CN103946867A

CN103946867A - 生物计量成像装置和相关方法

Info

Publication number: CN103946867A
Application number: CN201280044408.8A
Authority: CN
Inventors: S·D·塞勒; M·U·普拉勒
Original assignee: SiOnyx LLC
Current assignee: SiOnyx LLC
Priority date: 2011-07-13
Filing date: 2012-07-13
Publication date: 2014-07-23
Also published as: US20160119555A1; US10244188B2; WO2013010127A2; JP2014525091A; WO2013010127A3; US20190222778A1; EP2732402A2; US20130016203A1

Abstract

提供用于鉴别个体的***、装置和方法。在一个方面，用于鉴别个体的***可包括能够发射具有至少一种从700nm到1200nm波长的电磁辐射的主动光源，和经定位以接收从个体反射后的所述电磁辐射从而产生所述个体的电子表示的成像装置。所述***可包括影像处理模块，所述影像处理模块在功能上耦合到所述成像装置以将所述电子表示处理成具有至少一种基本上独特的鉴别特性的个体表示。所述成像装置可包括厚度小于约10微米的装置层、形成接面的两个掺杂区域和经定位以与所述电磁辐射相互作用的纹理化区域，并且可对于至少一种超过800nm的波长具有至少33%的EQE。

Description

生物计量成像装置和相关方法

优先权数据

本申请要求2011年7月13日提交的美国临时申请序列号61/507,488的权益，其通过引用并入本文中。

背景技术

生物计量学是对可独特地鉴别个体的生物来源的特征的研究。近年来生物计量技术已越来越引起关注，并且可分成两组：合作鉴别和非合作鉴别。合作生物计量鉴别方法在个体知道的情况下获得生物计量读数，并且通常检测例如指纹、掌印和虹膜等生物特征。非合作生物计量鉴别方法在个人不知道的情况下获得生物计量读数，并且通常检测个体的面部、言语和热特征。本公开关注于通过使用成像装置可检测合作与非合作个体的各种生物计量特征的装置和方法。

面部和虹膜检测是用于鉴别个体的安检应用所使用的一些较常见特征。这些检测方法涉及两个独立步骤：登记阶段，其中生物计量数据收集并存储在数据库中；和查询步骤，其中未知的生物计量数据与数据库比较以鉴别个体。在这两个步骤中，照相机可用于收集和捕捉个体面部或虹膜的影像。使用将影像解构成许多数学矢量的算法对影像进行处理，这些数学矢量总体上构成所述个体的独特特征。

数字式成像装置常用于收集这些影像数据。举例来说，电荷耦合装置（charge-coupled device，CCD）广泛用于数字成像，并且随后已经通过性能提高的互补金属-氧化物-半导体（complementary metal-oxide-semiconductor，CMOS）成像器加以改进。许多传统的CMOS成像器利用前面照度（front side illumination，FSI）。在这种情况下，电磁辐射入射到含有CMOS装置和电路的半导体表面上。也已经使用背面照度CMOS成像器，并且在许多设计中，电磁辐射入射到与CMOS装置和电路相对的半导体表面上。

然而，作为对生物计量特征获取的严重警告，皮肤和/或虹膜的色素沉着在登记阶段以及在将来查询阶段都会影响收集稳固数据的能力。色素沉着可遮蔽或隐藏界定特征数学矢量值的独特的结构要素。

发明内容

本发明提供用于在合作和非合作情况下鉴别个体的***、装置和方法。在一个方面，举例来说，用于鉴别个体的***可包括能够发射具有至少一种从约700nm到约1200nm波长的电磁辐射的光源，和经定位以接收从个体反射后的所述电磁辐射从而产生所述个体的电子表示的成像装置。所述***还可包括影像处理模块，所述影像处理模块在功能上耦合到所述成像装置以接收所述电子表示。所述影像处理模块将所述电子表示处理成具有至少一种基本上独特鉴别特性的个体表示。所述成像装置可包括厚度小于约10微米的半导体装置层、形成接面的至少两个掺杂区域和经定位以与电磁辐射相互作用的纹理化区域。所述成像装置对于具有至少一种超过800nm的波长的电磁辐射具有至少约33%的外部量子效率。

考虑各种光源，并且能够提供在本发明装置和***所利用的范围内的电磁辐射的任何光源都被认为是在本发明的范围内。在一个方面，举例来说，所述光源可以是主动光源。在又一方面，所述光源可以是被动光源或换句话说来自周围的环境光。在另一方面，所述主动光源可以是两个或更多个主动光源，每一个发射不同峰值发射波长的红外电磁辐射。在一个特定方面，所述两个或更多个主动光源可发射约850nm和约940nm的红外电磁辐射。在另一方面，所述两个或更多个主动光源可发射约850nm和约1060nm的红外电磁辐射。

所述成像装置中所用的所述半导体装置层可包括任何有用的半导体材料。然而，在一个方面，所述半导体装置层可由硅构成。在一个特定方面，具有厚度小于约10微米的装置层的基于硅的成像装置可具有约0.1ms到约1ms的响应时间和对于具有至少一种超过800nm波长的电磁辐射至少约33%的外部量子效率。在另一方面，所述响应时间可以是从约0.1ms到约16ms。在又一个特定方面，具有厚度小于约10微米的半导体装置层的基于硅的成像装置可具有约0.1ms到约1ms的响应时间和对于具有至少一种超过940nm波长的电磁辐射至少约11%的外部量子效率。

在另一方面，所述成像装置能够使用从所述主动光源发出的具有至少一种从约700nm到约1200nm波长并且具有在3m处射到所述个体上的至少0.1mW/mm²的场景光亮度的电磁辐射，捕捉所述电子表示，其足够详细，以鉴别所述至少一种基本上独特的鉴别特性。在又一方面，所述成像装置能够使用从所述主动光源发出的具有至少一种从约800nm到约1000nm波长并且具有在3米处射到所述个体上的约1.0mW/mm²到约100mW/mm²的场景光亮度的电磁辐射，捕捉所述电子表示，其足够详细，以鉴别所述至少一种基本上独特的鉴别特性。在另一方面，所述成像装置可在电子全局快门上操作以捕捉所述电子表示。

在又一方面，所述***可包括分析模块，所述分析模块在功能上耦合到所述影像处理模块，其中所述分析模块可操作以将所述至少一种基本上独特的鉴别特性与已知的鉴别特性比较以促进所述个体的鉴别。

在另一方面，所述***可包括自动平移和缩放模块，所述自动平移和缩放模块可操作以移动所述光源或所述成像装置中的至少一个，从而追踪所述个体。

在一些方面，所述成像装置可包括至少两个成像装置。在一个特定方面，所述至少两个成像装置包括经定位和可操作以产生所述个体的面部电子表示的第一成像装置和经定位和可操作以产生所述个体的虹膜电子表示的第二成像装置。在另一特定方面，所述***可包括自动平移和缩放模块，所述自动的平移和缩放模块可操作以移动所述光源或所述成像装置中的至少一个；和工艺模块，所述工艺模块用以分析所述面部电子表示和提供面部和虹膜的所述移动和缩放模块座标。

在一些方面，所述***可经配置以对所鉴别的个体隐蔽。在一个方面，举例来说，所述***可在视觉上不透明的红外透明介质后面对所述个体隐蔽。所述红外透明介质可以是至少部分地涂有红外透明涂料的玻璃或塑料平面或其它红外透明介质。在一个方面，金属粒子可渗入所述红外透明介质的至少一部分。在又一方面，量子点可安置在所述红外透明介质上，以使得红外光透过所述介质并且滤去可见光。在另一方面，所述***可通过来自所述个体的触发器激活，无论所述个体是否知道所述触发器。所述触发器可以是整合在所述***中的能够激活所述***的晶体管或传感器。所述触发器可以是热传感器、动作传感器、光传感器和其它类似的传感器。

所述***还可以被设计成小尺寸。举例来说，在一个方面，所述光源、所述成像装置和所述影像处理模块可总体上具有小于约160立方厘米的尺寸。在另一方面，所述光源、所述成像装置和所述影像处理模块可总体上具有小于约16立方厘米的尺寸。在又一方面，所述成像装置可具有约1/7英寸的光学格式。

还考虑本发明的***和装置可用于多种其它***、装置和情况。举例来说，在一个方面，本发明的***可整合到电子装置中。虽然考虑任何电子装置，但非限制性实例可包括移动智能手机、移动电话、膝上型计算机、平板电脑、其它个人电子装置等等。还考虑所述整合适用的各种情况。举例来说，在一个方面，此类电子装置可提供个体的肯定鉴别以解锁所述电子装置。在另一方面，个体的肯定鉴别可用于在金融事务中验证个体。在另一方面，肯定鉴别可用于确定个体的国籍或验证护照或执照状态。

本公开另外提供鉴别个体的方法。在一个方面，此类方法可包括向所述个体发射具有至少一种从约700nm到约1200nm波长的红外电磁辐射；将从所述个体反射的所述红外电磁辐射接收到成像装置中以产生所述个体的电子表示；将所述电子表示处理成具有至少一种基本上独特的鉴别特性的个体表示；以及使用所述至少一种基本上独特的鉴别特性鉴别所述个体。所述成像装置可包括厚度小于约10微米的半导体装置层、形成接面的至少两个掺杂区域和经定位以与电磁辐射相互作用的纹理化区域。所述成像装置可对于具有至少一种超过800nm波长的电磁辐射具有至少约33%的外部量子效率。

在一个特定方面，所述至少一种基本上独特的鉴别特性可包括足以鉴别所述个体的个体虹膜的电子表示。在一个特定方面，所述虹膜的所述电子表示可通过所述成像装置在离所述个体约0.5米到约15米的距离处捕捉。在又一个特定方面，所述虹膜的所述电子表示可通过所述成像装置在离所述个体约2米到约10米的距离处捕捉。在另一特定方面，所述虹膜的所述电子表示可在从所述成像装置到所述个体超过2米的距离处，使用具有至少940nm波长和低于10,000毫瓦/平方毫米/球面度的强度的所述红外电磁辐射捕捉。

在又一方面，发射红外电磁辐射可进一步包括从至少两个主动光源发射红外电磁辐射，每一个发射不同峰值发射波长。在所述情况下，来自每一主动光源的电子表示可处理成每个具有至少一种基本上独特的鉴别特性的个体表示，并且接着每一个体表示可以彼此比较以验证所述个体的鉴别结果。

在一个方面，通过所述成像装置捕捉所述电子表示可通过全局电子快门机构实现。在一个特定方面，所述全局电子快门可用约0.1ms到约1ms的积分时间操作。在另一特定方面，所述个体可相对于所述成像装置移动并且所述积分时间足以捕捉所述电子表示，其足够详细以鉴别所述至少一种基本上独特的鉴别特性。

在另一方面，所述方法可包括将所述至少一种基本上独特的鉴别特性与已知的鉴别特性比较以促进所述个体的鉴别。考虑多种已知的鉴别特性，其非限制性实例可包括面部特征、虹膜特征、热特征等等，包括其组合。此外，在一个方面，比较所述至少一种基本上独特的鉴别特性进一步包括针对多个已知的鉴别特性比较所述至少一种基本上独特的鉴别特性。

在又一方面，所述个体表示可以是面部表示，并且所述面部表示可经分析以定位特定的面部特征，并且所述成像装置可平移和/或缩放以使所述特定的面部特征或虹膜特征成像。

在另一方面，所述方法可包括相对于所述个体的移动来移动所述发射的红外电磁辐射和/或所述成像装置，以在接收所述红外电磁辐射期间追踪所述个体。

在又一方面，所述方法可进一步包括接收所述电子表示；选择所述电子表示的一部分；将所述成像装置缩放以基本上对应于所述电子表示的所述部分并且产生所述个体的第二电子表示；以及将所述第二电子表示处理成具有至少一种基本上独特的鉴别特性的第二个体表示。

在另一方面，提供一种具有整合的用户许可***的电子装置，其中所述用户许可***包括成像装置，所述成像装置包括厚度小于约10微米的半导体装置层、形成接面的至少两个掺杂区域和经定位以与电磁辐射相互作用的纹理化区域，其中所述成像装置对于具有至少一种超过800nm波长的电磁辐射具有至少约33%的外部量子效率。所述成像装置经定位以捕捉所述装置的用户的鉴别特性的电子表示，其中所述成像装置可操作以至少周期性地捕捉所述电子表示。所述***可进一步包括存储寄存器，所述存储寄存器可操作以存储许可用户的已知的鉴别特性；和电耦合到所述成像装置和所述存储寄存器的分析模块，所述分析模块可操作以将所述鉴别特性的所述电子表示与所述已知的鉴别特性比较以验证所述用户是所述许可用户。在另一方面，所述***可进一步包括光源，所述光源可操作以向所述用户发射具有至少一种从约700nm到约1200nm波长的电磁辐射。在又一方面，所述分析模块和所述成像装置可整体整合在一起，与所述电子装置的CPU分开。应当指出，所述分析模块可在物理上与所述成像装置分开，并且独立于所述电子装置的CPU操作。在另一方面，所述成像装置可以是可操作以连续地验证所述用户是所述许可用户。在又一方面，所述***可包括开关，所述开关将所述成像装置在红外光捕捉与可见光捕捉模式之间切换。本文中考虑各种开关，例如晶体管、红外或彩色滤光器和本领域技术人员已知的其它开关。

附图说明

为了更全面地了解本发明的性质和优点，参考优选实施例的以下详细描述并且与附图相结合，其中：

图1是根据本公开的一个方面的用于鉴别个体的***的图示。

图2是根据本公开的另一方面的成像装置的示意图。

图3是与根据本公开的另一方面的基于硅但具有纹理化区域的光检测装置的吸收特性相比，基于标准硅的迅速（或薄）光检测装置的吸收特性的图形表示。

图4是根据本公开的另一方面的感光装置的示意图。

图5是根据本公开的另一方面的感光阵列装置的示意图。

图6是根据本公开的另一方面的六个晶体管成像器的示意图。

图7a是展示用根据本公开的另一方面的具有卷帘快门的光成像器捕捉的虹膜的照片。

图7b是展示用根据本公开的另一方面的具有全局快门的光成像器捕捉的虹膜的照片。

图8是根据本公开的另一方面的飞行时间测量的图示。

图9a是根据本公开的另一方面的光成像器阵列的像素配置的示意图。

图9b是根据本公开的另一方面的光成像器阵列的像素配置的示意图。

图9c是根据本公开的另一方面的光成像器阵列的像素配置的示意图。

图10是根据本公开的另一方面的十一个晶体管成像器的示意图。

图11是根据本公开的另一方面的包含辐射热测量计的感光装置的示意图。

图12是根据本公开的一个方面的用于鉴别个体的整合***的图示。

图13是根据本公开的另一方面的方法的流程图。

具体实施方式

在本文描述本公开前，应了解本公开不局限于本文所公开的具体结构、处理步骤或材料，而是延伸到如相关领域的一般技术人员所认识到的其同等物。还应了解，本文所采用的术语仅用于描述具体实施例的目的而意图为限制性的。

定义

以下术语将根据下文阐述的定义使用。

应当指出，除非上下文另外清楚地指出，否则如本说明书和随附权利要求书中所用，单数形式“一”和“所述”包括多个指示物。因此，举例来说，提及“一种掺杂剂”包括一种或多种此类掺杂剂，并且提及“所述层”包括提及一个或多个此类层。

如本文所用，“量子效率”（QE）定义为入射到光电装置上的转换为电子的光子百分比。外部QE（EQE）定义为在装置外每个进入的光子所获得的电流。因而，EQE取决于光子的吸收和电荷的收集。EQE低于QE，这是由于重组作用和光损耗（例如透射和反射损耗）。

如本文所用，术语“电磁辐射”和“光”可互换使用，并且可表示跨越宽范围的波长，包括可见波长（约350nm到800nm）和不可见波长（约800nm以上或350nm以下）。红外光谱通常被描述为包括：光谱的近红外部分，包括约800到1300nm的波长；光谱的短波红外部分，包括约1300nm到3微米的波长；和光谱的中到长波红外（或热红外）部分，包括约3微米以上高达约30微米的波长。除非另外指出，否则这些在本文中一般并统一称为电磁波谱的“红外”部分。

如本文所用，“响应时间”是指检测装置的上升时间或下降时间。在一个方面，“上升时间”是在由光与装置的相互作用产生的电信号的前缘上峰值振幅输出的10%点与90%点之间的时间差。“下降时间”测量为电信号的后缘的90%点与10%点之间的时间差。在一些方面，下降时间可称为衰减时间。

如本文所用，“快门速度”是指当捕捉影像时照相机的快门保持打开的持续时间。快门速度与暴露时间（即光到达影像传感器的持续时间）成正比。换句话说，快门速度控制到达感光成像器的光的量。快门速度越慢，暴露时间越长。快门速度通常是以秒和秒的分数表示。例如，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。值得注意的是，每一速度增量平分入射到成像器上的光的量。

如本文所用，术语“纹理化区域”是指具有纳米到微米大小的表面变化的拓扑学的表面。此类表面拓扑学可通过任何适当的技术形成，所述技术包括（但不限于）一种激光脉冲或多种激光脉冲的照射、化学蚀刻、平版印刷图案化、多种同时激光脉冲干扰、反应离子蚀刻等等。虽然此类表面的特征可取决于所采用的材料和技术而变化，但在一个方面，此类表面可以是几百纳米厚并由纳米微晶体（例如约10到约50纳米）和纳米孔组成。在另一方面，此类表面可包括微米大小的结构（例如约0.5μm到约60μm）。在又一方面，表面可包括约5nm和约500μm的纳米大小和/或微米大小的结构。应提及纹理化区域可以有序或无序。

如本文所用，术语“表面改性（surface modifying）”和“表面改性（surfacemodification）”是指使用多种表面改性技术改变半导体材料的表面。所述技术的非限制性实例包括电浆蚀刻、反应离子蚀刻、多孔硅蚀刻、发射激光、化学蚀刻（例如各向异性蚀刻、各向同性蚀刻）、纳米刻印、材料沉积、选择性外延生长等等，包括其组合。在一个特定方面，表面改性可包括主要使用激光辐射或激光辐射与掺杂剂组合的工艺，其中激光辐射促进掺杂剂并入半导体材料的表面中。因此，在一个方面，表面改性包括诸如半导体材料的基材的掺杂。

如本文所用，术语“目标区”是指打算掺杂或表面改性的基材区域。基材的目标区可随着表面改性工艺进展而变化。举例来说，在第一目标区掺杂或表面改性后，可在同一基材上选择第二目标区。

如本文所用，术语“通量”是指来自激光辐射的单次脉冲的通过单位面积的能量的量。换句话说，“通量”可被描述成一个激光脉冲的能量表面密度。

如本文所用，术语“检测”是指电磁辐射的感测、吸收和/或收集。

如本文所用，术语“场景光亮度”是指射到巳知的区域或场景上的光的面密度。

如本文所用，术语“基本上”是指动作、特征、特性、状态、结构、项目或结果的完全或几乎完全的范围或程度。举例来说，“基本上”被围绕的物体将意指物体完全被围绕或者几乎完全被围绕。在一些情况下，准确的可允许的与绝对完全的偏差度可取决于特定上下文。然而，一般说来，接近完全将使得具有与获得绝对和全部完全时相同的整个结果。当用于否定含意时“基本上”的使用同等地可应用，以指动作、特征、特性、状态、结构、项目或结果完全或接近完全缺乏。举例来说，“基本上不含”粒子的组合物将完全缺乏粒子，或几乎完全缺乏粒子，使得作用将与其完全缺乏粒子时相同。换句话说，“基本上不含”成分或要素的组合物实际上仍然可含有所述项目，只要其作用不可测量即可。

如本文所用，术语“约”用以通过提供给定值可以“略微高于”或“略微低于”数值范围端点来给所述端点提供灵活性。

为方便起见，如本文所用，多个项目、结构要素、组成要素和/或材料可呈现于常见列表中。然而，这些列表应理解成如同列表的每个成员个别地鉴别为单独和独特的成员。因此，在无相反指示的情况下，不应仅仅基于呈现在共同的群组中，就将所述列表的个别成员理解为同一列表的任何其它成员的实际同等物。

浓度、量和其它数值数据在本文中可用范围形式表现或呈现。应了解，此类范围形式仅仅是为了方便和简洁而使用，并且因此应灵活地解释为不仅包括明确叙述的数值作为范围的界限，而且还包括所述范围内涵盖的所有个别数值或子范围，如同每个数值和子范围被明确叙述。举例来说，“约1到约5”的数值范围应解释为不仅包括约1到约5的明确叙述的值，而且还包括所指示范围内的个别值和子范围。因此，包括在此数值范围内的是例如2、3和4等个别值和例如1-3、2-4和3-5等子范围，以及个别地1、2、3、4和5。

此相同原则适用于仅叙述一个数值作为最小值或最大值的范围。此外，无论所描述的范围或特征的宽度如何，此类解释应都适用。

本公开

安检一般已经成为许多商业、社区、政府等最优先考虑的事情。建立有效安检的一个关键部分是快速鉴别个体。举例来说，为了民众的安全性，在例如机场、中心城市等重大通道中实施生物计量扫描程序可促进个体的鉴别和追踪，以及在一些情况下，鉴别和追踪个体的安全性。举一例来说，此类***可用于鉴别被绑架或出走的儿童。在其它情况下，可定位并抓捕逃犯和嫌疑犯。此外，所述***可适用于鉴别许可用户并允许许可用户接近金融事务、个人电子装置，此可减少投票人欺诈、金融诈骗、其它形式的身份偷窃等等的发生。

如已经描述的，使面部和眼部特征成像的生物计量***内在的一个问题是由色素沉着引起的干扰。为了避免此潜在干扰，可使用捕捉在800nm到1300nm范围内的光波长的生物计量成像装置。对于此波长范围内的电磁辐射，色素沉着基本上是透明的，因此电磁光子自由地穿过色素并且从感兴趣的结构要素反射出，以进行鉴别。在眼睛中，举例来说，近红外电磁光子穿过虹膜色素并且从虹膜韧带结构反射出。

然而，常规的成像器，包括CCD与CMOS影像传感器，基于硅光检测器并且对感兴趣的波长范围内的近红外光具有极低的敏感性。因而，在很多情况下，这些***限于其中低敏感性和影像捕捉速度限制不是问题的应用。当企图从一定距离和/或用短的积分时间捕捉虹膜特征时，IR光的强度需要大大增加以补偿传统成像器的差IR敏感性。高强度IR可能损害眼部组织并且可能引起其它的负面作用。

本发明提供一种有效的生物计量装置，其可在低光条件下操作，在可见和红外（IR）光谱中具有优良的信号噪声比和高量子效率。使用IR光源，与单纯可见光相对比，本发明的***可使虹膜的纹理化图案成像、去除现场光变化并且减少角膜反射对图案的干扰，从而捕捉更加准确的虹膜信息。

在一个方面，如图1中所示，举例来说，用于鉴别个体的***可包括能够发射具有至少一种从约700nm到约1200nm波长的电磁辐射104的至少一个主动光源102，和经定位以接收从个体110反射108时的电磁辐射从而产生个体的电子表示的成像装置106。影像处理模块112可在功能上耦合到成像装置106以接收所述电子表示。影像处理模块112用以使用所属领域的技术人员已知的算法将所述电子表示处理成具有至少一种基本上独特的鉴别特性的个体表示。此基本上独特的鉴别特性用以鉴别个体110。另外，注意此类***可用于合作以及非合作鉴别情况。

图2展示成像装置的一个示例性实施例，其能够在低光条件下操作，在可见和IR光谱中具有优良的信号噪声比和高量子效率。成像装置200可包括具有厚度小于约10微米的装置层的半导体装置层202、形成接面的至少两个掺杂区域204、206以及经定位以与进入的电磁辐射210相互作用的纹理化区域208。考虑许多配置，并且任何类型的接面配置被认为是在本发明的范围内。举例来说，第一和第二掺杂区域可以彼此不同，彼此接触，彼此重叠等。在一些情况下，本征区域可至少部分位于第一与第二掺杂区域之间。在一些方面，半导体装置层可小于约50微米厚。另外，在一些方面，半导体装置层可安置在块状半导体层或半导体支撑层上。

展示纹理化区域208位于与第一掺杂区域204和第二掺杂区域206相对的半导体装置层202一侧。在此情况下，穿过半导体装置层202接触纹理化区域208的电磁辐射可穿过半导体装置层反射回来，因此有效地提高半导体材料的吸收光程长度。纹理化区域可与半导体材料的整个表面或仅其一部分相关联。另外，在一些方面，纹理化区域可特别定位以使半导体材料的吸收光程长度达到最大。在其它方面，可在纹理化区域附近包括第三掺杂以改善纹理化区域附近产生的载流子的收集。

成像装置可具有厚度小于约10微米的半导体装置层和对于具有至少一种超过800nm波长的电磁辐射至少约33%的外部量子效率。在另一方面，成像装置可具有约0.1ms到约1ms的响应时间和对于具有至少一种超过约800nm波长的电磁辐射至少约33%的外部量子效率。在另一方面，所述响应时间可以是从约0.1ms到约16ms。另外考虑装置层的其它厚度。在一个方面，举例来说，装置层厚度可小于50微米。在另一方面，装置层厚度可小于5微米。在又一方面，装置层厚度可小于1微米。装置层厚度的下限可以是允许装置具有功能性的任何厚度。然而，在一个方面，装置层可以是至少10nm厚。在另一方面，装置层可以是至少100nm厚。在又一方面，装置层可以是至少500nm厚。另外，在另一方面，成像装置可对于具有至少一种超过约850nm波长的电磁辐射具有至少约23%的外部量子效率。在另一方面，成像装置可对于具有至少一种超过约940nm波长的电磁辐射具有至少约11%的外部量子效率。在另一方面，成像装置可具有约0.1ms到约1ms的响应时间和对于具有至少一种超过约940nm波长的电磁辐射至少约11%的外部量子效率。

在另一方面，成像装置可对于具有至少一种超过800nm波长的电磁辐射具有至少约46%的外部量子效率。在另一方面，成像装置可具有约0.1ms到约1ms的响应时间和对于具有至少一种超过约800nm波长的电磁辐射至少约46%的外部量子效率。另外，在另一方面，成像装置可具有厚度小于10微米的半导体装置层，并且成像器可对于具有至少一种超过约850nm波长的电磁辐射具有至少约32%的外部量子效率。在另一方面，成像装置可具有厚度小于10微米的半导体装置层，并且成像器可对于具有至少一种超过约850nm波长的电磁辐射具有至少50%或至少60%的外部量子效率。在另一方面，成像装置可对于具有至少一种超过约940nm波长的电磁辐射具有至少约15%的外部量子效率。在另一方面，成像装置可具有约0.1ms到约1ms的响应时间和对于具有至少一种超过约940nm波长的电磁辐射至少约15%的外部量子效率。关于所述感光装置的更多细节已经描述于2011年6月20日提交的美国申请第13/164,630号中，其通过引用以其全部内容并入本文中。

应当注意，虽然图2中所示的装置具有前面照射结构，但背面照射结构也考虑在内并且被认为是在本发明的范围内。另外，不管前面照射还是背面照射，纹理化区域208可定位在与进入的电磁辐射210相对的半导体装置层202的一侧上，如所示的那样。纹理化区域还可定位在与进入的电磁辐射相邻的半导体装置层的一侧上（未图示）。换句话说，在此情况下，电磁辐射将在进入半导体装置层前接触纹理化区域。另外，考虑纹理化区域可定位在半导体装置层的相对侧与相邻侧上。

本发明的成像装置可用于捕捉能够用以在短距离以及长距离鉴别个体的电子表示。所述装置可在短距离，例如比如约2cm或少到约10cm或长达50cm或长达0.5m，捕捉电子表示。装置还可在短距离到长距离捕捉电子表示，例如比如长达1m、长达3m、长达6m、长达10m或长达15m或更长。

用于构建成像器的半导体可以是任何有用的半导体材料，由其可制造出具有本文所述的特性的此类成像器。然而，在一个方面，半导体装置层是硅。然而，注意硅光检测器具有对光的IR波长的有限检测能力，特别是对于薄膜硅装置。传统的硅材料需要实质的吸收深度以检测波长长于约700nm的光子。虽然可见光可以容易地吸收于硅层的前几微米中，但是在硅中薄晶片深度（例如约100μm）较长波长（例如900nm）的吸收即使有的话也是差的。本发明的成像装置可增大硅的电磁辐射吸收范围，因此允许甚至在浅的深度和硅薄膜中吸收可见和IR光。

回到图2，举例来说，纹理化区域208可增强吸收，提高外部量子效率，并减少响应时间，特别是在红外波长中。所述独特和新颖的装置可允许快速的快门速度，从而在可见和红外光谱中捕捉移动物体的影像。因此在基于硅的装置中此类提高的敏感性可降低光检测器的处理成本，降低光源所需的功率，提高3D类型成像的深度分辨率，并且改善个体的生物计量测量。

图3展示吸收/响应性图，其中虚线302表示基于传统的标准快速硅装置的光电二极管的吸收特征，并且实线304表示基于硅但包括纹理化区域的光电二极管装置的吸收特征。值得注意的是，与具有纹理化区域的成像装置相比，红外（即800nm到1200nm区域）中标准快速硅成像器的吸收导致相对低的响应性。注意，成像器是多个光电二极管的集合。

虽然考虑本发明的***可包括用于增加装置与个体之间的捕捉距离的光学器件，但具有纹理化区域的成像装置允许***在低IR光强度水平下甚至在所述长距离起作用。此减少能量消耗和热管理问题，以及潜在减少可由高强度IR光引起的副作用。在一个方面，举例来说，成像装置可使用从主动光源发出的具有至少一种从约700nm到约1200nm波长并且具有在3米处射到个体的至少0.1mW/mm²的场景光亮度的电磁辐射，捕捉个体的电子表示，其足够详细以鉴别基本上独特的鉴别特性。在另一方面，成像装置可使用从主动光源发出的具有至少一种从约800nm到约1000nm波长并且具有在3米处射到个体的约0.1mW/mm²到约100mW/mm²的场景光亮度的电磁辐射，捕捉个体的电子表示，其足够详细以鉴别基本上独特的鉴别特性。在另一方面，成像装置可使用从主动光源发出的具有至少一种从约800nm到约1000nm的波长并且具有在3米处射到个体的约1mW/mm²到约10mW/mm²的场景光亮度的电磁辐射，捕捉个体的电子表示，其足够详细以鉴别基本上独特的鉴别特性。在又一方面，在超过2米的距离，电磁辐射具有至少940nm的波长并且应具有低于10,000毫瓦/平方毫米/球面度的眼睛损伤阀值的光功率。应当注意，在一个方面，基本上独特的鉴别特性是个体的虹膜图案。

如已经描述的，在一些方面，装置中硅材料的厚度可决定响应性和响应时间。标准的硅装置需要是厚的，即超过100μm，以检测红外光谱中的波长，并且所述利用厚装置的检测导致低敏感性和高暗电流。纹理化区域经定位以与电磁辐射相互作用，以增加装置中红外光的吸收，从而提高红外响应性，同时允许快速操作。漫散射和反射可导致吸收光程长度增加，特别是如果与全内反射组合的话，导致极大地提高硅光电二极管、光检测器、光电二极管阵列、成像器等的红外响应性。由于吸收光路长度增加，所以较薄的硅材料可用于将电磁辐射吸收到红外区中。较薄硅材料装置的一个优点是载荷子更加迅速地从装置清除，因此减少响应时间。相反地，至少部分由于于扩散，厚的硅材料装置更加缓慢地将载荷子从其清除。

然而，注意硅装置层可具有允许电磁辐射检测和转换功能性的任何厚度，并且因此硅装置层的任何此类厚度都被认为是在本发明的范围内。如前所述的，薄的硅层材料可特别有益于减少装置的响应时间和/或电容。如已经描述的，如与较厚的硅材料层相比，载荷子可以更加迅速地从较薄的硅材料层清除。硅越薄，电子/空穴必须穿越以被收集的材料越少，并且所产生的载荷子遭遇可捕集或减慢载流子收集的缺陷的可能性越低。因此，实施快速的光反应的一个目标是将薄的硅材料用于成像器的半导体装置层。此类装置可通过光电二极管的内建电位和任何外加偏压几乎耗尽载荷子，以通过在电场中漂移提供对光产生的载流子的快速收集。保持在光电二极管的任何未耗尽区域中的载荷子通过扩散输送来收集，其比漂移输送慢。为此，使扩散可能占优势的任何区域厚度比耗尽的漂移区更薄可能是期望的。在硅材料中，在无外加偏压下适当掺杂提供了约10μm的耗尽区。因而，在一些方面，适用的是利用厚度小于约100μm、小于约10μm或小于约5μm的硅材料层。在另一方面，硅材料可具有使外加偏压产生足够载荷子的饱和速度的电场的厚度和基材掺杂浓度。应当注意，如本文所公开的，在零偏压下操作光电二极管可能导致低噪声，但在较长响应时间下。然而，当施加偏压时，暗电流增加，导致较高噪声，但响应时间减少。如果入射辐射信号强，那么暗电流增加可能得到补偿。然而，在较薄装置层下，暗电流增加的量可被最小化。

半导体装置层一般可具有允许电磁辐射检测和转换功能性的任何厚度，并且因此半导体材料的任何此类厚度都被认为是在本发明的范围内。在一些方面，纹理化区域提高装置的效率，使得半导体装置层可比先前可能的厚度薄。减少半导体装置层的厚度减少了制造此类装置所需的半导体材料的量。在一个方面，举例来说，半导体装置层具有约500nm到约50μm的厚度。在另一方面，半导体装置层具有小于或等于约100μm的厚度。在另一方面，半导体装置层具有约500nm到约20μm的厚度。在另一方面，半导体装置层具有约500nm到约10μm的厚度。在另一方面，半导体装置层可具有约500nm到约50μm的厚度。在又一方面，半导体装置层可具有约500nm到约2μm的厚度。在其它方面，半导体装置层可具有小于10微米、5微米或1微米的厚度。

在一个方面，硅半导体装置层可具有约100nm到约100μm的厚度。在另一方面，硅材料具有约0.5μm到约50μm的厚度。在又一方面，硅材料具有约5μm到约10μm的厚度。在另一方面，硅材料具有约1μm到约5μm的厚度。

如已经描述的，感光成像装置的响应时间受光产生的载流子跨越装置层厚度的通过时间限制。作为进一步的解释，整个电子装置结构的负载电阻（R）和电容（C）的RC时间常数可通过使用小负载电阻器并且通过限制硅材料的掺杂密度和光电二极管的面积保持小光电二极管电容来保持小于此通过时间。举例来说，在无任何外加偏压下，以10¹⁵/cm³掺杂的光电二极管可具有的电容可为10nF/cm²。具有50ohm负载电阻器的小面积光电二极管具有飞快的RC时间常数。面积为0.01cm²的光电二极管可具有0.5纳秒的RC时间常数。假使响应时间将受跨越光电二极管的最大载荷子通过时间限制，那么扩散速率可对不同厚度的光电二极管的响应时间施加上限。举例来说，如果光电二极管具有小于d=100μm的厚度，那么扩散通过时间可根据以下方程式（II）计算，其中D是电子的扩散系数。

\frac{d^{2}}{2 D}

（II）

响应时间受2μs的上限约束。对于具有约900nm波长的光，仅约35%吸收于第一次通过或比100μm薄的装置中，并且约30%在最初的表面反射，从而得到大约10%或0.1A/W的响应性。响应性R可通过使用多次内反射增加至少五倍，以实现R=0.5A/W的值。

因此，与传统的硅装置相比，本发明的装置通过增加较长波长的吸收光程长度，增加硅材料的吸收光程长度。硅光检测器中吸收深度是硅中辐射强度减少到硅材料表面的值的约36%的深度。吸收光程长度增加导致吸收深度明显减小，或明显或有效吸收深度减小。举例来说，硅的有效吸收深度可减少，使得在小于或等于约100μm的深度可吸收较长波长。通过增加吸收光程长度，所述装置在薄的半导体材料内能够吸收较长波长（例如对于硅，>1000nm）。除减小有效吸收深度外，响应时间可使用较薄的半导体材料来减少。

在一个方面，光电二极管可具有小于约d=10μm的厚度。使用以上方程式（I），所得响应时间上限为约20ns。对于具有约700nm波长的光，在约33%吸收于第一次通过并且约30%在最初的表面反射下，响应性可大约为10%或0.3安培/瓦特。响应性R可通过如本文所述使用多次内反射，增加至少两倍，以实现R=0.6A/W的值。

在一个方面，举例来说，成像装置具有约0.1ms到约1ms的响应时间。在另一方面，相对于标准硅，成像装置对于至少一种约800nm到约1200nm的波长具有约0.4A/W到约0.55A/W的响应性。在又一方面，相对于标准硅，成像装置对于至少一种约1000nm到约1200nm的波长具有约0.1A/W到约0.55A/W的响应性。在另一方面，相对于具有相当厚度和响应时间的硅装置，光电装置对于至少一种约550nm到约1200nm的波长具有至少10%的增加的外部量子效率。

如已经描述的，根据本公开方面的感光成像装置可显示出与传统的装置相比较低水平的暗电流。虽然可能有多种原因，但一个示例性原因可能是较薄的硅材料层可具有较少的引起暗电流产生的晶体缺陷。在一个方面，举例来说，在操作期间感光成像装置的暗电流为约100pA/cm²到约10nA/cm²。在另一方面，在操作期间成像装置的最大暗电流小于约1nA/cm²。

因此，根据本公开方面的成像装置提供光谱红外光部分中增强的响应以及将电磁辐射转换成电信号中提高的响应和量子效率。因而，对于比约100μm薄的装置，可在红外中获得高量子效率和增加的响应时间。换句话说，所述敏感性和响应比在较厚装置中在红外波长下发现的敏感性和响应高。

除硅外，考虑其它的半导体材料用于本公开的成像装置中。此类半导体材料的非限制性实例可包括第IV族材料、由来自第II和VI族的材料构成的化合物和合金、由来自第III和V族的材料构成的化合物和合金，以及其组合。更特定地说，示例性第IV族材料可包括硅、碳（例如金刚石）、锗和其组合。第IV族材料的各种示例性组合可包括碳化硅（SiC）和硅锗（SiGe）。示例性硅材料例如可包括非晶硅（a-Si）、微晶硅、多晶硅和单晶硅，以及其它晶体类型。在另一方面，半导体材料可包括以下至少一种：硅、碳、锗、氮化铝、氮化镓、砷化铟镓、砷化铝镓，以及其组合。

第II-VI族材料的示例性组合可包括硒化镉（CdSe）、硫化镉（CdS）、碲化镉（CdTe）、氧化锌（ZnO）、硒化锌（ZnSe）、硫化锌（ZnS）、碲化锌（ZnTe）、碲化镉锌（CdZnTe、CZT）、碲化汞镉（HgCdTe）、硒化汞锌（HgZnSe）和其组合。

第III-V族材料的示例性组合可包括锑化铝（AlSb）、砷化铝（AlAs）、氮化铝（AlN）、磷化铝（AlP）、氮化硼（BN）、磷化硼（BP）、砷化硼（BAs）、锑化镓（GaSb）、砷化镓（GaAs）、氮化镓（GaN）、磷化镓（GaP）、锑化铟（InSb）、砷化铟（InAs）、氮化铟（InN）、磷化铟（InP）、砷化铝镓（AlGaAs、Al_xGa_1-xAs）、砷化铟镓（InGaAs、In_xGa_1-xAs）、磷化铟镓（InGaP）、砷化铝铟（AlInAs）、锑化铝铟（AlInSb）、氮化砷化镓（GaAsN）、磷化砷化镓（GaAsP）、氮化铝镓（AlGaN）、磷化铝镓（AlGaP）、氮化铟镓（InGaN）、锑化砷化铟（InAsSb）、锑化铟镓（InGaSb）、磷化铝镓铟（AlGaInP）、磷化砷化铝镓（AlGaAsP）、磷化砷化铟镓（InGaAsP）、磷化砷化铝铟（AlInAsP）、氮化砷化铝镓（AlGaAsN）、氮化砷化铟镓（InGaAsN）、氮化砷化铟铝（InAlAsN）、氮化锑化砷化镓（GaAsSbN）、锑化砷化氮化镓铟（GaInNAsSb）、磷化锑化砷化镓铟（GaInAsSbP）和其组合。

另外，考虑各种类型的半导体材料，并且可以并入电磁辐射检测装置中的任何此类材料被认为是在本发明的范围内。在一个方面，举例来说，半导体材料是单晶。在另一方面，半导体材料是多晶。在又一方面，半导体材料是微晶。还考虑半导体材料可以是非晶形。特定非限制性实例包括非晶硅或非晶硒。

本公开的半导体材料还可使用多种制造工艺制造。在一些情况下，制造程序可影响装置的效率并且在实现所期望的结果时可以考虑。示例性制造工艺可包括柴可拉斯基（Czochralski，Cz）工艺、磁性柴可拉斯基（mCz）工艺、浮区（FZ）工艺、外延生长或沉积工艺等等。考虑用于本发明的半导体材料可以是单晶材料与在其上形成的外延生长层的组合。

考虑多种掺杂材料用于形成多个掺杂区域、纹理化区域或成像装置的任何其它掺杂部分，并且可用于此类工艺的任何此类掺杂剂被认为是在本发明的范围内。应当注意，所利用的具体掺杂剂可取决于所掺杂的材料以及所得材料的预期用途而变化。

掺杂剂可供电子或供空穴。在一个方面，掺杂剂的非限制性实例可包括S、F、B、P、N、As、Se、Te、Ge、Ar、Ga、In、Sb和其组合。应当注意，掺杂剂的范围应不仅包括掺杂剂本身，而且还应包括呈递送此类掺杂剂的形式的材料（即掺杂剂载体）。举例来说，S掺杂剂不仅包括S，而且还包括能够用以将S掺杂进目标区内的任何材料，例如比如H₂S、SF₆、SO₂等等，包括其组合。在一个特定方面，掺杂剂可以是S。硫可以约5×10¹⁴与约1×10¹⁶离子/平方厘米之间的离子剂量水平存在。含氟化合物的非限制性实例可包括ClF₃、PF₅、F₂SF₆、BF₃、GeF₄、WF₆、SiF₄、HF、CF₄、CHF₃、CH₂F₂、CH₃F、C₂F₆、C₂HF₅、C₃F₈、C₄F₈、NF₃等等，包括其组合。含硼化合物的非限制性实例可包括B(CH₃)₃、BF₃、BCl₃、BN、C₂B₁₀H₁₂、硼硅（borosilica）、B₂H₆等等，包括其组合。含磷化合物的非限制性实例可包括PF₅、PH₃等等，包括其组合。含氯化合物的非限制性实例可包括Cl₂、SiH₂Cl₂、HCl、SiCl₄等等，包括其组合。掺杂剂还可包括含砷化合物，例如AsH₃等等，以及含锑化合物。另外，掺杂材料可包括跨掺杂剂群组的混合物或组合，即含硫化合物与含氯化合物混合。在一个方面，掺杂材料可具有超过空气的密度。在一个特定方面，掺杂材料可包括Se、H₂S、SF₆或其混合物。在又一个特定方面，掺杂剂可以是SF₆并且可具有约5.0×10^-8mol/cm³到约5.0×10^-4mol/cm³的预定浓度范围。SF₆气体是用于经由激光工艺将硫并入半导体材料中而对硅材料无显著不利影响的优良的载体。另外，注意掺杂剂还可以是n型或p型掺杂材料溶于例如水、醇或酸性或碱性溶液等溶液中的液体溶液。掺杂剂还可以是呈粉末状或呈干燥的悬浮液施加到晶片上的固体材料。

因此，第一掺杂区域和第二掺杂区域可用供电子或供空穴物质掺杂以使所述区域与彼此和/或半导体装置层相比，正极性或负极性变得更大。在一个方面，举例来说，任一掺杂区域可以是p-掺杂。在另一方面，任一掺杂区域可以是n-掺杂。在一个方面，举例来说，通过用p+和n-掺杂剂掺杂，第一掺杂区域可以是负极性的，而第二掺杂区域可以是正极性的。在一些方面，可使用所述区域的n(--)、n(-)、n(+)、n(++)、p(--)、p(-)、p(+)或p(++)型掺杂的变体。另外，在一些方面，除第一和第二掺杂区域外，可掺杂半导体材料。半导体材料可经掺杂以具有不同于第一和第二掺杂区域中一个或多个的掺杂极性，或半导体材料可经掺杂以具有与第一和第二掺杂区域中一个或多个相同的掺杂极性。在一个特定方面，半导体材料可经掺杂成为p-型并且第一和第二掺杂区域中的一个或多个可以是n-型。在另一特定方面，半导体材料可经掺杂成为n-型并且第一和第二掺杂区域中的一个或多个可以是p-型。在一个方面，第一或第二掺杂区域中的至少一个具有约0.1μm²到约32μm²的表面积。

如已经描述的，纹理化区域可用以扩散电磁辐射、将电磁辐射转向以及吸收电磁辐射，因此提高装置的QE。纹理化区域可包括用以增加硅材料的有效吸收长度的表面特征。所述表面特征可以是圆锥、棱锥、柱、突起、微透镜、量子点、倒置特征等等。例如控制特征大小、尺寸、材料类型、掺杂型态、纹理位置等的因素可以允许扩散区域针对特定波长可调整。在一个方面，调整装置可允许吸收特定波长或波长范围。在另一方面，调整装置可允许经由过滤减少或消除特定波长或波长范围。

如已经描述的，根据本公开方面的纹理化区域可允许硅材料在装置内经历多次入射电磁辐射通过，特别是在较长波长（即红外）下。此类内部反射将有效吸收长度增加到超过半导体装置层的厚度。吸收长度的增加提高了装置的量子效率，导致信号噪声比的改善。纹理化区域可与最接近入射电磁辐射的表面相关联，或纹理化区域可同与有关入射电磁辐射相对的表面相关联，从而允许辐射在撞触到纹理化区域前穿过硅材料。另外，纹理化区域可被掺杂。在一个方面，纹理化区域可掺杂成与硅装置层相同或类似的掺杂极性，以在装置背面提供掺杂接触区。

纹理化区域可通过各种技术形成，所述技术包括发射激光、化学蚀刻（例如各向异性蚀刻、各向同性蚀刻）、纳米刻印、额外的材料沉积、反应离子蚀刻等等。产生纹理化区域的一种有效方法是通过激光处理。所述激光处理允许半导体装置层的不连续位置被纹理化。考虑用以形成纹理化区域的激光处理的多种技术，并且能够形成此类区域的任何技术应被认为在本发明的范围内。激光处理（treatment或processing）可允许增强的吸收特性等等并且因此增加电磁辐射聚焦和检测。

在一个方面，举例来说，硅材料的目标区可用激光辐射照射以形成纹理化区域。此类处理的实例已经进一步详细地描述于美国专利第7,057,256、7,354,792和7,442,629号中，其通过引用以其全部内容并入本文中。简单地说，例如硅等半导体材料的表面用激光辐射照射，以形成纹理化或表面改性区域。此类激光处理可在有掺杂材料下或无掺杂材料下发生。在使用掺杂剂的那些方面，激光可被引导穿过掺杂剂载体并到达硅表面上。以此方式，来自掺杂剂载体的掺杂剂引入硅材料的目标区中。并入硅材料中的此类区域可具有根据本公开方面的各种益处。举例来说，目标区通常具有纹理化表面，此表面经由本文所述的机构增加激光处理区域的表面积并且提高辐射吸收的可能性。在一个方面，此类目标区是包括已经通过激光纹理化产生的微米大小和/或纳米大小表面特征的基本上纹理化表面。在另一方面，照射硅材料的表面包括将激光辐射暴露于掺杂剂，使得照射将掺杂剂并入半导体中。各种掺杂材料为所属领域中已知，并且在本文中更详细地讨论。还了解到，在一些方面，此类激光处理可在基本上不掺杂硅材料的环境（例如氩气氛围）中发生。

因此，形成纹理化区域的硅材料表面通过激光处理在化学上和/或在结构上改变，此在一些方面可能导致在表面上形成表现为纳米结构、微米结构和/或图案化区域的表面特征，并且如果使用掺杂剂，那么将此类掺杂剂并入半导体材料中。在一些方面，此类特征大小可大约为50nm到20μm，并且可以帮助电磁辐射吸收。换句话说，纹理化表面可增加入射辐射被硅材料吸收的可能性。

在另一方面，纹理化区域和/或半导体材料的至少一部分可用掺杂剂掺杂，以产生背面电场。背面电场可用以将所产生的载荷子从装置背面驱走并且驱向接面，以提高收集效率和速度。添加背面电场可增加载荷子收集和耗尽。背面电场的存在还用以抑制来自装置表面的暗电流影响。

虽然成像装置可在缺乏偏压下高速操作，但在一个方面，反向偏压可跨越与成像器相关的电触点施加。此类反向偏压可用以通过从硅材料更加迅速地清除载荷子来减少装置的响应时间。因此，对于使用偏压的那些情况，能够从硅材料清除载荷子的任何偏压被认为是在本发明的范围内。在一个方面，举例来说，反向偏压为约0.001V到约20V。在另一方面，反向偏压为约0.001V到约10V。在又一方面，反向偏压为约0.001V到约5V。在另一方面，反向偏压为约0.001V到约3V。在又一方面，反向偏压为约3V到约5V。在一些方面，反向偏压可缺乏，或换句话说，跨越第一和第二触点施加0V。在此类情况下，载荷子可通过由第一和第二掺杂区域产生的接面电位从硅材料耗尽。

在另一方面，如图4中所示，半导体装置层402可具有第一掺杂区域404、第二掺杂区域406和在与掺杂区域相对的表面上的纹理化区域408。抗反射层410可在与纹理化层408相对的表面上耦合到半导体装置层402。在一些方面，抗反射层410可在与纹理化区域相同的半导体装置层402一侧（未图示）。此外，在一些方面，透镜可光学耦合到半导体装置层并且经定位以将入射的电磁辐射聚焦到半导体装置层中。

在本公开的另一方面，光电二极管阵列作为成像装置提供。此类阵列可包括具有入射光表面的半导体装置层；在半导体装置层中的至少两个光电二极管，其中每个光电二极管包括形成接面的第一掺杂区域和第二掺杂区域；以及耦合到半导体装置层并经定位以与电磁辐射相互作用的纹理化区域。纹理化区域可以是单个纹理化区域或多个纹理化区域。另外，光电二极管阵列具有约0.1ms到约1ms的响应时间和对于具有至少一种超过约800nm波长的电磁辐射至少约33%的外部量子效率。光电二极管阵列可具有等于或超过约320×280的像素数，或也常称为像素分辨率。在另一实施例中，像素分辨率超过1MP（兆像素）、超过5MP、超过15MP并且甚至超过25MP。

如图5中所示，举例来说，半导体装置层502可包括至少两个光电二极管504，每个光电二极管具有第一掺杂区域506和第二掺杂区域508。纹理化区域510可经定位以与电磁辐射相互作用。图5展示每个光电二极管的分离的纹理化区域。然而，在一些方面，单个纹理化区域可用于增加阵列中多个光电二极管的吸收光程长度。此外，分离结构512可定位在光电二极管之间以将光电二极管相互在电学上和/或光学上分离。在另一方面，光电二极管阵列可电子耦合到电子电路以处理每个光电二极管所产生的信号。

考虑各种成像器配置和组件，并且任何此类配置和组件都应被认为是在本发明的范围内。此类组件的非限制性实例可包括载体晶片、电触点、抗反射层、介电层、电路层、通道、传输门、红外滤光器、彩色滤光器阵列（CFA）、红外截止滤光器、分离部件等等。另外，此类装置可具有如2010年9月17日提交的美国专利申请第12/885,158号中已经公开的吸光特性和元件，其通过引用以其全部内容并入本文中。进一步了解到，成像器可以是CMOS（互补金属氧化物半导体）成像传感器或CCD（电荷耦合装置）。

成像装置可每个像素包括许多晶体管，这取决于装置的期望设计。在一个方面，举例来说，成像装置可包括至少三个晶体管。在其它方面，成像装置可具有四个、五个或六个或更多个晶体管。举例来说，图6展示根据本公开一个方面的六个晶体管（6-T）结构的示例性示意图，所述结构将允许全局快门操作。成像器可包括光电二极管（PD）、全局重置（Global_RST）、全局传输门（Global_TX）、存储节点、传输门（TX1）、重置（RST）、源跟随器（SF）、浮动扩散（FD）、行选择晶体管（RS）、电源（Vaapix）和电压输出（Vout）。由于使用额外的传输门和存储节点，所以允许相关双采样（CDS）。因此，读噪声应能够匹配典型的CMOS4T像素。

虽然卷帘快门被认为是在本发明的范围内，但使用全局快门可能有益于在本发明的装置和***中使用。举例来说，图7a-b展示通过IR敏感性成像装置捕捉的对象的虹膜影像。如图7a中可见，使用卷帘快门捕捉的虹膜影像由于在捕捉期间移动而稍微变形。这些变形可能影响个体的鉴别。另一方面，图7b展示使用全局快门捕捉的虹膜影像，其界限更明确并且未显示此类变形。全局快门通过准确地在同一时间电子激活所有像素来操作，允许它们同时从场景整合光，并接着同时停止整合。这消除了卷帘快门变形。全局快门影像在与卷帘快门相同的条件下获取。因此，在光成像装置下利用全局快门将是有利的，以获得无变形影像，特别是在个体移动的情况下。

在本公开的另一方面，生物计量***可包括三维（3D）感光成像器。此类3D型成像器可用于使个体的表面细节成像进行鉴别，例如面部特征、身体特征、迈步或身体姿势特征等等。飞行时间（TOF）是一种开发用于雷达和LIDAR（光检测和测距）***的技术以提供可用于此类3D成像的深度信息。TOF的基本原理涉及将信号发送到物体并且测量从目标返回的信号的特性。测量的特性用以确定TOF。因此通过将TOF的一半与信号速度相乘得出距目标的距离。

图8说明具有多个空间上分离的表面的目标的TOF测量。方程式（III）可用于测量距目标的距离，其中d是距目标的距离并且c是光速。

d = \frac{TOF * c}{2}

（III）

通过测量从光源802发射的光往返于目标804所花费的时间（例如TOF），可得出光源（例如发光二极管（LED））与目标表面之间的距离。对于此类成像器，如果每个像素可进行以上TOF测量，那么可获得目标的3D影像。当目标相对接近光源时，由于光的高速，所以用TOF方法测量距离变得困难。在一个方面，因此，TOF测量可利用调制的LED光脉冲并测量发射光与接收光之间的相位延迟。基于相位延迟和LED脉冲宽度，可得出TOF。因而，TOF概念可用于CMOS与CCD传感器，以从每个像素获得深度信息，从而捕捉用于鉴别个体的影像。

举一例来说，3D像素，例如红外响应增强的TOF3D像素可提高深度精确性，这进而可用三维标度展示面部特征。在一个方面，光成像器阵列可包括相对于彼此整体排列的至少一个3D红外检测像素和至少一个可见光检测像素。图9a-c展示此类阵列的像素排列的非限制性示例配置。图9a展示具有红色像素902、蓝色像素904和绿色像素906的像素阵列排列的一个实例。另外，包括在光谱的IR区中具有增强的响应性或检测能力的两个3D TOF像素908。两个3D像素的组合允许更佳的深度感知。图9b中，所述像素排列包括如图9a中所述的成像器以及红色像素、蓝色像素和两个绿色像素的三个阵列。实质上，一个TOF像素置换RGGB像素设计的一个象限。在此配置中，若干绿色像素的添加允许捕捉人眼的绿色敏感性需要所需的更接近绿光的波长，而同时捕捉用于深度感知的红外光。应当注意，本发明的范围不应受像素阵列的数目或排列限制，并且任何数目和/或排列包括在本发明的范围内。图9c展示根据又一方面的像素的另一排列。

在一些方面，TOF像素可具有像素上光学窄带通滤光器。窄带通滤光器设计可匹配调制的光源（LED或激光）发射光谱并且可显著地减少可能进一步增加调制IR光的信号噪声比的不必要的周围光。增加的红外QE的另一益处是对高速3D影像捕捉进行高帧速率操作的可能性。整合的IR截止滤光器可允许具有高保真度色彩再现的高质量可见影像。将红外截止滤光器整合到传感器晶片上还可降低照相机模块的总***成本（由于去除典型IR滤光器玻璃）并减小模块型态（对移动式应用有好处）。这可与TOF像素和非TOF像素一起使用。

图10展示根据本发明一个方面的3D TOF像素的示例性示意图。3D TOF像素可具有11个用于实现目标的深度测定的晶体管。在此实施例中，3D像素可包括光电二极管（PD）、全局重置（Global_RST）、第一全局传输门（Global_TX1）、第一存储节点、第一传输门（TX1）、第一重置（RST1）、第一源跟随器（SF1）、第一漂浮扩散（FD1）、第一行选择晶体管（RS1）、第二全局传输门（Global_TX2）、第二存储节点、第二传输门（TX2）、第二重置（RST2）、第二源跟随器（SF2）、第二浮动扩散（FD2）、第二行选择晶体管（RS2）、电源（Vaapix）和电压输出（Vout）。其它晶体管可包括在3D结构中并且应被认为在本发明的范围内。具有11个晶体管的特定实施例可减少由于全局快门操作引起的运动伪像，从而得到更精确的测量。

在另一方面，热成像可用于鉴别显示出热相关特征的个体或一组个体。如图11中所示，举例来说，此类成像器可包括硅装置层1102，所述硅装置层具有形成至少一个接面的第一掺杂区域1104和第二掺杂区域1106。考虑许多配置，并且任何类型的接面配置被认为是在本发明的范围内。举例来说，第一和第二掺杂区域可彼此分开，彼此接触，彼此重叠等。在一些情况下，本征区域可至少部分位于第一与第二掺杂区域之间。装置还可包括耦合到硅装置层1102并且经定位以与进入的电磁辐射1110相互作用的纹理化区域1108。在此情况下，纹理化区域1108位于与第一掺杂区域1104和第二掺杂区域1106相对的硅装置层1102的一侧。纹理化区域1108可与硅材料的整个表面或仅其一部分相关联。此外，例如辐射热测量计或微测热辐射计等热传感层1112可耦合到硅装置层1102。在一个方面，空腔或空隙安置在热感测层与硅材料之间（未图示）。与此类装置有关的更多细节可见于美国专利第7,847,253号中，其通过引用以其全部内容并入本文中。如图11中所示的此类装置可具有测量个体的面部和/或虹膜特征以及热特征（signature或feature）的益处。

如已经描述的，用于鉴别个体的***可包括能够发射IR光的光源，所述光源是被动光源（例如太阳光、周围室内照明）或主动光源（例如LED或灯泡）。***可利用任何可有利地用于鉴别个体的光源。因而，在一个方面，光源是主动光源。主动光源为所属领域中众所周知，能够发射光，特别在IR光谱中的光。此类主动光源可以是连续的或脉冲式的，其中脉冲可与成像装置上的光捕捉同步。虽然可发射和利用各种光波长来鉴别个体，但在约700nm到约1200nm范围内的IR光可以是特别有用的。另外，在一些方面，所述主动光源可以是两个或更多个主动光源，每一个发射不同峰值发射波长的红外电磁辐射。虽然可利用IR范围内的任何不同的波长发射，但非限制性实例包括850nm、940nm、1064nm等等。在一些方面，两个或更多个主动光源可与同一成像装置相互作用，同时或具有偏移工作循环。此类配置可用于独立地捕捉个体的一种或多种独特特征以用于冗余鉴别。此冗余鉴别可帮助确保对个体精确的许可或鉴别。在其它方面，两个或更多个主动光源每一个可与不同的成像装置相互作用。

在一些方面，包括成像装置和光源的***可处于固定位置。这可适用于例如环境促进个体直接走向成像装置的情况。在一些情况下，固定位置成像装置可与缩放透镜相关联以允许沿着固定观察轴线缩放。在其它方面，允许成像装置和/或光源的移动可以是有益的。因此，能够平移和/或倾斜和缩放的***可在鉴别过程期间追踪个体。注意，对本公开来说，平移包括以任何方向移动装置。举例来说，在一个方面，***可包括平移和缩放模块。此类模块允许***定位例如虹膜等个体特征，在所述特征上缩放以使成像装置（例如照相机）和/或光源角度最佳化，从而捕捉电子表示用于鉴别目的。此类移动***可手动或自动操作。

在一个特定方面，所述鉴别***可包括至少两个成像装置。成像装置可以允许依赖或独立移动的方式安装在一起。在一个方面，成像装置可用于各自捕捉个体的鉴别特征以进行冗余鉴别测试。举例来说，每个成像器可使用相同或不同的光源捕捉独立的影像并且比较鉴别结果。在其它方面，两个或更多个成像装置可一起用以捕捉个体的电子表示。举例来说，在一个方面，所述***可包括经定位和可操作以产生个体的面部电子表示的第一成像装置和经定位和可操作以产生个体的虹膜电子表示的第二成像装置。在此类配置中，***还可包括影像处理电路，所述影像处理电路从面部电子表示找到眼睛的位置并且接着将所述位置提供给控制平移、倾斜和缩放功能的电路。

***还可包括分析模块，所述分析模块在功能上耦合到成像装置，以将基本上独特的鉴别特性与已知的鉴别特性比较，从而促进个体的鉴别。举例来说，分析模块可从例如数据库等来源获得关于个体身份的已知的数据，并且将此已知的数据与通过成像装置捕捉的电子表示比较。已知可分析影像以确定生物计量边界/测量并将生物计量测量转换成独特代码的各种算法。接着，独特代码可存储于数据库中，待用于比较，以对个体作出肯定鉴别。用于虹膜检测的此类算法已经描述于美国专利第4,641,349号和第5,291,560号中，其通过引用以其全部内容并入。应当注意，影像处理模块和分析模块可以是相同或不同的模块。应了解，本文所述的***可与任何鉴别算法一起使用。

在另一方面，***可利用自动平移和缩放模块以移动成像装置或光源中的至少一个，并且利用工艺模块以分析面部电子表示。工艺模块可为脸和虹膜提供平移和缩放模块座标以进一步缩放、移动和捕捉影像。

此外，注意，在各个方面，本发明的***可以大小定为适合多种应用。这通过可能的薄膜设计和成像装置对IR光增加的敏感性以及IR发射强度的相应减小得以进一步促进，因此允许光源尺寸减小。在一个方面，举例来说，光源、成像装置和影像处理模块总体上具有小于约160立方厘米的尺寸。在又一方面，光源、成像装置和影像处理模块可总体上具有小于约16立方厘米的尺寸。在另一方面，成像装置可具有约1/7英寸的光学格式。

在另一方面，***可通过来自个体的触发器激活，无论所述个体是否知道触发器。触发器可以是整合到***中的能够激活***的晶体管或传感器。此类触发器可以是热传感器、动作传感器、光传感器和其它类似的传感器。

根据本公开方面的***可以另外设计成对所鉴别的个体隐蔽。应当注意，并入有成像装置的对于具有在约800nm到约1200nm范围内的波长的电磁辐射具有增强QE的其它***还可以通过如本文所述的透明IR介质对个体隐蔽。本发明成像装置的增加的响应性或增强的QE可允许IR光信号从个体反射出并且在光学上不透明但IR透明的表面、介质或材料后面捕捉。举例来说，成像装置可位于至少部分地涂有红外透明涂料的例如玻璃或塑料等IR透明材料或其它IR透明介质基材后面。在一些方面，IR透明介质是视觉上不透明的。在一个方面，金属粒子可渗入红外透明介质的至少一部分。在又一方面，量子点可安置在IR透明介质的一部分上，以使得IR光透射过介质，同时滤出其它光。IR透明材料可以是允许IR光透射的任何材料。IR光源可从IR透明材料的任一侧指向待鉴别的个体。接着，IR光源的反射被成像装置捕捉用于进行身份处理。注意，IR成像器以此类方式隐蔽可与使用IR成像***的任何方法或技术结合利用，并且不应限于个体的鉴别。还注意，除了成像器位于IR透明材料后面外，还可以通过隐匿放置具有小占据面积的IR成像器实现隐蔽。假定小占据面积和所期望的电子装置，本文所公开的***可消耗来自电子装置的少量功率。在一个方面，***可使用小于5瓦特、小于3瓦特并且甚至小于1瓦特的功率。

在其它方面，鉴别***可整合到电子装置中。此类装置的非限制性实例可包括移动智能手机、移动电话、膝上型计算机、台式计算机、平板电脑、ATM等等。在一个特定方面，个体的肯定鉴别可操作以解锁电子装置。在此实例中，电子装置将加密的许可用户的面部和虹膜鉴别特性存储在存储寄存器中并且通过并入电子装置中的许可***捕捉个体的鉴别特性。许可***可将个体的鉴别特性与存储的许可用户的鉴别特性比较以进行肯定鉴别。此方面有利于在金融或法律事务或需要鉴别和/或特征的任何其它事务中验证个体。本文中考虑，ATM金融事务可包括用户许可***，其中加密的许可用户的鉴别特性存储在ATM签帐卡上，使得ATM装置可将个体的鉴别特性与卡上所存储的许可用户特性比较以进行肯定鉴别。类似的***可用于***或任何其它商业项目。

在另一实例中，金融事务可通过手机装置实现，其中许可***在金融事务的持续期间通过并入手机中的前面或浮雕（cameo）成像装置连续地验证许可用户。此外，在手机实施例中，成像装置可包括开关以使得用户可在红外光捕捉与可见光捕捉模式之间切换。

在图12中，电子装置可包括整合的用户许可***1200，所述整合的用户许可***可经配置以连续地验证和许可用户。此类***可包括成像装置1202，所述成像装置包括厚度小于约10微米的半导体装置层、形成接面的至少两个掺杂区域和经定位以与电磁辐射相互作用的纹理化区域，其中成像装置对于具有至少一种超过800nm波长的电磁辐射具有至少约33%的外部量子效率，其中成像装置经定位以捕捉装置用户的鉴别特性的电子表示。成像装置至少周期性地捕捉用户的电子表示。***还可包括存储寄存器1206，所述存储寄存器可操作以存储许可用户的已知的鉴别特性；和电耦合到成像装置和存储寄存器的分析模块1208，其中分析模块可操作以使用算法产生电子表示并且将鉴别特性的电子表示与已知的鉴别特性比较，从而验证用户是许可用户。因此许可用户可连续地使用装置，而非许可用户将被阻止这样做。在一个方面，***可包括光源，所述光源可操作以向用户发射具有至少一种从约700nm到约1200nm波长的电磁辐射。

在另一方面，第二成像装置1204可并入***中。第二成像装置可以是IR增强的成像装置，其经配置以检测具有在约800nm到约1200nm范围内的波长的电磁辐射。第二成像装置可经配置以专门地追踪个体虹膜、面部或两者。在另一方面，第二成像装置可经配置以检测可见光并且可以是浮雕型成像器。在另一实施例中，触发器1210（例如动作传感器）和开关1212可任选地并入用户许可***中，允许***被激活并且在第一成像装置与第二成像装置之间切换。此外，第一或第二成像装置可包括透镜或光学元件以帮助捕捉个体的电子表示。

假定用户许可***的连续性，将许可***与电子装置的处理***分开可以是有益的，以减少CPU负荷。这样做的一种技术包括将分析模块和成像装置整体一起整合在相同的半导体装置层上并且与电子装置的CPU分开。以此方式，许可***与电子装置的CPU独立地起作用。

此外，在一些方面，许可***可包括开关，所述开关将成像装置在IR光捕捉与可见光捕捉模式之间变换。因而，成像器可在许可用户与捕捉可见光影像之间变换。

此外，出于安检原因，将巳知的鉴别特性加密可以是有益的。此类加密可保护许可用户防止身份被窃或电子装置未经许可使用。

在本公开的另一方面，提供一种鉴别个体的方法。如图13中所示，此类方法可包括向个体发射具有至少一种从约700nm到约1200nm波长的红外电磁辐射1302；将从个体反射的红外电磁辐射接收到成像装置中以产生个体的电子表示1304；将电子表示处理成具有至少一种基本上独特的鉴别特性的个体表示1306；以及使用至少一种基本上独特的鉴别特性鉴别个体1308。成像装置包括半导体装置层、形成接面的至少两个掺杂区域和经定位以与电磁辐射相互作用的纹理化区域，其中成像装置对于具有至少一种超过800nm波长的电磁辐射具有至少约30%的外部量子效率。

多种鉴别特性可用于鉴别个体，并且能够用于此类鉴别的任何鉴别特性被认为是在本发明的范围内。此类鉴别特性的非限制性实例包括面部特征、虹膜图案、身体姿势、步态、热影像等等。在一个特定方面，基本上独特的鉴别特性可包括足以鉴别个体的虹膜的电子表示。如已经描述的，本发明***的增强的响应性可促进跨越广泛距离对虹膜的电子表示的捕捉。在一个方面，举例来说，虹膜的电子表示可通过成像装置在距个体约0.5m到约15m的距离处捕捉。在另一方面，虹膜的电子表示可通过成像装置在距个体约2m到约10m的距离处捕捉。在另一方面，虹膜的电子表示可在从成像装置到个体超过2m的距离处，使用在低于10,000毫瓦/平方毫米/球面度的强度下的红外电磁辐射捕捉。

当然，应了解，上述排列仅仅说明本发明原理的应用。在不背离本公开的精神和范围的情况下，所属领域的技术人员可想出许多的修改和替代排列，并且随附权利要求书意图涵盖此类修改和排列。因此，虽然上文已经结合目前被视为本公开的最实际的实施例具体并详细地描述了本公开，但对所属领域的一般技术人员显而易见的是，许多修改，包括但不限于，大小、材料、形状、形式、功能和操作方式、组合件和用途的变化，可在不背离本文中阐述的原理和概念的情况下作出。

Claims

1.用于鉴别个体的***，其包括：

主动光源，其能够发射具有至少一种从约700nm到约1200nm波长的电磁辐射；

成像装置，其经定位以接收从个体反射后的所述电磁辐射，从而产生所述个体的电子表示，所述成像装置包括厚度小于约10微米的半导体装置层、形成接面的至少两个掺杂区域和经定位以与所述电磁辐射相互作用的纹理化区域，其中所述成像装置对于具有至少一种超过800nm波长的电磁辐射具有至少约33%的外部量子效率；以及

影像处理模块，其在功能上耦合到所述成像装置并且可操作以接收所述电子表示，其中所述影像处理模块可操作以将所述电子表示处理成具有至少一种基本上独特的鉴别特性的个体表示。

2.根据权利要求1所述的***，其中所述半导体装置层耦合到块状半导体。

3.根据权利要求1所述的***，其中所述主动光源是两个或更多个主动光源，每一个发射不同峰值发射波长的红外电磁辐射。

4.根据权利要求3所述的***，其中所述两个或更多个主动光源发射约850nm和约940nm的红外电磁辐射。

5.根据权利要求1所述的***，其中所述成像装置能够使用从所述主动光源发射的具有至少一种从约700nm到约1200nm波长并且具有在3米处射到所述个体的至少0.1mW/mm²的场景光亮度的电磁辐射，捕捉所述电子表示，所述电子表示足够详细以鉴别所述至少一种基本上独特的鉴别特性。

6.根据权利要求1所述的***，其中所述成像装置是基于硅并且具有约0.1ms到约1ms的响应时间以及对于具有至少一种超过800nm波长的电磁辐射至少约33%的外部量子效率。

7.根据权利要求1所述的***，其中所述成像装置是基于硅并且具有约0.1ms到约1ms的响应时间以及对于具有至少一种超过940nm波长的电磁辐射至少约11%的外部量子效率。

8.根据权利要求1所述的***，其进一步包括分析模块，所述分析模块在功能上耦合到所述影像处理模块，其中所述分析模块可操作以将所述至少一种基本上独特的鉴别特性与已知的鉴别特性比较以促进所述个体的鉴别。

9.根据权利要求1所述的***，其进一步包括自动平移和缩放模块，所述自动平移和缩放模块可操作以移动所述光源或所述成像装置中的至少一个，从而追踪所述个体。

10.根据权利要求1所述的***，其中所述成像装置包括至少两个成像装置。

11.根据权利要求10所述的***，其中所述至少两个成像装置包括经定位和可操作以产生所述个体的面部电子表示的第一成像装置和经定位和可操作以产生所述个体的虹膜电子表示的第二成像装置。

12.根据权利要求11所述的***，其进一步包括：

自动平移和缩放模块，其可操作以移动所述主动光源或所述成像装置中的至少一个；以及

工艺模块，其用以分析所述面部电子表示并且为所述面部和虹膜提供所述平移和缩放模块座标。

13.根据权利要求12所述的***，其中所述***在红外透明而光学上不透明的介质后面对所述个体隐蔽。

14.根据权利要求1所述的***，其中所述光源、所述成像装置和所述影像处理模块总体上具有小于约160立方厘米的尺寸。

15.根据权利要求1所述的***，其进一步包括整合有所述***的电子装置，其中所述电子装置包括移动智能手机、移动电话、膝上型计算机和平板电脑中的至少一个。

16.根据权利要求15所述的***，其中所述个体的肯定鉴别可操作以在金融事务中验证所述个体。

17.鉴别个体的方法，其包括：

向所述个体发射具有至少一种从约700nm到约1200nm波长的红外电磁辐射；

将从所述个体反射的所述红外电磁辐射接收到成像装置中以产生所述个体的电子表示，所述成像装置包括厚度小于约10微米的半导体装置层、形成接面的至少两个掺杂区域和经定位以与所述电磁辐射相互作用的纹理化区域，其中所述成像装置对于具有至少一种超过800nm波长的电磁辐射具有至少约33%的外部量子效率；

将所述电子表示处理成具有至少一种基本上独特的鉴别特性的个体表示；以及

使用所述至少一种基本上独特的鉴别特性鉴别所述个体。

18.根据权利要求17所述的方法，其中所述至少一种基本上独特的鉴别特性包括足以鉴别所述个体的虹膜的电子表示。

19.根据权利要求18所述的方法，其中所述虹膜的所述电子表示通过所述成像装置在距所述个体约0.5m到约15m的距离处捕捉。

20.根据权利要求17所述的方法，其中发射红外电磁辐射进一步包括从至少两个主动光源发射红外电磁辐射，每一个发射不同峰值发射波长。

21.根据权利要求31所述的方法，其中来自每个主动光源的电子表示处理成每个具有至少一种基本上独特的鉴别特性的个体表示，并且其中每一个体表示进行比较以验证所述个体的鉴别结果。

22.根据权利要求17所述的方法，其进一步包括相对于所述个体的移动来移动所述发射的红外电磁辐射和所述成像装置，以在接收所述红外电磁辐射期间追踪所述个体。

23.具有整合的用户许可***的电子装置，所述用户许可***包括：

成像装置，其包括厚度小于约10微米的半导体装置层、形成接面的至少两个掺杂区域和经定位以与电磁辐射相互作用的纹理化区域，其中所述成像装置对于具有至少一种超过800nm波长的电磁辐射具有至少约33%的外部量子效率，所述成像装置经定位以捕捉所述装置用户的鉴别特性的电子表示，其中所述成像装置可操作以至少周期性地捕捉所述电子表示；

存储寄存器，其可操作以存储许可用户的巳知的鉴别特性；

分析模块，其电耦合到所述成像装置和所述存储寄存器，所述分析模块可操作以将所述鉴别特性的所述电子表示与所述已知的鉴别特性比较以验证所述用户是所述许可用户。

24.根据权利要求23所述的装置，其中所述分析模块和所述成像装置整体整合在一起，与所述电子装置的CPU分开。

25.根据权利要求23所述的装置，其中所述用户许可***可操作以连续地验证所述用户是所述许可用户。

26.根据权利要求23所述的装置，其进一步包括开关以将所述成像装置在红外光捕捉与可见光捕捉模式之间切换。