とする請求項９記載のフォトセンサシステムの駆動制御方法。The photosensor includes a source electrode and a drain electrode formed across a channel region made of a semiconductor layer, and a top gate electrode and a bottom gate electrode formed at least above and below the channel region via an insulating film, respectively. Having a double gate structure with
By applying the reset pulse to the top gate electrode and applying the read pulse to the bottom gate electrode, the charge accumulated in the channel region during the charge accumulation period from the end of initialization to the application of the read pulse 10. The drive control method for a photosensor system according to claim 9, wherein a voltage corresponding to is output. 前記初期化手段及び前記信号読み出し手順によって前記フォトセンサアレイにおける前記各フォトセンサに設定する画像読取感度を変化させつつ、前記信号読み出し手順によって前記２次元配列されたフォトセンサに対応する画素より構成される被写体画像を読み取り、前記画像読取感度毎の前記被写体画像の画像パターンに基づいて、最適な画像読取感度を設定する事前読取動作を実行する手順と、
前記最適な画像読取感度を用いて、前記被写体画像の全域を読み取る画像読取動作を実行する手順と、
前記事前読取動作及び前記画像読取動作の期間に、前記フォトセンサアレイの各フォトセンサに印加された信号の平均電圧を、前記最適値に調整する実効電圧調整動作を実行する手順よりなる前記実効電圧調整手順と、
を含むことを特徴とする請求項９記載のフォトセンサシステムの駆動制御方法。The image reading sensitivity set for each photosensor in the photosensor array is changed by the initialization means and the signal readout procedure, and the pixel corresponding to the two-dimensionally arranged photosensors by the signal readout procedure is configured. A pre-reading operation for setting an optimum image reading sensitivity based on an image pattern of the subject image for each image reading sensitivity;
A procedure for performing an image reading operation for reading the entire area of the subject image using the optimum image reading sensitivity;
The effective step comprising the steps of executing an effective voltage adjustment operation for adjusting an average voltage of signals applied to each photosensor of the photosensor array to the optimum value during the pre-reading operation and the image reading operation. Voltage adjustment procedure;
The drive control method of the photosensor system according to claim 9, further comprising: 前記事前読取動作を実行する手順は、前記各フォトセンサに、第１のタイミングで所定の極性の電圧を有する第１のリセットパルスを印加して、前記フォトセンサを初期化する第１のステップと、前記初期化終了後、プリチャージパルスに基づくプリチャージ動作が終了した前記各フォトセンサに対して、第２のタイミングで所定の極性の電圧を有する第１の読み出しパルスを印加して、前記初期化終了から前記第１の読み出しパルスの印加までの電荷蓄積期間に蓄積された電荷に対応した第１の読出電圧を出力する第２のステップと、を含み、前記第１の読み出しパルスは、前記第２のタイミングにより、前記電荷蓄積期間を所定の比率で変化させるように印加され、前記電荷蓄積期間毎に蓄積された電荷に対応して出力される前記第１の読出電圧により得られる前記被写体画像の画像パターンに基づいて、最適な前記電荷蓄積期間が決定されることを特徴とする請求項１３記載のフォトセンサシステムの駆動制御方法。  The procedure of executing the pre-reading operation includes a first step of initializing the photosensors by applying a first reset pulse having a voltage of a predetermined polarity at a first timing to each photosensor. Then, after the initialization is completed, a first readout pulse having a predetermined polarity voltage is applied at a second timing to each of the photosensors for which the precharge operation based on the precharge pulse has been completed. A second step of outputting a first read voltage corresponding to a charge accumulated in a charge accumulation period from the end of initialization to the application of the first read pulse, wherein the first read pulse comprises: The first timing is applied so as to change the charge accumulation period at a predetermined ratio according to the second timing, and is output corresponding to the charge accumulated in each charge accumulation period. Based on the image pattern of the subject image obtained by the voltage output, the optimum the driving control method according to claim 13, wherein the photo sensor system charge accumulation period is being determined. 前記画像読取動作を実行する手順は、前記各フォトセンサに、第３のタイミングで所定の極性の電圧を有する第２のリセットパルスを印加して、前記各フォトセンサを初期化する第３のステップと、前記初期化終了後、プリチャージパルスに基づくプリチャージ動作が終了した前記各フォトセンサに対して、前記事前読取動作により決定された前記最適な電荷蓄積期間を規定する第４のタイミングで所定の極性の電圧を有する第２の読み出しパルスを印加して、前記初期化終了から前記第２の読み出しパルスの印加までの前記最適な電荷蓄積期間に蓄積された電荷に対応した第２の読出電圧を出力する第４のステップと、を含み、
前記実効電圧調整動作を実行する手順は、前記第１及び第３のステップにおいて前記フォトセンサに印加された平均電圧を、前記最適値に調整制御する所定の平均電圧を有する第５の信号を、前記フォトセンサに印加する第５のステップと、前記第２及び第４のステップにおいて前記フォトセンサに印加された平均電圧を、前記最適値に調整制御する所定の平均電圧を有する第６の信号を、前記フォトセンサに印加する第６のステップと、を含むことを特徴とする請求項１４記載のフォトセンサシステムの駆動制御方法。The procedure for executing the image reading operation includes a third step of initializing each photosensor by applying a second reset pulse having a voltage of a predetermined polarity at a third timing to each photosensor. And after completion of the initialization, for each of the photosensors for which the precharge operation based on the precharge pulse has ended, at a fourth timing that defines the optimum charge accumulation period determined by the pre-read operation. Applying a second read pulse having a voltage of a predetermined polarity, a second read corresponding to the charge accumulated in the optimum charge accumulation period from the end of initialization to the application of the second read pulse A fourth step of outputting a voltage;
In the procedure for executing the effective voltage adjustment operation, the fifth signal having a predetermined average voltage for adjusting and controlling the average voltage applied to the photosensor in the first and third steps to the optimum value, A fifth signal applied to the photosensor; and a sixth signal having a predetermined average voltage for adjusting and controlling the average voltage applied to the photosensor in the second and fourth steps to the optimum value. The method for controlling driving of a photosensor system according to claim 14, further comprising: a sixth step of applying to the photosensor. 前記第５の信号は、前記フォトセンサの感度特性に応じて設定される平均電圧の前記最適値を基準として、前記第１及び第３のステップにおいて前記フォトセンサに印加された平均電圧に対して、逆極性の平均電圧を有し、また、前記第６の信号は、前記フォトセンサの感度特性に応じて設定される平均電圧の前記最適値を基準として、前記第２及び第４のステップにおいて前記フォトセンサに印加された平均電圧に対して、逆極性の平均電圧を有していることを特徴とする請求項１５記載のフォトセンサシステムの駆動制御方法。Said fifth signal, based on the said optimum value of the average voltage set in accordance with the sensitivity characteristic of the photo sensor, with respect to the first and third of the applied average voltage to the photosensor in step , Having an average voltage of reverse polarity, and the sixth signal is determined in the second and fourth steps with reference to the optimum value of the average voltage set according to the sensitivity characteristic of the photosensor. 16. The drive control method for a photosensor system according to claim 15, wherein the drive voltage control method has an average voltage having a reverse polarity with respect to the average voltage applied to the photosensor. 前記第５のステップは、前記フォトセンサの感度特性に応じて設定される平均電圧の前記最適値を基準として、該最適値より低い第５の電圧部分と該最適値より高い第６の電圧部分とを有し、前記第１、第３及び第５のステップにおいて前記フォトセンサに印加された信号電圧の時間積分値の絶対値と、前記第１、第２及び第６のステップにおいて前記フォトセンサに印加された信号の電圧波形の時間積分値の絶対値とが等しくなるように、各々所定の時間幅に設定された前記第５の信号を前記フォトセンサに印加し、
また、前記第６のステップは、前記フォトセンサの感度特性に応じて設定される平均電圧の前記最適値を基準として、該最適値より低い第７の電圧部分と該最適値より高い第８の電圧部分とを有し、前記第２、第４及び第７のステップにおいて前記フォトセンサに印加された信号の電圧波形の時間積分値の絶対値と、前記第１、第２及び第８のステップにおいて前記フォトセンサに印加された信号電圧の時間積分値の絶対値とが等しくなるように、各々所定の時間幅に設定された前記第６の信号を前記フォトセンサに印加することを特徴とする請求項１５記載のフォトセンサシステムの駆動制御方法。In the fifth step, a fifth voltage portion lower than the optimum value and a sixth voltage portion higher than the optimum value on the basis of the optimum value of the average voltage set according to the sensitivity characteristic of the photosensor. And the absolute value of the time integral value of the signal voltage applied to the photosensor in the first, third and fifth steps, and the photosensor in the first, second and sixth steps. Applying the fifth signal set to a predetermined time width to the photosensor so that the absolute value of the time integral value of the voltage waveform of the signal applied to is equal,
The sixth step includes a seventh voltage portion lower than the optimum value and an eighth value higher than the optimum value on the basis of the optimum value of the average voltage set according to the sensitivity characteristic of the photosensor. An absolute value of a time integral value of the voltage waveform of the signal applied to the photosensor in the second, fourth and seventh steps, and the first, second and eighth steps. The sixth signal, each set to a predetermined time width, is applied to the photosensor so that the absolute value of the time integral value of the signal voltage applied to the photosensor is equal. The drive control method of the photosensor system according to claim 15. 前記第１、第３及び第５のステップにおいて前記各フォトセンサに印加される信号の電圧波形、並びに、前記第２及、第４及び第６のステップにおいて前記フォトセンサに印加される信号の電圧波形は、各々一対のハイレベル及びローレベルからなる２値の電圧を生成、出力する２値ドライバにより、前記各フォトセンサに印加されることを特徴とする請求項１５記載のフォトセンサシステムの駆動制御方法。  The voltage waveform of the signal applied to each photosensor in the first, third and fifth steps, and the voltage of the signal applied to the photosensor in the second, fourth and sixth steps 16. The driving of the photosensor system according to claim 15, wherein the waveform is applied to each of the photosensors by a binary driver that generates and outputs a binary voltage having a pair of high level and low level. Control method. 前記第１、第３及び第５のステップにおいて前記フォトセンサに印加される信号の電圧波形、並びに、前記第２、第４及び第６のステップにおいて前記フォトセンサに印加される信号の電圧波形は、各々複数対のハイレベル及びローレベルからなる多値の電圧を生成、出力する多値ドライバにより、前記フォトセンサに印加されることを特徴とする請求項１５記載のフォトセンサシステムの駆動制御方法。  The voltage waveform of the signal applied to the photosensor in the first, third and fifth steps, and the voltage waveform of the signal applied to the photosensor in the second, fourth and sixth steps are: 16. The drive control method for a photosensor system according to claim 15, wherein the photosensor system is applied to the photosensor by a multilevel driver that generates and outputs a multilevel voltage each consisting of a plurality of pairs of high level and low level. .
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