TW516227B - Photosensor system and drive control method thereof - Google Patents

Description

516227 五、發明説明（1 ) 技術範疇 z 此發明爲複數光傳感器以2次元配置構成’具有光傳感 器陣列的光傳感器系統的驅動控制方法。 背景技術 近年來，由於電子攝像機及錄影機等的攝影裝置顯著的 普及，對於這些攝影機器而言，將被拍攝物體作爲轉換的 影像信號的光電轉換裝置而言，使用了 CCD(Charge Coupled Device)等固體攝影裝置。CCD如眾所周知，將光 二極體及薄膜電晶體（TFT:Thin Film Transistor)等光傳感 器（光接收元件），具有排列成爲陣列形狀的架構，對應於 各個光傳感器的受光部所照射的光量，將產生的電子-電 洞成對的量（電荷量），由水平掃描電路及垂直掃描電路檢 測，以檢驗出光照射的亮度。 對於使用此CCD的光傳感器系統而言，被掃描的各個 光傳感器有必要將其個別設置在選擇狀態下的選擇電晶體 ，但是對於此情形，已將光傳感器本身具有光傳感機能及 選擇機能，也就是說，以具有雙層構造的薄膜電晶體來開 發光傳感器（以下稱爲雙閘極型光傳感器）。 第1 1 A圖爲，顯示具有此雙閘極型光傳感器丨〇之構造 的斷面圖，第1 1 B圖爲，顯示此雙閘極型光傳感器1 〇的 等價電路。亦即，雙閘極型光傳感器1 〇爲具備了，非結 晶質矽等半導體薄膜11，與半導體薄膜1 1兩端各設置的 n +矽層17，18之及n +矽層17，18上所形成的源極電極 1 2與洩極電極1 3，半導體薄膜〗丨的上方藉由塊絕緣膜j 4 516227 五、發明説明（2 ) 及上部閘極絕緣膜1 5所形成的頂部閘極電極2 1，與頂部 閘極電極21上所設置的保護絕緣膜20，及在半導體薄膜 1 1下方藉由下部閘極絕緣膜1 6所形成的底部閘極電極22 ，在玻璃基板等透明的絕緣性基板1 9上所形成。因此， 雙閘極型光傳感器1 〇，由半導體薄膜1 1，源極電極1 2， 洩極電極1 3，頂端電極2 1所構成的上部Μ Ο S電晶體，以 及由半導體薄膜1 1，源極電極12，洩極電極1 3，底部閘 極電極22所構成的下部MOS電晶體所構成，如第11Β圖 的等價電路所示，半導體薄膜1 1作爲共通通路領域，擁 有TG(頂部閘極端子），BG(底部閘極端子），S(源極端子） ，D(洩極端子），可以視爲2個MOS電晶體所組合所構成。 而且，保護絕緣膜2 0，頂部閘極電極21，上部閘極絕 緣膜1 5，塊絕緣膜1 4，下部聞極絕緣膜1 6，任何一個皆 以激發半導體薄B吴11的可見光’由通過爐局的材質所構 成，從頂部閘極電極21端所射入的光通過頂部閘極電極 2 1，上部閘極絕緣膜1 5，與塊絕緣膜1 4，而射入半導體 薄膜Π，在通道領域產生電荷（正孔），予以集積。 第1 2圖，雙閘極型光傳感器1 〇以2次元排列所構成的 光傳感器系統的槪略構造圖。在該圖中所示，光傳感器系 統爲，將多數的雙閘極型光傳感器1 0以η行xm列的陣 列狀所排列的傳感器陣列1 00，各雙閘極型光傳感器1 0的 頂部閘極端子TG與底部閘極端子BG，連接各個行方向 的頂部閘極線101與底部閘極線102，在頂部閘極線101 及底部閘極線1 02，連接各個頂部閘極驅動器1 1 1及底部 -4- 516227 五、發明説明（3 ) 閘極驅動器11 2，各個雙閘極型光傳感器1 0的洩極端子D 連接列方向的數據傳輸線1 03，連接數據傳輸線1 03的輸 出電路部1 1 3所構成。 而且，0 tg及0 bg爲，後面所述作爲產生復位脈衝0 Ti 及讀取脈衝4 Bi的控制信號，0 pg爲，對於預先充電電 壓Vpg控制施加時序的預先充電電壓脈波。 由此架構如後面所述，從頂部閘極驅動器111到頂部閘 極端子TG，因施加固定的電壓而實現了光傳感器的機能 ，從底部閘極驅動器11 2到底部閘極端子BG施加固定的 電壓，將光傳感器10的輸出電壓藉由數據傳輸線103，而 輸入於輸出電路11 3，作爲序列資料Vout來輸出時得以實 現讀取的機能。 第13 A〜1 3D圖爲，顯示光傳感器系統的驅動控制方法 的時序圖，傳感器陣列1 〇〇的第i該行顯示檢測動作期間 (第i個的行的循環處理。首先，在第i個行的頂部閘極 101，在第13A圖顯示施加的高位準脈衝電壓（復位脈衝； 例如Vtg = +15V)0 Ti，在恢復期間Treset第i個行的雙閘 極型光傳感器1 〇，將儲存的電荷進行放出的復元動作。 其次，在頂部閘極線101由於施加低位準（例如Vtg = -15V)的作壓電壓（/) Τι，使復元期間Treset結束，由於通道 領域的電荷集積動作使得電荷集積時間Ta開始。在電荷 集積期間Ta中，從頂部閘極電極端因應所射入光的量， 在通道區域集積電荷（電洞）。 而且，電荷集積期間Ta並行排列，在數據傳輸線103 516227 五、發明説明（4 ) 具有預先充電電壓Vpg，而在第13C圖所示的施加預先充 電脈衝4 pg，在洩極電極13經過了有保持電荷的預先充 電期間Tprch後，在底部閘極線1〇2，由於對第13B圖施 加了所顯示的高位準（例如Vbg = +10V)的偏壓電壓（讀取脈 衝4 Bi)，使雙閘極型光傳感器10成爲ON狀態，使讀取 時間Tread開始。 讀取期間Tread中，通道區域所聚積的電荷對相反極性 的頂部閘極端子TG，因具有緩和所施加的低位準電壓（例 如Vtg = -15V)的功能存在，由底部閘極端子BG的電壓Vbg 形成η通道，因應洩極電流的數據傳輸線1〇3的電壓VD 爲，從預先充電電壓Vpg隨著時間的經過而顯示逐漸下降 的傾向。亦即，數據傳輸線1 30的電壓VD的變化傾向， 當電荷集積時間Ta爲一定時，依賴於受光的光量，如第 1 3D圖所示，入射光暗且光量少，當聚積的電荷不多時顯 示緩緩降低的傾向，入射光明亮且光量多，聚’積的電荷很 多的場合，顯示急遽的降低傾向，當讀取期間Tread開始 之後，由於在規定時間經過後的數據傳輸線1 03檢測電壓 VD，或是，直到在規定電壓所檢測出的時間，換算照射 光的光量。而且，影像讀取感度對應電荷集積時間Ta，在 相同的光量中電荷集積期間Ta越長，所集積的電荷增加 影像讀取感度變高，電荷集積期間Ta越短，所集積的電 荷減少影像讀取感度變低。 對應感測器陣列100的各行，依上述每行的驅動控制順 序執行，或是，各驅動脈衝在時間上以不重複的時序，並 516227 五、發明説明（5 ) 行的執行各行的驅動控制以讀取影像。 對於上述的光傳感器系統，將光傳感器作爲雙閘極型光 傳感器來使用，而在光二極體或光電晶體等作爲光傳感器 來使用的光傳感器系統而言，相同的，具有[復元動作― 電荷集動作—預先充電動作讀取動作]的動作步驟，使 用相同的驅動程序，對於此種習知技術相關的光傳感器系 統，有以下所顯示的問題。 (1) 使用如上所述的光傳感器的光傳感器系統而言，在 種種的使用環境之下，爲了能好好的讀取被拍攝的影像， 影像讀取感度（電荷儲存期間）有必要設當的設定，適切的 影像讀取感度，依賴於使用環境中外光照度等周圍條件的 變化而有差異。而且，光傳感器特性的變化時也有差異。 因此，在習知爲了檢測外光照度的電路個別的設置來因應 ，或是，例如，在正規被拍攝影像讀取動作開始之前，以 複數相異的影像讀取感度來讀取被拍攝體影像，從這樣的 讀取結果有必要求取影像讀取感度的最適當値。可是，由 於改變這種影像讀取感度的影像讀取動作，將所得到的影 像讀取感度的每個讀取結果爲依據，將適當的影像讀取感 度設定爲一個定義，且自動的設定讀取感度設定方法還尙 未開發。 (2) 而且，如上所述的感度調整讀取動作的結果爲依據 ，在設定讀取感度之際，對光傳感器的檢測面附著的雜物 或光傳感器的元件產生缺陷時，由前述讀取動作所得到的 影像讀取感度，將其每個讀取結果直接使用時，因讀取結 516227 五、發明説明（6 ) 果包含了異常値，沒有適當的設定影像讀取感度，阻礙了 被拍攝體影像的良好讀取動作，例如，上述光傳感器系統 使用於指紋讀取裝置的場合，對於指紋辨識處理上會產生 錯誤動作等問題。 此發明在光傳感器系統中，在種種的環境下爲讀取良好 的被拍攝物體影像，將適當的影像讀取感度，提供一個相 同定義且自動設定影像讀取感度設定方法，以及對光傳感 器檢測面的異物附著或在光傳感器的元件產生缺陷的場合 時，具有可以有效的設定適當的影像讀取感度。 爲了得到上述的效果，本發明的光傳感器系統，將複數 的光傳感器以2次元排列所構成的光傳感器陣列，由該光 傳感器陣列讀取被拍攝影像的影像讀取手法，對於該光傳 感器陣列特定位置的光傳感器，把影像讀取感度變化爲複 數個階段，讀取對應該被拍攝物體影像的感度調整用讀取 手法，由該感度調整用讀取手法，從讀取有關被拍攝物體 影像的影像模式依據固定的測試量，具有抽出適合影像讀 取動作中最適當影像讀取感度的最適當影像讀取感度抽出 手法，最適當影像讀取感度於影像讀取手法中，設定讀取 感度的讀取感度設定手法，由最適當影像讀取感度抽出手 法，依據所讀取的被拍攝體影像的影像模式的固定測試量 ，其每個影像讀取感度測試量的動態範圍，抽出最大的影 像讀取感度，由讀取感度設定手法，將抽出的影像讀取感 度作爲最適當影像讀取感度來設定是其特徵。由此方式， 不僅在感度調整讀取動作縮短所需要的時間之外，對於最 516227 五、發明説明（7 ) 適當影像讀取感度抽出處理削減了使用的資料量，也可以 縮短處理所需要的時間。 此種場合，在特定行位置的每個列的測試量，依各影像 讀取感度的每個變化之有無，對於特定行位置是否存在異 常畫素，具備特定異常畫素判定手法，當異常畫素被判定 存在的場合時，對於其他特定行位置由於具備了執行感度 調整讀取動作的感度調整用讀取控制手法，因此即使在感 度調整讀取動作的目標行位置存在著異常畫素時，也可以 .避免其影像。 圖面說明 第1圖爲，顯示本發明相關之光傳感器系統構成範例的 方塊圖。 第2圖爲，顯示本發明相關之光傳感器系統所適用的控 制器構造範例的方塊圖。 第3圖爲，顯示第1實施型態動作的流程圖。 第4圖爲，成爲第1實施型態的感度調整讀取動作對象 的光傳感器陣列特定行位置，顯示對應被拍攝體影像的圖 形。 第5A〜5E圖爲，第1實施型態在特定行位置，顯示每 次讀取次數的明度資料變化的圖表。 第6圖爲，在第1實施型態，對於讀取次數顯示動態範 圍變化的圖表。 第7圖爲，顯示第2實施型態動作的流程圖。 第8圖爲，成爲第2實施型態的感度調整讀取動作對象 516227 五、發明説明（8 ) 的光傳感器陣列特定行位置，顯示對應被拍攝體影像的圖 形。 第9A〜9_爲，第2實施型態在特定行位置，顯示每 次讀取次數1½¾度資料變化的圖表。

第10A〜圖爲，在第1，第2實施型態的感度調整 讀取動作，續糸適用影像讀取感度的設定方法實施範例的 時序流程圖。> 第1 1 A圖爲，顯示雙閘極型光傳感器構造的斷面圖。 第ΠΒ圖爲，雙閘極型光傳感器的等價電路。 第1 2圖爲，雙閘極型光傳感器以2次元排列所構成的 光傳感器系統架構圖。 第13A〜13D圖爲，顯示雙閘極型光傳感器系統習知驅 動方法的時序流程圖。

以下爲本發明相關的光傳感器系統及其驅動控制方法的 細節，依圖面顯示的實施型態來說明。在以下顯示的實施 型態中，以光傳感器作爲適用該雙閘極型光傳感器的場合 來表示，但本發明的構成，並不限訂於雙閘極型光傳感器 ，對於使用其他架構的光傳感器系統也同樣適用。 第1圖爲，顯示本發明相關之光傳感器系統構成範例方 塊圖。這裡以第11A圖顯示的雙聞極型光傳感器作爲光傳 感器來使用，而且，一面適當的參考第12圖顯示的光傳 感器系統來說明。在第12圖顯示的光傳感器系統以相同 的標示符號來說明。 如第1圖所示，本實施型態相關的光傳感器系統，如第 -10- 516227 五、發明説明（9 )

11A圖所示的雙閘極型光傳感器10，以2次元排列爲架構 的光傳感器陣列1 〇〇，及在雙閘極型光傳感器1 0的頂部閘 極TG以規定的時序，施加固定復元脈衝的頂部閘極驅動 器Π1，及在雙閘極型光傳感器1 0的底部閘極BG以規定 的時序，施加固定讀取脈衝的底部閘極驅動器1 12，及對 雙閘極型光傳感器10的預先充電電壓的施加與執行數據 傳輸線電壓讀取的圓柱開關114，預先充電開關115，從 放大器116的輸出電路113，從被讀取的類比信號數據電 壓，變換爲數位信號影像資料的類比-數位轉換器（以下稱 爲，A/D轉換器）117，在執行光傳感器陣列100的被拍攝 體影像的讀取動作控制，或與外部功能部200的資料轉換 的同時，在本發明進行的感度設定控制的控制器120，對 讀取裝置及後述的感度設定處理相關的資料等記憶的 RAM130形成此架構。

此處，由光傳感器陣列1 〇〇，頂部閘極驅動器11 1，底 部閘極驅動器1 1 2輸出電路1 1 3形成的架構，與第1 2圖 顯示的光傳感器系統具有同等的架構，但本實施型態中， 對此架構增加設置了 A/D轉換器117，控制器120，及 RAM 1 30，可以進行如後所述的各種控制。 亦即，控制器120在頂部閘極驅動器111及底部閘極驅 動器1 1 2，由固定的控制信號4 tg，（/) bg的輸出，因此從 頂部閘極驅動器1 1 1及底部閘極驅動器1 1 2，構成光傳感 器陣列1 00的各個雙閘極型光傳感器1 0的頂部閘極TG及 底部閘極BG，施加固定的電壓（復位脈衝，讀取脈衝）， -11- 516227 五、發明説明（10 ) 同時在預先充電開關1 1 5由於輸出固定的控制信號A pg， 使資料線施加預先充電電壓，對被拍攝物體實施影像控制 讀取動作，同時藉由音量開關1 1 4及放大器1 1 6，從光傳 感器陣列1 00之讀取的資料線電壓，藉由A/D轉換器1 1 7 變換爲數位信號，作爲影像資料來輸入，而對於此影像資 料，實施固定的影像處理，或是對RAM 130執行寫入，讀 取的動作，同時對於執行影像資料的對照或加工等固定處 理的外部機能部200，具備了作爲介面的功能。 而且，控制器1 20由於對頂部閘極驅動器1 1 1及底部閘 極驅動器1 12變更控制輸出的控制信號，對應於外部光線 照度等周圍環境，可以取得最適合被拍攝物體影像的讀取 感度，亦即，具有設定雙閘極型光傳感器10最適當電荷 囤積期間的機能。 如以下所示，本發明相關之各實施型態的光傳感器系統 的驅動控制方法，依據上述的光傳感器系統的架構來執行。 <第1實施型態> 接著，有關本發明之光傳感器系統的驅動控制方法，對 於第1實施型態參考圖面來說明。 本實施型態的特徵在光傳感器陣列特定的行位置，對於 光傳感器的影像讀取感度變化爲複數階段，讀取對應該行 位置的被拍攝物體影像。 第2圖爲，顯示本實施型態所適用的控制器構成範例的 方塊圖。如同一圖所示，在本實施型態的控制器1 20，控 制頂部閘極驅動器111及底部閘極驅動器1 12及輸出電路 -12- 516227 五、發明説明（11 ) 部1 1 3的裝置控制器1 2 1 ’及對RAM 1 3 0的影像資料寫入 ’讀取等’管理各種資料的資料控制器丨22，統括這些控 制器1 2 1，1 22，而且，擁有擔任外部機能部介面的主控制 器 123 〇

而且，控制器120從光傳感器陣列1〇〇藉由a/D轉換器 1 1 7，以數位信號輸入的影像資料，比較其特定的測試資 料的大小，抽取最大値及最小値的資料比較器i 24，具有 演算測試資料間差異部份等計算機能的加算器丨2 5，及藉 由A/D轉換器117，資料比較器124，加算器125所處理 的影像資料予以輸入，因應這些資料的必要性對RAM寫 入或讀取，或是，資料比較器124，加算器125的再輸入 ，藉由資料控制器122的外部機能部的輸出等，進行切換 控制的資料選擇器126，依據從資料控制器122的控制信 號，使光傳感器陣列的讀取感度爲最適當化，從裝置控制 器121對頂部閘極驅動器111及底部閘極驅動器112的輸 出控制信號，具有變更控制的感度設定記錄器1 1 7。 其次，由該控制器120對光傳感器系統的動作控制方法 ，在第1實施型態的動作，參考圖面來說明。第3圖，爲 對於光傳感器系統動作控制的第1實施型態中，顯示最適 合感度設定爲止的動作流程圖，第4圖爲，本實施型態感 度調整讀取動作對象之光傳感器陣列在特定的行位置，對 應被拍攝物體影像顯示的圖。而且，在第1圖，第2圖顯 示的光傳感器系統構成適切的參考來說明。 首先，在第3圖的S 1 1 (感度調整讀取動作工程），主控 -13- 516227 五、發明説明（12 ) 制器1 23例如被拍攝物體影像在正規讀取動作之前’藉由 資料控制器122，對感度設定記錄器127控制感度調整讀 取動作影像讀取感度的設定，執行被拍攝體影像的感度調 整用的讀取。在此，本實施型態相關的感度調整方法所適 用的感度調整讀取動作，例如，第4圖所示，行數256 ’ 列數196的點陣狀，光傳感器陣列成光傳感器陣列1〇〇中 ，中央的第n/2行或其附近的數行的特定位置，對於構成 此行位置的光傳感器1〇，在執行復位動作後，電荷集積時 間（影像讀取感度）有如階段式的變化，以固定的時序來控 制反復執行的預先充電動作及讀取動作。亦即，此影像讀 取感度因應讀取次數的變化而構成，例如，讀取次數vs 影像讀取感度對應表的表格形式，記憶在RAM1 30中。而 具影像讀取感度設定方法如後所述。 其次，在第3圖的S12(影像資料變換工程），由上述的 感度調整讀取動作所讀取的影像資料，藉由放大器116及 A/D轉換器117變換爲數位信號，作爲因應被拍攝體影像 的明暗格式的明亮度資料，輸入至控制器120內的資料比 較器124。在此處，明亮度例如以25 0位階來表示，在各 個讀取次數將影像資料轉換爲〇〜255的明亮度資料値， 而載入於資料比較器124中。具體實例顯示於第5A圖〜 第5E圖。第5A圖〜第5E圖，在特定行位置的1行，隨 著讀取次數的增加而增加影像讀取感度，顯示其構成時白勺 每個讀取次數的明亮度資料，舉例而言，讀取次數爲16 次（第5A圖），32次（第5B圖），64次（第5C圖），96次（ -14- 516227 五、發明説明（13 ) 第5D圖）及1 28次（第5E圖）時，表示明亮度的每列變化 。i買取次數爲1 6次及3 2次的明売度資料，影像讀取感度 爲低的明亮度資料，因感度不夠充足所以對於明亮度資料 ’其明亮度値顯示的列包含0的下限値。 其次，於第3圖的S 1 3 (各讀取次數的最大/最小値抽取 工程），從輸入資料比較器1 24中的明亮度資料，將各讀 取次數的最大値及最小値抽出，輸出到加算器1 25。亦即 ，在各讀取次數顯示最大値的明亮度資料値（最明亮畫素 的位階値）及，抽出顯示最小値的明亮度資料値（最暗畫素 的位階値）。 其次，於第3圖的S14(各讀取次數的動態範圍計算工程） ，加算器1 25將各讀取次數的明亮度資料最大値及最小値 的差異部份作爲動態範圍來計算，將其結果藉由資料選擇 器126記憶在RAM1 30。此動態範圍的計算處理對於全部 讀取次數來執行。 而且，於第3圖的S15(最大動態範圍的讀取次數抽取工 程），記憶在RAM1 30的各讀取次數動態範圍，藉由資料 選擇器126讀取，輸入至資料比較器124，如第6圖所示 的各讀取次數，從動態範圍變化的傾向，抽取對於讀取次 數的動態範圍的極大値DLmax，抽出其對應的讀取次數 RCa。此時，如第5A圖〜第5E圖所顯示的場合，讀取次 數的1 6次及32次的明亮度資料，其最小値在下限値（〇)飽 和，而且，相對的96次及128次的明亮度資料，其最大 値在上限値（25 5)飽和，而讀取次數爲64次的明亮度資料’ -15- 516227 五、發明説明（14 ) 不論在下限値•上限値的任何情形皆未飽和。因此，讀取 次數在64次的明亮度資料的動態範圍，比起其讀取次數 的動態範圍還要大，成爲極大値DLmax，而對應的讀取次 數RCa爲64。 接著，於第3圖的S16(感度的參照•抽取工程），依據抽 取的讀取次數RCa，參考RAM 130記憶的讀取次數vs影 像讀取感度對應表，該讀取次數RCa所設定的影像讀取感 度，亦即，抽取電荷儲存期間。 接著，於第3圖的S17(抽取感度設定工程），主控制器 123，由資料控制器122對感度設定記錄器127予以更換 控制，對於感度設定記錄器127的影像讀取感度，由上述 ‘抽出的影像讀取感度來設定。由此方式，依據感度調整讀 取動作結束最適合的影像讀取感度設定。 因此，依本實施型態的感度設定方法，對於光傳感器陣 列的特定1行或數行，在復元動作後，被拍攝‘體影像在固 定的時間間隔，由於執行反復讀取感度調整讀取動作，影 像讀取感度（電荷儲存期間）可以階段性變化讀取被拍攝體 影像，所以感度調整讀取動作所需要的時間可以縮短。 而且，依習知讀取1個畫面的影像資料，來比較抽取最 適合影像讀取感度的場合，在本實施型態中因未使用特定 的1行或只有數行的影像資料的緣故，對於抽取最適合影 像讀取感度所使用的資料量，可以大幅度的削減以減輕處 理的負擔。 而且，因爲感度調整讀取動作的對象區域，只有特定的 -16- 516227 五、發明説明（15 )

1行或數行部份，所以和習知的光傳感器陣列的全受光領 域爲對象的場合時比較，在對象區域中由於雜物的附著或 光傳感器的元件缺陷等異常畫素（缺點或亮點等）所包含的 確率大幅的降低。並且，對於影像讀取感度的設定，由於 異常畫素的影響而設定了不適當的影像讀取感度比率因而 大幅的降低，在指紋辨識處理等錯誤動作的產生，可以大 幅度的控制。 然而，在本實施型態中，特定1行或數行所構成的光傳 感器陣列的η行xm列（n = 2 56，m=196)的中央行（η/第2行） ，或在其附近的場合已經予以說明，但本發明並不限定這 些內容，被拍攝體影像的明暗格式（對比）只要明確的顯現 的話，中央行附近的行或，甚至於位於其他區域的行當然 也可以。 <第2實施型態>

其次，對於有關本發明知光傳感器系統的驅動控制方法 的第2實施型態，參考圖面來說明。 在前述的第1實施型態中，感度調整讀取動作的對象， 只有對於特定的行位置的1行或數行時，與習知的光傳感 器的全受光區域爲對象來比較時，在該對象的行位置所存 在著異常畫素的確率，顯示了可以大幅度的降低。可是， 在上述特定的行位置異常畫素的存在確率並非完全沒有。 對於此項內容，在本實施型態中與第1實施型態相同， 感度調整讀取動作的對象，’在特定行位置的1行或只有數 行的場合下，由於此種異常畫素的影響可以確實的予以避 -17- 516227 五、發明説明（16 ) 免。然而，在本實施型態所適用的控制器的構成，如第2 圖所顯示的，與第1實施型態的控制器1 20，具有相同架 構的方塊圖。 第7圖是由上述的控制器120在光傳感器系統的動作控 制方法之第2實施型態中，顯示最合適影像讀取感度設定 爲止的動作流程圖，第8圖爲，對於成爲本實施型態的感 度調整讀取動作對象的光傳感器陣列，將特定行位置的 Rp作爲圖示，對應被拍攝體影像所顯示的圖。而且，此 處第1圖，第2圖顯示的光傳感器系統的構成，適切的參 考並予以說明。而且，對於前述的第1實施型態的場合相 同的部份，顯示簡化的說明。 有關本實施型態的感度調整方法所適用的感度調整讀取 動作，例如，第8圖所示，行數256，列196的陣列形狀 ，將光傳感器所排列的光傳感器陣列之中，將特定行 位置Rp作爲對象，以執行感度調整讀取動作，此時，在 特定行位置Rp的列號碼Lp的位置，在光傳感器陣列上的 檢測面所附著的雜物，或由於光傳感器的元件缺陷而形成 黑點，對於明亮度資料成爲〇的異常畫素IL存在時予以 說明。 首先，在第7圖的S21(感度調整讀取動作工程），與第 1實施型態的S 11相同，例如在被拍攝體影像的正規讀取 動作之前，如第8圖所顯示的光傳感器陣列1 00，對特定 行位置Rp的光傳感器1 〇，電荷儲存期間（影像讀取感度） 在固定的間隔，以階段式的變化來控制，對應於讀取次數 -18- 516227 五、發明説明（17 ) 的複數影像讀取感度，執行被拍攝體影像在感度調整用的 讀取。 其次’在第7圖的S22(影像資料變換工程），與第1實 施型態的S 1 2相同，由上述感度調整讀取動作所讀取的影 像資料，變換爲明亮度資料而輸入至控制器12〇，並載入 於RAM 130中。具體實例如第9A圖〜第9E圖所示。在 第9A圖〜第9E圖中，與前述的第5A圖〜第5E圖相同 ，在於特定的行位置Rp(此處爲1行），顯示讀取次數在 16次（第9A圖），32次（第9B圖），64次（第9C圖），96次 (第9D圖）及128次（第9E圖）時的明亮度資料之每列的變 化。此處在各明亮度資料中，由第8圖顯示的異常畫素IL ，在列編號Lq位置的明亮度資料値，包含了 〇下限値的 明亮度資料。而且，其他如讀取次數在第1 6次及第32次 時的明亮度資料，其影像讀取感度爲低的明亮度資料，因 爲感度不夠充足，在明亮度資料中包含了資料’値爲0下限 値的列在內。而且，第96次及第1 28次時的明亮度資料 ，其影像讀取感度爲高明亮度資料，因爲感度過高，明亮 度資料的資料値，包含了 255上限値得列在內。 接著，在第7圖的S23 (各讀取次數的同一列資料抽取· 比較工程），從記憶在RAM 130中的各讀取次數的明亮度 資料，同一列編號的明亮度資料藉由資料選擇器126來抽 出，輸入至資料比較器1 24，來比較讀取次數的每個同一 列的明亮度資料。 而且，在第7圖的S24(同一列資料的變化判定工程）， -19- 516227 五、發明説明（18 ) 對於各讀取次數的明亮度資料，判定不變化的列是否存在。 對此明亮度如不變化的列存在時，將該列編號視爲異常 畫素，在感度調整讀取動作的行對象，判定爲包含了異常 畫素。 而且，對於明亮度不變化的列不存在時，在感度調整讀 取動作的行對象，判定爲不包含異常畫素。 此判定結果從資料比較器124輸出至主控制器123。在 第9A圖〜第9圖E圖所顯不的範例中’由異常畫素IL的 列編號Lq明亮度資料，不論讀取次數其値爲0。亦即， 在各讀取次數中，因明亮度資料存在著不變化的列，所以 在此行的Rp判定爲存在異常畫素。 此處，在每個讀取次數判定明亮度資料是否存在著不變 化的列，作爲檢測異常畫素有無存在的具體手法而言，例 如，在感度調整讀取動作中，將第1次讀取的各明亮度資 料爲基準，建立起對應各列的旗幟，在第2次以後每次讀 取的明亮度資料，與第1次讀取明亮度資料比較每個列， 在同一列不同明亮度資料的場合時，則對該列的旗幟予以 降下來執行控制。由此方式，只要是正常畫素而由於影像 讀取感度變化，也使明亮度資料變化，所以旗幟就成爲降 下的狀態。一方面，異常畫素存在的場合時，具有該異常 畫素列的明亮度資料，即使影像讀取感度變化也不會有改 變，例如因爲顯示下限値或上限値，或是中間的一定値， 所以由於上述的旗幟控制使該列的旗幟一直立著。亦即， 由於監視著旗幟的狀態，在感度調整讀取動作的行對象，判 -20- 516227 - ---—______—^ 五、發明説明（19 ) 定異常畫素是否包含在內。 接著，在上述S24(同一列資料的變化判定工程），當判 定異常畫素存在時，由第7圖的S25(感度調整讀取動作的 行對象之變更工程），從主控制器1 23到裝置控制器1 2 1 的感度調整讀取動作，進行變更設定行對象的控制。之後 ’從S21(感度調整讀取動作工程）的感度調整讀取動作再 度實施。此時，成爲新的感度調整讀取動作對象的行，只 要上述異常畫素IL在檢測出的行以外，例如，行Rp的上 方或下方鄰近的行亦可，而且，只在固定行間隔的行也可 。在此S21〜S24的處理，在感度調整讀取動作的行對象 內’直到判定異常畫素不存在時爲止反復實施。. 一方面，上述S24(同一列資料的變化判定工程），在感 度調整讀取動作的行對象，判定異常畫素不存在的場合時 ’於第7圖的S26(各讀取次數的最大/最小値抽取工程）， 與第1實施型態的S 1 3相同，從輸入於資料比·較器1 24的 明亮度資料，將各讀取次數的每個最大値及最小値抽出並 輸出到加算器125。 以下’依第7圖的S27(各讀取次數的動態範圍的讀取次 數抽取工程），S28(最大動態範圍的讀取次數抽取工程）， S29(感度的參考•抽取工程），S3〇(抽出感度設定工程）順序 來執行。這些與前述的第1實施型態的S 1 4〜S 1 7相同， 以加算器1 25演算各讀取次數的明亮度資料動態範圍後， 從資料比較器124對讀取次數動態範圍變化傾向來看，動 態範圍抽出最大的讀取次數，將對應的影像讀取感度（電 -21- 516227 五、發明説明（2G ) 荷儲存期間），設定爲感度設定範圍1 27，基於感度調整讀 取動作結束最適合的感度設定。

因此，依據本實施型態的感度設定方法，附著於光傳感 器陣列上的檢測面的雜物，或由於光傳感器元件缺陷等異 常畫素，成爲感度調整讀取動作對象的特定行位置如存在 時，可以容易的判別該異常畫素的存在，而對於其他不存 在異常畫素的行對象的感度調整讀取動作，再度的實施來 控制，無異常畫素行的明亮度資料，可以作爲感度調整用 明亮度資料來取得，所以當初所設定的感度調整讀取動作 對象，即使異常畫素存在時，可以迴避異常畫素的影響。

而且，依據感度調整讀取動作取得的明亮度資料動態範 圍，所以可以設定單一的最適合影像讀取感度，因此對感 度調整讀取動作的行對象，即使執行變更處理的場合時， 也不損於影像讀取感度的最適當性，不論環境照度等的周 圍環境，被拍攝體影像的正規讀取動作，可以良好的實施 ，而對於指紋辨識處理等可以抑制錯誤動作產生。 在上述的第1實施型態及第2實施型態，成爲感度調整 讀取動作對象的特定行位置，例如在光傳感器陣列的中央 部份爲預先所確定的項目，但本發明並不限定此內容。亦 即，此特定行位置並非預先特定，例如在適當的影像讀取 感度，依據被拍攝體影像的全區域或固定區域讀取的結果 ，在影響讀取上抽取最適當的行或區域，依據該特定行位 置設定1行或數行也可以。 其次，對於上述各實施型態的感度調整讀取動作，可以 -22- 516227 五、發明説明（21 ) 適用的影像讀取感度（電荷儲存期間）的設定方法，一面參 考圖面來說明。此處在第1圖，第2圖及第11A圖，第 1 2圖所顯示的光傳感器構造，及光傳感器系統的構成，適 切的參考來說明。 第10A圖〜第10L圖爲在第1，第2實施型態的感度調 整讀取動作，顯示可以適用的感度調整讀取動作的實施範 例之時序流程圖。而此處成爲感度調整讀取動作對象的特 定行位置，以中央的1行時來說明。 如第1 ΟA圖〜第1 0E圖所示，本實施範例相關的影像 讀取感度的設定方法，首先，如第1 2圖所示的光傳感器 陣列100，以特定的1行而言，只有將中央行（第n/2n行） 的雙閘極型光傳感器10格式化。亦即，雙閘極型光傳感 器10的頂端端子TG，在連接各頂部閘極線路101中，施 力口於1〜n/2-l行及n/2+l〜η行的波型0 T1〜$ Tn/2-l及 0 Tri/2 + l〜（/) Τη爲低位準，只有η/2行施加單一的復位脈 衝4 Τη/2，接著開始復位期間Treset，並只有（η/2)行的雙 閘極型光傳感器1 0格式化。 其次，當上述復位脈衝(/) Τη/2下降，而結束了復位期間 Treset時，電荷儲存期間開始，從η/2行的雙閘極型光傳 感器1 〇的頂部閘極電極2 1端，因應所射入的光量，在通 道區域產生電荷（正孔）並開始儲存。 其次，如第10F圖〜第10Κ圖所示，預先充電信號 0 Pg，及對η/2的底部閘極線路1〇2讀取的脈衝0 Βη/2， 在固定的時序間隔Tint複數次（X次：X爲2以上的整數） -23- 516227 五、發明説明（22 ) 依序的施加。而此時，在1〜n/2-1行及n/2+1〜n行的底 部閘極線路102，其所施加的波型4 bl〜φ Bn/2-l及0 Bn /2 + 1〜0 Bn爲低位準。 由此方式，如第1 〇L圖所示，由各讀取脈衝4 Bn/2的 施加從復位期間Treset的結束到讀取期間Treset開始爲止 ，因應各電荷儲存期間TB1，TB2，"·ΤΒχ儲存的電荷所 產生的變化，各洩極電壓V D 1，V D 2，· · · V D m順序的讀 取。 因此，由於此種感度調整讀取動作在特定的行位置，電 荷儲存期間在固定的時序時間Tint以階段式的增加來設定 ，所以對應於被拍攝體影像中的特定行位置的影像，在複 數相異的影像讀取感度，可以得到之讀取的影像資料。 而在上述感度調整讀取動作中，對於1行的光傳感器 1 0，在單一的復位動作後，適用於反復執行手法的讀取動 作。此時，各光傳感器10儲存的電荷量，由於讀取動作 具有變化的特性。此種場合，依讀取次數及儲存電荷量的 對應關係，每個讀取次數的電荷儲存期間，從實際電荷儲 存期間來補償也可以。 如以上所述，依上述各實施型態的感度設定方法，被拍 攝體影像，將影像讀取感度以階段式變化來執行感度調整 讀取動作，依據各影像讀取感度的明亮度資料動態範圍分 布，在最適當影像讀取狀態下，簡易判別影像讀取感度， 而將該影像讀取感度（電荷儲存期間）可以作爲最適當感度 來予以設定，可以自動的執行感度設定。而且，使用實際 -24- 516227 五、發明説明（23 ) 的被拍攝體可以執行感度設定處理，所以不需要使用標準 測試材料，而且，即使由於環境光線的變化而使得被拍攝 體有亮度變化的場合時，因應環境的光線變化可以設定影 像讀取感度的設定，因此不需要設定檢測環境光線專用的 線路。而且，在光傳感器的特性上即使產生變化時，從該 光傳感器所得到的影像資料，可以進行最適合感度的處理 ，所以對特性變動的影響可以大幅度的抑制。 而對於感度調整讀取動作，使用光傳感器陣列特定行位 置的光傳感器，而且，特別異常畫素的存在，可以在無異 常畫素的行使用感度調整讀取動作，所以在光傳感器陣列 的檢測面上附著的雜物，或由於光傳感器的元件缺陷等也 不受異常畫素的影響，可以將影像讀取感度設定最適當感 度。 在上述各實施型態中，感度調整讀取動作爲在正規讀取 動作前的狀態，但本發明並不限定此項內容，例如，在光 傳感器系統動作中，未裝載被拍攝體的等待期間中，執行 感度調整讀取動作的型態亦可。 而且，感度調整讀取動作，爲在每個被拍攝體影像正規 讀取動作所執行的型態，但本發明並不限定於此內容，例 如，使用環境有變化時，或是在固定時間經過之後再執行 亦可。 而且，本發明相關的感度設定處理，所適用的影像讀取 感度（電荷儲存期間）設定方法，並不限定於上述各實施範 例的內容，被拍攝體影像在相異讀取感度可以取得影像資 -25- 516227 五、發明説明（24 ) 料的話，例如’如習知技術所示’復位動作—電荷儲存期 間—預先充電動作—讀取動作的一連串循環處理’將讀取 感度順序變更反覆的複數次操作’由不同的讀取感度來取 得影像杳料的內容亦可，甚至於由其他方法來使用當然無 用贅言。 符號簡單說明： 100 光傳感器陣列 111 頂部閘極驅動器 1 12 底部閘極驅動器 1 13 輸出電路部 1 14 開關 115 預先充電開關 1 16 放大器 1 17 A/D轉換器 120 控制器 121 裝置控制器 122 資料控制器 123 主要控制器 124 資料比較器 125 加算器 126 資料選擇器 127 感度設定記錄器 130 RAM 200 外部功能部 -26-

Claims (1)

1. 516227 六、申請專利範圍 1. 一種光傳感器系統，其特徵爲具有：將複數的光傳感器 系統以2次元排列所構成之光傳感器陣列（1 00); 影像讀取手法，藉由該光傳感器陣列（100)，以固定讀 取感度來讀取被拍攝體影像； 讀取感度調整用手法，在光傳感器陣列特定行位置對 於光傳感器（1 〇)，將影像讀取感度以複數階段使其變化 ，讀取對應之該被拍攝體影像； 最適合影像讀取感度抽取手法，由該感度調整用讀取 手法，對所讀取的被拍攝體影像的影像格式，依據固定 的測試量，以抽取適合該影像讀取動作的最適合影像讀 取感度； 讀取感度設定手法，將該最適合影像讀取感度設定在 該影像讀取手法之讀取感度。 2·如申請專利範圍第1項之光傳感器系統，其中該特定行 位置的光傳感器（1〇)爲，具有數行的光傳感器（10)。 3·如申請專利範圍第1項之光傳感器系統，其中該特定行 位置的光傳感器（1〇)爲5具有1行的光傳感器（10)。 4·如申請專利範圍第1項之光傳感器系統，其中該光傳感 器爲具備有異常畫素判定手法，係由感度調整用讀取手 法所讀取，在特定行位置的每列測試量，依各影像讀取 感度變化的有無，以判斷該特定行位置是否存在有異常 畫素。 5 ·如申請專利範圍第4項之光傳感器系統，其中該光傳感 器系統具備有感度調整用讀取控制手法，其在由異常畫 -27- 516227 六、申請專利範圍 素判定手法，判斷在特定行位置存在有異常畫素的場合 時，係對於特定行位置以外的其他特定的行位置中，執 行該感度調整讀取動作。 6.如申請專利範圍第丨項之光傳感器系統，其中於最適合 影像讀取感度抽取手法中的固定測試量，係對應由感度 調整用讀取手法所讀取的被拍攝體影像的影像格式之 明亮度資料。 7 ·如申請專利範圍第1項之光傳感器系統，其中該光傳感 器陣列（100)的影像讀取感度，係依調整在光傳感器（10) 的電荷儲存期間來設定。 8 ·如申請專利範圍第1項之光傳感器系統，其中該最適合 讀取感度抽取手法係具備有：測試量比較手法，係依據 由感度調整手讀取手法所讀取的被拍攝體影像，在每個 影像讀取感度中，有關被拍攝體影像的影像格式，抽取 該測試量的最大値及最小値； 動態範圍計算手法，依各影像讀取感度所抽取之測試 量的最大値及最小値，以I十算測試量的動態範圍； 最大動態範圍抽出手法，於各影像讀取感度所算出的 測試量之動態範圍之中’抽取具有最大動態範圍的影像 讀取感度。 9·如申請專利範圍第1項之光傳感器系統，其中該光傳感 器（10)爲具有：包夾由半導體層所成之通道區域（14)而 形成的源極電極（12)及洩極電極（13);至少藉由通道區 域（1 4)的上方及下方的各個絕緣膜所形成之頂部閘極電 _-28- 516227 六、申請專利範圍 極（2 1)及底部閘極電極（2 2 )，且該頂部閘極電極（2 1)或底 部閘極電極（22)的任何一方作爲光照射端，具有從該光 照射端對應照射光量的電荷，在通道區域被產生、儲存的 架構。 1 〇. —種光傳感器系統的驅動控制方法，具備有將複數的光 傳感器，以2次元排列所構成之光傳感器陣列（100)，其 特徵爲包含有：在該光傳感器陣列特定行位置的光傳感 器（10)中，影像讀取感度以複數階段變化，將對應之該 被拍攝體影像，執行讀取感度調整讀取動作的程序； 由感度調整讀取動作，將所讀取的被拍攝體影像的影 像格式，依固定的測試量，抽取適合該被拍攝體影像讀 取動作的影像讀取感度程序； 將抽取的影像讀取感度，設定於被拍攝體影像讀取動 作時之讀取感度的程序； 由設定的讀取感度，執行讀取被拍攝影像的影像讀取 動作程序。 11. 如申請專利範圍第10項之光傳感器系統的驅動控制方 法，其中特定行位置的光傳感器（10)爲，數行的光傳感 器（10)。 12. 如申請專利範圍第10項之光傳感器系統的驅動控制方 法，其中特定行位置的光傳感器（10)爲，1行的光傳感 器（10)。 1 3 ·如申請專利範圍第1 0項之光傳感器系統的驅動控制方 法，其中該驅動控制方法係具有，由感度調整讀取動作 -29- 516227 六、申請專利範圍 所讀取的特定行位置，依每列的測試量’各影像讀取感 度變化的有無，以判斷該特定行位置是否存在有異常畫 素的程序。 1 4.如申請專利範圍第1 3項之光傳感器系統的驅動控制方 法，其中該驅動控制方法係具有，由判斷異常畫素存在 的程序，對於特定行位置當判斷存在有異常畫素的場合 ，在特定行位置以外其他的特定行位置執行感度調整讀 取動作的程序。 1 5 .如申請專利範圍第1 0項之光傳感器系統的驅動控制方 法，其中固定的測試量，係對應由感度調整讀取動作所 讀取的被拍攝體影像的影像格式之明亮度資料。 16.如申請專利範圍第10項之光傳感器系統的驅動控制方 法，其中光傳感器陣列（100)的影像讀取感度，係於調整 該光傳感器（10)之電荷儲存期間所設定。 1 7.如申請專利範圍第1 〇項之光傳感器系統的驅動控制方 法，其中抽取影像讀取感度的程序係包含有：依感度調 整讀取動作所讀取的被拍攝體影像，在各影像讀取感度 ，抽出與被拍攝體影像的影像格式有關連之該測試量的 最大値及最小値的程序； 依處於各影像讀取感度所抽取之該測試量的最大値 及最小値，以計算該測試量的動態範圍的程序； 於各影像讀取感度所計算出該測試量的動態範圍之 中，抽取具有最大動態範圍的影像讀取感度的程序。 18·如申請專利範圍第10項之光傳感器系統的驅動控制方 _ -30- 516227 六、申請專利範圍 法，其中光傳感器爲具有：包夾由半導體層所成的通道 區域（1 4)而形成的源極電極（1 2)及洩極電極（1 3);至少藉 由通道區域（1 4)上方及下方的各個絕緣膜所形成之頂部 閘極電極（21)及底部閘極電極（22); 該頂部閘極電極（2 1)或底部閘極電極（22)的任何一方 作爲光照射端，從該光照射端對應照射光量的電荷，對 該通道區域（14)被產生、儲存。 31