WO2017110483A1 - 情報処理装置、情報処理方法、プログラム - Google Patents

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WO2017110483A1
WO2017110483A1 PCT/JP2016/086480 JP2016086480W WO2017110483A1 WO 2017110483 A1 WO2017110483 A1 WO 2017110483A1 JP 2016086480 W JP2016086480 W JP 2016086480W WO 2017110483 A1 WO2017110483 A1 WO 2017110483A1
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puf
image sensor
information processing
average value
median
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PCT/JP2016/086480
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公一 馬場
泰一郎 渡部
洋一 江尻
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ソニー株式会社
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Definitions

  • the present disclosure relates to an information processing apparatus, an information processing method, and a program, and in particular, information processing that can generate a stable PUF (Physical Unclonable Function) that is less susceptible to environmental changes, has little characteristic deterioration, and
  • the present invention relates to an apparatus, an information processing method, and a program.
  • Non-Patent Document 1 Smart Card using SRAM
  • Arbiter PUF Arbiter PUF
  • RTN Random (Telegraph Noise)
  • the proposed PUF technology includes the one that uses a bit pattern immediately after the SRAM cell is turned on, and the other that uses the difference in signal delay time due to variations in the threshold voltage of the transistor.
  • the set ID may gradually change due to factors such as deterioration of the oxide film quality due to electrical stress due to the use of transistor threshold variation.
  • the present disclosure has been made in view of such a situation, and is capable of generating a stable PUF that is less susceptible to environmental changes, has little characteristic deterioration, and the like.
  • An information processing apparatus includes a reading unit that reads output data from a predetermined element a plurality of times, an average value calculation unit that calculates an average value of the output data read by the reading unit, and the average A median value calculation unit that calculates the median value of the average values calculated by the value calculation unit, and a PUF generation unit that generates a PUF (Physical Unclonable Function) by comparing the median value with the average value.
  • a reading unit that reads output data from a predetermined element a plurality of times
  • an average value calculation unit that calculates an average value of the output data read by the reading unit
  • the average A median value calculation unit that calculates the median value of the average values calculated by the value calculation unit
  • a PUF generation unit that generates a PUF (Physical Unclonable Function) by comparing the median value with the average value.
  • An information processing method reads output data from a predetermined element a plurality of times, calculates an average value of the read output data, calculates a median value of the calculated average values, Generating a PUF (Physical (Unclonable Function) by comparing the median with the average value.
  • PUF Physical (Unclonable Function)
  • a program reads output data from a predetermined element into a computer a plurality of times, calculates an average value of the read output data, calculates a median value of the calculated average values,
  • a program for executing a process including a step of generating a PUF (Physical Unclonable Function) by comparing the median and the average value.
  • PUF Physical Unclonable Function
  • output data from a predetermined element is read a plurality of times, an average value of the read output data is calculated, and the calculated average value is calculated.
  • the median is calculated, and the median and average are compared to generate a PUF.
  • PUF Physical Unclonable Function
  • the PUF has the feature that the generation pattern is difficult to predict and is permanently maintained, it is difficult to duplicate the PUF even if the circuit pattern of the semiconductor is illegally copied.
  • the PUF technology can be used as a security technology for advanced authentication and anti-counterfeiting at low cost without using special encryption technology.
  • the PUF is generated using an image sensor (imaging device)
  • imaging device imaging device
  • present technology can be applied to, for example, a memory other than the image sensor, and a case where the present technology is applied to a memory or the like will be described later.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of an embodiment of an information processing system to which the present technology is applied.
  • the information processing system illustrated in FIG. 1 includes an imaging device 11 and a PUF processing device 13.
  • the imaging device 11 is a device that captures an image, such as a digital still camera, and includes an image sensor.
  • the imaging device 11 captures an image and generates image data 12.
  • the imaging device 11 has a predetermined timing, for example, a timing when the imaging device 11 is turned on, a timing when an image is captured, a timing when an image is captured, and the image data 12 is stored in a predetermined storage unit.
  • PUF 21 is generated and included in image data 12.
  • the PUF 21 is included in the image data 12, for example, it can be included together with imaging information such as the date and time when the image is captured and exposure information.
  • the PUF processing device 13 compares the PUF 22 obtained from the imaging device 11 and the PUF 21 included in the image data 12 to determine whether or not the image data 12 is an image captured by the imaging device 11. When the PUF processing device 13 makes a determination, the PUF processing device 13 instructs the imaging device 11 to generate a PUF, and as a result, the PUF processing device 13 acquires the PUF 22 generated on the imaging device 11 side. .
  • the PUF processing device 13 may be configured to perform processing using PUF other than performing determination using PUF.
  • NFC Near Field Communication
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of the imaging device 11.
  • the imaging device 11 in FIG. 2 is an electronic device such as an imaging device such as a digital still camera or a video camera, or a mobile terminal device such as a smartphone or a tablet terminal.
  • the imaging device 11 includes an image sensor 31, a DSP circuit 32, a display unit 33, an operation unit 34, a frame memory 35, a recording unit 36, and a power supply unit 37.
  • the DSP circuit 32, the display unit 33, the operation unit 34, the frame memory 35, the recording unit 36, and the power supply unit 37 are connected to each other via a bus line 38.
  • the image sensor 31 has a configuration as described later with reference to FIG.
  • the image sensor 31 takes in incident light (image light) from a subject via an optical lens system (not shown), and converts the amount of incident light imaged on the imaging surface into an electrical signal in units of pixels. Output as a pixel signal.
  • the DSP circuit 32 is a signal processing circuit that processes a signal supplied from the image sensor 31.
  • the DSP circuit 32 outputs image data obtained by processing a signal from the image sensor 31.
  • the frame memory 35 temporarily holds the image data processed by the DSP circuit 32 in units of frames.
  • the display unit 33 includes a panel type display device such as a liquid crystal panel or an organic EL (Electro Luminescence) panel, and displays a moving image or a still image captured by the image sensor 31.
  • the recording unit 36 records image data of a moving image or a still image captured by the image sensor 31 on a recording medium such as a semiconductor memory or a hard disk.
  • the operation unit 34 outputs operation commands for various functions of the imaging device 11 in accordance with user operations.
  • the power source unit 37 appropriately supplies various power sources serving as operation power sources for the DSP circuit 32, the frame memory 35, the display unit 33, the recording unit 36, and the operation unit 34 to these supply targets.
  • FIG. 3 shows a configuration example of the image sensor 31.
  • the image sensor 31 shown in FIG. 3 is a CMOS image sensor.
  • the image sensor 31 of the present example includes a pixel unit 43 in which a plurality of pixels 42 including a photoelectric conversion unit are regularly arranged in a semiconductor substrate, for example, a silicon substrate, and a peripheral circuit unit. And is configured.
  • the pixel 42 includes a photoelectric conversion unit and a plurality of pixel transistors (so-called MOS transistors).
  • the plurality of pixel transistors can be constituted by three transistors, for example, a transfer transistor, a reset transistor, and an amplification transistor.
  • a selection transistor may be added to configure the transistor with four transistors. Since the equivalent circuit of the unit pixel is the same as usual, the detailed description is omitted.
  • a so-called pixel sharing structure in which a plurality of photoelectric conversion units share other pixel transistors other than the transfer transistor and share a floating diffusion can be applied.
  • the peripheral circuit section includes a vertical drive circuit 44, a column signal processing circuit 45, a horizontal drive circuit 46, an output circuit 47, a control circuit 48, and the like.
  • the control circuit 48 receives an input clock and data for instructing an operation mode, and outputs data such as internal information of the imaging device 11. That is, the control circuit 48 generates a clock signal and a control signal that serve as a reference for operations of the vertical drive circuit 44, the column signal processing circuit 45, the horizontal drive circuit 46, and the like based on the vertical synchronization signal, the horizontal synchronization signal, and the master clock. To do. These signals are input to the vertical drive circuit 44, the column signal processing circuit 45, the horizontal drive circuit 46, and the like.
  • the vertical drive circuit 44 is constituted by, for example, a shift register, selects a pixel drive wiring, supplies a pulse for driving the pixel to the selected pixel drive wiring, and drives the pixels in units of rows. That is, the vertical drive circuit 44 selectively scans each pixel 42 of the pixel unit 43 sequentially in the vertical direction in units of rows, and the photoelectric conversion element of each pixel 42 through the vertical signal line 49 according to the amount of light received, for example. A pixel signal based on the generated signal charge is supplied to the column signal processing circuit 45.
  • the column signal processing circuit 45 is arranged for each column of the pixels 42, for example, and performs signal processing such as noise removal on the signal output from the pixels 42 for one row for each pixel column. That is, the column signal processing circuit 45 performs signal processing such as CDS for removing fixed pattern noise unique to the pixel 42, signal amplification, and AD conversion.
  • a horizontal selection switch (not shown) is connected to the horizontal signal line 50 at the output stage of the column signal processing circuit 45.
  • the horizontal drive circuit 46 is constituted by, for example, a shift register, and sequentially outputs horizontal scanning pulses to select each of the column signal processing circuits 45 in order, and outputs a pixel signal from each of the column signal processing circuits 45 to the horizontal signal line. 50.
  • the output circuit 47 performs signal processing and outputs the signals sequentially supplied from the column signal processing circuits 45 through the horizontal signal lines 50. For example, only buffering may be performed, or black level adjustment, column variation correction, various digital signal processing, and the like may be performed.
  • the input / output terminal 51 exchanges signals with the outside.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing the structure of the pixel 42 in FIG.
  • the pixels 42 in FIG. 4 constitute a backside illumination type CMOS image sensor.
  • FIG. 4 described below is an example, and other configurations, for example, not only each layer described below but also other layers are added, or any of the layers described below Even in a configuration in which layers are deleted, the present technology described below can be applied.
  • CMOS image sensor will be described as an example, but the present technology can also be applied to a front-illuminated image sensor, a vertical spectroscopic image sensor including an organic photoelectric film, and the like.
  • the present technology is also applied to image sensors in which the pixel portion and the peripheral portion are formed in the same chip, and a stacked image sensor in which the pixel portion and the peripheral portion are formed in different chips and the chips are stacked. it can.
  • a wiring layer 62 made of an insulating layer and metal is disposed on a support substrate 61, and a silicon substrate 63 is disposed on the wiring layer 62.
  • the support substrate 61 is made of silicon, glass epoxy, glass, plastic, or the like.
  • a plurality of photodiodes 64 (optical elements) as photoelectric conversion portions of the respective pixels are formed at predetermined intervals.
  • a protective film 65 made of an insulating material is formed on the silicon substrate 63 and the photodiode 64.
  • a light shielding film 66 for preventing light from leaking into adjacent pixels is formed between adjacent photodiodes 64.
  • a flattening film 67 for flattening a region for forming the color filter is formed on the protective film 65 and the light shielding film 66.
  • a color filter layer 68 is formed on the planarizing film 67.
  • the color filter layer 68 is provided with a plurality of color filters for each pixel, and the colors of the color filters are arranged in accordance with, for example, a Bayer array.
  • the first organic material layer 69 is made of an acrylic resin material, a styrene resin material, an epoxy resin material, or the like.
  • a microlens 70 is formed on the first organic material layer 69.
  • a cover glass 71 is bonded to the upper part of the microlens 70 via a second organic material layer 72.
  • the cover glass 71 is not limited to glass, and a transparent plate such as resin may be used.
  • a protective film for preventing intrusion of moisture and impurities may be formed between the microlens 70 and the cover glass 71.
  • the second organic material layer 72 is made of an acrylic resin material, a styrene resin material, an epoxy resin material, or the like.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration of the pixel unit 43.
  • the pixel unit 43 includes an effective pixel area 91 and a light-shielded pixel area (hereinafter referred to as an OPB (optical black) area 92).
  • the effective pixel area 91 occupies most of the pixel unit 43 and is an area where pixels for detecting actual data to be output as an image signal are arranged, and the size thereof is determined by the angle of view of the output image signal. Will be decided accordingly.
  • the OPB area 92 occupies one end of the pixel unit 43 and is an area where pixels for detecting correction data for correcting the image signal detected in the effective pixel area 91 are arranged, and the size thereof is increased. As a result, the accuracy of the correction data can be increased.
  • the description will be continued with an example in which the OPB region 92 is provided at one end of the effective pixel region 91, but the OPB region 92 is provided at both ends of the effective pixel region 91. It can also be set as the structure provided in the structure and the vertical direction and the horizontal direction, respectively. In addition, the present technology described below can be applied regardless of the position and size of the OPB region 92.
  • the OPB area 92 is an area provided for obtaining a black reference level as a reference for determining the luminance level of the pixel signal obtained in the effective pixel area 91.
  • the OPB region 92 is a pixel 42 provided in a region where incident light is shielded by a light shielding film (such as a metal light shielding plate).
  • the signal level obtained from the pixel 42 is adopted as a black reference, and the luminance is set as described above. The level is determined.
  • the pixel 42 in the OPB area 92 is a pixel that is not affected by external factors because it is a light-shielded pixel.
  • the pixel 42 in the effective pixel area 91 is opened to convert the light into an electric signal according to the incident light, and the output signal changes depending on the intensity of the incident light. This is a pixel that depends on external factors.
  • a PUF can be generated without being influenced by external factors.
  • the PUF is generated by utilizing the fact that the output data from each pixel 42 is different due to variations in defects in the semiconductor of the part forming the image sensor 31. Since the location, size, number, and the like of defects in this semiconductor do not depend on temperature, it is possible to generate PUFs that use such defects in semiconductors without depending on temperature. . Furthermore, since it is difficult for deterioration with time to occur, it is possible to generate a PUF that does not change over time.
  • a PUF at a predetermined temperature referred to as a first PUF
  • a PUF at a temperature higher than that temperature referred to as a second PUF
  • the second PUF is exactly the same, the first PUF and the second PUF are different but within an error (allowable range).
  • the first PUF and the second PUF are the same.
  • the case where it is determined that is included is also included.
  • FIG. 6 is a functional block diagram of the imaging device 11.
  • the imaging device 11 includes a PUF generation unit 100 as a function related to PUF generation.
  • the PUF generation unit 100 includes a PUF generation instruction unit 101, an output data acquisition unit 102, an average value calculation unit 103, a median value calculation unit 104, and a conversion.
  • Unit 105 and output unit 106 are components of the imaging device 11.
  • the PUF generation unit 100 shown in FIG. 6 is a function related to the generation of the PUF of the imaging device 11, and it goes without saying that the imaging device 11 has other functions such as a function of imaging.
  • the description is continued assuming that the imaging device 11 has a function related to PUF generation, but the information processing device is configured as a single unit as the PUF generation unit 100 having the function shown in FIG. May be.
  • the information processing apparatus that constitutes the PUF generation unit 100 can be a semiconductor IC.
  • the PUF generation unit 100 can also be a function realized by causing a computer to execute a predetermined program.
  • the PUF generation instruction unit 101 instructs generation of PUF to each function in FIG.
  • the PUF generation instruction unit 101 is instructed by, for example, the timing at which the imaging device 11 is activated, the timing at which an image is captured, the timing at which image data is recorded in the recording unit 36 (FIG. 2), or the PUF processing device 13.
  • a PUF generation instruction is issued at the timing.
  • the output data acquisition unit 102 acquires output data from the pixels 42 in the OPB area 92. Output data acquisition by the output data acquisition unit 102 is performed a plurality of times in one PUF generation. For example, the following description will be continued assuming that it is performed 10 times. As will be described later, when a PUF is generated using output data from the pixels 42 in the effective pixel area 91, the output data acquisition unit 102 acquires output data from the pixels 42 in the effective pixel area 91. As will be described later, it is also possible to obtain output data from a memory or the like and generate a PUF. In such a case, the output data obtaining unit 102 obtains output data from the memory. To do.
  • the average value calculation unit 103 calculates the average value of the output data read ten times from the same pixel 42 in the OPB area 92 for each pixel 42.
  • the median value calculation unit 104 calculates the median value from the set of average values calculated by the average value calculation unit 103.
  • the conversion unit 105 compares the median value with the average value of each pixel 42, converts an average value larger than the median value to 1, and converts an average value smaller than the median value to 0.
  • the description will be continued assuming that an average value larger than the median value is converted to 1 and an average value smaller than the median value is converted to 0.
  • an average value larger than the median value is converted to 0 and the median value is converted to 0.
  • a smaller average value may be converted to 1.
  • the average value that is the same as the median value may be set to be converted to 1, or may be set to be converted to 0.
  • the output unit 106 outputs the generated PUF. For example, when included in the image data 12 of the captured image, the image data 12 is output so as to be included in the image data 12 when the image data 12 is output (recorded). Further, when a PUF is generated according to an instruction from the PUF processing device 13, the PUF is output to the PUF processing device 13.
  • FIG. 7 is a functional block of the PUF processing device 13.
  • the PUF processing device 13 includes a PUF generation instruction unit 151, a PUF acquisition unit 152, a comparison unit 153, and a determination unit 154.
  • the PUF generation instruction unit 151 instructs the imaging device 11 to generate a PUF.
  • the imaging device 11 generates a PUF when a PUF generation instruction is received from the PUF generation instruction unit 151 of the PUF processing device 13.
  • the imaging device 11 is configured to generate a PUF when an instruction is given, and is not configured to store the PUF.
  • By adopting a configuration that does not store the PUF it is possible to prevent the PUF from being illegally read from the imaging device 11.
  • the PUF acquisition unit 152 acquires the PUF 22 (FIG. 1) generated on the imaging device 11 side according to an instruction from the PUF generation instruction unit 151.
  • the PUF acquisition unit 152 also acquires the PUF 21 (FIG. 1) included in the image data 12.
  • the comparison unit 153 compares the PUF 21 and the PUF 22 acquired by the PUF acquisition unit 152.
  • the comparison result is supplied to the determination unit 154.
  • the determination unit 154 refers to the supplied comparison result, outputs a determination result that the PUF 21 and the PUF 22 are the same or not the same, and displays a subsequent processing unit (not shown) or a display unit that displays the determination result Output to etc.
  • the image data 12 including the PUF 21 can be determined to be image data of an image captured by the imaging device 11 that has supplied the PUF 22.
  • the image data 12 including the PUF 21 is not image data of an image captured by the imaging device 11 that has supplied the PUF 22.
  • the processing of the flowchart shown in FIG. 8 is started when a PUF generation instruction is issued from the PUF generation instruction unit 101.
  • the PUF generation instruction unit 101 issues a PUF generation instruction at the timing described above.
  • step S101 the output data acquisition unit 102 reads output data from each pixel 42 in the OPB area 92 a predetermined number of times.
  • the predetermined number is 10 times.
  • the output data acquisition unit 102 reads the output data from each pixel 42 in the OPB area 92 ten times.
  • the pixels 42 from which output data is read may be targeted for all the pixels in the OPB area 92, or a predetermined number of pixels in the OPB area 92 may be targeted.
  • step S102 the average value calculation unit 103 calculates the average value of the output data acquired from each pixel 42. For example, since the output data is read 10 times here, the average value of the output data read by the 10 reads is calculated.
  • the reason why the average value (average pixel output) is calculated is to exclude output variations due to random components. Therefore, the number of times the output data is read is not limited to the above-described 10 times as long as the output variation due to the random component can be excluded. It is also possible to apply a method that excludes output variations due to random components by a method other than the average value.
  • the median value is calculated by the median value calculation unit 104 from the set of average values of the calculated output data of each pixel 42. For example, when output data is read from 100 pixels 42 in the OPB area 92 and an average value of output data of 100 pixels 42 is calculated, a median value of 100 average values is calculated.
  • the median value may be calculated by, for example, calculating an average value of 100 average values. Or it is good also considering the average value calculated with the highest frequency among 100 average values as a median value.
  • step S104 the conversion unit 105 compares the median value with the average value of each pixel 42, thereby generating a PUF. Specifically, the median value is compared with the average value of each pixel 42, an average value larger than the median value is converted to 1, an average value smaller than the median value is converted to 0, and the converted data ( Data string) is PUF.
  • a PUF is generated. That is, a PUF is generated using a signal from the pixel 42 (image pickup device) arranged in the OPB area 92 in the image sensor 31. Since the pixels 42 arranged in the OPB area 92 are not affected by external factors, it is possible to generate a PUF without being influenced by external factors.
  • the PUF is generated by utilizing the fact that the output data from each pixel 42 is different due to the variation of defects in the semiconductor of the part forming the image sensor 31. Since the location, size, number, and the like of defects in this semiconductor do not depend on temperature, it is possible to generate PUFs that use such defects in semiconductors without depending on temperature. . Furthermore, since it is difficult for deterioration with time to occur, a PUF that does not change with time can be generated.
  • a table is created, and the PUF is generated by referring to the table. That is, a table creation process is executed in step S201 (FIG. 9), the table created in the process is referred to, and a PUF generation process is executed in step S202.
  • FIG. 10 is a flowchart for explaining the table creation process executed in step S201.
  • each process of steps S221 to S223 is a process for deriving a median value and is the same process as steps S101 to S103 (FIG. 8), the description thereof is omitted.
  • the processing of steps S221 to S223 is performed at a predetermined temperature, and a table is created by associating the temperature with the calculated median value.
  • step S224 the median value calculated in step S223 is associated with the temperature of the image sensor 31 at that time (the ambient temperature around the image sensor 31 or the temperature of the substrate of the image sensor 31). Is written to.
  • step S225 it is determined whether or not the table is completed.
  • the table is determined to be complete when the median value is calculated for all the temperatures set as the temperatures written to the table. For example, if you want to create a table that stores the median value every 5 degrees from 0 degrees to 60 degrees as the temperature, the median value is calculated in order from 0 degrees, 5 degrees, 10 degrees, ... 60 degrees, The table is written in association with the temperature.
  • step S225 the determination process in step S225 is performed by determining whether or not a table in which the median values from 0 degrees to 60 degrees are written is created.
  • step S225 If it is determined in step S225 that the table is not completed, the temperature around the image sensor 31 (the temperature of the substrate of the image sensor 31) is changed, and the processes in steps S221 to S224 are performed under the changed temperature. Repeatedly, the median value under the changed temperature is calculated and written to the table.
  • step S225 if it is determined in step S225 that the table is completed, the process proceeds to step S226, and the created table is stored in a storage unit (not shown) such as a memory.
  • the storage unit in which the table is stored is provided as one of the functions of the PUF generation unit 100 and can be provided in the imaging device 11 (in the image sensor 31).
  • step S202 (FIG. 9) is executed.
  • step S225 is a determination performed on the manufacturing apparatus side (an administrator who manages the manufacturing apparatus) of the PUF generation unit 100 (the image sensor 31 including the PUF generation unit 100).
  • step S202 When a PUF generation instruction is given to the imaging device 11 storing the table, a PUF generation process is executed in step S202.
  • the PUF generation process executed in step S202 will be described with reference to the flowchart of FIG.
  • step S243 the median value calculation unit 104 reads from the table the median value that has already been calculated and described in the table.
  • the median value read out is the median value associated with the current temperature. Therefore, the image sensor 31 (imaging device 11) includes a sensor for measuring temperature, and a median value corresponding to the temperature obtained by the sensor is read from the table.
  • the median value is associated with the temperature and stored in the table, and when the PUF is generated, the table can be referred to generate the PUF.
  • the PUF cannot be generated without the average value of the output data of each pixel in the OPB area 92, even if only the table is illegally acquired, the PUF is generated. Can be prevented. Therefore, it does not affect the security using PUF. Therefore, even when the PUF is used for security and a table in which the median is written is used, it is possible to prevent the security from being lowered.
  • the table itself is a one-to-one correspondence between temperature and median value, the storage capacity for storing the table itself may be small.
  • the PUF is generated using a signal from the pixel 42 arranged in the OPB area 92 in the image sensor 31, so that it is not affected by external factors. It is possible to generate a PUF.
  • the first and second PUF generation processes described above were generated using output data from the pixels 42 in the OPB area 92 when generating the PUF.
  • output data from the pixels 42 in the effective pixel region 91 is used to generate a PUF.
  • the third PUF generation process is performed by the pixel unit 43, as shown in FIG. It can be applied to both the case where the pixel portion 43 is configured to include only the effective pixel region 91.
  • the pixels 42 in the effective pixel area 91 are used to generate a PUF.
  • the PUF is generated using the pixels 42 in the effective pixel area 91.
  • step S301 the mechanical shutter is closed.
  • the PUF generation instructing unit 101 checks whether or not the mechanical shutter is in a closed state. If the PUF generation instructing unit 101 is in an open state, the PUF generation instructing unit 101 checks a control unit (not shown) that controls the mechanical shutter. Instructs the user to close it.
  • step S302 the output data from the pixel 42 in the effective pixel area 91 is read a predetermined number of times with the mechanical shutter closed. This process is the same as the process of step S101 in FIG. 8, for example.
  • step S101 output data from the pixel 42 in the OPB area 92 is read, whereas in step S302, the effective pixel area 91 is read. The difference is that output data from the pixel 42 is read.
  • the output data from the pixel 42 in the effective pixel area 91 is read in a state where the mechanical shutter is closed, so that the output data from the pixel 42 in the effective pixel area 91 is acquired while being shielded from light.
  • the output data from the pixel 42 in the OPB area 92 can be acquired without being affected by external factors.
  • the pixels 42 into which the output data is read may be targeted for all the pixels 42 in the effective pixel area 91 or may be for some pixels 42 in the effective pixel area 91. Further, as in the above-described embodiment, the number of times of reading is, for example, 10 times.
  • step S303 the average value of the output data of each pixel 42 is calculated.
  • step S304 the median value of the average values is calculated.
  • step S305 the median value and the average value are compared to generate a PUF.
  • steps S303 to S305 Since the processing in steps S303 to S305 is performed in the same manner as the processing in steps S102 to S104 shown in FIG. 8, detailed description thereof is omitted.
  • the PUF is generated in this way, it is a signal from the pixel 42 arranged in the effective pixel region 91 in the image sensor 31 and is obtained using a signal obtained in a light-shielded state. Since the PUF is generated, it is possible to generate the PUF regardless of external factors.
  • the PUF is generated by utilizing the fact that the output data from each pixel 42 is different due to the variation of defects in the semiconductor of the part forming the image sensor 31. Since the location, size, number, and the like of defects in this semiconductor do not depend on temperature, it is possible to generate PUFs that use such defects in semiconductors without depending on temperature. . Furthermore, since it is difficult for deterioration with time to occur, a PUF that does not change with time can be generated.
  • a PUF can be generated by applying an existing configuration.
  • the second PUF generation process and the third PUF generation process may be combined. That is, a table in which the median value and the temperature are associated is created using the pixels 42 in the effective pixel area 91, the table is referred to, and the average value of the output data from the pixels 42 in the effective pixel area 91 is compared. By doing so, it is possible to generate a PUF.
  • step S401 the PUF generation instruction unit 151 instructs the imaging apparatus 11 (PUF generation unit 100 in the imaging apparatus 11) to generate a PUF.
  • the PUF generation unit 100 Upon receiving the PUF generation instruction, the PUF generation unit 100 generates a PUF by executing any one of the first to third PUF generation processes described above.
  • step S402 the PUF acquisition unit 152 acquires the PUF 22 (FIG. 1) generated on the imaging device 11 side.
  • the instruction to the imaging device 11 in step S401 and the PUF acquisition in step S402 are performed via a network or using short-range wireless communication such as NFC.
  • step S403 the PUF acquisition unit 152 also acquires the PUF 21 (FIG. 1) included in the image data 12.
  • step S404 the comparison unit 153 compares the acquired PUF 21 and PUF 22 and supplies the comparison result to the determination unit 154.
  • the comparison is performed by calculating the Hamming distance.
  • the Hamming distance is the number of different characters at corresponding positions in two character strings having the same number of characters. For example, the Hamming distance between “1011101” and “1001001” is “2”.
  • the PUF can be captured as a character string of 0 and 1, and the PUF 21 and the PUF 22 are compared to calculate the Hamming distance.
  • the determination unit 154 refers to the comparison result by the comparison unit 153, in this case, the Hamming distance, and determines whether the PUF 21 and the PUF 22 are the same. For example, the determination unit 154 determines that the PUF 21 and the PUF 22 are the same when the Hamming distance is 30% or less of the entire parameter, and when the Hamming distance is 30% or more, the PUF 21 and the PUF 22 are not the same. Judge that there is no.
  • the image data 12 can be specified as being captured by the imaging device 11, and when it is determined that the PUF 21 and the PUF 22 are not the same, the image data 12 is It can be specified that the image is taken by an imaging device 11 other than 11.
  • the above-described generation of the PUF has been described by taking the case where the image sensor 31 (imaging device) is used as an example, and the imaging device 11 is described as an example of a device including the image sensor 31.
  • the imaging device 11 may be a camera that captures a still image or a camera that captures a moving image.
  • the above-described present technology can also be applied to a scanner including the image sensor 31.
  • the PUF is generated using output data from the pixel in the state where the pixel in the OPB area 92 or the effective pixel area 91 is shielded from light.
  • the PUF is generated using output data output from the image sensor 31 (pixel) when the image sensor 31 is not receiving light.
  • the present technology can be applied to a storage element such as a memory.
  • a storage element such as a memory.
  • the signal from the memory is read and a PUF is generated using that signal can do.
  • FIG. 14 shows a configuration example of the memory.
  • the memory cell 300 includes a memory element 301 and an access transistor 302, and a memory cell array 303 is formed in which the memory cells 300 are arranged in a plurality of rows and a plurality of columns.
  • Each memory cell 300 is connected to a word line 304, a bit line 305, a first power supply line 306, and a second power supply line 307.
  • a row address decoder 308 is connected to each word line 304, and a column address decoder 309 is connected to the bit line 305.
  • the row address decoder 308 and the column address decoder 309 select a storage cell 300 to be written, erased or read from the storage cell array 303.
  • Each bit line 305 is connected to a sense amplifier (not shown), and is configured such that data read from the selected memory cell 300 is detected by the sense amplifier.
  • the data is written into the memory by applying a predetermined voltage to the selected memory cell 300. That is, the column to which the memory cell 300 to be written is connected is selected from the memory cell array 303, and a voltage for data writing is applied to the bit line 305, while the voltage is stored in the other bit lines. A voltage that does not cause data writing even when applied to the cell is applied.
  • the stage to which the memory cell 300 to be written is connected is selected, and the access transistor 302 of the memory cell 300 is turned on to the word line 304 so that data can be written to the memory cell 300.
  • a voltage for controlling the access transistor 302 is applied to the other word lines so as not to write data to the memory cells connected thereto.
  • FIG. 15 is a diagram showing the structure of the memory element 301 of the memory cell 300.
  • the memory element 301 includes a high resistance layer 324 and an ion source layer 325 between the lower electrode 323 and the upper electrode 326.
  • the lower electrode 323 is provided on, for example, a silicon substrate 321 on which a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) circuit is formed, and can be used as a connection portion with the CMOS circuit portion.
  • CMOS Complementary Metal Oxide Semiconductor
  • the memory element 301 is formed by laminating a lower electrode 323, a high resistance layer 324, an ion source layer 325, and an upper electrode 326 in this order on the silicon substrate 321.
  • the lower electrode 323 is embedded in the opening of the insulating layer 322 formed on the silicon substrate 321.
  • the high resistance layer 324, the ion source layer 325, and the upper electrode 326 are formed in the same plane pattern.
  • the lower electrode 323 is narrower than the high resistance layer 324 and is electrically connected to a part of the high resistance layer 324.
  • a positive potential (+ potential) is applied to the upper electrode 326 and a negative potential ( ⁇ potential) or zero potential is applied to the lower electrode 323.
  • a predetermined potential is applied to each of the upper electrode 326 and the lower electrode 323, at least one metal element of Cu, Ag, and Zn is ionized from the ion source layer 325 and diffuses in the high resistance layer 324. Then, it is combined with electrons on the lower electrode 323 side and deposited, or remains in a state of being diffused inside the high resistance layer 324.
  • a current path containing a large amount of at least one metal element of Cu, Ag, and Zn is formed in the high resistance layer 324, or Cu, Ag, and Zn are formed in the high resistance layer 324.
  • the resistance value of the high resistance layer 324 is lowered by forming a large number of defects due to at least one kind of metal element.
  • the resistance value of the ion source layer 325 is originally lower than the resistance value of the high resistance layer 324 before recording, the resistance value of the high resistance layer 324 is reduced, so that the resistance value of the entire memory element 301 is also reduced. Lower. At this time, the resistance of the entire memory element 301 becomes the writing resistance.
  • a negative potential ( ⁇ potential) is applied to the upper electrode 326 and a positive potential (+ potential) or a zero potential is applied to the lower electrode 323.
  • a predetermined potential is applied to each of the upper electrode 326 and the lower electrode 323, at least one kind of Cu, Ag, and Zn constituting the current path or impurity level formed in the high resistance layer 324 is used.
  • the metal element is ionized, moves in the high resistance layer 324, and returns to the ion source layer 325 side.
  • the current path or defect disappears from within the high resistance layer 324, and the resistance value of the high resistance layer 324 increases.
  • the resistance value of the ion source layer 325 is originally low, when the resistance value of the high resistance layer 324 is increased, the resistance value of the entire memory element 301 is also increased. The entire resistance of the memory element 301 at this time becomes an erasing resistance.
  • the high resistance state of the memory element 301 is maintained.
  • the recorded information is erased in this way. By repeating such a process, information can be recorded (written) in the memory element 301 and recorded information can be erased repeatedly.
  • the above-described PUF generation process can be applied to the memory configured as described above.
  • the memory element 301 shown in FIG. 15 or the pixel 42 shown in FIG. 4 even when no voltage is applied or no light is received.
  • a signal due to solid variation is generated.
  • a PUF can be generated using a signal due to this solid variation.
  • a signal output from the storage element 301 to be processed is read.
  • Such reading corresponds to reading from the pixel 42 in the OPB area 92 described above, and is performed a plurality of times. Then, an average value of signals read from each storage element 301 is calculated, a median value is calculated from a set of average values of each storage element 301, and a PUF is generated by comparing the median value with the average value. In other words, it is possible to generate a PUF by the same processing as when generating a PUF using the image sensor 31.
  • the PUF generated using the memory can be included in various data such as text data, image data, and audio data.
  • the PUF generated by the personal computer is included in the text data generated by a predetermined personal computer. Then, when text data including a PUF is played back, if the PUF included in the text data does not match the PUF generated by the personal computer, the text data can be prevented from being played back. By doing so, text data cannot be reproduced unless it is a specific personal computer, and it is possible to prevent the text data from being illegally used.
  • the memory to which the present technology is applied can be applied to, for example, a resistance change type memory or a spin type memory in addition to the above-described memory.
  • the above-described technology generates a PUF using a signal generated due to individual variations of elements such as a memory element and an image sensor, it can also be applied to elements with individual variations other than the memory element and the image sensor described above. it can.
  • FIG. 16 is a diagram illustrating a usage example of the image sensor 31.
  • the image sensor 31 described above can be used in various cases for sensing light such as visible light, infrared light, ultraviolet light, and X-rays as follows. That is, as shown in FIG. 16, not only the above-mentioned field of viewing images taken for viewing, but also, for example, the field of transportation, the field of home appliances, the field of medical / healthcare, the field of security.
  • the image sensor 31 can also be used in a device used in the field of beauty, the field of sports, the field of agriculture, or the like.
  • a digital camera for example, a digital camera, a smartphone, a mobile phone with a camera function, or the like is a device for shooting an image used for viewing.
  • a digital camera for example, a digital camera, a smartphone, a mobile phone with a camera function, or the like is a device for shooting an image used for viewing.
  • the image sensor 31 can be used in a device used for traffic such as a monitoring camera, a distance measuring sensor for measuring a distance between vehicles, and the like.
  • the image sensor 31 is a device used for home appliances such as a television receiver, a refrigerator, and an air conditioner. Can be used.
  • an image sensor 31 is used in a medical or healthcare device such as an endoscope or a blood vessel photographing device that receives infrared light. be able to.
  • the image sensor 31 can be used in a security device such as a security camera or a person authentication camera.
  • the image sensor 31 can be used in a device used for beauty, such as a skin measuring device for photographing the skin and a microscope for photographing the scalp.
  • the image sensor 31 can be used in devices used for sports such as action cameras and wearable cameras for sports applications.
  • the image sensor 31 can be used in a device used for agriculture, such as a camera for monitoring the state of fields and crops.
  • this technique can take the following structures.
  • a reading unit that reads output data from a predetermined element multiple times;
  • An average value calculating unit for calculating an average value of the output data read by the reading unit;
  • a median calculation unit for calculating a median of the average values calculated by the average value calculation unit;
  • An information processing apparatus comprising: a PUF generation unit that generates a PUF (Physical Unclonable Function) by comparing the median and the average value.
  • the predetermined element is an image sensor, The information processing apparatus according to (1), wherein the reading unit reads the output data from the image sensor when the image sensor is shielded from light.
  • OPB optical black
  • the predetermined element is an image sensor, The information processing apparatus according to (1) or (2), wherein the reading unit reads the output data from the image sensor when a mechanical shutter is closed. (5) The information processing apparatus according to (1), wherein the predetermined element is a storage element. (6) The PUF generation unit converts the first value when the average value is larger than the median value, and converts it to the second value when the average value is smaller than the median value. The information processing apparatus according to any one of (1) to (5). (7) Storing a table in which temperature and the median are associated; The PUF generation unit generates the PUF by reading a median value associated with the measured temperature from the table and comparing the average value with the average value. Any one of (1) to (6) Information processing device.
  • the information processing apparatus according to any one of (1) to (7), wherein the information processing apparatus is a semiconductor IC.
  • the predetermined element is an image sensor, The information processing apparatus according to (1), wherein the PUF generated by the PUF generation unit is included in data of an image captured by the image sensor.
  • (11) Read the output data from a given element multiple times, Calculate the average value of the read output data, Calculate the median of the calculated average values, An information processing method including a step of generating a PUF (Physical Unclonable Function) by comparing the median and the average value.
  • PUF Physical Unclonable Function
  • 11 imaging device 12 image data, 13 PUF processing device, 21, 22 PUF, 31 image sensor, 91 effective pixel area, 92 OPB area, 100 PUF generation unit, 101 PUF generation instruction unit, 102 output data acquisition unit, 103 average Value calculation unit, 104 median value calculation unit, 105 conversion unit, 106 output unit, 151 PUF generation instruction unit, 152 PUF acquisition unit, 153 comparison unit, 154 determination unit

Abstract

本開示は、安定したPUFを生成することができるようにする情報処理装置、情報処理方法、プログラムに関する。 所定の素子からの出力データを複数回読み込む読み込み部と、読み込み部で読み込まれた出力データの平均値を算出する平均値算出部と、平均値算出部で算出された平均値の中央値を算出する中央値算出部と、中央値と平均値を比較することでPUF(Physical Unclonable Function)を生成するPUF生成部とを備える。所定の素子は、イメージセンサであり、読み込み部は、イメージセンサが遮光された状態のときに、イメージセンサからの出力データを読み込む。本技術は、例えば、撮像装置に適用できる。

Description

情報処理装置、情報処理方法、プログラム
　本開示は、情報処理装置、情報処理方法、プログラムに関し、特に、環境の変化を受けにくく、特性劣化の小さい、安定性のあるPUF(Physical Unclonable Function)を生成することができるようにした情報処理装置、情報処理方法、プログラムに関する。
　近年、ICタグ、認証セキュリティシステム、LSIの偽造防止等にPUFが用いられている。例として、SRAMを用いたSmart Card（非特許文献１）やアービターPUFがある。また、製品化には至っていないものとして、RTN(Random Telegraph Noise)を利用したPUF技術（非特許文献２）が報告されている。
<Protecting next-generation Smart Card ICs with SRAM-based PUFs,Document order number: 9397 750 17366,www.nxp.com,February 2013> <Jiezhi Chen, Tetsufumi Tanamoto, Hiroki Noguchi and Yuichiro Mitani, "Further Investigations on Traps Stabilities in Random Telegraph Signal Noise and the Application to a Novel Concept Physical Unclonable Function (PUF) with Robust Reliabilities", Toshiba Corporation, VLSI Technology (VLSI Technology), 2015 Symposium on,T40 - T41,16-18 June 2015>
　提案されているPUFの技術には、SRAMセルの電源投入直後のビットパターンを利用するもの、トランジスタの閾値電圧のばらつきによる信号遅延時間の差を利用するものなどがある。しかしながら、SRAM遅延を利用した技術の場合、トランジスタの閾値ばらつきを利用するため電気的ストレスにより酸化膜品質に経時劣化が起こるなどの要因から、設定したIDが徐々に変化する可能性があった。
　また、RTNを用いたPUFの技術では、高温化においてRTN特性がランダムに変化してしまう可能性がある。また信号が微弱であるため、微小電流読み出し用に回路が別途必要となる。
　本開示は、このような状況に鑑みてなされたものであり、環境の変化を受けにくく、特性劣化の小さい、安定性のあるPUFを生成することができるものである。
　本技術の一側面の情報処理装置は、所定の素子からの出力データを複数回読み込む読み込み部と、前記読み込み部で読み込まれた前記出力データの平均値を算出する平均値算出部と、前記平均値算出部で算出された前記平均値の中央値を算出する中央値算出部と、前記中央値と前記平均値を比較することでPUF(Physical Unclonable Function)を生成するPUF生成部とを備える。
　本技術の一側面の情報処理方法は、所定の素子からの出力データを複数回読み込み、読み込まれた前記出力データの平均値を算出し、算出された前記平均値の中央値を算出し、前記中央値と前記平均値を比較することでPUF(Physical Unclonable Function)を生成するステップを含む。
　本技術の一側面のプログラムは、コンピュータに、所定の素子からの出力データを複数回読み込み、読み込まれた前記出力データの平均値を算出し、算出された前記平均値の中央値を算出し、前記中央値と前記平均値を比較することでPUF(Physical Unclonable Function)を生成するステップを含む処理を実行させるためのプログラムである。
　本技術の一側面の情報処理装置、情報処理方法、並びにプログラムにおいては、所定の素子からの出力データが複数回読み込まれ、読み込まれた出力データの平均値が算出され、算出された平均値の中央値が算出され、中央値と平均値が比較されることでPUFが生成される。
　本技術の一側面によれば、環境の変化を受けにくく、特性劣化の小さい、安定性のあるPUFを生成することができる。
　なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれかの効果であってもよい。
本技術を適用した情報処理システムの一実施の形態の構成を示す図である。 撮像装置の構成を示す図である。 イメージセンサの構成を示す図である。 画素の断面図である。 画素部の構成について説明するための図である。 PUF生成部の構成について説明するための図である。 PUF処理装置の構成について説明するための図である。 第１のPUFの生成処理について説明するためのフローチャートである。 第２のPUFの生成処理について説明するためのフローチャートである。 テーブルの作成処理について説明するためのフローチャートである。 PUFの生成処理について説明するためのフローチャートである。 第３のPUFの生成処理について説明するためのフローチャートである。 判定処理について説明するためのフローチャートである。 メモリの構成を示す図である。 記憶素子の構造について説明するための図である。 イメージセンサの使用例について説明するための図である。
　以下に、本技術を実施するための形態（以下、実施の形態という）について説明する。
　以下に説明する本技術は、PUF（Physical unclonable function）を生成し、その生成されたPUFをセキュリティ技術などに適用するときなどに適用できる。PUFとは、例えば、ICチップの製造工程にて発生する、シリコンの結晶パターンなどによる個体差を、PUFとしてデジタル情報に変換し、ICチップを識別することができる技術である。
　PUFは、発生パターンが予測困難であり、かつ恒久的に維持されるという特長があるため、半導体の回路パターンが不正コピーされても、PUFを複製することは困難である。このような特徴をいかし、PUF技術は特別な暗号技術を用いることなく、低コストでありながら高度な真贋判定や偽造防止などのセキュリティ技術として活用できる。
　以下の説明においては、PUFを、イメージセンサ（撮像素子）を用いて生成する場合を例に挙げて説明する。またイメージセンサ以外の、例えば、メモリなどに対しても本技術を適用でき、メモリなどに対して本技術を適用した場合についても後述する。
　＜情報処理システムの構成＞
　図１は、本技術が適用される情報処理システムの一実施の形態の構成を示す図である。図１に示した情報処理システムは、撮像装置１１とPUF処理装置１３を含む。撮像装置１１は、デジタルスチルカメラなど画像を撮像する装置であり、イメージセンサを含む構成とされている。撮像装置１１は、画像を撮像し、画像データ１２を生成する。
　撮像装置１１は、所定のタイミング、例えば、撮像装置１１の電源がオンにされたタイミング、画像が撮像されるタイミング、画像が撮像され、画像データ１２が所定の記憶部に記憶されるタイミングなどに、PUF２１を生成し、画像データ１２に含ませる。画像データ１２にPUF２１を含ませる場合、例えば、撮像されたときの日時や露光情報などの撮像情報とともに含ませることができる。
　PUF処理装置１３は、撮像装置１１から得られるPUF２２と画像データ１２に含まれるPUF２１を比較することで、画像データ１２が、撮像装置１１で撮像された画像であるか否かの判定を行う。PUF処理装置１３が判定を行うとき、PUF処理装置１３は、撮像装置１１に対してPUFの生成を指示し、その結果、撮像装置１１側で生成されたPUF２２を、PUF処理装置１３は取得する。
　なおここで示したPUFの使用例は一例である。PUF処理装置１３でPUFを用いた判定を行う以外のPUFを用いた処理が行われるように構成することも可能である。
　また、撮像装置１１とPUF処理装置１３との通信は、NFC（Near Field Communication）を用いて行うことができる。NFCは、ISOで規定された国際標準の近距離無線通信技術であり、タイプA、タイプB、FeliCa（登録商標）、ISO15693の通信方式に対応し、非接触ICカード機能やリーダ／ライタ機能、端末間通信機能などが利用できる通信方式である。
　＜撮像装置の構成＞
　図２は、撮像装置１１の構成例を示す図である。図２の撮像装置１１は、例えば、デジタルスチルカメラやビデオカメラ等の撮像装置や、スマートフォンやタブレット型端末等の携帯端末装置などの電子機器である。
　図２において、撮像装置１１は、イメージセンサ３１、DSP回路３２、表示部３３、操作部３４、フレームメモリ３５、記録部３６、及び、電源部３７から構成される。また、撮像装置１１において、DSP回路３２、表示部３３、操作部３４、フレームメモリ３５、記録部３６、及び、電源部３７は、バスライン３８を介して相互に接続されている。
　イメージセンサ３１は、図３を参照して後述するような構成を有している。イメージセンサ３１は、光学レンズ系（不図示）を介して被写体からの入射光（像光）を取り込んで、撮像面上に結像された入射光の光量を画素単位で電気信号に変換して画素信号として出力する。
　DSP回路３２は、イメージセンサ３１から供給される信号を処理する信号処理回路である。DSP回路３２は、イメージセンサ３１からの信号を処理して得られる画像データを出力する。フレームメモリ３５は、DSP回路３２により処理された画像データを、フレーム単位で一時的に保持する。
　表示部３３は、例えば、液晶パネルや有機ＥＬ（Electro Luminescence）パネル等のパネル型表示装置からなり、イメージセンサ３１で撮像された動画又は静止画を表示する。記録部３６は、イメージセンサ３１で撮像された動画又は静止画の画像データを、半導体メモリやハードディスク等の記録媒体に記録する。
　操作部３４は、ユーザによる操作に従い、撮像装置１１が有する各種の機能についての操作指令を出力する。電源部３７は、DSP回路３２、フレームメモリ３５、表示部３３、記録部３６、及び、操作部３４の動作電源となる各種の電源を、これら供給対象に対して適宜供給する。
　＜イメージセンサの構成＞
　図３に、イメージセンサ３１の構成例を示す。図３に示したイメージセンサ３１は、ＣＭＯＳイメージセンサである。本例のイメージセンサ３１は、図３に示すように、半導体基板、例えばシリコン基板に光電変換部を含む複数の画素４２が規則的に２次元的に配列された画素部４３と、周辺回路部とを有して構成される。画素４２は、光電変換部と、複数の画素トランジスタ（いわゆるＭＯＳトランジスタ）を有して成る。
　複数の画素トランジスタは、例えば転送トランジスタ、リセットトランジスタおよび増幅トランジスタの３つのトランジスタで構成することができる。その他、選択トランジスタ追加して４つのトランジスタで構成することもできる。単位画素の等価回路は通常と同様であるので、詳細説明は省略する。また、画素としては、複数の光電変換部が転送トランジスタを除く他の画素トランジスタを共有し、且つフローティングディフージョンを共有する、いわゆる画素共有構造を適用することもできる。
　周辺回路部は、垂直駆動回路４４と、カラム信号処理回路４５と、水平駆動回路４６と、出力回路４７と、制御回路４８などを有して構成される。
　制御回路４８は、入力クロックと、動作モードなどを指令するデータを受け取り、また撮像装置１１の内部情報などのデータを出力する。すなわち、制御回路４８では、垂直同期信号、水平同期信号およびマスタクロックに基づいて、垂直駆動回路４４、カラム信号処理回路４５および水平駆動回路４６などの動作の基準となるクロック信号や制御信号を生成する。そして、これらの信号を垂直駆動回路４４、カラム信号処理回路４５および水平駆動回路４６等に入力する。
　垂直駆動回路４４は、例えばシフトレジスタによって構成され、画素駆動配線を選択し、選択された画素駆動配線に画素を駆動するためのパルスを供給し、行単位で画素を駆動する。すなわち、垂直駆動回路４４は、画素部４３の各画素４２を行単位で順次垂直方向に選択走査し、垂直信号線４９を通して各画素４２の光電変換素子となる例えばフォトダイオードにおいて受光量に応じて生成した信号電荷に基づく画素信号をカラム信号処理回路４５に供給する。
　カラム信号処理回路４５は、画素４２の例えば列ごとに配置されており、１行分の画素４２から出力される信号を画素列ごとにノイズ除去などの信号処理を行う。すなわちカラム信号処理回路４５は、画素４２固有の固定パターンノイズを除去するためのＣＤＳや、信号増幅、ＡＤ変換等の信号処理を行う。カラム信号処理回路４５の出力段には水平選択スイッチ（図示せず）が水平信号線５０との間に接続されて設けられる。
　水平駆動回路４６は、例えばシフトレジスタによって構成され、水平走査パルスを順次出力することによって、カラム信号処理回路４５の各々を順番に選択し、カラム信号処理回路４５の各々から画素信号を水平信号線５０に出力させる。
　出力回路４７は、カラム信号処理回路４５の各々から水平信号線５０を通して順次に供給される信号に対し、信号処理を行って出力する。例えば、バッファリングだけする場合もあるし、黒レベル調整、列ばらつき補正、各種デジタル信号処理などが行われる場合もある。入出力端子５１は、外部と信号のやりとりをする。
　＜画素の構造＞
　図４は、図２の画素４２の構造を模式的に示す断面図である。図４の画素４２は、裏面照射型のＣＭＯＳイメージセンサを構成している。
　以下に説明する図４に示した構成は一例であり、他の構成、例えば、以下に説明する各層だけでなく、他の層が追加されたり、または以下に説明する層のうちのいずれかの層が削除されたりするような構成であっても、以下に説明する本技術は適用できる。
　また、ここでは、裏面照射型のＣＭＯＳイメージセンサを例に挙げて説明するが、表面照射型のイメージセンサや、有機光電膜を含む縦型分光型のイメージセンサなどにも本技術は適用できる。また、画素部と周辺部が同一チップ内に形成されているイメージセンサ、画素部と周辺部が異なるチップに形成され，それらのチップが積層されている積層型イメージセンサなどにも本技術は適用できる。
　図４に示した画素４２においては、支持基板６１の上に、絶縁層と金属からなる配線層６２が配置され、配線層６２の上にシリコン基板６３が配置されている。支持基板６１は、シリコン、ガラスエポキシ、ガラス、プラスチックなどが用いられる。シリコン基板６３には、各画素の光電変換部としての複数のフォトダイオード６４（光学素子）が、所定の間隔で形成されている。
　シリコン基板６３及びフォトダイオード６４の上には、絶縁物からなる保護膜６５が形成されている。保護膜６５の上には、隣接する画素への光の漏れ込みを防止するための遮光膜６６が、隣接するフォトダイオード６４の間に形成されている。
　保護膜６５及び遮光膜６６の上には、カラーフィルタを形成する領域を平坦化するための平坦化膜６７が形成されている。平坦化膜６７の上には、カラーフィルタ層６８が形成されている。カラーフィルタ層６８には、複数のカラーフィルタが画素毎に設けられており、各カラーフィルタの色は、例えば、ベイヤ配列に従って並べられている。
　カラーフィルタ層６８の上には、第１の有機材料層６９が形成されている。この第１の有機材料層６９は、アクリル系樹脂材料、スチレン系樹脂材料、エポキシ系樹脂材料などが用いられる。第１の有機材料層６９の上には、マイクロレンズ７０が形成されている。
　マイクロレンズ７０上部には、カバーガラス７１が第２の有機材料層７２を介して接着されている。カバーガラス７１は、ガラスに限らず、樹脂などの透明板が用いられても良い。マイクロレンズ７０とカバーガラス７１との間に、水分や不純物の浸入を防止するための保護膜が形成されてもよい。第２の有機材料層７２は、第１の有機材料層６９と同じく、アクリル系樹脂材料、スチレン系樹脂材料、エポキシ系樹脂材料などが用いられる。
　＜画素部の構成＞
　図５は、画素部４３の構成を示す図である。画素部４３は、有効画素領域９１と遮光画素領域（以下、OPB（optical black）領域９２と記述する）とから構成されている。有効画素領域９１は、画素部４３の大部分を占め、画像信号として出力するための実データを検出するための画素が配列されている領域であり、そのサイズは出力する画像信号の画角に応じて決定される。
　OPB領域９２は、画素部４３の一端を占め、有効画素領域９１で検出される画像信号を補正するための補正データを検出するための画素が配列されている領域であり、そのサイズを大きくすることにより補正データの精度を上げることができる。
　なお、ここでは図５に示したように、有効画素領域９１の一端にOPB領域９２が設けられている例を挙げて説明を続けるが、OPB領域９２を、有効画素領域９１の両端に設けた構成や、縦方向と横方向にそれぞれ設けた構成とすることもできる。また以下に説明する本技術は、OPB領域９２が設けられている位置や大きさによらず適用可能である。
　OPB領域９２は、有効画素領域９１で得られる画素信号の輝度レベルを決定するための基準となる黒基準レベルを得るために設けられている領域である。OPB領域９２は、遮光膜（金属による遮光板など）で入射光を遮蔽した領域に設けられた画素４２であり、この画素４２から得られる信号レベルを黒基準として採用し、上記したように輝度レベルが決定される。
　OPB領域９２内の画素４２は、遮光された画素であるため、外因に左右されない画素である。OPB領域９２内の画素４２に対して、有効画素領域９１内の画素４２は、入射光に応じて光を電気信号に変換するために開口されており、入射光の強度により出力信号が変化し、外因に左右される画素である。
　以下に説明するPUFの生成の一例として、イメージセンサ３１内のOPB領域９２内に配置されている画素４２からの信号を用いて行われる例を挙げて説明する。上記したように、OPB領域９２内に配置されている画素４２は、外因に左右されないため、外因に左右されずにPUFを生成することが可能となる。またPUFは、イメージセンサ３１を形成する部分の半導体中の欠陥のバラつきにより各画素４２からの出力データが異なることを利用して生成される。この半導体中の欠陥の箇所、大きさ、個数などは、温度に依存しないため、そのような半導体中の欠陥を利用して生成するPUFも、温度に依存せずに生成することが可能となる。さらに、経時劣化が起きづらいため、時間経過によらず変わらないPUFを生成することができる。
　また、イメージセンサ３１の一部として設けられているOPB領域９２内の画素からの信号を用いてPUFを生成するため、PUFを生成するための新たな回路などを追加するようなことなく、既存の構成を応用することで、PUFを生成することが可能となる。
　なお、温度変化や時間の経過によらず、変わらないPUFを生成することができるとは、例えば、PUF処理装置１３でPUFを用いた判定を行うとき、その判定が同一の結果となる範囲内での変化は含まれる。換言すれば、例えば、所定の温度のときのPUF（第１のPUFとする）とその温度よりも高い温度のときのPUF（第２のPUFとする）を比較したとき、第１のPUFと第２のPUFは全く同じである場合は勿論、第１のPUFと第２のPUFは異なるが誤差（許容範囲）内であり、判定結果としては、第１のPUFと第２のPUFは同一であると判定される場合も含まれる。
　＜撮像装置の機能＞
　図６は、撮像装置１１の機能ブロック図である。撮像装置１１は、PUFの生成に関わる機能としてPUF生成部１００を備え、PUF生成部１００は、PUF生成指示部１０１、出力データ取得部１０２、平均値算出部１０３、中央値算出部１０４、変換部１０５、および出力部１０６を含む。
　図６に示したPUF生成部１００は、撮像装置１１のPUFの生成に関わる機能であり、撮像装置１１は、撮像する機能など他の機能を有していることは言うまでもない。また、ここでは、撮像装置１１が、PUFの生成に関わる機能を有しているとして説明を続けるが、図６に示した機能を有するPUF生成部１００として単体で構成される情報処理装置であっても良い。
　またPUF生成部１００を構成する情報処理装置は、半導体ICとすることも可能である。また、PUF生成部１００は、コンピュータに所定のプログラムを実行させることで実現される機能とすることも可能である。
　PUF生成指示部１０１は、図６内の各機能に対してPUFの生成を指示する。PUF生成指示部１０１は、例えば、撮像装置１１が起動されたタイミング、画像が撮像されたタイミング、画像データが記録部３６（図２）に記録されるタイミング、PUF処理装置１３から指示があったタイミングなどのタイミングで、PUFの生成指示を出す。
　出力データ取得部１０２は、OPB領域９２内の画素４２からの出力データを取得する。出力データ取得部１０２による出力データの取得は、１回のPUFの生成において、複数回行われる。例えば、１０回行われるとして以下の説明を続ける。なお、後述するように、有効画素領域９１内の画素４２からの出力データで、PUFを生成する場合、出力データ取得部１０２は、有効画素領域９１内の画素４２からの出力データを取得する。また後述するように、メモリなどからの出力データを取得し、PUFを生成するように構成することも可能であり、そのようにした場合、出力データ取得部１０２は、メモリからの出力データを取得する。
　平均値算出部１０３は、OPB領域９２内の同一画素４２から１０回読み出された出力データの平均値を、画素４２毎に算出する。
　中央値算出部１０４は、平均値算出部１０３で算出された平均値の集合から、中央値を算出する。
　変換部１０５は、中央値と各画素４２の平均値を比較し、中央値よりも大きい平均値を１に変換し、中央値よりも小さい平均値を０に変換する。なおここでは、中央値よりも大きい平均値を１に変換し、中央値よりも小さい平均値を０に変換するとして説明を続けるが、中央値よりも大きい平均値を０に変換し、中央値よりも小さい平均値を１に変換するようにしても良い。また、中央値と同じ平均値は、１に変換するように設定しても、０に変換するように設定しても、どちらに設定しても良い。
　出力部１０６は、生成されたPUFを出力する。例えば、撮像された画像の画像データ１２に含ませる場合、画像データ１２が出力（記録）されるときに、その画像データ１２に含まれるように出力される。また、PUF処理装置１３からの指示によりPUFが生成された場合、PUF処理装置１３に対して出力される。
　＜PUF処理装置の機能＞
　次に、PUF処理装置１３の機能について説明を加える。図７は、PUF処理装置１３の機能ブロックである。PUF処理装置１３は、PUF生成指示部１５１、PUF取得部１５２、比較部１５３、および判定部１５４を含む構成とされている。
　PUF生成指示部１５１は、撮像装置１１に対してPUFの生成を指示する。撮像装置１１は、PUF処理装置１３のPUF生成指示部１５１からPUFの生成の指示があった場合、PUFを生成する。このように、撮像装置１１は、指示があったときにPUFを生成する構成とされ、PUFを記憶している構成とはされていない。PUFを記憶しない構成とすることで、撮像装置１１からPUFが不正に読み出されることを防ぐことが可能となる。
　PUF取得部１５２は、PUF生成指示部１５１の指示により、撮像装置１１側で生成されたPUF２２（図１）を取得する。またPUF取得部１５２は、画像データ１２に含まれるPUF２１（図１）も取得する。
　比較部１５３は、PUF取得部１５２で取得されたPUF２１とPUF２２を比較する。その比較結果は、判定部１５４に供給される。
　判定部１５４は、供給された比較結果を参照し、PUF２１とPUF２２が同一である、または同一ではないとの判定結果を出し、図示していない後段の処理部や、判定結果を表示する表示部などに出力する。
　比較の結果、PUF２１とPUF２２が同一であると判定された場合、PUF２１を含む画像データ１２は、PUF２２を供給してきた撮像装置１１で撮像された画像の画像データであると判定できる。また、PUF２１とPUF２２が同一ではないと判定された場合、PUF２１を含む画像データ１２は、PUF２２を供給してきた撮像装置１１で撮像された画像の画像データではないと判定できる。
　＜第１のPUFの生成処理＞
　図８に示したフローチャートを参照し、図６に示したPUF生成部１００で行われる第１のPUFの生成処理について説明を加える。
　図８に示したフローチャートの処理は、PUF生成指示部１０１から、PUF生成の指示が出されたときに開始される。PUF生成指示部１０１から、PUF生成の指示が出されるのは、上記したようなタイミングである。
　ステップＳ１０１において、出力データ取得部１０２は、OPB領域９２内の各画素４２から、所定の回数だけ、出力データを読み込む。例えば、所定の回数とは、１０回である。この場合、出力データ取得部１０２は、１０回、OPB領域９２内の各画素４２からの出力データを読み込む。
　なお、出力データが読み出される画素４２は、OPB領域９２内の全画素が対象とされても良いし、OPB領域９２内の所定数の画素が対象とされても良い。
　ステップＳ１０２において、平均値算出部１０３により、各画素４２から取得された出力データの平均値が算出される。例えば、ここでは１０回の出力データの読み込みが行われるため、１０回の読み込みで読み込まれた出力データの平均値が算出される。
　平均値（平均画素出力）を算出するのは、ランダムな成分による出力のバラつきを除外するためである。よって、出力データの読み込み回数は、ランダムな成分による出力のバラつきを除外できる回数であれば良く、上記した１０回に限らない。また、平均値以外の方法で、ランダムな成分による出力のバラつきが除外される方法を適用することも可能である。
　ステップＳ１０３において、中央値算出部１０４により、算出された各画素４２の出力データの平均値の集合から、中央値が算出される。例えば、OPB領域９２内の１００個の画素４２から出力データが読み込まれ、１００個の画素４２の出力データの平均値が算出された場合、１００個の平均値の中央値が算出される。
　中央値は、例えば、１００個の平均値の平均値が算出されることで算出されるようにしても良い。または１００個の平均値のうち、最も高い頻度で算出された平均値を中央値としても良い。
　ステップＳ１０４において、変換部１０５により、中央値と各画素４２の平均値が比較されることで、PUFが生成される。具体的には、中央値と各画素４２の平均値を比較し、中央値よりも大きい平均値を１に変換し、中央値よりも小さい平均値を０に変換し、その変換後のデータ（データ列）がPUFとされる。
　このようにしてPUFが生成される。すなわちイメージセンサ３１内のOPB領域９２内に配置されている画素４２（撮像素子）からの信号を用いてPUFが生成される。OPB領域９２内に配置されている画素４２は、外因に左右されないため、外因に左右されずにPUFを生成することが可能となる。
　またPUFは、イメージセンサ３１を形成する部分の半導体中の欠陥のバラつきにより各画素４２からの出力データが異なることを利用して生成される。この半導体中の欠陥の箇所、大きさ、個数などは、温度に依存しないため、そのような半導体中の欠陥を利用して生成するPUFも、温度に依存せずに生成することが可能となる。さらに、経時劣化が起きづらいため、時間が経過によらず変わらないPUFを生成することができる。
　また、イメージセンサ３１の一部として設けられているOPB領域９２内の画素からの信号を用いてPUFを生成するため、PUFを生成するための新たな回路などを追加するようなことなく、既存の構成を応用することで、PUFを生成することが可能となる。
　＜第２のPUFの生成処理＞
　次に、図９乃至図１１に示したフローチャートを参照し、図６に示したPUF生成部１００で行われる第２のPUFの生成処理について説明を加える。
　第２のPUFの生成処理においては、テーブルが作成され、そのテーブルが参照されて、PUFが生成される。すなわち、ステップＳ２０１（図９）において、テーブルの作成処理が実行され、その処理にて作成されたテーブルが参照されて、ステップＳ２０２において、PUFの生成処理が実行される。
　図１０は、ステップＳ２０１において実行されるテーブル作成処理について説明するためのフローチャートである。
　ステップＳ２２１乃至Ｓ２２３の各処理は、中央値を導き出すための処理であり、ステップＳ１０１乃至Ｓ１０３（図８）と同様の処理であるため、その説明は省略する。ただし、ステップＳ２２１乃至Ｓ２２３の処理は、所定の温度下で行われ、その温度と算出された中央値が関連付けられてテーブルが作成される。
　すなわち、ステップＳ２２４において、ステップＳ２２３の処理で算出された中央値が、その時点でのイメージセンサ３１の温度（イメージセンサ３１の周りの環境温度またはイメージセンサ３１の基板の温度）と関連付けられてテーブルに書き込まれる。
　ステップＳ２２５において、テーブルは完成したか否かが判定される。テーブルは完成したと判定されるのは、テーブルに書き込む温度として設定されている全ての温度に対して、中央値を算出した場合である。例えば、温度として、０度から６０度までの５度おきの中央値を記憶したテーブルを作成したい場合、０度、５度、１０度、・・・６０度まで、順に中央値が算出され、テーブルに温度と関連付けられて書き込まれる。
　このようにした場合、０度から６０度までの中央値がそれぞれ書き込まれたテーブルが作成されたか否かが判定されることで、ステップＳ２２５における判定処理が行われる。
　ステップＳ２２５において、テーブルは完成していないと判定された場合、イメージセンサ３１の周りの温度（イメージセンサ３１の基板の温度）が変更され、変更後の温度下で、ステップＳ２２１乃至Ｓ２２４の処理が繰り返され、変更後の温度下での中央値が算出され、テーブルに書き込まれる。
　一方、ステップＳ２２５において、テーブルは完成したと判定された場合、ステップＳ２２６に処理は進められ、作成されたテーブルがメモリなどの記憶部（不図示）に記憶される。テーブルが記憶される記憶部は、PUF生成部１００の機能の１つとして設けられ、撮像装置１１内（イメージセンサ３１内）に設けられているようにすることができる。
　図１０に示したテーブルの作成処理は、イメージセンサ３１が製造されるとき（またはイメージセンサ３１を含む撮像装置１１が製造されるとき）に実行される。また、図１０に示したテーブルの作成処理は、１度だけ実行されれば良く、ステップＳ２０２（図９）におけるPUFの生成処理が実行される毎に行われる処理ではない。
　また、ステップＳ２２５における判定は、PUF生成部１００（PUF生成部１００を含むイメージセンサ３１）の製造装置側（製造装置を管理している管理者）で行われる判定である。
　テーブルを記憶している撮像装置１１に対してPUFの生成が指示されると、ステップＳ２０２において、PUFの生成処理が実行される。ステップＳ２０２において実行されるPUFの生成処理について、図１１のフローチャートを参照して説明する。
　ステップＳ２４１乃至Ｓ２４４の各処理は、図８に示した第１のPUF生成処理と基本的に同様に行われるため、その詳細な説明は省略する。ただしステップＳ２４３において、中央値がテーブルから読み出される点が異なる。
　ステップＳ２４３において、中央値算出部１０４は、既に算出され、テーブルに記載されている中央値を、テーブルから読み出す。読み出される中央値は、その時点での温度に関連付けられている中央値である。よって、イメージセンサ３１（撮像装置１１）は、温度を計測するためのセンサを備え、そのセンサで得られた温度に対応する中央値が、テーブルから読み出される。
　このように、中央値が温度と関連付けられてテーブルに記憶され、PUFの生成時に、そのテーブルが参照されてPUFが生成されるようにすることも可能である。
　第２のPUFの生成処理においては、温度と中央値が関連付けられたテーブルがイメージセンサ３１（撮像装置１１）で記憶されるが、仮に、イメージセンサ３１から、テーブルが不正に読み出されたとしても、その読み出されたテーブルからはPUFを生成することはできない。
　PUFは、上記したように、OPB領域９２内の各画素の出力データの平均値が無ければ、生成することができないため、テーブルだけが不正に取得されてしまったとしても、PUFが生成されてしまうようなことを防ぐことが可能である。よって、PUFを用いたセキュリティなどに影響を与えることはない。よって、PUFをセキュリティに用いた場合であり、中央値が書き込まれたテーブルを用いるような場合であっても、セキュリティを低下させるようなことを防ぐことが可能である。
　また、テーブル自体は、温度と中央値が１対１対応のテーブルであるため、テーブルを記憶するための記憶容量自体は小さくて良い。
　このようにしてPUFが生成されるようにした場合も、イメージセンサ３１内のOPB領域９２内に配置されている画素４２からの信号を用いてPUFが生成されるため、外因に左右されずにPUFを生成することが可能である。
　また温度と中央値を関連付けたテーブルを作成し、記憶し、PUFの生成時に参照されるようにすることで、温度変化により、PUFが変わるようなことがあっても、その変化を吸収したPUFの生成を行うことが可能となる。よって、温度変化によらず、PUFの生成や、生成されたPUFを用いた判定処理をより精度良く行うことが可能となる。
　また上記した実施の形態と同じく、経時劣化が起きづらいため、時間経過によらないPUFを生成することができる。また、イメージセンサ３１の一部として設けられているOPB領域９２内の画素からの信号を用いてPUFを生成するため、PUFを生成するための新たな回路などを追加するようなことなく、既存の構成を応用することで、PUFを生成することが可能となる。
　＜第３のPUF生成処理＞
　次に、図１２に示したフローチャートを参照し、図６に示したPUF生成部１００で行われる第３のPUFの生成処理について説明を加える。
　上述した第１、第２のPUFの生成処理は、PUFを生成するとき、OPB領域９２内の画素４２からの出力データを用いて生成した。第３のPUFの生成処理においては、有効画素領域９１内の画素４２からの出力データが用いられてPUFが生成される。
　有効画素領域９１内の画素４２からの出力データを用いてPUFを生成するため、第３のPUFの生成処理は、画素部４３が、図５に示したように有効画素領域９１とOPB領域９２を含む構成とされている場合と、画素部４３が、有効画素領域９１のみを有する構成とされている場合の両方に適用できる。
　画素部４３が、有効画素領域９１とOPB領域９２から構成される場合、有効画素領域９１内の画素４２が用いられてPUFが生成される。同じく、画素部４３が、有効画素領域９１のみから構成される場合、その有効画素領域９１内の画素４２が用いられてPUFが生成される。
　ステップＳ３０１において、メカシャッタが閉じた状態にされる。PUF生成指示部１０１は、PUFの生成の指示を出すとき、メカシャッタが閉じている状態であるか否かを確認し、開いている状態であれば、メカシャッタを制御する制御部（不図示）に対して、閉じるように指示を出す。
　ステップＳ３０２において、メカシャッタが閉じられた状態で、有効画素領域９１内の画素４２からの出力データが所定の回数だけ読み込まれる。この処理は、例えば、図８のステップＳ１０１の処理と同様であり、ステップＳ１０１では、OPB領域９２内の画素４２からの出力データが読み込まれたのに対して、ステップＳ３０２では、有効画素領域９１内の画素４２からの出力データが読み込まれる点が異なる。
　このように、メカシャッタが閉じられた状態で、有効画素領域９１内の画素４２からの出力データが読み込まれることで、遮光された状態で有効画素領域９１内の画素４２からの出力データを取得することができ、OPB領域９２内の画素４２からの出力データが読み込まれる場合と同様に、外因による影響がない状態で、画素４２からの出力データを取得することが可能となる。
　出力データが読み込まれる画素４２は、有効画素領域９１内の全ての画素４２を対象としても良いし、有効画素領域９１内の一部の画素４２を対象としても良い。また、上記した実施の形態と同じく、読み込みが行われる回数は、例えば、１０回である。
　ステップＳ３０３において、各画素４２の出力データの平均値が算出される。ステップＳ３０４において、平均値の中央値が算出される。そして、ステップＳ３０５において、中央値と平均値が比較され、PUFが生成される。
　ステップＳ３０３乃至Ｓ３０５における処理は、図８に示したステップＳ１０２乃至Ｓ１０４の処理と同様に行われるため、その詳細な説明は省略する。
　このようにしてPUFが生成されるようにした場合も、イメージセンサ３１内の有効画素領域９１内に配置されている画素４２からの信号であり、遮光した状態のときに得られる信号を用いてPUFが生成されるため、外因に左右されずにPUFを生成することが可能となる。
　またPUFは、イメージセンサ３１を形成する部分の半導体中の欠陥のバラつきにより各画素４２からの出力データが異なることを利用して生成される。この半導体中の欠陥の箇所、大きさ、個数などは、温度に依存しないため、そのような半導体中の欠陥を利用して生成するPUFも、温度に依存せずに生成することが可能となる。さらに、経時劣化が起きづらいため、時間が経過によらず変わらないPUFを生成することができる。
　また、イメージセンサ３１の一部として設けられている有効画素領域９１内の画素からの信号を用いてPUFを生成するため、PUFを生成するための新たな画素などを追加するようなことなく、既存の構成を応用することで、PUFを生成することが可能となる。
　なお、第２のPUFの生成処理と第３のPUFの生成処理を組み合わせても良い。すなわち、有効画素領域９１内の画素４２が用いられて、中央値と温度を関連付けたテーブルが作成され、そのテーブルが参照され、有効画素領域９１内の画素４２からの出力データの平均値が比較されることで、PUFが生成されるようにすることも可能である。
　なお、上記した実施の形態においては、画素部４３を構成する有効画素領域９１またはOPB領域９２内の画素４２を用いてPUFを生成する場合を例に挙げて説明したが、PUFを生成するための専用の画素を設け、上記したようにしてPUFが生成されるようにすることも可能である。
　＜PUF処理装置の判定処理＞
　次に、第１乃至第３のPUF生成処理のいずれかの処理で生成されたPUFを用いて判定を行うPUF処理装置１３の判定処理について、図１３のフローチャートを参照して説明する。
　ステップＳ４０１において、PUF生成指示部１５１は、撮像装置１１（撮像装置１１内のPUF生成部１００）に対して、PUFの生成を指示する。PUF生成部１００は、PUFの生成の指示を受けると、上記した第１乃至第３のPUF生成処理のいずれかの処理を実行することで、PUFを生成する。
　ステップＳ４０２において、PUF取得部１５２は、撮像装置１１側で生成されたPUF２２（図１）を取得する。ステップＳ４０１における撮像装置１１への指示や、ステップＳ４０２におけるPUFの取得は、ネットワークを介して行われたり、NFCなどの近距離無線通信を用いて行われたりする。
　ステップＳ４０３において、PUF取得部１５２は、画像データ１２に含まれるPUF２１（図１）も取得する。
　ステップＳ４０４において、比較部１５３は、取得されたPUF２１とPUF２２を比較し、比較結果を判定部１５４に供給する。比較はハミング距離が算出されることで行われる。ハミング距離とは、等しい文字数を持つ二つの文字列の中で、対応する位置にある異なった文字の個数である。例えば、“１０１１１０１”と“１００１００１”のハミング距離は、“２”となる。
　PUFは、０と１の文字列であると捕らえることができ、PUF２１とPUF２２を比較し、ハミング距離が算出される。
　ステップＳ４０５において、判定部１５４は、比較部１５３による比較結果、この場合、ハミング距離を参照し、PUF２１とPUF２２が同一であるか否かを判定する。例えば、判定部１５４は、ハミング距離が、全体母数の３０％以下である場合には、PUF２１とPUF２２は同一であると判定し、３０％以上である場合には、PUF２１とPUF２２は同一ではないと判定する。
　例えば、PUF２１とPUF２２は同一であると判定されたときには、画像データ１２は、撮像装置１１で撮像されたと特定でき、PUF２１とPUF２２は同一ではないと判定されたときには、画像データ１２は、撮像装置１１以外の撮像装置１１で撮像されたと特定できる。
　このことを利用し、例えば、ネット上で公開されている画像が、撮影装置１１で撮影された画像であるか否かを判定することができ、例えば、許諾を受けて公開しているのか否かを判定し、不正に公開している場合には、何らかの処置をとるようにすることができる。
　上記したPUFの生成は、イメージセンサ３１（撮像素子）を用いて行う場合を例に挙げ、イメージセンサ３１を備える装置として撮像装置１１を例に挙げて説明した。撮像装置１１としては、静止画像を撮像するカメラであっても良いし、動画像を撮像するカメラであっても良い。またイメージセンサ３１を備えるスキャナなどにも上記した本技術を適用できる。
　また、イメージセンサ３１にPUF生成部１００の機能を持たせる場合を例に挙げて説明したが、PUF生成部１００の機能を有する半導体ＩＣとすることも可能である。
　上記した実施の形態においては、OPB領域９２内の画素、または有効画素領域９１を遮光した状態のときの画素からの出力データを用いてPUFを生成した。このことを換言すれば、イメージセンサ３１が受光していないときにイメージセンサ３１（画素）から出力される出力データを用いてPUFを生成している。
　このことから、メモリなどの記憶素子に対しても本技術を適用することができる。メモリ（記憶素子）にデータが記憶されていない状態または記憶されている状態のときであり、メモリに信号が供給されていないときに、メモリからの信号を読み出し、その信号を用いてPUFを生成することができる。
　＜メモリへの適用例＞
　図１４に、メモリの構成例を示す。記憶セル３００は、記憶素子３０１とアクセストランジスタ３０２とにより構成されており、この記憶セル３００を複数行、複数列に並べた記憶セルアレイ３０３が形成されている。各記憶セル３００には、ワード線３０４、ビット線３０５および第１電源線３０６および第２電源線３０７が接続されている。
　各ワード線３０４には、ロウアドレスデコーダ３０８が接続され、ビット線３０５には、カラムアドレスデコーダ３０９が接続されている。ロウアドレスデコーダ３０８とカラムアドレスデコーダ３０９によって、記憶セルアレイ３０３の中から、書き込み、消去もしくは読み出しの対象となる記憶セル３００が選択されるようになっている。また、各ビット線３０５には、センスアンプ（不図示）が接続されており、センスアンプによって、選択された記憶セル３００から読み出されたデータが検出されるように構成されている。
　このメモリへのデータの書き込みは、選択される記憶セル３００に所定の電圧を印加することにより行われる。すなわち、記憶セルアレイ３０３のうち書き込み対象の記憶セル３００が接続された列が選択され、そのビット線３０５にデータ書き込みのための電圧が印加される一方、他のビット線には、その電圧が記憶セルに印加されてもデータ書き込みが発生しないような電圧が印加される。
　同時に、書き込み対象の記憶セル３００が接続された段が選択され、そのワード線３０４に当該記憶セル３００のアクセストランジスタ３０２がオンして当該記憶セル３００へのデータ書き込みが可能となるような制御電圧が印加される一方、他のワード線には、それに接続された記憶セルへのデータ書き込みが行われないようにアクセストランジスタ３０２を制御する電圧が印加される。これにより、選択されていない記憶セルに期待していないデータ書き込みが行われることを防止しつつ、選択した記憶セル３００にのみ所望のデータ書き込み電圧を与えてデータ書き込みを行うことが可能とされている。
　図１５は、記憶セル３００の記憶素子３０１の構造を示す図である。記憶素子３０１は、下部電極３２３と上部電極３２６の間に高抵抗層３２４とイオン源層３２５を有する。下部電極３２３は、例えば、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）回路が形成されたシリコン基板３２１上に設けられ、ＣＭＯＳ回路部分との接続部とすることができる。
　記憶素子３０１は、このシリコン基板３２１上に、下部電極３２３、高抵抗層３２４、イオン源層３２５および上部電極３２６を、この順に積層したものである。下部電極３２３は、シリコン基板３２１上に形成された絶縁層３２２の開口内に埋設されている。高抵抗層３２４、イオン源層３２５および上部電極３２６は同じ平面パターンに形成されている。下部電極３２３は、高抵抗層３２４よりも狭く、高抵抗層３２４の一部と電気的に接続されている。
　このような構成を有する記憶セル３００に対して書き込みが行われる場合、上部電極３２６に正電位（＋電位）が印加されると共に、下部電極３２３に負電位（－電位）または零電位が印加される。上部電極３２６と下部電極３２３にそれぞれ所定の電位が印加されると、イオン源層３２５からＣｕ，ＡｇおよびＺｎのうち少なくとも一種類の金属元素がイオン化して高抵抗層３２４内を拡散していき、下部電極３２３側で電子と結合して析出したり、あるいは、高抵抗層３２４の内部に拡散した状態でとどまる。
　その結果、高抵抗層３２４の内部に、Ｃｕ，ＡｇおよびＺｎのうち少なくとも一種類の金属元素を多量に含む電流パスが形成されたり、若しくは、高抵抗層３２４の内部に、Ｃｕ，ＡｇおよびＺｎのうち少なくとも一種類の金属元素による欠陥が多数形成されたりすることで、高抵抗層３２４の抵抗値が低くなる。このとき、イオン源層３２５の抵抗値は、高抵抗層３２４の記録前の抵抗値に比べて元々低いので、高抵抗層３２４の抵抗値が低くなることにより、記憶素子３０１全体の抵抗値も低くなる。このとき記憶素子３０１全体の抵抗が書き込み抵抗となる。
　その後、上部電極３２６および下部電極３２３への印加電位を零にすると、記憶素子３０１の低抵抗状態が保持される。このようにして情報の書き込みが行われる。
　消去を行う場合、上部電極３２６に負電位（－電位）が印加されると共に、下部電極３２３に正電位（＋電位）または零電位が印加される。上部電極３２６と下部電極３２３にそれぞれ所定の電位が印加されると、高抵抗層３２４内に形成されていた電流パス、あるいは不純物準位を構成する、Ｃｕ，ＡｇおよびＺｎのうち少なくとも一種類の金属元素がイオン化して、高抵抗層３２４内を移動してイオン源層３２５側に戻る。
　その結果、高抵抗層３２４内から、電流パス、若しくは、欠陥が消滅して、高抵抗層３２４の抵抗値が高くなる。このとき、イオン源層３２５の抵抗値は元々低いので、高抵抗層３２４の抵抗値が高くなることにより、記憶素子３０１全体の抵抗値も高くなる。このときの記憶素子３０１全体の抵抗が消去抵抗となる。
　その後、上部電極３２６と下部電極３２３への印加電位が零にされると、記憶素子３０１の高抵抗状態が保持される。このようにして記録された情報の消去が行われる。このような過程が繰返し行われることにより、記憶素子３０１に情報の記録（書き込み）と、記録された情報の消去を繰り返し行うことができる。
　このように構成されるメモリにおいても、上記したPUFの生成処理を適用することができる。シリコン基板３２１などを用いた素子、例えば、図１５に示した記憶素子３０１や、図４に示した画素４２においては、電圧が印加されていない状態や、光を受光していない状態のときでも、固体バラつきによる信号が発生している。この固体バラつきによる信号を利用してPUFを生成することができる。
　上記したメモリにおいては、例えば、処理対象とされている記憶素子３０１（全記憶素子または一部の記憶素子）に対して書き込みまたは消去の処理を実行した後、すなわち処理対象とされている記憶素子３０１が、記憶している状態または記憶してない状態のどちらかで同一状況下にされた後、処理対象とされている記憶素子３０１から出力される信号が読み込まれる。
　このような読み込みは、上記したOPB領域９２内の画素４２からの読み込みに対応しており、複数回行われる。そして、各記憶素子３０１から読み込まれた信号の平均値が算出され、各記憶素子３０１の平均値の集合から中央値が算出され、その中央値と平均値の比較によりPUFが生成される。すなわち、イメージセンサ３１を用いてPUFを生成する場合と同様の処理で、PUFを生成することが可能となる。
　メモリを用いてPUFを生成するようにした場合、例えば、テキストデータ、画像データ、音声データなど各種のデータに、メモリを用いて生成されたPUFを含ませるようにすることができる。
　例えば、所定のパーソナルコンピュータで生成されたテキストデータに、そのパーソナルコンピュータで生成されたPUFを含ませるようにする。そして、PUFを含むテキストデータが再生されるときには、テキストデータに含まれているPUFとパーソナルコンピュータで生成されるPUFとが一致していなければ、再生されないようにすることができる。このようにすることで、特定のパーソナルコンピュータでなければ、テキストデータを再生することができなくなり、不正にテキストデータが利用されるようなことを防ぐことが可能となる。
　本技術が適用されるメモリは、上記したメモリ以外に、例えば、抵抗変化型のメモリやスピン型のメモリなどにも適用できる。
　上記した本技術は、記憶素子や撮像素子などの素子の個体バラつきにより発生する信号を用いて、PUFを生成するため、上記した記憶素子や撮像素子以外の個体バラつきがある素子に対しても適用できる。
　＜撮像装置の使用例＞
　図１６は、イメージセンサ３１の使用例を示す図である。
　上述したイメージセンサ３１は、例えば、以下のように、可視光や、赤外光、紫外光、Ｘ線等の光をセンシングする様々なケースに使用することができる。すなわち、図１６に示すように、上述した、鑑賞の用に供される画像を撮影する鑑賞の分野だけでなく、例えば、交通の分野、家電の分野、医療・ヘルスケアの分野、セキュリティの分野、美容の分野、スポーツの分野、又は、農業の分野などにおいて用いられる装置でも、イメージセンサ３１を使用することができる。
　具体的には、上述したように、鑑賞の分野において、例えば、デジタルカメラやスマートフォン、カメラ機能付きの携帯電話機等の、鑑賞の用に供される画像を撮影するための装置で、イメージセンサ３１を使用することができる。
　交通の分野において、例えば、自動停止等の安全運転や、運転者の状態の認識等のために、自動車の前方や後方、周囲、車内等を撮影する車載用センサ、走行車両や道路を監視する監視カメラ、車両間等の測距を行う測距センサ等の、交通の用に供される装置で、イメージセンサ３１を使用することができる。
　家電の分野において、例えば、ユーザのジェスチャを撮影して、そのジェスチャに従った機器操作を行うために、テレビ受像機や冷蔵庫、エアーコンディショナ等の家電に供される装置で、イメージセンサ３１を使用することができる。また、医療・ヘルスケアの分野において、例えば、内視鏡や、赤外光の受光による血管撮影を行う装置等の、医療やヘルスケアの用に供される装置で、イメージセンサ３１を使用することができる。
　セキュリティの分野において、例えば、防犯用途の監視カメラや、人物認証用途のカメラ等の、セキュリティの用に供される装置で、イメージセンサ３１を使用することができる。また、美容の分野において、例えば、肌を撮影する肌測定器や、頭皮を撮影するマイクロスコープ等の、美容の用に供される装置で、イメージセンサ３１を使用することができる。
　スポーツの分野において、例えば、スポーツ用途等向けのアクションカメラやウェアラブルカメラ等の、スポーツの用に供される装置で、イメージセンサ３１を使用することができる。また、農業の分野において、例えば、畑や作物の状態を監視するためのカメラ等の、農業の用に供される装置で、イメージセンサ３１を使用することができる。
　なお、本技術の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本技術の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。例えば、上述した複数の実施の形態の全て又は一部を組み合わせた形態を採用することができる。
　また、本技術は、以下のような構成をとることができる。
（１）
　所定の素子からの出力データを複数回読み込む読み込み部と、
　前記読み込み部で読み込まれた前記出力データの平均値を算出する平均値算出部と、
　前記平均値算出部で算出された前記平均値の中央値を算出する中央値算出部と、
　前記中央値と前記平均値を比較することでPUF(Physical Unclonable Function)を生成するPUF生成部と
　を備える情報処理装置。
（２）
　前記所定の素子は、イメージセンサであり、
　前記読み込み部は、前記イメージセンサが遮光された状態のときに、前記イメージセンサからの前記出力データを読み込む
　前記（１）に記載の情報処理装置。
（３）
　前記所定の素子は、OPB（optical black）領域内のイメージセンサである
　前記（１）または（２）に記載の情報処理装置。
（４）
　前記所定の素子は、イメージセンサであり、
　前記読み込み部は、メカシャッタが閉じられた状態のときに、前記イメージセンサからの前記出力データを読み込む
　前記（１）または（２）に記載の情報処理装置。
（５）
　前記所定の素子は、記憶素子である
　前記（１）に記載の情報処理装置。
（６）
　前記PUF生成部は、前記平均値が前記中央値よりも大きい場合、第１の値に変換し、前記平均値が前記中央値よりも小さい場合、第２の値に変換することで、前記PUFを生成する
　前記（１）乃至（５）のいずれかに記載の情報処理装置。
（７）
　温度と前記中央値が関連付けられたテーブルを記憶し、
　前記PUF生成部は、計測された温度に関連付けられている中央値を前記テーブルから読み出し、前記平均値と比較することで、前記PUFを生成する
　前記（１）乃至（６）のいずれかに記載の情報処理装置。
（８）
　半導体ICである
　前記（１）乃至（７）のいずれかに記載の情報処理装置。
（９）
　他の装置からの指示があったとき、前記PUFを生成する
　前記（１）乃至（８）のいずれかに記載の情報処理装置。
（１０）
　前記所定の素子は、イメージセンサであり、
　前記PUF生成部で生成されたPUFは、前記イメージセンサで撮像された画像のデータに含ませられる
　前記（１）に記載の情報処理装置。
（１１）
　所定の素子からの出力データを複数回読み込み、
　読み込まれた前記出力データの平均値を算出し、
　算出された前記平均値の中央値を算出し、
　前記中央値と前記平均値を比較することでPUF(Physical Unclonable Function)を生成する
　ステップを含む情報処理方法。
（１２）
　コンピュータに、
　所定の素子からの出力データを複数回読み込み、
　読み込まれた前記出力データの平均値を算出し、
　算出された前記平均値の中央値を算出し、
　前記中央値と前記平均値を比較することでPUF(Physical Unclonable Function)を生成する
　ステップを含む処理を実行させるためのプログラム。
　１１　撮像装置，　１２　画像データ，　１３　PUF処理装置，　２１，２２　PUF，　３１　イメージセンサ，　９１　有効画素領域，　９２　OPB領域，　１００　PUF生成部，　１０１　PUF生成指示部，　１０２　出力データ取得部，　１０３　平均値算出部，　１０４　中央値算出部，　１０５　変換部，　１０６　出力部，　１５１　PUF生成指示部，　１５２　PUF取得部，　１５３　比較部，　１５４　判定部

Claims (12)

  1. 　所定の素子からの出力データを複数回読み込む読み込み部と、
    　前記読み込み部で読み込まれた前記出力データの平均値を算出する平均値算出部と、
    　前記平均値算出部で算出された前記平均値の中央値を算出する中央値算出部と、
    　前記中央値と前記平均値を比較することでPUF(Physical Unclonable Function)を生成するPUF生成部と
    　を備える情報処理装置。
  2. 　前記所定の素子は、イメージセンサであり、
    　前記読み込み部は、前記イメージセンサが遮光された状態のときに、前記イメージセンサからの前記出力データを読み込む
    　請求項１に記載の情報処理装置。
  3. 　前記所定の素子は、OPB（optical black）領域内のイメージセンサである
    　請求項１に記載の情報処理装置。
  4. 　前記所定の素子は、イメージセンサであり、
    　前記読み込み部は、メカシャッタが閉じられた状態のときに、前記イメージセンサからの前記出力データを読み込む
    　請求項１に記載の情報処理装置。
  5. 　前記所定の素子は、記憶素子である
    　請求項１に記載の情報処理装置。
  6. 　前記PUF生成部は、前記平均値が前記中央値よりも大きい場合、第１の値に変換し、前記平均値が前記中央値よりも小さい場合、第２の値に変換することで、前記PUFを生成する
    　請求項１に記載の情報処理装置。
  7. 　温度と前記中央値が関連付けられたテーブルを記憶し、
    　前記PUF生成部は、計測された温度に関連付けられている中央値を前記テーブルから読み出し、前記平均値と比較することで、前記PUFを生成する
    　請求項１に記載の情報処理装置。
  8. 　半導体ICである
    　請求項１に記載の情報処理装置。
  9. 　他の装置からの指示があったとき、前記PUFを生成する
    　請求項１に記載の情報処理装置。
  10. 　前記所定の素子は、イメージセンサであり、
    　前記PUF生成部で生成されたPUFは、前記イメージセンサで撮像された画像のデータに含ませられる
    　請求項１に記載の情報処理装置。
  11. 　所定の素子からの出力データを複数回読み込み、
    　読み込まれた前記出力データの平均値を算出し、
    　算出された前記平均値の中央値を算出し、
    　前記中央値と前記平均値を比較することでPUF(Physical Unclonable Function)を生成する
    　ステップを含む情報処理方法。
  12. 　コンピュータに、
    　所定の素子からの出力データを複数回読み込み、
    　読み込まれた前記出力データの平均値を算出し、
    　算出された前記平均値の中央値を算出し、
    　前記中央値と前記平均値を比較することでPUF(Physical Unclonable Function)を生成する
    　ステップを含む処理を実行させるためのプログラム。
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