KR20150129675A

KR20150129675A - 생체 이미징 장치 및 이와 관련된 방법

Info

Publication number: KR20150129675A
Application number: KR1020157022166A
Authority: KR
Inventors: 스테판 디. 세일러; 마틴 유. 프랠리; 제임스 이. 캐리; 호마윤 하다드
Original assignee: 사이오닉스, 아이엔씨.
Priority date: 2013-01-17
Filing date: 2014-01-17
Publication date: 2015-11-20
Also published as: CN105308626A; JP2016510467A; WO2014113728A1

Abstract

Systems, devices, and methods for authenticating an individual or user using biometric features is provided. In one aspect, for example, a system for authenticating a user through identification of at least one biometric feature can include an active light source capable of emitting electromagnetic radiation having a peak emission wavelength at from about 700 nm to about 1200 nm, where the active light source is positioned to emit the electromagnetic radiation to impinge on at least one biometric feature of the user, and an image sensor having infrared light-trapping pixels positioned relative to the active light source to receive and detect the electromagnetic radiation upon reflection from the at least one biometric feature of the user. The system can further include a processing module functionally coupled to the image sensor and operable to generate an electronic representation of the at least one biometric feature of the user from detected electromagnetic radiation, and an authentication module functionally coupled to the processing module that is operable to receive and compare the electronic representation to an authenticated standard of the at least one biometric feature of the user to provide authentication of the user.
시스템, 장치 및 개인 인증 또는 생체 특징을 이용하여 사용자에게 제공하기위한 방법. 일 양태에서, 예를 들어, 적어도 하나의 생체 특징 량의 식별을 통해 사용자를 인증하기위한 시스템은 약 1200 nm의, 여기서 활성을 약 700 nm 내지에서 발광 피크 파장을 갖는 전자기 방사선을 방출 할 수있는 활성 광원을 포함 할 수있다 광원은 사용자의 하나 이상의 생체 특징에 충돌하는 전자기 방사선을 방출하도록 배치되고, 이미지 센서는 적외선 - 포착 화소로부터 반사에 전자기 방사선을 수신하고 검출하도록 활성 광원에 대해 위치 데 사용자의 하나 이상의 생체 특징. 시스템은 또한 기능적 이미지 센서와 검출 된 전자기 방사로부터 사용자의 하나 이상의 생체 특징의 전자적 표시를 생성하도록 동작에 연결된 처리 모듈, 및 발 동작 가능한 기능적 처리 모듈에 결합 된 인증 모듈을 포함 할 수있다 수신하여 사용자의 인증을 제공하기 위해 사용자의 하나 이상의 생체 특징의 인증 표준을 전자적 표시를 비교한다.

Description

생체 이미징 장치 및 관련 방법{BIOMETRIC IMAGING DEVICES AND ASSOCIATED METHODS}

This application claims the benefit of United States Provisional Patent Application Serial No. 61/849,099, filed on January 17, 2013, which is incorporated herein by reference in its entirety. This application is also a continuation-in-part of United States Patent Application Serial No. 13/549,107, filed on July 13, 2012, which claims the benefit of United States Provisional Patent Application Serial No. 61/507,488, filed on July 13, 2011, each of which is incorporated herein by reference in its entirety.

본 출원은 그 전체가 참조로 인용된 2013년 1월 17일에 출원 된 미국 특허 가출원 일련 번호 제 61 / 849,099, 호의 이익을 주장한다. 본 출원은 또한 일부 계속 미국 특허 출원의 인 본원에 참고로 전체가 인용되어 각각 2011년 7월 13일에 출원 된 미국 특허 가출원 일련 번호 제 61 / 507,488, 2012년 7월 13일에 출원 일련 번호 제 13 / 549,107의 이익을 주장한다.

Biometrics is the study of signatures of a biological origin that can uniquely identify individuals. The use of biometric technology has increased in recent years, and can be classified into two groups, cooperative identification and non-cooperative identification. Cooperative biometric identification methods obtain biometric readings with the individual's knowledge, and typical examples include identification of finger prints, palm prints, and iris scans. Non-cooperative biometric identification methods obtain biometric readings without the individual's knowledge, and typical examples include detection of facial, speech, and thermal signatures of an individual. This disclosure focuses on devices and methods that use an imaging device to detect various biometric signatures of both cooperative and non-cooperative individuals.

생체 인식은 유일하게 개인을 식별 할 수있는 생물학적 기원 서명의 연구이다. 생체 인식 기술의 사용은 최근에 증가하고, 그리고 두 그룹 식별 협력 및 비 협력 인식으로 구분할 수있다. 협력 생체 인식 방법은 개인의 지식과 생체 측정을 구 전형적인 예는 지문, 손바닥 지문, 홍채 스캔의 식별을 포함한다. 비 협력 생체 인식 방법은 개인의 지식없이 생체 측정 값을 구 전형적인 예는 얼굴, 음성 감지 및 개인의 열 서명을 포함한다. 본 발명은 디바이스 모두 협력 및 비 협력 개인의 다양한 생체 서명을 검출하는 촬상 장치를 사용하는 방법에 초점을 맞추고있다.

Facial and iris detection are two examples of biometric signatures used to identify individuals for security or authentication purposes. These methods of detection commonly involve two independent steps, an enrollment phase where biometric data is collected and stored in a database and a query step, where unknown biometric data is compared to the database to identify the individual. In both of these steps, a camera can be used to collect and capture the images of the individual's face or iris. The images are processed using algorithms that deconstruct the image into a collection of mathematical vectors which, in aggregate, constitute a unique signature of that individual.

홍채 및 얼굴 검출은 보안 또는 인증을 위해 개인을 식별하는 데 사용되는 생체 서명의 두 가지 예이다. 이러한 검출 방법은 일반적으로 두 개의 독립적 인 단계, 생체 정보 수집과 데이터베이스와 미지의 생체 데이터가 개인을 식별하기 위해 데이터베이스와 비교된다 조회 단계에서 저장된 등록 단계를 포함한다. 이러한 두 단계에서, 카메라 수집하고, 개인의 얼굴이나 홍채 이미지를 캡쳐하는데 사용될 수있다.이미지는 골재에 해당 개인의 고유 서명을 구성하는 수학 벡터의 컬렉션에 이미지를 재조 알고리즘을 사용하여 처리된다.

Digital imaging devices are often utilized to collect such image data. For example, charge-coupled devices (CCDs) are widely used in digital imaging, and have been later improved upon by complementary metal-oxide-semiconductor (CMOS) imagers having improved performance. Many traditional CMOS imagers utilize so called front side illumination (FSI). In such cases, electromagnetic radiation is incident upon the semiconductor surface containing the CMOS transistors and circuits. Backside illumination (BSI) CMOS imagers have also been used and differ from FSI imagers in that the electromagnetic radiation is incident on the semiconductor surface opposite the CMOS transistors and circuits.

디지털 영상 장치는 종종 이러한 영상 데이터를 수집하기 위해 이용된다. 예를 들어, 전하 결합 소자 (CCD의)은 디지털 이미징에 널리 사용되며, 이후의 개선 된 성능을 갖는 상보 형 금속 - 산화물 - 반도체 (CMOS) 이미 저에 의해 개선되었다. 많은 전통적인 CMOS 이미 저 때문에 프론트 사이드 조명 (FSI)라고 사용한다. 이러한 경우, 전자기 방사는 CMOS 트랜지스터들 및 회로를 포함하는 반도체 표면 상에 입사된다. 백사이드 조명 (BSI) CMOS 이미 저는 또한 사용 된 전자기 방사는 CMOS 트랜지스터 및 회로 대향 반도체 표면에 입사 점에서 FSI 이미 저들 다를되었다.

In biometric identification methodologies such as iris detection and, to a lesser degree, facial recognition, the pigmentation of the iris and/or skin can affect the ability to collect robust data, both in the enrollment phase as well as in the future query phase. Pigmentation can mask or hide the unique structural elements that define the values of the signature mathematical vectors. The ability to collect biometric data at many wavelengths, such as the visible and infrared, reduces the impact of pigmentation and improves the robustness of biometric identification methods.

이러한 홍채 검출하고, 더 적은 정도로, 안면 인식, 홍채 색소 및 / 또는 피부와 같은 생체 인식 방법에서는 등록 단계에서뿐만 아니라 미래 질의 위상 모두에서 강인 데이터를 수집 할 수있는 능력에 영향을 미칠 수있다. 색소 침착은 마스크 또는 서명 수학 벡터의 값을 정의하는 고유 한 구조적 요소를 숨길 수 있습니다. 이러한 가시 및 적외선 많은 파장에서 생체 정보를 수집 할 수있는 능력은, 착색의 영향을 감소시키고 생체 인식 방법의 강건성을 개선한다.

The present disclosure provides systems, devices, and methods for authenticating an individual or user through the identification of biometric features, including iris features and facial features such as ocular spacing and the like. More specifically, the present disclosure describes a system having an active light source capable of emitting infrared (IR) electromagnetic radiation toward an individual, an IR sensitive image sensor arranged to detect the reflected IR radiation, and an indicator to provide notification that the user is operating in an authenticated or authorized mode. In some specific cases, 940 nm light can be emitted by the active light source for use in authenticating the individual.

본 발명은 홍채 특징과 같은 눈의 간격과 같은 얼굴의 특징을 포함한 생체 기능의 식별을 통해 개별 또는 사용자를 인증하기위한 시스템, 장치 및 방법을 제공한다. 보다 구체적으로, 본 발명은 개인 반사 IR 방사선을 검출하도록 배치 IR 민감한 이미지 센서를 향해 전자파를 적외선 (IR)을 방출 할 수있는 활성 광원을 구비 한 시스템 및 사용자가 있음을 통지를 제공하는 지시자를 설명 인증 또는 공인 모드에서 작동. 일부 특정 경우에, 940 nm의 광이 각각의 인증에 사용하기위한 활성 광원에 의해 방출 될 수있다.

In one aspect, for example, a system for authenticating a user through identification of at least one biometric feature can include an active light source capable of emitting electromagnetic radiation having a peak emission wavelength at from about 700 nm to about 1200 nm, where the active light source is positioned to emit the electromagnetic radiation to impinge on at least one biometric feature of the user, and an image sensor having infrared light-trapping pixels positioned relative to the active light source to receive and detect the electromagnetic radiation upon reflection from the at least one biometric feature of the user. The light trapping pixels have a structural configuration to facilitate multiple passes of infrared electromagnetic radiation therethrough. The system can further include a processing module functionally coupled to the image sensor and operable to generate an electronic representation of the at least one biometric feature of the user from detected electromagnetic radiation, an authentication module functionally coupled to the processing module that is operable to receive and compare the electronic representation to an authenticated standard of the at least one biometric feature of the user to provide authentication of the user, and an authentication indicator functionally coupled to the authentication module operable to provide notification that the user is indeed authenticated. The authentication indicator can provide notification to various entities, including, without limitation, the user, an operator of the system, an electronic system, an interested observer, or the like.

일 양태에서, 예를 들어, 적어도 하나의 생체 특징 량의 식별을 통해 사용자를 인증하기위한 시스템은 약 1200 nm의, 여기서 활성을 약 700 nm 내지에서 발광 피크 파장을 갖는 전자기 방사선을 방출 할 수있는 활성 광원을 포함 할 수있다 광원은 사용자의 하나 이상의 생체 특징에 충돌하는 전자기 방사선을 방출하도록 배치되고, 이미지 센서는 적외선 - 포착 화소로부터 반사에 전자기 방사선을 수신하고 검출하도록 활성 광원에 대해 위치 데 사용자의 하나 이상의 생체 특징. 광 트래핑 픽셀은 적외선 전자기 복사선 그것을 통해서(therethrough) 다중 패스를 용이하게 구조적 구성을 갖는다. 시스템은 또한 기능적 이미지 센서와 연결된 처리 모듈을 포함 할 수있는 검출 된 전자기 방사 기능적 수신하도록 동작 처리 모듈에 연결된 인증 모듈로부터 상기 사용자의 적어도 하나의 생체 특징의 전자적 표시를 생성하도록 동작 및 상기 사용자의 인증을 제공하기 위해 사용자의 하나 이상의 생체 특징의 인증 표준을 전자적 표시를 비교하고, 인증 표시기가 기능적으로 사용자가 실제로 인증 통지를 제공하도록 동작하는 인증 모듈에 연결된다. 인증 표시기를 포함 하나 이에 국한되지 않는 다양한 엔티티에 사용자, 시스템, 전자 시스템, 관심 관찰자 등의 연산자를 통지를 제공 할 수있다.

Various image sensor and image sensor configurations are contemplated, and any image sensor capable of detecting sufficient infrared electromagnetic radiation to function as described herein is considered to be within the present scope. In one aspect, for example, the image sensor can be a CMOS image sensor. In another aspect, the image sensor can be a front side illuminated image sensor including a semiconductor device layer having a thickness of less than about 10 microns, at least two doped regions forming a junction, and a textured region positioned to interact with the reflected electromagnetic radiation, wherein the image sensor has an external quantum efficiency of at least about 20% for electromagnetic radiation having at least one wavelength of greater than 900 nm. In yet another aspect, the image sensor can be a front side illuminated image sensor including a semiconductor device layer having a thickness of less than about 10 microns, at least two doped regions forming a junction, and a textured region positioned to interact with the reflected electromagnetic radiation, wherein the image sensor has an external quantum efficiency of at least about 30% for electromagnetic radiation having at least one wavelength of greater than 900 nm. In a further aspect, the image sensor can be a back side illuminated image sensor including a semiconductor device layer having a thickness of less than about 10 microns, at least two doped regions forming a junction, and a textured region positioned to interact with the reflected electromagnetic radiation, wherein the image sensor has an external quantum efficiency of at least about 40% for electromagnetic radiation having at least one wavelength of greater than 900 nm. In a further aspect, the image sensor can be a back side illuminated image sensor including a semiconductor device layer having a thickness of less than about 10 microns, at least two doped regions forming a junction, and a textured region positioned to interact with the reflected electromagnetic radiation, wherein the image sensor has an external quantum efficiency of at least about 50% for electromagnetic radiation having at least one wavelength of greater than 900 nm. Additionally, it is noted that in some aspects the image sensor can also be capable of detecting electromagnetic radiation having wavelengths of from about 400 nm to about 700 nm, wherein the image sensor has an external quantum efficiency of great than 40% at 550 nm.

다양한 이미지 센서와 이미지 센서의 구성을 고려하고, 본 명세서에 기재된 본 범위 내에있는 것으로 간주된다로서 기능하도록 충분한 적외선 전자기 복사선을 검출하는 임의의 이미지 센서를 할 수있다. 일 양태에서, 예를 들면, 이미지 센서는 CMOS 이미지 센서 일 수있다. 또 다른 측면에서, 이미지 센서는 반사 된 전자기 상호 작용하도록 위치 접합을 형성 약 10 마이크론, 적어도 두 개의 도핑 된 영역의 두께를 갖는 반도체 장치의 층을 포함하는 전면 조사 이미지 센서 및 질감 영역 일 수있다 이미지 센서는 900 나노 미터보다 큰 적어도 하나의 파장을 갖는 전자기 방사선에 대해 적어도 약 20 %의 외부 양자 효율을 갖는 방사선. 또 다른 측면에서, 이미지 센서는 반사와 상호 작용하도록 위치 된 접점을 형성하는 약 10 마이크론, 적어도 두 개의 도핑 된 영역의 두께를 갖는 반도체 장치의 층을 포함하는 전면 조사 이미지 센서 및 질감 영역 일 수있다 이미지 센서는 900 나노 미터보다 큰 적어도 하나의 파장을 갖는 전자기 방사선에 대해 적어도 약 30 %의 외부 양자 효율을 갖는 전자기 방사선. 또 다른 형태에있어서, 상기 이미지 센서는 반사와 상호 작용하도록 위치 된 접점을 형성하는 약 10 마이크론, 적어도 두 개의 도핑 된 영역의 두께를 갖는 반도체 장치의 층을 포함하는이면 조사 이미지 센서 및 질감 영역 일 수있다 이미지 센서는 900 나노 미터보다 큰 적어도 하나의 파장을 갖는 전자기 방사선에 대해 적어도 약 40 %의 외부 양자 효율을 갖는 전자기 방사선. 또 다른 형태에있어서, 상기 이미지 센서는 반사와 상호 작용하도록 위치 된 접점을 형성하는 약 10 마이크론, 적어도 두 개의 도핑 된 영역의 두께를 갖는 반도체 장치의 층을 포함하는이면 조사 이미지 센서 및 질감 영역 일 수있다 이미지 센서는 900 나노 미터보다 큰 적어도 하나의 파장을 갖는 전자기 방사선에 대해 적어도 약 50 %의 외부 양자 효율을 갖는 전자기 방사선. 또한, 몇몇 양태들에서, 이미지 센서는 이미지 센서가 550 nm에서 큰 40 %의 외부 양자 효율을 갖는 700 나노 미터, 약 400 나노 미터에서의 파장을 갖는 전자기 방사선을 검출 할 수 있다는 것을 유의해야한다.

In another aspect, the image sensor can be capable of capturing the reflected electromagnetic radiation with sufficient detail to facilitate the authentication of the user using electromagnetic radiation emitted from the active light source having at least one wavelength of from about 700 nm to about 1200 nm and having a scene irradiance impinging on the user at a distance that is in the range of up to about 24 inches and that is less than about 5 uW/cm2. In yet another aspect, the image sensor can be capable of capturing the reflected electromagnetic radiation with sufficient detail to facilitate the authentication of the user using the electromagnetic radiation emitted from the active light source having a peak emission wavelength of about 940 nm and having a scene irradiance impinging on the user at up to about 18 inches that is less than about 5 uW/cm2.

또 다른 측면에서, 상기 이미지 센서는 약 1200 나노 미터 내지 약 700 나노 미터에서의 적어도 하나의 파장을 갖는 활성 광원으로부터 방출 된 전자기 복사선을 이용하여 상기 사용자의 인증을 용이하게하기 위해 충분한 세부 반사 된 전자기 방사를 포착 할 수 있고 최대 약 24 인치의 범위에 있고, 즉 약 5 uW이다 / cm2 미만의 거리에서 사용자에 충돌 장면 조도를 갖는. 또 다른 측면에서, 상기 이미지 센서는 약 940 nm의 발광 피크 파장을 갖는 활성 광원으로부터 방출 된 전자기 복사선을 이용하여 상기 사용자의 인증을 용이하게하기 위해 충분한 세부 반사 된 전자기 방사를 수집하고 장면을 구비 할 수있다 조도에서 약 5 uW이다 / ㎠보다 작은 18 인치 사용자에 충돌.

Furthermore, various active light sources are contemplated, and any active light source capable of emitting sufficient infrared electromagnetic radiation to function as described herein is considered to be within the present scope. In one aspect, for example, the active light source can have a peak emission wavelength at from about 850 nm to about 1100 nm. In another aspect, the active light source can have a peak emission wavelength at about 940 nm. In a further aspect, the active light source can generate electromagnetic radiation having an intensity of at least 0.1 mW/ cm² at 940 nm. The active light source can be operated in a continuous manner, a strobed manner, a user activated manner, an authentication activated manner, a structured light manner, or a combination thereof. In some aspects, the active light source can include two or more active light sources each emitting electromagnetic radiation at distinct peak emission wavelengths. In one example, two or more active light sources can emit electromagnetic radiation at about 850 nm and about 940 nm. In another example, the system can determine if there is sufficient ambient light at 850 nm or 940 nm to not require the use of the active light source, and thus the active light source need not be activated if so desired.

또한, 다양한 활성 광원 고려 및 본원에 기재된 본 범위 내에있는 것으로 간주된다로서 기능하도록 충분한 적외선 전자기 복사선을 방출하는 임의의 활성 광원 가능하다. 일 양태에서, 예를 들어, 활성 광원은 약 1100 나노 미터 내지 약 850 나노 미터에서의 피크 방출 파장을 가질 수있다. 또 다른 측면에서, 활성 광원은 약 940 nm에서 피크 방출 파장을 가질 수있다. 또 다른 형태에서, 활성 광원은 940 nm에서 0.1 mW의 / cm2의 강도를 갖는 전자기 방사선을 생성 할 수있다. 활성 광원은 연속적으로 스트로브 방식으로, 사용자 활성화 방법, 인증 활성화 방법, 구조 광 방식, 또는 이들의 조합을 동작 할 수있다. 일부 양태에서, 활성 광원은 둘 이상의 활성 광원 뚜렷한 피크 방출 파장에서 각각의 방출 된 전자기 방사를 포함 할 수있다. 일 예에서, 두 개 또는 그 이상의 활성 광원은 약 850 nm에서의 전자기 방사선을 방출하고 약 940 nm의 수. 이 활성 광원의 사용을 요구하지 850 나노 미터 또는 940 nm에서 충분한 주위 광이고, 원한다면 따라서 활성 광원이 활성화 될 필요가 있다면 다른 예에서, 시스템이 결정할 수있다.

In another aspect, the system can further include a synchronization component functionally coupled between the image sensor and the active light source, where the synchronization component can be capable of synchronizing the capture of reflected electromagnetic radiation by the image sensor with emission of electromagnetic radiation by the active light source. Non-limiting examples of synchronization components can include circuitry, software, or combinations thereof, configured to synchronize the image sensor and the active light source.

또 다른 측면에서, 시스템은 기능적 동기 성분에 의한 전자기 방사선의 방출과 이미지 센서에 의해 반사 된 전자기 방사의 포획을 동기화 할 수있다 이미지 센서 및 활성 광원 사이에 결합 된 동기화 구성 요소를 포함 할 수있다 활성 광원.이미지 센서 및 활성 광원을 동기화하도록 구성된 이들의 회로, 소프트웨어, 또는 이들의 조합을 포함 할 수있다 동기 성분의 비 제한적 예.

In another aspect, the system can include a processor element that allows for the subtraction background ambient illumination by comparing an image frame from a moment where the active light source is not active and an image from where the active light source is active.

다른 양상에서, 상기 시스템은 활성 광원이 활성화되지 않고 활성 광원이 활성화되는 곳부터 화상 여기서 순간부터 이미지 프레임과 비교하여 감산 배경 주위 조명을 가능 프로세서 요소를 포함 할 수있다.

A variety of physical configurations for systems according to aspects of the present disclosure are contemplated, and it should be understood that the present disclosure is not limited merely to those configurations disclosed herein. In one aspect, for example, at least the active light source, the image sensor, the processing module, and the authentication indicator can be integrated into an electronic device. Non-limiting examples of such electronic devices can include a hand held electronic device, a cellular phone, a smart phone, a tablet computer, a personal computer, an automated teller machine (ATM), a kiosk, a credit card terminal, a cash register, a television, a video game console, or an appropriate combination thereof. In one specific aspect, the image sensor can be incorporated into a cameo or front facing camera module of the electronic device.

본 발명의 양태에 따른 시스템의 물리적 인 구성의 다양성이 고려되며, 이는 본 발명의 개시는 단지 본 명세서에 개시된 구성에 한정되는 것은 아니다. 일 양태에서, 예를 들어, 적어도 활성 광원은, 이미지 센서, 프로세싱 모듈 및 상기 인증 표시기는 전자 장치에 통합 될 수있다.휴대용 전자 장치, 휴대폰, 스마트 폰, 태블릿 컴퓨터, 개인 컴퓨터, 현금 자동 지급기 (ATM), 키오스크, 신용 카드 단말기, 현금을 포함 할 수있다 이러한 전자 장치들의 비 제한적인 예는 , 텔레비전, 비디오 게임 콘솔, 또는 이들의 적절한 조합을 등록한다. 하나의 특정 양태에서, 상기 이미지 센서는 상기 전자 장치의 정면 또는 카메오 대향 카메라 모듈에 통합 될 수있다.

The present disclosure additionally provides a method of authorizing a user with an electronic device for using a secure resource. Such a method can include delivering electromagnetic radiation from an active light source in the electronic device to impinge on the user such that the electromagnetic radiation reflects off of at least one biometric feature of the user, where the electromagnetic radiation has a peak emission wavelength of from about 700 nm to about 1200 nm, and detecting the reflected electromagnetic radiation at an image sensor positioned in the electronic device. The image sensor can include infrared light-trapping pixels positioned relative to the active light source to receive and detect the electromagnetic radiation upon reflection from the at least one biometric feature of the user, and the light trapping pixels can have a structural configuration to facilitate multiple passes of infrared electromagnetic radiation therethrough. The method can further include generating an electronic representation of the at least one biometric feature of the user from the reflected electromagnetic radiation, comparing the electronic representation to an authenticated standard of the at least one biometric feature of the user to authenticate the user as an authenticated user, and authorizing the authenticated user to use at least a portion of the secure resource. In some aspects, the method can also include providing notification to the user that authorization was successful and that an authorization state is active.

본 발명은 추가적으로 보안 자원을 사용하기위한 전자 장치를 사용자에게 권한을 부여하는 방법을 제공한다. 이러한 방법은 전자기 방사선은 전자기 방사선으로부터의 발광 피크 파장을 갖는 사용자의 적어도 하나의 생체 특징에 반사되도록 사용자에 충돌하는 전자 장치에서 활성 광원으로부터 전자기 복사를 전달 포함 할 약 700 내지 약 1200 nm 정도, 및 전자 장치에 배치 된 이미지 센서로 반사 된 전자기 방사를 검출하는 단계를 포함한다. 이미지 센서가 수신하여, 사용자의 하나 이상의 생체 특징으로부터 반사에 전자기 방사선을 검출하는 활성 광원에 대해 위치 적 외광 - 포착 픽셀을 포함 할 수 있고, 광 트래핑 픽셀은 여러 용이 구조적 구성을 가질 수있다 적외선 전자기 복사선 관통 통과한다. 방법은 인증으로 사용자를 인증하는 사용자의 하나 이상의 생체 특징의 인증 표준을 전자적 표시를 비교하는, 반사 된 전자기 방사로부터 사용자의 하나 이상의 생체 특징의 전자적 표시를 발생시키는 단계를 포함 할 수있다 사용자는 인증 된 사용자 및 권한을 부여하는 시큐어 리소스의 적어도 일부를 사용한다. 일부 양태에서, 상기 방법은 또한 인증이 성공한 사용자 및 권한이 활성 상태임을 통지를 제공하는 것을 포함 할 수있다.

For a fuller understanding of the nature and advantage of the present invention, reference is being made to the following detailed description of preferred embodiments and in connection with the accompanying drawings, in which:
FIG. 1 is a representation of a system for authenticating a user in accordance with one aspect of the present disclosure.
FIG. 2 is a representation of a system for authenticating a user in accordance with one aspect of the present disclosure.
FIG. 3 is a representation of a system for authenticating a user in accordance with one aspect of the present disclosure.
FIG. 4 is a representation of a system for authenticating a user in accordance with one aspect of the present disclosure.
FIG. 5 is a representation of an electronic device for authenticating a user in accordance with one aspect of the present disclosure.
FIG. 6 is a flow diagram of a method in accordance with another aspect of the present disclosure.
FIG. 7 is a graphical representation of spectral irradiance vs wavelength for solar radiation.
FIG. 8 is a representation of a light trapping pixel in accordance with one aspect of the present disclosure.
FIG. 9 is a representation of an image sensor pixel in accordance with one aspect of the present disclosure.
FIG. 10 is a representation of an image sensor pixel in accordance with one aspect of the present disclosure.
FIG. 11 is a representation of an image sensor pixel in accordance with one aspect of the present disclosure.
FIG. 12 is a representation of an image sensor array in accordance with one aspect of the present disclosure.
FIG. 13 is a schematic diagram of a six transistor image sensor in accordance with another aspect of the present disclosure.
FIG. 14a is a photograph showing an iris captured with a photoimager having a rolling shutter in accordance with another aspect of the present disclosure.
FIG. 14b is a photograph showing an iris captured with a photoimager having a global shutter in accordance with another aspect of the present disclosure.
FIG. 15 is an illustration of a time of flight measurement in accordance with another aspect of the present disclosure.
FIG. 16a is a schematic view of a pixel configuration for a photoimager array in accordance with another aspect of the present disclosure.
FIG. 16b is a schematic view of a pixel configuration for a photoimager array in accordance with another aspect of the present disclosure.
FIG. 16c is a schematic view of a pixel configuration for a photoimager array in accordance with another aspect of the present disclosure.
FIG. 17 is a schematic diagram of an eleven transistor image sensor in accordance with another aspect of the present disclosure.
FIG. 18 is a schematic view of a pixel configuration for a photoimager array in accordance with another aspect of the present disclosure.
FIG. 19 is a representation of an integrated system for identifying an individual in accordance with one aspect of the present disclosure.
본 발명의 특성 및 장점의보다 완전한 이해를 위해, 도면은 바람직한 실시 예 및 첨부 된 도면과 관련있는 상세한 설명으로 이루어지고 :
도 1은 본 발명의 일 양태에 따라 사용자를 인증하기위한 시스템의 표현이다.
도 2는 본 발명의 일 양태에 따라 사용자를 인증하기위한 시스템의 표현이다.
도 3은 본 발명의 일 양태에 따라 사용자를 인증하기위한 시스템의 표현이다.
도 4는 본 발명의 일 양태에 따라 사용자를 인증하기위한 시스템의 표현이다.
도 5는 본 발명의 일 양태에 따라 사용자를 인증하기위한 전자 장치의 표현이다.
도 6은 본 발명의 다른 양태에 따른 방법의 흐름도이다.
도. 7 태양 복사에 대한 파장 대 분광 복사 조도의 그래픽 표현입니다.
도 8은 본 발명의 일 양태에 따른 광 트래핑 화소의 표현이다.
도 9는 본 발명의 일 양태에 따른 이미지 센서 화소의 표현이다.
도 10은 본 발명의 일 양태에 따른 이미지 센서 화소의 표현이다.
도 11은 본 발명의 일 양태에 따른 이미지 센서 화소의 표현이다.
도 12는 본 발명의 일 양태에 따른 이미지 센서 어레이의 표현이다.
도 13은 본 발명의 또 다른 관점에 의한 여섯 트랜지스터 이미지 센서의 개략도이다.
도 14a는 photoimager 본 발명의 또 다른 관점에 의한 롤링 셔터를 갖는 촬상 조리개를 나타낸 사진이다.
도. photoimager 14b는 본 발명의 또 다른 관점에 의한 글로벌 셔터를 갖는 촬상 조리개를 나타낸 사진이다.
도 15는 본 발명의 또 다른 관점에 의한 비행 시간 측정의 예시이다.
도 16a는 본 발명의 또 다른 관점에 의한 photoimager 배열에 대한 화소 구성의 개략도이다.
도 16b는 본 발명의 또 다른 관점에 의한 photoimager 배열에 대한 화소 구성의 개략도이다.
도 16c는 본 발명의 또 다른 관점에 의한 photoimager 배열에 대한 화소 구성의 개략도이다.
도 17은 본 발명의 또 다른 관점에 의한 트랜지스터 열한 영상 센서의 개략도이다.
도 18은 본 발명의 또 다른 관점에 의한 photoimager 배열에 대한 화소 구성의 개략도이다.
도 19는 본 발명의 일 양상에 따라 개인을 식별하기위한 통합 시스템의 표현이다.

Before the present disclosure is described herein, it is to be understood that this disclosure is not limited to the particular structures, process steps, or materials disclosed herein, but is extended to equivalents thereof as would be recognized by those ordinarily skilled in the relevant arts. It should also be understood that terminology employed herein is used for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting.

본 발명은 본원에 설명하기 전에, 본 발명은 본원에 개시된 특정 구조, 공정 단계, 또는 재료에 국한되지 않는 것으로 이해되어야하지만, 관련 분야에서 그 통상 숙련자에 의해 인식 될 것이다 이의 등가물까지 연장 . 또한, 본원에 사용 된 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용되며 한정하고자하는 것이 아닌 것으로 이해되어야한다.

Definitions

The following terminology will be used in accordance with the definitions set forth below.

정의

다음의 용어는 후술 정의에 따라 사용될 것이다.

It should be noted that, as used in this specification and the appended claims, the singular forms "a," and, "the" include plural referents unless the context clearly dictates otherwise. Thus, for example, reference to "a dopant" includes one or more of such dopants and reference to "the layer" includes reference to one or more of such layers.

또한 주목해야한다 본 명세서에서 사용하고 문맥이 명백히 달리 지시하지 않는 한, 첨부 된 청구 범위, 단수 형태 ","그리고 "는"복수의 대상을 포함 같은 것이다. 따라서, 예를 들어, "도펀트"에 대한 참조는 하나 이상의 "층"으로하는 하나 또는 그 이상의 층에 대한 참조를 포함한다 이러한 도펀트 및 참조를 더 포함한다.

As used herein, the terms "electromagnetic radiation" and "light" can be used interchangeably, and can represent wavelengths across a broad range, including visible wavelengths (approximately 350 nm to 800 nm) and non-visible wavelengths (longer than about 800 nm or shorter than 350 nm). The infrared spectrum is often described as including a near infrared portion of the spectrum including wavelengths of approximately 800 to 1300 nm, a short wave infrared portion of the spectrum including wavelengths of approximately 1300 nm to 3 micrometers, and a mid and long wave infrared (or thermal infrared) portion of the spectrum including wavelengths greater than about 3 micrometers up to about 30 micrometers. These are generally and collectively referred to herein as "infrared" portions of the electromagnetic spectrum unless otherwise noted.

본원에서 사용되는 용어 "전자기 방사선"및 "라이트"는 약 800 나노 미터보다 더 긴 가시 파장 (약 350 nm 내지 800) 및 비 - 가시 광선 파장 (비롯한 상호 교환 적으로 사용될 수 있고, 넓은 범위에 걸쳐 파장을 나타낼 수있다 또는보다 짧은 350 ㎚).적외선 스펙트럼들은 1300 내지 약 1300 나노 미터 내지 3 마이크로 미터의 파장을 포함하는 스펙트럼의 단파장 적외선 부분에 약 800의 파장을 포함하는 스펙트럼의 근적외선 부와, 중간 및 장파 적외선 (포함하는 것으로 설명된다 또는 약 30 마이크로 미터까지 약 3 마이크로 미터보다 큰 파장을 포함하는 스펙트럼의 적외선 열) 부. 이들은 일반적으로 집단적 별도로 명시하지 않는 한 전자기 스펙트럼의 "적외선"부분으로 지칭된다.

As used herein, "shutter speed" refers to the time duration of a camera's shutter remain open while an image is captured. The shutter speed directly proportional to the exposure time, i.e. the duration of light reaching the image sensor. In other words, the shutter speed controls the amount of light that reaches the photosensitive image sensor. The slower the shutter speed, the longer the exposure time. Shutter speeds are commonly expressed in seconds and fractions of seconds. For example, 4, 2, 1, 1/2, 1/4, 1/8, 1/15, 1/30, 1/60, 1/125, 1/250, 1/500, 1/1000, 1/2000, 1/4000, 1/8000. Notably, each speed increment halves the amount of light incident upon the image sensor.

이미지를 캡처하는 동안 본 명세서에 사용 된 바와 같이, "셔터 속도"카메라의 셔터의 시간주기를 의미가 열려.노출 시간에 정비례 셔터 속도는, 상기 이미지 센서에 도달하는 빛의 지속 시간, 즉. 즉, 셔터 속도는 감광 이미지 센서에 도달하는 빛의 양을 제어한다.노출 시간 이상, 셔터 속도가 느릴. 셔터 속도는 일반적으로 초 초 분수로 표현된다. 예를 들어, 4, 2, 1, 1/2, 1/4, 1/8, 1/15, 1/30, 1/60, 1/125, 1/250, 1/500, 1/1000의 경우, 1 / 2000, 1/4000, 1/8000. 특히, 각각의 증가 속도는 이미지 센서에 입사하는 광선의 양을 절반.

As used herein, "active light source" refers to light that is generated by a device or system for the purpose of authenticating a user.

본원에서 사용되는 "활성 광원은"사용자를 인증 할 목적으로 장치 나 시스템에 의해 생성되는 빛을 말한다.

As used herein, the term "detection" refers to the sensing, absorption, and/or collection of electromagnetic radiation.

본원에서 사용 된 용어 "검출"은 전자기 방사의 검출, 흡수, 및 / 또는 컬렉션을 의미한다.

As used herein, the term "scene irradiance" refers to the areal density of light impinging on a known area or scene.

본원에서 사용 된 용어 "장면 조도는"공지 된 영역이나 장면에 충돌하는 광의 면적 밀도를 말한다.

As used herein, "secure resource" can include any resource that requires authentication in order for a user to access. Non-limiting examples can include websites, remote servers, local data, local software access, financial data, high security data, databases, financial transactions, and the like.

본원에서 사용되는 "보안 자원"에 접근하기위한 사용자 인증을 요구하는 임의의 리소스를 포함 할 수있다. 비 제한적인 예는 웹 사이트, 원격 서버, 로컬 데이터 로컬 소프트웨어 액세스, 금융 데이터, 높은 보안 데이터, 데이터베이스, 금융 거래 등을 포함 할 수있다.

As used herein, the term "textured region" refers to a surface having a topology with nano- to micron-sized surface variations. Such a surface topology can be formed by any appropriate technique, including, without limitation, irradiation with a laser pulse or laser pulses, chemical etching, lithographic patterning, interference of multiple simultaneous laser pulses, reactive ion etching, and the like. While the characteristics of such a surface can be variable depending on the materials and techniques employed, in one aspect such a surface can be several hundred nanometers thick and made up of nanocrystallites (e.g. from about 10 to about 50 nanometers) and nanopores. In another aspect, such a surface can include micron-sized structures (e.g. about 0.5 μm to about 10 μm). In yet another aspect, the surface can include nano-sized and/or micron-sized structures from about 5 nm and about 10 μm. In another aspect, such a surface is comprised of nano-sized and/or micron-sized structures from about 100 nm to 1 μm. In another aspect, the surface structures are nano-sized and/or micron-sized with heights from about 200 nm to 1 um and spacing from peak to peak from about 200 nm to 2 μm. It should be mentioned that the textured region can be ordered or disordered or have local order but no long range order or have a repeated pattern of disordered structures.

본원에서 사용 된 용어 "텍스처 영역은"미크론 크기의 변화하는 표면을 가진 나노 토폴로지를 갖는 표면을 지칭한다. 이러한 표면 토폴로지를 제한없이 포함하는 임의의 적절한 기법에 의해 형성 될 수 있고, 레이저 펄스 또는 레이저 펄스, 화학적 에칭, 리소그래피 패터닝, 다수의 동시 레이저 펄스, 반응성 이온 에칭의 간섭 등을 조사. 이러한 표면 특성을 이용 재료와 기술에 따라 가변적 일 수 있지만, 하나의 양태에서 이러한 표면은 수백 나노 미터의 두께 및 나노 결정들로 구성 될 수있다 (예를 들어 약 10 나노 미터 내지 약 50) 및 나노 기공. 또 다른 측면에서, 이러한 표면은 미크론 크기의 구조 (예를 들어 약 0.5 내지 약 10 μm의 μm의)를 포함 할 수있다. 또 다른 측면에서, 표면은 약 5 내지 약 10 ㎛ 인 나노 크기에서 및 / 또는 마이크론 크기의 구조를 포함 할 수있다. 또 다른 측면에서, 이러한 표면은 1 ㎛ 내지 약 100 nm 내지 나노 크기 및 / 또는 마이크론 크기의 구조로 이루어진다. 또 다른 측면에서, 표면 구조는, 2㎛ 내지 약 200 nm 내지 피크 피크 나노 크기 및 / 또는 마이크론 크기의 높이가 약 200 nm 내지 1 UM 및 간격이다. 이것은 텍스쳐 영역 주문 또는 흐트러 될 수 있음을 언급해야한다. 또는 로컬 순서 있지만 장거리 순서(order)을하거나 무질서한 구조의 반복 패턴을 가지고있다.

As used herein, the terms "surface modifying" and "surface modification" refer to the altering of a surface of a semiconductor material using a variety of surface modification techniques. Non-limiting examples of such techniques include lithographically patterning, plasma etching, reactive ion etching, porous silicon etching, lasing, chemical etching (e.g. anisotropic etching, isotropic etching), nanoimprinting, material deposition, selective epitaxial growth, and the like, including combinations thereof. In one specific aspect, surface modification can include creating nano-sized and/or micron-sized features on the surface of a semiconductor material, such as silicon. In one specific aspect, surface modification can include processes primarily using laser radiation to create nano-sized and/or micron-sized features on the surface of a semiconductor material, such as silicon. In one specific aspect, surface modification can include processes using primarily laser radiation or laser radiation in combination with a dopant, whereby the laser radiation facilitates the incorporation of the dopant into a surface of the semiconductor material. Accordingly, in one aspect surface modification includes doping of a substrate such as a semiconductor material.

본원에서 사용되는 용어 "표면을 개질"및 "표면 개질은"표면 개질 된 다양한 기술을 이용하여 반도체 물질의 표면의 변질을 참조. 이러한 기술의 비 제한적인 예는 조합을 포함하는 리소그래피 패터닝, 플라즈마 에칭, 반응성 이온 에칭, 다공성 실리콘 에칭, 레이저 발광, 화학 에칭 (예를 들면 이방성 에칭, 등방성 에칭), 나노 임프린트, 재료 증착, 선택적 에피 텍셜 성장 등을 포함 그. 하나의 특정 양태에서, 표면 개질은 실리콘과 같은 반도체 물질의 표면에 나노 크기 및 / 또는 마이크론 크기의 기능을 생성 포함 할 수있다. 하나의 특정 양태에서, 표면 개질은 주로 실리콘과 같은 반도체 물질의 표면에 나노 크기 및 / 또는 마이크론 크기의 기능을 만들기 위해 레이저 방사선을 사용하는 공정을 포함 할 수있다. 하나의 특정 양태에서, 표면 개질은 레이저 조사는 상기 반도체 재료의 표면에 불순물의 혼입을 용이하게함으로써 도펀트와 결합하여 주로 레이저 조사 또는 레이저 방사선을 사용하는 공정을 포함 할 수있다. 따라서, 한 양태에서, 표면 개질 등의 반도체 재료와 같은 기판의 도핑을 포함한다.

As used herein, the term "target region" refers to an area of a substrate that is intended to be doped, textured, or surface modified. The target region of the substrate can vary as the surface modifying process progresses. For example, after a first target region is doped or surface modified, a second target region may be selected on the same substrate.

본원에서 사용 된 용어 "표적 영역"도핑 질감, 또는 표면이 개질되도록 의도 된 기판의 영역을 말한다.표면 개질 공정이 진행됨에 따라, 기판의 타겟 영역이 다를 수있다. 예를 들어, 제 1 목표 영역은 도핑 또는 표면 개질 후, 제 2 타겟 영역은 동일한 기판 상에 선택 될 수도있다.

As used herein, the term "substantially" refers to the complete or nearly complete extent or degree of an action, characteristic, property, state, structure, item, or result. For example, an object that is "substantially" enclosed would mean that the object is either completely enclosed or nearly completely enclosed. The exact allowable degree of deviation from absolute completeness may in some cases depend on the specific context. However, generally speaking the nearness of completion will be so as to have the same overall result as if absolute and total completion were obtained. The use of "substantially" is equally applicable when used in a negative connotation to refer to the complete or near complete lack of an action, characteristic, property, state, structure, item, or result. For example, a composition that is "substantially free of" particles would either completely lack particles, or so nearly completely lack particles that the effect would be the same as if it completely lacked particles. In other words, a composition that is "substantially free of" an ingredient or element may still actually contain such item as long as there is no measurable effect thereof.

본원에서 사용되는 용어 "실질적으로"동작, 특징, 속성, 상태, 구조, 항목, 또는 결과의 완전한 또는 거의 완전한 범위 또는 정도를 의미한다. 예를 들어, "실질적으로"밀폐 된 객체는 객체가 완전히 밀폐 또는 거의 완전히 묶여 어느 것을 의미한다. 어떤 경우 절대적 완전성 월부터 편차의 허용도를 정확히 특정 콘텍스트에 의존한다. 그러나, 일반적으로 완료의 근접성을 말하는 것은 절대 총 완성 얻어진 것처럼 동일한 전체 결과가되도록 할 것이다. 완전한 또는 액션, 특성, 성질, 상태, 구조, 항목, 또는 결과의 완전한 결핍 근처 참조 네거티브 내포 사용할 때의 사용은 "실질적으로"동일하게 적용 가능하다. 예컨대, 어느 입자를 완전히 결여 정도 거의 완전히 완전히 결여 입자 것처럼 효과가 동일한 것 입자 부족한 것 입자 "실질적으로없는"인 조성물. 측정 가능한 효과가 이의 없기 때문에 즉, "실질적으로없는"은 조성물 인 성분 또는 요소는 여전히 실제로만큼 같은 항목을 포함 할 수있다.

As used herein, the term "about" is used to provide flexibility to a numerical range endpoint by providing that a given value may be "a little above" or "a little below" the endpoint.

본원에서 사용 된 용어 "약"은 특정 값이 "약간 위"또는 "아래에 작은"엔드 포인트가 될 수 있음을 제공하여 수치 범위의 끝점에 유연성을 제공하기 위해 사용된다.

As used herein, a plurality of items, structural elements, compositional elements, and/or materials may be presented in a common list for convenience. However, these lists should be construed as though each member of the list is individually identified as a separate and unique member. Thus, no individual member of such list should be construed as a de facto equivalent of any other member of the same list solely based on their presentation in a common group without indications to the contrary.

본원에 사용 된 바와 같이, 아이템, 구성 요소, 조성 요소, 및 / 또는 다수의 재료는 편의상 공통된리스트로 표시 될 수있다. 목록의 각 멤버가 개별적으로 별도의 고유 한 멤버로 식별되는 것처럼 그러나 이러한 목록은 해석되어야한다. 따라서, 이러한 목록에는 개인 멤버는 전적으로 반대 표시하지 않고 일반 그룹의 프리젠 테이션을 기반으로 같은 목록의 다른 부재의 사실상 해당하는 것으로 해석 될 수 없습니다.

Concentrations, amounts, and other numerical data may be expressed or presented herein in a range format. It is to be understood that such a range format is used merely for convenience and brevity and thus should be interpreted flexibly to include not only the numerical values explicitly recited as the limits of the range, but also to include all the individual numerical values or sub-ranges encompassed within that range as if each numerical value and sub-range is explicitly recited. As an illustration, a numerical range of "about 1 to about 5" should be interpreted to include not only the explicitly recited values of about 1 to about 5, but also include individual values and sub-ranges within the indicated range. Thus, included in this numerical range are individual values such as 2, 3, and 4 and sub-ranges such as from 1-3, from 2-4, and from 3-5, etc., as well as 1, 2, 3, 4, and 5, individually.

농도, 양, 그리고 다른 수치 데이터는 명시 적 또는 다양한 형식으로 여기에 제시 될 수있다. 이러한 다양한 포맷의 편의 및 간결성을 위해 단지 사용된다 따라서 유연하게 해석되어야 명시 범위의 한계로 인용뿐만 수치를 포함 할뿐만 아니라, 모든 개별 수치 또는 서브을 포함하는 것이 또한 이해되어야한다 각 수치와 하위 범위가 명시 적으로 인용 된 것처럼 그 범위 내에 포함 -ranges. 예시의 수치 범위로서 "는 약 1 내지 약 5"는 약 1 내지 약 5의뿐만 아니라 명시 적으로 인용 된 값을 포함하는 것으로 해석뿐만 아니라, 개별 값 및 지정된 범위 내의 하위 범위를 포함한다. 따라서,이 수치 범위에 포함되는 이러한 2, 3, 4 및 1-3와 같은 하위 범위 2-4에서 3-5에서 등뿐만 아니라, 1, 2 등의 개별 값은, 각각 3, 4, 5,.

This same principle applies to ranges reciting only one numerical value as a minimum or a maximum. Furthermore, such an interpretation should apply regardless of the breadth of the range or the characteristics being described.

이 같은 원리는 최소 또는 최대로 하나의 수치를 리사이팅 범위에 적용됩니다. 또한, 이러한 해석은 범위의 폭에 관계없이 적용해야 또는 특성에 대하여 설명된다.

The Disclosure

Secure and robust identification of individuals, particularly those individuals using or attempting to access some form of secure resource or perform a financial transaction, is a top priority for many businesses, communities, governments, financial institutions, e-commerce, and the like. For example, accurate authentication of an individual through imaging of a biometric feature can enable numerous activities such as financial transactions, computer and electronic device access, airline and other transportation, accessing a secure location, and the like.

공개

개인의 안전하고 강력한 식별, 특히 사용하거나 보안 자원의 형태에 액세스하거나 금융 거래를 수행하려고 시도하는 개인은 많은 기업, 지역 사회, 정부, 금융 기관, 전자 상거래 등을위한 최우선 과제입니다. 예를 들어, 생체 특징의 이미징을 통해 개인의 정확한 인증 등의 금융 거래, 전자 컴퓨터 및 장치 액세스, 항공 및 기타 운송, 안전한 장소에 액세스하는 등의 다양한 활동을 가능하게 할 수있다.

As has been described, one problem inherent to biometric systems imaging iris features and other facial features is interference due to pigmentation. To reduce this potential interference, a biometric imaging device capturing light wavelengths in the range of 800 nm to 1300 nm (the near infrared) can be used. Iris pigmentation in this wavelength range is substantially transparent, and therefore light photons are transmitted through the pigment and reflect off of structural elements of interest for the identification, such as, for example, ligament structures in the iris.

설명한 바와 같이, 생체 인식 시스템의 홍채 영상의 특징과 다른 얼굴 특징에 고유 한 문제는 색소로 인한 간섭이다. 이 잠재적 인 간섭을 감소시키기 위해, 1,300 나노 미터 (근적외선) 내지 800 nm 범위의 광 파장을 포착 생체 촬상 장치가 이용 될 수있다. 이 파장 영역에서의 홍채 색소는 거의 투명하고, 따라서 빛의 광자는 안료를 투과하여 조리개의 예와 같은 식별을위한 관심의 구조적 요소, 인대 구조에 반사된다.

CCDs and CMOS image sensors are based on silicon as the photodetecting material and typically have low sensitivity to near infrared light in the wavelength range of interest. As such, these systems tend to perform poorly when attempting to capture an iris signature from a distance, such as, for example, greater than 18 inches, and/or with a short integration time. A biometric identification system using these types of image sensors requires an increased intensity of infrared light being emitted in order to compensate for the low near infrared sensitivity. In mobile electronic devices, emitting the increased near infrared intensity results in rapid power consumption and reduces battery life. Reducing the amount of emitted light in a mobile system is desirable to reduce power consumption. Higher intensity infrared light is also undesirable because it can become damaging to ocular tissue at close distances. In addition, depending on the wavelength, near infrared light emitting diodes can become visible to the human eye if the intensity is large enough, and this is undesirable for aesthetic reasons.

CCD 및 CMOS 이미지 센서는 광 검출 재료로서의 실리콘에 기초한 통상적 관심 파장 범위의 근적외선에 대한 낮은 민감도를 갖는다. 이와 같이, 이러한 시스템은, 예를 들면, 같은 거리에서 더 이상 18 인치 홍채 서명을 포착을 시도 할 때 및 / 또는 짧은 통합 시간과, 저조한 수행하는 경향이있다. 이미지 센서를 사용하여 이러한 종류의 생체 인식 시스템은 외광의 강도 증가가 낮은 근적외선 감도를 보상하기 위해 방출되는 필요로한다. 모바일 전자 장치에서, 빠르고 전력 소비의 적외선 강도 결과 가까이 증가하고 배터리 수명을 줄이는 방출. 모바일 시스템에서 방출되는 빛의 양을 줄이는 것은 전력 소비를 감소시키는 것이 바람직하다. 그것은 가까운 거리에서 안구 조직에 손상 될 수 있기 때문에 높은 강도 적외선은 바람직하지 않다. 또한, 파장에 따라, 강도가 충분히 큰 경우에 근적외선 발광 다이오드는 육안으로 볼 수있게 할 수 있으며, 이것은 심미적 이유로 바람직하지 않다.

The present disclosure describes a system having an active light source capable of emitting infrared (IR) electromagnetic radiation toward an individual, an IR sensitive image sensor arranged to detect the reflected IR radiation, and an indicator, such as for example, an authentication indicator, to provide notification that the user is operating in an authenticated or authorized mode. The present disclosure also provides an efficient biometric device that can operate in low light conditions with good signal to noise ratio and high quantum efficiencies in the visible and infrared (IR) spectrum, and requires a miminum amount of emitted infrared light to function. Using an IR light source, as opposed to purely visible light, the present system can image and facilitate the identification of unique biometric features, including in some aspects the textured patterns of the iris, remove existing light variations, and reduce pattern interference from facial and corneal reflections, thereby capturing more precise facial feature information.

본 발명은 개인을 향해 적외선 (IR) 전자기 방사선을 방출 할 수있는 활성 광원을 갖는 시스템을 기술, 이를테면 예를 들어 반사 된 IR 방사선을 검출하도록 배치 IR 민감한 이미지 센서, 및 지시자, 인증 표시기 사용자가 인증 또는인가 된 모드에서 동작하는 통지를 제공한다. 본 발명은 또한 잡음 비율 및 가시 및 적외선 (IR) 스펙트럼에서 높은 양자 효율에 좋은 신호와 낮은 조명 조건에서 작동 할 수있는 효율적인 생체 인식 장치를 제공하고, 기능 방출되는 적외선의 최소한의 소프트웨어를 양을 필요로한다. 대조적으로, IR 광원을 사용하는 순수 가시광, 본 시스템은 이미지 수와 아이리스의 질감 패턴, 조명 변동을 기존 제거 몇몇 양태 포함한 독특한 생체 기능의 식별을 용이하게하고, 얼굴로부터 패턴의 간섭을 줄이고 각막 반사하여보다 정확한 얼굴의 특징 정보를 캡처.

In one aspect, as is shown in FIG. 1 for example, a system for authenticating a user through identification of at least one biometric feature can include an active light source 102 capable of emitting electromagnetic radiation 104 having a peak emission wavelength in the infrared (including the near infrared). The active light source 102 is positioned to emit the electromagnetic radiation 104 to impinge on at least one biometric feature 106 of a user 108. The system can further include an image sensor 110 having infrared light-trapping pixels positioned relative to the active light source to receive and detect the electromagnetic radiation upon reflection 112 from the at least one facial feature 106 of the user 108. In some aspects, the image sensor can be an IR enhanced detecting sensor. A processing module 114 can be functionally coupled to the image sensor 110 and can be operable to generate an electronic representation of the at least one biometric feature 106 of the user 108 from detected electromagnetic radiation. Additionally, an authentication module 116 can be functionally coupled to the processing module 114 and can be operable to receive and compare the electronic representation to an authenticated standard 118 of the at least one biometric feature 106 of the user 108 to provide authentication of the user 108. A housing 120 is contemplated in some aspects to support various components of the system. It is noted however, that the physical configurations of such housings, as well as whether or not a particular component is physically located within a housing, is not to be considered limiting.

한 측면에서,도로서 도시된다. 도 1은 예를 들어, 적어도 하나의 생체 특징 량의 식별을 통해 사용자를 인증하기위한 시스템 (근적외선 포함) 적외선 발광 피크 파장을 갖는 전자기 방사 (104)을 방출 (102)이 가능한 활성 광원을 포함 할 수있다. 활성 광원 (102)은 상기 110 가지는 적외선 - 포착 화소에 활성 광원에 대해 위치 된 이미지 센서를 포함 할 수있는 사용자 (108) 시스템의 적어도 하나의 생체 특징 량 (106) 상에 충돌하는 전자기 방사선 (104)을 방출하도록 배치되고 수신 몇몇 양태들에서, 사용자 (108)의 적어도 하나의 얼굴의 특징 (106)로부터 반사 (112)에 전자기 방사선을 검출, 이미지 센서는 IR 센서 검출을 향상시킬 수있다. 처리 모듈 (114)은 기능적으로 상기 이미지 센서 (110)에 결합 될 수 있고, 감지 된 전자기 방사로부터 사용자 (108)의 적어도 하나의 생체 특징 (106)의 전자적 표시를 생성하도록 동작 할 수있다. 또한, 인증 모듈 (116)은 기능적으로 처리 모듈 (114)에 결합 될 수 있고, 사용자 (108)의 인증을 제공하기 위해 사용자 (108)의 적어도 하나의 생체 특징 량 (106)의 인증 된 표준 (118)에 전자적 표시를 수신하고 비교하도록 동작 할 수있다 . 하우징 (120)은 시스템의 다양한 컴포넌트를 지원하는 일부 양태에서 고려된다. 여기에는 하우징의 물리적 구성뿐만 아니라, 특정 성분이 물리적으로 하우징 내에 위치되어 있는지 여부를 제한하는 것으로 간주되어서는 안된다 있다는 것은 주목된다.

In some aspects, as is shown in FIG. 2, the system can include an authentication indicator 202 functionally coupled to the authentication module 116. The authentication indicator 202 can thus provide notification that the user 108 has been authenticated by the system. In some aspects, the indicator can notify a user when the device is operating in a secure mode or in a non-secure mode. A wide variety of authentication indicators and indicator functionality are contemplated, and any indicator providing such a notification is considered to be within the present scope. The nature of the indicator may also vary depending on the physical nature of the system or electronic device in which it is utilized. For example, in some aspects the indicator can be a dedicated indicator such as an LED, an audible signal, or the like. In other aspects, the indicator can be a change or variation in an electronic screen, such an alternate set of menus for authenticated users in some aspects or the appearance of a symbol or icon, such as a lock or dollar sign icon, that indicates a secure mode in other aspects. The indicator can also include a change in the physical state of an object, such as the opening of a door, gate, or other barrier. Thus the authentication indicator 202 can be located within a housing 120 or physically linked to the major components of the system as shown in FIG. 2, or the indicator can be located apart from the system/housing and activated remotely. It is noted for FIG. 2 and subsequent figures, callout item numbers from previous figures (e.g. FIG. 1) are intended to incorporate the descriptions from the description of those figures. In these cases, the item may or may not be redescribed or discussed, and the previous description will apply to an appropriate extent.

몇몇 양태에서,도로서 도시된다. 도 2를 참조하면, 시스템은 기능적 인증 모듈 (116) 따라서, 사용자가 시스템 (108)에 의해 인증되었다고 통지를 제공 할 수있는 인증 표시기 (202)에 연결된 인증 표시기 (202)를 포함 할 수있다. 몇몇 양태에서, 표시기는 장치가 보안 모드 또는 비보안 모드에서 동작하고 사용자에게 통지 할 수있다. 인증 표시 및 표시 기능의 다양한 고려되며, 이러한 통지를 제공하는 임의의 지시자는 본 범위 내에있는 것으로 간주된다. 인디케이터의 자연 또한이 이용되는 시스템 또는 전자 장치의 물리적 특성에 따라 변할 수있다. 예를 들어, 몇몇 양태들에서, 지시자는 LED, 가청 신호, 등과 같은 전용의 지표가 될 수있다. 다른 양태에서, 표시기를 나타내는 전자 화면의 변화 또는 변동, 이러한 잠금 또는 원 기호 아이콘로서 인증 몇몇 양태에서 사용자 또는 기호 또는 아이콘의 외관에 대한 메뉴의 이러한 대체 세트 일 수있다 다른 측면에서 보안 모드. 표시는 또한 문 개방, 게이트, 또는 다른 장벽으로 오브젝트의 물리적 상태의 변화를 포함 할 수 있습니다. 따라서 인증 표시기 (202)는도 3에 도시 된 바와 같이 시스템의 주요 구성 요소에 연결된 하우징 (120) 내에서 물리적으로 또는 위치 될 수있다. 2 또는 인디케이터 시스템 / 하우징으로부터 떨어져있는 원격으로 활성화 될 수있다. 그것은도 유명하다. 도 2 및 후속 도면, 이전의 수치 (예.도 1)로부터 인출 아이템 번호는 그 도면의 설명으로부터 설명을 포함하도록 의도된다. 이러한 경우, 제품의 redescribed 또는 논의 및 이전의 설명은 적절한 범위에 적용된다 질 수도 있고, 아닐 수도있다.

In another aspect, as is shown in FIG. 3, the system can further include a synchronization component 302 functionally coupled between the image sensor 110 and the active light source 102 for synchronizing the capture of reflected electromagnetic radiation by the image sensor 110 with emission of electromagnetic radiation by the active light source 102. Additionally, in some aspects the synchronization can be processed by other components in the system such as, for example, the image sensor processor. The signal-to-noise ratio of the system can thus be improved by aligning the capture of reflected electromagnetic radiation with the emission of electromagnetic radiation. In some aspects, the synchronization component 302 can independently control the emission duty cycle of the active light source 102 and the capture duty cycle of the image sensor 110, thus allowing tuning of capture relative to emission. For example, variable delay in the reflected electromagnetic radiation due to a variation in the distance from the active light source to the user can be compensated for via adjustment to the timing and/or width of the capture window of the image sensor. It is contemplated that the synchronization component can include physical electronics and circuitry, software, or a combination thereof to facilitate the synchronization.

또 다른 측면에서,도로서 도시된다. 3, 시스템은 302 기능적 이미지 센서 (110) 및 능동 광원 (102) 또한 의해 전자기 방사선의 방출과 이미지 센서 (110)에 의해 반사 된 전자기 방사의 포획을 동기화하기위한 활성 광원 (102) 사이에 결합 된 동기화 구성 요소를 포함 할 수있다 몇몇 양태들에서 동기화는 예를 들면, 이미지 센서 프로세서와 같은 시스템의 다른 구성 요소들에 의해 처리 될 수있다. 시스템의 신호 대 잡음비, 따라서 전자기파의 방사에 반사 된 전자기 방사의 포획을 정렬함으로써 개선 될 수있다. 어떤면에서, 동기화 구성 요소 (302)는 독립적 따라서 발광에 캡처 상대적인 조정을 허용 활성 광원 (102) 및 이미지 센서 (110)의 캡처 듀티 사이클의 발광의 듀티 사이클을 제어 할 수있다. 예를 들어, 특히 사용자에 대한 활성 광원으로부터의 거리의 변화에 반사 된 전자기 방사의 가변 지연은 이미지 센서의 캡쳐 윈도우의 타이밍 및 / 또는 폭의 조정을 통해 보상 될 수있다. 이는 동기화 구성 요소가 물리적 및 전자 회로, 소프트웨어, 또는 동기화를 용이하게하기 위해 이들의 조합을 포함 할 수 있다는 것이 고려된다.

In another aspect, a system for authorizing a user on a secure resource is provided. The secure resource can be the device itself, access to a particular portion of the device, a collection of data, a website, remote server, etc. Such a system can include components as previously described, including equivalents, to authenticate a user. As is shown in FIG. 4, such a system can further include an authorization module 402 functionally coupled to the authentication module 116. The authorization module 402 can be operable to verify that the authentication of the user 108 has occurred and to allow access to at least a portion of a secure resource 404 based on the authentication. The authorization of an authenticated user can allow different levels of access to the secure resource depending on the authenticated individual. In other words, different types of users can have different authorization levels following authentication. For example, users of a secure resource will likely have lower access to the secure resource as compared to administrators.

또 다른 측면에서, 시큐어 리소스에 대한 사용자 권한을 부여하기위한 시스템이 제공된다. 보안 자원은 이전에 사용자를 인증하는, 등가물을 포함 바와 같은 시스템 구성 요소들을 포함 할 수있는 디바이스 자체, 디바이스의 특정 부분에 대한 액세스, 데이터 수집, 웹 사이트, 원격 서버, 등이 될 수있다. 도로서 도시된다. 4, 이러한 시스템은 인증 모듈 (402)은 사용자 (108)의 인증이 발생 하였음을 확인하도록 동작 할 수 있고, 보안의 적어도 일부에 대한 액세스를 허용 (402)는 기능적으로, 인증 모듈 (116)에 연결된 인증 모듈을 포함 할 수있다 인증을 기반으로 404 자원. 인증 된 사용자의 권한이 인증 된 개인에 따라 시큐어 리소스에 대한 액세스의 상이한 레벨을 허용 할 수있다. 즉, 다른 유형의 사용자 인증 다음 다른 권한 레벨들을 가질 수있다. 예를 들어, 보안 자원의 사용자는 관리자 가능성에 비해 낮은 시큐어 리소스에 대한 액세스를 가질 것이다.

The interactions and physical relation of the secure resource, the authorization module, and the authentication system can vary depending on the design of the system and the secure resource, and such variations are considered to be within the present scope. Returning to FIG. 4, for example, the authorization module 402 is shown at a distinct location from the authentication module 116. While this may be the case in some aspects, it is also contemplated that the modules be located proximal to one another or even integrated together, such as, for example, on-chip integration. In the case where the system is located within an electronic device, for example, at least one of the authentication module or the authorization module can be located therewithin. In another aspect, at least one of the authentication module or the authorization module can be located with the secure resource. In some aspects, the secure resource can be physically separate and distinct from the electronic device, while in other aspects the secure resource can be located within the electronic device. This later may be the case for a secured data base or other secured information stored locally on a device. Thus the present disclosure contemplates that the component parts of the system can be physically incorporated together or they can be separated where desired. In other aspects, the secure resource can be a gateway to a remote secure resource. One example of a remote secure resource would include a financial system. In such cases, the authorization of the user can allow the user to be verified in a financial transaction. Another example of a remote secure resource would include a database of unique individuals' biometric signatures. In such cases, the user can be identified from a large database of individuals and then given or denied access to a resource, such as an airplane, a building, or a travel destination.

상호 작용 및 보안 자원, 인증 모듈, 및 시스템의 설계와 시큐어 리소스에 따라 달라질 수있는 인증 시스템의 물리적 관계하고 이러한 변형은 본 범위 내에 속하는 것으로 간주된다. 도 4로 돌아오면, 이는 일부 양태에서의 경우 일 수 있지만 예를 들어, 인증 모듈 (402)은 또한, 이러한 모듈이 함께 서로 또는 통합에 근접하게 위치 할 수 있다는 것이 고려되어, 인증 모듈 (116)에서 별개의 위치에 도시되어있다 예를 들어, 온 - 칩 통합에있다. 시스템은 예를 들어, 인증 모듈 또는 인증 모듈 중 적어도 하나를 맞춰서 배치 될 수 있으며, 전자 장치 내에 위치되는 경우. 다른 양태에서, 인증 모듈 또는 인증 모듈 중 적어도 하나는 보안 자원으로 위치 될 수있다. 다른 양태들에서 시큐어 리소스가 전자 장치 내에 위치 될 수 있지만 어떤면에서, 시큐어 리소스는 전자 장치와 물리적으로 분리 된 별개 일 수있다. 이 후에는 보안 데이터베이스 또는 장치에 로컬로 저장 다른 보안 정보의 경우 일 수있다. 따라서, 본 발명은 시스템의 구성 부품이 물리적으로 함께 혼입 될 수 있거나 또는 원하는 곳에 그들이 분리 될 수 있음을 고려한다. 다른 양상들에서, 보안 자원은 원격 시큐어 리소스에 대한 게이트웨이가 될 수있다. 원격 시큐어 리소스의 일 예는 금융 시스템을 포함 할 것이다. 이러한 경우, 사용자의 인증은 사용자가 금융 거래에서 확인할 수 있도록 할 수있다. 원격 시큐어 리소스의 또 다른 예는 고유 한 개인의 생체 서명 데이터베이스를 포함한다. 이러한 경우, 사용자는 개인의 대형 데이터베이스로부터 식별하고 주어진 또는 비행기, 빌딩, 또는 이동 목적지로서, 자원에 대한 액세스가 거부 될 수있다.

The degree of integration can also be reflected in the physical design of the system and/or the components of the system. Various functional modules can be integrated to varying degrees with one another and/or with other components associated with the system. In one aspect, for example, at least one of the authentication module or the authorization module can be integrated monolithically together with the image sensor. In some cases, such integration can be separate from a CPU of the electronic device. In one aspect, the system can be integrated into a mobile electronic device.

통합의 정도는 상기 시스템 및 / 또는 시스템의 구성 요소의 물리적 설계에 반영 할 수있다. 각종 기능 모듈들은 서로 및 / 또는 시스템과 관련된 다른 구성 요소와 함께 다양한 수준으로 통합 될 수있다. 일 양태에서, 예를 들어, 인증 모듈 또는 인증 모듈 중 적어도 하나는 이미지 센서와 함께 모 놀리 식으로 통합 될 수있다. 어떤 경우에는, 이러한 통합은 전자 장치의 CPU로부터 분리 될 수있다. 한 측면에서, 시스템은 이동 전자 장치에 통합 될 수있다.

As has been described, the present systems can be incorporated into physical structures in a variety of ways. In one aspect, for example, at least the active light source, the image sensor, the processing module, and the authentication indicator are integrated into an electronic device. In another aspect, at least the active light source, the image sensor, and the processing module are integrated into an electronic device. It is contemplated that the system can be integrated into a wide variety of electronic devices, which would vary depending on the nature of the secure resource and/or the electronic device providing the authentication/authorization. Non-limiting examples of such devices can include hand held electronic devices, mobile electronic devices, cellular phones, smart phones, tablet computers, personal computers, automated teller machines (ATM), kiosks, credit card terminals, television, video game consoles, and the like, including combinations thereof where appropriate. FIG. 5 shows one non-limiting example of a smart phone 502. In this case, the smartphone 502 includes the authorization system incorporated therein, the majority of which is not shown. The smartphone includes a visual display 504 and, in this case, a cameo camera 506 having an incorporated image sensor as has been described. In this case, a user can activate the authentication system, align the image of the user's face that is captured by the cameo camera 506 in the visual display 504, and proceed with authentication by the system. In some aspects, an authentication indicator 508 can be incorporated into the device to provide notification to the user that the device is in a secure mode or a non-secure mode. In some aspects, such a notification can also be provided by the screen 504. It is noted that, while the cameo camera of the smartphone is used in this example, non-cameo cameras/imaging devices associated with a smartphone or any other electronic device can be similarly utilized. In one aspect, a cameo camera and an additional camera module dedicated to biometric identification or gesture identification can be included onto the smart phone. Additionally, in some aspects a stand-alone camera can be integrated into a device or system as shown in FIG. 5, as well as into internet or local network systems. In some aspects, the additional biometric camera module can include a filter or filters to reject any light except for a small range on near infrared wavelengths.

설명한 바와 같이, 본 시스템은 다양한 방법으로 물리적 인 구조에 혼입 될 수있다. 일 양태에서, 예를 들어, 적어도 활성 광원은, 이미지 센서, 프로세싱 모듈 및 상기 인증 표시기는 전자 장치에 통합되어있다. 다른 양태에서, 적어도 활성 광원, 이미지 센서, 상기 처리 모듈은 전자 장치에 통합되어있다. 이것은 시스템이 시큐어 리소스 및 / 또는 인증 / 허가를 제공 전자 디바이스의 특성에 따라 달라질 것이다 전자 장치의 다양한으로 통합 될 수 있다는 것이 고려된다. 핸드 헬드 전자 장치, 이동 전자 장치, 휴대폰, 스마트 폰, 태블릿 컴퓨터, 개인 컴퓨터, 현금 자동 입출금기 (ATM), 키오스크, 신용 카드 단말기, 텔레비전, 비디오 게임 콘솔을 포함 할 수있는 그러한 장치의 비 제한적인 예 및 이들 포함한 같은 적절한 조합. 도. 도 5는 하나의 비 제한적이 경우 스마트 폰 (502)의 일례를, 스마트 폰 (502)는 도시되지 않은 다수의 혼입하는 인증 시스템을 포함 나타낸다. 스마트 폰은이 경우의 시각적 디스플레이 (504)와, 한 바와 같이 통합 이미지 센서를 구비 카메오 카메라 (506) 포함한다. 이 경우, 사용자는 인증 시스템을 활성화 시각적 디스플레이 (504)에 카메오 카메라 506에 의하여 촬영 된 사용자의 얼굴의 화상을 정렬하고, 시스템에 의한 인증을 진행할 수있다. 몇몇 양태에서, 인증 표시기 (508)는 디바이스가 보안 모드 또는 비보안 모드에있는 사용자에게 통지를 제공하는 장치에 포함될 수있다. 몇몇 양태에서, 이러한 통지는 또한 유의할 화면 (504)에 의해 제공 될 수있다, 즉 스마트 폰 카메오 카메라는이 예에서 스마트 폰 또는 다른 전자 장치와 연관된 비 카메오 카메라 / 촬상 장치를 사용하면서 유사하게 이용 될 수있다. 한 측면에서, 카메오 카메라 또는 생체 인식 제스처 식별에 전용 추가적인 카메라 모듈은 스마트 폰 상에 포함될 수있다. 도에 나타내는 바와 같이 또한, 일부 양태들에서 독립형 카메라는 장치 또는 시스템에 통합 될 수있다. (5)뿐만 아니라, 인터넷이나 로컬 네트워크에 시스템. 몇몇 양태에서, 추가의 생체 카메라 모듈은 적외선 파장 근처에서 작은 영역을 제외하고 모든 광을 거부 필터 또는 필터를 포함 할 수있다.

The present disclosure additionally provides methods for authorizing a user with an electronic device for using a secure resource. In one aspect, as is shown in FIG. 6, for example, such a method can include 602 delivering electromagnetic radiation from an active light source in the electronic device to impinge on the user such that the electromagnetic radiation reflects off of at least one biometric feature of the user, where the electromagnetic radiation can have a peak emission wavelength of from about 700 nm to about 1200 nm, and 604 detecting the reflected electromagnetic radiation at an image sensor positioned in the electronic device, wherein the image sensor includes infrared light-trapping pixels positioned relative to the active light source to receive and detect the electromagnetic radiation upon reflection from the at least one biometric feature of the user, the light trapping pixels having a structural configuration to facilitate multiple passes of infrared electromagnetic radiation therethrough. The method can also include 606 generating an electronic representation of the at least one biometric feature of the user from the reflected electromagnetic radiation, 608 comparing the electronic representation to an authenticated standard of the at least one biometric feature of the user to authenticate the user as an authenticated user, and 610 authorizing the authenticated user to use at least a portion of the secure resource. In another aspect, the method can include providing notification to the user that authorization was successful and that an authorization state is active. Additionally, it is contemplated that in some aspects the method can include periodically authenticating the user while the secure resource is in use, or in other aspects, continuously authenticating the user while the secure resource is in use.

본 발명은 추가적으로 보안 자원을 사용하기위한 전자 장치를 사용자에게 권한을 부여하는 방법을 제공한다. 한 측면에서,도로서 도시된다. 6, 예를 들면, 방법 (602)은 전자기 방사선은 사용자, 전자기 방사 할 수있는 적어도 하나의 생체 특징에 반사되도록 사용자에 충돌하는 전자 장치에서 활성 광원으로부터 전자기 복사를 전달 포함 할 이미지 센서가 활성화 광원을 외광 - 포착 픽셀 위치에 대해를 포함하는 전자 장치에 배치 된 이미지 센서로 반사 된 전자기 방사를 검출 약 1200 나노 미터, 그리고 604, 약 700 나노 미터에서의 발광 피크 파장을 가지고 수신하여 사용자의 하나 이상의 생체 특징으로부터 반사에 전자기 방사선을 검출, 구조적 구성을 갖는 광 트래핑 픽셀은 적외선 전자기 복사선 관통 다중 패스를 용이하게한다. 방법은 또한 사용자를 인증하는 사용자의 하나 이상의 생체 특징의 인증 표준을 전자적 표시를 비교 반사 된 전자기 방사 (608)에서 사용자의 하나 이상의 생체 특징의 전자적 표시를 생성하는 (606)를 포함 할 수있다 인증 된 사용자가 허가 인증 된 사용자 및 610 시큐어 리소스의 적어도 일부를 사용한다. 다른 측면에서, 상기 방법은 인증이 성공적으로 사용자 및 권한이 활성 상태임을 통지를 제공하는 것을 포함 할 수있다. 또한, 몇몇 양태에있어서, 상기 시큐어 리소스를 사용하는 동안 연속적으로 사용자 인증, 시큐어 리소스를 사용하는 동안 사용자를 인증하거나, 다른 양태들에서 주기적으로 포함 할 수 있다는 것이 고려된다.

Various active light sources are contemplated, and any such source capable of emitting IR light is considered to be within the present scope. In one aspect, for example, the active light source can emit electromagnetic radiation having a peak emission wavelength of from about 700 nm to about 1200 nm. In another aspect, the active light source can emit electromagnetic radiation having a peak emission wavelength of greater than about 900 nm. In yet another aspect, the active light source can emit electromagnetic radiation having a peak emission wavelength of from about 850 nm to about 1100 nm. In a further aspect, the active light source can emit electromagnetic radiation having a peak emission of about 940 nm. It can be particularly beneficial to utilize light having wavelengths around 940 nm light due to a reduction in the amount of background light coming from the sun's spectrum. Wavelengths of light around 940 nm are filtered to some degree from the solar spectrum by water in the atmosphere. As such background noise in this wavelength region is reduced when ambient light includes sunlight. As is shown in FIG. 7, there is a filtered region of the sun's spectrum where the background spectral irradiance is lower at 940 nm. By utilizing an active light source emitting at about 940 nm, the signal to noise ratio of the system can be increased, the efficiency of the authentication can be increased, the intensity of the active light source can be decreased to conserve power, and the functionality in outdoor situations is improved. In one specific aspect, the active light source can generate electromagnetic radiation having an intensity of at least about 0.1 mW/cm² at 940 nm for effective authentication.

다양한 활성 광원이 고려되고, IR 광을 방출 할 수있는 임의의 이러한 소스는 본 범위 내에있는 것으로 간주된다. 일 양태에서, 예를 들어, 활성 광원은 약 1200 나노 미터 내지 약 700 나노 미터에서의 발광 피크 파장을 갖는 전자기 방사선을 방출 할 수있다. 또 다른 측면에서, 활성 광원은 큰 약 900 nm 이하의 발광 피크 파장을 갖는 전자기 방사선을 방출 할 수있다. 또 다른 측면에서, 활성 광원은 약 1100 나노 미터 내지 약 850 나노 미터에서의 발광 피크 파장을 갖는 전자기 방사선을 방출 할 수있다. 또 다른 형태에서, 활성 광원은 약 940 nm의 발광 피크를 갖는 전자기 방사선을 방출 할 수있다. 이 때문에, 태양 스펙트럼으로부터 오는 배경 광량의 감소에 940 nm의 광 파장을 갖는 주변 광을 활용하는 것이 특히 유리할 수있다. 빛의 파장은 약 940 nm의 대기에서 물에 태양의 스펙트럼에서 어느 정도 필터링됩니다. 환경 광이 태양 광을 포함하는 경우,이 파장 영역에서 그러한 배경 잡음이 감소되기 때문에. 도로서 도시된다. 도 7은 배경 방사 스펙트럼은 940 nm에서 낮은 태양 스펙트럼의 필터링 된 영역이있다. 약 940 nm에서 발광 활성 광원을 이용하여, 시스템의 신호대 잡음비는 활성화 광원의 세기가 전력을 보존하기 위해 감소 될 수 있고, 인증의 효율이 증가 될 수 있고, 증가하고 기능 할 수있다 야외 상황에서 개선된다. 하나의 특정 양태에서, 활성 광원은 효과적인 인증을위한 940 nm에서 적어도 약 0.1 mW의 / cm2의 강도를 갖는 전자기 방사선을 생성 할 수있다.

The active light source can be operated in a variety of modes, depending on the image capture and/or authentication methodology employed. For example, the active light source can be operated a continuous manner, a strobed manner, a user activated manner, an authentication activated manner, in a specific patterned manner, or the like, including combinations thereof. As has been described, the active light source can be intermittently activated to correspond with the imaging duty cycle. In those aspects where continuous authentication is desired during access to a secure resource, the active light source can continuously emit light, intermittently emit light, and the like throughout the access of the secure resource.

활성 광원을 채용 화상 캡쳐 및 / 또는 인증 방법에 따라, 다양한 모드에서 동작 할 수있다. 예를 들어, 활성 광원은 이들의 조합을 포함하는, 특정 패턴 화 된 방식으로, 연속적으로, 스트로브 방식으로, 사용자 활성화 방법, 인증 방식을 활성화 동작 등일 수있다. 설명한 바와 같이, 활성 광원을 간헐적으로 촬상 듀티 사이클에 대응하여 활성화 될 수있다. 연속 인증 시큐어 리소스에 액세스하는 동안 요망되고 이러한 측면에서, 활성 광원은 연속적으로 간헐적으로 발광하는 광을 방출하고, 시큐어 리소스의 액세스에 걸쳐 추천 할 수있다.

Turning to image sensors, structure and design can vary depending on the nature of the device into which the image sensor is incorporated, and depending on various system design parameters. As has been described, the image sensors can include light trapping pixels having a structural configuration to facilitate multiple passes of infrared electromagnetic radiation therethrough. As one example, FIG. 8 shows a pixel having a device layer 802 and a doped or junction region 804. The pixel is further shown having a textured region 806 coupled to a side of the device layer 802 that is opposite the doped region 804. Any portion of the pixel can be textured, depending on the image sensor design. FIG. 8 also shows side light reflecting regions 808 to demonstrate further light trapping functionality. The light reflecting regions (808) can be textured regions, mirrors, bragg reflectors, filled trench structures, and the like. Light 810 is also shown interacting with the device layer 802 of the pixel. The textured and reflective regions (either 806 or 808) reflect light back into the device layer 802 when contacted, as is shown at 812. In some aspects, 806 and/or 808 can be trench isolation elements for isolating pixels in an image sensor device. Thus the light has been trapped by the pixel, facilitating further detection as the reflected light 812 passed back through the pixel. In addition, trench isolation elements can trap photoelectrons within a pixel, facilitating reduced cross-talk and higher modulation transfer function (MTF) in an image sensor. It is noted that interaction with a textured region can cause light to reflect, scatter, diffuse, etc., to increase the optical path of the light. This can be accomplished by any element capable of scattering light. In other aspects, mirrors, Bragg reflectors, and the like may be utilized in addition to or instead of a textured region.

이미지 센서 구조 및 이미지 센서가 통합되는 장치의 특성에 따라 달라질 수 설계하면, 다양한 시스템 설계 파라미터에 따라. 설명한 바와 같이, 이미지 센서는 적외선 전자기 복사선 관통 다중 패스를 용이하게하기 위해 구성되는 구조를 갖는 광 트래핑 픽셀을 포함 할 수있다. 한 예로서의. 도 8은, 상기 도핑 영역 (804)의 화소의 임의의 부분에 대향 인 장치 층 (802)의 측면에 결합 질감 영역 (806)을 갖는 것으로 도시되어 장치 층 (802) 및 도핑되거나 접합 영역 (804)의 화소를 갖는 화소를 도시 할 수 이미지 센서의 설계에 따라, 질감한다. 도. 8도 더 빛 트래핑 기능을 보여주기 위해 지역 (808)을 반영하는 측면 빛을 보여줍니다. 광 반사 영역 (808) 영역들, 거울, 브래그 반사기, 채워진 트렌치 구조 및 질감 등을 할 수있다. 빛 (810)은 화소의 장치 층 (802)과 상호 작용 나타낸다. 806 및 / 또는 808의 이미지 센서 소자의 화소 분리를위한 트렌치 절연 소자 일 수 몇몇 양태에서, 812에 도시 된 바와 같이 질감과 반사 영역 (806 또는 808)는 다시 접촉 장치 층 (802) 내로 광을 반사 . 따라서 광은 화소를 통해 다시 전달 반사광 (812)과 같은 상기 검출을 용이 화소 의해 포획되었다. 또한, 트렌치 절연 소자는 화소 내에 트랩 광전자는, 이미지 센서에서의 크로스 토크와 높은 변조 전달 함수 (MTF)를 용이하게 줄일 수있다. 이 텍스처 영역과 상호 작용이 빛의 광로를 높이기 위해, 산란 등, 확산을 반영하기 위해 광을 일으킬 수 있음을 유의한다. 이는 광을 산란시킬 수있는 임의의 요소에 의해 달성 될 수있다. 다른 양상들, 거울, 브래그 반사기 등을 대신하여, 또는 텍스처 영역의 첨가에 이용 될 수있다.

FIG. 9 shows one exemplary embodiment of a front side illuminated image sensor device that is capable of operation in low light conditions with good signal to noise ratio and high quantum efficiencies in the visible and IR light spectrum. The image sensor device 900 can include a semiconductor device layer 902 with a thickness of less than about 10 microns, at least two doped regions 904, 906 forming a junction, and a textured region 908 positioned to interact with incoming electromagnetic radiation 910. In other aspects, the thickness of the semiconductor device layer 902 can be less than 5 microns. In another aspect, the device layer thickness can be less than 7 microns. In yet another aspect, the device layer thickness can be less than 2 microns. A lower limit for thickness of the device layer can be any thickness that allows functionality of the device. In one aspect, however, the device layer can be at least 10 nm thick. In another aspect, the device layer can be at least 100 nm thick. In yet another aspect, the device layer can be at least 500 nm thick.

도 9는 잡음 비율 및 IR 및 가시 광선 스펙트럼에서 높은 양자 효율 좋은 신호 어두운 환경에서도 동작 할 수있는 전방 측 조사 이미지 센서 장치의 일 실시 예를 도시한다. 이미지 센서 장치 (900)는 다른, 수신 된 전자기 방사 (910)와 상호 작용하도록 위치 된 약 10 미크론의 두께를 갖는 반도체 소자 층 (902), 적어도 두 개의 도핑 된 영역 (904), (906) 접합을 형성하고, 텍스쳐 영역 (908)을 포함 할 수있다 양태는, 반도체 장치 (902) 층의 두께는 5 미크론보다 작을 수있다. 또 다른 측면에서, 장치 층의 두께는 7 마이크론보다 작을 수있다. 또 다른 측면에서, 장치 층의 두께는 2 마이크론보다 작을 수있다. 장치 층의 두께에 대한 하한은 장치의 기능성을 가능하게하는 모든 두께 일 수있다. 한 측면에서, 그러나, 장치 층은 적어도 10 nm 두께 일 수있다. 또 다른 측면에서, 장치 층은 적어도 100 nm 두께 일 수있다. 또 다른 측면에서, 장치 층은 적어도 500 nm 두께 일 수있다.

In one aspect, such a front side illuminated image sensor can have an external quantum efficiency of at least about 20% for electromagnetic radiation having at least one wavelength of greater than 900 nm. In another aspect, the image sensor can have an external quantum efficiency of at least about 25% for electromagnetic radiation having at least one wavelength of greater than 900 nm. In other aspects, the external quantum efficiency for such a device can be at least 30%, at least 35%, or at least 40% for one wavelength greater than 900 nm. It is noted that the quantum efficiencies described can also be achieved at wavelengths of about 940 nm in some aspects. In other aspects, wavelengths of 850 nm can be utilized for these quantum efficiencies.

한 측면에서, 이러한 전면 조사 이미지 센서는 이상 900 nm의 중 적어도 하나의 파장을 갖는 전자기 방사선에 대해 적어도 약 20 %의 외부 양자 효율을 가질 수있다. 또 다른 측면에서, 이미지 센서는 900 나노 미터보다 큰 적어도 하나의 파장을 갖는 전자기 방사선에 대해 적어도 약 25 %의 외부 양자 효율을 가질 수있다. 다른 양태에서, 이러한 장치에 대한 외부 양자 효율이 적어도 30 %, 적어도 35 %, 또는 900 nm의 파장보다 더 큰 적어도 40 % 일 수있다. 이것은 설명 양자 효율은 또한 몇몇 양상들에 대한 940 nm의 파장에서 달성 될 수 있음을 유의한다. 다른 양상들에서, 850 nm의 파장이 양자 효율을 위해 이용 될 수있다.

Devices according to aspects of the present disclosure can include a semiconductor device layer that is optically active, a circuitry layer, a support substrate, and the like. In some aspects, the semiconductor device layer can be a silicon device layer. FIG. 10 shows a similar image sensor that is back side illuminated. The image sensor device 1000 can include a semiconductor device layer 1002 with a thickness of less than about 10 microns, at least two doped regions 1004, 1006 forming a junction, and a textured region 1008 positioned to interact with incoming electromagnetic radiation 1010. In other aspects, the thickness of the semiconductor device layer 1002 can be less than 7 microns. In another aspect, the device layer thickness can be less than 5 microns. In yet another aspect, the device layer thickness can be less than 2 microns. A lower limit for thickness of the device layer can be any thickness that allows functionality of the device. In one aspect, however, the device layer can be at least 10 nm thick. In another aspect, the device layer can be at least 100 nm thick. In yet another aspect, the device layer can be at least 500 nm thick.

본 발명의 양태에 따른 장치는 광학적으로 활성 인 반도체 장치 층, 회로 층,지지 기판 등을들 수있다. 몇몇 양태에서, 반도체 장치 층은 실리콘 소자 층이 될 수있다. 도. (10)는 뒷면에 일루미네이트된 유사한 이미지 센서를 보여줍니다. 이미지 센서 장치 (1000)는 다른, 수신 된 전자기 방사 (1010)와 상호 작용하도록 위치 된 약 10 미크론의 두께를 갖는 반도체 장치 층 (1002), 적어도 두 개의 도핑 된 영역 (1004) 1006 접합을 형성하고, 텍스쳐 영역 1008을 포함 할 수있다 양태는, 반도체 장치 (1002)의 층 두께는 7 마이크론보다 작을 수있다. 또 다른 측면에서, 장치 층의 두께는 5 미크론보다 작을 수있다. 또 다른 측면에서, 장치 층의 두께는 2 마이크론보다 작을 수있다. 장치 층의 두께에 대한 하한은 장치의 기능성을 가능하게하는 모든 두께 일 수있다. 한 측면에서, 그러나, 장치 층은 적어도 10 nm 두께 일 수있다. 또 다른 측면에서, 장치 층은 적어도 100 nm 두께 일 수있다. 또 다른 측면에서, 장치 층은 적어도 500 nm 두께 일 수있다.

In one aspect, such a back side illuminated image sensor can have an external quantum efficiency of at least about 40% for electromagnetic radiation having at least one wavelength of greater than 900 nm. In another aspect, the image sensor can have an external quantum efficiency of at least about 50% for electromagnetic radiation having at least one wavelength of greater than 900 nm. In other aspects, the external quantum efficiency for such a device can be at least 55% or at least 60% or at least 65% for one wavelength greater than 900 nm. It is noted that the quantum efficiencies described can also be achieved at wavelengths of about 940 nm in some aspects.

한 측면에서, 이러한이면 조사 이미지 센서는 이상 900 nm의 중 적어도 하나의 파장을 갖는 전자기 방사선에 대해 적어도 약 40 %의 외부 양자 효율을 가질 수있다. 또 다른 측면에서, 이미지 센서는 900 나노 미터보다 큰 적어도 하나의 파장을 갖는 전자기 방사선에 대해 적어도 약 50 %의 외부 양자 효율을 가질 수있다. 다른 양태에서, 이러한 장치에 대한 외부 양자 효율이 적어도 55 % 또는 60 % 이상 또는 900 nm의 파장보다 더 큰 적어도 65 % 일 수있다. 이것은 설명 양자 효율은 또한 몇몇 양상들에 대한 940 nm의 파장에서 달성 될 수 있음을 유의한다.

Numerous configurations are contemplated, and any type of junction configuration is considered to be within the present scope. For example, the first and second doped regions can be distinct from one another, contacting one another, overlapping one another, etc. In some cases, an intrinsic region can be located at least partially between the first and second doped regions. Additionally, in some aspects the semiconductor device layer can be disposed on a bulk semiconductor layer, or a semiconductor support layer, or on a semiconductor on insulator layer.

다양한 구성이 고려되고, 접합 구성의 임의의 유형이 본 범위 내에있는 것으로 간주된다. 예를 들어, 제 1 및 제 2 도핑 된 영역은 서로 접촉하는 인트린직 영역은 적어도 부분적으로 제 1 및 제 2 도핑 된 영역들 사이에 위치 될 수있는 경우 등, 서로를 중첩, 서로 구별 될 수있다. 또한, 몇몇 양태에서, 반도체 장치 층은 벌크 반도체 층이나, 반도체 지지층 또는 절연체 층 상에 반도체 상에 배치 될 수있다.

It is generally noted that, the textured region can be associated with an entire surface of the semiconductor (e.g. silicon) material or only a portion thereof. Additionally, in some aspects the textured region can be specifically positioned to maximize the absorption path length of the semiconductor material. In other aspects, a third doping can be included near the textured region to improve the collection of carriers generated near the textured region.

그것은 일반적으로 텍스처 영역은 반도체 (예 : 실리콘) 재료 또는 이들의 일부분 만의 전체면과 연관 될 수 있음을 유의해야한다. 또한, 몇몇 양태들에서, 텍스처 영역은 구체적으로는 반도체 물질의 흡수 경로 길이를 최대화하기 위해 위치 될 수있다. 다른 양태에서, 3 도핑은 텍스처 영역 근처 생성 캐리어의 수집을 향상시키기 위해 텍스쳐 영역 근처에 포함될 수있다.

Further details regarding such photosensitive devices have been described in U.S. Application No. 13/164,630, filed on June 20, 2011, which is incorporated herein by reference in its entirety.

이러한 감광 장치에 관한 추가 세부 사항은 그 전체가 참조로 인용 6 월 20 일에 출원 된 US 출원 번호 13 / 164,630,에 기술되어있다.

Additionally, whether frontside illuminated or backside illuminated, the textured region can be positioned on a side of the semiconductor device layer opposite the incoming electromagnetic radiation. The textured region can also be positioned on a side of the semiconductor device layer adjacent the incoming electromagnetic radiation. In other words, in this case the electromagnetic radiation would contact the textured region prior to passing into the semiconductor device layer. Additionally, it is contemplated that the textured region can be positioned on both an opposite side and an adjacent side of the semiconductor device layer.

또한, 앞면 또는 뒷면에 일루미네이트되었는지, 텍스처 영역은 수신 된 전자기 방사 대향 반도체 장치 층의 측면에 배치 될 수있다.텍스처 영역은 인접한 반도체 장치 층 들어오는 전자기 방사선의 측면에 위치 될 수있다. 즉,이 경우에 전자기 방사선은 종래의 반도체 장치 층에 전달하는 텍스처 영역을 접촉한다. 또한,이 텍스처 영역과 반대측의 반도체 장치 층의 인접한 측면 모두에 배치 될 수 있다는 것이 고려된다.

The semiconductor utilized to construct the image sensor can be any useful semiconductor material from which such an image sensor can be made having the properties described herein. In one aspect, however, the semiconductor device layer is silicon. It is noted, however, that silicon photodetectors have limited detectability of IR wavelengths of light, particularly for thin film silicon devices. Traditional silicon devices require substantial absorption depths in order to detect photons having wavelengths longer than about 700 nm. While visible light can be readily absorbed in the first few microns of a silicon layer, absorption of longer wavelengths (e.g. > 900 nm) in silicon at a thin wafer depth (e.g. approximately 20 ?m) is poor. The present image sensor devices can increase the electromagnetic radiation absorption in a thin layer of silicon.

이미지 센서를 구성하기 위해 이용되는 반도체는 이미지 센서가 본 명세서에 설명 된 특성을 갖는 제조 될 수있는 임의의 유용한 반도체 재료 일 수있다. 한 측면에서, 그러나, 반도체 소자는 실리콘 층이다. 이는 특히 실리콘 박막 소자 용 광의 파장의 IR 그러나, 실리콘 광 검출기는 제한된 검출 가능성을 유의한다. 전통적인 실리콘 디바이스는 약 700 나노 미터보다 더 긴 파장을 갖는 광자를 검출하기 위해 실질적으로 흡수 깊이를 필요로한다. 가시광 용이 얇은 웨이퍼 깊이로 실리콘 층, 실리콘에 더 긴 파장 (예를 들어,> 900 ㎚)의 흡수의 처음 몇 미크론에서 흡수 될 수 있지만 (예 : 약 20 μm의) 나쁘다.본 이미지 센서 장치는, 실리콘의 얇은 층에 전자파 흡수율을 증가시킬 수있다.

The textured region can increase the absorption, increase the external quantum efficiency, and decrease response times and lag in an image sensor, particularly in the near infrared wavelengths. Such unique and novel devices can allow for fast shutter speeds thereby capturing images of moving objects in low light scenarios. Increased near infrared sensitivity in a silicon-based device can reduce the power needed in an active light source and increase the distance at which a device can capture an accurate biometric measurements of an individual.

텍스처 영역은 흡수를 증가 외부 양자 효율을 높이고, 특히 근적외선 파장에서, 이미지 센서에 응답 시간 지연을 감소시킬 수있다. 이러한 독특하고 새로운 디바이스는 빠른 셔터 속도를하여 낮은 조명 상황에서 움직이는 물체의 이미지를 캡처 할 수 있습니다.활성 광원에 필요한 전력을 감소시키고 디바이스의 개별 정확한 생체 계측을 포착 할 수있는 거리를 증가시킬 수있는 실리콘 기반의 소자에 적외선 근처 감도 증가.

While it is contemplated that the present system can include optics for increasing the capture distance between the device and the individual, the image sensor device having the textured region allows the system to function at low IR light intensity levels even at relatively long distances. This reduces energy expenditure and thermal management issues, increases battery life in a mobile device, as well as potentially decreasing side effects that can result from high intensity IR light. In one aspect, for example, the image sensor device can capture the electronic representation of an individual with sufficient detail to identify a substantially unique facial feature using electromagnetic radiation emitted from the active light source having at least one wavelength of from about 700 nm to about 1200 nm and having a scene irradiance impinging on the individual at from about 12 inches to about 24 inches that is less than about 5 uW/cm². In another aspect, the image sensor device can capture the electronic representation of an individual with sufficient detail to identify a substantially unique facial feature using electromagnetic radiation emitted from the active light source having at least one wavelength of from about 700 nm to about 1200 nm and having a scene irradiance impinging on the individual at from about 18 inches that is less than about 5 uW/cm². In yet another aspect, the image sensor device can capture the electronic representation of an individual with sufficient detail to identify a substantially unique facial feature using electromagnetic radiation emitted from the active light source having at least one wavelength of from about 800 nm to about 1000 nm and having a scene irradiance impinging on the individual at 18 inches that is from about 1 uW/cm² to about 100 uW/cm². In yet another aspect, the image sensor device can capture the electronic representation of an individual with sufficient detail to identify a substantially unique facial feature using electromagnetic radiation emitted from the active light source having at least one wavelength of from about 800 nm to about 1000 nm and having a scene irradiance impinging on the individual at 18 inches that is from about 1 uW/cm² to about 10 uW/cm².

그것은 본 발명의 시스템은 장치와 개인 사이 캡처 거리를 증가시키기위한 광학을 포함 할 수있는 것으로 생각되지만, 텍스쳐 영역을 갖는 이미지 센서 디바이스는 비교적 긴 거리에 낮은 IR 광 강도 레벨에서 작동하도록 시스템을 허용한다. 이것은, 에너지 소비 및 열 관리 문제를 줄이는 휴대 단말기의 배터리 수명뿐만 아니라 고강도 IR 광으로부터 발생할 수있는 가능성이 감소하는 부작용을 증가시킨다. 일 양태에서, 예를 들어, 이미지 센서 장치는, 약 700 nm 내지 적어도 하나의 파장을 갖는 활성 광원으로부터 방출 된 전자기 복사선을 이용하여 실질적으로 고유 한 얼굴의 특징을 식별하는 데에 충분한 세부 개개의 전자적 표시를 캡처 1,200 내지 약 5 uW이다 / cm2 미만인 약 24 인치 내지 약 12 인치에서의 개인에 충돌 장면 조도를 갖는. 또 다른 측면에서, 이미지 센서 장치는 약 1200 나노 미터 내지 약 700 나노 미터에서의 적어도 하나의 파장을 갖는 활성 광원으로부터 방출 된 전자기 복사선을 이용하여 실질적으로 고유 한 얼굴의 특징을 식별하는 데에 충분한 세부 개개의 전자적 표시를 캡처 할 수 있고 약 5 uW이다 / ㎠보다 작은 약 18 인치에서에서 개인에 충돌 장면 조도를 가진. 또 다른 측면에서, 이미지 센서 장치는 약 1000 나노 미터 내지 약 800 나노 미터에서의 적어도 하나의 파장을 갖는 활성 광원으로부터 방출 된 전자기 복사선을 이용하여 실질적으로 고유 한 얼굴의 특징을 식별하는 데에 충분한 세부 개개의 전자적 표시를 캡처 약 1 uW이다 / ㎠에서 약 100 uW이다 / ㎠에 18 인치 개인에 충돌 장면 조도를 가진. 또 다른 측면에서, 이미지 센서 장치는 약 1000 나노 미터 내지 약 800 나노 미터에서의 적어도 하나의 파장을 갖는 활성 광원으로부터 방출 된 전자기 복사선을 이용하여 실질적으로 고유 한 얼굴의 특징을 식별하는 데에 충분한 세부 개개의 전자적 표시를 캡처 약 1 uW이다 / ㎠에서 약 10 uW이다 / ㎠에 18 인치 개인에 충돌 장면 조도를 가진.

As has been described, in some aspects the thickness of the silicon material in the device can dictate the responsivity and response time. Standard silicon devices need to be thick, i.e. greater than 50?m in order to detect wavelengths deep into the near infrared spectrum, and such detection with thick devices results in a slow response and high dark current. The textured region is positioned to interact with electromagnetic radiation to increase the absorption of infrared light in a device, thereby improving the infrared responsivity while allowing for fast operation. Diffuse scattering and reflection can result in increased path lengths for absorption, particularly if combined with total internal reflection, resulting in large improvements of responsivity in the infrared for silicon pixels, photodetectors, pixel arrays, image sensors, and the like. Because of the increased path lengths for absorption, thinner silicon materials can be used to absorb electromagnetic radiation into the infrared regions. One advantage of thinner silicon material devices is that charge carriers are more quickly swept from the device, thus decreasing the response time. Conversely, thick silicon material devices sweep charge carriers therefrom more slowly, at least in part due to diffusion.

설명한 바와 같이, 몇몇 양태들에서 디바이스의 실리콘 재료의 두께는 감도 및 응답 시간을 지시 할 수있다. 표준 실리콘 디바이스는 느린 응답 두꺼운 장치 결과와 높은 암전류 깊은 근적외선 스펙트럼에 파장을 검출하기 위해 50 ㎛, 이러한 검출보다 큰 즉, 두껍게 할 필요가있다. 텍스처 영역은 고속 동작을 허용하면서 이에 적외선 감도 향상 장치에 적외선의 흡수를 증가시키기 위해 전자기 복사선과 상호 작용하도록 배치된다. 증가 된 경로가 발생할 수 확산 산란 및 반사는 실리콘 화소, 광 검출기, 픽셀 어레이, 이미지 센서, 적외선 등의 반응성의 큰 개선을 초래 전반사와 결합하는 경우 특히 흡수 길이. 때문에 흡수 증가 경로 길이 신나 실리콘 재료는 적외선 영역에 전자기 방사선을 흡수하기 위해 사용될 수있다. 더 얇은 실리콘 소재 장치 중 하나의 장점은 전하 캐리어가 더 빠르게, 따라서 응답 시간이 감소 장치로부터 스윕된다는 것이다. 반대로, 두께의 실리콘 물질 장치 스윕 전하 캐리어 인한 확산에 적어도 부분적으로 더 느리게 그로부터.

It is noted, however, that the semiconductor device layer can be of any thickness that allows electromagnetic radiation detection and conversion functionality, and thus any such thickness of semiconductor device layer is considered to be within the present scope. With that being said, thin silicon layer materials can be particularly beneficial in decreasing the response time and bulk dark current generation. As has been described, charge carriers can be more quickly swept from thinner silicon material layers as compared to thicker silicon material layers. The thinner the silicon, the less material the electron/holes have to traverse in order to be collected, and the lower the probability of a generated charge carrier encountering a defect that could trap or slow the collection of the carrier. Thus one objective to implementing a fast photo response is to utilize a thin silicon material for the semiconductor device layer of the image sensor. Such a device can be nearly depleted of charge carriers by the built in potential of the pixel and any applied bias to provide for a fast collection of the photo generated carriers by drift in an electric field. Charge carriers remaining in any undepleted region of the pixel are collected by diffusion transport, which is slower than drift transport. For this reason, it can be desirable to have the thickness of any region where diffusion may dominate to be much thinner than the depleted drift regions. In another aspect, the silicon material can have a thickness and substrate doping concentration such that an internal bias generates an electrical field sufficient for saturation velocity of the charge carriers.

그것은 반도체 장치 층은 전자기 방사선 검출 및 변환 기능, 따라서 반도체 장치 층의 이러한 두께는 본 범위 내에있는 것으로 간주된다있게 임의의 두께 일 수 있음이 주목된다. 즉, 상기가되면서, 얇은 실리콘 층 재료의 응답 시간과 벌크 암전류 발생을 감소 시키는데 특히 유용 할 수있다. 설명한 바와 같이, 전하 캐리어는 더 빨리 더 두꺼운 실리콘 재료 층에 비해 얇게 실리콘 재료 층에서 스위핑 될 수있다. 실리콘 희석제, 전자 / 정공이 순서대로 통과 할 적은 재료가 수집하고, 생성 된 전하 캐리어의 낮은 확률 트랩 지거나 캐리어의 컬렉션을 느리게 결함 발생. 따라서, 고속 응답 사진을 구현하는 하나의 목적은, 이미지 센서의 반도체 장치 층 실리콘 박막 재료를 이용하는 것이다. 이러한 장치는 거의 화소의 전위에 내장하여 전하 캐리어 고갈 될 수 있고, 임의의 드리프트 전계에 의해 캐리어의 고속 사진 콜렉션을 제공하는 바이어스를인가 생성. 픽셀의 고갈 무시 영역에 남아있는 전하 캐리어는 드리프트 전송보다 느린 확산 수송에 의해 수집된다. 이 때문에, 확산이 고갈 드리프트 영역보다 훨씬 얇게 지배 수있는 영역의 두께를 갖는 것이 바람직 할 수있다. 또 다른 측면에서, 상기 실리콘 재료는 내부 바이어스 전하 캐리어들의 포화 속도에 충분한 전계가 생성되도록 기판 두께 및 도핑 농도를 가질 수있다.

Accordingly, image sensor devices according to aspects of the present disclosure provide, among other things, enhanced quantum efficiency in the infrared light portion of the optical spectrum for a given thickness of silicon. As such, high quantum efficiencies, low bulk generated dark current, and decreased response times or lag can be obtained for wavelengths in the near infrared. In other words, the sensitivity is higher and response time is faster than that found in thicker devices that achieve similar quantum efficiencies in the near infrared.

따라서, 본 발명의 양태에 따른 이미지 센서 디바이스는 다른 것들, 실리콘의 소정의 두께에 대한 광 스펙트럼의 적외선 부분에서 개선 된 양자 효율 사이 제공한다. 예컨대, 높은 양자 효율로, 낮은 벌크 암전류를 생성하고, 응답 시간을 감소 또는 LAG는 근적외선 파장에서 얻을 수있다. 즉, 감도가 높고 응답 시간은 근적외선 유사 양자 효율을 달성 두꺼운 장치에서 발견되는 것보다 더 빠르다.

In addition to silicon, other semiconductor materials are contemplated for use in the image sensor devices of the present disclosure. Non-limiting examples of such semiconductor materials can include group IV materials, compounds and alloys comprised of materials from groups II and VI, compounds and alloys comprised of materials from groups III and V, and combinations thereof. More specifically, exemplary group IV materials can include silicon, carbon (e.g. diamond), germanium, and combinations thereof. Various exemplary combinations of group IV materials can include silicon carbide (SiC) and silicon germanium (SiGe). Exemplary silicon materials, for example, can include amorphous silicon (a-Si), microcrystalline silicon, multicrystalline silicon, and monocrystalline silicon, as well as other crystal types. In another aspect, the semiconductor material can include at least one of silicon, carbon, germanium, aluminum nitride, gallium nitride, indium gallium arsenide, aluminum gallium arsenide, and combinations thereof.

규소뿐만 아니라, 다른 반도체 재료는 본 발명의 이미지 센서 장치에 사용하기 위해 고려된다. 이들 그룹 IV 재료, 화합물 및 합금 그룹 III 및 V로 이루어지는 재료 그룹 II 및 VI, 화합물 및 합금 재료로 구성, 및 이들의 조합을 포함 할 수있는 반도체 재료의 비 제한적 예. 보다 구체적으로, 예시적인 그룹 IV 재료는 이들의 규소, 탄소 (예, 다이아몬드), 게르마늄 및 이들의 조합을 포함 할 수있다. 그룹 IV 재료의 다양한 예시적인 조합은 탄화 규소 (SiC)와 실리콘 게르마늄 (된 SiGe)을 포함 할 수있다. 예시적인 실리콘 물질은, 예를 들면, 비정질 실리콘 (a-Si), 미세 결정 실리콘, 다결정 실리콘 및 단결정 실리콘,뿐만 아니라 다른 유형의 결정을 포함 할 수있다. 또 다른 측면에서, 반도체 재료는 적어도 규소, 탄소, 게르마늄, 질화 알루미늄, 질화 갈륨, 인듐 갈륨 비화물, 알루미늄 갈륨 비화물 중 하나, 및 이들의 조합을 포함 할 수있다.

Exemplary combinations of group II-VI materials can include cadmium selenide (CdSe), cadmium sulfide (CdS), cadmium telluride (CdTe), zinc oxide (ZnO), zinc selenide (ZnSe), zinc sulfide (ZnS), zinc telluride (ZnTe), cadmium zinc telluride (CdZnTe, CZT), mercury cadmium telluride (HgCdTe), mercury zinc telluride (HgZnTe), mercury zinc selenide (HgZnSe), and combinations thereof.

그룹 II-VI 재료의 예시적인 조합은 (ZnTe와 카드뮴 셀레 나이드 (CdSe로), 황화 카드뮴 (CDS), 카드뮴 텔루 라이드 (의 CdTe), 산화 아연 (ZnO), 셀렌 화 아연 (ZnSe), 황화 아연 (인 ZnS), 아연 텔루 라이드를 포함 할 수있다 ), 카드뮴 아연 텔루 라이드 (CdZnTe, CZT), 수은 카드뮴 텔루 라이드 (HgCdTe), 수은, 아연 텔루 라이드 (HgZnTe), 수은, 아연 셀레 나이드 (HgZnSe), 및 이들의 조합을 포함한다.

Exemplary combinations of group III-V materials can include aluminum antimonide (AlSb), aluminum arsenide (AlAs), aluminum nitride (AlN), aluminum phosphide (AlP), boron nitride (BN), boron phosphide (BP), boron arsenide (BAs), gallium antimonide (GaSb), gallium arsenide (GaAs), gallium nitride (GaN), gallium phosphide (GaP), indium antimonide (InSb), indium arsenide (InAs), indium nitride (InN), indium phosphide (InP), aluminum gallium arsenide (AlGaAs, Al_xGa_1-xAs), indium gallium arsenide (InGaAs, In_xGa_1-xAs), indium gallium phosphide (InGaP), aluminum indium arsenide (AlInAs), aluminum indium antimonide (AlInSb), gallium arsenide nitride (GaAsN), gallium arsenide phosphide (GaAsP), aluminum gallium nitride (AlGaN), aluminum gallium phosphide (AlGaP), indium gallium nitride (InGaN), indium arsenide antimonide (InAsSb), indium gallium antimonide (InGaSb), aluminum gallium indium phosphide (AlGaInP), aluminum gallium arsenide phosphide (AlGaAsP), indium gallium arsenide phosphide (InGaAsP), aluminum indium arsenide phosphide (AlInAsP), aluminum gallium arsenide nitride (AlGaAsN), indium gallium arsenide nitride (InGaAsN), indium aluminum arsenide nitride (InAlAsN), gallium arsenide antimonide nitride (GaAsSbN), gallium indium nitride arsenide antimonide (GaInNAsSb), gallium indium arsenide antimonide phosphide (GaInAsSbP), and combinations thereof.

그룹 III-V 재료의 예시적인 조합은 (BAS를 알루미늄 안티 모나 이드 (AlSb를), 알루미늄 비소 (AlAs), 질화 알루미늄 (AlN), 알루미늄, 붕소 (ALP), 질화 붕소 (BN), 인화 붕소 (BP), 붕소, 비소를 포함 할 수있다 ), 안티몬 화 갈륨 (GaSb 및), 갈륨 비소 (GaAs), 질화 갈륨 (GaN), 갈륨 인화물 (유격), 인듐 안티 모나 이드 (InSb를), 인듐 비소 (InAs로), 인듐 질화물 (INN), 인화 인듐 (InP), 알루미늄 갈륨 비소 (AlGaAs로,은 AlxGa1-XAS), 인듐 갈륨 비소 (InGaAs로,에 InxGa1-XAS), 인듐 갈륨 인화물 (인듐 갈륨), 알루미늄, 인듐 비소 (AlInAs), 알루미늄, 인듐 안티 모나 이드 (AlInSb), 비 소화 갈륨 질화물 (GaAsN) 갈륨 비소 포스 파이드 (하나로 이루어질), 알루미늄 갈륨 질화물 (AlGaN), 알루미늄 갈륨 인화물 (AlGaP), 인듐 갈륨 질화물 (InGaN), 비화 인듐 안티 모나 이드 (된 InAsSb), 인듐 갈륨 안티 모나 이드 (InGaSb), 알루미늄 갈륨 인듐 인화물 (AlGaInP로), 알루미늄 갈륨 비소 포스 파이드 (AlGaAsP), 인듐 갈륨 비소 인화물 (InGaAsP로), 알루미늄 인듐 아세 나이드 포스 파이드 (AlInAsP), 알루미늄 갈륨 비소, 질화 (AlGaAsN), 인듐 갈륨 비소 질화물 (InGaAsN), 인듐 알루미늄 비소 질화물 (InAlAsN), 갈륨 비소 안티몬 질화물 (GaAsSbN), 이들 갈륨 비소, 질화 인듐 안티 모나 이드 (GaInNAsSb), 인듐 갈륨 비소 인화물 안티몬 (GaInAsSbP), 및 이들의 조합.

Additionally, various types of semiconductor materials are contemplated, and any such material that can be incorporated into an electromagnetic radiation detection device is considered to be within the present scope. In one aspect, for example, the semiconductor material is monocrystalline. In another aspect, the semiconductor material is multicrystalline. In yet another aspect, the semiconductor material is microcrystalline. It is also contemplated that the semiconductor material can be amorphous. Specific nonlimiting examples include amorphous silicon or amorphous selenium.

또한, 반도체 재료의 각종 고려되며, 전자기 방사선 검출 장치에 혼입 될 수있는 임의의 이러한 재료는 본 범위 내에있는 것으로 간주된다. 일 양태에서, 예를 들면, 반도체 재료는 단결정이다. 또 다른 측면에서, 반도체 재료는 다결정이다. 또 다른 측면에서, 반도체 재료는 미정이다. 또한, 반도체 재료가 비정질 일 수 있다는 것이 고려된다. 특정 비 제한적인 예는 비정질 실리콘이나 비정질 셀레늄을 포함한다.

The semiconductor materials of the present disclosure can also be made using a variety of manufacturing processes. In some cases the manufacturing procedures can affect the efficiency of the device, and may be taken into account in achieving a desired result. Exemplary manufacturing processes can include Czochralski (Cz) processes, magnetic Czochralski (mCz) processes, Float Zone (FZ) processes, epitaxial growth or deposition processes, and the like. It is contemplated that the semiconductor materials used in the present invention can be a combination of monocrystalline material with epitaxially grown layers formed thereon.

본 발명의 반도체 재료는 제조 공정의 다양한 사용하여 제조 될 수있다. 일부의 경우 제조 과정은 장치의 효율에 영향을 미칠 수 있으며, 원하는 결과를 달성하기에 고려 될 수있다. 예시적인 제조 프로세스는 초크 랄 스키 (CZ) 프로세스, 자기 초크 랄 스키 (MCZ) 프로세스를 포함 할 수 있고, 영역 (FZ) 공정, 에피 택셜 성장 또는 증착 공정과 같은 플로트. 이것은 에피 택셜 성장 층을 형성하여 본 발명에 사용되는 반도체 재료는 단결정 재료의 조합 일 수있는 것으로 생각된다.

A variety of dopant materials are contemplated for the formation of the multiple doped regions, the textured region, or any other doped portion of the image sensor device, and any such dopant that can be used in such processes is considered to be within the present scope. It should be noted that the particular dopant utilized can vary depending on the material being doped, as well as the intended use of the resulting material. It is noted that any dopant known in the art can be utilized for doping the structures of the present disclosure.

도판 트 재료의 종류는 여러 도핑 영역의 형성, 텍스처 영역, 또는 이미지 센서 장치의 다른 도핑 부와, 이러한 공정에서 사용할 수있는 이러한 도펀트 고려는 본 범위 내에있는 것으로 간주 . 이것은 재료에 따라 달라질 수 사용될 특정 도펀트가 도핑,뿐만 아니라 생성 된 물질의 용도되는 것을 주목해야한다. 이것은 당 업계에 공지 된 임의의 도펀트 본 발명의 구조를 도핑에 이용 될 수 있음을 유의한다.

Accordingly, the first doped region and the second doped region can be doped with an electron donating or hole donating species to cause the regions to become more positive or negative in polarity as compared to each other and/or the semiconductor device layer. In one aspect, for example, either doped region can be p-doped. In another aspect, either doped region can be n-doped. In one aspect, for example, the first doped region can be negative in polarity and the second doped region can be positive in polarity by doping with p+ and n- dopants. In some aspects, variations of n(--), n(-), n(+), n(++), p(--), p(-), p(+), or p(++) type doping of the regions can be used. Additionally, in some aspects the semiconductor material can be doped in addition to the first and second doped regions. The semiconductor material can be doped to have a doping polarity that is different from one or more of the first and second doped regions, or the semiconductor material can be doped to have a doping polarity that is the same as one or more of the first and second doped regions. In one specific aspect, the semiconductor material can be doped to be p-type and one or more of the first and second doped regions can be n-type. In another specific aspect, the semiconductor material can be doped to be n-type and one or more of the first and second doped regions can be p-type. In one aspect, at least one of the first or second doped regions has a surface area of from about 0.1 ?m² to about 32 ?m².

따라서, 제 1 도핑 영역과 제 2 도핑 된 영역은 전자 공여 또는 구멍이 종들이 서로 및 / 또는 반도체 장치 층에 비해 영역 극성에 긍정적 또는 부정적해질 수 기부로 도핑 될 수있다. 일 양태에서, 예를 들어, 도핑 된 영역 중 하나는 p- 도핑 될 수있다. 또 다른 측면에서, 어느 도핑 영역은 n- 도핑 될 수있다. 일 양태에서, 예를 들어, 제 1 도핑 영역은 극성이 마이너스가 될 수 있고 2 도핑 영역을 P + 및 N- 도펀트로 도핑함으로써 양 극성 일 수있다. 어떤면에서, N의 변화 (-), N (-), N (+), N (++), P (-), P (-), P (+), 또는 P (++) 영역 형 도핑이 사용될 수있다. 또한, 몇몇 양태에서, 반도체 재료는 제 1 및 제 2 도핑 된 영역에 추가로 첨가 할 수있다. 반도체 물질은 하나 또는 제 더와 동일 도핑 극성이 도핑 될 수있는 하나 또는 제 1 및 제 2 도핑 된 영역을 더, 또는 반도체 재료와 다른 도핑 극성이 도핑 될 수있다 제 2 영역을 도핑. 하나의 특정 양태에서, 상기 반도체 재료는 p 형과 n 형이 될 수있는 제 1 및 제 2 도핑 된 영역 중 하나 이상으로 도핑 될 수있다. 다른 구체적인 양태에서, 반도체 물질은 n 형 및 p 형이 될 수있다 제 1 및 제 2 도핑 된 영역 중 하나 이상으로 도핑 될 수있다. 한 측면에서, 제 2 도핑 영역 또는 중 적어도 하나는 약 0.1 내지 약 32 μm2 μm2에의 표면적을 갖는다.

As has been described, the textured region can function to diffuse electromagnetic radiation, to redirect electromagnetic radiation, and to absorb electromagnetic radiation, thus increasing the QE of the device. The textured region can include surface features to increase the effective optical path length of the silicon material. The surface features can be cones, pyramids, pillars, protrusions, microlenses, quantum dots, inverted features and the like. Factors such as manipulating the feature sizes, dimensions, material type, dopant profiles, texture location, etc. can allow the diffusing region to be tunable for a specific wavelength. In one aspect, tuning the device can allow specific wavelengths or ranges of wavelengths to be absorbed. In another aspect, tuning the device can allow specific wavelengths or ranges of wavelengths to be reduced or eliminated via filtering.

설명한 바와 같이, 텍스쳐 영역은 전자기 방사선을 리디렉션, 따라서 장치의 QE 증가 전자기 방사선을 흡수하는, 전자기 복사선을 확산시키는 기능 할 수있다.텍스처 영역은 실리콘 재료의 유효 광로 길이를 증가시키기 위해 표면 특징을 포함 할 수있다.표면 형상은 원뿔, 피라미드, 기둥, 돌기, 마이크로 렌즈, 양자점, 반전 기능 등이 될 수있다. 이러한 피처 크기, 치수, 재료 타입, 도펀트 프로파일, 질감 위치 등을 조작하는 등의 요인이 확산 영역의 특정 파장에 대한 동조되도록 할 수있다. 한 측면에서, 장치를 튜닝하는 것은 특정 파장 또는 파장의 범위가 흡수 될 수 있도록 할 수있다. 다른 양태에서, 상기 장치를 튜닝하는 것은 특정 파장 또는 파장의 범위는 감소되거나 필터링을 통해 제거되는 것을 허용 할 수있다.

As has been described, a textured region according to aspects of the present disclosure can allow a silicon material to experience multiple passes of incident electromagnetic radiation within the device, particularly at longer wavelengths (i.e. infrared). Such internal reflection increases the effective optical path length to be greater than the thickness of the semiconductor device layer. This increase in optical path length increases the quantum efficiency of the device without increasing the thickness of the substrate, leading to an improved signal to noise ratio. The textured region can be associated with the surface nearest the impinging electromagnetic radiation, or the textured region can be associated with a surface opposite in relation to impinging electromagnetic radiation, thereby allowing the radiation to pass through the silicon material before it hits the textured region. Additionally, the textured region can be doped. In one aspect, the textured region can be doped to the same or similar doping polarity as the semiconductor device layer so as to provide a doped contact region on the backside of the device. In another aspect, the textured region can be doped in same polarity as the semiconductor substrate but at higher concentration so as to passivate the surface with a surface field. In another aspect, the textured region can be doped in the opposite polarity as the semiconductor substrate to form a diode junction (or depletion region) at the interface of the textured layer and the adjacent substrate.

설명한 바와 같이, 텍스쳐 영역은 본 발명의 양태에 따른 실리콘 재료는 특별히 긴 파장 (예, 적외선)에서, 장치 내에 입사하는 전자기 방사의 다수의 패스를 경험할 수 있도록 할 수있다. 이러한 내부 반사가 반도체 장치 층의 두께보다 크도록 유효 광로 길이를 증가시킨다. 광로 길이의 증가는 잡음비 개선 신호 선도, 기판의 두께를 증가시키지 않으면 서 디바이스의 양자 효율을 증가시킨다. 텍스처 영역은 입사 전자기 방사선에 가장 가까운면과 연관 될 수 있거나, 텍스처 영역함으로써 그 질감 영역 안타 전에 방사선 실리콘 재료를 통과 할 수 있도록, 전자기 방사선을 입사 관련 반대면과 연관 될 수있다. 또한, 텍스처 영역은 도핑 될 수있다. 장치의 뒷면에 접촉 도핑 영역을 제공하도록 한 측면에서, 텍스처 영역은 반도체 장치의 층과 동일하거나 유사한 도핑 극성으로 도핑 될 수있다. 표면 필드 표면을 패시베이션하기 위해 또 다른 양태에서, 텍스처 영역은 상기 반도체 기판과 동일한 극성하지만 더 높은 농도로 도핑 될 수있다. 다른 양태에서, 텍스처 영역 질감 층의 계면과 인접한 기판에 다이오드 접합 (또는 고갈 영역)을 형성하기 위해 반도체 기판으로서 반대 극성으로 도핑 될 수있다.

The textured region can be formed by various techniques, including lasing, chemical etching (e.g. anisotropic etching, isotropic etching), nanoimprinting, lithographically texturing, additional material deposition, reactive ion etching, and the like. One effective method of producing a textured region is through laser processing. Such laser processing allows discrete locations of the semiconductor device layer to be textured to a desired depth with a minimal amount of material removal. A variety of techniques of laser processing to form a textured region are contemplated, and any technique capable of forming such a region should be considered to be within the present scope. Laser treatment or processing can allow, among other things, enhanced absorption properties and increased detection of electromagnetic radiation.

질감 영역 (예를 들어 이방성 에칭, 등방성 에칭) 징, 화학적 에칭, 나노 임프린트, 리소그래피 텍스처링 추가적인 재료 증착, 반응성 이온 에칭 등을 포함하는 다양한 기술에 의해 형성 될 수있다.텍스처 영역의 제조 방법은, 하나의 효과적인 레이저 가공을 통해서이다. 이러한 레이저 가공은 반도체 디바이스의 개별 층에 위치 물질 제거의 최소량 원하는 깊이에 질감되도록한다.텍스쳐 영역을 형성하는 레이저 가공의 다양한 기술들이 고려되고, 이러한 영역을 형성 할 수있는 임의의 기술이 본 범위 내에있는 것으로 간주되어야한다. 레이저 치료 또는 처리는 다른 것들, 향상된 흡수 특성 및 전자기 복사의 증가 검출 중, 허용 할 수 있습니다.

In one aspect, for example, a target region of the silicon material can be irradiated with laser radiation to form a textured region. Examples of such processing have been described in further detail in U.S. Patents 7,057,256, 7,354,792 and 7,442,629, which are incorporated herein by reference in their entireties. Briefly, a surface of a semiconductor material such as silicon is irradiated with laser radiation to form a textured or surface modified region. Such laser processing can occur with or without a dopant material. In those aspects whereby a dopant is used, the laser can be directed through a dopant carrier and onto the silicon surface. In this way, dopant from the dopant carrier is introduced into a target region of the silicon material. Such a region incorporated into a silicon material can have various benefits in accordance with aspects of the present disclosure. For example, the target region typically has a textured surface that increases the surface area of the laser treated region and increases the probability of radiation absorption via the mechanisms described herein. In one aspect, such a target region is a substantially textured surface including micron-sized and/or nano-sized surface features that have been generated by the laser texturing. In another aspect, irradiating the surface of the silicon material includes exposing the laser radiation to a dopant such that irradiation incorporates the dopant into the semiconductor. Various dopant materials are known in the art, and are discussed in more detail herein. It is also understood that in some aspects such laser processing can occur in an environment that does not substantially dope the silicon material (e.g. an argon atmosphere).

일 양태에서, 예를 들면, 실리콘 재료의 타깃 영역은 텍스처 영역을 형성하는 레이저 방사선으로 조사 될 수있다. 이러한 처리의 예는 그 전체가 참조로서 본 명세서에 포함된다 US 특허 제 7,057,256, 7,354,792 및 7,442,629에 더 상세히 설명 하였다. 간략하게, 실리콘 등의 반도체 재료의 표면 질감 또는 표면 개질 영역을 형성하는 레이저 방사로 조사된다. 레이저 가공 또는 도펀트 재료없이 발생할 수있다. 도펀트를 사용함으로써 이러한 측면에서, 레이저 도펀트 캐리어를 통해 실리콘 표면 상으로 지향 될 수있다. 이러한 방식으로, 도펀트는 도펀트 캐리어에서 실리콘 재료의 타깃 영역에 도입된다. 실리콘 재료에 혼입 이러한 영역은 본 발명의 양태에 따른 각종 이익을 가질 수있다. 예를 들어, 타겟 영역은 일반적으로 레이저 처리 된 영역의 표면 영역을 증가시키고, 여기에 설명 된 메커니즘을 통해 방사선의 흡수 확률을 증가 텍스쳐 표면을 갖는다. 한 측면에서, 이러한 타겟 영역은 레이저에 의해 생성 된 텍스쳐링 된 미크론 크기 및 / 또는 나노 크기의 표면 특징을 포함하는 텍스쳐 화 된 표면은 실질적이다. 또 다른 측면에서, 규소 재료의 표면에 조사하는 조사가 반도체로 도펀트를 포함하도록 도펀트를 레이저 방사에 노출 포함한다. 다양한 도펀트 물질은 당 업계에 공지되어 있으며, 본 명세서에서보다 상세히 논의된다. 또한 몇몇 양태들에서 이러한 레이저 가공은 실질적으로 (예를 들면, 아르곤 분위기) 실리콘 물질을 도핑하지 않는 환경에서 발생할 수있는 것으로 이해된다.

Thus the surface of the silicon material that forms the textured region is chemically and/or structurally altered by the laser treatment, which may, in some aspects, result in the formation of surface features appearing as nanostructures, microstructures, and/or patterned areas on the surface and, if a dopant is used, the incorporation of such dopants into the semiconductor material. In some aspects, such features can be on the order of 50 nm to 20 ?m in size and can assist in the absorption of electromagnetic radiation. In other aspects, such features can be on the order of 200 nm to 2 um in size. In other words, the textured surface can increase the probability of incident radiation being absorbed by the silicon material.

따라서 질감 영역을 형성하는 실리콘 재료의 표면을 화학적으로 및 / 또는 구조적으로, 몇몇 양태들에서, 나노 구조, 미세 구조 및 / 또는 패터닝 된 영역에로 나타나는 표면 형상의 형성을 초래할 수 레이저 처리에 의해 변경된다도펀트가 사용되는 경우 표면과, 상기 반도체 재료 내로 도펀트 등의 혼입. 몇몇 양태에서, 이러한 특징은 크기가 50 나노 미터 내지 20 ㎛ 정도일 수 있으며, 전자기 방사선의 흡수에 도움이있다. 다른 양태에서, 이러한 기능은 크기, 음 2 200㎚의 순서에있을 수있다. 즉, 입사 방사선의 확률을 높일 수있는 텍스쳐 화 된 표면을 실리콘 재료에 의해 흡수된다.

In another aspect, at least a portion of the textured region and/or the semiconductor material can be doped with a dopant to generate a passivating surface field; in aspects where the textured region is positioned on a side of the semiconductor device layer opposite the incoming electromagnetic radiation the passivating surface field is a so-called back surface field. A back surface field can function to repel generated charge carriers from the backside of the device and toward the junction to improve collection efficiency and speed. The presence of a back surface field also acts to suppress dark current contribution from the textured surface layer of a device. It is noted that in some aspects, surfaces of trenches, such as deep trench isolation, can be passivated to repel carriers. Furthermore, a back surface field can be created in such a trench in some aspects.

다른 양태에서, 텍스처 영역 및 / 또는 반도체 재료의 적어도 일부는 부동화 표면 필드를 생성하는 도펀트로 도핑 될 수있다;텍스쳐 영역이 들어오는 전자기 방사선 대향 반도체 장치 층의 측에 위치면에서 부동화 표면 필드는 다시 소위 표면 필드이다.후면 필드는 포집 효율 및 속도를 개선하기 위해 상기 장치의이면으로부터 상기 접합부를 향하여 발생 전하 캐리어 격퇴 기능 할 수있다.배면 필드의 존재는 소자의 표면 질감 층으로부터 암전류 기여를 억제하는 역할을한다. 몇몇 측면에서, 이러한 깊은 트렌치 분리 트렌치 등의 표면은, 캐리어 격퇴 비활성화 될 수 있다는 것을 유의해야한다. 또한, 배면 필드는 몇몇 양태에서 이러한 트렌치 내에 생성 될 수있다.

In another aspect, as is shown in FIG. 11, a semiconductor device layer 1102 can have a first doped region 1104, a second doped region 1106, and a textured region 1108 on an opposing surface to the doped regions. An antireflective layer 1110 can be coupled to the semiconductor device layer 1102 on the opposite surface as the textured layer 1108. In some aspects, the antireflective layer 1110 can be on the same side of the semiconductor device layer 1102 as the textured region (not shown). Furthermore, in some aspects a lens can be optically coupled to the semiconductor device layer and positioned to focus incident electromagnetic radiation into the semiconductor device layer.

또 다른 측면에서,도로서 도시된다. 도 11은, 반도체 장치 층 (1102) 도핑 된 영역에 제 1 도핑 영역 (1104) 2 도핑 영역 (1106)과 대향하는 표면에 텍스쳐 영역 1108을 가질 수있다.반사 방지층 (1110) 일부의 측면에있어서 질감 층 (1108)으로서 대향면에 반도체 소자 층 (1102)에 결합 될 수 있고, 반사 층 (1110) 텍스쳐 영역과 같은 반도체 장치 층 (1102)과 동일한 측면에있을 수있다 (미도 ). 또한, 몇몇 양태들에서, 렌즈는 광학 반도체 소자 층에 결합되고, 상기 반도체 장치 층으로 입사 전자기 방사선을 포커스하도록 배치 될 수있다.

In another aspect of the present disclosure, a pixel array is provided as the image sensor device. Such an array can include a semiconductor device layer having an incident light surface, at least two pixels in the semiconductor device layer, where each pixel includes a first doped region and a second doped region forming a junction, and a textured region coupled to the semiconductor device layer and positioned to interact with electromagnetic radiation. The textured region can be a single textured region or multiple textured regions. Additionally, the pixel array can have a thickness less than 100 um and an external quantum efficiency of at least 75% for electromagnetic radiation having at least one wavelength greater than about 800 nm. The pixel array can have a pixel count, or also commonly known as the pixel resolution equal to or greater than about 320 x 240 (QVGA). In another embodiment the pixel resolution is greater than 640 x 480 (VGA), greater than 1 MP (megapixel), greater than 5MP, greater than 15 MP and even greater than 25 MP.

본 발명의 또 다른 측면에서, 픽셀 어레이는 이미지 센서 장치로서 제공된다. 이러한 배열은 입사면을 갖는 반도체 장치의 층을 포함 할 수 있으며, 각 픽셀은 반도체에 연결된 제 1 도핑 영역과 접합을 형성하는 2 도핑 영역과 텍스쳐 영역을 포함하는 반도체 장치 층, 적어도 두 개의 픽셀 장치 층과 위치는 전자기 방사와 상호 작용할 수 있습니다. 텍스처 영역은 단일 또는 다수의 영역 질감 질감 영역 일 수있다. 또한, 픽셀 어레이 (100)의 두께 미만 UM 및 약 800 나노 미터보다 적어도 하나 더 큰 파장을 갖는 전자기 방사선에 대해 적어도 75 %의 외부 양자 효율을 가질 수있다. 픽셀 어레이는 픽셀 수 있거나, 또한 일반적으로 동일하거나 또는 대략 320 X 240 (QVGA)보다 큰 픽셀 해상도로 알려져있다. 다른 실시 예에서 픽셀의 해상도보다 큰 640 × 480 (VGA), 메가 픽셀보다 큰 1 MP (화소), 15W 이상 MP보다 크고 25 MP보다 크다.

As is shown in FIG. 12, for example, a semiconductor device layer 1202 can include at least two pixels 1204 each having a first doped region 1206 and a second doped region 1208. A textured region 1210 can be positioned to interact with electromagnetic radiation. FIG. 13 shows a separate textured region for each pixel. In some aspects, however, a single textured region can be used to increase the absorption path lengths of multiple pixels in the array. Furthermore, an isolation structure 1212 can be positioned between the pixels to electrically and/or optically isolate the pixels from one another. In another aspect, the pixel array can be electronically coupled to electronic circuitry to process the signals generated by each pixel or pixel.

도 12 로서 도시된 바와 같이 예를 들면, 반도체 장치 층 (1202), 적어도 1204 개의 화소를 포함 할 수있는 각각의 제 1 도핑 영역 1206 질감 영역 1210 전자기파와 상호 작용하도록 배치 될 수 2 도핑 영역 (1208)을 갖는. 도. 도 13은 화소마다 분리 된 텍스쳐 영역을 나타낸다. 몇몇 양태에서, 그러나, 단일 텍스쳐 영역에 배열되어있는 복수의 화소에있어서의 흡수 경로 길이를 증가시키기 위해 사용될 수있다. 더욱이, 절연 구조 (1212), 서로 화소 전기적 및 / 또는 광학적으로 화소 간의 분리 위치 될 수있다. 또 다른 측면에서, 픽셀 어레이 전자적 각 화소 또는 픽셀에 의해 생성 된 신호를 처리하는 전자 회로에 결합 될 수있다.

Various image sensor configurations and components are contemplated, and any such should be considered to be within the present scope. Non-limiting examples of such components can include a carrier wafer, transistors, electrical contacts, an antireflective layer, a dielectric layer, circuitry layer, a via(s), a transfer gate, an infrared filter, a color filter array (CFA), an infrared cut filter, an isolation feature, and the like. Various image sensor resolutions are also contemplated, and any such should be considered to be within the present scope. Non-limiting samples of such resolutions are so called QVGA, SVGA, VGA, HD 720, HD 1080, 4K, and the like. Additionally, such devices can have light absorbing properties and elements as has been disclosed in U.S. Patent Application No. 12/885,158, filed on September 17, 2010 which is incorporated by reference in its entirety. It is further understood that the image sensor can be a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) imaging sensor or a CCD (Charge Coupled Device).

다양한 이미지 센서의 구성 및 구성 요소들이 고려되고, 이러한 본 범위 내에있는 것으로 간주되어야한다. (CFA)을 캐리어 웨이퍼, 트랜지스터, 전기 접점, 반사 방지층, 유전체 층, 회로 층, 비아 (들), 전송 게이트, 적외선 필터, 컬러 필터 어레이를 포함 할 수있는 구성 요소의 비 제한적인 예는 적외선 차단 필터, 아이솔레이션 특성 등을 포함한다. 다양한 이미지 센서의 해상도는 또한 고려되며, 그러한 본 범위 내에있는 것으로 간주되어야한다. 이러한 해상도의 비 제한적인 샘플은 소위 QVGA되어, SVGA, VGA, HD (720), HD 1080, 4K 등. 또한, 이러한 장치는 그 전체가 참조로 인용 9 월 17, 2010 출원 된 US 특허 출원 번호 12 / 885,158 호에 개시 한 바와 같이 광 특성 및 요소를 흡수 할 수있다. 또한 상기 이미지 센서는 CMOS (상보성 금속 산화막 반도체) 이미지 센서 또는 CCD (전하 결합 소자)가 될 수있는 것으로 이해된다.

Image sensor devices can include a number of transistors per pixel depending on the desired design of the device. In one aspect, for example, an image sensor device can include at least three transistors. In other aspects, an imaging device can have four, five, or six or more transistors. For example, FIG. 13 shows an exemplary schematic for a six-transistor (6-T) architecture that will allow global shutter operation according to one aspect of the present disclosure. The image sensor can include a pixel (PD), a global reset (Global_RST), a global transfer gate (Global_TX), a storage node, a transfer gate (TX1), reset (RST), source follower (SF), floating diffusion (FD), row select transistor (RS), power supply (Vaapix) and voltage out (Vout). Due to the use of extra transfer gate and storage node, correlated-double-sampling (CDS) is allowed. Therefore, the read noise should be able to match typical CMOS 4T pixels.

이미지 센서 장치는 상기 장치의 원하는 디자인에 따라, 화소 당 트랜지스터의 수를 포함 할 수있다. 일 양태에서, 예를 들어, 이미지 센서 장치는 적어도 3 개의 트랜지스터를 포함 할 수있다. 다른 측면에서, 촬상 장치는 넷, 다섯 또는 여섯 개 이상의 트랜지스터를 가질 수있다. 예를 들어,도. 도 13은 본 발명의 일 양태에 따른 글로벌 셔터 동작을 허용 여섯 트랜지스터 (T-6) 구조에 대한 예시적인 개략도를 도시한다.이미지 센서는 플로팅 디퓨전 (SF)를, (RST)를 재설정 소스 폴로, 화소 (PD), 글로벌 리셋 (Global_RST), 글로벌 전송 게이트 (Global_TX), 저장 노드, 전송 게이트 (TX1)을 포함 할 수있다 (FD), 행 선택 트랜지스터 (RS), 전원 공급 장치 (Vaapix) 아웃 전압 (VOUT). 인해 추가적인 전송 게이트와 저장 노드, 상관 이중 샘플링 (CDS)을 사용하도록 허용된다. 따라서, 판독 잡음은 전형적인 CMOS 4T 픽셀과 일치 할 수 있어야한다.

While a rolling shutter is considered to be within the present scope, the use of a global shutter can be beneficial for use in the present devices and systems. For example, FIGs. 14a-b show images of the iris of a subject captured by an IR sensitive image sensor device. As can be seen in FIG. 14a, an image of an iris captured using a rolling shutter is somewhat distorted due to movements during capture. These distortions may affect identification of the individual. FIG. 14b, on the other hand, shows an image of an iris captured using a global shutter that does not show such distortion. The global shutter operates by electronically activating all pixels at precisely the same time, allowing them to integrate the light from the scene at the same time and then stop the integration at the same time. This eliminates rolling shutter distortion.

롤링 셔터는 본 범위 내에있는 것으로 간주되지만, 글로벌 셔터의 사용은 본 장치 및 시스템에서 사용하기에 유리할 수있다. 예를 들어,도.IR 민감한 이미지 센서 장치에 의해 촬영 된 피사체의 홍채 14A-B보기 이미지. 마찬가지로도에서 볼 수있다. (14A), 롤링 셔터를 사용하여 캡처 홍채의 이미지는 다소 인해 촬영시 움직임에 왜곡됩니다. 이러한 왜곡은 개인의 식별에 영향을 줄 수있다. 도. 14B는 반면에, 이러한 왜곡을 표시하지 않는 글로벌 셔터를 사용하여 촬영 된 홍채 화상을 나타낸다.글로벌 셔터는 전자들이 동시에 현장에서의 광을 통합하고 동시에 통합을 중지 할 수 있도록 정확하게 동시에 모든 픽셀을 활성화하여 동작한다. 이 롤링 셔터 왜곡을 제거한다.

In another aspect of the present disclosure, the biometric system can include a three dimensional (3D) photosensing image sensor. Such a 3D-type image sensor can be useful to image surface details of an individual for identification, such as facial features, body features, stride or body position features, ear features, and the like. Such 3D systems can include any applicable 3D technology, including, without limitation, Time-of-Flight (TOF), structured light, stereoscopic light, and the like. For example, TOF is one technique developed for use in radar and LIDAR (Light Detection and Ranging) systems to provide depth information that can be utilized for such 3D imaging. The basic principle of TOF involves sending a signal to an object and measuring a property of the returned signal from a target. The measured property is used to determine the time that has passed since the photon left the light source, i.e., TOF. Distance to the target is derived by multiplication of half the TOF and the velocity of the signal.

본 발명의 다른 양태에서, 생체 인식 시스템은 삼차원 (3D) 화상 광 감지 센서를 포함 할 수있다. 이러한 3D 형 이미지 센서는 얼굴 특징, 신체 기능, 스트라이드 또는 상체 위치 기능, 귀 기능 등의 식별을위한 개인의 상면 세부에 유용 할 수있다. 이러한 3D 시스템은 제한없이 포함하는 임의의 적용 가능한 3D 기술을 포함 할 수있다 비행 시간 (TOF), 구조 광, 입체 광 등을들 수있다. 예를 들어, TOF 레이더 및 LIDAR에 사용 (라이트 검출 및 레인 징) 같은 3D 이미징을 위해 이용 될 수있는 깊이 정보를 제공하는 시스템을 위해 개발 한 기술이다. TOF의 기본 원리는, 오브젝트 신호를 송신하고 타겟으로부터 리턴 된 신호의 특성을 측정하는 것을 포함한다. 측정 된 특성은 광자 광원, 즉, TOF를 떠난 통과 한 시간을 결정하는 데 사용된다. 목표까지의 거리가 반 TOF의 승산과 신호의 속도에 의해 유도된다.

FIG. 15 illustrates a TOF measurement with a target having multiple surfaces that are separated spatially. Equation (III) can be used to measure the distance to a target where d is the distance to the target and c is the speed of light.

도 15는 목표 공간적으로 분리 된 다수의 표면을 갖는 TOF 측정을 도시한다. 식 (III)의 (D)는 대상까지의 거리이고, C는 빛의 속도이다 타겟까지의 거리를 측정하는데 사용될 수있다.

(III)

By measuring the time (e.g. TOF) it takes for light emitted from a light source 1502 to travel to and from a target 1504, the distance between the light source (e.g. a light emitting diode (LED)) and the surface of the target can be derived. For such an image sensor, if each pixel can perform the above TOF measurement, a 3D image of the target can be obtained. The distance measurements become difficult with TOF methods when the target is relatively near the source due to the high speed of light. In one aspect, therefore, a TOF measurement can utilize a modulated LED light pulse and measure the phase delay between emitted light and received light. Based on the phase delay and the LED pulse width, the TOF can be derived. As such, the TOF concept can be utilized in both CMOS and CCD sensors to obtain depth information from each pixel in order to capture an image used for identification of an individual.

시간 (예를 들어, TOF)을 측정함으로써 그것이 및 대상 (1504), 광원 간의 거리 (예를 들어 발광 다이오드 (LED))와 타겟의 표면으로부터 이동하는 광원 1502으로부터의 발광에 걸리는 수 도출 될 수있다. 각 픽셀이 상기 TOF 측정을 수행 할 수있는 경우 이러한 이미지 센서를 들어, 대상의 3D 화상을 얻을 수있다.타겟 인해 광의 고속 비교적 가까운 소스 때 거리 측정 TOF 방법으로 어렵게된다. 한 측면에서, 따라서, TOF 측정은 LED 광 변조 펄스를 이용하고 출사 광의 위상 지연을 측정 광을 수신 할 수있다.위상 지연 및 LED 펄스 폭에 기초하여, TOF가 유도 될 수있다. 이와 같이, TOF 개념은 개인의 식별을 위해 사용 된 화상을 캡처하기 위해 각각의 픽셀로부터의 깊이 정보를 획득하기 위해 두 CMOS 및 CCD 센서에 이용 될 수있다.

As one example, a 3D pixel, such as a TOF 3D pixel with enhanced infrared response can improve depth accuracy, which in turn can show facial features in a three dimensional scale. In one aspect, TOF image sensor has filters blocking visible light, and as such, may only detect IR light In another example, a 3D pixel, such as a TOF 3D pixel with enhanced infrared response can reduce the amount light needed to make an accurate distance calculation. In one aspect, an imaging array can include at least one 3D infrared detecting pixel and at least one visible light detecting pixel arranged monolithically in relation to each other. FIGs. 16a-c show non-limiting example configurations of pixel arrangements of such arrays. FIG. 16a shows one example of a pixel array arrangement having a red pixel 1602, a blue pixel 1604, and a green pixel 1606. Additionally, two 3D TOF pixels 1608 having enhanced responsivity or detectability in the IR regions of the light spectrum are included. The combination of two 3D pixels allows for better depth perception. In FIG. 16b, the pixel arrangement shown includes an image sensor as described in FIG. 16a and three arrays of a red pixel, a blue pixel, and two green pixels. Essentially, one TOF pixel replaces one quadrant of a RGGB pixel design. In this configuration, the addition of several green pixels allows for the capture of more green wavelengths that is needed for green color sensitivity need for the human eye, while at the same time capturing the infrared light for depth perception. It should be noted that the present scope should not be limited by the number or arrangements of pixel arrays, and that any number and/or arrangement is included in the present scope. FIG. 16c shows another arrangement of pixels according to yet another aspect.

하나의 예로서, 강화 된 적외선 응답 TOF 삼차원 화소로서 3D 픽셀은 다시 삼차원 규모 안면 특징을 보여줄 수있는 깊이의 정확도를 향상시킬 수있다. 한 측면에서, TOF 이미지 센서는 가시 광선 차단 필터를 갖고, 같은 그러한 정확한을 만들기 위해 필요한 양의 광을 줄일 수있는 향상된 적외선 응답 TOF 삼차원 화소로서, 다른 실시 예에서 3D 화소 IR 광을 검출 할 수있다 거리 계산. 한 측면에서, 이미징 어레이는 적어도 하나의 3D 적외선 검출 화소와 서로에 대해 모 놀리 식으로 배치 된 적어도 하나의 가시광 검출 화소를 포함 할 수있다. 도. 도 16a 내지도 12c는 화소 배열의 배열의 구성 예를 비 한정. 도. 16a는 적색 화소 (1602) 청색 화소 1,604을 갖는 픽셀 어레이 배열, 및 광 스펙트럼의 IR 영역에서 감도 나 검출 능력이 포함된다 또한 두 3D TOF 화소 1608 높인 녹색 화소 (1606)의 일 예를 나타낸다. 두 3D 화소의 조합은 더 깊이 지각을 허용한다. 도. 도 16b는 도시 된 화소 구성은도 1에 도시 된 바와 같이 이미지 센서를 포함한다. (16A) 및 적색 화소, 청색 화소의 세 가지 배열, 두 개의 녹색 픽셀. 기본적으로, 하나의 TOF 픽셀은 RGGB 픽셀 디자인 중 하나 사분면을 대체합니다. 동시에 깊이 지각을위한 적외선 광을 캡처하는 동안이 구성에서, 여러 녹색 픽셀의 추가로, 인간의 눈에 대한 녹색 발색 감도 요구에 필요한 더 많은 녹색 파장의 포착을 허용한다. 또한, 본 범위는 숫자 또는 픽셀 어레이의 배치에 의해 제한되어서는 안된다는, 및 임의의 수 및 / 또는 배치는 본 범위에 포함된다는 것을 주목해야한다. 도 16c는 또 다른 양상에 따른 픽셀의 다른 배열을 나타내는 도면.

In some aspects, the TOF pixel can have an on-pixel optical narrow band pass filter. The narrow band pass filter design can match the modulated light source (either LED or laser) emission spectrum and may significantly reduce unwanted ambient light that can further increase the signal to noise ratio of modulated IR light. Another benefit of increased infrared QE is the possibility of high frame rate operation for high speed 3D image capture. An integrated IR cut filter can allow a high quality visible image with high fidelity color rendering. Integrating an infrared cut filter onto the sensor chip can also reduce the total system cost of a camera module (due to the removal of typical IR filter glass) and reduce module profile (good for mobile applications). This can be utilized with TOF pixels and non-TOF pixels.

몇몇 양태에서, TOF 화소는 화소에 광학적 협 대역 통과 필터를 가질 수있다.협 대역 통과 필터의 설계는 변조 된 광원을 일치시킬 (LED 또는 레이저 중) 발광 스펙트럼과 상당히 더 변조 된 IR 광 신호 대 잡음비를 증가시킬 수있는 원치 않는 주변 광을 감소시킬 수있다. 적외선 QE 증가의 또 다른 장점은 고속 3D 촬상 높은 프레임 레이트 동작의 가능성이다.집적 IR 컷 필터는 높은 충실도 연색성 고품질 화상 표시를 허용 할 수있다.센서 칩 상에 적외선 컷 필터를 통합하면도 (표준 IR 필터 유리의 제거에 의한), 카메라 모듈의 전체 시스템 비용을 감소시키고 (모바일 애플리케이션을위한 좋은) 모듈 프로파일을 감소시킬 수있다. 이는 TOF 화소와 비 TOF 픽셀로 이용 될 수있다.

FIG. 17 shows an exemplary schematic of a 3D TOF pixel according to one aspect of the present disclosure. The 3D TOF pixel can have 11 transistors for accomplishing the depth measurement of the target. In this embodiment, the 3D pixel can include a pixel (PD), a global reset (Global_RST), a first global transfer gate (Global_TX1), a first storage node, a first transfer gate (TX1), a first reset (RST1), a first source follower (SF1), a first floating diffusion (FD1), a first row select transistor (RS1), a second global transfer gate (Global_TX2), a second storage node, a second transfer gate (TX2), a second reset (RST2), a second source follower (SF2), a second floating diffusion (FD2), a second row select transistor (RS2), power supply (Vaapix) and voltage out (Vout). Other transistors can be included in the 3D architecture and should be considered within the scope of the present invention. The specific embodiment with 11 transistors can reduce motion artifacts due to the global shutter operation, thereby giving more accurate measurements.

도 17은 본 발명의 일 양태에 따른 3D TOF 화소의 예시적인 개략도를 도시한다. 3D TOF 화소는 대상의 깊이 측정을 수행하기위한 11 개의 트랜지스터를 가질 수있다. 이 실시 예에서, 3D 픽셀은, 화소 (PD), 글로벌 리셋 (Global_RST), 제 글로벌 전송 게이트 (Global_TX1), 제 1 기억 노드, 제 트랜스퍼 게이트 (TX1), 제 1 리셋 (RST1)를 포함 할 수있다 , 제 1 소스 폴로 어 (SF1), 제 1 플로팅 확산 (FD1), 첫 번째 행 선택 트랜지스터 (RS1), 제 글로벌 전송 게이트 (Global_TX2), 제 2 저장 노드, 제 2 전송 게이트 (TX2), 제 (RST2) 다시, 제 2 소스 폴로 워 (SF2)는 제 2 플로팅 확산 (FD2), 제 2 열 선택 트랜지스터 (RS2), 전원 (Vaapix) 및 (VOUT)을 출력 전압. 다른 트랜지스터는 3 차원 구조에 포함될 수 있으며, 본 발명의 범위 내에서 고려되어야한다. 트랜지스터 (11)의 특정 실시함으로써 더욱 정확한 측정을 제공 인해 글로벌 셔터 동작 모션 아티팩트를 감소시킬 수있다.

As another example of a pixel array structure that can be beneficial, particularly where both IR and visible light are being detected, IR filtering can be integrated with visible light filtering to generate unique pixel arrays. For example, a traditional Bayer array includes two green, one red, and one blue selective pixel(s). Larger array patterns can be utilized that maintain an approximate ratio of selectively while at the same time allowing for interspersed IR selective pixel filtering to achieve enhanced image sensor functionality. This is particularly useful for image sensors according to aspects of the present disclosure that contain pixels that can detect light from the visible range and up into the IR range. For example, in one aspect an image sensor according to aspects of the present disclosure can detect light having wavelengths of from about 400 nm to about 1200 nm. Thus, in addition to detectability in the IR range, such a silicon image sensor is also selective to light in the visible range, from about 400 nm to about 700 nm. Thus by functionally coupling various filtering devices to an array of such pixels, selective detection can be achieved in the green range, the blue range, the red range, and the IR range. It is noted that filters can be also be configured to be moveable into and out of the path of incoming electromagnetic radiation.

특히, IR 및 가시 광선을 모두가 검출되는 경우에, 유용 할 수있는 픽셀 어레이 구조의 다른 예로서, IR 필터링은 고유 한 픽셀 어레이를 생성하기 위해 가시광 필터링과 통합 될 수있다. 예를 들어, 기존의 바이어 배열은 두 개의 녹색, 하나의 빨간색, 하나의 블루 선택적 픽셀 (s) 등이 있습니다. 큰 어레이 패턴을 선택적으로 동시에 강화 된 이미지 센서의 기능을 달성하기 위해 선택적인 IR 산재 화소 필터링을 허용하는 동안의 대략적인 비율을 유지하는 것을 이용할 수있다. 이것은 IR 범위 내로 가시 범위까지 광을 검출 할 수있는 픽셀을 포함하는 본 발명의 양태에 따른 이미지 센서에 특히 유용하다. 예를 들어, 일 양태에서, 이미지 센서는 약 1200 나노 미터 내지 약 400 나노 미터에서의 파장을 갖는 광을 검출 할 수있는 본 발명의 양태에 따른. 따라서, IR 범위에서 검출 가능성에 더하여, 예컨대 실리콘 이미지 센서는 약 400 nm 내지 약 700 nm, 가시 범위에서 광을 또한 선택적이다. 따라서 기능적으로 같은 화소 배열에 다양한 여과 장치를 연결함으로써, 선택적 검출 녹색 영역, 청색 영역, 적색 범위 및 IR 범위에서 달성 될 수있다. 그것은 또한 여과기로 들어오는 전자기 방사선의 경로 밖으로 이동 가능하도록 구성 될 수 있음을 유의한다.

In one aspect, for example, a plurality of filters can be arranged in a Bayer pattern and configured to pass predetermined electromagnetic radiation having wavelengths ranging from about 400 nm to about 700 nm, as well as wavelengths greater than 850 nm. In another aspect, the visible electromagnetic radiation can include wavelengths from about 400 nm to about 700 nm and the infrared electromagnetic radiation can include at least one wavelength greater than about 900 nm, and in some cases at about 940 nm.

일 양태에서, 예를 들어, 복수의 필터가 베이어 패턴으로 배열되고, 약 400 nm 내지 약 700 nm의 범위의 소정의 파장을 갖는 전자기 방사선뿐만 아니라, 850 나노 미터보다 큰 파장들을 통과 시키도록 구성 될 수있다. 또 다른 측면에서, 가시 전자기 방사선은 약 700 내지 약 400 nm 내지 파장을 포함 할 수 있고, 적외선 전자기 방사선은 약 940 nm에서의 적어도 하나의 파장 약 900 나노 미터보다 큰 어떤 경우를 포함 할 수있다.

Specific patterns of pixel arrays can vary depending on the desired characteristics of the device. In one aspect, for example, the Bayer pattern can be modified using filters to replace one or more visible light selective pixels with an IR selective pixel. Any of the green, red, or blue pixels can be modified to detect IR light over the pixel array. As one example, maintaining the green selectivity of the array can be achieved by using a plurality of first 2x2 filters including two green-pass pixel filters, one infrared-pass pixel filter, and one blue-pass pixel filter, and a plurality of first 2x2 filters including two green-pass pixel filters, one infrared-pass pixel filter, and one red-pass pixel filter. These 2x2 filters can then be alternated to provide a uniform red/blue selective pattern across the array. One exemplary implementation is shown in FIG. 18. Additionally, it is noted that either of the green pixels can be replaced with IR selective pixel functionality as well.

픽셀 어레이의 특정 패턴은 장치의 원하는 특성에 따라 달라질 수있다. 일 양태에서, 예를 들어, 베이어 패턴은 선택적 IR 픽셀과 하나 이상의 가시광 선택적 픽셀을 대체 필터를 사용하여 수정 될 수있다.녹색, 적색 또는 청색 픽셀 중 임의의 픽셀 어레이 위에 IR 광을 검출하도록 변경 될 수있다. 하나의 예로서, 두 개의 녹색 통과 화소 필터, 하나의 적외선 통과 픽셀 필터 및 하나의 청색 통과 픽셀 필터를 포함하여 제 2 × 복수의 필터를 사용함으로써 달성 될 수 어레이의 녹색 선택도를 유지하고, 처음의 복수 두 개의 녹색 화소 통과 필터, 하나의 적외선 통과 필터 화소, 및 하나의 적색 픽셀 패스 필터를 포함하여 2 × 2 필터. 이러한 2 × 2 필터는 다음 어레이에 걸쳐 균일 한 적색 / 청색 선택 패턴을 제공하기 위해 교대 할 수있다. 하나의 예시적인 구현 예를 도시한다. 18. 또한, 녹색 화소의 하나뿐만 아니라 IR 선택적 화소 기능으로 대체 될 수 있음을 유의한다.

Additionally, it is also contemplated that electromagnetic radiation can be filtered to allow passage of a visible range and an IR range using either multiple or single filters. For example, light can be filtered to allow passage of visible light and IR light having at least one wavelength above 900 nm. By providing a notch filter in between these ranges, signal-to-noise ratio can be increased. Furthermore, a narrow pass filter centered around the emission wavelength of the active light source can further improve the efficiency of the image sensor. One example of such a filter is a dichroic cut filter, allowing visible light to pass along with IR light above 930 nm, but filtering out light having a wavelength of between about 700 nm and about 930 nm.

또한, 또한 전자기 방사선의 가시 영역 통로 복수 또는 단일 필터를 사용하거나 IR 범위를 허용하도록 필터링 될 수 있다는 것이 고려된다. 예를 들어, 광은 가시광 및 900 nm의 상기 적어도 하나의 파장을 갖는 IR 광이 통과 할 수 있도록 필터링 될 수있다. 이들 범위 사이에 노치 필터를 제공함으로써, 신호 대 잡음비는 증가 될 수있다. 또한, 활성 광원의 발광 중심 파장 협 대역 통과 필터는, 상기 이미지 센서의 효율을 향상시킬 수있다. 이러한 필터의 일례는 가시광이 930 nm 인 상기 IR 광과 함께 전달할 수 있지만, 약 700 내지 약 930 나노 미터 사이의 파장을 갖는 광을 필터링하여, 다이크 차단 필터이다.

Furthermore, narrow IR filtering can facilitate further processing of the resulting image. For example, by using a narrow IR filtering, combined with a short integration time, the visible image can be subtracted from the IR filtered image to generate an improved IR image. The resulting image can also be processed using correlated double sampling with a visible frame followed by an IR frame and again by a visible frame followed by averaging of the visible frames for use in offset subtraction.

또한, 좁은 IR 필터링 결과 이미지의 추가 처리를 촉진 할 수있다. 예를 들어, 짧은 통합 시간과 함께 좁은 IR 필터링을 이용함으로써, 가시 화상은 개선 된 IR 이미지를 생성하기 위해 IR 필터링 된 이미지로부터 차감 될 수있다.생성 된 이미지는 또한 IR 프레임에 의해 다시 오프셋 감산에 사용하기위한 표시 프레임 평균화 하였다 가시 프레임 뒤에 표시 프레임과 상관 이중 샘플링을 이용하여 처리 될 수있다.

As has been described, the system for identifying an individual can include a light source that is either a passive light source (e.g. sunlight, ambient room lighting) or an active light source (e.g. an LED or lightbulb) that is capable of emitting IR light. The system can utilize any source of light that can be beneficially used to identify an individual. As such, in one aspect the light source is an active light source. Active light sources are well known in the art that are capable of emitting light, particularly in the IR spectrum. Such active light sources can be continuous or pulsed, where the pulses can be synchronized with light capture at the imaging device. While various light wavelengths can be emitted and utilized to identify an individual, IR light in the range of from about 700 nm to about 1200 nm can be particularly useful. Additionally, in some aspects the active light source can be two or more active light sources each emitting infrared electromagnetic radiation at distinct peak emission wavelengths. While any distinct wavelength emissions within the IR range can be utilized, non-limiting examples include 850 nm, 940 nm, 1064 nm, and the like. In some aspects, the two or more active light sources can interact with the same image sensor device, either simultaneously or with an offset duty cycle. Such configurations can be useful for independent capture of one or more unique features of the individual for redundant identification. This redundant identification can help insure accurate authorization or identification of the individual. In other aspects, the two or more active light sources can each interact with a different image sensor device. In another aspect, the device can determine if the ambient light is sufficient to make an identification and thereby conserve battery life by not using an active light source. An image sensor with enhanced infrared quantum efficiency increases the likelihood of the ambient light being sufficient for passive measurement.

설명한 바와 같이, 개인을 식별하기위한 시스템은 패시브 광원 중 하나 인 광원을 포함 할 수있다 (예를 들어, 햇빛, 주변 실내 조명) 또는 능동 광원 (예 : LED 또는 전구) 발광 IR 광 할 . 시스템은 유리하게 개인을 식별하는 데 사용될 수있는 광 소스를 이용할 수있다. 이와 같이, 일 양태에서, 광원은 활성 광원이다. 활성 광원은 물론 특히 IR 스펙트럼에서 광을 방출 할 수있는 당 업계에 공지되어있다. 능동 광원은 연속적인 또는 펄스가 촬상 장치에 광 캡처와 동기화 될 수있는, 펄싱 될 수있다. 다양한 파장의 빛이 방출 및 약 1200 내지 약 700 나노 미터의 범위, 개인, IR 등을 식별하기 위해 이용 될 수있는 반면에 특히 유용 할 수있다. 또한, 일부 양태에서 활성 광원은 둘 이상의 활성 광원 뚜렷한 피크 방출 파장에서 각각의 발광 적외선 전자기 복사선이 될 수있다. IR 범위 내에서 임의의 뚜렷한 파장 방출이 이용 될 수 있으나, 비 제한적인 예는 850nm, 940 nm의, 1064 nm의, 등을 포함한다. 몇몇 양태에서, 둘 이상의 활성 광원은 동시에 또는 오프셋의 듀티 사이클로, 동일한 이미지 센서 장치와 상호 작용할 수있다. 이러한 구성은 중복 식별 개인의 하나 이상의 고유 한 기능 무관 캡처하는데 유용 할 수있다. 이 중복 식별은 정확한 인증 또는 개인의 식별을 보장 할 수 있습니다. 다른 양태에서, 둘 이상의 활성 광원은 각각 상이한 이미지 센서 장치와 상호 작용할 수있다. 또 다른 측면에서, 장치는 주변 광이 식별을 할 충분한지를 결정할 수 있고, 이에 의해 활성 광원을 사용하지 않음으로써 배터리 수명을 절약. 향상된 적외선 양자 효율을 가진 이미지 센서는 수동적 측정 충분하다 주변 조명의 가능성을 증가시킨다.

As has been described, the system can include an analysis module functionally coupled to the image sensor device to compare the at least one biometric feature with a known and authenticated biometric feature to facilitate identification of the individual. For example, the analysis module can obtain known data regarding the identity of an individual from a source such as a database and compare this known data to the electronic representation being captured by the image sensor device. Various algorithms are known that can analyze the image to define the biometric boundaries/measurements and convert the biometric measurements to a unique code. The unique code can then be stored in the database to be used for comparison to make positive identification of the individual. Such an algorithm has been described for iris detection in U.S. Patent Nos. 4,641,349 and 5,291,560, which are incorporated by reference in their entirety. It should be noted that the image processing module and the analysis module can be the same or different modules. It is understood that the system described herein can be utilized with any of the identification algorithm.

설명한 바와 같이, 시스템은 기능적으로 개인의 식별을 용이하게하기 위해 공지되어 있고, 생체 인증 기능이 적어도 하나의 생체 특징을 비교하는 이미지 센서 디바이스에 결합 분석 모듈을 포함 할 수있다. 예를 들어, 분석 모듈은 데이터베이스와 같은 소스로부터의 개인의 신원에 관한 공지 된 데이터를 얻을 수 있고, 전자적 표시는 이미지 센서 장치에 의해 캡처되는이 기지 데이터를 비교한다. 다양한 알고리즘은 생체 경계 / 측정을 정의하고 고유 코드에 생체 측정을 변환하는 영상을 분석 할 수있는 것으로 알려져있다. 고유 코드는 다음의 데이터베이스에 저장 될 수있는 개인의 양을 식별하기 위해 비교를 위해 사용된다. 이러한 알고리즘은 US 특허 제. 4,641,349 및 5,291,560, 그 전체가 참조로 인용된다 아이리스 검출에 설명되었다. 이 이미지 처리 모듈 및 분석 모듈은 동일하거나 다른 모듈 일 수 있음을 주목해야한다. 본 명세서에 설명 된 시스템 식별 알고리즘의 모든 이용 될 수있는 것으로 이해된다.

Furthermore, it is noted that in various aspects the present systems can be sized to suit a variety of applications. This is further facilitated by the increased sensitivity of the image sensor devices to IR light and the corresponding decrease in the intensity of IR emission, thus allowing reduction in the size of the light source or number of light sources. In one aspect, for example, the light source, the image sensor device, and the image processing module collectively have a size of less than about 250 cubic millimeters. In one aspect, for example, the light source, the image sensor device, and the image processing module collectively have a size of less than about 160 cubic millimeters. In one aspect, for example the image sensor device, lens system, and the image processing module collectively have a size of less than about 130 cubic millimeters. In one aspect, for example, the image sensor is incorporated into a camera module that includes but is not limited to a lens and focusing elements and said module is less than 6 mm thick in the direction of incoming electromagnetic radiation. In yet another aspect, the light source, the image sensor device, and the image processing module collectively have a size of less than about 16 cubic centimeters. In one aspect, the image sensor device can have an optical format of about 1 inch. In one aspect, the image sensor device can have an optical format of about 1/2 inch. In one aspect, the image sensor device can have an optical format of about 1/3 inch. In one aspect, the image sensor device can have an optical format of about 1/4 inch. In one aspect, the image sensor device can have an optical format of about 1/7 inch. In yet another aspect, the image sensor device can have an optical format of about 1/10 inches.

또한, 다양한 양태에서, 본 시스템은 다양한 애플리케이션에 적합하도록 크기가 정해질 수 있다는 것을 유의해야한다. 이는 따라서 상기 광원의 광원 또는 숫자의 크기 감소를 허용하는, IR 광에 이미지 센서 장치의 감도를 증가 및 IR 방사의 강도에 대응하는 감소에 의해 촉진된다. 일 양태에서, 예를 들어, 광원, 이미지 센서 장치 및 이미지 처리 모듈 (250)은 총칭하여 이하 약 세제곱 밀리미터의 크기를 갖는다. 일 양태에서, 예를 들어, 광원, 이미지 센서 장치 및 이미지 처리 모듈 (160)은 총칭하여 이하 약 세제곱 밀리미터의 크기를 갖는다. 하나의 양태, 예를 들면, 이미지 센서에있어서, 렌즈계, 집단적 이미지 처리 모듈 (130)에 대한보다 작은 입방 밀리미터의 크기를 갖는다. 일 양태에서, 예를 들면, 이미지 센서는 포함하지만 렌즈와 포커싱 요소에 한정되지 않고, 카메라 모듈에 통합 모듈은 수신 된 전자기 방사 방향의 두께 6 mm 미만이고, 상기이다. 또 다른 측면에서, 상기 광원, 이미지 센서 장치 및 이미지 처리 모듈은 총체적으로 적은 약 16 입방 센티미터 이상의 크기를 갖는다. 한 측면에서, 이미지 센서 장치는 약 1 인치의 광학 포맷을 가질 수있다. 한 측면에서, 이미지 센서 장치는 약 1/2 인치의 광학 포맷을 가질 수있다. 한 측면에서, 이미지 센서 장치는 약 1/3 인치의 광학 포맷을 가질 수있다. 한 측면에서, 이미지 센서 장치는 약 1/4 인치의 광학 포맷을 가질 수있다. 한 측면에서, 이미지 센서 장치는 약 1/7 인치의 광학 포맷을 가질 수있다. 또 다른 측면에서, 이미지 센서 장치는 약 1/10 인치의 광학 포맷을 가질 수있다.

In other aspects, the identification system can be integrated into an electronic device. Non-limiting examples of such devices can include mobile smart phones, cellular phones, laptop computers, desktop computers, tablet computers, ATMs, televisions, video game consoles and the like. In one specific aspect, positive identification of the individual is operable to unlock the electronic device. In this example, the electronic device stores an encrypted authorized user's facial and iris identification trait in a storage registry and an individual's identification traits are captured by an authorization system incorporated into the electronic device. The authorization system can compare the individual's identification trait with the stored authorized user's identification trait for positive identification. This aspect is beneficial for verifying an individual in a financial or legal transaction or any other transaction that requires identification and/or signature. It is contemplated herein, that ATM financial transactions may include a user authorization system where the encrypted authorized user's identification trait is stored on an ATM debit card, such that the ATM device can compare the individual's identification trait with the authorized user trait stored on the card for a positive identification. A similar system can be utilized for credit cards or any other item of commerce.

다른 양상들에서, 식별 시스템이 전자 장치에 통합 될 수있다. 이러한 장치의 비 제한적인 예는 모바일 스마트 폰, 핸드폰, 랩탑 컴퓨터, 데스크탑 컴퓨터, 태블릿 컴퓨터, ATM 기기, 텔레비전, 비디오 게임 콘솔 등을 포함 할 수있다. 하나의 특정 양태에서, 각각의 양의 식별은 전자 장치를 잠금 해제하도록 동작 가능하다. 이 예에서, 전자 장치는 스토리지 레지스트리에 암호화 인증 된 사용자의 얼굴과 홍채 인식 특성을 저장하고, 개인의 식별 특성은 전자 장치에 통합 인증 시스템에 의해 포착된다. 인증 시스템은 긍정적 인 식별을위한 저장 권한이 부여 된 사용자의 식별 특성과 개인의 식별 특성을 비교할 수 있습니다. 이 측면은 금융 또는 법적 거래 또는 식별 및 / 또는 서명을 필요로하는 다른 트랜잭션에서 개인을 검증하기위한 도움이됩니다. 이는 ATM 금융 거래는 ATM 장치는 카드에 저장된 인증 된 사용자의 특성과 개인의 식별 특성을 비교할 수 있도록 암호화 된 허가 된 사용자의 식별 특성은 ATM 직불 카드에 저장된 사용자 인증 시스템을 포함 할 수 있음을, 본 명세서에서 고려된다 긍정적 인 식별을위한. 유사한 시스템이 신용 카드 또는 임의의 다른 상거래 항목에 이용 될 수있다.

In another example, a financial transaction may be accomplished via a cell phone device where the authorization system is continuously verifying the authorized user during the duration of the financial transaction via a front side or cameo imaging devices incorporated into the cell phone. Furthermore, in a cell phone embodiment, the image sensor device can include a switch such that the user can toggle between infrared light capture and visible light capture modes.

다른 예에서, 금융 거래 인증 시스템은 연속적으로 휴대 전화에 통합 전면 또는 카메오 촬상 장치를 통해 금융 거래의 기간 동안 허용 된 사용자를 검증하는 휴대 전화 장치를 통해 달성 될 수있다. 또한, 휴대 전화의 실시 예에서, 이미지 센서 장치는, 사용자가 적외선 캡처 및 가시광 촬영 모드를 전환 할 수 있도록하는 스위치를 포함 할 수있다.

In FIG. 19, an electronic device can include an integrated user authorization system 1900 that can be configured to continuously verify and authorize a user. Such a system can include an image sensor device 1902 including a semiconductor device layer having a thickness of less than about 10 microns, at least two doped regions forming a junction, and a textured region positioned to interact with the electromagnetic radiation as has been described, where the image sensor device is positioned to capture an electronic representation of an identification trait of a user of the device. It is noted that the thickness of the semiconductor device layer can vary depending on the design of the device. As such, the thickness of the semiconductor device layer should not be seen as limiting, and additionally includes other thicknesses. Non-limiting examples include less than about 20 microns, less than about 30 microns, less than about 40 microns, less than about 50 microns, etc. The image sensor device at least periodically captures an electronic representation of the user. The system can also include a storage register 1906 operable to store a known identification trait of an authorized user and an analysis module 1908 electrically coupled to the image sensor device and the storage register, where the analysis module is operable to use algorithms to generated an electronic representation and compare the electronic representation of the identification trait to the known identification trait to verify that the user is the authorized user. Thus an authorized user can continuously use the device while an unauthorized user will be precluded from doing so. In one aspect, the system can include a light source operable to emit electromagnetic radiation having at least one wavelength of from about 700 nm to about 1200 nm toward the user.

도 19는, 전자 디바이스는 계속해서 확인하고 사용자를 인증하도록 구성 될 수있는 통합 된 사용자 인증 시스템 1900을 포함 할 수있다. 이러한 시스템은, 설명한 바와 같이 전자기 복사선과 상호 작용하도록 위치 된 접점을 형성하는 약 10 마이크론, 적어도 두 개의 도핑 된 영역의 두께를 갖는 반도체 장치의 층을 포함하는 이미지 센서 디바이스 (1902) 및 텍스처 영역을 포함 할 수있다 여기서, 이미지 센서 장치는 상기 장치의 사용자의 식별 특성의 전자적 표시를 캡쳐하도록 배치된다. 그것은 반도체 장치 층의 두께가 소자의 설계에 따라 달라질 수 있음을 유의한다. 이와 같이, 반도체 장치 층의 두께는 제한으로 간주하고, 추가적으로 다른 두께를 포함해서는 안된다. 비 제한적인 예는 이미지 센서 장치는 적어도 주기적으로 사용자의 전자적 표시를 캡처 등 적게는 약 50 미크론 미만, 약 40 미크론 미만, 약 30 미크론 미만의 약 20 미크론,,,, 등. 또한, 시스템은 인증 된 사용자의 알려진 식별 특성 1908이 전기적으로 분석 모듈은 생성 된 전자에 알고리즘을 사용하도록 동작 가능한, 이미지 센서 장치 및 저장 레지스터에 결합 분석 모듈을 저장하도록 동작 가능한 저장 레지스터 1906을 포함 할 수있다 표현은 사용자가 허가 된 사용자인지 확인 알려진 식별 특성에 식별 특성의 전자 표현을 비교합니다. 허가되지 않은 사용자가 그렇게 배제 될 것이지만 이에인가 된 사용자는 연속적으로 장치를 사용할 수있다. 한 측면에서, 시스템은 사용자를 향해 약 1200 나노 미터 내지 약 700 나노 미터에서의 적어도 하나의 파장을 갖는 전자기 방사선을 방출하도록 작동 가능한 광원을 포함 할 수있다.

In another aspect, a second image sensor device 1904 can be incorporated into the system. The second image sensor device can be an IR enhanced imaging device configured to detect electromagnetic radiation having a wavelength in the range of about 800nm to about 1200nm. The second image sensor device can be configured to exclusively track an individual iris, face or both. In another aspect the second image sensor device can be configured to detect visible light and can be cameo type image sensor. In another embodiment, a trigger 1910 (e.g. motion sensor) and a switch 1912 can optionally be incorporated in the user authorization system allowing the system to be activated and toggled between a first image sensor device and a second image sensor device. Furthermore, a first or second image sensor device can include a lens or optic element for assisting in the capturing the electronic representation of an individual.

또 다른 측면에서, 제 2 이미지 센서 장치 1904은 시스템에 통합 될 수있다.제 2 이미지 센서 장치는 약 800nm 내지 약 1200nm 범위의 파장을 갖는 전자기 방사선을 검출하도록 구성된 IR 향상된 촬상 장치 일 수있다.제 2 이미지 센서 장치가 독점적으로 개별 홍채, 얼굴이나 모두를 추적하도록 구성 될 수있다. 또 다른 측면에서 상기 제 2 이미지 센서 장치는 가시광을 검출하도록 구성 될 수 있으며, 입력 이미지 센서 카메오 수있다. 다른 실시 예에서, 트리거 1,910 (예를 들면, 동작 센서) 및 스위치 1912은 선택적으로 활성화되고, 제 1 이미지 센서 장치 및 제 2 이미지 센서 장치 사이를 전환 할 시스템을 허용하는 사용자 인증 시스템에 통합 될 수있다. 또한, 제 2 화상 또는 센서 장치는 개인의 전자적 표시 포착을 보조하는 렌즈 나 광학 요소를 포함 할 수있다.

Given the continuous nature of the user authorization system, it can be beneficial to separate the authorization system from the primary processing system of the electronic device in order to decrease central processing unit (CPU) load. One technique for doing so includes monolithically integrating an analysis module and the image sensor device together on the same semiconductor device and separate from the CPU of the electronic device. In this way the authorization system functions independently from the CPU of the electronic device.

사용자 인증 시스템의 연속적인 특성상, 이는 중앙 처리 장치 (CPU)의 부하를 감소시키기 위해 전자 장치의 주요 처리 시스템에서 인증 시스템을 분리하기 위해 유리할 수있다. 그렇게하는 하나의 기술은 모 놀리 식으로 동일한 반도체 장치에 함께 분석 모듈과 이미지 센서를 통합하는 장치 및 전자 장치의 CPU로부터 분리하는 단계를 포함한다.인증 시스템 기능을 독립적으로 전자 장치의 CPU에서 이러한 방법.

Furthermore, in some aspects the authorization system can include a toggle to switch the image sensor device between IR light capture and visible light capture. As such, the image sensor can switch between authorizing the user and capturing visible light images. In some aspects the authorization system can capture both IR and visible light simultaneously and use image processing to authorize the user.

또한, 일부 양태들에서 인증 시스템은 IR 광 포획 및 가시광 캡처 사이 이미지 센서 장치를 전환하는 전환을 포함 할 수있다. 이와 같이, 이미지 센서는 사용자 권한 부여 및 가시 광선 이미지를 캡처 사이에서 전환 할 수있다. 몇몇 양태에서, 인증 시스템은 동시에 IR 및 가시 광선을 모두 포착하고 사용자를 인증하기 위해 화상 처리를 사용할 수있다.

Furthermore, it can be beneficial to encrypt the known identification trait for security reasons. Such encryption can protect an authorized user from identity theft or unauthorized use of an electronic device.

또한, 보안상의 이유로 공지 식별 특성을 암호화하는 것이 유익 할 수있다. 이러한 암호화는 신원 도용 또는 전자 장치의 무단 사용 권한이있는 사용자를 보호 할 수 있습니다.

A variety of biometric features can be utilized to identify an individual, and any feature capable of being utilized for such identification is considered to be within the present scope. Non-limiting examples of such identification traits include iris structure and patterns, external facial patterns, intrafacial distances, ocular patterns, earlobe shapes, and the like. External facial patterns can include inter-pupilary distance, two dimensional facial patterns, three dimensional facial patterns, and the like. In one specific aspect, the substantially unique identification trait can include an electronic representation of an iris sufficient to identify the individual. As has been described, the enhanced sensitivity of the present system can facilitate the capture of an electronic representation of the iris using a minimum amount of near infrared light.

생체 기능의 다양한 개인을 식별하는 데에 이용 될 수 있고, 어느 범위 내에 존재하는 것으로 간주되는 이러한 식별을 위해 이용 될 수있는 기능. 이러한 식별 특성의 비 제한적인 예는 홍채 패턴 구조와 외부 얼굴 패턴, intrafacial 거리, 안구 패턴 귓불 모양 등을 포함한다. 외부 얼굴 패턴, 두 차원 얼굴 패턴, 안면 입체 패턴 등을 간 동공의 거리를 포함 할 수있다. 하나의 특정 양태에서, 상기 실질적으로 고유 한 식별 특성은 개인을 식별하기에 충분한 아이리스의 전자적 표시를 포함 할 수있다. 설명한 바와 같이, 본 시스템의 향상된 감도 근적 외광의 최소량을 사용하는 아이리스의 전자적 표시의 캡처를 촉진 할 수있다.

In one aspect the image sensor can be a front side illuminated image sensor including a semiconductor device layer having a thickness of less than about 10 microns, at least two doped regions forming a junction, and a textured region positioned to interact with the reflected electromagnetic radiation, wherein the image sensor has an external quantum efficiency of at least about 30% for electromagnetic radiation having at least one wavelength of greater than 900 nm and a modulation transfer function (MTF) of over 0.3 (as measured by the slant edge technique at half Nyquist) at one wavelength greater than 900 nm.

한 측면에서, 이미지 센서는 반사 된 전자기 방사와 상호 작용하도록 위치 된 접점을 형성하는 약 10 마이크론, 적어도 두 개의 도핑 된 영역의 두께를 갖는 반도체 장치의 층을 포함하는 전면 조사 이미지 센서 및 질감 영역 일 수있다 상기 이미지 센서는 적어도 하나 이상 900 나노 미터의 파장과 변조 전달 함수 절반 슬랜트 엣지 기법에 의해 측정 (0.3 넘는 (MTF)을 갖는 전자기 방사선에 대해 적어도 약 30 %의 외부 양자 효율을 가지는 것을 900 나노 미터보다 큰 파장에서의 하나의 나이키 스트).

In one aspect the image sensor can be a front side illuminated image sensor including a semiconductor device layer having a thickness of less than about 10 microns, at least two doped regions forming a junction, and a textured region positioned to interact with the reflected electromagnetic radiation, wherein the image sensor has an external quantum efficiency of at least about 30% for electromagnetic radiation having at least one wavelength of greater than 900 nm and a modulation transfer function (MTF) of over 0.4 (as measured by the slant edge technique at half Nyquist) at one wavelength greater than 900 nm.

한 측면에서, 이미지 센서는 반사 된 전자기 방사와 상호 작용하도록 위치 된 접점을 형성하는 약 10 마이크론, 적어도 두 개의 도핑 된 영역의 두께를 갖는 반도체 장치의 층을 포함하는 전면 조사 이미지 센서 및 질감 영역 일 수있다 상기 이미지 센서는 적어도 하나 이상 900 나노 미터의 파장과 변조 전달 함수 절반 슬랜트 엣지 기법에 의해 측정 (0.4 넘는 (MTF)을 갖는 전자기 방사선에 대해 적어도 약 30 %의 외부 양자 효율을 가지는 것을 900 나노 미터보다 큰 파장에서의 하나의 나이키 스트).

In another aspect the image sensor can be a front side illuminated image sensor including a semiconductor device layer having a thickness of less than about 10 microns, at least two doped regions forming a junction, and a textured region positioned to interact with the reflected electromagnetic radiation, wherein the image sensor has an external quantum efficiency of at least about 30% for electromagnetic radiation having at least one wavelength of greater than 900 nm and a modulation transfer function (MTF) of over 0.5 (as measured by the slant edge technique at half Nyquist) at one wavelength greater than 900 nm.

또 다른 측면에서, 이미지 센서는 반사 된 전자기 방사와 상호 작용하도록 위치 된 접점을 형성하는 약 10 마이크론, 적어도 두 개의 도핑 된 영역의 두께를 갖는 반도체 장치의 층을 포함하는 전면 조사 이미지 센서 및 질감 영역 일 수있다 상기 이미지 센서는 적어도 하나 이상 900 나노 미터의 파장과 변조 전달 함수 절반 슬랜트 엣지 기법에 의해 측정 (0.5 넘는 (MTF)을 갖는 전자기 방사선에 대해 적어도 약 30 %의 외부 양자 효율을 가지는 것을 900 나노 미터보다 큰 파장에서의 하나의 나이키 스트).

In a further aspect, the image sensor can be a back side illuminated image sensor including a semiconductor device layer having a thickness of less than about 10 microns, at least two doped regions forming a junction, and a textured region positioned to interact with the reflected electromagnetic radiation, wherein the image sensor has an external quantum efficiency of at least about 40% for electromagnetic radiation having at least one wavelength of greater than 900 nm and a modulation transfer function (MTF) of over 0.4 (as measured by the slant edge technique at half Nyquist) at one wavelength greater than 900 nm.

또 다른 형태에있어서, 상기 이미지 센서는 반사와 상호 작용하도록 위치 된 접점을 형성하는 약 10 마이크론, 적어도 두 개의 도핑 된 영역의 두께를 갖는 반도체 장치의 층을 포함하는이면 조사 이미지 센서 및 질감 영역 일 수있다이미지 센서는 적어도 하나 이상 900 나노 미터의 파장과 변조 전달 함수 슬랜트 에지 법에 의해 측정 (0.4상에서의 (MTF)을 갖는 전자기 방사선에 대해 적어도 약 40 %의 외부 양자 효율을 갖는 전자기 방사선, 900 나노 미터보다 큰 하나의 파장의 절반 나이 퀴 스트)에서.

In one specific embodiment the system includes a silicon image sensor with a device layer having a thickness of less than about 10 microns, at least two doped regions forming a junction, and a textured region positioned to interact with the reflected electromagnetic radiation, wherein the image sensor has an external quantum efficiency of at least about 30% for electromagnetic radiation having at least one wavelength of greater than 900 nm and a modulation transfer function (MTF) of over 0.4 (as measured by the slant edge technique at half Nyquist) at one wavelength greater than 900 nm. In one aspect, the silicon image sensor in the system is ? inch optical format with a resolution of 1 MP or higher. In another aspect, the silicon image sensor in the system is 1/3 inch optical format with a resoluation of 3 MP or higher. In one aspect, the image sensor is incorporated into a camera module that is less than 150 cubic millimeters in volume. In another aspect the system is incorporated into a mobile phone. In one aspect, the biometric signature that is measured is iris structure. In yet another aspect, the active illumination source is one or many 940 nm light emitting diodes. In another aspect the image sensor is incorporated into a camera module with a field of view less than 40 degrees. In yet another aspect, the image sensor module includes a built in filter that only allows transmission on near infrared light.

하나의 특정 실시 예에서 시스템은 접합을 형성하는 약 10 마이크론, 적어도 두 개의 도핑 된 영역의 두께를 갖는 장치 층과 실리콘 이미지 센서, 그리고 반사 된 전자기 방사와 상호 작용하도록 위치 텍스처 영역에있어서, 상기 이미지를 포함 센서는 적어도 하나 이상 900 나노 미터의 파장과 변조 전달 함수 (MTF)을 갖는 전자기 방사선에 대해 적어도 약 30 %의 외부 양자 효율을 갖는 하나 (반 나이키 스트에 경사 에지 법에 의해 측정)이 0.4 이상 900 나노 미터보다 더 큰 파장. 한 측면에서, 시스템 내의 실리콘 이미지 센서는 1 ¼ MP 이상의 해상도 인치 광학 포맷. 다른 양태에서, 시스템에서 실리콘 이미지 센서는 3 이상의 MP resoluation 1/3 인치 광학 포맷이다. 한 측면에서, 상기 이미지 센서는 부피 미만 150 입방 밀리미터 카메라 모듈에 통합된다. 다른 양태에서 시스템은 이동 전화에 통합되어있다. 한 측면에서, 측정 된 생체 서명은 홍채의 구조이다. 또 다른 측면에서, 활성 조명 원은 하나 또는 다수의 940 nm의 발광 다이오드이다. 또 다른 측면에서, 이미지 센서는 40도 미만의 시야로, 카메라 모듈에 통합된다. 또 다른 측면에서, 상기 이미지 센서 모듈만을 근적 외광에 대한 전송을 허용 필터에 내장 포함한다.

Of course, it is to be understood that the above-described arrangements are only illustrative of the application of the principles of the present disclosure. Numerous modifications and alternative arrangements may be devised by those skilled in the art without departing from the spirit and scope of the present disclosure and the appended claims are intended to cover such modifications and arrangements. Thus, while the present disclosure has been described above with particularity and detail in connection with what is presently deemed to be the most practical embodiments of the disclosure, it will be apparent to those of ordinary skill in the art that numerous modifications, including, but not limited to, variations in size, materials, shape, form, function and manner of operation, assembly and use may be made without departing from the principles and concepts set forth herein.

물론, 전술 한 구성들은 본 발명의 원리들의 응용을 예시하는 것으로 이해되어야한다. 수많은 변형들 및 대안적인 구성이 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 당업자에 의해 고안 될 수 있고, 첨부 된 청구항들은 그러한 변형 및 배열을 포함하도록 의도된다.본 발명은 발명의 가장 실질적인 실시 예로 현재 간주되는 것과 관련하여 상세 상세히 상술되었지만 따라서, 이것은 다수의 변형을 포함하여 당업자에게 명백 할 것이지만 제한되지 않는 크기, 재료, 모양, 형태, 기능, 동작, 조립 및 사용의 방법으로 변형이 여기에 개시된 원리들 및 개념에서 벗어나지 않고 이루어질 수있다.

Claims

A system for authenticating a user through identification of at least one biometric feature, comprising:
an active light source capable of emitting electromagnetic radiation having a peak emission wavelength at from about 700 nm to about 1200 nm, the active light source being positioned to emit the electromagnetic radiation to impinge on at least one biometric feature of the user;
an image sensor having infrared light-trapping pixels positioned relative to the active light source to receive and detect the electromagnetic radiation upon reflection from the at least one biometric feature of the user, the light trapping pixels having a structural configuration to facilitate multiple passes of infrared electromagnetic radiation therethrough;
a processing module functionally coupled to the image sensor and operable to generate an electronic representation of the at least one biometric feature of the user from detected electromagnetic radiation;
an authentication module functionally coupled to the processing module operable to receive and compare the electronic representation to an authenticated standard of the at least one biometric feature of the user to provide authentication of the user; and
an authentication indicator functionally coupled to the authentication module operable to provide notification that the user is authenticated.
적어도 하나의 생체 특징 량의 식별을 통해 사용자를 인증하는 시스템
약 1200 내지 약 700 nm 내지에서 발광 피크 파장을 갖는 전자기 방사선을 방출 할 수있는 활성 광원은, 상기 활성 광원은 사용자의 적어도 하나의 생체 특징에 충돌하는 전자기 방사선을 방출하도록 배치되고;
이미지 센서는 적외선 - 포착 픽셀이 수신하고, 사용자의 하나 이상의 생체 특징으로부터 반사에 전자기 방사선을 검출하는 활성 광원에 대해 위치 데 구조적 구성을 갖는 광 트래핑 픽셀은 적외선의 다중 패스를 용이하게 전자기 방사선 관통;
처리 모듈은 기능적 이미지 센서와 검출 된 전자기 방사로부터 사용자의 하나 이상의 생체 특징의 전자적 표시를 생성하도록 동작 가능한 결합;
기능적 동작 가능한 프로세싱 모듈에 결합 된 인증 모듈을 수신하고, 사용자의 인증을 제공하기 위해 사용자의 하나 이상의 생체 특징의 인증 표준을 전자적 표시를 비교하는 단계; 과
인증 표시기 기능적 사용자가 인증 통지를 제공하도록 동작하는 인증 모듈에 연결된다.
The system of claim 1, wherein the image sensor is capable of detecting electromagnetic radiation having wavelengths of from about 400 nm to about 1200 nm.
제 1 항에있어서,이미지 센서는 약 1200 나노 미터 내지 약 400 나노 미터에서의 파장을 갖는 전자기 방사선을 검출 할 수있는 것을 특징으로하는 시스템.
The system of claim 1, wherein the active light source generates electromagnetic radiation having an intensity of less than about 5 uW/cm² at 940 nm.
제 1 항에있어서,활성 광원은 940 nm에서 약 5 uW이다 / cm2의 강도를 갖는 전자기 방사선을 생성하는 것을 특징으로하는 시스템.
The system of claim 1, wherein at least the active light source, the image sensor, the processing module, and the authentication indicator are integrated into an electronic device.
제 1 항에있어서,적어도 활성 광원, 이미지 센서, 프로세싱 모듈 및 인증 표시가 전자 장치에 통합되는 것을 특징으로하는 시스템.
The system of claim 4, wherein the electronic device is a hand held electronic device, a cellular phone, a smart phone, a tablet computer, a personal computer, an automated teller machine, a kiosk, a credit card terminal, a television, a video game console, or a combination thereof.
제 4 항에있어서,전자 장치는 휴대용 전자 장치, 휴대폰, 스마트 폰, 태블릿 컴퓨터, 개인 컴퓨터, 현금 자동 지급기, 키오스크, 신용 카드 단말기, 텔레비전, 제 4 항에있어서, 상기 시스템 비디오 게임 콘솔, 또는 이들의 조합을 포함한다.
The system of claim 4, wherein the image sensor is incorporated into a cameo camera of the electronic device.
제 4 항에있어서,이미지 센서는 상기 전자 장치의 카메오 카메라에 통합되는 것을 특징으로하는 시스템.
The system of claim 1, wherein the active light source has a peak emission wavelength at from about 850 nm to about 1100 nm.
제 1 항에있어서,활성 광원은 약 1100 내지 약 850 nm 내지에 발광 피크 파장을 갖는 것을 특징으로하는 시스템.
The system of claim 1, wherein the active light source has a peak emission wavelength at about 940 nm.
제 1 항에있어서,활성 광원은 약 940 nm에서 발광 피크 파장을 갖는 것을 특징으로하는 시스템.
The system of claim 1, wherein the active light source is operated in a continuous manner, a strobed manner, a user activated manner, a structured light manner, an authentication activated manner, or a combination thereof.
제 1 항에있어서,활성 광원은 이의 연속적으로 스트로브 방식으로, 사용자 활성화 방법, 구조 광 방식, 인증 활성화 방법, 또는 이들의 조합을 작동하는 것을 특징으로하는 시스템.
The system of claim 1, wherein the image sensor is a front side illuminated image sensor including a semiconductor device layer having a thickness of less than about 10 microns, at least two doped regions forming a junction, and a textured region positioned to interact with the reflected electromagnetic radiation, wherein the image sensor has a an external quantum efficiency of at least about 20% for electromagnetic radiation having at least one wavelength of greater than 900 nm.
제 1 항에있어서,이미지 센서는 접합을 형성 약 10 마이크론, 적어도 두 개의 도핑 된 영역의 두께를 갖는 반도체 장치의 층을 포함하는 전면 조사 이미지 센서 인 것을 특징으로하는 시스템과 상호 작용하도록 위치 질감 영역이미지 센서는 900 나노 미터보다 큰 적어도 하나의 파장을 갖는 전자기 방사선에 대해 적어도 약 20 %의 외부 양자 효율을 갖는 전자기 방사선을 반영.
The system of claim 1, wherein the image sensor is a front side illuminated image sensor including a semiconductor device layer having a thickness of less than about 10 microns, at least two doped regions forming a junction, and a textured region positioned to interact with the reflected electromagnetic radiation, wherein the image sensor has an external quantum efficiency of at least about 30% for electromagnetic radiation having at least one wavelength of greater than 900 nm.
제 1 항에있어서, 이미지 센서는 접합을 형성하는 약 10 마이크론, 적어도 두 개의 도핑 된 영역의 두께를 갖는 반도체 소자 층, 및 상기 반사 된 전자기 복사선과 상호 작용하도록 위치 질감 영역, 상기 포함한 전면 조사 이미지 센서 인 것을 이미지 센서는 900 나노 미터보다 큰 적어도 하나의 파장을 갖는 전자기 방사선에 대해 적어도 약 30 %의 외부 양자 효율을 갖는다.
The system of claim 1, wherein the image sensor is a back side illuminated image sensor including a semiconductor device layer having a thickness of less than about 10 microns, at least two doped regions forming a junction, and a textured region positioned to interact with the reflected electromagnetic radiation, wherein the image sensor an external quantum efficiency of at least about 40% for electromagnetic radiation having at least one wavelength of greater than 900 nm.
제 1 항에있어서, 이미지 센서는 접합을 형성하는 약 10 마이크론, 적어도 두 개의 도핑 된 영역의 두께를 갖는 반도체 소자 층, 및 상기 반사 된 전자기 복사선과 상호 작용하도록 위치 텍스쳐 영역을 포함하는 후면 조사 이미지 센서 인 것을 특징으로 이미지보다 900 nm의 중 적어도 하나의 파장을 갖는 전자기 방사선에 대해 적어도 약 40 %의 외부 양자 효율 센서
The system of claim 1, wherein the image sensor is a CMOS image sensor.
제 1 항에있어서,이미지 센서는 CMOS 이미지 센서 인 것을 특징으로하는 시스템.
The system of claim 1, further comprising a synchronization component functionally coupled between the image sensor and the active light source, the synchronization component being capable of synchronizing the capture of reflected electromagnetic radiation by the image sensor with emission of electromagnetic radiation by the active light source.
제 1 항에있어서,상기 기능적 이미지 센서 및 활성 광원 사이에 결합 된 동기화 구성 요소를 포함하는 제 1의 시스템은, 캡처를 동기화 할 수있는 동기화 컴포넌트는 액티브 광 소스에 의해 전자기 방사선의 방출을 가진 이미지 센서에 의해 전자기 방사선을 반사 .
The system of claim 14, wherein the synchronization component includes circuitry, software, or combinations thereof, configured to synchronize the image sensor and the active light source.
제 14 항에있어서, 동기화 구성 성분이 이들의 회로, 소프트웨어, 또는 이들의 조합을 포함하는 것을 특징으로하는 시스템 (14)은, 이미지 센서와 활성 광원을 동기화한다.
The system of claim 1, wherein the active light source is two or more active light sources each emitting electromagnetic radiation at distinct peak emission wavelengths.
제 1 항에있어서, 활성 광원은 둘 이상의 활성 광원 뚜렷한 피크 방출 파장에서 각각의 전자기 복사를 방출하는 것을 특징으로하는 시스템.
The system of claim 16, wherein the two or more active light sources emit electromagnetic radiation at about 850 nm and about 940 nm.
제16항에 있어서, 둘 이상의 활성 광원은 약 850 nm 내지 약 940 nm에서 전자기 복사선을 방출하는 것을 특징으로하는 시스템.
The system of claim 1, wherein the image sensor is capable of capturing the reflected electromagnetic radiation with sufficient detail to facilitate the authentication of the user using electromagnetic radiation emitted from the active light source having at least one wavelength of from about 700 nm to about 1200 nm and having a scene radiance impinging on the user at 18 inches that is less than about 5 uW/cm².
제1항에 있어서, 이미지 센서는 약 1200 내지 약 700 nm 내지 적어도 하나의 파장을 갖는 활성 광원으로부터 방출 된 전자기 복사선을 이용하여 상기 사용자의 인증을 용이하게하기 위해 충분한 세부 반사 된 전자기 방사를 포착 할 수있는 것을 특징으로하는 시스템 내지 약 5 uW이다 / cm2 미만의 18 인치 사용자에 충돌 장면 생기를 갖는.
The system of claim 1, wherein the image sensor is capable of capturing the reflected electromagnetic radiation with sufficient detail to facilitate the authentication of the user using the electromagnetic radiation emitted from the active light source having a peak emission wavelength of about 940 nm and having a scene radiance impinging on the user at 18 inches that is less than about 5 uW/cm².
제1항에 있어서, 이미지 센서는 약 940 nm의 발광 피크 파장을 갖는 갖는 활성 광원으로부터 방출 된 전자기 복사선을 이용하여 상기 사용자의 인증을 용이하게하기 위해 충분한 세부 반사 된 전자기 방사를 포착 할 수있는 것을 특징으로하는 시스템 약 5 uW이다 / ㎠ 이하 18 인치 사용자에 충돌 장면 래디언스.
The system of claim 1, wherein the biometric feature is an external facial pattern, an ocular pattern, an iris pattern, an earlobe pattern, or a combination thereof.
제1항에 있어서, 생체 특징이 외부 얼굴 패턴, 안구 패턴, 홍채 패턴, 귓불 패턴, 또는 이들의 조합 인 것을 특징으로하는 시스템.
The system of claim 1, wherein at least one of the authentication module or the processing module is integrated monolithically together with the image sensor but separate from a main CPU of the electronic device.
제1항에 있어서, 인증 모듈 또는 처리 모듈 중 적어도 하나는 전자 장치의 메인 CPU로부터 이미지 센서와 별개이지만 함께 모 놀리 식으로 집적되는 것을 특징으로하는 시스템.
The system of claim 1, further comprising a plurality of filters functionally coupled to the image sensor.
제 1 항에있어서, 상기 기능적으로 이미지 센서에 연결된 복수의 필터를 포함하는 시스템.
The system of claim 22, wherein the plurality of filters are arranged in a Bayer pattern and configured to filter predetermined electromagnetic radiation having wavelengths ranging from about 400 nm to about 700 nm.
제 22 항에있어서, 필터의 복수의 베이어 패턴으로 배열되고, 약 400 nm 내지 약 700 nm의 범위의 소정의 파장을 갖는 전자기 방사선을 필터링하도록 구성되는 시스템.
The system of claim 1, further comprising a filter configured to allow predetermined visible and infrared electromagnetic radiation to pass through the filter.
제 1 항에있어서, 상기 소정의 가시 및 적외선 전자기 복사선이 필터를 통과하도록 허용하도록 구성된 필터를 포함하는 시스템.
The system of claim 24, wherein the visible electromagnetic radiation includes wavelengths from about 400 nm to about 700 nm and the infrared electromagnetic radiation includes at least one wavelength greater than about 900 nm.
제24항에 있어서,가시 전자기 방사선은 약 700 nm이고, 적외 전자기 방사선은 약 400 nm 내지 파장을 포함하는 것을 특징으로하는 시스템 (24)은, 약 900 nm의 적어도 하나보다 더 큰 파장을 포함한다.
A system for authorizing a user on a secure resource, comprising:
the system for authenticating the user of claim 4;
an authorization module functionally coupled to the authentication module, the authorization module operable to verify the authentication of the user and to allow access to at least a portion of the secure resource.
시큐어 리소스에 대한 사용자 권한을 부여하는 시스템
제 4 항에있어서, 사용자를 인증하기위한 시스템;
기능적 인증 모듈에 연결된 인증 모듈은 동작 가능한 허가 모듈은 사용자의 인증을 확인하고 시큐어 리소스의 적어도 일부에 대한 액세스를 허용.
The system of claim 26, wherein the secure resource is physically separate and distinct from the electronic device.
제26항에 있어서,시큐어 리소스가 전자 장치로부터 물리적으로 분리되고 구별되는 것을 특징으로하는 시스템.
The system of claim 27, wherein at least one of the authentication module or the authorization module is located within the electronic device.
제 27 항에있어서, 상기 인증 모듈, 인증 모듈 중 적어도 하나는 상기 전자 장치 내에 위치하는 시스템.
The system of claim 27, wherein at least one of the authentication module or the authorization module is located with the secure resource.
제 27 항에있어서, 상기 인증 모듈, 인증 모듈 중 적어도 하나가 보안 자원으로 위치하는 시스템.
The system of claim 26, wherein the secure resource is located within the electronic device.
제26항에 있어서, 시큐어 리소스가 상기 전자 장치 내에 위치한 시스템.
The system of claim 30, wherein the secure resource is a gateway to a remote secure resource.
제30항에 있어서, 시큐어 리소스가 원격 시큐어 리소스에 게이트웨이 인 것을 특징으로하는 시스템.
The system of claim 26, wherein authorization of the user is operable to verify the user in a financial transaction with the secure resource.
제26항에 있어서, 사용자의 권한 부여가 동작 가능한 것을 특징으로하는 시스템은, 시큐어 리소스와 금융 거래에서 사용자를 확인하는 시스템
The system of claim 26, wherein at least one of the authentication module or the authorization module is integrated monolithically together with the image sensor but separate from a CPU of the electronic device.
제26항에 있어서, 인증 모듈 또는 인증 모듈 중 적어도 하나는 전자 장치의 CPU로부터 이미지 센서와 별개이지만 함께 모 놀리 식으로 집적되는 것을 특징으로하는 시스템.
A method of authorizing a user with an electronic device for using a secure resource, comprising:
delivering electromagnetic radiation from an active light source in the electronic device to impinge on the user such that the electromagnetic radiation reflects off of at least one biometric feature of the user, the electromagnetic radiation having a peak emission wavelength of from about 700 nm to about 1200 nm;
detecting the reflected electromagnetic radiation at an image sensor positioned in the electronic device, wherein the image sensor includes infrared light-trapping pixels positioned relative to the active light source to receive and detect the electromagnetic radiation upon reflection from the at least one biometric feature of the user, the light trapping pixels having a structural configuration to facilitate multiple passes of infrared electromagnetic radiation therethrough;
generating an electronic representation of the at least one biometric feature of the user from the reflected electromagnetic radiation;
comparing the electronic representation to an authenticated standard of the at least one biometric feature of the user to authenticate the user as an authenticated user; and
authorizing the authenticated user to use at least a portion of the secure resource.
시큐어 리소스를 사용하기위한 전자 장치를 가진 사용자를 승인하는 방법으로서 :
전자기 방사선은 사용자의 적어도 하나의 생체 특징에 반사되도록 사용자에 충돌하는 전자 장치에서 활성 광원으로부터 전자기 복사를 전달하는, 전자기 방사선은 약 1200 내지 약 700 nm의 발광 피크 파장을 갖는 나노 미터;
이미지 센서가 수신하여 상기 적어도 하나의 생체 특징으로부터 반사에 전자기 방사선을 검출하기위한 활성 광원에 대하여 위치 적 외광 - 포착 화소를 포함하는 전자 장치에 배치 된 이미지 센서로 반사 된 전자기 방사를 검출 사용자, 적외선 전자기 복사선 관통 다중 패스를 용이하게하기 위해 구조적인 구성을 갖는 화소 트래핑 빛;
반사 된 전자기 방사로부터 사용자의 하나 이상의 생체 특징의 전자적 표시를 생성하는 단계;
사용자의 하나 이상의 생체 특징의 인증 표준을 전자적 표시를 비교하는 인증 된 사용자와 같은 사용자를 인증하는 단계; 과
인증 된 사용자를 허가하는 시큐어 리소스의 적어도 일부를 사용한다.
The method of claim 34, further comprising providing notification to the user that authorization was successful and that an authorization state is active.
제 34 항에있어서, 상기 인증이 성공하고, 사용자에게 권한이 활성 상태임을 통지를 제공하는 단계를 더 포함하는 방법.
The method of claim 34, wherein the biometric feature is an external biometric pattern, an ocular pattern, an iris pattern, an earlobe pattern, or a combination thereof.
제 34 항에있어서, 생체 특징이 생체 외부 패턴, 안구 패턴, 홍채 패턴, 귓불 패턴, 또는 이들의 조합 인 방법.
The method of claim 34, further comprising periodically authenticating the user while the secure resource is in use.
제 34 항에있어서, 상기 시큐어 리소스를 사용하는 동안 주기적으로 사용자를 인증하는 단계를 더 포함하는 방법.
The method of claim 34, wherein the user authorization system is operable to continuously verify the user as the authorized user.
제 34 항에있어서,사용자 인증 시스템은 연속적으로 인증 된 사용자와 같은 사용자를 확인하는 동작 가능한 방법.
The method of claim 34, wherein delivering electromagnetic radiation and detecting the reflected electromagnetic radiation further includes:
delivering electromagnetic radiation having a peak emission wavelength of about 940 nm in a pulsatile manner;
detecting the reflected electromagnetic radiation coinciding with the pulsatile 940 nm electromagnetic radiation;
detecting visible electromagnetic radiation with the image sensor;
subtracting the detected visible electromagnetic radiation from the reflected electromagnetic radiation to generate the electronic representation.
제 34 항에있어서,전자기 방사선을 전달하고 반사 된 전자기 방사를 더 포함 검출하는
맥동 방식으로 약 940 nm의 발광 피크 파장을 갖는 전자기 방사선을 전달하는 단계;
박동성 940 nm의 전자기 복사선과 일치 반사 된 전자기 방사를 검출하는 단계;
이미지 센서와 가시 전자기 방사선을 검출하는 단계;
반사 된 전자기 방사선으로부터 검출 가시 전자기 방사선을 감산하는 전자적 표시를 생성하는 방법.