TW577217B - Photosensor system and drive control method thereof - Google Patents

Description

577217 际:18 五、發明說明（1 ) [發明背景] 1. 發明領域 本發明係關於具有以二維配置複數光感測器方式構成光 感測器列之光感測器系統、及該光感測器系統之驅動控制 方法。 2. 相關技術說明 傳統上，印刷品、相片、或指紋等具微細凹凸形狀之二 維影像的讀取裝置，爲具有矩陣狀光電轉換元件（光感測 器）所構成之光感測器列的光感測器系統。 如眾所皆知，CCD爲具有矩陣狀配置之光二極體或薄 膜電晶體（TFT: Thin Film Transistor)等所構成之光感測 器，利用水平掃瞄電路及垂直掃瞄電路，檢測對應照射於 各光感測器受光部之光量而產生之電子-空洞對之量（電荷 量），檢測照射光之亮度。 使用此種CCD之光感測器系統中，因爲必須個別設置 以使被掃瞄之各光感測器處於選擇狀態爲目的之選擇電晶 體，故隨著像素數之增加，而有系統本身亦會隨之大型化 的問題。 相對於此，爲了解決此問題，開發採用光感測器本身具 有光感測器機能及選擇機能之構成，亦即，具有雙閘極 (double gate)構造之薄膜電晶體所構成的光感測器（以下稱 爲雙閘極光感測器）。 第26A圖爲此種雙閘極光感測器1 0之構造的剖面圖。 第2 6B圖爲此雙閘極光感測器1 0之等效電路圖。 五、發明說明（2) 亦即，雙閘極光感測器1 〇具有：非晶矽等之半導體薄 膜1 1 ; n +矽層1 7、1 8，分別設於半導體薄膜11之兩端； 源極1 2及汲極1 3，在n +矽層1 7、1 8上形成；頂閘極 (t ο p g a t e) 2 1，經由區塊（b 1 〇 c k)絕緣膜1 4及上部閘極絕緣 膜1 5在半導體薄膜1 1之上方形成；保護絕緣膜20，設於 頂閘極21上；以及，底閘極（bottom)22，經由下部閘極絕 緣膜1 6在半導體薄膜1 1之下方形成；且，在玻璃基板等 之透明絕緣性基板1 9上形成。 因此，雙閘極光感測器1 〇是由：上部MOS電晶體，由 半導體薄膜1 1、源極1 2、汲極1 3、及頂閘極2 1所構成 :以及，下部MOS電晶體，由半導體薄膜11、源極12、 汲極13、及底閘極21所構成；且，如第26B圖所示之等 效電路，半導體薄膜1 1可視爲共用之通道區域，其構成 上則可視爲2個具有TG (頂閘極端子）、BG (底閘極端子） 、S(源極端子）、及D(汲極端子）之MOS電晶體組合而成。 又，保護絕緣膜20、頂閘極2 1、上部閘極絕緣膜1 5、 區塊絕緣膜1 4、及下部閘極絕緣膜1 6，皆爲相對於可激 勵半導體層11之可見光而具有高透光率之材質所構成， 從頂閘極2 1側入射之光，會透過頂閘極2 1、上部閘極絕 緣膜1 5、及區塊絕緣膜1 4而入射至半導體薄膜1 1，使通 道區域產生電荷（空洞）並儲存。 第27圖爲以二維配列雙閘極光感測器1 0所構成之光感 測器系統的槪略構成圖。如第27圖所示，光感測器系統 具有感測器列1 〇〇，以η列X m行之矩陣配列的多數雙閘 五、發明說明（3) 極光感測器1 0 ;頂閘極線1 0 1及底閘極線1 02，以各列方 向分別連接於各雙閘極光感測器1 0之頂閘極端子TG及 底閘極端子BG ;頂閘極驅動器1 1 0及底閘極驅動器1 20 ，分別連接於頂閘極線1 0 1及底閘極線1 02 ;資料線1 03 ’以行方向連接於各雙閘極光感測器1 0之汲極端子D ; 以及，輸出電路部130，連接於資料線103。 又，（/) tg及4 bg是以產生後面將說明之重設脈衝0 Ti及 讀取脈衝4 Bi爲目的控制信號，而0 pg則爲以控制預充電 電壓Vpg之施加時序爲目的之預充電脈衝。 利用前述構成，如後面所述，從頂閘極驅動器1 1 0對頂 閘極端子TG施加一定之電壓，可以實現光感測器機能， 而從底閘極驅動器1 2 0對底閘極端子B G施加一定之電壓 ，經由資料線1 03將光感測器1 0之輸出電壓輸至輸出電 路部130，並將其當做即時資料（realdata)Vout輸出，可 以實現讀取機能。 第28 A〜28D圖爲光感測器系統之驅動控制方法的時序 圖，是感測器列1 00之第i列的檢測動作期間（第i列處理 周期）。首先，對第i列之頂閘極線1 0 1施加第28A圖所 示之高電位脈衝電壓（重設脈衝，例如，Vtg = +15V) 0Ti ，執行將重設期間Treset儲存於第i列之雙閘極光感測器 1 0的電荷釋放出來的重設動作。 其次，對頂閘極線101施加低電位（例如，Vtg = -15 V)偏 向電壓0 Ti，會終止重設期間Treset，而開始對通道區域 執行電荷儲存動作之電荷儲存期間Ta。電荷儲存期間Ta 577217

月 R

__ Ί -vj 五、發明說明（4) ，會對應從頂閘極側入射之光量，將電荷（空洞）儲存於通 道區域。 又，電荷儲存期間Ta之同時，對資料線1 〇3施加具有 預充電電壓Vpg、第28C圖所示之預充電脈衝0pg，經過 使汲極1 3保持電壓之預充電期間Tprch後，會對底閘極 線1 0 2施加第2 8 B圖所不之局電位（例如，V b g = + 1 0 V)偏 向電壓（讀取脈衝4Bi)，則雙閘極光感測器1〇爲成爲ON 狀態而開始讀取期間Tread。 讀取期間Tread，儲存於通道區域之電荷，會使施加於 相反極性之頂閘極端子TG的低電位電壓（例如，Vtg = -15V)朝緩和方向變化，故底閘極端子BG之電壓vbg會形 成η通道，而對應汲極電流之資料線1 〇 3之電壓VD，也 會隨著時間之經過，而呈現緩慢從預充電電壓Vpg往下降 低的傾向。亦即，資料線1 0 3之電壓V D的變化傾向，在 電荷儲存期間Ta時，會受到受光之光量的影響而如第 28D圖所示，入射光較暗、光量較少、儲存之電荷較少時 ’會呈現緩慢降低之傾向，相反的，當入射光較亮、光量 較多、儲存之電荷較多時，則會呈現急速降低之傾向。因 此，開始讀取期間Tread，並檢測經過一定時間後之資料 線1 03的電壓VD ’或者，以一定之臨界値電壓爲基準， 檢測達到該電壓之時間，然後將其換算成照射光之光量。 感測器列1 00之各列中，會依序對每一列執行前述驅動 控制，或者，前述各驅動脈衝會在時間上不會重複之時序 同時執行各列之驅動控制，利用此方式，可執行影像之讀 577217 五、發明說明（5) 取。 又’前述之光感測器系統採用雙閘極光感測器做爲光感 測器’然而，將光二極體或光電晶體等當做光感測器使用 之光感測器系統時，同樣具有[重設動作+電荷儲存動作 預充電動作+讀取動作]之動作步驟，而採用同樣之驅動 順序，故有下面所述之問題。 亦即，此種光感測器系統，例如，在玻璃基板等之透明 基板的一側構成如前面所示之光感測器列，將光源設置於 透明基板之背面，從光源射出之照射光，會照射於載置於 光感測器列之上方的被複印體（手指等），對應指紋等影像 圖案之反射光，各光感測器會受光並將其視爲明暗資訊進 行檢測，而可讀取被複印體影像。此時，光感測器列之影 像的讀取動作，在對應設定之影像讀取感度的期間（前述 雙閘極光感測器時，爲電荷儲存期間），會依據儲存於各 光感測器之電荷儲存量來檢測明暗資訊。 此時，若爲使用前述光感測器之光感測器系統，因使用 環境會導致各種變化，例如，室內或室外等使用場所之環 境照度或被複印體之種類等，故爲了要在各種使用環境下 都能讀取良好之主影像，在設定上，必須配合使用狀態來 適度調整光感測器之影像讀取感度。 光感測器之適當影像讀取感度，會因環境照度等之周圍 條件而不同，傳統上，會另行設置以檢測環境照度爲目的 之電路，在開始正式影像讀取動作前，會先將標準試料等 置於檢測面上，以數段讀取感度來執行讀取動作，再依據 577217 92. 11. 18ΓΡ •Λτ· » ,一 士 ' ;"Lj 五、發明說明（6) 該檢測結果或讀取結果，求取並設定對應環境照度等周圍 條件之最適影像讀取感度。然而，前述之傳統技術上’仍 有下面所述之問題。 (1) 將前述之光感測器系統使用於指紋讀取裝置等時，被 複印體之手指（或人體）的皮膚表層狀態’會因爲該人體之 性別或年齡、或身體狀況等而有個人差異、或溫度及濕度 等外部環境，而有很大的變化。因此，依據在開始前述正 式影像讀取動作前之讀取動作設定影像讀取感度時，往往 無法設定適當的影像讀取感度。因此，在指紋比對處理等 時，會有產生錯誤動作之問題。 具體而言，例如，被複印體之手指的皮膚表層有角質化 情形時，在觀測上，角質化之指紋凸線部份的亮度會高於 無角質化之正常指紋，光感測器檢測之明暗差會大於應有 之數値，若依據此明暗資訊來設定影像讀取感度，設定之 影像讀取感度値會低於原來應有之適當値。如此一來，不 但無法獲得良好之指紋等被複印體影像的讀取動作，同時 還有指紋之比對精度降低的問題。 (2) 另外，在開始前述正式影像讀取動作前之讀取動作時 ，若因光感測器之檢測面附有異物、或光感測器之元件有 缺陷，而使讀取結果中含有異常値在內時，使用該讀取結 果將無法設定適當之影像讀取感度。所以，會妨害被複印 體影像之良好讀取動作，將其應用於指紋讀取狀置上時， 在指紋比對處理等時，會出現錯誤動作等問題。 發明槪述 577217 五、 發明說明（7) 本 發明之具有以二維配 置複數光感測器構成 之 光 咸 νΐΐΛ 測 器 列 的 光感測器系統，可以 不受被複印體之個體 差 異 (個人 差 異 )或外部環境之影響， 設定適當之影像讀取感度， 而 且 即使因影像缺陷、或 異物等導致有異常像 素 資 料時 5 亦 可 設定適當影像讀取感 度，並具有在正式影 像 讀 取 動 作 中 獲 得良好之被複印體影 像的優點。 爲 了獲得前述效果，本 發明之光感測器系統 具 有 光 感 測 器 列 :由二維配置複數光 感測器所構成；影像 讀 取 部 ; 利 用 該 光感測器列以特定影 像讀取感度讀取被複 印 體 影 像 9 感 度 調整用影像讀取部= 以數階段改變該光感 測 器 列 之 影 像 讀 取感度同時讀取感度 調整用之被複印體影 像 9 最 適 影 像 讀 取感度導出部：依據 利用感度調整用影像 讀 取部 讀 取 之 被 複印體影像的影像圖 案相關像素資料群， 導 出 最 適 合 被 複 印體影像之讀取動作 的最適影像讀取感度 9 以 及 影 像 讀 取感度設定部：將最 適影像讀取感度設定爲影像讀取 部 之 影像讀取感度。 爲 了獲得前述效果，本 發明之第1最適影像 讀 取 感 度 導 出 部 ，係具有：標準影像 讀取感度抽出部，依 據 利 用 感 度 調 整 用影像讀取部讀取之前述被複印體影像 的 影 像 圖 案 相 關 像素資料群，抽出像素資料群爲最大資 料 範 圍 之 影 像 讀 取感度，並當做標準影像讀取感度；影 像 日貝 取 感 度 補 正 部，以一定之附增率補正標準影像讀取 感 度 J 以 及 5 將 標準影像讀取感度經過補正之値當做前 -9- 述 最 適 影 像

577217 五、發明說明（8) 讀取感度之部。此影像讀取感度補正部之特徵，爲以準 影像讀取感度爲基準、或者，以標準影像讀取感度之像素 資料群平均値及特定基準値的比較結果爲基準，只實施特 定附增率之補正。 爲了獲得前述效果，本發明之第2最適影像讀取感度導 出部’具有特定資料消除部：從利用感度調整用影像讀取 部讀取之前述被複印體影像的影像圖案相關之各影像讀取 感度的像素資料群，消除特定像素資料；影像讀取感度導 出部：依據利用特定資料消除部消除特定像素資料之各影 像讀取感度的像素資料群，抽出像素資料群爲最大資料範 圍之影像讀取感度，並當做被複印體影像正式讀取動作之 最適影像讀取感度；以及，將影像讀取感度抽出部抽出之 影像讀取感度當做最適影像讀取感度之部。此特定資料消 除部之特徵，是從利用感度調整用讀取部所得到之各影像 讀取感度的像素資料群中，消除最大値或最小値之像素資 料、或依序消除從最大値或最小値消除複數個像素資料。 利用此方式，影像讀取感度因被複印體之個體差異（個 人差異）或外部環境而變化、或是像素資料中有異常値時 ’可以避免受其影響而設定適當影像讀取感度，獲得良好 被複印體影像。 [具體實施形態之相關說明] 以下，以圖面所示實施形態爲基礎，詳細說明本發明相 關光感測器系統及其驅動控制方法。又，以下所示之各實 -10- 577217 五、發明說明（9) 施形態中，雖然採用前述雙閘極光感測器做爲光感測器， 然而，本發明之構成上，並未限定爲此雙閘極光感測器， 使用其他光感測器之光感測器系統亦同樣可適用本發明。 <第1實施形態>(01-0831) 首先，參照圖面說明本發明相關光感測器系統之第1實 施形態。 第1圖爲本發明第1實施形態相關光感測器系統構成例 之方塊圖。此時，採用第26A圖所示之雙閘極光感測器當 做光感測器，且，適度參照第27圖所示之光感測器系統 構成來進行說明。又，第27圖所示光感測器系統之相同 構成時，採用同一符號，並簡化或省略其說明。 如第1圖所示之本實施形態相關光感測器系統具有光感 測器列1 00，以二維配列第26A圖所示雙閘極光感測器1 〇 所構成；頂閘極驅動器Π 0，以特定時序對雙閘極光感測 器1 0之頂閘極TG施加特定之重設脈衝；低閘極驅動器 1 20，以特定時序對雙閘極光感測器1 0之低閘極BG施加 特定之讀取脈衝；輸出電路部1 30，由對雙閘極光感測器 1 〇施加預充電電壓、及執行資料線電壓讀取之行開關1 3 1 、預充電開關132、放大器133所構成；類比-數位變換器 (以下稱爲A/D變換器）1 40，將讀取之類比信號的資料電 壓變換爲數位信號構成之影像資料；控制器1 5 0，執行光 感測器列1 00之被複印體影像的讀取動作控制、或和外部 機能部200間之資料交換等，並執行本實施形態之感度設 定控制；以及，RAM 160，暫時儲存取得之影像資料（像素 -1 1 - 577217 92. 11. 18 (c. · -. ·、. 丁 入

' J-tl —)一 -r^ yU 五、發明說明（1〇) 資料群）、及後述感度設定處理相關處理資料等。 此時，光感測器列1 00、頂閘極驅動器1 1 0、底閘極驅 動器120、及輸出電路部130之構成，和第27圖所示之 光感測器系統具有相同之構成及機能，在本實施形態中， 在其構成上增設A/D變換器140、控制器150、及 RAM 1 60，而可執行後面所述之各種控制。 亦即，控制器1 5 0對頂閘極驅動器1 1 0及底閘極驅動器 1 2 0輸出特定控制信號0 t g、0 b g，對頂閘極驅動器1 1 〇 及底閘極驅動器1 20分別對構成光感測器列1 〇〇之各雙閘 極光感測器1 0頂閘極TG及底閘極BG施加特定電壓（重 設脈衝Φ Ti、讀取脈衝0 B i)之動作執行控制。又，利用對 預充電開關1 3 2輸出特定控制信號（/) pg，可對各雙閘極光 感測器1 〇之汲極端子D施加預充電電壓Vpg，對應讀取 之被檢測體影像圖案，執行對應儲存於各雙閘極光感測器 1 〇之電荷量的汲極電壓A D檢測動作之控制。又，控制器 150會利用A/D變換器140，將汲極驅動器130讀取之輸 出電壓Vout變換成數位信號，並將其當做影像輸出信號 輸入。控制器1 50針對此影像輸出信號，執行特定之影像 處理、以及對RAM 1 3 0之寫入及讀取，同時，對執行影像 資料比對及加工等之特定處理的外部機能部2 0 0，亦具有 介面機能。 又，控制器1 5 0利用變更對頂閘極驅動器1 1 〇及底閘極 驅動器1 2 0輸出之控制信號，可以對應外光照度等周圍環 境，設定讀取最佳被複印體影像之讀取感度，亦即，設定 -12- 577217 92· Π. 18

五、發明說明（11 ) 雙閘極光感測器1 〇之最佳電荷儲存期間。 又’外部機能部200可對應光感測器系統之用途，例如 ’除了執行以光感測器系統取得之影像資料相關的影像處 理（比對或加工等）以外，尙可對光感測器系統或控制器 1 50之動作狀態及演算處理結果等執行監視輸出，並以限 定該動作狀態或演算處理等爲目的之光儲存期間Ta開始 値、或以後述之附增率或平均比較値等各種參數輸入設定 爲目的，具有輸出入介面機能。 其次’參照圖面，針對前述使用於光感測器系統之控制 器的具體構成及動作進行詳細說明。 第2圖爲使用於第1實施形態之控制器構成例的方塊圖 〇 如第2圖所示，本實施形態之控制器1 50具有：裝置控 制器1 5 1，控制頂閘極驅動器1 1 〇、底閘極驅動器1 20、 及預充電開關1 32之動作；資料控制器1 52，管理對 RAM 160之影像資料、及寫入讀取等各種資料；主控制器 153，統合控制器15 1、152，且具面和外部機能部20 0間 之介面機能。 又，控制器1 50具有資料比較器1 54，依據光感測器列 100經由A/D變換器140當做數位信號輸入之影像資料， 在該影像輸出信號所含之像素資料中，例如，進行亮度資 料大小關係比較以抽出最大値及最小値，並從計算所得之 動態範圍中抽出動態範圍之最大値；加算器1 55，利用資 料比較器154所抽出之像素資料最大値及最小値的差分 -13- 五、發明說明（12) 來演算動態範圍（資料範圍）；資料選擇器1 5 6，將經由 A/D變換器140、資料比較器154、及加算器155處理之 影像資料及處理資料視爲輸入，必要時，實施切換控制， 對RAM 160寫入或讀取該資料、將該資料再度輸入至資料 比較器154或加算器155並經由資料控制器152輸出至外 部機能部200等；附增設定暫存器157，針對影像讀取感 度，前述影像讀取感度爲對應前述資料比較器1 54、加算 器1 55、及資料選擇器1 56抽出之最大値的動態範圍，預 先利用主控制器1 53設定後述附增補正時之附增率；感度 設定暫存器1 59，依據前述經過附增補正之影像讀取感度（ 最適影像讀取感度），設定控制裝置控制器1 5 1對頂閘極 驅動器1 1 〇及底閘極驅動器1 20輸出之控制信號0 tg、0 b g的時序。 其次，參照圖面說明前述控制器之處理動作。 第3圖爲使用第1實施形態相關控制器執行之感度調整 、設定處理的實施形態流程圖。又，第4圖爲將本實施形 態之光感測器系統當做指紋讀取裝置使用時，使用於感度 調整處理之感度調整用讀取動作中，以階段變化影像讀取 感度來讀取光感測器列之各列時的指紋影像資料實例圖’ 第5 A〜5 E圖爲利用感度調整用讀取動作所得之指紋影像 資料的各列亮度資料變化圖表，第6A、6B圖爲利用感度 調整用讀取動作所得之各列亮度資料的動態範圍（資料範 圍）、及列編號-影像讀取感度對應表之關係圖。又’此處 會同時參照第1圖及第2圖所示光感測器系統構成來進行 - 14- 五、發明說明（13) 說明。又’針對亮度資料及其動態範圍、光儲存期間等各 種資料，只以第8 0、1 〇 4、1 2 8、1 5 2、1 7 6列爲代表。 (步驟S11) 如第3圖所示，首先，例如，主控制器丨5 3會在被複印 體影像之正式讀取動作前，會開始感度調整用讀取動作， 經由資料控制器1 5 2，控制感度設定暫存器1 5 9設定以感 度調整用讀取動作爲目的之影像讀取感度，執行感度調整 用之被複印體影像的讀取。 此時’前述感度調整用讀取動作通常會在正式影像讀取 動作之前一刻執行，然而，並未限定一定要在正式影像讀 取動作之前的時序執行，亦可爲和正式影像讀取動作不同 之時點，例如’必須設定影像讀取感度之時點而可適度單 獨執行動作時。 此感度調整用讀取動作和通常影像讀取動作相同，會對 構成光感測器列之各雙閘極光感測器執行重設動作+光儲 存動作>預充電動作+讀取動作之一連串處理。此時，例 如，如第4圖所示，具有2 5 6列、1 9 6行之矩陣狀配列雙 閘極光感測器的光感測器列1 00中，會以每列之編號愈大 則影像讀取感度會愈高之方式，以特定時序重複執行預充 電動作及讀取動作，並階段式變化光儲存期間。利用此方 式，以一次被複印體影像之讀取動作，即可取得以各列之 不同影像讀取感度讀取的影像資料。此各列之影像讀取感 度，會對應列編號而以如表形式（列編號-影像讀取感度對 應表）儲存於RAM 160。因此，列編號愈大時，設定之光 -15- 577217

五、發明說明（14) 儲存期間就愈長，且設定之影像讀取感度也愈高，指紋之 凹凸圖案會因外光影響而變淡，或將其視爲無法分辨之明 亮影像來讀取（第4圖上方），而列編號愈小時，設定之光 儲存期間就愈短，且設定之影像讀取感度也愈低，指紋之 凹凸圖案會較黑，或將其視爲無法分辨之暗淡影像來讀取 (第4圖下方）。又，感度調整用讀取動作之具體影像讀取 感度（光儲存期間）的設定方法如後面所述。 又，此處之感度調整用讀取動作中，光感測器列之各列 的影像讀取感度並不相同，然而，本發明並不限於此，例 如，可以複數列爲一單位，實施階段性影像讀取感度變化 。或者，每次改變影像讀取感度時，以光感測器列之畫面 整體讀取被複印體影像。換言之，對一個被複印體，只要 取得不同影像讀取感度之影像資料即可。 (步驟S12) 利用前述感度調整用讀取動作讀取之影像資料，會經由 汲極驅動器130之放大器133及A/D變換器140被變換成 數位信號，並被視爲對應被複印體影像明暗圖案之各影像 讀取感度的像素資料（亮度資料），而被輸入至資料比較器 154 ° 具體而言，如第5A〜5E圖所示，例如，將被複印體影 像之白及黑間設定爲2 5 6灰階標度，而第4圖所示之光感 測器列1〇〇中，將第176列、152歹[J、128列、104列、 80列之各列的每行汲極電壓VD之電壓變化變換成〇〜 -16- 五、發明說明（15) 2 5 5之亮度資料値並圖表化，則第I?6列會如第5A圖所 示，因設定爲較高感度，亮度資料會向上限（25 5)收斂’ 而相當於無影像資料之狀態。第1 52列則如第5B圖所示 ’因感度設定爲稍高，部份行之亮度資料會達到上限，而 無法完全讀取影像資料之凹凸圖案（明暗）。 另一方面，第128列則如第5C圖所示，全部行之亮度 資料都未達到上限（2 5 5)或下限（0)，而分布於上限及下限 之間。第1 04列則如第5 D圖所示，因爲感度設定稍低， 亮度資料雖然分布於上限及下限之間，但部份行之亮度資 料達到下限，而無法讀取所有影像資料之凹凸圖案。又， 第80列則如第5E圖所示，因設定爲較低感度，亮度資料 會向下限收斂，而相當於無影像資料之狀態。 (步驟S13/步驟S14) 從輸入至資料比較器1 54之亮度資料，抽出代表各影像 讀取感度之最大値的亮度資料（最亮之灰階標度像素）、及 代表最小値之亮度資料（最暗之灰階標度像素），並輸出至 加算器1 5 5。 亦即，如第6A圖所示，從輸入至資料比較器154之亮 度資料’抽出代表各列之最大値的売度資料（最亮之灰階 標度像素）、及代表最小値之亮度資料（最暗之灰階標度像 素），並輸出至加算器155。 其次，加算器1 5 5執行每列之亮度資料的最大値及最小 値之差分演算，計算每一影像讀取感度之動態範圍，並經 由資料選擇器156儲存於RAM 160。此動態範圍之計算處 )772l7

五、發明說明（16) _，會針對全部的列、或特定的列來實施。 (步驟S15) 儲存於RAM 160之每一影像讀取感度的動態範圍，會經 由資料選擇器156而被讀取，並被輸入至資料比較器154 ’然後，從每一影像讀取感度之動態範圍當中抽出最大値。 亦即，依據第5 A〜5 E圖所示每列之亮度資料的分布變 化，以數値資料方式抽出最大値及最小値，再從其差分計 算動態範圍，則如第6A圖所示，第176列及第152列中 ’因亮度資料達到上限而將最大値固定爲25 5，故資料範 圍由最小値來決定，第1 04列及第80列中，因亮度資料 達到下限而將最小値固定爲0，故資料範圍由最大値來決 定。 相對於此，第1 28列之亮度資料中，因未達上限及下限 ’故動態範圍由亮度資料之最大値及最小値的差分來決定 ，和第176列、第152列、第104列、及第80列比較， 有較大之資料範圍。亦即，第1 28列之亮度資料，爲對應 指紋凹凸圖案而具有良好對比之影像資料，故可判斷其設 定於最適影像讀取感度。 (步驟S16) 其次，抽出對應最大値之動態範圍的影像讀取感度，並 將其視爲標準影像讀取感度。 亦即’如第6B圖所示，依據動態範圍爲最大値之列編 號（第128列），參照儲存於RAM 160之列編號-影像讀取 感度對應表，抽出設定於第1 28列之影像讀取感度，亦即 -18- 577217 } ]_.L 1 8

五、發明說明（17 ) ’雙閘極光感測器之光儲存期間’並將其視爲標準影 像讀取感度。 (步驟S 1 7) 其次，主控制器1 5 3會依據預先設定於附增設定暫存器 1 57之特定附增率，控制資料控制器1 52使其執行前述影 像讀取感度（標準影像讀取感度）之補正處理。 亦即，如前面所述，設定於最大動態範圍之第1 28列的 影像讀取感度，例如，光儲存期間T128 = 91.2ms，又，預 先設定於附增設定暫存器157之附增率爲3 2%時，則感度 設定暫存器159之置換用光儲存期間’如下式（2)所示， 爲經過32%附增處理之數値。 91.2 X ( 1 + 0.32 ) = 120 ms ...(2) 利用此附增補正處理，在前述步驟S 1 6中抽出之最大動 態範圍的列影像讀取感度設定會提高1 · 3 2倍。亦即，將 光儲存期間延長爲1 · 3 2倍的時間，增加入射至各雙閘極 光感測器之激勵光（可見光）的光量。又，此處之32%的附 增率，爲本發明之發明人進行各種實驗所獲得的結果，本 實施形態相關感度調整裝置及感度調整方法中’即使以後 述之角質化手指爲被複印體時，確認可進行影像讀取感度 補正並獲得較佳指紋讀取之數値。 (步驟S 1 8) 其次，利用資料控制器152執行感度設定暫存器159之 置換控制，並設定經過前述補正之影像讀取感度（光儲存 期間），結束以感度調整用讀取動作爲基本之感度調整處 -19- 五、發明說明（18) 理。 然後，依據以前述感度調整用讀取動作及影像讀取感度 調整動作決定之最適影像讀取感度（光儲存期間），執行被 複印體影像之正式影像讀取動作。 其次，參照圖面，說明在指紋讀取裝置上使用前述光感 測器系統之感度調整裝置及感度調整方法時之指紋讀取影 像及影像讀取感度的具體實例。此處，爲了明示本實施形 態相關感度調整方法之附增補正處理的有效性，和未實施 附增補正處理進行比較說明。 第7A、7B圖爲光感測器系統之感度調整方法中未實施 本實施形態附增補正處理，亦即，利用前述標準影像讀取 感度執行正式影像讀取動作時之指紋讀取影像、以及該影 像讀取感度之各行亮度資料的圖表，第8A、8B圖則爲光 感測器系統之感度調整方法中，對標準影像讀取感度實施 本實施形態之附增補正處理，並利用所得之影像讀取感度 執行正式影像讀取動作時，所得之指紋讀取影像、以及該 影像讀取感度之各行亮度資料的圖表。第7A圖及第8A 圖爲依據各特定影像讀取感度執行讀取動作時之槪略被複 印體影像，指紋之凸線（凸部區域）以白色（或純白）來表示 ，凹線（凹部區域）則以黑色（或純黑）來表示。 首先，針對前述感度調整方法中未實施附增補正處理時 進行說明。 如發明背景中所述，光感測器系統使用於指紋讀取裝置 等時’無法對應被複印體之手指的皮膚表層狀態來設定適 -20- 577217 •一一I Ι·! ΙΙ|·_ ΓΙΙ_·|^ 92. ίί. 1 8 ::二 I 年月：厂—1_充1五、發明說明（19) 當之影像讀取感度。亦即，手指之皮膚表層經常會角質化 ，此時，指紋之凸線部份反射的光量會較多，故觀測時， 局部會出現較高亮度。利用此方式，和讀取具有未角質化 之皮膚的手指指紋時相比，光儲存期間更短’亦即’在相 對較低之影像讀取感度可獲得較大之動態範圍。因此’依 據讀取之指紋影像資料，抽出最大動態範圍之影像讀取感 度（標準影像讀取感度）並設定爲最適影像讀取感度’可以 抽出並設定低於原有最適影像讀取感度之影像讀取感度’ 亦即，可以抽出並設定小於原有最適光儲存期間之光儲存 時間。所以，依據此影像讀取感度執行正式指紋讀取動作 ，因設定之光儲存時間小於原來之最適影像讀取感度’故 如第7A圖所示，會以較暗之影像讀取被複印體影像，而 獲得凸線部份容易斷線之影像。此時，針對此被複印體影 像檢討任意列（例如，第8 1歹[])之亮度資料分布特性，則 如第7B圖所示，爲較大動態範圍之亮度資料分布，然而 ，這是因爲角質化之凸線部份的影響，而存在亮度資料之 最大値特高的像素（行），可知，無法和指紋原有之影像圖 案（凹凸圖案）有良好對應。因此，無法獲得良好之指紋讀 取動作，例如，也會有外部機能部200之指紋比對處理精 度降低的問題。 相對於此，本實施形態之光感測器系統的感度調整裝置 及其感度調整方法時，會針對前述皮膚表層已角質化之手 指的指紋影像資料，實施感度調整用讀取動作及影像讀取 感度調整動作，並對所得之最大動態範圍的影像讀取感度 -21 - 577217

年 $ 五、 發明說明（ 20 ) (標準影像讀耳5 {感度），實施預先設定之附增率（例如’ 30% 程 度 )的補正處理， 和前述第7 A圖所示相比’其設定之影 像 讀 取 感度會 較高 ，亦即，設定之光儲存時間會較長。利 用 此 方 式，設 定之 影像讀取感度可以更爲類似原來之最適 影 像 讀 取感度 〇 因 此 ，依據 此經 過補正之影像讀取感度執行正式指紋讀 取 動 作 ，如第 8 A圖所示，可讀取具有較適亮度影像之被 複 印 體 影像， 且爲 凸線部份不會間斷之良好影像。此時， 針 對 此 被主影 像進 行任意列（例如，第8 1列）之亮度資料 的 分布特性檢 討， 則如第8B圖所示，除了有相對較大之 動 態 範 圍的亮 度資 料分布，同時，在最大値及最小値都未 觀 測 到 有受到 皮膚 表層角層化影響而有較突出之亮度資料 的 情 形 ，故判 定可 獲得可良好對應指紋之原有影像圖案的 安定 影 像。因 此， 可以高精度實施外部機能部200之指紋 比 對 處 理。 亦即 ，利用 本實 施形態之感度調整裝置及感度調整方法 在 正 式影像 讀取 動作前，利用實際被複印體，例如，以 階 段 方 式改變 每列 之影像讀取感度並執行感度調整用讀取 動 作 依據各 列之 亮度資料的動態範圍，簡易判斷處於最 適 影 像 讀取狀 態之 歹ϋ ’並抽出設定於該列之影像讀取感度 (標準影像讀取感度）。其次，執行特定附增率之補正處理 即 可 設 定最適 影像 讀取感度，而當環境照度變化導致被複 印 體 之 亮度變 化時 '或存在被複印體之個體差異（性別或 年 齡 等 之個人 差異 )或外部環境（溫度或濕度等）等變動要 -22-

577217 五、發明說明（21 ) 因或變動傾向時，亦可以簡方法實施根本感度調整處理 ’而大幅抑制外光等環境照度或皮膚表層角質化等影 響，並設定最適影像讀取感度，在正式影像讀取動作時 ，可以讀取良好被複印體影像。

本實施形態之感度調整處理的具體實例，在第5A〜5E 圖中，只以第176列、第152列、第128列、第1〇4列、 及第80列爲代表列，此時，可對構成光感測器列1〇〇之 全部25 6列執行相同之感度調整處理，亦可只對特定列（ 例如，第5A〜5E圖中之24列間隔）執行前述處理。 針對全部列執行感度調整處理時，可從設定於各列中之 影像讀取感度當中抽出最適影像讀取感度，來進行設定。 另外，只對特定列執行感度調整處理時，可大幅減少一連 串處理動作之對象資料數，減輕控制器1 5 0之處理負擔， 縮短處理時間，並可迅速進入正式被複印體影像之讀取動 作。

又，在前述實施形態之感度調整用讀取動作中，是在光 感測器列1 〇〇之檢測面整體讀取被複印體影像（指紋影像） ，然而，本發明並不限於此，如後述第3實施形態之第 1 5 A、1 5 B圖所示，只針對預先設定之特定區域的檢測區 域4 0讀取被複印體影像，並執行前述感度調整處理亦可 。此時，除了可縮短讀取所需要的時間，同時可減少處理 動作之對象資料數而進一步縮短處理時間，而更迅速進入 正式被複印體影像之讀取動作。 -23- 577217 92. υ. ί 3 膝.不 年丨.:「二. _铺允五、發明說明（22) 又’前述實施形態中之方法，是針對利用感度調整用讀 取動作取得之每列之亮度資料當中設定於最大動態範圍之 列的影像讀取感度，依據預先設定於附增設定暫存器1 57 之特定附增率，執行一律相同之附增補正處理，然而，本 發明並不限於此。 亦即，例如，設定於附增設定暫存器1 5 7之附增率，亦 可從光感測器系統（或、控制器150)之外部執行輸入操作 進行任意設定。例如，操作外部機能部200所具有之輸出 入界面機器（圖上省略），以數値資料方式輸入任意之附增 率，對附增設定暫存器1 57執行置換控制。 適用附增率之値可任意置換控制之構成的具體實例上， 在指紋讀取裝置採用光感測器系統之構成時，例如，被複 印體爲限定、或爲某種程度限定，若能預先掌握被複印 體之個體（個人）的年齡或性別、氣溫或濕度等外部環境時 ，可以適時或預先輸入設定對應前述變動要因或變動傾向 之適度附增率。利用此方式，可以抑制個體差異或外部環 境所造成的影響，而設定更佳之最適影像讀取感度，讀取 良好之被複印體影像。 又，前述實施形態中，爲隨時實施附增率補正之形態， 然而，本發明並不限於此，例如，將光感測器系統使用於 指紋讀取裝置之構成時，可以在先不實施附增率之補正 處理之情形下，實施最適影像讀取感度之抽出及設定， 執行正式被複印體影像讀取及指紋比對處理，若結果不 良時，再以附增率之補正處理實施影像讀取感度之補正 -24- 577217 沿修正 年 d、1、>__補无五、發明說明（23) ，然後，再度執行正式被複印體影像讀取及指紋比對處 理亦可。此時，若被複印體（指紋）之皮膚狀態爲未角質 化之正常情況時，即無需補正處理之時間，而可迅速 執行正式被複印體影像之讀取動作。 <第2實施形態>(0 1 -083 1) 首先，參照圖面說明本發明相關光感測器系統之第2實 施形態。 第9圖爲本實施形態相關光感測器系統所使用之控制器 構成例的方塊圖，和第2圖所示第1實施形態相同構成者 ，以同一符號表示，並簡化或省略其說明。 本實施形態中，和前述第1實施形態相關之感度調整方 法相同，從利用感度調整用讀取動作所得之亮度資料分布 當中，抽出具有最大動態範圍之列的影像讀取感度。然後 ，針對抽出之影像讀取感度執行是否實施前述附增補正處 理之判斷，設定更佳之最適影像讀取感度。 具體而言，如第9圖所示，本實施形態之控制器1 50， 除了具有和第2圖所示第1實施形態相同之裝置控制器 151、資料控制器152、主控制器153、資料比較器154、 加算器155、資料選擇器156、附增設定暫存器157、以 及感度設定暫存器159以外，尙具有平均比較値暫存器 1 5 8，前述平均比較値暫存器1 5 8可針對利用前述資料比 較器154、加算器155、及資料選擇器156抽出之最大動 態範圍的影像讀取感度，會保存平均比較値，做爲主控制 器1 5 3是否執行附增補正之基準値。保存於平均比較値暫 -25-

577217 五、發明說明（24 ) 存器1 5 8之平均比較値，會統一依據利用被複印體影像之 感度調整用讀取動作所得之亮度資料分布中最大之動態範 圍來進行設定。 其次，參照圖面說明前述控制器之處理動作。 第1 0圖爲使用第2實施形態相關控制器執行之感度調 整、設定處理的實施形態流程圖。又，和第3圖所示第1 實施形態相同之處理步驟’簡化或省略其說明。 (步驟S21〜S26) 如第10圖所示，首先，和第1實施形態之步驟S1 1〜 s 1 6相同，例如，在被複印體之正式讀取動作前的時序設 定各列不同之影像讀取感度，執行感度調整用之被複印體 影像的讀取，取得對應被複印體影像明暗圖案之各影像讀 取感度的像素資料（亮度資料）。其次，從此亮度資料抽出 代表各影像讀取感度（例如，各列）之最大値及最小値的亮 度資料，實施最大値及最小値之差分演算，計算各影像讀 取感度之動態範圍，並儲存於RAM 160。然後，再從儲存 於RAM 1 60之各影像讀取感度的動態範圍當中抽出最大値 ，並抽出和其對應之影像讀取感度（光儲存期間）。 (步驟 S27/S28) 其次，主控制器153會針對最大動態範圍之影像讀取感 度，亦即，對應步驟S26抽出之影像讀取感度的像素資 料（亮度資料），計算其平均値，並控制資料控制器1 52， 使其計算該動態範圍之中間値（平均比較値）。 計算出之亮度資料的平均値，會經由資料選擇器1 5 6暫 -26-

577217 五、發明說明（25 ) 時儲存於RAM 1 6 0，動態範圍之中間値則經由資料選擇器 1 5 6及資料控制器1 5 2儲存於平均比較値暫存器1 5 8。 (步驟S29) 其次，主控制器1 5 3會控制資料控制器1 5 2，使其執行 步驟S27計算所得之儲存於RAM 160的亮度資料平均値、 及步驟S28計算所得之儲存於平均比較値暫存器158之最 大動態範圍中間値的大小關係比較處理。 此時，如第7B圖所示，讀取之被複印體爲角質化之手 指時，角質化之凸線部份的反射光量會較多，而有局部亮 度較高的情形，因此，亮度資料會呈現局部較亮。因此， 因受角質化影響而被判斷爲最大動態範圍之列的亮度資料 ，除了局部爲較高以外，其餘則是較小之亮度資料的集合 。因此，動態範圍爲最大之列但其亮度資料之平均値較小 時，判斷其爲受到角質化影響，而爲整體由較小之亮度資 料所集合而成的列，對應此列之影像讀取感度可判斷爲低 於應有最適影像讀取感度之影像讀取感度。 因此，利用此亮度資料之平均値及動態範圍之中間値的 比較、或利用此列之亮度資料的合計値及將動態範圍之中 間値乘以行數所得之積値進行比較，判斷最大動態範圍之 列的亮度資料平均的大小。 売度資料平均値（或壳度資料之合計値）小於動態範圍中 間値（或中間値乘以行數之積値）時，可判斷爲受到角質化 影響而具有不適當亮度資料分布之列，而亮度資料平均値 (或亮度資料之合計値）大於動態範圍中間値（或中間値乘以 -27- 577217 五、發明說明（26 ) 行數之積値）時，可判斷爲未受到角質化影響而具有適當 亮度資料分布之列。依據此判斷結果，執行下述處理動作。 (步驟 S30/S3 1) 在前述步驟S29中，具有最大動態範圍之影像讀取感度 的亮度資料平均値小於該動態範圍中間値時，主控制器 1 5 3會控制資料控制器1 5 2，將該影像讀取感度之亮度資 料分布判斷爲不當’並依據預先設定於附增設定暫存器 1 57之特定附增率、或經由外部機能部20 0等任意輸入設 定之特定附增率，執行具有前述動態範圍之影像讀取感度 的附增補正處理。 利用此附增補正處理，對前述步驟S 2 6中抽出具有最大 動態範圍之影像讀取感度實施附增率之補正，並以經過補 正之値做爲影像讀取感度。亦即，光儲存期間會延長相當 於附增率之時間。 接著，資料控制器152實施感度設定暫存器15 9之置換 控制，設定前述經過補正之影像讀取感度（光儲存期間）。 (步驟S32) 另一方面，前述步驟SM中，具有最大動態範圍之影像 讀取感度的亮度資料平均値，若大於該動態範圍中間値時 ，則判斷該影像讀取感度之亮度資料分布爲適當，不執行 前述附增補正，而由資料控制器1 5 2執行感度設定暫存器 159之置換控制，並設定前述步驟S26抽出之影像讀取感 度（光儲存期間）。 因此，利用前面所述之光感測器系統的感度調整裝置及 -28- 五、發明說明（27) 感度調整方法，依據正式影像讀取動作前實施之感度調整 用讀取動作所獲得之各影像讀取感度的亮度資料動態範圍 ’在設定最適影像讀取感度（光儲存期間）之影像讀取感度 調整動作中，具有最大動態範圍之影像讀取感度的亮度資 料’可以對應是否爲受到手指角質化等（被複印體之個體 差異或外部環境等之變動要因的變動傾向）影響而爲不適 當者’而判斷是否對抽出之影像讀取感度執行附增補正處 理’可以只針對不適當之影像讀取感度實施補正處理，並 設定爲適當之影像讀取感度。 前述實施形態，針對利用感度調整用讀取動作取得之各 影像讀取感度的亮度資料中具有最大動態範圍之影像讀取 感度，判斷是否依據特定附增率執行附增補正時，是以固 定方法設定該動態範圍中間値，並用於該影像讀取感度之 亮度資料平均値的比對，然而，本發明並不限於此。 亦即，例如，以前述動態範圍中間値爲開始値（基準値） ，再利用從光感測器系統（或控制器1 50)外部之輸入操作 ，對設定於平均比較値暫存器1 5 8之平均比較値實施任意 變更設定亦可。 亦即，和前述之第1實施形態中的附增設定暫存器1 5 7 時相同，例如，利用外部機能部200具有之輸出入介面機 器（圖上省略），以數値資料方式輸入任意之平均比較値， 實施平均比較値暫存器1 5 8之置換控制。此時，平均比較 値之任意置換控制構成上，採用光感測器系統之指紋讀取 裝置爲具體實例，例如，外部機能部200執行之指紋比對 -29- 577217 92. II. 18 it ? / /r -f / 沒』L·*· 士好六 彳兩7匕 五、發明說明（28 ) 處理以指紋影像圖案中之凸線部份（例如，第7A、8A圖 之白色部份）爲基準時，將平均比較値設定爲相對較大的 値，可使前述附增補正處理處於容易執行之狀態。 又，其他實例方面，若爲能以感測器等預先掌握濕度等 外部環境之構成時，例如，因爲濕度較低時容易產生皮膚 表層之角質化，將平均比較値設定爲相對較大的値，可使 前述附增補正處理處於容易執行之狀態。 此外，其他之實例方面，若爲能以ID卡等預先掌握被 複印體之個體（個人）特徵的構成時，指紋比對處理上，若 爲具有低辨識率之個體，可將平均比較値設定爲相對較大 的値，使前述附增補正處理處於容易執行之狀態。 利用此方式，可以抑制個體差異及外部環境的影響，而 設定更佳之最適影像讀取感度，讀取良好之被複印體影像。 <第3實施形態>(0 1 -083 1 ) 首先，參照圖面說明本發明相關光感測器系統之第3實 施形態。 第1 1圖爲本實施形態相關之光感測器系統整體構成的 方塊圖。此處，採用第26A圖所示之雙閘極光感測器當做 光感測器，且，適度參照第27圖所示之光感測器系統構 成來進行說明。又，和第1圖所示光感測器系統相同構成 者，以同一符號表示，並簡化或省略其說明。 如第1 1圖所示，本實施形態之光感測器系統除了具有 和第1圖所示光感測器系統相同之光感測器列1 00、頂閘 極驅動器1 1 〇、底閘極驅動器1 20、由行開關1 3 1及預充 -30 - 577217 五、發明說明（29 ) 電開關132及放大器133構成之輸出電路部130及A/D變 換器140及控制器150、以及暫時儲存取得之影像資料（像 素資料群）及感度設定處理相關處理資料等之RAM 160， 尙具有儲存控制器1 50之控制程式或控制用各種資料的 ROM170。 此時，控制器1 50和前述第1實施形態及第2實施形態 相同，除了具有對被複印體執行感度調整用讀取動作，並 依據讀取之影像資料控制影像讀取感度之抽出及設定而獲 得適當之被複印體影像的讀取之機能以外，同時如下面說 明所示，可針對前述感度調整用讀取動作中讀取之感度調 整用被複印體影像之影像資料（像素資料群），防止或抑制 附著於光感測器列之污物等異物、或光感測器列上存在之 元件缺陷導致的異常像素資料影響，而具有除去特定像素 資料之機能。 其次，參照圖面，針對使用本實施形態光感測器系統之 控制器的具體構成及動作進行更詳細之說明。 第1 2圖爲使用本實施形態之控制器構成例的方塊圖。 如第1 2圖所示，本實施形態之控制器1 50，除了具有 和第2圖所示之第1實施形態相同之裝置控制器1 5 1 :用 於控制頂閘極驅動器Π 〇、底閘極驅動器1 20、及預充電 開關132之動作；資料控制器152 :用於執行和RAM 160 或ROM 170間之資料寫入/讀取等，管理各種資料；以及 主控制器1 5 3 :依據特定控制程式統合控制器1 5 1及控制 -31 - ;浦允五、發明說明（3〇) 器1 52 ’同時具有和外部機能部200等之介面機能，實施 控制信號之交換；以外，尙具有資料比較器1 54 :比較從 光感測器列1 〇〇經由A/D變換器1 40以數位信號方式輸入 之影像資料內所有之最初像素資料（以下，亦簡稱爲「原 像素資料」）相互之大小關係、或以後述特定像素資料消 除動作實施特定像素資料消除處理後之像素資料（以下， 亦簡稱爲「處理後像素資料」）相互之大小關係，抽出最 大値及最小値，同時，抽出加算器i 5 5計算之動態範圍的 最大値；加算器B5 :用於從資料比較器154抽出之處理 後像素資料的最大値及最小値之差分來計算動態範圍；資 料選擇器1 5 6 :用於切換控制，將經過加算器1 5 5處理之 影像資料及處理資料視爲輸入，必要時，對RAM 1 60實施 這些資料之寫入或讀取’或者，再輸入至資料比較器154 或加算器1 5 5，並經由資料控制器丨5 2對外部機能部200 執行輸出等；以及，感度設定暫存器1 5 9 :依據來自資料控 制器1 52之控制信號’設定控制裝置控制器1 5 i對頂閘極 驅動器1 1 0及底鬧極驅動器1 2 0輸出之控制信號0 t g、0 b g ，使光感測器列1 0 0之影像讀取感度獲得最適化。 前述主控制器1 5 3可以只將依特定條件由前述資料比較 器1 5 4抽出之特定像素資料，例如，除去原像素資料中 最大値或最小値之像素資料後所剩餘之像素資料，經由資 料選擇器156寫入RAM 160之特定儲存區域，產生除去最 大値或最小値之像素資料的像素資料（處理後像素資料）群 -32- 577217

92. 11. IB 五、發明說明（31 ) ，利用此方式，具有消除特定像素資料之機能。又’主控 制器1 5 3之特定像素資料的消除動作，後面會有詳細說明 〇 又，利用感度設定暫存器1 59對光感測器列1 00、頂閘 極驅動器1 1 0、及底閘極驅動器1 20設定最適影像讀取感 度的設定方法，後面有詳細說明，其步驟和前述第1實施 形態及第2實施形態相同，其槪要，由光感測器列輸入之 影像資料（原像素資料）所產生之各影像讀取感度的處理後 像素資料中，針對其含有之亮度資料相互大小關係進行比 較，計算各影像讀取感度之動態範圍，並將最大動態範圍 之影像讀取感度設定爲最適値。 其次，參照圖面針對具有前述構成之控制器的處理動作 進行說明。 第1 3圖爲本實施形態相關控制器執行之感度調整、設 定處理的實施形態流程圖。又，和第3圖所示之第1實施 形態相同處理步驟時，簡化或省略其說明。 以下所示之一連串處理步驟，由控制器1 5 0執行，例如 ，將預先儲存於ROM170之控制程式載入RAM160。 (步驟S41) 如第1 3·圖所示，首先，主控制器1 5 3會在實施被複印 體之正式讀取動作前的任意時序，開始感度調整用讀取動 作，經由資料控制器1 5 2對感度設定暫存器1 5 9實施以感 度調整用讀取動作爲目的之影像讀取感度的設定，讀取載 置於檢測面上之感度調整用被複印體影像，前述檢測面設 -33- 577217 92. vm聲正. A: ρ ,···、.〆一 丁门：Ό 、一 __德允__五、發明說明（32 ) 於光感測器列1 00之一側面。此感度調整用讀取動作會如 前述第4圖所示，以列編號愈大則影像讀取感度愈高之方 式’以階段式改變光感測器列1 00之各列的光儲存期間。 利用此方式，一次之讀取動作，可以獲得以不同影像讀取 感度讀取之影像資料。 (步驟S42) 其次’利用前述感度調整用讀取動作讀取之影像資料， 會經由A/D變換器1 4〇轉換成數位信號，例如，暫時經由 資料選擇器1 5 6儲存於RAM 1 5 6後，資料控制器1 5 2會將 其視爲各影像讀取感度之原像素資料（亮度資料）並經由資 料選擇器156輸入至資料比較器154。 (步驟S43) 其次’資料比較器1 5 4會針對輸入之各影像讀取感度的 原像素資料實施亮度資料之大小關係比較，抽出滿足特定 條件之特定像素資料，亦即，抽出亮度資料値爲最大値之 像素資料、或依亮度資料値之從大到小的順序抽出複數個 像素資料群。 (步驟S44) 然後，從各影像讀取感度之原像素資料群中，消除前述 步驟S43抽出之最大像素資料、或含有最大値之特定個 數的像素資料群。接著，將剩餘之像素資料群儲存於 RAM160之特定儲存區域，產生從原像素資料群除去特定 像素資料之像素資料群（處理後像素資料）。又，此特定像 素資料之消除動作的具體實例，後面有詳細說明。 -34-

五、發明說明（33) (步驟 S45/S46) 其次’經由資料選擇器1 5 6 ’利用資料控制器1 5 2抽出 各影像讀取感度之前述處理後像素資料，並讀至畜料比較 器1 54，並針對各影像讀取感度進行處理後像素資料之大 小關係比較，抽出最大亮度資料値之像素資料及最小亮度 資料値之像素資料。 (步驟S47) 利用由資料控制器1 52控制之加算器〗55，針對各影像 讀取感度進行像素資料之亮度資料値的最大値及最小値之 差分演算，計算各影像讀取感度之動態範圍，並經由資料 選擇器156將其結果暫時儲存於RAM160。 此種動態範圍之計算處理會針對各影像讀取感度實施。 (步驟S48) 經由資料選擇器156，將儲存於RAM 160之各影像讀取 感度的動態範圍讀取至資料比較器1 54，進行各影像讀取 感度之動態範圍的比較’抽出動態範圍之最大値。 (步驟S49) 完成抽出後，將對應最大動態範圍之影像讀取感度視爲 最適影像讀取感度’經由資料控制器1 5 2實施感度設定暫 存器1 5 9之置換控制’設定影像讀取感度。 其次，參照圖面，針對前述控制器處理動作中之感度調 整用讀取動作（步驟S41)進行具體說明。 第1 4A、1 4B圖爲本實施形態相關感度調整用讀取動作 中，其對象區域、及讀取動作之具體例的槪念圖’第 -35- 五、發明說明（34) 1 5 A、1 5 B圖則爲本實施形態相關感度調整用讀取動作中 ，其對象區域、及讀取動作之另一具體例的槪念圖。 本實施形態之感度調整用讀取動作，具體而言’就是依 據裝置控制器1 5 1對頂閘極驅動器1 1 0、底閘極驅動器1 20 、及預充電開關1 3 2輸出並設定之各控制信號及影像讀取 感度，如第14A、14B圖所示，針對由光感測器列1〇〇之 檢測面整體所形成之有效讀取區域30，又如第15A、15B 圖所示，針對預先在有效讀取區域30內限定之區域所構 成的檢測區域40進行讀取。 設定於構成光感測器列1 〇〇之各光感測器1 〇的影像讀 取感度，例如，依序以階段性對各列設定不同之影像讀取 感度亦可，依序以階段性對各特定複數列設定不同之影像 讀取感度亦可，針對如有效讀取區域30之全域或檢測區 域40之全域的各讀取區域全域設定不同影像讀取感度亦 可° 又，感度調整用讀取動作之光感測器1 〇的具體驅動方 法，如第14A圖所示，可以依序針對由256列X 196行像 素構成之光感測器列1 〇〇的全部列讀取，亦可如第1 4B圖 所示，針對如第1〇列、第20列.....第180列、第190 列、…之間隔複數列（此處爲每1 〇列）的特定列依序讀取。 又，如第1 5 A圖所示，亦可以依序針對由第64列〜第 1 9 1列之列範圍及第67行〜第1 30行之行範圍所構成之 檢測區域40的全部列進行讀取，亦可如第1 5B圖所示， 依序對第10列、第20列.....第180列、第190列、… -36- 577217 五、發明說明（35 ) 之間隔複數列（此處爲每1 0歹lj )的特定列依序讀取。 本實施形態中，可以直接將被複印體之正式影像讀取動 作時的讀取對象區域直接設定爲感度調整用讀取動作之對 象區域（有效讀取區域3 0、檢測區域40)，而前述檢測 區域40之設定，只要採下述方式即可，亦即在本實施 形態之特定像素資料的消除動作及最適影像讀取感度之設 定動作中，區域（列範圍及行範圍）所含之像素數，至少爲 可執行良好處理動作之必要最低限像素資料數以上。利用 此方式，本實施形態之感度調整用讀取動作的對象區域， 並非限定於前述檢測區域40之設定區域（第64列〜第191 列之1 2 8列及第6 7行〜第1 3 0行之6 4行），亦可限定爲 由更少（像素數較少）之列範圍及行範圍所構成之區域。又 ，檢測區域之可設定的最低限區域方面，後面會以具體實 例進行詳細說明。 其次，以具體實例針對前述控制器處理動作之特定像素 資料的消除動作（步驟S43、S44)進行說明。 本實施形態之特定像素資料的消除動作中，尤其是依照 亮度資料値從大到小之順序抽出1至複數個像素資料的動 作，可以採用下面所示方法。 具體而言，首先，如前述所述之步驟SG中，針對各影 像讀取感度實施讀取至資料比較器1 54之原像素資料亮度 資料値的大小比較，並將各原像素資料依據亮度資料値之 從大到小之順序進行排序，再經由資料選擇器1 56儲存至 RAM1 60 〇 -37 - 577217 ___ _ 福 ^_ 五、發明說明（36 ) 步驟S44〜S46中，爲了計算動態範圍而將儲存於ram 160 之像素資料再度g買取至資料比較器1 5 4時，會進行統一之 消除指定，從各影像讀取感度中經過前述排序之原像素資 料群配列，依亮度資料値之大至小的順序消除第1個至第 n個（η爲任意自然數）之特定個數的像素資料，剩餘之像 素資料群（相當於處理後像素資料）則會讀取至資料比較器 1 5 4。並從讀入之像素資料群中抽出亮度資料値最大之像 素資料，亦即，前述被實施消除指定之像素資料的次大像 素資料’以及亮度資料値最小之像素資料，並經由資料選 擇器1 5 6讀取。其次，利用加算器1 5 5計算該像素資料之 最大値及最小値的差分，亦即，計算動態範圍。 利用此方式，可以比較各像素資料，並依據大小關係進 fr各像素資料之排序’除了可以利用極簡易之方法，從原 像素資料群以一定規則消除亮度資料値最大（最大亮度）之 像素資料、或依大至小之順序消除特定個數之像素資料以 外’亦可從處理後像素資料群抽出最大値及最小値之像素 資料。 其次，針對對各列設定不同影像讀取感度進行說明。 首先，在前述步驟s 1 03中，針對各列，亦即，針對各 影像δ買取感度讚取至資料比較器1 5 4·之原像素資料，進行 光感測器列上相鄰配置之像素的像素資料大小之比較，例 如，從該列之第1像素開始抽出大至小之順序的像素資料。 具體而Η ’如第1 6 A、1 6 Β圖所示，1列分之像素瞀料 群（m個）中，將第〗像素之像素資料（第1像素資料）和第 五、發明說明（37) 2像素之像素資料（第2像素資料）進行比較，抽出亮度資 料値較大（売度較筒）的像素資料，其次，將該抽出之像素 資料和第3像素之像素資料（第3像素資料）再進行比較， 然後將売度資料値較高之一方的像素資料抽出，重複實施 此處理直到該列之第m個像素資料爲止。 利用此方式’進行各相鄰像素之像素資料的比較，可以 不斷抽出売度資料値較大一方之像素資料，且將其當做一 側之象，故封母1列分之像素資料群，只要依序重複實 施則述比較及抽出處理，即可只抽出最大亮度資料値（最 高亮度）之像素資料。 另一方面，如第16C、16D圖所示，在前述之比較及 抽出處理中，抽出亮度資料値較小（亮度較低）之像素資料 ’例如’經由資料選擇器156依序儲存於ram 160之特定 儲存區域，且在結束前述最大亮度資料値之像素資料的抽 出處理後’會再度將該像素資料群讀取至資料比較器〗5 4 ，和前述之比較及抽出處理相同，將第1號像素資料（第i 像素資料及弟2像素資料之売度較低一方的像素資料）、 及第2號像素資料（第1像素資料及第2像素資料當中亮 度較高之一方的像素資料、及第2像素資料之亮度較低一 方的像素資料）進行比較，抽出亮度資料値較大（亮度較高） 之一方的像素資料，其次，再將該抽出之像素資料及第3 號像素資料進行比較，抽出亮度資料値較大之一方的像素 資料，執行此處理直到該列之第（m-1)號像素資料爲止。 利用此方式，在消除最大亮度資料値（最大亮度）之像素 -39- 577217

五、發明說明（38 ) 貝料後所剩下之像素資料群中’利用像素資料之相互比較 ’依序重複實施只抽出亮度資料値較大一方之像素資料的 處理，故該影像讀取感度（列）中，只會抽出亮度資料値爲 第2大之像素資料。重複i次（i爲任意自然數）此種像素 資料之相互比較及抽出處理，可以依亮度資料値之大至小 順序’抽出至弟i個爲止之特定個數的像素資料。 此處，設定爲從各影像讀取感度之原像素資料群只消除 1個亮度資料値最大之像素資料時，對排除構成光感測器 列之光感測拉F的兀件缺陷所造成之異常像素資料的影響十 分有效。亦即’可使用於本實施形態之光感測器系統實際 製品水準的兀件缺陷發生數，依本專利申請發明人調查， 構成光感測器列之每列約爲1個或沒有之程度，因爲相當 於1列並無複數之元件缺陷，故只要消除最大亮度資料値 之唯一像素資料，即可以簡易方法獲得良好成效。 另一方面，設定爲從各影像讀取感度之原像素資料群消 除一定個數（複數個）亮度資料値較大之像素資料時，對排 除附著於光感測器列上之相對較大異物、或是因複數個像 素之元件缺陷所造成之異常像素資料的影響十分有效。 又，前述特定像素資料之消除動作的各種方法說明中， 只針對構成光感測器列之光感測器的元件缺陷或元件特性 誤差、或檢測面有異物附著等而導致成爲輝點之異常像素 資料（輝點缺陷）存在時，從原像素資料群抽出並消除最大 亮度資料値之像素資料、或是消除含最大値在內之一定個 數較大亮度資料値的像素資料群，然而，本發明並不限於 -40- 577217 五、發明說明（39 ) 此，亦可消除最小亮度資料値之像素資料、或是消除含最 小値在內之一定個數較小亮度資料値的像素資料群。 利用此方式，附著於檢測面上之異物，相對於周圍影像 圖案，雖然會產生相對較暗（較黑）之檢測上的黑點缺陷， 然而，該像素之異常像素資料，已經依一定規則在最適影 像讀取感度之抽出及設定動作開始前已消除，可防止或抑 制將影像讀取感度設定爲高於應有之適當狀態，故在正式 影像讀取動作時，可以獲得良好畫質之被複印體影像。 另外，如前面所述，若能確保可適當實施最適影像讀取 感度之抽出及設定動作的必要最低限像素資料數時，可以 依大至小順序消除前述亮度資料値較大之一定個數的像素 資料群、以及可以依小至大順序消除前述亮度資料値較小 之一定個數的像素資料群，而同時排除輝點缺陷及黑點缺 陷雙方之影響。 接著，針對前述特定像素資料之消除動作中的可消除特 定像素資料數、以及感度調整用讀取動作之檢測區域的區 域設定，進行具體驗証。 如前面所述，本實施形態之特定像素資料的消除動作中 ’是從各影像讀取感度之像素資料群（原像素資料群）消除 亮度資料値爲最大或最小之特定個數（複數）的像素資料， 然而’爲了縮短則述感度調整用讀取動作之讀取動作時間 ’在無任何條件及限制下縮小設定對象區域一檢測區域40 ’而使像素數減少時’利用前述特定像素資料之消除動作 以一定規則消除複數個像素資料，會減少處理後之像素資 -41 - 五、發明說明（4〇) 料數，可能因而導致最適影像讀取感度之抽出及設定動作 用像素資料數不足，而無法正常執行這些處理。 故感度調整用讀取動作之對象區域的設定上，在特定像 素資料之消除動作中消除特定數之像素資料後，應具有可 執行良好最適影像讀取感度之抽出及設定動作的像素資料 數。 具體而言，依據本專利申請發明人驗証，將本實施形態 之光感測器系統使用於指紋讀取裝置時，一般而言，成人 之指紋的明暗條（明暗圖案）間隔爲300 // m左右。而使用 於本實施形態之光感測器系統的光感測器列，可以製造之 像素（雙閘極光感測器）間隔可達到5 0 # m。因此，爲了檢 測前述指紋影像之1明暗條，大約需要6像素。 又，如前面所述之最適影像讀取感度之抽出及設定動作 中，爲了抽出精度良好之最適影像讀取感度，至少需要8 條左右之明暗條（大約48像素）的影像資料。因此，利用 前面所述之特定像素資料消除動作，排除元件缺陷或檢測 面之異物附著所導致之異常像素資料的影響，例如，設定 爲消除1 〇個左右之像素資料的條件時，感度調整用讀取 動作之對象區域方面，各影像讀取感度（例如，各列）至少 設定爲6 0像素左右’亦即，相當於1 〇條明暗條之區域（ 相當於3mm寬度），故即使將前述1 0像素視爲亮度資料 値較大之像素資料並消除時，可以剩下可充份確保最適影 像讀取感度抽出精度之像素數（大約5 0像素）的像素資料 群。 -42- 577217

五、發明說明（41 ) 如此，前述感度調整用讀取動作中之檢測區域，在最適 影像讀取感度之抽出及設定動作中，可以依據被複印體之 影像圖案而設定可充份確保最適影像讀取感度之抽出精度 的必要最低限像素數，而在特定像素資料之消除動作中， 可以依據光感測器列產生之元件缺陷頻率、或附著於檢測 面之異物大小等，並以消除對象之特定像素資料的數量等 爲參數，設定包含於區域內之像素數（或，列範圍及行範 圍）。 又，本驗証例只是將本實施形態之光感測器系統應用於 指紋讀取裝置時之一個實例而已，本發明並不限於此，亦 可對應前述被複印體之影像圖案、光感測器之製造精度、 以及光感測器系統之使用環境等，實施適當之設定。 其次’針對將前述本發明光感測器系統應用於指紋讀取 裝置時之有效性，利用和傳統方法之比較以及部份實驗資 料來進行說明。同時，亦適時參照前述實施形態所示之光 感測器系統的感度設定動作，實施最適影像讀取感度之抽 出及設疋動作（步驟S46〜S49)的說明。 第1 7A、1 ?B圖爲本實施形態光感測器列中，在有元件 缺陷等導致之異常像素存在的光感測器列特定檢測區域執 行感度調整用讀取動作，讀取被複印體影像（感度調整用 之影像）後之指紋影像圖案的一個實例，第i 8 A〜1 8 E圖則 爲使用前述感度調整用讀取動作所得之指紋影像的各列像 素資料（亮度資料）變化槪略圖，第19A、19B圖則爲依據 前述感度調整用讀取動作所得之指紋影像所獲得之像素資 - 43- 577217

五、發明說明（42 ) 料（亮度資料）的動態範圍變化，以及，列編號和動態範圍 、影像讀取感度（電荷儲存期間）之對應表。 又，第20A、20B圖爲使用有異常像素存在之光感測器 列，而在未使用第3實施形態相關感度設定方法來設定影 像讀取感度並讀取指紋影像時、以及使用第3實施形態相 關感度設定方法來設定影像讀取感度並讀取指紋影像時之 指紋影像圖案的實例。第21 A〜2 1E圖則爲使用本實施形 態之特定像素資料消除動作所得之指紋影像資料的各列像 素資料（亮度資料）變化槪略圖，第22A、22B圖爲利用本 實施形態之特定像素資料消除動作所得之像素資料（亮度 資料）的動態範圍變化，以及，列編號及動態範圍、影像 讀取感度（電荷儲存期間）之對應表。 首先，如第1 7圖所示，將正式影像讀取動作之被複印 體一手指FG之影像圖案（指紋）當做感度調整用之影像， 並針對256列X 196行之像素（光感測器）構成之光感測器 列1〇〇有效讀取區域30內，預先設定由第64列至第191 列之列範圍（128歹ij)及第67行至第130行之行範圍（64行） 所構成之檢測區域40，如前面所述，依序對前述檢測區 域40之各列的光感測器群設定不同之電荷儲存期間’然 後，執行讀取前述手指FG之影像圖案的感度調整用讀取 動作，可如第1 7Β圖所示，以一畫面份之影像讀取動作’ 可得到各列具有階段性差異之影像讀取感度的指紋影像。 此時，第1 7Α圖所示之光感測器列1 〇〇中存在元件缺陷（ 圖上未標示），而如第1 7 B圖所示，在檢測區域4 0內之指 -44- 577217 |9|U18:丨 五、發明說明（43 ) 紋影像中，會產生對應元件缺陷之、具異常高之亮度資料 値的輝點缺陷IL。 此指紋影像中，亮度資料値以25 6灰階標度表示，第 18A至18E圖爲了方便，只標示第80列、第104列、第 128列、第152列、及第176列之各像素的亮度資料値變 化傾向。此時，如代表第1 04列之亮度資料値變化的第 18B圖所示，在對應第17B圖產生輝點缺陷IL之位置的 第1 04列的行編號Rp上，可觀察到亮度資料値異常高之 像素資料。 前述傳統技術之感度設定方法時，無視是否有第17B 圖、第18B圖所示之異常像素（輝點缺陷IL)，而抽出各列 之亮度資料値的最大値及最小値，並由其差分計算動態範 圍，因爲存在於前述第1 04列之輝點缺陷IL，該像素之 亮度資料値會達到飽和而爲最大値，並如第1 9 A、1 9B圖 所示，動態範圍之最大値MA1原來應爲列編號RCa，但 在不同列之第1 04列卻出現表象上之最大値ΜA2，而設 定於代表此最大値ΜΑ2之第104列的影像讀取感度（亦即 ，光感測器之電荷儲存期間T1(M)，亦會被判斷爲最適影 像讀取感度。如第1 7Β圖所示，第1 04列之影像讀取感度 設定爲低於最適影像讀取感度時，在此錯誤之影像讀取感 度的設定狀態下，實施正式影像讀取動作，則如第20Α圖 所示，所得到之被複印體影像的整體會較暗’且畫質會較 差，例如，將讀取之指紋影像和預先登錄之指紋影像進行 比較，在執行辨識之指紋比對處理中，會產生錯誤動作等 -45- 五、發明說明（44 ) ’且比對精度亦會變差。 相對於此’本發明之光感測器系統及感度設定方法中， 如第1 7B圖所示，因光感測器列之元件缺陷而在指紋影像 上產生輝點缺陷IL時，利用前述之特定像素資料的消除 動作，則如第2 1 A至2 1 E圖所示，以一定規則，從各影 像讀取感度（各列）之像素資料群中，依亮度資料値從大至 小的順序消除1個或複數個（第2丨A至2 1 E圖只標示i個； 各列都以箭頭標示被消除之像素資料的位置）像素資料， 執行此處理，則如第2 1 B圖所示，至少亮度資料値異常高 之行編號Rp的像素資料一定會被消除。 在本發明之特定像素資料的消除動作中，如第2 1 A至 2 1E圖所示’沒有異常像素（輝點缺陷il)之列內，最大亮 度資料値之像素資料亦會被消除，此時，如第22A圖所示 ，因各列之動態範圍的變化傾向並無很大變化，故其動態 範圍可以特定爲代表原有最大値MA1之列編號RCa，並 如第2 1 B圖所示，會抽出設定於該列（例如，第1 7 6歹[J )之 影像讀取感度（電荷儲存期間T176)，而將其設定爲最適影 像讀取感度。 以此最適影像讀取感度執行正式影像讀取動作，會如第 2 0Β圖所示，影像圖案整體之明暗對比十分良好，而得到 高畫質之被複印體影像，故可防止或抑制指紋比對處理時 之錯誤動作。如此，即使光感測器列存在某種程度之數量 的元件缺陷時、或檢測面附著某種程度之污物時，亦可設 定良好之影像讀取感度，換言之，可改善光感測器系統或 -46- 577217 ίΛ2. 11. 18 ；；： ! a- .....----i 年 r\ ., _____ ___: 无 五、發明說明（45 ) 光感測器等裝置之廢料率，並提供可減輕維修作業等之實 用技術。 又’在前述特定像素資料之消除動作中，即使依亮度資 料之從大至小的順序消除複數個像素時，最適讀取感度之 抽出動作對象的各列中，其動態範圍之變化傾向會和第 2 2 A圖所示相同，不會有太大變化，故和前述情形相同， 可以特定爲具有最大動態範圍之列編號RCa，並設定爲最 適影像讀取感度。 其次’參照圖面說明前述各實施形態之光感測器列的驅 動控制方法。 第23 A至23J圖爲可使用於前述光感測器系統影像讀取 動作之驅動控制方法實例的時序圖。此處，適度參照第 27圖所示之光感測器系統構成來進行驅動控制方法的說 明。 如第23A至23J圖所示，首先，頂閘極驅動器110會經 由頂閘極線1 0 1依序施加重設脈衝4 T 1、4 T 2、…、4 T k 、0 Tk+1、…（k爲正整數；k=l、2、…、n-1)，開始重設期 間Trst，執行各列之雙閘極光感測器1 〇的初始化。 接著，重設脈衝0T1、0T2、…、0Tk、0Tk+l、…會 依序消失而結束重設期間Trst，並開始光儲存期間Ta， 對應入射至各列之雙閘極光感測器1 〇的光量在通道區域 產生電荷（空洞）並儲存。如第23圖所示，光儲存期間Ta 內，會同時對汲極驅動器1 30施加預充電信號（/) pg，開始 預充電期間Tprch，對汲極線103施加預充電電壓Vpg ’ -47- 577217 \m. ι ]A： 五、發明說明（46 ) 使各列之雙閘極光感測器1 0的汲極維持一定之電壓，實 施預充電動作。 其次，對結束光儲存期間Ta及預充電期間Tprch之雙 閘極光感測器1 0，在時間上不會和其他列之重設動作、 預充電動作、及讀取動作之各信號施加時序重疊之時序， 從底閘極驅動器1 20經由底閘極線1 02對各列依序施加讀 取脈衝0 Bl、0 B2..... 0 Bk、 0 Bk+1、…’開始讀取期 間Tread，經由各汲極線1 03，利用汲極驅動器1 30，同時 檢測對應儲存於各列雙閘極光感測器1 0之電荷的汲極電 壓VD1、VD2、VD3.....VDm之變化，並將其視爲即時 資料或平行資料形成之輸出電壓Vout執行讀取。 本驅動控制方法中，各列之重設脈衝0 T 1、0 T2、0 T3、 …、讀取脈衝0B1、0B2、0B3.....及預充電信號4pg 的施加時序間隔（Tdly)，如下式（1)所示，設定爲重設脈衝 之重設期間Trst、讀取脈衝之讀取期間Tread、以及預充 電信號之預充電期間Tprch的合計時間，或更長之時間。 Tdly = Trst + Tprch + Tread ··· (1) 利用此方式，可以在時間上未重疊之情形下執行重設動 作、預充電動作、讀取動作，且各列之處理周期可以在時 間上有部份重疊，在全部列之重設動作結束前可執行讀取 動作，可有執行良好之二維影像讀取動作，並大幅縮短讀 取動作相關之處理時間。 第24A至24 J圖爲十分適合本發明相關感度調整用讀 取動作之影像讀取感度（光儲存期間）設定方法第1實施例 -48- 五、發明說明（47) 的時序圖。 如第2 4 A至2 4 J圖所示，首先，對以列方向連接著雙閘 極光感測器1 〇頂閘極端子T G之各頂閘極線1 〇 1，同時施 加重設脈衝0 T1、必T2、…、4 Tn，同時開始重設期間 Trst，執行各列之雙閘極光感測器1 〇的初始化。 接著，重設脈衝4 T 1、4 T2..... 4 Τη會同時消失並結 束重設期間Trst，再一起開始全部列之雙閘極光感測器 10光儲存期間L、T2.....、Τη，對應從各列雙閘極 光感測器1 〇頂閘極側入射之光量，在通道區域產生電荷（ 空洞）並儲存。 設定於各列之光儲存期間L、T2.....、Τη，如第 1 7圖所示，會對各列施加預充電信號4 pg及讀取脈衝0 B 1 、（/) B2、…、0 Bn，以一定之延遲時間Tdelay使其產生階 段性變化。 所以，感度調整用讀取動作中，以構成被複印體影像之 各列相異的影像讀取感度，亦即，以數列份之相異影像讀 取感度讀取的影像資料，利用1次之被複印體影像（1畫面） 的讀取即可取得。 第2S A〜WH圖爲爲十分適合本發明相關感度調整用讀 取動作之影像讀取感度（光儲存期間）設定方法第2實施例 的時序圖。 如第25 A至25H圖所示，本實施例之影像讀取感度的 設定方法’首先，對以列方向連接著雙閘極光感測器1 0 頂閘極端子T G之各頂閘極線1 〇 1，依序以特定延遲時間 -49- 五、發明說明（48)

Tdelay之時間間隔施加重設脈衝0 T1、4 T2..... θ Τη ’ 開始重設期間Trst，執行各列之雙閘極光感測器1 0的初 始化。 接著，重設脈衝4T1、0T2、…、^Tn會消失並結束重 設期間Trst ’並依序開始光儲存期間ΤΑι、ΤΑ2.....ΤΑη· ,、ΤΑη，對應從各列雙閘極光感測器1 〇頂閘極側入射之 光量，在通道區域產生電荷（空洞）並儲存。 設定於各列之光儲存期間TAi、ΤΑ2.....ΤΑη_ι、ΤΑη， 如第25圖所示，在最後重設脈衝（/) Τη消失後，會對各列 施加預充電信號0 P g及讀取脈衝0 Β η、0 Β η -1..... 0 Β 2 、（^ B1，以一定之延遲時間Tdelay使其產生階段性變化 〇 所以，利用此感度調整用讀取動作，設定於各列之光儲 存期間TA1、TA2.....ΤΑη_ι、ΤΑη會以一定之延遲時間

Tdelay的2倍時間間隔增加，故可以利用一畫面之讀取動 作’取得以數列份以上之感度調整幅度所設定之影像讀取 感度所讀取的影像資料。 又’可應用本發明感度調整用讀取動作之影像讀取感度 (光儲存期間）設定方法，並不限於前述各實施例，只要可 以以不同影像讀取感度取得被複印體影像者，例如，依序 變更影像讀取感度，並複數次重複且即時執行重設動作— 光儲存動作+預充電動作+讀取動作之一連串處理周期， 取得不同影像讀取感度之影像資料者亦可，當然，其他方 法亦可。 -50- 五、發明說明（49 ) 又，前述之各實施形態及各實施例之說明中’構成光感 測器列之光感測器是採用雙閘極光感測器，然而，本發明 並不限於此。亦即，構成光感測器列之光感測器’只要具 有執行影像讀取感度調整動作之構成，即可確實應用於本 發明之光感測器系統的感度調整裝置之構成上及感度調整 方法上。 [圖式之簡單說明] 第1圖爲本發明第1實施形態相關光感測器系統構成例 之方塊圖。 第2圖爲使用於第1實施形態之控制器構成例的方塊圖。 第3圖爲使用第1實施形態相關控制器執行之感度調整 、設定處理的實施形態流程圖。 第4圖爲第1實施形態中，讀取指紋影像時之影像資料 的實例圖。 第5 A〜5E圖爲使用第1實施形態之感度調整用讀取動 作所得之指紋影像資料的各列亮度資料變化實例圖表。 第6A、6B圖爲使用第1實施形態之感度調整用讀取動 作所得之各列亮度資料的動態範圍、及列編號對影像讀取 感度對應表之關係實例圖。 第7 A、7B圖爲未實施第1實施形態之附增補正處理所 得之影像讀取感度執行正式影像讀取動作時的指紋影像、 以及該影像讀取感度之各行亮度資料變化的實例圖表。 第8 A、8B圖爲實施第1實施形態之附增補正處理所得 之影像讀取感度執行正式影像讀取動作時的指紋影像、以 -51 - 五、發明說明（5〇 ) 及該影像讀取感度之各行亮度資料變化的實例圖表。 第9圖爲使用於第2實施形態之控制器構成例的方塊圖。 第1 0圖爲使用第2實施形態相關控制器執行之感度調 整、設定處理的實施形態流程圖。 第1 1圖爲本發明第3實施形態相關之光感測器系統構 成例的方塊圖。 第1 2圖爲使用於第3實施形態之控制器構成例的方塊 圖。 第1 3圖爲使用第3實施形態相關控制器執行之感度調 整、設定處理的實施形態流程圖。 第1 4A、1 4B圖爲第3實施形態相關感度調整用讀取動 作中，其對象區域、及讀取動作之具體例的槪念圖。 第15A、1 5B圖爲第3實施形態相關感度調整用讀取動 作中，其對象區域、及讀取動作之另一具體例的槪念圖。 第16A〜16D圖爲使用第3實施形態之特定像素資料消 除動作部實例的槪念圖。 第1 7A、1 7B圖爲第3實施形態之光感測器列的特定檢 測區域、以及在該檢測區域以感度調整用讀取動作執行讀 取而有異常像素存在時之指紋影像例。 第18A〜18E圖爲使用第3實施形態之感度調整用讀取 動作所得之、有異常像素存在時之指紋影像資料的各列亮 度資料變化實例圖表。 第19A、19B圖爲使用感度調整用讀取動作所得之、有 異常像素存時之指紋影像資料的各列亮度資料動態範圍、 •52- 4577217 五、發明說明（51 ) 及列編號對影像讀取感度對應表之關係實例圖。 第20A、20B圖爲使用有異常像素存在之光感測器列設 定影像讀取感度，未使用及使用第3實施形態相關感度設 定方法時之指紋影像圖案實例。 第21 A〜2 1E圖爲使用第3實施形態之特定像素資料消 除動作所得之指紋影像資料的各列亮度資料變化實例。 第22A、22B圖爲針對使用感度調整用讀取動作所得之 、有異常像素存時之指紋影像資料，利用第3實施形態之 特定像素資料消除動作所得之各列亮度資料動態範圍、及 列編號對影像讀取感度對應表之關係實例圖。 第23 A〜23J圖爲可使用本發明光感測器系統之影像讀 取動作的驅動控制方法實例之時序圖。 第24 A〜24J圖爲可使用於各實施形態感度調整用讀取 動作之影像讀取感度設定方法第1實施例的時序圖。 第25 A〜25J圖爲可使用於各實施形態感度調整用讀取 動作之影像讀取感度設定方法第2實施例的時序圖。 第26A圖爲雙閘極光感測器之構造的剖面圖。 第2 6B圖爲雙閘極光感測器之等效電路。 第27圖爲以二維配列雙閘極光感測器所構成之光感測 器系統的構成圖。 第28A〜28D圖爲雙閘極光感測器系統之控制驅動方法 的時序圖。 [符號之說明] 10 雙閘極光感測器 -53- 577217 五、發明說明（52 ) 30 有效讀取區域 40 檢測區域 100 光感測器列 101 頂閘極線 102 底閘極線 103 汲極線 110 頂閘極驅動器 120 底閘極驅動器 130 輸出電路部（汲極驅動器） 13 1 行開關 132 預充電開關 133 放大器 140 類比-數位變換器 150 控制器 15 1 裝置控制器 152 資料控制器 153 主控制器 154 資料比較器 155 加算器 156 資料選擇器 157 附增設定暫存器 159 感度設定暫存器 160 RAM 170 ROM 200 外部機能部 -54-

Claims (1)

1. 577217 92 U· 1 8 年月曰 修正補充 六、申請專利範圍 第 9 1 1 1 3 1 7 3 號 六申請專利範圍 光感測系統及其驅動控制方法」專利案 (92年11月18日修正） 1 · 一種光感測器系統，其特徵爲具有 光感測器列’由二維配置複數光感測器所構成； 影像讀取部’利用前述光感測器列以特定影像讀取感 度讀取被複印體影像； 感度調整用影像讀取部，以數階段改變前述光感測器 列之影像讀取感度，同時讀取感度調整用之被複印體影 像； 最適影像讀取感度導出部，依據利用前述感度調整用 影像讀取部讀取之被複印體影像的影像圖案相關像素資 料群，導出最適合前述被複印體影像之讀取動作的最適 影像讀取感度；以及 影像讀取感度設定部，將前述最適影像讀取感度設定 爲前述影像讀取部之影像讀取感度。 2.如申請專利範圍第1項之光感測器系統’其中 前述最適影像讀取感度導出部具有 以一定之附增率補正前述影像讀取感度之影像讀取感 度補正部。 3 .如申請專利範圍第2項之光感測器系統’其中 前述最適影像讀取感度導出部具有： 標準影像讀取感度抽出部，從依據利用前述感度調整 一卜 577217 92. Π. 18 rc > * · > —- 年月 m、、， ς ί V L-j^ 六、申請專利範圍 用 影 像 口貝 取 部 讀 取 之 -V/· 刖 述 被複印 體影像 之影 像 圖 案 相 關 之 各 •_n 刖 述 影 像 讀 取 感 度 的 像素資 料群， 抽出 標 準 影 像 讀 取 感 度 利 用 前述 影 像 讀 取 感 度 補正部 對前述 標準 影 像 讀 取 感 度 進 行 補 正 之 部 9 以 及 將 標 準 影 像 讀 取 感 度 經 過補正 之値當 做前 述 最 適 影 像 讀 取 感 度 之 部 〇 4 ·如 串 Ξ主 日円 專 利 範 圍 第 3 項 之光感測 器系統 ，其1 中 刖 述 標 準 影 像 讀 取 感 度 抽出部 具有： 資 料比 較 部 從前 述 感 度調整 用影像 讀取 部 讀 取 之 二八 刖 述 被 複 印 體 影 像 之 影 像 圖 案相關 之前述 像素 資 料群 抽 出 各 刖 述 影 像 讀 取 感 度 之 最大値 及最小 値； 資 料 範 圍 計 算 部 5 依 據 前述像 素資料群之 最 大値及 最 小 値 計 算 各 刖 述 影 像 讀 取感度 之前述 像素 資 料 群 的 資 料 範 圍 以 及 依 據 、/-刖 述 資 料 範 圍 之各 前述影 像讀取 感度 的 變 化 抽 出 刖 述 標 準 影 像 讀 取 感 度 之部。 5.如 申Ϊ Ξ主* 專' 叫範[ 圍第 4項之光感測器系統 ，其中 λ 刖 述 標 準 影 像 讀 取 感 度 抽出部 具有 將 各 _ m 刖 述 影 像 讀 取 感 度 之前述 資料範 圍內 具 有 最 大 資 料 範 圍 之 刖 述 影 像 三盡 m 取 感 度抽出 並視爲 前述 標 準 影 像 m 取 感 度 的 部 〇 6 .如 串 請 專 利 範 圍 第 2 項 之光感測 器系統 ，其丨 中 一 2- 577217

   六、申請專利範圍 前述附增率可從前述光感測器系統之外部任意設定。 7 ·如申請專利範圍第2項之光感測器系統，其中 前述影像讀取感度補正部會將前述標準影像 讀取感度之前述像素資料群的平均値、及特定之基準値 進行比較，並依據該比較結果，依前述特定附增率執行 補正。 8·如申請專利範圍第7項之光感測器系統，其中 前述基準値爲前述標準影像讀取感度之前述像素資料 群的資料範圍之中間値。 9·如申請專利範圍第7項之光感測器系統，其中 前述基準値可從前述光感測器系統之外部任意設定。 I 〇·如申請專利範圍第1項之光感測器系統，其中 前述最適影像讀取感度導出部具有 從依據利用前述感度調整用影像讀取部讀取之前述被 複印體影像之影像圖案相關之各前述影像讀取感度的像 素資料群，消除特定像素資料之特定資料消除部。 II ·如申請專利範圍第1 0項之光感測器系統，其中 前述最適影像讀取感度導出部具有： 影像讀取感度抽出部，依據利用前述特定資料消除部 消除特定像素資料後之前述像素資料群，抽出適合述被 複印體影像之正式讀取動作的影像讀取感度；以及 將利用前述影像讀取感度抽出部抽出之影像讀取感度 視爲前述最適影像讀取感度的部。 -3 - 577217 92. 11. 18 / ¾. 年人 --一~--—___- __ Λ yU 六、申請專利範圍 1 2.如申請專利範圍第11項之光感測器系統，其中 前述影像讀取感度抽出部具有 資料比較部，從利用前述特定資料消除部消除前述特 疋像素資料之前述像素資料群，抽出各前述影像讀取感 度之最大値及最小値； 資料範圍計算部，依據利用前述資料比較部抽出之前 述像素資料群的最大値及最小値，計算各前述影像讀取 感度之前述像素資料群的資料範圍；以及 從依據利用前述資料範圍計算部計算出之各前述影像 讀取感度之前述像素資料群的資料範圍中，抽出具有最 大資料範圍之前述影像讀取感度的部。 1 3 ·如申請專利範圍第1 〇項之光感測器系統，其中 前述特定資料消除部會從利用前述感度調整用讀取部 所得之各前述影像讀取感度的前述像素資料群當中，至 少消除最大値或最小値之前述像素資料。 1 4 ·如申請專利範圍第1 0項之光感測器系統，其中 前述特定資料消除部會從利用前述感度調整用讀取部 所得之各前述影像讀取感度的前述像素資料群當中，依 從大至小之順序消除複數個前述像素資料。 1 5 ·如申請專利範圍第1 0項之光感測器系統，其中 前述特定資料消除部會從利用前述感度調整 用讀取部所得之各前述影像讀取感度的前述像素資料群 當中，依從小至大之順序消除複數個前述像素資料。 —4 — 577217 92. 11. 18 年月ί-ι

   六、申請專利範圍 1 6 .如申請專利範圍第1 0項之光感測器系統，其中 前述感度調整用讀取部只針對預先設定於前述光感測 器列之有效讀取區域內的檢測區域，讀取前述感度調整 用之被複印體影像。 17.如申請專利範圍第16項之光感測器系統，其中 前述檢測區域所設定之區域，其在利用前述特定資.料 消除部消除前述特定像素資料後之前述像素資料群中， 至少需含有利用前述影像讀取感度設定部實施前述讀取 感度設定動作時可正常執行之最小數量的像素資料。 1 8.如申請專利範圍第1項之光感測器系統，其中 前述感度調整用影像讀取部之前述被複印體影像的讀 取動作中，針對前述光感測器列之各特定列數，以階段 方式設定不同影像讀取感度。 1 9.如申請專利範圍第1項之光感測器系統，其中 前述感度調整用影像讀取部會針對前述光感測器列之 有效讀取區域之整體區域讀取前述感度調整用之被複印 體影像。 20.如申請專利範圍第1項之光感測I器系統，其中 前述感度調整用讀取部只會針對預先設定於前述光感 測器列之有效讀取區域內的檢測區域讀 取前述感度調整用之被複印體影像。 2 1 .如申請專利範圍第1項之光感測器系統，其中 前述像素資料爲對應前述被複印體影像之影像 -5 一 577217 92. 11· 1 8 線.（T: j 年月-；：；1 _____· u|_ 六、申請專利範圍 圖案的亮度資料。 22·如申請專利範圍第〗項之光感測器系統，其中 前述光感測器列之影像讀取感度可利用調整前述光感 測器之光儲存期間來進行設定控制。 23·如申請專利範圍第1項之光感測器系統，其中 前述光感測器具有以夾住由半導體層形成之通道區域 的方式形成的源極及汲極、以及至少在前述通道區域之 上方及下方分別藉由絕緣膜形成之第1閘極及第2閘極 前述第1閘極或前述第2閘極之其中任一方爲光照射 側，前述通道區域會對應從該光照射側照射之光量而產 生電荷並儲存。 24.—種光感測器系統的驅動控制方法，其具有2維配置之 複數光感測器的光感測器列，利用該光感測器列讀取$ 複印體影像，其特徵爲具有步驟： 步驟1，以複數階段變化前述光感測器列之影像讀取 感度，並讀取感度調整用之被複印體影像； 步驟2，由利用前述感度調整用之被複印體影像的讀 取步驟所讀取之前述被複印體影像的影像圖案相關像# 資料群，導出適合前述被複印體影像之讀取動作的影像 讀取感度；以及 步驟3，將前述導出之影像讀取感度設定爲前述被複 印體影像之讀取動作時的讀取感度。 一 6 - 六、申請專利範圍 25·如申請專利範圍第24項之光感測器系統的驅動控制方 法，其中 在導出適合前述被複印體影像讀取動作之影像讀取感 度的步驟前，具有依據特定附增率補正前述影像讀取感 度之步驟。 26.如申請專利範圍第25項之光感測器系統的驅動控制方 法，其中 導出適合前述被複印體影像讀取動作之影像讀取感度 的步驟具有 步驟1，依據利用前述感度調整用之被複印體影像讀 取步驟讀取之前述被複印體影像之影像圖案相關之像素 資料群，抽出標準影像讀取感度； 步驟2，利用依據前述特定附增率進行補正之步驟， 實施前述標準影像讀取感度之補正；以及 步驟3，將經過補正之前述標準影像讀取感度的値設 定爲適合前述被複印體影像之讀取動作的影像讀取感度 〇 27 .如申請專利範圔第26項之光感測器系統的驅動控制方 法，其中 抽出前述標準影像讀取感度之步驟具有： 步驟1，從利用前述感度調整用之被複印體影像讀取 步驟讀取之前述被複印體影像之影像圖案相關之像素資 料群，抽出各前述影像讀取感度之最大値及最小値； -7- 六、申請專利範圍 步驟2，依據針對各前述影像讀取感度所抽出之前述 像素資料群的最大値及最小値，計算前述像素資料群之 各前述影像讀取感度的資料範圍；以及 步驟3，依據前述資料範圍之各前述影像讀取感度的 變化，抽出前述標準影像讀取感度。 28 .如申請專利範圍第27項之光感測器系統的驅動控制方 法，其中 抽出前述標準影像讀取感度之步驟，係實施各前述影 像讀取感度之前述資料範圍比較，並將具有最大資料範 圍之前述影像讀取感度視爲前述標準影像讀取感度加以 抽出。 29·如申請專利範圍第25項之光感沏1器系統的驅動控制方 法，其中 前述附增率可從前述光感測器系統之外部任意設定。 30.如申請專利範圍第25項之光感測器系統的驅動控制方 法，其中 依據前述附增率補正前述影像讀取感度之步驟，會將 前述標準影像讀取感度之前述像素資料群的平均値、及 特定之基準値進行比較，並依據該比較結果執行補正。 3 1.如申請專利範圍第30項之光感測器系統的驅動控制方 法，其中 前述基準値爲前述標準影像讀取感度之前述像素資料 群的資料範圍之中間値。 一 8 一 577217 六、申請專利範圍 32·如申請專fij範圍第30項之光感測器系統的驅動控制方 法，其中 前述基準値可從前述光感測器系統之外部任意設定。 33. 如申請專利範圍第24項之光感測器系統的驅動控制方 法，其中 導出適合前述被複印體影像讀取動作之影像讀取感度 的步驟，具有 從利用前述感度調整用之被複印體影像讀取步驟讀取 之前述被複印體影像的影像圖案相關之各前述影像讀取 感度的像素資料群，消除特定像素資料之步驟。 34. 如申請專利範圍第33項之光感測器系統的驅動控制方 法，其中 導出適合前述被複印體影像讀取動作之影像讀取感度 的步驟，具有 依據利用前述消除前述特定像素資料步驟消除前述特 定像素資料後之前述像素資料群，抽出適合前述被複印 體影像之正式讀取動作的影像讀取感度之步驟。 35 .如申請專利範圍第34項之光感測器系統的驅動控制方 法，其中 抽出適合前述被複印體影像正式讀取動作之影像讀取 感度的步驟，具有： 步驟1 ’從利用消除前述特定像素資料之步驟消除前 述特定像素資料後之前述像素資料群，抽出各前述影像 一 9 一 577217 92. 11. 18 年； 六、 申請專利 範 圍 讀取 感度 之 最 大 値 及最 小値； 步 驟2 依 據 針 對各前述影像 5貝 取 感 度 抽出之 前 述 像 素資 料群 的 最 大 値 及最 小値，計 算 前述 像 素資料 群 之 各 前述 影像 讀 取 感 度 的資 料範圍； 以 及 步 驟3 從前 述 資料 範圍之各 V / · 刖 述 影 像 讀取感 度 w_· 刖 述 像素 資料群 之 資 料 範圍 中，抽出 具 有 最 大 資料範 圍 之 刖 述影 像讀 取 感 度 0 36 · 如申 請專 利 範 圍 第 33 項之光感 測 器 系 統 的驅動 控制 方 法， 其中 消 除前 述 特定 像 素資 料之步驟 至 少 會 從各前 述 影 像 讀取 感度 所 得 之前 述像 素資料群 中 消 除 最大値 或 最 小 値之 前述 像 素 資 料 〇 37 , .如申 請專 利 範 圍 第 33 項之光感 測 器 系 統 的驅動 控制 方 法， 其中 消 除前 述 特定 像 素資 料之步驟 具 有 : 處 理1 ， 針 對 各前述 影像讀取 感 度 之 前 述像素 資 料群 所含有的 全 部 像 素 資料 ，進行相 互 之大小 關係比 較 5 並 依序 實施 ··、上· 刖 述 像 素 資料 之排序； 以 及 處 理1 ， 從 經 m 排序 之前述像 素 資 料的序列一 端 消 除 一定 個數 之前 述 像 素資 料。 38 •如申 請專 利 範 圍 第 3 3項之光感測器系統的驅動 控制 方法 其 中 消 除前 述 丨特定 像 素資 料之步驟 會 重 複 實 施一定次 數 之 - 1 0 - 577217

   六、申請專利範圍 下述處理，就是針對各前述影像讀取感度之前述像素資 料群所含有的全部像素資料，進行相互之大小關係比較 ’並抽出並消除最大値或最小値之前述像素資料。 39 ·如申請專利範圍第24項之光感測器系統的驅動控制方 法，其中 讀取前述感度調整用之被複印體影像的步驟，至少會 對前述光感測器列之各列以階段方式設定不同影像讀取 感度並執行讀取。 4〇 ·如申請專利範圍第24項之光感測器系統的驅動控制方 法，其中 前述像素資料爲對應前述被複印體影像之影像圖案的 売度資料。 41 ·如申請專利範圍第24項之光感測器系統的驅動控制方 法，其中 前述光感測器列之影像讀取感度，可以調整前述光感 測器之光儲存期間來進行設定控制。 42 ·如申請專利範圍第24項之光感測器系統的驅動控制方 法，其中 前述光感測器具有以夾住由半導體層形成之通道區域 的方式形成的源極及汲極、以及至少在前述通道區域之 上方及下方分別藉由絕緣膜形成之第1閘極及第2閘極 前述第1閘極或前述第2閘極之其中任一方爲光照射 一 1 1 - 577217

   、申請專利範圍 側，前述通道區域會對應從該光照射側照射之光量而產 生電荷並儲存。 -12-