(57)【要約】【課題】  幅広い使用環境（環境照度）に対応して、被写体画像を良好なコントラストで読み取ることができるとともに、消費電力の増加を抑制することができる画像読取装置、及び、その感度設定動作に係る駆動制御方法を提供する。【解決手段】  画像読取装置１００は、受光感度特性が異なるフォトセンサＰＳａ、ＰＳｂを交互に配列したセンサアレイ１１０Ａと、各行のフォトセンサＰＳａ、ＰＳｂのトップゲート端子ＴＧに、リセットパルスφＴを印加するトップゲートドライバ部１２０と、該フォトセンサＰＳａ、ＰＳｂのボトムゲート端子ＢＧに、読み出しパルスφＢを印加するボトムゲートドライバ部１３０と、各フォトセンサＰＳａ、ＰＳｂのドレイン端子Ｄから読み出し電圧Ｖrdを検出するドレインドライバ部１４０と、少なくとも、正規の画像読取動作の際に適用するフォトセンサを選択設定する機能を備えたコントローラ１６０と、を有している。【選択図】  図７
2006074419.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のフォトセンサが配列されたセンサアレイを備え、前記フォトセンサの各々から出力される検出信号に基づいて、前記センサアレイ上に載置された被写体の画像情報を取得する画像読取装置において、
前記センサアレイは、異なる受光感度特性を有する複数の前記フォトセンサが混在して配列された構成を有し、
前記画像読取装置は、
前記フォトセンサを選択状態に設定する走査制御手段と、
前記選択状態に設定された前記フォトセンサから、前記被写体画像の明暗パターンに対応した前記検出信号を読み出す読出制御手段と、
複数の前記フォトセンサの各々から読み出された前記検出信号に基づいて、前記被写体画像の明暗パターンを適切に検出可能な受光感度特性を有する前記フォトセンサを、前記異なる受光感度特性を有するフォトセンサから選択するセンサ感度選択手段と、
前記選択されたフォトセンサからの前記検出信号のみに基づいて、前記被写体の画像情報を取得する画像読取制御手段と、
を有することを特徴とする画像読取装置。
【請求項２】
前記センサアレイは、前記異なる受光感度特性を有する複数の前記フォトセンサが、行方向及び列方向に、交互かつ均等に２次元配列された構成を有することを特徴とする請求項１記載の画像読取装置。
【請求項３】
前記センサアレイは、行方向に前記異なる受光感度特性を有する複数の前記フォトセンサが交互に配列され、列方向に同一の前記受光感度特性を有する複数の前記フォトセンサが配列された構成を有することを特徴とする請求項１記載の画像読取装置。
【請求項４】
前記走査制御手段は、前記センサアレイの各行の前記受光感度特性ごとの前記フォトセンサを個別に選択状態に設定する手段を備えていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の画像読取装置。
【請求項５】
前記走査制御手段は、前記センサアレイの各行の前記異なる受光感度特性の前記フォトセンサを一括して選択状態に設定する手段を備えていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の画像読取装置。
【請求項６】
前記読出制御手段は、前記センサアレイの各列の前記受光感度特性ごとの前記フォトセンサから前記検出信号を読み出す手段を備えていることを特徴とする請求項４又は５記載の画像読取装置。
【請求項７】
前記読出制御手段は、前記センサアレイの各列の前記異なる受光感度特性の前記フォトセンサから前記検出信号を一括して読み出す手段を備えていることを特徴とする請求項４又は５記載の画像読取装置。
【請求項８】
前記画像読取装置は、前記センサアレイの各列の前記フォトセンサから一括して読み出された前記検出信号を、前記受光感度特性ごとに分離抽出する信号分離手段を備えていることを特徴とする請求項７記載の画像読取装置。
【請求項９】
前記センサ感度選択手段は、
前記各受光感度特性を有するフォトセンサの読取感度を複数段階に変化させ、該各読取感度によって読み出された前記検出信号に基づいて生成される各階調データを、前記読取感度ごとに相互に比較して、前記階調データの最大値及び最小値を抽出するデータ比較手段と、
前記読取感度ごとに抽出された前記階調データの最大値及び最小値の差分に基づき、該各読取感度における前記階調データのデータ範囲を算出するデータ範囲算出手段と、
前記データ範囲の前記読取感度ごとの変化に基づいて、最適な読取感度を導出し、前記被写体画像の読取動作の際の読取感度として設定する最適感度設定手段と、
を備えることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の画像読取装置。
【請求項１０】
前記異なる受光感度特性を有する複数の前記フォトセンサは、前記フォトセンサを構成する各機能層が、単一の絶縁性基板上であって、相互に共通する形成層に設けられていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の画像読取装置。
【請求項１１】
前記フォトセンサは、半導体層からなるチャネル領域を挟んで形成されたドレイン電極及びソース電極と、前記チャネル領域の上方及び下方に各々絶縁膜を介して形成された第１のゲート電極及び第２のゲート電極と、前記第１のゲート電極の上方に形成され、前記被写体が載置される検知面と、を有し、
前記走査制御手段により、前記第１のゲート電極にリセットパルスを印加して前記フォトセンサを初期化し、前記読出制御手段により、前記ドレイン電極にプリチャージ電圧を印加した後、前記走査制御手段により、前記第２のゲート電極に読み出しパルスを印加することにより、前記初期化終了から前記読み出しパルスの印加までの電荷蓄積期間に前記チャネル領域に入射した光の量に応じた電荷を蓄積し、該電荷量に対応するドレイン電圧を、前記読出制御手段により、前記検出信号として読み出すことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の画像読取装置。
【請求項１２】
前記各受光感度特性を有するフォトセンサは、前記半導体層の膜厚が相互に異なることを特徴とする請求項１１記載の画像読取装置。
【請求項１３】
前記各受光感度特性を有するフォトセンサは、前記半導体層のチャネル領域に入射する光が入射する領域の面積が相互に異なることを特徴とする請求項１１記載の画像読取装置。
【請求項１４】
複数のフォトセンサが配列されたセンサアレイを備え、前記フォトセンサの各々から出力される検出信号に基づいて、前記センサアレイ上に載置された被写体の画像情報を取得する画像読取装置の駆動制御方法において、
前記センサアレイに混在して配列された、異なる受光感度特性を有する複数の前記フォトセンサの、各受光感度特性を有する前記フォトセンサごとに、読取感度を複数段階に変化させて前記被写体画像を読み取るステップと、
前記各受光感度特性を有する前記フォトセンサの、前記読取感度ごとに読み出された前記検出信号に基づいて、前記各受光感度特性を有する前記フォトセンサごとの、前記被写体画像の明暗パターンを適切に検出可能な最適な前記読取感度を導出するステップと、
前記各受光感度特性を有する前記フォトセンサごとに、前記最適な読取感度を設定して、前記被写体画像を読み取るステップと、
前記各受光感度特性を有する前記フォトセンサごとに読み出された前記検出信号に基づいて、前記被写体の画像情報を取得するステップと、
前記各受光感度特性を有する前記フォトセンサごとに取得された前記被写体の画像情報に含まれる階調データ相互を比較して、該階調データのデータ範囲が最大となる前記被写体の画像情報を選択するステップと、
を含むことを特徴とする画像読取装置の駆動制御方法。
【請求項１５】
複数のフォトセンサが配列されたセンサアレイを備え、前記フォトセンサの各々から出力される検出信号に基づいて、前記センサアレイ上に載置された被写体の画像情報を取得する画像読取装置の駆動制御方法において、
前記センサアレイに混在して配列された、異なる受光感度特性を有する複数の前記フォトセンサの、各受光感度特性を有する前記フォトセンサごとに、読取感度を複数段階に変化させて前記被写体画像を読み取るステップと、
前記各受光感度特性を有する前記フォトセンサの、前記読取感度ごとに読み出された前記検出信号に基づいて、前記各受光感度特性を有する前記フォトセンサごとの、前記被写体画像の明暗パターンを適切に検出可能な最適な前記読取感度を導出するステップと、
前記各受光感度特性を有する前記フォトセンサごとに導出された前記最適な読取感度相互を比較して、最良となる前記読取感度が設定された、特定の前記受光感度特性を有する前記フォトセンサを選択するステップと、
前記特定の受光感度特性を有する前記フォトセンサに、前記最良となる読取感度を設定して前記被写体画像を読み取り、該被写体の画像情報を取得するステップと、
を含むことを特徴とする画像読取装置の駆動制御方法。
【請求項１６】
複数のフォトセンサが配列されたセンサアレイを備え、前記フォトセンサの各々から出力される検出信号に基づいて、前記センサアレイ上に載置された被写体の画像情報を取得する画像読取装置の駆動制御方法において、
前記センサアレイに混在して配列された、異なる受光感度特性を有する複数の前記フォトセンサに、読取感度を複数段階に変化させて前記被写体画像を読み取るステップと、
前記異なる受光感度特性を有する前記フォトセンサから読み出された前記検出信号を、前記受光感度特性ごとに分離抽出するステップと、
前記各受光感度特性ごとに分離抽出された前記読取感度ごとの前記検出信号に基づいて、前記各受光感度特性を有する前記フォトセンサごとの、前記被写体画像の明暗パターンを適切に検出可能な最適な前記読取感度を導出するステップと、
前記各受光感度特性を有する前記フォトセンサごとに導出された前記最適な読取感度相互を比較して、最良となる前記読取感度が設定された、特定の前記受光感度特性を有する前記フォトセンサを選択するステップと、
前記センサアレイの複数の前記フォトセンサに前記最良となる読取感度を設定して前記被写体画像を読み取り、前記特定の受光感度特性を有する前記フォトセンサのみにより前記被写体の画像情報を取得するステップと、
を含むことを特徴とする画像読取装置の駆動制御方法。
【請求項１７】
前記フォトセンサは、半導体層からなるチャネル領域の上方及び下方に、第１のゲート電極及び第２のゲート電極が形成された、ダブルゲート型の薄膜トランジスタ構造を有し、
前記第１のゲート電極にリセットパルスを印加して前記フォトセンサを初期化した後、前記第２のゲート電極に読み出しパルスを印加するまでの電荷蓄積期間を前記読取感度として、該電荷蓄積期間に前記被写体の明暗パターンに応じて、前記チャネル領域に入射した光の量に対応した電荷を蓄積し、該電荷量に対応する電圧を前記検出信号として読み出すことを特徴とする請求項１４乃至１６のいずれかに記載の画像読取装置の駆動制御方法。
【請求項１８】
前記センサアレイは、前記異なる受光感度特性を有する複数の前記フォトセンサが、行方向及び列方向に、交互かつ均等に２次元配列された構成を有することを特徴とする請求項１４乃至１７のいずれかに記載の画像読取装置の駆動制御方法。
【請求項１９】
前記センサアレイは、行方向に前記異なる受光感度特性を有する複数の前記フォトセンサが交互に配列され、列方向に同一の前記受光感度特性を有する複数の前記フォトセンサが配列された構成を有することを特徴とする請求項１４乃至１７のいずれかに記載の画像読取装置の駆動制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像読取装置及びその駆動制御方法に関し、特に、使用環境に応じて、被写体画像の読取感度を調整する構造を有する画像読取装置、及び、その感度設定動作に係る駆動制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、印刷物や写真、指紋等の被写体画像を読み取る画像読取装置として、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）等の光電変換素子（フォトセンサ）をライン状又はマトリクス状に配列したフォトセンサアレイを備え、該フォトセンサアレイ上の検知面に載置された被写体に対して、照射光を照射し、その反射光を各フォトセンサにより読み取り電気信号に変換することにより、被写体画像を読み取る構造が知られている。
【０００３】
ここで、ＣＣＤは、周知の通り、各フォトセンサの受光部に照射された光量に対応して発生する電子−正孔対の量（電荷量）を、水平走査回路及び垂直走査回路を用いて検出し、照射光の輝度を検知するものであり、デジタルビデオカメラや複写機等、様々な撮像装置や画像読取装置に適用されている。このようなＣＣＤを用いた画像読取装置においては、走査された各フォトセンサを選択状態にするための選択トランジスタを、各フォトセンサごとに個別に設ける必要があるため、検出精度の向上等に伴って検出画素（読取画素）数を増大させると、装置規模が大型化するという問題を有している。
【０００４】
そこで、近年、このような問題を解決するための構成として、例えば、特許文献１等に記載されているように、ダブルゲート型の薄膜トランジスタ構造を有し、フォトセンサ自体にフォトセンス機能と選択トランジスタ機能とを持たせた、いわゆる、ダブルゲート型フォトセンサが開発され、システムの小型化、及び、読取画素の高密度化を図る試みがなされている。
【０００５】
なお、特許文献１等に記載されたダブルゲート型フォトセンサの素子構造や駆動制御方法等については、詳しく後述するが、概略、次のような構成を有している。
ダブルゲート型フォトセンサは、概略、ガラス基板等の絶縁性基板の一面側に、共通の半導体層（チャネル領域）の上方及び下方に、トップゲート電極及びボトムゲート電極を備えた構成を有し、このようなダブルゲート型フォトセンサをマトリクス状に配列したフォトセンサアレイにおいて、例えば、ガラス基板の背面側に設けられた光源から光を照射して、ガラス基板の一面側（フォトセンサアレイの上方）に載置された被写体の２次元画像の画像パターン（明暗パターン）に応じた反射光を、各ダブルゲート型フォトセンサにより明暗情報として検出することにより、上記２次元画像を読み取るものである。
【０００６】
ところで、一般に、画像読取装置（特に、指紋読取装置等）においては、使用環境（環境照度や被写体画像の明暗パターンの鮮明度等）に関わらず、均一かつ明瞭なコントラストで被写体画像を読み取れることが望ましい。そのため、例えば、特許文献１にも記載されているように、通常の被写体画像の読取動作に先立って、フォトセンサの読取感度（電荷蓄積期間）を段階的に変化させて被写体画像を読み込み、各読取感度ごとの明度データのデータ範囲（最大値と最小値の差分；ダイナミックレンジ）を算出し、これらのデータ範囲のうち、最も大きいデータ範囲を示す読取感度を求め、該読取感度を被写体画像読取装置の正規の読取動作の際に適用することにより、良好なコントラストを有する画像データを取得することができる駆動制御方法（感度調整方法）が記載されている。
【０００７】
【特許文献１】特許第３１１６９５０号公報  （第７頁、図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述したような従来技術に示した画像読取装置においては、以下に示すような課題を有していた。
すなわち、一般に、画像読取装置に適用されるフォトセンサアレイは、同一又は同等の受光感度特性を有する複数のフォトセンサが２次元配列された構成を有している。ここで、特定の受光感度特性を有するフォトセンサにおいて、上述した特許文献１に記載されたような読取感度の調整を行った場合、当該フォトセンサにより対応可能な読取感度の調整範囲（対応可能な環境照度の範囲）は、フォトセンサ固有の受光感度特性により予め決まっている。
【０００９】
例えば、屋外のように非常に明るい環境下においては、各フォトセンサの受光感度特性に基づく感度調整範囲に対して、当該環境照度の方が高く感度調整範囲から外れてしまう（越えてしまう）ため、フォトセンサの検出状態（すなわち、電荷蓄積状態）が瞬時に飽和状態になってしまう。このようなフォトセンサの飽和状態が生じないようにするには、電荷蓄積時間を非常に短く設定（例えば、ほとんど０に設定）する必要があるが、その場合には、本来の被写体画像の明暗パターンの読み取りが良好に行われなくなってしまう（被写体画像のコントラストが不明瞭となる）ため、フォトセンサ固有の受光感度特性に基づく感度調整範囲（対応可能な環境照度の範囲）には自ずと限界が生じることになる。そのため、例えば、特許文献１等に記載されたダブルゲート型フォトセンサにおいては、通常の使用環境での環境照度下で画像読み取りが良好に行えるように設計した場合、最高１０万Ｌｘ程度の照度環境までしか対応できなかった。
【００１０】
このような場合、受光感度特性が低いフォトセンサを適用することより、より明るい環境下でも電荷蓄積時間をある程度確保して、良好なコントラストで被写体画像を読み取ることができるが、その反面、同一のフォトセンサで、例えば、屋内のように比較的暗い環境下で被写体画像を読み取った場合においては、当該フォトセンサの受光感度特性に基づく感度調整範囲では、読取感度（電荷蓄積期間における電荷蓄積量）が不足することになる。すなわち、受光感度特性が低いフォトセンサを適用した場合には、電荷蓄積期間を感度調整範囲の限界まで長く設定した場合であっても、十分な電荷量を蓄積することができないため、比較的暗い環境下での被写体画像の明暗パターンの読み取りが良好に行われなくなる（被写体画像のコントラストが不明瞭となる）という問題を有していた。
【００１１】
上述したような受光感度特性が低いフォトセンサを適用した構成において、暗い環境下で十分な電荷量の蓄積を可能とするためには、被写体に照射する光（すなわち、バックライトからの照射光）の輝度を高くすることが考えられるが、この場合には、画像読取装置の消費電力の増加を招き、バッテリ駆動による長時間化が強く求められる携帯型の電子機器等への適用の際に大きな支障になるという問題を有していた。つまり、一つのフォトセンサで幅広い使用環境（環境照度）に良好に対応することは困難であった。
【００１２】
そこで、本発明は、上記問題点に鑑み、幅広い使用環境（環境照度等）に対応して、被写体画像を良好なコントラストで読み取ることができるとともに、消費電力の増加を抑制することができる画像読取装置、及び、その感度設定動作に係る駆動制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
請求項１記載の発明は、複数のフォトセンサが配列されたセンサアレイを備え、前記フォトセンサの各々から出力される検出信号に基づいて、前記センサアレイ上に載置された被写体の画像情報を取得する画像読取装置において、前記センサアレイは、異なる受光感度特性を有する複数の前記フォトセンサが混在して配列された構成を有し、前記画像読取装置は、前記フォトセンサを選択状態に設定する走査制御手段と、前記選択状態に設定された前記フォトセンサから、前記被写体画像の明暗パターンに対応した前記検出信号を読み出す読出制御手段と、複数の前記フォトセンサの各々から読み出された前記検出信号に基づいて、前記被写体画像の明暗パターンを適切に検出可能な受光感度特性を有する前記フォトセンサを、前記異なる受光感度特性を有するフォトセンサから選択するセンサ感度選択手段と、前記選択されたフォトセンサからの前記検出信号のみに基づいて、前記被写体の画像情報を取得する画像読取制御手段と、を有することを特徴とする。
【００１４】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の画像読取装置において、前記センサアレイは、前記異なる受光感度特性を有する複数の前記フォトセンサが、行方向及び列方向に、交互かつ均等に２次元配列された構成を有することを特徴とする。
請求項３記載の発明は、請求項１記載の画像読取装置において、前記センサアレイは、行方向に前記異なる受光感度特性を有する複数の前記フォトセンサが交互に配列され、列方向に同一の前記受光感度特性を有する複数の前記フォトセンサが配列された構成を有することを特徴とする。
【００１５】
請求項４記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載の画像読取装置において、前記走査制御手段は、前記センサアレイの各行の前記受光感度特性ごとの前記フォトセンサを個別に選択状態に設定する手段を備えていることを特徴とする。
請求項５記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載の画像読取装置において、前記走査制御手段は、前記センサアレイの各行の前記異なる受光感度特性の前記フォトセンサを一括して選択状態に設定する手段を備えていることを特徴とする。
【００１６】
請求項６記載の発明は、請求項４又は５記載の画像読取装置において、前記読出制御手段は、前記センサアレイの各列の前記受光感度特性ごとの前記フォトセンサから前記検出信号を読み出す手段を備えていることを特徴とする。
請求項７記載の発明は、請求項４又は５記載の画像読取装置において、前記読出制御手段は、前記センサアレイの各列の前記異なる受光感度特性の前記フォトセンサから前記検出信号を一括して読み出す手段を備えていることを特徴とする。
請求項８記載の発明は、請求項７記載の画像読取装置において、前記画像読取装置は、前記センサアレイの各列の前記フォトセンサから一括して読み出された前記検出信号を、前記受光感度特性ごとに分離抽出する信号分離手段を備えていることを特徴とする。
【００１７】
請求項９記載の発明は、請求項１乃至８のいずれかに記載の画像読取装置において、前記センサ感度選択手段は、前記各受光感度特性を有するフォトセンサの読取感度を複数段階に変化させ、該各読取感度によって読み出された前記検出信号に基づいて生成される各階調データを、前記読取感度ごとに相互に比較して、前記階調データの最大値及び最小値を抽出するデータ比較手段と、前記読取感度ごとに抽出された前記階調データの最大値及び最小値の差分に基づき、該各読取感度における前記階調データのデータ範囲を算出するデータ範囲算出手段と、前記データ範囲の前記読取感度ごとの変化に基づいて、最適な読取感度を導出し、前記被写体画像の読取動作の際の読取感度として設定する最適感度設定手段と、を備えることを特徴とする。
【００１８】
請求項１０記載の発明は、請求項１乃至９のいずれかに記載の画像読取装置において、前記異なる受光感度特性を有する複数の前記フォトセンサは、前記フォトセンサを構成する各機能層が、単一の絶縁性基板上であって、相互に共通する形成層に設けられていることを特徴とする。
【００１９】
請求項１１記載の発明は、請求項１乃至１０のいずれかに記載の画像読取装置において、前記フォトセンサは、半導体層からなるチャネル領域を挟んで形成されたドレイン電極及びソース電極と、前記チャネル領域の上方及び下方に各々絶縁膜を介して形成された第１のゲート電極及び第２のゲート電極と、前記第１のゲート電極の上方に形成され、前記被写体が載置される検知面と、を有し、前記走査制御手段により、前記第１のゲート電極にリセットパルスを印加して前記フォトセンサを初期化し、前記読出制御手段により、前記ドレイン電極にプリチャージ電圧を印加した後、前記走査制御手段により、前記第２のゲート電極に読み出しパルスを印加することにより、前記初期化終了から前記読み出しパルスの印加までの電荷蓄積期間に前記チャネル領域に入射した光の量に応じた電荷を蓄積し、該電荷量に対応するドレイン電圧を、前記読出制御手段により、前記検出信号として読み出すことを特徴とする。
【００２０】
請求項１２記載の発明は、請求項１１記載の画像読取装置において、前記各受光感度特性を有するフォトセンサは、前記半導体層の膜厚が相互に異なることを特徴とする。
請求項１３記載の発明は、請求項１１記載の画像読取装置において、前記各受光感度特性を有するフォトセンサは、前記半導体層のチャネル領域に入射する光が入射する領域の面積が相互に異なることを特徴とする。
【００２１】
請求項１４記載の発明は、複数のフォトセンサが配列されたセンサアレイを備え、前記フォトセンサの各々から出力される検出信号に基づいて、前記センサアレイ上に載置された被写体の画像情報を取得する画像読取装置の駆動制御方法において、前記センサアレイに混在して配列された、異なる受光感度特性を有する複数の前記フォトセンサの、各受光感度特性を有する前記フォトセンサごとに、読取感度を複数段階に変化させて前記被写体画像を読み取るステップと、前記各受光感度特性を有する前記フォトセンサの、前記読取感度ごとに読み出された前記検出信号に基づいて、前記各受光感度特性を有する前記フォトセンサごとの、前記被写体画像の明暗パターンを適切に検出可能な最適な前記読取感度を導出するステップと、前記各受光感度特性を有する前記フォトセンサごとに、前記最適な読取感度を設定して、前記被写体画像を読み取るステップと、前記各受光感度特性を有する前記フォトセンサごとに読み出された前記検出信号に基づいて、前記被写体の画像情報を取得するステップと、前記各受光感度特性を有する前記フォトセンサごとに取得された前記被写体の画像情報に含まれる階調データ相互を比較して、該階調データのデータ範囲が最大となる前記被写体の画像情報を選択するステップと、を含むことを特徴とする。
【００２２】
請求項１５記載の発明は、複数のフォトセンサが配列されたセンサアレイを備え、前記フォトセンサの各々から出力される検出信号に基づいて、前記センサアレイ上に載置された被写体の画像情報を取得する画像読取装置の駆動制御方法において、前記センサアレイに混在して配列された、異なる受光感度特性を有する複数の前記フォトセンサの、各受光感度特性を有する前記フォトセンサごとに、読取感度を複数段階に変化させて前記被写体画像を読み取るステップと、前記各受光感度特性を有する前記フォトセンサの、前記読取感度ごとに読み出された前記検出信号に基づいて、前記各受光感度特性を有する前記フォトセンサごとの、前記被写体画像の明暗パターンを適切に検出可能な最適な前記読取感度を導出するステップと、前記各受光感度特性を有する前記フォトセンサごとに導出された前記最適な読取感度相互を比較して、最良となる前記読取感度が設定された、特定の前記受光感度特性を有する前記フォトセンサを選択するステップと、前記特定の受光感度特性を有する前記フォトセンサに、前記最良となる読取感度を設定して前記被写体画像を読み取り、該被写体の画像情報を取得するステップと、を含むことを特徴とする。
【００２３】
請求項１６記載の発明は、複数のフォトセンサが配列されたセンサアレイを備え、前記フォトセンサの各々から出力される検出信号に基づいて、前記センサアレイ上に載置された被写体の画像情報を取得する画像読取装置の駆動制御方法において、前記センサアレイに混在して配列された、異なる受光感度特性を有する複数の前記フォトセンサに、読取感度を複数段階に変化させて前記被写体画像を読み取るステップと、前記異なる受光感度特性を有する前記フォトセンサから読み出された前記検出信号を、前記受光感度特性ごとに分離抽出するステップと、前記各受光感度特性ごとに分離抽出された前記読取感度ごとの前記検出信号に基づいて、前記各受光感度特性を有する前記フォトセンサごとの、前記被写体画像の明暗パターンを適切に検出可能な最適な前記読取感度を導出するステップと、前記各受光感度特性を有する前記フォトセンサごとに導出された前記最適な読取感度相互を比較して、最良となる前記読取感度が設定された、特定の前記受光感度特性を有する前記フォトセンサを選択するステップと、前記特定の受光感度特性を有する前記フォトセンサに、前記最良となる読取感度を設定して前記被写体画像を読み取り、該被写体の画像情報を取得するステップと、
を含むことを特徴とする。
【００２４】
請求項１７記載の発明は、請求項１４乃至１６のいずれかに記載の画像読取装置の駆動制御方法において、前記フォトセンサは、半導体層からなるチャネル領域の上方及び下方に、第１のゲート電極及び第２のゲート電極が形成された、ダブルゲート型の薄膜トランジスタ構造を有し、前記第１のゲート電極にリセットパルスを印加して前記フォトセンサを初期化した後、前記第２のゲート電極に読み出しパルスを印加するまでの電荷蓄積期間を前記読取感度として、該電荷蓄積期間に前記被写体の明暗パターンに応じて、前記チャネル領域に入射した光の量に対応した電荷を蓄積し、該電荷量に対応する電圧を前記検出信号として読み出すことを特徴とする。
【００２５】
請求項１８記載の発明は、請求項１４乃至１７のいずれかに記載の画像読取装置の駆動制御方法において、前記センサアレイは、前記異なる受光感度特性を有する複数の前記フォトセンサが、行方向及び列方向に、交互かつ均等に２次元配列された構成を有することを特徴とする。
【００２６】
請求項１９記載の発明は、請求項１４乃至１７のいずれかに記載の画像読取装置の駆動制御方法において、前記センサアレイは、行方向に前記異なる受光感度特性を有する複数の前記フォトセンサが交互に配列され、列方向に同一の前記受光感度特性を有する複数の前記フォトセンサが配列された構成を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２７】
第１の発明に係る画像読取装置及びその駆動制御方法は、複数種類の異なる受光感度特性を有するフォトセンサが交互かつ均等に２次元配列されたセンサアレイを備え、正規の被写体画像読取動作に先立つ任意のタイミングで、上記異なる受光感度特性を有するフォトセンサ群ごとに、読取感度を複数段階に変化させて被写体画像を読み取る感度設定用読取動作、及び、該感度設定用読取動作により取得された階調データ（検出信号）に基づいて、各受光感度特性を有するフォトセンサ群における最適な読取感度を導出する読取感度調整動作からなる感度設定動作と、各受光感度特性を有するフォトセンサ群ごとに、上記導出された最適な読取感度を用いて被写体画像を個別に読み取る正規の被写体画像読取動作と、を順次実行し、各フォトセンサ群ごとに取得された被写体画像の画像データ（画像情報）に含まれる階調データを比較して、コントラストの良い方を正規の被写体画像として選択する最良画像選択動作を実行するように構成されている。
【００２８】
また、第２の発明に係る画像読取装置及びその駆動制御方法は、複数種類の異なる受光感度特性を有するフォトセンサが交互かつ均等に２次元配列されたセンサアレイを備え、正規の被写体画像読取動作に先立つ任意のタイミングで、上記異なる受光感度特性を有するフォトセンサ群ごとに、読取感度を複数段階に変化させて被写体画像を読み取る感度設定用読取動作、及び、該感度設定用読取動作により取得された階調データ（検出信号）に基づいて、各受光感度特性を有するフォトセンサ群における最適な読取感度を導出する読取感度調整動作からなる感度設定動作を順次実行し、上記導出された最適な読取感度のうち、被写体画像の明暗パターンをより明瞭に読み取ることができる読取感度に設定された特定の受光感度特性を有するフォトセンサ群を選択するセンサ選択動作と、該選択されたフォトセンサ群のみを用いて被写体画像を読み取って、被写体の画像情報を取得する正規の被写体画像読取動作と、を実行するように構成されている。
【００２９】
さらに、第３の発明に係る画像読取装置及びその駆動制御方法は、複数種類の異なる受光感度特性を有するフォトセンサが交互かつ均等に２次元配列されたセンサアレイを備え、正規の被写体画像読取動作に先立つ任意のタイミングで、上記受光感度特性に関わらず、全てのフォトセンサを用いて、読取感度を変化させて被写体画像を読み取る感度設定用読取動作、及び、該感度設定用読取動作により取得された階調データ（検出信号）を、各受光感度特性ごとに分離抽出し、各受光感度特性を有するフォトセンサ群における最適な読取感度を導出する読取感度調整動作からなる感度設定動作を順次実行し、上記導出された最適な読取感度のうち、被写体画像の明暗パターンをより明瞭に読み取ることができる読取感度に設定された特定の受光感度特性を有するフォトセンサ群を選択するセンサ選択動作と、該選択されたフォトセンサ群からの階調データのみを用いて、被写体の画像情報を取得する正規の被写体画像読取動作と、を実行するように構成されている。
【００３０】
ここで、上記各発明に適用されるセンサアレイは、センサパネル（基板）上に、異なる受光感度特性を有する複数のフォトセンサが、行方向及び列方向に、交互かつ均等に２次元配列された構成を有するものであっても良いし、行方向にのみ異なる受光感度特性を有する複数のフォトセンサが交互に配列され、列方向には同一の受光感度特性を有する複数のフォトセンサが配列された構成を有するものであっても良い。
【００３１】
また、上記各発明に係る画像読取装置に適用される各フォトセンサは、例えば、ダブルゲート型の薄膜トランジスタ構造を有するダブルゲート型フォトセンサを良好に適用することができ、その場合、例えば、被写体画像の明暗パターンに応じて入射する光量に対応して、電荷が蓄積される半導体層における膜厚や有効受光面積を適宜設定することにより、上述したような異なる受光感度特性を簡易な構成で、かつ、任意に設定することができる。
【００３２】
さらに、上記ダブルゲート型フォトセンサにおける一連の駆動制御方法において、被写体画像の明暗パターンに応じた光が入射する期間（リセット動作から読み出し動作までの電荷蓄積期間）を任意に設定することにより、上記読取感度を変化させて被写体画像を読み取る感度設定用読取動作を良好に実現することができる。
【００３３】
このように、本発明によれば、異なる複数種類の受光感度特性を有するフォトセンサが交互かつ均等に配列された単一のセンサアレイ（センサパネル）を備え、各受光感度特性を有するフォトセンサの各々において、読取感度の調整範囲を任意に設定することにより、被写体画像のコントラスト（明暗パターン）を明瞭な状態で読み取ることができる環境照度の対応範囲を広げることができるので、単一のセンサアレイ（センサパネル）のみを用いて、様々な使用環境下（幅広い範囲の環境照度の下）で、被写体画像を良好なコントラストで読み取ることができる。
【００３４】
したがって、例えば、本発明に係る画像読取装置を、指紋読取装置等に適用した場合には、屋外や屋内等、様々な使用環境に応じた適切な読取感度を適宜設定することができ、常時良好なコントラストの指紋画像を読み取ることができるので、指紋認証処理時の認証誤差の少ないシステムを構築することができる。また、この場合、例えば、比較的暗い環境下であってもバックライトの発光輝度を高くする必要がないので、画像読取装置（指紋読取装置）における消費電力の増加を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下、本発明に係る画像読取装置及びその駆動制御方法について、実施の形態を示して詳しく説明する。
まず、本発明に係る画像読取装置に適用可能なセンサアレイ及びフォトセンサの構成について説明する。
【００３６】
＜センサアレイ＞
図１は、本発明に係る画像読取装置に適用可能なセンサアレイの一構成例を示す概念図である。
図１に示すように、本発明に係る画像読取装置に適用可能なセンサアレイ１１０Ａは、センサパネルを構成する基板（後述する透明な絶縁性基板ＳＵＢ）上に、例えば、受光感度特性の異なる２種類のフォトセンサＰＳａ、ＰＳｂが、行方向及び列方向の双方に交互かつ均等に２次元配列された構成を有している。すなわち、受光感度特性の異なる２種類のフォトセンサＰＳａ、ＰＳｂが、概略、市松模様状に配列された構成を有している。
【００３７】
ここで、センサアレイ１１０Ａを構成する各フォトセンサＰＳａ、ＰＳｂは、後述するように、従来技術においても示したダブルゲート型の薄膜トランジスタ構造を有するフォトセンサ（ダブルゲート型フォトセンサ）を良好に適用することができる。
なお、図１においては、受光感度特性の異なる２種類のフォトセンサＰＳａ、ＰＳｂを２次元配列した場合を示すが、本発明はこれに限定されるものではなく、２以上の複数種類の異なる受光感度特性を有するフォトセンサを、行方向及び列方向の双方に交互に２次元配列するものであってもよいし、一次元配列（ライン状に配列）するものであってもよい。
【００３８】
＜フォトセンサ＞
図２は、本発明に係る画像読取装置に適用可能なフォトセンサ（ダブルゲート型フォトセンサ）の基本的な構成を示す断面構造図である。ここでは、ダブルゲート型フォトセンサについて説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、周知のフォトダイオードやフォトトランジスタ等の半導体センサを適用するものであってもよい。
【００３９】
図２（ａ）に示すように、フォトセンサＰＳａ、ＰＳｂに適用可能なダブルゲート型フォトセンサＰＳｗは、概略、励起光（ここでは、可視光）が入射されると、電子−正孔対が生成されるアモルファスシリコン等の半導体層（チャネル領域）１１と、該半導体層１１の両端に、各々ｎ＋シリコンからなる不純物層（オーミックコンタクト層）１７、１８を介して形成され、クロム、クロム合金、アルミニウム、アルミニウム合金等から選択された導電性材料からなり、可視光に対して不透明なドレイン電極１２（ドレイン端子Ｄ）及びソース電極１３（ソース端子Ｓ）と、半導体層１１の上方（図面上方）にブロック絶縁膜（ストッパ膜）１４及び上部ゲート絶縁膜１５を介して形成され、酸化スズ膜やＩＴＯ膜（インジウム−スズ酸化膜）等の透明電極層からなり、可視光に対して透過性を示すトップゲート電極ＴＧｘ（第１のゲート電極；トップゲート端子ＴＧ）と、半導体層１１の下方（図面下方）に下部ゲート絶縁膜１６を介して形成され、クロム、クロム合金、アルミニウム、アルミニウム合金等から選択された導電性材料からなり、可視光に対して不透明なボトムゲート電極ＢＧｘ（第２のゲート電極；ボトムゲート端子ＢＧ）と、を有して構成されている。
【００４０】
そして、このような構成を有するダブルゲート型フォトセンサＰＳｗは、図２（ａ）に示すように、ガラス基板等の透明な絶縁性基板ＳＵＢ上に形成されている。また、該ダブルゲート型フォトセンサＰＳｗを含む基板ＳＵＢの一面側全体には保護絶縁膜（パッシベーション膜）１９が被覆形成されている。
【００４１】
なお、図２（ａ）において、トップゲート絶縁膜１５、ブロック絶縁膜１４、ボトムゲート絶縁膜１６を構成する絶縁膜、及び、トップゲート電極ＴＧｘ上に設けられる保護絶縁膜１９は、いずれも半導体層１１を励起する可視光に対して高い透過率を有する材質、例えば、窒化シリコンや酸化シリコン等により構成されていることにより、図面下方に設けられた光源（図示を省略）からの照射光を図面上方に透過させるとともに、保護絶縁膜１９の上面に設けられた検知面ＤＴＣに載置された被写体に反射して、図面上方側からダブルゲート型フォトセンサＰＳｗ（詳しくは、半導体層１１）に入射する光のみを検知する構造を有している。そして、このようなダブルゲート型フォトセンサＰＳｗは、一般に、図２（ｂ）に示すような等価回路により表される。
【００４２】
次いで、上述したダブルゲート型フォトセンサにおける基本的な駆動制御動作について簡単に説明する。
図３は、上述したダブルゲート型フォトセンサにおける基本的な駆動制御方法を示すタイミングチャートである。
【００４３】
上述したフォトセンサの基本的な駆動制御方法は、図３に示すように、所定の処理動作期間（１処理サイクル）に、リセット期間Ｔrst、電荷蓄積期間Ｔａ、プリチャージ期間Ｔprch及び読み出し期間Ｔreadを設定することにより実現される。
図３に示すように、まず、リセット期間Ｔrstにおいては、ダブルゲート型フォトセンサＰＳｗのトップゲート端子ＴＧ（トップゲート電極ＴＧｘ）にリセットパルスとして、ハイレベル（例えば、＋１５Ｖ）のトップゲートパルスφＴを印加して、半導体層１１に蓄積されているキャリヤ（ここでは、正孔）を放出するリセット動作（初期化動作）を実行する。
【００４４】
次いで、電荷蓄積期間Ｔａにおいては、トップゲート端子ＴＧにバイアス電圧として、ローレベル（例えば、＝−１５Ｖ）のトップゲートパルスφＴを印加することにより、上記リセット動作を終了し、電荷蓄積動作（キャリヤ蓄積動作）をスタートする。
ここで、電荷蓄積期間Ｔａにおいては、ダブルゲート型フォトセンサＰＳｗが形成された透明な絶縁性基板ＳＵＢの下方に設けられたバックライト（光源）から、検知面ＤＴＣに密着して載置された被写体に対して光が照射され、その反射光が透明電極層からなるトップゲート電極ＴＧｘを通過して半導体層１１に入射する。これにより、電荷蓄積期間Ｔａ中に半導体層１１に入射した光量に応じて、半導体層１１の入射有効領域（キャリヤ発生領域）で電子−正孔対が生成され、半導体層１１とブロック絶縁膜１４との界面近傍（チャネル領域周辺）に正孔が蓄積される。
【００４５】
そして、プリチャージ期間Ｔprchにおいては、上記電荷蓄積期間Ｔａに並行して、ドレイン端子Ｓにハイレベルのプリチャージ電圧Ｖpgを印加して、ドレイン電極１２に電荷を保持させるプリチャージ動作を実行する。なお、図３中、φｐｇは、プリチャージ電圧Ｖpgの印加タイミングを制御するためのプリチャージ制御信号（後述するドレイン制御信号に相当する）である。
【００４６】
次いで、読み出し期間Ｔreadにおいては、上記プリチャージ期間Ｔprchを経過した後、ボトムゲート端子ＢＧに読み出しパルスとして、ハイレベル（例えば、＋１０Ｖ）のボトムゲートパルスφＢを印加することにより、電荷蓄積期間Ｔａにチャネル領域に蓄積されたキャリヤ（正孔）に応じたドレイン電圧ＶＤ（読み出し電圧Ｖrd）を読み出す読み出し動作が実行される。
【００４７】
ここで、読み出しパルス（ボトムゲートパルスφＢ）の印加期間（読み出し期間）におけるドレイン電圧ＶＤ（読み出し電圧Ｖrd）の変化傾向は、電荷蓄積期間Ｔａに蓄積されたキャリヤが多い場合（明状態）には急峻に低下する傾向を示し、一方、蓄積されたキャリヤが少ない場合（暗状態）には緩やかに低下する傾向を示すので、例えば、読み出し期間Ｔreadの開始から所定の時間経過後のドレイン電圧ＶＤ（読み出し電圧Ｖrd）を検出することにより、ダブルゲート型フォトセンサＰＳｗに入射した光の量、すなわち、被写体の明暗パターンに対応した明度データ（明暗情報）を検出することができる。
【００４８】
そして、このような一連の明度データ検出動作を１サイクルとして、例えば、図１に示したセンサアレイ１１０Ａに配列された各行、各列のダブルゲート型フォトセンサＰＳｗ（ＰＳａ、ＰＳｂ）に対して、同等の動作処理を同時並行して、又は、順次繰り返し実行することにより、センサアレイ１１０上の検知面ＤＴＣに載置された被写体の２次元画像を明度データとして読み取る画像読取動作を実現することができる。
【００４９】
次いで、上述したようなダブルゲート型フォトセンサの素子構造と、受光感度特性との関係について説明する。
図４は、本発明に係る画像読取装置に適用されるセンサアレイの第１の例を示す要部断面図であり、図５は、本発明に係る画像読取装置に適用されるセンサアレイの第２の例を示す要部断面図である。図６は、ダブルゲート型フォトセンサにおける、電荷蓄積期間に対する読み出し電圧（ドレイン電圧）の変化特性と、素子構造との関係を示す特性図である。ここで、上述したダブルゲート型フォトセンサの素子構造（図２参照）と同等の構成については、同等又は同一の符号を付してその説明を簡略化又は省略する。また、図４、図５は、図１に示したセンサアレイの行方向又は列方向の断面を矢視した場合の概略図である。
【００５０】
本発明に係る画像読取装置に適用可能なセンサアレイ１１０Ａの第１の構成例は、例えば、図４に示すように、単一の絶縁性基板ＳＵＢ上に、交互に配列された受光感度特性の異なる各フォトセンサ（ダブルゲート型フォトセンサ）ＰＳａ、ＰＳｂのうち、受光感度特性が高いフォトセンサＰＳａは、図２に示した素子構造の真性半導体層（キャリヤ領域）１１ａの膜厚ｔａが比較的厚く形成されているのに対して、受光感度特性が低いフォトセンサＰＳｂは、真性半導体層１１ｂの膜厚ｔｂが比較的薄く（ｔｂ＜ｔａ）形成された構成を有している。すなわち、半導体層１１の膜厚を厚く形成するほど、高い受光感度特性が得られ、薄く形成するほど、低い受光感度特性が得られる。
【００５１】
また、センサアレイ１１０の第２の構成例は、図５に示すように、受光感度特性が高いフォトセンサＰＳａは、図２に示した素子構造の真性半導体層（キャリヤ領域）１１ａの有効受光面積（図示の都合上、図５中では、チャネル長部分に寸法符号を表記するが、詳しくは、真正半導体層１１ａ、ドレイン電極１２及びソース電極１３の平面形状、並びに、相互の形成領域により規定される、チャネル幅方向及びチャネル長方向からなる受光領域の有効面積）Ｒａが比較的大きく形成されているのに対して、受光感度特性が低いフォトセンサＰＳｂは、真性半導体層１１ｂの有効受光面積Ｒｂが比較的小さく（Ｒｂ＜Ｒａ）形成された構成を有している。すなわち、半導体層１１における有効受光面積を大きく設定するほど、高い受光感度特性が得られ、小さく設定するほど、低い受光感度特性が得られる。
【００５２】
図４、図５に示したような素子構造の違いを有するダブルゲート型フォトセンサにおける受光感度特性は、例えば、図６に示すように、上述したダブルゲート型フォトセンサの駆動制御方法（図３参照）における電荷蓄積期間Ｔａと読み出し電圧（ドレイン電圧）Ｖrdとの関係において、受光感度特性が比較的高いフォトセンサＰＳａにおいては、被写体からの入射光を良好に受光して多くのキャリヤを生成、蓄積することができるため、特性線ＳＬａに示すように、比較的短い電荷蓄積期間で読み出し電圧が急激に低下する傾向を示すのに対して、受光感度特性が比較的低いフォトセンサＰＳｂにおいては、被写体からの入射光に対してキャリヤの生成、蓄積が促進されないため、特性線ＳＬｂに示すように、比較的長い電荷蓄積期間であっても、読み出し電圧の低下は顕著ではなく、徐々に低下する傾向を示す。
【００５３】
したがって、このような異なる受光感度特性を有するフォトセンサ（ダブルゲート型フォトセンサ）ＰＳａ、ＰＳｂを、絶縁性基板ＳＵＢ上に交互かつ均等に配置することにより、環境照度が低い環境下や、明暗パターンが明瞭でない被写体画像を読み取る場合には、高感度のフォトセンサＰＳａを用いて、画像読取装置に設けられたバックライトの発光輝度を高くすることなく（すなわち、画像読取装置の消費電力を増大させることなく）、被写体画像を良好に読み取ることができ、一方、環境照度が高い環境下や、明暗パターンが明瞭な被写体画像を読み取る場合には、低感度のフォトセンサＰＳｂを用いて、電荷蓄積期間を適切に確保しつつ、被写体画像を良好に読み取ることができる。
【００５４】
なお、本実施形態に適用可能なセンサアレイ１１０Ａの素子構造は、図４、図５に示すように、受光感度特性の異なる複数のフォトセンサ（ダブルゲート型フォトセンサ）ＰＳａ、ＰＳｂが交互に配列された構成を有するとともに、各フォトセンサＰＳａ、ＰＳｂの機能層相互（例えば、半導体層相互、トップゲート電極相互、ボトムゲート電極相互、等）が、共通の薄膜形成層に設けられた構成を有しており、これらの各機能層相互が同一の製造プロセスにおいて同時に形成される。特に、上述したように、半導体層の膜厚や、半導体層（チャネル領域）に設けられる受光領域の有効面積（有効受光面積）を制御することにより、フォトセンサの受光感度特性を異なるように設定することができるので、製造プロセスの大幅な変更を伴うことなく、上記センサアレイを簡易かつ安価に製造することができる。
【００５５】
次に、上述したセンサアレイを備えた画像読取装置及びその駆動制御方法について具体的に説明する。
＜第１の実施形態＞
（画像読取装置）
図７は、本発明に係る画像読取装置の第１の実施形態を示す概略構成図である。ここでは、上述したダブルゲート型フォトセンサの素子構造及び駆動制御方法を適宜参照しながら説明する。
【００５６】
図７に示すように、本実施形態に係る画像読取装置１００は、大別して、図４又は図５に示したように、受光感度特性が異なる複数種類（ここでは、２種類）のフォトセンサＰＳａ、ＰＳｂを交互かつ均等に配列したセンサアレイ１１０Ａと、該センサアレイ１１０Ａの各行のフォトセンサ（ダブルゲート型フォトセンサ）ＰＳａ、ＰＳｂのトップゲート端子ＴＧに、所定のタイミングでトップゲートパルス（リセットパルス）φＴを個別に印加するトップゲートドライバ部（走査制御手段）１２０と、各行のフォトセンサＰＳａ、ＰＳｂのボトムゲート端子ＢＧに、所定のタイミングでボトムゲートパルス（読み出しパルス）φＢを個別に印加するボトムゲートドライバ部（走査制御手段）１３０と、各フォトセンサＰＳａ、ＰＳｂのドレイン端子Ｄに、所定のタイミングでプリチャージ電圧Ｖpgを印加し、ドレイン電圧ＶＤ（読み出し電圧Ｖrd）を個別に読み出すドレインドライバ部（読出制御手段）１４０と、該ドレインドライバ部１４０を介して読み出されたアナログ信号からなる検出信号（読み出し電圧Ｖrd）を、デジタル信号からなる階調データ（明度データ）に変換するアナログ−デジタル変換器（以下、「Ａ／Ｄコンバータ」と略記する）１５０と、センサアレイ１１０Ａによる被写体画像の読取動作制御や画像データ（画像情報）の生成制御、さらには、画像データの加工や照合等の所定の処理を実行する外部機能部２００とのデータのやり取り等の制御を行うとともに、被写体に対して後述する感度設定動作を実行して、各受光感度特性を有するフォトセンサにおける最適な読取感度を設定する機能、及び、各受光感度特性を有するフォトセンサにおける正規の画像読取動作の後に、最良のコントラストを有する被写体画像を選択する機能を備えたコントローラ（読取感度設定手段、センサ感度選択手段、画像読取制御手段）１６０と、該コントローラ１６０のワークエリアとして用いられ、取得した階調データや画像データ、センサアレイ１１０Ａにおけるフォトセンサの受光感度特性や読取感度の設定等に関連する処理データ等を一時的に保存（記憶）するＲＡＭ１７０と、コントローラ１６０の制御プログラムや制御用各種データを保持するＲＯＭ１８０と、センサアレイ１１０Ａの背面側（検知面ＤＴＣとは反対側）にあって、センサアレイ１１０Ａ上面の被写体検知面ＤＴＣ上に載置された被写体に対して、所定の輝度の光を照射するバックライトＢＬと、を有して構成されている。
【００５７】
以下、各構成について具体的に説明する。
図８は、本実施形態に係る画像読取装置に適用されるセンサアレイ及びその周辺回路の一構成例を示す概略図である。
（センサアレイ１１０Ａ）
【００５８】
本実施形態におけるセンサアレイ１１０Ａは、具体的には、図８に示すように、例えば、センサアレイ１１０Ａの行方向及び列方向に交互かつ均等に配列された、受光感度特性の異なる複数のフォトセンサＰＳａ、ＰＳｂのうち、第１の受光感度特性を有する複数のフォトセンサＰＳａの各々に対して、行方向に配設されたトップゲートラインＴＬａを介して、各行ごとのトップゲート端子ＴＧがトップゲートドライバ部１２０の第１のトップゲートドライバ１２０ａに接続されるとともに、行方向に配設されたボトムゲートラインＢＬａを介して、各行ごとのボトムゲート端子ＢＧがボトムゲートドライバ部１３０の第１のボトムゲートドライバ１３０ａに接続され、また、列方向に配設されたドレインラインＤＬを介して、各列ごとのドレイン端子Ｄがドレインドライバ部１４０の第１のドレインドライバ１４０ａに接続された構成を有している。
【００５９】
また、センサアレイ１１０Ａに配列された、受光感度特性の異なる複数のフォトセンサＰＳａ、ＰＳｂのうち、第２の受光感度特性を有する複数のフォトセンサＰＳｂの各々に対して、行方向に配設されたトップゲートラインＴＬｂを介して、各行ごとのトップゲート端子ＴＧがトップゲートドライバ部１２０の第２のトップゲートドライバ１２０ｂに接続されるとともに、行方向に配設されたボトムゲートラインＢＬｂを介して、各行ごとのボトムゲート端子ＢＧがボトムゲートドライバ部１３０の第２のボトムゲートドライバ１３０ｂに接続され、また、列方向に配設されたドレインラインＤＬを介して、各列ごとのドレイン端子Ｄがドレインドライバ部１４０の第２のドレインドライバ１４０ｂに接続された構成を有している。
【００６０】
すなわち、異なる受光感度特性を有するフォトセンサ群の各々に対して、それぞれ個別のトップゲートドライバ、ボトムゲートドライバ及びドレインドライバが接続された構成を有している。なお、各フォトセンサＰＳａ、ＰＳｂのソース端子Ｓは、共通のソースラインＳＬを介して、所定の低電圧（接地電位）に接続されている。
【００６１】
（トップゲートドライバ部１２０／ボトムゲートドライバ部１３０）
トップゲートドライバ部１２０を構成する各トップゲートドライバ１２０ａ、１２０ｂは、具体的には、図８に示すように、例えば、センサアレイ１１０Ａの各行に対応して、所定のタイミングで順次シフト信号を出力するシフトレジスタ部１２１ａ、１２１ｂと、該シフト信号を所定の信号レベルに変換して、所定のタイミングで、図３に示したハイレベル（＋１５Ｖ）又はローレベル（−１５Ｖ）のトップゲートパルスφＴとして、各トップゲートラインＴＬａ、ＴＬｂに印加する出力バッファ部１２２ａ、１２２ｂと、を備えた構成を有している。
【００６２】
また、ボトムゲートドライバ部１３０を構成する各ボトムゲートドライバ１３０ａ、１３０ｂも同様に、図８に示すように、所定のタイミングで順次シフト信号を出力するシフトレジスタ部１３１ａ、１３１ｂと、該シフト信号を所定の信号レベルに変換して、所定のタイミングで、図３に示したハイレベル（＋１０Ｖ）又はローレベル（０Ｖ）のボトムゲートパルスφＢとして、各ボトムゲートラインＢＬａ、ＢＬｂに印加する出力バッファ部１３２ａ、１３２ｂと、を備えた構成を有している。
【００６３】
（ドレインドライバ部１４０）
ドレインドライバ部１４０を構成する各ドレインドライバ１４０ａ、１４０ｂは、具体的には、図７、図８に示すように、例えば、画像読取動作の対象となっているフォトセンサ群（フォトセンサＰＳａ又はＰＳｂ）のドレインラインＤＬａ又はＤＬｂに所定のタイミングでプリチャージ電圧Ｖpgを同時に印加するプリチャージスイッチ１４１ａ、１４１ｂと、各ドレインラインＤＬａ又はＤＬｂの電圧（ドレイン電圧ＶＤ）を同時に読み出して、列順（具体的には、後述する）にシリアルデータからなる検出信号として出力するコラムスイッチ１４２ａ、１４２ｂと、該検出信号を所定の信号レベルに変換して、Ａ／Ｄコンバータ１５０に出力するアンプ（出力バッファ部）１４３ａ、１４３ｂと、を備えた構成を有している。
【００６４】
すなわち、各トップゲートドライバ相互、各ボトムゲートドライバ相互、各ドレインドライバ相互は、同一の内部構成を有し、コントローラ１６０から供給される各制御信号に基づいて、異なる受光感度特性を有するフォトセンサ群に対して、個別のタイミングでトップゲートパルスφＴ、ボトムゲートパルスφＢ、プリチャージ電圧Ｖpgを印加することにより、該フォトセンサ群がそれぞれ独立して駆動制御される（図３に示したような一連の画像読取動作が実行される）。
【００６５】
（コントローラ１６０）
図９は、本実施形態に係る画像読取装置に適用されるコントローラの一構成例を示す概略図である。
本実施形態におけるコントローラ１６０は、例えば、図９に示すように、少なくとも、トップゲートドライバ１２０やボトムゲートドライバ１３０、ドレインドライバ１４０に各制御信号φtg、φbg、φpgを供給して、各動作状態を制御するデバイスコントローラ１６１と、各種データを管理するとともに、ＲＡＭ１７０やＲＯＭ１８０との間でデータ等の書き込み／読み出し、外部機能部２００へのデータの出力等を行うデータコントローラ１６２と、これらのコントローラ１６１、１６２を所定の制御プログラムにしたがって統括するとともに、外部機能部２００との間で制御信号のやり取りを行うメインコントローラ１６３と、以下に説明するような機能を備えたデータ比較器１６４、加算器１６５、データセレクタ１６６、感度調整制御部１６７及びバックライト発光制御部１６８を備えている。
【００６６】
データ比較器（データ比較手段）１６４は、後述する感度設定用読取動作において、センサアレイ１１０Ａに配列された、受光感度特性が異なる２種類のフォトセンサＰＳａ、ＰＳｂの各々において、読取感度（すなわち、上述した電荷蓄積期間）を変化させつつ読み取った被写体画像の階調データ（明度データ）について、各読取感度における階調データ相互の大小関係を比較して、飽和値を除く最大値及び最小値を抽出するとともに、後述する加算器１６５により各フォトセンサＰＳａ、ＰＳｂ（すなわち、受光感度特性）の読取感度ごとに算出されるダイナミックレンジ（階調データの最大値及び最小値の差分からなるデータ範囲）の最大値を抽出する。
【００６７】
また、加算器（データ範囲算出手段）１６５は、データ比較器１６４により抽出された、各フォトセンサＰＳａ、ＰＳｂの各読取感度における階調データの最大値及び最小値の差分から、各読取感度ごとのダイナミックレンジを算出して、データセレクタ１６６へ出力する。
【００６８】
データセレクタ（信号分離手段）１６６は、Ａ／Ｄコンバータ１５０を介して入力された階調データ、及び、データ比較器１６４、さらには、加算器１６５を介して処理された階調データ（ダイナミックレンジ等）、並びに、処理済みデータ等を入力とし、これらのデータを必要に応じてＲＡＭ１７０への書き込みや読み出し、あるいは、データ比較器１６４や加算器１６５への再入力、データコントローラ１６２を介しての外部機能部２００への出力等の動作を切り換え制御する。
【００６９】
また、データセレクタ１６６は、センサアレイ１１０に配列された各フォトセンサＰＳａ、ＰＳｂからドレインドライバ１４０により読み取られ、Ａ／Ｄコンバータ１５０を介して入力された階調データが、受光感度特性ごとにグループ分けされていない場合（異なる受光感度特性の階調データが混在する場合）には、メインコントローラ１６３及びデータコントローラ１６２からの指令（制御信号）に基づいて、受光感度特性ごとに該階調データを分離抽出してグループ分けする動作を実行する。
【００７０】
感度調整制御部（最適感度設定手段）１６７は、感度設定用読取動作時においては、データコントローラ１６２からの制御信号に基づいて、センサアレイ１１０Ａに配列されたフォトセンサＰＳａ、ＰＳｂの読取感度（電荷蓄積期間）を、行ごとに段階的に変化させるように、デバイスコントローラ１６１からトップゲートドライバ１２０、ボトムゲートドライバ１３０及びドレインドライバ１４０に出力する各制御信号φtg、φbg、φpgのタイミングを設定制御する。また、正規の画像読取動作時においては、上記感度設定用読取動作により取得された各フォトセンサＰＳａ、ＰＳｂからの階調データに基づいて選択された最適な読取感度がフォトセンサＰＳａ、ＰＳｂに設定されるように、デバイスコントローラ１６１から出力される各制御信号φtg、φbg、φpgのタイミングを制御する。
【００７１】
また、バックライト発光制御部１６８は、メインコントローラ１６３からの制御信号に基づいて、少なくとも、感度設定用読取動作及び正規の画像読取動作において、バックライトＢＬを所定の輝度で発光させて、センサアレイ１１０Ａ上面の検知面ＤＴＣに載置された被写体に照射させる制御を行う。
【００７２】
これにより、コントローラ１６０は、トップゲートドライバ１２０、ボトムゲートドライバ１３０及びドレインドライバ１４０（プリチャージスイッチ１４１）に各制御信号φtg、φbg、φpgを出力することにより、図３に示したように、リセット期間においては、トップゲートドライバ１２０から、各フォトセンサＰＳａ、ＰＳｂのトップゲート端子ＴＧにトップゲートパルス（リセットパルス）φＴを印加する動作、読み出し期間においては、ボトムゲートドライバ１３０から、各フォトセンサＰＳａ、ＰＳｂのボトムゲート端子ＢＧにボトムゲートパルス（読み出しパルスφＢ）を印加する動作、プリチャージ期間においては、ドレインドライバ１４０（プリチャージスイッチ１４１）から、各フォトセンサＰＳａ、ＰＳｂのドレイン端子Ｄにプリチャージ電圧Ｖpgを印加する動作を各々制御する。
【００７３】
そして、コントローラ１６０には、被写体の画像パターンに対応して各フォトセンサＰＳａ、ＰＳｂに蓄積された電荷量に応じたドレイン電圧ＶＤがコラムスイッチ１４２により読み出し電圧Ｖrdとして検出され、アンプ１４３及びＡ／Ｄコンバータ１５０を介してデジタル信号に変換されて、階調データとして入力される。コントローラ１６０は、この階調データに基づいて被写体の画像データを生成して、例えば、ＲＡＭ１７０への書き込みや読み出し、あるいは、外部機能部２００への出力を実行する。なお、外部機能部２００としては、任意の画像処理や画像表示を行うことができる機器であればよく、例えば、近年普及が著しいパーソナルコンピュータ等であってもよい。
【００７４】
（画像読取装置の駆動制御方法）
次いで、本実施形態に係る画像読取装置の駆動制御方法（感度設定動作）について、図面を参照して説明する。
図１０は、本実施形態に係る画像読取装置の駆動制御方法の一例を示すフローチャートである。
【００７５】
本実施形態に係る画像読取装置１００の駆動制御方法は、被写体に対する正規の画像読取動作に先立つ任意のタイミングで、センサアレイを構成する、複数種類の受光感度特性を有するフォトセンサ群を用いて、各受光感度特性を有するフォトセンサ群ごとに、センサアレイの例えば各行ごとに読取感度を変化させて、被写体画像を個別のタイミングで読み取る感度設定用読取動作、及び、該感度設定用読取動作により取得された階調データに基づいて、各受光感度特性において使用環境（環境照度等）に対応した最適な読取感度（電荷蓄積期間）を個別に抽出する読取感度調整動作からなる感度設定動作と、上記個別に抽出された最適な読取感度を用いて被写体画像を個別に読み取る正規の被写体画像読取動作と、を順次実行し、その後、上記正規の画像読取動作により、各フォトセンサ群ごとに取得された被写体画像の画像データを比較して、コントラストの良い方を選択する最良画像選択動作を実行するように、上述したコントローラ１６０により画像読取装置１００の各構成を制御する。ここで、以下に示す一連の処理手順は、例えば、ＲＯＭ１８０にあらかじめ格納された制御プログラムがＲＡＭ１７０にロードされて、コントローラ１６０により実行されることにより実現される。
【００７６】
本実施形態に係るコントローラ１６０による処理動作は、具体的には、図１０に示すように、まず、正規の被写体画像読取動作に先立つ任意のタイミングで、メインコントローラ１６３により感度設定用読取動作を実行するための動作モードが、デバイスコントローラ１６１に設定されるとともに、データコントローラ１６２を介して感度調整制御部１６７に感度設定用読取動作のための読取感度が設定される。
【００７７】
これにより、デバイスコントローラ１６１から、トップゲートドライバ部１２０、ボトムゲートドライバ部１３０及びドレインドライバ部１４０に各制御信号φtg、φbg、φpgが供給されることにより、センサアレイ１１０Ａの検知面ＤＴＣに載置された被写体の画像を、第１の受光感度特性を有するフォトセンサ群（フォトセンサＰＳａ）を用いて所定の読取感度で読み取る動作を実行する（Ｓ１０１）。
【００７８】
ここで、感度調整制御部１６７に設定される読取感度（すなわち、センサアレイ１１０Ａを構成する第１の受光感度特性を有するフォトセンサ群（フォトセンサＰＳａ）に設定される電荷蓄積期間）は、例えば、センサアレイ１１０Ａの全面又は特定の領域（後述する有効読取エリア等）の一行ごと、あるいは、所定の複数行おきに、段階的に順次異なるように設定され、図３に示したように、各行ごとのフォトセンサＰＳａを順次駆動することにより、単一の被写体を複数の異なる読取感度で読み取る感度設定用読取動作を実行する。なお、感度設定用読取動作に適用される読取感度の設定方法の具体例については、詳しく後述する。
【００７９】
そして、このような感度設定用読取動作によりセンサアレイ１１０Ａの第１の受光感度特性を有するフォトセンサ群（フォトセンサＰＳａ）から出力された検出信号（読み出し電圧Ｖrd）は、アンプ１４３及びＡ／Ｄコンバータ１５０を介して、デジタル信号からなる階調データに変換されてコントローラ１６０に取り込まれ、例えば、直接データセレクタ１６６を介してＲＡＭ１７０に格納されるか、もしくは、一旦データ比較器１６４に入力される。
【００８０】
次いで、データコントローラ１６２によりデータセレクタ１６６を介して、上記ステップＳ１０１により取得された階調データのうち、各読取感度ごと（すなわち、例えば、各行ごと）にフォトセンサＰＳａから得られた階調データを抽出してデータ比較器１６４に読み込み（Ｓ１０２）、各読取感度ごとに階調データ相互の大小関係を比較して、最大となる階調データ（最も明るい階調に相当する）及び最小となる階調データ（最も暗い階調に相当する）を抽出する（Ｓ１０３）。
【００８１】
そして、データコントローラ１６２により制御される加算器１６５により、各読取感度ごとに抽出された階調データの最大値と最小値の差分、すなわち、ダイナミックレンジ（階調データのデータ範囲）を算出し、その結果をデータセレクタ１６６を介して、ＲＡＭ１７０に一旦格納する（Ｓ１０４）。このようなダイナミックレンジの算出処理を各読取感度ごとに順次実行する。
【００８２】
次いで、ＲＡＭ１７０に格納された各読取感度ごとのダイナミックレンジを、データセレクタ１６６を介して、データ比較器１６４に読み込み、読取感度に対するダイナミックレンジの変化傾向から、例えばダイナミックレンジが最大となる読取感度を抽出する（Ｓ１０５）。これにより、メインコントローラ１６３は、第１の受光感度特性を有するフォトセンサ群（フォトセンサＰＳａ）を用いた感度設定用読取動作において、抽出された当該読取感度が、被写体の画像パターンに対応した良好なコントラストを得ることができる最適な読取感度（電荷蓄積期間）であるとする（Ｓ１０６）。このようなステップＳ１０２〜Ｓ１０６からなる一連の処理動作は、本実施形態における読取感度調整動作に相当する。なお、読取感度調整動作に適用される最適な読取感度の導出方法の具体例については、詳しく後述する。
【００８３】
次いで、メインコントローラ１６３により正規の被写体画像読取動作を実行するための動作モードが、デバイスコントローラ１６１に設定されるとともに、上述した読取感度調整動作により、第１の受光感度特性を有するフォトセンサＰＳａにおける最適な読取感度であるとされた読取感度（電荷蓄積期間）が、データコントローラ１６２を介して感度調整制御部１６７に設定される。
【００８４】
これにより、デバイスコントローラ１６１から、トップゲートドライバ部１２０、ボトムゲートドライバ部１３０及びドレインドライバ部１４０に各制御信号φtg、φbg、φpgが供給され、検知面ＤＴＣに載置された被写体の画像を、第１の受光感度特性を有するフォトセンサ群（フォトセンサＰＳａ）を用いて、上記最適な読取感度で読み取る被写体画像読取動作を実行する（Ｓ１０７）。
【００８５】
ここで、図１及び図８に示したように、本実施形態に係るセンサアレイ１１０Ａにおいては、行方向及び列方向に交互かつ均等に配列された、受光感度特性の異なる複数のフォトセンサＰＳａ、ＰＳｂのうち、第１の受光感度特性を有するフォトセンサＰＳａは、例えば、奇数行目においては１、３、５、７、・・・の奇数列目に配置され、偶数行目においては２、４、６、８、・・・の偶数列目に配置された構成を有している。
【００８６】
そのため、正規の被写体画像読取動作において（厳密には、上述した感度設定用読取動作においても同じ）、特定の行のフォトセンサＰＳａから各列のドレインラインＤＬａを介して、コラムスイッチ１４２ａによりドレイン電圧ＶＤ（読み出し信号Ｖrd）を読み出した場合、コントローラ１６０に出力されるシリアルデータからなる検出信号は、奇数行目においては奇数列目に配置されたフォトセンサＰＳａからの階調データであり、偶数行目においては偶数列目に配置されたフォトセンサＰＳａからの階調データとなる。
【００８７】
したがって、コントローラ１６０において、画像データの生成処理が行われる場合には、フォトセンサＰＳａ相互の配置関係に基づいて、被写体画像の画像データが生成されるように制御される。
このようにして正規の被写体画像読取動作により取得、生成された画像データは、データセレクタ１６６を介して、ＲＡＭ１７０に格納される。
【００８８】
次いで、上述したステップＳ１０１〜Ｓ１０７からなる一連の処理動作を、センサアレイ１１０Ａを構成する第２の受光感度特性を有するフォトセンサ群（フォトセンサＰＳｂ）についても実行する。これにより、上述した第１の受光感度特性を有するフォトセンサ群の場合と同様に、センサアレイ１１０Ａの検知面ＤＴＣに載置された被写体の画像を、感度設定用読取動作及び読取感度調整動作により導出された最適な読取感度（電荷蓄積期間）で、第２の受光感度特性を有するフォトセンサ群（フォトセンサＰＳａ）を用いて、被写体画像を読み取る動作を実行する（Ｓ１０８）。
【００８９】
なお、本実施形態においては、上述したように、センサアレイ１１０Ａを構成するフォトセンサの受光感度特性が２種類の場合について説明したが、より複数（例えば、３種類や４種類）の受光感度特性を有するフォトセンサを適用する場合には、当該受光感度の種類の数だけ、同等の処理動作（Ｓ１０１〜Ｓ１０７）を繰り返し実行して、各受光感度特性ごとに、最適な読取感度で被写体画像を読み取り、当該画像データを取得する。
【００９０】
次いで、各受光感度特性を有するフォトセンサ群ごとに、最適な読取感度で被写体画像を読み取ることにより取得した各画像データにおいて、上述した読取感度調整方法と同様に各階調データのダイナミックレンジの最大値を算出して相互に比較し、さらに、該ダイナミックレンジが最大となる画像データを、コントラストがより良い（最良の）画像データであると判定し、当該画像データを選択して、最良画像データとしてＲＡＭ１７０等に保存する最良画像選択動作を実行する（Ｓ１０９）。
【００９１】
（感度設定用読取動作）
ここで、上述したコントローラの処理動作に適用される感度設定用読取動作（ステップＳ１０１）について、図面を参照して具体的に説明する。
図１１は、本実施形態に係る画像読取装置を、指紋読取装置に適用した場合の画像読取動作の動作概念を示す概略図である。なお、ここでは、説明の都合上、第１の受光感度特性を有するフォトセンサ群（フォトセンサＰＳａ）を用いた画像読取動作のみを説明するが、第２の受光感度特性を有するフォトセンサ群（フォトセンサＰＳｂ）を用いた場合も略同等になる。
【００９２】
本実施形態に適用される感度設定用読取動作に適用される画像読取動作は、具体的には、図１１（ａ）、（ｂ）に示すように、メインコントローラ１６３からの指令に基づいて、バックライト発光制御部１６８からバックライト駆動信号をバックライトＢＬに供給して、バックライトＢＬを所定の発光輝度で発光動作させて、センサアレイ１１０上の検知面ＤＴＣであって、少なくとも有効読取エリアＡＲを覆うように載置された被写体（例えば、指ＦＧ）に、光Ｌａを照射した状態で、デバイスコントローラ１６１からトップゲートドライバ部１２０、ボトムゲートドライバ部１３０及びドレインドライバ部１４０に各制御信号φtg、φbg、φpgを供給することにより、被写体表面で反射し、特定の受光感度特性を有するフォトセンサ群（フォトセンサＰＳａ）の半導体層１１に入射した光Ｌｂの量に応じて蓄積された電荷を、図３に示したような一連の駆動制御方法を適用して電圧成分（読み出し電圧Ｖrd）として読み出す。
【００９３】
そして、上述したような感度設定用読取動作においては、以下に示すような読取感度の設定方法を良好に適用することができる。
図１２は、本実施形態に係る感度設定用読取動作に適用可能な読取感度（電荷蓄積期間）の設定方法の一例を示すタイミングチャートである。なお、ここでは、説明の都合上、センサアレイ１１０Ａがｎ行×ｍ列のマトリクス状にフォトセンサが配列された場合について説明する。また、上述したフォトセンサ（ダブルゲート型フォトセンサ）における基本的な駆動制御方法（図３参照）を適宜参照するものとする。
【００９４】
上述したセンサアレイ１１０Ａにおける画像読取動作において、センサアレイ１１０Ａ又は有効読取エリアＡＲの全行又は特定の行について、段階的に異なる読取感度を設定する手法としては、図１２に示すように、まず、センサアレイ１１０Ａを構成する第１の受光感度特性を有するフォトセンサＰＳａの各々に対して、トップゲートドライバ１２０ａから一括して同時にトップゲートパルス（リセットパルス）φＴ１、φＴ２、…φＴｎを印加してリセット動作を実行し、全ての行におけるフォトセンサＰＳａの電荷蓄積期間Ｔ１、Ｔ２、…、Ｔｎを一斉にスタートした後、ドレインドライバ１４０ａから各行ごとのフォトセンサＰＳａに一斉に印加されるプリチャージ信号φpg、及び、ボトムゲートドライバ１３０ａから印加されるボトムゲートパルス（読み出しパルス）φＢ１、φＢ２、…φＢｎを所定の時間間隔（遅れ時間Ｔdly）で段階的に変化させることにより、各行ごとのフォトセンサＰＳａにおけるプリチャージ動作及び読み出し動作のタイミングを順次異ならせて、各行ごとに設定される電荷蓄積期間Ｔ１、Ｔ２、…、Ｔｎを上記時間間隔（Ｔdly）で相互に変化させるように制御する。
【００９５】
これにより、感度設定用読取動作において、被写体画像の読取動作を実行する各行ごと（上述したように全行であってもよいし、特定の行であってもよい）に異なる読取感度（すなわち、行数分の異なる読取感度）で読み取られた階調データを、１回（１画面分）の被写体画像の読取動作により取得することができる。
【００９６】
なお、本発明に係る画像読取装置１００の駆動制御方法（感度設定用読取動作）に適用される読取感度（電荷蓄積期間）の設定方法は、上述した手法に限定されるものではなく、少なくとも、被写体画像を各受光感度特性ごとに異なる読取感度で読み取り、各読取感度ごとに階調データを取得できるものであれば、例えば、単一の読取感度により被写体画像の一画面分を読み取った後、読取感度を変更して再度被写体画像を読み取る動作を複数回繰り返すようにしたものであってもよいし、さらに他の方法であってもよいことはいうまでもない。
【００９７】
また、上述したような感度設定用読取動作に引き続き実行される読取感度調整動作においては、以下に示すような最適な読取感度の導出方法を良好に適用することができる。
図１３は、本実施形態に係る感度設定用読取動作により得られた階調データの変化の一例を示すグラフであり、図１４は、本実施形態に係る読取感度調整動作に適用可能な最適な読取感度の導出方法の一例を示す概念図である。
【００９８】
上述したような読取感度の設定方法を適用して、図１１に示したような指紋画像（被写体画像）を、行ごとにフォトセンサに設定される読取感度を変化させて読み取った場合、特定の行（読取感度）における階調データの変化は、例えば、図１３（ａ）〜（ｅ）のように示される。ここでは、指紋画像の白として観測される階調データ（すなわち、明状態の基準値）と、黒として観測される階調データ（暗状態の基準値）との間を、例えば２５６階調に設定し、センサアレイ１１０Ａの任意の行（例えば、８０、１０４、１２８、１５２、１７６行目）における階調データの変化を示す。
【００９９】
このような各行（読取感度）における階調データの変化は、読取感度、すなわち、電荷蓄積期間が比較的短く設定された行においては、図１３（ａ）〜（ｃ）に示すように、指紋画像全体が略暗状態として読み取られ、当該行における階調データの最大値と最小値の差分（ダイナミックレンジ）は、最小値が黒側に飽和した状態になるため、小さな数値となる。なお、図示を省略したが、電荷蓄積期間が比較的長く設定された行においては、指紋画像全体が略明状態として読み取られ、当該行における階調データの最大値と最小値の差分は、最大値が白側に飽和した状態になるため、やはり小さな数値となる。
【０１００】
これに対して、図１３（ｄ）、（ｅ）に示すように、指紋画像のコントラスト（明暗差）が比較的明瞭な領域においては、階調データの最大値と最小値の差分（ダイナミックレンジ）は、大きな数値を示す。
したがって、各行ごと（読取感度ごと）に階調データの最大値と最小値を抽出して、その差分からダイナミックレンジを算出することにより、図１４（ａ）、（ｂ）に示すように、行番号が小さい領域、及び、行番号が大きい領域では、いずれもダイナミックレンジが小さく算出され、一方、コントラストが明瞭な領域の行においては、ダイナミックレンジが大きく算出される変化傾向を示す。
【０１０１】
このようなダイナミックレンジの変化傾向において、図１４（ａ）に示すように、特定の行ＲＣａ（例えば、１７６行）において、ダイナミックレンジが最大値ＭＡ１を示す場合、図１４（ｂ）に示すような行番号ごとの階調データの最大、最小値とダイナミックレンジ、当該行に設定された読取感度との相関表を参照して、ダイナミックレンジが最大となる行に設定された読取感度を抽出し、当該フォトセンサ（受光感度特性）における最適な読取感度とする。この最適読取感度は、当該フォトセンサを用いて正規の被写体画像の読取動作を実行する場合に適用される。
なお、ここでは、読取感度調整動作において、最適な読取感度を導出する手法として説明したが、上述した最良画像選択動作において、最良のコントラストを有する被写体画像を判定する手法としても適用することができる。
【０１０２】
このように、本実施形態に係る画像読取装置及びその駆動制御方法によれば、異なる受光感度特性を有するフォトセンサが交互かつ均等に配列された、単一のセンサアレイ（センサパネル）を備え、感度設定用読取動作において、被写体画像を複数の異なる読取感度で読み取り、読取感度調整動作において、各読取感度のうち、最もコントラストが大きくなる（ダイナミックレンジが最大となる）読取感度を抽出し、正規の被写体画像の読取動作において、上記抽出された読取感度を用いて被写体画像を読み取り、画像データとして取得する一連の処理動作を、各受光感度のフォトセンサ群ごとに実行した後、最良画像選択動作において、各受光感度特性ごとに取得された被写体画像のうち、コントラストが最良（画像データのダイナミックレンジが最大）となる画像を選択して、被写体画像として保存することにより、異なる複数種類の受光感度特性を有するフォトセンサ群の各々により読取感度の調整範囲を設定して、対応可能な環境照度の範囲を広げることができるので、単一のセンサアレイ（センサパネル）を用いて、様々な使用環境下（幅広い範囲の環境照度の下）で、被写体画像を良好なコントラストで読み取ることができる。
【０１０３】
したがって、例えば、本発明に係る画像読取装置を、指紋読取装置等に適用した場合には、屋外や屋内等、様々な使用環境（環境照度）に応じた適切な読取感度を適宜設定することができ、常時良好なコントラストの指紋画像を読み取ることができるので、指紋認証処理時の認証誤差の少ないシステムを構築することができる。また、この場合、例えば、比較的暗い環境下であってもバックライトの発光輝度を高くする必要がないので、画像読取装置（指紋読取装置）における消費電力の増加を抑制することができる。
【０１０４】
＜第２の実施形態＞
次に、本発明に係る画像読取装置及びその駆動制御方法の第２の実施形態について図面を参照して説明する。
（画像読取装置）
本実施形態に係る画像読取装置は、上述した第１の実施形態と同等の構成を有しているので、以下の説明では、上述した画像読取装置１００の構成を参照しながら、本実施形態特有の構成について詳しく説明する。
【０１０５】
本実施形態に係る画像読取装置は、上述した第１の実施形態に示した構成（図７乃至図９参照）と略同等の構成を有し、特に、本実施形態においては、コントローラ１６０が、センサアレイ１１０Ａによる被写体画像の読取動作制御や画像データの生成制御、外部機能部２００とのデータのやり取り等の制御を行うとともに、被写体に対して後述する感度設定動作を実行して、各受光感度特性を有するフォトセンサにおける最適な読取感度を抽出する機能、該最適な読取感度のうち、最良のコントラストの被写体画像を取得することができる読取感度に対応したフォトセンサを選択する機能、及び、該フォトセンサを用いて、最適な読取感度で正規の画像読取動作を実行する機能を備えている。
【０１０６】
（画像読取装置の駆動制御方法）
次いで、本実施形態に係る画像読取装置の駆動制御方法（感度設定動作）について、図面を参照して説明する。
図１５は、本実施形態に係る画像読取装置の駆動制御方法の一例を示すフローチャートである。ここで、上述した各実施形態と同等の処理動作については、その説明を簡略化する。
【０１０７】
本実施形態に係る画像読取装置の駆動制御方法は、被写体に対する正規の画像読取動作に先立つ任意のタイミングで、センサアレイを構成する、複数種類の受光感度特性を有するフォトセンサ群を用いて、各受光感度特性を有するフォトセンサ群ごとに、センサアレイの例えば各行ごとに読取感度を変化させて、被写体画像を個別のタイミングで読み取る感度設定用読取動作、及び、該感度設定用読取動作により取得された階調データに基づいて、各受光感度特性において使用環境（環境照度等）に対応した最適な読取感度（電荷蓄積期間）を個別に抽出する読取感度調整動作からなる感度設定動作を順次実行し、その後、各フォトセンサ群ごとに個別に抽出された最適な読取感度を用いた場合に、より良いコントラストを得られるフォトセンサ群を選択するセンサ選択動作と、選択されたフォトセンサ群を用いて、被写体画像を読み取る正規の被写体画像読取動作と、を実行するように、上述したコントローラ１６０により画像読取装置の各構成を制御する。
【０１０８】
本実施形態に係るコントローラ１６０による処理動作は、具体的には、図１５に示すように、第１の実施形態に示した処理動作（図１０、図１２参照）と同様に、まず、正規の被写体画像読取動作に先立つ任意のタイミングで、感度設定用読取動作を実行して、センサアレイ１１０Ａの検知面ＤＴＣに載置された被写体の画像を、第１の受光感度特性を有するフォトセンサ群（フォトセンサＰＳａ）を用いて、例えば、センサアレイ１１０Ａ又は有効読取エリアＡＲの一行ごとに、段階的に異なるように読取感度を設定して読み取る動作を実行する（Ｓ２０１）。
【０１０９】
このような感度設定用読取動作により取得された階調データは、コントローラ１６０に取り込まれ、各読取感度ごとに階調データが読み出されたのち（Ｓ２０２）、第１の実施形態に示した処理動作（図１０、図１３、図１４参照）と同様に、該階調データ相互の大小関係が比較されて、最大値及び最小値が抽出される（Ｓ２０３）。
【０１１０】
次いで、各読取感度ごとに抽出された階調データの最大値と最小値に基づいて、ダイナミックレンジを算出した後（Ｓ２０４）、ダイナミックレンジが最大となる読取感度が抽出され（Ｓ２０５）、当該読取感度が、第１の受光感度特性を有するフォトセンサＰＳａにおける最適な読取感度（被写体の画像パターンに対応した良好なコントラストを得ることができる最適な電荷蓄積期間）であるとする（Ｓ２０６）。
【０１１１】
次いで、上述したステップＳ２０１〜Ｓ２０６からなる一連の処理動作を、第２の受光感度特性を有するフォトセンサ群（フォトセンサＰＳｂ）についても実行する。これにより、第２の受光感度特性を有するフォトセンサ群（フォトセンサＰＳａ）における最適な読取感度（電荷蓄積期間）が導出される（Ｓ２０７）。このようなステップＳ２０２〜Ｓ２０７からなる一連の処理動作は、本実施形態における読取感度調整動作に相当する。
【０１１２】
次いで、各受光感度特性ごとに導出された最適な読取感度に対して、例えば、データ比較器１６４により各読取感度に対応するダイナミックレンジ相互を比較して、最大となる読取感度を抽出して、当該読取感度に対応する受光感度特性を有するフォトセンサ群を、被写体画像をより良好なコントラストで読み取ることができる最良のフォトセンサであると判定し、後述する正規の被写体画像読取動作において、選択駆動するフォトセンサに設定するセンサ選択動作を実行する（Ｓ２０８）。
【０１１３】
次いで、上述したセンサ選択動作により、最良と判定された特定の受光感度特性を有するフォトセンサ群を用いて、上記読取感度調整動作により、最適と判定された当該フォトセンサ群における読取感度（電荷蓄積期間）で、検知面ＤＴＣに載置された被写体の画像を読み取る正規の被写体画像読取動作を実行する（Ｓ２０９）。このようにして取得、生成された被写体画像の画像データは、データセレクタ１６６を介して、ＲＡＭ１７０に格納される。
【０１１４】
このように、本実施形態に係る画像読取装置及びその駆動制御方法によれば、異なる受光感度特性を有するフォトセンサが交互かつ均等に配列された、単一のセンサアレイ（センサパネル）を備え、感度設定用読取動作において、被写体画像を複数の異なる読取感度で読み取り、読取感度調整動作において、被写体画像を良好なコントラストで読み取ることができる最適な読取感度を抽出する一連の処理動作を、各受光感度のフォトセンサ群ごとに実行した後、センサ選択動作において、上記抽出された最適な読取感度のうち、コントラストが最良となる読取感度に対応する、特定の受光感度特性を有するフォトセンサ群を選択し、正規の被写体画像の読取動作において、選択された特定の受光感度特性を有するフォトセンサ群を用いて、上記コントラストが最良となる読取感度で被写体画像を読み取り、保存することにより、異なる複数種類の受光感度特性を有するフォトセンサ群の各々により読取感度の調整範囲を設定して、対応可能な環境照度の範囲を広げることができるので、単一のセンサアレイ（センサパネル）を用いて、様々な使用環境下（幅広い範囲の環境照度の下）で、被写体画像を良好なコントラストで読み取ることができる。
【０１１５】
＜画像読取装置の他の構成例＞
次に、上述した第１及び第２の実施形態に適用可能な画像読取装置の他の構成例について図面を参照して説明する。
上述した第１及び第２の実施形態においては、図８に示したように、センサアレイ１１０Ａに配列された第１の受光感度特性を有するフォトセンサ群（フォトセンサＰＳａ）に対して、トップゲートドライバ１２０ａ、ボトムゲートドライバ１３０ａ及びドレインドライバ１４０ａからなる周辺回路を備えた画像読取部と、第２の受光感度特性を有するフォトセンサ群（フォトセンサＰＳｂ）に対して、トップゲートドライバ１２０ｂ、ボトムゲートドライバ１３０ｂ及びドレインドライバ１４０ｂからなる周辺回路を備えた画像読取部と、を備え、第１及び第２の受光感度特性を有するフォトセンサＰＳａ、ＰＳｂが、センサパネル上に、行方向及び列方向に交互かつ均等に配列された構成を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、第１及び第２の受光感度特性を有するフォトセンサ群（フォトセンサＰＳａ、ＰＳｂ）を個別に駆動制御して、被写体画像の画像データを異なるタイミングで取得することができるものであれば、他の構成を有するものであっても良い。以下にその構成例を示す。
【０１１６】
図１６は、本実施形態に係る画像読取装置に適用可能なセンサアレイ及びその周辺回路の他の構成例を示す概略図であり、図１７は、本実施形態に係る画像読取装置に適用可能なセンサアレイのさらに他の構成例を示す概念図であり、図１８は、本実施形態に係る画像読取装置に適用可能なセンサアレイ及びその周辺回路のさらに他の構成例を示す概略図である。ここで、上述した第１の実施形態（図８）と同等の構成については、同等又は同一の符号を付して、その説明を簡略化又は省略する。
【０１１７】
図１６に示す画像読取装置は、図１、図８に示した構成と同様に、各行方向及び列方向に異なる受光感度特性を有するフォトセンサＰＳａ、ＰＳｂが交互かつ均等に配列されたセンサアレイ１１０Ａにおいて、図８に示した構成と同様に、各行の第１の受光感度特性を有するフォトセンサＰＳａの各トップゲート端子ＴＧ及びボトムゲート端子ＢＧが、各々トップゲートラインＴＬａ及びボトムゲートラインＢＬａを介して第１のトップゲートドライバ１２０ａ及びボトムゲートドライバ１３０ａに接続され、各行の第２の受光感度特性を有するフォトセンサＰＳｂの各トップゲート端子ＴＧ及びボトムゲート端子ＢＧが、各々トップゲートラインＴＬｂ及びボトムゲートラインＢＬｂを介して第２のトップゲートドライバ１２０ｂ及びボトムゲートドライバ１３０ｂに接続された構成を有している。
【０１１８】
また、上述したようなセンサアレイ１１０Ａにおいて、各列の異なる受光感度特性を有するフォトセンサＰＳａ、ＰＳｂのドレイン端子が、共通のドレインラインＤＬを介して単一のドレインドライバ１４０ｃに接続された構成を有している。すなわち、本実施形態においては、各行の異なる受光感度特性を有するフォトセンサＰＳａ、ＰＳｂに対して、単一のドレインドライバ１４０ｃから同時にプリチャージ電圧Ｖpgが印加され、該ドレインドライバ１４０ｃにより同時にドレイン電圧ＶＤ（読み出し電圧Ｖrd）を読み取る動作が実行される。
【０１１９】
ここで、上述した第１及び第２の実施形態においては、第１の受光感度特性を有するフォトセンサ群と、第２の受光感度特性を有するフォトセンサ群と、を個別のタイミングで駆動制御して、被写体画像の読取動作（少なくとも、感度設定用読取動作）を各受光感度特性ごとに実行する手法を適用している。
【０１２０】
これに対して、本構成例に係る画像読取装置（センサアレイ及びその周辺回路）を適用した場合にあっては、単一のドレインドライバ１４０ｃにより第１及び第２の受光感度特性を有するフォトセンサ群の双方に、プリチャージ電圧Ｖpgを印加して、ドレイン電圧ＶＤ（読み出し電圧Ｖrd）を読み取るように構成されている。そのため、ドレインドライバ１４０ｃからコントローラ１６０に出力される階調データ（シリアルデータ）は、例えば、トップゲートドライバ及びボトムゲートドライバにより選択駆動された一方の受光感度特性のフォトセンサ群により読み取られた階調データと、非選択状態に設定された他方の受光感度特性のフォトセンサ群のドレイン電圧に基づく階調データと、が混在した状態にある。
【０１２１】
そこで、本構成例に係る画像読取装置（センサアレイ及びその周辺回路）を適用した場合にあっては、例えば、コントローラ１６０内部で、選択駆動された受光感度特性のフォトセンサ群により読み取られた階調データのみを抽出する処理を行って、ＲＡＭ１７０等に保存する駆動制御方法を適用することにより、上述した各実施形態に示した場合と同様に、各受光感度特性を有するフォトセンサ群ごとに被写体画像の読取動作（画像データの取得）を実行することができる。
【０１２２】
次いで、本実施形態に係る画像読取装置に適用可能なさらに他の構成例は、例えば、図１７に示すように、センサパネルを構成する基板（絶縁性基板ＳＵＢ）上に、例えば、受光感度特性の異なる２種類のフォトセンサＰＳａ、ＰＳｂが、行方向に交互に配列され、かつ、列方向には同一の受光感度特性を有するフォトセンサＰＳａ又はＰＳｂが配列されたセンサアレイ１１０Ｂを備えた構成を有している。すなわち、センサアレイ１１０Ｂは、受光感度特性の異なる２種類のフォトセンサＰＳａ、ＰＳｂが、概略、縦縞模様状に配列された構成を有している。
【０１２３】
なお、図１７においては、受光感度特性の異なる２種類のフォトセンサＰＳａ、ＰＳｂを２次元配列した場合を示したが、上述したように、本発明はこれに限定されるものではなく、２以上の複数種類の異なる受光感度特性を有するフォトセンサを、行方向に交互に２次元配列するものであってもよいし、一次元配列（ライン状に配列）するものであってもよい。
【０１２４】
また、図１７に示したセンサアレイ１１０Ｂを適用した画像読取装置は、図１８に示すように、行方向に異なる受光感度特性を有するフォトセンサＰＳａ、ＰＳｂが交互に配列され、行方向に同一の受光感度特性を有するフォトセンサＰＳａ、ＰＳｂが配列されたセンサアレイ１１０Ｂにおいて、各行の第１の受光感度特性を有するフォトセンサＰＳａの各トップゲート端子ＴＧ及びボトムゲート端子ＢＧが、各々トップゲートラインＴＬａ及びボトムゲートラインＢＬａを介して第１のトップゲートドライバ１２０ａ及びボトムゲートドライバ１３０ａに接続され、各行の第２の受光感度特性を有するフォトセンサＰＳｂの各トップゲート端子ＴＧ及びボトムゲート端子ＢＧが、各々トップゲートラインＴＬｂ及びボトムゲートラインＢＬｂを介して第２のトップゲートドライバ１２０ｂ及びボトムゲートドライバ１３０ｂに接続された構成を有している。
【０１２５】
また、上述したようなセンサアレイ１１０Ｂにおいて、第１の受光感度特性を有するフォトセンサＰＳａのみが配列された各列のドレイン端子が、ドレインラインＤＬａを介して第１のドレインドライバ１４０ａに接続され、第２の受光感度特性を有するフォトセンサＰＳｂのみが配列された各列のドレイン端子が、ドレインラインＤＬｂを介して第２のドレインドライバ１４０ｂに接続された構成を有している。すなわち、本実施形態においては、同一の受光感度特性を有するフォトセンサが配列された各列に対して、ドレインドライバ１４０ａ又は１４０ｂから同時にプリチャージ電圧Ｖpgが印加され、ドレインドライバ１４０ａ又は１４０ｂにより同時にドレイン電圧ＶＤ（読み出し電圧Ｖrd）を読み取る動作が、各受光感度特性ごとに個別に実行される。
【０１２６】
したがって、このような構成を有する画像読取装置においては、上述した第１の実施形態に示した駆動制御方法と同様に、センサアレイに配列された第１の受光感度特性を有するフォトセンサ群と、第２の受光感度特性を有するフォトセンサ群と、を個別のタイミングで駆動制御して、被写体画像の読取動作（少なくとも、感度設定用読取動作）を各受光感度特性ごとに実行することができる。
【０１２７】
なお、本構成例においては、各列ごとに配列された第１の受光感度特性を有するフォトセンサ群をドレインラインＤＬａを介して第１のドレインドライバに接続し、第２の受光感度特性を有するフォトセンサ群をドレインラインＤＬｂを介して第２のドレインドライバに接続する構成を示したが、図１６に示した構成と同様に、単一のドレインドライバにより第１及び第２の受光感度特性を有するフォトセンサ群の双方に、同時にプリチャージ電圧Ｖpgを印加して、ドレイン電圧ＶＤ（読み出し電圧Ｖrd）を読み取るように構成してもよい。
【０１２８】
この場合においても、単一のドレインドライバからコントローラ１６０に出力される階調データ（シリアルデータ）は、例えば、選択駆動された一方の受光感度特性のフォトセンサ群により読み取られた階調データと、非選択状態に設定された他方の受光感度特性のフォトセンサ群のドレイン電圧に基づく階調データと、が混在した状態にあるので、例えば、コントローラ１６０内部で、選択駆動された受光感度特性のフォトセンサ群により読み取られた階調データのみを抽出する処理を行って、特定の受光感度特性を有するフォトセンサ群により読み取られた被写体画像の画像データを良好に取得することができる。
【０１２９】
＜第３の実施形態＞
次に、本発明に係る画像読取装置及びその駆動制御方法の第３の実施形態について図面を参照して説明する。
（画像読取装置）
図１９は、本実施形態に係る画像読取装置に適用可能なセンサアレイ及びその周辺回路の一構成例を示す概略図である。ここで、上述した第１の実施形態（図８）と同等の構成については、同等又は同一の符号を付して、その説明を簡略化又は省略する。
【０１３０】
本実施形態に係る画像読取装置は、図１９に示すように、例えば、受光感度特性の異なる複数のフォトセンサＰＳａ、ＰＳｂが、センサパネルの行方向及び列方向に交互かつ均等に２次元配列されたセンサアレイ１１０Ｃにおいて、行方向に配設されたトップゲートラインＴＬを介して、各行ごとに交互に配列された、第１及び第２の受光感度特性を有するフォトセンサＰＳａ、ＰＳｂのトップゲート端子ＴＧが単一のトップゲートドライバ１２０ｃに接続されるとともに、行方向に配設されたボトムゲートラインＢＬを介して、各行ごとのボトムゲート端子ＢＧが単一のボトムゲートドライバ１３０ｃに接続された構成を有している。
また、センサアレイ１１０Ｃにおいて、列方向に配設されたドレインラインＤＬを介して、各列に配列された第１及び第２の受光感度特性を有するフォトセンサＰＳａ、ＰＳｂのドレイン端子が単一のドレインドライバ１４０ｃに接続された構成を有している。
【０１３１】
すなわち、本実施形態においては、各行の異なる受光感度特性を有するフォトセンサＰＳａ、ＰＳｂに対して、単一のトップゲートドライバ１２０ｃからトップゲートパルス（リセットパルス）φＴが印加されて、同時にリセット状態に設定され、単一のボトムゲートドライバ１３０ｃからボトムゲートパルス（読み出しパルス）φＢが印加されて、同時に読み出し状態に設定されるとともに、単一のドレインドライバ１４０ｃにより、各列のフォトセンサＰＳａ、ＰＳｂに対して、プリチャージ電圧Ｖpgが同時に印加されて、ドレイン電圧ＶＤ（読み出し電圧Ｖrd）を読み取る動作が実行される。
【０１３２】
また、本実施形態に係る画像読取装置においては、図７、図８に示したコントローラ１６０が、センサアレイ１１０Ｃによる被写体画像の読取動作制御や画像データの生成制御、外部機能部２００とのデータのやり取り等の制御を行うとともに、被写体に対して後述する感度設定動作を実行して、異なる受光感度特性を有するフォトセンサの双方を用いて一括して画像読取動作を実行する機能、各受光感度特性を有するフォトセンサごとに階調データを分離抽出し、各受光感度特性における最適な読取感度を抽出する機能、該最適な読取感度のうち、最良のコントラストの被写体画像を取得することができる読取感度に対応したフォトセンサを選択する機能、及び、該フォトセンサを用いて、最適な読取感度で正規の画像読取動作を実行する機能を備えている。
【０１３３】
（画像読取装置の駆動制御方法）
次いで、本実施形態に係る画像読取装置の駆動制御方法（感度設定動作）について、図面を参照して説明する。
図２０は、本実施形態に係る画像読取装置の駆動制御方法の一例を示すフローチャートである。ここで、上述した各実施形態と同等の処理動作については、その説明を簡略化する。
【０１３４】
本実施形態に係る画像読取装置の駆動制御方法は、被写体に対する正規の画像読取動作に先立つ任意のタイミングで、センサアレイを構成する、複数種類の受光感度特性を有するフォトセンサ群を用いて、受光感度特性に関わりなく、各行ごとに読取感度を変化させて、被写体画像を一括して読み取る感度設定用読取動作、及び、該感度設定用読取動作により取得された階調データを、各受光感度特性ごとに分離抽出し、各受光感度特性において使用環境（環境照度等）に対応した最適な読取感度（電荷蓄積期間）を個別に抽出する読取感度調整動作からなる感度設定動作と、各受光感度特性を有するフォトセンサ群ごとに個別に抽出された最適な読取感度における階調データ相互を比較して、より良いコントラストを得られる読取感度のフォトセンサ群を選択するセンサ選択動作と、複数種類の受光感度特性を有するフォトセンサ群を用いて、被写体画像を読み取り、上記選択されたフォトセンサ群からの階調データのみを用いて、被写体画像を生成する正規の被写体画像読取動作と、を順次実行するように、上述したコントローラ１６０により画像読取装置の各構成を制御する。
【０１３５】
本実施形態に係るコントローラ１６０による処理動作は、具体的には、図２０に示すように、第１の実施形態に示した処理動作（図１０、図１２参照）と同様に、まず、正規の被写体画像読取動作に先立つ任意のタイミングで、感度設定用読取動作を実行して、センサアレイ１１０Ｃの検知面ＤＴＣに載置された被写体の画像を、第１及び第２の受光感度特性を有する全てのフォトセンサＰＳａ、ＰＳｂを用いて、例えば、センサアレイ１１０Ｃ又は有効読取エリアＡＲの一行ごとに、段階的に異なるように読取感度を設定して読み取る動作を実行する（Ｓ３０１）。
【０１３６】
ここで、このような感度設定用読取動作において、単一のドレインドライバ１４０ｃにより取得された階調データは、第１及び第２の受光感度特性を有するフォトセンサ群の双方からの読み出し電圧Ｖrdが混在する（交互に配列された）シリアルデータとしてコントローラ１６０に取り込まれる。この階調データは、一旦ＲＡＭ１７０等に格納された後、あるいは、直接、データセレクタ１６６により、各受光感度特性ごとに分離抽出されて、ＲＡＭ１７０の異なる記憶領域に格納される（Ｓ３０２）。
【０１３７】
次いで、各受光感度特性ごとに、各読取感度ごとの階調データが読み出され（Ｓ３０３）、第１の実施形態に示した処理動作（図１０、図１３、図１４参照）と同様に、該階調データ相互の大小関係が比較されて、最大値及び最小値が抽出される（Ｓ３０４）。そして、各読取感度ごとに抽出された階調データの最大値と最小値に基づいて、ダイナミックレンジを算出し（Ｓ３０５）、該ダイナミックレンジが最大となる読取感度を抽出（Ｓ３０６）する。
これにより、抽出された読取感度が、特定の受光感度特性を有するフォトセンサ群における最適な読取感度（被写体の画像パターンに対応した良好なコントラストを得ることができる最適な電荷蓄積期間）であるとする（Ｓ３０７）。
【０１３８】
次いで、上述したステップＳ３０３〜Ｓ３０７からなる一連の処理動作を、全ての受光感度特性のフォトセンサ群により取得された階調データについても実行する（Ｓ３０８）。このようなステップＳ３０２〜Ｓ３０８からなる一連の処理動作は、本実施形態における読取感度調整動作に相当する。
【０１３９】
次いで、全ての受光感度特性ごとに導出された最適な読取感度に対して、例えば、データ比較器１６４により各受光感度特性における最適読取感度に対応するダイナミックレンジ相互を比較して、最大となる読取感度を抽出して、当該読取感度に対応する受光感度特性を有するフォトセンサ群を、被写体画像をより良好なコントラストで読み取ることができる最良のフォトセンサであると判定し、後述する正規の被写体画像読取動作において取得した階調データのうち、被写体画像の生成に適用するフォトセンサに設定するセンサ選択動作を実行する（Ｓ３０９）。
【０１４０】
次いで、全ての受光感度特性を有するフォトセンサ群を用い、上記センサ選択動作において最適とされた読取感度で被写体画像を一括して読み取る動作を実行し、取得された混在する階調データから、上記センサ選択動作において最良と判定された受光感度特性を有するフォトセンサ群からの階調データを分離抽出して、正規の被写体画像を生成する正規の被写体画像読取動作を実行する（Ｓ３１０）。このようにして生成された被写体画像の画像データは、データセレクタ１６６を介して、ＲＡＭ１７０に格納される。
【０１４１】
このように、本実施形態に係る画像読取装置及びその駆動制御方法によれば、異なる受光感度特性を有するフォトセンサが交互かつ均等に配列された、単一のセンサアレイ（センサパネル）を備え、感度設定用読取動作において、被写体画像を全ての受光感度特性を有するフォトセンサ群を用いて、複数の異なる読取感度で読み取り、読取感度調整動作において、各受光感度特性ごとに分離抽出した階調データに基づいて、被写体画像を良好なコントラストで読み取ることができる最適な読取感度を抽出した後、センサ選択動作において、上記抽出された最適な読取感度のうち、コントラストが最良となる読取感度に対応する、特定の受光感度特性を有するフォトセンサ群を選択し、正規の被写体画像の読取動作において、全ての受光感度特性を有するフォトセンサ群を用いて、上記コントラストが最良となる読取感度で被写体画像を読み取り、選択された特定の受光感度特性を有するフォトセンサ群により取得された階調データのみを用いて、正規の被写体画像を生成することにより、異なる複数種類の受光感度特性を有するフォトセンサ群の各々により読取感度の調整範囲を設定して、対応可能な環境照度の範囲を広げることができるので、単一のセンサアレイ（センサパネル）を用いて、様々な使用環境下（幅広い範囲の環境照度の下）で、被写体画像を良好なコントラストで読み取ることができる。
【０１４２】
＜画像読取装置の他の構成例＞
次に、上述した第３の実施形態に適用可能な画像読取装置の他の構成例について図面を参照して説明する。
図２１は、本実施形態に係る画像読取装置に適用可能なセンサアレイ及びその周辺回路の他の構成例を示す概略図である。ここで、上述した第３の実施形態（図１９）と同等の構成については、同等又は同一の符号を付して、その説明を簡略化又は省略する。
【０１４３】
上述した第３の実施形態においては、図１９に示したように、センサパネルの行方向及び列方向に交互かつ均等に、受光感度特性の異なる複数のフォトセンサＰＳａ、ＰＳｂが２次元配列されたセンサアレイ１１０Ｃを備え、各フォトセンサＰＳａ、ＰＳｂに対して、当該受光感度特性に関わりなく、単一のトップゲートドライバ１２０ｃ、ボトムゲートドライバ１３０ｃ及びドレインドライバ１４０ｃに接続された構成について説明したが、本構成例においては、図２１に示すように、センサパネルの行方向にのみ、受光感度特性の異なる複数のフォトセンサＰＳａ、ＰＳｂが交互に配列され、列方向には同一の受光感度特性を有するフォトセンサＰＳａ又はＰＳｂが配列されたセンサアレイ１１０Ｄを備えた構成を有している。すなわち、センサアレイ１１０Ｄは、図１７、図１８に示した構成と同様に、受光感度特性の異なる２種類のフォトセンサＰＳａ、ＰＳｂが、概略、縦縞模様状に配列された構成を有している。
【０１４４】
また、図１９に示した構成と同様に、当該センサアレイ１１０Ｄに配列された第１及び第２の受光感度特性を有するフォトセンサＰＳａ、ＰＳｂは、行方向に配設されたトップゲートラインＴＬ及びボトムゲートラインＢＬを介して、各行ごとにトップゲート端子ＴＧ及びボトムゲート端子ＢＧが、それぞれ単一のトップゲートドライバ１２０ｃ及びボトムゲートドライバ１３０ｃに接続され、列方向に配設されたドレインラインＤＬを介して、各列ごとにドレイン端子が単一のドレインドライバ１４０ｃに接続された構成を有している。
【０１４５】
したがって、このような構成を有する画像読取装置においても、上述した第３の実施形態に示した駆動制御方法と同様に、センサアレイにの各行ごとに配列された第１及び第２の受光感度特性を有するフォトセンサ群を同時に駆動制御して、各受光感度特性を有するフォトセンサ群による被写体画像の読取動作（少なくとも、感度設定用読取動作）を一括して実行することができる。
【０１４６】
なお、本構成例においては、各行に配列された第１及び第２の受光感度特性を有するフォトセンサ群を、各列に配設されたドレインラインＤＬを介して単一のドレインドライバ１４０ｃに接続し、第１及び第２の受光感度特性を有するフォトセンサ群により読み取られた検出信号（読み取り電圧）が混在した階調データをコントローラに出力し、該コントローラにおいて、受光感度特性ごとに分離抽出する構成について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、図１８に示した構成と同様に、各受光感度特性を有するフォトセンサ群ごとに個別のドレインドライバに接続して、第１及び第２の受光感度特性を有するフォトセンサ群からの検出信号（読み取り電圧）を個別のドレインドライバにより読み取り、受光感度特性ごとに分離した状態で階調データをコントローラに出力するようにしてもよい。これによれば、コントローラにおける処理負担を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１４７】
【図１】本発明に係る画像読取装置に適用可能なセンサアレイの一構成例を示す概念図である。
【図２】本発明に係る画像読取装置に適用可能なフォトセンサ（ダブルゲート型フォトセンサ）の基本的な構成を示す断面構造図である。
【図３】ダブルゲート型フォトセンサにおける基本的な駆動制御方法を示すタイミングチャートである。
【図４】本発明に係る画像読取装置に適用されるセンサアレイの第１の例を示す要部断面図である。
【図５】本発明に係る画像読取装置に適用されるセンサアレイの第２の例を示す要部断面図である。
【図６】ダブルゲート型フォトセンサにおける、電荷蓄積期間に対する読み出し電圧（ドレイン電圧）の変化特性と、素子構造との関係を示す特性図である。
【図７】本発明に係る画像読取装置の第１の実施形態を示す概略構成図である。
【図８】第１の実施形態に係る画像読取装置に適用されるセンサアレイ及びその周辺回路の一構成例を示す概略図である。
【図９】第１の実施形態に係る画像読取装置に適用されるコントローラの一構成例を示す概略図である。
【図１０】第１の実施形態に係る画像読取装置の駆動制御方法の一例を示すフローチャートである。
【図１１】第１の実施形態に係る画像読取装置を、指紋読取装置に適用した場合の画像読取動作の動作概念を示す概略図である。
【図１２】第１の実施形態に係る感度設定用読取動作に適用可能な読取感度（電荷蓄積期間）の設定方法の一例を示すタイミングチャートである。
【図１３】第１の実施形態に係る感度設定用読取動作により得られた階調データの変化の一例を示すグラフである。
【図１４】第１の実施形態に係る読取感度調整動作に適用可能な最適な読取感度の導出方法の一例を示す概念図である。
【図１５】第２の実施形態に係る画像読取装置の駆動制御方法の一例を示すフローチャートである。
【図１６】第２の実施形態に係る画像読取装置に適用可能なセンサアレイ及びその周辺回路の他の構成例を示す概略図である。
【図１７】第２の実施形態に係る画像読取装置に適用可能なセンサアレイのさらに他の構成例を示す概念図である。
【図１８】第２の実施形態に係る画像読取装置に適用可能なセンサアレイ及びその周辺回路のさらに他の構成例を示す概略図である。
【図１９】第３の実施形態に係る画像読取装置に適用可能なセンサアレイ及びその周辺回路の一構成例を示す概略図である。
【図２０】第３の実施形態に係る画像読取装置の駆動制御方法の一例を示すフローチャートである。
【図２１】第３の実施形態に係る画像読取装置に適用可能なセンサアレイ及びその周辺回路の他の構成例を示す概略図である。
【符号の説明】
【０１４８】
ＰＳａ、ＰＳｂ        フォトセンサ
ＰＳｗ        ダブルゲート型フォトセンサ
ｔａ、ｔｂ    膜厚
Ｒａ、Ｒｂ    有効受光面積
１１          半導体層
１００        画像読取装置
１１０Ａ〜１１０Ｄ    センサアレイ
１２０        トップゲートドライバ部
１２０ａ〜１２０ｃ    トップゲートドライバ
１３０        ボトムゲートドライバ部
１３０ａ〜１３０ｃ    ボトムゲートドライバ部
１４０        ドレインドライバ部
１４０ａ〜１４０ｃ    ドレインドライバ部
１６０        コントローラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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