KR100850106B1 - 광센서 장치 및 그 구동 제어 방법 - Google Patents

Abstract

광센서 장치는 2차원적으로 배열된 복수의 광센서, 광센서 배열을 이용하여 소정의 이미지 판독 감도로 피사체 이미지를 판독하는 이미지 판독수단; 광센서 배열에서의 상기 이미지 판독 감도를 복수의 단계로 변화시켜가면서 감도 조정 피사체 이미지를 판독하는 감도 조정 이미지 판독 수단; 감도 조정 이미지 판독 수단에 의해 판독된 피사체 이미지의 이미지 패턴에 관련된 화소 데이터 그룹을 기초로, 피사체 이미지의 판독 작동에 최적인 이미지 판독 감도를 획득하는 최적 이미지 판독 감도 획득 수단; 및 최적 이미지 판독 감도를 이미지 판독수단에서의 이미지 판독 감도로서 설정하는 이미지 판독 감도 설정 수단을 포함한다.

광센서, 배열, 이미지, 판독, 감도, 화소.

Description

광센서 장치 및 그 구동 제어 방법{PHOTOSENSOR DEVICE AND DRIVE CONTROL METHOD THEREOF}

본 발명은 복수의 광센서들의 2차원적 배열로 구성되는 광센서 배열을 가지는 광센서 장치와, 그리고 광센서 장치 내에서의 구동 제어 방법에 관한 것이다.

인쇄물, 사진, 또는 지문과 같은 정교한 3차원 형상을 판독하기 위한 종래의 2차원 이미지 판독 장치들 중 하나는 매트릭스 형태로 정렬된 광전변환소자들(광센서들)의 배열로 구성되는 광센서 배열을 가지는 광센서 장치이다. 이하에서 시스템이라는 표현은 장치의 의미로서 사용된다.

잘 알려진 것 처럼, CCD는 광다이오드들 또는 박막 트랜지스터들(TFT: 박막 트랜지스터)과 같은 광센서들이 매트릭스형태로 배열된 구조를 가지고, 각 광센서의 광선 수용부로 들어가는 광량에 대응하여 생성되는 전자-정공 쌍(전하의 양)을 수평주사 회로와 수직주사 회로에 의해 검출하여 조사광의 밝기를 검출한다.

그와 같은 CCD를 사용하는 광센서 시스템에서, 주사된 광센서가 선택된 상태로 나타내도록 하기 위해 선택적 트랜지스터를 개별적으로 제공하는 것이 필요하다.

그러나, 광센서와 선택적 트랜지스터의 결합된 구조를 대체하여, 광센서(이하 이중 게이트 광센서라 함)가 현재 개발되고 있는데, 이는 소위 이중 게이트 구조를 가지는 박막 트랜지스터로 형성되고 광감지 기능과 선택 기능 둘 다를 가지고 있다.

도 26A는 이중 게이트 광센서(10)의 구조를 보여주는 단면도이다. 도 26B는 이중 게이트 광센서(10)의 등가 회로를 보여주는 회로도이다.

이중 게이트 광센서(10)는 무정형 실리콘 또는 그와 같은 것으로 형성된 반도체 박막(11), 반도체 박막(11)의 양 끝에 각각 형성된 n⁺-실리콘 층들(17, 18), n⁺-실리콘 층들(17, 18) 위에 각각 형성된 소스와 드레인 전극들(12, 13), 블럭 절연막(14)과 정상 게이트 절연막(15)을 거쳐 반도체 박막(11) 위에 형성된 정상 게이트 전극(21), 정상 게이트 전극(21)위에 제공된 보호 절연막(20), 그리고 하위 게이트 절연막(16)을 거쳐 반도체 막박(11) 아래에 제공된 바닥 게이트 전극(22)으로 구성되어 있다. 이중 게이트 광센서(10)는 유리 또는 그와 같은 것으로 형성된 투명 절연 기판(19)위에 제공된다.

달리 말하면, 이중 게이트 광센서(10)는 반도체 박막(11), 소스 전극(12), 드레인 전극(13), 그리고 정상 게이트 전극(21)으로 구성된 상위 MOS 트랜지스터와, 반도체 박막(11), 소스 전극(12), 드레인 전극(13), 그리고 바닥 게이트 전극 (22)로 구성된 하위 MOS 트랜지스터를 포함한다. 도 26b의 등가 회로에서 도시된 것처럼, 이중 게이트 광센서(10)는 반도체 박막(11), TG(정상 게이트 단자), BG(바닥 게이트 단자), S(소스 단자), 그리고 D(드레인 단자)로 형성된 동일 채널 영역을 가지는 두개의 MOS 트랜지스터들을 포함한다고 생각된다.

보호 절연막(20), 정상 게이트 전극(21), 상위 게이트 절연막(15), 블럭 절연막(14), 그리고 하위 게이트 절연막(16)은 모두 반도체 층(11)을 활성화시키기 위해서 가시 광선에 높은 투과율을 가지는 물질로 형성된다. 정상 게이트 전극(21) 측면으로부터 센서로 들어가는 광선은 정상 게이트 전극(21), 상위 게이트 절연막 (15), 그리고 블럭 절연막(14)을 통과하고, 그 후 반도체 박막(11)으로 들어가서, 그곳의 채널 영역내의 전하들(양 정공들)을 생성시키고 축적시킨다.

도 27은 이중 게이트 광센서들(10)의 2차원적 배열에 의해 구성되는 광센서 시스템을 도시하는 개략도이다. 도 27에서 도시된 것처럼, 광센서 시스템은 n×m 매트릭스형태로 정렬된 많은 수의 이중 게이트 광센서들(10)로 구성된 광센서 배열(100), 행방향으로 이중 게이트 광센서들(10)의 정상 게이트 단자들(TG)과 바닥 게이트 단자들(BG)을 각각 연결하는 정상과 바닥 게이트 라인들(101, 102), 정상과 바닥 게이트 라인들(101, 102)에 각각 연결된 정상과 바닥 게이트 구동기들(110, 120), 열방향으로 이중 게이트 광센서들(10)의 드레인 단자들(D)을 각각 연결하는 데이터 라인들(103), 그리고 데이터 라인들(103)에 연결된 출력 회로부(130)로 구성된다.

도 27에서, φtg와 φbg는 각각, 이후에 서술되어질, 리셋 펄스(φTi)와 판독 펄스(φBi)를 발생시키는 제어 신호들을 나타내고, φpg는 사전 충전 전압(Vpg)이 적용되는 타이밍을 제어하기 위한 사전 충전 펄스를 나타낸다.

상기 서술된 구조에서, 후술되는 것처럼, 광감지 기능은 정상 게이트 구동기(110)로부터 정상 게이트 단자(TG)까지 소정의 전압을 인가함으로써 실현되고, 반면에 판독 기능은 바닥 게이트 구동기(120)로부터 바닥 게이트 단자들(BG)까지 소정의 전압을 인가함으로써, 그 후 광센서들(10)의 출력 전압을 데이터 라인들(103)을 거쳐 출력 회로 영역(130)으로 보냄으로써, 그리고 직렬 데이터(Vout)를 출력함으로써 실현된다.

도 28a 내지 28d는 광센서 시스템의 구동 제어 방법을 도시하는 것으로서, 센서 배열(100)의 i번째 행에서의 검출 기간(period)(i번째 행 처리 싸이클)를 도시하는 타이밍 도표들이다. 처음에, 도 28a에 하이레벨의 펄스 전압(리셋 펄스; 즉, Vtgh = +15V)(φTi)이 i번째 행의 정상 게이트 라인(101)에 인가되고, 그리고 리셋 기간(Trest)동안에, i번째 행의 이중 게이트 광센서들(10)을 방전하기 위한 리셋 작동이 실행된다.

계속해서, 로우레벨의 바이어스 전압(φTi)(즉, Vtgl = -15V)이 정상 게이트 라인(101)에 인가되고, 리셋 기간(Trest)이 종료함으로써 채널 영역이 충전되는 전하 축적 기간(Ta)이 시작된다. 전하 축적 기간(Ta) 동안에, 정상 게이트 전극 측면으로부터 각각의 센서로 들어가는 광량에 따른 전하들(양 정공들)은 채널 영역에 축적된다.

그후, 사전-충전 전압(Vpg)과 함께 도 28c에 도시된 사전 충전 펄스(φpg)는 전하 축적 기간(Ta) 동안에 데이터 라인들(103)에 인가되고, 드레인 전극들(13)이 전하를 유지하도록 하는 사전-충전 기긴(Tprch) 후에, 도 28b에서 도시된 하이레벨(즉, Vbgh = +10V)의 바이어스 전압(판독 펄스 φBi)은 바닥 게이트 라인(102)에 인가된다. 이때, 이중 게이트 광센서들(10)은 판독 기간(Tread)을 시작하기 위해서 켜지게 된다.

판독 기간(Tread) 동안에, 채널 영역에 축적된 전하들은 채널 영역에 축적된 전하와 반대 극성을 갖는 로우레벨의 전압(즉, Vtgl = -15V)을 조정하는 역할을 하며, 각각의 정상 게이트 단말에 인가된다. 그래서, n타입 채널은 각각의 바닥 게이트 단자(BG)에서의 전압(Vbgh)에 의해 형성되고, 데이터 라인들(103)에서의 전압(VD)은 사전 충전 전압(Vpg)이 인가된 후 시간의 경과와 함께 드레인 전류에 따라 점차적으로 감소한다. 더 구체적으로, 데이터 라인들(103)에서 전압(VD)의 변화 경향은 전하 축적 기간(Ta)과 수용된 광량에 의존한다. 도 28d에서 도시된 것처럼, 투사 광선이 어두울때, 즉 작은 양의 광선이 수용될 때 전압(VD)은 점차적으로 감소하는 경향이 있고, 그래서 작은 양의 전하들만이 축적되고, 반면에 전압(VD)은 투사 광선이 밝을 때, 즉 많은 양의 광선이 수용될 때 갑자기 줄어드는 경향이 있고, 그래서 많은 전하들이 축적된다. 이로부터, 방사량은 판독 기간(Tread)의 시작 후 소정의 기간으로 데이터 라인들(103)에서 전압(VD)을 검출함으로써, 또는 전압(VD)이 소정의 임계 전압에 도달할 때까지 필요한 기간을 검출함으로써 계산될 수 있다.

이미지 판독은 센서 배열(100)의 각 행마다 상기 구동 제어를 순차적으로 실행함으로써, 또는 구동 펄스들이 겹치지 않는 각각의 타이밍들로 병렬적으로 각 행마다 구동 제어를 실행함으로써 수행된다.

비록 광센서 시스템이 광센서로서 이중 게이트 광센서를 채택하더라도, 심지어 광센서로서 광다이오드 또는 광트랜지스터를 사용하는 광센서 시스템은 다음과 같은 작동단계: 리셋 작동단계 → 전하 축적 작동단계 → 사전 충전 작동단계 → 판독 작동단계를 가지고, 유사한 구동 순서를 이용한다. 상기와 같은 종래의 광센서 시스템은 다음과 같은 문제들을 가진다.

이 광센서 시스템에서, 그와 같은 광센서 배열은 상기 서술된 것처럼, 유리 기판과 같은 투명한 기판의 한 표면 위에서 형성되고, 광원은 투명한 기판의 뒤 후측표면에 제공된다. 광원에 의해 방출된 광선은 광센서 배열위에 놓여진 피사체(손가락 또는 그와 같은 것)를 비춘다. 지문 또는 그와 같은 것의 이미지 패턴에 대응하여 반사된 광선은 각각의 광센서에 의해 피사체 이미지를 판독함으로써, 밝기 정보로서 수용되고 검출된다. 광센서 배열의 이미지 판독 작동은 설정 이미지 판독 감도에 대응하는 기간(이중 게이트 광센서를 위한 전하 축적 기간) 동안 각각의 광센서에서 축적되는 전하들의 양에 기초하여 밝기 정보를 검출한다.

상기 서술된 광센서를 사용하는 광센서 시스템에서, 실내 또는 실외 장소와 같은 사용 장소에서 주위의 조명도를 포함하는 인자와 피사체의 형태는 사용 환경에 의해 변화하게 된다. 다양한 사용 환경에서 피사체 이미지를 판독하기 위해서는, 광센서의 이미지 판독 감도는 적당하게 조정되어야 한다.

광센서의 적당한 이미지 판독 감도는 주위의 조명도와 같은 주위 조건에 의존하여 변한다. 그래서, 선행 기술에서는 주위의 조명도를 검출하기 위한 회로가 추가로 구성되어야 했다. 대안으로, 판독 작동은, 판독 감도가 복수의 값들로 변화되는 동안, 정규의 이미지 판독 작동의 시작전에 감지면 위에 놓여진 표준 샘플에 대해 행해진다. 주변의 조광도와 같은 주변의 조건들에 따른 최적 이미지 판독 감도는 검출 결과 또는 판독 결과를 기초로 얻어지고 설정된다. 그러나, 상기 서술된 선행 기술은 다음과 같은 문제를 겪게 된다.

(1) 광센서 시스템이 지문 판독 기구 또는 그와 같은 것에 적용되는 때에, 피사체로 사용되는 손가락(또는 사람 몸체)의 피부 표면의 상태는 사람의 성이나 나이, 물리적 조건과 같은 개인적 차이, 또는 온도 또는 습도와 같은 외부적 환경에 따라 변하게 된다. 이것은 정규의 이미지 판독 작동의 시작 전에 판독 작동에 기초하여 이미지 판독 감도가 설정되는 때에 적당한 이미지 판독 감도를 설정하는 것을 방해한다. 이런 이유 때문에, 그 장치는 지문 대조 처리 등에서 제대로 작동하지 못하게 된다.

더욱 구체적으로, 피사체로서 손가락의 피부 표면이 각질화 되면, 각질화된 지문의 능선 패턴의 밝기는 각질화 되지 않은 정상적 피부 표면의 능선 패턴보다 더 높게 관찰된다. 광센서에 의해 검출되는 밝기 차이는 최초 값보다 더 크게 된다. 이미지 판독 감도가 이런 밝기 정보에 기초하여 설정된다면, 이미지 판독 감도는 최초의 적절한 값보다 더 낮은 값으로 설정된다. 결과로서, 지문과 같은 피사체 이미지는 정확하게 판독될 수 없고, 지문의 대조 정밀도는 감소된다.

(2) 광센서의 감지면에 흡착된 외부 물질 또는 결함이 정규의 이미지 판독 작동전의 판독 작동시에 광센서소자내에서 생성되면, 비정상적 값을 포함하는 판독 결과의 직접적인 사용은 적절한 이미지 판독 감도를 설정함에 있어서 실패를 야기한다. 이는 피사체 이미지의 정확한 판독 작동을 방해한다. 이러한 광센서 시스템이 지문 판독 장치에 적용되는 경우 그 장치는 지문 대조 처리에 있어서 제대로 작동하지 못할 것이다.

본 출원은 선행 일본 출원들 2001년 6월 18일 출원된 제2001-183623호; 및 2002년 2월 20일 출원된 제2002-042747호, 여기에 참고로 결합된 양자의 전체 내용들에 기초하고 우선권의 이익을 주장한다.

본 발명은 복수개의 광센서들이 2차원 배열로 구성되는 광센서 배열을 가지는 광센서 장치 내에서의 환경 또는 피사체의 개별적 차이와는 무관하게 적합한 이미지 판독 감도를 설정하는 이점을 제공하고, 심지어 외부 물체나 화소 결함에 의해 야기되는 비정상적인 화소 데이터의 존재하에서도 정규의 이미지 판독 작동에 의해 적절한 이미지 판독 감도를 설정하여 높은 질의 피사체 이미지를 얻는 이점을 제공한다.

상기 이점들을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 광센서 장치는 복수의 광센서들의 2차원적 배열에 의해 구성되는 광센서 배열, 광센서 배열을 사용하여 소정의 이미지 판독 감도로 피사체 이미지를 판독하는 이미지 판독수단, 광센서 배열내에서 이미지 판독 감도를 복수의 단계로 변화시켜가면서 감도 조정 피사체 이미지를 판독하는 감도 조정 이미지 판독수단, 감도 조정 이미지 판독수단에 의해 판독된 피사체 이미지의 이미지 패턴에 관련되는 화소 데이터 그룹을 기초로 피사체 이미지의 판독 작동에 최적인 이미지 판독 감도를 추출하는 최적 이미지 판독 감도 획득수단, 및 최적 이미지 판독 감도를 이미지 판독수단에서의 이미지 판독 감도로 설정하는 이미지 판독 감도 설정수단으로 구성된다.

상기 이점들을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 제 1 의 최적 이미지 판독 감도 획득수단은 감도 조정 이미지 판독수단에 의해 판독된 피사체의 이미지 패턴에 관련된 각 이미지 판독 감도마다의 화소 데이터 그룹을 기초로 화소 데이터 그룹 중에 최대 데이터 범위를 갖는 표준 이미지 판독 감도를 추출하는 표준 이미지 판독 감도 추출수단, 소정의 기간 증가율에 기초하여 표준 이미지 판독 감도를 보정하는 이미지 판독 감도 보정수단, 및 표준 이미지 판독 감도를 보정하는 것에 의해 얻어진 값을 최적인 이미지 판독 감도로서 설정하는 설정수단으로 구성된다. 이미지 판독감도 보정수단은 표준 이미지 판독 감도를 단일한 방법으로 보정하거나 또는 표준 이미지 판독 감도에서의 화소 데이터 그룹의 평균 값과 소정의 기준값을 비교한 결과를 기초로 소정의 기간 증가율을 보정한다.

상기 이점들을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 제 2 의 최적 이미지 판독 감도 획득수단은 감도 조정 이미지 판독수단에 의해 판독되는 피사체 이미지의 이미지 패턴에 관련된 각 이미지 판독 감도마다의 화소 데이터 그룹으로부터 특정 화소 데이터를 제거하는 특정 데이터 제거수단, 특정 이미지 데이터 제거수단에 의해 특정 화소 데이터가 제거되는 각 이미지 판독 감도마다의 화소 데이터 그룹을 기초로 하여, 화소 데이터 그룹 중 최대 데이터 범위를 갖는 이미지 판독 감도를 피사체 이미지의 정규 판독 작동에 적합한 이미지 판독 감도로서 추출하는 이미지 판독 감도 추출 수단, 및 이미지 판독 감도 추출 수단에 의해 추출된 이미지 판독 감도를 정규의 이미지 판독감도로서 설정하는 설정수단으로 구성된다. 특정 데이터 제거수단는, 감도 조정 판독수단에 의해 얻어진 각각의 이미지 판독 감도마다의 화소 데이터 그룹으로부터, 최대 또는 최소값을 갖는 화소 데이터를 제거하거나 또는 최대 또는 최소값에서부터 순차적으로 복수의 화소 데이터를 제거한다.

비록 피사체 또는 외부 환경의 개별적인 차이가 변경하거나 또는 화소 데이터가 비정상적인 값을 포함하더라도, 이러한 영향들은 이미지 판독 감도를 적합하게 설정하여 고-화질의 피사체 이미지를 얻음으로써 회피될 수 있다.

발명의 부가적인 이점들은 다음 기술에서 개시될 것이고, 부분적으로는 상세한 설명으로부터 명확하여 질 것이며, 또는 발명의 실시예에 의해 교수될 것이다. 발명의 이점들은 이후 부분적으로 지시되는 수단들과 조합들에 의해 얻어지고 실현될 것이다.

첨부되는 도면들은, 상세한 설명에 결합되어 그 일부를 구성하고, 발명의 실시예를 설명하며, 상기 일반적인 기술 및 하기 실시예의 상세한 기술과 함께 발명의 원리를 설명하는데 도움을 준다.

도 1은 본 발명의 첫번째 실시예에 따른 광센서 장치의 구성을 보여주는 블럭도이다;

도 2는 첫번째 실시예에 적용되는 제어기의 구성을 보여주는 블럭도이다;

도 3은 첫번째 실시예에 따른 제어기에 의해 실행되는 감도 조정/설정 처리의 예를 보여주는 흐름도이다;

도 4는 첫번째 실시예에서 지문 이미지가 판독될 때의 이미지의 예를 보여주는 모습이다;

도 5a 내지 도5e는 첫번째 실시예에서 감도 조정 판독 작동에 의해 얻어지는 지문 이미지 데이터내에서의 각 행들마다의 밝기 데이터들에서의 변화들을 보여주는 그래프들이다;

도 6a 및 6b는 첫번째 실시예에서 감도 조정 판독 작동에 의해 얻어지는 각 행들마다의 밝기 데이터의 동적 범위와, 행 번호 대 이미지 판독 감도 대응표 사이의 관계를 보여주는 도표들이다;

도 7a 및 7b들은 지문 이미지를 보여주는 모습이고, 첫번째 실시예에서 기간 증가 보정 처리를 실행함이 없이 얻어지는 이미지 판독 감도에서 정규의 이미지 판독 작동이 실행될 때 이미지 판독 감도에서의 각 열들의 밝기 데이터에 있어서의 변화들의 예를 보여주는 그래프이다;

도 8a 및 8b는 지문 이미지를 보여주는 모습이고, 첫번째 실시예에서 기간 증가 보정 처리를 실행하여 얻어진 이미지 판독 감도에서 정규의 이미지 판독 작동이 실행될 때 이미지 판독 감도에서의 각 열들의 밝기 데이터에 있어서의 변화들의 예를 보여주는 그래프이다;

도 9는 두번째 실시예에서 적용되는 제어기의 구성을 보여주는 블럭도이다;

도 10은 두번째 실시예에 따른 제어기에 의해 실행되는 감도 조정/설정 처리의 예를 보여주는 흐름도이다;

도 11은 본 발명에 따른 세번째 실시예에 따른 광센서 장치의 구성을 보여주는 블럭도이다;

도 12는 세번째 실시예에 적용되는 제어기의 구성을 보여주는 블럭도이다;

도 13은 세번째 실시예에 따른 제어기에 의해 실행되는 감도 조정/설정 처리의 예를 보여주는 흐름도이다;

도 14a 및 14b는 세번째 실시예에 따른 감도 조정 판독 작동에 있어서의 판독 예 및 목표 영역을 보여주는 개념도들이다;

도 15a 및 15b는 세번째 실시예에 따른 감도 조정 판독 작동에 있어서의 판독의 다른 예 및 다른 목표 영역을 보여주는 개념도들이다;

도 16a 내지 16d는 세번째 실시예에 적용되는 특정 화소 데이터 제거 작동 방법의 예를 보여주는 개념도들이다;

도 17a 및 17b는 세번째 실시예에서의 광센서 배열의 소정의 감지 영역과, 비정상적인 화소가 존재할 때 감도 조정 판독 작동에 의해 감지 영역내에서 판독되는 지문 이미지의 예를 보여주는 그림들이다;

도 18a 및 18b는 비정상적인 화소가 존재할 때 세번째 실시예에 있어서의 감도 조정 판독 작동에 의해 얻어지는 지문 이미지 데이터의 각 행들마다의 밝기 데이터에 있어서의 변화들의 예를 보여주는 그래프들이다;

도 19a 및 19b는 비정상적인 화소가 존재할 때 감도 조정 판독 작동에 의해 얻어지는 지문 이미지 데이터의 각 행들마다의 밝기 데이터의 동적 범위와, 행번호 대 이미지 판독 감도 대응표 사이의 관계를 보여주는 도표 및 그래프이다;

도 20a 및 20b는 비정상적인 화소를 포함하는 광센서 배열을 사용하는 이미지 판독 감도의 설정에 있어서 세번째 실시예에 따른 감도 설정 방법이 적용되고, 적용되지 않는 경우에서 지문의 이미지 패턴의 예들을 보여주는 모습들이다;

도 21a 내지 21e는 세번째 실시예에 있어서의 특정 화소 데이터의 제거 작동에 의해 얻어지는 지문 이미지 데이터의 각 행들마다의 밝기 데이터에서의 변화들의 예를 보여주는 그래프들이다;

도 22a 및 22b는 비정상적인 화소가 존재할 때 감도 조정 판독 작동에 의해 얻어지는 지문 이미지 데이터에 대한, 세번째 실시예에서의 특정 화소 데이터 제거 작동을 실행함에 의해 얻어지는 각 행들마다의 밝기 데이터의 동적 범위와, 행 번호 대 이미지 판독 감도 대응표 사이의 관계를 보여주는 그래프 및 표이다;

도 23a 내지 23j는 본 발명에 따른 광센서 장치의 이미지 판독 작동에 적용되는 구동 제어 방법의 예를 보여주는 타이밍 도표들이다;

도 24A 내지 24J는 각 실시예에서의 감도 조정 판독 작동에 적용되는 이미지 판독 작동 설정 방법의 첫번째 예를 보여주는 타이밍 도표들이다;

도 25A 내지 25J는 각 실시예에서의 감도 조정 판독 작동에 적용되는 이미지 판독 감도 설정 방법의 두번째 예를 보여주는 타이밍 도표들이다;

도 26a은 이중 게이트 광센서의 구조를 보여주는 단면도이다;

도 26B는 이중 게이트 광센서의 등가 회로를 보여주는 회로도이다;

도 27은 이중 게이트 광센서의 2차원적 배열에 의해 구성되는 광센서 시스템을 보여주는 개략도이다; 그리고

도 28A 내지 28D는 이중 게이트 광센서 장치의 구동 제어 방법을 보여주는 타이밍 도표들이다;

본 발명에 따른 광센서 장치 및 그 구동 방법의 상세한 내용들은 첨부되는 도면의 여러 그림에서 보여지는 실시예에 기초하여 기술되어질 것이다. 하기 기술되는 실시예들에 있어서, 이중 게이트 광센서는 광센서로서 적용된다. 그러나, 본 발명의 구성은 이중 게이트 광센서에 한정되지 않으며, 또한 다른 타입의 광센서를 적용하는 광센서 장치에 적용될 것이다.

본 발명에 따른 첫번째 광센서 장치는 첨부되는 도면들의 여러가지 그림들을 참조하여 기술될 것이다.

도 1은 첫번째 실시예에 따른 광센서 장치의 구성을 보여주는 블럭도이다. 도 26a에 도시된 바와 같은 이중 게이트 광센서가 광센서로서 채택되고, 도 27에서 도시되는 광센서 장치의 구성이 필요하다면 참조될 것이다. 도 27에서 도시되는 광센서 장치에 있어서와 동일한 참조 번호들은 동일한 부위를 표시하고, 그 에 대한 기술은 단순화되거나 또는 생략될 것이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 광센서 장치는 2차원적으로 배열된 도 26a에 도시된 이중 게이트 광센서들(10)을 포함하는 광센서 배열(100), 각 이중 게이트 광센서(10)의 정상 게이트(TG)(도 27)로 소정의 리셋 펄스를 소정의 타이밍으로 인가하는 정상 게이트 구동기(110), 이중 게이트 광센서(10)의 바닥 게이트(BG)로 소정의 판독 펄스를 소정의 타이밍으로 인가하는 바닥 게이트 구동기(120), 열 스위치(131) , 사전 충전 스위치(132), 증폭기(133)를 갖고, 이중 게이트 광센서(10)로 사전 충전 전압을 공급하며, 그리고 데이터 라인 전압을 판독하는 출력 회로부(130), 판독된 아날로그 신호의 데이터 전압을 디지털 신호의 이미지 데이터로 변환하기 위한 아날로그/디지털 변환기(140)(이하 A/D 변환기라 함), 광센서 배열(100)에 의해 피사체 이미지를 판독하는 작동을 제어하도록, 그리고 외부 기능부(200)와 데이터를 교환하도록 채택되는, 첫번째 실시예에서의 감도 설정 제어를 위한 제어기(150), 그리고 얻어진 이미지 데이터(화소 데이터 그룹)를 일시적으로 저장하기 위한 RAM(160), 그리고 감도 설정 처리(후술함)에 관련되는 처리 데이터 또는 그와 같은 것으로 구성된다.

광센서 배열(100)의 구조들, 정상 게이트 구동기(110), 바닥 게이트 구동기(120), 그리고 출력 회로부(130)는 도 27에서 도시되는 바와 같은 이러한 광센서 시스템과 동일하며 그리고 동일한 기능들을 갖는다. 이러한 구성요소들에 부가하여, 이 실시예는 하기 기술될 여러가지 제어형태들을 가능하게 하기 위해 A/D 변환기(140), 구동기(150), 및 RAM(160)을 채택한다.

이러한 제어기(150)는 소정의 제어 신호들 φtg 및 φbg을 정상 및 바닥 구동기들(110, 120)로 각각 출력하고, 교대로, 소정의 전압들(리셋 펄스(φTi) 및 판독 펄스(φBi))를 광센서 배열(100)을 구성하는 이중 게이트 광센서들(10)의 정상 게이트들(TG) 및 바닥 게이트들(BG)로 각각 출력한다. 제어기(150)는 소정의 제어 신호 φpg 를 사전 충전 스위치(132)로 출력하여 사전 충전된 전압(Vpg)을 이중 게이트 광센서들(10)의 드레인 단자들(D)로 인가한다. 제어기(150)는 판독된 피사체의 이미지 패턴에 일치하는 이중 게이트 광센서들(10)내에 축적된 전하들의 양에 대응하는 드레인 전압(VD)을 감지하는 작동을 제어한다. 드레인 구동기(130)에 의해 판독되는 출력 전압(Vout)은 A/D 변환기(140)를 경유하여 디지털 신호로 변환되고, 이러한 디지털 신호는 이미지 출력 신호로서 제어기(150)에 입력된다. 제어기(150)는 이미지 출력 신호에 대하여 소정의 이미지 처리를 실행하며, 처리신호를 RAM(160)으로 기록하거나 또는 RAM(160)으로부터 판독하는 기능을 갖는다. 제어기(150)는 또한 이미지 데이터 인증, 변조 및 그와 같은 것들 같은 소정의 처리를 실행하는 외부 기능부(200)와의 인터페이스로서 기능한다.

제어기(150)는 피사체 이미지를 판독하는 최적의 판독 감도, 즉, 이중-게이트 광센서(10)에 대한 최적의 전하 축적 기간을 외부 광선의 광도와 같은 환경에 따라 설정하도록, 정상 및 바닥 게이트 구동기들(110, 120)로 출력되는 제어 신호들을 제어하고 변경하는 또 다른 기능을 갖는다.

외부 기능부(200)는 예를 들어 광센서 시스템의 적용목적에 부합하도록 광센서 시스템에 의해 얻어지는 이미지 데이터에 대하여 이미지 처리(대조, 변경, 등등)를 실행하는 기능을 갖는다. 외부 기능부(200)는 또한 광센서 시스템 또는 제어기(150)의 작동 상태를 모니터링하고 계산 실행 결과 등을 출력하는 기능을 갖는다. 또한, 외부 기능부(200)는 작동 상태, 계산 처리, 그리고 그와 같은 것들을 정의하기 위해 전하 저장 기간(Ta)의 디폴트 값, 기간 증가율 및 평균 비교값(후술함)과 같은 다양한 파라미터들을 설정하고 입력하는 입/출력 인터페이스로서 기능한다.

상기한 광센서 사스템들에 적용되는 제어기의 상세한 구성 및 작동은 첨부되는 도면들의 여러가지 그림들을 참조하여 설명될 것이다.

도 2는 첫번째 실시예에 따른 광센서 시스템에 적용되는 제어기의 구성을 보여주는 블럭도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 이 실시예에서의 제어기(150)는 정상 게이트 구동기(110), 바닥 게이트 구동기(120), 및 사전 충전 스위치(132), 이미지 데이터와 기록 데이터와 판독 데이터와 같은 다양한 데이터를 RAM(160)으로 다루는 데이터 제어기(152), 그리고 제어기(151, 152) 및 외부 기능부(200)와의 인터페이스들을 감독하기 위한 주 제어기(153)로 구성된다.

제어기(150)는 또한 A/D 변환기를 거쳐 광센서 배열(100)로부터의 디지털 신호와 같은 이미지 데이터 입력에 기초하여 이미지 출력 신호내에 저장된 화소 데이터내의 밝기 데이터의 사이즈를 비교함으로써 최대 및 최소값을 추출하고, 계산된 동적 범위들로부터 최대 동적 범위를 추출하기 위한 데이터 비교기(154); 이미지 데이터를 받고, 데이터 비교기(154)에 의해 추출되는 화소 데이터의 최대 및 최소 값들 사이의 차로부터 동적 범위(데이터 범위)를 계산하기 위한 가산기(155); A/D 변환기(140), 데이터 비교기(154) 및 가산기(155)를 거쳐 처리된 데이터를 처리하고, RAM(160) 내의/로부터의 이러한 데이터의 기록/판독 사이에서, 이러한 데이터의 데이터 비교기(154) 및 가산기(155)로의 재입력과, 필요하다면 데이터 제어기(152)를 경유하는 외부 기능부(200)로의 이러한 데이터 출력을 스위칭하는 데이터 선택기(156); 데이터 비교기(154), 가산기(155) 및 데이터 선택기(156)에 의해 추출되고 최대 동적 범위에 대응하는 이미지 판독 감도를 위하여 주 제어기(153)에 의해 기간 증가 보정(후술함)을 실행하는데 사용되는 기간 증가율을 보존하는 기간 증가 레지스터(157); 그리고 기간 증가 보정을 겪은 이미지 판독 감도(최적 이미지 판독 감도)에 기초한 데이터 제어기(152)로부터의 제어 신호 출력에 기초하여 장치 제어기(151)로부터 정상 및 바닥 게이트 구동기들(110, 120)로 출력되는 제어 신호들 φtg 및 φbg의 타이밍을 설정하기 위한 감도 설정 레지스터(159)로 구성된다.

위에서 언급된 제어기에 의한 처리 작동은 첨부한 도면들의 몇몇 여러가지 모습을 참조하여 설명될 것이다.

도 3은 첫번째 실시예에 따라 광센서 시스템에 적용될 제어기에 의하여 실행되는 감도 조정/설정 처리의 한 예를 보여주는 흐름도이다. 도 4는 이러한 실시예에 따른 광센서 시스템이 지문 판독 장치에 적용되고, 이미지 판독 감도를 감도 조정 처리에 적용되는 감도 조정 판독 작동내에서 광센서 배열의 모든 행마다 단계적으로 변화시키면서 지문이 판독될 때의 지문 이미지 데이터의 한 예를 보여주는 그림이다. 도 5a 내지 5e는 감도 조정 판독 작동에 의하여 얻어진 지문 이미지 데이터내에서 각 행들마다의 밝기 데이터가 변화하는 것을 보여주는 그래프들이다. 도 6a 및 6b는 감도 조정 판독 작동을 통하여 얻어진 각 행들마다의 밝기 데이터의 동적 범위(데이터 범위)와 행 번호 대 이미지 판독 감도의 대응표 사이의 관계를 보여주는 표들이다. 그 처리 작동은 도 1과 도 2에서 도시된 광센서 시스템의 배열과 관련하여 설명될 것이다. 밝기 데이터, 그 동적 범위, 그리고 전하 축적 기간과 같은 각종의 데이터에 관해서는, 80번째, 104번째, 128번째, 152번째, 그리고 176번째 행을 나타내는 데이터만을 설명한다.

(S11 단계)

도 3에 도시된 바와 같이, 주 제어기(153)는 피사체 이미지의 정규의 판독 작동에 앞서 감도 조정 판독 작동을 시작한다. 주 제어기(153)는 데이터 제어기(152)를 경유하여 감도 조정 판독 작동을 위한 이미지 판독 감도를 설정하는 감도 설정 레지스터(159)를 제어한다. 주 제어기(153)는 감도 조정을 위한 피사체 이미지를 판독한다.

일반적으로, 이러한 감도 조정 판독 작동은 정규의 이미지 판독 작동을 하기 전에 즉시 시행된다. 그러나, 감도 조정 판독 작동은 정규 이미지 판독 작동의 바로 전에 반드시 실행되는 것은 아니고, 예를 들면, 이미지 판독 감도가 설정되어야만 할 때, 정규의 이미지 판독 작동으로부터 다른 타이밍으로 독립적으로 실행될지 모른다.

정규의 이미지 판독 작동과 비슷하게, 센서 배열로 구성된 이중 게이트 광센서들에서의 감도 조정 판독 작동은 다음과 같은 리셋 작동 → 전하 축적 작동 → 사전 충전 작동 → 판독 작동의 일련의 처리를 거쳐서 이루어진다. 이 경우, 도 4에 도시된 바와 같이, 이중 게이트 광센서들이 256열 × 196행의 행렬에 배열되는 광센서 배열(100)에서 보다 큰 열 번호에 더 높은 이미지 판독 감도가 설정되도록 하기 위하여, 각각 열들마다 소정의 타이밍으로 사전- 충전 작동과 판독 작동을 반복적으로 실행함으로써 전하 축적 기간은 단계적으로 변화된다. 각 열마다의 서로 다른 이미지 판독 감도들로 판독된 이미지 데이터는 피사체 이미지의 한번의 판독 작동에 의하여 얻어진다. 각 열마다의 이미지 판독 감도는 그 열 번호에 대응하여 RAM(160)에 표(행번호 대 이미지 판독 감도 대응표)의 형태로 저장된다. 보다 긴 전하 축적 기간과 더 높은 이미지 판독 감도가 더 큰 행번호에 대하여 설정된다. 지문의 능선/골 형태는 연한(밝은) 이미지 또는 외부 빛의 영향하에 거의 보이지 않는 밝은 이미지(도 4의 위쪽 부분)로서 판독된다. 이와는 달리, 짧은 전하 축적 기간과 보다 낮은 이미지 판독 감도는 보다 작은 열번호에 대하여 설정된다. 그러한 능선/골 형태의 지문은 거무스름한 이미지 또는 거의 보이지 않는 검은 이미지(도 4의 아래쪽 부분)로서 판독된다. 감도 조정 판독 작동에서의 이미지 판독 감도의 자세한 설정 방식에 대하여는 후술한다.

상기 실시예에서, 감도 조정 판독 작동에서 이미지 판독 감도는 광센서 배열의 모든 복수개의 행에서 변화된다. 본 발명은 여기에 국한되지 않고, 예를 들면, 이미지 판독 감도가 모든 복수의 행들에서 단계적으로 변화될 수 있다. 대안적으로, 피사체 이미지는 이미지 판독 감도가 변하는 매번마다 광센서 배열의 하나의 프레임에 의해 판독될 수 있다. 즉, 하나의 피사체에 대하여 이미지 데이터는 서로 다른 이미지 판독 감도로 얻어지는데 충족된다.

(S12 단계)

전술한 감도 조정 판독 작동에 의한 이미지 데이터의 판독은 드레인 구동기(130)의 증폭기(133)와 A/D 변환기(140)에 의하여 디지털 신호로 전환된다. 디지털 신호는 피사체 이미지의 밝은/어두운 경향에 대응하여 각각의 이미지 판독 감도의 화소 데이터(밝기 데이터)로서 데이터 비교기(154)에 입력된다.

보다 자세하게, 도 5a 내지 5e에 도시된 바와 같이, 256 회색 단계들은 피사체 이미지의 흰색과 검은색의 사이에서 설정된다. 도 4에 도시된 광센서 배열(100)내의 176번째, 152번째, 128번째, 104번째, 그리고 80번째의 열들의 드레인 전압(VD)안에서의 전압 변화는 0 내지 255까지 범위를 갖는 밝기 데이터 값들로 변환되고, 이를 그래프로 나타냈다. 도 5a에 도시된 바와 같이, 176번째 행에서는, 감도가 높게 설정되었기 때문에 밝기 데이터가 사실상 상한(255)쪽으로 집중되어 이미지 데이터로서 어떠한 자료도 거의 제공되지 않고 있다. 도 5b에 도시된 바와 같이, 152번째 행에서는 감도가 비교적 높게 설정되었기 때문에 밝기 데이터가 몇몇 열들에서 상한쪽에 이르고 모든 능선/골(밝은/어두운) 형태의 이미지 데이터가 판독될 수 없다.

대조적으로, 도 5c에 도시된 바와 같이, 128번째 행에서는 밝기 데이터가 모든 열들에서 상한(255) 또는 하한(0)의 어느쪽에도 도달하지 않고, 상한과 하한 사이에 분포된다. 도 5d에 도시된 바와 같이, 104번째 행에서는 감도가 상대적으로 낮고, 밝기 데이터가 상한과 하한 사이에 분포한다. 그러나, 밝기 데이터가 몇몇 행에서 하한에 이르기 때문에, 모든 능선/골 유형의 이미지 데이터가 판독될 수 있는 것은 아니다. 도 5e에서 도시된 바와 같이, 80번째 행에서는 감도가 낮게 설정되어 있으므로, 밝기 데이터가 실제로 하한에 수렴되어 이미지 데이터로서 거의 어떤 정보도 제공하지 못하고 있다.

(S13 및 S14 단계들)

데이터 비교기(154)에 입력된 밝기 데이터로부터 최대값을 나타내는 밝기 데이터(가장 높은 회색 수준의 화소)와 최소값을 나타내는 밝기 데이터(가장 낮은 회색 수준의 화소)를는 각각의 이미지 판독 감도마다 추출하고, 가산기(155)에 출력된다.

도 6a에 도시된 바와 같이, 데이터 비교기(154)에 입력된 밝기 데이터로부터 최대값을 나타내는 밝기 데이터(가장 높은 회색 수준의 화소)와 최소값을 나타내는 밝기 데이터(가장 낮은 회색 수준의 화소)를는 각 행마다 추출하고, 가산기(155)에 출력된다.

가산기(155)는 각 행에 대한 최대와 최소의 밝기 데이터 값들 사이의 차이를 계산하여, 각각의 이미지 판독 감도에 대한 동적 범위를 얻는다. 가산기(155)는 데이터 선택기(160)를 경유하여 RAM(156)에 동적 범위를 저장한다. 가산기(155)는 모든 행들 또는 소정 갯수의 행들에 대하여 동적 범위 계산 처리를 실행한다.

(S15 단계)

RAM(160)에 저장된 각각의 이미지 판독 감도들마다의 동적 범위는 데이터 선택기(156)를 경유하여 판독되고, 데이터 비교기(154)에 입력된다. 데이터 비교기(154)는 각각의 이미지 판독 감도마다의 동적 범위로부터 최대값을 추출한다.

보다 자세하게, 최대값과 최소값들은 도 5a 내지 5e에서 도시된 각 행들마다의 밝기 데이터 분포 변화에 기초하여 수치 데이터로서 추출된다. 동적 범위들은 최대값과 최소값 사이의 차이로부터 계산된다. 도 6a에 도시된 바와 같이, 밝기 데이터가 상한에 이르고 그 최대값이 255로 고정되기 때문에, 데이터 범위는 176번째와 152번째 행에서의 최소값에 의존한다. 104번째와 80번째 행들에서는, 밝기 데이터가 하한에 이르고 그 최소값이 0으로 고정되기 때문에 데이터 범위가 최대값에 의존한다.

128번째 행에서는, 밝기 데이터가 상한에도 하한에도 이르지 않기 때문에 동적 범위가 밝기 데이터의 최대값과 최소값 사이의 차이에 의존한다. 128번째 행은 176번째, 152번째, 104번째, 그리고 80번째 행들의 범위보다 더 큰 데이터 범위를 제공한다. 다시 말하면, 128번째 행의 밝기 데이터는 능선/골 유형의 지문에 대응하여 좋은 대조를 보이는 이미지 데이터이고, 최적 이미지 판독 감도가 설정되어 있다고 판단될 수 있다.

(S16 단계)

최대 동적 범위에 대응하는 이미지 판독 감도는 추출되고, 표준 이미지 판독 감도로서 설정된다.

보다 자세히 말하면, 도 6b에 도시된 바와 같이, 128번째 행에 대하여 설정된 이미지 판독 감도, 다시 말하면, 이중 게이트 광센서의 전하 축적 기간 T₁₂₈는 동적 범위가 최대화된 행번호(128번째 행)에 기초하여 RAM(160)에 저장된 행번호 대 이미지 판독 감도 대응표를 조사함으로써 추출해낼 수 있다.

(S17 단계)

주 제어기(153)는 기간 증가 레지스터(157)에 미리 설정된 소정의 기간 증가 비율 설정에 기초하여 이미지 판독 감도(표준 이미지 판독 감도)를 보정하는 처리를 실행하기 위하여 데이터 제어기(152)를 제어한다.

예를 들면, 128번째 행에 대하여 설정되고 최대 동적 범위를 나타내는 이미지 판독 감도는 전하 축적 기간 T₁₂₈ = 91.2ms에 대응되고, 기간 증가 레지스터에 앞선 기간 증가 비율 설정은 32％이다. 이러한 경우에, 감도 설정 레지스터(159)에 다시 기록하는데에 사용되는 전하 축적 기간은 32％ 기간 증가 수치값을 갖는다:

91.2 × (1 + 0.32) ≒ 120 ms … (2)

이러한 기간 증가 보정 처리는 단계 S16에서 추출된 행의 이미지 판독 감도를 1.32배만큼 증가시키고 최대 동적 범위를 나타낸다. 전하 축적 기간은 각각의 이중 게이트 광센서의 여기 빛(가시광선)투사의 양을 증가시키기 위하여 1.32배만큼 연장된다. 약 32%의 기간 증가 비율은 피사체가 각질화된 손가락(후에 언급함)이라 할지라도 첫번째 실시예에 대응한 감도 조정 장치와 방식으로 상대적으로 정확하게 지문을 판독할 수 있는 최적의 감도로 이미지 판독 감도를 보정할 수 있는 것으로 본 발명가들의 다양한 실험의 결과로서 밝혀진 값에 해당한다.

(S18 단계)

데이터 제어기(152)는 보정된 이미지 판독 감도(전하 축적 기간)를 설정하기 위하여 감도 설정 레지스터(159)의 재기록을 제어한다. 감도 조정 판독 작동에 근거한 감도 조정 처리는 끝이 난다.

그 후에, 피사체 이미지의 정규 이미지 판독 작동이 위에서 언급한 감도 조정 판독 작동과 이미지 판독 감도 조정 작동에 의하여 결정된 최적 이미지 판독 감도(전하 축적 기간)에 기초하여 실행된다.
상기와 같이, 도 2에 도시하는 제어기(150)에 있어서의 각 구성요소는 주 제어기(153)에 의해서 제어되고, 각 구성요소는 그 제어동작에 따라서 본 발명의 각 청구범위에 있어서의 각 수단을 구성한다.
즉, 제어기(150)에 있어서, 주 제어기(153)는 데이터 제어기(152)로 하여금 감도설정 레지스터(159)에 감도조정용 판독동작을 위한 이미지 판독 감도를 설정하도록 제어하고, 감도조정용의 피사체 이미지의 판독을 실행하도록 제어하며, 이 경우, 이들 주 제어기(153), 데이터 제어기(152), 감도설정 레지스터(159)는 본 발명의 청구범위 제 1 항에 있어서의 감도 조정 이미지 판독 수단을 구성한다.
또, 주 제어기(153)는 감도 조정 이미지 판독 수단에 의해 판독된 이미지 데이터를, 드레인구동기(130)의 증폭기(133) 및 A/D컨버터(140)를 통하여 디지탈신호로 변환한 다음, 이를 이미지 판독 감도마다의 화소데이터(밝기 데이터)로서 데이터비교기(154)에 입력하며, 이미지 판독 감도마다 최대값을 나타내는 밝기 데이터 및 최소값을 나타내는 밝기 데이터를 추출하여 가산기(155)로 출력하고, 이를 토대로 행마다의 밝기 데이터의 최대값 및 최소값의 차분을 연산해서 이미지 판독 감도마다의 동적범위를 산출하며, 이 결과값을 데이터 선택기(156)를 통하여 RAM(160)에 기억하고, RAM(160)에 기억된 이미지 판독 감도마다의 동적범위를 데이터 선택기(156)를 통하여 판독하여, 데이터 비교기(154)에 입력하고, 이미지 판독 감도마다의 동적범위 중의 최대값을 추출하고, 최대값으로 되는 동적범위에 대응하는 이미지 판독 감도를 추출하여, 이것을 최적의 이미지 판독 감도로 하고, 이것을 표준 이미지 판독 감도로 하도록 제어하는 동작을 수행하는데, 이 경우에 있어서, 이들 드레인 구동기(130)의 증폭기(133), A/D컨버터(140), 데이터 비교기(154), 데이터 선택기(156), RAM(160) 가산기(155)는 본 발명의 청구범위 제 1 항에 있어서의 최적 이미지 판독 감도 획득수단 및, 제 3 항에 있어서의 표준 이미지 판독 감도 추출수단을 구성한다.
또한, 데이터 비교기(154), 가산기(155)는 본 발명의 청구범위 제 4 항에 있어서의 이미지 판독 감도마다의 최대값 및 최소값을 추출하는 데이터 추출수단을 구성한다.
또한, 가산기(155), 데이터선택기(156), RAM(160)은 본 발명의 청구범위 제 4 항에 있어서의 데이터범위 산정수단을 구성한다.
또한, 데이터 비교기(154), 가산기(155), 데이터 선택기(156)는 본 발명의 청구항범위 제 4 항에 있어서의 표준 이미지 판독 감도를 추출하는 수단 및, 본 발명의 청구범위 제 5 항에 있어서의 최대의 데이터범위를 갖는 이미지 판독 감도를 표준 이미지 판독 감도로서 추출하는 수단을 구성한다.
또, 주 제어기(153)는 데이터 제어기(152)에 의해 감도설정 레지스터(159)를 재입력 제어하고 이미지 판독 감도를 설정하도록 제어하는 동작을 수행하는데, 이 경우에 있어서, 데이터 제어기(152), 감도설정 레지스터(159)는 본 발명의 청구범위 제 1 항에 있어서의 이미지 판독 감도 설정수단을 구성한다.
또, 주 제어기(153)는 기간증가 레지스터(157)에 미리 설정되어 있는 소정의 기간 증가 비율에 의거해서 상기 표준 이미지 판독 감도를 보정하고, 데이터 제어기(152)를 통하여 감도설정 레지스터(159)에 있어서의 이미지 판독 감도 설정값을 재입력하도록 제어하는 동작을 수행하며, 이 경우, 기간증가 레지스터(157), 데이터 제어기(152), 감도설정 레지스터(159)는 본 발명의 청구범위 제 2 항에 있어서의 이미지 판독 감도 보정 수단 및, 제 3 항에 있어서의 표준 이미지 판독 감도를 보정하는 수단과 이 보정수단에 의해 보정된 값을 최적 이미지 판독감도로서 설정하는 수단을 구성한다.

광센서 시스템의 감도 조정 장치와 방법이 지문 판독 장치에 적용될 경우 지문의 판독 이미지와 이미지 판독 감도가 몇몇 첨부한 도면을 참고하여 예증이 될 것이다. 첫번째 실시예에 따른 감도 조정 방식에서 기간 증가 보정 처리의 효율성을 보이기 위하여 기간 증가 처리가 실행되지 않은 경우는 대조적으로 또한 설명될 것이다.

도 7a 및 7b는 정규 이미지 판독 작동이 광센서 시스템의 감도 조정 방식내에서 첫번째 실시예의 기간 증가 보정 처리를 실행함이 없이 지문의 판독 이미지를 보여주는 그림과 각각 열들의 이미지 판독 감도의 밝기 데이터를 도시하는 그래프이다. 도 8a 및 8b는 표준 이미지 판독 감도가 광센서 시스템의 감도 조정 방식내에서 첫번째 실시예의 기간 증가 보정 처리를 실행할 때 지문의 판독 이미지를 나타내는 그림과 이미지 판독 감도의 각 열마다의 밝기 데이터를 보여주는 그래프이다. 도 7a 및 8a는 판독 작동이 소정의 각 이미지 판독 감도에 근거하여 실행될 때 대략의 피사체 이미지를 도시하고 있다. 지문의 능선 부분(돌출 부분)은 하얗게(또는 흰색에 가깝게) 표현되고, 지문의 골의 선(함몰 부분)은 검게(또는 거무스름하게) 표현되고 있다.

위의 감도 조정 방식에 있어서 기간 증가 처리가 완료되지 않은 경우가 설명될 것이다.

"기술분야 및 배경기술"에서 언급한 바와 같이, 적당한 이미지 판독 감도는 지문 판독 장치의 광센서 시스템에 적용되는 피사체로 사용되는 손가락의 피부 표면의 상태에 따라 설정되지 않을 수도 있다. 손가락의 피부 표면은 자주 각질화되어, 지문의 능선 부분에 의해 반사된 빛의 양이 증가하고, 부분적으로 밝기가 높게 관찰된다. 각질화되지 않은 손가락의 지문을 읽는 경우와 대비하여, 비교적 큰 동적 범위가 짧은 전하 축적 기간 안에서 비교적 낮은 이미지 판독 감도로 얻어진다. 최대 동적 범위에 대응하는 이미지 판독 감도(표준 이미지 판독 감도)가 지문 이미지 데이터에 기초한 최적 이미지 판독 감도로서 추출된다. 이러한 경우 본래의 최적 이미지 판독 감도에 비하여 낮은 이미지 판독 감도, 다시 말하면, 본래의 최적 전하 축적 기간보다 더 짧은 전하 축적 기간이 추출되고 설정된다. 만약 정규 지문 판독 작동이 이러한 이미지 판독 감도에 기초하여 실행될 경우, 전하 축적 기간이 본래의 최적 전하 축적 기간보다 짧게 설정되었기 때문에, 도 7a에 도시된 바와 같이, 피사체 이미지가 비교적 검은 이미지로 판독되고 이미지의 능선 부분이 불연속적인 경향을 보인다. 임의의 행(예를 들어, 81번째 행)의 밝기 데이터 분포 특성이 피사체 이미지에 대하여 조사되었고, 도 7b에 도시된 바와 같이 밝기 데이터 분포가 큰 동적 범위를 나타냄을 알 수 있다. 이러한 현상은 화소(열들)가 각질화된 피부 표면의 능선 부분의 영향하에 극도로 높은 최대 밝기 데이터값을 갖기 때문이다. 이러한 분포는 정확하게 원래의 지문 이미지 형태에 대응되지 않는다. 그리하여, 지문이 정확하게 판독될 수 없고, 외부 기능부에 있어 지문 조사 처리의 정확도가 떨어진다.

대조적으로, 첫번째 실시예에 따른 광센서 시스템의 감도 조정 장치와 방법이 피부 표면이 각질화된 손가락의 지문 이미지 데이터에 대한 최대 동적 범위를 제공하고 감도 조정 판독 작동과 이미지 판독 감도 조정 작동에 의하여 얻어진 이미지 판독 감도(표준 이미지 판독 감도)를 위한 소정의 기간 증가 비율(예를 들어, 대략 30%)에 기초한 보정 처리를 실행한다. 더 높은 이미지 판독 감도, 다시 말하면, 더 긴 전하 축적 기간이 도 7a에 도시된 이미지와 대조적으로 설정된다. 그러므로, 원래의 최적 이미지 판독 감도와 유사한 이미지 판독 감도가 설정된다.

보정된 이미지 판독 감도에 기초한 정규 지문 판독 작동의 실행에 의하여 피사체 이미지가 도 8a에 도시된 바와 같이, 적당한 밝기를 갖는 이미지로서 판독되고, 불연속적인 능선 부분이 거의 없는 양질의 이미지를 얻을 수 있다. 임의의 행(예를 들어, 81번째 행)의 밝기 데이터의 분포 특성이 피사체 이미지에 대하여 조사되었고, 도 8b에 도시된 바와 같이 비교적 큰 동적 범위의 밝기 데이터 분포를 나타낸다는 것을 발견할 수 있다. 게다가, 각질화된 피부 표면의 영향하에 과도한 밝기 데이터가 최대값 또는 최소값으로도 나타나지 않는다는 것을 관찰할 수 있다. 원래의 지문 이미지 형태에 대응하는 안정적인 이미지가 정확하게 얻어졌다. 결과적으로, 지문 대조 처리는 외부 기능부(200)에서 높은 정확도로 실행될 수 있다.

첫번째 실시예의 감도 조정 장치와 방법에 따르면, 감도 조정 판독 작동은 정규 이미지 판독 작동 전에 실제 피사체를 사용하여 이미지 판독 감도를 각 행마다 단계적으로 변화시키면서 실행된다. 최적 이미지 판독 상태의 행은 각 행의 밝기 데이터의 동적 범위를 기초로 쉽게 판단되고, 판단된 행에 대하여 설정된 이미지 판독 감도(표준 이미지 판독 감도)가 추출된다. 그런 후, 소정의 기간 증가 비율에 기초한 보정 처리가 최적 이미지 판독 감도를 설정하기 위하여 실행된다. 심지어 피사체의 밝기가 주변의 광의 변화에 의존하여 변화하거나, 피사체의 개인적 차이(성이나 나이와 같은 개인적 차이) 또는 외부 환경(온도, 습도, 등등)때문에 유동 요인 또는 경향이 존재할지라도, 감도 조정 처리는 외부 빛의 주변 광이나 피부 표면의 각질화의 영향을 상당히 억누르는 단순한 방식에 의하여 단일하게 실행된다. 최적 이미지 판독 감도가 설정될 수 있고, 피사체 이미지가 정규 이미지 판독 작동에 의하여 정확하게 판독될 수 있다.

이런 실시예에서, 감도 조정 처리는 도 5a 내지 5e에 도시된 바와 같이, 단지 176번째, 152번째, 128번째, 104번째, 그리고 80번째 행만을 대표행으로서 기술되었다. 감도 조정 처리는 광센서 배열(100)을 구성하는 모든 256행들이나 특정 행들(예를 들어 도 5a 내지 5e의 모든 24행들)에 대하여 실행될 수 있다.

감도 조정 처리가 모든 행들에 대하여 실행되는 경우, 각 행들마다 설정된 이미지 판독 감도로부터 보다 최적의 이미지 판독 감도가 추출될 수 있다. 만약 감도 조정 처리가 단지 특정의 행들에 대하여 실행된다면, 일련의 처리 작동에 따른 데이터의 수는 크게 감소하여 제어기(150)의 처리 부담을 덜어주고 처리 시간을 짧게 할 수 있다. 감도 조정 판독 작동은 빠르게 피사체 이미지의 정규 판독 작동으로 바뀔 수 있다.

이러한 실시예에서, 피사체 이미지(지문 이미지)는 감도 조정 판독 작동에서 광센서 배열(100)의 전체의 감지표면에 의하여 판독된다. 본 발명은 이것에 국한되지 않고, 감도 조정 처리가 세번째 실시예에서(후술함) 도 15a 및 15b에서 도시된 바와 같이, 단지 소정의 제한 구역에서 형성된 검출 구역(40)내에서 피사체 이미지를 판독함에 의하여 완료될 수도 있다. 이러한 경우에, 판독 시간이 짧아질 수 있고, 처리 작동에 따른 데이터 수가 훨씬 감소하여 처리 시간을 줄일 수 있다. 감도 조정 판독 작동은 피사체 이미지의 정규 판독 작동으로 보다 빨리 옮겨질 수 있다.

위에서 언급한 실시예에서, 감도 조정 판독 작동에 의하여 얻어지는 각 행들마다의 밝기 데이터 중에서, 최대 동적 범위를 가진 행에 대해 설정된 이미지 판독 감도가 기간 증가 레지스터(157)에 미리 설정된 소정의 기간 증가 비율에 기초하여 기간 증가 보정 처리를 겪는다. 그러나, 본 발명은 이에 국한되지 않는다.

예를 들어, 기간 증가 레지스터(157)에서 설정된 기간 증가 비율은 광센서 시스템(또는 제어기(150))의 밖에서 입력 작동에 의하여 임의적으로 설정될지 모른다. 이것은 외부 기능부(200)의 입력/출력 인터페이스 장치(미도시)를 작동시켜, 수치 데이터로 임의의 기간 증가 비율을 입력하고, 기간 증가 레지스터(157)에 재기록하여 얻어질 수 있다.

기간 증가값을 임의적으로 재기록하는 구성이 적당하게 적용되는 예로서, 광센서 시스템은 지문 판독 장치에 적용된다. 이러한 구성에서, 피사체의 유형이 어느 정도로 제한되거나 상세화되었을 때, 그리고 피사체로 실행되는 개인의 나이나 성, 또는 온도나 습도와 같은 외부 환경이 미리 파악되었을 때, 적당한 기간 증가 비율이 그러한 유동 요인이나 경향에 매번 맞춰서 또는 미리 수치 값을 입력함으로써 설정된다. 개인 차이나 외부 환경이 억눌러질 경우 보다 최적의 이미지 판독 감도가 설정될 수 있다. 피사체 이미지는 정확하게 판독될 수 있다.

기간 증가 비율에 근거한 보정은 항상 첫번째 실시예에서 실행되나, 본 발명은 여기에 국한되지 않는다. 예를 들면, 광센서 시스템이 지문 판독 장치에 적용되는 구성에서, 기간 증가 비율에 근거한 보정 처리의 적용이 없이 최적 이미지 판독 감도가 추출되고 설정된다. 그런 후, 정규 피사체 이미지 판독 작동이 지문 대조 처리를 실행함으로써 완료된다. 만약 결과가 받아들여지지 않는다면, 기간 증가 비율에 근거한 보정 처리가 이미지 판독 감도를 보정하는데 적용된다. 보정된 이미지 판독 감도에서, 정규 피사체 이미지 판독 작동이 지문 대조 처리를 수행하기 위하여 다시 실행된다. 이러한 경우, 피사체(지문)의 피부 상태가 각질화되지 않은 경우 정규 피사체 이미지 판독 작동이 어떠한 보정 처리기간 없이 얻어질 수 있다.

<두번째 실시예>

본 발명에 따른 광센서 시스템의 두번째 실시예는 첨부한 몇몇 도면의 그림을 참조하여 설명될 것이다.

도 9는 두번째 실시예에 따른 광센서 시스템에 적용되는 제어기의 구성을 도시한 블럭도이다. 도 2에 도시된 첫번째 실시예에서 같은 참조 번호는 같은 부분을 나타내고, 그것에 관한 서술은 단순화되거나 생략될 것이다.

첫번째 실시예에 따른 감도 조정 방식과 유사하게 두번째 실시예는 감도 조정 판독 작동에 의하여 얻어지는 밝기 데이터 분포에서의 최대 동적 범위를 갖는 행의 이미지 판독 감도를 추출한다. 그런 후, 추출된 이미지 판독 감도를 위한 기간 증가 보정 처리를 실행할 것인지 결정되고, 보다 최적의 이미지 판독 감도가 설정된다.

도 9에 나타난 바와 같이, 두번째 실시예에서 제어기(150)는 장치 제어기(151), 데이터 제어기(152), 주 제어기(153), 데이터 비교기(154), 가산기(155), 데이터 선택기(156), 기간 증가 레지스터(157)와 감도 설정 레지스터(159)로 구성되고, 장치 모두가 도 2에 도시된 첫번째 실시예와 같은 구성을 갖는다. 덧붙여서, 제어기(150)는 데이터 비교기(154), 가산기(155), 그리고 데이터 선택기(156)에 의하여 추출된 최대 동적 범위에 대응되는 이미지 판독 감도에 대하여 주 제어기(153)의 기간 증가 보정을 실행할 것인지 결정하기 위한 참조값을 제공하는 평균 비교값을 보존하는 평균 비교값 레지스터(158)로 구성된다. 두번째 실시예에서, 평균 비교값 레지스터(158)에 보존된 평균 비교값은 피사체 이미지의 감도 조정 판독 작동에 의하여 얻어지는 밝기 데이터 분포 중에서 최대 동적 범위를 기초로 단일하게 설정된다.

제어기에 의한 처리 작동은 첨부된 몇몇 도면의 그림을 참조하여 설명될 것이다.

도 10은 두번째 실시예에 따른 광센서 시스템에 적용될 제어기에 의하여 실행되는 감도 조정/설정 처리의 한 예를 보여주는 흐름도이다. 도 3에서 도시된 첫번째 실시예와 같은 처리 처리에 대한 표현은 단순화되거나 생략될 것이다.

(S21 내지 S26 단계들)

도 10에서 보여지는 바와 같이, 첫번째 실시예에서의 S11 내지 S16 단계와 유사하게, 다른 이미지 판독 감도들은 피사체의 정규 판독 작동에 우선하는 타이밍에서 각각 행들마다 설정된다. 감도 조정 피사체 이미지 판독 작동은 피사체 이미지의 밝은/어두운 패턴에 대응되는 각 이미지 판독 감도마다의 화소 데이터(밝기 데이터)를 얻도록 실행된다. 최대 및 최소값들을 나타내는 밝기 데이터는 각 이미지 판독 감도(다시 말하면, 각행에 대한)마다의 밝기 데이터로부터 추출된다. 최대 및 최소값의 차이는 각 이미지 판독 감도에 대한 동적 범위를 얻기 위하여 계산되고, 동적 범위는 RAM(160)에 저장된다. 최대값은 RAM(160)안에 저장된 각 이미지 판독 감도마다의 동적 범위로부터 추출되고, 대응하는 이미지 판독 감도(전하 축적 기간)가 추출된다.

(S27 및 S28 단계들)

주 제어기(153)는 동적 범위가 최대화된 이미지 판독 감도, 다시 말하면, S26 단계에서 추출된 이미지 판독 감도에 대응하는 화소 데이터(밝기 데이터)의 평균값을 계산하고 동적 범위의 중간값(평균 비교 값)을 계산하기 위하여 데이터 제어기(152)를 제어한다.

밝기 데이터의 계산된 평균값은 임시적으로 데이터 선택기(156)를 경유하여 RAM(160)에 저장된다. 동적 범위의 중간값은 데이터 선택기(156)와 데이터 제어기(152)를 경유하여 평균 비교값 레지스터(158)에 저장된다.

(S29 단계)

주 제어기(153)는 S27 단계에서 계산되어 RAM(160)에 저장된 밝기 데이터의 평균값과 S28 단계에서 계산되어 평균 비교값 레지스터(158)에 저장된 최대 동적 범위의 중간값을 비교하는 처리를 실행하기 위하여 데이터 제어기(152)를 제어한다.

만약 각질화된 손가락이 피사체로 판독된다면, 각질화된 손가락의 능선 부분에 의하여 반사되는 빛의 양이 증가할수 있고, 도 7b에서 도시된 바와 같이 밝기가 부분적으로 높게 관찰될 수 있다. 이러한 이유 때문에, 각질화의 영향하에 최대의 동적 범위를 갖게 결정된 행의 밝기 데이터는 부분적으로 높은 데이터를 제외하고 단지 작은 밝기 데이터값들이 될 수 있다. 이것으로부터, 밝기 데이터의 평균값이 상대적으로 작을 때, 심지어 최대 동적 범위를 갖는 행일지라도 각질화의 영향하에 작은 밝기 데이터값들이 되도록 결정된다. 이런 행에 대응하는 이미지 판독 감도는 원래의 최적 이미지 판독 감도보다 낮게 결정될 수 있다.

최대 동적 범위를 나타내는 행의 밝기 데이터의 평균값이 작은지 큰지는 밝기 데이터의 평균값과 동적 범위의 중간값을 비교하거나 또는 이 행의 밝기 데이터의 합과 동적 범위의 중간값과 열들의 수의 곱을 비교함에 의하여 결정된다.

만약에 밝기 데이터의 평균값(또는 밝기 데이터의 합)이 동적 범위의 중간값(또는 중간값과 열들의 수의 곱)보다 작다면, 행은 각질화의 영향하에 부적당한 밝기 데이터 분포를 갖는 것으로 판단될 수 있다. 만약 중간값이 더 크다면, 그 행은 어떠한 각질화의 영향이 없는 적당한 밝기 데이터 분포를 갖는 것으로 판단될 수 있다. 다음의 처리 작동은 이러한 결정 결과에 기초하여 실행된다.

(S30 및 S31 단계들)

만약 최대 동적 범위를 갖는 이미지 판독 감도에서 밝기 데이터의 평균값이 S29 단계에서 동적 범위의 중간값보다 작게 결정된다면, 주 제어기(153)는 이러한 이미지 판독 감도에서 밝기 데이터 분포는 적절치 않다고 판단한다. 주 제어기(153)는 기간 증가 레지스터(157)에 앞서 설정된 또는 임의로 입력되고 외부 기능부(200)를 경유하여 설정되거나 그와 비슷한 미리 결정된 기간 증가 비율에 기초한 동적 범위를 갖는 이미지 판독 감도를 위한 기간 증가 보정 처리를 실행하기 위하여 데이터 제어기(152)를 제어한다.

이미지 판독 감도를 증가시킴에 의하여 보정된 값, 이는 S26 단계에서 추출되며 최대 동적 범위를 갖고, 기간 증가 보정 처리에서 기간 증가 비율에 의하여 보정된 값은 하나의 이미지 판독 감도로서 설정된다. 말하자면, 전하 축적 기간이 기간 증가 비율에 대응한 시간에 의하여 길어진다.

그런 후, 데이터 제어기(152)는 보정된 이미지 판독 감도(전하 축적 기간)를 설정하기 위하여 감도 설정 레지스터(159)를 재기록한다.

(S32 단계)

만약 최대 동적 범위를 갖는 이미지 판독 감도에서의 밝기 데이터의 평균값이 S29 단계에서 동적 범위의 중간값보다 높게 결정된다면, 주 제어기(153)는 이러한 이미지 판독 감도에서의 밝기 데이터 분포가 적당하다고 판단한다. 데이터 제어기(152)는 기간 증가 보정의 실행이 없이 감도 설정 레지스터(159)를 재기록하고, S26 단계에서 추출된 이미지 판독 감도(전하 축적 기간)를 설정한다.

광센서 시스템의 감도 조정 장치와 방법은 정규 이미지 판독 작동 전에 실행되는 감도 조정 판독 작동에 의하여 얻어지는 각 이미지 판독 감도마다의 밝기 데이터의 동적 범위에 근거하여 최적 이미지 판독 감도(전하 축적 기간)를 설정하는 이미지 판독 감도 조정 동작에 있어서 최대의 동적 범위를 갖는 이미지 판독 감도에서 밝기 데이터가 손가락의 각질화 등(유동 요인 또는 피사체인 개인의 차이와 같은)의 영향을 받은 부적절한 것인지의 여부에 따라서 추출된 이미지 판독 감도에 대하여 기간 증가 보정 처리를 실행하는지 여부를 판단할 수 있다. 적당한 이미지 판독 감도는 단지 부적당한 이미지 판독 감도에 대해서만 보정 처리를 실행함에 의하여 설정될 수 있다.
상기와 같이, 제어기(150)에 있어서, 주 제어기(153)는 데이터 제어기(152)에 의해, 동적범위가 최대로 되는 이미지 판독 감도에 대응하는 화소데이터(밝기 데이터)의 평균값을 산출하는 동시에, 그 동적범위의 중간값(평균 비교값)을 산출하고, 산출된 밝기 데이터의 평균값은 데이터 선택기(156)를 통하여 RAM(160)에 일단 기억되고, 동적범위의 중간값은 데이터 선택기(156) 및 데이터 제어기(152)를 통하여 평균 비교값 레지스터(158)에 유지되고, 데이터 제어기(152)에 의해 RAM(160)에 기억된 밝기 데이터의 평균값과, 평균 비교값 레지스터(158)에 유지된 최대 동적범위의 중간값과의 대소관계를 비교하고, 최대값으로 되는 동적범위를 갖는 이미지 판독 감도에 있어서의 밝기 데이터의 평균값이, 해당 동적범위의 중간값보다도 작은 경우에는 소정의 기간 증가 비율에 의거해서 상기 동적범위를 갖는 이미지 판독 감도를 기간 증가 보정하는 처리를 실행하도록 제어하는 동작을 수행하는데, 이 경우, 데이터 제어기(152), 데이터 선택기(156), RAM(160), 평균 비교값 레지스터(158)는 본 발명의 청구범위 제 7 항에 있어서의 이미지 판독 감도 보정수단을 구성한다.

두번째 실시예에서, 소정의 사전 기간 증가율에 기초하여 기간 증가 보정을 실행할 것인지 아닌지가 감도 조정 판독 작동에 의해 얻어지는 각 이미지 판독 감도마다의 밝기 데이터중에 최대 동적 범위를 가지는 이미지 판독 감도에 대해서 판단되는 경우에서, 동적 범위의 중간값은 이미지 판독 감도에서 밝기의 평균값과 비교하기 위해 유일하게 설정된다. 그러나, 본 발명은 이것에만 국한되는 것은 아니다.

예를 들면, 동적 범위의 중간값은 디폴트 값(참조값)으로 사용되어질 수 있고, 평균 비교값 레지스터(158) 내에서 설정된 평균 비교값은 임의적으로 변환되어질 수 있고 광센서(또는 제어기(150)) 밖의 입력 작동에 의해 설정될 수 있다.

첫번째 실시예에서 서술된 기간 증가 레지스터(157)에 유사하게, 평균 비교값 레지스터(158)는 외부 기능부(200)의 입력/출력 인터페이스 장치(미도시)를 작동함으로써, 값 데이터로서 임의적 평균 비교값을 입력함으로써, 평균 비교값 레지스터(158)를 재기록함으로써 재기록 되어진다. 임의적으로 평균 비교값을 재기록하는 장치가 적절하게 적용되는 예로서, 광센서 시스템이 지문 판독 장치로서 적용되는 것이다. 이 장치에서, 지문 대조 처리가 참조로서 지문의 이미지 패턴의 능선부(즉, 도 7a와 8b에서 흰색으로 관찰되어지는 부분)를 사용함으로써 외부 기능 부(200)에서 실행되어질 때에, 평균 비교값은 상기 서술된 기간 증가 보정 처리의 실행을 용이하게 하기 위해서 상대적으로 큰 값으로 설정된다.

또 다른 예로서, 온도와 같은 외부 환경을 사전에 센서 등에 의해 파악하는 것을 허용하는 장치에서 습도가 낮다면, 피부층이 쉽게 각질화되기 때문에 평균 비교값은 상대적으로 높은 수치 값으로 설정된다. 이것은 상기 서술된 기간 증가 보정 처리의 실행을 손쉽게 한다.

또 다른 예로서, 피사체로 사용되는 개인의 특징을 ID카드 등과 같은 것으로 파악 가능하게 하는 장치에서 지문 대조 처리의 낮은 인증 가능성을 나타내는 개인에 대해서는 평균 비교값은 상대적으로 높은 수치값으로 설정된다. 이것은 또한 상기 언급된 기간 증가 보정 처리의 실행을 손쉽게 한다.

따라서, 개인의 차이 또는 외부적 환경의 영향이 억제되는 동안에 보다 최적의 이미지 판독 감도는 정확하게 피사체 이미지를 판독하도록 설정될 수 있다.

<세번째 실시예>

본 발명에 따른 광센서 시스템의 세번째 실시예는 첨부된 도면의 몇몇 도면을 참조하여 서술되어 질 것이다.

도 11은 세번째 실시예에 따른 광센서 시스템의 전체 구성을 나타내는 블럭도이다. 도 26A에서 도시된 이중 게이트 광센서가 광센서로서 채택되고, 도 27에서 도시된 광센서 시스템의 장치는, 필요에 따라서 언급될 것이다. 도 1에서 도시된 광센서 시스템에서와 같은 참조 숫자는 같은 부분을 표시하고, 그것에 대한 묘사는 단순화되거나 생략될 것이다.

도 1에서 도시된 광센서 시스템과 유사하게, 도 11에 도시된 것처럼, 세번째 실시예에 따른 광센서 시스템은 대략적으로 광센서 배열(100), 정상 게이트 구동기(110), 바닥 게이트 구동기(120), 행 스위치(131)와 사전 충전 스위치(132)와 증폭기(133)로 구성되는 출력 회로부(130), 제어기(150), 그리고 획득된 이미지 데이터(화소 데이터 그룹)를 일시적으로 저장하고 감도 조정 처리와 관련된 데이터 등을 처리하기 위한 RAM(160)으로 구성되어 진다. 더욱이 광센서 시스템은 제어기(150)의 제어 프로그램과 다양한 제어 데이터를 유지하기 위한 ROM(170)을 포함한다.

첫번째와 두번째 실시예와 유사하게, 제어기(150)는 피사체에 대해 감도 조정 판독 작동을 실행하고, 추출을 제어하고 판독 이미지 데이터의 기초하에서 피사체 이미지를 정확하게 판독할 수 있는 이미지 판독 감도를 설정하는 기능을 가지고 있다. 뿐만 아니라, 이하에서 언급될 것처럼, 제어기(150)는 광센서 배열의 감지면에 부착된 먼지와 같은 외부 물질에 의해 발생되는 비정상적 화소 데이터의 영향 또는 광센서 배열 위에 존재하는 요소 결함의 영향을 방지하거나 억제하기 위해서 감도 조정 판독 작동에서 감도 조정을 위해 피사체 이미지 판독작동의 이미지 데이터(화소 데이터 그룹)로부터 특정의 화소 데이터를 제거하는 기능을 가지고 있다.

세번째 실시예에 따라 광센서 시스템에 적용되는 제어기의 상세한 장치와 작동은 첨부된 도면의 몇몇 도면을 참조 하여 더욱 상세하게 설명되어 질 것이다.

도 12는 이번 실시예에 따라 광센서 시스템에 적용되는 제어기 장치를 도시하는 블럭도이다.

도 2에서 도시된 첫번째 실시예와 유사하게, 도 12에서 도시되는 것처럼, 세번째 실시예에서 제어기(150)는 정상 게이트 구동기(110), 바닥 게이트 구동기(120), 그리고 사전 충전 스위치(132)의 작동을 제어하기 위한 장치 제어기(151), RAM(160)과 ROM(170)으로/으로부터 데이터의 기록/판독을 실행하고 다양한 데이터의 처리를 위한 데이터 제어기(152), 그리고 사전 제어 프로그램에 따라 제어기(151, 152)를 관리하고, 외부 기능부(200)와 접속하고, 제어 신호를 교환하는 주 제어기(153)로 구성되어 있다. 더욱이 제어기(150)는: A/D 변환기(140)를 거쳐 광센서 배열(100)로부터 디지털 신호로서 이미지 데이터 입력에 포함된 시작 화소 데이터(이하에는 서술적 편의를 위해 "최초의 화소 데이터"로써 또한 언급되어 질 것임) 크기를 비교함으로써, 또는 특정의 화소 데이터가 특정의 화소 데이터 제거 처리(후술됨)에 의해 제거 처리를 겪은 후에 얻어지는 화소 데이터(또한 이하에는 서술의 편의를 위해 "처리된 화소 데이터"로 언급될 것임)의 크기를 비교함으로서 최대값과 최소값의 추출을 위한, 그리고 가산기(155)에 의해 계산되어지는 최대 동적 범위의 추출을 위한 데이터 비교기(154); 데이터 비교기(154)에 의해 추출된 처리된 화소 데이터의 최대값과 최소값 사이의 차이로부터 동적 범위를 계산하기 위한 가산기(155); 이미지 데이터를 받고, A/D 변환기(140), 데이터 비교기(154), 그리고 가산기(155)를 거쳐서 처리된 데이터를 처리하고, 필요시에 RAM(160)으로/으로부터 이들 데이터의 기록/판독와, 데이터 비교기(154)와 가산기(155)로 이들 데이터의 재입력과, 데이터 제어기(152)를 거쳐 외부 기능부(200)로 이들 데이터의 출력 사이에서의 교환을 위한 데이터 선택기(156); 그리고 데이터 제어기(152)로부터의 제어 신호의 기초하에 광센서 배열(100)의 이미지 판독 감도를 최적화하기 위해서 제어 신호 φtg, φbg의 시간 측정을 장치 제어기(151)에서부터 정상과 바닥 게이트 구동기( 110, 120)로의 출력값으로 설정하기 위한 감도 조정 레지스터(159)로 구성된다.

주 제어기(153)는 특정의 화소 데이터를 제거하는 다음의 기능을 가지고 있다. 더욱 명확하게, 주 제어기(153)는, 데이터 선택기(156)를 거쳐 소정의 RAM(160)의 저장부에서, 소정의 조건에 기초하고 데이터 비교기(154)에 의해 추출된 특정 화소 데이터, 즉 원래의 화소 데이터 중에 최대 또는 최소값을 가지는 화소 데이터를 제외한 화소 데이터 그룹만을 기록한다. 결과로서, 주 제어기(153)는 최대 또는 최소값을 가지는 화소 데이터가 제거된 화소 데이터(처리된 화소 데이터) 그룹을 산출할 수 있다. 주 제어기(153)의 특정 화소 데이터 제거 작동은 후에 상세하게 서술될 것이다.

광센서 배열(100)내의 감도 조정 레지스터(159), 정상 게이트 구동기(110), 그리고 바닥 게이트 구동기(120)에 의해 최적의 이미지 판독 감도를 설정하는 방법은 상세하게 서술될 것이다. 이 방법은 또한 첫번째와 두번째 실시예 내에서의 그것과 같은 단계로 구성되어 진다. 즉, 동적 범위는 광센서 배열로부터 입력되는 이미지 데이터(최초의 화소 데이터)로부터 발생되는 각각의 이미지 판독 감도마다의 처리된 화소 데이터에 포함된 밝기 데이터의 크기들을 비교함으로써 각각의 이미지 판독 감도마다 계산되어진다. 최대 동적 범위를 산출하는 이미지 판독 감도는 최적값으로서 설정된다.

상기 언급된 장치를 가지는 제어기에 의한 처리 작동은 첨부된 몇몇의 도면을 참조하여 설명되어 질 것이다.

도 13은 세번째 실시예에 따른 광센서 시스템에 적용되는 제어기에 의해 실행되는 감도 조정/설정 처리의 예를 도시하는 흐름도이다. 도 3에서 도시된 첫번째 실시예에서 그것과 같은 처리 단계에 대한 기술은 단순화되거나 생략되어질 것이다.

이어지는 처리 단계의 연속은 ROM(170)에 미리 저장된 제어 프로그램을 RAM(160)에 올리고 제어기(150)에 의해 프로그램을 실행함으로써 구현되어진다.

(단계 S41)

도 13에서 도시된 것처럼, 주 제어기(153)는 피사체 이미지의 정규의 판독 작동 전의 타이밍에서 감도 조정 판독 작동을 시작한다. 주 제어기(153)는 감도 조정 판독 작동에서의 이미지 판독 감도를 데이터 제어기(152)를 거쳐 감도 설정 레지스터(159)에 설정한다. 주 제어기(153)는 광센서 배열(100)의 한 표면위에 정의된 감지면 위에 놓여진 감도 조정 피사체 이미지를 판독한다. 이 감도 조정 판독 작동은, 도 4에서 도시된 것처럼, 더 큰 행번호에 대해 이미지 판독 감도를 증가시키기 위해서 전하 축적 기간을 광센서 배열(100)의 매 행마다 단계적으로 변화시키면서 실행되어진다. 그래서, 하나의 판독 작동으로 서로 다른 이미지 판독 감도들에서 판독된 이미지 데이터가 얻어지게 된다.

(단계 S42)

감도 조정 판독 작동에 의해 판독된 이미지 데이터는 A/D 변환기(140)를 거쳐 디지털 신호로 변환되어지고, 디지털 신호는 데이터 선택기(156)를 거쳐 RAM(160)내에서 일시적으로 저장된다. 그 후로, 데이터 제어기(152)는 각각의 이미지 판독 감도의 최초의 화소 데이터(밝기 데이터)로서 디지털 신호를 데이터 선택기(156)를 거쳐 데이터 비교기(154)에 입력한다.

(단계 S43)

데이터 비교기(154)는 각각의 이미지 판독 감도마다의 입력 최초 화소 데이터의 밝기 데이터의 크기들을 비교한다. 데이터 비교기(154)는 소정의 조건을 만족하는 특정의 화소 데이터, 즉 최대 밝기 데이터 값을 가지는 화소 데이터를 추출하거나 또는 밝기 데이터 값의 내림차순으로 복수개의 화소 데이터를 추출한다.

(단계 S44)

단계 S43에서 추출된 최대값을 갖는 화소 데이터 또는 최대값을 포함하는 소정 갯수의 화소 데이터는 각각의 이미지 판독 감도마다의 최초 화소 데이터 그룹으로부터 제거된다. 남아있는 이미지 데이터 그룹은 RAM(160)의 소정의 저장영역에 저장되고, 최초의 화소 데이터 그룹으로부터 특정의 화소 데이터를 제거함으로서 얻어지는 화소 데이터 그룹(처리된 화소 데이터)을 산출하게 된다. 특정의 화소 데이터 제거 작동의 상세화된 예는 후에 설명될 것이다.

(단계 S45 와 S46)

데이터 제어기(152)는 각각의 이미지 판독 감도마다의 처리된 화소 데이터를 추출하고, 데이터 선택기(156)를 거쳐 데이터 비교기(154)로 데이터를 올려놓게 된다. 데이터 비교기(154)는 각 이미지 판독 감도마다 처리된 화소 데이터의 크기들을 비교하고, 최대와 최소 밝기 데이터 값을 가지는 화소 데이터를 추출한다.

(단계 S47)

데이터 제어기(152)에 의해 제어되어지는 가산기(155)는 각각의 이미지 판독 감도마다 추출된 화소 데이터의 최대와 최소 밝기 데이터 값 사이의 차를 계산하며, 그래서 각각의 이미지 판독 감도마다의 동적 범위를 얻게 된다. 결과는 데이터 선택기(156)를 거쳐 RAM(160)에 일시적으로 저장된다.

이런 동적 범위 계산 처리는 각각의 이미지 판독 감도마다 실행되어진다.

(단계 S48)

RAM(160)에 저장된 각각의 이미지 판독 감도마다의 동적 범위는 데이터 선택기(156)를 거쳐 독출되고, 데이터 비교기(154)에 올려지게 된다. 데이터 비교기(154)는 각각의 이미지 판독 감도마다의 동적 범위들을 비교하고, 최대 동적 범위를 추출하게 된다.

(단계 S49)

감도 설정 레지스터(159)는 최적의 이미지 판독 감도로서 추출된 최대 동적 범위에 대응하는 이미지 판독 감도를 설정하기 위해 데이터 제어기(152)를 통해서 재기록된다.
상기와 같이, 제어기(150)에 있어서, 주 제어기(153)는 데이터 제어기(152)에 의해, RAM(160)에 격납된 원화소 데이터군의 이미지 판독 감도마다의 밝기 데이터의 대소관계를, 데이터 선택기(156)를 통하여 데이터 비교기(154)에 의해 비교하고, 원화소 데이터군으로부터 최대값으로 되는 화소데이터, 또는 최대값을 포함하는 소정 개수의 화소데이터군을 제외하는 처리를 행하도록 제어하고, 이 경우, 데이터 제어기(152), RAM(160), 데이터 선택기(156), 데이터 비교기(154)는 본 발명의 청구범위 제 10 항에 있어서의 특정 데이터 제거 수단을 구성한다.
또, 주 제어기(153)는 데이터 제어기(152)에 의해 상기 처리가 실행된 화소데 데이터를 추출하여 데이터 선택기(156)를 통해 데이터 비교기(154)에 판독하고, 이미지 판독 감도마다 밝기 데이터값이 최대값으로 되는 화소데이터 및 최소값으로 되는 화소데이터를 추출하여 가산기(155)로 출력하고, 화소데이터의 밝기 데이터값의 최대값과 최소값의 차분을 연산하며, 이미지 판독 감도마다의 동적범위를 산출하고, 데이터 선택기(156)를 통하여 RAM(160)에 일단 격납하고, RAM(160)에 격납된 이미지 판독 감도마다의 동적범위를 데이터 비교기(154)에 입력하고, 이미지 판독 감도마다의 동적범위의 최대값을 추출하고, 최대값으로 되는 동적범위에 대응하는 이미지 판독 감도를 최적의 이미지 판독 감도로서 감도설정 레지스터(159)를 재입력 제어하고, 이 경우, 이미지 판독 감도를 설정하도록 제어하여, 데이터 제어기(152), 데이터 선택기(156), 데이터 비교기(154), RAM(160)은 본 발명의 청구범위 제 11 항에 있어서의 이미지 판독 감도 추출수단과 설정수단 및, 본 발명의 청구범위 제 12 항에 있어서의 데이터 추출수단을 구성한다.
또, 데이터 비교기(154), 가산기(155), 데이터 선택기(156)는 본 발명의 청구범위 제 12 항에 있어서의 데이터범위 산정 수단, 및 본 발명의 청구범위 제 12 항에 있어서의 최대로 되는 데이터 범위를 갖는 이미지 판독 감도를 추출하는 수단을 구성한다.

상기 서술된 제어기의 처리 작동에 적용되는 감도 조정 판독 작동(단계 S41)은 첨부된 도면의 몇몇 도를 참조하여 상세하게 설명되어질 것이다.

도 14a와 14b는 대상 영역과 세번째 실시예에 따른 감도 조정 판독 작동에서 판독 작동에 대한 예를 도시하는 개념도이다. 도 15a와 15b는 다른 대상 영역과 세번째 실시예에 따른 감도 조정 판독 작동에서 판독 작동에 대한 다른 예를 도시하는 개념도이다.

세번째 실시예에 적용되는 감도 조정 판독 작동은 다음에 따라 실행된다. 장치 제어기(151)로부터 출력되어지고 정상 게이트 구동기(110), 바닥 게이트 구동기(120), 그리고 사전 충전 스위치(132)에서 설정된 제어 신호와 이미지 판독 감도의 기초하에서, 감지면 위에 놓여진 감도 조정 이미지는, 도 14a와 14b에서 도시된 것처럼, 광센서 배열(100)의 전체 감지면으로부터 형성되는 효과적인 판독영역(30) 내에서 읽어지고, 또는 도 15a와 15b에서 도시된 것처럼, 효과적인 판독영역(30) 내에 이미 제한되거나 설정된 소정의 영역으로부터 형성된 검출영역내에서 판독되게 된다.

광센서 배열(100)을 구성하는 이중 게이트 광센서(10)내에 설정된 이미지 판독 감도는 서로 다르게 설정될 수 있는데, 행마다, 소정의 행들의 수마다, 효과적인 판독영역(30) 또는 검출영역(40)와 같은 판독영역마다 서서히 다르게 설정될 수 있다.

감도 조정 판독 작동에서 광센서(10)의 상세한 구동 방법으로서, 도 14a에서 도시된 것처럼, 256×196 화소로 구성된 광센서 배열(100) 내의 모든 행들은 순차적으로 읽어질 수 있다. 대안으로, 10번째, 20번째, ..., 180번째, 190번째 행과 같은 모든 복수의 행들은 도 14b에서 볼 수 있듯이, 순차적으로 판독될 수 있다.

예를 들면, 64번째 행으로부터 191번째 행들의 행 범위까지와 67번째 열로부터 130번째 열들의 열 범위까지로부터 형성된 검출영역내의 모든 행들은 도 15a에서 도시된 것처럼, 순차적으로 판독될 수 있다. 대안으로, 70번째, 80번째, ..., 180번째, 그리고 190번째 행들과 같이 모든 복수의 행들(이 경우에, 10개 행들마다)은 도 15b에서 도시된 것처럼, 순차적으로 판독될 수 있다.

세번째 실시예에서 피사체의 정상적 이미지 판독 작동에서 읽어지는 영역은 감도 조정 판독 작동에 지배를 받는 영역(효과적인 판독영역(30) 또는 검출영역(40))으로서 직접적으로 설정되게 된다. 검출영역(40)으로서, 그 영역(행과 열 범위)에 포함된 화소의 수는 특정의 화소 데이터 제거 작동과 이 실시예에 적용되는 최적의 이미지 판독 감도 설정 작동에서의 처리 작동을 만족스럽게 실행하기 위해 적어도 필수적인 화소 데이터의 최소수를 가질 만큼의 정도로 설정되게 될 것이다. 세번째 실시예에 따라 감도 조정 판독 작동에 지배되는 영역은 검출영역(40)의 설정영역(64번째부터 191번째 행들 까지의 128개의 행들과 67번째부터 130번째 열들 까지의 열들)에 제한되어 있지 않다. 더 좁은(더 작은 화소의 수) 행과 열 범위에 의해 정의된 영역은 설정될 수 있다. 검출영역로서 설정될 수 있는 최소부의 설정은 후에 증명될 것이다.

제어기의 처리 작동에 적용되는 특정의 화소 데이터 제거 작동(단계 S43과 S44)이 예증되어 질 것이다.

이 실시예에 적용되는 특정의 화소 데이터 제거 작동 중에, 밝기 데이터 값의 내림차순에서 하나 또는 복수의 화소 데이터를 추출하는 작동은 다음과 같은 방법을 채택할 것이다.

더욱 명확하게, 위에서 서술된 단계 S43에서, 데이터 비교기(154)에 올려진 최초의 화소 데이터의 밝기 데이터 값은 각각의 이미지 판독 감도마다 비교된다. 최초의 화소 데이터는 밝기 데이터 값의 내림차순으로 저장되고 데이터 선택기(156)를 통해 RAM(160)에 저장된다.

S44에서 S46까지의 단계에서 동적 범위를 계산하기 위해 RAM(160)에 저장된 화소 데이터가 데이터 비교기(154)로 다시 올려질 수 있을 때, 첫번째로부터 n번째(n은 임의의 자연수)까지의 소정의 많은 수의 화소 데이터는 이미지 판독 감도마다 상기 서술된 방법으로 정렬된 최초의 화소 데이터 그룹으로부터 밝기 데이터 값의 내림차순으로 유일하게 지정되고 제거된다. 남아있는 화소 데이터 그룹(처리된 화소 데이터에 따라)은 데이터 비교기(154)로 올려진다. 올려진 화소 데이터 그룹 중 최대 밝기 데이터 값을 가지는 화소 데이터, 즉 지정된/제거된 화소 데이터에 비해 두번째로 가장 큰 화소 데이터, 그리고 최소 밝기 데이터 값을 가지는 화소 데이터는 추출되고 데이터 선택기(156)를 거쳐 정보가 읽어지게 된다. 가산기(155)는 화소 데이터의 최대와 최소값 사이에서의 차이, 즉 동적 범위를 계산하게 된다.

화소 데이터의 비교와 그 크기에 의해 그것을 정렬하는 이런 간단한 처리로서, 최대 밝기 데이터 값(가장 높은 밝기)을 가지는 화소 데이터 또는 밝기 데이터 값의 내림차순에서 소정의 많은 수의 화소 데이터는 유일하게 최초의 화소 데이터 그룹으로부터 제거된다. 뿐만 아니라, 최대와 최소값을 가지는 화소 데이터는 처리된 화소 데이터 그룹으로부터 추출된다.

이후에서는, 각각의 열마다 다른 이미지 판독 감도가 설정되는 경우가 설명되어 질 것이다.

단계 S103에서, 행마다, 즉 이미지 판독 감도마다 데이터 비교기(154)로 올려지는 최초의 화소 데이터 그룹 중에 광센서 배열위의 서로에게 인접한 화소의 화소 데이터의 크기는, 예를 들면, 내림차순으로 표적 행의 첫번째 화소로부터 화소 데이터를 순차적으로 추출되어지는 것 만큼의 정도로 비교되어진다.

더욱 명확하게, 도 16의 (a)와 (b)에서 볼 수 있는 것처럼, 첫번째 화소의 화소 데이터(첫번째 화소 데이터)와 두번째 화소의 화소 데이터(두번재 화소 데이터)는 더 큰 밝기 데이터 값(더 높은 밝기)을 가지는 화소 데이터를 추출하기 위해 한 행의 화소 데이터 그룹(m 화소 데이터)에서 비교된다. 추출된 화소 데이터와 세번째 화소(세번째 화소 데이터)는 더 밝은 밝기 데이터 값을 가지는 화소 데이터를 추출하기 위해서 비교된다. 이런 처리는 표적행의 m번째 화소 데이터까지 실행된다. 인접하는 화소들의 화소 데이터를 비교함으로써, 가장 큰 밝기 데이터 값을 가지는 유일한 화소 데이터는 언제나 추출되고 다음 번의 비교 처리에 넘겨진다. 이런 비교/추출 처리는 한 행의 화소 데이터 그룹에 대해 반복적으로 실행되고, 최대 밝기 데이터 값(가장 높은 밝기)을 가지는 유일한 화소 데이터를 추출하게 된다.

그리고 나서, 도 16의 (c)와 (d)에서 도시된 것처럼, 더 작은 밝기 데이터 값(더 낮은 밝기)을 가지는 화소 데이터는 상기 서술된 비교/추출 처리에서 추출된다. 추출된 화소 데이터는 데이터 선택기(156)를 거쳐 RAM(160)의 소정의 저장영역에 순차적으로 저장된다. 최대 밝기 데이터 값을 가지는 화소 데이터가 추출된 후에 화소 데이터 그룹은 다시 데이터 비교기(154)로 올려진다. 상기 서술된 비교/추출처리과 유사하게, 첫번째 화소 데이터(첫번째와 두번째 화소 데이터를 비교한 결과로서 더 낮은 밝기를 가지는 화소 데이터)는 두번째 화소 데이터(첫번째와 두번째의 화소 데이터 중 더 높은 밝기를 가지는 화소 데이터를 세번째 화소 데이터와 비교한 결과로서 더 낮은 밝기를 가지는 화소 데이터)와 비교되고, 더 높은 밝기 데이터 값(더 높은 밝기)을 가지는 화소 데이터를 추출한다. 추출된 화소 데이터는 세번째 화소 데이터와 비교되고, 더 큰 밝기 데이터 값을 가지는 화소 데이터를 추출한다. 이 처리는 표적 열의 (m-1)번째의 화소 데이터까지 실행된다.

이런 방법으로, 최대 밝기 데이터 값(가장 높은 밝기)을 가지는 화소 데이터가 제거되는 남아있는 화소 데이터 그룹에서 화소 데이터를 비교한 결과로서 더 큰 밝기 데이터 값을 가지는 화소 데이터만을 언제나 추출하는 처리는 반복적으로 실행된다. 두번째로 큰 밝기 데이터 값을 가지는 화소 데이터는 표적 이미지 판독 감도(행)를 위해 추출된다. 이 화소 데이터 비교/추출 처리는 반복적으로 i번 실행된다(i는 임의의 자연수). i번째 화소 데이터까지의 소정의 많은 수의 화소 데이터는 밝기 데이터 값의 내림차순으로 추출된다.

각각의 이미지 판독 감도마다의 최초의 화소 데이터 그룹으로부터 최대 밝기 데이터 값을 가지는 하나의 화소 데이터만을 제거하는 것을 설정하는 것은 광센서 배열을 구성하는 광센서의 요소 결함에 의해 발생되는 비정상적인 화소 데이터의 영향을 제거하는 것에 대해 효과적이다. 세번째 실시예에 적용되는 광센서 시스템에서 실제 생산 단계에서 발생되는 요소 결함의 수는 광센서 배열을 구성하는 행마다 많아야 하나이다. 한 행에서는 복수의 요소 결함이 거의 발생하지 않기 때문에 본 발명은 최대 밝기 데이터 값을 가지는 화소 데이터만을 제거하는 간단한 방법을 만족할 만큼 채택할 수 있다.

각 이미지 판독 감도에 대한 최초의 화소 데이터 그룹으로부터 밝기 데이터 값의 내림차순으로 소정의 많은 수의 화소 데이터를 제거하는 방법은 광센서 배열 위의 감지면에 부착된 상대적으로 큰 외부 인자의 영향 또는 복수의 화소 위에 발생된 요소 결함에 의해 발생된 비정상적 화소 데이터의 영향을 제거하는데 효과적으로 적용될 수 있다.

상기 언급된 특정의 화소 데이터 제거 작동에 적용된 각각의 방법은, 최초의 화소 데이터 그룹으로부터, 광센서 배열을 구성하는 광센서의 요소 결함, 요소 특징에서의 변이, 또는 감지면 위에 외부 물질의 부착때문에, 흰점(흰점 결함)으로서 작용하는 비정상적인 화소의 존재에서 최대 밝기 데이터 값을 가지는 화소 데이터 또는 최대값을 포함하는 큰 밝기 데이터 값을 가지는 소정의 많은 수의 화소 데이터만을 추출하거나 제거하는 방법을 예증함으로써 서술되고 있다. 본 발명은 이것에만 국한된 것은 아니고, 최소 밝기 데이터 값을 가지는 화소 데이터 또는 최소값을 포함하는 작은 밝기 데이터 값을 가지는 소정의 수의 화소 데이터만이 제거되어 질 수 있을 것이다.

비록 흑점 결함이 감지면 위에 부착된 외부 인자에 의해 발생되고 주변의 이미지 패턴보다 더 어둡게(더 검게) 검출된다면, 표적 화소에서의 비정상적인 화소 데이터는 최적의 이미지 판독 감도 추출/설정 작동의 시작전에 유일하게 제거될 수 있다. 이미지 판독 감도는 최초의 적절한 값보다 더 높은 값으로 설정되는 것이 방해받거나 억제되어질 것이다. 그래서, 고화질의 피사체 이미지는 정규 이미지 판독 작동에서 얻어질 수 있다.

최적의 이미지 판독 감도 추출/설정 작동을 적절하게 실행하기에 필수적인 화소 데이터의 최소수가 보장될 수 있을 때, 밝기 데이터 값의 내림차순에서 소정의 수의 화소 데이터와 밝기 데이터 값의 오름차순에서 소정의 많은 수의 화소 데이터는, 상기 서술된 것처럼 제거될 수 있을 것이다. 이 경우에, 흰점 결함과 흑점 결함 둘 다의 영향은 제거될 수 있다.

상기 서술된 특정의 화소 데이터 제거 작동에 의해 제거될 수 있는 특정의 화소 데이터의 수와 감도 조정 판독 작동에서 검출영역의 설정은 실험될 것이다.

상기 서술된 것처럼, 세번째 실시예에 따른 특정의 화소 데이터 제거 작동에서, 최대 또는 최소 밝기 데이터 값을 가지는 소정의 수의(복수의) 화소 데이터는 각각의 이미지 판독 감도마다의 화소 데이터 그룹(최초의 화소 데이터 그룹)으로부터 제거된다. 감도 조정 판독 작동에서 판독 작동 시간을 줄이기 위해서, 표적부, 즉 검출영역(40)은 좁게 설정될 수 있을 것이고, 그래서 화소의 수는 어떤 조건이나 제한없이 작게 맞추어질 수 있을 것이다. 그러나, 이 경우에 복수의 화소 데이터는 특정의 화소 데이터 제거 작동에 의해 유일하게 제거되고, 처리된 화소 데이터의 수를 감소시킨다. 최적의 이미지 판독 감도 추출/설정 작동을 위해 이용되는 화소 데이터의 수는 충분치 못하게 될 것이고, 정상적으로 그 처리를 실행하는 것은 실패하게 된다.

이것을 방지하기 위해, 심지어 소정의 수의 화소 데이터는 특정의 화소 데이터 제거 작동에서 제거된 후에도 감도 조정 판독 작동을 겪는 영역은 최적의 이미지 판독 감도 추출/설정 작동을 적절하게 실행할 만큼 충분한 화소 데이터의 수를 가지도록 설정되어야 한다.

더욱 명확하게, 본 발명자들에 의한 실험에 따르면, 성인 지문의 흰 그리고 흑무늬(흰 그리고 흑패턴) 사이의 간격은 세번째 실시예에 따른 광센서 시스템이 지문 판독 장치에 적용될 때 대략 300㎛가 된다. 반면에, 화소 사이의 간격(이중 게이트 광센서)은 세번째 실시예에 따라 광센서 시스템에 적용되는 광센서 배열에서 대략 50㎛ 만큼 작게 생산될 수 있다. 이것으로부터, 지문 이미지의 하나의 흰/흑무늬를 검출하는 것은 대략 6 화소가 요구된다.

상기 언급된 최적의 이미지 판독 감도 추출/설정 작동에서 높은 정밀도를 가지는 최적의 이미지 판독 감도를 추출하는 것은 대략 8개의 흰/흑무늬(약 48 화소)의 이미지 데이터가 요구된다. 만약, 상기 서술된 특정의 화소 제거 작동에 의해 요소 결함 또는 감지면 위의 외부 물질의 부착에 의해 발생되는 비정상적 화소 데이터의 영향을 제거하기 위해서 대략 10 화소 데이터를 제거하는 것 만큼의 정도로 조건이 설정될 때, 적어도 대략 60 화소 정도의 영역, 즉 대략 10개의 흰/흑무늬(대략 3mm의 폭에 따르면)에 따른 영역이 감도 조정 판독 작동처리되는 영역으로 설정된다. 비록 10 화소의 데이터가 큰 밝기 데이터 값을 가지는 화소 데이터로서 제거된다면, 최적의 이미지 판독 감도의 추출 정밀도를 보장할 만큼 충분한 화소의 수(대략 50 화소)의 화소 데이터는 남겨질 수 있다.

이런 방법으로, 상기 감도 조정 판독 작동에서 검출영역에 포함된 화소의 수(또는 행과 열의 범위들)는, 매개변수로서, 최적의 이미지 판독 감도 추출/설정 작동에서 피사체로서 사용되는 이미지 패턴의 기초 하에 최적의 이미지 판독 감도의 충분한 추출 정밀도를 보장하기에 필수적인 최소수의 화소와, 광센서 배열에서 발생되는 요소 결함의 진동수에 기초하여 제거될 수 있는 특정의 화소 데이터의 수 또는 감지면 위에 부착된 외부 물질의 크기를 사용하여 설정된다.

이 실험은 단지 세번째 예에 따른 광센서 시스템이 지문 판독 장치에 적용되는 때에 예를 나타내고 있는 것이라는 것을 주목해야 된다.

본 발명은 이것에만 국한된 것은 아니고, 검출영역은 피사체의 이미지 패턴, 광센서의 생산 정밀도, 광센서 시스템의 사용환경 등에 따라 적절하게 설정된다.

지문 판독 장치에 대한 본 발명에 따라 광센서 시스템의 적용에 있어서의 효과는 종래의 방법과의 비교에서 몇몇 실험적인 데이터를 도시함으로서 설명되어 질 것이다. 최적의 이미지 판독 감도 추출/설정 작동(단계 S46에서부터 S49)은 또한 상기 서술된 실시예에 따라 광센서 시스템의 감도 설정 작동을 참조함으로써 또한 서술될 것이다.

도 17a와 17b는 피사체 이미지(감도 조정 이미지)가 세번째 실시예에 따른 광센서 시스템에서 요소 결함등에 의해 발생된 비정상적 화소를 포함하는 광센서 배열의 사전 검출영역에서 감도 조정 판독 작동을 실행함으로써 읽어지게 될 때 지문의 이미지 패턴의 예를 도시한다. 도 18a에서부터 18e까지는 감도 조정 판독 작동에 의해 얻어지는 지문 이미지 각각의 행들마다의 화소 데이터(밝기 데이터)에서의 변화를 도시하는 그래프이다. 도 19a와 19b는 감도 조정 판독 작동에 의한 지문 이미지로부터 얻어지는 화소 데이터(밝기 데이터)에 기초해서 동적 범위에서의 변화를 도시하는 그래프이고, 행 수와, 동적 범위, 그리고 이미지 판독 감도(전하 축적 기간) 사이에서의 대응표이다.

도 20a와 도 20b는 지문 이미지가 세번째 실시예에 따른 감도 설정을 적용함이 없이 비정상적인 화소를 포함하는 광센서 배열을 사용하여 이미지 판독 감도를 설정함으로써 판독되게 되는 때에, 그리고 지문 이미지가 세번째 실시예에 따른 감도 설정 방법을 사용하여 이미지 판독 감도를 설정함으로써 판독되게 되는 때에, 지문의 이미지 패턴의 예를 도시한다. 도 21a에서부터 21e까지는 이번 예에 따른 특정의 화소 데이터 제거 작동에 의해 얻어지는 지문 이미지 데이터의 각각의 행들마다의 화소 데이터(밝기 데이터)에서 변화를 도시하는 그래프이다. 도 22a와 22b는 세번째 실시예에 따른 특정의 화소 데이터 제거 작동에 의해 얻어지는 화소 데이터(밝기 데이터)에 기초하여 동적 범위에서 변화를 도시하는 그래프이고, 행번호, 동적 범위, 그리고 이미지 판독 감도(전하 축적 기간) 사이에서의 대응도이다.

도 17A에서 도시된 것처럼, 정규 이미지 판독 작동에서 피사체로서 역할하는 손가락(FG)의 이미지 패턴은 감도 조정 이미지로서 이용된다.

다른 전하축적기간이 64번째부터 191번째의 행(128 행)까지의 행의 영역과 67번째부터 130번째의 열(64 열)까지의 열의 영역에 의해 정의되는 감지부(40)의 각 행상에 위치한 광센서에 설정되고, 미리 최소한 256×196화소(광센서들)로 구성되는 광센서 배열(100)의 유효 판독부(30)내에 설정된다.

그 후, 도 17b에 도시된 바와 같이, 지문이미지를 획득하기 위하여 손가락(FG)의 이미지 패턴을 판독하는 감도 조정 판독 작동이 실행되며, 상기 작동에서는 한 프레임에 대한 이미지 판독 작동시에 이미지 판독 감도가 모든 행마다 순차적으로 변화된다. 이러한 경우에, 하나의 요소결함(미도시)이 도 17a에 도시된 광센서 배열에 존재하는 것과, 도 17b에 도시된 바와 같이 상기 요소결함에 대응하며 매우 높은 밝기 데이터 값을 나타내는 밝은 포인트의 결함(IL)이 검출영역(40) 안의 지문 이미지에서 생성되는 것을 가정한다.

이 지문 이미지에서, 상기 밝기 데이터값은 256 그레이 레벨(gray level)에 의해 표현된다. 도 18a 내지 18e는 기술의 편의상 80번째, 104번째, 128번째, 152번째 및 176번째 행들의 각각의 화소들에서의 밝기 데이터값의 변화의 경향을 보여준다. 예를 들면, 상기 104번째 행의 밝기 데이터값의 변화를 설명하는 도 18b의 예와 같이, 매우 높은 밝기 데이터값을 갖는 화소 데이터는 도 17b에 나타난 상기 밝은 포인트 결함(IL)이 발생하는 위치에 대응하는 상기 104번째 행의 Rp 열에서 관측된다.

상기한 종래의 감도 설정 방법에 있어서, 최대 및 최소 밝기 데이터값은 도 17b 및 도 18b에 도시된 비정상적 화소(밝은 포인트 결함;IL)의 존재/부존재에 영향을 받지 않고 모든 행에서 추출된다. 동적 범위는 상기 최대값 및 최소값 사이의 차이로부터 계산된다. 그 비정상적 화소의 밝기 데이터값은 상기 104번째 행에 나타나는 밝은 포인트 결함때문에 포화되어 최대값을 나타낸다. 도 19a 및 도 19b에 도시된 바와 같이, 명백한 최대값(MA2)이 동적 영역이 고유의 최대값(MA1)을 나타내는 RCa열과는 다른 상기 104번째 행에 나타난다. 상기 최대값(MA2)을 나타내는 104번째 행에 설정된 이미지 판독 감도(즉, 광센서의 전하축적기간T104)가 최적의 이미지 판독 감도로서 결정된다. 104번째 행의 이미지 판독 감도가 최적의 이미지 판독 감도보다 낮게 설정되면, 도 17b에 도시된 바와 같이, 잘못 설정된 이미지 판독 감도에서의 정규 이미지 판독 작동은 도 20a에 도시된 바와 같이 어둡고, 품질이 낮은 피사체 이미지의 결과를 야기한다. 따라서, 판독된 지문 이미지를 미리 등록된 지문 이미지와 비교하고 그 지문 이미지를 인증하는 지문 대조 처리가 실패하고, 대조 정확도는 감소한다.

이와 반대로, 본 발명에 따른 광센서 시스템 및 감도 설정 방법에 있어서, 도 17b에 도시된 바와 같이, 광센서 배열에 존재하는 요소 결함 때문에 상기 밝은 포인트 결함(IL)이 지문 이미지에서 발생하면, 상기한 특정 화소 데이터 제거 작동은, 도 21a 내지 도 21e에 도시된 바와 같이, 각 이미지 판독 감도마다의 화소 데이터 그룹(각각의 행)으로부터 단일하게 하나 또는 복수의(도 21a 내지 도 21e의 하나의 화소 데이터; 제거된 화소 데이터의 위치는 각 행의 화살표로 표시된다) 화소 데이터를 제거한다. 그러므로, 도 21b에 도시된 바와 같이, 최소한 밝기 데이터값이 매우 높게 관측되는 Rp열에서의 화소 데이터는 필수적으로 제거된다.

본 발명에 따른 특정한 화소 데이터 제거 작동은, 도 21a 및 도 21c 내지 21e에 도시된 바와 같이, 어떠한 비정상적 화소(밝은 포인트 결함;IL)가 없는 행에서도 최대 밝기 데이터값을 갖는 화소 데이터를 제거한다. 이러한 경우에도, 도 22a에 도시된 바와 같이, 각 행의 동적 영역의 변화의 경향은 크게 변하지 않는다. 그 동적영역이 고유의 최대값(MA1)을 나타내는 RCa의 행은 정확하게 특정될 수 있다.

대응하는 행(즉, 176번째 행;T176)에 설정된 이미지 판독 감도(전하축적기간)는 추출되어, 도 21B에 도시된 바와 같이, 최적 이미지 판독 감도로서 설정될 수 있다.

만약 정규 이미지 판독 작동이 상기 최적 이미지 판독 감도에서 실행된다면, 도 20b에 도시된 바와 같이, 이미지 패턴 전체로서 좋은 명암 콘트라스트를 갖는 양질의 피사체 이미지가 획득될 수 있다. 지문 대조 처리에서의 에러는 방지되고 억제될 수 있다. 이것은 광센서 배열에서 주어진 수 만큼의 요소결함이 존재하는 경우 또는 센서의 감지 표면에 이물질이 부착된 경우에도 적절한 이미지 판독 감도가 설정될 수 있음을 의미한다. 다시 말하면, 본 발명은 광센서 시스템 또는 센서 배열과 같은 장치의 생산을 증가시킬 수 있고 그것들의 유지를 간편하게 할 수 있는 효과적인 수단을 제공한다.

도 22a에 도시된 동적 영역과 유사하게, 특정한 화소 데이터 삭제 작동에서 복수의 화소 데이터가 밝기 데이터값의 내림차순에 따라 삭제될 때에도 최적 판독 감도 추출 작동에 종속되는 각 행의 동적 영역의 변화의 경향은 크게 변하지 않는다. 상기한 실시예와 유사하게, 동적 영역이 최대값을 나타내는 RCa의 행은 정확하게 특정될 수 있고, 최적 이미지 판독 감도가 설정될 수 있다.

첨부된 도면들을 참조하여 상기 각 실시예에 따른 광센서 배열 구동 제어방법이 기술될 것이다.

도 23a 내지 도 23j는 광센서 시스템의 이미지 판독 작동에 적용되는 구동 제어 방법의 일례를 나타내는 순서도이다. 구동 제어 방법은 필요에 따라 도 27에 나타난 광센서 시스템의 구성을 참조하여 설명될 것이다.

도 23A 내지 도 23J에 도시된 바와 같이, 리셋 펄스 φT1, φT2, ..., φTk, φTk+1,...(k는 양의 정수; k=1,2,...., n-1)가 연속적으로 정상 게이트 구동부(110)로부터 정상 게이트 라인(101)을 경유하여 인가된다. 리셋 기간이 시작하고, 각 행의 이중 게이트 광센서(10)는 초기화된다.

그 후, 리셋 펄스 φT1, φT2, ..., φTk, φTk+1,...는 연속적으로 하강하고, 리셋 기간(Trst)은 종료되며, 전하충전기간(Ta)이 시작된다. 전하(정공)는 각 행의 이중 게이트 광센서(10)에 입사하는 광량에 따라 생성되고, 채널부에 충전된다. 도 23i에 도시된 바와 같이, 전하 충전 기간(Ta)과 병행한 사전 충전 기간(Tprch)을 시작하기 위해 사전 충전 신호(φpg)를 드레인 구동부(130)로 인가한다. 각 행의 이중 게이트 광센서(10)의 드레인 전극이 소정의 전압을 유지하도록 하는 사전 충전 작동을 실행하기 위해 드레인 라인으로 사전 충전 전압이 인가된다.

독출 펄스 φB1, φB2, ..., φBk. φBk+1,...는 다른 행에서의 리셋 작동, 사전충전 작동 및 독출 작동의 신호를 인가하는 시간과 일시적으로 중복되지 않는 타이밍으로 전하 축적 기간(Ta) 및 사전 충전 기간(Tprch)이 끝나는 시점에 각 행마다의 바닥 게이트 라인(102)을 경유하여 바닥 게이트 구동부(120)로부터 이중 게이트 광센서(10)에 연속적으로 인가된다. 그 후, 독출 기간(Tread)이 시작하고, 상기 각 행의 이중 게이트 광센서(10)에 축적된 전하에 대응하는 드레인 전압 VD1, VD2, VD3,..., VDm의 변화는 동시에 드레인 라인(103)을 경유하여 드레인 구동부(130)에 의해 감지되고, 직렬 또는 병렬의 출력 전압의 데이터로서 독출된다.

구동 제어방법에 있어서, 각 행의 리셋 펄스 φT1, φT2, φT3,...,와 독출 펄스 φB1, φB2, φB3,...,와 사전충전 신호 사이의 인가 타이밍 간격(Tdly)은, 리셋 펄스의 리셋 기간(Trst)과 독출 펄스의 독출 기간(Tread)과 사전 충전 신호(φpg)의 사전 충전 기간(Tprch)의 전체 시간과 동일하게 또는 길게 설정된다.

Tdly = Trst + Tprch + Tread (1)

이러한 설정은 리셋 작동, 사전 충전 작동 및 독출 작동의 실행이 한시적으로 중복되는 타이밍으로 이루어지는 것을 나타낸다. 더우기, 각 행마다의 처리 싸이클의 부분은 서로 중복되도록 만들어질 수 있다. 판독 작동은 모든 행의 리셋 작동이 종료하기 전에 시작될 수 있다. 2차원 이미지 판독 작동이 적절히 실행되는 동안에, 판독 작동의 처리 시간은 크게 감소될 수 있다.

도 24a 내지 도 24j는 바람직하게는 본 발명에 따른 감도 조정 판독 작동에 적용되는 이미지 판독 감도(전하축적기간) 설정 방법의 첫번째 실시예를 나타낸 시간표이다.

도 24a 내지 도 24j에 도시된 바와 같이, 리셋 펄스 φT1, φT2, ..., φTn는 각각이 행 방향으로 이중 게이트 광센서(10)의 정상 게이트 단자(TG)와 연결되어 있는 정상 게이트 라인(101)들에 동시에 인가된다. 리셋 기간(Trst)이 정상 게이트 라인(101)에 동시에 시작되고, 각 행들에서의 이중-게이트 광센서들(10)은 초기화된다.

그 후, 리셋 펄스 φT1, φT2, ..., φTn는 동시에 하강되고, 리셋 기간(Trst)은 끝나며, 모든 행의 이중 게이트 광센서(10)의 전하 축적 기간 T1, T2, ..., Tn-1 및 Tn은 동시에 시작한다. 전하(정공)는 각 행의 이중 게이트 광센서(10)의 정상 게이트 전극측으로부터 입사되는 광량에 따라 생성되고, 채널부에 축적된다.

사전 충전 신호(φpg) 및 독출 펄스 φB1, φB2, ..., φBn는, 도 24A 내지 도 24J에 도시된 바와 같이, 각 행마다 설정된 전하축적기간 T1, T2, ..., Tn-1 및 Tn이 모든 행에서 소정의 지연시간(Tdelay)만큼 단계적으로 변하도록 인가된다.

따라서, 피사체 이미지를 형성하는 각 행마다의 각 이미지 판독 감도, 즉 행의 수에 대응하는 각 이미지 판독 감도에서 판독된 이미지 데이터가 감도 조정 판독 작동에서 피사체 이미지를 한 번 판독함에 의해 획득될 수 있다.

도 25a 내지 도 25h는 바람직하게는 본 발명에 따른 감도 조정 판독 작동에 적용될 수 있는 이미지 판독 감도(전하축적기간) 설정 방법의 두번째 실시예를 나타내는 시간표이다.

본 실시예에 따른 이미지 판독 감도 설정 방법에 있어서, 도 25a 내지 도 25h에 도시된 바와 같이, 리셋 펄스 φT1, φT2, ..., φTn는 각각이 행 방향으로 이중 게이트 광센서(10)의 정상 게이트 단자(TG)와 연결되어 있는 정상 게이트 라인(101)에 소정의 지연시간(Tdelay)의 간격으로 순차적으로 인가된다. 리셋 기간(Trst)이 시작되고, 각 행의 이중 게이트 광센서(10)는 초기화된다.

그 후, 리셋 펄스 φT1, φT2, ..., φTn는 하강하고, 리셋 기간(Trst)은 끝나며, 전하축적기간 TA1, TA2,..., TAn-1은 순차적으로 시작된다. 전하(정공)는 각 행의 이중 게이트 광센서(10) 상의 정상 게이트 전극 측으로부터 입사되는 광량에 따라 생성되고, 채널부에 축적된다.

사전 충전 신호(φpg) 및 독출 펄스 φBn, φBn-1,..., φB2 및 φB1은, 도 25a 내지 도 25j에 도시된 바와 같이, 최종 리셋 펄스 (φTn)가 하강한 후에, 각 행마다 설정된 전하축적기간 TA1, TA2, ..., TAn-1 및 TAn 이 모든 행에서 소정의 지연시간(Tdelay)만큼 단계적으로 변하도록 인가된다.

이러한 감도 조정 판독 작동에 의해, 각 행마다 설정된 전하 축적 기간 TA1, TA2, ..., TAn-1 및 TAn는 소정의 지연시간(Tdelay)의 2배의 시간 간격으로 증가한다. 몇몇의 또는 그 이상의 행의 감도 조정 폭과 함께 설정된 이미지 판독 감도에서 판독되는 이미지 데이터는 한 프레임의 판독 작동에 의해 획득될 수 있다.

본 발명에 따른 감도 조정 판독 작동에 적용되는 이미지 판독 감도(전하 축적 기간) 설정 방법은 상기한 실시예에 의해 제한되지 않는다. 예를 들면, 피사체 이미지의 이미지 데이터는 일련의 처리 싸이클(순차적으로 이미지 판독 감도를 변화하면서; 리셋 작동→전하 축적 작동→사전 충전 작동→판독 작동)을 반복하여 각각의 이미지 판독 감도에서 획득된다. 이를 대체하여 또 다른 방법이 채택될 수 있다.

상기 실시예 및 실시예에서 기술한 광센서 배열을 형성하는 광센서는 이중 게이트 광센서이지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 광센서 배열을 형성하는 광센서가 이미지 판독 감도 조정 작동을 수행하는 한, 광센서 시스템의 감도 조정 장치의 구성과 감도 조정 방법은 적절하게 적용될 수 있을 것이다.

부가적인 이점들과 변형들이 당업자에게 쉽게 일어날 것이다. 그러므로, 그 더 넓은 측면에서 발명은 여기 보여지고 기술된 특정한 상세사항과 대표적인 실시예들에 한정되지 않는다. 따라서 첨부된 청구항들과 그 등가물들에 의해 한정되는 일반적인 발명 사상 범위의 본질로부터 벗어나지 않는 한 다양한 변형들이 가능할 것이다.

본 발명은 복수의 광센서들의 2차원적 배열에 의해 구성되는 광센서 배열을 가지는 광센서 시스템과, 그리고 광센서 시스템내에서의 구동 제어 방법에 관한 것이다.

Claims (42)

1. 2차원적으로 배열된 복수의 광센서로 구성된 광센서 배열;

   상기 광센서 배열을 이용하여 소정의 이미지 판독 감도로 피사체 이미지를 판독하는 이미지 판독수단;

   상기 광센서 배열에서의 상기 이미지 판독 감도를 복수의 단계로 변화시켜가면서 감도 조정 피사체 이미지를 판독하는 감도 조정 이미지 판독 수단;

   상기 감도 조정 이미지 판독 수단에 의해 판독된 상기 피사체 이미지의 이미지 패턴에 관련된 화소 데이터 그룹을 기초로, 상기 피사체 이미지의 판독 작동에 최적인 이미지 판독 감도를 획득하는 최적 이미지 판독 감도 획득 수단; 및

   상기 최적 이미지 판독 감도를 상기 이미지 판독수단에서의 상기 이미지 판독 감도로서 설정하는 이미지 판독 감도 설정 수단을 구비하며;

   상기 최적 이미지 판독감도 획득 수단은, ⅰ) 특정 화소 데이터가 비정상 값인 여부의 판정을 거치는 것이 없이, 상기 화소 데이터 그룹으로부터 최대값 또는 최소값으로 되는 화소 데이터를 포함하는 특정 화소 데이터를 제거하여 상기 화소 데이터 그룹을 보정하는 특정 데이터 제거수단을 구비하며, 이 보정된 화소 데이터 그룹에 기초하여 획득한 값을 상기 최적 이미지 판독 감도로 설정하는 설정수단, ⅱ)상기 화소 데이터 그룹에 기초하여 추출된 상기 피사체 이미지의 판독 작동을 위한 상기 이미지 판독 감도의 값을 일정한 증가율에 기초하여 증가시키도록 보정한 값을 상기 최적 이미지 판독감도로 설정하는 이미지 판독감도 보정수단을 구비하는 광센서 장치.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서, 상기 최적 이미지 판독 감도 보정 수단은,

   상기 감도 조정 이미지 판독 수단에 의해 판독된 상기 피사체 이미지의 이미지 패턴에 관련된 각 이미지 판독 감도 마다 화소 데이터 그룹을 기초로 표준 이미지 판독 감도를 추출하는 표준 이미지 판독 감도 추출수단,

   상기 표준 이미지 판독 감도의 값을 상기 증가율에 기초하여 증가시키도록 보정하는 보정 수단을 포함하는 광센서 장치.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 표준 이미지 판독 감도 추출 수단은,

   상기 감도 조정 이미지 판독 수단에 의해 판독된 상기 피사체 이미지의 이미지 패턴과 관련된 상기 화소 데이터 그룹으로부터 각 이미지 판독감도 마다 최대값과 최소값을 추출하기 위한 데이터 추출수단,

   상기 화소 데이터 그룹의 상기 최대값과 최소값을 기초로 각 이미지 판독 감도 마다 상기 화소 데이터 그룹의 데이터 범위를 계산하는 데이터 범위 산정 수단, 및

   각 이미지 판독 감도 마다 데이터 범위의 변화에 기초하여 상기 표준 이미지 판독 감도를 추출하기 위한 추출 수단을 포함하는 광센서 장치.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 표준 이미지 판독 감도 추출 수단은 각각의 이미지 판독 감도 마다 데이터 범위들 중에서 최대 데이터 범위를 갖는 이미지 판독 감도를 상기 표준 이미지 판독감도로서 추출하는 추출 수단을 포함하는 광센서 장치.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 증가율은 상기 광센서 장치의 외부에서 설정되는 광센서 장치.
7. 제 3 항에 있어서,

   상기 이미지 판독 감도 보정수단은 상기 표준 이미지 판독 감도에서의 상기 화소 데이터 그룹의 평균값을 소정의 기준값과 비교하고, 비교 결과에 기초하여 상기 소정의 증가율에 따라 보정을 행하는 광센서 장치.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 기준값은 상기 표준 이미지 판독감도에서의 상기 화소 데이터 그룹의 데이터 범위의 중간값을 포함하는 광센서 장치.
9. 제 7 항에 있어서,

   상기 기준값은 상기 광센서 장치의 외부에서 설정되는 광센서 장치.
10. 삭제
11. 제 1 항에 있어서,

    상기 최적 이미지 판독 감도 획득 수단은,

    상기 특정 데이터 제거 수단에 의해 상기 특정 화소 데이터가 제거된 화소 데이터 그룹을 기초로, 상기 피사체 이미지의 정규 판독 작동을 위한 이미지 판독 감도를 추출하기 위한 이미지 판독 감도 추출 수단과,

    상기 이미지 판독 감도 추출 수단에 의해 추출된 이미지 판독 감도를 상기 최적 이미지 판독 감도로 설정하기 위한 설정 수단을 포함하는 광센서 장치.
12. 제 11 항에 있어서,

    상기 이미지 판독 감도 추출 보정된 화소 데이터 그룹에 기초하여 상기 최적 이미지 판독감도를 획득하는 수단은,

    상기 특정 데이터 제거 수단에 의해 상기 특정한 화소 데이터가 제거된 상기 화소 데이터 그룹으로부터 각 이미지 판독 감도 마다 최대값과 최소값을 추출하기 위한 데이터 추출수단,

    상기 데이터 추출 수단에 의해 추출된 상기 화소 데이터 그룹의 상기 최대값과 최소값을 기초로, 각 이미지 판독 감도 마다 상기 화소 데이터 그룹의 데이터 범위를 계산하기 위한 데이터 범위 산정 수단, 그리고

    상기 데이터 범위 산정 수단에 의해 계산된 상기 각각의 이미지 판독 감도 마다의 상기 화소 데이터 그룹의 데이터 범위들 중에서 최대 데이터 범위를 갖는 이미지 판독 감도를 추출하기 위한 추출 수단을 포함하는 광센서 장치.
13. 삭제
14. 제 1 항에 있어서,

    상기 특정 데이터 제거 수단은 상기 감도 조정 이미지 판독 수단에 의해 획득된 각 이미지 판독 감도 마다 상기 화소 데이터 그룹에서 복수의 화소 데이터를 최대값으로부터 순차적으로 제거하는 광센서 장치.
15. 제 1 항에 있어서,

    상기 특정 데이터 제거 수단은 상기 감도 조정 이미지 판독 수단에 의해 획득된 각 이미지 판독 감도 마다 상기 화소 데이터 그룹에서 복수의 화소 데이터를 최소값으로부터 순차적으로 제거하는 광센서 장치.
16. 제 1 항에 있어서,

    상기 감도 조정 이미지 판독 수단은 상기 광센서 배열의 유효 판독 영역 내에 미리 설정된 검출 영역 내에서만 감도 조정 피사체 이미지를 판독하는 광센서 장치.
17. 제 16 항에 있어서,

    상기 검출 영역은, 상기 특정 데이터 제거 수단에 의해 상기 특정 화소 데이터가 제거된 상기 화소 데이터 그룹이 적어도 상기 이미지 판독 감도 설정 수단의 판독 감도 설정 작동을 정규적으로 실행하는데 필요한 최소의 화소 데이터를 포함하고 있는 영역에 설정되는 광센서 장치.
18. 제 1 항에 있어서,

    상기 감도 조정 이미지 판독 수단에서의 상시 피사체 이미지의 판독 작동은 상기 광센서 배열에서의 소정수의 행 마다 다른 이미지 판독 감도들을 단계적으로 설정하여 실행되는 광센서 장치.
19. 제 1 항에 있어서,

    상기 감도 조정 이미지 판독 수단은 상기 광센서 배열의 전체 유효 판독 영역 내에서 상기 감도 조정 피사체 이미지를 판독하는 광센서 장치.
20. 제 1 항에 있어서,

    상기 감도 조정 이미지 판독 수단은 상기 광센서 배열의 유효 판독 영역 내에 미리 설정된 검출 영역에서만 상기 감도 조정 피사체 이미지를 판독하는 광센서 장치.
21. 제 1 항에 있어서,

    상기 화소 데이터는 상기 피사체 이미지의 이미지 패턴에 대응하는 밝기 데이터를 포함하는 광센서 장치.
22. 제 1 항에 있어서,

    상기 광센서 배열의 이미지 판독 감도는 상기 광센서의 전하 축적 기간을 조정함으로써 설정되고 제어되는 광센서 장치.
23. 제 1 항에 있어서,

    상기 광센서는, 반도체 층으로부터 형성된 채널 층의 양면에 형성된 소스 전극과 드레인 전극 및, 절연막을 통해 상기 채널 영역의 상, 하에 형성된 제 1, 2게이트 전극들을 갖고,

    상기 제1, 2 게이트 전극의 하나는 광 조사측으로 설정되고,

    상기 광 조사측으로의 광 입사량에 대응한 전하들이 상기 채널 영역에서 발생되고 축적되는 광센서 장치.
24. 2차원적으로 배열된 복수의 광센서로 구성된 광센서 배열을 갖고 상기 광센서 배열을 이용하여 상기 피사체 이미지를 판독하는 광센서 장치의 구동 제어 방법으로서,

    상기 광센서 배열에서의 이미지 판독 감도를 복수의 단계로 변화시키면서 감도 조정 피사체 이미지를 판독하는 단계;

    상기 감도 조정 피사체 이미지로부터 판독된 상기 피사체 이미지의 이미지 패턴에 관련된 화소 데이터 그룹에 기초하여 상기 피사체 이미지의 판독 작동을 위한 이미지 판독 감도를 획득하는 단계; 및

    상기 획득된 이미지 판독 감도를 상기 피사체 이미지의 판독 작동에서의 판독 감도로서 설정하는 단계를 포함하며;

    상기 피사체 이미지의 판독 작동을 위한 이미지 판독 감도를 획득하는 단계는, ⅰ)특정 화소 데이터가 비정상 값인 여부의 판정을 거치는 것이 없이, 상기 화소 데이터 그룹으로부터 최대값 또는 최소값으로 되는 화소 데이터를 포함하는 특정 화소 데이터를 제거하여 상기 화소 데이터 그룹을 보정하는 단계를 포함하며, 이 보정된 화소 데이터 그룹에 기초하여 획득한 값을 상기 최적 이미지 판독 감도로 설정하는 단계, ⅱ)상기 화소 데이터 그룹에 기초하여 상기 피사체 이미지의 판독 작동을 위한 상기 이미지 판독 감도를 추출하는 단계와, 이 추출된 상기 이미지 판독감도를 소정 증가율에 기초하여 증가시키도록 보정한 값을 상기 최적 이미지 판독감도로 설정하는 단계를 포함하는 광센서 장치의 구동 제어 방법.
25. 삭제
26. 제 24항에 있어서,

    상기 추출된 이미지 판독감도의 보정 값을 상기 최적 이미지 판독감도로 설정하는 단계는,

    상기 감도 조정 피사체 이미지의 판독 단계에 의해 판독된 상기 피사체 이미지의 이미지 패턴에 관련된 상기 화소 데이터 그룹을 기초로 표준 이미지 판독 감도를 추출하는 단계,

    상기 표준 이미지 판독 감도를 상기 증가율에 기초하여 증가시키도록 보정하는 단계를 포함하는 광센서 장치의 구동 제어 방법.
27. 제 26 항에 있어서,

    상기 표준 이미지 판독 감도를 추출단계는,

    상기 감도 조정 피사체 이미지의 판독에 의해 판독된 상기 피사체 이미지의 이미지 패턴에 관련된 상기 화소 데이터 그룹으로부터 각 이미지 판독 감도 마다 최대값과 최소값을 추출하는 단계,

    각 이미지 판독 감도 마다 추출된 상기 화소 데이터 그룹의 상기 최대값과 최소값에 기초하여 각 이미지 판독 감도 마다 화소 데이터 그룹의 데이터 범위를 산정하는 단계,

    상기 각 이미지 판독 감도 마다 데이터 범위 변화를 기초로, 상기 표준 이미지 판독 감도를 추출하는 단계를 포함하는 광센서 장치의 구동 제어 방법.
28. 제 27 항에 있어서,

    상기 표준 이미지 판독 감도를 추출하는 단계는, 각 이미지 판독 감도 마다의 데이터 범위들을 비교하는 단계와, 최대 데이터 범위를 갖는 이미지 판독 감도를 상기 표준 이미지 판독 감도로서 추출하는 단계를 포함하는 광센서 장치의 구동 제어 방법.
29. 제 24 항에 있어서,

    상기 증가율은 상기 광센서 장치의 외부에서 설정되는 광센서 장치의 구동 제어 방법.
30. 제 24 항에 있어서,

    상기 증가율에 기초하여 상기 표준 이미지 판독 감도를 보정하는 단계는, 상기 표준 이미지 판독 감도에서의 화소 데이터 그룹의 평균값과 일정한 기준값을 비교한 결과에 기초하여 상기 보정을 실행하는 여부를 판정하는 단계를 포함하는 광센서 장치의 구동 제어 방법.
31. 제 30 항에 있어서,

    상기 기준값은 상기 표준 이미지 판독 감도에서의 상기 화소 데이터의 데이터 범위의 중간값을 포함하는 광센서 장치의 구동 제어 방법.
32. 제 30 항에 있어서,

    상기 기준값은 상기 광센서 장치의 외부에서 설정되는 광센서 장치의 구동 제어 방법.
33. 삭제
34. 제 24 항에 있어서,

    상기 보정된 화소 데이터 그룹에 기초하여 상기 최적 이미지 판독감도를 획득하는 단계는, 상기 특정 화소 데이터를 제거하는 단계에 의하여, 상기 특정 화소 데이터가 제거된 상기 화소 데이터 그룹에 기초하여 상기 피사체 이미지의 정규 판독 작동을 위한 이미지 판독 감도를 추출하는 단계를 포함하는 광센서 장치의 구동 제어 방법.
35. 제 34 항에 있어서,

    상기 피사체 이미지의 정규 판독 작동에 적당한 이미지 판독 감도를 추출하는 단계는, 상기 특정 화소 데이터를 제거하고, 상기 특정 화소 데이터가 제거된 상기 화소 데이터 그룹으로부터 각 이미지 판독 감도 마다 최대값과 최소값을 추출하는 단계,

    상기 각 이미지 판독 감도마다 추출된 상기 화소 데이터 그룹의 최대값과 최소값에 기초하여, 각 이미지 판독 감도 마다 상기 화소 데이터 그룹의 데이터 범위를 산정하는 단계와,

    각 이미지 판독 감도 마다 상기 화소 데이터 그룹의 데이터 범위 중에서 최대 데이터 범위를 갖는 이미지 판독 감도를 추출하는 단계를 포함하는 광센서 장치의 구동 제어 방법.
36. 삭제
37. 제 24 항에 있어서,

    상기 특정 화소 데이터를 제거하는 단계는, 각 이미지 판독 감도 마다 상기 화소 데이터 그룹에 포함된 모든 화소 데이터의 크기들을 비교하고, 화소 데이터의 크기별로 정렬시키는 단계와,

    상기 크기별로 정렬된 화소 데이터 열의 어느 한쪽 종단으로부터 소정수의 화소 데이터를 제거하는 단계를 포함하는 광센서 장치의 구동 제어 방법.
38. 제 24 항에 있어서,

    상기 특정 화소 데이터를 제거하는 단계는,

    각 이미지 판독 감도 마다 상기 화소 데이터 그룹에 포함된 모든 화소 데이터의 크기들을 비교하고, 최대값 또는 최소값으로 되는 화소 데이터를 추출하고 제거하는 처리를 소정 횟수 반복하는 광센서 장치의 구동 제어 방법.
39. 제 24 항에 있어서,

    상기 감도 조정 피사체 이미지를 판독하는 단계는,

    상기 광센서 배열의 소정수의 행 마다 서로 다른 이미지 판독 감도를 단계적으로 설정하는 단계를 포함하는 광센서 장치의 구동 제어 방법.
40. 제 24 항에 있어서,

    상기 화소 데이터는 상기 피사체 이미지의 이미지 패턴에 대응하는 밝기 데이터를 포함하는 광센서 장치의 구동 제어 방법.
41. 제 24 항에 있어서,

    상기 광센서 배열의 이미지 판독 감도는 상기 광센서에서의 전하 축적 기간을 조정함으로써 설정되고 제어되는 광센서 장치의 구동 제어 방법.
42. 제 24 항에 있어서,

    상기 광센서는 반도체 층으로부터 형성된 채널 층을 통해 형성된 소스와 드레인 전극과, 절연막을 통해 상기 채널 영역의 적어도 상, 하에 형성된 제 1, 2 게이트 전극을 가지며,

    상기 제1, 2 게이트 전극의 어느 하나가 광 조사측으로 설정되고,

    상기 광 조사측으로 입사되는 광량에 대응하는 전하가 상기 채널 영역에서 발생되고 충전되는 광센서 장치의 구동 제어 방법.

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