CN111587571A - 固态成像元件 - Google Patents

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Abstract

【问题】使得可以使用更合适的格式生成装置的唯一值。【解决方案】一种固态图像元件，包括：以二维阵列布置的多个单位像素；以及驱动控制单元，其控制第一驱动以从多个单位像素中的第一单位像素组包括的单位像素输出信号作为图像信号，并且控制第二驱动以检测来自多个单位像素中的第二单位像素组包括的两个或更多个单位像素的中的每一个的信号的变化；第一单位像素组和第二单位像素组具有彼此不同的结构。

Description

固态成像元件
技术领域
本公开涉及一种固态成像元件。
背景技术
作为固态成像装置，以诸如互补金属氧化物半导体(CMOS)的MOS图像传感器为代表的放大型固态成像装置是已知的。此外，以电荷耦合器件(CCD)图像传感器为代表的电荷传输型固态成像装置是已知的。这些固态成像装置广泛用于数字静态相机、数字摄像机等。近年来，作为安装在诸如带相机的移动电话和个人数字助理(PDA)的移动设备中的固态成像装置，由于其低电源电压，从功耗的观点而经常使用MOS图像传感器。例如，专利文献1公开了应用了这种固态成像装置的数字相机的实例。
MOS固态成像装置具有像素阵列(像素区域)和***电路区域，该像素阵列包括单位像素，每个单位像素形成为包括作为光电转换单元的光电二极管和多个像素晶体管，该多个单位像素排列成二维阵列。多个像素晶体管使用MOS晶体管形成，并且包括传输晶体管、复位晶体管和放大晶体管这三个晶体管，或者包括添加了选择晶体管的四个晶体管。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2004-173154号公报
发明内容
本发明要解决的问题
顺便提及，近年来，被称为物理不可克隆功能(PUF)的技术已引起关注，该技术通过使用难以复制的物理特性来输出装置唯一的值。由于难以复制的特性，例如，期望通过使用PUF生成的装置唯一的这种值将用作标识单个装置的标识符(ID)或用作所谓的密钥信息(例如，用于加密的密钥)。
因此，本公开提出了一种能够以更优选的模式生成对于装置唯一的值的技术。
问题的解决方案
根据本公开，提供了一种固态成像元件，包括：以二维阵列布置的多个单位像素；以及驱动控制单元，其控制第一驱动，以从多个单位像素的第一单位像素组包括的单位像素输出信号作为图像信号，并且控制第二驱动，以检测来自在多个单位像素的第二单位像素组中包括的两个或更多个单位像素的各个信号的变化，其中，第一单位像素组和第二单位像素组具有彼此不同的结构。
此外，根据本公开，提供了一种固态成像元件，包括：以二维阵列布置的多个单位像素；以及驱动控制单元，其控制第一驱动以从在多个单位像素的第一单位像素组中包括的单位像素输出信号作为图像信号，并且控制第二驱动，以检测来自在多个单位像素的第二单位像素组中包括的两个或更多个单位像素的各个信号的变化，其中，在第一单位像素组和第二单位像素组中，各个组共同具有的至少一部分组件的结构或与各个组共同相关的组件的结构不同。
发明的效果
如上所述，根据本公开，提供了一种能够以更优选的模式生成对于装置唯一的值的技术。
注意，上述效果不必受到限制，并且可与上述效果一起或代替上述效果来显示本说明书中示出的任何效果或可从本说明书中领会的其他效果。
附图说明
图1是示出根据本公开的一个实施方式的固态成像装置的配置实例的示意性配置图。
图2是示出可应用根据本公开的技术的堆叠型固态成像装置的配置实例的概要的图。
图3是示出堆叠型固态成像装置23020的第一配置实例的截面图。
图4是示出堆叠型固态成像装置23020的第二配置实例的截面图。
图5是示出堆叠型固态成像装置23020的第三配置实例的截面图。
图6是示出可应用根据本公开的技术的堆叠型固态成像装置的另一配置实例的图。
图7是示出根据本公开的一个实施方式的固态成像装置的一部分的功能配置的实例的框图。
图8是示出根据本公开的一个实施方式的单位像素的电路配置的实例的图。
图9是示出根据本公开的第一实施方式的固态成像元件的功能配置实例的说明图。
图10A是示出根据同一实施方式的削波电路的电路配置实例的说明图。
图10B是示出根据同一实施方式的参考信号生成单元、电流源和比较器的电路配置实例的说明图。
图11A是在时序图中示出根据同一实施方式的当生成唯一信息时的操作的说明图。
图11B是在时序图中示出根据同一实施方式的当生成唯一信息时的操作的说明图。
图11C是在时序图中示出根据同一实施方式的当生成唯一信息时的操作的说明图。
图11D是在时序图中示出根据同一实施方式的当生成唯一信息时的操作的说明图。
图11E是在时序图中示出根据同一实施方式的当生成唯一信息时的操作的说明图。
图11F是在时序图中示出根据同一实施方式的当生成唯一信息时的操作的说明图。
图11G是在时序图中示出根据同一实施方式的当生成唯一信息时的操作的说明图。
图11H是在时序图中示出根据同一实施方式的当生成唯一信息时的操作的说明图。
图12是示出根据同一实施方式的固态成像元件的功能配置实例的说明图。
图13是示出根据同一实施方式的固态成像元件的操作实例的流程图。
图14是用于描述根据本公开的第二实施方式的与PUF值的生成有关的技术的实例的说明图。
图15是用于描述根据同一实施方式的与PUF值的生成有关的技术的实例的说明图。
图16是用于描述根据同一实施方式的与PUF值的生成有关的技术的实例的说明图。
图17是用于描述根据同一实施方式的生成PUF值的方法的实例的说明图。
图18是用于描述根据同一实施方式的生成PUF值的方法的实例的说明图。
图19是示出根据同一实施方式的固态成像装置的功能配置的实例的框图。
图20是示出根据同一实施方式的固态成像装置的一系列处理的流程的实例的流程图。
图21是示出根据同一实施方式的固态成像装置1的一系列处理的流程的实例的流程图。
图22是用于描述根据本公开第三实施方式的比较实例的单位像素的配置实例的说明图。
图23A是用于描述根据同一实施方式的固态成像装置中的单位像素的结构的实例的说明图。
图23B是用于描述根据同一实施方式的固态成像装置中的单位像素的结构的实例的说明图。
图23C是用于描述根据同一实施方式的固态成像装置中的单位像素的结构的实例的说明图。
图23D是用于描述根据同一实施方式的固态成像装置中的单位像素的结构的实例的说明图。
图24A是用于描述根据同一实施方式的固态成像装置中的单位像素的结构的实例的说明图。
图24B是用于描述根据同一实施方式的固态成像装置中的单位像素的结构的实例的说明图。
图24C是用于描述根据同一实施方式的固态成像装置中的单位像素的结构的实例的说明图。
图25A是用于描述根据同一实施方式的固态成像装置中的单位像素的结构的实例的说明图。
图25B是用于描述根据同一实施方式的固态成像装置中的单位像素的结构的实例的说明图。
图25C是用于描述根据同一实施方式的固态成像装置中的单位像素的结构的实例的说明图。
图25D是用于描述根据同一实施方式的固态成像装置中的单位像素的结构的实例的说明图。
图25E是用于描述根据同一实施方式的固态成像装置中的单位像素的结构的实例的说明图。
图26A是用于描述根据同一实施方式的固态成像装置中的单位像素的结构的实例的说明图。
图26B是用于描述根据同一实施方式的固态成像装置中的单位像素的结构的实例的说明图。
图26C是用于描述初始化单元的阈值变化与电荷注入及其变化之间的关系的概要的说明图。
图26D是用于描述在初始化单元中进一步增大阈值变化的方法的实例的说明图。
图27A是用于描述根据同一实施方式的固态成像装置中的单位像素的结构的实例的说明图。
图27B是用于描述根据同一实施方式的固态成像装置中的单位像素的结构的实例的说明图。
图27C是用于描述根据同一实施方式的固态成像装置中的单位像素的结构的实例的说明图。
图27D是用于描述根据同一实施方式的固态成像装置中的单位像素的结构的实例的说明图。
图27E是用于描述根据同一实施方式的固态成像装置中的单位像素的结构的实例的说明图。
图27F是用于描述根据同一实施方式的固态成像装置中的单位像素的结构的实例的说明图。
图28A是用于描述根据同一实施方式的固态成像装置中的单位像素的结构的实例的说明图。
图28B是用于描述根据同一实施方式的固态成像装置中的单位像素的结构的实例的说明图。
图29A是用于描述进一步增加放大单元的阈值变化的方法的实例的说明图。
图29B是用于描述根据同一实施方式的固态成像装置中的单位像素的结构的实例的说明图。
图29C是用于描述根据同一实施方式的固态成像装置中的单位像素的结构的实例的说明图。
图30A是示出应用于根据同一实施方式的固态成像元件的比较器的示意性电路配置的实例的图。
图30B是示出应用于根据同一实施方式的固态成像元件的比较器的示意性电路配置的实例的图。
图31是示出在应用于生物特征认证的情况下的成像装置的示意性功能配置的实例的框图。
图32是示出在应用于生物特征认证的情况下的成像装置的示意性功能配置的另一实例的框图。
图33是示出在应用于生物特征认证的情况下的成像装置的示意性功能配置的另一实例的框图。
图34是示出生物特征认证***的示意性***配置的实例的框图。
图35是示出构成生物特征认证***的成像装置的示意性功能配置的实例的框图。
图36是示出构成生物特征认证***的服务器的示意性功能配置的实例的框图。
图37是示出车辆控制***的示意性配置的实例的框图。
图38是示出车辆外部信息检测单元和成像单元的安装位置的实例的说明图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图详细描述本公开的优选实施方式。注意，在本说明书和附图中，具有基本相同的功能配置的组件被赋予相同的附图标记，并且省略重复的描述。
注意，将按照以下顺序进行描述。
1.固态成像装置的配置实例
1.1.示意性配置
1.2.功能配置
1.3.单位像素的电路配置
2.PUF概述
3.第一实施方式
3.1.配置实例
3.2.操作实例
4.第二实施方式
4.1.基本思想
4.2.生成PUF值的方法
4.3.功能配置
4.4.处理
4.5.评价
5.第三实施方式
5.1.基本思想
5.2.配置实例
5.3.评价
6.应用实例
6.1.生物特征认证***的应用实例
6.2.移动对象的应用实例
6.3.移动对象的应用实例
7.结论
<<1.固态成像装置的配置实例>>
下面将描述根据本实施方式的固态成像装置的配置实例。
<1.1.示意性配置>
图1示出根据本公开的一个实施方式的作为固态成像装置的配置实例的CMOS固态成像装置的示意性配置。该CMOS固态成像装置被应用于每个实施方式的固态成像装置。如图1所示，本实例的固态成像装置1具有像素阵列(称为像素区域)3和***电路部分，在该像素阵列3中，包括多个光电转换单元的像素2以二维阵列规则地布置在半导体衬底11(例如硅衬底)上。像素2包括例如成为光电转换单元的光电二极管和多个像素晶体管(称为MOS晶体管)。多个像素晶体管可包括三个晶体管，例如，传输晶体管、复位晶体管和放大晶体管。另外，通过添加选择晶体管，多个像素晶体管可以由四个晶体管构成。注意，稍后将分别描述单位像素的等效电路的实例。像素2可被配置为一个单位像素。此外，像素2可具有共享的像素结构。共享的像素结构包括多个光电二极管、多个传输晶体管、一个共享的浮置扩散、以及每一个其他的共享的像素晶体管。即，在共享的像素中，构成多个单位像素的光电二极管和传输晶体管共享其他的像素晶体管中的每一个。
***电路部分包括竖直驱动电路4、列信号处理电路5、水平驱动电路6、输出电路7、控制电路8等。
控制电路8接收输入时钟和指示操作模式等的数据，并且输出诸如固态成像装置的内部信息的数据。即，控制电路8基于竖直同步信号、水平同步信号、以及主时钟来生成时钟信号和控制信号，作为竖直驱动电路4、列信号处理电路5、水平驱动电路6等的操作的基准。然后，这些信号被输入到竖直驱动电路4、列信号处理电路5、水平驱动电路6等。
竖直驱动电路4包括例如移位寄存器，选择像素驱动布线、并且将用于驱动像素的脉冲提供给所选择的像素驱动布线，从而以行为单位驱动像素。即，竖直驱动电路4以行为单位在竖直方向上依次选择性地扫描像素阵列3的每个像素2，并且通过竖直信号线9将基于信号电荷的像素信号提供给列信号处理电路5，该信号电荷根据例如在每个像素2的作为光电转换单元的光电二极管中接收的光量而产生。
列信号处理电路5例如布置在每一列的像素2上，并且针对每一像素列，对从一行的像素2输出的信号执行信号处理，诸如噪声去除。即，列信号处理电路5执行诸如去除像素2特有的固定图案噪声的CDS、信号放大和AD转换之类的信号处理。水平选择开关(未示出)设置在列信号处理电路5的输出级，以与水平信号线10连接。
水平驱动电路6包括例如移位寄存器，通过依次输出水平扫描脉冲来依次选择列信号处理电路5，并且将像素信号从列信号处理电路5中的每一个输出到水平信号线10。
输出电路7对通过水平信号线10从列信号处理电路5中的每一个依次提供的信号执行信号处理，并输出处理后的信号。例如，可仅执行缓冲，或者可执行黑电平调整、列变化校正、各种数字信号处理等。输入输出端子12与外部交换信号。
此外，图2是示出可应用根据本公开的技术的堆叠型固态成像装置的配置实例的概要的图。
图2中的A示出了非堆叠型固态成像装置的示意性配置实例。如图2中的A所示，固态成像装置23010具有一个管芯(半导体衬底)23011。管芯23011设置有像素区域23012，在像素区域中像素以阵列布置；控制电路23013，执行驱动像素和其他的各种控制；以及逻辑电路23014，用于信号处理。
图2中的B和C示出了堆叠型固态成像装置的示意性配置实例。如图2中的B和C所示，固态成像装置23020包括两个管芯，即传感器管芯23021和逻辑管芯23024，它们被堆叠并电连接并且构造为一个半导体芯片。
在图2中的B处，像素区域23012和控制电路23013安装在传感器管芯23021上，并且包括用于执行信号处理的信号处理电路的逻辑电路23014安装在逻辑管芯23024上。
在图2中的C处，像素区域23012安装在传感器管芯23021上，并且控制电路23013和逻辑电路23014安装在逻辑管芯23024上。
图3是示出堆叠型的固态成像装置23020的第一配置实例的截面图。
在传感器管芯23021上，形成构成像素区域23012中的像素的光电二极管(PD)、浮置扩散(FD)和Tr(MOS FET)，要作为控制电路23013的Tr等。此外，在传感器管芯23021上形成具有多层(在该实例中为三层)布线23110的布线层23101。注意，可在逻辑管芯23024中，而不是传感器管芯23021中，配置控制电路23013(即Tr)。
在逻辑管芯23024上，形成构成逻辑电路23014的Tr。此外，在逻辑管芯23024上形成具有多层(在该实例中为三层)布线23170的布线层23161。此外，在逻辑管芯23024中，形成具有绝缘膜23172的连接孔23171，该绝缘膜23172形成在内壁表面上，并且在连接孔23171中嵌入与布线23170等连接的连接导体23173。
传感器管芯23021和逻辑管芯23024彼此附接，使得布线层23101和23161彼此面对，从而形成其中传感器管芯23021和逻辑管芯23024堆叠的堆叠型的固态成像装置23020。在传感器管芯23021和逻辑管芯23024彼此附接的表面上形成诸如保护膜的膜23191。
在传感器管芯23021中，形成有从传感器管芯23021的背面侧(光进入PD的一侧)(上侧)贯通传感器管芯23021并到达逻辑管芯23024的最上层布线23170的连接孔23111。此外，在传感器管芯23021中的连接孔23111附近形成有连接孔23121，以从传感器管芯23021的背面侧到达第一层布线23110。在连接孔23111的内壁表面上形成绝缘膜23112，并且在连接孔23121的内壁表面上形成绝缘膜23122。然后，连接导体23113和23123分别嵌入在连接孔23111和23121中。连接导体23113和连接导体23123在传感器管芯23021的背面侧电连接，从而经由布线层23101、连接孔23121、连接孔23111、以及布线层23161将传感器管芯23021和逻辑管芯23024电连接。
图4是示出堆叠型的固态成像装置23020的第二配置实例的截面图。
在固态成像装置23020的第二配置实例中，传感器管芯23021(其布线层23101(的布线23110))和逻辑管芯23024(其布线层23161(的布线23170))通过形成在传感器管芯23021中的一个连接孔23211电连接。
即，在图4中，形成连接孔23211，以便从传感器管芯23021的背面侧贯通传感器管芯23021、到达逻辑管芯23024的最上层布线23170、并到达传感器管芯23021的最上层布线23110。在连接孔23211的内壁表面上形成绝缘膜23212，并且在连接孔23211中嵌入连接导体23213。在上述图3中，传感器管芯23021和逻辑管芯23024通过两个连接孔23111和23121电连接，但是在图4中，传感器管芯23021和逻辑管芯23024通过一个连接孔23211电连接。
图5是示出堆叠型的固态成像装置23020的第三配置实例的截面图。
图5中的固态成像装置23020与图3的情况的不同之处在于在传感器管芯23021和逻辑管芯23024彼此附着的表面上未形成诸如保护膜的膜23191，在图3中，在传感器管芯23021和逻辑管芯23024彼此附接的表面上形成诸如保护膜的膜23191。
图5的固态成像装置23020被配置为使得传感器管芯23021和逻辑管芯23024被堆叠而使得布线23110和23170直接接触，并且在施加所需载荷的同时被加热，从而直接接合布线23110和23170。
图6是示出可应用根据本公开的技术的堆叠型固态成像装置的另一配置实例的截面图。
在图6中，固态成像装置23401具有三层堆叠结构，其中传感器管芯23411、逻辑管芯23412和存储器管芯23413这三个管芯被堆叠。
存储器管芯23413具有例如存储器电路，该存储器电路存储在逻辑管芯23412执行的信号处理中临时需要的数据。
在图6中，逻辑管芯23412和存储器管芯23413在传感器管芯23411下方按此顺序堆叠，但是逻辑管芯23412和存储器管芯23413可在传感器管芯23411下方以相反的顺序堆叠，即，按照存储器管芯23413和逻辑管芯23412的顺序堆叠。
注意，在图6中，在传感器管芯23411中形成有作为像素的光电转换单元的PD和像素Tr的源漏区域。
在PD周围形成栅电极，栅极绝缘膜***在栅电极与PD之间，并且由栅电极和一对源漏区域形成像素Tr 23421和像素Tr 23422。
与PD相邻的像素Tr 23421是传输Tr，并且构成像素Tr 23421的一对源漏区域之一是FD。
此外，在传感器管芯23411中形成有层间绝缘膜，并且在层间绝缘膜中形成有连接孔。在连接孔中，形成连接至像素Tr 23421和像素Tr 23422的连接导体23431。
另外，在传感器管芯23411中形成有布线层23433，布线层23433具有与各连接导体23431连接的多层布线23432。
此外，在传感器管芯23411的布线层23433的最下层上形成作为外部连接用电极的铝焊盘23434。即，在传感器管芯23411中，与布线23432相比，铝焊盘23434形成在更靠近与逻辑管芯23412的接合表面23440的位置。铝焊盘23434用作布线的一端，该布线的一端与来自外部的信号的输入和到外部的信号的输出有关。
此外，在传感器管芯23411中形成用于与逻辑管芯23412电连接的触点23441。触点23441连接到逻辑管芯23412的触点23451，并且还连接到传感器管芯23411的铝焊盘23442。
然后，在传感器管芯23411中形成焊盘孔23443，以从传感器管芯23411的背面侧(上侧)到达铝焊盘23442。
可将根据本公开的技术应用于如上所述的固态成像装置。
注意，在参考图3至图6描述的实例中，例如，铜(Cu)布线用于各种布线。此外，在下文中，其中在如图5所示的在堆叠在一起的传感器管芯之间直接接合布线(例如，图5所示的布线23110和23170)的配置也称为“Cu-Cu接合”。
<1.2.功能配置>
接下来，将参照图7描述根据本公开的一个实施方式的固态成像装置的功能配置的实例。图7是示出根据本公开的一个实施方式的固态成像装置的一部分的功能配置的实例的框图。图7所示的固态成像装置1是成像元件，例如，捕获对象的图像并获取捕获图像的数字数据的互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器、电荷耦合器件(CCD)图像传感器等。
如图7所示，固态成像装置1具有控制单元101、像素阵列单元111、选择单元112、A/D转换单元(模拟数字转换器(ADC))113、以及恒定电流电路单元114。
控制单元101控制固态成像装置1的每个单元以执行与读取图像数据(像素信号)等有关的处理。
像素阵列单元111是像素区域，在该像素区域中以矩阵(阵列)布置具有诸如光电二极管的光电转换元件的像素配置。像素阵列单元111由控制单元101控制，在各个像素处接收对象的光、对入射光进行光电转换以累积电荷、并在预定定时将在各个像素处累积的电荷作为像素信号输出。
像素121和像素122表示布置在像素阵列单元111中的像素组中的两个竖直相邻的像素。像素121和像素122是同一列(列)中的连续行中的像素。在图7的实例的情况下，如像素121和122所示，每个像素的电路使用光电转换元件和四个晶体管。注意，每个像素的电路的配置是任意的，并且可不同于图7所示的实例的配置。
在一般的像素阵列中，为每一列设置像素信号的输出线。在像素阵列单元111的情况下，为每一列设置两个(两个***)输出线。一列像素的电路每隔一行地交替地连接到这两条输出线。例如，从顶部起奇数行的像素的电路连接到一条输出线，而偶数行的像素的电路连接到另一条输出线。在图7的实例的情况下，像素121的电路连接到第一输出线(VSL1)，并且像素122的电路连接到第二输出线(VSL2)。
注意，为了便于描述，图7仅示出了一列的输出线，但是实际上，为每一列类似地设置了两条输出线。该列中的像素的电路每隔一行连接至每条输出线。
选择单元112具有用于将像素阵列单元111的各个输出线连接至ADC113的输入的开关，并且由控制单元101控制以控制像素阵列单元111与 ADC 113之间的连接。即，从像素阵列单元111读取的像素信号经由选择单元112提供给ADC 113。
选择单元112具有开关131、开关132和开关133。开关131(选择SW)控制对应于同一列的两条输出线的连接。例如，当开关131被接通(ON)时，第一输出线(VSL1)和第二输出线(VSL2)被连接，并且当开关131被断开(OFF)时，它们被断开。
尽管稍后将描述细节，但是在固态成像装置1中，为每条输出线提供一个ADC(列ADC)。因此，假设开关132和开关133都接通，则如果开关131被接通，则同一列的两条输出线连接，并且一个像素的电路连接至两个ADC。相反，当开关131断开时，同一列的两条输出线断开，并且一个像素的电路连接到一个ADC。即，开关131选择ADC的数量(列ADC)作为一个像素的信号的输出目的地。
尽管稍后将描述细节，但是如上所述，通过由开关131控制作为像素信号的输出目的地的ADC的数量，固态成像装置1可以根据ADC的数量输出更多的各种像素信号。即，固态成像装置1可以实现更多的各种数据输出。
开关132控制与像素121相对应的第一输出线(VSL1)和与该输出线相对应的ADC之间的连接。当开关132接通(ON)时，第一输出线连接到对应的ADC的比较器的一个输入。此外，当开关132断开(OFF)时，它们将断开连接。
开关133控制与像素122相对应的第二输出线(VSL2)和与该输出线相对应的ADC之间的连接。当开关133接通(ON)时，第二输出线连接到对应的ADC的比较器的一个输入。此外，当开关133断开(OFF)时，它们将断开连接。
选择单元112可以根据控制单元101的控制，通过切换这样的开关131至133的状态，来控制作为一个像素的信号的输出目的地的ADC(列ADC)的数量。
注意，可省略开关132和开关133(一个或两个)，并且每条输出线可恒定地连接到与该输出线相对应的ADC。然而，通过允许这些开关控制其连接和断开，扩大了作为一个像素的信号的输出目的地的ADC(列ADC)的数量的选择范围。即，通过提供这些开关，固态成像装置1可输出更多的各种像素信号。
注意，图7仅示出了关于输出线的一列的配置，但是实际上，选择单元112针对每列具有与图7所示的配置(开关131至开关133)相似的配置。即，选择单元112根据控制单元101的控制，针对每列执行与上述类似的连接控制。
ADC 113将经由每条输出线从像素阵列单元111提供的像素信号中的每一个进行A-D转换，并将其作为数字数据输出。ADC 113具有用于来自像素阵列单元111的每条输出线的ADC(列ADC)。即，ADC 113具有多个列ADC。对应于一条输出线的列ADC是具有比较器、D/A转换器(DAC)和计数器的单斜率ADC。
比较器将其DAC输出与像素信号的信号值进行比较。计数器递增计数值(数字值)，直到像素信号和DAC输出相等为止。当DAC输出达到信号值时，比较器停止计数器。此后，由计数器1和2数字化的信号从DATA1和DATA2输出到固态成像装置1的外部。
在输出用于下一次A/D转换的数据后，计数器将计数值返回到初始值(例如0)。
ADC 113针对每一列具有两个列ADC***。例如，针对第一输出线(VSL1)提供比较器141(COMP1)、DAC 142(DAC1)和计数器143(计数器1)，并且针对第二输出线(VSL2)提供比较器151(COMP2)、DAC 152(DAC2)、和计数器153(计数器2)。尽管未示出，但是ADC 113对于其他列的输出线具有类似的配置。
然而，在这些配置当中，可以共享DAC。DAC的共享针对每个***执行。也就是说，在每一列中的相同***的DAC是共享的。在图7的实例的情况下，与每一列的第一输出线(VSL1)相对应的DAC被共享为DAC 142，并且与每一列的第二输出线(VSL2)相对应的DAC被共享为DAC 152。注意，比较器和计数器针对输出线的每一个***提供。
恒定电流电路单元114是连接到每条输出线的恒定电流电路，并且通过由控制单元101控制而被驱动。恒定电流电路单元114的电路例如由金属氧化物半导体(MOS)晶体管等配置。尽管该电路配置是任意的，但是在图7中，为了便于说明，为第一输出线(VSL1)提供了MOS晶体管161(LOAD1)，并且为第二输出线(VSL2)提供了MOS晶体管162(LOAD2)。
例如，当从诸如用户之类的外部接收到请求时，控制单元101选择读取模式、控制选择单元112、并且控制到输出线的连接。此外，控制单元101根据选择的读取模式来控制列ADC的驱动。此外，除了列ADC之外，控制单元101还根据需要控制恒流电路单元114的驱动，并且控制例如像素阵列单元111的诸如读取速率和定时的驱动。
即，控制单元101不仅可以控制选择单元112，而且可以以更多的各种模式操作除选择单元112以外的每个单元。因此，固态成像装置1可输出更多的各种像素信号。
注意，图7所示的每个单元的数量是任意的，只要足够即可。例如，可为每列提供三个或更多个输出线***。此外，可通过增加从图7所示的ADC 132输出的并行像素信号的数量或ADC 132本身的数量，来增加并行输出到外部的像素信号的数量。
上面已经参照图7描述了根据本公开的一个实施方式的固态成像装置的功能配置的实例。
<1.3.单位像素的电路配置>
接下来，将参照图8描述单位像素的电路配置的实例。图8是示出根据本公开的一个实施方式的单位像素的电路配置的实例的图。如图8所示，根据本公开的一个实施方式的单位像素121包括光电转换单元(例如，光电二极管PD)和四个像素晶体管。该四个像素晶体管是例如传输晶体管Tr11、复位晶体管Tr12、放大晶体管Tr13和选择晶体管Tr14。这些像素晶体管可由例如n沟道MOS晶体管形成。
传输晶体管Tr11连接在光电二极管PD的阴极与浮置扩散部分FD之间。通过将传输脉冲φTRG施加到栅极，已经由光电二极管PD光电转换并在其中累积的信号电荷(在此为电子)被传输至浮置扩散部分FD。注意，附图标记Cfd示意性地表示浮置扩散部分FD的寄生电容。
复位晶体管Tr12具有连接到电源VDD的漏极和连接到浮置扩散部分FD的源极。然后，在将信号电荷从光电二极管PD传输到浮置扩散部分FD之前，将复位脉冲φRST施加到栅极以复位浮置扩散部分FD的电位。
放大晶体管Tr13具有连接至浮置扩散部分FD的栅极、连接至电源VDD的漏极以及连接至选择晶体管Tr14的漏极的源极。放大晶体管Tr13将由复位晶体管Tr12复位后的浮置扩散部分FD的电位作为复位电平输出到选择晶体管Tr14。此外，放大晶体管Tr13在信号电荷由传输晶体管Tr11传输之后，将浮置扩散部分FD的电位作为信号电平输出到选择晶体管Tr14。
选择晶体管Tr14具有例如连接至放大晶体管Tr13的源极的漏极和连接至竖直信号线9的源极。然后，通过将选择脉冲φSEL施加至选择晶体管Tr14的栅极，选择晶体管Tr14导通并且将从放大晶体管Tr13输出的信号输出到竖直信号线9。注意，对于选择晶体管Tr14，可采用将其连接在电源VDD和放大晶体管Tr13的漏极之间的配置。
注意，在根据本实施方式的固态成像装置1被配置为堆叠型固态成像装置的情况下，例如，在图2中的B或C处的传感器管芯23021中形成诸如光电二极管和多个MOS晶体管的元件。另外，从图2中的B或C处的逻辑管芯23024提供传输脉冲、复位脉冲、选择脉冲和电源电压。此外，在竖直信号线9的后续级的连接到选择晶体管的漏极的元件由逻辑电路23014配置并形成在逻辑管芯23024中。
上面已经参考图8描述了单位像素的电路配置的实例。
<<2.PUF概述>>
接下来，将说明物理上不可克隆的功能(PUF)的概述。PUF是通过使用难以复制的物理特性来输出对于装置唯一的值的功能。PUF的实例包括仲裁器PUF、SRAM PUB、毛刺PUF等。
例如，仲裁器PUF是一种利用通过两条路径到达称为仲裁器的电路的信号之间的延迟差来输出对该装置唯一的值的技术。此外，SRAM PUF是一种使用紧接在SRAM(静态随机存取存储器)通电后的初始值的差，以输出对该装置唯一的值的技术。此外，毛刺PUF是一种使用称为毛刺的现象以输出对该装置唯一的值的技术，该毛刺由于构成逻辑电路的每个栅极的输入和输出信号之间的延迟关系而发生。
通过使用这种PUF生成的对装置唯一的值由于其难以复制的特性而被期望用作例如标识单个装置的标识符(ID)或用作所谓的密钥信息(例如，用于加密的密钥)。
上面已经解释了PUF的概述。注意，在以下描述中，使用上述PUF生成的装置特定的值也将被称为“PUF值”。
<<3.第一实施方式>>
作为第一实施方式，将描述在内部完成加密处理的固态成像元件。常规上，已经存在基于对固态成像元件唯一的唯一信息在成像装置内部生成加密密钥的技术。然而，如果从固态成像元件输出唯一信息并通过不同于固态成像元件的功能块对其进行加密，则用于加密的唯一信息可能会泄漏。
因此，在第一实施方式中，将描述一种固态成像元件，该固态成像元件在内部使用唯一信息完成加密处理，而不将该唯一信息输出到外部。
<3.1.配置实例>
图9是示出根据本公开的第一实施方式的固态成像元件的功能配置实例的说明图。图9示出了固态成像装置1的功能配置实例，该固态成像装置1在内部使用唯一信息完成加密处理。在下文中，将使用图9描述根据本公开的第一实施方式的固态成像元件的功能配置实例。
如图9所示，根据本公开的第一实施方式的固态成像装置1包括驱动控制单元210、包括成像单元212和唯一信息生成单元214并且包含预定的行和列的像素阵列单元211、削波电路215、参考信号生成单元216、电流源217、检测单元218、唯一值计算单元220、加密单元222、以及通信控制单元224。
驱动控制单元210基于预定的输入时钟和数据来生成用于驱动成像单元212和稍后描述的唯一信息生成单元214的信号，并且驱动成像单元212和唯一信息生成单元214。控制单元210可包括例如在参照图1描述的固态成像装置1的配置中的控制电路8、竖直驱动电路4和水平驱动电路6。此外，驱动控制单元210可设置在图2所示的控制电路23013中。
驱动控制单元210可具有在驱动像素阵列单元211时在驱动成像单元212与驱动唯一信息生成单元214之间切换的功能。通过驱动控制单元210具有在驱动成像单元212与驱动唯一信息生成单元214之间切换的功能，可以在成像单元212与唯一信息生成单元214之间共享电路。此外，通过驱动控制单元210具有在驱动成像单元212与驱动唯一信息生成单元214之间切换的功能，因此不需要用于生成唯一信息的特殊元件，并且难于分析唯一值。
此外，驱动控制单元210可具有将像素阵列单元211中的当输出图像时被驱动的元件与被驱动以检测元件唯一信息的元件分离的功能。由于驱动控制单元210具有将当输出图像时被驱动的元件与被驱动以检测元件唯一信息的元件分离的功能，所以防止了元件唯一信息的泄漏。
此外，驱动控制单元210可执行控制，以在用于检测元件唯一信息的驱动时，以与输出图像时的驱动的电流不同的偏置电流来驱动。当驱动控制单元210进行用于检测元件唯一信息的驱动时，驱动控制单元210执行控制以与用于输出图像时的驱动的电流不同的偏置电流驱动，从而可以适当地驱动以稳定地获取唯一值。具体地，例如，图7所示的电路中的MOS晶体管161(LOAD1)和MOS晶体管162(LOAD2)的驱动在用于检测元件唯一信息时的驱动和在用于输出图像时的驱动之间改变。通过改变MOS晶体管161(LOAD1)和MOS晶体管162(LOAD2)的驱动，可以改变在放大晶体管AMP中出现的特性。通过驱动控制单元210执行控制以根据温度的偏置电流进行用于检测元件唯一信息的驱动，可以进行适于更稳定地获取唯一值的驱动。
当以与输出图像时的驱动的电流不同的偏置电流进行检测元件唯一信息的驱动时，驱动控制单元210可以执行控制以根据固态成像装置1的芯片温度的偏置电流进行驱动。
像素阵列单元211具有以预定的行和列布置的单位像素，并且被配置为通过源极跟随器电路输出数据。
成像单元212具有像素阵列，在像素阵列中包括多个光电转换单元的像素以二维阵列布置，并且该成像单元由驱动控制单元210驱动以输出模拟信号。成像单元212中的每个像素的电路配置例如是图8所示的。
在唯一信息生成单元214中，例如，具有与成像单元212中提供的像素相同的配置的电路被一维地布置，并且这些电路由驱动控制单元210驱动以输出模拟信号。形成为唯一信息生成单元214的电路可以以与成像单元212中提供的像素基本相同的制造工艺来制造。此外，驱动控制单元210可在成像单元212的驱动与唯一信息生成单元214的驱动之间进行切换。
唯一信息生成单元214可以是在像素阵列中的光学黑(OPB)区域中提供的像素。被配置为唯一信息生成单元214的电路中的每个元件在制造时具有物理变化。在根据本公开的第一实施方式的固态成像装置1中，由该唯一信息生成单元214输出的模拟信号被用作唯一不可复制信息(元件唯一信息)的基础。
将给出由唯一信息生成单元214输出的模拟信号的生成源的实例。在下面的描述中，假设唯一信息生成单元214具有与图7和图8所示的像素121相似的配置。
(光电二极管PD)
光电二极管PD在制造时由于晶体缺陷而具有噪声成分。晶体缺陷会导致暗电流变化。晶体缺陷表现为固定的图案噪声。
(选择晶体管SEL)
由于阈值电压Vth的变化，选择晶体管SEL具有噪声成分。阈值电压Vth的变化归因于诸如氧化膜、沟道宽度、沟道长度和杂质的结构因素。阈值电压Vth的变化表现为固定的图案噪声。
(复位晶体管RST)
由于阈值电压Vth的变化，复位晶体管RST也具有噪声成分。阈值电压Vth的变化归因于诸如氧化膜、沟道宽度、沟道长度和杂质的结构因素。阈值电压Vth的变化表现为固定的图案噪声。
(浮置扩散部分FD)
浮置扩散部分FD具有由于制造时的晶体缺陷引起的噪声成分。晶体缺陷会导致暗电流变化。晶体缺陷表现为固定的图案噪声。当复位晶体管RST从导通变为断开时，kTC噪声(复位噪声)出现在浮置扩散部分FD中。此kTC噪声暂时出现。当复位晶体管RST从导通切换到断开时，在浮置扩散部分FD中出现馈通。该馈通由寄生电容和阈值的变化引起，并作为固定的图案噪声出现。
(放大晶体管AMP)
由于阈值电压Vth的变化，放大晶体管AMP也具有噪声成分。阈值电压Vth的变化归因于诸如氧化膜、沟道宽度、沟道长度和杂质的结构因素。阈值电压Vth的变化表现为固定的图案噪声。此外，放大晶体管AMP具有由过驱动电压引起的噪声成分、由热噪声引起的噪声成分、由1/f噪声引起的噪声成分、以及由随机电报噪声(RTN)引起的噪声成分。认为 RTN是由于氧化物膜中的缺陷引起的电荷俘获和去俘获引起的。氧化膜中缺陷的存在与否是固有的变化，但是观察到的是二值或多值的时间信号电平波动。
这些噪声成分经由信号线(VSL)被传送到后续级的检测单元218。在正常驱动期间，在这些噪声成分中，通过CDS处理去除了在信号传输之前和之后不变的噪声成分。在本实施方式中，固态成像装置1在生成唯一值时不去除这些噪声成分，而是将它们用作作为唯一值的基础的元件唯一信息。通过使用从唯一信息生成单元214输出的模拟信号中包含的噪声成分作为唯一值的基础，固态成像装置1可生成难以分析的唯一值。
唯一信息生成单元214可设置在例如来自外部的光未到达的位置(遮蔽位置)处。将唯一信息生成单元214设置在遮光位置使得固态成像装置1能够稳定地生成唯一信息，而不受外部光的影响。此外，唯一信息生成单元214可具有与成像单元212的像素阵列的列数一样多的一个或多个电路行。此外，唯一信息生成单元214可设置有行选择开关，该行选择开关通过来自驱动控制单元210的控制信号进行操作。
削波电路215是布置在与像素阵列单元211的列数相同的列中的电路，并且是与像素阵列单元211的源极跟随器电路并联连接的源极跟随器电路。削波电路215具有针对每一列对输出线的电压(VSL电压)进行削波以使其落入预定范围内的功能。
图10A是示出削波电路215的电路配置实例的说明图。削波电路215是能够选择行的并且与像素平行地连接到输出线VSL的源极跟随器电路。削波电路215包括与各个输出线VSL相对应的晶体管CLPSEL和CLPAMP。晶体管CLPSEL是线性操作的晶体管，并且执行控制以将晶体管CLPAMP的源极与输出线VSL连接。该控制通过削波选择脉冲来执行。与像素的放大晶体管AMP类似，晶体管CLPAMP是以饱和方式操作的晶体管，并且当由电流源提供偏置电流时，根据输入来输出信号。输入给出为削波电压，其通常为约1V至2V的中间电位。
在选择状态下，当连接到输出线VSL的源极跟随器的输出电压(所选行中的像素)变得低于根据削波电压输出的电压时，偏置电流优先在削波电路215中流动。因此，所选行上的像素的源极跟随器输出不再起作用，并且输出线VSL的电压根据削波电压被削波为输出电平。作为削波电压，公共的DC电压被提供给每一列的单位削波电路，但是此时，类似于像素源极跟随器，阈值变化和过驱动电压分别变化。
参考信号生成单元216针对每一列对削波电路215输出的VSL电压求平均，并输出平均后的VSL电压。电流源217是用于提供恒定电流并输出VSL电压的电路，并且由电流控制电压生成单元219驱动。电流源217以n列布置，并且在单位像素中形成具有放大晶体管的源极跟随器电路。电流控制电压产生单元219使用带隙参考电路来产生电流控制电压，使得电流源217的电流值不依赖于温度。
检测单元218执行信号处理，以将唯一信息生成单元214输出的模拟信号转换为数字信号。检测单元218包括比较器231、DA转换器232和计数器233。比较器231将电流源217输出的VSL电压与DA转换器232输出的参考波形进行比较以将该电压转换为时间。比较器231包括设置在输入侧的输入电容器和使比较器231的输入和输出短路的开关。DA转换器232生成提供给比较器231的参考波形。计数器233具有计数直到比较器231的输出被反相并将时间转换成计数的功能。
检测单元218将转换后的数字信号输出至唯一值计算单元220。检测单元218除了具有将模拟信号转换为数字信号的功能之外，还可具有对两个输入信号执行差分处理的功能，以及去除在检测单元218本身中产生的变化的功能。通过提供去除在检测单元218本身中产生的变化的功能，没有额外的变化被添加到来自唯一信息生成单元214的信号，并且因此可改善作为唯一值的基础的信号的质量。此外，检测单元218可对由唯一信息生成单元214输出的模拟信号执行列并行处理或像素并行处理。
检测单元218可以包括：钳位信号线的电位的电容器；以及将电容器的一端设置为参考电位的开关。具体地，图7所示的ADC 113可包括将设置在比较器141和151的输入侧上的电容器元件的一端连接到比较器141和151的输出侧的开关。通过开关将电容器元件的一端连接到比较器141和151的输出侧，在比较器141和151中包括的晶体管之间产生二极管连接的晶体管。因此，钳位信号线电位的电容器的一端设置为预定的参考电位，因此可消除模拟区域的变化。此外，检测单元218还可对AD转换之后的数字值执行差分处理。检测单元218可通过对AD转换之后的数字值执行差分处理来去除数字区域中的变化。
此外，检测单元218可具有如下所述的移位钳位电平的功能。通过移位钳位电平，当将模拟值转换为数字值时，检测单元218可优化以预定参考为中心的模拟值分布。通过优化模拟值分布，可无损失地获取唯一信息生成单元214输出的唯一信息。
在布置多个检测单元218的情况下，每个检测单元218可具有获取输入到每个检测单元218的信号与多个检测单元218共有的参考信号之间的差的功能。在这种情况下，多个检测单元218共有的参考信号可与分别输入到检测单元218的信号的平均值基本相同。
在唯一信息生成单元214和检测单元218之间，可设置用于临时保存由唯一信息生成单元214输出的唯一信息的存储器，具体是模拟存储器。如下所述，模拟存储器可以是信号线的寄生电容。此外，在唯一信息生成单元214和多个检测单元218之间分别设置模拟存储器的情况下，可设置用于使模拟存储器短路的开关。生成唯一信息变得容易，并且通过对模拟存储器进行短路和平均来擦除保存在每个模拟存储器中的唯一信息。
图10B是示出参考信号生成单元216、电流源217和比较器231的电路配置实例的说明图。图10B示出第(n-1)条输出线VSL(n-1)、第n条输出线VSL(n)、以及第(n+1)条输出线VSL(n+1)。
输出线VSL(n-1)设置有作为参考信号生成单元216的开关251a和252a，在输出线VSL(n-1)上存在寄生电容253a。输出线VSL(n)设有作为参考信号生成单元216的开关251b和252b。输出线VSL(n+1)设置有作为参考信号生成单元216的开关251c和252c，在输出线VSL(n+1)上存在寄生电容253c。
作为电流源217，在开关252a的一端连接有晶体管261a，在开关252b的一端连接有晶体管261b，并且在开关252c的一端连接有晶体管261c。
在输出线VSL(n-1)上，作为比较器231，存在输入电容器271a和272a、开关273a和274a以及比较器275a。在输出线VSL(n)上，作为比较器231，存在输入电容器271b和272b、开关273b和开关274b以及比较器275b。在输出线VSL(n+1)上，存在输入电容器271c和272c、开关273c和274c以及比较器275c，作为比较器231。
图11A是示出在时序图中生成唯一信息时参考信号生成单元216、电流源217和比较器231的操作的说明图。下面将描述设置在输出线VSL(n-1)上或沿着输出线VSL(n-1)设置的各个元件的操作。
一个水平读出周期在时间t1开始。此时，行选择信号φSEL变高，开始行选择。此时，复位晶体管RST处于导通状态，并且因此，浮置扩散部分FD的电压固定为VDD。因此，消除了浮置扩散部分FD中的变化。此外，当生成唯一信息时，传输脉冲φTRG被固定为低。由于传输脉冲φTRG被固定为低，因此传输晶体管TRG断开，并且可去除光电二极管PD中的变化。
此外，在时间t1，用于断开电流源217的电流源断开脉冲为高，并且开关252a接通。此外，在时间t1，对VSL电压进行平均的VSL平均化脉冲为低，并且开关251a断开。因此，即使在源极跟随器工作时，每个源极跟随器的变化信息也被输出到输出线VSL。
在时间t2，行选择信号(选择脉冲)φSEL和电流源断开脉冲同时变低，并且每一列的VSL电压被保持在VSL寄生电容253a中。此外，在时间t2，VSL平均化脉冲变高并且每列中的VSL电压被平均。该平均的VSL电压成为参考信号。
在时间t3，比较器275a的内部偏移并且VSL电压和参考波形之间的差在输入电容器272a中被充电，并且比较器275a的操作点被初始化。
在时间t4，短路脉冲变低，从而断开开关273a和274a。因此，在开关273a和274a中出现kTC噪声和馈通变化。
时间t5至t6是第一个AD转换周期(ADC周期1)。在此期间，DA转换器232以预定斜率线性地改变参考波形。然后，比较器275a使用参考波形对参考信号进行AD转换。DA转换器232可具有将参考波形移位的功能。即，DA转换器232可具有移位钳位电平的功能。DA转换器232可通过将参考波形移位来向计数器233的输出增加偏移。在该ADC周期1中，发生比较器275a的反相延迟、参考波形的延迟以及计数器的时钟延迟。注意，图11A中的三角形表示比较器275a的反向定时。
当ADC周期1在时间t6结束时，行选择信号φSEL变高，电流源断开脉冲变高，并且VSL平均化脉冲变低。即，开关251a断开并且开关252a接通。因此，即使当源极跟随器工作时，每个源极跟随器的变化信息(放大晶体管的输出中的变化)也被输出到输出线VSL。
时间t7至t8是第二个AD转换周期(ADC周期2)。同样在该周期期间，DA转换器232以预定的斜率线性地改变参考波形。然后，比较器275a使用参考波形对参考信号进行AD转换。这里，转换后的数字值类似地包括在时间t4处生成的开关273a和274a中的kTC噪声和馈通变化、在ADC周期1中生成的比较器275a的反相延迟、参考波形的延迟以及计数器的时钟延迟。注意，图11A中的三角形表示比较器275a的反向定时。
因此，当ADC周期2结束时，在ADC周期1中的计数器233的计数值与ADC周期2中的计数器233的计数值之间进行差分处理。通过该差分处理，可去除在检测单元218中产生的变化。因此，可以防止元件唯一信息包括在检测单元218中产生的变化。
此外，由于计数器233的输出在ADC周期1中被偏移，即使执行上述差分处理，也不会丢失由于唯一信息生成单元214引起的变化。归因于唯一信息生成单元214的变化以参考信号为中心正态分布。因此，如果没有偏移，则在由于唯一信息生成单元214引起的变化中出现负值，并且所有小于或等于0的值变为0。
期望在AD转换期间调节参考波形的斜率(模拟增益调节)，以便可获取期望的数字值。此外，当读取元件唯一信息时，电流源的电流(漏极电流Id)可小于正常读取时的电流。过驱动电压通过2×Id/gm获取，其变化与过驱动电压成正比。因此，如果减小漏极电流Id，则源极跟随器中包括的过驱动电压的变化分量变得相对较小。即，可主要检测放大晶体管AMP的阈值的变化的信息。此外，当读取元件唯一信息时，可使电流源的电流(漏极电流Id)大于正常读取时的电流。通过增加电流源的电流，源极跟随器中包括的变化信息中的过驱动电压的变化分量也可相对增加。
包括放大晶体管AMP的热噪声、1/f噪声、RTN和***电路的热噪声作为时间噪声，但是可通过执行多次读取和相加(平均)来抑制这些噪声。
为了抑制随时间的劣化，期望在以下条件下对固态成像装置1进行驱动控制。考虑到热载流子注入，期望操作期间的电流小。即，期望将偏置电流控制为较小。此外，类似地考虑热载流子注入，期望操作时间短。例如，期望控制以便仅在激活或请求时驱动。此外，类似地考虑热载流子注入，期望在不使用时没有电流流动。即，期望在不使用时将选择晶体管SEL断开。此外，考虑到氧化膜的破坏，期望的是在不使用时目标元件的栅极与源极或漏极之间的电压差较小。即，期望在不使用时导通复位晶体管RST。此外，考虑到衬底热载流子注入，期望唯一信息生成单元214被遮光。
选择脉冲φSEL的高电平电位可以是约VDD(2.7V)，或者可以是中间电位(约1V至1.5V)。如果采用选择晶体管SEL的漏极和源极之间的电位差(VDS)以引起饱和操作，则形成源极跟随器。例如，假设选择晶体管SEL的漏极电压为2.7V，则选择晶体管SEL的漏极侧(放大晶体管AMP的源极侧)通常为约2.2V。另一方面，如果充分采用选择晶体管SEL的VDS(如果相差至少约几百到700mV)，则有可能引起饱和操作。因此，根据选择晶体管SEL的栅极电压的输出被传输到输出线VSL。与放大晶体管AMP类似，当选择晶体管SEL在饱和状态下操作时，阈值和过驱动电压在元件之间变化，因此可检测到选择晶体管SEL的阈值和过驱动电压的变化。此时，对于未选择的行中的像素和削波电路215，选择开关被断开，并且它们不参与读取。
电流控制电压生成单元219可通过在ADC周期1和ADC周期2中以不同的电压驱动电流控制电压来改变过驱动电压。此时，过驱动电压的改变量改变，因此，可将过驱动电压的变化量检测为元件唯一信息。
图11B是示出在时序图中生成唯一信息时参考信号生成单元216、电流源217和比较器231的操作的说明图。下面将描述设置在输出线VSL(n-1)上或沿着输出线VSL(n-1)设置的各个元件的操作。它与图11A的时序图的不同之处在于电流源断开脉冲和VSL平均化脉冲始终处于低电平。
一个水平读出周期在时间t1开始。此时，行选择信号φSEL变高，行选择开始。此时，复位晶体管RST处于导通状态，因此，浮置扩散部分FD的电压固定为VDD。因此，消除了浮置扩散部分FD中的变化。此外，当生成唯一信息时，传输脉冲φTRG被固定为低。由于传输脉冲φTRG被固定为低，因此传输晶体管TRG断开，并且可去除光电二极管PD中的变化。
在时间t2，在输入电容器272a中对比较器275a的内部偏移和VSL电压与参考波形之间的差进行充电，并且比较器275a的操作点被初始化。
在时间t3，短路脉冲变低，从而断开开关273a和274a。因此，在开关273a和274a中出现kTC噪声和馈通变化。
时间t4至t5是第一个AD转换周期(ADC周期1)。在此期间，DA转换器232以预定斜率线性地改变参考波形。然后，比较器275a使用参考波形对参考信号进行AD转换。在该ADC周期1中，发生比较器275a的反相延迟、参考波形的延迟和计数器的时钟延迟。注意，图11B中的三角形表示比较器275a的反向定时。
随后，在时间t6，电流控制电压生成单元219控制电流控制电压以增加偏置电流。
时间t7至t8是第二个AD转换周期(ADC周期2)。同样在该周期期间，DA转换器232以预定的斜率线性地改变参考波形。然后，比较器275a使用参考波形对参考信号进行AD转换。这里，转换后的数字值类似地包括在时间t4处生成的开关273a和274a中的kTC噪声和馈通变化，在ADC周期1中生成的比较器275a的反相延迟、参考波形的延迟以及计数器的时钟延迟。注意，图11B中的三角形表示比较器275a的反向定时。
因此，当ADC周期2结束时，在ADC周期1中的计数器233的计数值与ADC周期2中的计数器233的计数值之间进行差分处理。通过该差分处理，可消除在检测单元218中产生的变化。在ADC周期1和ADC周期2之间仅偏置电流值不同，因此取消了阈值信息，并且可提取过驱动电压的分量。在此，晶体管的增益系数β为(W/L)×μ×Cox。W是栅极宽度、L是栅极长度、μ是电子迁移率、并且Cox是每单位面积的氧化膜容量。另外，互感gm约为21/2×β×Id。因此，过驱动电压为2×Id/gm＝(2×Id/β)1/2。β具有特定于元件的变化，并且因此可获取根据偏置电流和元件变化的输出。迁移率μ包括在β中，并且迁移率μ包括温度特性。因此，如稍后将描述的，通过根据温度调节偏置电流以及参考波形的斜率和偏移量，可减轻由于温度引起的特性变化并且可在适当的范围内进行AD转换。在固态成像装置1的工作温度下，晶格散射占主导，因此迁移率的温度特性取决于绝对温度T-3/2。
即使当根据图11B所示的时序图进行操作时，选择脉冲φSEL的高电平电位也可以是约VDD(2.7V)，或者可以是中间电位(约1V至1.5V)。如果采用选择晶体管SEL的漏极和源极之间的电位差(VDS)来引起饱和操作，则形成源极跟随器。
RTN是随时间波动的组件，但生成RTN的元件是固定的(FPN组件)。因此，RTN的检测也是可能的。
通常，RTN是在将电子捕获或发射到缺陷能级的过程中产生的，并且幅度大，因此会产生二元或多能级输出。由于RTN检测通常涉及时间变化，因此可连续观察或多次采样。在此，时间变化是指具有由缺陷所具有的能级与像素的放大晶体管AMP的沟道电子的费米能级之差所产生的时间常数，由此在任意时刻产生二元或多个状态。
图11C是示出在时序图中生成唯一信息时参考信号生成单元216、电流源217和比较器231的操作的说明图。下面将描述设置在输出线VSL(n-1)上或沿着输出线VSL(n-1)设置的各个元件的操作。
一个水平读出周期在时间t1开始。此时，行选择信号φSEL变高，行选择开始。此时，复位晶体管RST处于导通状态，因此，浮置扩散部分FD的电压固定为VDD。因此，消除了浮置扩散部分FD中的变化。此外，当生成唯一信息时，传输脉冲φTRG被固定为低。由于传输脉冲φTRG被固定为低，因此传输晶体管TRG断开，并且可去除光电二极管PD中的变化。
在时间t2，在输入电容器272a中对比较器275a的内部偏移和VSL电压与参考波形之间的差进行充电，并且比较器275a的操作点被初始化。
在时间t3，短路脉冲变低，从而断开开关273a和274a。因此，在开关273a和274a中出现kTC噪声和馈通变化。
时间t4至t5是第一个AD转换周期(ADC周期1)。在此期间，DA转换器232以预定斜率线性地改变参考波形。然后，比较器275a使用参考波形对参考信号进行AD转换。在该ADC周期1中，发生比较器275a的反相延迟、参考波形的延迟和计数器的时钟延迟。注意，图11C中的三角形表示比较器275a的反向定时。
随后，在时间t6，电流控制电压生成单元219控制电流控制电压以增加偏置电流。
时间t7至t8是第二个AD转换周期(ADC周期2)。同样在该周期期间，DA转换器232以预定的斜率线性地改变参考波形。然后，比较器275a使用参考波形对参考信号进行AD转换。这里，转换后的数字值类似地包括在时间t4处生成的开关273a和274a中的kTC噪声和馈通变化，在ADC周期1中生成的比较器275a的反相延迟，参考波形的延迟以及计数器的时钟延迟。注意，图11C中的三角形表示比较器275a的反向定时。
因此，当ADC周期2结束时，在ADC周期1中的计数器233的计数值与ADC周期2中的计数器233的计数值之间进行差分处理。通过该差分处理，可消除在检测单元218中产生的变化。此外，可通过该差分处理获取关于RTN是否已经发生的数据。通过多次执行该数据获取，可评估像素的每个放大晶体管AMP的RTN的出现频率。因此，在电压幅度大于放大电路所具有的热噪声或以1/f产生的电压幅度的情况下，可具有将其检测为元件唯一信息的元件的地址。在这种情况下，如上所述，RTN随时间常数改变，即，基于如上所述的能量差的检测概率改变，因此期望具有针对每个温度的地址表。
即使当根据图11C所示的时序图进行操作时，选择脉冲φSEL的高电平电位也可以是约VDD(2.7V)，或者可以是中间电位(约1V至1.5V)。如果采用选择晶体管SEL的漏极和源极之间的电位差(VDS)来引起饱和操作，则形成源极跟随器。
如上所述，削波电路215也是源极跟随器电路，并且可通过类似于图11A所示的操作来获取元件唯一信息。
图11D是示出在时序图中生成唯一信息时的削波电路215、参考信号生成单元216、电流源217和比较器231的操作的说明图。下面将描述设置在输出线VSL(n-1)上或沿着输出线VSL(n-1)设置的各个元件的操作。
在图11D的时序图中，在所有行中没有选择像素。即，行选择信号φSEL被固定为低。用于驱动像素的其他脉冲的状态是任意的。一个水平读出周期在时间t1开始。此时，削波选择脉冲φCLPSEL变高，并且削波电路215被选择。此外，短路脉冲变高，并且开关273a和274a被连接。由于用于断开电流源217的开关252a接通并且用于对VSL电压求平均的开关251a断开，因此执行源极跟随器操作，并且削波电路215的每个源极跟随器的变化信息(晶体管CLPAMP的输出变化)被输出到输出线VSL。
在时间t2，削波选择脉冲φCLPSEL和电流源断开脉冲同时被设置为低。因此，VSL电压被保持在寄生电容253a中。由于此处将VSL电压平均，因此将每列的VSL电压平均。该平均的VSL电压成为参考信号。
在时间t3，在输入电容器272a中对比较器275a的内部偏移以及VSL电压和参考波形之间的差进行充电，并且比较器275a的操作点被初始化。
在时间t4，短路脉冲变低，从而断开开关273a和274a。这样就完成了比较器275a的操作点的初始化。此外，由于开关273a和274a被断开，因此在开关273a和274a中出现kTC噪声和馈通变化。
时间t5至t6是第一个AD转换周期(ADC周期1)。在此期间，DA转换器232以预定斜率线性地改变参考波形。然后，比较器275a使用参考波形对参考信号进行AD转换。DA转换器232可具有移动参考波形的功能。即，DA转换器232可具有移位钳位电平的功能。DA转换器232可通过移动参考波形来向计数器233的输出增加偏移。在该ADC周期1中，发生比较器275a的反相延迟、参考波形的延迟和计数器的时钟延迟。注意，图11D中的三角形表示比较器275a的反向定时。
在时间t6，削波选择脉冲φCLPSEL变高，并且削波电路215被选择。此时，用于断开电流源217的开关252a接通，并且用于对VSL电压求平均的开关251a断开，执行源极跟随器操作，并且削波电路215的每个源极跟随器的变化信息(晶体管CLPAMP的输出变化)被输出到输出线VSL。
时间t7至t8是第二个AD转换周期(ADC周期2)。同样在该周期期间，DA转换器232以预定的斜率线性地改变参考波形。然后，比较器275a使用参考波形对参考信号进行AD转换。这里，转换后的数字值类似地包括在时间t4处生成的开关273a和274a中的kTC噪声和馈通变化，在ADC周期1中生成的比较器275a的反相延迟、参考波形的延迟以及计数器的时钟延迟。注意，图11D中的三角形表示比较器275a的反向定时。
因此，当ADC周期2结束时，在ADC周期1中的计数器233的计数值与ADC周期2中的计数器233的计数值之间进行差分处理。通过该差分处理，可去除在检测单元218中产生的变化。因此，可防止元件唯一信息包括在检测单元218中产生的变化。
此外，由于计数器233的输出在ADC周期1中被偏移，即使执行上述差分处理，也不会丢失由于唯一信息生成单元214引起的变化。归因于唯一信息生成单元214的变化通常以参考信号为中心分布。因此，如果没有偏移，则由于唯一信息生成单元214的变化中出现负值，并且所有小于或等于0的值变为0。
在根据图11D所示的时序图进行操作的情况下，如果晶体管CLPSEL代替晶体管CLPAMP饱和，则形成源极跟随器电路。选择晶体管CLPSEL的脉冲的高电平电位可约为VDD(2.7V)，或者可为中间电位(约1V至1.5V)。如果采用晶体管CLPSEL的漏极和源极之间的电位差(VDS)引起饱和操作，则形成源极跟随器。例如，假设晶体管CLPSEL的漏极电压为2.7V，则晶体管CLPSEL的漏极侧(晶体管CLPAMP的源极侧)通常约为2.2V。另一方面，如果充分采用晶体管CLPSEL的VDS(如果至少有几百到700mV的差值)，则可能导致饱和操作。因此，根据晶体管CLPSEL的栅极电压的输出被传输到输出线VSL。与晶体管CLPAMP类似，当晶体管CLPSEL在饱和下工作时，阈值和过驱动电压在元件之间变化，因此可检测到晶体管CLPSEL的阈值和过驱动电压的变化。
电流控制电压生成单元219可通过在ADC周期1和ADC周期2中以不同的电压驱动电流控制电压来改变晶体管CLPAMP的过驱动电压。此时，过驱动电压的改变量变化，因此可将过驱动电压的变化量检测为元件唯一信息。
图11E是示出在时序图中生成唯一信息时的削波电路215、参考信号生成单元216、电流源217和比较器231的操作的说明图。下面将描述设置在输出线VSL(n-1)上或沿着输出线VSL(n-1)设置的各个元件的操作。与图11D的时序图的不同之处在于电流源断开脉冲和VSL平均化脉冲始终处于低电平。
在图11E的时序图中，在所有行中没有选择像素。即，行选择信号φSEL被固定为低。用于驱动像素的其他脉冲的状态是任意的。一个水平读出周期在时间t1开始。此时，削波选择脉冲φCLPSEL变高，并且削波电路215被选择。此外，短路脉冲变高，并且开关273a和274a被连接。
在时间t2，在输入电容器272a中对比较器275a的内部偏移和VSL电压与参考波形之间的差进行充电，并且比较器275a的操作点被初始化。
在时间t3，短路脉冲变低，从而断开开关273a和274a。这样就完成了比较器275a的操作点的初始化。此外，由于开关273a和274a被断开，因此在开关273a和274a中出现kTC噪声和馈通变化。
时间t4至t5是第一个AD转换周期(ADC周期1)。在此期间，DA转换器232以预定斜率线性地改变参考波形。然后，比较器275a使用参考波形对参考信号进行AD转换。在该ADC周期1中，发生比较器275a的反相延迟、参考波形的延迟和计数器的时钟延迟。注意，图11E中的三角形表示比较器275a的反向定时。
随后，在时间t6，电流控制电压生成单元219控制电流控制电压以增加偏置电流。
时间t7至t8是第二个AD转换周期(ADC周期2)。同样在该周期期间，DA转换器232以预定的斜率线性地改变参考波形。然后，比较器275a使用参考波形对参考信号进行AD转换。这里，转换后的数字值类似地包括在时间t4处生成的开关273a和274a中的kTC噪声和馈通变化、在ADC周期1中生成的比较器275a的反相延迟、参考波形的延迟以及计数器的时钟延迟。注意，图11E中的三角形表示比较器275a的反向定时。
因此，当ADC周期2结束时，在ADC周期1中的计数器233的计数值与ADC周期2中的计数器233的计数值之间进行差分处理。通过该差分处理，可消除在检测单元218中产生的变化。在ADC周期1和ADC周期2之间仅偏置电流值不同，因此取消了阈值信息，并且可提取过驱动电压的分量。在此，晶体管的增益系数β为(W/L)×μ×Cox。W是栅极宽度、L是栅极长度、μ是电子迁移率、并且Cox是每单位面积的氧化膜容量。此外，互感gm约为21/2×β×Id。因此，过驱动电压为2×Id/gm＝(2×Id/β)1/2。β具有特定于元件的变化，并且因此可获取根据偏置电流和元件变化的输出。迁移率μ包括在β中，并且迁移率μ包括温度特性。因此，如稍后将描述的，通过根据温度调节偏置电流以及参考波形的斜率和偏移量，可减轻由于温度引起的特性变化并且可在适当的范围内执行AD转换。在固态成像装置1的工作温度下，晶格散射占主导，因此迁移率的温度特性取决于绝对温度T-3/2。
在根据图11E所示的时序图进行操作的情况下，如果晶体管CLPSEL代替晶体管CLPAMP饱和，则形成源极跟随器电路。选择晶体管CLPSEL的脉冲的高电平电位可约为VDD(2.7V)，或者可为中间电位(约1V至1.5V)。
晶体管CLPAMP也可如上所述检测RTN。当通过晶体管CLPAMP检测到RTN时，削波电压被设置为中间电位(例如，约1.5V至VDD)。
图11F是示出在时序图中生成唯一信息时的削波电路215、参考信号生成单元216、电流源217和比较器231的操作的说明图。下面将描述设置在输出线VSL(n-1)上或沿着输出线VSL(n-1)设置的各个元件的操作。
在图11F的时序图中，在所有行中没有选择像素。即，行选择信号φSEL被固定为低。用于驱动像素的其他脉冲的状态是任意的。一个水平读出周期在时间t1开始。此时，削波选择脉冲φCLPSEL变高，并且削波电路215被选择。此外，短路脉冲变高，并且开关273a和274a被连接。
在时间t2，在输入电容器272a中对比较器275a的内部偏移和VSL电压与参考波形之间的差进行充电，并且比较器275a的操作点被初始化。
在时间t3，短路脉冲变低，从而断开开关273a和274a。这样就完成了比较器275a的操作点的初始化。此外，由于开关273a和274a被断开，因此在开关273a和274a中出现kTC噪声和馈通变化。
时间t4至t5是第一个AD转换周期(ADC周期1)。在此期间，DA转换器232以预定斜率线性地改变参考波形。然后，比较器275a使用参考波形对参考信号进行AD转换。在该ADC周期1中，发生比较器275a的反相延迟、参考波形的延迟和计数器的时钟延迟。注意，图11F中的三角形表示比较器275a的反向定时。
时间t6至t7是第二个AD转换周期(ADC周期2)。同样在该周期期间，DA转换器232以预定的斜率线性地改变参考波形。然后，比较器275a使用参考波形对参考信号进行AD转换。这里，转换后的数字值类似地包括在时间t4处生成的开关273a和274a中的kTC噪声和馈通变化、在ADC周期1中生成的比较器275a的反相延迟、参考波形的延迟以及计数器的时钟延迟。注意，图11F中的三角形表示比较器275a的反向定时。
因此，当ADC周期2结束时，在ADC周期1中的计数器233的计数值与ADC周期2中的计数器233的计数值之间进行差分处理。通过该差分处理，可消除在检测单元218中产生的变化。此外，可通过该差分处理获取关于RTN是否已经发生的数据。通过多次执行该数据获取，可评估每个晶体管CLPAMP的RTN的出现频率。因此，在电压幅度大于放大电路所具有的热噪声或以1/f产生的电压幅度的情况下，可具有将其检测为元件唯一信息的元件的地址。在这种情况下，如上所述，RTN随时间常数改变，即，基于如上所述的能量差的检测概率改变，因此期望具有针对每个温度的地址表。
在根据图11F所示的时序图进行操作的情况下，如果晶体管CLPSEL代替晶体管CLPAMP饱和，则形成源极跟随器电路。选择晶体管CLPSEL的脉冲的高电平电位可约为VDD(2.7V)，或者可为中间电位(约1V至1.5V)。
固态成像装置1还可将比较器275a中的馈通变化用作元件唯一信息。
图11G是示出在时序图中生成唯一信息时的削波电路215、参考信号生成单元216、电流源217和比较器231的操作的说明图。下面将描述设置在输出线VSL(n-1)上或沿着输出线VSL(n-1)设置的各个元件的操作。
在图11G的时序图中，在所有行中没有选择像素。即，行选择信号φSEL被固定为低。用于驱动像素的其他脉冲的状态是任意的。一个水平读出周期在时间t1开始。此时，削波选择脉冲φCLPSEL变高，并且削波电路215被选择。此外，短路脉冲变高，并且开关273a和274a被连接。
在时间t2，在输入电容器272a中对比较器275a的内部偏移和VSL电压与参考波形之间的差进行充电，并且比较器275a的操作点被初始化。
时间t3至t4是第一个AD转换周期(ADC周期1)。在此期间，DA转换器232以预定斜率线性地改变参考波形。然后，比较器275a使用参考波形对参考信号进行AD转换。在该ADC周期1中，发生比较器275a的反相延迟、参考波形的延迟和计数器的时钟延迟。注意，图11G中的三角形表示比较器275a的反向定时。
在时间t5，短路脉冲变低，从而断开开关273a和274a。这样就完成了比较器275a的操作点的初始化。此外，由于开关273a和274a断开，因此在开关273a和274a中出现kTC噪声和馈通变化。
时间t6至t7是第二个AD转换周期(ADC周期2)。同样在该周期期间，DA转换器232以预定的斜率线性地改变参考波形。然后，比较器275a使用参考波形对参考信号进行AD转换。这里，转换后的数字值类似地包括在时间t4处生成的开关273a和274a中的kTC噪声和馈通变化、在ADC周期1中生成的比较器275a的反相延迟、参考波形的延迟以及计数器的时钟延迟。注意，图11G中的三角形表示比较器275a的反向定时。
因此，当ADC周期2结束时，在ADC周期1中的计数器233的计数值与在ADC周期2中的计数器233的计数值之间进行差分处理。通过该差分处理，检测开关273a和274a中的kTC噪声和馈通变化。
通过多次检测开关273a和274a中的kTC噪声和馈通变化并对它们求平均，可抑制kTC噪声，并且可提取出馈通变化(FPN分量)。
固态成像装置1还可将列ADC中的馈通变化用作元件唯一信息。
图11H是示出了在时序图中生成唯一信息时削波电路215、参考信号生成单元216、电流源217和比较器231的操作的说明图。下面将描述设置在输出线VSL(n-1)上或沿着输出线VSL(n-1)设置的各个元件的操作。
一个水平读出周期在时间t1开始。此时，行选择信号φSEL变高，行选择开始。此时，复位晶体管RST处于导通状态，因此，浮置扩散部分FD的电压固定为VDD。因此，消除了浮置扩散部分FD中的变化。此外，当生成唯一信息时，传输脉冲φTRG被固定为低。由于传输脉冲φTRG被固定为低，因此传输晶体管TRG断开，并且可消除光电二极管PD中的变化。此外，短路脉冲变高，并且开关273a和274a被连接。
在时间t2，在输入电容器272a中对比较器275a的内部偏移和VSL电压与参考波形之间的差进行充电，并且比较器275a的操作点被初始化。
在时间t3，短路脉冲变低，从而断开开关273a和274a。因此，在开关273a和274a中出现kTC噪声和馈通变化。
时间t4至t5是第一个AD转换周期(ADC周期1)。在此期间，DA转换器232以预定斜率线性地改变参考波形。然后，比较器275a使用参考波形对参考信号进行AD转换。在该ADC周期1中，发生比较器275a的反相延迟、参考波形的延迟和计数器的时钟延迟。注意，图11H中的三角形表示比较器275a的反向定时。
由于复位晶体管RST在时间t6处于导通状态，因此，kTC噪声(时间分量)和复位馈通噪声(FPN分量)被保持在浮置扩散部分FD的电压中。
时间t7至t8是第二个AD转换周期(ADC周期2)。同样在该周期期间，DA转换器232以预定的斜率线性地改变参考波形。然后，比较器275a使用参考波形对参考信号进行AD转换。这里，转换后的数字值类似地包括在时间t4处生成的开关273a和274a中的kTC噪声和馈通变化、在ADC周期1中生成的比较器275a的反相延迟、参考波形的延迟以及计数器的时钟延迟。注意，图11H中的三角形表示比较器275a的反向定时。
因此，当ADC周期2结束时，在ADC周期1中的计数器233的计数值与ADC周期2中的计数器233的计数值之间进行差分处理。通过该差分处理，消除检测单元218中产生的变化，并且检测保持在浮置扩散部分FD中的kTC噪声和复位馈通噪声。通过多次检测kTC噪声和复位馈通噪声并将它们平均，可抑制kTC噪声，并且可提取复位馈通变化(FPN分量)。
光电二极管PD中的缺陷也可用作元件唯一信息。可通过正常驱动来读出光电二极管PD的缺陷。当通过常规驱动读取光电二极管PD的缺陷时，还同时读取光信号和浮置扩散部分FD的缺陷信息。通过CDS处理，除它们之外的FPN成分和复位浮置扩散部分FD时的kTC噪声被去除。浮置扩散部分FD的缺陷信息被排除，因为它被驱动使得检测周期尽可能短并且缺陷被校正。由于当存在光信号时难以提取光电二极管PD的缺陷信息，因此，在将光电二极管PD的缺陷用作元件唯一信息的情况下，期望在遮光状态下累积光电二极管PD的信号。在将光电二极管PD的缺陷用作元件唯一信息的情况下，可使用被遮光的像素(光学黑色像素)的光电二极管PD。
由于归因于光电二极管PD的缺陷的暗信号具有时间依赖性，因此期望设置尽可能长的快门时间并累积该信号。此外，光电二极管PD通常具有孔累积二极管结构(HAD结构)，并且被形成并被驱动以被孔围绕。在驱动中，施加负偏压，使得传输晶体管的沟道处于累积状态(钉扎状态)。以这种方式，可将由于传输晶体管附近的缺陷引起的暗信号抑制得较小。
在信号很小或缺陷数量很少的情况下，仅需要通过将传输晶体管断开时的电位设置为累积信号时正方向上的中间电位来将钉扎状态更改为耗尽状态。由于传输晶体管附近的缺陷而出现暗输出。以这种方式，可检测光电二极管PD和传输晶体管附近的缺陷信息，并且例如，可将被视为缺陷的期望阈值水平或更高的像素地址视为元件唯一信息。
由于这些缺陷信息具有温度特性(激活能量为约0.55eV至1.1eV)，因此为了稳定输出，期望基于温度信息适当地设定累积时间和模拟增益，并具有用于每个缺陷的温度校正表并进行校正。
唯一值计算单元220基于从检测单元218发送的数字信号来计算对于固态成像装置1唯一的值(唯一值)。唯一值计算单元220生成具有预定位长的值作为唯一值。稍后将详细描述通过唯一值计算单元220计算固态成像装置1的唯一值的方法的实例。在计算了固态成像装置1的唯一值之后，唯一值计算单元220将唯一值发送到加密单元222。由唯一值计算单元220生成的唯一值可以是种子或在加密单元222中的加密处理中使用的密钥本身。
唯一值计算单元220可从多条元件唯一信息中选择采用哪个元件唯一信息。当选择元件唯一信息时，唯一值计算单元220可基于元件唯一信息通过计算选择要采用哪个元件唯一信息，或者通过随机数选择是否采用元件唯一信息。此外，用于选择元件唯一信息的选择条件可存储在非易失性存储器中。将选择条件写入非易失性存储器只能执行一次。写入非易失性存储器的定时可以是例如在测试、运送、首次使用等时。唯一值计算单元220可基于固态成像装置1的芯片中发生的任何制造变化，通过使用元件唯一信息来重复计算唯一值，包括具有相对少量信息的元件唯一信息。即，可增加元件唯一信息的量。
此外，唯一值计算单元220可通过组合由唯一信息生成单元214生成的元件唯一信息之中的多条元件唯一信息来计算唯一值。通过组合多条元素唯一信息来计算唯一值，很难分析如何计算唯一值。
此外，可将由唯一值计算单元220生成的唯一值临时存储在存储器中。通过将由唯一值计算单元220生成的唯一值存储在存储器中，变得难以分析唯一值的计算定时。即，固态成像装置1可使用根据加密请求预先生成的唯一值，而不是在加密请求的时刻生成唯一值。固态成像装置1可例如在正常成像期间在驱动之后经过预定时间之后计算唯一值。此外，固态成像装置1可在接收到用于生成唯一值的请求的定时而不是在加密请求的定时来生成唯一值。
此外，唯一值计算单元220可平均在相同驱动条件下获取的唯一值。通过将在相同驱动条件下获取的唯一值取平均值，可抑制时间方向上的噪声。
加密单元222使用由唯一值计算单元220生成的唯一值来执行数据加密处理。加密单元222例如可设置在图2所示的逻辑电路23014中。具体地，加密单元222使用由唯一值计算单元220生成的唯一值作为种子或密钥本身来执行数据加密处理。加密的对象可以是唯一值本身、图像信息、基于图像信息的特征量等。通过使用由唯一值计算单元220生成的唯一值来执行加密处理，固态成像装置1可非常安全地对数据进行加密。
通信控制单元224将数据发送到固态成像装置1的外部。通信控制单元224可在输出成像数据和输出由加密单元222加密的数据之间执行不同的处理。
在图9所示的固态成像装置1的配置中，至少形成用于处理唯一信息的路径，以使其不出现在固态成像装置1的表面上。例如，处理唯一信息的路径被布置为被包括最外层的上层的金属覆盖。用于处理唯一信息的路径可被预定的遮蔽层覆盖，或者可被VDD或VSS布线覆盖。用于处理唯一信息的路径可包括例如唯一信息生成单元214、检测单元218、唯一值计算单元220和加密单元222。此外，形成固态成像装置1使得在用于处理唯一信息的路径上未设置用于监视唯一信息的焊盘。通过以这种方式形成固态成像装置1，不仅防止了用于加密处理的固态成像装置1的唯一信息泄漏到外部，而且当试图分析唯一信息时固态成像装置1的破坏也是不可避免的。因此，不可能分析唯一信息。另外，根据本实施方式的固态成像装置1不在内部存储唯一信息，而是每次生成唯一信息，并且基于所生成的唯一信息使用唯一值来执行加密处理。因此，根据本实施方式的固态成像装置1可执行非常安全的加密处理。
由于根据本实施方式的固态成像装置1不在内部存储唯一信息，所以如果基于唯一信息而生成的唯一值每次生成时都改变，则不可能解密加密数据。因此，无论何时计算，唯一值都必须相同。因此，根据本实施方式的固态成像装置1可提供有以下功能：根据提供有唯一信息生成单元214的芯片的温度基于由唯一信息生成单元214输出的信号，校正由唯一值计算单元220计算出的唯一值。此外，根据本实施方式的固体摄像装置1可提供有检测提供有唯一信息生成单元214的芯片的温度的功能。
图12是示出根据本实施方式的固态成像装置1的另一功能配置实例的说明图。图12示出了除了图9所示的固态成像装置1的配置之外还设置有芯片温度检测单元226和信号校正单元228的配置。
芯片温度检测单元226检测提供有唯一信息生成单元214的芯片的温度。芯片温度检测单元226将检测到的芯片温度的信息发送到信号校正单元228。信号校正单元228基于由芯片温度检测单元226检测到的提供有唯一信息生成单元214的芯片的温度校正由唯一值计算单元220计算的唯一值。信号校正单元228可保持其中存储根据温度的校正值的表格，并基于芯片温度检测单元226检测到的温度确定校正值。
<3.2.操作实例>
接下来，将描述根据本实施方式的固态成像装置的操作实例。图13是示出根据本实施方式的固态成像装置的操作实例的流程图。图13示出了当固态成像装置1计算唯一值并使用该唯一值执行加密处理时的操作实例。
固态成像装置1首先生成作为唯一值的基础的模拟唯一信息(步骤S201)。通过驱动控制单元210驱动唯一信息生成单元214来生成模拟唯一信息。
在生成模拟唯一信息之后，固态成像装置1随后将模拟唯一信息转换为数字值(步骤S202)。由检测单元218执行模拟唯一信息到数字值的转换。由检测单元218将模拟唯一信息转换到数字值的转换过程如上所述。
在将模拟唯一信息转换成数字值之后，固态成像装置1随后使用转换后的数字值来计算固态成像装置1的唯一值(步骤S203)。固态成像装置1的唯一值的计算由唯一值计算单元220执行。
当计算出固态成像装置1的唯一值时，固态成像装置1随后使用唯一值执行数据的加密处理(步骤S204)。使用唯一值的数据的加密处理由加密单元222执行。
通过执行上述一系列操作，根据本实施方式的固态成像装置1可在内部使用唯一信息完成加密处理，而无需将唯一信息输出到外部。通过使用***漏到外部的唯一信息进行加密处理，根据本实施方式的固态成像装置1可非常安全地加密和输出重要信息。
<<4.第二实施方式>>
接下来，作为本公开的第二实施方式，将描述与使用上述固态成像装置1的物理特性(即，硬件特性)难以复制(即，PUF值)的对固态成像装置1唯一的唯一值的生成有关的技术实例。
<4.1.基本思想>
首先，将描述PUF所需的特性，然后将概述根据本实施方式的与PUF值的生成有关的技术的基本思想。
如上所述，PUF是通过使用难以复制的物理特性来输出对于装置唯一的值的功能。在假定对使用这样的PUF生成的装置唯一的值(即，PUF值)被用作例如用于表示单个装置的标识符或用于加密处理等的密钥信息的情况下，获取再现性和个体差异作为PUF值的特征。
在此，再现性表示即使在生成并重新计算PUF值时，诸如温度和电压的各种状态的变化、以及装置自身的经时劣化等条件出现变化，每次也能够针对给定的输入获取相同的输出的特性。即，理想地，即使上述条件发生变化，也期望对于给定的输入每次都能完美地再现相同的输出。另一方面，在生成和重新计算PUF值时，也可应用诸如纠错码的技术。在这种情况下，输出的再现性不一定必须是完美的，只要每次获取的输出的变化在可通过纠错码等进行校正的范围内即可。
此外，作为个体差异，期望在多个装置之间的PUF值中出现足够的差异，从而可通过在每个装置中生成的PUF值来区分各个装置。在本实施方式中，期望确保例如128位的熵作为个体差异。
基于上述假设，在本实施方式中，在形成固态成像装置1的每个像素2的晶体管中，以放大晶体管Tr13为目标，并且使用放大晶体管Tr13的阈值电压Vth的变化来产生PUF值。更具体地，对于晶体管的阈值电压，在制造过程中的每个装置中有许多元件会产生变化，例如栅极氧化膜的厚度，晶体管的尺寸和离子注入。因此，可满足上述所需的个体差异特性。此外，由于放大晶体管Tr13位于构成像素2的各个晶体管中的相对较后的阶段，因此趋于不易受到多种因素的影响。根据这种特性，也可满足上述要求的再现性特性。此外，在所谓的阈值电压Vth的补偿处理中，阈值电压Vth的变化可作为例如来自像素2的像素信号(换句话说，像素值)的输出结果而获取。
此外，在本实施方式中，可通过使用在固态成像装置1的各个像素2之间更稳定地操作的像素2的特性来生成PUF值。作为具体实例，在像素区域3的所谓的光学黑(OPB)区域的至少一部分(换言之，成像表面)中所包括的像素2的特性可用于生成PUF值。
例如，图14是用于描述与根据本实施方式的PUF值的生成有关的技术的实例的说明图，并且示出了固态成像装置1的像素区域3的配置的实例。如图14所示，根据本实施方式的固态成像装置1的像素区域3包括例如有效像素区域R501和OPB区域R503。
有效像素区域R501对应于在固态成像装置1的像素区域3内经由诸如透镜的光学***形成对象图像的区域。即，从固态成像装置1的像素区域3内的有效像素区域R501中包括的像素2读取的基于像素信号(换句话说，像素值)的图像信号被输出作为图像捕获结果。
OPB区域R503是提供在有效像素区域R501附近并且被金属等遮光的区域。OPB区域R503中包括的像素2例如用于测量作为校正黑电平的参考的像素信号的电平。具体地，通过测量从包括在OPB区域R503中的像素2输出的像素信号的电平，可识别包括暗电流的影响的信号的电平(偏移量)，并且在没有光入射的状态下读取噪声。因此，通过从从有效像素区域R501中的像素2读取的图像信号减去从OBP区域R503中的像素2输出的像素信号的电平的测量值(即，偏移量)，理想地，黑电平可校正为0。
如上所述，包括在OPB区域R503中的像素2几乎不受通过诸如透镜的光学***入射的光的影响，这是由于像素被金属等遮蔽光的特性。由于这种特性，与包括在有效像素区域R501中的像素2相比，可从OPB区域R503中包括的像素2获取相对稳定的输出作为光接收结果。即，与使用有效像素区域R501中包括的像素2的特性的情况相比，使用OPB区域R503中包括的像素2的特性从满足PUF值的再现性的要求的观点来看也是有效的。
此外，作为图像捕获的结果，不输出从包括在OPB区域R503中的像素2输出的像素信号。因此，难以根据作为成像结果而获取的图像的分析结果来估计OPB区域R503中包括的像素2的特性。即，即使使用包括在OPB区域R503中的像素2的特性来生成PUF值，也难以根据作为成像结果而获取的图像的分析结果来估计PUF值。
此外，由于并不总是需要始终操作包括在OPB区域R503中的像素2，因此与包括在有效像素区域R501中的像素2相比，劣化可能性较小。因此，从可靠性的观点来看，作为用于生成PUF值的装置的特性，它是更有效的。
此外，OPB区域R503是在现有的固态成像装置1中已经提供的区域。因此，通过使用包括在OPB区域R503中的像素2的特性来生成PUF值，不需要提供专用区域或用于生成PUF值的专用装置。
例如，在图14所示的实例中，在包括在OPB区域R503中的像素2中，使用由附图标记R505表示的区域中包括的像素2的特性来生成PUF值。
在上面，已经描述了PUF所需的特性，然后概述了根据本实施方式的与PUF值的生成有关的技术的基本思想。
<4.2.生成PUF值的方法>
接下来，将描述在根据本实施方式的固态成像装置1中产生PUF值的方法的概述。
在根据本实施方式的固态成像装置1中，包括在预定区域(例如，OPB区域)中的像素被划分为多个块，每个块包括一个或多个像素。利用这种配置，在根据本实施方式的固态成像装置1中，使用多个块中根据预定条件指定的一个或多个块来生成PUF值。例如，图15是用于描述与根据本实施方式的PUF值的生成有关的技术的实例并且说明上述块的实例的说明图。具体地，在图15所示的实例中，将2000×8像素划分为每个包括2×4像素的块，并且在这种情况下，块的数量为2000。
注意，在将包括在预定区域中的像素划分为多个块的情况下，仅需要定义每个块，使得共享预定电路，诸如所谓的AMP电路等，的多个像素包含在共同的块中。利用这样的配置，由于来自像素的输出信号(即，像素值)的变化之中的像素之间共享的电路，每个块中包括的像素表现出相同的变化趋势。
此外，在根据本实施方式的固态成像装置1中，基于每个块中包括的一个或多个像素中的每个像素的像素值来计算与该块相对应的像素值。作为具体实例，可将每个块中包括的一个或多个相应像素的一个或多个像素值的总和设置为与该块相对应的像素值。例如，在图15所示的实例中，在每个像素的像素值由10位表示的情况下，由于一个块包括2×4个像素，因此与每个块计算出的块相对应的像素值可为表示为13位值。注意，在下文中，与每个块计算的块相对应的像素值也简称为“每个块的像素值”。此外，每个像素的像素值对应于“第一像素值”，并且每个块的像素值对应于“第二像素值”。注意，在将每个块定义为包括一个像素的情况下，每个块的像素值对应于每个像素的像素值。
基于上述配置，在根据本实施方式的固态成像装置1中，在如上所述定义的多个块之中，其中每个块的像素值不包括在预定范围内的块用于生成PUF值，所述预定范围包括多个块中的像素值的平均值。例如，图16是用于描述与根据本实施方式的PUF值的生成有关的技术的实例的说明图，并且示出了多个块中的每个块的像素值分布的实例。此外，在图16中，附图标记D510表示多个块中的每个块的像素值的平均值。
如图16所示，基于多个块之间的像素值的平均D510，每个块的像素值分布趋于指示所谓的正态分布。通过这样的配置，在根据本实施方式的固态成像装置1中，为指示大于平均D510的像素值的块设置“1”，作为生成PUF值的值，并且为指示小于平均D510的像素值的块设置“0”。
另一方面，由于随机噪声等的影响，每个块的像素值可能每次(例如，对于每帧)改变。因此，例如，对于其中像素值指示接***均值D510的值的块，对于每一帧，存在指示值大于平均D510的情况(即，“1”设置为用于生成PUF值的值的情况)，并且存在指示值小于平均D510的情况(即，将“0”设置为用于生成PUF值的值的情况)。鉴于这样的特性，在根据本实施方式的固态成像装置1中，将其中每个块的像素值包括在预定范围R511中的块从用于PUF值生成的目标中排除，所述预定范围包括平均值D510。换句话说，其中每个块的像素值不包括在范围R511中的块，即其中像素值包括在范围R513和R515中的任何一个中的块被指定为用于PUF值生成的目标。即，作为用于生成PUF值的值，将“0”设置给其中像素值包括在范围R513中的块，并且将“1”设置给其中像素值包括在范围R515中的块。
注意，例如，可根据多个块中的每个块的像素值的标准偏差σ来设置图16所示的范围R511。在这种情况下，其中每个块的像素值与块中的像素值的平均值D510之差的绝对值(即，每个块的像素值与平均值D510之间的距离)等于或大于预定阈值的块被指定为用于PUF值生成的目标。
这里，在块中每个像素的像素值的标准偏差为σ'的情况下，标准偏差σ'可以是例如块之间每个块的像素值的标准偏差σ的约1/20。那时，每个块的像素值与平均D510之间的距离的阈值可设置为例如约0.3σ。在这种情况下，在其中每个块的像素值与平均D510之间的距离超过阈值的块中，为了使根据像素值设置的值在“0”和“1”之间变化，像素值的变化必须超过6σ'。
根据这样的特性，在根据本实施方式的固态成像装置1中，其中像素值指示接近于平均值D510的值的块被排除在用于PUF值生成的目标之外，并且其中像素值与平均值D510之间的距离等于或大于阈值的块是用于PUF值生成的目标。
注意，图16中所示的范围R511设置得越窄，可用作PUF值生成的目标的候选者的块的数量就越大，同时，在生成的PUF值中出现错误增加的概率趋于越高。另一方面，范围R511设定得越宽，可用作PUF值生成的对象的候选者的块的数量就越少，并且同时在生成的PUF值中发生错误可抑制得更低的概率越低。因此，例如，可根据所生成的PUF值所允许的错误率来设置要从用于PUF值生成的目标中排除的范围R511。
注意，被指定为用于PUF值生成的目标的块的信息本身不是诸如所谓的秘密信息之类的要保护的信息(具有机密性的信息)，因此，例如，仅需要将其存储在固态成像装置1中的预定存储区域(例如，非易失性存储区域)即可。
接下来，参考图16至图18，将描述根据每个块的像素值计算对固态成像装置1唯一的值(即，PUF值)的方法的实例。例如，图17和图18是用于描述根据本实施方式的生成PUF值的方法的实例的说明图。
在图17中，参考标号D511示意性地表示多个块，在该多个块中，将预定区域中包括的像素划分，如参考图15所述。此外，在由参考标号D511表示的每个块中呈现的数值表示与该块相对应的像素值是否包括在包括像素值的平均值的预定范围内(即，图16所示的范围R511)。
即，根据本实施方式的固态成像装置1从预定开始位置开始针对每个块依次确定每个块的像素值是否包括在包括像素值的平均值的预定范围R511中，并根据确定结果将“0”或“1”的值与该块相关联。例如，在图17中由附图标记D511指示的实例中，“0”与像素值包括在范围R511中的块相关联，而“1”与像素值不包括在范围R511中的块相关联(即包含在范围R513或R515中)。如上所述，固态成像装置1依次执行上述确定，直到其中每个块的像素值不包括在范围R511中的块的数量(即，与“1”相关联的块的数量)由预定的位长以上来指定。然后，固态成像装置1将与“1”相关联的块的位置存储在预定存储区域中。注意，与“1”相关联的块是用于PUF值生成的目标。
接下来，如图17所示，固态成像装置1将其中每个块的像素值不包括在范围R511中的块的像素值与块中的像素值的平均D510进行比较，从而指定用于生成与该块相对应的PUF值的值(以下，也称为“位值”)。具体地，固态成像装置1对于目标块当中每一块的像素值小于平均D510的块，将“0”设置为该块的位值，并且对于像素值大于平均D510的块，将“1”设置为该块的位值。例如，在图17中，附图标记D513示意性地表示针对要用作PUF值生成的目标的每个块设置的位值。
如上所述，固态成像装置1将位值确保为预定的位长以上，并且将这些位值连接以生成PUF值。注意，固态成像装置1在生成PUF值时可使用一系列安全位值中的一部分来计算用于校正单独重新计算的PUF值中的错误的纠错码(ECC)，并将其存储在预定的存储区域。在这种情况下，可指定要用作PUF值生成的目标的大量的块，从而确保用于计算纠错码的位值。
此外，当使用PUF值时，固态成像装置1基于存储在预定存储区域中的信息来重新计算该PUF值。即，固态成像装置1基于存储在存储区域中的信息来指定要用作PUF值生成的目标的块，并且读出与该块相对应的像素值(即，每个块的像素值)。然后，固态成像装置1仅需要将与指定块相对应的像素值与块之间的像素值的平均D510进行比较，从而指定与该块相对应的位值，并将指定的位值连接以重新生成PUF值。此外，此时，在用于校正PUF值的误差的纠错码存储在预定存储区域中的情况下，仅需要固态成像装置1基于此纠错码对再次生成的PUF值进行误差校正。
如上所述生成(计算)的PUF值可用作例如用于标识固态成像装置1的标识符或用于加密在固态成像装置1中生成的预定信息的密钥信息。
注意，作为用于生成PUF值的每个块的像素值，可使用在多次成像期间每个块的像素值的平均值。利用这种配置，可减少由于随机噪声等引起的每个块的像素值的变化的影响(换句话说，可减小每个块的像素值的错误率)。
上面已经参考图15至图18描述了在根据本实施方式的固态成像装置1中生成PUF值的方法的概述。
<4.3.功能配置>
接下来，将描述根据本实施方式的固态成像装置1的功能配置的实例，特别着重于与对固态成像装置1唯一的PUF值的生成和重新计算有关的部分。例如，图19是示出根据本实施方式的固态成像装置1的功能配置的实例的框图。注意，在图19中，为了使根据本实施方式的固态成像装置1的特性更易理解，示出了与对固态成像装置1唯一的PUF值的生成有关的组件，并且其他组件被省略。
如图19所示，根据本实施方式的固态成像装置1包括传感器单元511、信息处理单元512和存储单元513。
传感器单元511对应于参照图1描述的像素阵列3，并且将来自对象的光光电转换为电信号。
信息处理单元512执行与对固态成像装置1唯一的PUF值的生成有关的各种处理。如图19所示，信息处理单元512包括例如块指定单元514、唯一信息获取单元515和唯一值算术单元516。注意，将针对生成PUF值的情况和重新计算PUF值的情况分别描述信息处理单元512的各个组件的操作。首先，着眼于生成PUF值的情况，将描述相关配置的操作。
块指定单元514根据预定条件从形成传感器单元511的多个像素中至少将区域(例如，OPB区域)的至少一部分所包含的像素分割成的多个块中指定一个或多个要成为用作PUF值生成的目标的块。作为具体实例，块指定单元514可根据在多个块中每个块的像素值是否被包括在包括像素中的像素值的平均值的预定范围内，来指定要成为用作PUF值生成的目标的块。然后，块指定单元514将关于指定的块的信息存储在稍后描述的存储单元513中。注意，块指定单元514对应于“指定单元”的实例。
唯一信息获取单元515在包括在上述预定区域(例如OPB区域)中的像素被划分的多个块中，从要成为用于PUF值生成的目标的预定数量或更多的块中获取每个块的像素值作为唯一信息。注意，此时，唯一信息获取单元515可基于存储在存储单元513中的信息来指定要成为用于PUF值生成的目标的块。然后，唯一信息获取单元515向唯一值算术单元516输出从要成为用于PUF值生成的目标的预定数量或更多的块中的每一个获取的唯一信息(即，每个块的像素值)。
唯一值算术单元516从唯一信息获取单元515中获取从要成为用于PUF值生成的目标的预定数量或更多的块中的每一个获取的唯一信息，并基于获取的唯一信息生成PUF值。作为具体实例，唯一值算术单元516可根据从每个块获取的唯一信息是否大于预定阈值(例如，块之间的像素值的平均值)来指定与该块相对应的位值，并且可级联每个块中指定的位值，从而生成PUF值。注意，唯一值算术单元516对应于生成(计算)对装置唯一的值的“生成单元”的实例。
此外，唯一值算术单元516可在生成PUF值时使用在每个块中指定的位值的一部分，以便计算用于校正单独重新计算的PUF值中的错误的纠错码，并且可将该纠错码存储在存储单元513中。
如上所述，唯一值算术单元516生成PUF值，并将生成的PUF值输出到预定的输出目的地。
存储单元513针对固态成像元件1中的每个组件临时或永久地保存各种信息以执行各种处理。存储单元513可包括例如能够在不供电的情况下保持存储的内容的非易失性记录介质(例如，存储器等)。存储单元513可存储例如关于将成为用于PUF值生成的目标的块的信息。此外，存储单元513可存储用于校正PUF值中的错误的纠错码。
接下来，着眼于重新计算PUF值的情况，将描述相关配置的操作。
与生成PUF值的情况类似，唯一信息获取单元515从要成为用于PUF值生成的目标的预定数量或更多的块中获取每个块的像素值作为唯一信息。然后，唯一信息获取单元515向唯一值算术单元516输出从要用于PUF值生成的预定数量或更多的块中的每一个获取的唯一信息。
与生成PUF值时类似，唯一值算术单元516基于从唯一信息获取单元515获取的每个块的唯一信息来重新计算PUF值。此外，此时，如果存储单元513存储用于校正PUF值中的错误的纠错码，则唯一值算术单元516可校正基于该纠错码而重新计算的PUF值中的错误。然后，唯一值算术单元516将重新计算的PUF值输出到预定的输出目的地。
如上所述，已经参考图19描述了根据本实施方式的固态成像装置1的功能配置的实例，具体着重于与生成和重新计算对于固态成像装置1唯一的PUF值有关的部分。
<4.4.处理>
接下来，作为根据本实施方式的固态成像装置1的一系列处理的流程的实例，将描述与对固态成像装置1唯一的PUF值的生成和重新计算有关的处理。
首先，参考图20，将描述与PUF值的生成有关的处理的实例。图20是示出根据本实施方式的固态成像装置1的一系列处理的流程的实例的流程图，并且示出与PUF值的生成有关的处理的流程。
如图20所示，首先，固态成像装置1(块指定单元514)从形成传感器单元511的多个像素之中，预定区域中包括的像素划分成的多个块中指定要用于PUF值生成的预定数量或更多(至少1个或更多)的块(S501)。然后，固态成像装置1在预定存储区域中存储关于指定的块的信息(例如，指示块的位置的信息)(S503)。
随后，固态成像装置1(唯一信息获取单元515)基于存储在预定存储器中的信息，从被指定为用于PUF值生成的目标的块中获取每个块的像素值作为唯一信息。然后，固态成像装置1(唯一值算术单元516)基于从要成为使用目标的预定数量或更多的块中的每一个获取的唯一信息来生成PUF值。作为具体实例，根据从每个块获取的唯一信息是否大于预定阈值，固态成像装置1可指定与该块相对应的位值，并且通过将为每个块指定的位值级联来生成PUF值(S507)。
此外，固态成像装置1(唯一值算术单元516)可通过使用针对每个块指定的位值的一部分来计算用于校正分别重新计算的PUF值中的误差的纠错码。在这种情况下，固态成像装置1可将计算出的纠错码存储在预定存储区域中(S507)。
如上所述，生成PUF值，并将生成的PUF值输出到预定的输出目的地。
上面已经参考图20描述了与PUF值的生成有关的处理的实例。
接下来，参考图21，将描述与PUF值的重新计算有关的处理的实例。图21是示出根据本实施方式的固态成像装置1的一系列处理的流程的实例的流程图，并且示出与PUF值的重新计算有关的处理的流程。
如图21所示，首先，固态成像装置1(唯一信息获取单元515)基于存储在预定存储区域中的信息来指定要成为用于PUF值生成的目标的块的位置(S511)。
接下来，固态成像装置1(唯一信息获取单元515)从被指定为用于PUF值生成的目标的块中获取每个块的像素值作为唯一信息。然后，类似于产生值PUF的情况，固态成像装置1(唯一值算术单元516)基于从要使用的预定数量或更多的块中的每一个获取的唯一信息，重新计算PUF值(S513)。
此外，在用于校正PUF值中的错误的纠错码被存储在预定存储区域中的情况下，固态成像装置1(唯一信息获取单元515)可以基于纠错码校正重新计算后的PUF值中的错误(S515)。
如上所述，PUF值被重新计算，并且重新计算的PUF值被输出到预定的输出目的地。
上面已经参考图21描述了与PUF值的重新计算有关的处理的实例。
<4.5.评价>
如上所述，根据本实施方式的固态成像装置1从通过在布置有多个像素的成像表面中划分包括在至少一部分区域(例如，OPB区域)中的像素而设置的多个块中指定至少一个或多个块作为PUF值生成的目标。注意，每个块包括至少一个像素。然后，固态成像装置1基于包括在指定块中的像素的像素值和多个块之间的像素的像素值的变化来生成固态成像装置1唯一的值(即，PUF值)。
利用上述配置，通过使用难以复制的固态成像装置1的物理特性(即，硬件特性)来生成对固态成像装置1唯一的值。因此，可将唯一值用作例如用于标识单独的装置的标识符或用于加密处理等的密钥信息。此外，通过基于上述配置在固态成像装置1中生成唯一值，在将唯一值用作标识符或密钥信息的情况下，可充分满足以下条件：上述标识符或密钥信息所需的可再现性和个体差异。
注意，上述实例仅是实例，并且物理特性不必仅限于放大晶体管Tr13的阈值电压Vth的变化，只要可在每个像素2中检测到物理特性并且可满足PUF值所需的可再现性和个体差异的条件。例如，在构成像素2的各个晶体管中，可使用除放大晶体管Tr13以外的晶体管的物理特性，并且物理特性不必仅限于阈值电压Vth的变化。作为具体实例，可使用由于所谓的随机电报信号(RTS)之类的装置产生的噪声的检测结果来生成PUF值。
<<5.第三实施方式>>
在下文中，作为本公开的第三实施方式，将描述一种技术的实例，该技术允许通过利用固态成像元件的物理特性以更优选的模式生成对固态成像元件唯一的值(即PUF值)，具体着重于固态成像元件的结构。
通常，为了获取良好的图像信号，期望固态成像元件具有小的暗信号(诸如暗电流或白点)并且具有小的变化。孔累积二极管(HAD)结构是用于进一步减小这种暗信号的结构的实例。具体地，HAD结构不仅通过用P型杂质层覆盖光电转换单元的衬底界面，而且还向与光电转换单元相邻布置的传输单元施加负偏压以累积孔使其成为P型，从而抑制了暗信号的产生，从而在光电转换单元及其相邻部分上固定电位。
另一方面，如上所述，在其他实施方式中，由于由半导体元件的制造过程中的加工变化引起的半导体元件的电特性的变化具有随机性，因此可将电特性的变化用于PUF值的生成。通过使用这种制造变化信息(以下简称为“变化信息”)来生成对固态成像元件唯一的值(即PUF值)，该唯一值可用于生成ID、加密的种子值、加密密钥等。
但是，在将半导体元件的制造偏差用于生成PUF值的情况下，暗信号越大，则能够更准确地检测出制造偏差。另一方面，如上所述，为了获取良好的图像信号，期望暗信号小并且变化小。从这样的背景出发，既难以获取良好的图像信号又难以获取良好的变化信息。
因此，本实施方式提出了一种技术实例，该技术允许通过获取良好的图像信号和获取良好的变化信息两者，以更优选的模式生成对于设备唯一的值(PUF值)。
<5.1.基本思想>
在根据本实施方式的固态成像元件中，形成像素阵列的多个单位像素(例如，形成图1中的像素阵列3的像素2)被分成用于获取图像信号的单位像素组和用于获取变化信息的单位像素组。具体地，设置在通过诸如透镜的光学***形成对象图像的有效像素区域中的单位像素组用于获取图像信号，并且设置在被金属等遮蔽光的区域(以下，称为“遮光区域”)中的单位像素组的至少一部分用于获取变化信息。此外，遮光区域可包括上述OPB区域，即，其中用于测量作为用于校正黑电平的参考的像素信号(以下，也称为“OPB像素”)的电平的像素被设置的区域。注意，在下面的描述中，用于获取图像信号的单位像素组也称为“第一单位像素组”，并且用于获取变化信息的单位像素组也称为“第二单位像素组”。此外，包括在OPB区域中的单位像素组(即，OPB像素组)也称为“第三单位像素组”。
基于以上配置，在根据本实施方式的固态成像元件中，在第一单位像素组和第二单位像素组中，各个组共同具有的至少一部分组件的结构是或者与各个组共同相关的组件的结构不同。作为具体实例，第一单位像素组和第二单位像素组在像素组中包括的单位像素的结构、与从来自单位像素的信号输出相关的组件(例如，比较器等)或像素组中包括的元件之间的电连接关系(例如，单位像素中包括的元件之间的电连接关系等)中的至少一个方面不同。即，关于第一单位像素组，与来自单位像素组的信号的输出相关的各个组件被配置为使得例如暗信号小并且变化小。另一方面，关于第二单位像素组，与来自单位像素组的信号的输出相关的各个组件被配置为使得暗信号变大(即，制造偏差变大)。
此外，关于第三单位像素组，所包括的单位像素(即，OPB像素)用于测量作为校正黑电平的参考的像素信号的电平，因此期望是与第一单位像素组类似，被配置为使得暗信号小并且变化小。因此，在根据本实施方式的固态成像元件中，在第三单位像素组和第二单位像素组的每一个中与信号的输出有关的至少一部分组件也不同。
注意，对于与用于允许获取良好的变化信息的来自第二单位像素组的信号的输出有关的组件的实例，下面将特别着重于与来自第一单位像素组或第三单位像素组的信号的输出有关的组件不同的部分来描述细节。
<5.2.配置实例>
在下文中，将描述根据本实施方式的固态成像元件的配置的实例，特别着重于用于允许获取良好的变化信息的配置。
首先，作为允许获取良好的变化信息的配置的实例，下面将针对第二单位像素组中包括的单位像素的结构的实例进行描述，同时着眼于要与第一单位像素组和第三单位像素组中包括的单位像素在结构上不同的部分。
(有效像素的配置实例)
作为允许获取良好的变化信息的配置的实例，存在使第二单位像素组和第一单位像素组(或第三单位像素组)中的每一个所包括的单位像素的结构彼此不同的方法。因此，首先，为了更容易理解第二单位像素组中包括的单位像素的特性配置，第一单位像素组中包括的单位像素(即，用于图像信号输出的有效像素)的配置实例将作为比较实例来描述。
例如，图22是用于描述根据本实施方式的比较实例的单位像素的配置实例的说明图，并且示出了有效像素的示意性配置实例。注意，在图22所示的实例中，布置有构成单位像素的各个元件的衬底的法线方向是z方向，并且衬底延伸的方向(即，与z方向正交的方向)是x方向和y方向。
具体地，图22示出了包括四个晶体管的单位像素的示意性硬件配置的实例，该单位像素类似于参照图8描述的像素121。图22中示出的单位像素包括作为像素的光电转换单元的光电二极管PD、传输晶体管TRG、复位晶体管RST、放大晶体管AMP、选择晶体管SEL和电容部分C。电容部分C例如对应于浮置扩散部分FD的寄生电容。注意，在下面的描述中，传输晶体管TRG、复位晶体管RST、放大晶体管AMP和选择晶体管SEL也分别被称为“传输单元”、“初始化单元”、“放大单元”和“选择单位”。
在图22所示的实例中，具有孔累积二极管(HAD)结构的一个被用作成为光电转换单元的光电二极管PD。因此，图22所示的实例示出了构成光电二极管PD的N型半导体和覆盖光电二极管PD的衬底界面的P型杂质层(N型半导体)。此外，在衬底上，为了防止干扰，在设置有光电二极管PD的区域和设置有放大晶体管AMP的区域中，通过氧化硅膜等形成元件隔离。此外，光电二极管PD和放大晶体管AMP的栅极端子通过设置的布线经由复位晶体管RST电连接，以绕开形成元件隔离的部分。
利用这样的配置，传输晶体管TRG被控制为处于导通状态，并且因此由光电二极管PD(即，光电转换单元)光电转换的信号电荷经由传输晶体管TRG被累积在电容部分C中(换句话说，浮置扩散部分FD)。此后，将传输晶体管TRG控制为处于断开状态，从而将根据电容部分C中累积的信号电荷的电位施加到放大晶体管AMP的栅极端子。
此外，选择晶体管SEL介于放大晶体管AMP和从单位像素输出像素信号的输出线(换句话说，输出线VSL)之间。即，通过控制放大晶体管AMP和选择晶体管SEL中的每一个处于导通状态，与施加到放大晶体管AMP的基极端子的电压相对应的电平的信号经由输出信号线被输出到单位像素的外部。
上面已经参考图22描述了作为比较实例的、包括在第一单位像素组中的单位像素(即，用于图像信号的输出的有效像素)的配置实例。
接下来，下面将描述用于获取变化信息的单位像素的配置实例，即，根据本实施方式的固态成像元件中的第二单位像素组中包括的单位像素。注意，在下面的描述中，关于第二单位像素组中包括的单位像素的配置的实例，将描述第二单位像素组和第一单位像素组中的每个包括的单位像素的配置的差异，但这同样适用于第二单位像素组和第三单位像素组。
(使用光电转换单元的特性的情况实例)
首先，将描述在将光电转换单元的特性(即，光电二极管PD的特性)用作变化信息的情况下，第二单位像素组中包括的单位像素的配置的实例。
在将光电转换单元的特性用作变化信息的情况下，例如，存在一种方法来单独地形成杂质层，该杂质层形成为覆盖第一单位像素组和第二单位像素组之前的光电转换单元的衬底界面。即，在这种情况下，形成单位像素的光电转换单元，使得在第一单位像素组中暗信号变小，并且形成单位像素的光电转换单元，以使在第二单位像素组中暗信号变大。
例如，图23A是用于描述根据本实施方式的固态成像装置中的单位像素的结构的实例的说明图，并且示出了在将光电转换单元的特性用作变化信息的情况下第二单位像素组中包括的单位像素的配置的实例。具体地，在图23A所示的实例中，不具有HAD结构(即，不具有P型杂质层)的光电二极管PD被用作对应于光电转换单元的光电二极管PD。在HAD结构中，通过用P型杂质层覆盖光电转换单元的衬底界面来抑制暗信号的产生。因此，如图23A所示，通过采用不具有HAD结构的光电转换单元(即，不具有P型杂质层的光电转换单元)，难以在光电转换单元中固定电位，暗信号的增加要比采用如图22所示的具有HAD结构的光电转换单元的单位像素增加更多。
此外，图23B是用于描述根据本实施方式的固态成像装置中的单位像素的结构的实例的说明图，并且示出了在将光电转换单元的特性用作变化信息的情况下包括在第二单位像素组中的单位像素的配置的另一实例。具体地，在图23B所示的实例中，通过降低光电转换单元的衬底界面与P型杂质层的覆盖率来降低抑制暗信号的效果。在这种情况下，例如，通过利用光致抗蚀剂等改变P型杂质层的形状(例如，包括线宽、相对位置等)，可调节(即，降低)由P型杂质层的覆盖的光电转换单元的衬底界面的覆盖率。
此外，即使在如图22所示的实例中具有HAD结构的情况下(即，在提供P型杂质层的情况下)，通过降低光电转换单元的衬底界面处的杂质浓度，难以在光电转换单元中固定电位，并且暗信号增加。具体地，例如，通过利用光致抗蚀剂按区域改变离子注入条件(例如，剂量、能量、注入角度、离子种类、注入次数等)，可单独形成P型杂质层。作为更具体的实例，可通过减少用于形成P型杂质层的剂量或增加注入能量来降低光电转换单元的衬底界面处的杂质浓度。
此外，通过改变注入角度，由于所谓的阴影效应(其中离子的注入被另一种元件阻挡)的影响，离子的注入区域变窄，因此可减小抑制暗信号的效果。例如，图23C是用于描述根据本实施方式的固态成像装置中的单位像素的结构的实例的说明图，并且示出了在将光电转换单元的特性用作变化信息的情况下第二单位像素组中包括的单位像素的配置的另一实例。具体地，在图23C所示的实例中，控制离子的注入角度，以使离子倾斜地注入到在衬底上设置有光电转换单元的区域中。此时，在图23C所示的实例中，注入的离子的一部分被传输晶体管TRG屏蔽，并且离子的注入区域变窄。此外，还可通过调整离子的注入能量来调整注入离子的深度。
此外，光电转换单元的衬底界面不仅限于光电转换单元的表面，与用于元件隔离的绝缘体的界面(例如，“硅的局部氧化(LOCOS)”、“浅沟槽隔离”(STI)等)可期望通过应用上述控制而具有相似的操作和效果。
此外，作为另一实例，在背照式成像元件等的情况下，已知通过在光入射侧的硅界面上形成具有负固定电荷的膜来抑制暗信号的产生的结构，而不是覆盖P型杂质层。在这种情况下，可在第一单位像素组和第二单位像素组中分别形成具有负固定电荷的膜。注意，作为用于分别形成具有上述负固定电荷的膜的方法，例如，存在利用光致抗蚀剂按区域进行蚀刻的方法。
此外，作为另一实例，蛾眼技术作为用于处理硅以抑制反射率或改变光路的技术的实例是已知的。基于蛾眼技术的结构(所谓的蛾眼结构)是微细的凹凸结构(纳米级凹凸结构)，并且已知在光入射的表面上形成该结构会产生防反射效果。即使在这种结构中，也可单独施加具有上述负固定电荷的膜。即，在应用蛾眼技术的情况下，可在第一单位像素组和第二单位像素组之间分别设置硅处理的程度。
此外，作为另一实例，通过改变与光电转换单元相邻布置的传输单元的形状(例如，包括线宽和相对位置)，并且改变上述P型杂质层和元件隔离之间的距离，可期待类似的效果。
此外，光电转换单元的结构可形成为具有相反的导电类型。
具体地，在将白点检测为元件的制造偏差的情况下，可通过将金属离子(例如钨)等注入到第二单位像素组的光电转换单元中来增加白点的数量。例如，图23D是用于描述根据本实施方式的固态成像装置中的单位像素的结构的实例的说明图，并且示出了在将光电转换单元的特性用作变化信息的情况下第二单位像素组中包括的单位像素的配置的另一实例。即，在这种情况下，如图23D所示，仅需要在除了在衬底表面上设置有光电转换单元的区域以外的区域上形成光致抗蚀剂，然后将金属离子注入到光电转换单元中。
如上所述，通过在第一单位元件组和第二单位元件组之间区分光电转换单元的结构和光电转换单元的电特性，可实现以更优选的模式在光电转换单元中获取良好的图像信号和获取元件制造变化的信息。
注意，可例如通过局部进行热扩散来实现杂质分布的单独形成。用于实现这种局部热扩散的方法的实例包括激光退火等。
上面已经描述了在将光电转换单元的特性(即，光电二极管PD的特性)用作变化信息的情况下，第二单位像素组中包括的单位像素的配置实例。
(使用电容部分的特性的情况的一个实例)
接下来，将描述在将电容部分C的特性用作变化信息的情况下第二单位像素组中包括的单位像素的配置的实例。
通常，电容部分C由扩散层和阱之间的PN结电容形成，并且期望具有小的暗信号，例如暗电流或白点。因此，为了进一步减小暗信号，形成电容部分C，使得形成PN结的部分的面积较小并且形成的电场较弱。
另一方面，在检测到元件的制造变化的情况下，暗信号越大，则能够越准确地检测出制造变化。即，在这种情况下，形成单位像素的电容部分C，使得在第一单位像素组中暗信号变小，并且形成单位像素的电容部分C，以使在第二单位像素组中暗信号变大。具体地，在第一单位像素组和第二单位像素组中分别形成电容部分C，使得在扩散层中形成PN结的部分的面积和所形成的电场的强度不同。具体地，通过利用光致抗蚀剂按区域改变离子注入条件(剂量、能量、注入角度、离子种类、注入次数等)，可分开形成电容部分C。
例如，图24A是用于描述根据本实施方式的固态成像装置中的单位像素的结构的实例的说明图，并且示出了在将电容部分的特性用作变化信息的情况下包括在第二单位像素组中的单位像素的配置的实例。注意，在图24A所示的电容部分C的示意性放大图中，阴影部分示意性地示出了耗尽层。即，如图24A所示，通过增大形成电容部分C的部分(即，扩散层和阱在PN结中的部分)的尺寸，或者通过增大在该部分的深度方向上的宽度，形成PN结的部分的面积进一步增加，并且形成的电场变强。因此，可增加暗信号。
作为更具体的实例，通过增加用于形成扩散层的剂量或增加注入能量，形成的电场变强，并且形成PN结的部分的面积进一步增加。因此，可增加暗信号。此外，还可通过用光致抗蚀剂等改变扩散层的形状(包括线宽)来增加暗信号，从而增加形成PN结的部分的面积。
此外，扩散层的结构可形成为具有相反的导电类型。
具体地，在将白点检测为元件的制造变化的情况下，可通过将金属离子(例如钨)等注入到第二单位像素组的光电转换单元中来增加白点的数量。
如上所述，通过在第一单位元件组和第二单位元件组之间区分电容部分C的结构和电容部分C的电特性，可以以更优选的模式在电容部分C中获取良好的图像信号并获取元件的制造变化信息。
此外，在使用电容部分C的特性的情况下，不需要在第二单位像素组的单位像素中形成光电转换单元。例如，图24B是用于描述根据本实施方式的固态成像装置中的单位像素的结构的实例的说明图，并且示出了在将电容部分的特性用作变化信息的情况下包括在第二单位像素组中的单位像素的配置的实例。从与图22所示的单位像素的比较中可看出，图24B所示的单位像素没有设置有光电转换单元(即，光电二极管PD)。
注意，在如图24B所示配置单位像素的情况下，例如，在光电转换单元的制造过程中，对于第二单位像素组的单位像素，仅需要执行控制使得N型和P型之一的杂质没有注入到对应于光电转换单元的部分中。结果，可执行控制以使得不形成PN结，因此，在相关部分中不执行光电转换(即，执行控制以使得不形成光电转换单元)。此外，作为进行控制以使得不注入P型杂质和N型杂质之一的控制方法，例如，存在用光致抗蚀剂等进行掩膜以使得不按区域执行离子注入的方法。通过这样的配置，信号不会从光电转换单元流入电容部分C。即，因为可消除光电转换单元的电特性(例如，光信号和暗信号)的影响，所以变得容易检测电容部分C中的元件的制造变化。
此外，在使用电容部分C的特性的情况下，除了上述用于第二单位像素组的单位像素的光电转换单元之外，不需要形成传输单元。例如，图24C是用于描述根据本实施方式的固态成像装置中的单位像素的结构的实例的说明图，并且示出了在将电容部分的特性用作变化信息的情况下第二单位像素组中包括的单位像素的配置的实例。从与图22所示的单位像素的比较中可看出，图24C所示的单位像素不具有光电转换单元(即，光电二极管PD)和传输单元(即，传输晶体管TRG)。
注意，在如图24C所示配置单位像素的情况下，例如，在形成传输单元的制造过程中，可进行控制以使得通过蚀刻第二单位像素组的单位像素来去除传输单元的栅电极。因此，可进行控制使得不形成传输单元。此外，执行控制以使得不形成光电转换单元的方法如上所述。如上所述，执行控制使得不形成光电转换单元和传输单元。因此，不仅可去除光电转换单元的电特性(例如，光信号和暗信号)的影响，而且可去除取决于传输单元的电位的暗信号。因此，变得更容易检测电容部分C中的元件的制造变化。
此外，如图24C所示，由于未形成光电转换单元和传输单元，因此与光电转换单元和传输单元相对应的区域变为空，因此也可将单位像素配置为使得使用这些区域，扩散层的面积变大。
例如图25A至图25E是用于描述根据本实施方式的固态成像装置中的单位像素的结构的实例的说明图，并且示出了在将电容部分的特性用作变化信息的情况下的电容部分的结构的实例。注意图25A至图25E示出以下情况下的示意性配置：提供了电容部分、传输单元和光电转换单元的单位像素的一部分从衬底的法线方向(即图24A和图24C的z方向)观察。
具体地，图25A示出了在如图22和图24A所示出的实例中那样形成光电转换单元和传输单元的情况下，设置有电容部分、传输单元和光电转换单元的部分的示意性配置的实例。此外，图25B至图25E示出了如图24C所示的实例中那样在未形成光电转换单元和传输单元的情况下设置有电容部分的部分的示意性配置的实例。注意，在图24B至图25E所示的实例中，用虚线表示与在图25A所示的实例中设置有光电转换单元和传输单元的部分相对应的区域。
更具体地，类似于图24C所示的实例，图25B示出在简单地不形成光电转换单元和传输单元的情况下形成电容部分的部分的示意性配置的实例。另一方面，图25C示出了如下情况的实例：其中，在图25A所示的实例中，与设置有光电转换单元和传输单元的部分相对应的区域用于执行控制，以增大形成电容部分的区域的面积(即，形成电容部分的扩散层的面积)。通过这样的配置，进一步增加了形成PN结的部分的面积。因此，可增加暗信号，并且可更准确地检测电容部分中的元件的制造变化。
此外，电容部分的形状(即，形成电容部分的扩散层的形状)没有特别限制。因此，可控制形成电容部分的扩散层的形状，使得形成PN结的部分的面积进一步增大，从而增大形成PN结的部分的面积。
例如，图25D是如在图25C所示的实例中那样扩大了形成电容部分的区域的面积(即，形成电容部分的扩散层的面积)的情况的实例，然后将形成电容部分的扩散层的形状控制为梳状。通过这种配置，在图25D所示的实例中，扩散层的表面积变得比图25C所示的实例中的更大。因此，可进一步增加形成PN结的部分的面积，并且进一步增加暗信号。
此外，作为另一实例，图25E示出了如在图25B所示的实例中那样扩大了形成电容部分的区域的面积(即，形成电容部分的扩散层的面积)的情况，然后将形成电容部分的扩散层的形状控制为点图案。通过这样的配置，在图25E所示的实例中，扩散层的表面积变得比在图25C和图25D所示的实例中的大，因此，可进一步增加形成PN结的部分的面积，并且此外可增加暗信号。注意，在这种情况下，由于形成点图案的每个点变为电容器，并且电容部分的数量大大增加，因此在图25E所示的实例中，为与每个点相对应的每个电容器提供了触点。
如上所述，可通过形成电容部分C来增加暗信号，从而进一步增加形成PN结的部分的面积，并且可更准确地检测电容部分C中元件的制造变化。即，可以以更优选的模式实现获取良好的图像信号和获取电容部分C中的元件的制造变化的信息。
上面已经描述了在将电容部分C的特性用作变化信息的情况下第二单位像素组中包括的单位像素的配置实例。
(使用初始化单元的特性的实例)
接下来，将描述在将初始化单元(即，复位晶体管RST)的特性用作变化信息的情况下的第二单位像素组的配置实例(例如，第二单位像素组中包括的单位像素的配置)。
通常，期望伴随初始化单元(复位晶体管RST)的控制和晶体管的变化而发生的电容耦合(即，栅极和源极之间的寄生电容)和电荷注入(即，沟道电荷的分布)在考虑到图像信号的动态范围和图像质量(换句话说，未校正的部分)的情况下较小。
另一方面，在检测到元件的制造变化的情况下，上述电容耦合，上述电荷注入及其变化越大，则能够越准确地检测出制造变化。例如，图26A是用于描述根据本实施方式的固态成像装置中的单位像素的结构的实例的说明图，并且示出了在初始化单元的特性用作变化信息的情况下第二单位像素组中包括的单位像素的配置的实例。在图26A的初始化单元的提取部分和电容部分的示意图中，示出为“寄生电容”的部分示意性地示出了上述电容耦合(即，栅极和源极之间的寄生电容)。
注意，将kTC噪声称为当晶体管的栅极变为断开状态时产生的热噪声，并且杂散电容中的电压噪声由(kT/C)1/2表示。也就是说，例如，在将初始化单元的特性用作变化信息的情况下，仅需要分开形成初始化单元和电容部分，使得第一单位像素组和第二单位像素组之间的kTC噪声的影响不同。作为具体实例，对于第二单位像素组，仅需要形成初始化单元和电容部分以减小kTC噪声，并且通过将电容部分C的电容控制为较小，上述耦合电容及其变化以及电荷注入量和其变化变大。
用于分别形成初始化单元的方法的实例包括利用光致抗蚀剂按区域改变离子注入条件(剂量、能量、注入角度、离子种类、注入次数等)，改变栅极的形状(包括线宽)，并改变元件附近的薄膜结构。
例如，图26B是用于描述根据本实施方式的固态成像装置中的单位像素的结构的实例的说明图，并且示出了在将初始化单元的特性用作变化信息的情况下初始化单元和电容部分的配置的实例。在减小电容部分C的电容值的情况下，例如，通过设置低剂量、小面积和低能量，可获取低电场和低结面积，并且，PN结电容的分量可减小。
此外，在增加电容耦合及其变化的情况下，例如，当形成轻掺杂漏极(LDD)结构时，可进行控制以增大注入角。因此，杂质被注入到栅极端，并且因此增加了与栅极的交叠电容，并且由于注入的杂质的离子数量取决于栅极端的粗糙度，因此变得可增加电容耦合的变化。
此外，已知袋注入是用于改善晶体管的断开泄漏特性的步骤。该技术用于通过将与衬底的杂质相同类型的离子部分地注入到栅极端中来抑制短沟道效应。通过增加这样的步骤或增加剂量，类似于LDD的情况，可增加电容耦合的变化。
此外，在增加电荷注入及其变化的情况下，例如，通过使初始化单元的栅极绝缘膜的厚度变薄来增加单位电容，因此可增加沟道电荷量。此外，作为另一实例，可想到将栅极绝缘膜的材料改变为除氧化物膜(例如，氮化物膜)以外的材料，除氧化物膜之外的材料堆叠在栅极绝缘膜上或将氮注入到栅极绝缘膜中，使得栅极绝缘膜的介电常数变高。
此外，在阈值变化大的情况下，可通过增加栅极面积来增加沟道电荷。例如，图26C是用于描述初始化单元中的阈值变化与电荷注入及其变化之间的关系的概要的说明图。如图26C所示，在晶体管断开时在晶体管(例如，初始化单元)中累积的待分布的电荷量(即，电荷注入量)根据晶体管的阈值而变化。即，当初始化单元的阈值的变化较大时，初始化单元中的电荷注入及其变化趋向于较大。注意，上述阈值对应于晶体管的电特性的实例。
例如，图26D是用于描述在初始化单元中进一步增加阈值变化的方法的实例的说明图。作为增加阈值变化的方法，例如，可提及用于产生高剂量状态的控制方法。作为更具体的实例，存在通过相反导电类型的反向注入来增加总剂量的方法。此外，作为另一实例，可通过在离子注入期间通过使用深度方向上的离子分布的底部来改变形成初始化单元的半导体的电特性。例如，在图26D中，附图标记g11是示意性地示出离子注入过程中离子(即，杂质)在深度方向上的分布的图。如曲线g11所示，离子注入过程中的杂质分布倾向于在深度方向上呈现正态分布。因此，例如，通过在离子注入过程中沿深度方向移动杂质分布的峰值位置并使用该分布的底部(即，曲线g11所示的分布)，产生高剂量状态的控制是可能的。
此外，初始化单元和电容部分的结构可形成为具有相反的导电类型。
利用上述配置，可以以更优选的模式实现获取良好的图像信号和获取初始化单元中的元件的制造变化的信息。
此外，在使用初始化单元的特性的情况下，与参考图24B描述的实例类似，不需要在第二单位像素组的单位像素中形成光电转换单元。注意，上面已经描述了配置单位像素使得不形成如图24B所示的光电转换单元的方法，因此将省略其详细描述。通过与图24B所示的实例类似地具有未形成光电转换单元的配置(即，不包括光电转换单元的配置)，可消除光电转换单元的电特性的影响(光信号和暗信号)。即，来自光电转换单元的信号不干扰电容部分，并且可以以更高的精度检测初始化单元中的元件的制造变化。
此外，在使用初始化单元的特性的情况下，类似于参照图24C描述的实例，除了上述光电转换单元之外，不需要形成用于第二单位像素组的单位像素的传输单元。注意，上面已经描述了配置单位像素使得不形成如图24C所示的光电转换单元和传输单元的方法，因此将省略其详细描述。通过具有与图24C所示的实例相似的未形成光电转换单元和传输单元的配置(即，不包括光电转换单元和传输单元的配置)，不仅可去除光电转换单元的电特性(例如，光信号和暗信号)的影响，而且也去除取决于传输单元电位的暗信号。因此，可更稳定地检测初始化单元中的元件的制造变化。
此外，在未如图24C所示形成光电转换单元和传输单元的情况下，与光电转换单元和传输单元相对应的区域变空，因此通过使用这些区域相对于初始化单元的配置的自由度进一步改善。
例如，图27A和图27B是用于描述根据本实施方式的固态成像装置中的单位像素的结构的实例的说明图，并且示出了在将初始化单元的特性用作变化信息的情况下初始化单元的结构的实例。注意图27A和图27B示出了以下情况下的示意性配置的实例：提供了初始化单元、电容部分、传输单元和光电转换单元的单位像素的一部分从衬底的法线方向(即图24A和图24C的z方向)观察。
具体地，图27A示出了在如图22和图24A所述的实例中那样形成光电转换单元和传输单元的情况下设置初始化单元、电容部分、传输单元和光电转换单元的部分的示意性配置的实例。另一方面，图27B示出了在未如图24C所示的实例中那样形成光电转换单元和传输单元的情况下形成初始化单元和电容部分的部分的示意性配置的实例。注意，在图27B所示的实例中，与图27A所示的实例中的提供有光电转换单元和传输单元的部分相对应的区域由虚线示出。注意，在未如图27B所示的实例中那样形成光电转换单元和传输单元的情况下，可通过使用相关区域来配置单位像素，使得初始化单元的面积变大。
此外，通过如上所述在第一像素组和第二像素组中改变初始化单元的形状，还可以以更优选的模式检测初始化单元中元件的制造变化。例如，图27C至图27F是用于描述根据本实施方式的固态成像装置中的单位像素的结构的实例的说明图，并且示出了在将初始化单元的特性用作变化信息的情况下初始化单元的结构的实例。
具体地，图27C是用于描述用于进一步增加初始化单元中的元件的制造变化的初始化单元的结构的实例的说明图，并且示出了改变初始化单元中的形状变化的情况的实例。在图27C中，在上部示出了正常初始化单元的结构作为比较目标。具体地，如图27C的中间部分所示，通过将初始化单元的栅极形成为比正常时间的栅极小(即，使W长度、L长度或它们两者都更短)，从而结面积变小，可减小PN结电容的分量。即，采用这种配置，阈值变化和跨导的变化进一步增大，即，初始化单元中元件的制造变化似乎相对较大。此外，在初始化单元的栅极形成为小于正常时间的栅极情况下，如图27C的下部所示，初始化单元可具有多个栅极(即，可具有多个串联的晶体管)。利用这种配置，可在抑制电容部分C的电容使其小的同时，根据栅极的数量来增加沟道电荷的量(例如，倍增次数)。
另一方面，通过使栅极变小，由于短沟道效应，初始化单元的反应可能对电源电压的波动变得更加敏感。在这种情况下，例如，初始化单元的栅极可形成为使得初始化单元的栅极的W长度变短(即，W/L比变小)。
例如，图27D是用于描述用于进一步增加初始化单元中的元件的制造变化的初始化单元的结构的实例的说明图，并且示出了在改变初始化单元中的形状变化的情况的另一实例。在图27D中，在上部示出了正常初始化单元的结构作为比较目标。即，如图27D所示，通过形成初始化单元的栅极使得W/L比变小，可抑制短沟道效应的显现，并且可将电容部分C的电容抑制得较小。
此外，在未如参照图27B所描述的那样形成光电转换单元和传输单元的情况下，与光电转换单元和传输单元相对应的区域变空，因此通过使用这些区域相对于初始化单元的配置的自由度可进一步改善。因此，如上所述，也可配置单位像素，使得初始化单位的面积变大。
例如，图27E是用于描述用于进一步增加初始化单元中的元件的制造变化的初始化单元的结构的实例的说明图，并且示出了改变初始化单元中的形状变化的情况的另一实例。图27E所示的实例是这样的情况的实例：初始化单元被形成为使得漏极侧的W长度比另一侧(即，形成有电容部分C的源极侧)的长。利用这样的配置，可在抑制电容部分C的电容使得其小的同时增加沟道电荷的数量(例如，使电荷倍增)。
此外，图27F是用于描述用于进一步增加初始化单元中的元件的制造变化的初始化单元的结构的实例的说明图，并且示出了改变初始化单元中的形状变化的情况的另一实例。具体地，图27F所示的实例是以下情况的实例：初始化单元的栅极形成为环形，电容部分C形成在环形内部，并且环形的外部用作漏极。通过这种配置，类似于图27E所示的实例，初始化单元被形成为使得漏极侧的W长度比另一侧(即，形成有电容部分C的源极侧)长。因此，可在抑制电容部分C的电容使得其小的同时，根据栅极的数量来增加沟道电荷的数量(例如，使数量倍增)。
此外，作为用于增加单位像素的面积效率的技术，已知一种所谓的像素共享，其中将电容部分、放大单元、初始化单元和选择单元的一组布置成用于多组单位像素中的光电转换单元和传输单元。在这样的配置中，可在传输单元和初始化单元之间不共享的情况下划分和布置电容部分，并且可通过布线来连接被划分和布置的电容部分。在这种情况下，可通过分别形成布线图案或通过分离与传输单元相邻的电容部分来减小电容。
例如图28A和图28B是用于描述根据本实施方式的固态成像装置中的单位像素的结构的实例的说明图，并且示出了在将初始化单元的特性用作变化信息的情况下单独形成布线图案的实例。
具体地，图28A示出了在该单位像素组中的第一单位像素组中包括的元件之间的电连接关系(即，布线图案)的实例。
在图28A中，附图标记PD表示与光电转换单元相对应的光电二极管。此外，附图标记FD1和FD2各自表示浮置扩散部分。此外，第一晶体管组包括放大单元和选择单元。即，附图标记GAMP指示放大单元的栅极，附图标记GSEL指示选择单元的栅极。此外，第二晶体管组包括初始化单元。即，附图标记GRST1和GRST2中的每一个指示初始化单元的栅极。此外，附图标记GTRG1表示与设置在第一光接收单元中的光电转换单元PD连接的传输单元的栅极。即，来自布置在第一光接收单元中的每个光电转换单元PD的信号电荷经由传输单元被传输到浮置扩散部分FD1。类似地，附图标记GTRG2表示与设置在第二光接收单元中的光电转换单元PD连接的传输单元的栅极。即，来自布置在第二光接收单元中的每个光电转换单元PD的信号电荷经由传输单元被传输到浮置扩散部分FD2。
此外，附图标记C11至C17各自表示电容触点，附图标记L11指示经由各个电容触点C11至C17将各个元件电连接的布线。即，在图28A所示的实例中，布线L11经由电容触点C11至C17中的每个电连接第二晶体管组、第二光接收单元、第一晶体管组和第一光接收单元。
另一方面，图28B示出了在该单位像素组中的第二单位像素组中包括的元件之间的电连接关系(即，布线图案)的实例。在图28B中，由与图28A相同的附图标记表示的组件与由图28A中的这些附图标记表示的组件相似。即，在图28B所示的实例中，由附图标记L13表示的布线电连接在第一晶体管组和第二晶体管组之间，并且未连接到第一光接收单元和第二光接收单元中的每一个。即，图28B所示的实例具有与图28A所示的实例不同的布线图案。通过这样的配置，在图28B所示的实例中，可将与对应于第二晶体管组中包括的初始化单元(即，与栅极GRST1和GRST2中的每一个相对应的初始化单元)相邻的电容部分与浮置扩散部分FD1和FD2分离，并且可将电容部分的电容抑制得很小。
上面已经描述了在将初始化单元(即，复位晶体管RST)的特性用作变化信息的情况下第二单位像素组的配置实例。
(使用放大单元的特性的实例)
接下来，将描述在将放大单元(即，放大晶体管AMP)的特性用作变化信息的情况下第二单位像素组的配置实例(例如，第二单位像素组中包括的单位像素的配置)。
通常，在固态成像元件中，考虑到图像信号的线性和动态范围，期望放大单元的操作点在多个单位像素之间对准。换句话说，期望在多个单位像素中放大单位中的阈值变化较小。此外，放大单元的跨导越大，对输出的响应性越有利，并且可将过驱动电压抑制为较小的值，这从动态范围的观点来看也是有利的。
另一方面，在检测到元件的制造变化的情况下，放大单元中的阈值变化越大，则可越准确地检测制造变化。即，在这种情况下，例如，在第一单位像素组和第二单位像素组中分别形成放大单元，使得放大单元的阈值和跨导的变化不同。
用于单独形成放大单元的方法的实例包括利用光致抗蚀剂按区域改变离子注入条件(剂量、能量、注入角度、离子种类、注入次数等)，改变栅极的形状(包括线宽)，并更改元件附近的薄膜结构。
作为具体实例，为了增加阈值变化和跨导的变化，类似于参考图27C描述的初始化单元的实例，可形成比正常时间小的栅极(即，使W长度、L长度或两者都较短)，从而使处理变化看起来相对较大。另一方面，类似于初始化单元的实例，通过使栅极变小，由于短沟道效应，初始化单元的反应可能对电源电压的波动变得更加敏感。在这种情况下，类似于参考图27D描述的初始化单元的实例，可形成放大单元的栅极，使得放大单元的栅极的W长度变短(即，W/L比变小)。
此外，作为另一实例，类似于参考图27E描述的初始化单元的实例，可形成放大单元，使得在漏极侧的W长度比另一个(即，源极侧)的长。此外，类似于参考图27F描述的初始化单元的实例，放大单元的栅极可形成为环形，环的内部可以是源极，而环的外部可以是漏极。因此，也可形成放大单元，使得漏极侧的W长度比另一个(即，源极侧)的长。
此外，可改变形成放大单元的半导体的电特性。例如，当控制其产生高剂量状态以使沟道的杂质浓度(离子数)较高时，沟道注入的分散度根据泊松分布而增加。作为更具体的实例，存在通过相反导电类型的反向注入来增加总剂量的方法。此外，作为另一实例，可使用在离子注入期间离子在深度方向上的分布的底部。例如，图29A是用于描述用于增大放大单元中的阈值变化的方法的实例的说明图。在图29A中，附图标记g13表示示意性地示出了离子注入时离子(即，杂质)在深度方向上的分布的图。如曲线g13所示，离子注入过程中的杂质分布倾向于在深度方向上呈现正态分布。因此，例如，通过在离子注入期间沿深度方向移动杂质分布的峰值位置并使用该分布的底部(即，曲线g13所示的分布)，进行控制以产生高剂量状态是可能的。注意，上述控制可例如在注入杂质以进行沟道调节的步骤或在阱形成期间注入杂质的步骤中进行。
此外，栅极绝缘膜可形成为具有膜质量不同的多个膜的堆叠结构(例如，SiO2，SiC等)。利用这种配置，在接口处产生固定电荷，并且固定电荷的数量不是恒定的，这可能是变化的因素。此外，可通过减小栅极绝缘膜的厚度来增加沟道电荷的量，或者可将栅极绝缘膜的材料改变为除氧化物膜以外的材料(例如，氮化膜)，使得栅极绝缘膜的介电常数增加。
此外，还可通过在第一单位像素组和第二单位像素组之间分别形成放大单元的栅极端的结构来增加制造变化。具体地，可通过在形成LDD结构时增加注入角或口袋注入的注入角，或者通过增加剂量来增加制造变化(例如，电容耦合的变化)。
此外，放大单元的结构可形成为具有相反的导电类型。
利用如上所述的配置，可以以更优选的模式实现获取良好的图像信号和获取放大单元中的元件的制造变化的信息。
此外，由于不同的端子电压，在放大单元的端子之间产生电场。此时，如果在栅极和漏极之间，栅极和源极之间以及栅极和块体之间施加电场，则绝缘膜的可靠性可能劣化(氧化物膜随时间破坏)。在这种情况下，例如，可通过将绝缘膜形成得较厚来产生低电场。另外，在降低噪声的情况下，沟道中的载流子密度越高越好，因此绝缘膜可形成得更薄或介电常数可增加。此时，第一单位像素组和第二单位像素组可具有来自单位像素的信号的相同或不同的读取路径。注意，在第一单位像素组和第二单位像素组具有来自单位像素的信号的读取路径不同的情况下，可通过具有仅连接到第二单位像素组的专用信号线、多路复用器和公共A/D转换单元来单独调整第一单位像素组和第二单位像素组的工作范围。
此外，在使用放大单元的特性的情况下，类似于参考图24B描述的实例，不需要在第二单位像素组的单位像素中形成光电转换单元。注意，上面已经描述了配置单位像素使得不形成如图24B所示的光电转换单元的方法，因此将省略其详细描述。通过与图24B所示的实例类似地具有未形成光电转换单元的配置(即，不包括光电转换单元的配置)，可消除光电转换单元的电特性的影响(光信号和暗信号)。即，来自光电转换单元的信号不干扰电容部分，并且可以以更高的精度检测放大单元中的元件的制造变化。
此外，在使用放大单元的特性的情况下，类似于参考图24C描述的实例，对于第二单位像素组的单位像素，除了上述光电转换单元之外，不需要形成传输单元。注意，上面已经描述了配置单位像素使得不形成如图24C所示的光电转换单元和传输单元的方法，因此将省略其详细描述。通过与图24C所示的实例相似地具有未形成光电转换单元和传输单元的配置(即，不包括光电转换单元和传输单元的配置)，不仅可去除光电转换单元的电特性(例如，光信号和暗信号)的影响，而且也去除取决于传输单元电位的暗信号。因此，可更稳定地检测放大单元中的元件的制造变化。
此外，在使用放大单元的特性的情况下，如果未形成光电转换单元和传输单元，则在第一单位像素组和第二单位像素组之间要连接到放大单元的栅极的布线的连接关系可能不同。
例如，图29B是用于描述根据本实施方式的固态成像装置中的单位像素的结构的实例的说明图，并且示出了在将放大单元的特性用作变化信息的情况下包括在第二单位像素组中的单位像素的配置的实例。具体地，在图29B所示的实例中，单位像素被形成为使得栅极电位被直接施加到放大单元的栅极，而不经过初始化单元或电容部分。注意，在布局的自由度低的情况下，可通过直接连接栅极和电源来将电源电压直接施加到放大单元的栅极。利用这样的配置，不仅可消除光电转换单元的电特性(例如，光信号和暗信号)的影响，而且还可消除根据传输单元的电位的暗信号和电容部分的暗信号。此外，由于不需要连接初始化单元和放大单元，因此进一步减小了电容耦合和电荷注入的影响(并且还消除了该影响)。此外，由于不需要连接初始化单元和放大单元，所以与第一单位像素组中包括的单位像素相比，其结构更加简化，因此也可期待提高成品率的效果。
此外，在如图29B所示的实例中形成单位像素使得栅极电位直接施加到放大单元的栅极的情况下，可采用其中电容部分和初始化单元未形成的配置。例如，图29C是用于描述根据本实施方式的固态成像装置中的单位像素的结构的实例的说明图，并且示出了在将放大单元的特性用作变化信息的情况下包括在第二单位像素组中的单位像素的配置的实例。如通过将图29C与图29B进行比较可看出的，可看出不仅没有形成光电转换单元和传输单元，而且还没有形成电容部分和初始化单元。
此外，上面已经着眼于放大单元给出了描述，但是具有放大操作的元件连接到通向信号转换单元的路径，即，能够确保过驱动电压的元件(例如，施加有中间电位的削波电路、具有栅极的选择单元等)类似于上述放大单元，可在第一单位像素组和第二单位像素组中分别形成。
上面已经描述了在将放大单元(即，放大晶体管AMP)的特性用作变化信息的情况下第二单位像素组的配置实例。
(使用比较器特性的情况实例)
接下来，将描述在分别连接到第一单位像素组和第二单位像素组的比较器的特性分别用作变化信息的情况下的比较器的配置实例。
通常，在固态成像元件中，期望的是，考虑到图像信号的线性和动态范围，将各个比较器的操作点对准。因此，例如，为了实现使比较器的差分对的输入和输出短路以对准参考电平的操作，可在比较器的输入和输出之间设置开关，并且使用小尺寸的晶体管以使开断开开时，电容耦合和电荷注入的影响很小。例如，图30A是示出了应用于根据本实施方式的固态成像元件的比较器的示意性电路配置的实例的图，并且示出了连接至第一单位像素组的比较器的实例。在图30A中，由附图标记AZ-SW表示的开关对应于提供用于使上述比较器的差分对的输入和输出短路的开关(所谓的自动调零开关)。
另一方面，在比较器的操作点的变化被检测为元件的制造变化的情况下，比较器的操作点的变化越大，则越能够准确地检测出该变化。即，在这种情况下，例如，分别地形成各个比较器，使得在连接到第一单位像素组的比较器和连接到第二单位像素组的比较器之间，操作点的变化不同。
例如，图30B是示出了应用于根据本实施方式的固态成像元件的比较器的示意性电路配置的实例的图，并且示出了连接至第二单位像素组的比较器的实例。从与图30A的比较中可看出，图30B所示的实例与图30A所示的实例的不同之处在于设置在输入斜坡波形(Ramp)的一侧的开关AZ-SW的配置，连接到比较器差分对的两个开关AZ-SW中的一个。具体地，图30B中由附图标记SW11表示的开关对应于设置在图30A中输入斜坡波形(Ramp)的一侧的开关AZ-SW。即，在图30B所示的实例中，除了开关SW11以外，还附加设置有开关SW12，以与开关SW11并联连接。
作为开关SW11，应用了与通常的自动调零开关相似的开关(即，图30A所示的开关AZ-SW)(例如，操作点变化小的开关)。另一方面，作为开关SW12，应用了操作点变化较大的开关。注意，开关SW12可包括例如晶体管。在这种情况下，例如，可通过类似于上述初始化单元和放大单元的方法来改变诸如阈值的特性。作为具体实例，可将更大尺寸的晶体管用作开关SW12。
利用这样的配置，在图30B所示的实例中，开关SW11与正常的自动调零开关类似地被驱动(即，与图30A所示的开关AZ-SW类似地被驱动)。另一方面，仅要求控制开关SW12的驱动，以便在比较器的特性变化时切换到接通状态。即，仅要求当开关SW12用作正常的自动调零开关时控制为断开状态，并且当输出变化信息时仅将开关SW12控制为接通状态。
注意，开关SW11和附加开关SW12可串联连接。同样在这种情况下，通过将操作点变化较大的开关用作开关SW12，与仅设置开关SW11的情况相比，可进一步增加比较器的操作点变化。注意，在这种情况下，仅需要总是将附加开关SW12控制为处于接通状态。
此外，在图30B所示的实例中，附加开关SW12仅设置在比较器的差分对中输入斜坡波(Ramp)的一侧，但是不必仅限于这种配置。作为具体实例，可在连接输出线(VSL)的一侧上设置附加开关SW12。此外，可在输入斜坡波(Ramp)的一侧和连接输出线(VSL)的一侧上都设置附加开关SW12。
利用上述配置，在设置有附加开关SW12的部分中，当开断开开时，由于电容耦合和电荷注入而可能增加变化。这使得可准确地将比较器的操作点的变化检测为元件的制造变化。
上面已经描述了在分别连接到第一单位像素组和第二单位像素组的比较器的特性分别用作变化信息的情况下的比较器的配置实例。
(补充)
注意，以上是实例，并且根据本实施方式的固态成像装置的配置没有特别限制，只要各组共同具有的至少一部分部件的结构或与各组共同相关的至少一部分部件在第一单位像素组和第二单位像素组中不同。即，使其结构不同的部分和使结构不同的方法没有特别限制，只要根据第一单位像素组和第二单位像素组中的元件的特性，与用作变化信息的元件有关的部分的结构不同。注意，作为要在第一单位像素组和第二单位像素组中结构上不同的目标的部分的实例包括每个元件的金属部分、布线等，诸如氧化膜的绝缘体的一部分，构成晶体管等的半导体的一部分等。此外，在第一单位像素组和第二单位像素组中使目标部分的结构不同的方法的实例是用于使电路配置不同的方法(例如，存在或不存在一部分元件等)，元件的形状、元件的电特性、元件之间的连接关系等。具体地，关于半导体，如上所述，可根据例如杂质的浓度和分布来控制电特性。
<5.3.评价>
如上所述，根据本实施方式的固态成像元件包括布置成二维阵列的多个单位像素和驱动控制单元。驱动控制单元控制第一驱动以从包括在多个单位像素的第一单位像素组中的单位像素输出信号作为图像信号，并且控制第二驱动以检测来自包括在多个单位像素的第二单位像素组中的两个或更多个单位像素的各个信号的变化。此外，第一单位像素组和第二单位像素组在结构上彼此不同。换句话说，在第一单位像素组和第二单位像素组中，各组共同具有的至少一部分组件的结构或与各组共同相关的组件的结构不同。作为具体实例，在第一单位像素组和第二单位像素组中，包括在各个组中的单位像素的结构(例如，电路配置、至少一部分元件的电特性)不同。
利用如上所述的配置，在根据本实施方式的固态成像元件中，可实现以更优选的模式获取良好的图像信号和获取变化信息(例如，用于生成对于固态成像元件唯一的值的信息)。
<<6.应用实例>>
接下来，将描述根据本公开的固态成像装置的应用实例。
<6.1.生物特征认证的应用实例>
作为根据本公开的技术的应用实例，将描述根据本公开的一个实施方式的固态成像装置1利用所谓的生物特征信息来应用于生物特征认证的情况的实例。在本设置中，“生物特征信息”是指代表人体特征的信息，例如虹膜、指纹、静脉、面部、手印、声纹、脉搏波和视网膜。
(配置实例1：用于在固态成像装置中执行生物特征认证的配置实例)
首先，参考图31，关于应用了根据本应用实例的固态成像装置的成像装置的功能配置的实例，特别是将描述在固态成像装置中执行生物特征认证的情况的实例。图31是用于描述根据本公开的技术的应用实例的说明图，并且是示出根据本应用实例的成像装置的示意性功能配置的实例的框图。
如图31所示，根据本应用实例的成像装置710a包括固态成像元件711a和主处理器731a。
固态成像元件711a对应于根据上述本公开的一个实施方式的固态成像装置1。如图31所示，固态成像元件711a包括传感器单元712、信息处理单元713、存储单元719和信息输出单元720。此外，尽管在图31中未示出，固态成像元件711a可包括寄存器接口，该寄存器接口向外部发送和从外部接收设置值。在此，“外部”是指存储由成像元件生成的图像信息的记录介质，用于发送图像信息的网络，处理该图像信息的主处理器或成像装置主体，诸如数码相机、个人计算机(PC)、移动终端、游戏装置、非接触式IC卡(诸如FeliCa(注册商标))、USB存储器等。
传感器单元712对应于参照图1描述的像素阵列3，并且将来自对象的光光电转换为电信号。
信息处理单元713a根据需要处理所获取的信息。如图31所示，信息处理单元713a包括例如图像信息获取单元714、生物特征信息获取单元715、生物特征判断单元741、生物特征认证单元742、唯一信息获取单元716、唯一值算术单元717和加密处理单元718。
图像信息获取单元714基于用户成像的对象的光，执行模数转换(A/D转换)，以将由传感器单元712光电转换的电信号从模拟信号转换为数字信号，以获取图像信息。
生物特征信息获取单元715基于为了用户的生物特征认证而成像的对象的光，对由传感器单元712光电转换的电信号进行A/D转换，以获取生物特征信息。
唯一信息获取单元716获取对于构成固态成像元件711的装置唯一的信息(以下，也称为“唯一信息”)。例如，如以上在第二实施方式中所述，唯一信息获取单元716可获取包括在形成传感器单元712的多个像素中的至少一部分区域(例如，OPB区域)中的一个或多个像素的像素值作为唯一信息。此外，此时，唯一信息获取单元716可基于预先存储在稍后描述的存储单元719中信息指定例如像素或包括要为其获取唯一信息的一个或多个像素的块。
唯一值算术单元717接收由唯一信息获取单元716获取的唯一信息作为输入，并基于预定功能(例如，以上所述的PUF)生成(例如计算)对于固态成像元件711唯一的值。作为具体实例，如以上在第二实施方式中所述，唯一值算术单元717可接收作为唯一信息而获取的预定像素的像素值作为输入，并且生成对于固态成像元件711唯一的PUF值。
生物特征判断单元751判断由生物特征信息获取单元715获取的生物特征信息是否能够认证用户。
生物特征认证单元752将被判断为能够认证用户的生物特征信息与存储在预定存储区域(例如，稍后描述的存储单元719)中的参考信息进行比较，并且认证用户是否符合使用条件。注意，可基于例如由唯一值算术单元717生成的对固态成像元件711唯一的值(例如，PUF值)来加密参考信息。在这种情况下，生物特征认证单元752可从唯一值算术单元717获取对于固态成像元件711唯一的值，并且基于所获取的值解密参考信息。
加密处理单元718对已经被认证为有资格用于生成加密信息的人的生物特征认证信息进行加密，并将该加密信息发送至信息输出单元720。注意，用于加密的密钥信息可例如基于由唯一值算术单元717生成的对固态成像元件711唯一的值(例如，PUF值)进行加密。在这种情况下，加密处理单元718可从唯一值算术单元717获取对于固态成像元件711唯一的值，并且基于所获取的值解密密钥信息。
信息输出单元720将从信息处理单元713a输出的各种信息输出到固态成像元件711a的外部，并且例如包括输出切换单元721和图像信息输出单元722。
输出切换单元721根据从信息处理单元713a输入的信息的类型，将哪些信息输出到固态成像元件711a的外部。即，它具有用于切换输出目的地的开关的作用。通过包括输出切换单元721的固态成像元件711a，用户可选择是输出以下所示的图像信息还是输出加密信息。
例如，当输出切换单元721已经选择输出加密信息时，输出切换单元721执行控制，以将由加密处理单元718生成的加密信息(例如，加密的生物特征认证信息)经由寄存器接口(未示出)等发送到主处理器731a。
当输出切换单元721已经选择输出图像信息时，图像信息输出单元722接收由图像信息获取单元714获取的图像信息，并将图像信息输出到固态成像元件711a的外部。
主处理器731a从固态成像元件711a接收图像信息或加密信息，并根据接收到的信息的类型执行各种处理。如图31所示，主处理器731a包括主控制单元732、图像信息输入单元733和显影处理单元734。
主控制单元732控制成像装置710a的每个组件的操作。例如，为了使固态成像元件711a执行每个功能，主控制单元732将与该功能相对应的控制信号发送到固态成像元件711a。此外，为了实现主处理器731a的每个功能，主控制单元732向主处理器731a中的每个单元发送与该功能相对应的控制信号。
图像信息输入单元733响应于来自主控制单元732的控制信号，获取从固态成像元件711a输出的图像信息。
显影处理单元734响应于来自主控制单元732的控制信号，基于由图像信息输入单元733从固态成像元件711a获取的图像信息，对输出图像进行显影处理。
如上所述，参考图31，应用了根据本应用实例的固态成像装置的成像装置的功能配置的实例，特别是描述了在固态成像装置中执行生物特征认证的情况的实例。
(配置实例2：用于加密和输出生物特征信息的配置实例)
接下来，参考图32，关于应用了根据本应用实例的固态成像装置的成像装置的功能配置的实例，特别是将描述其中通过固态成像装置获取的生物特征信息经历加密处理然后输出到外部的情况的实例。图32是用于描述根据本公开的技术的应用实例的说明图，并且是示出根据本应用实例的成像装置的示意性功能配置的另一实例的框图。注意，在本说明书中，将描述图32所示的成像装置710b的功能配置，特别着重于与参照图31描述的成像装置710a的差异，并且将省略与成像装置710a那些基本上相似的部分的详细描述。
如图32所示，根据本应用实例的成像装置710b包括固态成像元件711b和主处理器731b。注意，固态成像元件711b和主处理器731b对应于图31所示的成像装置710a中的固态成像元件711a和主处理器731a。注意，在图32所示的实例中，为了使特征更容易理解，主要示出了与生物特征信息处理有关的组件，并且省略了与上述图像信息处理有关的组件的图示。因此，例如，同样在图32所示的实例中，类似于图31所示的实例，诸如图像信息获取单元714、输出切换单元721、图像信息输出单元722、图像信息输入单元733等的组件也可包括。
如图32所示，固态成像元件711b包括传感器单元712、信息处理单元713b、加密信息输出单元723和存储单元719。此外，信息处理单元713b包括例如生物特征信息获取单元715、唯一信息获取单元716、唯一值算术单元717和加密处理单元718。注意，传感器单元712、存储单元719、生物特征信息获取单元715、唯一信息获取单元716和唯一值算术单元717与图31所示的成像装置710a中的传感器单元712、存储单元719、生物特征信息获取单元715、唯一信息获取单元716和唯一值算术单元717基本相似。
加密处理单元718对由生物特征信息获取单元715获取的生物特征信息(例如，虹膜、指纹、静脉、面部、手印、声纹、脉搏波和视网膜等的图像信息)进行加密以生成加密信息，然后，将加密信息发送到加密信息输出单元723。注意，可基于例如由唯一值算术单元717生成的对固态成像元件711唯一的值(例如，PUF值)对用于加密的密钥信息进行加密。在这种情况下，加密处理单元718可从唯一值算术单元717获取对于固态成像元件711唯一的值，并且基于所获取的值解密密钥信息。
加密信息输出单元723接收通过由加密处理单元718对生物特征信息进行的加密处理而生成的加密信息，并将该加密信息输出至固态成像元件711b的外部。
主处理器731b包括主控制单元732、加密信息输入单元736、显影处理单元734和生物特征认证单元735。
主控制单元732控制成像装置710b的每个组件的操作。例如，为了使固态成像元件711b执行每个功能，主控制单元732将与该功能相对应的控制信号发送到固态成像元件711b。此外，为了实现主处理器731b的每个功能，主控制单元732将与该功能相对应的控制信号发送到主处理器731b中的每个单元。
加密信息输入单元736响应于来自主控制单元732的控制信号，获取从固态成像元件711b输出的加密信息。
显影处理单元734响应于来自主控制单元732的控制信号，对由加密信息输入单元736从固态成像元件711b获取的加密信息进行解密，并基于作为解密结果获取的生物特征信息(图像信息)对用于生物特征认证的输出图像进行显影处理。注意，关于用于解密加密信息的密钥信息，仅需要预先获取与用于生成加密信息的密钥信息类似的密钥信息，并将其存储在预定的存储区域中。然后，显影处理单元734将作为当前处理的结果而获取的输出图像输出到生物特征认证单元735。
生物特征认证单元735判断从显影处理单元734输出的输出图像是否可认证用户。生物特征认证单元735将被判断为能够认证用户的输出图像(换句话说，生物特征信息)与存储在预定存储区域中的参考信息进行比较，并且认证用户是否符合使用条件。
如上所述，参考图32，关于应用了根据本应用实例的固态成像装置的成像装置的功能配置的实例，特别是描述了其中通过固态成像装置获取的生物特征信息经过加密处理然后输出到外部的情况的实例。
(配置实例3：用于加密和输出生物特征信息的配置的另一个实例)
接下来，参考图33，关于应用了根据本应用实例的固态成像装置的成像装置的功能配置的实例，特别将描述其中通过固态成像装置获取的生物特征信息经过加密处理然后输出到外部的情况的另一实例。图33是用于描述根据本公开的技术的应用实例的说明图，并且是示出根据本应用实例的成像装置的示意性功能配置的另一实例的框图。注意，在本说明书中，将描述图33所示的成像装置710c的功能配置，特别着重于与参考图32所述的成像装置710b的差异，并且将省略与成像装置710b的那些基本相似的部分的详细描述。
如图33所示，根据本应用实例的成像装置710c包括固态成像元件711c和主处理器731c。注意，固态成像元件711c和主处理器731c对应于图32所示的成像装置710b中的固态成像元件711b和主处理器731b。注意，在图33所示的实例中，为了使特征更容易理解，主要示出了与生物特征信息处理有关的组件，并且省略了与上述图像信息处理有关的组件的图示。因此，例如，同样在图33所示的实例中，类似于图31所示的实例，诸如图像信息获取单元714、输出切换单元721、图像信息输出单元722、图像信息输入单元733等的组件可包括。
如图33所示，固态成像元件711c包括传感器单元712、信息处理单元713c、加密信息输出单元723和存储单元719。此外，信息处理单元713c包括例如生物特征信息获取单元715、唯一信息获取单元716、唯一值算术单元717和加密处理单元718。
注意，在图33所示的实例中，作为用于对由生物特征信息获取单元715获取的生物特征信息进行加密处理的密钥信息，使用由唯一值算术单元717生成的对固态成像元件711c唯一的值(例如，PUF值)，这是与图33所示的实例的差异。即，在图33所示的固态成像元件711c中，加密处理单元718的操作与图32所示的固态成像元件711b的操作不同，并且其他配置与固态成像元件711b的配置基本相似。
即，加密处理单元718通过使用由唯一值算术单元717生成的对固态成像元件711c唯一的值作为密钥信息来加密由生物特征信息获取单元715获取的生物特征信息，从而生成加密信息；以及将加密信息发送到加密信息输出单元723。
此外，加密信息输出单元723接收通过由加密处理单元718对生物特征信息进行的加密处理而生成的加密信息，并将该加密信息输出至固态成像元件711c的外部。
加密信息输入单元736响应于来自主控制单元732的控制信号，获取从固态成像元件711c输出的加密信息。
显影处理单元734响应于来自主控制单元732的控制信号，对由加密信息输入单元736从固态成像元件711c获取的加密信息进行解密，并且基于作为解密结果获取的生物特征信息(图像信息)对用于生物特征认证的输出图像进行显影处理。注意，关于用于解密加密信息的密钥信息，即，对固态成像元件711c唯一的值(例如，PUF值)，仅需要预先获取并存储在预定的存储区域中。然后，显影处理单元734将作为当前处理的结果而获取的输出图像输出到生物特征认证单元735。
注意，随后的处理与参照图32描述的成像装置710b的处理类似。
如上所述，在图33所示的固态成像元件711c中，不需要将用于对生物特征信息加密的密钥信息本身存储在固态成像元件711c的存储区域中。因此，根据图33所示的固态成像元件711c，与参照图32描述的固态成像元件711b相比，可进一步提高关于生物特征信息保护的安全性。
如上所述，参考图33，关于应用了根据本应用实例的固态成像装置的成像装置的功能配置的实例，特别是描述了其中通过固态成像装置获取的生物特征信息经过加密处理然后输出到外部的情况的另一实例。
<6.2.生物特征认证***的应用实例>
接下来，作为根据本公开的技术的应用实例，将描述应用到所谓的生物特征认证***的实例，其中由根据本公开的一个实施方式的固态成像装置1获取的生物特征信息经由网络传输到服务器，并在服务器中执行生物特征认证。
(***配置)
首先，参照图34，将描述根据本应用实例的生物特征认证***的示意性***配置的实例。图34是用于描述根据本公开的技术的应用实例的说明图，并且是示出了生物特征认证***的示意性***配置的实例的框图。
如图34所示，根据本应用实例的生物特征认证***800包括成像装置810和服务器850。此外，生物特征认证***800还可包括终端装置890。成像装置810、服务器850和终端装置890被配置为能够经由预定网络N880相互之间发送和接收信息。注意，连接成像装置810、服务器850和终端装置890的网络N880的类型不受特别限制。例如，网络N880可由因特网、专用线、局域网(LAN)、广域网(WAN)等配置。此外，网络N880可由无线网络配置或可由有线网络配置。此外，网络N880可包括多个网络，并且网络N880的至少一部分可被配置为有线网络。此外，可单独设置连接各个装置的网络。作为具体实例，连接成像装置810和服务器850的网络和连接服务器850和终端装置890的网络可被配置为不同的网络。
基于这样的配置，在根据本应用实例的生物特征认证***800中，例如，通过利用成像装置810对对象成像而获取的生物特征信息从成像装置810发送到服务器850，并且服务器850基于生物特征信息执行生物特征认证。然后，服务器850例如根据生物特征认证的结果执行各种处理，并且将处理的执行结果发送到基于该生物特征认证的结果标识的用户的终端装置890(例如，智能电话等)。利用这样的配置，用户可通过由用户持有的终端装置890基于成像装置810的成像结果来检查根据生物特征认证结果而执行的各种处理的结果。
接下来，将在下面描述根据本应用实例的生物特征认证***800中包括的各个装置中，特别是成像装置810和服务器850的功能配置的实例。
(成像装置810的功能配置)
首先，参考图35，将描述根据本应用实例的成像装置810的功能配置的实例。图35是用于描述根据本公开的技术的应用实例的说明图，并且是示出了构成生物特征认证***的成像装置810的示意性功能配置的实例的框图。
如图35所示，根据本应用实例的成像装置810包括固态成像元件811、主处理器831和通信单元841。
通信单元841是成像装置810经由预定网络向另一装置发送各种信息以及从另一装置接收各种信息的组件。当经由无线网络向外部装置发送各种信息和从外部装置接收各种信息时，通信单元841可包括例如通信天线、射频(RF)电路、基带处理器等。注意，在下面的描述中，当成像装置810的每个组件向另一装置发送信息和从另一装置接收信息时，除非另有说明，否则经由通信单元841发送和接收信息。
固态成像元件811对应于根据上述本公开的一个实施方式的固态成像装置1。如图35所示，固态成像元件811包括传感器单元812、信息处理单元813、存储单元819和信息输出单元820。此外，尽管在图35中未示出，固态状态成像元件811可包括用于向外部发送设置值和从外部接收设置值的寄存器接口。在此，“外部”是指存储由成像元件生成的图像信息的记录介质，用于发送图像信息的网络，处理该图像信息的主处理器或成像装置主体，诸如数码相机、个人计算机(PC)、移动终端、游戏装置、非接触式IC卡(例如FeliCa(注册商标))、USB存储器等。
传感器单元812对应于参照图1描述的像素阵列3，并且将来自对象的光光电转换为电信号。
信息处理单元813根据需要处理获取的信息。如图35所示，信息处理单元813包括例如图像信息获取单元814、生物特征信息获取单元815、唯一信息获取单元816、唯一值算术单元817和加密处理单元818。注意，图像信息获取单元814、生物特征信息获取单元815、唯一信息获取单元816和唯一值算术单元817与参考图31示出的图像信息获取单元714、生物特征信息获取单元715、唯一信息获取单元716和唯一值算术单元717基本相似，因此将省略其详细描述。
加密处理单元818通过基于预定条件对由生物特征信息获取单元815获取的用户的生物特征信息进行加密处理来生成加密信息，并将加密信息发送至信息输出单元820。此时，加密处理单元818可将例如由唯一值算术单元817生成的对固态成像元件811唯一的值(例如，PUF值)用作用于加密的密钥。此外，加密处理单元818可使用在现有加密方法中使用的密钥信息(例如，公共密钥等)作为用于加密的密钥。注意，在使用在现有加密方法中使用的密钥信息的情况下，用于生成对固态成像元件811唯一的值的组件(例如，唯一信息获取单元816和唯一值算术单元817)，不一定总是需要提供。
存储单元819包括非易失性记录介质(例如，存储器等)，该非易失性记录介质能够在不供电的情况下保持所存储的内容，并且将用于各个组件的各种信息临时或永久地存储在固态成像元件811中，以执行各种处理。例如，存储单元819可预先保存用于唯一信息获取单元816的信息，以指定要为其获取唯一信息的像素(或包括一个或多个像素的块)。
信息输出单元820将从信息处理单元813输出的各种信息输出到固态成像元件811的外部，并且例如包括输出切换单元821、图像信息输出单元822和加密信息输出单元823。
输出切换单元821根据从信息处理单元813输入的信息的类型来切换将哪些信息输出到固态成像元件811的外部。即，其具有用于切换输出目的地的开关的作用。通过包括输出切换单元821的固态成像元件811，可选择性地切换由图像信息获取单元814获取的图像信息和对由生物特征信息获取单元815获取的生物特征信息进行加密的加密信息中的哪一个将被输出。
当输出切换单元821已经选择输出图像信息时，图像信息输出单元822接收由图像信息获取单元814获取的图像信息，并且将图像信息输出到固态成像元件811的外部。
此外，当输出切换单元821选择输出加密信息时，加密信息输出单元823接收通过加密处理单元818对生物特征信息进行加密处理而生成的加密信息，并将加密信息输出到固态成像元件811的外部。
主处理器831从固态成像元件811接收图像信息或加密信息，并根据接收到的信息的类型执行各种处理。如图35所示，主处理器831包括主控制单元832、图像信息输入单元833、显影处理单元834、加密信息输入单元835和加密信息传输单元836。
主控制单元832控制成像装置810的每个组件的操作。例如，为了使固态成像元件811执行每个功能，主控制单元832将与该功能相对应的控制信号发送至固态成像元件811。此外，为了实现主处理器831的每个功能，主控制单元832向主处理器831中的每个单元发送与该功能相对应的控制信号。
图像信息输入单元833响应于来自主控制单元832的控制信号，获取从固态成像元件811输出的图像信息。
显影处理单元834响应于来自主控制单元832的控制信号，基于图像信息输入单元833从固态成像元件811获取的图像信息，对输出图像进行显影处理。此外，显影处理单元834可将通过显影处理获取的输出图像发送到经由预定网络连接的另一装置(例如，图34所示的服务器850或终端装置890)。
加密信息输入单元835响应于来自主控制单元832的控制信号，获取从固态成像元件811输出的加密信息。
加密信息传输单元836响应于来自主控制单元832的控制信号，将由加密信息输入单元835从固态成像元件811获取的加密信息传输到经由预定网络连接的预定装置(例如服务器850等)。
注意，图35所示的配置仅是实例，并且成像装置810的配置不必限于图35所示的实例，只要可实现上述成像装置810的每个功能即可。
例如，在图35所示的实例中，图像信息输出单元822和加密信息输出单元823被分别设置，但是图像信息输出单元822和加密信息输出单元823可被整体配置。即，如果主处理器831判断从固态成像元件811输出的信息是哪种类型的信息，并且如果可根据输出的信息的类型来选择性地切换处理，则输出图像信息和加密信息中的每一个的输出单元可被共享。此外，在这种情况下，图像信息输入单元833和加密信息输入单元835可被整体配置。
此外，图35所示的成像装置810的各个组件的一部分可在外部附接到成像装置810的外部。
上面已经参考图35描述了根据本应用实例的成像装置810的功能配置的实例。
(服务器850的功能配置实例)
接下来，将参照图36描述根据本应用实例的服务器850的功能配置的实例。图36是用于描述根据本公开的技术的应用实例的说明图，并且是示出构成生物特征认证***的服务器850的示意性功能配置的实例的框图。
如图36所示，根据本应用实例的服务器850包括通信单元851、信息处理单元852和存储单元857。
通信单元851是用于服务器850经由预定网络向另一装置发送各种信息以及从另一装置接收各种信息的组件。当经由无线网络向外部装置发送各种信息和从外部装置接收各种信息时，通信单元851可包括例如通信天线、RF电路、基带处理器等。注意，在下面的描述中，当服务器850的每个组件向另一装置发送信息和从另一装置接收信息时，除非另外指定，否则经由通信单元851发送和接收信息。
信息处理单元852对从另一装置发送的加密信息进行解密，并且基于作为解密结果而获取的生物特征信息来执行生物特征认证。此外，信息处理单元852可根据生物特征认证的结果执行各种处理。如图36所示，信息处理单元852包括例如解密处理单元853、生物特征判断单元854、生物特征认证单元855和处理执行单元856。
解密处理单元853基于与加密信息的发送源相对应的密钥信息，对从另一装置(例如，成像装置810)发送的加密信息执行解密处理，从而解密加密的原始信息(例如，上述生物特征信息)。
注意，作为用于解密加密信息的密钥信息，例如，可使用与上述PUF值类似的，对于发送源装置的每个装置唯一的值(例如，固态成像元件811)。注意，作为对每个装置唯一的值，仅需要将在制造装置等时预先生成的值存储在可由解密处理单元853读取的区域中(例如，稍后描述的存储单元857)。
此外，作为另一实例，在现有加密方法中使用的密钥信息(例如，公共密钥等)可用作用于解密加密信息的密钥信息。
生物特征判断单元854判断所获取的生物特征信息是否能够认证用户。
生物特征认证单元855将判断为能够认证用户的生物特征信息与存储在预定存储区域(例如，后述的存储单元857)中的参考信息进行比较，并认证用户是否符合使用条件。
处理执行单元856执行服务器850提供的各种功能(例如，应用程序)。例如，处理执行单元856可根据由生物特征认证单元855进行生物特征认证的结果从预定的存储单元(例如，稍后描述的存储单元857)提取预定的应用程序，并执行所提取的应用。此外，处理执行单元856可根据生物特征认证的结果来指定用户，并且将根据应用的执行结果的信息发送到与所指定的用户相对应的终端装置890。
存储单元857将用于服务器850中的每个组件的各种信息临时或永久地保存以执行各种处理。存储单元857可包括例如能够在不供电的情况下保持存储的内容的非易失性记录介质(例如，存储器等)。此外，存储单元857可至少部分地包括易失性记录介质。
作为具体实例，存储单元857可保存作为用于对从成像装置810发送的加密信息进行解密的密钥的信息。该信息的实例是指示针对每个成像装置810(例如，固态成像元件811)预先生成的唯一值(例如，PUF值)的信息。
此外，作为另一实例，存储单元857可存储参考信息，该参考信息是生物特征认证期间的生物特征信息的比较目标。此外，存储单元857可存储用于执行各种应用的数据(例如，库)，用于管理各种设置等的管理数据等。
注意，图36所示的配置仅是实例，并且服务器850的配置不必限于图36所示的实例，只要可实现上述服务器850的各个功能即可。作为具体实例，图36所示的服务器850的各个组件的一部分可从外部附接到服务器850的外部。此外，作为另一个实例，可通过多个装置的分布式处理实现上述服务器850的各个功能。
上面已经参考图36描述了根据本应用实例的服务器850的功能配置的实例。
(评价)
如上所述，在根据本应用实例的生物特征认证***800中，将由成像装置810的固态成像元件811获取的生物特征信息作为已经加密的加密信息输出至固态成像元件811的外部。因此，关于固态成像元件811的外部组件，如果不保存用于解密的密钥信息，则即使成像装置810中的装置也难以解密从固态成像元件811输出的加密信息。即，在上述生物特征认证***800中，由固态成像元件811获取的生物特征信息作为加密信息在从固态成像元件811输出直到被服务器850接收的路径上传播。
此外，对于生物特征信息的加密，可将对于使用难以复制的物理特性生成(或计算)的各个固态成像元件811唯一的值(诸如PUF值)用作密钥信息。
利用如上所述的配置，通过根据本应用实例的生物特征认证***800，可进一步提高关于保护由成像装置810获取的作为成像结果的用户的生物特征信息的安全性。
<6.3.移动物体的应用实例>
根据本公开的技术(本技术)可应用于各种产品。例如，根据本公开的技术可实现为安装在任何类型的移动物体上的装置(或***)，例如汽车、电动车辆、混合动力电动车辆、摩托车、自行车、个人移动性、飞机、无人机、轮船、机器人等。
图37是示出车辆控制***的示意性配置实例的框图，该车辆控制***是可应用根据本公开的技术的移动物体控制***的实例。
车辆控制***12000包括经由通信网络12001连接的多个电子控制单元。在图37所示的实例中，车辆控制***12000包括驱动***控制单元12010、车身***控制单元12020、车辆外部信息检测单元12030、车辆内部信息检测单元12040和集成控制单元12050。此外，作为集成控制单元12050的功能配置，微型计算机12051、声音图像输出单元12052和车载网络接口(I/F)12053被示出。
驱动***控制单元12010根据各种程序控制与车辆的驱动***有关的装置的操作。例如，驱动***控制单元12010用作用于产生诸如内燃机或驱动电机的车辆的驱动力的驱动力产生装置的控制装置，用于将驱动力传递至车轮的驱动力传递机构，用于调节车辆的转向角的转向机构，以及用于产生车辆的制动力的制动装置等。
车身***控制单元12020根据各种程序控制安装在车身上的各种装置的操作。例如，车身***控制单元12020用作无钥匙进入***、智能钥匙***和电动车窗装置，或者诸如前照灯、后照灯、制动灯、方向指示灯或雾灯等的各种灯的控制装置。在这种情况下，可将从代替钥匙的便携式装置发送的无线电波或来自各种开关的信号输入到车身***控制单元12020。车身***控制单元12020接收这些无线电波或信号的输入，并控制车辆的门锁装置、电动窗装置、灯等。
车辆外部信息检测单元12030检测安装有车辆控制***12000的车辆外部的信息。例如，成像单元12031连接至车辆外部信息检测单元12030。车辆外部信息检测单元12030使成像单元12031捕获车辆外部的图像，并接收捕获的图像。车辆外部信息检测单元12030可基于接收到的图像来执行人、车辆、障碍物、标志或道路上的字符等的对象检测处理或距离检测处理。
成像单元12031是光学传感器，其接收光并根据接收到的光量输出电信号。成像单元12031可输出电信号作为图像或作为距离测量信息。此外，成像单元12031接收的光可以是可见光或诸如红外光的不可见光。
车辆内部信息检测单元12040检测车辆中的信息。车辆内部信息检测单元12040连接至例如检测驾驶员状态的驾驶员状态检测单元12041。驾驶员状态检测单元12041包括例如捕获驾驶员图像的相机，并且车辆内部信息检测单元12040可计算驾驶员的疲劳程度或注意力集中程度，或者基于从驾驶员状态检测单元12041输入的检测信息判断驾驶员是否已经睡着。
微型计算机12051可基于由车辆外部信息检测单元12030或车辆内部信息检测单元12040获取的车辆内部和外部的信息来计算驱动力产生装置、转向机构或制动装置的控制目标值，并向驱动***控制单元12010输出控制命令。例如，微型计算机12051可执行协同控制，以实现高级驾驶员辅助***(ADAS)的功能，包括避免车辆碰撞或减轻碰撞，基于车辆间距离行驶，保持车速行驶，车辆碰撞警告或车道偏离警告等。
此外，微型计算机12051基于由车辆外部信息检测单元12030或车辆内部信息检测单元12040获取的围绕车辆的信息，来控制驱动力产生装置、转向机构、制动装置等，从而以自动驾驶等为目的进行协同控制，以自主行驶而无需依赖驾驶员的操作。
此外，微型计算机12051可基于由车辆外部信息检测单元12030获取的车辆外部信息，将控制命令输出到车身***控制单元12020。例如，微型计算机12051可出于防眩光的目的执行协同控制，例如根据由车辆外部信息检测单元12030检测到的前车辆或即将到来的车辆的位置来控制前照灯，从而将远光切换为近光。
声音图像输出单元12052将声音或图像中的至少一个的输出信号发送到能够视觉或听觉地向车辆的乘客或车辆的外部通知信息的输出装置。在图37的实例中，音频扬声器12061、显示单元12062和仪表板12063被示为输出装置。显示单元12062可包括例如车载显示器或平视显示器中的至少一个。
图38是示出成像单元12031的安装位置的实例的图。
在图38中，车辆12100具有成像单元12101、12102、12103、12104和12105作为成像单元12031。
成像单元12101、12102、12103、12104和12105设置在例如诸如前鼻、后视镜、后保险杠、后门和车辆驾驶室的挡风玻璃的上部等位置处。设置在前鼻上的成像单元12101和设置在驾驶舱中的挡风玻璃上方的成像单元12105主要获取车辆12100的前向图像。设置在后视镜中的成像单元12102和12103主要获取车辆12100的侧面的图像。设置在后保险杠或后门中的成像单元12104主要获取车辆12100后面的图像。成像单元12101和12105获取的前向图像主要用于检测前方车辆、行人、障碍物、交通信号灯、交通标志、车道等。
注意，图38示出了成像单元12101至12104的成像范围的实例。成像范围12111表示设置在前鼻上的成像单元12101的成像范围，成像范围12112和12113分别表示成设置在后视镜上的成像单元12102和12103的成像范围，成像范围12114表示设置在后保险杠或后门中的成像单元12104的成像范围。例如，通过叠加由成像单元12101至12104捕获的图像数据，可获取从上方观看的车辆12100的俯视图像。
成像单元12101至12104中的至少一个可具有获取距离信息的功能。例如，成像单元12101至12104中的至少一个可以是包括多个成像元件的立体相机或具有用于检测相位差的像素的成像元件。
例如，基于从成像单元12101至12104获取的距离信息，微型计算机12051可获取到成像范围12111至12114中的每个三维物体的距离以及该距离的时间变化(与车辆12100的相对速度)，从而提取特别靠近车辆12100的行驶路径并且以预定速度(例如，0km/h或更高)以与车辆12100基本相同的方向行进的三维物体作为前车。此外，微型计算机12051可预先设定在前车之前要确保的车距，并进行自动制动控制(包括追随停止控制)、自动加速控制(包括追随开始控制)等。这样，可在不依赖于驾驶员的操作的情况下对车辆自主行驶的自动驾驶等进行协同控制。
例如，微型计算机12051基于从成像单元12101至12104获取的距离信息，在分类为两轮车辆、普通车辆、大型车辆、行人和诸如电线杆的其他三维物体的同时，提取与三维物体有关的三维物体数据，并将提取的数据用于自动避开障碍物。例如，微型计算机12051将车辆12100周围的障碍物区分为车辆12100的驾驶员可见的障碍物和难以看见的障碍物。然后，微型计算机12051确定指示与每个障碍物发生碰撞的风险的碰撞风险，并且当该碰撞风险等于或高于设定值并且存在碰撞的可能性时，微型计算机12051可经由音频扬声器12061和显示单元12062向驾驶员输出警告，或者经由驱动***控制单元12010执行强制减速或回避转向，从而执行避免碰撞的辅助。
成像单元12101至12104中的至少一个可以是检测红外光的红外相机。例如，微型计算机12051可通过确定在成像单元12101至12104的捕获图像中是否存在行人来识别行人。通过例如在作为红外相机的成像单元12101至12104捕获的图像中提取特征点的过程来执行对这种行人的识别，并且对指示物体的轮廓的一系列特征点执行图案匹配处理，以判断该物体是否是行人。当微型计算机12051确定在由成像单元12101至12104捕获的图像中存在行人并识别出行人时，声音图像输出单元12052控制显示单元12062以覆盖矩形轮廓线以强调识别出的行人。此外，声音图像输出单元12052可使显示单元12062在期望位置显示指示行人的图标等。
上面已经描述了可应用根据本公开的技术的车辆控制***的实例。可将根据本公开的技术应用于上述配置中的成像单元12031。具体地，图1所示的固态成像装置1可应用于成像单元12031。通过将根据本公开的技术应用于成像单元12031，例如，成像单元12031获取的各种信息(例如，作为成像结果而获取的图像信息等)可基于对成像单元12031内部的装置(固态成像装置)唯一的信息经历加密。因此，例如，可以进一步提高关于保护由成像单元12031获取的信息的安全性。
<<7.结论>>
上面已经参考附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是本公开的技术范围不限于这样的实例。显而易见的是，在本公开的技术领域中具有普通知识的人可在权利要求中描述的技术思想的范围内设计出各种改变实例或修改实例，并且自然将理解，它们也属于本公开的技术范围。
此外，本说明书中描述的效果仅是说明性或示例性的，并且不受限制。即，根据本公开的技术除了上述效果之外或代替上述效果，还可表现出根据本说明书对于本领域技术人员显而易见的其他效果。
注意，以下配置也属于本公开的技术范围。
(1)一种固态成像元件，包括：
以二维阵列布置的多个单位像素；和
驱动控制单元，其控制第一驱动以从在多个所述单位像素的第一单位像素组中包括的单位像素输出信号作为图像信号，并且控制第二驱动，以检测来自在多个所述单位像素的第二单位像素组中包括的两个或更多个单位像素的各个信号的变化，
其中，所述第一单位像素组和所述第二单位像素组具有彼此不同的结构
(2)根据上述(1)所述的固态成像元件，其中
设置多个所述单位像素的区域包括不被遮光的有效像素区域和被遮光的遮光区域，
所述第一单位像素组设置在所述有效像素区域中，
所述第二单位像素组设置所述遮光区域中。
(3)根据上述(2)所述的固态成像元件，其中，
所述第二单位像素组和包括光学黑(OPB)像素作为单位像素的第三单位像素组设置在所述遮光区域中，并且
所述第二单位像素组和所述第三单位像素组在结构上不同。
(4)根据上述(1)至(3)中任一项所述的固态成像元件，其中，所述第一单位像素组和所述第二单位像素组在包括在其中的单位像素的电路配置上不同。
(5)根据上述(4)所述的固态成像元件，其中，
所述第一单位像素组所包括的单位像素分别具有：
光电转换单元；
电容器，将电荷转换为电压；
初始化单元，将所述电容器的电位初始化为预定电位；
传输单元，***在所述光电转换单元和所述电容器之间，并将所述光电转换单元中生成的电荷传输到所述电容器；
放大单元，其放大并读取所述电容器的电位；和
选择单元，其控制所述放大单元的输出的传送，并且
所述第二单位像素组中包括的单位像素不具有所述光电转换单元、所述传输单元、所述电容或所述初始化单元中的至少一个。
(6)根据上述(4)所述的固态成像元件，其中，所述第一单位像素组和所述第二单位像素组在其中包括的单位像素共同具有的一个或多个元件中的至少一部分元件的结构上不同。
(7)根据上述(6)所述的固态成像元件，其中
所述第一单位像素组和所述第二单位像素组各自所包含的单位像素具有共同的光电转换单元，
并且
所述第一单位像素组和所述第二单位像素组在覆盖所述单位像素具有的光电转换单元的杂质层的结构上不同。
(8)根据上述(7)所述的固态成像元件，其中
所述第一单位像素组和所述第二单位像素组在所述杂质层的形状和尺寸中的至少任意一项上不同。
(9)根据上述(6)所述的固态成像元件，其中
所述第一单位像素组和所述第二单位像素组中的每一个所包括的单位像素具有共同的晶体管，并且
所述第一单位像素组和所述第二单位像素组在所述单位像素具有的晶体管的结构上不同。
(10)根据上述(9)所述的固态成像元件，其中，所述第一单位像素组和所述第二单位像素组在所述晶体管的栅极的形状、尺寸以及数量中的至少一项上不同。
(11)根据上述(6)所述的固态成像元件，其中
所述第一单位像素组和所述第二单位像素组中的每一个所包括的单位像素具有共同的电容器，并且
所述第一单位像素组和所述第二单位像素组在所述单位像素具有的电容器的结构上不同。
(12)根据上述(11)所述的固态成像元件，其中，所述第一单位像素组和所述第二单位像素组在所述电容器的形状、尺寸以及数量中的至少一项上不同。
(13)根据上述(1)至(12)中任一项所述的固态成像元件，其中，所述第一单位像素组和所述第二单位像素组在其中包括的各个元件的电连接关系上不同。
(14)根据上述(13)所述的固态成像元件，其中，所述第一单位像素组和所述第二单位像素组在布线图案上不同，所述布线图案用于向包括在所述第一单位像素组和所述第二单位像素组中的每个所述单位像素中包括的晶体管的栅极施加电压。
(15)根据上述(1)至(14)中任一项所述的固态成像元件，其中所述第一单位像素组和所述第二单位像素组在其中包括的单位像素共同具有的一个或多个元件中的至少一部分元件的电特性上不同。
(16)根据上述(15)所述的固态成像元件，其中
所述第一单位像素组和所述第二单位像素组的每一个中包含的单位像素具有共同的光电转换单元，并且
所述第一单位像素组和所述第二单位像素组在所述单位像素具有的光电转换单元的电特性上不同。
(17)根据上述(16)所述的固态成像元件，其中，所述第一单位像素组和所述第二单位像素组在形成包括在其中的单位像素具有的共同的光电转换单元的半导体的结构上不同。
(18)根据上述(16)所述的固态成像元件，其中，所述第一单位像素组和所述第二单位像素组在形成包括在其中的单位像素具有的共同的的光电转换单元的半导体的电特性上不同。
(19)根据上述(18)所述的固态成像元件，其中，所述第一单位像素组和所述第二单位像素组在向所述半导体中注入杂质的注入能量上不同。
(20)根据上述(18)所述的固态成像元件，其中，所述第一单位像素组和所述第二单位像素组在向所述半导体中注入的杂质量上不同。
(21)根据上述(18)所述的固态成像元件，其中，所述第一单位像素组和所述第二单位像素组在向所述半导体中注入杂质的注入角度上不同。
(22)根据上述(18)所述的固态成像元件，其中，所述第一单位像素组和所述第二单位像素组在向所述半导体中注入的杂质分布上不同。
(23)根据上述(15)所述的固态成像元件，其中
所述第一单位像素组和所述第二单位像素组的每一个中包含的单位像素具有共同的光电转换单元，并且
所述第一单位像素组和所述第二单位像素组在覆盖所述单位像素具有的光电转换单元的杂质层的电特性上不同。
(24)根据上述(23)所述的固态成像元件，其中，所述第一单位像素组和所述第二单位像素组在所述杂质层包含的杂质的浓度上不同。
(25)根据上述(15)所述的固态成像元件，其中
所述第一单位像素组和所述第二单位像素组中的每一个所包括的单位像素具有共同的晶体管，并且
所述第一单位像素组和所述第二单位像素组在所述单位像素具有的晶体管的电特性上不同。
(26)根据上述(25)所述的固态成像元件，其中，所述第一单位像素组和所述第二单位像素组在包含在其中的单位像素具有的共同的晶体管的栅极绝缘膜的厚度上不同。
(27)根据上述(25)所述的固态成像元件，其中，所述第一单位像素组和所述第二单位像素组在形成包含在其中的单位像素具有的共同的晶体管的栅极绝缘膜的材料上不同。
(28)根据上述(25)所述的固态成像元件，其中，所述第一单位像素组和所述第二单位像素组在其中所包括的单位像素具有的共同的晶体管的栅极绝缘膜的堆叠结构上不同。
(29)根据上述(25)所述的固态成像元件，其中，所述第一单位像素组和所述第二单位像素组在形成包括在其中的单位像素具有的共同的晶体管的半导体的电特性上不同。
(30)根据(25)至(29)中任一项所述的固态成像元件，其中所述第一单位像素组所包括的单位像素各自具有：
光电转换单元；
电容器，将电荷转换为电压；
初始化单元，将所述电容器的电位初始化为预定电位；
传输单元，***在所述光电转换单元和所述电容器之间，并且将在所述光电转换单元中生成的电荷传输到所述电容器；
放大单元，其放大并读出所述电容器的电位；以及
选择单元，其控制所述放大单元的输出的传送，
其中，所述晶体管构成所述放大单元或所述初始化单元。
(31)一种固态成像元件，包括：
以二维阵列布置的多个单位像素；和
驱动控制单元，其控制第一驱动以从在多个所述单位像素的第一单位像素组中包括的单位像素输出信号作为图像信号，和第二驱动，以检测来自在多个所述单位像素的第二单位像素组中包括的两个或更多个单位像素的各个信号的变化，
其中，在所述第一单位像素组和所述第二单位像素组中，各个组共同具有的至少一部分组件的结构或与各个组共同相关的组件的结构不同。
(32)根据上述(31)所述的固态成像元件，其中，所述第一单位像素组和所述第二单位像素组在以下至少一项上不同：像素组包括的所述单位像素的结构、与从所述单位像素的信号输出相关的组件的结构或像素组包含的元件之间的连接关系。
(33)根据上述(32)所述的固态成像元件，其中，
比较器作为与来自所述单位像素的信号的输出相关的组件，电连接到所述第一单位像素组和所述第二单位像素组中的每一个，并且
分别连接到所述第一单位像素组和所述第二单位像素组的比较器的结构不同。
(34)根据上述(33)所述的固态成像元件，其中，所述第一单位像素组和所述第二单位像素组中的每一个在使所述比较器的输入和输出短路的开关的配置上不同。
(35)根据上述(34)所述的固态成像元件，其中，所述第一单位像素组和所述第二单位像素组中的每个在使所述比较器的输入和输出之间短路的开关的数量上不同。
参考符号列表
1 固态成像装置
2 像素
3 像素阵列
4 竖直驱动电路
5 列信号处理电路
6 水平驱动电路
7 输出电路
8 控制电路
9 竖直信号线
10 水平信号线
11 半导体衬底
12 输入输出端子
101 控制单元
111 像素阵列单元
112 选择单元
114 恒定电流电路单元
121 像素
122 像素
131 开关
132 开关
133 开关
141 比较器
143 计数器
151 比较器
153 计数器
161 MOS晶体管
162 MOS晶体管。

Claims (35)

1.一种固态成像元件，包括：
以二维阵列布置的多个单位像素；以及
驱动控制单元，控制第一驱动以从在多个所述单位像素的第一单位像素组中包括的单位像素输出信号作为图像信号，并且控制第二驱动以检测来自在多个所述单位像素的第二单位像素组中包括的两个或更多个所述单位像素的各个信号的变化，
其中，所述第一单位像素组和所述第二单位像素组具有彼此不同的结构。
2.根据权利要求1所述的固态成像元件，其中，
设置有多个所述单位像素的区域包括不被遮光的有效像素区域和被遮光的遮光区域，
所述第一单位像素组设置在所述有效像素区域中，并且
所述第二单位像素组设置在所述遮光区域中。
3.根据权利要求2所述的固态成像元件，其中，
所述第二单位像素组和第三单位像素组设置在所述遮光区域中，所述第三单位像素组包括光学黑(OPB)像素作为单位像素，并且
所述第二单位像素组和所述第三单位像素组在结构上不同。
4.根据权利要求1所述的固态成像元件，其中，所述第一单位像素组和所述第二单位像素组在它们所包括的单位像素的电路配置上不同。
5.根据权利要求4所述的固态成像元件，其中，
所述第一单位像素组所包括的单位像素各自具有：
光电转换单元；
电容器，将电荷转换为电压；
初始化单元，将所述电容器的电位初始化为预定电位；
传输单元，***在所述光电转换单元和所述电容器之间，并将所述光电转换单元中生成的电荷传输到所述电容器；
放大单元，放大并读取所述电容器的电位；以及
选择单元，控制所述放大单元的输出的传送，并且
所述第二单位像素组包括的单位像素不具有所述光电转换单元、所述传输单元、所述电容器以及所述初始化单元中的至少一项。
6.根据权利要求4所述的固态成像元件，其中，所述第一单位像素组和所述第二单位像素组在它们包括的单位像素共同具有的一个或多个元件中的至少一部分元件的结构上不同。
7.根据权利要求6所述的固态成像元件，其中，
所述第一单位像素组和所述第二单位像素组中的每一个所包括的单位像素共同具有光电转换单元，并且
所述第一单位像素组和所述第二单位像素组在杂质层的结构上不同，所述杂质层覆盖所述单位像素所具有的所述光电转换单元。
8.根据权利要求7所述的固态成像元件，其中，
所述第一单位像素组和所述第二单位像素组在所述杂质层的形状和尺寸中的至少任一项上不同。
9.根据权利要求6所述的固态成像元件，其中，
所述第一单位像素组和所述第二单位像素组中的每一个所包括的单位像素共同具有晶体管，并且
所述第一单位像素组和所述第二单位像素组在所述单位像素所具有的所述晶体管的结构上不同。
10.根据权利要求9所述的固态成像元件，其中，所述第一单位像素组和所述第二单位像素组在所述晶体管的栅极的形状、尺寸以及数量中的至少一项上不同。
11.根据权利要求6所述的固态成像元件，其中，
所述第一单位像素组和所述第二单位像素组中的每一个所包括的单位像素共同具有电容器，并且
所述第一单位像素组和所述第二单位像素组在所述单位像素具有的所述电容器的结构上不同。
12.根据权利要求11所述的固态成像元件，其中，所述第一单位像素组和所述第二单位像素组在所述电容器的形状、尺寸以及数量中的至少一项上不同。
13.根据权利要求1所述的固态成像元件，其中，所述第一单位像素组和所述第二单位像素组在它们所包括的各个元件中的电连接关系上不同。
14.根据权利要求13所述的固态成像元件，其中，所述第一单位像素组和所述第二单位像素组在布线图案上不同，所述布线图案用于向包括在所述第一单位像素组和所述第二单位像素组中的每一个所述单位像素所包括的晶体管的栅极施加电压。
15.根据权利要求1所述的固态成像元件，其中，所述第一单位像素组和所述第二单位像素组在它们所包括的单位像素共同具有的一个或多个元件中的至少一部分元件的电特性上不同。
16.根据权利要求15所述的固态成像元件，其中，
所述第一单位像素组和所述第二单位像素组中的每一个所包括的单位像素共同具有光电转换单元，并且
所述第一单位像素组和所述第二单位像素组在所述单位像素所具有的所述光电转换单元的电特性上不同。
17.根据权利要求16所述的固态成像元件，其中，所述第一单位像素组和所述第二单位像素组在半导体的结构上不同，所述半导体形成所述第一单位像素组和所述第二单位像素组所包括的单位像素共同具有的所述光电转换单元。
18.根据权利要求16所述的固态成像元件，其中，所述第一单位像素组和所述第二单位像素组在半导体的电特性上不同，所述半导体形成所述第一单位像素组和所述第二单位像素组所包括的单位像素共同具有的所述光电转换单元。
19.根据权利要求18所述的固态成像元件，其中，所述第一单位像素组和所述第二单位像素组在向所述半导体中注入杂质的注入能量上不同。
20.根据权利要求18所述的固态成像元件，其中，所述第一单位像素组和所述第二单位像素组在向所述半导体中注入的杂质的量上不同。
21.根据权利要求18所述的固态成像元件，其中，所述第一单位像素组和所述第二单位像素组在向所述半导体中注入杂质的注入角度上不同。
22.根据权利要求18所述的固态成像元件，其中，所述第一单位像素组和所述第二单位像素组在向所述半导体中注入的杂质的分布上不同。
23.根据权利要求15所述的固态成像元件，其中，
所述第一单位像素组和所述第二单位像素组中的每一个所包括的单位像素共同具有光电转换单元，并且
所述第一单位像素组和所述第二单位像素组在覆盖所述单位像素具有的所述光电转换单元的杂质层的电特性上不同。
24.根据权利要求23所述的固态成像元件，其中，所述第一单位像素组和所述第二单位像素组在所述杂质层包含的杂质的浓度上不同。
25.根据权利要求15所述的固态成像元件，其中，
所述第一单位像素组和所述第二单位像素组中的每一个所包括的单位像素共同具有晶体管，并且
所述第一单位像素组和所述第二单位像素组在所述单位像素具有的所述晶体管的电特性上不同。
26.根据权利要求25所述的固态成像元件，其中，所述第一单位像素组和所述第二单位像素组在它们包括的单位像素共同具有的所述晶体管的栅极绝缘膜的厚度上不同。
27.根据权利要求25所述的固态成像元件，其中，所述第一单位像素组和所述第二单位像素组在形成所述第一单位像素组和所述第二单位像素组包括的所述单位像素共同具有的所述晶体管的栅极绝缘膜的材料上不同。
28.根据权利要求25所述的固态成像元件，其中，所述第一单位像素组和所述第二单位像素组在所述第一单位像素组和所述第二单位像素组包括的所述单位像素共同具有的所述晶体管的栅极绝缘膜的堆叠结构上不同。
29.根据权利要求25所述的固态成像元件，其中，所述第一单位像素组和所述第二单位像素组在半导体的电特性上不同，所述半导体形成所述第一单位像素组和所述第二单位像素组包括的所述单位像素共同具有的所述晶体管。
30.根据权利要求25所述的固态成像元件，其中，
所述第一单位像素组包括的单位像素各自具有：
光电转换单元；
电容器，将电荷转换为电压；
初始化单元，将所述电容器的电位初始化为预定电位；
传输单元，***在所述光电转换单元和所述电容器之间，并且将在所述光电转换单元中生成的电荷传输到所述电容器；
放大单元，放大并读出所述电容器的电位；以及
选择单元，控制所述放大单元的输出的传送，并且
所述晶体管构成所述放大单元或所述初始化单元。
31.一种固态成像元件，包括：
以二维阵列布置的多个单位像素；以及
驱动控制单元，控制第一驱动以从多个所述单位像素的第一单位像素组中包括的单位像素输出信号作为图像信号，并且控制第二驱动以检测来自在多个所述单位像素的第二单位像素组中包括的两个或更多个所述单位像素的各个信号的变化，
其中，在所述第一单位像素组和所述第二单位像素组中，各个组共同具有的至少一部分组件的结构或与各个组共同相关的组件的结构是不同的。
32.根据权利要求31所述的固态成像元件，其中，所述第一单位像素组和所述第二单位像素组在以下至少一项上不同：像素组中包括的所述单位像素的结构、与来自所述单位像素的信号的输出相关的组件的结构、以及像素组中包括的元件之间的连接关系。
33.根据权利要求32所述的固态成像元件，其中，
比较器作为与来自所述单位像素的信号的输出相关的所述组件，电连接到所述第一单位像素组和所述第二单位像素组的每一个，并且
分别连接到所述第一单位像素组和所述第二单位像素组的所述比较器的结构是不同的。
34.根据权利要求33所述的固态成像元件，其中，所述第一单位像素组和所述第二单位像素组中的每一个在使所述比较器的输入和输出短路的开关的配置上不同。
35.根据权利要求34所述的固态成像元件，其中，所述第一单位像素组和所述第二单位像素组中的每一个在使所述比较器的输入和输出之间短路的开关的数量上不同。
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