CN116018819A - 检测装置 - Google Patents

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Abstract

检测装置具有将光电变换元件连接在第1晶体管的栅极电极上的像素；具有将第1晶体管的栅极电极复位的复位期间、将光电变换元件曝光的曝光期间和将伴随着光电变换元件的曝光的电压读出的读出期间；在复位期间中，在对第1晶体管的栅极电极供给复位电压的第1期间中将第1电压读出，在对第1晶体管的栅极电极停止复位电压的供给后的第2期间中将第2电压读出，在作为曝光期间的第3期间之后作为上述读出期间的第4期间中将第3电压读出；将第1电压与第2电压的差作为PUF－ID数据输出；将第3电压与第2电压的差作为检测数据输出。

Description

检测装置
技术领域
本发明涉及检测装置及检测装置的驱动方法。
背景技术
近年来，关于具有半导体集成电路的电子部件、具备上述电子部件的电子设备、或使用它们的系统，仿制品、盗版或伪造品成为问题。例如，为了防止上述电子部件、上述电子设备或使用它们的系统的仿制品、盗版或伪造品的制造，采用利用秘钥的加密技术是针对这些问题的对策之一。
此外，作为针对这些问题的其他对策，在专利文献1及专利文献2中公开了能够生成利用了PUF(Physical Unclonable Function)的摄像数据的固体摄像装置。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2019－180003号公报
专利文献2：国际公开第2016/167076号
发明内容
发明要解决的课题
本发明的课题之一在于，为了抑制仿制品、盗版或伪造品的制造，提供能够生成利用了PUF的摄像数据的检测装置。
用来解决课题的手段
检测装置具有将光电变换元件的第1电极连接到在电源线与读出信号线之间连接的第1晶体管的栅极电极上的至少1个像素；具有：复位期间，将第1晶体管的栅极电极复位；曝光期间，将光电变换元件曝光；以及读出期间，将伴随着光电变换元件的曝光的电压读出；在复位期间中，在对第1晶体管的栅极电极供给复位电压的第1期间中，从读出信号线读出第1电压；在对第1晶体管的栅极电极停止复位电压的供给后的第2期间中，从读出信号线读出第2电压；在作为曝光期间的第3期间后，在作为上述读出期间的第4期间中，从读出信号线将第3电压读出；将第1电压与第2电压的差作为PUF－ID数据输出；将第3电压与第2电压的差作为检测数据输出。
附图说明
图1是表示本发明的一实施方式的检测装置的结构的平面图。
图2是表示本发明的一实施方式的检测装置的结构的平面图。
图3是表示本发明的一实施方式的像素电路的电路图。
图4是表示本发明的一实施方式的检测装置的驱动方法的时间图。
图5是表示图4所示的定时下的像素的动作状态的示意性的图。
图6是表示图4所示的定时下的像素的动作状态的示意性的图。
图7是表示图4所示的定时下的像素的动作状态的示意性的图。
图8是表示图4所示的定时下的像素的动作状态的示意性的图。
图9是表示本发明的一实施方式的检测装置的结构的平面图。
图10是表示本发明的一实施方式的像素电路的电路图。
图11是表示本发明的一实施方式的检测装置的驱动方法的时间图。
图12是表示图11所示的定时下的像素的动作状态的示意性的图。
图13是表示图11所示的定时下的像素的动作状态的示意性的图。
图14是表示图11所示的定时下的像素的动作状态的示意性的图。
图15是表示图11所示的定时下的像素的动作状态的示意性的图。
图16是表示使用了本发明的一实施方式的检测装置的驱动方法的流程图。
具体实施方式
以下，参照附图等说明本发明的实施方式。但是，本发明能够以许多不同的形态实施，并不限定于以下例示的实施方式的记载内容而解释。此外，附图为了使说明更明确而有与实际形态相比关于各部的宽度、厚度、形状、结构等示意地表示的情况，但只不过是一例，并不限定本发明的解释。另外，对于各要素的附加了“第1”、“第2”的字符是为了区别各要素而使用的方便性的标识，只要没有特别的说明就不具有更多的意义。
检测装置包括检测指纹等生物体信息的装置、固体摄像装置。固体摄像装置例如有CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)图像传感器、CCD(Charge CoupledDevice)图像传感器等。本发明的一实施方式的固体摄像装置例如是CMOS图像传感器。在本说明书中，以固体摄像装置为例进行说明，但本发明的内容并不限于固体摄像装置，对于指纹传感器等用来检测生物体信息的检测装置也当然能够应用。此外，在对指纹传感器等检测装置应用本发明时，也可以将后述的摄像数据改称作检测数据。
<1.第1实施方式>
<1－1.固体摄像装置100的结构>
图1及图2是表示本发明的一实施方式的固体摄像装置100的结构的示意性的平面图。本发明的一实施方式的固体摄像装置100的结构并不限定于图1及图2所示的结构。
如图1所示，固体摄像装置100具有电源电路200、驱动定时控制电路300、行选择电路400、像素部504、读出电路600及信号处理电路700。像素部504具有将被摄体摄像的多个像素502。
多个像素502在x方向以及与x方向交叉的y方向上以矩阵状排列。多个像素502分别具有构成像素电路120的多个晶体管(图3)、多个电容元件(图3)、以及受光元件(图3)，详情后述。在本发明的一实施方式中，例如将x方向称作第1方向，将y方向称作第2方向。此外，在本发明的一实施方式中，表示受光元件是产生光电动势的光电变换元件的例子，但本发明的一实施方式并不限定于该例。在本发明的一实施方式中，作为光电变换元件的具体例而表示光电二极管(Photo Diode、PD)。
电源电路200与驱动定时控制电路300、信号处理电路700、读出电路600及行选择电路400电连接。电源电路200具有逻辑电路(未图示)、电压生成电路(未图示)。电源电路200使用逻辑电路、电压生成电路，生成信号或电源电压，将所生成的信号、电源电压、或者电力向驱动定时控制电路300、信号处理电路700、读出电路600及行选择电路400供给。
驱动定时控制电路300与信号处理电路700、读出电路600及行选择电路400电连接。驱动定时控制电路300例如生成信号处理电路700、读出电路600及行选择电路400等的信号处理所需要的定时信号，向信号处理电路700、读出电路600及行选择电路400供给该定时信号。关于定时控制信号，例如，生成对行选择电路400的行选择进行控制的时钟信号、以及开始脉冲，将所生成的各信号向行选择电路400供给。
行选择电路400例如配置在相对于像素部504在x方向上相邻的位置。行选择电路400例如与复位信号线412(图3)、扫描信号线410(图3)、偏置电压供给线418(图3)、基准电位线PVSS、第1驱动电源线PVDD1连接。扫描信号线410与排列在相同行中的多个像素502连接。
读出电路600与信号处理电路700连接。读出电路600例如配置在相对于像素部504在y方向上相邻的位置。读出电路600与多个读出信号线420(图3)、第2驱动电源线PVDD2(图3)连接。读出信号线420与排列在相同列中的多个像素502连接。
读出电路600例如具有AD变换器(图示省略)及水平传送扫描电路(图示省略)。由AD变换器将被供给到读出信号线420的输出信号OUT(n)(图4)变换为数字信号。数字信号被传送给水平传送扫描电路。水平传送扫描电路将数字信号按每列依次读出。水平传送扫描电路能够将与连接在利用行选择电路400选择的行上的多个像素502分别对应的输出信号OUT(n)作为数字信号读出。读出电路600将输出信号OUT(n)输入，将数字信号输出。
信号处理电路700具有PUF－ID提取电路710及图像处理电路720。PUF－ID提取电路710例如利用从读出电路600输出的多个数字信号，生成固体摄像装置100固有的识别符(Identifer、ID)即PUF－ID。图像处理电路720例如对从读出电路600输出的多个数字信号执行伽马修正、噪声除去等图像处理，生成图像数据。图像数据例如是被摄像的被摄体的摄像数据。另外，虽然图示省略，但信号处理电路700、PUF－ID提取电路710及图像处理电路720分别具有运算处理电路、存储电路。在本发明的一实施方式中，运算处理电路例如是处理器、CPU等，存储电路例如是易失性存储器、非易失性存储器。
如图2所示，行选择电路400向位于像素部504内的第n行的多个像素502(像素电路120)分别共通地供给复位信号RG(n)、扫描信号SG(n)、偏置电压供给信号VB、基准电位VSS及第1驱动电压VPP1。读出电路600向位于像素部504内的第m列的多个像素502的像素电路120分别供给第2驱动电压VPP2。在本发明的一实施方式中，多个像素502例如在x方向(第1方向)上排列m个，在y方向(第2方向)上排列n个。数值m及数值n分别是自然数。例如，将排列为3行5列的像素502称作3行5列的像素502或坐标(3，5)的像素502。
多个像素502分别可以包括多个子像素。例如可以是，1个像素502具有3个子像素，3个子像素分别具有像素电路120。3个子像素可以具有相互呈不同颜色的滤色器。例如，3个像素中的第1子像素具有呈红色的滤色器，第2子像素具有呈绿色的滤色器，第3子像素具有呈蓝色的滤色器。此外，也可以是，以3个像素502为1个单位，3个像素具有呈相互不同的颜色的滤色器。例如，3个像素中的第1像素具有呈红色的滤色器，第2像素具有呈绿色的滤色器，第3像素具有呈蓝色的滤色器。像素及子像素的结构并不限定于这里所示的例子。例如也可以是，像素502具备4个以上的具有呈相互不同颜色的滤色器的子像素，也可以将4个以上的具有呈相互不同颜色的滤色器的像素502作为1个单位。本发明的一实施方式的固体摄像装置100具备4个以上的具有呈相互不同颜色的滤色器的像素或子像素，从而能够生成被摄体的色彩再现性高的摄像数据。
此外，在本发明的一实施方式的固体摄像装置100中，表示多个像素502的排列是条状排列的例子。另外，多个像素502的排列没有限制，例如基于固体摄像装置100的用途或规格适当决定即可。
另外，也可以将作为各信号、电源、电压及电力的基础的信号、电源、电压及电力从外部电路(图示省略)向电源电路200、驱动定时控制电路300及信号处理电路700供给。也可以将基于各信号、电源、电压及电力而在电源电路200、驱动定时控制电路300及信号处理电路700中加工后的希望的信号、希望的电源、希望的电压及希望的电力向行选择电路400、像素部504及读出电路600供给。
<1－2.像素502的结构>
图3是表示本发明的一实施方式的像素电路120的电路图。多个像素502分别具有构成像素电路120的多个晶体管、电容元件和光电变换元件。图3表示图2所示的n行m列的像素502的构成像素电路120的构成要素。图3所示的像素电路120的结构是一例，像素电路120的结构并不限定于图3所示的结构。关于与图1及图2相同或类似的结构，省略这里的说明。
如图3所示，像素电路120例如包括复位晶体管Mrst(第1开关)、驱动晶体管Msf(第2开关)、选择晶体管Msw(第3开关)、负载晶体管Mcc(第4开关)、光电变换元件PD、第1电容元件SC1、第2电容元件SC2、第3电容元件SC3及第4电容元件SC4。这些晶体管分别具有栅极电极(第1电极)、由源极电极及漏极电极构成的一对电极(由第2电极及第3电极构成的一对电极)。这些电容元件分别具有一对电极(第1电极、第2电极)。另外，根据施加于源极电极及漏极电极的电压，各个电极的作为源极的功能和作为漏极的功能可以替换。
驱动晶体管Msf、选择晶体管Msw及负载晶体管Mcc构成源极跟随器121。源极跟随器121是所谓的漏极接地电路，使电流从第2驱动电源线PVDD2流向基准电位线PVSS，输出与被供给到驱动晶体管Msf的栅极电极620(第1电极620)的电压对应的输出信号OUT(n)。
作为用来将像素502驱动的电源，从第1驱动电源线PVDD1供给第1驱动电压VPP1，从第2驱动电源线PVDD2供给第2驱动电压VPP2，从基准电位线PVSS供给基准电压VSS，从公共电位线VCOM供给公共电压。第1驱动电源线PVDD1是第1驱动电源线414，第2驱动电源线PVDD2是第2驱动电源线428，基准电位线PVSS是基准电位线424。公共电位线VCOM与公共电极422连接。
在本发明的一实施方式中，第1驱动电源线PVDD1、第2驱动电源线PVDD2、基准电位线PVSS及公共电位线VCOM对于多个像素502共通地设置，但第1驱动电源线PVDD1、第2驱动电源线PVDD2、基准电位线PVSS及公共电位线VCOM也可以不对于多个像素502共通地设置。第1驱动电压VPP1可以与第2驱动电压VPP2相同或大致相同，也可以比第2驱动电压VPP2小。第1驱动电压VPP1是定电压，是向节点nodeA供给定电压而能够将像素502复位或初始化的电压即可。公共电压可以与基准电压VSS相同或大致相同，也可以比基准电压VSS小。公共电压是定电压，是能够抑制公共电极422的变动的电压即可。
此外，在本发明的一实施方式中，表示将偏置电压供给信号VB、基准电位线PVSS及第1驱动电源线PVDD1设于行选择电路400、从行选择电路400将偏置电压Vbias、基准电压VSS及第1驱动电压VPP1向多个像素502供给的例子，但并不限定于该例。偏置电压供给信号VB、基准电位线PVSS及第1驱动电源线PVDD1也可以设于读出电路600，也可以将偏置电压供给信号VB、基准电位线PVSS及第1驱动电源线PVDD1的一部分设于行选择电路400、将其余的一部分设于读出电路600。表示将第2驱动电源线PVDD2设于读出电路600、从读出电路600将第2驱动电压VPP2向多个像素502供给的例子，但并不限定于该例。第2驱动电源线PVDD2也可以设于行选择电路400。也可以将偏置电压供给信号VB、基准电位线PVSS、第1驱动电源线PVDD1及第2驱动电源线PVDD2设于电源电路200，从电源电路200将偏置电压Vbias、基准电压VSS、第1驱动电压VPP1及第2驱动电压VPP2向多个像素502供给。此外，虽然图示省略，但例如公共电位线VCOM设于电源电路200，从电源电路200将公共电压向多个像素502的公共电极422供给，但并不限定于该例。也可以将公共电位线VCOM设于电源电路200，从电源电路200将公共电压经由行选择电路400或读出电路600向多个像素502的公共电极422供给。在本发明的一实施方式的固体摄像装置100中，可以按照用途、规格等适当改变电源线等的配置。
复位晶体管Mrst基于复位信号RG(n)，向节点nodeA供给第1驱动电压VPP1，将像素502设为复位状态或初始化状态。节点nodeA与驱动晶体管Msf的栅极电极620(第1电极620)、光电变换元件PD的第1电极、第1电容元件的第2电极、以及第2电容元件的第2电极连接。
驱动晶体管Msf利用被输入的第1驱动电压VPP1，调整复位状态或初始化状态下的在像素502的源极跟随器121中流动的电流。此外，驱动晶体管Msf利用随着像素502的曝光由光电变换元件PD基于所受到的光而产生的光电动势，调整在源极跟随器121中流动的电流。另外，在本发明的一实施方式中，像素502的曝光也可以改称作像素502受光、将像素502曝光，光电变换元件PD的受光也可以改称作光电变换元件PD的曝光、将光电变换元件PD曝光。
选择晶体管Msw基于扫描信号SG(n)，控制是否将源极跟随器121驱动。即，选择晶体管Msw基于扫描信号SG(n)，控制源极跟随器121是否流过电流。
负载晶体管Mcc基于偏置电压供给信号VB，控制是否使定电流从第2驱动电源线PVDD2流向基准电位线PVSS。在偏置电压Vbias被输入到负载晶体管Mcc的情况下，负载晶体管Mcc成为导通状态，使定电流从第2驱动电源线PVDD2流向基准电位线PVSS。即，负载晶体管Mcc成为定电流源。
第1电容元件SC1设在复位晶体管Mrst的栅极电极(第1电极)与复位晶体管Mrst的源极电极或漏极电极(第2电极或第3电极)之间。此外，第1电容元件SC1设在复位信号线412与节点nodeA之间。第1电容元件SC1的电容值是电容值Cgs(Mrst)。第3电容元件SC3设在驱动晶体管Msf的栅极电极620(第1电极620)与驱动晶体管Msf的源极电极或漏极电极(第3电极630)之间。此外，第3电容元件SC3设在节点nodeA与第2驱动电源线428之间。第3电容元件SC3的电容值是电容值Cgd(Msf)。第4电容元件SC4设在驱动晶体管Msf的栅极电极620(第1电极620)与驱动晶体管Msf的源极电极或漏极电极(第2电极610)之间。第4电容元件SC4的电容值是电容值Cgs(Msf)。第1电容元件SC1、第3电容元件SC3及第4电容元件SC4例如是各晶体管与布线等之间的寄生电容及附加电容。第1电容元件SC1、第3电容元件SC3及第4电容元件SC4既可以保持与被供给到节点nodeA的第1驱动电压VPP1对应的电荷，也可以保持与光电变换元件PD基于所接收的光而产生的光电动势对应的电荷。
第2电容元件SC2保持与被供给到节点nodeA的第1驱动电压VPP1对应的电荷。此外，第2电容元件SC2保持与光电变换元件PD基于所接收的光而产生的光电动势对应的电荷。第2电容元件SC2的电容值是电容值Cdiode。本发明的一实施方式的固体摄像装置100具有第2电容元件SC2，从而能够抑制与第1驱动电压VPP1对应的电荷的放电，维持像素502的复位状态或初始化状态。此外，本发明的一实施方式的固体摄像装置100具有第2电容元件SC2，从而能够抑制与光电动势对应的电荷的放电，维持像素502的曝光状态。结果，本发明的一实施方式的固体摄像装置100能够将复位状态或初始化状态、曝光状态下的各电压保持为一定，所以能够稳定地生成更能够抑制伪造品的制造的PUF－ID，并且稳定地生成被摄体的摄像数据，稳定地生成具备能够抑制伪造的PUF－ID的摄像数据。
复位晶体管Mrst的栅极电极(第1电极)与复位信号线412电连接。复位信号线412被供给复位信号RG(n)。通过被供给到复位信号线412的信号，控制复位晶体管Mrst的导通状态、非导通状态。当被供给到复位信号线412的信号为高(High，H)电平时，复位晶体管Mrst成为导通状态。当被供给到复位信号线412的信号是低(Low，L)电平时，复位晶体管Mrst成为非导通状态。复位晶体管Mrst的源极电极(第2电极)与第1驱动电源线414电连接。第1驱动电源线414被供给第1驱动电压VPP1。复位晶体管Mrst的漏极电极(第3电极)与节点nodeA连接。另外，在本发明的一实施方式中，高电平可以是第1驱动电压VPP1，也可以是第2驱动电压VPP2，低电平可以是基准电压VSS，也可以是公共电压。
选择晶体管Msw的栅极电极(第1电极)与扫描信号线410电连接。扫描信号线410被供给扫描信号SG(n)。通过被供给到扫描信号SG(n)的信号，控制选择晶体管Msw的导通状态、非导通状态。当被供给到扫描信号SG(n)的信号为高电平时，选择晶体管Msw成为导通状态。当被供给到扫描信号SG(n)的信号为低电平时，选择晶体管Msw成为非导通状态。选择晶体管Msw的源极电极(第2电极)与读出信号线420及负载晶体管Mcc的漏极电极(第3电极)电连接。读出信号线420被供给输出信号OUT(n)。
负载晶体管Mcc的栅极电极(第1电极)与偏置电压供给线418电连接。偏置电压供给线418被供给偏置电压供给信号VB。通过被供给到偏置电压供给信号VB的电压，控制负载晶体管Mcc的导通状态、非导通状态。当被供给到偏置电压供给信号VB的电压为偏置电压Vbias时，负载晶体管Mcc成为导通状态，负载晶体管Mcc流过定电流。当被供给到偏置电压供给信号VB的电压为低电平时，负载晶体管Mcc成为非导通状态。负载晶体管Mcc的源极电极(第2电极)与基准电位线424电连接。
光电变换元件PD的第1电极与节点nodeA电连接，光电变换元件PD的第2电极与公共电极422电连接。公共电极422被从公共电位线VCOM供给公共电压。
第1电容元件SC1的第1电极与复位晶体管Mrst的栅极电极(第1电极)电连接。第1电容元件SC1的第2电极与复位晶体管Mrst的漏极电极(第3电极)及节点nodeA电连接。第2电容元件SC2的第1电极与节点nodeA电连接。第2电容元件SC2的第2电极与公共电极422电连接。
第3电容元件SC3的第1电极与驱动晶体管Msf的栅极电极620(第1电极620)及节点nodeA电连接。第3电容元件SC3的第2电极与驱动晶体管Msf的漏极电极630(第3电极630)及第2驱动电源线428电连接。第2驱动电源线428被供给第2驱动电压VPP2。第4电容元件SC4的第1电极与驱动晶体管Msf的栅极电极620(第1电极620)及节点nodeA电连接。第4电容元件SC4的第2电极与驱动晶体管Msf的源极电极610(第2电极610)电连接。
在本发明的一实施方式中，导通状态表示晶体管的源极电极与漏极电极导通、晶体管为接通(ON)的状态。此外，在本发明的一实施方式中，非导通状态表示晶体管的源极电极和漏极电极不导通、晶体管为断开(OFF)的状态。另外，在各晶体管中，源极电极和漏极电极有根据各电极的电压而切换的情况。此外，本领域技术人员能够容易地理解到：即使晶体管是断开的状态，也如漏电流等那样稍稍流动电流。
在本发明的一实施方式中，各晶体管在沟道区域中具有硅或锗等14族元素。此外，各晶体管也可以在沟道区域中含有具有半导体特性的氧化物。例如，各晶体管的沟道区域可以具有低温多晶硅(LTPS)，也可以具有包含铟(In)、镓(Ga)、锌(Zn)及氧(O)的氧化物半导体。本发明的一实施方式的固体摄像装置100优选根据用途及规格而适当地使晶体管的结构、保持电容的连接、电源的电压等相适合。
在本发明的一实施方式中，一部分的晶体管可以在相邻的多个像素间共有。例如，复位晶体管Mrst可以对各行设有1个，可以对各行设在1个行选择电路400内，也可以对多个行设有1个，也可以对多个行设在1个行选择电路400内。
<1－3.固体摄像装置100的驱动方法>
图4是表示本发明的一实施方式的固体摄像装置100的时间图的示意性图。图5～图8是表示图4所示的定时下的像素502的动作状态的示意性图。图4～图8所示的驱动方法是本发明的一实施方式的固体摄像装置100的驱动方法的一例，固体摄像装置100的驱动方法并不限定于图4～图8所示的驱动方法。关于与图1～图3相同或类似的结构，省略这里的说明。
例如，行选择电路400按每行而选择从第1行的多个像素502到最终行的多个像素502的各像素。按所选择的每行，由与各像素对应的光电变换元件PD，将各像素502接收到的光变换为模拟信号(光电动势)。按每行进行光电变换后的各模拟信号被从各像素输出。读出电路600中包含的AD变换器将按每行输出的模拟信号变换为数字信号。读出电路600中包含的水平传送扫描电路将按每行变换后的数字信号按每行向信号处理电路700发送。信号处理电路700中包含的PUF－ID提取电路710接收按每行变换后的数字信号，利用按每行变换后的数字信号，生成固体摄像装置100固有的PUF－ID。此外，信号处理电路700中包含的图像处理电路720接收按每行变换后的数字信号，利用按每行变换后的数字信号，生成被摄体的摄像数据。进而，信号处理电路700将固体摄像装置100固有的PUF－ID的数据与被摄体的摄像数据合成，生成能够抑制伪造的具备PUF－ID的摄像数据。
这里，说明用来将与第n行扫描信号线410电连接的多个像素502驱动的固体摄像装置100的驱动方法。如图4所示，固体摄像装置100的驱动方法包含复位期间、曝光期间、摄像数据取得期间及空白(blank)期间。图4作为一例而表示用来将与第n行扫描信号线410电连接的多个像素502驱动的时间图。图5～图8表示第n行第m列的像素502的动作状态。在图4所示的驱动方法中，反复执行从第1行的多个像素502到最终行的多个像素502的驱动，由信号处理电路700对按每行变换后的数字信号进行处理。即，图4所示的驱动方法在多个像素502的每一个中被反复执行，由信号处理电路700对按每行变换后的数字信号进行处理。信号处理电路700能够生成固体摄像装置100固有的PUF－ID的数据和被摄体的摄像数据，利用固体摄像装置100固有的PUF－ID的数据和被摄体的摄像数据，生成能够抑制伪造的具备PUF－ID的摄像数据。
<1－3－1.复位期间>
复位期间是将像素502的节点nodeA复位、将像素502设为复位状态或初始化状态的期间。如图4所示，复位期间具有第1期间T1及第2期间T2。第1期间T1是取得第1电压V(t1)的期间。第1电压V(t1)是与节点nodeA的电压对应的输出信号OUT(n)。第2期间T2是取得第2电压V(t2)的期间。第2电压V(t2)是与节点nodeA的电压的电压下降对应的输出信号OUT(n)。在本发明的一实施方式中，有时将第1期间T1中的像素502的状态称作第1复位状态或第1初始化状态、将第2期间T2中的像素502的状态称作第2复位状态或第2初始化状态。此外，有时将复位期间中的第1复位状态或第1初始化状态、第2复位状态或第2初始化状态称作复位状态或初始化状态。此外，复位期间也是在第1期间T1中取得第1电压V(t1)、在第2期间T2中取得第2电压V(t2)的期间，详情后述。
首先，使用图4及图5说明第1期间T1中的驱动方法。如图4所示，在时刻t11，复位信号RG(n)从低电平变化为高电平，复位信号RG(n)被供给高电平。此外，在时刻t11，选择信号SG(n)从低电平变化为高电平，选择信号SG(n)被供给高电平。虽然图示省略，但当固体摄像装置100开始驱动，则偏置电压供给信号VB从低电平或基准电压VSS变化为偏置电压Vbias，偏置电压供给信号VB被供给偏置电压Vbias。当复位晶体管Mrst成为导通状态，则对于节点nodeA，从第1驱动电源线414供给第1驱动电压VPP1。结果，节点nodeA的电压从时刻t11的低电平逐渐增加，在时刻t1成为第1驱动电压VPP1。即，当复位晶体管Mrst成为导通状态，则复位晶体管Mrst从第1驱动电源线414向节点nodeA(驱动晶体管Msf的栅极电极620)供给第1驱动电压VPP1。在本发明的一实施方式中，有时将第1驱动电源线PVDD1及第1驱动电源线414称作复位电压线，有时将第1驱动电压VPP1称作复位电压。
由此，如图5所示，复位晶体管Mrst、选择晶体管Msw及负载晶体管Mcc是导通状态。
这里，当固体摄像装置100开始驱动，则驱动晶体管Msf的第2电极610被从基准电位线PVSS供给基准电压VSS，驱动晶体管Msf的第3电极630被从第2驱动电源线428供给第2驱动电压VPP2。如图5所示，驱动晶体管Msf的栅极电极620(第1电极620)与驱动晶体管Msf的第2电极610之间被施加相当于VPP1－VSS的电压，驱动晶体管Msf的第3电极630与驱动晶体管Msf的第2电极610之间被施加相当于VPP2－VSS的电压。因而，驱动晶体管Msf成为导通状态，源极跟随器121使电流从第2驱动电源线PVDD2流向基准电位线PVSS。然后，源极跟随器121向驱动晶体管Msf的栅极电极620(第1电极620)与驱动晶体管Msf的第2电极610之间供给相当于驱动晶体管Msf的阈值电压Vth(Msf)的电压。即，向驱动晶体管Msf的第2电极610供给电压VPP1－Vth(Msf)。结果，像素502(源极跟随器121)输出与被供给到驱动晶体管Msf的第2电极610的电压VPP1－Vth(Msf)对应的输出信号OUT(n)。
如图5所示，输出信号OUT(n)被从第2驱动电源线428供给第2驱动电压VPP2。结果，输出信号OUT(n)的电压从时刻t11的低电平逐渐增加，在时刻t1成为第1电压V(t1)。第1电压V(t1)被供给到读出信号线420。读出电路600将被供给到读出信号线420的第1电压V(t1)读出。此外，读出电路600也可以将第1电压V(t1)变换为数字信号并将该数字信号向信号处理电路700发送，信号处理电路700也可以接收第1电压V(t1)的数字信号。如以上说明，在本发明的一实施方式的固体摄像装置100的驱动方法中，第1期间T1是取得第1电压V(t1)的期间。
接着，使用图4及图6说明第2期间T2中的驱动方法。如图4所示，在时刻t21，复位信号RG(n)从高电平变化为低电平，复位信号RG(n)被供给低电平。此外，在时刻t21，选择信号SG(n)维持高电平。虽然图示省略，但偏置电压供给信号VB维持偏置电压Vbias。
由此，如图6所示，复位晶体管Mrst成为非导通状态，选择晶体管Msw及负载晶体管Mcc维持导通状态。
如图6所示，随着复位晶体管Mrst从导通状态成为非导通状态，不再从第1驱动电源线414向节点nodeA供给第1驱动电压VPP1。即，当复位晶体管Mrst成为非导通状态，则复位晶体管Mrst停止从第1驱动电源线414向节点nodeA(驱动晶体管Msf的栅极电极620)供给第1驱动电压VPP1。此外，如图4及图6所示，随着复位晶体管Mrst从导通状态成为非导通状态，例如，通过设在复位晶体管Mrst与节点nodeA之间的第1电容元件SC1、第2电容元件SC2、第3电容元件SC3及第4电容元件SC4，节点nodeA的电压下降。即，节点nodeA的电压从时刻t21的第1驱动电压VPP1逐渐减小，成为电压Vm。
这里，驱动晶体管Msf的栅极电极620(第1电极620)与驱动晶体管Msf的第2电极610之间被供给相当于驱动晶体管Msf的阈值电压Vth(Msf)的电压。即，向驱动晶体管Msf的第2电极610供给相当于Vm－Vth(Msf)的电压。结果，像素502(源极跟随器121)输出与被供给到驱动晶体管Msf的第2电极610的电压Vm－Vth(Msf)对应的输出信号OUT(n)。
如图6所示，从第2驱动电源线428向输出信号OUT(n)供给第2驱动电压VPP2。结果，输出信号OUT(n)的电压从时刻t21的低电平逐渐减小，在时刻t2成为第2电压V(t2)。第2电压V(t2)被供给到读出信号线420。读出电路600将被供给到读出信号线420的第2电压V(t2)读出。此外，读出电路600也可以将第2电压V(t2)变换为数字信号，将该数字信号向信号处理电路700发送，信号处理电路700也可以接收第2电压V(t2)的数字信号。如以上说明，在本发明的一实施方式的固体摄像装置100的驱动方法中，第2期间T2是取得第2电压V(t2)的期间。
在复位期间中，对于节点nodeA供给电压Vm，节点nodeA的电压被维持为电压Vm。结果，像素502被复位或初始化，像素502的状态成为第2复位状态或第2初始化状态。
例如，在复位期间的时刻t2与时刻t31之间，信号处理电路700也可以利用第1电压V(t1)的数字信号和第2电压V(t2)的数字信号，生成从第1电压V(t1)减去第2电压V(t2)所得的电压(V(t1)－V(t2))。第2电压V(t2)比第1电压V(t1)小，第1电压V(t1)与第2电压V(t2)的差是电压(V(t1)－V(t2))。
这里，从第1电压V(t1)减去第2电压V(t2)所得的电压(V(t1)－V(t2))，是在复位晶体管Mrst的栅极电极的电压变化的瞬间、由于复位晶体管Mrst的栅极电极与第1电容元件SC1的耦合而复位晶体管Mrst的漏极电极的电压(即节点nodeA的电压)瞬间地变化的、伴随着所谓馈通(feed through)的电压的变化量。在本发明的一实施方式中，将V(t1)－V(t2)称作馈通电压。馈通电压成为以下所示的数式1。ΔVg是复位晶体管Mrst的栅极电极的电压的变化量。信号处理电路700中包含的PUF－ID提取电路710利用馈通电压生成固体摄像装置100固有的PUF－ID数据。PUF－ID数据也可以在复位期间中生成。
[数式1]
Figure BDA0004099747670000151
<1－3－2.曝光期间>
曝光期间是将像素502设为曝光状态的期间。即，曝光期间是固体摄像装置100利用随着像素502的曝光而光电变换元件PD基于所接收到的光产生的光电动势、调整流过源极跟随器121的电流的期间。如图4所示，曝光期间具有第3期间T3。
使用图4及图7说明第3期间T3中的驱动方法。如图4所示，在时刻t31到时刻t41的期间，复位信号RG(n)维持低电平。此外，在时刻t31，选择信号SG(n)从高电平变化为低电平，对于选择信号SG(n)供给低电平。选择信号SG(n)维持低电平直到时刻t41。虽然图示省略，但在时刻t31到时刻t41的期间，偏置电压供给信号VB维持偏置电压Vbias。
由此，如图7所示，在时刻t31到时刻t41的期间，复位晶体管Mrst及选择晶体管Msw是非导通状态，负载晶体管Mcc是导通状态。
随着像素502的曝光，光电变换元件PD基于所接收到的光而产生光电动势。结果，在时刻t31到时刻t41的期间，电流从节点nodeA向公共电极422流动，节点nodeA的电压从电压Vm逐渐减小。此外，在时刻t31到时刻t41的期间，选择晶体管Msw是非导通状态，负载晶体管Mcc是导通状态，所以电流从读出信号线420向基准电位线PVSS流动，输出信号OUT(n)的电压成为基准电压VSS。
<1－3－3.摄像数据取得期间>
摄像数据取得期间是将像素502设为能够取得摄像数据的状态、取得被摄体的摄像数据的期间。摄像数据是利用第2电压V(t2)及第3电压V(t3)生成的，详情后述。如图4所示，摄像数据取得期间具有第4期间T4。
使用图4及图8，说明第4期间T4中的驱动方法。如图4所示，在时刻t41到时刻t51之间，复位信号RG(n)维持低电平。此外，在时刻t41，选择信号SG(n)从低电平变化为高电平，对于选择信号SG(n)供给高电平。选择信号SG(n)维持高电平直到时刻t51。虽然图示省略，但在时刻t41到时刻t51之间，偏置电压供给信号VB维持偏置电压Vbias。
由此，如图8所示，在时刻t41到时刻t51之间，复位晶体管Mrst是非导通状态，选择晶体管Msw及负载晶体管Mcc是导通状态。
在时刻t41到时刻t51之间，也随着像素502曝光，光电变换元件PD基于所接收到的光产生光电动势。结果，从时刻t31起一直到从时刻t41到时刻t51的期间，电流也从节点nodeA向公共电极422持续流动，节点nodeA的电压逐渐减小。此外，由于在时刻t41到时刻t51之间，选择晶体管Msw及负载晶体管Mcc是导通状态，所以源极跟随器121使电流从第2驱动电源线PVDD2流向基准电位线PVSS。结果，像素502输出与供给到驱动晶体管Msf的栅极电极620(第1电极620)的电压对应的输出信号OUT(n)。
如图4所示，节点nodeA的电压逐渐减小，在时刻t3成为电压Vn。此外，输出信号OUT(n)的电压从时刻t41的基准电压VSS逐渐增加。在时刻t3，输出信号OUT(n)的电压成为与节点nodeA的电压Vn对应的第3电压V(t3)。第3电压V(t3)被向读出信号线420供给。读出电路600将被供给到读出信号线420的第3电压V(t3)读出。此外，读出电路600也可以将第3电压V(t3)变换为数字信号，将该数字信号向信号处理电路700发送，信号处理电路700也可以将第3电压V(t3)的数字信号接收。如以上说明，在本发明的一实施方式的固体摄像装置100的驱动方法中，第4期间T4也是取得第3电压V(t3)的期间。
例如，在摄像数据取得期间的时刻t3与时刻t51之间，信号处理电路700也可以利用第2电压V(t2)的数字信号和第3电压V(t3)的数字信号，生成从第2电压V(t2)减去第3电压V(t3)所得的数据(V(t2)－V(t3))。信号处理电路700中包含的图像处理电路720利用从第2电压V(t2)减去第3电压V(t3)所得的数据(V(t2)－V(t3))，生成被摄体的摄像数据。第3电压V(t2)比第2电压V(t2)小，第2电压V(t2)与第3电压V(t3)的差是电压(V(t2)－V(t3))。被摄体的摄像数据也可以在摄像数据取得期间中生成。
<1－3－4.空白期间>
在空白期间中，例如，信号处理电路700中包含的PUF－ID提取电路710利用按每行变换后的与馈通电压对应的数字信号，生成固体摄像装置100固有的PUF－ID数据。此外，在空白期间中，例如，信号处理电路700中包含的图像处理电路720利用按每行变换后的从第2电压V(t2)减去第3电压V(t3)所得的数据(V(t2)－V(t3))的数字信号，生成被摄体的摄像数据。进而，在空白期间中，例如，信号处理电路700将固体摄像装置100固有的PUF－ID数据与被摄体的摄像数据合成，生成能够抑制伪造的具备PUF－ID数据的摄像数据。如图4所示，空白期间具有第5期间T5。此外，在空白期间中，例如，像素502是与曝光状态同样的状态。
使用图4说明第5期间T5中的驱动方法。如图4所示，在时刻t51到时刻t61之间，复位信号RG(n)维持低电平。此外，在时刻t51，选择信号SG(n)从高电平变化为低电平，对于选择信号SG(n)供给低电平。选择信号SG(n)维持低电平直到时刻t61。虽然图示省略，但在时刻t51到时刻t61之间，偏置电压供给信号VB维持偏置电压Vbias。
由此，在时刻t51到时刻t61之间，也与曝光期间同样，光电变换元件PD继续接收光，电流从节点nodeA向公共电极422流动，节点nodeA的电压逐渐持续减小。此外，在时刻t51到时刻t61之间，选择晶体管Msw是非导通状态，负载晶体管Mcc是导通状态，所以电流从读出信号线420向基准电位线PVSS流动，输出信号OUT(n)的电压成为基准电压VSS。
在本发明的一实施方式的固体摄像装置100的驱动方法中，例如，将像素502的坐标作为输入信号(挑战(challenge))，提取与多个像素502的挑战对应的馈通电压的数据，利用多个馈通电压的数据生成PUF－ID数据(应答(response))。此外，在本发明的一实施方式的固体摄像装置100的驱动方法中，利用从第2电压V(t2)减去第3电压V(t3)所得的数据(V(t2)－V(t3))，生成被摄体的摄像数据。既可以在生成PUF－ID数据(应答)之后生成被摄体的摄像数据，也可以在生成被摄体的摄像数据之后生成PUF－ID数据(应答)。在本发明的一实施方式的固体摄像装置100的驱动方法中，将PUF－ID数据与被摄体的摄像数据合成，生成具备PUF－ID数据的摄像数据。
通过利用本发明的一实施方式的固体摄像装置100的驱动方法，能够在一系列的驱动中取得基于固体摄像装置100的像素502的馈通电压的固有的PUF－ID数据、以及由固体摄像装置100摄像的被摄体的摄像数据这两个数据。此外，通过利用本发明的一实施方式的固体摄像装置100的驱动方法，能够将基于馈通电压的固有的PUF－ID数据与由固体摄像装置100摄像的被摄体的摄像数据合成。由于固有的PUF－ID数据是固体摄像装置100固有的ID数据，所以通过利用本发明的一实施方式的固体摄像装置100的驱动方法，能够利用在一系列的驱动中取得的PUF－ID数据及摄像数据，进行摄像数据是利用该固体摄像装置100摄像的数据的证明，并且能够防止摄像数据的仿制，进而能够抑制仿制品、盗版或伪造品的制造。
此外，由于光电变换元件PD利用光电动势或电流(明电流或暗电流)生成的固有的ID有可能根据明处、暗处、气温等的环境而变化，所以难以作为固有的ID使用。另一方面，在本发明的一实施方式的固体摄像装置100的驱动方法中，不是利用像素502为曝光状态、即光电变换元件PD接收光的曝光期间中的数据生成PUF－ID数据，而是利用像素502为复位状态下的馈通电压生成PUF－ID数据。结果，固体摄像装置100能够生成抑制了光的影响的PUF－ID数据。因而，通过利用本发明的一实施方式的固体摄像装置100的驱动方法，利用在一系列的驱动中取得的PUF－ID数据及摄像数据，能够不易受到环境的影响，进而能够进行摄像数据是利用该固体摄像装置100摄像的数据的证明，并且能够防止摄像数据的仿制，进而能够抑制仿制品、盗版或伪造品的制造。
<2.第2实施方式>
<2－1.固体摄像装置100B的结构>
图9是表示本发明的一实施方式的固体摄像装置100B的结构的示意性平面图。本发明的一实施方式的固体摄像装置100B的结构是对固体摄像装置100的结构添加了传送信号TX(n)的结构。由此，在第2实施方式中，主要说明与传送信号TX(n)相关联的结构。本发明的一实施方式的固体摄像装置100B的结构并不限定于图9所示的结构。关于与第1实施方式相同或类似的结构，省略这里的说明。
如图9所示，行选择电路400B对于行选择电路400的结构还向位于像素部504内的第n行的多个像素502(像素电路120)的每一个共通地供给传送信号TX(n)。
<2－2.像素502的结构>
图10是表示本发明的一实施方式的像素电路120B的电路图。多个像素502分别具有构成像素电路120B的多个晶体管、电容元件和光电变换元件。图10表示图9所示的n行m列的像素502的构成像素电路120B的构成要素。像素电路120B的结构是对固体摄像装置100的结构添加了传送信号TX(n)、传送晶体管Mtrg和第5电容元件SC5的结构。由此，这里主要说明与传送信号TX(n)、传送晶体管Mtrg及第5电容元件SC5关联的结构。图10所示的像素电路120B的结构是一例，像素电路120B的结构并不限定于图10所示的结构。关于与第1实施方式相同或类似的结构，省略这里的说明。
如图10所示，像素电路120B除了像素电路120的结构以外，例如还具有传送晶体管Mtrg(第5开关)。传送晶体管Mtrg(第5开关)也与其他的晶体管同样，具有栅极电极(第1电极)、由源极电极及漏极电极构成的一对电极(由第2电极及第3电极构成的一对电极)。根据施加于源极电极及漏极电极的电压，各个电极的作为源极的功能和作为漏极的功能可以替换。
传送晶体管Mtrg基于传送信号TX(n)，选择节点nodeA与光电变换元件PD的第1电极之间的连接、非连接。结果，传送晶体管Mtrg利用随着像素502的曝光而光电变换元件PD基于所接收到的光产生的光电动势来调整节点nodeA的电压。在本发明的一实施方式中，也可以将光电变换元件PD基于所接收到的光产生的光电动势改称作通过光电变换元件的曝光生成的电压。
传送晶体管Mtrg的栅极电极(第1电极)与传送信号线416电连接。传送信号线416被供给传送信号TX(n)。传送晶体管Mtrg的导通状态、非导通状态根据被供给到传送信号线416的信号来控制。当被供给到传送信号线416的信号为高电平时，传送晶体管Mtrg成为导通状态。当被供给到传送信号线416的信号为低电平时，传送晶体管Mtrg成为非导通状态。传送晶体管Mtrg的源极电极(第2电极)与光电变换元件PD的第1电极电连接。传送晶体管Mtrg的漏极电极(第3电极)及第5电容元件的第2电极与节点nodeA连接。第5电容元件的第1电极与传送晶体管Mtrg的栅极电极(第1电极)连接。第5电容元件SC5与第1电容元件至第4电容元件同样地具有一对电极(第1电极、第2电极)。此外，第5电容元件SC5例如是节点nodeA与传送晶体管Mtrg的栅极电极(第1电极)之间的寄生电容及附加电容，第5电容元件SC5的电容值是电容值Cgd(Mtrg)。第5电容元件SC5可以保持与被供给到节点nodeA的第1驱动电压VPP1对应的电荷，也可以保持与光电变换元件PD基于所接收到的光产生的光电动势对应的电荷。
<2－3.固体摄像装置100B的驱动方法>
图11是表示本发明的一实施方式的固体摄像装置100B的时间图的示意性图。图12～图15是表示图11所示的定时下的像素502的动作状态的示意性图。图11～图15所示的驱动方法是本发明的一实施方式的固体摄像装置100B的驱动方法的一例，固体摄像装置100B的驱动方法并不限定于图11～图15所示的驱动方法。关于与第1实施方式及图10相同或类似的结构，省略这里的说明。
<2－3－1.复位期间>
如图11～图13所示，在复位期间中，传送信号TX(n)被供给低电平。由此，如图12及图13所示，传送晶体管Mtrg是非导通状态。在复位期间中，与传送信号TX(n)及传送晶体管Mtrg关联的以外的说明与第1实施方式的说明是同样的，所以这里省略说明。
在第2实施方式的固体摄像装置100B中，馈通电压(电压V(t1)－V(t2))成为以下所示的数式2。在数式2中，ΔVg是复位晶体管Mrst的栅极电极的电压的变化量，CallnodeA是附加在节点nodeA处的电容的总和。附加在节点nodeA处的电容的总和包括电容值Cgs(Mrst)、电容值Cdiode、电容值Cgd(Msf)、电容值Cgs(Msf)、电容值Cgd(Mtrg)、传送晶体管Mtrg的节点nodeA侧与光电变换元件PD的第1电极侧之间的电容所对应的电容值(图示省略)、其他的附加电容值及寄生电容值。
[数式2]
Figure BDA0004099747670000211
<2－3－2.曝光期间>
与第1实施方式同样，在第2实施方式中曝光期间也是将像素502设为曝光状态的期间。即，曝光期间是固体摄像装置100B利用随着像素502的曝光而光电变换元件PD基于所接收到的光产生的光电动势对流过源极跟随器121的电流进行调整的期间。如图11所示，曝光期间具有第3期间T3。
使用图11及图14，说明第3期间T3中的驱动方法。如图11所示，在时刻t31到时刻t41之间，复位信号RG(n)维持低电平，选择信号SG(n)维持高电平。此外，在时刻t31，传送信号TX(n)从低电平变化为高电平，对于传送信号TX(n)供给高电平。传送信号TX(n)维持高电平直到时刻t41。虽然图示省略，但在时刻t31到时刻t41之间，偏置电压供给信号VB维持偏置电压Vbias。
由此，如图14所示，在时刻t31到时刻t41之间，复位晶体管Mrst是非导通状态，选择晶体管Msw、传送晶体管Mtrg及负载晶体管Mcc是导通状态。
随着像素502的曝光，光电变换元件PD基于所接收到的光产生光电动势。结果，在时刻t31到时刻t41之间，电流从节点nodeA向公共电极422流动，节点nodeA的电压从时刻t31的电压Vm逐渐减小到时刻t41的电压Vn。即，传送晶体管Mtrg将通过光电变换元件的曝光而生成的电压向节点nodeA(驱动晶体管Msf的栅极电极620)供给。此外，在时刻t31到时刻t41之间，由于选择晶体管Msw及负载晶体管Mcc是导通状态，所以源极跟随器121使电流从第2驱动电源线PVDD2流向基准电位线PVSS。结果，像素502输出与被供给到驱动晶体管Msf的栅极电极620(第1电极620)的电压对应的输出信号OUT(n)。
如图11所示，以追随于节点nodeA的电压的减小的方式，输出信号OUT(n)的电压从时刻t31的第2电压V(t2)变成时刻t41的与节点nodeA的电压Vn对应的第3电压V(t3)。第3电压V(t3)被供给到读出信号线420。即，输出信号OUT(n)的电压成为与节点nodeA的电压Vn对应的第3电压V(t3)。
<2－3－3.摄像数据取得期间>
与第1实施方式同样，在第2实施方式中，摄像数据取得期间也是将像素502设为摄像数据可取得状态、取得被摄体的摄像数据的期间。摄像数据利用第2电压V(t2)及第3电压V(t3)生成，详情后述。如图11所示，摄像数据取得期间具有第4期间T4。
使用图11及图15说明第4期间T4中的驱动方法。如图11所示，在时刻t41到时刻t51之间，复位信号RG(n)维持低电平，选择信号SG(n)维持高电平。此外，在时刻t41，传送信号TX(n)从高电平变化为低电平，对传送信号TX(n)供给低电平。传送信号TX(n)维持低电平直到时刻t41。虽然图示省略，但在时刻t41到时刻t51之间，偏置电压供给信号VB维持偏置电压Vbias。
由此，如图15所示，在时刻t41到时刻t51之间，复位晶体管Mrst及传送晶体管Mtrg是非导通状态，选择晶体管Msw及负载晶体管Mcc是导通状态。
在时刻t41到时刻t51之间，电流不从节点nodeA向公共电极422流动，所以节点nodeA的电压维持电压Vn。此外，在时刻t41到时刻t51之间，选择晶体管Msw及负载晶体管Mcc是导通状态，所以源极跟随器121使电流从第2驱动电源线PVDD2向基准电位线PVSS持续流动。结果，像素502维持与被供给到驱动晶体管Msf的栅极电极620(第1电极620)的电压(节点nodeA的电压Vn)对应的输出信号OUT(n)、即第3电压V(t3)。
与第1实施方式同样，在第2实施方式中，读出电路600也将被供给到读出信号线420的第3电压V(t3)读出。此外，读出电路600也可以将第3电压V(t3)变换为数字信号并发送给信号处理电路700，信号处理电路700也可以接收第3电压V(t3)的数字信号。如以上说明，在本发明的一实施方式的固体摄像装置100的驱动方法中，第4期间T4也是取得第3电压V(t3)的期间。
与第1实施方式同样，在第2实施方式中，例如也可以也在摄像数据取得期间的时刻t3与时刻t51之间，信号处理电路700利用第2电压V(t2)的数字信号和第3电压V(t3)的数字信号，生成从第2电压V(t2)减去第3电压V(t3)所得的数据(V(t2)－V(t3))。信号处理电路700中包含的图像处理电路720利用从第2电压V(t2)减去第3电压V(t3)所得的数据(V(t2)－V(t3))，生成被摄体的摄像数据。
<2－3－4.空白期间>
与第1实施方式同样，在第2实施方式中，也在空白期间中，例如信号处理电路700中包含的PUF－ID提取电路710利用按每行变换后的与馈通电压对应的数字信号，生成固体摄像装置100固有的PUF－ID数据。此外，在空白期间中，例如，信号处理电路700中包含的图像处理电路720利用按每行变换后的从第2电压V(t2)减去第3电压V(t3)所得的数据(V(t2)－V(t3))的数字信号，生成被摄体的摄像数据。进而，在空白期间中，例如，信号处理电路700将固体摄像装置100固有的PUF－ID数据与被摄体的摄像数据合成，生成能够抑制伪造的具备PUF－ID数据的摄像数据。如图11所示，空白期间具有第5期间T5。
使用图11说明第5期间T5中的驱动方法。如图11所示，在时刻t51到时刻t61之间，复位信号RG(n)及传送信号TX(n)维持低电平。此外，在时刻t51，选择信号SG(n)从高电平变化为低电平，对于选择信号SG(n)供给低电平。选择信号SG(n)维持低电平直到时刻t61。虽然图示省略，但在时刻t51到时刻t61之间，偏置电压供给信号VB维持偏置电压Vbias。
由此，在时刻t51到时刻t61之间，电流也不从节点nodeA向公共电极422流动，所以节点nodeA的电压维持电压Vn。此外，在时刻t51到时刻t61之间，选择晶体管Msw是非导通状态，负载晶体管Mcc是导通状态，所以电流从读出信号线420向基准电位线PVSS流动，输出信号OUT(n)的电压成为基准电压VSS。
在本发明的一实施方式的固体摄像装置100B的驱动方法中，也与固体摄像装置100的驱动方法同样，固体摄像装置100B能够提取与多个像素502的挑战对应的馈通电压的数据，利用多个馈通电压的数据生成PUF－ID数据(应答)，能够利用从第2电压V(t2)减去第3电压V(t3)所得的数据(V(t2)－V(t3))生成被摄体的摄像数据。结果，在本发明的一实施方式的固体摄像装置100B的驱动方法中，也与固体摄像装置100的驱动方法同样，能够将PUF－ID数据和被摄体的摄像数据合成，生成具备PUF－ID数据的摄像数据。
本发明的一实施方式的固体摄像装置100B的驱动方法能够得到与本发明的一实施方式的固体摄像装置100的驱动方法同样的作用效果。
<2.第3实施方式>
图16是表示本发明的一实施方式的固体摄像装置100或100B的驱动方法的流程图。本发明的一实施方式的固体摄像装置100或100B的驱动方法并不限定于图16所示的流程图。关于与第1实施方式或第2实施方式相同或类似的结构，省略这里的说明。
如图16所示，例如，用户利用固体摄像装置100或100B开始摄像。驱动定时控制电路300向行选择电路400、读出电路600、信号处理电路700发送挑战。
当多个像素502分别接收到挑战及各信号，则在步骤S31中，多个像素502分别取得第1电压V(t1)。即，将第1电压V(t1)向输出信号OUT供给。多个像素502分别在第1期间T1中执行步骤S31。此外，例如，读出电路600接收第1电压V(t1)并按每行变换为数字信号，将变换为数字信号后的多个第1电压V(t1)按每行向信号处理电路700发送。信号处理电路700将变换为数字信号后的多个第1电压V(t1)例如保存到存储电路中。
接着，在步骤S33中，多个像素502分别取得第2电压V(t2)。即，将第2电压V(t2)向输出信号OUT供给。多个像素502分别在第2期间T2中执行步骤S33。此外，例如，读出电路600将第2电压V(t2)接收，按每行变换为数字信号，将变换为数字信号后的多个第2电压V(t2)按每行向信号处理电路700发送。信号处理电路700将变换为数字信号后的多个第2电压V(t2)例如保存到存储电路中。
接着，固体摄像装置100或固体摄像装置100B并行地执行步骤S33与步骤S47之间的处理。即，固体摄像装置100或固体摄像装置100B并行地执行步骤S37以后的处理和步骤41以后的处理。在步骤S37中，信号处理电路700计算从第1电压V(t1)减去第2电压V(t2)所得的馈通电压。在步骤S41中，多个像素502分别取得第3电压V(t3)。固体摄像装置100或100B例如在第4期间T4中执行步骤S37和步骤41。
在步骤S37中，信号处理电路700将保存在存储电路中的多个第1电压V(t1)和多个第2电压V(t2)读出。此外，信号处理电路700利用多个第1电压V(t1)和多个第2电压V(t2)，计算从第1电压V(t1)减去第2电压V(t2)所得的多个馈通电压。第1电压V(t1)、第2电压V(t2)、馈通电压是数字信号。
接着，在步骤S39中，信号处理电路700将多个馈通电压向PUF－ID提取电路710发送，PUF－ID提取电路710利用多个馈通电压，生成固体摄像装置100或100B固有的PUF－ID数据。
在步骤S41中，多个像素502分别取得第3电压V(t3)。即，多个像素502分别将第3电压V(t3)向输出信号OUT供给。此外，例如，读出电路600从多个像素502分别接收第3电压V(t3)并按每行变换为数字信号，将变换为数字信号后的多个第3电压V(t3)按每行向信号处理电路700发送。信号处理电路700将变换为数字信号后的多个第3电压V(t3)例如保存到存储电路中。
在步骤S43中，信号处理电路700将保存在存储电路中的多个第2电压V(t2)和多个第3电压V(t3)读出。此外，信号处理电路700利用多个第2电压V(t2)和多个第2电压V(t3)，生成从第2电压V(t2)减去第3电压V(t3)所得的多个数据。第3电压V(t3)是数字信号。
接着，在步骤S45中，信号处理电路700将所生成的从第2电压V(t2)减去第3电压V(t3)所得的多个数据向图像处理电路720发送。图像处理电路720利用从第2电压V(t2)减去第3电压V(t3)所得的多个数据，生成摄像数据。
另外，既可以在步骤S39之后执行步骤S45，也可以在步骤45之后执行步骤39。
接着，在步骤S47中，图像处理电路720选择是否将所生成的PUF－ID数据与所生成的摄像数据合成。固体摄像装置100或100B例如既可以在第4期间T4中执行步骤S47也可以在第5期间T5中执行步骤S47。
如果图像处理电路720选择将所生成的固体摄像装置100或100B固有的PUF－ID数据与所生成的摄像数据合成(是)，则在步骤S49中，图像处理电路720将所生成的固体摄像装置100或100B固有的PUF－ID数据与所生成的摄像数据合成，生成能够抑制伪造的具备PUF－ID数据的摄像数据。此外，图像处理电路720将所生成的能够抑制伪造的具备PUF－ID数据的摄像数据例如向主机(图示省略)或显示装置(图示省略)发送。本发明的一实施方式的固体摄像装置100或100B的驱动方法结束。
如果图像处理电路720选择不将所生成的固体摄像装置100或100B固有的PUF－ID数据与所生成的摄像数据合成(否)，则在步骤S51中，图像处理电路720将所生成的固体摄像装置100或100B固有的PUF－ID数据和所生成的摄像数据分别输出。图像处理电路720既可以将所生成的固体摄像装置100或固体摄像装置100B固有的PUF－ID数据输出后将所生成的摄像数据输出，也可以将所生成的摄像数据输出，并将所生成的固体摄像装置100或固体摄像装置100B固有的PUF－ID数据输出。图像处理电路720将所生成的固体摄像装置100或固体摄像装置100B固有的PUF－ID数据和所生成的摄像数据例如向主机(图示省略)发送。本发明的一实施方式的固体摄像装置100或固体摄像装置100B的驱动方法结束。
例如，主机将所生成的能够抑制伪造的具备PUF－ID数据的摄像数据、所生成的固体摄像装置100或固体摄像装置100B固有的PUF－ID数据、或所生成的摄像数据保存到数据存储设备中。此外，例如，显示装置显示所生成的能够抑制伪造的具备PUF－ID数据的摄像数据。
如以上说明，通过利用本发明的一实施方式的固体摄像装置100的驱动方法，能够利用在一系列的驱动中取得的PUF－ID数据和摄像数据，进行摄像数据是由该固体摄像装置100摄像的数据的证明，并且能够防止摄像数据的仿制，进而能够抑制仿制品、盗版或伪造品的制造。
另外，固体摄像装置100也可以与主机(图示省略)电连接。固体摄像装置100例如也可以与主机通过经由无线网络的双向通信连接。主机例如是经由无线网络向固体摄像装置100提供应用或程序的计算机。例如，在从固体摄像装置100向主机做出了与应用的提供有关的请求的情况下，主机将应用的安装文件提供给固体摄像装置100。用户能够将应用安装到固体摄像装置100中而利用安装在固体摄像装置100中的应用。例如，如果从用户或固体摄像装置100做出了与摄像数据取得或PUF－ID取得有关的应用或程序的提供的请求，则主机将应用的安装文件或程序提供给固体摄像装置100。由此，用户能够将应用安装到固体摄像装置100中，通过利用安装在固体摄像装置100中的应用，能够利用固体摄像装置100的驱动方法，在固体摄像装置100的一系列的驱动中，执行利用固体摄像装置100固有的馈通电压生成PUF－ID数据并输出的程序以及生成摄像数据并输出的程序。
作为本发明的实施方式而描述的各实施方式或各实施方式的一部分只要不相互矛盾就能够适当组合实施。
即使是与由上述的各实施方式带来的作用效果不同的其他作用效果，关于根据本说明书的记载显而易见的、或由本领域技术人员能够容易地预测的，也当然应被认为是由本发明带来的。
标号说明
100：固体摄像装置；100B：固体摄像装置；120：像素电路；120B：像素电路；121：源极跟随器；200：电源电路；300：驱动定时控制电路；400：行选择电路；400B：行选择电路；410：扫描信号线；412：复位信号线；414：第1驱动电源线；416：传送信号线；418：偏置电压供给线；420：读出信号线；422：公共电极；424：基准电位线；428：第2驱动电源线；502：像素；504：像素部；600：读出电路；610：第2电极；610：源极电极；620：第1电极；620：栅极电极；630：第3电极；630：漏极电极；700：信号处理电路；710：PUF－ID提取电路；720：图像处理电路。

Claims (10)

1.一种检测装置，其特征在于，
具有将光电变换元件的第1电极连接到在电源线与读出信号线之间连接的第1晶体管的栅极电极上的至少1个像素；
具有：
复位期间，将上述第1晶体管的栅极电极复位；
曝光期间，将上述光电变换元件曝光；以及
读出期间，将伴随着上述光电变换元件的曝光的电压读出；
在上述复位期间中，
在对上述第1晶体管的栅极电极供给复位电压的第1期间中，从上述读出信号线读出第1电压；
在对上述第1晶体管的栅极电极停止了复位电压的供给后的第2期间中，从上述读出信号线读出第2电压；
在作为上述曝光期间的第3期间之后，在作为上述读出期间的第4期间中，从上述读出信号线将第3电压读出；
将上述第1电压与上述第2电压的差作为PUF－ID数据进行输出；
将上述第3电压与上述第2电压的差作为检测数据进行输出。
2.如权利要求1所述的检测装置，其特征在于，
具有包括上述至少1个像素的多个像素；
在上述多个像素的各自中进行上述第1电压、上述第2电压及上述第3电压的读出。
3.如权利要求1所述的检测装置，其特征在于，
具有连接在复位电压线与上述第1晶体管的栅极电极之间的第2晶体管；
将上述第2晶体管设为接通状态；
从上述复位电压线对上述第1晶体管的栅极电极供给上述复位电压。
4.如权利要求3所述的检测装置，其特征在于，
具有连接在上述第1晶体管的一对电极中的不连接上述电源线的电极与上述读出信号线之间的第3晶体管；
将上述第3晶体管设为接通状态；
进行上述第1电压、上述第2电压及上述第3电压的读出。
5.如权利要求4所述的检测装置，其特征在于，
具有连接在上述读出信号线与基准电位线之间的第4晶体管；
对上述第4晶体管的栅极电极供给偏置电压；
将上述第4晶体管设为接通状态；
使定电流在上述第4晶体管的一对电极间流动。
6.如权利要求5所述的检测装置，其特征在于，
上述第1晶体管、上述第3晶体管和上述第4晶体管构成源极跟随器；
将上述第1晶体管、上述第3晶体管和上述第4晶体管设为接通状态；
使电流在上述电源线与上述读出信号线之间流动。
7.如权利要求6所述的检测装置，其特征在于，
具有连接在上述第1晶体管的栅极电极与上述光电变换元件的第1电极之间的第5晶体管；
在上述第3期间中，
将上述第5晶体管设为接通状态；
将通过上述光电变换元件的曝光而生成的电压向上述第1晶体管的栅极电极供给。
8.如权利要求1所述的检测装置，其特征在于，
上述第1电压与上述第2电压的差是馈通电压。
9.如权利要求1所述的检测装置，其特征在于，
在生成上述PUF－ID数据之后，生成上述检测数据。
10.如权利要求1所述的检测装置，其特征在于，
上述第2电压比上述第1电压小，上述第3电压比上述第2电压小。
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