CN111630842A - 固态成像装置及固态成像装置的信息处理方法 - 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以生成相当安全的固有信息并且基于所生成的固有信息执行加密处理，从而可以进行安全增强的加密处理。[解决方案]提供一种固态成像装置，该固态成像装置设置有用于生成规定的模拟信息的固有信息生成单元，用于基于规定的模拟信息生成规定的固有值的固有值生成单元，以及用于使用规定的固有值执行加密处理的加密处理单元。固有值生成单元包括用于将规定的模拟信息转换为数字信息的检测单元和用于使用数字信息计算规定的固有值的固有值计算单元。固态成像装置进一步设置有用于允许模拟信息和/或数字信息中的高频信号通过的高通滤波器。

Description

固态成像装置及固态成像装置的信息处理方法
技术领域
本公开涉及一种固态成像装置和该固态成像装置的信息处理方法
背景技术
作为固态成像装置，已知一种由诸如互补金属氧化物半导体(CMOS)的MOS图像传感器为代表的放大型固态成像装置。此外，已知一种由电荷耦合装置(CCD)图像传感器为代表的电荷转移型固态成像装置。这些固态成像装置广泛用于数码相机、数字摄像机等。近年来，作为安装在诸如配备相机的移动电话和个人数字助理(PDA)的移动装置中的固态成像装置，因为MOS图像传感器的电源电压低，所以从功耗等的角度常常使用该MOS图像传感器。例如，专利文献1公开了应用这种固态成像装置的数字相机的示例。
MOS固态成像装置具有像素阵列(像素区域)和外围电路区域，该像素阵列包括单位像素，每个单位像素包括作为光电转换单元的光电二极管和多个像素晶体管而形成，多个单位像素以二维阵列布置。多个像素晶体管使用MOS晶体管而形成，并且包括传输晶体管、复位晶体管、以及放大晶体管的三种晶体管，或者添加有选择晶体管的四种晶体管。
引文列表
专利文献
专利文献1：日本专利申请公开号2004-173154
发明内容
发明要解决的问题
在上述专利文献1中，通过使用图像传感器的固有信息，在与图像传感器不同的区块中创建加密密钥。然而，在该技术中，通过监控从图像传感器输出的信号，图像传感器的固有信息可能会泄漏。
因此，本公开提出了一种新的且经改进的固态成像装置和该固态成像装置的信息处理方法，该固态成像装置和该固态成像装置的信息处理方法能够通过极其安全地生成固有信息并基于所生成的固有信息执行加密处理来以增强的安全性执行加密处理。
问题的解决方案
根据本公开，本发明提供一种固态成像装置，包括：固有信息生成单元，生成预定模拟信息；固有值生成单元，基于预定模拟信息生成预定固有值；以及加密处理单元，使用预定固有值执行加密处理，其中，固有值生成单元包括：检测单元，将预定模拟信息转换为数字信息；以及固有值计算单元，使用数字信息计算预定固有值，其中固态成像装置还包括高通滤波器，该高通滤波器使针对模拟信息和数字信息中的至少一个的高频信号通过。
此外，根据本公开，提供了一种固态成像装置的固有值生成方法，包括：从固有信息生成单元生成预定模拟信息；固有值生成单元基于预定模拟信息生成预定固有值；并且加密处理单元使用预定固有值执行加密处理，其中，固有值的生成包括：转换预定模拟信息为数字信息；并且使用数字信息计算预定固有值，其中固有值生成方法还包括使针对模拟信息和数字信息中的至少一个的高频信号通过。
本发明的效果
因此，根据本公开，可以提供一种新的且经改进的固态成像装置和该固态成像装置的信息处理方法，该固态成像装置和该固态成像装置的信息处理方法能够通过极其安全地生成固有信息并基于所生成的固有信息执行加密处理来以增强的安全性执行加密处理。
注意，上述效果不一定受到限制，并且本描述中示出的任何效果或可以从本描述中掌握的其它效果可以与上面的效果一起展示或代替上面的效果展示。
附图说明
[图1]是示出根据本公开的一个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]是示出根据本公开的技术可应用至的堆叠型固态成像装置的配置实例的概况的示图。
[图3]是示出堆叠型固态成像装置23020的第一配置实例的截面图。
[图4]是示出堆叠型固态成像装置23020的第二配置实例的截面图。
[图5]是示出堆叠型固态成像装置23020的第三配置实例的截面图。
[图6]是示出根据本公开的技术可应用至的堆叠型固态成像装置的另一配置实例的视图。
[图7]是示出根据本公开的一个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]是示出根据本公开的一个实施方式的单位像素的电路配置的实例的示图。
[图9]是示出根据本公开的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]是示出根据同一实施方式的削波电路的电路配置实例的说明图。
[图10B]是示出根据同一实施方式的参考信号生成单元、电流源和比较器的电路配置实例的说明图。
[图11A]是以时序图示出根据同一实施方式的生成固有信息时的操作的说明图。
[图11B]是以时序图示出根据同一实施方式的生成固有信息时的操作的说明图。
[图11C]是以时序图示出根据同一实施方式的生成固有信息时的操作的说明图。
[图11D]是以时序图示出根据同一实施方式的生成固有信息时的操作的说明图。
[图11E]是以时序图示出根据同一实施方式的生成固有信息时的操作的说明图。
[图11F]是以时序图示出根据同一实施方式的生成固有信息时的操作的说明图。
[图11G]是以时序图示出根据同一实施方式的生成固有信息时的操作的说明图。
[图11H]是以时序图示出根据同一实施方式的生成固有信息时的操作的说明图。
[图12]是示出根据同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13]是示出根据同一实施方式的固态图像传感器的操作实例的流程图。
[图14]是用于描述根据本公开的第二实施方式的与PUF值的生成相关的技术的实例的说明图。
[图15]是用于描述根据同一实施方式的与PUF值的生成相关的技术的实例的说明图。
[图16]是用于描述根据同一实施方式的与PUF值的生成相关的技术的实例的说明图。
[图17]是用于描述根据同一实施方式的生成PUF值的方法的实例的说明图。
[图18]是用于描述根据同一实施方式的生成PUF值的方法的实例的说明图。
[图19]是示出根据同一实施方式的固态成像装置的功能配置实例的框图。
[图20]是示出根据同一实施方式的固态成像装置的一系列处理的流程的实例的流程图。
[图21]是示出根据同一实施方式的固态成像装置1的一系列处理的流程的实例的流程图。
[图22]是用于描述根据本公开的第三实施方式的固态成像装置的操作的概况的说明图。
[图23]是用于描述根据同一实施方式的固态成像装置的操作的概况的说明图。
[图24]是示出根据同一实施方式的固态成像装置的电路配置实例的说明图。
[图25]是示出根据同一实施方式的固态成像装置1的驱动实例的时序图的说明图。
[图26]是示出根据同一实施方式的固态成像装置的功能配置实例的说明图。
[图27]是示出将固有信息生成单元214的各个像素划分为块的状态的说明图。
[图28]是示出根据同一实施方式的固态成像装置1的操作实例的流程图。
[图29]是示出成像设备在应用于生物认证的情况下的示意性功能配置实例的框图。
[图30]是示出成像设备在应用于生物认证的情况下的示意性功能配置的另一实例的框图。
[图31]是示出成像设备在应用于生物认证的情况下的示意性功能配置的另一实例的框图。
[图32]是示出生物认证系统的示意性系统配置的实例的框图。
[图33]是示出构成生物认证系统的成像设备的示意性功能配置的实例的框图。
[图34]是示出构成生物认证系统的服务器的示意性功能配置的实例的框图。
[图35]是示出车辆控制系统的示意性配置的实例的框图。
[图36]是示出车辆外部信息检测单元和成像单元的安装位置的实例的说明图。
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。应注意，在本说明书和附图中，对具有大致相同的功能配置的部件，给出相同的附图标记，并且省略其重复说明。
应注意，将按照以下顺序进行描述。
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
2.PUF的概况
3.第一实施方式
3.1.配置实例
3.2.操作实例
4.第二实施方式
4.1.基本构思
4.2.生成PUF值的方法
4.3.功能配置
4.4.处理
4.5.评估
5.第三实施方式
5.1.概况
5.2.驱动实例
6.应用实例
6.1.生物认证的应用实例
6.2.生物认证系统的应用实例
6.3.移动物体的应用实例
7.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示出根据本公开的一个实施方式的作为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固态成像装置应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具有像素阵列(被称为像素区域)3和外围电路部分，在该像素阵列中，包括多个光电转换单元的像素2以二维阵列规则布置在半导体基板11(例如，硅基板)上。像素2例如，包括作为光电转换单元的光电二极管和多个像素晶体管(被称为MOS晶体管)。多个像素晶体管可包括三个晶体管，例如，转移晶体管、复位晶体管和放大晶体管。此外，可通过添加选择晶体管，而由四个晶体管配置。应注意，稍后将分别描述单位像素的等效电路的实例。像素2可被配置为一个单位像素。此外，像素2可具有共享像素结构。共享像素结构包括多个光电二极管、多个转移晶体管、一个共享浮动扩散部和其他共享像素晶体管中的每一个。即，在共享像素中，构成多个单位像素的光电二极管和转移晶体管共享其他像素晶体管中的每一个。
外围电路部分包括垂直驱动电路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接收给出关于操作模式等的指令的输入时钟和数据，并且输出诸如固态成像装置的内部信息的数据。即，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，该时钟信号和控制信号是用于垂直驱动电路4、列信号处理电路5、水平驱动电路6等的操作的参考。然后，这些信号被输入至垂直驱动电路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，选择像素驱动布线，并且将用于驱动像素的脉冲提供至所选择的像素驱动布线，从而以行为单位驱动像素。即，垂直驱动电路4以行为单位在垂直方向上依次选择性扫描像素阵列3的每个像素2，并且基于根据在例如作为每个像素2的光电转换单元的光电二极管中接收的光量而生成的信号电荷，通过垂直信号线9，将像素信号供应至列信号处理电路5。
列信号处理电路5例如布置在像素2的每一列上，并且针对每个像素列，对从一行的像素2输出的信号执行信号处理，诸如去噪。即，列信号处理电路5执行信号处理，诸如，用于去除像素2固有的固定模式噪声的CDS、信号放大和AD转换。水平选择开关(未示出)设置在列信号处理电路5的输出级处，以便与水平信号线10连接。
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列信号处理电路5，并且将来自列信号处理电路5中的每一个的像素信号输出至水平信号线10。
输出电路7对通过水平信号线10从列信号处理电路5中的每一个依次提供的信号执行信号处理，并且输出被处理的信号。例如，可仅执行缓冲，或者可执行黑电平调整、列变化校正、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是示出根据本公开的技术可应用至的堆叠型固态成像装置的配置实例的概况的示图。
图2中的A示出非堆叠型固态成像装置的示意性配置实例。固态成像装置23010具有如图2中的A所示的一个管芯(半导体基板)23011。管芯23011设置有其中像素以阵列布置的像素区域23012、执行驱动像素等的各种控制的控制电路23013以及用于信号处理的逻辑电路23014。
图2中的B和C示出堆叠型固态成像装置的示意性配置实例。如图2中的B和C所示，固态成像装置23020包括两个管芯：传感器管芯23021和逻辑管芯23024，这两个管芯堆叠并电连接并且被配置为一个半导体芯片。
在图2的B中，像素区域23012和控制电路23013安装在传感器管芯23021上，并且包括用于执行信号处理的信号处理电路的逻辑电路23014安装在逻辑管芯23024上。
在图2的C中，像素区域23012安装在传感器管芯23021上，并且控制电路23013和逻辑电路23014安装在逻辑管芯23024上。
图3是示出堆叠型固态成像装置23020的第一配置实例的截面图。
在传感器管芯23021上，形成构成要位于像素区域23012中的像素的光电二极管(PD)、浮动扩散部(FD)和Tr(MOS FET)、要作为控制电路23013的Tr等。此外，具有多层(在该实例中，三层)布线23110的布线层23101形成在传感器管芯23021上。应注意，(要作为)控制电路23013的(Tr)可配置在逻辑管芯23024中而不是传感器管芯23021中。
在逻辑管芯23024上，形成构成逻辑电路23014的Tr。此外，具有多层(在该实例中，三层)布线23170的布线层23161形成在逻辑管芯23024上。此外，在逻辑管芯23024中，形成具有形成于内壁表面上的绝缘膜23172的连接孔23171，并且连接至布线23170等的连接导体23173嵌入连接孔23171。
传感器管芯23021和逻辑管芯23024彼此附接，使得布线层23101和23161彼此面对，由此形成其中传感器管芯23021与逻辑管芯23024堆叠的堆叠型固态成像装置23020。在传感器管芯23021和逻辑管芯23024彼此附接的表面上，形成诸如保护膜的膜23191。
在传感器管芯23021中，形成连接孔23111，该连接孔23111从传感器管芯23021的后表面侧(光进入PD的一侧)(上侧)穿透传感器管芯23021并且到达逻辑管芯23024的布线23170的最上层。此外，连接孔23121形成在传感器管芯23021中的连接孔23111附近，以便从传感器管芯23021的后表面侧到达布线23110的第一层。在连接孔23111的内壁表面上形成绝缘膜23112，并且在连接孔23121的内壁表面上形成绝缘膜23122。然后，连接导体23113和23123分别嵌入连接孔23111和23121中。连接导体23113与连接导体23123在传感器管芯23021的后表面侧上电连接，由此经由布线层23101、连接孔23121、连接孔23111和布线层23161，电连接传感器管芯23021与逻辑管芯23024。
图4是示出堆叠型固态成像装置23020的第二配置实例的截面图。
在固态成像装置23020的第二配置实例中，传感器管芯23021(其布线层23101的(布线23110))与逻辑管芯23024(其布线层23161的(布线23170))通过形成在传感器管芯23021中的一个连接孔23211而电连接。
即，在图4中，连接孔23211形成为从传感器管芯23021的后表面侧穿透传感器管芯23021，到达逻辑管芯23024的布线23170的最上层，并且到达传感器管芯23021的布线23110的最上层。在连接孔23211的内壁表面上，形成绝缘膜23212，并且连接导体23213嵌入连接孔23211。在上述图3中，传感器管芯23021和逻辑管芯23024通过两个连接孔23111和23121电连接，但是在图4中，传感器管芯23021和逻辑管芯23024通过一个连接孔23211电连接。
图5是示出堆叠型固态成像装置23020的第三配置实例的截面图。
图5中的固态成像装置23020与图3的情况(其中，在传感器管芯23021与逻辑管芯23024彼此附接的表面上，形成诸如保护膜的膜23191)的不同之处在于：在传感器管芯23021与逻辑管芯23024彼此附接的表面上，不形成诸如保护膜的膜23191。
图5的固态成像装置23020被配置为使得传感器管芯23021和逻辑管芯23024堆叠，使得布线23110和23170直接接触，并且在施加所需负载的同时被加热，从而直接接合布线23110和23170。
图6是示出根据本公开的技术可应用至的堆叠型固态成像装置的另一配置实例的截面图。
在图6中，固态成像装置23401具有堆叠三个管芯的三层堆叠结构：传感器管芯23411、逻辑管芯23412和存储器管芯23413。
存储器管芯23413具有例如，存储由逻辑管芯23412执行的信号处理所临时需要的数据的存储器电路。
在图6中，逻辑管芯23412和存储器管芯23413在传感器管芯23411下以此顺序堆叠，但是逻辑管芯23412和存储器管芯23413可以以相反顺序堆叠，即，在传感器管芯23411下以存储器管芯23413和逻辑管芯23412的顺序堆叠。
应注意，在图6中，作为像素的光电转换单元的PD以及像素Tr的源漏区形成在传感器管芯23411中。
在PD周围形成栅极，栅极绝缘膜插入其间，并且像素Tr 23421和像素Tr 23422由栅极和一对源漏区形成。
与PD相邻的像素Tr 23421是转移Tr，并且构成像素Tr 23421的一对源漏区中的一个是FD。
此外，在传感器管芯23411中形成层间绝缘膜，并且在层间绝缘膜中形成连接孔。在连接孔中，形成连接至像素Tr 23421和像素Tr 23422的连接导体23431。
此外，具有连接至每个连接导体23431的多层布线23432的布线层23433形成在传感器管芯23411中。
此外，在传感器管芯23411的最下层布线层23433上，形成作为用于外部连接的电极的铝垫片23434。即，在传感器管芯23411中，铝垫片23434形成在比布线23432更靠近传感器管芯与逻辑管芯23412的接合表面23440的位置处。铝垫片23434用作与外部信号的输入和输出相关的布线的一端。
此外，用于与逻辑管芯23412的电连接的触点23441形成在传感器管芯23411中。触点23441连接至逻辑管芯23412的触点23451，并且还连接至传感器管芯23411的铝垫片23442。
然后，在传感器管芯23411中形成焊盘孔23443，以便从传感器管芯23411的后表面侧(上侧)到达铝焊盘23442。
根据本公开的技术可应用于如上所述的固态成像装置。
应注意，在参考图3至图6说明的实例中，例如，铜(Cu)布线用于各种布线。此外，在下文中，布线(例如，图5所示的布线23110和23170)直接接合在如图5所示的堆叠在一起的传感器管芯之间的配置也将被称为“Cu-Cu接合”。
<1.2.功能配置>
接下来，将参考图7描述根据本公开的一个实施方式的固态成像装置的功能配置的实例。图7是示出根据本公开的一个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所示的固态成像装置1是捕获对象的图像并获得捕获图像的数字数据的图像传感器，例如，互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器、电荷耦合器件(CCD)图像传感器等。
如图7所示，固态成像装置1具有控制单元101、像素阵列单元111、选择单元112、A/D转换单元(模拟数字转换器(ADC))113和恒流电路单元114。
控制单元101控制固态成像装置1的每个单元，以执行与图像数据(像素信号)的读取等有关的处理。
像素阵列单元111是其中具有诸如光电二极管的光电转换元件布置成矩阵(阵列)的像素配置的像素区域。像素阵列单元111由控制单元101控制，在各个像素处接收对象的光，光电转换入射光以累积电荷，并且在预定时刻将在各个像素处累积的电荷作为像素信号输出。
像素121和像素122表示布置在像素阵列单元111中的像素组中的两个垂直相邻像素。像素121和像素122是同一列(column)中的连续行中的像素。在图7的实例的情况下，如像素121和122所示，每个像素的电路使用光电转换元件和四个晶体管。应注意，每个像素的电路的配置是任意的，并且可不同于图7所示的实例的配置。
在常见像素阵列中，为每一列提供用于像素信号的输出线。在像素阵列单元111的情况下，为每一列提供两个(两个系统的)输出线。一列像素的电路每隔一行地、交替地连接至这两条输出线。例如，从顶部开始的奇数行中的像素的电路连接至一条输出线，并且偶数行中的像素的电路连接至另一输出线。在图7的实例的情况下，像素121的电路连接至第一输出线(VSL1)，并且像素122的电路连接至第二输出线(VSL2)。
应注意，为了便于描述，图7仅示出一列输出线，但实际上，对于每一列，类似设置两条输出线。该列像素的电路每隔一行地连接至每条输出线。
选择单元112具有用于将像素阵列单元111的各条输出线连接至ADC 113的输入端的开关，并且由控制单元101控制以控制像素阵列单元111与ADC 113之间的连接。即，从像素阵列单元111读取的像素信号经由选择单元112供应至ADC 113。
选择单元112具有开关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连接。例如，当开关131接通(ON)时，第一输出线(VSL1)和第二输出线(VSL2)连接，并且当开关131关断(OFF)时，它们断开连接。
尽管稍后将描述细节，但是在固态成像装置1中，为每条输出线提供一个ADC(列ADC)。因此，假设开关132和开关133都接通，如果开关131接通，则同一列的两条输出线连接，并且一个像素的电路连接至两个ADC。相反，当开关131关断时，同一列的两条输出线断开连接，并且一个像素的电路连接至一个ADC。即，开关131选择作为一个像素的信号的输出目的地的ADC(列ADC)的数量。
虽然稍后将描述细节，但是如上所述，通过由开关131控制作为像素信号的输出目的地的ADC的数量，固态成像装置1可根据ADC的数量输出更多的各种像素信号。即，固态成像装置1可实现更多的各种数据输出。
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之间的连接。当开关132接通(ON)时，第一输出线连接至对应ADC的比较器的一个输入端；此外，当开关132关断(OFF)时，它们断开连接。
开关133控制对应于像素122的第二输出线(VSL2)与对应于输出线的ADC之间的连接。当开关133接通(ON)时，第二输出线连接至对应ADC的比较器的一个输入端。此外，当开关133关断(OFF)时，它们断开连接。
选择单元112可通过切换这些开关131至133的状态，根据控制单元101的控制，控制作为一个像素的信号的输出目的地的ADC(列ADC)的数量。
应注意，可省略开关132和开关133(一个或两个)，并且每条输出线可恒定连接至与输出线对应的ADC。然而，通过允许这些开关控制其连接和断开连接，扩大了作为一个像素的信号的输出目的地的ADC(列ADC)的数量的选择范围。即，通过提供这些开关，固态成像装置1可输出更多的各种像素信号。
应注意，图7仅示出相对于一列输出线的配置，但实际上，针对每一列，选择单元112具有与图7所示的配置(开关131至开关133)类似的配置。即，选择单元112根据控制单元101的控制，针对每一列执行与上述连接控制相似的连接控制。
ADC 113A-D转换经由每条输出线从像素阵列单元111供应的像素信号中的每一个，并将其作为数字数据输出。ADC 113具有用于来自像素阵列单元111的每条输出线的ADC(列ADC)。即，ADC 113具有多个列ADC。对应于一条输出线的列ADC是具有比较器、D/A转换器(DAC)和计数器的单斜ADC。
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)，直至像素信号与DAC输出变得相等。当DAC输出到达信号值时，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输出至固态成像装置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至初始值(例如，0)。
针对每一列，ADC 113具有两个系统的列ADC。例如，比较器141(COMP1)、DAC 142(DAC1)和计数器143(计数器1)被设置用于第一输出线(VSL1)，并且比较器151(COMP2)、DAC152(DAC2)和计数器153(计数器2)被设置用于第二输出线(VSL2)。虽然未示出，但是对于其他列的输出线，ADC 113具有类似配置。
然而，在这些配置中，DAC可共享。对每个系统执行DAC的共享。即，共享每一列中相同系统的DAC。在图7的实例的情况下，对应于每一列的第一输出线(VSL1)的DAC共享作为DAC 142，并且对应于每一列的第二输出线(VSL2)的DAC共享作为DAC 152。应注意，比较器和计数器被提供用于每一系统的输出线。
恒流电路单元114是与各输出线连接的恒流电路，并且通过由控制单元101控制而被驱动。恒流电路单元114的电路例如由金属氧化物半导体(MOS)晶体管等配置。虽然该电路配置是任意的，但是在图7中，为了便于解释，MOS晶体管161(LOAD1)被设置用于第一输出线(VSL1)，并且MOS晶体管162(LOAD2)被设置用于第二输出线(VSL2)。
一旦从诸如用户的外部接收到请求，控制单元101例如，选择读取模式、控制选择单元112并控制与输出线的连接。此外，控制单元101根据所选择的读取模式控制列ADC的驱动。此外，除了列ADC之外，控制单元101根据需要控制恒流电路单元114的驱动，并且控制例如像素阵列单元111的驱动，诸如读取速率和定时。
即，控制单元101不仅可控制选择单元112，而且也能够以更多的各种模式操作选择单元112之外的每个单元。因此，固态成像装置1可输出更多的各种像素信号。
应注意，图7所示的每个单元的数量是任意的，只要数量是足够的即可。例如，针对每一列，可提供三个或多个系统的输出线。此外，可通过增加从ADC 132输出的并行像素信号的数量或图7所示的ADC 132本身的数量，来增加与外部并行输出的像素信号的数量。
上面参考图7描述了根据本公开的一个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，将参考图8描述单位像素的电路配置的实例。图8是示出根据本公开的一个实施方式的单位像素的电路配置的实例的示图。如图8所示，根据本公开的一个实施方式的单位像素121包括光电转换单元(例如，光电二极管PD)和四个像素晶体管。四个像素晶体管例如，是转移晶体管Tr11、复位晶体管Tr12、放大晶体管Tr13和选择晶体管Tr14。这些像素晶体管可由例如，n沟道MOS晶体管形成。
转移晶体管Tr11连接在光电二极管PD的阴极与浮动扩散部FD之间。通过将转移脉冲
Figure BDA0002582292900000161
施加至栅极，而将已经由光电二极管PD光电转换并且累积在其中的信号电荷(此处，电子)转移至浮动扩散部FD。应注意，附图标记Cfd示意性表示浮动扩散部FD的寄生电容。
复位晶体管Tr12具有连接至电源VDD的漏极和连接至浮动扩散部FD的源极。然后，在将信号电荷从光电二极管PD转移至浮动扩散部FD之前，将复位脉冲
Figure BDA0002582292900000162
施加至栅极以复位浮动扩散部FD的电位。
放大晶体管Tr13具有连接至浮动扩散部FD的栅极、连接至电源VDD的漏极以及连接至选择晶体管Tr14的漏极的源极。放大晶体管Tr13在被复位晶体管Tr12复位为复位电平之后，将浮动扩散部FD的电位输出至选择晶体管Tr14。此外，在信号电荷被转移晶体管Tr11转移之后，放大晶体管Tr13将浮动扩散部FD的电位作为信号电平输出至选择晶体管Tr14。
选择晶体管Tr14具有例如，连接至放大晶体管Tr13的源极的漏极和连接至垂直信号线9的源极。然后，通过将选择脉冲
Figure BDA0002582292900000163
施加至选择晶体管Tr14的栅极，选择晶体管Tr14接通并且将从放大晶体管Tr13输出的信号输出至垂直信号线9。注意，对于选择晶体管Tr14，可采用连接在电源VDD与放大晶体管Tr13的漏极之间的配置。
注意，在根据本实施方式的固态成像装置1被配置为堆叠型固态成像装置的情况下，例如，诸如光电二极管和多个MOS晶体管的元件形成在图2的B或C中的传感器管芯23021中。进一步，转移脉冲、复位脉冲、选择脉冲和电源电压从图2的B或C中的逻辑管芯23024供应。此外，在连接至选择晶体管的漏极的垂直信号线9之后的级中的元件由逻辑电路23014配置并形成在逻辑管芯23024中。
以上参考图8描述了单位像素的电路配置的实例。
<<2.PUF的概况>>
接下来，将说明物理不可克隆功能(PUF)的概况。PUF是通过使用难以复制的物理特性来输出设备固有的值的功能。PUF的实例包括仲裁器(Arbiter)PUF、SRAM PUB、电子脉冲(Glitch)PUF等。
例如，仲裁器PUF是使用通过两条路径到达被称为仲裁器的电路的信号之间的延迟差来向设备输出固有值的技术。此外，SRAM PUF是使用紧接着SRAM(静态随机存取存储器)通电的初始值的差来输出设备固有的值的技术。此外，故障PUF是使用由于构成逻辑电路的每个门的输入信号与输出信号之间的延迟关系而发生的、被称为故障的现象来输出设备固有的值的技术。
通过使用这种PUF生成的设备固有的值是由于其难以复制的特性，因此例如，期望用作用于标识单个设备的标识符(ID)或者用作被称为密钥信息(例如，用于加密的密钥)。
上面已解释了PUF的概况。应注意，在以下描述中，使用上述PUF生成的设备固有值也将被称为“PUF值”。
<<3.第一实施方式>>
作为第一实施方式，将描述内部完成加密处理的固态图像传感器。传统上，已存在基于对固态图像传感器固有的固有信息，在成像设备内部生成加密密钥的技术。然而，如果固有信息是从固态图像传感器输出并且由不同于固态图像传感器的功能块加密，则用于加密的固有信息可能泄漏。
因而，在第一实施方式中，将描述使用固有信息内部完成加密处理而不向外部输出固有信息的固态图像传感器。
<3.1.配置实例>
图9是示出根据本公开的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示出使用固有信息内部完成加密处理的固态成像装置1的功能配置实例。在下文中，将使用图9描述根据本公开的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，根据本公开的第一实施方式的固态成像装置1包括驱动控制单元210、像素阵列单元211、削波电路215、参考信号生成单元216、电流源217、检测单元218、固有值计算单元220、加密单元222以及通信控制单元224，该像素阵列单元包括成像单元212和固有信息生成单元214并且包括预定行和列。
驱动控制单元210基于预定输入时钟和数据生成用于驱动稍后描述的成像单元212和固有信息生成单元214的信号，并且驱动成像单元212和固有信息生成单元214。在参考图1描述的固态成像装置1的配置中，驱动控制单元210可包括例如，控制电路8、垂直驱动电路4和水平驱动电路6。此外，驱动控制单元210可设置在图2所示的控制电路23013中。
驱动控制单元210可具有在驱动像素阵列单元211时，在驱动成像单元212与驱动固有信息生成单元214之间切换的功能。通过具有在驱动成像单元212与驱动固有信息生成单元214之间切换的功能的驱动控制单元210，能够在成像单元212与固有信息生成单元214之间共享电路。此外，通过具有在驱动成像单元212与驱动固有信息生成单元214之间切换的功能的驱动控制单元210，不需要用于生成固有信息的特殊元件，并且难以分析固有值。
此外，驱动控制单元210可具有将像素阵列单元211中的在输出图像时被驱动的元件与被驱动以检测元件固有信息的元件分离的功能。因为驱动控制单元210具有将在输出图像时被驱动的元件与被驱动以检测元件固有信息的元件分开的功能，所以能够防止元件固有信息泄露。
此外，驱动控制单元210可进行控制，以便在驱动以用于检测元件固有信息时，以与用于输出图像时的驱动的偏置电流不同的偏置电流进行驱动。在驱动以用于检测元件固有信息时，驱动控制单元210进行控制以便以与用于输出图像时的驱动的偏置电流不同的偏置电流进行驱动，能够适当地驱动以稳定地获得固有值。具体地，例如，图7所示的电路中的MOS晶体管161(LOAD1)和MOS晶体管162(LOAD2)的驱动在驱动以用于检测元件固有信息与驱动以用于输出图像之间改变。通过改变MOS晶体管161(LOAD1)和MOS晶体管162(LOAD2)的驱动，可改变放大晶体管AMP中出现的特性。驱动控制单元210执行控制以便根据温度以偏置电流驱动以用于检测元件固有信息，能够进行适于更稳定地获得固有值的驱动。
在以与用于输出图像时的驱动的偏置电流不同的偏置电流进行驱动以用于检测元件固有信息时，驱动控制单元210可执行控制以便根据固态成像装置1的芯片温度以偏置电流驱动。
像素阵列单元211具有以预定行和列布置的单位像素，并且被配置为通过源极跟随器电路输出数据。
成像单元212具有像素阵列，在该像素阵列中，包括多个光电转换单元的像素以二维阵列布置，并且该成像单元由驱动控制单元210驱动以输出模拟信号。成像单元212中的各像素的电路配置例如，是图8所示的配置。
在固有信息生成单元214中，例如，与成像单元212中提供的像素具有相同配置的电路被一维布置并且由驱动控制单元210驱动以输出模拟信号。可以以与成像单元212中设置的像素的制造过程基本相同的制造过程，制造形成为固有信息生成单元214的电路。此外，驱动控制单元210可在成像单元212的驱动与固有信息生成单元214的驱动之间切换。
固有信息生成单元214可以是设置在像素阵列的光学黑(OPB)区域中的像素。被配置为固有信息生成单元214的电路中的每个元件在制造时具有物理变化。在根据本公开的第一实施方式的固态成像装置1中，由该固有信息生成单元214输出的模拟信号用作固有不可复制信息(元件固有信息)的基础。
将给出由固有信息生成单元214输出的模拟信号的生成源的实例。在以下描述中，假设固有信息生成单元214与图7和图8所示的像素121具有类似配置。
(光电二极管PD)
光电二极管PD由于制造时的晶体缺陷而具有噪声分量。晶体缺陷引起暗电流的变化。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由于阈值电压Vth的变化而具有噪声分量。阈值电压Vth的变化是由于诸如氧化膜、沟道宽度、沟道长度和杂质的结构因素引起的。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还具有由于阈值电压Vth的变化而引起的噪声分量。阈值电压Vth的变化是由于诸如氧化膜、沟道宽度、沟道长度和杂质的结构因素引起的。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由于制造时的晶体缺陷而具有噪声分量。晶体缺陷引起暗电流的变化。晶体缺陷表现为固定模式噪声。当复位晶体管RST从接通切换至断开时，kTC噪声(复位噪声)出现在浮动扩散部FD中。该kTC噪声暂时发生。当复位晶体管RST从接通切换至断开时，馈通出现在浮动扩散部FD中。该馈通由寄生电容和阈值的变化引起，并且表现为固定模式噪声。
(放大晶体管AMP)
放大晶体管AMP还具有由于阈值电压Vth的变化而引起的噪声分量。阈值电压Vth的变化是由于诸如氧化膜、沟道宽度、沟道长度和杂质的结构因素引起的。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具有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。RTN被认为是由氧化膜中的缺陷导致的电荷俘获和解俘获而引起的。氧化膜的缺陷的存在与否是固有变化，但是观察到的是二元或多值时序信号电平波动。
这些噪声分量经由信号线(VSL)传输至后一级中的检测单元218。在正常驱动期间，在这些噪声分量中，在信号的传送之前之后不变化的噪声分量通过CDS处理被移除。在本实施方式中，当生成固有值时，固态成像装置1不移除这些噪声分量，而是使用它们作为要成为固有值的基础的元件固有信息。通过使用包括在从固有信息生成单元214输出的模拟信号中的噪声分量作为固有值的基础，固态成像装置1可生成难以分析的固有值。
固有信息生成单元214例如，能够设置在来自外部的光未到达的位置(遮蔽位置)处。在遮光位置处设置固有信息生成单元214使得固态成像装置1能够在不受外部光的影响的情况下，稳定地生成固有信息。此外，固有信息生成单元214可具有与成像单元212的像素阵列的列数一样多的一行或多行电路。此外，固有信息生成单元214可设置有通过来自驱动控制单元210的控制信号操作的行选择开关。
削波电路215是布置在与像素阵列单元211的列数相同列数的n列中的电路，并且是与像素阵列单元211的源极跟随器电路并联连接的源极跟随器电路。削波电路215具有对每列的输出线的电压(VSL电压)进行削波以使其落入预定范围内的功能。
图10A是示出了削波电路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，并且与像素平行地连接至输出线VSL。削波电路215包括与相应的输出线VSL对应的晶体管CLPSEL和CLPAMP。晶体管CLPSEL是线性操作的晶体管，并且执行控制以连接晶体管CLPAMP的源极和输出线VSL。该控制通过削波选择脉冲来执行。晶体管CLPAMP是在饱和状态下操作的晶体管，并且与像素的放大晶体管AMP相似，根据电流源供应偏置电流时的输入来输出信号。输入作为削波电压给出，削波电压通常为约1V至2V的中间电势。
在选定状态下，当连接到输出线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输出的电压时，偏置电流优先在削波电路215中流动。结果，选定行上的像素的源极跟随器输出不再起作用，且输出线VSL的电压根据削波电压而被削波到输出电平。作为削波电压，公共DC电压被供应到每列的单元削波电路，但是在此时，与像素源极跟随器相似，阈值变化和过驱动电压单独地变化。
参考信号生成单元216针对每一列对由削波电路215输出的VSL电压进行平均，并且输出平均后的VSL电压。电流源217是用于提供恒定电流并输出VSL电压的电路，并且由电流控制电压生成单元219驱动。电流源217被布置成n列，并且与单位像素中的放大晶体管形成源极跟随器电路。电流控制电压生成单元219使用带隙参考电路来生成电流控制电压，以使得电流源217的电流值不依赖于温度。
检测单元218执行用于将由固有信息生成单元214输出的模拟信号转换成数字信号的信号处理。检测单元218包括比较器231、DA转换器232和计数器233。比较器231将电流源217输出的VSL电压与DA转换器232输出的参考波形进行比较以将电压转换为时间。比较器231包括设置在输入侧的输入电容器和使比较器231的输入和输出短路的开关。DA转换器232产生供应至比较器231的参考波形。计数器233具有计数直到比较器231的输出被反转并且将时间转换成计数数目的功能。
检测单元218将转换的数字信号输出至固有值计算单元220。检测单元218除了具有将模拟信号转换成数字信号的功能之外，还具有对两个输入信号执行差分处理的功能，以及去除检测单元218本身中产生的变化的功能。通过提供用于去除在检测单元218本身中产生的变化的功能，没有额外的变化被添加到来自固有信息生成单元214的信号，并且因此可以提高作为固有值的基础的信号的质量。此外，检测单元218可对由固有信息生成单元214输出的模拟信号执行并行处理或像素并行处理。
检测单元218可包括钳位信号线的电位的电容器和将电容器的一端设置为参考电位的开关。具体地，图7中示出的ADC 113可包括将设置在比较器141和151的输入侧的电容器元件的一端连接至比较器141和151的输出侧的开关。通过由开关将电容器元件的一端连接到比较器141和151的输出侧，在比较器141和151中包括的晶体管之中产生二极管连接的晶体管。因此，将信号线的电位钳位的电容器的一端设置为预定的参考电位，并且因此可以去除模拟区域中的变化。此外，检测单元218还可在AD转换之后对数字值执行差分处理。检测单元218可通过在AD转换之后对数字值执行差分处理来去除数字区域中的变化。
此外，检测单元218可具有如稍后描述的移位钳位电平的功能。通过移位钳位电平，检测单元218可以在将模拟值转换成数字值时优化以预定参考为中心的模拟值分布。通过优化模拟值分布，可以无损失地获得由固有信息生成单元214输出的固有信息。
在布置多个检测单元218的情况下，每个检测单元218可具有获得输入到每个检测单元218的信号与多个检测单元218共用的参考信号之间的差的功能。在这种情况下，多个检测单元218共用的参考信号可与每个输入至检测单元218的信号的平均值基本相同。
也可以在固有信息生成单元214与检测单元218之间设置用于暂时保持固有信息生成单元214所输出的固有信息的存储器，具体地，模拟存储器。模拟存储器可以是如下所述的信号线的寄生电容。此外，在固有信息生成单元214与多个检测单元218之间分别设置模拟存储器的情况下，可以设置用于使模拟存储器短路的开关。生成固有信息变得容易，并且通过短路和平均模拟存储器来擦除保存在每个模拟存储器中的固有信息。
图10B是示出了参考信号生成单元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)输出线VSL(n-1)、第n输出线VSL(n)和第(n+1)输出线VSL(n+1)。
输出线VSL(n-1)设置有作为参考信号生成单元216的开关251a和252a，并且寄生电容253a存在于输出线VSL(n-1)上。输出线VSL(n)设置有作为参考信号生成单元216的开关251b和252b，并且寄生电容253b存在于输出线VSL(n)上。输出线VSL(n+1)设置有作为参考信号生成单元216的开关251c和252c，并且寄生电容253c存在于输出线VSL(n+1)上。
作为电流源217，晶体管261a连接到开关252a的一端，晶体管261b连接到开关252b的一端，并且晶体管261c连接到开关252c的一端。
在输出线VSL(n-1)上，存在输入电容器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，存在输入电容器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，存在输入电容器271c和272c、开关273c和274c以及比较器275c作为比较器231。
图11A是示出了在时序图中产生固有信息时参考信号生成单元216、电流源217和比较器231的操作的说明图。下面将描述设置在输出线VSL(n-1)上或者沿着输出线VSL(n-1)的各个元件的操作。
一个水平读出时段从时间t1开始。此时，行选择信号
Figure BDA0002582292900000251
变高电平并且行选择开始。此时，复位晶体管RST处于导通状态，并且因此浮动扩散部FD的电压被固定为VDD。由此，浮置扩散部FD的变动被去除。此外，当生成固有信息时，传输脉冲
Figure BDA0002582292900000252
被固定为低电平。因为传输脉冲
Figure BDA0002582292900000253
被固定为低电平，所以传输晶体管TRG关断，并且可以去除光电二极管PD的变化。
此外，在时间t1，断开与电流源217的连接的电流源切断脉冲为高电平，并且开关252a接通。此外，在时间t1，对VSL电压进行平均的VSL平均脉冲为低电平，并且开关251a关断。由此，即使当源极跟随器正在操作时，每个源极跟随器的变化信息也被输出到输出线VSL。
在时间t2，行选择信号(选择脉冲)
Figure BDA0002582292900000254
和电流源切断脉冲同时为低电平，并且每列的VSL电压保持在VSL寄生电容253a中。另外，在时间t2，VSL平均脉冲为高电平，并对每列的VSL电压进行平均。该平均化VSL电压变成参考信号。
在时间t3，比较器275a的内部偏移以及VSL电压与参考波形之间的差值被充入输入电容器272a中，并且比较器275a的操作点被初始化。
在时间t4，短路脉冲为低电平，开关273a、274a关断。因此，在开关273a和274a中出现了kTC噪声和馈通变化。
时间t5至t6是第一AD转换时段(ADC时段1)。在该时段期间，DA转换器232以预定斜率线性地改变参考波形。然后，比较器275a使用参考波形对参考信号进行AD转换。DA转换器232可具有移位参考波形的功能。即，DA转换器232可具有移位钳位电平的功能。DA转换器232可通过移位参考波形将偏移添加到计数器233的输出。在该ADC时段1中，出现了比较器275a的反相延迟、参考波形的延迟以及计数器的时钟延迟。注意，图11A中的三角形表示比较器275a的反相定时。
当ADC时段1在时间t6结束时，行选择信号
Figure BDA0002582292900000255
变为高电平，电流源切断脉冲变为高电平，并且VSL平均化脉冲变为低电平。即，开关251a关断，并且开关252a接通。因此，即使当源极跟随器运行时，每个源极跟随器的变化信息(放大晶体管的输出的变化)仍被输出至输出线VSL。
时间t7至t8是第二AD转换时段(ADC时段2)。同样在该时段期间，DA转换器232以预定斜率线性地改变参考波形。然后，比较器275a使用参考波形对参考信号进行AD转换。这里，转换之后的数字值类似地包括在时间t4生成的开关273a和274a中的kTC噪声和馈通变化、在ADC时段1中生成的比较器275a的反相延迟、参考波形的延迟以及计数器的时钟延迟。注意，图11A中的三角形表示比较器275a的反相定时。
因此，当ADC时段2结束时，在ADC时段1中的计数器233的计数值和ADC时段2中的计数器233的计数值之间执行差分处理。通过该差分处理，可以去除检测单元218中产生的变化。因此，可以防止元件固有信息包括检测单元218中产生的变化。
此外，由于计数器233的输出在ADC时段1中偏移，所以即使执行上述差分处理，由固有信息生成单元214引起的变化也不会丢失。由固有信息生成单元214引起的变化以参考信号为中心正态分布。因此，在不存在偏移的情况下，由于固有信息生成部214引起的变化中出现负值，并且所有小于或等于0的值变为0。
期望在AD转换期间的参考波形的斜率被调整(模拟增益调整)，使得可以获得期望的数字值。此外，当读取元件固有信息时，电流源的电流(漏极电流Id)可小于正常读取中的电流。通过2×Id/gm获得过驱动电压，并且其变化与过驱动电压成正比。由此，如果漏极电流Id减小，那么源极跟随器中所包括的过驱动电压的变化分量变得相对较小。即，能够主要检测放大晶体管AMP的阈值的变化的信息。此外，当读取元件固有信息时，可以使电流源的电流(漏极电流Id)大于正常读取中的电流。通过增加电流源的电流，源极跟随器中包括的变化信息中的过驱动电压的变化分量也可以相对增加。
包括作为时间噪声的放大晶体管AMP的热噪声、1/f噪声、RTN和外围电路的热噪声，但是这些可以通过执行多次读取和相加(平均)来抑制。
为了抑制随时间的劣化，期望在以下条件下驱动控制固态成像装置1。考虑到热载流子注入，希望操作期间的电流小。即，希望将偏置电流控制为小。此外，同样考虑到热载流子注入，希望操作时间短。例如，希望进行控制以便仅在激活或请求时驱动。此外，同样考虑到热载流子注入，期望在不使用时没有电流流动。即，期望在不使用时关断选择晶体管SEL。此外，考虑到氧化膜的破坏，当不使用时，希望目标元件的栅极与源极或漏极之间的电压差小。即，希望在不使用时接通复位晶体管RST。另外，考虑到基板热载流子注入，希望将固有信息生成单元214遮光。
选择脉冲
Figure BDA0002582292900000271
的高电平电位可以是大约VDD(2.7V)，或者可以是中间电位(大约1V至1.5V)。如果采用选择晶体管SEL的漏极与源极之间的电位差(VDS)引起饱和操作，则形成源极跟随器。例如，假设选择晶体管SEL的漏极电压为2.7V，则选择晶体管SEL的漏极侧(放大晶体管AMP的源极侧)通常约为2.2V。另一方面，如果充分采用选择晶体管SEL的VDS(如果存在至少大约几百到700mV的差)，则可以引起饱和操作。因此，根据选择晶体管SEL的栅极电压的输出被传输至输出线VSL。类似于放大晶体管AMP，当选择晶体管SEL在饱和状态下操作时，阈值和过驱动电压在元件之间变化，并且因此可以检测选择晶体管SEL的阈值和过驱动电压的变化。此时，对于未选择的行中的像素和削波电路215，选择开关关断，并且它们不参与读取。
电流控制电压生成单元219可通过在ADC时段1和ADC时段2中利用不同的电压驱动电流控制电压来改变过驱动电压。此时过驱动电压的改变量变化，并且因此过驱动电压的改变量可被检测为元件固有信息。
图11B是示出了在时序图中生成固有信息时参考信号生成单元216、电流源217和比较器231的操作的说明图。下面将描述设置在输出线VSL(n-1)上或者沿着输出线VSL(n-1)的各个元件的操作。与图11A的时序图的不同之处在于电流源切断脉冲和VSL平均脉冲总是处于低电平。
一个水平读出时段从时间t1开始。此时，行选择信号
Figure BDA0002582292900000281
变为高电平并且行选择开始。此时，复位晶体管RST处于导通状态，并且因此浮动扩散部FD的电压被固定为VDD。由此，浮动扩散部FD的变化被去除。此外，在生成固有信息时，传输脉冲
Figure BDA0002582292900000282
被固定为低电平。因为传输脉冲
Figure BDA0002582292900000283
被固定为低电平，所以传输晶体管TRG关断，并且可以去除光电二极管PD的变化。
在时间t2，比较器275a的内部偏移以及VSL电压与参考波形之间的差值被充入输入电容器272a中，并且比较器275a的操作点被初始化。
在时间t3，短路脉冲变为低电平，关断开关273a和274a。因此，在开关273a和274a中出现了kTC噪声和馈通变化。
时间t4至t5是第一AD转换时段(ADC时段1)。在该时段期间，DA转换器232以预定斜率线性地改变参考波形。然后，比较器275a使用参考波形对参考信号进行AD转换。在该ADC时段1中，出现了比较器275a的反相延迟、参考波形的延迟以及计数器的时钟延迟。注意，图11B中的三角形表示比较器275a的反相定时。
随后，在时间t6，电流控制电压生成单元219控制电流控制电压，以增加偏置电流。
时间t7至t8是第二AD转换时段(ADC时段2)。同样在该时段期间，DA转换器232以预定斜率线性地改变参考波形。然后，比较器275a使用参考波形对参考信号进行AD转换。这里，转换之后的数字值类似地包括在时间t4生成的开关273a和274a中的kTC噪声和馈通变化、在ADC时段1中生成的比较器275a的反相延迟、参考波形的延迟以及计数器的时钟延迟。注意，图11B中的三角形表示比较器275a的反相定时。
因此，当ADC时段2结束时，在ADC时段1中的计数器233的计数值和ADC时段2中的计数器233的计数值之间执行差分处理。通过该差分处理，可以去除检测单元218中产生的变化。在ADC时段1和ADC时段2之间仅偏置电流值不同，并且因此阈值信息被取消并且可以提取过驱动电压的分量。这里，晶体管的增益系数β为(W/L)×μ×Cox。W是栅极宽度，L是栅极长度，μ是电子迁移率，以及Cox是每单位面积的氧化膜容量。此外，互感gm约为21/2×β×Id。因此，过驱动电压为2×Id/gm＝(2×Id/β)1/2。Β具有元件特定的变化，并且因此可以获得根据偏置电流和元件变化的输出。迁移率μ包括在β中，并且迁移率μ包括温度特性。因此，如稍后将描述的，通过根据温度调整偏置电流以及参考波形的斜率和偏移量，可以减轻由于温度引起的特性变化并且在适当的范围内执行AD转换。晶格散射在固态成像装置1的操作温度下占主导地位，并且因此迁移率的温度特性取决于绝对温度T-3/2。
即使当根据图11B中所示的时序图操作时，选择脉冲
Figure BDA0002582292900000291
的高电平电位可以是大约VDD(2.7V)，或者可以是中间电位(大约1V至1.5V)。如果采用选择晶体管SEL的漏极与源极之间的电位差(VDS)引起饱和操作，则形成源极跟随器。
RTN是随着时间波动的分量，但是生成RTN的元件是固定的(FPN分量)。因此，也可以检测RTN。
通常，RTN在将电子捕获或发射到缺陷能级的过程期间产生并且具有大的振幅，并且因此RTN会产生二进制或多级输出。因为RTN检测通常涉及时间变化，所以可以对其进行连续观察或多次采样。这里，时间变化是指具有由缺陷所具有的能级与像素的放大晶体管AMP的沟道电子的费米能级之间的差产生的时间常数，利用该时间常数，在任意定时出现二进制或多个状态。
图11C是示出当在时序图中产生固有信息时参考信号产生单元216、电流源217和比较器231的操作的说明图。下面将描述设置在输出线VSL(n-1)上或者沿着输出线VSL(n-1)的各个元件的操作。
一个水平读出时段从时间t1开始。此时，行选择信号
Figure BDA0002582292900000301
变为高电平并且行选择开始。此时，复位晶体管RST处于导通状态，并且因此浮动扩散部FD的电压被固定为VDD。由此，浮动扩散部FD的变化被去除。此外，在生成固有信息时，传输脉冲
Figure BDA0002582292900000302
被固定为低电平。因为传输脉冲
Figure BDA0002582292900000303
被固定为低电平，所以传输晶体管TRG关断，并且可以去除光电二极管PD的变化。
在时间t2，比较器275a的内部偏移以及VSL电压与参考波形之间的差值被充入输入电容器272a中，并且比较器275a的操作点被初始化。
在时间t3，短路脉冲变为低电平，关断开关273a和274a。因此，在开关273a和274a中出现了kTC噪声和馈通变化。
时间t4至t5是第一AD转换时段(ADC时段1)。在该时段期间，DA转换器232以预定斜率线性地改变参考波形。然后，比较器275a使用参考波形对参考信号进行AD转换。在该ADC时段1中，出现了比较器275a的反相延迟、参考波形的延迟以及计数器的时钟延迟。注意，图11C中的三角形表示比较器275a的反相定时。
随后，在时间t6，电流控制电压生成单元219控制电流控制电压，以增加偏置电流。
时间t7至t8是第二AD转换时段(ADC时段2)。同样在该时段期间，DA转换器232以预定斜率线性地改变参考波形。然后，比较器275a使用参考波形对参考信号进行AD转换。这里，转换之后的数字值类似地包括在时间t4生成的开关273a和274a中的kTC噪声和馈通变化、在ADC时段1中生成的比较器275a的反相延迟、参考波形的延迟以及计数器的时钟延迟。注意，图11C中的三角形表示比较器275a的反相定时。
因此，当ADC时段2结束时，在ADC时段1中的计数器233的计数值和ADC时段2中的计数器233的计数值之间执行差分处理。通过该差分处理，可以去除检测单元218中产生的变化。另外，通过该差分处理，能够获得是否出现了RTN的数据。通过进行多次该数据获取，可以评估像素的每个放大晶体管AMP的RTN的出现频率。因此，在电压振幅大于放大器电路所具有的热噪声或者在1/f处生成的电压振幅的情况下，可以将能够检测该电压振幅的元件的地址作为元件固有信息。在这种情况下，RTN随时间常数变化，即，如上所述的基于能量差的检测概率变化，因此，希望具有每个温度的地址表。
即使在根据图11C中所示的时序图操作时，选择脉冲
Figure BDA0002582292900000311
的高电平电位可以是大约VDD(2.7V)，或者可以是中间电位(大约1V至1.5V)。如果采用选择晶体管SEL的漏极与源极之间的电位差(VDS)引起饱和操作，则形成源极跟随器。
如上所述，削波电路215也是源极跟随器电路，并且元件固有信息可以通过与图11A中所示的操作类似的操作来获得。
图11D是示出当在时序图中生成固有信息时削波电路215、参考信号生成单元216、电流源217和比较器231的操作的说明图。下面将描述设置在输出线VSL(n-1)上或者沿着输出线VSL(n-1)的各个元件的操作。
在图11D的时序图中，不选择所有行中的像素。即，行选择信号
Figure BDA0002582292900000312
被固定为低电平。用于驱动像素的其他脉冲的状态是任意的。一个水平读出时段从时间t1开始。此时，削波选择脉冲
Figure BDA0002582292900000313
变为高电平，并且选择削波电路215。此外，短路脉冲变为高电平，并且连接开关273a和274a。因为用于断开电流源217的开关252a接通并且用于对VSL电压取平均的开关251a断开连接，所以执行源极跟随器操作，并且将削波电路215的每个源极跟随器的变化信息(晶体管CLPAMP的输出变化)输出至输出线VSL。
在时间t2，将削波选择脉冲
Figure BDA0002582292900000314
和电流源切断脉冲同时设置为低电平。由此，VSL电压被保持在寄生电容253a中。。因为VSL电压在此被平均，所以每个列的VSL电压被平均。该平均化VSL电压变成参考信号。
在时间t3，比较器275a的内部偏移以及VSL电压与参考波形之间的差值被充入输入电容器272a中，并且比较器275a的操作点被初始化。
在时间t4，短路脉冲变为低电平，关断开关273a和274a。从而完成了比较器275a的操作点的初始化。此外，由于开关273a和274a关断，在开关273a和274a中出现了kTC噪声和馈通变化。
时间t5至t6是第一AD转换时段(ADC时段1)。在该时段期间，DA转换器232以预定斜率线性地改变参考波形。然后，比较器275a使用参考波形对参考信号进行AD转换。DA转换器232可具有移位参考波形的功能。即，DA转换器232可具有移位钳位电平的功能。DA转换器232可通过移位参考波形将偏移添加到计数器233的输出。在该ADC时段1中，出现了比较器275a的反相延迟、参考波形的延迟以及计数器的时钟延迟。注意，图11D中的三角形表示比较器275a的反相定时。
在时间t6，削波选择脉冲
Figure BDA0002582292900000321
变为高电平，并且选择削波电路215。此时，用于断开电流源217的连接的开关252a接通，用于平均VSL电压的开关251a关断，执行源极跟随器操作，并且将削波电路215的每个源极跟随器的变化信息(晶体管CLPAMP的输出变化)输出到输出线VSL。
时间t7至t8是第二AD转换时段(ADC时段2)。同样在该时段期间，DA转换器232以预定斜率线性地改变参考波形。然后，比较器275a使用参考波形对参考信号进行AD转换。这里，转换之后的数字值类似地包括在时间t4生成的开关273a和274a中的kTC噪声和馈通变化、在ADC时段1中生成的比较器275a的反相延迟、参考波形的延迟以及计数器的时钟延迟。注意，图11D中的三角形表示比较器275a的反相定时。
因此，当ADC时段2结束时，在ADC时段1中的计数器233的计数值和ADC时段2中的计数器233的计数值之间执行差分处理。通过该差分处理，可以去除检测单元218中产生的变化。因此，可以防止元件固有信息包括检测单元218中产生的变化。
此外，由于计数器233的输出在ADC时段1中偏移，所以即使执行上述差分处理，由固有信息生成单元214引起的变化也不会丢失。由固有信息生成单元214引起的变化以参考信号为中心正态分布。因此，在不存在偏移的情况下，由于固有信息生成部214引起的变化中出现负值，并且所有小于或等于0的值变为0。
在根据图11D中所示的时序图进行操作的情况下，如果晶体管CLPSEL饱和而不是晶体管CLPAMP饱和，则形成源极跟随电路。选择晶体管CLPSEL的脉冲的高电平电位可以是近似VDD(2.7V)，或者可以是中间电位(近似1V至1.5V)。如果采用晶体管CLPSEL的漏极和源极之间的电位差(VDS)引起饱和操作，则形成源极跟随器。例如，假设晶体管CLPSEL的漏极电压为2.7V，则晶体管CLPSEL的漏极侧(晶体管CLPAMP的源极侧)通常约为2.2V。另一方面，如果充分获取了晶体管CLPSEL的VDS(如果存在至少约几百到700mV的差)，则可以引起饱和操作。因此，根据晶体管TLPSEL的栅极电压的输出被传输至输出线VSL。类似于晶体管CLPAMP，当晶体管CLPSEL在饱和状态下操作时，阈值和过驱动电压在元件之间变化，并且因此可以检测晶体管CLPSEL的阈值和过驱动电压的变化。
电流控制电压生成单元219可通过在ADC时段1和ADC时段2中以不同电压驱动电流控制电压来改变晶体管CLPAMP的过驱动电压。此时过驱动电压的改变量变化，并且因此过驱动电压的改变量可被检测为元件固有信息。
图11E是示出当在时序图中生成固有信息时削波电路215、参考信号生成单元216、电流源217和比较器231的操作的说明图。下面将描述设置在输出线VSL(n-1)上或者沿着输出线VSL(n-1)的各个元件的操作。与图11D的时序图的不同之处在于电流源切断脉冲和VSL平均脉冲总是处于低电平。
在图11E的时序图中，不选择所有行中的像素。即，行选择信号
Figure BDA0002582292900000341
被固定为低电平。用于驱动像素的其他脉冲的状态是任意的。一个水平读出时段从时间t1开始。此时，削波选择脉冲
Figure BDA0002582292900000342
变为高电平，并且选择削波电路215。此外，短路脉冲变为高电平，并且连接开关273a和274a。
在时间t2，比较器275a的内部偏移以及VSL电压与参考波形之间的差值被充入输入电容器272a中，并且比较器275a的操作点被初始化。
在时间t3，短路脉冲变为低电平，关断开关273a和274a。从而完成了比较器275a的操作点的初始化。此外，由于开关273a和274a关断，在开关273a和274a中出现了kTC噪声和馈通变化。
时间t4至t5是第一AD转换时段(ADC时段1)。在该时段期间，DA转换器232以预定斜率线性地改变参考波形。然后，比较器275a使用参考波形对参考信号进行AD转换。在该ADC时段1中，出现了比较器275a的反相延迟、参考波形的延迟以及计数器的时钟延迟。注意，图11E中的三角形表示比较器275a的反相定时。
随后，在t6时，电流控制电压生成单元219控制电流控制电压以便增加偏置电流。
t7至t8时是第二AD转换周期(ADC周期2)。同样在这期间，DA转换器232以预定斜度线性地改变参考波形。然后，比较器275a使用该参考波形使参考信号进行AD转换。在此，转换之后的数字值类似包括在t4时生成的开关273a和274a中的kTC噪声和馈通变化、在ADC周期1中生成的比较器275a的反相延迟、参考波形的延迟以及计数器的时钟延迟。应注意，图11E中的三角形表示比较器275a的反相定时。
因此，当ADC周期2结束时，在ADC周期1中的计数器233的计数值和ADC周期2中的计数器233的计数值之间执行差值过程。通过该差值过程，可以去除在检测单元218中生成的变化。只有偏置电流值在ADC周期1和ADC周期2之间是不同的，并且因此阈值信息被删除并且可以提取过驱动电压的分量。在此，晶体管的增益系数β为(W/L)×μ×Cox。W为栅极宽度，L为栅极长度，μ为电子迁移率，并且Cox为每单位面积的氧化膜容量。此外，互感系数gm约为21/2×β×Id。因此，过驱动电压为2×Id/gm＝(2×Id/β)1/2。β具有元件特定的变化，并且因此可以获得根据偏置电流和元件变化的输出。β中包括迁移率μ，并且迁移率μ包括温度特性。因此，如随后将描述的，通过根据温度调节偏置电流和参考波形的斜度和偏移量，可以缓解由于温度导致的特性改变，并且在适当范围内执行AD转换。晶格散射主要在固态成像装置1的操作温度下，并且因此迁移率的温度特性取决于绝对温度T-3/2。
在根据图11E中示出的时序图进行操作的情况下，如果晶体管CLPSEL饱和，而不是晶体管CLPAMP饱和，则形成源跟随器电路。选择晶体管CLPSEL的脉冲的高电平电位可以约为VDD(2.7V)，或者可以为中间电位(约为1V至1.5V)。
如上所述，晶体管CLPAMP也可以检测RTN。当通过晶体管CLPAMP检测RTN时，削波电压被设为中间电位(例如，约1.5V至VDD)。
图11F是示出了当在时序图中生成固有信息时的削波电路215、参考信号生成单元216、电源217和比较器231的操作的说明性示图。以下将描述设置在输出线VSL(n-1)上或者沿着输出线VSL(n-1)设置的各个元件的操作。
在图11F的时序图中，所有行中都没有选择像素。即，行选择信号
Figure BDA0002582292900000351
被固定为低电平。用于驱动像素的其他脉冲的状态是任意的。在t1时开始一个水平读出周期。此时，削波选择脉冲
Figure BDA0002582292900000352
变高电平，并且选择削波电路215。此外，短路脉冲变高电平，并且开关273a和274a连接。
在t2时，比较器275a的内部偏移以及VSL电压和参考波形之间的差值在输入电容器272a中改变，并且初始化比较器275a的操作点。
在t3时，短路脉冲变低电平，关断开关273a和274a。这完成了比较器275a的操作点的初始化。此外，因为开关273a和274a关断，在开关273a和274a中出现kTC噪声和馈通变化。
t4至t5时是第一AD转换周期(ADC周期1)。在这期间，DA转换器232以预定斜度线性地改变参考波形。然后，比较器275a使用该参考波形使参考信号进行AD转换。在该ADC周期1中，出现比较器275a的反相延迟、参考波形的延迟和计数器的时钟延迟。应注意，图11F中的三角形表示比较器275a的反相定时。
t6至t7时是第二AD转换周期(ADC周期2)。同样在这期间，DA转换器232以预定斜度线性地改变参考波形。然后，比较器275a使用该参考波形使参考信号进行AD转换。在此，转换之后的数字值类似包括在t4时生成的开关273a和274a中的kTC噪声和馈通变化、在ADC周期1中生成的比较器275a的反相延迟、参考波形的延迟以及计数器的时钟延迟。应注意，图11F中的三角形表示比较器275a的反相定时。
因此，当ADC周期2结束时，在ADC周期1中的计数器233的计数值和ADC周期2中的计数器233的计数值之间执行差值过程。通过该差值过程，可以去除在检测单元218中生成的变化。此外，可以获得关于通过该差值过程是否发生RTN的数据。通过多次执行该数据获得，可以评估RTN在每个晶体管CLPAMP中的出现频率。因此，在具有大于热噪声的放大器电路具有的电压振幅或者在1/f处生成的电压振幅的情况下，可以使可以检测其的元件的地址作为元件固有信息。在这种情况下，RTN以时间常数改变，即基于如上所述的能量差值以检测概率改变，并且因此理想的是具有每个温度的地址表。
在根据图11E中示出的时序图进行操作的情况下，如果晶体管CLPSEL饱和，而不是晶体管CLPAMP饱和，则形成源跟随器电路。选择晶体管CLPSEL的脉冲的高电平电位可以约为VDD(2.7V)，或者可以为中间电位(约为1V至1.5V)。
固态成像装置1也可以使用比较器275a中的馈通变化作为元件固有信息。
图11G是示出了当在时序图中生成固有信息时的削波电路215、参考信号生成单元216、电源217和比较器231的操作的说明性示图。以下将描述设置在输出线VSL(n-1)上或者沿着输出线VSL(n-1)设置的各个元件的操作。
在图11F的时序图中，所有行中都没有选择像素。即，行选择信号
Figure BDA0002582292900000371
被固定为低电平。用于驱动像素的其他脉冲的状态是任意的。在t1时开始一个水平读出周期。此时，削波选择脉冲
Figure BDA0002582292900000372
变为高电平，并且选择削波电路215。此外，短路脉冲变为高电平，并且开关273a和274a连接。
在t2时，比较器275a的内部偏移以及VSL电压和参考波形之间的差值在输入电容器272a中改变，并且初始化比较器275a的操作点。
t3至t4时是第一AD转换周期(ADC周期1)。在这期间，DA转换器232以预定斜度线性地改变参考波形。然后，比较器275a使用该参考波形使参考信号进行AD转换。在该ADC周期1中，出现比较器275a的反相延迟、参考波形的延迟和计数器的时钟延迟。应注意，图11G中的三角形表示比较器275a的反相定时。
在t5时，短路脉冲变为低电平，关断开关273a和274a。这完成了比较器275a的操作点的初始化。此外，因为开关273a和274a关断，在开关273a和274a中出现kTC噪声和馈通变化。
t6至t7时是第二AD转换周期(ADC周期2)。同样在这期间，DA转换器232以预定斜度线性地改变参考波形。然后，比较器275a使用该参考波形使参考信号进行AD转换。在此，转换之后的数字值类似包括在t4时生成的开关273a和274a中的kTC噪声和馈通变化、在ADC周期1中生成的比较器275a的反相延迟、参考波形的延迟以及计数器的时钟延迟。应注意，图11G中的三角形表示比较器275a的反相定时。
因此，当ADC周期2结束时，在ADC周期1中的计数器233的计数值和ADC周期2中的计数器233的计数值之间执行差值过程。通过该差值过程，检测开关273a和274a中的kTC噪声和馈通变化。
通过多次检测开关273a和274a中的kTC噪声和馈通变化并且求其平均值，kTC噪声被抑制并且可以提取馈通变化(FPN分量)。
固态成像装置1也可以使用列ADC中的馈通变化作为元件固有信息。
图11H是示出了当在时序图中生成固有信息时的削波电路215、参考信号生成单元216、电源217和比较器231的操作的说明性示图。以下将描述设置在输出线VSL(n-1)上或者沿着输出线VSL(n-1)设置的各个元件的操作。
在t1时开始一个水平读出周期。此时，行选择信号
Figure BDA0002582292900000381
变为高电平并且行选择开始。此时，重置的晶体管RST处于接通状态，并且因此浮动扩散部分FD的电压被固定为VDD。因此，去除浮动扩散部分FD中的变化。此外，当生成固有信息时，转移脉冲
Figure BDA0002582292900000382
被固定为低电平。因为转移脉冲
Figure BDA0002582292900000383
被固定为低电平，转移晶体管TRG关断，并且可以去除光电二极管PD中的变化。此外，短路脉冲变为高电平，并且开关273a和274a连接。
在t2时，比较器275a的内部偏移以及VSL电压和参考波形之间的差值在输入电容器272a中改变，并且比较器275a的操作点开始。
在t3时，短路脉冲变为低电平，关断开关273a和274a。因此，在开关273a和274a中出现kTC噪声和馈通变化。
t4至t5时是第一AD转换周期(ADC周期1)。在这期间，DA转换器232以预定斜度线性地改变参考波形。然后，比较器275a使用该参考波形使参考信号进行AD转换。在该ADC周期1中，出现比较器275a的反相延迟、参考波形的延迟和计数器的时钟延迟。应注意，图11H中的三角形表示比较器275a的反相定时。
因为在t6时重置的晶体管RST处于接通状态，在浮动扩散部分FD的电压中保持kTC噪声(暂时分量)和重置的馈通噪声(FPN分量)。
t7至t8时是第二AD转换周期(ADC周期2)。同样在这期间，DA转换器232以预定斜度线性地改变参考波形。然后，比较器275a使用该参考波形使参考信号进行AD转换。在此，转换之后的数字值类似包括在t4时生成的开关273a和274a中的kTC噪声和馈通变化、在ADC周期1中生成的比较器275a的反相延迟、参考波形的延迟以及计数器的时钟延迟。应注意，图11H中的三角形表示比较器275a的反相定时。
因此，当ADC周期2结束时，在ADC周期1中的计数器233的计数值和ADC周期2中的计数器233的计数值之间执行差值过程。通过该差值过程，在检测单元218中生成的变化被去除，并且检测到在浮动扩散部分FD中保持的kTC噪声和重置的馈通噪声。通过多次检测kTC噪声和重置的馈通变化并且求其平均值，kTC噪声被抑制并且可以提取馈通变化(FPN分量)。
也可以使用光电二极管PD中的缺陷作为元件固有信息。光电二极管PD的该缺陷可以通过正常驱动读出。当通过正常驱动读取光电二极管PD的缺陷时，同时还读取浮动扩散部分FD的光信号和缺陷信息。通过CDS处理去除重置浮动扩散部分FD时的FPN分量和kTC噪声，等等。排除浮动扩散部分FD的缺陷信息，因为它被驱动使得检测周期尽可能的短并且缺陷被校正。因为当存在光信号时难以提取光电二极管PD的缺陷信息，所以在光电二极管PD的缺陷用作元件固有信息的情况下，理想的是光电二极管PD的信号在遮光状态下积累。在光电二极管PD的缺陷用作元件固有信息的情况下，可以使用遮光的像素(光学黑像素)的光电二极管PD。
因为由于光电二极管PD的缺陷导致的暗信号具有时间依赖性，所以理想的是设置尽可能长的快门时间并且积累该信息。此外，光电二极管PD通常具有空穴累积二极管结构(HAD结构)，并且形成和驱动为以便由空穴围绕。在驱动中，应用负偏压使得转移晶体管的沟槽处于积累状态(钉扎状态)。以此方式，可以将由于靠近转移晶体管的缺陷导致的暗信号抑制为小。
在信号非常小或者缺陷的数量非常小的情况下，仅需要通过将关断转移晶体管时的电位设置为积累信号时的正向中的中间电位来将钉扎状态改变为消耗状态。由于靠近转移晶体管的缺陷导致出现暗输出。以此方式，可以检测到靠近光电二极管PD和转移晶体管的缺陷信息，并且例如，可以将作为缺陷的理想的阈值水平或以上的像素地址视为元件固有信息。
因为这些缺陷信息具有温度特性(活化能约为0.55eV至1.1eV)，所以为了使输出稳定，理想的是基于温度信息适当地设置积累时间和模拟增益，并且具有用于每个缺陷的温度校正表且进行校正。
固有值计算单元220基于从检测单元218发送的数字信号计算固态成像装置1固有的值(固有值)。固有值计算单元220生成具有预定位长的值作为固有值。随后将详细描述通过固有值计算单元220计算固态成像装置1的固有值的方法的实例。在计算固态成像装置1的固有值之后，固有值计算单元220将固有值发送至加密单元222。通过固有值计算单元220生成的固有值可以是在加密单元222中的加密处理中使用的种子或密钥本身。
固有值计算单元220可以从多条元件固有信息中选择采用哪个元件固有信息。当选择元件固有信息时，固有值计算单元220可以通过基于元件固有信息的计算选择采用哪个元件固有信息，或者通过随机数选择是否采用元件固有信息。此外，用于选择元件固有信息的选择条件可以存储在非易失性存储器中。仅可以执行一次将选择条件写入非易失性存储器。例如，写入非易失性存储器的时间可以在测试时、发货时、首次使用时等。固有值计算单元220可以通过使用元件固有信息基于固态成像装置1的芯片中发生的任何制造变化反复计算固有值，包括具有相对少量信息的元件固有信息。即，可以增加元件固有信息的量。
此外，固有值计算单元220可以通过结合固有信息生成单元214生成的元件固有信息中的多条元件固有信息来计算固有值。通过结合多条元件固有信息计算固有值，变得难以分析如何计算固有值。
此外，由固有值计算单元220生成的固有值可以暂时存储在存储器中。通过将由固有值计算单元220生成的固有值存储在存储器中，变得难以分析固有值的计算时间。即，固态成像装置1可以使用根据加密请求提前生成的固有值，而不是在加密请求时生成固有值。例如，在正常成像期间进行驱动之后过去预定时间之后，固态成像装置1可以计算固有值。此外，固态成像装置1可以在接收用于生成固有值的请求时生成固有值，而不是在加密请求时生成固有值。
此外，固有值计算单元220可以求在相同驱动条件下获得的固有值的平均值。可以通过求在相同驱动条件下获得的固有值的平均值来抑制时间方向上的噪声。
加密单元222使用由固有值计算单元220生成的固有值执行数据加密处理。例如，加密单元222可以设置在图2中示出的逻辑电路23014中。具体地，加密单元222使用由固有值计算单元220生成的固有值作为种子或密钥本身执行数据加密处理。加密的目标可以是固有值本身、图像信息、基于图像信息的特征量等。通过使用由固有值计算单元220生成的固有值执行加密处理，固态成像装置1可以极其安全地加密数据。
通信控制单元224将数据传输到固态成像装置1的外部。通信控制单元224可以在输出成像数据时和输出由加密单元222加密的数据时之间执行不同处理。
在图9中示出的固态成像装置1的配置中，至少形成用于处理固有信息的路径以便不会出现在固态成像装置1的表面上。例如，用于处理固有信息的路径被布置为以便用包括最外层的上层金属覆盖。用于处理固有信息的路径可以用预定的屏蔽层覆盖或者可以用VDD或VSS电线覆盖。例如，用于处理固有信息的路径可包括固有信息生成单元214、检测单元218、固有值计算单元220和加密单元222。此外，固态成像装置1形成为使得用于监测固有信息的焊盘不会设置在用于处理固有信息的路径上。通过以此方式形成固态成像装置1，不仅阻止用于加密处理的固态成像装置1的固有信息泄漏到外部，而且当试图分析固有信息时破坏固态成像装置1是不可避免的。因此，不可以分析固有信息。此外，根据本实施方式的固态成像装置1不会在内部存储固有信息，但是每次都可以生成固有信息，并且使用固有值基于生成的固有信息执行加密处理。因此，根据本实施方式的固态成像装置1可以执行极其安全的加密处理。
因为根据本实施方式的固态成像装置1不会在内部存储固有信息，所以如果基于固有信息生成的固有值每次在生成时改变，则不可以解密加密的数据。因此，无论何时计算，固有值必须相同。因此，根据本实施方式的固态成像装置1可以设置有根据设置有固有信息生成单元214的芯片的温度基于由固有信息生成单元214输出的信号校正由固有值计算单元220计算出的固有值的功能。此外，根据本实施方式的固态成像装置1可以设置有检测设置有固有信息生成单元214的芯片的温度的功能。
图12是示出了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性示图。图12示出了除了图9中示出的固态成像装置1的配置之外的设置芯片温度检测单元226和信号校正单元228的配置。
芯片温度检测单元226检测设置有固有信息生成单元214的芯片的温度。芯片温度检测单元226将检测到的芯片温度的信息发送至信号校正单元228。信号校正单元228基于由芯片温度检测单元226检测到的设置有固有信息生成单元214的芯片的温度校正由固有值计算单元220计算出的固有值。信号校正单元228可以保持存储根据温度的校正值的表并且基于由芯片温度检测单元226检测到的温度确定校正值。<3.2.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是示出了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示出了固态成像装置1计算固有值并且使用该固有值执行加密处理的操作实例。
固态成像装置1首先生成作为固有值的基础的模拟固有信息(步骤S201)。通过驱动控制单元210驱动固有信息生成单元214生成模拟固有信息。
在生成模拟固有信息之后，固态成像装置1随后将模拟固有信息转换为数字值(步骤S202)。通过检测单元218执行模拟固有信息转换为数字值。如上所述的是检测单元218的模拟固有信息到数字值的转换过程。
在模拟固有信息转换为数字值之后，固态成像装置1随后使用转换后的数字值计算固态成像装置1的固有值(步骤S203)。通过固有值计算单元220执行固态成像装置1的固有值的计算。
当计算固态成像装置1的固有值时，固态成像装置1随后使用固有值执行数据的加密处理(步骤S204)。通过加密单元222使用固有值执行数据的加密处理。
通过执行以上描述的一系列操作，根据本实施方式的固态成像装置1可以使用固有信息在内部完成加密处理，无需将固有信息输出到外部。根据本实施方式的固态成像装置1可以通过使用没有泄漏到外部的固有信息执行加密处理十分安全地加密并输出重要信息。
<<4.第二实施方式>>
接下来，作为本公开的第二实施方式，将描述与生成难以使用以上描述的固态成像装置1的物理特性(即，硬件特性)复制的固态成像装置1固有的固有值(即，PUF值)相关的技术的实例。
<4.1.基本构思>
首先，将描述PUF所需的特性，并且然后将概述根据本实施方式的与PUF值的生成相关的技术的基本构思。
如上所述，PUF是通过使用难以复制的物理特性输出该装置特有的值的功能。在假设使用这种PUF(即，PUF值)生成的装置固有的值被用作例如用于识别单个装置的标识符或用于加密处理的密钥信息等的情况下，获得再现性和个体差异作为PUF值的特性。
在此，再现性表示即使当生成和重新计算PUF值时诸如装置本身的随着时间的过去的温度和电压和劣化的各种状态中的变化的条件改变也可以每次为给定输出获得相同输出的特性。即，理想地，希望即使如上所述的条件发生改变也可以每次为给定输入完美地再生产出相同的输出。另一方面，还可以在生成和重新计算PUF值时应用诸如误差校正码的技术。在这种情况下，输出的再现性不必是完美的，只要每次获得的输出中的变化在可以通过误差校正码等进行校正的范围内。
此外，因为个体差异，理想的是在多个装置中的PUF值中出现充分差异使得个体装置可以由每个装置中生成的PUF值区分。在本实施方式中，理想的是确保例如128位的熵作为个体差异。
在上述假设下，在本实施方式中，放大晶体管Tr13作为形成固态成像装置1的每个像素2的晶体管中的目标，并且放大晶体管Tr13的阈值电压Vth中的变化用于生成PUF值。更具体地，对于晶体管的阈值电压来说，在制造过程中在每个装置中存在产生变化的许多元件，诸如，栅氧化膜的厚度、晶体管的尺寸和离子注入。因此，可以满足上述个体差异所需的特性。此外，因为放大晶体管Tr13位于组成像素2的各个晶体管中的相对靠后的阶段，所以倾向于更不易受到多个因数的影响。从这种特性来看，还可以满足上述可再现性所需的特性。此外，可以获得阈值电压Vth中的变化作为例如在所谓的阈值电压Vth的补偿过程中的像素2的像素信号(换言之，像素值)的输出结果。
此外，在本实施方式中，可以通过使用在固态成像装置1的各个像素2中更稳定地操作的像素2的特性生成PUF值。作为具体实例，像素区域3(换言之，成像表面)的所谓的光学黑色(OPB)区域的至少一部分中包括的像素2的特性可以用于生成PUF值。
例如，图14是用于描述根据本实施方式的与生成PUF值相关的技术的实例的说明性示图，并且示出了固态成像装置1的像素区域3的配置的实例。如图14所示，根据本实施方式的固态成像装置1的像素区域3包括例如有效像素区域R501和OPB区域R503。
有效像素区域R501与主体图像经由诸如固态成像装置1的像素区域3内的透镜的光学系统形成的区域对应。即，从固态成像装置1的像素区域3内的有效像素区域R501中包括的像素2读取的基于像素信号(换言之，像素值)的图像信号作为图像捕捉结果被输出。
OPB区域R503是设置在有效像素区域R501附近且由金属等遮光的区域。例如，使用OPB区域R503中包括的像素2测量作为校正黑电平的参考的像素信号的电平。具体地，通过测量从OPB区域R503中包括的像素2输出的像素信号的电平，可以识别包括暗电流的影响的信号的电平(偏移量)并且读取没有光入射的状态下的噪声。因此，通过从有效像素区域R501中的像素2读取的图像信号减去从OBP区域R503中的像素2输出的像素信号的电平的测量值(即，偏移量)，理想地，可以将该黑电平校正为0。
如上所述，由于像素被金属等遮光的特性，OPB区域R503中包括的像素2很难受到通过诸如透镜的光学系统入射的光的影响。由于这种特性，与有效像素区域R501中包括的像素2相比，可以从OPB区域R503中包括的像素2获得相对稳定的输出作为光接收结果。即，与使用有效像素区域R501中包括的像素2的特性相比，从满足PUF值的再现性的需求的观点来说，使用OPB区域R503中包括的像素2也是有效的。
此外，从OPB区域R503中包括的像素2输出的像素信号不会作为图像捕捉的结果输出。因此，难以从作为成像结果获得的图像的分析结果中估计OPB区域R503中包括的像素2的特性。即，即使OPB区域R503中包括的像素2的特性用于生成PUF值，也难以从作为成像结果获得的图像的分析结果中估计PUF值。
此外，因为OPB区域R503中包括的像素2不会总是随时需要操作，不可能比有效像素区域R501中包括的像素2劣化。因此，作为用于生成PUF值的装置的特性，从可靠性观点来说更有效。
此外，OPB区域R503是已经设置在现有的固态成像装置1中的区域。因此，通过使用用于生成PUF值的OPB区域R503中包括的像素2的特性，不必为生成PUF值提供专用区域或专用装置。
例如，在图14中示出的实例中，在OPB区域R503中包括的像素2之中，由参考符号R505表示的区域中包括的像素2的特性用于生成PUF值。
在上文中，已经描述了PUF所需的特性，然后已经概述了根据本实施方式的与生成PUF值相关的技术的基本构思。
<4.2.生成PUF值的方法>
接下来，将描述在根据本实施方式的固态成像装置1中生成PUF值的方法的概述。
在根据本实施方式的固态成像装置1中，预定区域(例如，OPB区域)中包括的像素被分成各自包括一个或多个像素的多个块。利用这种配置，在根据本实施方式的固态成像装置1中，多个块中的根据预定条件指定的一个或多个块用于生成PUF值。例如，图15是用于描述根据本实施方式的与生成PUF值相关的技术的实例的说明性示图，并且示出了上述块的实例。具体地，在图15中示出的实例中，2000×8个像素被分成各自包括2×4个像素的块，并且在这种情况下，块的数量为2000。
应注意，在预定区域中包括的像素被分成多个块的情况下，只需要定义每个块，使得共享诸如所谓的AMP电路等的预定电路的多个像素包括在公用块中。利用这种配置，每个块中包括的像素在从像素的输出信号(即，像素值)中的变化之中的由于像素中共享的电路导致的变化中呈现相同倾向。
此外，在根据本实施方式的固态成像装置1中，基于每个块中包括的一个或多个像素中的每个像素的像素值计算与块对应的像素值。作为具体实例，每个块中包括的一个或多个相对应的像素的一个像素值或多个像素值的总和可被设置为与块对应的像素值。例如，在图15中示出的实例中，在每个像素的像素值由10位表示的情况下，因为一个块包括2×4个像素，所以为每个块计算的与块对应的像素值可以表示为13位值。应注意，在下文中，为每个块计算的与块对应的像素值还被简单地称为“每个块的像素值”。此外，每个像素的像素值对应于“第一像素值”，并且每个块的像素值对应于“第二像素值”。应注意，在每个块被定义为包括一个像素的情况下，每个块的像素值对应于每个像素的像素值。
基于上述配置，在根据本实施方式的固态成像装置1中，在如上所述定义的多个块中，其中在包括多个块中的像素值的平均值的预定范围中不包括每个块的像素值的块用于生成PUF值。例如，图16是用于描述根据本实施方式的与生成PUF值相关的技术的实例的说明性示图，并且示出了多个块中的每个块的像素值分布的实例。此外，在图16中，参考符号D510表示多个块中的每个块的像素值的平均值。
如在图16图示的，每个块的像素值分配倾向于指示基于多个块中的像素值的平均值D510的所谓的高斯分布。利用这种配置，在根据本实施方式的固态成像装置1中，设置“1”用于指示大于平均值D510的像素值作为用于生成PUF值的值的块，并且设置“0”用于指示小于平均值D510的像素值的块。
另一方面，每个块的像素值由于不规则噪声等的影响可能每次(例如，每一帧)改变。因此，例如，对于像素值指示接近平均值D510的值的块，针对每一帧，存在指示平均值D510的值的情况(即，设置“1”作为用于生成PUF值的值的情况)，并且存在指示小于平均值D510的值的情况(即，设置“0”作为用于生成PUF值的值)。鉴于这种特征，在根据本实施方式的固态成像装置1中，从用于PUF值生成的目标中排除每个块的像素值包括在包括平均值D510的预定范围R511中的块。换言之，指定每个块的像素值未包括在范围R511中的块，即，像素值包括在范围R513和R515的任一个中的块作为用于PUF值生成的目标。即，作为用于生成PUF值的值，为像素值包括在范围R513中的块设置“0”，并且为像素值包括在范围R515中的块设置“1”。
应注意，例如，可以根据多个块中的每个块的像素值的标准偏差σ设置图16中图示的范围R511。在该情况下，将每个块的像素值与多个块的像素值的平均值D510之间的差分的绝对值(即，每个块的像素值与平均值D510之间的距离)等于或大于预定阈值的块指定为用于PUF值生成的目标。
在此，在块中的每一个像素的像素值的标准偏差为σ'的情况下，标准偏差σ'可以是约例如，多个块中的每个块的像素值的标准偏差σ的1/20。那时，每个块的像素值与平均值D510之间的距离的阈值可设为，例如，0.3σ左右。在该情况下，在每个块的像素值与平均值D510之间的距离超过阈值的块中，为了使根据像素值设置的值在“0”与“1”之间变化，像素值的变化必须超过6σ'。
根据这种特征，在根据本实施方式的固态成像装置1中，从用于PUF值生成的目标中排除像素值指示接近平均值D510的值的块，并且像素值与平均值D510之间的距离等于或大于阈值的块是用于PUF值生成的目标。
应注意，图16中图示的范围R511设置得越窄，可以用于PUF值生成的目标的候选的块的数量变得越大，并且同时，在生成的PUF值中出现的错误增加的概率倾向于变得更高。另一方面，范围R511设置得越宽，可以用于PUF值生成的目标的候选的块的数量变得越小，同时，在生成的PUF值中出现错误的概率可被抑制得较低。因此，例如，可根据生成的PUF值允许的误码率设置从用于PUF值生成的目标排除的范围R511。
应注意，指定为用于PUF值生成的目标的块的信息本身不是要被保护的信息(具有保密性的信息)，诸如所谓的密钥信息，并且因此，例如，仅需要存储在固态成像装置1(例如，非易失性存储区域)中的预定存储区中。
接下来，参考图16至图18，将描述根据每个块的像素值计算固态成像装置1固有的值(即，PUF值)的方法的实例。例如，图17和图18是根据本实施方式用于描述生成PUF值的方法的实例的说明性示图。
在图17中，如参考图15描述的，参考符号D511示意性地指示多个块，在多个块中，包括在预定区域中的像素被划分。此外，由参考符号D511表示的每块中呈现的数值指示与块对应的像素值是否包括在包括像素值的平均值的预定范围中(即，图16中图示的范围R511)。
即，根据本实施方式的固态成像装置1针对每个块从预定开始位置依次确定每个块的像素值是否包括在包括像素值的平均值的预定范围R511中，并且根据确定结果使“0”或“1”与块相关联。例如，在图17中的参考符号D511指示的实例中，使“0”与像素值包括在范围R511中的块相关联，并且使“1”与像素值未包括在范围R511中(即，包括在范围R513或R515中)的块相关联。如上所述，固态成像装置1依次执行上述确定直至每个块的像素值未包括在范围R511中的块的数量由预定位长度以上指定。然后，固态成像装置1将与“1”相关联的块的位置存储在预定存储区。应注意，与“1”相关联的块是用于PUF值生成的目标。
接下来，如在图17中图示的，固态成像装置1比较每个块的像素值未包括在范围R511中的块的像素值与块的像素值的平均值D510，因此指定与块对应的用于生成PUF值的值(在下文中，还称作“比特值”)。具体地，固态成像装置1设置“0”作为目标程序块中的每个块的像素值小于平均值D510的块的比特值，并且设置“1”作为像素值大于平均值D510的块的比特值。例如，在图17中，参考符号D513示意性地指示为将成为PUF值生成的目标的每个块设置的比特值。
如上所述，固态成像装置1将比特值固定为预定位长度以上并将比特值连接以生成PUF值。应注意，固态成像装置1在生成PUF值时可使用一系列固定的比特值的一部分以计算用于校正分开重新计算的PUF值中的错误的纠错码(ECC)，并将其存储在预定存储区中。在该情况下，可指定将成为PUF值生成的目标的大量的块，使得用于计算纠错码的比特值是固定的。
此外，当使用PUF值时，固态成像装置1基于在预定存储区中存储的信息重新计算该PUF值。即，固态成像装置1基于存储区中存储的信息指定将成为PUF值生成的目标的块，并且读取与该块对应的像素值(即，每个块的像素值)。然后，固态成像装置1仅需要比较与该指定块对应的像素值与块中的像素值的平均值D510，以因此指定与该块对应的比特值，并将指定的比特值连接以再生成PUF值。此外，此时，在用于校正PUF值的错误的纠错码存储在预定存储区中的情况下，固态成像装置1仅需要执行基于该纠错码再次生成的PUF值的错误。
如上所述生成(计算)的PUF值可被用作，例如，用于识别固态成像装置1的标识符或用于加密固态成像装置1中生成的预定信息的关键信息。
应注意，作为用于生成PUF值的每个块的像素值，可以使用多次成像期间每个块的像素值的平均值。利用这种配置，可以减小由于不规则噪声等造成的每个块的像素值的变化的影响(换言之，可以减小每个块的像素值的误码率)。
上文已参考图15至图18描述根据本实施方式的生成固态成像装置1中的PUF值的方法的概要。
<4.3.功能配置>
接下来，将描述根据本实施方式的固态成像装置1的功能配置的实例，具体集中在与固态成像装置1固有的PUF值的生成和重新计算相关的一部分上。例如，图19是图示了根据本实施方式的固态成像装置1功能配置的实例的框图。应注意，在图19中，为了使得根据本实施方式的固态成像装置1的特性更容易理解，图示了与固态成像装置1固有的PUF值的生成相关的部件，省去了其他部件。
如在图19中图示的，根据本实施方式的固态成像装置1包括传感器单元511、信息处理单元512、及存储单元513。
传感器单元511对应于参考图1描述的像素阵列3，并将来自对象的光光电转换为电信号。
信息处理单元512执行与固态成像装置1固有的PUF值的生成相关的各种处理。如在图19中图示的，信息处理单元512包括例如，块指定单元514、固有信息获得单元515、及固有值算术单元516。应注意，将针对PUF值生成的情况和PUF值重新计算的情况分开描述信息处理单元512的各个部件的操作。首先，集中在PUF值生成的情况上，将描述相关配置的操作。
块指定单元514根据预定条件从在形成传感器单元511的多个像素中的包括在区域(例如，OPB区域)的至少一部分中的像素划分成的多个块中指定一个或多个块作为用于PUF值生成的目标。作为具体实例，块指定单元514可根据每个块的像素值是否包括在包括像素值的平均值的预定范围中来指定多个块中的将成为PUF值生成的目标的块。然后，块指定单元514将与指定的块有关的信息存储在随后描述的存储单元513中。应注意，块指定单元514对应于“指定单元”的实例。
固有信息获得单元515从包括在上述预定区域(例如，OPB区域)的像素被划分成的多个块中的将成为PUF值生成的目标的预定数量以上的块中获得每个块的像素值作为固有信息。应注意，此时，固有信息获得单元515可基于存储单元513中存储的信息指定将成为PUF值生成的目标的块。然后，固有信息获得单元515将从预定数量以上的将成为PUF值生成的目标的块的每一个获得的固有信息(即，每个块的像素值)输出至固有值算术单元516。
固有值算术单元516从固有信息获得单元515获得从预定数量以上的将成为PUF值生成的目标的块的每一个获得的固有信息，并基于所获得的固有信息生成PUF值。作为具体实例，固有值算术单元516可根据从每个块获得的固有信息是否大于预定阈值(例如，块中的像素值的平均值)指定与块对应的比特值，并可连接每个块中指定的比特值以因此生成PUF值。应注意，固有值算术单元516对应于生成(计算)设备固有的值的“生成单元”的实例。
此外，固有值算术单元516在生成PUF值时可使用每个块中指定的比特值的一部分来计算用于校正单独重新计算的PUF值中的错误的纠错码，并可将纠错码存储在存储单元513中。
如上所述，固有值算术单元516生成PUF值并将所生成的PUF值输出至预定输出目的地。
存储单元513将每个部件的各种信息临时或永久地保持在固态图像传感器1中以执行各种处理。存储单元513可包括，例如，在不供电的情况下能保持存储内容的非易失性记录介质(例如，存储器等)。存储单元513例如，可存储与将成为PUF值生成的目标的块有关的信息。此外，存储单元513可存储用于校正PUF值中的错误的纠错码。
接下来，集中在PUF值重新计算的情况上，将描述相关配置的操作。
与生成PUF值的情况类似，固有信息获得单元515从预定数量以上的、将成为PUF值生成的目标的块中获得每个块的像素值作为固有信息。然后，固有信息获得单元515将从预定数量以上的、用于PUF值生成的块的每一个获得的固有信息输出至固有值算术单元516。
与生成PUF值时类似，固有值算术单元516基于从固有信息获得单元515获得的每个块的固有信息重新计算PUF值。此外，此时，如果存储单元513存储用于校正PUF值中的错误的纠错码，固有值算术单元516可校正基于纠错码重新计算的PUF值中的错误。然后，固有值算术单元516将重新计算的PUF值输出至预定输出目的地。
如上所述，已参考图19描述根据本实施方式的固态成像装置1的功能配置的实例，具体集中在与固态成像装置1固有的PUF值的生成和重新计算相关的部分上。
<4.4.处理>
接下来，作为根据本实施方式的固态成像装置1的一系列处理的流程的实例，将描述与固态成像装置1固有的PUF值的生成和重新计算相关的处理。
首先，参考图20，将描述与PUF值的生成相关的处理的实例。图20是图示根据本实施方式的固态成像装置1的一系列处理的流程的实例的流程图，并且图示与PUF值的生成相关的处理的流程。
如在图20中图示的，首先，固态成像装置1(块指定单元514)从形成传感器单元511的多个像素中的包括在预定区域中的像素被分成的多个块中指定预定数量以上(至少1或更多)的块用作PUF值生成(S501)。然后，固态成像装置1将与指定块(例如，指示块的位置的信息)有关的信息存储在预定存储区中(S503)。
随后，固态成像装置1(固有信息获得单元515)基于预定存储区中存储的信息从指定为用于PUF值生成的目标的块获得每个块的像素值作为固有信息。然后，固态成像装置1(固有值算术单元516)基于从预定数量以上的、将成为使用目标的块的每一个获得的固有信息生成PUF值。作为具体示例，根据从每个块获得的固有信息是否大于预定阈值，固态成像装置1可指定与块对应的比特值，并通过连接为每个块指定的比特值生成PUF值(S507)。
此外，固态成像装置1(固有值算术单元516)可计算用于校正通过使用为每个块指定的比特值的一部分单独重新计算的PUF值中的错误的纠错码。在该情况下，固态成像装置1可将计算的纠错码存储在预定存储区中(S507)。
如上所述，生成PUF值并将生成的PUF值输出至预定输出目的地。
上文已参考图20描述与PUF值的生成相关的处理的实例。
接下来，参考图21，将描述与PUF值的重新计算相关的处理的实例。图21是图示根据本实施方式的固态成像装置1的一系列处理的流程的实例的流程图，并且图示与PUF值的重新计算相关的处理的流程。
如在图21中图示的，首先，固态成像装置1(固有信息获得单元515)基于预定存储区中存储的信息指定将成为PUF值生成的目标的块的位置(S511)。
接下来，固态成像装置1(固有信息获得单元515)从指定为PUF值生成的目标的块获得每个块的像素值作为固有信息。然后，与生成PUF值的情况类似，固态成像装置1(固有值算术单元516)基于从预定数量以上的、将要使用的块的每一个获得的固有信息重新计算PUF值(S513)。
此外，在用于校正PUF值中的错误的纠错码存储在预定存储区中的情况下，固态成像装置1(固有信息获得单元515)可校正基于纠错码重新计算的PUF值中的错误(S515)。
如上所述，重新计算PUF值并将重新计算的PUF值输出至预定输出目的地。
上文已参考图21描述与PUF值的重新计算相关的处理的实例。
<4.5.评估>
如上所述，根据本实施方式的固态成像装置1从多个块中指定至少一个或多个块作为PUF值生成的目标，该多个块是通过划分布置有多个像素的成像表面中的区域(例如，OPB区域)的至少一部分中包括的像素设置的。应注意，每个块包括至少一个像素。然后，固态成像装置1基于指定块中包括的像素的像素值和多个块中的像素的像素值的变化生成固态成像装置1固有的值(即，PUF值)。
利用上述配置，通过使用固态成像装置1的难以复制的物理特性(硬件特性)生成固态成像装置1固有的值。因此，可以使用固有值作为例如，用于识别单个设备的标识符或用于加密处理的关键信息等。此外，通过基于上述配置生成固态成像装置1中的固有值，在固有值用作标识符或关键信息的情况下，可以充分满足如上所述的标识符或关键信息需要的再现性和个体差异的条件。
应注意，以上提及的实例仅是示例，并且只要每个像素中可检测到物理特性并且物理特性可满足PUF值需要的再现性和个体差异的条件，物理特性不必仅局限于放大晶体管Tr13的阈值电压Vth的变化。例如，在组成像素2的各个晶体管当中，可使用除放大晶体管Tr13以外的晶体管的物理特性，并且物理特性不必仅局限于阈值电压Vth的变化。作为具体实例，由于设备，诸如所谓的随机电报信号(RTS)，导致生成的噪声的检测结果可用于生成PUF值。
<<5.第三实施方式>>
本公开的上述第一实施方式已描述能够使用固有信息在内部完成加密处理而无需将固有信息输出至外部的固态成像装置。在如下所述本公开的第三实施方式中，将描述能够利用良好的S/N检测固有值的固态成像装置。
<5.1.概要>
首先，将描述本公开的第三实施方式的概要。根据本公开的第三实施方式的固态成像装置的特征在于使用在一个CDS周期中选择不同行的扫描仪选择像素，并且使用源跟随器的变化作为PUF值。具体地，根据本公开的第三实施方式的固态成像装置对在一个CDS周期中从相邻像素读取的值进行差分处理，并且使用差分处理结果作为PUF值。
图22和图23是用于描述根据本公开的第三实施方式的固态成像装置的操作的概要的说明性示图。图22是图示了根据本公开的第三实施方式的通过固态成像装置的差分处理的说明性示图。在图22中，图示了两个输出线VSL0和VSL1，并在同一输出线上取得两个源跟随器输出之间的差分。图23图示如何通过八次AD转换(差分处理)获得PUF值。在本实施方式中，为了改善S/N，通过如在图23中图示的八次AD转换(差分处理)获得PUF值，但是本公开不限于这样一种实例并且次数是任意的。
图24是图示了根据本公开的第三实施方式的固态成像装置的电路配置实例的说明性示图，并且是图示了将像素的第n行和第n+1行的两个源跟随器输出输出到同一输出线的实例的说明性示图。根据本公开的第三实施方式的固态成像装置在一个CDS周期期间，在第一AD转换中采样第n行中的源跟随器的变化，在第二AD转换中采样第n+1行中的源跟随器的变化，并取变化之间的差分。
通常地，在像素输出的一般提取中，无法去除多个芯片中的具有类似面内趋势(诸如阴影和不均匀性)的噪声，并且存在独立性上的问题。此外，在去除这些噪声时，通常在数字电路中采用相邻差分，但是计算产生21/2倍的噪声。因此，PUF值的S/N劣化和再现性减小。另一方面，根据本公开的第三实施方式的固态成像装置可以通过在一个CDS期间内以这种方式利用相邻差分提取源跟随器的变化分量的同时减小低频分量和时间噪声。具体地，与正常读取之后通过数字线路求差的方法相比较，噪声可以减小1/21/2。因此，在根据本公开的第三实施方式的固态成像装置中，改善了S/N，并且可以改善独立性和再现性。
<5.2.驱动实例>
接下来，将描述根据本公开的第三实施方式的固态成像装置1的驱动实例。图25是通过时序图图示了根据本公开的第三实施方式的固态成像装置1在生成元件固有信息时的驱动实例的说明性示图。根据本公开的第三实施方式的固态成像装置1使用与图9中图示的固态成像装置1的功能配置实例的那些类似的配置生成元件固有信息。
首先，一个水平读取周期在时间t1开始。在时间t1，选择第n行。即，第ΦSEL_n行变高电平。此外，在时间t1，短路脉冲变高电平(接通)。此时，重置晶体管RST处于接通状态，并且因此浮动扩散部分FD的电压固定至VDD。因此，去除浮动扩散部分FD的变化。此时，转移晶体管TG可处于关断状态。随着转移晶体管TG处于关断状态，可去除光电二极管PD的变化。
因为短路脉冲在时间t1变高电平，所以第n行的每个源跟随器的变化信息被输出至VSL。可以说这是放大晶体管AMP中的输出变化。此外，比较器275a的内部偏移和VSL电压与参考波形之间的差在输入电容器272a中被充电，并且比较器275a的操作点被初始化。
然后，在时间t2，短路脉冲变低电平(断开)，并且比较器275a的操作点的初始化结束。当短路脉冲变低电平(断开)时，开关273a和274a关断。因此，在开关273a和274a中出现kTC噪声和馈通变化。
随后，在时间t3，第一ADC周期(ADC周期1)开始。在ADC周期1中，DA转换器232以预定斜率线性地改变参考波形，并且AD转换第n行中的源跟随器的变化。通过移动参考波形将偏移添加至计数器输出(可以调整模拟钳位电平)。在该ADC周期1中，出现比较器275a的反相延迟、参考波形的延迟、及计数器的时钟延迟。应注意，图25中的三角形表示比较器275a的反相定时。
随后，在时间t4，结束第一ADC周期，并且选择第n+1行。即，第ΦSEL_n+1行变高。将第n+1行上的每个源跟随器的变化信息输出至VSL。可以说这也是放大晶体管AMP中的输出变化。
随后，在时间t5，第二ADC周期(ADC周期2)开始。在ADC周期2中，DA转换器232以预定斜率线性地改变参考波形，并且AD转换第n+1行中的源跟随器的变化。该AD转换值还包括在时间t2的kTC和馈通的变化、比较器275a的反相延迟、参考波形延迟、及计数器时钟延迟。
在时间t6，第二ADC周期(ADC周期2)结束。此后，固态成像装置1在ADC周期1中的AD转换值(计数值)与ADC周期2中的AD转换值(计数值)之间执行差分处理。通过该差分处理，固态成像装置1可以检测高质量元件固有信息，在该信息中，检测器和垂直方向上的低频分量中的变化被去除。
此外，因为计数器输出在ADC周期1中偏移，所以即使执行差分处理，变化信息也不会丢失。该趋势是由于变化信息以参考信号为中心正态分布，并且因此如果不存在偏移，将出现负值，所有等于0和小于0的值都保持为0。
在此，在低频分量诸如不均匀性处于晶片表面的情况下，相邻芯片具有类似特性，并且因此独立性减小。此外，在诸如不均匀性的二维低频分量是出现在芯片表面的不均匀性的情况下，芯片之间的特性类似，并且因此独立性减小。此外，如果芯片内的控制电路(布置在垂直方向上)、列电路(布置在水平方向上)等中存在一维变化，那么独立性减小。因此，希望去除这些分量。
因此，固态成像装置1包括使用于在ADC周期读取的一维或二维数据串的高频信号通过的空间滤波器(高通滤波器)。可以使用具有低频去除功能的任何滤波器。当在数字区域实现时，例如，可以使用通常使用的排序滤波器或卷积滤波器，并且如上所述可以使用简单的相邻差分。
在光电二极管PD(或光电二极管PD和转移晶体管TG)的白点用作元件固有信息的情况下，白点和暗流通常具有不同的温度特性，并且因此，希望去除暗流。尽管暗流小于白点，但是暗流在单独的光电二极管PD中变化并且还包括不稳定的低频分量。因此，固态成像装置1可通过穿过高通滤波器去除不稳定的低频分量来精确地检测白点。
在重置晶体管RST的分量用作元件固有信息的情况下，可通过利用高通滤波器去除重置晶体管RST的阈值和寄生电容的变化当中的诸如不均匀性的低频分量来增强每个元件的独立性。
在源跟随器输出用作元件固有信息的情况下，可通过利用高通滤波器去除放大晶体管AMP的由于制造变化导致的阈值和过驱动电压的变化中的诸如在水平方向上或垂直方向上的线变化和不均匀性的二维低频分量来增强每个元件的独立性。
在比较器231的开关变化用作元件固有信息的情况下，可通过利用高通滤波器去除用作开关的晶体管的阈值和寄生电容的变化当中的诸如不均匀性的低频分量来增强每个元件的独立性。此时，因为比较器231布置在水平方向上，所以可以应用水平高通滤波器。
二维空间滤波器可以是在一个方向上的模拟区域中执行的滤波器并且可以是在另一方向上的数字区域中执行的滤波器。即，如果模拟区域中执行的滤波器位于垂直方向上，那么在数字区域中执行的滤波器位于水平方向上，并且如果模拟区域中执行的滤波器位于水平方向上，那么在数字区域中执行的滤波器位于垂直方向上。此外，如果模拟区域中执行的滤波器是对角线，那么在数字域中执行的滤波器可以在与其正交的对角线方向上实现。模拟区域中的横向滤波器和对角滤波器可以利用多路复用器实现。
在本公开的第三实施方式中，作为用于生成元件固有信息的分量，其中选择开关串联连接的源跟随器电路布置在二维矩阵中，并且执行两个采样输入信号的差分处理的功能设置在检测单元218中。当驱动控制单元210采样第一输入信号和第二输入信号时，其具有控制选择开关来选择各个不同行的功能。
根据本公开的第三实施方式的固态成像装置1可以通过与标准读取相同的两次采样和一次差分处理检测元件固有信息，并且因此，计算量可以最小化并且检测时的时间噪声可以最小化。此外，因为根据本公开的第三实施方式的固态成像装置1被配置为从一对源跟随器的输出差分中检测元件固有信息，所以与生成元件固有信息相关的元件类型可以最小化，并且特性可以容易地得到管理。
此外，根据本公开的第三实施方式的固态成像装置1通过执行行之间的差分处理可去除扫描方向上的低频分量噪声。在此，相邻行之间的差分处理不一定必须执行，但是行越紧密，噪声去除效果越好。因此，希望相邻行之间的差分处理。
此外，当二维地执行空间滤波器处理时，根据本公开的第三实施方式的固态成像装置1可执行不同列中的块值的诸如差分处理的高通滤波器处理。只要源跟随器电路设置有选择开关并且可经由垂直信号线读取，那么诸如有效像素、遮光像素、或削波电路的类型不成问题。此外，根据本公开的第三实施方式的固态成像装置1还可以通过针对相邻列上的信号线在同一行执行切换处理来执行列方向上的差分处理。此外，根据本公开的第三实施方式的固态成像装置1还可以通过在不同行上的相邻列的信号线上执行切换处理来执行对角线方向上的差分处理。
根据本公开的第三实施方式的固态成像装置通过在一个CDS期间内以这种方式利用相邻差分并且使用高通滤波器提取源跟随器的变化分量的同时可以减小低频分量和时间噪声并且可以改善独立性和再现性。
根据本公开的第三实施方式的固态成像装置包括标准驱动器(成像模式)和用于检测元件固有信息的驱动器(PUF模式)，并且还可以包括用于测试与元件固有信息的生成相关的电路和固有值检测的驱动器(测试模式)，并且可切换这些驱动器。
在出于安全起见处理元件固有信息的情况下(例如，在生成密钥时)，将元件固有信息和加密处理方法输出至外部降低了安全性。因此，为了测试固有值计算单元220是否可以正确生成固有值，必须在芯片内部执行测试并将测试结果输出至外部。因此，根据本公开的第三实施方式的固态成像装置包括测试模式，使得对象信息可以输出为成像模式中的图像，元件固有信息可以在芯片内部处理以计算PUF模式中的固有值，并且可以在该测试模式中在芯片内部测试计算固有值的电路是否标准或可以测试固有值计算单元220及其他分量是否包括异常。
图26是图示了根据本公开的第三实施方式的固态成像装置的功能配置实例的说明性示图。图26图示图9中图示的固态成像装置1的功能配置实例的一部分，此外，除了图9中图示的固态成像装置1的功能配置实例，图示了伪信号生成单元242、确定单元244、及确定结果存储单元246。
在固态成像装置1以测试模式操作时，伪信号生成单元242生成用于测试的伪信号。用于测试的伪信号被发送至固有值计算单元220并且用于计算固有值。
判断单元244判断测试结果是否在所需范围内并且将判断结果输出至固态成像装置1之外。例如，希望判断单元244输出简单并且与固有至无关的值，诸如1等，如果测试结果在所需范围内，或者诸如0等，如果测试结果在所需范围之外，或者希望判断单元244输出经过不可逆的计算过程并且包括信息量的损失的值(哈希值)。
判断单元244的判断结果的输出路径不受具体限制，并且可以被叠加在已有的界面上或可以从专用终端进行输出。进一步地，判断结果的输出时刻可以是测试模式结束时，或者可以将结果写入诸如判断结果存储单元246等存储器中，以使得能够在任意时刻能够将其读出至外部。
根据本公开的第三实施方式的固态成像装置可以包括用于存储与固有信息生成单元214的每个元件的地址对应的数据串的一组或多组存储器。例如，当为每个地址分配一位存储器时，将1或0写入待使用的元件的地址。由此，无论每个地址是否满足预定条件，根据本公开的第三实施方式的固态成像装置都能够提前进行存储。
根据本公开的第三实施方式的固态成像装置在测试过程中能够进一步将与固有信息生成单元214的元件对应的值(通过每个地址对块值进行编码而获得)写入存储器中，由此允许相对于固有值由于测试条件而产生的波动执行所需过程。在测试完成之后，通过改写预定值(例如，0)而擦除该值，并且由此不能从外部进行读取。进一步地，在擦除存储器之后，如果使用一次性可编程(OTP)，则能够设置成使得不能改变地址信息或不能写入值。在存储地址的情况下，希望使用非易失性存储器或OTP。在存储值的情况下，因为信息最终被擦除，所以不讨论诸如易失性存储器、非易失性存储器、OTP等类型。
例如，根据本公开的第三实施方式的固态成像装置能够测试电路并且将测试结果输出至外部，而不将诸如密钥信息等需要安全性的信息输出至外部，并且由此能够在测试电路时确保安全性。
固有值计算单元220可以包括在测试模式下操作时对块值执行预定测试的功能。图27是示出其中将固有信息生成单元214的相应像素划分成块的状态的说明图。因为根据本公开的第三实施方式的固态成像装置由于安全性质不能将元件固有信息自身输出至外部，所以需要在芯片内测试元件固有信息是否无异常。当在测试模式下操作时，根据本公开的第三实施方式的固态成像装置能够在不使用表现出异常特性的元件的情况下对元件固有信息进行测试，并且由此能够增强元件固有信息的可靠性(再现性)。
例如，固有值计算单元220可以包括计算平均值、中间值、方差值、以及与块值的数据串的平均值或中间值的差值中的一项或多项的功能。通过包括该功能，固有值计算单元220能够执行统计处理，并且因此能够执行测试，以使得仅使用基于计算结果的所需元件。
固有值计算单元220可以包括在测试模式下操作时判断分布相对于块值的数据串是否表现对称性并且基于判断结果从用于计算固有值的数据中排除数据串。例如，固有值计算单元220将指示比平均值更大的块值的块的数量与指示比平均值更小的块值的块的数量进行比较，并且如果存在预定量以上的差，则能够判断块值的分布是非对称的作为比较结果。当块值的数据串的期望分布是类似正态分布的对称分布时，固有值计算单元220能够判断数据串包括异常并且排除该数据串。
固有值计算单元220可以具有这样的功能，即，在测试模式下操作时判断与块值的平均值或中间值的差是否是预定值以上的离群值，并且基于判断结果从用于计算固有值的数据中对其进行排除。利用该功能，固有值计算单元220能够检测并且除去由于缺陷而产生的点状异常值、并且之后从块值中计算固有值。因此，能够提高通过固有值计算单元220计算的固有值的可靠性。例如，固有值计算单元220可以获得与平均值或中间值的差σ值、并且基于通过σ值乘以预定系数而获得的值做出判断。能够假设该离群值的偏差为k*σ，其中，基于待处理的块的数量可以判断k。进一步地，可以提前判断离群值为特定的值或更大。然后，固有值计算单元220能够存储指示异常块值的块的地址。
固有值计算单元220可以具有这样的功能，即，在测试模式下操作时判断包括预定数量的块的块组的平均值或方差值是否超过预定的范围、并且基于判断结果从用于计算固有值的数据中对其进行排除。利用该功能，固有值计算单元220能够检测并且排除由于诸如开路缺陷或短路缺陷等缺陷而产生的线性或集总异常值。因此，能够提高通过固有值计算单元220计算的固有值的可靠性，并且能够减少存储指示异常块值的块的地址所使用的存储器的量。在块组中，可以对一行的异常值进行检测，或者可以将一行划分成多个区域并且可以对每个区域中的异常值进行检测。固有值计算单元220能够存储指示异常块值的块组的地址。进一步地，可以任意设置块的起始地址和结束地址。
固有值计算单元220可以具有这样的功能，即，在测试模式下操作时判断从计算固有值所使用的数据中排除的块的数量是否大于预定的数量并且将判断结果输出至外部。利用该功能，固有值计算单元220能够在缺陷块值的数量较大并且超过其中能够注册地址的存储器的上限时对缺陷性芯片做出判断、并且能够管理固态成像装置1的质量。具有注册离群值的地址的功能的存储器可以与固有值计算单元220所使用的存储器共享。如果固有值具有温度依赖性，则固有值计算单元220可以将指示每个温度的异常值的块的地址注册在存储器中。如果固有值具有电压依赖性，则固有值计算单元220可以注册指示每个电压的异常值的块的地址。如果固有值具有电流依赖性，则固有值计算单元220可以注册指示每个电流的异常值的块的地址。如果固有值具有温度依赖性、电压依赖性、以及电流依赖性中的一个或多个特性，固有值计算单元220则可以注册指示其中每项的异常值的块的地址。当注册离群值的地址时，固有值计算单元220可以重复进行多次判断。通过重复进行多次判断，固有值计算单元220能够提高随着时间检测发生波动的部件的概率、并且能够提高检测是否存在缺陷的准确性。
图28是示出根据本公开的第三实施方式的固态成像装置1的操作例的流程图。图28示出了在测试模式下操作时的固态成像装置1的操作例。
一旦在测试模式下开始驱动(步骤S301)，固态成像装置1则适用测试的伪信号计算固有值(步骤S302)。然后，固态成像装置1判断固有值的计算结果(步骤S303)并且将判断结果输出至外部(步骤S304)。
通过执行该系列的操作，根据本公开的第三实施方式的固态成像装置1能够测试计算固有值的电路是否正常、或者能够测试芯片内的固有值计算单元220等中是否包括异常。
根据本公开的第三实施方式的固态成像装置1在判断之时通过改变条件而多次执行固有值计算可以测试计算固有值的电路是否正常。例如，假设第一次测试的条件为“条件1”，则固态成像装置1将在条件1下测试结果中与缺陷元件的地址和元件对应的值(例如，关于其是否比元件组的平均值更大或更小的二进制)存储在存储器中。假设下一次测试的条件为“条件2”，如果与条件1下的元件对应的值相比较，其是可逆的，则将地址作为缺陷性元件额外地写入存储器中。因为固态成像装置1多次执行该测试，所以通过仅使用相对于伴随环境变化的特性波动而稳定的元件计算固有值，并且由此能够进一步提高固有值的可靠性。应注意，固态成像装置1还能够在相同条件下对全部测试重复测试多次而测试由于随机噪音分量(热噪音、闪烁噪音、随机电报噪音等)而产生的波动。
<<6.应用例>>
接着，将描述根据本公开的固态成像装置的应用例。
<6.1.生物认证的应用例>
作为根据本公开的技术的应用例，将描述其中根据本公开的一个实施方式的固态成像装置1应用于使用所谓的生物信息的生物认证的情况的实施例。应注意，在本说明书中，“生物信息”指表示人体的特征的信息，诸如，例如，虹膜、指纹、静脉、面部、手印、声纹、脉搏波、以及视网膜等。
(配置例1：用于在固态成像装置中执行生物认证的配置的实施例)
首先，参考图29，关于应用根据本应用例的固态成像装置的成像设备的功能配置的实施例，具体地，将描述在固态成像装置中执行生物认证的情况的实施例。图29是用于描述根据本公开的技术的应用例的说明图、并且是示出根据本应用例的成像设备的示意性功能配置的实施例的框图。
如图29中示出的，根据本应用例的成像设备710a包括固态图像传感器711a和主处理器731a。
固态图像传感器711a与根据上述所述本公开的一个实施方式的固态成像装置1对应。如图29中示出的，固态图像传感器711a包括传感器单元712、信息处理单元713、存储单元719、以及信息输出单元720。进一步地，尽管图29中未示出，然而，固态图像传感器711a可以包括将设置值发送至外部并且从外部接收设置值的寄存器接口。此处，“外部”指存储由图像传感器生成的图像信息的记录介质、用于传输图像信息的网络、以及处理图像信息的主处理器、或者诸如数码相机、个人计算机(PC)、移动终端、游戏设备、诸如FeliCa(注册商标)等非接触式IC卡、USB存储器等成像设备主体。
传感器单元712与参考图1描述的像素阵列3对应并且将来自主体的光光电转换成电信号。
信息处理单元713a根据需要对所获取的信息进行处理。如图29中示出的，例如，信息处理单元713a包括图像信息获得单元714、生物信息获得单元715、生物判定单元741、生物认证单元742、固有信息获得单元716、固有值认证单元717、以及加密处理单元718。
图像信息获得单元714基于通过用户成像的主体的光执行将通过传感器单元712进行光电转换的电信号从模拟信号转换成数字信号的模数转换(A/D转换)，以获得图像信息。
生物信息获得单元715基于针对用户的生物认证而成像的主体的光执行通过传感器单元712进行光电转换的电信号的A/D转换，以获得生物信息。
固有信息获得单元716获得对构成固态图像传感器711的设备固有的信息(以下也被称为“固有信息”)。例如，如上所述，在第二实施方式中，固有信息获得单元716可以获得形成传感器单元712的多个像素之中、区域的至少一部分(例如，OPB区域)中包括的一个或多个像素的像素值作为固有信息。进一步地，此时，例如，固有信息获得单元716可以基于后面描述的提前存储在存储单元719中的信息而指定像素或包括即将获得其固有信息的一个或多个像素的块。
固有值算术单元717接收通过固有信息获得单元716获得的固有信息作为输入并且基于预定功能(例如，上述所述PUF)生成(或计算)对固态图像传感器717固有的值。作为具体实施例，如上所述，在第二实施方式中，固有值算术单元717可以接收作为固有信息获得的预定像素的像素值作为输入、并且生成对固态图像传感器711固有的PUF值。
生物判定单元751判定通过生物信息获得单元715获得的生物信息是否能够对用户进行认证。
生物认证单元752将判定为能够对用户进行认证的生物信息与存储在预定存储区(例如，后面描述的存储单元719)中的参考信息比较、并且认证用户是否有资格使用。应注意，例如，可以基于对由固有值算术单元717生成的固态图像传感器711固有的值(例如，PUF值)对参考信息进行加密。在这种情况下，生物认证单元752可以从固有值算术单元717中获得对固态图像传感器711固有的值、并且基于所获得的值对参考信息进行解密。
加密处理单元718对被认证为有资格使用的个人的生物认证信息进行加密，以生成加密信息，并且将加密信息发送至信息输出单元720。应注意，例如，可以基于对由固有值算术单元717生成的固态图像传感器固有的值(例如，PUF值)对用于加密的密钥信息进行加密。在这种情况下，加密处理单元718可以从固有值算术单元717中获得对固态图像传感器711固有的值、并且基于所获得的值对密钥信息进行解密。
信息输出单元720将从信息处理单元713a输出的各种信息输出至固态图像传感器711a的外部、并且包括例如输出切换单元721和图像信息输出单元722。
输出切换单元721根据从信息处理单元713a输入的信息的类型切换哪些信息被输出至固态图像传感器711a的外部。即，其扮演用于切换输出目的地的开关的角色。通过包括输出切换单元721的固态图像传感器711a，用户能够选择是否输出下面示出的图像信息或是否输出加密信息。
例如，当输出切换单元721选择输出加密信息时，输出切换单元721执行控制，以使得经由寄存器接口(未示出)等将通过加密处理单元718生成的加密信息(例如，加密的生物认证信息)传输至主处理器731a。
当输出切换单元721选择输出图像信息时，图像信息输出单元722接收通过图像信息获得单元714获得的图像信息并且将图像信息输出至固态图像传感器711a的外部。
主处理器731a从固态图像传感器711a接收图像信息或加密信息、并且根据所接收信息的类型执行各个过程。如图20中示出的，主处理器731a包括主控制单元732、图像信息输入单元733、以及开发处理单元734。
主控制单元732控制成像设备710a的每个部件的操作。例如，为了使固态图像传感器711a执行各种功能，主控制单元732将与功能对应的控制信号传输至固态图像传感器711a。此外，为了实施主处理器731a的各种功能，主控制单元732将与功能对应的控制信号传输至主处理器731a中的每个单元。
图像信息输入单元733响应来自主控制单元732的控制信号而获得从固态图像传感器711a输出的图像信息。
响应来自主控制单元732的控制信号，开发处理单元734基于通过图像信息输入单元733获得的图像信息而从固态图像传感器711a执行输出图像的开发处理。
如上，参考图29，已经描述了应用根据本应用例的固态成像装置的成像设备的功能配置的实施例，具体地，在固态成像装置中执行生物认证的情况的实施例。
(配置例2：用于加密并且输出生物信息的配置的实施例)
接着，参考图30，关于应用根据本应用例的固态成像装置的成像设备的功能配置的实施例，具体地，将描述使通过固态成像装置获得的生物信息经过加密处理并且然后输出至外部的情况的实施例。图30是用于描述根据本公开的技术的应用例的说明图并且是示出根据本应用例的成像设备的示意性功能配置的另一实施例的框图。应注意，在本说明书中，将集中于与参考图29描述的成像设备710a的差异描述图30中示出的成像设备710b的功能额皮质，具体地，并且将省去与成像设备710a的部分大致相似的部分的细节描述。
如图30中示出的，根据本应用例的成像设备710b包括固态图像传感器710b和主处理器731b。应注意，固态图像传感器710b和主处理器731b与图29中示出的成像设备710a中的固态图像传感器711a和主处理器731a对应。应注意，在图30示出的实施例中，为了使得特征更易于理解，示出了与生物信息的处理有关的主要部件，并且省去与上述所述图像信息的处理有关的部件的例证。因此，例如，还是在图30示出的实施例中，与图29示出的实施例相似，可以包括诸如图像信息获得单元714、输出切换单元721、图像信息输出单元722、图像信息输入单元733等部件。
如图30中示出的，固态图像传感器711b包括传感器单元712、信息处理单元713b、加密信息输出单元723、以及存储单元719。此外，例如，信息处理单元713b包括生物信息获得单元715、固有信息获得单元716、固有值算术单元717、以及加密处理单元781。应注意，传感器单元712、存储单元719、生物信息获得单元715、固有信息获得单元716、以及固有值算术单元717与图29示出的成像设备710a中的传感器单元712、存储单元719、生物信息获得单元715、固有信息获得单元716、以及固有值算术单元717大致相似。
加密处理单元718对通过生物信息获得单元715获得的生物信息(例如，虹膜、指纹、静脉、面部、手印、声纹、脉搏波、以及视网膜等的图像信息)进行加密，以生成加密信息，并且然后，例如，将加密信息传输至加密信息输出单元723。应注意，可以基于通过固有值算术单元717生成、对固态图像传感器711固有的值(例如，PUF值)对用于加密的密钥信息进行加密。在这种情况下，加密处理单元718可以从固有值算术单元717获得对固态图像传感器711固有的值、并且基于所获得的值对密钥信息进行解密。
加密信息输出单元723接收通过加密处理单元718对生物信息执行的加密处理而生成的加密信息、并且将加密信息输出至固态图像传感器711b的外部。
主处理器731b包括主控制单元732、加密信息输入单元736、开发处理单元734、以及生物认证单元735。
主控制单元732控制成像设备710b的每个部件的操作。例如，为了使固态图像传感器711b执行各种功能，主控制单元732将与功能对应的控制信号传输至固态图像传感器711b。进一步地，为了实施主处理器731b的每种功能，主控制单元732将与功能对应的控制信号传输至主处理器731b中的各个单元。
加密信息输入单元736响应来自主控制单元732的控制信号而获得从固态图像传感器711b输出的加密信息。
开发处理单元734响应来自主控制单元732的控制信号而对由加密信息输入单元736从固态图像传感器711b获得的加密信息进行解密、并且基于作为解密结果获得的生物信息(图像信息)而执行生物认证所使用的输出图像的开发处理。应注意，关于用于对加密信息进行解密的密钥信息，仅需要提前获得与生成加密信息所使用的密钥信息相似的信息并且存储在预定存储区中。然后，开发处理单元734将作为当前处理结果获得的输出图像输出至生物认证单元735。
生物认证单元735判定从开发处理单元734输出的输出图像是否能够对用户进行认证。生物认证单元735将判定为能够对用户进行认证的输出图像(换言之，生物信息)与存储在预定存储区中的参考信息比较比较、并且认证用户是否有资格使用。
如上，参考图30，关于应用根据本应用例的固态成像装置的成像设备的功能配置的实施例，具体地，将描述使通过固态成像装置获得的生物信息经过加密处理并且然后输出至外部的情况的实施例。
(配置例3：用于加密并且输出生物信息的配置的另一实施例)
接着，参考图31，关于应用根据本应用例的固态成像装置的成像设备的功能配置的实施例，具体地，将描述使通过固态成像装置获得的生物信息经过加密处理并且然后输出至外部的情况的另一实施例。图31是用于描述根据本公开的技术的应用例的说明图并且是示出根据本应用例的成像设备的示意性功能配置的另一实施例的框图。应注意，在本说明书中，具体地，将集中于与参考图30描述的成像设备710b的差异描述图31中示出的成像设备710c的功能配置，并且将省去与成像设备710b的部分大致相似的部分的细节描述。
如图31中示出的，根据本应用例的成像设备710c包括固态图像传感器711c和主处理器731c。应注意，固态图像传感器711c和主处理器731c与图30示出的成像设备710b中的固态图像传感器711b和主处理器731b对应。应注意，在图31示出的实施例中，为了使得特征更易于理解，示出了与生物认证的处理有关的主要部件，并且省去与上述所述图像信息的处理有关的部件的例证。因此，例如，还是在图31示出的实施例中，与图29中示出的实施例相似，可以包括诸如图像信息获得单元714、输出切换单元721、图像信息输出单元722、图像信息输入单元733等部件。
如图31中示出的，固态图像传感器711c包括传感器单元712、信息处理单元713c、加密信息输出单元723、以及存储单元719。进一步地，例如，信息处理单元713c包括生物信息获得单元715、固有信息获得单元716、固有值算术单元717、以及加密处理单元718。
应注意，在图31示出的实施例中，如用于对通过生物信息获得单元715获得的生物信息执行加密处理的密钥信息，使用通过固有值算术单元717生成、对固态图像传感器711c固有的值(例如，PUF值)，即，与图31示出的实施例不同。即，在图31示出的固态图像传感器711c中，加密处理单元718的操作与图30中示出的固态图像传感器711b的操作不同，并且其他配置与固态图像传感器711b的配置大致相似。
即，加密处理单元718通过使用对由固有值算术单元717生成的固态图像传感器711c固有的值作为密钥信息而对通过生物信息获得单元715获得生物信息进行加密，由此生成加密信息，并且将加密信息传输至加密信息输出单元723。
进一步地，加密信息输出单元723接收通过加密处理单元718对生物信息执行的加密处理而生成的加密信息并且将加密信息输出至固态图像传感器711c的外部。
加密信息输入单元736响应来自主控制单元732的控制信号而获得从固态图像传感器711c输出的加密信息。
开发处理单元734响应来自主控制单元732的控制信号而对由加密信息输入单元736从固态图像传感器711c获得的加密信息进行解密、并且基于作为解密结果获得的生物信息(图像信息)而执行生物认证所使用的输出图像的开发处理。应注意，关于用于对加密信息进行解密的密钥信息，即，对固态图像传感器711c固有的值(例如，PUF值)，仅需要提前获得并且存储在预定存储区中。然后，开发处理单元734将作为当前处理结果获得的输出图像输出至生物认证单元735。
应注意，后续处理与参考图30描述的成像设备710b的处理相似。
如上所述，在图31示出的固态图像传感器711c中，不需要将生物信息加密所使用的密钥信息自身存储在固态图像传感器711c的存储区中。因此，与参考图30描述的固态图像传感器711b相比较，根据图31中示出的固态图像传感器711c，可以进一步提高关于生物信息的保护的安全性。
如上，参考图31，关于应用根据本应用例的固态成像装置的成像设备的功能配置的实施例，具体地，将描述使通过固态成像装置获得的生物信息经过加密处理并且然后输出至外部的情况的另一实施例。
<6.2.生物认证系统的应用例>
接着，作为根据本公开的技术的应用例，将描述所谓的生物认证系统的应用的实施例，其中，经由网络将通过根据本公开的一个实施方式的固态成像装置1获得的生物信息传输至服务器，并且在服务器中执行生物认证。
(系统配置)
首先，参考图32，将描述根据本应用例的生物认证系统的示意性系统配置的实施例。如32是用于描述根据本公开的技术的应用例的说明图并且是示出生物认证系统的示意性系统配置的实施例的框图。
如图32中示出的，根据本应用例的生物认证系统800包括成像设备810和服务器850。进一步地，生物认证系统800还可以包括终端设备890。成像设备810、服务器850、以及终端设备890被配置为能够经由预定网络N880将信息发送至彼此并且从彼此接收信息。应注意，连接成像设备810、服务器850、以及终端设备890的网络N880的类型不受具体限制。例如，网络N880可以由互联网、专用线路、局域网(LAN)、广域网(WAN)等配置。进一步地，网络N880可以由无线网配置或可以由有线网配置。进一步地，网络N880可以包括多个网络，并且网络N880的至少一部分可以被配置成有线网。进一步地，可以独立设置连接相应设备的网络。作为具体实施例，连接成像设备810和服务器850的网络与连接服务器850和终端设备890的网络可以被配置成不同的网络。
基于该配置，在根据本应用例的生物认证系统800中，例如，将通过利用成像设备810使主体成像而获得的生物信息从成像设备810传输至服务器850，并且服务器850基于生物信息执行生物认证。然后，例如，服务器850根据生物认证结果执行各个过程，并且基于生物认证结果将过程的执行结果传输至所识别的用户的终端设备890(例如，智能手机等)。利用该配置，用户能够基于通过成像设备810的成像结果而通过由用户持有的终端设备890检查根据生物认证的结果执行的各个过程的结果。
接着，关于根据本应用例的生物认证系统800中包括的相应设备，具体地，下面将描述成像设备810和服务器850的功能配置的实施例。
(成像设备810的功能配置)
首先，参考图33，将描述根据本应用例的成像设备810的功能配置的实施例。图33是用于描述根据本公开的技术的应用例的说明图、并且是示出构成生物认证系统的成像设备810的示意性功能配置的实施例的框图。
如图33中示出的，根据本应用例的成像设备810包括固态图像传感器811、主处理器831、以及通信单元841。
通信单元841是使成像设备810经由预定网络将各种信息发送至另一设备并且从另一设备接收各种信息的部件。例如，当经由无线网络将各种信息发送至外部设备并且从外部设备接收各种信息时，通信单元841可以包括通信天线、射频(RF)电路、基带处理器等。应注意，在下列描述中，当成像设备810的各个部件将信息发送至另一设备并且从另一设备接收信息时，除非另有规定，否则，经由通信单元841发送并且接收信息。
固态图像传感器811与根据上述所述本公开的一个实施方式的固态成像装置1对应。如图33中示出的，固态图像传感器811包括传感器单元812、信息处理单元813、存储单元819、以及信息输出单元820。进一步地，尽管图33中未示出，然而，固态图像传感器811可以包括用于将设置值发送至外部并且从外部接收设置值的寄存器接口。此处，“外部”指存储由图像传感器生成的图像信息的记录介质、用于传输图像信息的网络、以及处理图像信息的主处理器、或者诸如数码相机、个人计算机(PC)、移动终端、游戏设备、诸如FeliCa(注册商标)等非接触式IC卡、USB存储器等成像设备主体。
传感器单元812与参考图1描述的像素阵列3对应、并且将来自主体的光光电转换成电信号。
信息处理单元813根据需要对所获得的信息进行处理。如图33中示出的，例如，信息处理单元813包括图像信息获得单元814、生物信息获得单元815、固有信息获得单元816、固有值算术单元817、以及加密处理单元818。应注意，图像信息获得单元814、生物信息获得单元815、固有信息获得单元816、以及固有值算术单元817与参考图29示出的图像信息获得单元714、生物信息获得单元715、固有信息获得单元716、以及固有值算术单元717大致相似，并且由此将省去其细节描述。
加密处理单元818基于预定条件对通过生物信息获得单元815获得的用户的生物信息执行加密处理而生成加密信息、并且将加密信息传输至信息输出单元820。此时，例如，加密处理单元818可以使用通过固有值算术单元817生成、对固态图像传感器811固有的值(例如，PUF值)作为用于加密的密钥。进一步地，加密处理单元818可以使用已有加密方法中使用的密钥信息(例如，公共密钥等)作为用于加密的密钥。应注意，在使用已有加密方法中使用的密钥信息的情况下，并不始终需要提供用于生成对固态图像传感器811(例如，固有信息获得单元816和固有值算术单元817)固有的值的部件。
存储单元819包括能够在不供应电力的情况下保存所存储的内容的非易失性记录介质(例如，存储器等)并且将关于相应部件的各种信息临时或永久地存储在固态图像传感器811中，以执行各个过程。例如，存储单元819之前可以保存关于固有信息获得单元816的信息，以指定即将获得其固有信息的像素(或包括一个或多个像素的块)。
信息输出单元820将从信息处理单元813输出的各种信息输出至固态图像传感器811的外部、并且包括例如输出切换单元821、图像信息输出单元822、以及加密信息输出单元823。
输出切换单元821根据从信息处理单元813输入的信息的类型切换将哪些信息输出至固态图像传感器811的外部。即，其扮演了用于切换输出目的地的开关的作用。通过包括输出切换单元821的固态图像传感器811，可以选择地切换即将输出通过图像信息获得单元814获得的图像信息以及其中对通过生物信息获得单元815获得的生物信息进行加密的加密信息中的哪项。
当输出切换单元821选择输出图像信息时，图像信息输出单元822接收通过图像信息获得单元814获得的图像信息并且将图像信息输出至固态图像传感器811的外部。
进一步地，当输出切换单元821选择输出加密信息时，加密信息输出单元823接收通过加密处理单元818对生物信息执行加密处理而生成的加密信息、并且将加密信息输出至固态图像传感器811的外部。
主处理器831从固态图像传感器811接收图像信息或加密信息并且根据所接收的信息的类型执行各个过程。如图33中示出的，主处理器831包括主控制单元832、图像信息输入单元833、开发处理单元834、加密信息输入单元835、以及加密信息传送单元836。
主控制单元832控制成像设备810的各个部件的操作。例如，为了使固态图像传感器811执行各种功能，主控制单元832将与功能对应的控制信号传输至固态图像传感器811。进一步地，为了实施主处理器831的各种功能，主控制单元832将与功能对应的控制单元传输至主处理器831中的每个单元。
图像信息输入单元833响应来自主控制单元832的控制信号而获得从固态图像传感器811输出的图像信息。
开发处理单元834响应来自主控制单元832的控制信号而基于由图像信息输入单元833从固态图像传感器811获得的图像信息执行输出图像的开发处理。进一步地，开发处理单元834可以将通过开发处理获得的输出图像传输至经由预定网络连接的另一设备(例如，图32中示出的服务器850或终端设备890)。
加密信息输入单元835响应来自主控制单元832的控制信号而获得从固态图像传感器811输出的加密信息。
加密信息传送单元836响应来自主控制单元832的控制信号而将由加密信息输入单元835从固态图像传感器811获得的加密信息传输至经由预定网络连接的预定设备(例如，服务器850等)。
应注意，图33中示出的配置仅是实施例，并且只要能够实施上述所述成像设备810的各种功能，成像设备810的配置则并不一定必须局限于图33中示出的实施例。
例如，在图33示出的实施例中，单独设置图像信息输出单元822和加密信息输出单元823，但是，图像信息输出单元822和加密信息输出单元823可以集成配置。即，如果主处理器831判定从固态图像传感器811输出的信息是哪种类型的信息，并且如果能够根据信息输出的类型选择性地切换处理，则可以共享输出图像信息与加密信息两者的输出单元。进一步地，在这种情况下，图像信息输出单元833和加密信息输出单元835可以集成配置。
进一步地，图33中示出的成像设备810的相应部件的一部分可以从外部附接至成像设备810的外部。
上面已经参考图33对根据本应用例的成像设备810的功能配置的实施例进行了描述。
(服务器850的功能配置例)
接着，将参考图34描述根据本应用例的服务器850的功能配置的实施例。图34是用于描述根据本公开的技术的应用例的说明图、并且是示出构成生物认证系统的服务器850的示意性功能配置的实施例的框图。
如图34中示出的，根据本应用例的服务器850包括通信单元851、信息处理单元852、以及存储单元857。
通信单元851是使服务器850经由预定网络将各种信息发送至另一设备并且从另一设备接收各种信息的部件。例如，当经由无线网络将各种信息发送至外部设备并且从外部设备接收各种信息时，通信单元851可以包括通信天线、RF电路、基带处理器等。应注意，在下列描述中，当服务器850的各个部件将信息发送至另一设备并且从另一设备接收信息时，除非另有规定，否则，经由通信单元851发送并且接收信息。
信息处理单元852对从另一设备传输的加密信息进行解密并且基于作为解密结果获得的生物信息执行生物认证。进一步地，信息处理单元852可以根据生物认证的结果执行各个过程。如图34中示出的，例如，信息处理单元852包括解密处理单元853、生物判定单元854、生物认证单元855、以及过程执行单元856。
解密处理单元853基于与加密信息的传输源对应的密钥信息对从另一设备(例如，成像设备810)传输的加密信息执行解密处理，由此对已加密的原始信息(例如，上述所述生物信息)进行解密。
应注意，例如，作为对加密信息进行解密所使用的密钥信息，可以使用与上述所述PUF值相似的、对传输源设备(例如，固态图像传感器811)的每个设备固有的值。应注意，作为对每个设备固有的值，仅需要在制造设备之时提前生成的值，或者存储在由解密处理单元853可读的区域中(例如，后面描述的存储单元857)。
进一步地，作为另一实施例，可以使用已有加密方法中使用的密钥信息(例如，公共密钥等)作为对加密信息进行解密所使用的密钥信息。
生物判定单元854判定所获得的生物信息是否能够对用户进行认证。
生物认证单元855将判定为能够对用户进行认证的生物信息与存储在预定存储区(例如，后面所述的存储单元857)中的参考信息比较、并且认证用户是否有资格使用。
过程执行单元856执行由服务器850提供的各种功能(例如，应用)。例如，过程执行单元856可以根据由生物认证单元855进行生物认证的结果从预定存储单元(例如，后面所述的存储单元857)中提取预定应用、并且执行所提取的应用。进一步地，过程执行单元856可以根据生物认证的结果而指定用户、并且根据应用的执行结果将信息传输至与指定用户对应的终端设备890。
存储单元857将关于各个部件的各种信息临时或永久地存储在服务器850中，以执行各个过程。例如，存储单元857能够包括在不供应电力的情况下保存所存储的内容的非易失性记录介质(例如，存储器等)。进一步地，存储单元857至少可以部分包括易失性记录介质。
作为具体实施例，存储单元857可以保存信息，即，用于对从成像设备810传输的加密信息进行解密的密钥。信息的实施例是指示提前生成每个成像设备810(例如，固态图像传感器811)的固有值(例如，PUF值)的信息。
进一步地，作为了另一实施例，存储单元857可以存储参考信息，即，生物认证过程中的生物信息的比较目标。进一步地，存储单元857可以存储用于执行各种应用的数据(例如，数据库)、用于管理各种设备等的管理数据等。
应注意，图34中示出的配置仅是实施例，并且只要能够实施上述所述服务器850的相应功能，则服务器850的配置并不一定必须局限于图34中示出的实施例。作为具体实施例，图34中示出的服务器850的相应部件的一部分可以从外部附接至服务器850的外部。进一步地，作为另一实施例，通过多个设备的分布式处理可以实施上述所述服务器850的相应功能。
上面已经参考图34对根据本应用例的服务器850的功能配置的实施例进行了描述。
(评估)
如上所述，在根据本应用例的生物认证系统800中，将通过成像设备810的固态图像传感器811获得的生物信息作为已被加密的加密信息输出至固态图像传感器811的外部。因此，关于固态图像传感器811的外部部件，如果不保存用于解密的密钥信息，则即使对于成像设备810中的设备，也难以对从固态图像传感器811输出的加密信息进行解密。即，在上述所述生物认证系统800中，在从固态图像传感器811输出生物信息直至其被服务器850接收的路径上将通过固态图像传感器811获得的生物信息作为加密信息进行传播。
进一步地，对于生物信息的加密，可以使用对利用难以复制的物理特征生成(或计算)的各个固态图像传感器811固有的值(诸如，PUF值)作为密钥信息。
利用上述所述配置，通过根据本应用例的生物认证系统800，可以进一步提高关于作为成像设备810的成像结果而获得的用户的生物信息的保护的安全性。
<6.3.移动物体的应用例>
根据本公开的技术(本技术)可以应用于各种产品。例如，根据本公开的技术可被实现为安装在任何类型的移动物体(诸如，汽车、电动车辆、混合电动车辆、摩托车、自行车、个人移动车辆、飞机、无人机、船舶、机器人等)上的装置(或系统)。
图35是示出车辆控制系统的示意性配置实例的框图，该车辆控制系统是可应用根据本公开的技术的移动物体控制系统的实例。
车辆控制系统12000包括经由通信网络12001连接的多个电子控制单元。在图35所示的实例中，车辆控制系统12000包括驱动系统控制单元12010、车身系统控制单元12020、车外信息检测单元12030、车内信息检测单元12040和集成控制单元12050。此外，作为集成控制单元12050的功能配置，示出了微型计算机12051、声像输出单元12052和车载网络接口(I/F)12053。
驱动系统控制单元12010根据各种程序控制装置的与车辆的驱动系统相关的操作。例如，驱动系统控制单元12010用作用于产生车辆的驱动力的驱动力产生装置(诸如内燃机或驱动电动机)、用于将驱动力传递到车轮的驱动力传递机构、用于调整车辆的转向角的转向机构及用于产生车辆的制动力的制动装置等的控制装置。
车身系统控制单元12020根据各种程序控制安装在车身上的各种装置的操作。例如，车身系统控制单元12020用作用于无钥匙进入系统、智能钥匙系统和电动车窗装置或者诸如前照灯、后照灯、制动灯、闪光灯或雾灯等的各种灯的控制装置。在这种情况下，可以将从代替按键的便携式装置发送的无线电波或来自各种开关的信号输入到车身系统控制单元12020。车身系统控制单元12020接收这些无线电波或信号的输入，并且控制车辆的门锁装置、电动车窗装置、灯等。
车外信息检测单元12030检测安装有车辆控制系统12000的车辆外部的信息。例如，成像单元12031连接至车外信息检测单元12030。车外信息检测单元12030使成像单元12031拍摄车辆外部的图像，并且接收拍摄到的图像。此外，车外信息检测单元12030可以基于所接收的图像对路面上的人、车辆、障碍物、标志、文字等进行物体检测处理或距离检测处理。
成像单元12031是接收光并根据接收到的光量输出电信号的光学传感器。成像单元12031可以输出电信号作为图像或者距离测量信息。此外，由成像单元12031接收的光可以是可见光或者诸如红外光的非可见光。
车内信息检测单元12040检测车辆内的信息。车外信息检测单元12040例如连接至检测驾驶员的状态的驾驶员状态检测单元12041。驾驶员状态检测单元12041包括例如捕获驾驶员的图像的相机，并且车内信息检测单元12040可计算驾驶员的疲劳度或集中度，或者基于从驾驶员状态检测单元12041输入的检测信息来判断驾驶员是否已经入睡。
微型计算机12051可以基于由车外信息检测单元12030或车内信息检测单元12040获得的车辆内部和外部的信息来计算驱动力产生装置、转向机构或制动装置的控制目标值，并且向驱动系统控制单元1210输出控制指令。例如，微型计算机12051可以进行协作控制以便实现高级辅助驾驶系统(ADAS)的功能，包括车辆的碰撞躲避或冲击衰减、基于车间距离的跟随行驶、车辆速度保持行驶、车辆碰撞警告、车辆车道偏离警告等。
此外，微型计算机12051基于由车外信息检测单元12030或车内信息检测单元12040获得的车辆周围的信息控制驱动力产生装置、转向机构、制动装置等，从而执行自主驾驶等目的的协作控制，以便进行自主行驶，而不依赖于驾驶员的操作。
此外，微型计算机12051可以基于由车外信息检测单元12030获得的车外信息向车身系统控制单元12020输出控制命令。例如，微型计算机12051能够根据由车外信息检测单元12030检测出的前方车辆或者迎面车辆的位置来进行诸如前照灯控制等防眩目的协作控制，从而将远光灯切换为近光灯。
声像输出单元12052将声音和图像中的至少一个的输出信号发送到输出装置，该输出装置能够在视觉上或听觉上向车辆的或车辆外部的乘客通知信息。在图35的实例中，音频扬声器12061、显示单元12062和仪表板12063被示为输出装置。显示单元12062可以包括例如车载显示器或平视显示器中的至少一个。
图36是示出成像单元12031的安装位置的实例的示图。
在图36中，车辆12100具有成像单元12101、12102、12103、12104和12105作为成像单元12031。
例如，成像单元12101、12102、12103、12104和12105设置在车辆12100的车厢中的诸如前鼻、后视镜、后保险杠、后门和挡风玻璃的上部的位置处。设置在前鼻上的成像单元12101和设置在车厢中的挡风玻璃上方的成像单元12105主要获得车辆12100的前方图像。设置在侧视镜中的成像单元12102和12103主要获得车辆12100的侧面的图像。设置在后保险杠或后门中的成像单元12104主要获得车辆12100后方的图像。由成像单元12101和12105获得的前方图像主要用于检测前方车辆、行人、障碍物、交通灯、交通标志、车道等。
注意，图36示出成像单元12101至12104的成像范围的实例。成像范围12111表示设置在前鼻上的成像单元12101的成像范围，成像范围12112和12113分别表示设置在侧视镜上的成像单元12102和12103的成像范围，成像范围12114表示设置在后保险杠或后门中的成像单元12104的成像范围。例如，通过叠加成像单元12101至12104捕获的图像数据，能够获得从上方按到的车辆12100的俯视图像。
成像单元12101至12104中的至少一个可具有获得距离信息的功能。例如，成像单元12101至12104中的至少一个可以是包括多个图像传感器的立体相机或具有用于检测相位差的像素的图像传感器。
例如，基于从成像单元12101至12104获得的距离信息，微型计算机12051能够得到成像范围12111至12114中的每个三维物体的距离、以及该距离的时间变化(车辆12100的相对速度)，从而提取尤其在车辆12100的行进路径上最近且在与车辆12100大致相同的方向上以规定速度(例如0km/h以上)行驶的三维物体作为前方车辆。此外，微型计算机12051可以预先设定要在前方车辆之前确保的车间距离，并执行自动制动控制(包括跟随停止控制)、自动加速控制(包括跟随开始控制)等。由此，能够进行与驾驶员的操作无关地自主行驶的自动驾驶等的协作控制。
例如，微型计算机12051基于从成像单元12101至12104获得的距离信息，在分类为二轮车辆、普通车辆、大型车辆、行人以及电话杆等其他三维物体的同时提取与三维物体有关的三维物体数据，将所提取的数据用于自动躲避障碍物。例如，微型计算机12051将车辆12100周围的障碍物区分为车辆12100的驾驶员可见的障碍物和难以看到的障碍物。然后，微型计算机12051判断表示与各障碍物碰撞的风险的碰撞风险，并且在碰撞风险等于或高于设定值并且存在碰撞的可能性时，微型计算机12051可以经由音频扬声器12061和显示单元12062向驾驶员输出警告，或者经由驱动系统控制单元1210执行强制减速或躲避转向，由此执行碰撞躲避辅助。
成像单元12101至12104中的至少一个可以是检测红外光的红外相机。例如，微型计算机12051可以通过判断成像单元12101至12104的捕获图像中是否存在行人来识别行人。例如，通过以下过程来执行对这样的行人的识别，该过程为提取由作为红外相机的成像单元12101至12104捕获的图像中的特征点并且对指示物体的轮廓的一系列特征点执行图案匹配处理以判断该物体是否是行人。当微型计算机12051确定在由成像单元12101至12104捕获的图像中存在行人并识别该行人时，声像输出单元12052控制显示单元12062以叠加矩形轮廓线用于强调所识别的行人。此外，声像输出单元12052可使显示单元12062在期望位置处显示指示行人的图标等。
上面已经描述了可以应用根据本公开的技术的车辆控制系统的实例。根据本公开的技术可应用于上述配置中的成像单元12031。具体地，图1所示的固态成像装置1可应用于成像单元12031。通过将根据本公开的技术应用于成像单元12031，例如，由成像单元12031获得的各种信息(例如，作为成像结果获得的图像信息等)可基于成像单元12031内部的装置(固态成像装置)固有的信息进行加密。因此，例如，可以进一步提高关于由成像单元12031获得的信息的保护的安全性。
<<7.总结>>
根据如上所述的本公开的实施方式，提供了一种固态成像装置1，该固态成像装置1在不泄漏到外部的情况下创建用于加密处理的固有信息，并且在内部完成加密处理。通过创建用于加密处理的固有信息并且在内部完成加密处理，根据本公开的实施方式的固态成像装置1可非常安全地生成固有信息并且可执行非常安全的加密处理。
由本说明书的各个装置执行的处理中的相应步骤不一定需要按序列图或流程图描述的顺序以时间序列处理。例如，由各个装置执行的处理中的相应步骤可以按与流程图中描述的顺序不同的顺序处理，或者可以并行处理。
此外，还可以创建用于使内置于各装置中的诸如CPU、ROM和RAM的硬件表现出与上述各装置的配置等同的功能的计算机程序。此外，可以提供存储计算机程序的存储介质。此外，通过硬件配置功能框图中示出的每个功能块，可以由硬件实现一系列处理。
以上参考附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是本发明的技术范围不限于这些实例。显然，具有本公开的技术领域的普通知识的人员可以在权利要求中描述的技术思想的范围内设计各种变化例或变形例，并且自然将理解，它们也属于本公开的技术范围。
此外，在本说明书中描述的效果仅是说明性的或示例性的并且不受限制。即，作为以上效果的补充或替代，通过本说明书的描述，根据本公开的技术可以表现出对本领域中的技术人员显而易见的其他效果。
应注意，如下配置也属于本公开的技术范围。
(1)
一种固态成像装置，包括：
固有信息生成单元，生成预定模拟信息；
固有值生成单元，基于预定模拟信息生成预定固有值；以及
加密处理单元，使用预定固有值进行加密处理，
其中，所述固有值生成单元包括：
检测单元，将预定模拟信息转换为数字信息；以及
固有值计算单元，使用数字信息计算预定固有值，
其中，固态成像装置还包括高通滤波器，高通滤波器使针对模拟信息和数字信息中的至少一个的高频信号通过。
(2)
根据以上(1)所述的固态成像装置，其中，高通滤波器是二维空间滤波器。
(3)
根据以上(2)所述的固态成像装置，其中，二维空间滤波器在一个方向上是模拟区域中的滤波器，并且在与该一个方向正交的方向上是数字区域中的滤波器。
(4)
根据以上(1)至(3)中任一项所述的固态成像装置，其中，固有信息生成单元具有生成预定模拟信息并且二维布置的元件。
(5)
根据以上(4)所述的固态成像装置，其中，固有值生成单元对固有值生成单元生成的两条预定模拟信息执行差分处理。
(6)
根据以上(5)所述的固态成像装置，其中，两条预定模拟信息在一个采样周期期间生成。
(7)
根据(4)至(6)中任一项所述的固态成像装置，其中，两条预定模拟信息分别从彼此相邻的元件中生成。
(8)
根据(1)至(7)中任一项所述的固态成像装置，其中，固态成像装置通过至少切换第一模式和第二模式来操作，在第一模式中，加密处理单元使用预定固有值执行加密处理，在第二模式中，执行用于生成预定固有值的操作的测试。
(9)
根据以上(8)所述的固态成像装置，还包括伪信号生成单元，该伪信号生成单元在第二模式下操作时将伪信号供应至固有值生成单元。
(10)
根据以上(8)或(9)所述的固态成像装置，其中，加密数据在第一模式下操作时输出，并且测试结果在第二模式下操作时输出。
(11)
根据以上(8)至(10)中任一项所述的固态成像装置，还包括确定单元，该确定单元在第二模式下操作时确定操作是否正常。
(12)
根据以上(11)所述的固态成像装置，其中，确定单元相对于固有信息生成单元的每个预定区域的值进行确定。
(13)
根据(1)至(12)中任一项所述的固态成像装置，其中，预定模拟信息是并不作为图像数据的基础的信息。
(14)
一种固态成像装置的固有值生成方法，包括：
从固有信息生成单元生成预定模拟信息；
由固有值生成单元基于预定模拟信息生成预定固有值；以及
由加密处理单元使用预定固有值执行加密处理，
其中，固有值的生成包括：
将预定模拟信息转换为数字信息；以及
使用数字信息计算预定固有值，
其中，固有值生成方法还包括使针对模拟信息和数字信息中的至少一个的高频信号通过。
参考标号列表
1 固态成像装置
2 像素
3 像素阵列
4 垂直驱动电路
5 列信号处理电路
6 水平驱动电路
7 输出电路
8 控制电路
9 垂直信号线
10 水平信号线
11 半导体基板
12 输入-输出端子
101 控制单元
111 像素阵列单元
112 选择单元
114 恒流电路单元
121 像素
122 像素
131 开关
132 开关
133 开关
141 比较器
143 计数器
151 比较器
153 计数器
161 MOS晶体管
162 MOS晶体管。

Claims (14)

1.一种固态成像装置，包括：
固有信息生成单元，生成预定模拟信息；
固有值生成单元，基于所述预定模拟信息生成预定固有值；以及
加密处理单元，使用所述预定固有值执行加密处理，
其中，所述固有值生成单元包括：
检测单元，将所述预定模拟信息转换为数字信息；以及
固有值计算单元，使用所述数字信息计算所述预定固有值，并且
所述固态成像装置还包括高通滤波器，所述高通滤波器使针对所述模拟信息和所述数字信息中的至少一个的高频信号通过。
2.根据权利要求1所述的固态成像装置，其中，所述高通滤波器是二维空间滤波器。
3.根据权利要求2所述的固态成像装置，其中，所述二维空间滤波器在一个方向上是模拟区域中的滤波器，并且在与所述一个方向正交的方向上是数字区域中的滤波器。
4.根据权利要求1所述的固态成像装置，其中，所述固有信息生成单元具有生成所述预定模拟信息并且二维布置的元件。
5.根据权利要求4所述的固态成像装置，其中，所述固有值生成单元对由所述固有值生成单元生成的两条预定模拟信息执行差分处理。
6.根据权利要求5所述的固态成像装置，其中，所述两条预定模拟信息在一个采样周期期间生成。
7.根据权利要求4所述的固态成像装置，其中，所述两条预定模拟信息分别从彼此相邻的所述元件中生成。
8.根据权利要求1所述的固态成像装置，其中，所述固态成像装置通过至少切换第一模式和第二模式来操作，在所述第一模式中，所述加密处理单元使用所述预定固有值执行加密处理，在所述第二模式中，执行用于生成所述预定固有值的操作的测试。
9.根据权利要求8所述的固态成像装置，还包括伪信号生成单元，所述伪信号生成单元在所述第二模式下操作时将伪信号供应至所述固有值生成单元。
10.根据权利要求8所述的固态成像装置，其中，加密数据在所述第一模式下操作时输出，并且测试结果在所述第二模式下操作时输出。
11.根据权利要求8所述的固态成像装置，还包括确定单元，所述确定单元在所述第二模式下操作时确定操作是否正常。
12.根据权利要求11所述的固态成像装置，其中，所述确定单元相对于所述固有信息生成单元的每个预定区域的值进行确定。
13.根据权利要求1所述的固态成像装置，其中，所述预定模拟信息是不作为图像数据的基础的信息。
14.一种固态成像装置的固有值生成方法，包括：
从固有信息生成单元生成预定模拟信息；
由固有值生成单元基于所述预定模拟信息生成预定固有值；并且
由加密处理单元使用所述预定固有值执行加密处理，
其中，所述固有值的生成包括：
将所述预定模拟信息转换为数字信息；以及
使用所述数字信息计算所述预定固有值，并且
所述固有值生成方法还包括使针对所述模拟信息和所述数字信息中的至少一个的高频信号通过。
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