CN110537198A - 固态成像装置和用于控制固态成像装置的方法 - Google Patents

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Abstract

[问题]提供一种固态成像装置，利用该固态成像装置可快速设置用于虹膜认证的最合适的成像条件。[解决方案]提供了一种固态成像装置，配有：像素阵列，其中，像素排列在矩阵上；虹膜认证单元，用于从通过光电转换从像素阵列获得的图像数据中提取虹膜认证处理中使用的虹膜信息；以及成像条件控制单元，用于使用在提取虹膜信息的过程中获取的信息来执行控制以设置在获取用于虹膜认证处理的图像数据时的成像条件。

Description

固态成像装置和用于控制固态成像装置的方法
技术领域
本公开涉及固态成像装置和控制固态成像装置的方法。
背景技术
已经提出了根据人的身体特征识别个体的生物认证技术。例如，生物认证使用指纹、手形、视网膜、面部、声音等。此外，例如，PTL 1提出了一种虹膜认证系统，该系统使用虹膜的特征，这是因为人的眼球的虹膜在个体之间是不同的。
引用列表
专利文献
PTL1：日本未审查专利申请公开号2015-170099
发明内容
本发明要解决的问题
虹膜认证系统捕捉人的眼球的图像，并从捕捉的图像获取眼球的虹膜的信息。然而，为了快速执行虹膜认证，需要快速设置适合于虹膜认证的成像条件，例如，曝光和快门速度。
因此，本公开提出了新颖和改进的固态成像装置和控制方法，使得可以快速设置虹膜认证的最佳成像条件。
解决问题的手段
根据本公开，提供了一种固态成像装置，包括：像素阵列，其中，像素设置在矩阵上；虹膜认证器，其从通过光电转换从像素阵列获得的图像数据中提取要在虹膜认证处理中使用的虹膜信息；以及成像条件控制器，其通过使用在提取虹膜信息的过程中获得的信息，执行控制，以设定在获取用于虹膜认证处理的图像数据时的成像条件。
此外，根据本公开，提供了一种固态成像装置，包括：第一半导体基板，其上至少形成有像素阵列；以及第二半导体基板，其上至少形成有逻辑电路，所述第二半导体基板与所述第一半导体基板接合，所述像素阵列包括设置在矩阵上的像素，所述像素阵列输出图像数据，所述逻辑电路包括：虹膜认证器，其从图像数据中提取虹膜信息；以及成像条件控制器，其基于虹膜认证器获得的结果来控制曝光或焦点。
此外，根据本公开，提供了一种控制固态成像装置的方法，所述方法包括：从通过光电转换从像素阵列获得的图像数据中提取要在虹膜认证处理中使用的虹膜信息，所述像素阵列包括设置在矩阵上的像素；及通过使用在提取虹膜信息的过程中获得的信息，执行控制，以设定在获得用于虹膜认证处理的图像数据时的成像条件。
本发明的效果
如上所述，根据本公开，可以提供新颖且改进的固态成像装置和控制固态成像装置的方法，使得可以快速设置虹膜认证的最佳成像条件。
注意，上述效果不必受到限制，并且与这些效果一起或者代替这些效果，可以表现出本说明书中描述的任何效果或者可以从本说明书中掌握的其他效果。
附图说明
图1是示出根据本公开实施方式的固态成像装置的配置实例的示意性配置图。
图2示出了可以应用根据本公开的技术的多层固态成像装置的配置实例的概述。
图3是示出多层固态成像装置23020的第一配置实例的截面图。
图4是示出多层固态成像装置23020的第二配置实例的截面图。
图5是示出多层固态成像装置23020的第三配置实例的截面图。
图6示出了可以应用根据本公开的技术的多层固态成像装置的另一配置实例。
图7是示出根据本公开实施方式的固态成像装置的一部分的功能配置的实例的框图。
图8示出了根据本公开实施方式的单位像素的电路配置的实例。
图9是示出根据本公开第一实施方式的固态图像传感器的功能配置实例的说明图。
图10A是示出根据实施方式的削波电路的电路配置实例的说明图。
图10B是示出根据实施方式的参考信号生成器、电流源和比较器的电路配置实例的说明图。
图11是示出根据实施方式的用于生成唯一信息的操作的时序图的说明图。
图12是示出根据实施方式的固态图像传感器的功能配置实例的说明图。
图13是示出根据实施方式的固态图像传感器的操作实例的流程图。
图14是示出实施方式的比较实例的说明图。
图15是示出根据实施方式的包括固态成像装置的信息处理设备的配置实例的说明图。
图16是示出在信息处理设备的显示器上显示的屏幕的实例的说明图。
图17是示出根据实施方式的包括固态成像装置的信息处理设备的配置实例的说明图。
图18是示出根据实施方式的信息处理设备的配置实例的说明图。
图19是示出根据实施方式的包括固态成像装置的信息处理设备的配置实例的说明图。
图20是示出虹膜认证系统的配置实例的说明图。
图21是示出根据实施方式的在固态成像装置中包括的逻辑裸片(logic die，逻辑芯片)中形成的电路的配置实例的说明图。
图22是示出根据实施方式的固态成像装置的操作实例的流程图。
图23是示出根据实施方式的固态成像装置的操作实例的流程图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图详细描述本公开的优选实施方式。注意，在本说明书和附图中，具有基本相同的功能和配置的结构元件用相同的附图标记表示，并且省略重复说明。
注意，将按以下顺序给出描述。
1.固态成像装置的配置实例
1.1.示意性配置
1.2.功能配置
1.3.单位像素的电路配置
1.4.加密处理
1.4.1.配置实例
1.4.2.操作实例
1.5.生物认证处理
1.5.1.比较实例
1.5.2.配置实例
1.5.3.操作实例
1.5.4.应用实例
2.结论
<<1.固态成像装置的配置实例>>
下面将描述根据本实施方式的固态成像装置的配置实例。
<1.1.示意性配置>
图1示出了作为根据本公开实施方式的固态成像装置的配置实例的CMOS固态成像装置的示意性配置。该CMOS固态成像装置适用于每个实施方式的固态成像装置。如图1所示，该实例的固态成像装置1包括像素阵列(所谓的像素区域)3，其中，包括多个光电转换部的像素2以二维阵列形式规则地设置在半导体基板11(例如，硅基板)；和外围电路部。像素2包括例如用作光电转换部的光电二极管和多个像素晶体管(所谓的MOS晶体管)。多个像素晶体管能够包括三个晶体管，例如，传输晶体管、复位晶体管和放大晶体管。此外，通过向多个像素晶体管添加选择晶体管，多个像素晶体管可以包括四个晶体管。注意，稍后将描述单位像素的等效电路的实例。像素2可以被配置为一个单位像素。此外，像素2也能够具有共享的像素结构。共享像素结构由多个光电二极管、多个传输晶体管、一个共享浮动扩散和各个其他共享像素晶体管构成。换言之，在共享像素中，构成多个单位像素的光电二极管和传输晶体管被配置为共享其他像素晶体管中的每一个。
外围电路部包括垂直驱动电路4、列信号处理电路5、水平驱动电路6、输出电路7、控制电路8等。
控制电路8接收用于指示操作模式等的输入时钟和数据，并输出固态成像装置的内部信息的数据等。换言之，控制电路8基于垂直同步信号、水平同步信号和主时钟，生成时钟信号和控制信号，这些信号用作垂直驱动电路4、列信号处理电路5、水平驱动电路6等的操作的基准。此外，控制电路8将这些信号输入到垂直驱动电路4、列信号处理电路5、水平驱动电路6等。
垂直驱动电路4包括例如移位寄存器，选择像素驱动配线，向选择的像素驱动配线提供用于驱动像素的脉冲，并且以行为单位驱动像素。换言之，垂直驱动电路4在垂直方向上以行为单位依次选择和扫描像素阵列3的每个像素2，并且通过垂直信号线9，将基于根据每个像素2的例如用作光电转换部的光电二极管中接收的光量生成的信号电荷的像素信号提供给列信号处理电路5。
列信号处理电路5被设置用于例如每一列像素2，并且对一行中针对每一像素列的各像素2输出的信号执行信号处理，例如，去除噪声。换言之，列信号处理电路5执行诸如CDS等信号处理，用于去除像素2特有的固定模式噪声、信号放大、AD转换等。在列信号处理电路5的输出级中，通过耦接到水平信号线10来提供水平选择开关(图中未示出)。
水平驱动电路6包括例如移位寄存器，通过依次输出水平扫描脉冲来依次选择每个列信号处理电路5，并使像素信号从每个列信号处理电路5输出到水平信号线10。
输出电路7对通过水平信号线10从每个列信号处理电路5依次提供的信号执行信号处理，并输出处理后的信号。例如，有时仅执行缓冲，或者有时执行黑色电平的调整、列变化的校正、各种数字信号处理等。输入/输出端子12与外部交换信号。
此外，图2示出了可以应用根据本公开的技术的多层固态成像装置的配置实例的概述。
图2的A示出了单层固态成像装置的示意性配置实例。如图2的A所示，固态成像装置23010包括单个裸片(半导体基板)23011。像素区域23012、控制电路23013和逻辑电路23014安装在裸片23011上。在像素区域23012中，像素以阵列形式设置。控制电路23013执行各种控制，包括驱动像素的控制。逻辑电路23014执行信号处理。
图2的B和C示出了多层固态成像装置的示意性配置实例。如图2的B和C所示，两个裸片(即传感器裸片23021和逻辑裸片23024)堆叠在固态成像装置23020中。这些裸片电耦接以形成单个半导体芯片。
参考图2的B，像素区域23012和控制电路23013安装在传感器裸片23021上，并且逻辑电路23014安装在逻辑裸片23024上。逻辑电路23014包括处理信号的信号处理电路。
参考图2的C，像素区域23012安装在传感器裸片23021上，并且控制电路23013和逻辑电路23014安装在逻辑裸片23024上。
图3是示出多层固态成像装置23020的第一配置实例的截面图。
在传感器裸片23021中形成构成用作像素区域23012的像素以及用作控制电路23013的Tr等的光电二极管(PD)、浮动扩散(FD)和Tr(MOS FET)等。此外，包括多层的配线层23101(即，在该实例中，三层配线23110)形成在传感器裸片23021中。注意，可以不在传感器裸片23021中而是在逻辑裸片23024中形成控制电路23013(用作控制电路23013的Tr)。
构成逻辑电路23014的Tr形成在逻辑裸片23024中。此外，在逻辑裸片23024中形成包括多层的配线层23161，即，在该实例中，三层配线23170。此外，接触孔23171形成在逻辑裸片23024中。绝缘膜23172形成在接触孔23171的内壁上。将耦接到配线23170等的连接导体23173嵌入接触孔23171中。
传感器裸片23021和逻辑裸片23024以传感器裸片23021的配线层23101和逻辑裸片23024的配线层23161彼此面对的方式接合。这使得可以形成传感器裸片23021和逻辑裸片23024堆叠在其中的多层固态成像装置23020。膜23191(例如，保护膜)形成在一表面上，通过该表面传感器裸片23021和逻辑裸片23024接合。
接触孔23111形成在传感器裸片23021中。接触孔23111从传感器裸片23021的背面侧(光从该侧入射到PD上)(上侧)穿透传感器裸片23021，并且到达逻辑裸片23024的最上层的配线23170。此外，接触孔23121在传感器裸片23021中形成在接触孔23111附近。接触孔23121从传感器裸片23021的背面侧到达第一层的配线23110。绝缘膜23112形成在接触孔23111的内壁上，绝缘膜23122形成在接触孔23121的内壁上。另外，连接导体23113和23123分别嵌入接触孔23111和23121中。连接导体23113和连接导体23123在传感器裸片23021的背面侧彼此电耦接。这使得可以经由配线层23101、接触孔23121、接触孔23111和配线层23161电耦接传感器裸片23021和逻辑裸片23024。
图4是示出多层固态成像装置23020的第二配置实例的截面图。
根据固态成像装置23020的第二配置实例，传感器裸片23021(的配线层23101的(配线23110))和逻辑裸片23024(的配线层23161的(配线23170))经由形成在传感器裸片23021中的一个接触孔23211电耦接。
换言之，参考图4，接触孔23211形成为从传感器裸片23021的背面侧穿透传感器裸片23021，以到达逻辑裸片23024的最上层的配线23170，并到达传感器裸片23021的最上层的配线23110。绝缘膜23212形成在接触孔23211的内壁上，连接导体23213嵌入接触孔23211中。参考上述图3，传感器裸片23021和逻辑裸片23024经由两个接触孔23111和23121电耦接。然而，参考图4，传感器裸片23021和逻辑裸片23024经由一个接触孔23211电耦接。
图5是示出多层固态成像装置23020的第三配置实例的截面图。
图5所示的膜23191(例如，保护膜)不形成在传感器裸片23021和逻辑裸片23024接合所在的表面上的固态成像装置23020，与图3所示的膜23191(例如，保护膜)形成在传感器裸片23021和逻辑裸片23024接合所在的表面上的固态成像装置23020不同。
图5所示的固态成像装置23020通过以配线23110和配线23170彼此直接接触的方式将传感器裸片23021和逻辑裸片23024堆叠在一起，使其承受必要的重量的同时将其加热，并且直接接合配线23110和配线23170来配置。
图6是示出可以应用根据本公开的技术的多层固态成像装置的另一配置实例的截面图。
参考图6，固态成像装置23401具有三层堆叠结构，其中，堆叠了三个裸片。这三个裸片是传感器裸片23411、逻辑裸片23412和存储器裸片23413。
例如，存储器裸片23413包括存储由逻辑裸片23412执行的信号处理暂时需要的数据的存储器电路。
参考图6，逻辑裸片23412和存储器裸片23413按顺序堆叠在传感器裸片23411下方。然而，逻辑裸片23412和存储器裸片23413可以以相反的顺序堆叠。换言之，存储器裸片23413和逻辑裸片23412可以按顺序堆叠在传感器裸片23411下方。
注意，参考图6，在传感器裸片23411中形成用作像素的光电转换部的PD和像素晶体管Tr的源极/漏极区域。
栅电极经由围绕PD的栅极绝缘膜形成，像素Tr23421和像素Tr23422由栅电极和源极/漏极区域对形成。
与PD相邻的像素Tr23421是传输Tr，并且源极/漏极区域对中构成像素Tr23421的一个是FD。
此外，在传感器裸片23411中形成层间绝缘膜，并且在层间绝缘膜中形成接触孔。在接触孔中，形成连接导体23431。连接导体23431耦接到像素Tr23421和像素Tr23422。
此外，在传感器裸片23411中形成配线层23433，该配线层包括要耦接到连接导体23431的多层配线23432。
此外，用作外部耦接电极的铝焊盘23434形成在传感器裸片23411中配线层23433的最下层。换言之，在传感器裸片23411中，铝焊盘23434形成在比配线23432更靠近与逻辑裸片23412的接合表面23440的位置。铝焊盘23434用作与来往于外部的信号的输入和输出相关的配线的一端。
此外，触点23441形成在传感器裸片23411中。触点23441用于与逻辑裸片23412电耦接。触点23441耦接到逻辑裸片23412的触点23451，并且还耦接到传感器裸片23411的铝焊盘23442。
此外，在传感器裸片23411中形成焊盘孔23443。焊盘孔23443从传感器裸片23411的背面侧(上侧)到达铝焊盘23442。
根据本公开的技术可应用于上述固态成像装置。
注意，在参考图3至图6描述的实例中，例如，铜(Cu)配线用作各种配线。此外，在下文中，如图5所示，直接接合彼此堆叠的传感器裸片的配线(例如，图5所示的配线23110和配线23170)的配置也称为“Cu-Cu接合”。
<1.2.功能配置>
接下来，参考图7，将描述根据本公开实施方式的固态成像装置的功能配置的实例。图7是示出根据本公开实施方式的固态成像装置的一部分的功能配置的实例的框图。图7中的固态成像装置1是图像传感器，例如，互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器和电荷耦合器件(CCD)图像传感器，其捕捉被摄体的图像并获得捕捉图像的数字数据。
如图7所示，固态成像装置1包括控制器101、像素阵列部111、选择器112、A/D转换器(ADC(模数转换器))113和恒流电路部114。
控制器101控制固态成像装置1的每个结构元件，并使该结构元件执行与图像数据(像素信号)等的读出相关的处理。
像素阵列部111是像素区域，其中，包括光电转换元件(例如，光电二极管)的像素结构以矩阵(阵列)形式设置。像素阵列部111由控制器101控制，在每个像素接收被摄体的光，执行入射光的光电转换，以累积电荷，并且在预定定时输出在每个像素中累积的电荷，作为像素信号。
像素121和像素122表示在像素阵列部111中设置的像素组中沿上下方向彼此相邻的两个像素。像素121和像素122是同一列中连续的行中的像素。在图7中的实例的情况下，如像素121和像素122所表示，光电转换元件和四个晶体管用于每个像素的电路中。注意，每个像素的电路的配置是可选的，并且可以使用不同于图7所示的实例的配置。
在一般的像素阵列中，对每列设置像素信号的输出线。在像素阵列部111的情况下，对每列设置两条(两路)输出线。一列像素的电路每隔一行交替耦接到两条输出线。例如，从顶部开始奇数行中的像素电路耦接到一条输出线，偶数行中的像素电路耦接到另一条输出线。在图7的实例的情况下，像素121的电路耦接到第一输出线(VSL1)，像素122的电路耦接到第二输出线(VSL2)。
注意，在图7中，为了描述方便，仅示出了一列的输出线。然而，在实践中，以相似的方式对每列设置两条输出线。列中的像素的电路每隔一行耦接到各条输出线。
选择器112包括将像素阵列部111的每条输出线耦接到ADC 113的输入的开关。选择器112由控制器101控制，并控制像素阵列部111和ADC113之间的耦接。换言之，从像素阵列部111读取的像素信号通过选择器112提供给ADC 113。
选择器112包括开关131、开关132和开关133。开关131(选择SW)控制对应于同一列的两条输出线的耦接。例如，当开关131变为接通状态时，第一输出线(VSL1)和第二输出线(VSL2)耦接。当开关131变为断开状态时，第一输出线(VSL1)和第二输出线(VSL2)断开耦接。
虽然稍后将描述细节，但是在固态成像装置1中，向每个输出线提供一个ADC(列ADC)。因此，如果开关132和133都处于接通状态，当开关131变为接通状态时，同一列的两条输出线耦接，并且一个像素的电路耦接到两个ADC。另一方面，当开关131变为断开状态时，同一列的两条输出线断开耦接，并且一个像素的电路耦接到一个ADC。换言之，开关131选择一个像素的信号要输出到的ADC(列ADC)的数量。
虽然稍后将描述细节，但是开关131因此控制像素信号将输出到的ADC的数量，这使得固态成像装置1能够输出取决于ADC的数量的更多种类的像素信号。换言之，固态成像装置1能够实现更多种类的数据输出。
开关132控制对应于像素121的第一输出线(VSL1)与对应于输出线的ADC之间的耦接。当开关132变为接通状态时，第一输出线耦接到相应ADC的比较器的一个输入。当开关132变为断开状态时，它们断开耦接。
开关133控制对应于像素122的第二输出线(VSL2)和对应于输出线的ADC之间的耦接。当开关133变为接通状态时，第二输出线耦接到相应ADC的比较器的一个输入。当开关133变为断开状态时，它们断开耦接。
选择器112能够通过在控制器101的控制下切换开关131到开关133的状态来控制一个像素的信号将输出到的ADC(列ADC)的数量。
注意，可以省略开关132和/或开关133(其中的一个或两个)，并且始终将每个输出线和对应于该输出线的ADC耦接。注意，使它们耦接/断开耦接能够由这些开关控制，使得对一个像素的信号要输出到的ADC(列ADC)的数量可以具有宽选择范围。换言之，通过安装这些开关，固态成像装置1可以输出更多种类的像素信号。
注意，在图7中，仅示出了与针对一列的输出线对应的结构元件。然而，实际上，对于每一列，选择器112具有与图7中所示的配置类似的配置(开关131至133)。换言之，对于每一列，选择器112在控制器101的控制下执行与上述类似的耦接控制。
ADC 113对经由相应输出线从像素阵列部111提供的像素信号执行A/D转换，并输出像素信号，作为数字数据。ADC 113包括用于来自像素阵列部111的每条输出线的ADC(列ADC)。换言之，ADC 113包括多个列ADC。对应于一条输出线的列ADC是单斜率型ADC，包括比较器、D/A转换器(DAC)和计数器。
比较器将其DAC输出与像素信号的信号值进行比较。计数器递增计数值(数字值)，直到像素信号和DAC输出变得相等。当DAC输出达到信号值时，比较器停止计数器。此后，由计数器1和2数字化的信号从DATA1和DATA2输出到固态成像装置1的外部。
在输出用于下一A/D转换的数据之后，计数器将计数值返回初始值(例如，0)。
ADC 113包括用于每列的双路列ADC。例如，为第一输出线(VSL1)提供比较器141(COMP1)、DAC 142(DAC1)和计数器143(计数器1)，为第二输出线(VSL2)提供比较器151(COMP2)、DAC 152(DAC2)和计数器153(计数器2)。尽管在附图中未示出，但是对于其他列的输出线，ADC 113具有类似的配置。
然而，在这些结构元件中，可以共享DAC。每个路径共享DAC。换言之，共享每列的相同路径的DAC。在图7的实例的情况下，共享与每列的第一输出线(VSL1)对应的DAC，作为DAC142，共享与每列的第二输出线(VSL2)对应的DAC，作为DAC 152。注意，对输出线的每条路径设置比较器和计数器。
恒流电路部114是耦接到每个输出线并在控制器101的控制下驱动的恒流电路。恒流电路部114的电路包括例如金属氧化物半导体(MOS)晶体管等。虽然电路的配置是可选的，但是在图7中，为了描述方便，为第一输出线(VSL1)提供了MOS晶体管161(LOAD1)，为第二输出线(VSL2)提供了MOS晶体管162(LOAD2)。
控制器101通过从外部(例如，用户)接收请求来选择读出模式，控制选择器112，并控制输出线的耦接。此外，控制器101根据选择的读出模式控制列ADC的驱动。此外，除了列ADC的驱动之外，控制器101根据需要控制恒流电路部114的驱动，并且控制像素阵列部111的驱动，例如，读出的速率和时间。
换言之，控制器101不仅能够控制选择器112，还能够使除选择器112之外的相应结构元件以更多种模式操作。因此，固态成像装置1能够输出更多种类像素信号。
注意，图7中所示的结构元件的数量是可选的，但元件不够除外。例如，可以为每列提供三条或更多条输出线路径。此外，通过在图7中增加从ADC 132并行输出的像素信号的数量或ADC 132本身的数量，可以增加并行输出到外部的像素信号的数量。
参考图7，上面已经描述了根据本公开实施方式的固态成像装置的功能配置的实例。
<1.3.单位像素的电路配置>
接下来，参考图8，将描述单位像素的电路配置的实例。图8示出了根据本公开实施方式的单位像素的电路配置的实例。如图8所示，根据本公开实施方式的单位像素121包括光电转换部，例如，光电二极管(PD)和四个像素晶体管。四个像素晶体管包括例如传输晶体管Tr11、复位晶体管Tr12、放大晶体管Tr13和选择晶体管Tr14。这种像素晶体管包括例如n沟道MOS晶体管。
传输晶体管Tr11耦接在光电二极管PD的阴极和浮动扩散部FD之间。通过光电二极管PD中的光电转换积累其中的信号电荷(在这种情况下，电子)通过向栅极施加传输脉冲而传输到浮动扩散部FD。注意，参考符号Cfd示意性地表示浮动扩散部FD的寄生电容。
在复位晶体管Tr12中，漏极耦接到电源VDD，源极耦接到浮动扩散部FD。另外，在将信号电荷从光电二极管PD传输到浮动扩散部FD之前，通过向栅极施加复位脉冲来复位浮动扩散部FD的电位。
在放大晶体管Tr13中，栅极耦接到浮动扩散部FD，漏极耦接到电源VDD，源极耦接到选择晶体管Tr14的漏极。放大晶体管Tr13将被复位晶体管Tr12复位之后的浮动扩散部FD的电位作为复位电平输出到选择晶体管Tr14。此外，放大晶体管Tr13将在传输晶体管Tr11传输信号电荷之后的浮动扩散部FD的电位作为信号电平输出到选择晶体管Tr14。
例如，在选择晶体管Tr14中，漏极耦接到放大晶体管Tr13的源极，源极耦接到垂直信号线9。另外，选择晶体管Tr14通过向栅极施加选择脉冲而接通，并且将从放大晶体管Tr13输出的信号输出到垂直信号线9。注意，选择晶体管Tr14可以被配置为耦接在电源VDD和放大晶体管Tr13的漏极之间。
注意，在根据本实施方式的固态成像装置1被配置为多层固态成像装置的情况下，例如，诸如多个MOS晶体管、光电二极管等元件形成在图2的B或C所示的传感器裸片23021中。此外，从图2的B或C所示的逻辑裸片23024中提供传输脉冲、复位脉冲、选择脉冲和电源电压。此外，设置在耦接到选择晶体管的漏极的垂直信号线9后级的元件、设置在耦接到选择晶体管的漏极的垂直信号线9后级的元件包括在逻辑电路23014中并形成在逻辑裸片23024中。
参考图8，上面已经描述了单位像素的电路配置的实例。
<1.4.加密处理>
接下来，将描述在内部完成加密处理的固态图像传感器。已经有了基于固态图像传感器特有的唯一信息在成像装置中生成加密密钥的技术。然而，如果从固态图像传感器输出唯一信息并且由不同于固态图像传感器的功能块执行加密，则将泄露用于加密的唯一信息。
因此，根据本实施方式的固态成像装置1在内部使用唯一信息完成加密处理，而不向外部输出唯一信息。
<1.4.1.配置实例>
图9是示出根据本公开第一实施方式的固态图像传感器的功能配置实例的说明图。图9示出了使用唯一信息在内部完成加密处理的固态成像装置1的功能配置实例。接下来，参考图9，将描述根据本公开第一实施方式的固态图像传感器的功能配置实例。
如图9所示，根据本公开第一实施方式的固态成像装置1包括驱动控制器210、像素阵列部211、削波电路215、参考信号生成器216、电流源217、检测器218、唯一值计算器220、加密器222和通信控制器224。像素阵列部211包括成像器212和唯一信息生成器214，并且包括预定的行和列。
驱动控制器210基于预定的输入时钟和数据生成用于驱动成像器212和唯一信息生成器214(稍后描述)的信号，并且驱动成像器212和唯一信息生成器214。驱动控制器210可以包括例如参考图1描述的固态成像装置1中包括的控制电路8、垂直驱动电路4和水平驱动电路6。此外，驱动控制器210可以安装在图2所示的控制电路23013中。
当驱动像素阵列部211时，驱动控制器210可以具有在驱动成像器212和驱动唯一信息生成器214之间切换的功能。驱动控制器210具有在驱动成像器212和驱动唯一信息生成器214之间切换的功能，使得可以共享成像器212和唯一信息生成器214的电路。另外，因为驱动控制器210具有在驱动成像器212和驱动唯一信息生成器214之间切换的功能，所以不需要用于生成唯一信息的特殊元件，这使得难以分析唯一值。
此外，驱动控制器210还可以具有分离被驱动以输出图像的元件与被驱动以检测像素阵列部211中元件特定信息的元件的功能。驱动控制器210具有分离被驱动以输出图像的元件与被驱动以检测元件特定信息的元件的功能，防止了元件特定信息的泄漏。
此外，在驱动以检测元件特定信息时，驱动控制器210也可以通过使用与用于驱动以输出图像的电流不同的偏置电流来执行驱动控制。当驱动控制器210通过使用与用于驱动以输出图像的电流不同的偏置电流，来执行检测元件特定信息的驱动控制时，可以执行适于稳定获取唯一值的驱动。具体地，例如，在用于检测元件特定信息的驱动时间和用于输出图像的驱动时间之间，区分图7所示的电路中的MOS晶体管161(LOAD1)和MOS晶体管162(LOAD2)的驱动。通过改变MOS晶体管161(LOAD1)和MOS晶体管162(LOAD2)的驱动，可以改变放大晶体管AMP的特性。通过驱动控制器210使用对应于温度的偏置电流来执行对检测元件特定信息的驱动的控制，可以执行适于更稳定地获取唯一值的驱动。
在通过使用与用于输出图像的驱动的电流不同的偏置电流来驱动以检测元件特定信息中，驱动控制器210也可以通过使用与固态成像装置1的芯片温度相对应的偏置电流来执行驱动控制。
在像素阵列部211中，排列包括预定行和列的单位像素。像素阵列部211被配置为通过使用源极跟随器电路输出数据。
成像器212包括像素阵列，其中，包括多个光电转换部的像素以二维阵列形式排列。成像器212由驱动控制器210驱动，并输出模拟信号。成像器212中每个像素的电路配置是例如图8所示的电路配置。
在唯一信息生成器214中，具有与安装在例如成像器212中的像素相同配置的电路一维排列。唯一信息生成器214由驱动控制器210驱动，并输出模拟信号。形成为唯一信息生成器214的电路可以通过与安装在成像器212中的像素的制造工艺基本相同的制造工艺来创建。此外，驱动控制器210可以在成像器212的驱动和唯一信息生成器214的驱动之间切换。
唯一信息生成器214可以是安装在像素阵列的光学黑体(OPB)区域中的像素。被配置为唯一信息生成器214的电路中的相应元件具有物理上的制造变化。根据本公开第一实施方式的固态成像装置1使用从唯一信息生成器214输出的模拟信号，作为不可复制的唯一信息(元素特定信息)的基础。
将描述从唯一信息生成器214输出的模拟信号的生成源的实例。接下来，将在唯一信息生成器214具有与图7或图8所示的像素121相似的配置的假设下给出描述。
(光电二极管PD)
光电二极管PD包含在制造时出现的晶体缺陷引起的噪声成分。晶体缺陷导致暗电流的变化。晶体缺陷表现为固定模式噪声。
(选择晶体管SEL)
选择晶体管SEL包括由阈值电压Vth的变化引起的噪声分量。阈值电压Vth的变化是由其结构，例如，氧化膜、沟道宽度、沟道长度或杂质引起的。阈值电压Vth的变化表现为固定模式噪声。
(复位晶体管RST)
复位晶体管RST还包括由阈值电压Vth变化引起的噪声分量。阈值电压Vth的变化是由其结构引起的，例如，氧化膜、沟道宽度、沟道长度或杂质。阈值电压Vth的变化表现为固定模式噪声。
(浮动扩散部FD)
浮动扩散部FD包括由制造时出现的晶体缺陷引起的噪声分量。晶体缺陷导致暗电流的变化。晶体缺陷表现为固定模式噪声。当复位晶体管RST从接通切换到断开时，kTC噪声(复位噪声)出现在浮动扩散部FD中。kTC噪声暂时出现。当复位晶体管RST从接通切换到断开时，馈通出现在浮动扩散部FD中。馈通由寄生电容或阈值的变化引起，馈通表现为固定模式噪声。
(放大晶体管AMP)
放大晶体管AMP也包括由阈值电压Vth变化引起的噪声分量。阈值电压Vth的变化是由其结构引起的，例如，氧化膜、沟道宽度、沟道长度或杂质。阈值电压Vth的变化表现为固定模式噪声。此外，放大晶体管AMP还包括由过驱动电压引起的噪声分量、由热噪声引起的噪声分量、由1/f噪声引起的噪声分量以及由随机电报噪声(RTN)引起的噪声分量。认为RTN是由氧化膜中的缺陷引起的电荷俘获释放引起的。氧化膜是否包含缺陷是唯一变化。然而，观察到的是二进制或多值时间信号电平波动。
这样的噪声分量经由信号线(VSL)传输到后级的检测器218。在正常驱动中，在这些噪声分量中，通过CDS过程去除在信号传输之前和之后之前没有改变的噪声分量。在本实施方式中，当生成唯一值时，固态成像装置1不去除这种噪声分量，而是使用这种噪声分量作为用作唯一值的基础的元件特定信息。因为从唯一信息生成器214输出的模拟信号中包括的噪声分量用作唯一值的基础，所以固态成像装置1可以生成不太容易分析的唯一值。
例如，唯一信息生成器214可以安装在外部光达不到的位置(遮光位置)。固态成像装置1可以稳定地生成唯一信息，而不受外部光的影响，这是因为唯一信息生成器214安装在遮光位置。此外，唯一信息生成器214还可以包括一行或多行电路。电路的数量与成像器212的像素阵列的列数相同。此外，唯一信息生成器214可以包括由来自驱动控制器210的控制信号操作的行选择开关。
削波电路215是以n列排列的电路。数字n与像素阵列部211的列数相同。削波电路215是并联耦接到像素阵列部211的源极跟随器电路的源极跟随器电路。削波电路215具有削波功能，允许每列的输出线的电压(VSL电压)落在预定范围内。
图10A是示出削波电路215的电路配置实例的说明图。削波电路215是能够选择行的源极跟随器电路。源极跟随器电路与像素并联地耦接到输出线VSL。削波电路215包括对应于相应输出线VSL的晶体管CLPSEL和CLPAMP。晶体管CLPSEL是线性操作的晶体管，并且执行控制，以将晶体管CLPAMP的源极耦接到输出线VSL。该控制由削波选择脉冲执行。晶体管CLPAMP是在饱和状态下操作的晶体管。以类似于像素的放大晶体管AMP的方式，当电流源施加偏置电流时，晶体管CLPAMP输出对应于输入的信号。由削波电压提供输入。通常，输入是大约1V到大约2V的中间电位。
在选定状态下，当耦接到输出线VSL的源极跟随器(选定行中的像素)的输出电压变得低于根据削波电压而输出的电压时，偏置电流优先施加到削波电路215。结果，选定行的像素的源极跟随器输出不起作用，并且输出线VSL的电压被限幅到对应于削波电压的输出电平。关于削波电压，为相应列的单元削波电路提供共有的DC电压。此时，以类似于像素源极跟随器的方式，阈值或过驱动电压个别变化。
参考信号生成器216对由相应列的削波电路215输出的VSL电压进行平均，并输出平均电压。电流源217是用于施加恒定电流并输出VSL电压的电路，并且由电流控制电压生成器219驱动。电流源217排列成n列，并在单位像素中形成放大晶体管和源极跟随器电路。电流控制电压生成器219通过使用带隙参考电路以电流源217的电流值不依赖于温度的方式生成电流控制电压。
检测器218执行信号处理，用于将从唯一信息生成器214输出的模拟信号转换成数字信号。检测器218包括比较器231、DA转换器232和计数器233。比较器231将从电流源217输出的VSL电压与从DA转换器232输出的参考波形进行比较，并将电压转换成时间。比较器231包括安装在输入侧的输入电容和使比较器231的输入和输出短路的开关。DA转换器232生成要提供给比较器231的参考波形。计数器233具有计数的功能，直到比较器231的输出反转为止，并将时间转换成计数的数量。
检测器218将通过转换获得的数字信号输出到唯一值计算器220。除了将模拟信号转换成数字信号的功能之外，检测器218还可以具有对两个输入信号执行差分处理的功能以及去除检测器218自身已经发生的变化的功能。因为检测器218具有去除检测器218自身已经发生的变化的功能，所以在来自唯一信息生成器214的信号中不会出现过度的变化。这使得可以提高用作唯一值的基础的信号质量。此外，检测器218还可以对从唯一信息生成器214输出的模拟信号执行列并行处理，或者执行像素并行处理。
检测器218可以包括对信号线的电位钳位的电容和用于将电容的端部设置为参考电位的开关。具体地，检测器218可以包括开关，该开关将安装在图7所示的ADC 113中的比较器141和151的输入侧上的电容元件的端部耦接到比较器141和151的输出侧。因为开关将电容元件的端部耦接到比较器141和151的输出侧，所以在比较器141和151中包括的晶体管之间生成二极管耦接的晶体管。这使得可以将使信号线的电位钳位(calmp)的电容端部设置到预定参考电位。因此，可以去除模拟区域中的变化。此外，检测器218可以对AD转换之后的数字值执行差分处理。通过对AD转换之后的数字值的差分处理，检测器218可以去除数字区域的变化。
此外，检测器218可以具有如下所述移动箝位电平的功能。通过移动箝位电平，当将模拟值转换成数字值时，检测器218可以优化模拟值在预定参考值周围的分布。通过优化模拟值的分布，可以无损地获得从唯一信息生成器214输出的唯一信息。
在排列多个检测器218的情况下，每个检测器218可以具有获得输入到每个检测器218的信号和多个检测器218共用的参考信号之间的差值的功能。在这种情况下，多个检测器218共用的参考信号可以基本上与输入到相应检测器218的信号的平均值相同。
用于暂时保存从唯一信息生成器214输出的唯一信息的存储器(特别是模拟存储器)可以插入在唯一信息生成器214和检测器218之间。模拟存储器可以是信号线的寄生电容，如下所述。另外，在模拟存储器插入唯一信息生成器214和多个检测器218中的每一个之间的情况下，可以提供使模拟存储器短路的开关。生成唯一信息变得简化，因为模拟存储器被短路和求平均，所以每个模拟存储器所保存的唯一信息被删除。
图10B是示出参考信号生成器216、电流源217和比较器231的电路配置实例的说明图。图10B示出了第(n-1)条输出线VSL(n-1)、第(n)条输出线VSL(n)和第(n+1)条输出线VSL(n+1)。
在输出线VSL(n-1)上，提供开关251a和252a，作为参考信号生成器216。此外，寄生电容253a设置在输出线VSL(n-1)上。在输出线VSL(n)上，提供开关251b和252b，作为参考信号生成器216。此外，寄生电容253b设置在输出线VSL(n)上。在输出线VSL(n+1)上，提供开关251c和252c，作为参考信号生成器216。此外，寄生电容253c设置在输出线VSL(n+1)上。
作为电流源217，晶体管261a耦接到开关252a的一端，晶体管261b耦接到开关252b的一端，晶体管261c耦接到开关252c的一端。
在输出线VSL(n-1)上，提供输入电容271a和272a、开关273a和274a以及比较器275a，作为比较器231。在输出线VSL(n)上，提供输入电容271b和272b、开关273b和274b以及比较器275b，作为比较器231。在输出线VSL(n+1)上，提供输入电容271c和272c、开关273c和274c以及比较器275c，作为比较器231。
图11是示出参考信号生成器216、电流源217和比较器231用于生成唯一信息的操作的时序图的说明图。接下来，将描述在输出线VSL(n-1)上或沿着输出线VSL(n-1)提供的相应元件的操作。注意，由参考信号生成器216、电流源217和比较器231执行生成唯一信息的操作不限于图11所示的操作。
在时间t1，水平读出周期开始。此时，行选择信号变高，并且行选择开始。此时，复位晶体管RST处于接通状态。因此，浮动扩散部FD的电压固定到VDD。这使得可以去除浮动扩散部FD的变化。此外，当生成唯一信息时，传输脉冲固定到低状态。固定到低状态的传输脉冲使得可以断开(截止)传输晶体管TRG，并且这使得可以去除光电二极管PD的变化。
此外，在时间t1，用于分离电流源217的电流源分离脉冲为高，并且开关252a处于接通状态。此外，在时间t1，用于平均化VSL电压的VSL平均脉冲为低，并且开关251a处于断开状态。这使得即使在源极跟随器操作期间，也可以将每个源极跟随器的变化信息输出到输出线VSL。
在时间t2，行选择信号(选择脉冲)和电流源分离脉冲同时变低，并且VSL的寄生电容253a保持相应列的VSL电压。此外，在时间t2，VSL平均脉冲变高，并且相应列的VSL电压平均化。平均的VSL电压是参考信号。
在时间t3，输入电容272a被比较器275a的内部偏移和VSL电压与参考波形之间的差值充电，并且比较器275a的操作点初始化。
在时间t4，短路脉冲变低，开关273a和274a断开。因此，kTC噪声和馈通变化出现在开关273a和274a中。
时间t5和时间t6之间的周期是第一AD转换周期(ADC周期1)。在此期间，DA转换器232以预定梯度线性改变参考波形。接下来，比较器275a通过使用参考波形对参考信号执行AD转换。DA转换器232可以具有移动参考波形的功能。换言之，DA转换器232可以具有移动箝位电平的功能。通过移动参考波形，DA转换器232可以向计数器233的输出提供偏移。在ADC周期1中，发生比较器275a的反相延迟、参考波形的延迟和计数器的时钟延迟。注意，在图11中，三角形表示比较器275a的反转时间。
当ADC周期1在时间t6结束时，行选择信号变高，电流源分离脉冲变高，VSL平均脉冲变低。换言之，开关251a断开，开关252a接通。这使得即使在源极跟随器操作期间，也可以将每个源极跟随器的变化信息(放大晶体管的输出的变化)输出到输出线VSL。
时间t7和时间t8之间的周期是第二AD周期(ADC周期2)。同样在此期间，DA转换器232以预定梯度线性改变参考波形。接下来，比较器275a通过使用参考波形对参考信号执行AD转换。在此处，以类似的方式，转换后获得的数字值包括在时间t4发生在开关273a和274a中的kTC噪声和馈通变化，并且包括发生在ADC周期1中的比较器275a的反相延迟、参考波形的延迟和计数器的时钟延迟。注意，在图11中，三角形表示比较器275a的反转时间。
然后，当ADC周期2结束时，执行ADC周期1中获得的计数器233的计数值和ADC周期2中获得的计数器233的计数值的差分处理。差分处理使得可以去除检测器218中出现的变化。因此，可以防止元件特定信息包括已经在检测器218中发生的变化。
此外，在ADC周期1中，因为计数器233的输出具有偏移，所以即使执行上述差分处理，由唯一信息生成器214引起的变化也不会丢失。由唯一信息生成器214引起的变化通常分布在参考信号周围。因此，如果没有偏移，则在由唯一信息生成器214引起的变化中出现负值，并且等于或小于0的所有值都被视为0。
在AD转换时，需要调整参考波形的梯度(模拟增益调整)，以获得所需的数字值。此外，为了读出元件特定的信息，可以使电流源的电流(漏极电流Id)小于用于通常读出的电流。过驱动电压能够通过2×Id/gm来计算。然而，变化也与过驱动电压成比例。因此，当漏极电流Id变小时，包括在源极跟随器中的过驱动电压的变化分量相对减小。换言之，可以主要检测放大晶体管AMP的阈值变化的信息。此外，为了读出元件特定信息，可以使电流源的电流(漏极电流Id)大于用于通常读出的电流。通过使电流源的电流更大，还可以使源极跟随器中包括的变化信息中，过驱动电压的变化分量相对更大。
包括放大晶体管AMP的热噪声、1/f噪声、RTN和外围电路的热噪声，作为时间噪声。然而，可以通过多次执行读出和进行加法(平均)来抑制。
为了抑制时间劣化，期望固态成像装置1在以下条件下控制驱动。考虑到热载流子注入，操作时需要小电流。换言之，期望以偏置电流变得更小的方式执行控制。以类似的方式，考虑到热载流子注入，短的操作时间是理想的。例如，期望仅在激活时或请求时执行驱动控制。此外，以类似的方式，考虑到热载流子注入，期望在未使用时不施加电流。换言之，期望在未使用时使选择晶体管SEL截止。此外，考虑到氧化膜的击穿，期望在未使用时减小目标元件的栅极和源极或漏极之间的电压差。换言之，期望在未使用时导通复位晶体管RST。此外，考虑到基板热载流子注入，期望阻挡光入射到唯一信息生成器214上。
选择脉冲的高电平电位可以基本上是VDD(2.7V)。或者，选择脉冲的高电平电位可以是中间电位(约1V至约1.5V)。通过使用选择晶体管SEL的漏极和源极之间的电位差(VDS)并在饱和状态下操作来获得源极跟随器。例如，假设选择晶体管SEL的漏极电压是2.7V，通常，选择晶体管SEL的漏极侧(放大晶体管AMP的源极侧)具有大约2.2V。另一方面，通过使用选择晶体管SEL的足够的VDS(至少大约几百到大约700mV的差值)，可以在饱和状态下操作。这使得可以将对应于选择晶体管SEL的栅极电压的输出传输到输出线VSL。以类似于放大晶体管AMP的方式，当在饱和状态中操作时，选择晶体管SEL的阈值和过驱动电压在相应元件之间变化。因此，可以检测选择晶体管SEL的阈值和过驱动电压的变化。在这种情况下，选择开关关于削波电路215和未选中行中的像素截止。因此，不参与读出。
唯一值计算器220基于从检测器218发送的数字信号计算固态成像装置1特有的值(唯一值)。唯一值计算器220生成具有预定比特长度的值，作为唯一值。稍后将描述通过唯一值计算器220计算固态成像装置1的唯一值的方法的实例。当计算固态成像装置1的唯一值时，唯一值计算器220将唯一值发送到加密器222。由唯一值计算器220生成的唯一值可以用作密钥本身或者在加密器222执行的加密处理中使用的种子。
在多条元素特定信息中，唯一值计算器220可以选择使用哪条元素特定信息。当选择一条元素特定信息时，唯一值计算器220可以通过基于元素特定信息的计算来选择使用哪条元素特定信息，或者可以通过使用随机数来选择使用哪条元素特定信息。此外，非易失性存储器可以存储用于选择一条元素特定信息的选择条件。选择条件可只写入非易失性存储器一次。将选择条件写入非易失性存储器的时间的实例包括检查时、装运时、第一使用时等。唯一值计算器220能够通过使用基于固态成像装置1的芯片中出现的任何制造变化的元件特定信息，包括具有相对少量信息的元件特定信息来重复计算唯一值。换言之，可以增加元素特定信息的信息量。
或者，唯一值计算器220也可以通过在由唯一信息生成器214生成的元素特定信息中组合多条元素特定信息来计算唯一值。通过组合多条元素特定信息来计算唯一值，分析如何计算唯一值变得困难。
此外，存储器还可以临时存储由唯一值计算器220生成的唯一值。因为存储器存储由唯一值计算器220生成的唯一值，所以唯一值的计算时间变得难以被分析。换言之，固态成像装置1可以响应于加密请求，使用预先生成的唯一值，而不是在加密请求时生成唯一值。例如，固态成像装置1可以在从通常的图像捕捉时执行驱动起经过预定时间段之后计算唯一值。此外，固态成像装置1可以不在加密请求时而是在接收到唯一值生成请求时生成唯一值。
此外，唯一值计算器220可以对在相同驱动条件下获得的唯一值求平均。通过平均在相同驱动条件下获得的唯一值，可以抑制时间方向上的噪声。
加密器222通过使用由唯一值计算器220生成的唯一值来执行数据加密处理。加密器222可以设置在例如图2所示的逻辑电路23014中。具体地，加密器222通过使用由唯一值计算器220生成的唯一值作为种子或密钥本身，来执行数据的加密处理。加密目标的实例包括唯一值本身、图像信息、基于图像信息的特征量等。固态成像装置1可以通过使用由唯一值计算器220生成的唯一值执行加密处理来非常安全地加密数据。
通信控制器224将数据传输到固态成像装置1的外部。在输出成像数据的情况下和在输出由加密器222加密的数据的情况下，通信控制器224可以执行不同的处理。
在图9所示的固态成像装置1的结构元件中，至少用于处理唯一信息的路径被形成为从固态成像装置1的表面隐藏。例如，用于处理唯一信息的路径被设置成在包括最上层的上层中被金属覆盖。用于处理唯一信息的路径可以被预定的屏蔽层覆盖，或者可以被VSS或VDD的配线覆盖。用于处理唯一信息的路径的实例可以包括唯一信息生成器214、检测器218、唯一值计算器220和加密器222。此外，以用于监控唯一信息的焊盘不设置在用于处理唯一信息的路径中的方式形成固态成像装置1。因为固态成像装置1如上所述形成，所以可以防止固态成像装置1的唯一信息泄漏到外部，该唯一信息用于加密处理。此外，如果有人试图分析唯一信息，他/她必须毁坏固态成像装置1。因此，不能分析唯一信息。此外，根据本实施方式的固态成像装置1不在其中保存唯一信息。固态成像装置1在每种情况下生成唯一信息，并基于生成的唯一信息使用唯一值来执行加密处理。因此，根据本实施方式的固态成像装置1能够执行非常安全的加密处理。
根据本实施方式的固态成像装置1不在其中保存唯一信息。因此，如果每次基于唯一信息生成唯一值时，唯一值都改变，则不能解密加密数据。因此，无论何时计算唯一值，唯一值都必须是相同的值。因此，根据本实施方式的固态成像装置1还可以具有根据安装有唯一信息生成器214的芯片的温度，校正由唯一值计算器220基于从唯一信息生成器214输出的信号计算的唯一值的功能。此外，根据本实施方式的固态成像装置1还可以具有检测安装有唯一信息生成器214的芯片的温度的功能。
图12是示出根据本实施方式的固态成像装置1的另一功能配置实例的说明图。图12示出了除了图9所示的固态成像装置1的结构元件之外，还包括芯片温度检测器226和信号校正器228的配置。
芯片温度检测器226检测安装有唯一信息生成器214的芯片的温度。芯片温度检测器226将检测到的芯片温度的信息发送给信号校正器228。信号校正器228基于安装有唯一信息生成器214的芯片的温度来校正由唯一值计算器220计算的唯一值。温度已经由芯片温度检测器226检测到。信号校正器228可以保存存储有与温度对应的校正值的表格，并且可以基于芯片温度检测器226检测到的温度来决定校正值。
<1.4.2.操作实例>
接下来，将描述根据本实施方式的固态成像装置的操作实例。图13是示出根据本实施方式的固态成像装置的操作实例的流程图。图13示出了当固态成像装置1计算唯一值并通过使用该唯一值执行加密处理时执行的操作的实例。
首先，固态成像装置1生成作为唯一值的基础的模拟唯一信息(步骤S201)。模拟唯一信息由驱动唯一信息生成器214的驱动控制器210生成。
在生成模拟唯一信息之后，固态成像装置1随后将模拟唯一信息转换成数字值(步骤S202)。检测器218将模拟唯一信息转换成数字值。如上所述，检测器218执行将模拟唯一信息转换成数字值的过程。
在模拟唯一信息转换成数字值之后，固态成像装置1随后通过使用转换后获得的数字值来计算固态成像装置1的唯一值(步骤S203)。唯一值计算器220计算固态成像装置1的唯一值。
在计算固态成像装置1的唯一值之后，固态成像装置1随后通过使用唯一值来执行数据加密处理(步骤S204)。加密器222通过使用唯一值来执行数据的加密处理。
通过执行上述一系列操作，根据本实施方式的固态成像装置1可以通过使用唯一信息在内部完成加密处理，而不向外部输出唯一信息。根据本实施方式的固态成像装置1通过使用未泄露到外部的唯一信息来执行加密处理。这使得可以输出已经以高度安全的方式加密的重要信息。
<1.5.生物认证流程>
接下来，将描述使用根据本实施方式的固态成像装置1的生物认证处理和固态成像装置1的控制。在将描述使用根据本实施方式的固态成像装置1的生物认证处理和固态成像装置1的控制的细节之前，为了理解本实施方式，将首先描述比较实例。
<1.5.1.比较实例>
图14是示出本实施方式的比较实例的说明图。图14示出了包括透镜模块1001、固态成像装置1002和应用处理器1003的信息处理设备1000。固态成像装置1002将穿过透镜模块1001的光转换成电信号。应用处理器1003使用从固态成像装置1002输出的电信号执行图像处理，尤其是生物认证处理。生物认证处理包括确定捕捉的图像是否包括活体的活体检测处理、识别人的虹膜并确定识别的虹膜是否与预先注册的虹膜信息匹配的虹膜认证处理等。将在信息处理设备1000执行虹膜认证处理作为生物认证处理的假设下给出描述。
应用处理器1003包括虹膜认证器1010、虹膜信息存储器1020和成像条件控制器1030。虹膜认证器1010使用从固态成像装置1002输出的电信号。虹膜信息存储器1020预先存储认证目标的虹膜信息。成像条件控制器1030控制成像条件，例如，焦点和曝光，以提高虹膜认证器1010执行的虹膜认证处理的精度。此外，虹膜认证器1010包括区域检测器1011、虹膜提取器1012和虹膜匹配部1013。区域检测器1011从固态成像装置1002输出的电信号中检测人的眼睛区域，尤其是眼球区域。虹膜提取器1012从区域检测器1011检测到的人的眼睛区域提取人的虹膜信息。虹膜匹配部1013对照存储在虹膜信息存储器1020中的虹膜信息检查由虹膜提取器1012提取的虹膜信息。例如，集成电路间(I2C)通信可以用作从应用处理器1003到透镜模块1001和固态成像装置1002的通信。
为了提高由虹膜认证器1010执行的虹膜认证处理的准确性，需要从固态成像装置1002输出的电信号中准确地提取虹膜信息。在区域检测器1011没有检测到人的眼睛的位置的情况下，或者在虹膜提取器1012没有提取虹膜信息的情况下，成像条件控制器1030执行控制，以聚焦在眼睛上、延长曝光时间或者在捕捉图像时提高增益。此时，如果通过平均从例如固态成像装置1002输出的电信号的整个区域中的亮度，作为评估值，来执行控制，以设置目标的适当曝光，则适当曝光可能不应用于虹膜本身，因为这取决于除虹膜之外的例如肤色、有/无眼镜、睫毛、有/无化妆等因素。因此，成像条件控制器1030能够通过使用由区域检测器1011检测到的人的眼球区域的信息来聚焦在眼球区域上，并且能够通过仅将虹膜区域的亮度求平均作为评估值，执行设置对目标的适当曝光的控制，来设置用于获取虹膜信息的曝光。
然而，如图14所示，在应用处理器1003控制透镜模块1001和固态成像装置1002的成像条件的情况下，在完成用于准备适于虹膜认证处理的成像条件的控制之前需要时间。其中的一个原因是固态成像装置1002和应用处理器1003之间的通信速度以及从固态成像装置1002到应用处理器1003的电信号的通信流量受到限制。
因此，在本实施方式中，执行控制来为固态成像装置1中的虹膜认证处理准备适当的成像条件。通过在固态成像装置1中执行为虹膜认证处理准备适当的成像条件的控制，可以缩短完成为虹膜认证处理准备适当的成像条件的控制所需的时间。
<1.5.2.配置实例>
图15是示出包括根据本实施方式的固态成像装置1的信息处理设备300的配置实例的说明图。接下来，将参考图15描述根据本实施方式的信息处理设备300的配置实例。
根据本实施方式的信息处理设备300是通过使用人的虹膜信息来认证人的设备。信息处理设备300可以是移动终端，例如，智能手机或平板终端，例如，安装在机场等中的移民系统中包括的认证设备或者用于解锁车辆的门或方向盘的解锁设备。如图15所示，根据本实施方式的信息处理设备300包括透镜模块1001和将穿过透镜模块1001的光转换成电信号的固态成像装置1。
固态成像装置1包括成像控制器301、虹膜认证器310、虹膜信息存储器320、成像条件控制器330、应用处理器370和显示器380。
成像控制器301控制固态成像装置1的相应结构元件，并使它们执行与图像数据(像素信号)的读出相关的处理等。成像控制器301控制从像素(例如，图1所示的像素阵列3)读出电信号所需的时间(即，曝光时间或快门速度)。通过转换穿过透镜模块1001的光获得电信号。注意，成像条件控制器330执行与自动曝光(AE)相关的控制，用于自动获得对应于被摄体的亮度的曝光。由成像条件控制器330决定的曝光时间的信息反映在成像控制器301中。此外，为了聚焦在被摄体上，成像条件控制器330还控制驱动包括在透镜模块1001中的透镜的致动器(未示出)的驱动(AF)。由成像条件控制器330决定的与透镜位置相关的信息反映在透镜模块1001中。
虹膜认证器310使用由固态成像装置1生成的图像数据来执行虹膜认证处理。虹膜认证器310包括区域检测器311、虹膜提取器312和虹膜匹配部313。区域检测器311从图像数据中检测人的眼睛区域，尤其是眼球区域。虹膜提取器312从区域检测器311检测到的人的眼睛区域提取人的虹膜信息。虹膜匹配部313对照预先存储在虹膜信息存储器320中的虹膜信息核对由虹膜提取器312提取的虹膜信息。
区域检测器311从固态成像装置1生成的图像数据中检测人的眼睛区域，尤其是眼球的虹膜或瞳孔的区域。区域检测器311例如通过模式匹配等来检测眼球的区域。
虹膜提取器312从区域检测器311检测到的人的眼睛区域提取人的虹膜信息。虹膜提取器312通过诸如伽柏(Gabor)滤波器等滤波过程提取虹膜信息。虹膜匹配部313对照预先存储在虹膜信息存储器320中的虹膜信息核对由虹膜提取器312提取的虹膜信息。
根据本实施方式的信息处理设备300能够完成固态成像装置1中的虹膜认证处理。因此，尽管虹膜认证器310可以将图像数据输出到后级的应用处理器370，但是虹膜认证器310可以仅将虹膜认证的结果输出到应用处理器370。通过仅向应用处理器370输出虹膜认证的结果，根据本实施方式的信息处理设备300可以执行虹膜认证处理，而不会将包括人的面部图像的图像数据泄露到固态成像装置1的外部。
成像条件控制器330通过使用通过虹膜认证器310执行的虹膜认证处理获得的信息来控制成像条件，例如，焦点和曝光。例如，如果当区域检测器311从图像数据中检测眼球的区域时没聚焦到眼球，则成像条件控制器330从区域检测器311接收指示眼球没有聚焦的信息。接下来，成像条件控制器330指示透镜模块1001驱动致动器(未示出)，以聚焦眼球的方式驱动包括在透镜模块1001中的透镜(未示出)。另外，例如，在当虹膜提取器312提取虹膜信息时，由于曝光过度或曝光不足而不能提取虹膜信息的情况下，成像条件控制器330从虹膜提取器312接收指示曝光过度或曝光不足的信息。接下来，成像条件控制器330指示成像控制器301执行控制，以降低快门速度从而延长曝光时间，或者增加增益，以获得足以提取虹膜信息的曝光。
例如，为了提取虹膜信息，虹膜提取器312使用伽柏滤波器。此外，可以从滤波器输出值的绝对值的大小来识别眼球是否聚焦。如果滤波器输出值的绝对值小，则虹膜提取器312可以确定眼球没有被聚焦。因此，成像条件控制器330可以从虹膜提取器312获取伽柏滤波器的输出值的绝对值的信息。成像条件控制器330指示透镜模块1001以使得获得伽柏滤波器的大输出值的方式，即，以使得眼球被聚焦的方式，驱动致动器(未示出)，来驱动透镜模块1001中包括的透镜(未示出)。
根据本实施方式的信息处理设备300完成与固态成像装置1中的焦点和曝光相关的控制。这使得能够通过使用固态成像装置1的内部存储器的中断或数据访问进行控制。此外，根据本实施方式的信息处理设备300能够避免芯片(例如，I2C)之间的通信延迟。如上所述，与上述比较实例相比，通过完成与固态成像装置1中的焦点和曝光相关的控制，根据本实施方式的信息处理设备300可以缩短完成准备虹膜认证处理的适当成像条件的控制所花费的时间。此外，根据本实施方式的信息处理设备300能够通过在虹膜认证处理的适当成像条件下捕捉图像来提高虹膜认证处理的准确性。
当执行虹膜认证处理时，根据本实施方式的信息处理设备300也可以在显示器380上显示引导件。该引导件用于对准待被认证的人的眼睛。图16是示出在信息处理设备300的显示器380上显示的屏幕的实例的说明图。图16示出了显示器380、透镜模块1001和向被摄体发射光的光源390。例如，应用处理器370使显示器380显示用于对准眼睛的引导件381。要认证的人以使得双眼包括在引导件381中的方式移动他/她的脸或信息处理设备300。因为显示器380如上所述显示引导件381，所以当执行虹膜认证处理时，固态成像装置1仅需要检测眼球的区域，并且仅针对引导件381的区域执行提取虹膜的处理。
在准备虹膜认证处理时，要认证的人必须预先注册虹膜信息。毋庸置疑，根据本实施方式的信息处理设备300也可用于虹膜信息注册。同样，在注册虹膜信息的情况下，根据本实施方式的信息处理设备300可以设置固态成像装置1中的成像条件，以获得适于提取虹膜信息的曝光和焦点。
在上面已经描述了虹膜认证处理，作为生物认证处理的实例。然而，本公开不限于此。接下来，将描述包括固态成像装置的信息处理设备用于执行活体检测处理作为生物认证处理的实例。在活体检测处理中，确定在图像中捕捉的是否是活体，换言之，是真实的人、人戴面具、玩偶还是照片。
图17是示出根据本实施方式的包括固态成像装置1的信息处理设备300的配置实例的说明图。接下来，将参考图17描述根据本实施方式的信息处理设备300的配置实例。
根据本实施方式的信息处理设备300是通过使用图像数据执行生物认证的设备。信息处理设备300可以是移动终端，例如，智能手机或平板终端，例如，在安装在机场的移民系统中包括的认证设备等。如图17所示，根据本实施方式的信息处理设备300包括透镜模块1001和将穿过透镜模块1001的光转换成电信号的固态成像装置1。
固态成像装置1包括成像控制器301、活体检测器340、成像条件控制器330、应用处理器370和显示器380。在此处，将描述活体检测器340，活体检测器340是与图15所示的信息处理设备300不同的结构元件。
活体检测器340使用由固态成像装置1生成的图像数据来执行活体检测处理。在此处，将描述由活体检测器340执行的活体检测处理。
例如，活体检测器340通过使用由固态成像装置1生成的图像数据来分析浦肯野(Purkinje)图像。浦肯野图像是当来自光源的光在角膜上反射时获得的角膜反射图像。只要眼睛是活人的眼睛，浦肯野图像就会出现在眼睛里。活体检测器340通过使用浦肯野图像的亮度信息或位置关系来执行活体检测处理。在通过使用浦肯野图像的亮度信息或位置关系来执行活体检测处理的情况下，期望控制AE以获得允许容易检测浦肯野图像的亮度，或者缩短快门速度以抑制模糊。因此，当活体检测器340分析图像数据中的浦肯野图像时，成像条件控制器330指示成像控制器301使用允许容易检测浦肯野图像的曝光。
例如，活体检测器340通过使用由固态成像装置1生成的图像数据来分析是否已经发生瞳孔虹膜震颤。瞳孔虹膜震颤是即使在环境亮度恒定的情况下，也在活人的眼睛中发生的瞳孔轻微收缩和扩张的重复。活体检测器340使用瞳孔与虹膜的半径比的时间变化信息来检测瞳孔虹膜震颤。因此，在通过检测瞳孔虹膜震颤来执行活体检测处理的情况下，期望控制AE，以获得允许容易检测瞳孔和虹膜的圆周部分的亮度，或者缩短快门速度，以抑制模糊。因此，成像条件控制器330指示成像控制器301使用曝光，以当活体检测器340根据图像数据分析是否已经发生瞳孔虹膜震颤时，允许容易地检测瞳孔和虹膜的圆周部分。
例如，活体检测器340通过使用由固态成像装置1生成的图像数据来分析是否已经发生扫视。扫视是眼球的快速运动。活体检测器340能够根据眼球中心(例如，瞳孔)的移动是否发生剧烈变化来分析是否已经发生扫视。换言之，只要检测到扫视，就可以确定眼睛是活人的眼睛。因此，在通过检测扫视来执行活体检测处理的情况下，期望控制AE，以获得允许容易检测瞳孔中心的亮度，或者缩短快门速度，以抑制模糊。因此，成像条件控制器330指示成像控制器301使用以下曝光，该曝光当活体检测器340根据图像数据分析是否已经发生扫视时，允许容易地检测瞳孔中心。
例如，活体检测器340通过使用固态成像装置1生成的图像数据来分析是否已经发生眨眼。换言之，只要检测到眨眼，就可以确定眼睛是活人的眼睛。活体检测器340能够通过检测眼睑或瞳孔的边缘点的像素数的时间变化来分析是否已经发生眨眼。因此，在通过检测眨眼来执行活体检测处理的情况下，期望控制AE，以获得允许容易检测眼睑或瞳孔的边缘的亮度，或者缩短快门速度，以抑制模糊。因此，成像条件控制器330指示成像控制器301使用以下曝光，当活体检测器340根据图像数据分析是否发生眨眼时，该曝光允许容易地检测眼睑或瞳孔的边缘。
例如，活体检测器340通过使用由固态成像装置1生成的图像数据来执行眼睛跟踪。当执行眼睛跟踪时，活体检测器340使用眼睛的内角或浦肯野图像与瞳孔之间的位置关系。例如，信息处理设备300指示要进行活体检测的人移动他/她的视线，并且通过检测该人是否移动了他/她的视线来确定该人是否是活体。在通过眼睛跟踪执行活体检测处理的情况下，期望控制AE，以获得允许容易检测浦肯野图像或瞳孔的亮度，或者缩短快门速度，以抑制模糊。因此，当活体检测器340通过使用图像数据执行眼睛跟踪时，成像条件控制器330指示成像控制器301使用允许容易检测浦肯野图像或瞳孔的曝光。
例如，活体检测器340通过使用由固态成像装置1生成的图像数据来分析面部的不均匀性。当检测面部的不均匀性时，活体检测器340在改变焦点的同时捕捉图像。例如，已知通过称为对焦/散焦寻形方法的方法来测量三维形状的方法。活体检测器340通过使用这种方法来检测图像数据中面部的不均匀性。在检测面部不均匀性的情况下，期望控制焦点，以在短时间内捕捉面部不均匀性。因此，当活体检测器340从图像数据中检测到面部的不均匀性时，成像条件控制器330指示透镜模块1001控制其焦点，以在短时间内捕捉面部的不均匀性。
活体检测器340通过使用一个上述活体检测处理或者通过组合上述两个或更多活体检测处理来确定图像数据中包括的被摄体是否是活体。在通过组合上述两个或更多个活体检测处理来确定被摄体是否是活体的情况下，活体检测器340也可以并行执行使用类似成像条件的确定处理。例如，在活体检测器340根据瞳孔虹膜震颤和扫视确定被摄体是否是活体的情况下，如果能够在相同成像条件下准确检测瞳孔的中心或位置，则可以并行执行使用瞳孔虹膜震颤的活体检测处理和使用扫视的活体检测处理。
根据本实施方式的信息处理设备300完成与固态成像装置1中的焦点和曝光相关的控制。这使得能够通过使用固态成像装置1的内部存储器的中断或数据访问进行控制。此外，根据本实施方式的信息处理设备300能够避免芯片(例如，I2C)之间的通信延迟。如上所述，通过完成与固态成像装置1中的焦点和曝光相关的控制，根据本实施方式的信息处理设备300可以以类似于上述虹膜认证处理的方式，缩短完成准备活体检测处理的适当成像条件的控制所花费的时间。此外，根据本实施方式的信息处理设备300能够通过在活体检测处理的适当成像条件下捕捉图像来提高活体检测处理的准确性。
根据本实施方式的信息处理设备300也可以执行虹膜认证处理和活体检测处理。通过依次执行虹膜认证处理和活体检测处理，信息处理设备300可以确定被摄体是否是活体以及活体的虹膜信息是否与预先注册的信息相同。信息处理设备300可以依次执行虹膜认证处理和活体检测处理，或者可以依次执行活体检测处理和虹膜认证处理。因为在虹膜认证处理中执行核对预先注册的信息的匹配处理需要时间，所以信息处理设备300可以通过首先执行活体检测处理，然后如果被摄体不是活体，则取消虹膜认证处理，来缩短被摄体不是活体的情况下的处理时间。
图18是示出根据本实施方式的信息处理设备300的配置实例的说明图。图18示出了信息处理设备300被配置为执行活体检测处理和虹膜认证处理的实例。注意，在图18中省略了应用处理器370和显示器380。
包括在图18所示的信息处理设备300中的固态成像装置1包括参考图15描述的虹膜认证器310和参考图17描述的活体检测器340。当然，如上所述，固态成像装置1可以执行活体检测处理和虹膜认证处理。
固态成像装置1可以对同一帧的图像执行活体检测处理和虹膜认证处理，或者可以对不同帧的图像执行活体检测处理和虹膜认证处理。为了提高安全强度，在对不同帧的图像执行活体检测处理和虹膜认证处理的情况下，期望固态成像装置1对例如连续帧的图像或以短时间间隔获得的帧的图像执行活体检测处理和虹膜认证处理。此外，固态成像装置1可以在相同的成像条件下执行活体检测处理和虹膜认证处理。或者，固态成像装置1可以在不同的成像条件下执行活体检测处理和虹膜认证处理，因为在相同的成像条件下，不一定获得活体检测处理和虹膜认证处理的最佳图像数据。
在虹膜认证处理的情况下，通过使用阻挡可见光的可见光截止滤光器、发射红外光的红外LED等来捕捉近红外图像。另一方面，当捕捉正常图像时，通过使用阻挡红外光的IR截止滤光器来捕捉可见光图像。因此，在智能手机等执行虹膜认证处理的情况下，智能手机通常包括两个固态成像装置，即用于捕捉正常图像的固态成像装置和用于捕捉虹膜认证处理用的图像的固态成像装置，以捕捉正常图像和虹膜认证处理用的图像。
另一方面，存在通过使用单个固态成像装置捕捉正常图像和近红外图像的技术。具体地，这种技术包括在可见光截止滤光器和IR滤光器之间机械切换以捕捉正常图像和近红外图像的技术以及包括用于捕捉可见光区域的图像的正常RGB像素和使用透射近红外区域的滤色器的像素以形成捕捉正常图像和近红外图像的像素阵列的技术。此外，这些技术还包括向有机薄膜施加电压和改变敏感波长范围的技术。因此，如上所述，只要固态成像装置是能够捕捉正常图像和近红外图像的固态成像装置，固态成像装置就可以在虹膜认证处理的最佳控制模式和捕捉正常图像的最佳控制模式下操作。
图19是示出根据本实施方式的包括固态成像装置1的信息处理设备300的配置实例的说明图。图19示出了包括固态成像装置1的信息处理设备300的配置实例，固态成像装置1能够在虹膜认证处理的最佳控制模式和捕捉正常图像的最佳控制模式下操作。接下来，将参考图19描述根据本实施方式的信息处理设备300的配置实例。
如图19所示，根据本实施方式的信息处理设备300包括透镜模块1001和将穿过透镜模块1001的光转换成电信号的固态成像装置1。
固态成像装置1包括成像控制器301、虹膜认证器310、虹膜信息存储器320、成像条件控制器330和分析器350。在此处，将描述不包括在图15所示的固态成像装置1中的分析器350。
当捕捉正常图像时，分析器350分析由固态成像装置1获得的图像数据。具体地，分析器350测量由固态成像装置1获得的图像数据的亮度和对比度。接下来，分析器350向成像条件控制器330发送图像数据的分析结果。成像条件控制器330使用从分析器350发送的分析结果，并执行使透镜模块1001驱动致动器的控制以及调节成像控制器301的快门速度、增益等以获得适当的曝光的控制。
如上所述，通过能够在虹膜认证处理的最佳控制模式和捕捉正常图像的最佳控制模式下操作的固态成像装置1分析固态成像装置1获得的图像数据，可以快速设置在捕捉正常图像的情况下合适的成像条件和在执行虹膜认证处理的情况下合适的成像条件。
上面已经描述了在固态成像装置1中执行虹膜认证处理的实例。然而，也可以在固态成像装置1中执行虹膜信息的提取和提取虹膜信息之前的处理，并且在后级应用处理器中或者经由网络耦接的或服务器中执行对照预先注册的虹膜信息核对提取的虹膜信息的匹配处理。适用于在固态成像装置1外部执行的匹配处理的情况的实例包括通过组合面部识别等提取的特征量的数据量大的情况、由于算法而需要大量计算用于匹配处理的情况、在存储大量数据的数据库中搜索相应信息的系统的情况等。在后级应用处理器中或者经由网络耦接的服务器中，执行对照预先注册的虹膜信息核对提取的虹膜信息的匹配处理的情况下，如果固态成像装置1原样输出虹膜信息，则有可能泄露虹膜信息。
在此处，如上所述，固态成像装置1能够通过使用其中生成的信息作为密钥来执行加密处理。因此，在固态成像装置1外部执行匹配处理的情况下，固态成像装置1可以通过输出加密的虹膜信息来安全地交换虹膜信息。
图20是示出虹膜认证系统的配置实例的说明图。图20示出了虹膜认证系统，其中，信息处理设备300和服务器800经由网络900耦接。信息处理设备300执行虹膜信息的提取和提取虹膜信息之前的处理。服务器800执行虹膜信息的匹配过程。图20所示的固态成像装置1包括成像控制器301、虹膜处理器302、加密处理器315和成像条件控制器330。虹膜处理器302包括区域检测器311和虹膜提取器312。换言之，虹膜处理器302执行虹膜信息的提取和提取虹膜信息之前的处理。
加密处理器315对从虹膜处理器302输出的虹膜信息执行加密处理。如上所述，加密处理器315通过使用固态成像装置1特有的唯一信息来执行加密处理。加密处理器315可以通过使用固态成像装置1特有的唯一信息执行加密处理来非常安全地与外部交换信息。
服务器800包括解密处理器810、虹膜匹配部820和虹膜信息存储器830。
解密处理器810解密由加密处理器315加密的虹膜信息。服务器800先前通过任何方法从信息处理设备300获取固态成像装置1特有的唯一信息。解密处理器810通过使用从信息处理设备300获取的唯一信息来解密加密的虹膜信息。
以类似于上述虹膜匹配部313的方式，虹膜匹配部820对照预先存储在虹膜信息存储器830中的虹膜信息核对从信息处理设备300获取的虹膜信息。
如上所述，即使在信息处理设备300向服务器800发送虹膜信息并且服务器800执行虹膜认证处理的情况下，也可以通过使用在固态成像装置1中提取虹膜信息的处理获得的信息来控制固态成像装置1中的焦点和曝光。
在此处，将描述上述固态成像装置1的具体电路配置实例。图21是示出根据本实施方式的包括在固态成像装置1中的逻辑裸片23024中形成的电路的配置实例的说明图。
逻辑裸片23024包括通信部23201、CPU 23202、ROM 23203、RAM 23204、图像处理器23205和上述成像控制器301。此外，逻辑裸片23024包括安全区域23300。通信部23201例如经由I2C通信与另一元件(例如，应用处理器)通信。此外，像素数据例如从像素区域23102发送到图像处理器23205。
此外，安全区域23300包括CPU 23301、ROM 23302、RAM 23303、非易失性存储器(NVM)23304、上述加密器222和上述虹膜认证器310。虹膜认证器310包括RAM 23104。
当然，毋庸置疑，图21所示的电路配置实例是为了说明的目的。固态成像装置1中包括的逻辑裸片23024可以具有各种布局。
<1.5.3.操作实例>
接下来，将描述根据本公开实施方式的固态成像装置1的操作实例。在下文中，将描述固态成像装置1的操作实例。在操作实例中，当通过使用通过图像捕捉获得的图像数据来识别个体时，固态成像装置1首先在活体检测模式下操作，然后在虹膜认证模式下操作。在活体检测模式中，执行活体检测处理。在虹膜认证模式中，在通过活体检测处理检测到活体的情况下，执行虹膜认证处理。
图22是示出根据本实施方式的固态成像装置1的操作实例的流程图。图22示出了在活体检测模式下操作的固态成像装置1的操作实例。
当固态成像装置1在活体检测模式下操作时，固态成像装置1首先通过使用已经获得的图像数据来适当地控制用于活体检测的图像捕捉。换言之，固态成像装置1为活体检测适当地设置曝光、增益等(步骤S301)。
如果控制适用于活体检测的图像捕捉，并且获得适于活体检测的成像条件(步骤S302中，是)，则固态成像装置1通过使用已经获得的图像数据来执行活体检测处理，并且确定被摄体是否是活体(步骤S303)。如果作为活体检测的结果，图像中的被摄体是活体(步骤S303中，是)，则固态成像装置1随后转换到虹膜认证模式。另一方面，如果作为活体检测的结果，图像中的被摄体不是活体(步骤S303中，否)，则固态成像装置1等待超时(步骤S304)。在发生超时的情况下(步骤S304中，是)，固态成像装置1确定通过活体检测进行的个体识别已经失败，并结束处理(步骤S305)。注意，如果作为步骤S302中的确定结果，成像条件不适于活体检测(步骤S302中，否)，则固态成像装置1等待超时(步骤S306)。在发生超时的情况下(步骤S306中，是)，固态成像装置1确定通过活体检测进行的个体识别已经失败，并结束处理(步骤S305)。
在此处，在步骤S304和S306中的超时处理中，可以在固态成像装置1中安装定时器，并且当该处理被已经完成对预定超时时间段的计数的定时器中断时，结束活体检测处理，或者可以在应用处理器370中安装定时器，并且当定时器完成对预定超时时间段的计数并且应用处理器370向固态成像装置1通知超时时，结束活体检测处理。
图23是示出根据本实施方式的固态成像装置1的操作实例的流程图。图23示出了在虹膜认证模式下操作的固态成像装置1的操作实例。
当固态成像装置1在虹膜认证模式下操作时，固态成像装置1首先通过使用已经获得的图像数据来控制适用于虹膜认证的图像捕捉。换言之，固态成像装置1设置适用于虹膜认证的曝光、增益等(步骤S311)。
如果图像捕捉被控制适用于虹膜认证，并且获得了适于虹膜认证的成像条件(步骤S312中，是)，则固态成像装置1通过使用已经获得的图像数据来执行虹膜认证处理，并且确定被摄体的虹膜信息是否与预先注册的虹膜信息相同(步骤S313)。如果作为虹膜认证的结果，被摄体的虹膜信息与预先注册的虹膜信息相同(步骤S313中，是)，则固态成像装置1将被摄体识别为要认证的人，并结束处理(步骤S314)。另一方面，如果作为虹膜认证的结果，被摄体的虹膜信息与预先注册的虹膜信息不相同(步骤S313中，否)，则固态成像装置1等待超时(步骤S315)。在发生超时的情况下(步骤S315中，是)，固态成像装置1确定通过虹膜认证的个人识别失败，并结束处理(步骤S316)。注意，如果作为步骤S312中的确定结果，成像条件不适于虹膜认证(步骤S312中，否)，则固态成像装置1等待超时(步骤S317)。在发生超时的情况下(步骤S317中，是)，固态成像装置1确定通过虹膜认证的个人识别失败，并结束处理(步骤S316)。
在此处，在步骤S315和S317中的超时处理中，可以在固态成像装置1中安装定时器，并且当该处理被已经完成对预定超时时间段的计数的定时器中断时，结束虹膜认证处理，或者可以在应用处理器370中安装定时器，并且当定时器完成对预定超时时间段的计数并且应用处理器370通知固态成像装置1超时时，结束虹膜认证处理。
<2.结论>
如上所述，本公开的实施方式提供了一种固态成像装置1，能够通过在固态成像装置1中为虹膜认证处理和生物特征认证处理设置适当的成像条件，来缩短完成对准备用于虹膜认证处理的适当成像条件的控制所花费的时间。
上面已经参考附图描述了本公开的优选实施方式，而本公开不限于上述实例。本领域技术人员可以在所附权利要求的范围内找到各种变更和修改，并且应该理解，这些变更和修改将自然地落入本公开的技术范围内。
本说明书中的每个设备或装置执行的过程中的每个步骤根据序列图或流程图中描述的顺序在时间序列过程中执行，但这是不一定的。例如，由每个设备或装置执行的过程中的每个步骤可以以与流程图描述的顺序不同的顺序来执行，或者可以并行执行。
此外，可以创建计算机程序，用于使硬件(内置在每个设备或装置中的CPU、ROM和RAM)展示出与上述每个设备或装置的配置相似的功能。此外，还可以提供存储该计算机程序的存储介质。此外，通过用硬件配置功能框图所示的每个功能块，能够用硬件执行一系列过程。
此外，本说明书中描述的效果仅仅是说明性和示范性的，而不是限制性的。换言之，根据本公开的技术可以表现出本领域技术人员从本说明书中显而易见的其他效果以及上述效果以外或替代的效果。
注意，本公开的技术范围还包括以下配置。
(1)一种固态成像装置，包括：
像素阵列，其中，像素设置在矩阵上；
虹膜认证器，其从通过光电转换从像素阵列获得的图像数据中提取要在虹膜认证处理中使用的虹膜信息；以及
成像条件控制器，其通过使用在提取虹膜信息的过程中获得的信息，执行控制，以设定在获取用于虹膜认证处理的图像数据时的成像条件。
(2)根据(1)所述的固态成像装置，其中，所述成像条件控制器执行控制，以设定作为成像调节的获取图像数据时的曝光。
(3)根据(1)所述的固态成像装置，其中，所述成像条件控制器控制作为成像条件的获取图像数据中的焦点。
(4)根据(1)～(3)中任一项所述的固态成像装置，其中，所述虹膜认证器包括从所述图像数据提取虹膜信息的虹膜提取器。
(5)根据(4)所述的固态成像装置，其中，
所述虹膜认证器包括区域检测器，其从图像数据中检测包括虹膜信息的区域，并且
所述虹膜提取器从区域检测器检出的区域提取虹膜信息。
(6)根据(4)或(5)所述的固态成像装置，其中，所述虹膜认证器还包括虹膜匹配部，其使用由所述虹膜提取器提取的虹膜信息来执行虹膜认证处理。
(7)根据(1)～(6)中任一项所述的固态成像装置，还包括
加密处理器，其对虹膜认证器提取的虹膜信息进行加密。
(8)根据(7)所述的固态成像装置，其中，所述加密处理器通过使用从所述像素阵列获取的唯一信息来执行加密。
(9)根据(1)～(8)中任一项所述的固态成像装置，其中，两个或更多个半导体基板被接合。
(10)根据(9)所述的固态成像装置，其中，所述半导体基板包括其上至少形成有像素阵列的第一半导体基板和其上至少形成有逻辑电路的第二半导体基板。
(11)根据(10)所述的固态成像装置，其中，所述虹膜认证器和所述成像条件控制器形成在所述逻辑电路中。
(12)根据(10)或(11)所述的固态成像装置，其中，所述第一半导体基板的配线和所述第二半导体基板的配线直接接合。
(13)一种固态成像装置，包括：
第一半导体基板，其上至少形成有像素阵列；以及
第二半导体基板，其上至少形成有逻辑电路，所述第二半导体基板与所述第一半导体基板接合，
所述像素阵列包括设置在矩阵上的像素，所述像素阵列输出图像数据，
所述逻辑电路包括
虹膜认证器，其从图像数据中提取虹膜信息，以及
成像条件控制器，其基于虹膜认证器获得的结果来控制曝光或焦点。
(14)一种控制固态成像装置的方法，所述方法包括：
从通过光电转换从像素阵列获得的图像数据中提取要在虹膜认证处理中使用的虹膜信息，所述像素阵列包括设置在矩阵上的像素；及
通过使用在提取虹膜信息的过程中获得的信息，执行控制，以设定在获得用于虹膜认证处理的图像数据时的成像条件。
符号说明
1 固态成像装置
300 信息处理设备
380 显示器
381 引导件
390 光源
800 服务器
900 网络

Claims (14)

1.一种固态成像装置，包括：
像素阵列，其中，像素设置在矩阵上；
虹膜认证器，从通过光电转换而从所述像素阵列获得的图像数据中，提取要在虹膜认证处理中使用的虹膜信息；以及
成像条件控制器，通过使用在提取所述虹膜信息的过程中获得的信息来执行控制，以设定在获得用于所述虹膜认证处理的所述图像数据时的成像条件。
2.根据权利要求1所述的固态成像装置，其中，所述成像条件控制器执行控制以设定作为所述成像条件的获取所述图像数据时的曝光。
3.根据权利要求1所述的固态成像装置，其中，所述成像条件控制器控制作为所述成像条件的获取所述图像数据时的焦点。
4.根据权利要求1所述的固态成像装置，其中，所述虹膜认证器包括从所述图像数据提取虹膜信息的虹膜提取器。
5.根据权利要求4所述的固态成像装置，其中，
所述虹膜认证器包括区域检测器，所述区域检测器从所述图像数据中检测包括虹膜信息的区域，并且
所述虹膜提取器从由所述区域检测器检出的区域提取虹膜信息。
6.根据权利要求4所述的固态成像装置，其中，所述虹膜认证器还包括虹膜匹配部，所述虹膜匹配部使用由所述虹膜提取器提取的虹膜信息来执行虹膜认证处理。
7.根据权利要求1所述的固态成像装置，还包括
加密处理器，对由所述虹膜认证器提取的虹膜信息进行加密。
8.根据权利要求7所述的固态成像装置，其中，所述加密处理器通过使用从所述像素阵列获取的唯一信息来执行加密。
9.根据权利要求1所述的固态成像装置，其中，两个或更多个半导体基板被接合。
10.根据权利要求9所述的固态成像装置，其中，所述半导体基板包括：其上至少形成有所述像素阵列的第一半导体基板和其上至少形成有逻辑电路的第二半导体基板。
11.根据权利要求10所述的固态成像装置，其中，所述虹膜认证器和所述成像条件控制器形成在所述逻辑电路中。
12.根据权利要求10所述的固态成像装置，其中，所述第一半导体基板的配线和所述第二半导体基板的配线直接接合。
13.一种固态成像装置，包括：
第一半导体基板，其上至少形成有像素阵列；以及
第二半导体基板，其上至少形成有逻辑电路，所述第二半导体基板与所述第一半导体基板接合，
所述像素阵列包括设置在矩阵上的像素，所述像素阵列输出图像数据，
所述逻辑电路包括：
虹膜认证器，从所述图像数据中提取虹膜信息，以及
成像条件控制器，基于所述虹膜认证器获得的结果来控制曝光或焦点。
14.一种控制固态成像装置的方法，所述方法包括：
从通过光电转换而从像素阵列获得的图像数据中，提取要在虹膜认证处理中使用的虹膜信息，所述像素阵列包括设置在矩阵上的像素；以及
通过使用在提取所述虹膜信息的过程中获得的信息来执行控制，以设定在获得用于所述虹膜认证处理的所述图像数据时的成像条件。
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