KR20190110541A - 고체 촬상 장치 및 고체 촬상 장치의 정보처리 방법 - Google Patents
고체 촬상 장치 및 고체 촬상 장치의 정보처리 방법 Download PDFInfo
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Abstract
데이터를 암호화하도록 적응된 고체 촬상 장치가 개시된다. 이 고체 촬상 장치는, 센서 다이로서, 상기 센서 다이의 제1 측에 형성된 촬상 화소의 어레이로서, 상기 촬상 화소 중 적어도 하나는 고유 신호를 생성하도록 구성된, 상기 촬상 화소의 어레이, 및 상기 센서 다이의 제2 측에 형성된 제1 배선층을 포함하는, 상기 센서 다이; 로직 다이로서, 상기 로직 다이의 제1 측에 형성된 제2 배선층을 포함하는, 상기 로직 다이; 및 상기 고유 신호를 이용하여 암호화된 데이터를 생성하도록 구성된 상기 로직 다이 상의 암호화 프로세서를 포함한다. 상기 로직 다이의 제1 측은 상기 센서 다이의 제2 측에 인접하여 장착되고 상기 제1 배선층은 상기 제2 배선층과 전기적으로 접속하며, 상기 촬상 화소 중 상기 적어도 하나로부터 상기 암호화 프로세서로 상기 고유 신호가 통과하는 접속 도체, 상기 암호화 프로세서 및 상기 촬상 화소 중 상기 적어도 하나는 상기 고체 촬상 장치의 내부에 위치한다.
Description
[관련 출원의 상호 참조]
본 출원은 2017년 1월 23일자로 출원된 일본 우선권 특허출원 JP 2017-009259호의 이익을 주장하며, 그 전체 내용은 본원에 참조로서 원용된다.
본 개시는, 고체 촬상 장치 및 고체 촬상 장치의 정보처리 방법에 관한 것이다.
고체 촬상 장치로서, CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 등의 MOS형 이미지 센서로 대표되는 증폭형 고체 촬상 장치가 알려져 있다. 또한, CCD(Charge Coupled Device) 이미지 센서로 대표되는 전하 전송형 고체 촬상 장치가 알려져 있다. 이들 고체 촬상 장치는, 디지털 스틸 카메라, 디지털 비디오 카메라 등에 널리 이용되고 있다. 최근, 카메라 부착 휴대전화나 PDA(Personal Digital Assistant) 등의 모바일 기기에 탑재되는 고체 촬상 장치로서는, 전원 전압이 낮고, 소비 전력의 관점 등에서 MOS형 이미지 센서가 많이 이용되고 있다. 예를 들면, 특허문헌 1에는, 이와 같은 고체 촬상 장치를 적용한 디지털 카메라의 일례가 개시되어 있다.
MOS형의 고체 촬상 장치는, 단위 화소가 광전 변환부가 되는 포토 다이오드와, 복수의 화소 트랜지스터로 형성되고, 이 복수의 단위 화소가 2차원 행렬 형상으로 배열된 화소 어레이(화소 영역)와, 주변 회로 영역을 가지고 구성된다. 복수의 화소 트랜지스터는, 3개의 MOS 트랜지스터, 즉, 전송 트랜지스터, 리셋 트랜지스터 및 증폭 트랜지스터를 포함하거나, 또는 여기에 선택 트랜지스터를 더한 4개의 MOS 트랜지스터를 포함한다.
상기 특허문헌 1에서는, 촬상 소자의 고유 정보를 이용하여, 촬상 소자와는 다른 블록을 거쳐 암호 키를 작성한다. 그러나 이 기술에서는, 촬상 소자로부터 출력되는 신호를 모니터링함으로써, 촬상 소자의 고유 정보가 유출될 우려가 있다.
그래서 본 개시에서는, 극히 안전하게 고유 정보를 생성하고, 또한, 생성한 고유 정보에 기초한 암호화 처리를 행함으로써, 안전성을 높인 암호 처리가 가능한, 신규이고 개량된 고체 촬상 장치 및 고체 촬상 장치의 정보처리 방법을 제안한다.
본 기술의 제1 측면에 따르면, 데이터를 암호화하도록 적응된 고체 촬상 장치가 제공된다. 이 고체 촬상 장치는, 센서 다이(die)로서, 상기 센서 다이의 제1 측에 형성된 촬상 화소의 어레이로서, 상기 촬상 화소 중 적어도 하나는 고유 신호를 생성하도록 구성된, 상기 촬상 화소의 어레이, 및 상기 센서 다이의 제2 측에 형성된 제1 배선층을 포함하는, 상기 센서 다이; 로직 다이로서, 상기 로직 다이의 제1 측에 형성된 제2 배선층을 포함하는, 상기 로직 다이; 및 상기 고유 신호를 이용하여 암호화된 데이터를 생성하도록 구성된 상기 로직 다이 상의 암호화 프로세서를 포함하고, 상기 로직 다이의 제1 측은 상기 센서 다이의 제2 측에 인접하여 장착되고 상기 제1 배선층은 상기 제2 배선층과 전기적으로 접속하며, 상기 촬상 화소 중 상기 적어도 하나로부터 상기 암호화 프로세서로 상기 고유 신호가 통과하는 접속 도체, 상기 암호화 프로세서, 및 상기 촬상 화소 중 상기 적어도 하나는 상기 고체 촬상 장치의 내부에 위치한다.
본 기술의 제2 측면에 따르면, 데이터를 암호화하도록 적응된 고체 촬상 장치가 제공된다. 이 고체 촬상 장치는, 촬상 화소의 어레이를 포함하는 센서 다이; 및 암호화 프로세서를 포함하는 로직 다이를 포함하고, 상기 촬상 화소 중 적어도 하나는 고유 신호를 생성하도록 구성되고, 상기 로직 다이는, 상기 센서 다이에 인접하여 장착되며 또한 상기 센서 다이로부터 수신된 상기 고유 신호를 적어도 부분적으로 이용하여 암호화 키를 생성하도록 구성되고, 상기 촬상 화소 중 상기 적어도 하나로부터 상기 암호화 프로세서로 상기 고유 신호가 통과하는 접속 도체, 상기 암호화 프로세서, 및 상기 촬상 화소 중 상기 적어도 하나는 상기 고체 촬상 장치의 내부에 위치한다.
본 기술의 제3 측면에 따르면, 데이터를 암호화하도록 적응된 고체 촬상 장치가 제공된다. 이 고체 촬상 장치는, 촬상 화소의 어레이로서, 상기 촬상 화소 중 적어도 하나는 고유 신호를 생성하도록 구성된, 상기 촬상 화소의 어레이; 및 상기 고유 신호를 이용하여 암호화된 데이터를 생성하도록 구성된 암호화 프로세서를 포함하고, 상기 촬상 화소 중 상기 적어도 하나로부터 상기 암호화 프로세서로 상기 고유 신호가 통과하는 경로, 상기 암호화 프로세서, 및 상기 촬상 화소 중 상기 적어도 하나는 상기 고체 촬상 장치의 내부에 위치한다.
이상 설명한 바와 같이, 본 개시에 따르면, 극히 안전하게 고유 정보를 생성하고, 또한, 생성한 고유 정보에 기초한 암호화 처리를 행함으로써 안전성을 높인 암호 처리가 가능한, 신규하며 개량된 고체 촬상 장치 및 고체 촬상 장치의 정보처리 방법을 제공할 수 있다.
또한, 상기의 효과는 반드시 한정적인 것이 아니라, 상기의 효과와 함께, 또는 상기의 효과에 대신하여, 본 명세서에 나타낸 어느 하나의 효과, 또는 본 명세서로부터 파악될 수 있는 다른 효과가 얻어져도 된다.
[도 1] 본 개시의 일 실시형태와 관련되는 고체 촬상 장치의 구성의 일례를 나타내는 개략 구성도이다.
[도 2] 본 개시와 관련되는 기술을 적용할 수 있는 적층형의 고체 촬상 장치의 구성예의 개요를 나타내는 도면이다.
[도 3] 적층형의 고체 촬상 장치(23020)의 제1 구성예를 나타내는 단면도이다.
[도 4] 적층형의 고체 촬상 장치(23020)의 제2 구성예를 나타내는 단면도이다.
[도 5] 적층형의 고체 촬상 장치(23020)의 제3 구성예를 나타내는 단면도이다.
[도 6] 본 개시와 관련되는 기술을 적용할 수 있는 적층형의 고체 촬상 장치의 다른 구성예를 나타내는 도면이다.
[도 7] 본 개시의 일 실시형태와 관련되는 고체 촬상 장치의 일부의 기능 구성의 일례를 나타내는 블록도이다.
[도 8] 본 개시의 일 실시형태와 관련되는 단위 화소의 회로 구성의 일례를 나타내는 도면이다.
[도 9] 본 개시의 제1 실시형태와 관련되는 고체 촬상 소자의 기능 구성예를 나타내는 설명도이다.
[도 10a] 동 실시형태와 관련되는 클립 회로의 회로 구성예를 나타내는 설명도이다.
[도 10b] 동 실시형태와 관련되는 기준 신호 생성부, 전류원 및 비교기의 회로 구성예를 나타내는 설명도이다.
[도 11a] 동 실시형태와 관련되는 고유 정보를 생성할 때에 있어서의 동작을 타이밍 차트로 나타내는 설명도이다.
[도 11b] 동 실시형태와 관련되는 고유 정보를 생성할 때에 있어서의 동작을 타이밍 차트로 나타내는 설명도이다.
[도 11c] 동 실시형태와 관련되는 고유 정보를 생성할 때에 있어서의 동작을 타이밍 차트로 나타내는 설명도이다.
[도 11d] 동 실시형태와 관련되는 고유 정보를 생성할 때에 있어서의 동작을 타이밍 차트로 나타내는 설명도이다.
[도 11e] 동 실시형태와 관련되는 고유 정보를 생성할 때에 있어서의 동작을 타이밍 차트로 나타내는 설명도이다.
[도 11f] 동 실시형태와 관련되는 고유 정보를 생성할 때에 있어서의 동작을 타이밍 차트로 나타내는 설명도이다.
[도 11g] 동 실시형태와 관련되는 고유 정보를 생성할 때에 있어서의 동작을 타이밍 차트로 나타내는 설명도이다.
[도 11h] 동 실시형태와 관련되는 고유 정보를 생성할 때에 있어서의 동작을 타이밍 차트로 나타내는 설명도이다.
[도 12] 동 실시형태와 관련되는 고체 촬상 소자의 기능 구성예를 나타내는 설명도이다.
[도 13] 동 실시형태와 관련되는 고체 촬상 소자의 동작예를 나타내는 플로우차트이다.
[도 14] 본 개시의 제2 실시형태와 관련되는 PUF값의 생성과 관련되는 기술의 일례에 대해 설명하기 위한 설명도이다.
[도 15] 동 실시형태와 관련되는 PUF값의 생성과 관련되는 기술의 일례에 대해 설명하기 위한 설명도이다.
[도 16] 동 실시형태와 관련되는 PUF값의 생성과 관련되는 기술의 일례에 대해 설명하기 위한 설명도이다.
[도 17] 동 실시형태와 관련되는 PUF값의 생성 방법의 일례에 대해 설명하기 위한 설명도이다.
[도 18] 동 실시형태와 관련되는 PUF값의 생성 방법의 일례에 대해 설명하기 위한 설명도이다.
[도 19] 동 실시형태와 관련되는 고체 촬상 장치의 기능 구성의 일례를 나타낸 블록도이다.
[도 20] 동 실시형태와 관련되는 고체 촬상 장치의 일련의 처리의 흐름의 일례에 대해 나타낸 플로우차트이다.
[도 21] 동 실시형태와 관련되는 고체 촬상 장치(1)의 일련의 처리의 흐름의 일례에 대해 나타낸 플로우차트이다.
[도 22] 생체 인증에 응용하는 경우의 촬상 장치의 개략적인 기능 구성의 일례를 나타내는 블록도이다.
[도 23] 생체 인증에 응용하는 경우의 촬상 장치의 개략적인 기능 구성의 다른 일례를 나타내는 블록도이다.
[도 24] 생체 인증에 응용하는 경우의 촬상 장치의 개략적인 기능 구성의 다른 일례를 나타내는 블록도이다.
[도 25] 생체 인증 시스템의 개략적인 시스템 구성의 일례를 나타내는 블록도이다.
[도 26] 생체 인증 시스템을 구성하는 촬상 장치의 개략적인 기능 구성의 일례를 나타내는 블록도이다.
[도 27] 생체 인증 시스템을 구성하는 서버의 개략적인 기능 구성의 일례를 나타내는 블록도이다.
[도 28] 차량 제어 시스템의 개략적인 구성의 일례를 나타내는 블록도이다.
[도 29] 차외 정보 검출부 및 촬상부의 설치 위치의 일례를 나타내는 설명도이다.
[도 2] 본 개시와 관련되는 기술을 적용할 수 있는 적층형의 고체 촬상 장치의 구성예의 개요를 나타내는 도면이다.
[도 3] 적층형의 고체 촬상 장치(23020)의 제1 구성예를 나타내는 단면도이다.
[도 4] 적층형의 고체 촬상 장치(23020)의 제2 구성예를 나타내는 단면도이다.
[도 5] 적층형의 고체 촬상 장치(23020)의 제3 구성예를 나타내는 단면도이다.
[도 6] 본 개시와 관련되는 기술을 적용할 수 있는 적층형의 고체 촬상 장치의 다른 구성예를 나타내는 도면이다.
[도 7] 본 개시의 일 실시형태와 관련되는 고체 촬상 장치의 일부의 기능 구성의 일례를 나타내는 블록도이다.
[도 8] 본 개시의 일 실시형태와 관련되는 단위 화소의 회로 구성의 일례를 나타내는 도면이다.
[도 9] 본 개시의 제1 실시형태와 관련되는 고체 촬상 소자의 기능 구성예를 나타내는 설명도이다.
[도 10a] 동 실시형태와 관련되는 클립 회로의 회로 구성예를 나타내는 설명도이다.
[도 10b] 동 실시형태와 관련되는 기준 신호 생성부, 전류원 및 비교기의 회로 구성예를 나타내는 설명도이다.
[도 11a] 동 실시형태와 관련되는 고유 정보를 생성할 때에 있어서의 동작을 타이밍 차트로 나타내는 설명도이다.
[도 11b] 동 실시형태와 관련되는 고유 정보를 생성할 때에 있어서의 동작을 타이밍 차트로 나타내는 설명도이다.
[도 11c] 동 실시형태와 관련되는 고유 정보를 생성할 때에 있어서의 동작을 타이밍 차트로 나타내는 설명도이다.
[도 11d] 동 실시형태와 관련되는 고유 정보를 생성할 때에 있어서의 동작을 타이밍 차트로 나타내는 설명도이다.
[도 11e] 동 실시형태와 관련되는 고유 정보를 생성할 때에 있어서의 동작을 타이밍 차트로 나타내는 설명도이다.
[도 11f] 동 실시형태와 관련되는 고유 정보를 생성할 때에 있어서의 동작을 타이밍 차트로 나타내는 설명도이다.
[도 11g] 동 실시형태와 관련되는 고유 정보를 생성할 때에 있어서의 동작을 타이밍 차트로 나타내는 설명도이다.
[도 11h] 동 실시형태와 관련되는 고유 정보를 생성할 때에 있어서의 동작을 타이밍 차트로 나타내는 설명도이다.
[도 12] 동 실시형태와 관련되는 고체 촬상 소자의 기능 구성예를 나타내는 설명도이다.
[도 13] 동 실시형태와 관련되는 고체 촬상 소자의 동작예를 나타내는 플로우차트이다.
[도 14] 본 개시의 제2 실시형태와 관련되는 PUF값의 생성과 관련되는 기술의 일례에 대해 설명하기 위한 설명도이다.
[도 15] 동 실시형태와 관련되는 PUF값의 생성과 관련되는 기술의 일례에 대해 설명하기 위한 설명도이다.
[도 16] 동 실시형태와 관련되는 PUF값의 생성과 관련되는 기술의 일례에 대해 설명하기 위한 설명도이다.
[도 17] 동 실시형태와 관련되는 PUF값의 생성 방법의 일례에 대해 설명하기 위한 설명도이다.
[도 18] 동 실시형태와 관련되는 PUF값의 생성 방법의 일례에 대해 설명하기 위한 설명도이다.
[도 19] 동 실시형태와 관련되는 고체 촬상 장치의 기능 구성의 일례를 나타낸 블록도이다.
[도 20] 동 실시형태와 관련되는 고체 촬상 장치의 일련의 처리의 흐름의 일례에 대해 나타낸 플로우차트이다.
[도 21] 동 실시형태와 관련되는 고체 촬상 장치(1)의 일련의 처리의 흐름의 일례에 대해 나타낸 플로우차트이다.
[도 22] 생체 인증에 응용하는 경우의 촬상 장치의 개략적인 기능 구성의 일례를 나타내는 블록도이다.
[도 23] 생체 인증에 응용하는 경우의 촬상 장치의 개략적인 기능 구성의 다른 일례를 나타내는 블록도이다.
[도 24] 생체 인증에 응용하는 경우의 촬상 장치의 개략적인 기능 구성의 다른 일례를 나타내는 블록도이다.
[도 25] 생체 인증 시스템의 개략적인 시스템 구성의 일례를 나타내는 블록도이다.
[도 26] 생체 인증 시스템을 구성하는 촬상 장치의 개략적인 기능 구성의 일례를 나타내는 블록도이다.
[도 27] 생체 인증 시스템을 구성하는 서버의 개략적인 기능 구성의 일례를 나타내는 블록도이다.
[도 28] 차량 제어 시스템의 개략적인 구성의 일례를 나타내는 블록도이다.
[도 29] 차외 정보 검출부 및 촬상부의 설치 위치의 일례를 나타내는 설명도이다.
이하에서, 첨부 도면을 참조하면서, 본 개시의 바람직한 실시형태에 대해 상세하게 설명한다. 또한, 본 명세서 및 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 기능 구성을 가지는 구성요소에 대해서는, 동일한 부호를 붙임으로써 중복 설명을 생략한다.
또한, 설명은 이하의 순서로 행하는 것으로 한다.
1. 고체 촬상 장치의 구성예
1.1. 개략 구성
1.2. 기능 구성
1.3. 단위 화소의 회로 구성
2. PUF의 개요
3. 제1 실시형태
3.1. 구성예
3.2. 동작예
4. 제2 실시형태
4.1. 기본사상
4.2. PUF값의 생성 방법
4.3. 기능 구성
4.4. 처리
4.5. 평가
5. 응용예
5.1. 생체 인증 시스템에의 응용예
5.2. 이동체에의 응용예
5.3. 이동체에의 응용예
6. 결론
(1. 고체 촬상 장치의 구성예)
본 실시형태와 관련되는 고체 촬상 장치의 일 구성예에 대해 이하에서 설명한다.
<1.1. 개략 구성>
도 1은, 본 개시의 일 실시형태와 관련되는 고체 촬상 장치의 구성의 일례로서, CMOS 고체 촬상 장치의 개략 구성을 나타낸다. 이 CMOS 고체 촬상 장치는, 각 실시형태의 고체 촬상 장치에 적용된다. 본 예의 고체 촬상 장치(1)는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 반도체 기판(11), 예를 들면 실리콘 기판에 복수의 광전 변환부를 포함한 화소(2)가 규칙적으로 2차원 행렬 형상으로 배열된 화소 어레이(이른바 화소 영역)(3)와, 주변 회로부를 가지고 구성된다. 화소(2)는, 광전 변환부가 되는 예를 들면 포토 다이오드와, 복수의 화소 트랜지스터(이른바 MOS 트랜지스터)를 가지고 이루어진다. 복수의 화소 트랜지스터는, 예를 들면 전송 트랜지스터, 리셋 트랜지스터 및 증폭 트랜지스터의 3개의 트랜지스터로 구성할 수가 있다. 그 외, 선택 트랜지스터를 추가하여 4개의 트랜지스터로 구성할 수도 있다. 또한, 단위 화소의 등가 회로의 일례에 대해서는 별도 후술한다. 화소(2)는, 1개의 단위 화소로서 구성할 수가 있다. 또한, 화소(2)는, 공유 화소 구조로 할 수도 있다. 이 공유 화소 구조는, 복수의 포토 다이오드와, 복수의 전송 트랜지스터와, 공유하는 하나의 플로팅 디퓨전과, 공유하는 하나씩의 다른 화소 트랜지스터로 구성된다. 즉, 공유 화소에서는, 복수의 단위 화소를 구성하는 포토 다이오드 및 전송 트랜지스터가, 다른 하나씩의 화소 트랜지스터를 공유하여 구성된다.
주변 회로부는, 수직 구동 회로(4)와, 컬럼 신호 처리 회로(5)와, 수평 구동 회로(6)와, 출력 회로(7)와, 제어 회로(8) 등을 포함하여 구성된다.
제어 회로(8)는, 입력 클럭과, 동작 모드 등을 지령하는 데이터를 수신하고, 또한 고체 촬상 장치의 내부 정보 등의 데이터를 출력한다. 즉, 제어 회로(8)에서는, 수직 동기 신호, 수평 동기 신호 및 마스터 클럭에 기초하여, 수직 구동 회로(4), 컬럼 신호 처리 회로(5) 및 수평 구동 회로(6) 등의 동작의 기준이 되는 클럭 신호나 제어 신호를 생성한다. 그리고, 이러한 신호는 수직 구동 회로(4), 컬럼 신호 처리 회로(5) 및 수평 구동 회로(6) 등에 입력된다.
수직 구동 회로(4)는, 예를 들면, 시프트 레지스터에 의해 구성되고, 화소 구동 배선을 선택하고, 선택된 화소 구동 배선에 화소를 구동하기 위한 펄스를 공급하여, 행 단위로 화소를 구동한다. 즉, 수직 구동 회로(4)는, 화소 어레이(3)의 각 화소(2)를 행 단위로 순차 수직 방향으로 선택 주사하고, 수직 신호선(9)을 통해 각 화소(2)의 광전 변환부가 되는 예를 들면 포토 다이오드에 있어서 수광량에 따라 생성한 신호 전하에 기초하는 화소 신호를 컬럼 신호 처리 회로(5)에 공급한다.
컬럼 신호 처리 회로(5)는, 화소(2)의, 예를 들면, 열마다 배치되어 있고, 1행분의 화소(2)로부터 출력되는 신호를 화소열마다 노이즈 제거 등의 신호 처리를 행한다. 즉, 컬럼 신호 처리 회로(5)는, 화소(2) 고유의 고정 패턴 노이즈를 제거하기 위한 CDS나, 신호 증폭, AD변환 등의 신호 처리를 행한다. 컬럼 신호 처리 회로(5)의 출력단에는 수평 선택 스위치(도시하지 않음)가 수평 신호선(10)과의 사이에 접속되어 설치된다.
수평 구동 회로(6)는, 예를 들면, 시프트 레지스터에 의해 구성되고, 수평 주사 펄스를 순차 출력함으로써, 컬럼 신호 처리 회로(5)의 각각을 차례대로 선택하고, 컬럼 신호 처리 회로(5)의 각각으로부터 화소 신호를 수평 신호선(10)에 출력시킨다.
출력 회로(7)는, 컬럼 신호 처리 회로(5)의 각각으로부터 수평 신호선(10)을 통해 순차 공급되는 신호에 대해, 신호 처리를 행하여 출력한다. 예를 들면, 버퍼링만 하는 경우도 있고, 흑(black) 레벨 조정, 열 편차 보정, 각종 디지털 신호 처리 등이 행해지는 경우도 있다. 입출력 단자(12)는, 외부와 신호의 교환을 행한다.
또한, 도 2는, 본 개시와 관련되는 기술을 적용할 수 있는 적층형의 고체 촬상 장치의 구성예의 개요를 나타내는 도면이다.
도 2의 A는, 비적층형의 고체 촬상 장치의 개략 구성예를 나타내고 있다. 고체 촬상 장치(23010)는, 도 2의 A에 나타내는 바와 같이, 1매의 다이(die)(반도체 기판)(23011)를 가진다. 이 다이(23011)에는, 화소가 행렬 형상으로 배치된 화소 영역(23012)과, 화소의 구동 그 외의 각종의 제어를 행하는 제어 회로(23013)와, 신호 처리하기 위한 로직 회로(23014)가 탑재되어 있다.
도 2의 B 및 C는, 적층형의 고체 촬상 장치의 개략 구성예를 나타내고 있다. 고체 촬상 장치(23020)는, 도 2의 B 및 C에 나타내는 바와 같이, 센서 다이(23021)와 로직 다이(23024)의 2매의 다이가 적층되고, 전기적으로 접속되어, 하나의 반도체 칩으로 구성되어 있다.
도 2의 B에서는, 센서 다이(23021)에는, 화소 영역(23012)과 제어 회로(23013)가 탑재되고, 로직 다이(23024)에는, 신호 처리를 행하는 신호 처리 회로를 포함한 로직 회로(23014)가 탑재되어 있다.
도 2의 C에서는, 센서 다이(23021)에는, 화소 영역(23012)이 탑재되고, 로직 다이(23024)에는, 제어 회로(23013) 및 로직 회로(23014)가 탑재되어 있다.
도 3은, 적층형의 고체 촬상 장치(23020)의 제1 구성예를 나타내는 단면도이다.
센서 다이(23021)에는, 화소 영역(23012)이 되는 화소를 구성하는 PD(포토 다이오드)나, FD(플로팅 디퓨전), Tr(MOS FET), 및, 제어 회로(23013)가 되는 Tr 등이 형성된다. 또한, 센서 다이(23021)에는, 복수층, 본 예에서는 3층의 배선(23110)을 가지는, 배선층(23101)이 형성된다. 또한, 제어 회로(23013)(로 기능하는 Tr)는, 센서 다이(23021)가 아니라, 로직 다이(23024)에 구성할 수 있다.
로직 다이(23024)에는, 로직 회로(23014)를 구성하는 Tr이 형성된다. 게다가, 로직 다이(23024)에는, 복수층, 본 예에서는 3층의 배선(23170)을 가지는, 배선층(23161)이 형성된다. 또한, 로직 다이(23024)에는, 내벽면에 절연막(23172)이 형성된 접속 구멍(23171)이 형성되고, 접속 구멍(23171) 내에는, 배선(23170) 등과 접속되는 접속 도체(23173)가 매입된다.
센서 다이(23021)와 로직 다이(23024)는, 서로의 배선층(23101 및 23161)이 마주보도록 접합되고, 이에 의해, 센서 다이(23021)와 로직 다이(23024)가 적층된 적층형의 고체 촬상 장치(23020)가 구성된다. 센서 다이(23021)와 로직 다이(23024)가 접합되는 면에는, 보호막 등의 막(23191)이 형성되어 있다.
센서 다이(23021)에는, 센서 다이(23021)의 이면측(PD에 광이 입사하는 측)(상측)으로부터 센서 다이(23021)를 관통하여 로직 다이(23024)의 최상층의 배선(23170)에 이르는 접속 구멍(23111)이 형성된다. 게다가, 센서 다이(23021)에는, 접속 구멍(23111)에 근접하여, 센서 다이(23021)의 이면측으로부터 1층째 배선(23110)에 이르는 접속 구멍(23121)이 형성된다. 접속 구멍(23111)의 내벽면에는, 절연막(23112)이 형성되고, 접속 구멍(23121)의 내벽면에는, 절연막(23122)이 형성된다. 그리고, 접속 구멍(23111 및 23121) 내에는, 접속 도체(23113 및 23123)가 각각 매입된다. 접속 도체(23113)와 접속 도체(23123)는, 센서 다이(23021)의 이면측에서 전기적으로 접속되고, 이에 의해, 센서 다이(23021)와 로직 다이(23024)가, 배선층(23101), 접속 구멍(23121), 접속 구멍(23111), 및, 배선층(23161)을 거쳐서, 전기적으로 접속된다.
도 4는, 적층형의 고체 촬상 장치(23020)의 제2 구성예를 나타내는 단면도이다.
고체 촬상 장치(23020)의 제2 구성예에서는, 센서 다이(23021)에 형성하는 1개의 접속 구멍(23211)에 의해, 센서 다이(23021)(의 배선층(23101)(의 배선(23110)))와, 로직 다이(23024)(의 배선층(23161)(의 배선(23170)))가 전기적으로 접속된다.
즉, 도 4에서는, 접속 구멍(23211)이, 센서 다이(23021)의 이면측으로부터 센서 다이(23021)를 관통하여 로직 다이(23024)의 최상층의 배선(23170)에 이르고, 또한, 센서 다이(23021)의 최상층의 배선(23110)에 이르도록 형성된다. 접속 구멍(23211)의 내벽면에는, 절연막(23212)이 형성되고, 접속 구멍(23211) 내에는, 접속 도체(23213)가 매입된다. 상술한 도 3에서는, 2개의 접속 구멍(23111 및 23121)에 의해, 센서 다이(23021)와 로직 다이(23024)가 전기적으로 접속되지만, 도 4에서는, 1개의 접속 구멍(23211)에 의해, 센서 다이(23021)와 로직 다이(23024)가 전기적으로 접속된다.
도 5는, 적층형의 고체 촬상 장치(23020)의 제3 구성예를 나타내는 단면도이다.
도 5의 고체 촬상 장치(23020)는, 센서 다이(23021)와 로직 다이(23024)가 접합되는 면에, 보호막 등의 막(23191)이 형성되어 있지 않은 점에서, 센서 다이(23021)와 로직 다이(23024)가 접합되는 면에, 보호막 등의 막(23191)이 형성되어 있는 도 3의 경우와 다르다.
도 5의 고체 촬상 장치(23020)는, 배선(23110 및 23170)이 직접 접촉하도록, 센서 다이(23021)와 로직 다이(23024)를 중첩하고, 필요한 가중을 가하면서 가열하여, 배선(23110 및 23170)을 직접 접합함으로써 구성된다.
도 6은, 본 개시와 관련되는 기술을 적용할 수 있는 적층형의 고체 촬상 장치의 다른 구성예를 나타내는 단면도이다.
도 6에서는, 고체 촬상 장치(23401)는, 센서 다이(23411)와, 로직 다이(23412)와, 메모리 다이(23413)의 3매의 다이가 적층된 3층의 적층 구조로 되어 있다.
메모리 다이(23413)는, 예를 들면, 로직 다이(23412)에서 행해지는 신호 처리에 있어서 일시적으로 필요한 데이터의 기억을 행하는 메모리 회로를 가진다.
도 6에서는, 센서 다이(23411)의 아래에, 로직 다이(23412) 및 메모리 다이(23413)가, 그 순번대로 적층되어 있지만, 로직 다이(23412) 및 메모리 다이(23413)는, 역순, 즉, 메모리 다이(23413) 및 로직 다이(23412)의 순번으로, 센서 다이(23411)의 아래에 적층될 수가 있다.
또한, 도 6에서는, 센서 다이(23411)에는, 화소의 광전 변환부가 되는 PD나, 화소 Tr의 소스/드레인 영역이 형성되어 있다.
PD의 주위에는 게이트 절연막을 거쳐 게이트 전극이 형성되고, 게이트 전극과 쌍을 형성하는 소스/드레인 영역에 의해 화소 Tr(23421), 화소 Tr(23422)가 형성되어 있다.
PD에 인접하는 화소 Tr(23421)가 전송 Tr이고, 그 화소 Tr(23421)를 구성하는 한 쌍의 소스/드레인 영역의 일방이 FD로 되어 있다.
또한, 센서 다이(23411)에는, 층간 절연막이 형성되고, 층간 절연막에는, 접속 구멍이 형성된다. 접속 구멍에는, 화소 Tr(23421), 및, 화소 Tr(23422)에 접속하는 접속 도체(23431)가 형성되어 있다.
게다가, 센서 다이(23411)에는, 각 접속 도체(23431)에 접속하는 복수층의 배선(23432)을 가지는 배선층(23433)이 형성되어 있다.
또한, 센서 다이(23411)의 배선층(23433)의 최하층에는, 외부 접속용의 전극이 되는 알루미늄 패드(23434)가 형성되어 있다. 즉, 센서 다이(23411)에서는, 배선(23432)보다 로직 다이(23412)와의 접착면(23440)에 가까운 위치에 알루미늄 패드(23434)가 형성되어 있다. 알루미늄 패드(23434)는, 외부와의 신호의 입출력과 관련되는 배선의 일단으로서 이용된다.
게다가, 센서 다이(23411)에는, 로직 다이(23412)와의 전기적 접속에 이용되는 컨택트(23441)가 형성되어 있다. 컨택트(23441)는, 로직 다이(23412)의 컨택트(23451)에 접속됨과 함께, 센서 다이(23411)의 알루미늄 패드(23442)에도 접속되고 있다.
그리고, 센서 다이(23411)에는, 센서 다이(23411)의 이면측(상측)으로부터 알루미늄 패드(23442)에 이르도록 패드 구멍(23443)이 형성되어 있다.
본 개시와 관련되는 기술은, 이상과 같은 고체 촬상 장치에 적용할 수가 있다.
또한, 도 3 ~ 도 6을 참조하여 설명한 예에 있어서, 각종 배선에는, 예를 들면, 구리(Cu) 배선이 이용된다. 또한, 이후에서는, 도 5에 나타내는 바와 같이, 서로 적층되는 센서 다이간에 있어서 배선간(예를 들면, 도 5에 나타내는 배선(23110 및 23170)간)을 직접 접합하는 구성을 「Cu-Cu 접합」이라고도 칭한다.
<1.2. 기능 구성>
계속하여, 도 7을 참조하여, 본 개시의 일 실시형태와 관련되는 고체 촬상 장치의 기능 구성의 일례에 대해 설명한다. 도 7은, 본 개시의 일 실시형태와 관련되는 고체 촬상 장치의 일부의 기능 구성의 일례를 나타내는 블록도이다. 도 7에 나타내는 고체 촬상 장치(1)는, 예를 들면, CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 이미지 센서나 CCD(Charge Coupled Device) 이미지 센서 등의, 피사체를 촬상하여, 촬상 화상의 디지털 데이터를 얻는 촬상 소자이다.
도 7에 나타내는 바와 같이, 고체 촬상 장치(1)는, 제어부(101), 화소 어레이부(111), 선택부(112), A/D변환부(ADC(Analog Digital Converter))(113), 및 정전류 회로부(114)를 가진다.
제어부(101)는, 고체 촬상 장치(1)의 각 부를 제어하고, 화상 데이터(화소 신호)의 판독 등에 관한 처리를 실행시킨다.
화소 어레이부(111)는, 포토 다이오드 등의 광전 변환 소자를 가지는 화소 구성이 행렬(어레이) 형상으로 배치되는 화소 영역이다. 화소 어레이부(111)는, 제어부(101)에 의해 제어되어, 각 화소에서 피사체의 광을 수광하고, 그 입사광을 광전 변환하여 전하를 축적하고, 소정의 타이밍에 있어서, 각 화소에 축적된 전하를 화소 신호로서 출력한다.
화소(121) 및 화소(122)는, 그 화소 어레이부(111)에 배치되는 화소군 중의, 상하로 인접하는 2 화소를 나타내고 있다. 화소(121) 및 화소(122)는, 서로 동일한 컬럼(열)의 연속하는 행의 화소이다. 도 7의 예의 경우, 화소(121) 및 화소(122)에 나타내는 바와 같이, 각 화소의 회로에는, 광전 변환 소자 및 4개의 트랜지스터가 이용되고 있다. 또한, 각 화소의 회로의 구성은, 임의이며, 도 7에 나타내는 예 이외더라도 좋다.
일반적인 화소 어레이에는, 컬럼(열)마다, 화소 신호의 출력선이 설치된다. 화소 어레이부(111)의 경우, 1컬럼(열)마다, 2개(2계통)의 출력선이 설치된다. 1컬럼의 화소의 회로는, 1행 걸러서, 이 2개의 출력선에 교대로 접속된다. 예를 들면, 위로부터 홀수번째 행의 화소의 회로가 일방의 출력선에 접속되고, 짝수번째 행의 화소의 회로가 타방의 출력선에 접속된다. 도 7의 예의 경우, 화소(121)의 회로는, 제1 출력선(VSL1)에 접속되고, 화소(122)의 회로는, 제2 출력선(VSL2)에 접속된다.
또한, 도 7에 있어서는, 설명의 편의상, 하나의 컬럼 분의 출력선만 나타내고 있지만, 실제로는, 각 컬럼에 대해서, 마찬가지로 2개씩 출력선이 설치된다. 각 출력선에는, 그 컬럼의 화소의 회로가 1행 걸러서 접속된다.
선택부(112)는, 화소 어레이부(111)의 각 출력선을 ADC(113)의 입력에 접속하는 스위치를 갖고, 제어부(101)에 의해 제어되어, 화소 어레이부(111)와 ADC(113)의 접속을 제어한다. 즉, 화소 어레이부(111)로부터 판독된 화소 신호는, 이 선택부(112)를 거쳐서 ADC(113)에 공급된다.
선택부(112)는, 스위치(131), 스위치(132), 및 스위치(133)를 가진다. 스위치(131)(선택 SW)는, 서로 동일한 컬럼에 대응하는 2개의 출력선의 접속을 제어한다. 예를 들면, 스위치(131)가 온(ON) 상태가 되면, 제1 출력선(VSL1)과 제2 출력선(VSL2)이 접속되고, 오프(OFF) 상태가 되면 절단된다.
상세내용에 대하여는 후술하지만, 고체 촬상 장치(1)에 있어서는, 각 출력선에 대해서 ADC가 1개씩 설치되어 있다(컬럼 ADC). 따라서, 스위치(132) 및 스위치(133)가 모두 온 상태라고 하면, 스위치(131)가 온 상태가 되면, 동일한 컬럼의 2개의 출력선이 접속되므로, 하나의 화소의 회로가 2개의 ADC에 접속되게 된다. 반대로, 스위치(131)가 오프 상태가 되면, 동일한 컬럼의 2개의 출력선이 절단되고, 하나의 화소의 회로가 하나의 ADC에 접속되게 된다. 즉, 스위치(131)는, 하나의 화소의 신호의 출력처로 하는 ADC(컬럼 ADC)의 수를 선택한다.
상세내용에 대하여는 후술하지만, 이와 같이 스위치(131)가 화소 신호의 출력처로 하는 ADC의 수를 제어함으로써, 고체 촬상 장치(1)는, 그 ADC의 수에 따라 보다 다양한 화소 신호를 출력할 수가 있다. 즉, 고체 촬상 장치(1)는, 보다 다양한 데이터 출력을 실현할 수가 있다.
스위치(132)는, 화소(121)에 대응하는 제1 출력선(VSL1)과, 그 출력선에 대응하는 ADC의 접속을 제어한다. 스위치(132)가 온(ON) 상태가 되면, 제1 출력선이, 대응하는 ADC의 비교기의 일방의 입력에 접속된다. 또한, 오프(OFF) 상태가 되면 그들이 절단된다.
스위치(133)는, 화소(122)에 대응하는 제2 출력선(VSL2)과, 그 출력선에 대응하는 ADC의 접속을 제어한다. 스위치(133)가 온(ON) 상태가 되면, 제2 출력선이, 대응하는 ADC의 비교기의 일방의 입력에 접속된다. 또한, 오프(OFF) 상태가 되면 그들이 절단된다.
선택부(112)는, 제어부(101)의 제어에 따라, 이러한 스위치(131) ~ 스위치(133)의 상태를 절환함으로써, 하나의 화소의 신호의 출력처로 하는 ADC(컬럼 ADC)의 수를 제어할 수가 있다.
또한, 스위치(132)나 스위치(133)(어느 일방 또는 양방)를 생략하고, 각 출력선과, 그 출력선에 대응하는 ADC를 상시 접속하도록 해도 된다. 다만, 이러한 스위치에 의해, 이러한 접속·절단을 제어할 수가 있도록 함으로써, 하나의 화소의 신호의 출력처로 하는 ADC(컬럼 ADC)의 수의 선택의 폭이 넓어진다. 즉, 이러한 스위치를 설치함으로써, 고체 촬상 장치(1)는, 보다 다양한 화소 신호를 출력할 수가 있다.
또한, 도 7에 있어서는, 하나의 컬럼분의 출력선에 대한 구성만 나타내고 있지만, 실제로는, 선택부(112)는, 컬럼마다, 도 7에 나타내는 바와 마찬가지의 구성(스위치(131) ~ 스위치(133))을 가지고 있다. 즉, 선택부(112)는, 각 컬럼에 대해, 제어부(101)의 제어에 따라, 상술한 바와 마찬가지의 접속 제어를 행한다.
ADC(113)는, 화소 어레이부(111)로부터 각 출력선을 거쳐서 공급되는 화소 신호를, 각각 A/D변환하여, 디지털 데이터로서 출력한다. ADC(113)는, 화소 어레이부(111)로부터의 출력선마다의 ADC(컬럼 ADC)를 가진다. 즉, ADC(113)는, 복수의 컬럼 ADC를 가진다. 하나의 출력선에 대응하는 컬럼 ADC는, 비교기, D/A변환기(DAC), 및 카운터를 가지는 싱글 슬로프형의 ADC이다.
비교기는, 그 DAC 출력과 화소 신호의 신호값을 비교한다. 카운터는, 화소 신호와 DAC 출력이 동등해질 때까지, 카운트값(디지털값)을 증분(increment)한다. 비교기는, DAC 출력이 신호값에 이르면, 카운터를 정지한다. 그 후, 카운터(1, 2)에 의해 디지털화된 신호를 DATA1 및 DATA2로서 고체 촬상 장치(1)의 외부로 출력한다.
카운터는, 다음의 A/D변환을 위해 데이터 출력 후, 카운트값을 초기값(예를 들면 0)으로 되돌린다.
ADC(113)는, 각 컬럼에 대해서 2계통의 컬럼 ADC를 가진다. 예를 들면, 제1 출력선(VSL1)에 대해서, 비교기(141)(COMP1), DAC(142)(DAC1), 및 카운터(143)(카운터(1))가 설치되고, 제2 출력선(VSL2)에 대해서, 비교기(151)(COMP2), DAC(152)(DAC2), 및 카운터(153)(카운터(2))가 설치되어 있다. 도시는 생략하고 있지만, ADC(113)는, 다른 컬럼의 출력선에 대해서도 마찬가지의 구성을 가진다.
다만, 이러한 구성 중, DAC는, 공통화할 수가 있다. DAC의 공통화는, 계통마다 행해진다. 즉, 각 컬럼의 서로 동일한 계통의 DAC가 공통화된다. 도 7의 예의 경우, 각 컬럼의 제1 출력선(VSL1)에 대응하는 DAC가 DAC(142)로서 공통화되고, 각 컬럼의 제2 출력선(VSL2)에 대응하는 DAC가 DAC(152)로서 공통화되고 있다. 또한, 비교기와 카운터는, 각 출력선의 계통마다 설치된다.
정전류 회로부(114)는, 각 출력선에 접속되는 정전류 회로이고, 제어부(101)에 의해 제어되어 구동한다. 정전류 회로부(114)의 회로는, 예를 들면, MOS(Metal Oxide Semiconductor) 트랜지스터 등에 의해 구성된다. 이 회로 구성은 임의이지만, 도 7에 있어서는, 설명의 편의상, 제1 출력선(VSL1)에 대해서, MOS 트랜지스터(161)(LOAD1)가 설치되고, 제2 출력선(VSL2)에 대해서, MOS 트랜지스터(162)(LOAD2)가 설치되고 있다.
제어부(101)는, 예를 들면 이용자 등의 외부로부터 요구를 수신하여 판독 모드를 선택하고, 선택부(112)를 제어하여, 출력선에 대한 접속을 제어한다. 또한, 제어부(101)는, 선택한 판독 모드에 따라, 컬럼 ADC의 구동을 제어한다. 게다가, 제어부(101)는, 컬럼 ADC 이외에도, 필요에 따라서, 정전류 회로부(114)의 구동을 제어하거나, 예를 들면, 판독 레이트나 타이밍 등, 화소 어레이부(111)의 구동을 제어한다.
즉, 제어부(101)는, 선택부(112)의 제어뿐만이 아니라, 선택부(112) 이외의 각 부도, 보다 다양한 모드로 동작시킬 수가 있다. 따라서, 고체 촬상 장치(1)는, 보다 다양한 화소 신호를 출력할 수가 있다.
또한, 도 7에 나타내는 각 부의 수는, 부족하지 않는 한 임의이다. 예를 들면, 각 컬럼에 대해서, 출력선이 3 계통 이상 설치되도록 해도 된다. 또한, 도 7에 나타낸, ADC(132)로부터 병렬로 출력되는 화소 신호의 수나, ADC(132) 자체의 수를 늘림으로써, 외부에 병렬하여 출력되는 화소 신호의 수를 늘려도 된다.
이상, 도 7을 참조하여, 본 개시의 일 실시형태와 관련되는 고체 촬상 장치의 기능 구성의 일례에 대해 설명했다.
<1.3. 단위 화소의 회로 구성>
계속해서, 도 8을 참조하여, 단위 화소의 회로 구성의 일례에 대해 설명한다. 도 8은, 본 개시의 일 실시형태와 관련되는 단위 화소의 회로 구성의 일례를 나타낸 도면이다. 도 8에 나타내는 바와 같이, 본 개시의 일 실시형태와 관련되는 단위 화소(121)는, 광전 변환부, 예를 들면 포토 다이오드(PD)와, 4개의 화소 트랜지스터를 포함한다. 4개의 화소 트랜지스터는, 예를 들면, 전송 트랜지스터(Tr11), 리셋 트랜지스터(Tr12), 증폭 트랜지스터(Tr13), 및 선택 트랜지스터(Tr14)이다. 이러한 화소 트랜지스터는, 예를 들면, n채널의 MOS 트랜지스터에 의해 구성될 수 있다.
전송 트랜지스터(Tr11)는, 포토 다이오드(PD)의 캐소드와 플로팅 디퓨전부(FD)의 사이에 접속된다. 포토 다이오드(PD)에서 광전 변환되어, 여기에 축적된 신호 전하(여기서는, 전자)를, 게이트에 전송 펄스(φTRG)가 주어짐으로써 플로팅 디퓨전부(FD)에 전송한다. 또한, 참조 부호 "Cfd"는, 플로팅 디퓨전부(FD)의 기생 용량을 모식적으로 나타내고 있다.
리셋 트랜지스터(Tr12)는, 전원(VDD)에 드레인이, 플로팅 디퓨전부(FD)에 소스가 각각 접속된다. 그리고, 포토 다이오드(PD)로부터 플로팅 디퓨전부(FD)에의 신호 전하의 전송에 앞서서, 게이트에 리셋 펄스(φRST)가 주어지는 것에 의해 플로팅 디퓨전부(FD)의 전위를 리셋한다.
증폭 트랜지스터(Tr13)는, 플로팅 디퓨전부(FD)에 게이트가, 전원(VDD)에 드레인이, 선택 트랜지스터(Tr14)의 드레인에 소스가 각각 접속된다. 증폭 트랜지스터(Tr13)는, 리셋 트랜지스터(Tr12)에 의해 리셋한 후의 플로팅 디퓨전부(FD)의 전위를 리셋 레벨로서 선택 트랜지스터(Tr14)에 출력한다. 나아가 증폭 트랜지스터(Tr13)는, 전송 트랜지스터(Tr11)에 의해 신호 전하를 전송한 후의 플로팅 디퓨전부(FD)의 전위를 신호 레벨로서 선택 트랜지스터(Tr14)에 출력한다.
선택 트랜지스터(Tr14)는, 예를 들면, 증폭 트랜지스터(Tr13)의 소스에 드레인이, 수직 신호선(9)에 소스가 각각 접속된다. 그리고 선택 트랜지스터(Tr14)의 게이트에 선택 펄스(φSEL)가 주어지는 것에 의해 온 상태가 되어, 증폭 트랜지스터(Tr13)로부터 출력되는 신호를 수직 신호선(9)에 출력한다. 또한, 이 선택 트랜지스터(Tr14)에 대해서는, 전원(VDD)과 증폭 트랜지스터(Tr13)의 드레인의 사이에 접속한 구성을 채용하는 것도 가능하다.
또한, 본 실시형태와 관련되는 고체 촬상 장치(1)를, 적층형의 고체 촬상 장치로서 구성하는 경우에는, 예를 들면, 포토 다이오드 및 복수의 MOS 트랜지스터 등의 소자가, 도 2의 B 또는 C에 있어서의 센서 다이(23021)에 형성된다. 또한, 전송 펄스, 리셋 펄스, 선택 펄스, 전원 전압은, 도 2의 B 또는 C에 있어서의 로직 다이(23024)로부터 공급된다. 또한, 선택 트랜지스터의 드레인에 접속되는 수직 신호선(9)으로부터 후단의 소자는, 로직 회로(23014)로 구성되어 있고, 로직 다이(23024)에 형성된다.
이상, 도 8을 참조하여, 단위 화소의 회로 구성의 일례에 대해 설명했다.
<2. PUF의 개요>
계속해서, PUF(Physically Unclonable Function)의 개요에 대해 설명한다. PUF는, 복제 곤란한 물리적 특징을 이용하여 디바이스에 고유의 값을 출력하는 함수이다. PUF의 일례로서, Arbiter PUF, SRAM PUB, Glitch PUF 등을 들 수 있다.
예를 들면, Arbiter PUF는, 2개의 경로를 지나 Arbiter로 불리는 회로에 도착하는 신호의 지연차를 이용하여, 그 디바이스에 고유의 값을 출력하는 기술이다. 또한, SRAM PUF는, SRAM(Static Random Access Memory)에 전원을 넣은 직후의 초기값의 차이를 이용하여, 그 디바이스에 고유의 값을 출력하는 기술이다. 또한, Glitch PUF는, 로직 회로를 구성하는 각 게이트의 입출력 신호간의 지연 관계에 의해 발생하는 그릿치(Glitch)로 불리는 현상을 이용하여, 그 디바이스에 고유의 값을 출력하는 기술이다.
이러한 PUF를 이용하여 생성되는 디바이스에 고유의 값은, 복제가 곤란하다고 하는 특성 때문에, 예를 들면, 개개의 디바이스를 식별하기 위한 식별자(ID)로서의 이용이나, 소위 키 정보(예를 들면, 암호화의 키)로서의 이용이 기대되고 있다.
이상, PUF의 개요에 대해 설명했다. 또한, 이후의 설명에 있어서는, 상기 PUF를 이용하여 생성된 디바이스에 고유의 값을 「PUF값」이라고도 칭한다.
<3. 제1 실시형태>
제1 실시형태로서, 내부에서 암호화 처리를 완결시키는 고체 촬상 소자에 대해 설명한다. 종래, 고체 촬상 소자에 고유한 고유 정보에 기초하여, 촬상 장치의 내부에서 암호화 키를 생성하는 기술은 존재하고 있었다. 그러나, 고체 촬상 소자로부터 고유 정보를 출력하여, 고체 촬상 소자와는 다른 기능 블록에 의해 암호화하면, 암호화에 이용되는 고유 정보가 유출될 가능성이 있다.
그래서, 제1 실시형태에서는, 고유 정보를 외부에 출력하지 않고, 고유 정보를 사용한 암호화 처리를 내부에서 완결시키는 고체 촬상 소자에 대해 설명한다.
<3.1. 구성예>
도 9는, 본 개시의 제1 실시형태와 관련되는 고체 촬상 소자의 기능 구성예를 나타내는 설명도이다. 도 9에 나타낸 것은, 고유 정보를 이용한 암호화 처리를 내부에서 완결시키는 고체 촬상 장치(1)의 기능 구성예이다. 이하, 도 9를 이용하여 본 개시의 제1 실시형태와 관련되는 고체 촬상 소자의 기능 구성예에 대해 설명한다.
도 9에 나타낸 바와 같이, 본 개시의 제1 실시형태와 관련되는 고체 촬상 장치(1)는, 구동 제어부(210)와, 촬상부(212) 및 고유 정보 생성부(214)를 포함한, 소정의 행 및 열로 이루어지는 화소 어레이부(211)와, 클립 회로(215)와, 기준 신호 생성부(216)와, 전류원(217)과, 검출부(218)와, 고유값 연산부(220)와, 암호화부(222)와, 통신 제어부(224)를 포함하여 구성된다.
구동 제어부(210)는, 소정의 입력 클럭 및 데이터에 기초하여, 후술하는 촬상부(212)나 고유 정보 생성부(214)를 구동시키기 위한 신호를 생성하여, 촬상부(212)나 고유 정보 생성부(214)를 구동시킨다. 구동 제어부(210)는, 예를 들면, 도 1을 이용하여 설명한 고체 촬상 장치(1)의 구성에 있어서의 제어 회로(8), 수직 구동 회로(4), 수평 구동 회로(6)를 포함할 수 있다. 또한 구동 제어부(210)는, 도 2에 나타낸 제어 회로(23013)에 설치될 수 있다.
구동 제어부(210)는, 화소 어레이부(211)를 구동시킬 때에, 촬상부(212)의 구동과, 고유 정보 생성부(214)의 구동을 절환하는 기능을 가지고 있어도 된다. 구동 제어부(210)가 촬상부(212)의 구동과, 고유 정보 생성부(214)의 구동을 절환하는 기능을 가짐으로써, 촬상부(212)와 고유 정보 생성부(214)의 회로의 공통화가 가능해진다. 또한 구동 제어부(210)가 촬상부(212)의 구동과 고유 정보 생성부(214)의 구동을 절환하는 기능을 가짐으로써, 고유 정보를 생성하기 위한 특별한 소자를 필요로 하지 않고, 고유값이 해석되기 어려워진다.
또한 구동 제어부(210)는, 화소 어레이부(211)에 있어서의, 화상을 출력할 때에 구동시키는 소자와, 소자 고유 정보를 검출하기 위해서 구동시키는 소자를 나누는 기능을 가지고 있어도 된다. 구동 제어부(210)가, 화상을 출력할 때에 구동시키는 소자와, 소자 고유 정보를 검출하기 위해서 구동시키는 소자를 나누는 기능을 가짐으로써, 소자 고유 정보가 유출되지 않게 된다.
또한 구동 제어부(210)는, 소자 고유 정보를 검출하기 위한 구동을 행할 때, 화상을 출력할 때의 구동과는 다른 바이어스 전류로 구동하도록 제어해도 된다. 구동 제어부(210)가, 소자 고유 정보를 검출하기 위한 구동을 행할 때, 화상을 출력할 때의 구동과는 다른 바이어스 전류로 구동하도록 제어함으로써, 안정되게 고유값을 얻는데 적합한 구동이 가능해진다. 구체적으로는, 예를 들면, 도 7에 나타낸 회로에 있어서의 MOS 트랜지스터(161)(LOAD1), MOS 트랜지스터(162)(LOAD2)의 구동을, 소자 고유 정보를 검출하기 위한 구동을 행할 때와, 화상을 출력하기 위한 구동을 행할 때 다르게 한다. MOS 트랜지스터(161)(LOAD1), MOS 트랜지스터(162)(LOAD2)의 구동을 변화시킴으로써, 증폭 트랜지스터(AMP)에 있어서의 특성을 변화시킬 수가 있다. 구동 제어부(210)가, 온도에 따른 바이어스 전류로 소자 고유 정보를 검출하기 위한 구동을 행하도록 제어함으로써, 보다 안정되게 고유값을 얻는데 적합한 구동이 가능하게 된다.
구동 제어부(210)는, 화상을 출력할 때의 구동과는 다른 바이어스 전류로 소자 고유 정보를 검출하기 위한 구동을 행할 때는, 고체 촬상 장치(1)의 칩 온도에 따른 바이어스 전류로 구동하도록 제어해도 된다.
화소 어레이부(211)는, 소정의 행 및 열로 이루어지는 단위 화소가 배열되어 있고, 소스 팔로워 회로를 거쳐 데이터를 출력하도록 구성되어 있다.
촬상부(212)는, 복수의 광전 변환부를 포함한 화소가 2차원 어레이 형상으로 배열된 화소 어레이를 가지고 있고, 구동 제어부(210)에 의해 구동되어 아날로그 신호를 출력한다. 촬상부(212)에 있어서의 각 화소는, 예를 들면, 도 8에 나타낸 회로 구성을 가진다.
고유 정보 생성부(214)는, 예를 들면 촬상부(212)에 있어서 설치되어 있는 화소와 동일한 구성을 가지는 회로가 일차원으로 배열되어 있고, 구동 제어부(210)에 의해 구동되어 아날로그 신호를 출력한다. 고유 정보 생성부(214)로서 형성되는 회로는, 촬상부(212)에 있어서 설치되어 있는 화소와 대략 동일한 제조 공정으로 제작되어도 된다. 또한 구동 제어부(210)는, 촬상부(212)의 구동과, 고유 정보 생성부(214)의 구동을 절환해도 된다.
고유 정보 생성부(214)는, 화소 어레이에 있어서의 옵티컬 블랙(OPB) 영역에 설치되는 화소여도 된다. 고유 정보 생성부(214)로서 구성되는 회로에 있어서의 각 소자는, 제조 시에 물리적인 편차를 가진다. 본 개시의 제1 실시형태와 관련되는 고체 촬상 장치(1)는, 이 고유 정보 생성부(214)가 출력하는 아날로그 신호를, 고유의 복제할 수 없는 정보(소자 고유 정보)의 기초로 이용한다.
고유 정보 생성부(214)가 출력하는 아날로그 신호의 생성원의 일례를 든다. 이하의 설명에서는, 고유 정보 생성부(214)가 도 7이나 도 8에 나타낸 화소(121)와 마찬가지의 구성을 가지고 있는 것으로서 설명한다.
<포토 다이오드(PD)>
포토 다이오드(PD)에는, 제조 시의 결정 결함에 기인하는 노이즈 성분이 있다. 결정 결함은 암전류의 편차를 초래한다. 결정 결함은 고정 패턴 노이즈로서 나타난다.
<선택 트랜지스터(SEL)>
선택 트랜지스터(SEL)에는, 임계값 전압(Vth)의 편차에 기인하는 노이즈 성분이 있다. 임계값 전압(Vth)의 편차는, 산화막, 채널폭, 채널 길이, 불순물 등의 구조적인 것에 기인한다. 임계값 전압(Vth)의 편차는 고정 패턴 노이즈로서 나타난다.
<리셋 트랜지스터(RST)>
리셋 트랜지스터(RST)에도, 임계값 전압(Vth)의 편차에 기인하는 노이즈 성분이 있다. 임계값 전압(Vth)의 편차는, 산화막, 채널폭, 채널 길이, 불순물 등의 구조적인 것에 기인한다. 임계값 전압(Vth)의 편차는 고정 패턴 노이즈로서 나타난다.
<플로팅 디퓨전부(FD)>
플로팅 디퓨전부(FD)에는, 제조 시의 결정 결함에 기인하는 노이즈 성분이 있다. 결정 결함은 암전류의 편차를 초래한다. 결정 결함은 고정 패턴 노이즈로서 나타난다. 리셋 트랜지스터(RST)가 온에서 오프로 절환되는 때에, 플로팅 디퓨전부(FD)에는 kTC 노이즈(리셋 노이즈)가 나타난다. 이 kTC 노이즈는 일시적으로 생기는 것이다. 리셋 트랜지스터(RST)가 온에서 오프로 절환되는 때에, 플로팅 디퓨전부(FD)에는 피드 스루가 나타난다. 이 피드 스루는 기생 용량의 편차나 임계값에 기인하는 것으로, 고정 패턴 노이즈로서 나타난다.
<증폭 트랜지스터(AMP)>
증폭 트랜지스터(AMP)에도, 임계값 전압(Vth)의 편차에 기인하는 노이즈 성분이 있다. 임계값 전압(Vth)의 편차는, 산화막, 채널폭, 채널 길이, 불순물 등의 구조적인 것에 기인한다. 임계값 전압(Vth)의 편차는 고정 패턴 노이즈로서 나타난다. 또한 증폭 트랜지스터(AMP)에는, 오버드라이브 전압에 기인하는 노이즈 성분, 열잡음에 기인하는 노이즈 성분, 1/f 잡음에 기인하는 노이즈 성분, 랜덤 텔레그래프 노이즈(RTN)에 기인하는 노이즈 성분이 있다. RTN은 산화막 중의 결함에 의한 전하의 트랩·디트랩에 기인한다고 생각되고 있다. 산화막 중의 결함의 유무는 고유의 편차이지만, 관측되는 것은 이치 또는 다치의 시간적인 신호 레벨 변동이다.
이러한 노이즈 성분이, 신호선(VSL)을 거쳐서 후단의 검출부(218)에 전달된다. 통상의 구동 시에는, 이러한 노이즈 성분 중, 신호의 전송의 전후에서 변화하지 않는 노이즈 성분은 CDS 처리에 의해 제거되게 된다. 본 실시형태에서는, 고체 촬상 장치(1)는, 고유값을 생성하는 때에는, 이러한 노이즈 성분을 제거하는 것이 아니라, 고유값의 기초가 되는 소자 고유 정보로서 이용한다. 고유 정보 생성부(214)가 출력하는 아날로그 신호에 포함되는 노이즈 성분을 고유값의 기초로 함으로써, 고체 촬상 장치(1)는, 해석되기 어려운 고유값의 생성을 가능하게 한다.
고유 정보 생성부(214)는, 예를 들면 외부로부터의 광이 닿지 않는 위치(차광된 위치)에 설치될수 있다. 고유 정보 생성부(214)가 차광된 위치에 설치됨으로써, 고체 촬상 장치(1)는, 외광의 영향을 받지 않고 안정된 고유 정보의 생성을 가능하게 한다. 또한 고유 정보 생성부(214)는, 촬상부(212)의 화소 어레이의 열수와 동일한 수의 회로를 하나 또는 복수행 가지고 있어도 된다. 또한 고유 정보 생성부(214)는, 구동 제어부(210)로부터의 제어 신호에 의해 동작하는 행 선택 스위치를 설치해도 된다.
클립 회로(215)는, 화소 어레이부(211)의 열수와 같이 n열 배열되는 회로이고, 화소 어레이부(211)의 소스 팔로워 회로와 병렬로 접속되는 소스 팔로워 회로이다. 클립 회로(215)는, 열마다의 출력선의 전압(VSL 전압)이 소정의 범위가 되도록 클립하는 기능을 가진다.
도 10a는, 클립 회로(215)의 회로 구성예를 나타내는 설명도이다. 클립 회로(215)는, 화소와 병렬로, 출력선(VSL)에 접속된, 행 선택 가능한 소스 팔로워 회로이다. 클립 회로(215)는, 각각의 출력선(VSL)에 대응하여, 트랜지스터(CLPSEL, CLPAMP)를 구비한다. 트랜지스터(CLPSEL)는, 선형 동작하는 트랜지스터이고, 트랜지스터(CLPAMP)의 소스와 출력선(VSL)을 접속하는 제어를 행한다. 당해 제어는 클립 선택 펄스에 의해 행해진다. 트랜지스터(CLPAMP)는, 포화 동작하는 트랜지스터이고, 화소의 증폭 트랜지스터(AMP)와 마찬가지로, 전류원에 의해 바이어스 전류를 흘리면 입력에 따른 신호를 출력한다. 입력은 클립 전압에 따라 주어지고, 통상은 1V ~ 2V 정도의 중간 전위이다.
선택 상태에서는, 출력선(VSL)에 접속되는 소스 팔로워(선택행의 화소)의 출력 전압이 클립 전압에 따라 출력되는 전압보다도 낮아지면, 클립 회로(215)에 우선적으로 바이어스 전류가 흐르게 된다. 그 결과, 선택행의 화소의 소스 팔로워 출력은 기능하지 않게 되고, 클립 전압에 따른 출력 레벨에 출력선(VSL)의 전압이 클립된다. 클립 전압은 열마다의 단위 클립 회로에 공통의 DC전압이 공급되지만, 이 때, 화소 소스 팔로워와 마찬가지로, 개개로 임계값 편차나 오버드라이브 전압변동이 일어난다.
기준 신호 생성부(216)는, 클립 회로(215)가 열마다 출력하는 VSL 전압을 평균화하여 출력한다. 전류원(217)은, 정전류를 흘리고, VSL 전압을 출력하기 위한 회로이며, 전류 제어 전압 생성부(219)에 의해 구동된다. 전류원(217)은 n열 배열되고, 단위 화소 내의 증폭 트랜지스터와 소스 팔로워 회로를 형성한다. 전류 제어 전압 생성부(219)는, 밴드 갭 레퍼런스 회로에 의해, 전류원(217)의 전류값이 온도에 의존하지 않도록, 전류 제어 전압을 생성한다.
검출부(218)는, 고유 정보 생성부(214)가 출력하는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 신호 처리를 행한다. 검출부(218)는, 비교기(231)와, DA변환기(232)와, 카운터(233)를 포함한다. 비교기(231)는, 전류원(217)이 출력하는 VSL 전압과, DA변환기(232)가 출력하는 참조 파형을 비교하여 전압을 시간으로 변환한다. 비교기(231)는, 입력측에 설치되는 입력 용량과, 비교기(231)의 입출력을 단락하는 스위치를 구비한다. DA변환기(232)는, 비교기(231)에 공급하는 참조 파형을 생성한다. 카운터(233)는, 비교기(231)의 출력이 반전할 때까지 카운트하여, 시간을 카운트 수로 변환하는 기능을 가진다.
검출부(218)는, 변환 후의 디지털 신호를 고유값 연산부(220)에 출력한다. 검출부(218)는, 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 기능에 더하여, 2개의 입력 신호에 대해서 차분 처리하는 기능과, 검출부(218) 자신에서 발생하는 편차를 제거하는 기능을 구비할 수 있다. 검출부(218) 자신에서 발생하는 편차를 제거하는 기능을 갖춤으로써, 고유 정보 생성부(214)로부터 출력되는 신호에 불필요한 편차를 더하지 않기 때문에, 고유값의 기초가 되는 신호의 품질을 높이는 것이 가능해진다. 또한 검출부(218)는, 고유 정보 생성부(214)가 출력하는 아날로그 신호에 대해서 열 병렬 처리를 행해도 되고, 화소 병렬 처리를 행해도 된다.
검출부(218)는, 신호선의 전위를 클램프하는 용량과, 당해 용량의 일단을 기준 전위로 설정하기 위한 스위치를 구비해도 된다. 구체적으로는, 도 7에 나타낸 ADC(113)의, 비교기(141, 151)의 입력측에 설치되는 용량 소자의 일단과, 비교기(141, 151)의 출력측을 접속하는 스위치를 구비하고 있어도 된다. 당해 스위치에 의해 용량 소자의 일단과, 비교기(141, 151)의 출력측이 접속됨으로써, 비교기(141, 151)에 포함되는 트랜지스터 중, 다이오드 접속되는 트랜지스터가 발생하게 된다. 이에 의해, 신호선의 전위를 클램프하는 용량의 일단이 소정의 기준 전위로 설정되므로, 아날로그 영역에서의 편차의 제거가 가능해진다. 또한 검출부(218)는, AD변환 후의 디지털값을 차분 처리해도 된다. 검출부(218)는, AD변환 후의 디지털값을 차분 처리에 의해, 디지털 영역에서의 편차의 제거가 가능해진다.
또한 검출부(218)는, 후술하는 바와 같이 클램프의 레벨을 시프트 시키는 기능을 가지고 있어도 된다. 검출부(218)는, 클램프의 레벨을 시프트 시킴으로써, 아날로그값으로부터 디지털값으로의 변환 시에, 소정의 기준을 중심으로 한 아날로그값의 분포를 최적의 것으로 할 수 있다. 아날로그값의 분포를 최적의 것으로 함으로써, 고유 정보 생성부(214)가 출력하는 고유 정보를 손실없이 얻는 것이 가능해진다.
검출부(218)가 복수 배열되어 있는 경우, 각각의 검출부(218)는, 검출부(218)에 각각 입력되는 신호와, 복수의 검출부(218)에 공통의 기준 신호의 차분을 취하는 기능을 가지고 있어도 된다. 이 경우, 복수의 검출부(218)에 공통의 기준 신호는, 검출부(218)에 각각 입력되는 신호의 평균과 대략 동일해도 된다.
고유 정보 생성부(214)와 검출부(218)의 사이에는, 고유 정보 생성부(214)가 출력하는 고유 정보를 일시적으로 보관 유지하기 위한 메모리, 특히 아날로그 메모리가 설치되어도 된다. 아날로그 메모리로서는, 이하에서 설명하는 바와 같이 신호선의 기생 용량이어도 된다. 또한, 고유 정보 생성부(214)와 복수의 검출부(218)의 사이에 각각 아날로그 메모리가 설치되는 경우, 아날로그 메모리간을 단락시키는 스위치가 설치되어도 된다. 고유 정보의 생성이 용이하게 됨과 함께, 아날로그 메모리간을 단락시켜 평균화함으로써, 각각의 아날로그 메모리에 보관 유지된 고유 정보는 소거된다.
도 10b는, 기준 신호 생성부(216), 전류원(217) 및 비교기(231)의 회로 구성예를 나타내는 설명도이다. 도 10b에는, (n-1)번째의 출력선 VSL(n-1), n번째의 출력선 VSL(n), (n＋1)번째의 출력선 VSL(n＋1)이 나타내어져 있다.
출력선 VSL(n-1)에는, 기준 신호 생성부(216)로서 스위치(251a, 252a)가 설치되어 있고, 출력선 VSL(n-1)에는 기생 용량(253a)이 존재한다. 출력선 VSL(n)에는, 기준 신호 생성부(216)로서 스위치(251b, 252b)가 설치되어 있고, 출력선 VSL(n)에는 기생 용량(253b)이 존재한다. 출력선 VSL(n＋1)에는, 기준 신호 생성부(216)로서 스위치(251c, 252c)가 설치되어 있고, 출력선 VSL(n＋1)에는 기생 용량(253c)이 존재한다.
전류원(217)으로서, 스위치(252a)의 일단에 트랜지스터(261a)가, 스위치(252b)의 일단에 트랜지스터(261b)가, 스위치(252c)의 일단에 트랜지스터(261c)가, 각각 접속된다.
출력선 VSL(n-1)에는, 비교기(231)로서 입력 용량(271a, 272a), 스위치(273a, 274a), 비교기(275a)가 존재한다. 출력선 VSL(n)에는, 비교기(231)로서 입력 용량(271b, 272b), 스위치(273b, 274b), 비교기(275b)가 존재한다. 출력선 VSL(n＋1)에는, 비교기(231)로서 입력 용량(271c, 272c), 스위치(273c, 274c), 비교기(275c)가 존재한다.
도 11a는, 고유 정보를 생성할 때에 있어서의, 기준 신호 생성부(216), 전류원(217) 및 비교기(231)의 동작을 타이밍 차트로 나타내는 설명도이다. 이하에서는, 출력선 VSL(n-1) 상에, 또는 출력선 VSL(n-1)을 따라 설치되는 각 소자의 동작에 대해 설명한다.
시각(t1)에서 하나의 수평 판독 기간이 스타트한다. 이 시점에서, 행 선택 신호(φSEL)가 하이로 되고, 행 선택이 시작된다. 이 시점에서는 리셋 트랜지스터(RST)가 온 상태이므로, 플로팅 디퓨전부(FD)의 전압은 VDD로 고정되어 있다. 이에 의해, 플로팅 디퓨전부(FD)의 편차는 제거된다. 또한 고유 정보를 생성할 때에, 전송 펄스(φTRG)는 로우로 고정된다. 전송 펄스(φTRG)가 로우로 고정됨으로써 전송 트랜지스터(TRG)가 오프가 되어, 포토 다이오드(PD)의 편차를 제거할 수가 있다.
또한, 시각(t1)에서는 전류원(217)을 떼어 내기 위한 전류원 분리 펄스가 하이이고, 스위치(252a)가 온으로 되어 있다. 또한 시각(t1)에서는, VSL 전압을 평균화하는 VSL 평균화 펄스가 로우이고, 스위치(251a)가 오프로 되고 있다. 이에 의해, 소스 팔로워 동작하고 있어도, 소스 팔로워마다의 편차 정보가 출력선 VSL에 출력된다.
시각(t2)에서, 행 선택 신호(선택 펄스)(φSEL)와, 전류원 분리 펄스가 동시에 로우가 되고, 열마다의 VSL 전압이, VSL의 기생 용량(253a)에 보관 유지된다. 또한 시각(t2)에서, VSL 평균화 펄스가 하이가 되고, 각 열의 VSL 전압이 평균화된다. 이 평균화된 VSL 전압이 기준 신호가 된다.
시각(t3)의 시점에서, 비교기(275a)의 내부 오프셋과, VSL 전압 및 참조 파형의 차분이, 입력 용량(272a)에 충전되고, 비교기(275a)의 동작점이 초기화된다.
시각(t4)에서, 단락 펄스가 로우가 되고, 스위치(273a, 274a)가 오프로 된다. 이에 의해, 스위치(273a, 274a)에서의 kTC 노이즈와 피드 스루 편차가 발생한다.
시각(t5 ~ t6)이 1회째의 AD변환 기간(제1 ADC 기간)이다. 이 기간에 있어서, DA변환기(232)는 참조 파형을 직선 형상으로 소정의 기울기로 변화시킨다. 그리고 비교기(275a)는, 그 참조 파형을 이용하여 기준 신호를 AD변환한다. DA변환기(232)는 참조 파형을 시프트 하는 기능을 가져도 된다. 즉, DA변환기(232)는 클램프 레벨을 시프트 하는 기능을 가지고 있어도 된다. DA변환기(232)는 참조 파형을 시프트 함으로써, 카운터(233)의 출력에 오프셋을 붙일 수 있다. 이 제1 ADC 기간에서는, 비교기(275a)의 반전 지연, 참조 파형의 지연, 카운터의 클럭 지연이 발생하고 있다. 또한 도 11a에 있어서, 삼각형은 비교기(275a)의 반전 타이밍을 나타내고 있다.
시각(t6)에서 제1 ADC 기간이 끝나면, 행 선택 신호(φSEL)가 하이로, 전류원 분리 펄스가 하이로, VSL 평균화 펄스가 로우가 된다. 즉, 스위치(251a)가 오프가 되고, 스위치(252a)가 온으로 되어 있다. 이에 의해, 소스 팔로워 동작하고 있어도, 소스 팔로워마다의 편차 정보(증폭 트랜지스터의 출력의 편차)가 출력선(VSL)에 출력된다.
시각(t7 ~ t8)이 2번째의 AD변환 기간(제2 ADC 기간)이다. 이 기간에 있어서도, DA변환기(232)는 참조 파형을 직선 형상으로 소정의 기울기를 갖고 변화시킨다. 그리고 비교기(275a)는, 그 참조 파형을 이용해 기준 신호를 AD변환한다. 여기서, 변환 후의 디지털값에는, 시각(t4)에서 생긴 스위치(273a, 274a)에서의 kTC 노이즈와 피드 스루 편차와, 제1 ADC 기간에서 생긴 비교기(275a)의 반전 지연, 참조 파형의 지연, 카운터의 클럭 지연이, 마찬가지로 포함된다. 또한 도 11a에 있어서, 삼각형은 비교기(275a)의 반전 타이밍을 나타내고 있다.
그래서, 제2 ADC 기간이 끝나면, 제1 ADC 기간에서의 카운터(233)의 카운트값과, 제2 ADC 기간에서의 카운터(233)의 카운트값의 차분 처리를 행한다. 이 차분 처리에 의해, 검출부(218)에서 생기는 편차를 제거할 수가 있다. 따라서, 소자 고유 정보에, 검출부(218)에서 생기는 편차가 포함되는 것을 막을 수 있다.
또한 제1 ADC 기간에 있어서, 카운터(233)의 출력에 오프셋을 붙이고 있으므로, 상기 차분 처리가 행해져도, 고유 정보 생성부(214)에 의한 편차가 결손하는 일은 없다. 고유 정보 생성부(214)에 의한 편차는, 기준 신호를 중심으로 정규 분포한다. 따라서, 오프셋이 없으면 고유 정보 생성부(214)에 의한 편차에 부의 값이 발생하여, 0 이하의 값이 모두 0이 되어 버린다.
AD변환 때의 참조 파형의 기울기는, 소망한 디지털값을 얻을 수 있도록 조정(아날로그 게인 조정)되는 것이 바람직하다. 또한, 소자 고유 정보의 판독 시에는, 통상의 판독에 대해서, 전류원의 전류(드레인 전류(Id))를 작게 해도 된다. 오버드라이브 전압은, 2×Id/gm으로 구해지지만, 편차도 오버드라이브 전압에 비례하므로, 드레인 전류(Id)를 작게 하면, 소스 팔로워에 포함되는 오버드라이브 전압의 편차 성분이 상대적으로 작아진다. 즉, 주로 증폭 트랜지스터(AMP)의 임계값의 편차의 정보를 검출할 수 있다. 또한, 소자 고유 정보의 판독 시에는, 통상의 판독에 대해서, 전류원의 전류(드레인 전류(Id))를 크게 해도 된다. 전류원의 전류를 크게 함으로써, 소스 팔로워에 포함되는 편차 정보 중, 오버드라이브 전압의 편차 성분을 상대적으로 크게 할 수도 있다.
템포럴 노이즈로서, 증폭 트랜지스터 AMP의 열잡음, 1/f노이즈, RTN, 주변 회로의 열잡음이 포함되지만, 이들은, 복수회의 판독을 행하여 가산(평균)하면, 억압할 수가 있다.
경시 열화를 억제하기 위해서, 고체 촬상 장치(1)는, 이하의 조건으로, 구동 제어하는 것이 바람직하다. 핫 캐리어(hot carrier) 주입을 고려하여, 동작 시의 전류는 작은 것이 바람직하다. 즉 바이어스 전류는 작아지도록 제어하는 것이 바람직하다. 또한 마찬가지로 핫 캐리어 주입을 고려하여, 동작 시간이 짧은 것이 바람직하다. 예를 들어 기동 시나 리퀘스트 시만 구동하도록 제어하는 것이 바람직하다. 또한 마찬가지로 핫 캐리어 주입을 고려하여, 불사용시는 전류를 흐르게 하지 않는 것이 바람직하다. 즉, 불사용시에는 선택 트랜지스터(SEL)를 오프로 하는 것이 바람직하다. 또한 산화막의 파괴를 고려하여, 불사용시는, 대상 소자의 게이트와 소스 또는 드레인과의 전압차가 작은 것이 바람직하다. 즉, 불사용시에는 리셋 트랜지스터(RST)를 온하는 것이 바람직하다. 또한 기판 핫 캐리어 주입을 고려하여, 고유 정보 생성부(214)는, 차광되어 있는 것이 바람직하다.
선택 펄스(φSEL)의 하이 레벨 전위는 VDD(2.7V) 정도로 해도 되지만, 중간 전위(대략 1V ~ 1.5V 정도)로 해도 된다. 선택 트랜지스터(SEL)의 드레인 소스간의 전위차(VDS)를 포화 동작시키면, 소스 팔로워가 된다. 예를 들면, 선택 트랜지스터(SEL)의 드레인 전압을 2.7V로 하고, 선택 트랜지스터(SEL)의 드레인측(증폭 트랜지스터 AMP의 소스측)은 통상 2.2V 정도이다. 이에 대해서, 선택 트랜지스터(SEL)의 VDS를 충분히 취하면(적어도 수백 ~ 700mV 정도의 차가 있으면) 포화 동작시킬 수가 있다. 이에 의해, 선택 트랜지스터(SEL)의 게이트 전압에 따른 출력이 출력선(VSL)에 전달된다. 선택 트랜지스터(SEL)도 증폭 트랜지스터(AMP)와 마찬가지로, 포화 동작시키면, 임계값과 오버드라이브 전압이 소자마다 변동하므로, 선택 트랜지스터(SEL)의 임계값과 오버드라이브 전압의 편차를 검출할 수가 있다. 이 때, 비선택행의 화소와 클립 회로(215)는, 선택 스위치가 오프 되어 있어, 판독에 관여하지 않는다.
전류 제어 전압 생성부(219)는, 전류 제어 전압을 제1 ADC 기간과 제2 ADC 기간에서 다른 전압으로 구동함으로써, 오버드라이브 전압을 변화시킬 수가 있다. 이 때의 오버드라이브 전압의 변화량이 변동하므로, 오버드라이브 전압의 변화량을 소자 고유 정보로서 검출할 수 있다.
도 11b는, 고유 정보를 생성할 때에 있어서의, 기준 신호 생성부(216), 전류원(217) 및 비교기(231)의 동작을 타이밍 차트로 나타내는 설명도이다. 이하에서는, 출력선 VSL(n-1) 상에, 또는 출력선 VSL(n-1)을 따라 설치되는 각 소자의 동작에 대해 설명한다. 도 11a의 타이밍 차트와는, 전류원 분리 펄스, VSL 평균화 펄스가 항상 로우 레벨인 점에서 차이가 난다.
시각(t1)에서 하나의 수평 판독 기간이 스타트한다. 이 시점에서 행 선택 신호(φSEL)가 하이로 되고, 행 선택이 시작된다. 이 시점에서는 리셋 트랜지스터(RST)가 온 상태이므로, 플로팅 디퓨전부(FD)의 전압은 VDD로 고정되고 있다. 이에 의해 플로팅 디퓨전부(FD)의 편차는 제거된다. 또한 고유 정보를 생성할 때에, 전송 펄스(φTRG)는 로우로 고정된다. 전송 펄스(φTRG)가 로우로 고정됨으로써 전송 트랜지스터(TRG)가 오프가 되고, 포토 다이오드(PD)의 편차를 제거할 수가 있다.
시각(t2)의 시점에서, 비교기(275a)의 내부 오프셋과, VSL 전압 및 참조 파형의 차분이, 입력 용량(272a)에 충전되어, 비교기(275a)의 동작점이 초기화된다.
시각(t3)에서, 단락 펄스가 로우가 되고, 스위치(273a, 274a)가 오프가 된다. 이에 의해, 스위치(273a, 274a)에서의 kTC 노이즈와 피드 스루 편차가 발생한다.
시각(t4 ~ t5)이 1회째의 AD변환 기간(제1 ADC 기간)이다. 이 기간에 있어서, DA변환기(232)는 참조 파형을 직선 형상으로 소정의 기울기를 갖고 변화시킨다. 그리고 비교기(275a)는, 그 참조 파형을 이용하여 기준 신호를 AD변환한다. 이 제1 ADC 기간에서는, 비교기(275a)의 반전 지연, 참조 파형의 지연, 카운터의 클럭 지연이 발생하고 있다. 또한 도 11b에 있어서 삼각형은 비교기(275a)의 반전 타이밍을 나타낸다.
계속해서, 시각(t6)의 시점에서, 전류 제어 전압 생성부(219)는, 바이어스 전류가 커지도록 전류 제어 전압을 제어한다.
시각(t7 ~ t8)이 2회째의 AD변환 기간(제2 ADC 기간)이다. 이 기간에 있어서도, DA변환기(232)는 참조 파형을 직선 형상으로 소정의 기울기를 갖고 변화시킨다. 그리고 비교기(275a)는, 그 참조 파형을 이용하여 기준 신호를 AD변환한다. 여기서, 변환 후의 디지털값에는, 시각(t4)에서 생긴 스위치(273a, 274a)에서의 kTC 노이즈와 피드백 스루 편차와, 제1 ADC 기간에서 생긴 비교기(275a)의 반전 지연, 참조 파형의 지연, 카운터의 클럭 지연이, 마찬가지로 포함된다. 또한 도 11b에 있어서, 삼각형은 비교기(275a)의 반전 타이밍을 나타낸다.
그래서, 제2 ADC 기간이 끝나면, 제1 ADC 기간에서의 카운터(233)의 카운트값과, 제2 ADC 기간에서의 카운터(233)의 카운트값의 차분 처리를 행한다. 이 차분 처리에 의해, 검출부(218)에서 생기는 편차를 제거할 수가 있다. 제1 ADC 기간과 제2 ADC 기간에서는, 바이어스 전류값이 다를 뿐이므로, 임계값 정보는 캔슬되고, 오버드라이브 전압의 성분의 추출이 가능해진다. 여기서, 트랜지스터의 이득 계수 β는, (W/L)×μ×Cox이다. W는 게이트 폭, L은 게이트 길이, μ은 전자의 이동도, Cox는 단위면적 당의 산화막 용량이다. 또한 상호 인덕턴스 gm는, 거의 21/2×β×Id이다. 따라서 오버드라이브 전압은 2×Id/gm=(2×Id/β)1/2이다. β는 소자 고유의 편차를 가지므로, 바이어스 전류와 소자 편차에 따른 출력이 얻어진다. β 중에는 이동도 μ가 포함되어 있고, 이동도 μ에는 온도 특성이 포함된다. 따라서, 후술하는 바와 같이 온도에 따라 바이어스 전류나 참조 파형의 기울기 및 시프트량을 조정함으로써, 온도에 의한 특성 변화를 완화하고, 적절한 레인지에서 AD변환을 행하는 것이 가능해진다. 고체 촬상 장치(1)의 동작 온도에서는 격자 산란이 지배적이기 때문에, 이동도의 온도 특성은, 절대온도 T-3/2에 의존한다.
도 11b에 나타낸 타이밍 차트로 동작시키는 경우에도, 선택 펄스(φSEL)의 하이 레벨 전위는 VDD(2.7V) 정도로 해도 되지만, 중간 전위(대략 1V ~ 1.5V 정도)로 해도 된다. 선택 트랜지스터(SEL)의 드레인 소스간의 전위차(VDS)를 포화 동작시키면, 소스 팔로워가 된다.
RTN은, 시간 변동하는 성분이기도 하지만, 발생하는 소자가 정해져 있다(FPN 성분). 따라서, RTN의 검출도 가능하다.
일반적으로, RTN은, 결함 준위에의 전자의 포획 또는 방출 과정에서 발생하고, 진폭이 크기 때문에 이치 또는 다치의 출력을 발생시킨다. RTN의 검출은, 통상은 시간적인 변화를 포함하기 때문에, 연속적으로 관측하거나, 복수회의 샘플링에 의해 행해진다. 여기서, 시간적인 변화란, 결함이 가지는 에너지 준위와, 화소의 증폭 트랜지스터 AMP의 채널 전자의 페르미 준위와의 차에 의해 발생하는 시정수를 가지고, 이치 또는 복수의 상태가 임의의 타이밍에서 발생하는 것을 가리킨다.
도 11c는, 고유 정보를 생성할 때에 있어서의, 기준 신호 생성부(216), 전류원(217) 및 비교기(231)의 동작을 타이밍 차트로 나타내는 설명도이다. 이하에서는, 출력선 VSL(n-1) 상에, 또는 출력선 VSL(n-1)을 따라 설치되는 각 소자의 동작에 대해 설명한다.
시각(t1)에서 하나의 수평 판독 기간이 스타트한다. 이 시점에서 행 선택 신호(φSEL)가 하이로 되고, 행 선택이 시작된다. 이 시점에서는 리셋 트랜지스터(RST)가 온 상태이므로, 플로팅 디퓨전부(FD)의 전압은 VDD로 고정되고 있다. 이에 의해 플로팅 디퓨전부(FD)의 편차는 제거된다. 또한 고유 정보를 생성할 때에, 전송 펄스(φTRG)는 로우로 고정된다. 전송 펄스(φTRG)가 로우로 고정됨으로써 전송 트랜지스터(TRG)가 오프로 되고, 포토 다이오드(PD)의 편차를 제거할 수가 있다.
시각(t2)의 시점에서, 비교기(275a)의 내부 오프셋과, VSL 전압 및 참조 파형의 차분이, 입력 용량(272a)에 충전되어, 비교기(275a)의 동작점이 초기화된다.
시각(t3)에서, 단락 펄스가 로우로 되고, 스위치(273a, 274a)가 오프가 된다. 이에 의해, 스위치(273a, 274a)에서의 kTC 노이즈와 피드 스루 편차가 발생한다.
시각(t4 ~ t5)이 1회째의 AD변환 기간(제1 ADC 기간)이다. 이 기간에 있어서, DA변환기(232)는 참조 파형을 직선 형상으로 소정의 기울기를 갖고 변화시킨다. 그리고 비교기(275a)는, 그 참조 파형을 이용하여 기준 신호를 AD변환한다. 이 제1 ADC 기간에서는, 비교기(275a)의 반전 지연, 참조 파형의 지연, 카운터의 클럭 지연이 발생하고 있다. 또한 도 11c에 있어서 삼각형은, 비교기(275a)의 반전 타이밍을 나타낸다.
계속해서, 시각(t6)의 시점에서, 전류 제어 전압 생성부(219)는, 바이어스 전류가 커지도록 전류 제어 전압을 제어한다.
시각(t7 ~ t8)이 2회째의 AD변환 기간(제2 ADC 기간)이다. 이 기간에 있어서도, DA변환기(232)는 참조 파형을 직선 형상으로 소정의 기울기를 갖고 변화시킨다. 그리고 비교기(275a)는, 그 참조 파형을 사용하여 기준 신호를 AD변환한다. 여기서, 변환 후의 디지털값에는, 시각(t4)에서 생긴 스위치(273a, 274a)에서의 kTC 노이즈와 피드 스루 편차와, 제1 ADC 기간에서 생긴 비교기(275a)의 반전 지연, 참조 파형의 지연, 카운터의 클럭 지연이, 마찬가지로 포함된다. 또한 도 11c에 있어서 삼각형은, 비교기(275a)의 반전 타이밍을 나타낸다.
그래서, 제2 ADC 기간이 끝나면, 제1 ADC 기간에서의 카운터(233)의 카운트값과, 제2 ADC 기간에서의 카운터(233)의 카운트값의 차분 처리를 행한다. 이 차분 처리에 의해, 검출부(218)에서 생기는 편차를 제거할 수가 있다. 또한, 이 차분 처리에 의해 RTN이 발생했는지 여부의 데이터를 취득할 수가 있다. 이 데이터 취득을 복수회 행함으로써, 화소의 증폭 트랜지스터 AMP마다의 RTN의 발생 빈도를 평가할 수 있다. 따라서, 증폭 회로가 가지는 열잡음이나 1/f에서 발생하는 전압 진폭보다 큰 전압 진폭을 가지는 경우에, 그것을 검출할 수 있던 소자의 어드레스를 소자 고유 정보로서 가지는 것이 가능하다. 이 경우, RTN은, 상술한 바와 같이 에너지차에 기초하여 시정수가 변화하는, 즉 검출 확률이 변화하므로, 온도마다의 어드레스의 테이블을 가지는 것이 바람직하다.
도 11c에 나타낸 타이밍 차트로 동작시키는 경우에도, 선택 펄스(φSEL)의 하이 레벨의 전위는 VDD(2.7V) 정도로 해도 되지만, 중간 전위(대략 1V ~ 1.5V 정도)로 해도 된다. 선택 트랜지스터(SEL)의 드레인 소스간의 전위차(VDS)를 포화 동작시키면, 소스 팔로워가 된다.
상술한 바와 같이, 클립 회로(215)도 소스 팔로워 회로이고, 도 11a에 나타낸 동작과 마찬가지의 동작으로 소자 고유 정보를 얻을 수가 있다.
도 11d는, 고유 정보를 생성할 때에 있어서의, 클립 회로(215), 기준 신호 생성부(216), 전류원(217) 및 비교기(231)의 동작을 타이밍 차트로 나타내는 설명도이다. 이하에서는, 출력선 VSL(n-1) 상에, 또는 출력선 VSL(n-1)을 따라 설치되는 각 소자의 동작에 대해 설명한다.
도 11d의 타이밍 차트에서는, 화소는 전행 비선택으로 한다. 즉 행 선택 신호(φSEL)는 로우로 고정되어 있다. 다른 화소 구동용의 펄스의 상태는 임의이다. 시각(t1)에서 하나의 수평 판독 기간이 스타트한다. 이 시점에서 클립 선택 펄스(φCLPSEL)가 하이로 되고 클립 회로(215)가 선택된다. 또한 단락 펄스가 하이로 되고, 스위치(273a, 274a)가 접속된다. 전류원(217)을 분리하기 위한 스위치(252a)가 온이고, VSL 전압을 평균화하는 스위치(251a)가 오프이므로, 소스 팔로워 동작하고 있고, 클립 회로(215)의 소스 팔로워마다의 편차 정보(트랜지스터(CLPAMP)의 출력의 편차)가 출력선(VSL)에 출력된다.
시각(t2)의 시점에서, 클립 선택 펄스(φCLPSEL)와 전류원 분리 펄스를 동시에 로우로 한다. 이에 의해, VSL 전압이 기생 용량(253a)에 보관 유지된다. 여기서, VSL 전압의 평균화가 행해지므로, 각 열의 VSL 전압이 평균화된다. 이 평균화된 VSL 전압이 기준 신호가 된다.
시각(t3)의 시점에서, 비교기(275a)의 내부 오프셋과, VSL 전압 및 참조 파형의 차분이, 입력 용량(272a)에 충전되고, 비교기(275a)의 동작점이 초기화된다.
시각(t4)에서, 단락 펄스가 로우로 되고, 스위치(273a, 274a)가 오프가 된다. 이에 의해, 비교기(275a)의 동작점의 초기화가 종료한다. 또한, 스위치(273a, 274a)가 오프가 됨으로써, 스위치(273a, 274a)에서의 kTC 노이즈와 피드 스루 편차가 발생한다.
시각(t5 ~ t6)가 1회째의 AD변환 기간(제1 ADC 기간)이다. 이 기간에 있어서, DA변환기(232)는 참조 파형을 직선 형상으로 소정의 기울기를 갖고 변화시킨다. 그리고 비교기(275a)는, 그 참조 파형을 이용하여 기준 신호를 AD변환한다. DA변환기(232)는 참조 파형을 시프트 하는 기능을 가져도 된다. 즉, DA변환기(232)는 클램프 레벨을 시프트 하는 기능을 가지고 있어도 된다. DA변환기(232)는 참조 파형을 시프트 함으로써, 카운터(233)의 출력에 오프셋을 붙일 수가 있다. 이 제1 ADC 기간에서는, 비교기(275a)의 반전 지연, 참조 파형의 지연, 카운터의 클럭 지연이 발생하고 있다. 또한 도 11d에 있어서 삼각형은 비교기(275a)의 반전 타이밍을 나타낸다.
하나의 수평 판독 기간이 시각(t6)에서 스타트한다. 이 (t6)의 시점에서, 클립 선택 펄스(φCLPSEL)가 하이로 되고, 클립 회로(215)가 선택된다. 이 시점에서 전류원(217)을 분리하기 위한 스위치(252a)가 온이고, VSL 전압을 평균화하는 스위치(251a)가 오프이므로, 소스 팔로워 동작을 하고 있고, 클립 회로(215)의 소스 팔로워마다의 편차 정보(트랜지스터(CLPAMP)의 출력의 편차)가 출력선(VSL)에 출력된다.
시각(t7 ~ t8)이 2회째의 AD변환 기간(제2 ADC 기간)이다. 이 기간에 있어서도, DA변환기(232)는 참조 파형을 직선 형상으로 소정의 기울기를 갖고 변화시킨다. 그리고 비교기(275a)는, 그 참조 파형을 이용하여 기준 신호를 AD변환한다. 여기서, 변환 후의 디지털값에는, 시각(t4)에서 생긴 스위치(273a, 274a)에서의 kTC 노이즈와 피드 스루 편차와, 제1 ADC 기간에서 생긴 비교기(275a)의 반전 지연, 참조 파형의 지연, 카운터의 클럭 지연이, 마찬가지로 포함된다. 또한 도 11d에 있어서 삼각형은 비교기(275a)의 반전 타이밍을 나타낸다.
그래서, 제2 ADC 기간이 끝나면, 제1 ADC 기간에서의 카운터(233)의 카운트값과, 제2 ADC 기간에서의 카운터(233)의 카운트값의 차분 처리를 행한다. 이 차분 처리에 의해, 검출부(218)에서 생기는 편차를 제거할 수가 있다. 따라서, 소자 고유 정보에, 검출부(218)에서 생기는 편차가 포함되는 것을 막을 수가 있다.
또한 제1 ADC 기간에 있어서, 카운터(233)의 출력에 오프셋을 붙이고 있으므로, 상기 차분 처리가 행해져도, 고유 정보 생성부(214)에 의한 편차가 결손하는 일은 없다. 고유 정보 생성부(214)에 의한 편차는, 기준 신호를 중심으로 정규 분포한다. 따라서, 오프셋이 없으면 고유 정보 생성부(214)에 의한 편차에 부의 값이 발생하여, 0 이하의 값이 모두 0이 되어 버린다.
도 11d에 나타낸 타이밍 차트로 동작시키는 경우에서, 트랜지스터(CLPAMP)가 아니라, 트랜지스터(CLPSEL)를 포화시키면 소스 팔로워 회로가 된다. 트랜지스터(CLPSEL)를 선택하는 펄스의 하이 레벨의 전위는 VDD(2.7V) 정도로 해도 되지만, 중간 전위(대략 1V ~ 1.5V 정도)로 해도 된다. 트랜지스터(CLPSEL)의 드레인 소스간의 전위차(VDS)를 포화 동작시키면, 소스 팔로워가 된다. 예를 들면, 트랜지스터(CLPSEL)의 드레인 전압은 2.7V로 하고, 트랜지스터(CLPSEL)의 드레인측(트랜지스터(CLPAMP)의 소스측)은 통상 2.2V 정도이다. 이에 대해서, 트랜지스터(CLPSEL)의 VDS를 충분히 취하면(적어도 수백 ~ 700mV 정도의 차이가 있으면) 포화 동작시킬 수가 있다. 이에 의해 트랜지스터(CLPSEL)의 게이트 전압에 따른 출력이 출력선(VSL)에 전달된다. 트랜지스터(CLPSEL)도 트랜지스터(CLPAMP)와 마찬가지로, 포화 동작시키면, 임계값과 오버드라이브 전압이 소자마다 변동하므로, 트랜지스터(CLPSEL)의 임계값과 오버드라이브 전압의 편차를 검출할 수가 있다.
전류 제어 전압 생성부(219)는, 전류 제어 전압을 제1 ADC 기간과 제2 ADC 기간에서 다른 전압으로 구동함으로써, 트랜지스터(CLPAMP)의 오버드라이브 전압을 변화시킬 수가 있다. 이 때의 오버드라이브 전압의 변화량이 변동하므로, 오버드라이브 전압의 변화량을 소자 고유 정보로서 검출할 수 있다.
도 11e는, 고유 정보를 생성할 때에 있어서의, 클립 회로(215), 기준 신호 생성부(216), 전류원(217) 및 비교기(231)의 동작을 타이밍 차트로 나타내는 설명도이다. 이하에서는, 출력선 VSL(n-1) 상에, 또는 출력선 VSL(n-1)을 따라 설치되는 각 소자의 동작에 대해 설명한다. 도 11d의 타이밍 차트와는, 전류원 분리 펄스, VSL 평균화 펄스가 항상 로우 레벨인 점에서 차이가 난다.
도 11e의 타이밍 차트에서는, 화소는 전행 비선택으로 한다. 즉 행 선택 신호(φSEL)는 로우로 고정되어 있다. 다른 화소 구동용의 펄스의 상태는 임의이다. 시각(t1)에서 하나의 수평 판독 기간이 스타트한다. 이 시점에서 클립 선택 펄스(φCLPSEL)가 하이로 되고 클립 회로(215)가 선택된다. 또한 단락 펄스가 하이로 되고, 스위치(273a, 274a)가 접속된다.
시각(t2)의 시점에서, 비교기(275a)의 내부 오프셋과, VSL 전압 및 참조 파형의 차분이, 입력 용량(272a)에 충전되어, 비교기(275a)의 동작점이 초기화된다.
시각(t3)에서, 단락 펄스가 로우로 되고, 스위치(273a, 274a)가 오프가 된다. 이에 의해, 비교기(275a)의 동작점의 초기화가 종료한다. 또한, 스위치(273a, 274a)가 오프가 됨으로써 스위치(273a, 274a)에서의 kTC 노이즈와 피드 스루 편차가 발생한다.
시각(t4 ~ t5)이 1회째의 AD변환 기간(제1 ADC 기간)이다. 이 기간에 있어서, DA변환기(232)는 참조 파형을 직선 형상으로 소정의 기울기를 갖고 변화시킨다. 그리고 비교기(275a)는, 그 참조 파형을 이용하여 기준 신호를 AD변환한다. 이 제1 ADC 기간에서는, 비교기(275a)의 반전 지연, 참조 파형의 지연, 카운터의 클럭 지연이 발생하고 있다. 또한 도 11e에 있어서 삼각형은 비교기(275a)의 반전 타이밍을 나타낸다.
계속해서, 시각(t6)의 시점에서, 전류 제어 전압 생성부(219)는, 바이어스 전류가 커지도록 전류 제어 전압을 제어한다.
시각(t7 ~ t8)이 2회째의 AD변환 기간(제2 ADC 기간)이다. 이 기간에 있어서도, DA변환기(232)는 참조 파형을 직선 형상으로 소정의 기울기를 갖고 변화시킨다. 그리고 비교기(275a)는, 그 참조 파형을 이용하여 기준 신호를 AD변환한다. 여기서, 변환 후의 디지털값에는, 시각(t4)에서 생긴 스위치(273a, 274a)에서의 kTC 노이즈와 피드 스루 편차와, 제1 ADC 기간에서 생긴 비교기(275a)의 반전 지연, 참조 파형의 지연, 카운터의 클럭 지연이, 마찬가지로 포함된다. 또한 도 11e에 있어서 삼각형은 비교기(275a)의 반전 타이밍을 나타낸다.
그래서, 제2 ADC 기간이 끝나면, 제1 ADC 기간에서의 카운터(233)의 카운트값과, 제2 ADC 기간에서의 카운터(233)의 카운트값의 차분 처리를 행한다. 이 차분 처리에 의해, 검출부(218)에서 생기는 편차를 제거할 수가 있다. 제1 ADC 기간과 제2 ADC 기간에서는, 바이어스 전류값이 다를 뿐이므로, 임계값 정보는 캔슬되고 오버드라이브 전압의 성분의 추출이 가능해진다. 여기서, 트랜지스터의 이득 계수 β는, (W/L)×μ×Cox이다. W는 게이트 폭, L은 게이트 길이, μ은 전자의 이동도, Cox는 단위면적당의 산화막 용량이다. 또한 상호 인덕턴스 gm는, 거의 21/2×β×Id이다. 따라서, 오버드라이브 전압은 2×Id/gm=(2×Id/β)1/2이다. β는 소자 고유의 편차를 가지므로, 바이어스 전류와 소자 편차에 따른 출력이 얻어진다. β 중에는 이동도 μ가 포함되어 있고, 이동도 μ에는 온도 특성이 포함된다. 따라서, 후술하는 바와 같이 온도에 따라 바이어스 전류나 참조 파형의 기울기 및 시프트량을 조정함으로써, 온도에 의한 특성 변화를 완화하고, 적절한 레인지에서 AD변환을 행하는 것이 가능해진다. 고체 촬상 장치(1)의 동작 온도에서는 격자 산란이 지배적이기 때문에, 이동도의 온도 특성은, 절대온도 T-3/2에 의존한다.
도 11e에 나타낸 타이밍 차트로 동작시키는 경우에서, 트랜지스터(CLPAMP)가 아니라, 트랜지스터(CLPSEL)를 포화시키면 소스 팔로워 회로가 된다. 트랜지스터(CLPSEL)를 선택하는 펄스의 하이 레벨의 전위는 VDD(2.7V) 정도로 해도 되지만, 중간 전위(대략 1V ~ 1.5V 정도)로 해도 된다.
트랜지스터(CLPAMP)에서, 상술한 바와 같은 RTN의 검출도 가능하다. 트랜지스터(CLPAMP)에서 RTN을 검출할 때, 클립 전압은 중간 전위(예를 들면 1.5V ~ VDD 정도)로 하여 둔다.
도 11f는, 고유 정보를 생성할 때에 있어서의, 클립 회로(215), 기준 신호 생성부(216), 전류원(217) 및 비교기(231)의 동작을 타이밍 차트로 나타내는 설명도이다. 이하에서는, 출력선 VSL(n-1) 상에, 또는 출력선 VSL(n-1)을 따라 설치되는 각 소자의 동작에 대해 설명한다.
도 11f의 타이밍 차트에서는, 화소는 전행 비선택으로 한다. 즉 행 선택 신호(φSEL)는 로우로 고정되어 있다. 다른 화소 구동용의 펄스 상태는 임의이다. 시각(t1)에서 하나의 수평 판독 기간이 스타트한다. 이 시점에서 클립 선택 펄스(φCLPSEL)가 하이로 되고 클립 회로(215)가 선택된다. 또한 단락 펄스가 하이로 되고, 스위치(273a, 274a)가 접속된다.
시각(t2)의 시점에서, 비교기(275a)의 내부 오프셋과, VSL 전압 및 참조 파형의 차분이, 입력 용량(272a)에 충전되어, 비교기(275a)의 동작점이 초기화된다.
시각(t3)에서, 단락 펄스가 로우로 되고, 스위치(273a, 274a)가 오프가 된다. 이에 의해, 비교기(275a)의 동작점의 초기화가 종료한다. 또한, 스위치(273a, 274a)가 오프가 됨으로써 스위치(273a, 274a)에서의 kTC 노이즈와 피드 스루 편차가 발생한다.
시각(t4 ~ t5)이 1회째의 AD변환 기간(제1 ADC 기간)이다. 이 기간에 있어서, DA변환기(232)는 참조 파형을 직선 형상으로 소정의 기울기를 갖고 변화시킨다. 그리고 비교기(275a)는, 그 참조 파형을 이용하여 기준 신호를 AD변환한다. 이 제1 ADC 기간에서는, 비교기(275a)의 반전 지연, 참조 파형의 지연, 카운터의 클럭 지연이 발생하고 있다. 또한 도 11f에 있어서 삼각형은 비교기(275a)의 반전 타이밍을 나타낸다.
시각(t6 ~ t7)이 2회째의 AD변환 기간(제2 ADC 기간)이다. 이 기간에 있어서도, DA변환기(232)는 참조 파형을 직선 형상으로 소정의 기울기를 갖고 변화시킨다. 그리고 비교기(275a)는, 그 참조 파형을 이용하여 기준 신호를 AD변환한다. 여기서, 변환 후의 디지털값에는, 시각(t4)에서 생긴 스위치(273a, 274a)에서의 kTC 노이즈와 피드 스루 편차와, 제1 ADC 기간에서 생긴 비교기(275a)의 반전 지연, 참조 파형의 지연, 카운터의 클럭 지연이, 마찬가지로 포함된다. 또한 도 11f에 있어서 삼각형은 비교기(275a)의 반전 타이밍을 나타낸다.
그래서, 제2 ADC 기간이 끝나면, 제1 ADC 기간에서의 카운터(233)의 카운트값과, 제2 ADC 기간에서의 카운터(233)의 카운트값의 차분 처리를 행한다. 이 차분 처리에 의해, 검출부(218)에서 생기는 편차를 제거할 수가 있다. 또한, 이 차분 처리에 의해 RTN이 발생했는지 여부의 데이터를 취득할 수가 있다. 이 데이터 취득을 복수회 행함으로써, 트랜지스터(CLPAMP)마다의 RTN의 발생 빈도를 평가할 수 있다. 따라서, 증폭 회로가 가지는 열잡음이나 1/f에서 발생하는 전압 진폭보다 큰 전압 진폭을 가지는 경우에, 그것을 검출할 수 있던 소자의 어드레스를 소자 고유 정보로서 가지는 것이 가능하다. 이 경우, RTN은, 상술한 바와 같이 에너지차에 기초하여 시정수가 변화하는, 즉 검출 확률이 변화하므로, 온도마다의 어드레스의 테이블을 가지는 것이 바람직하다.
도 11f에 나타낸 타이밍 차트로 동작시키는 경우에서, 트랜지스터(CLPAMP)가 아니라, 트랜지스터(CLPSEL)를 포화시키면 소스 팔로워 회로가 된다. 트랜지스터(CLPSEL)를 선택하는 펄스의 하이 레벨의 전위는 VDD(2.7V) 정도로 해도 되지만, 중간 전위(대략 1V ~ 1.5V 정도)로 해도 된다.
고체 촬상 장치(1)는, 비교기(275a)의 피드 스루 편차를 소자 고유 정보로 할 수도 있다.
도 11g는, 고유 정보를 생성할 때에 있어서의, 클립 회로(215), 기준 신호 생성부(216), 전류원(217) 및 비교기(231)의 동작을 타이밍 차트로 나타내는 설명도이다. 이하에서는, 출력선 VSL(n-1) 상에, 또는 출력선 VSL(n-1)을 따라 설치되는 각 소자의 동작에 대해 설명한다.
도 11g의 타이밍 차트에서는, 화소는 전행 비선택으로 한다. 즉 행 선택 신호(φSEL)는 로우로 고정되어 있다. 다른 화소 구동용의 펄스의 상태는 임의이다. 시각(t1)에서 하나의 수평 판독 기간이 스타트한다. 이 시점에서 클립 선택 펄스(φCLPSEL)가 하이로 되고, 클립 회로(215)가 선택된다. 또한 단락 펄스가 하이로 되고, 스위치(273a, 274a)가 접속된다.
시각(t2)의 시점에서, 비교기(275a)의 내부 오프셋과, VSL 전압 및 참조 파형의 차분이, 입력 용량(272a)에 충전되고, 비교기(275a)의 동작점이 초기화된다.
시각(t3 ~ t4)이 1회째의 AD변환 기간(제1 ADC 기간)이다. 이 기간에 있어서, DA변환기(232)는 참조 파형을 직선 형상으로 소정의 기울기를 갖고 변화시킨다. 그리고 비교기(275a)는, 그 참조 파형을 이용하여 기준 신호를 AD변환한다. 이 제1 ADC 기간에서는, 비교기(275a)의 반전 지연, 참조 파형의 지연, 카운터의 클럭 지연이 발생하고 있다. 또한 도 11g에 있어서 삼각형은 비교기(275a)의 반전 타이밍을 나타낸다.
시각(t5)에서, 단락 펄스가 로우로 되고, 스위치(273a, 274a)가 오프가 된다. 이에 의해, 비교기(275a)의 동작점의 초기화가 종료한다. 또한, 스위치(273a, 274a)가 오프가 됨으로써 스위치(273a, 274a)에서의 kTC 노이즈와 피드 스루 편차가 발생한다.
시각(t6 ~ t7)이 2회째의 AD변환 기간(제2 ADC 기간)이다. 이 기간에 있어서도, DA변환기(232)는 참조 파형을 직선 형상으로 소정의 기울기를 갖고 변화시킨다. 그리고 비교기(275a)는, 그 참조 파형을 이용하여 기준 신호를 AD변환한다. 여기서, 변환 후의 디지털값에는, 시각(t4)에서 생긴 스위치(273a, 274a)에서의 kTC 노이즈와 피드 스루 편차와, 제1 ADC 기간에서 생긴 비교기(275a)의 반전 지연, 참조 파형의 지연, 카운터의 클럭 지연이, 마찬가지로 포함된다. 또한 도 11g에 있어서 삼각형은 비교기(275a)의 반전 타이밍을 나타낸다.
그래서, 제2 ADC 기간이 끝나면, 제1 ADC 기간에서의 카운터(233)의 카운트값과, 제2 ADC 기간에서의 카운터(233)의 카운트값의 차분 처리를 행한다. 이 차분 처리에 의해, 스위치(273a, 274a)에서의 kTC 노이즈와 피드 스루 편차가 검출된다.
스위치(273a, 274a)에서의 kTC 노이즈와 피드 스루 편차의 검출을 복수회 행하여 평균화함으로써 kTC 노이즈가 억압되고, 피드 스루 편차(FPN 성분)를 추출할 수가 있다.
고체 촬상 장치(1)는, 컬럼 ADC의 피드 스루 편차를 소자 고유 정보로 할 수도 있다.
도 11h는, 고유 정보를 생성할 때에 있어서의, 클립 회로(215), 기준 신호 생성부(216), 전류원(217) 및 비교기(231)의 동작을 타이밍 차트로 나타내는 설명도이다. 이하에서는, 출력선 VSL(n-1) 상에, 또는 출력선 VSL(n-1)을 따라 설치되는 각 소자의 동작에 대해 설명한다.
시각(t1)에서 하나의 수평 판독 기간이 스타트한다. 이 시점에서 행 선택 신호(φSEL)가 하이로 되고, 행 선택이 시작된다. 이 시점에서는 리셋 트랜지스터(RST)가 온 상태이므로, 플로팅 디퓨전부(FD)의 전압은 VDD로 고정되고 있다. 이에 의해 플로팅 디퓨전부(FD)의 편차는 제거된다. 또한 고유 정보를 생성할 때에, 전송 펄스(φTRG)는 로우로 고정된다. 전송 펄스(φTRG)가 로우로 고정됨으로써, 전송 트랜지스터(TRG)가 오프가 되고, 포토 다이오드(PD)의 편차를 제거할 수가 있다. 또한 단락 펄스가 하이로 되고, 스위치(273a, 274a)가 접속된다.
시각(t2)의 시점에서, 비교기(275a)의 내부 오프셋과, VSL 전압 및 참조 파형의 차분이, 입력 용량(272a)에 충전되고, 비교기(275a)의 동작점이 초기화된다.
시각(t3)에서, 단락 펄스가 로우로 되고, 스위치(273a, 274a)가 오프로 된다. 이에 의해, 스위치(273a, 274a)에서의 kTC 노이즈와 피드 스루 편차가 발생한다.
시각(t4 ~ t5)이 1회째의 AD변환 기간(제1 ADC 기간)이다. 이 기간에 있어서, DA변환기(232)는 참조 파형을 직선 형상으로 소정의 기울기를 갖고 변화시킨다. 그리고 비교기(275a)는, 그 참조 파형을 이용하여 기준 신호를 AD변환한다. 이 제1 ADC 기간에서는, 비교기(275a)의 반전 지연, 참조 파형의 지연, 카운터의 클럭 지연이 발생하고 있다. 또한 도 11h에 있어서 삼각형은 비교기(275a)의 반전 타이밍을 나타낸다.
시각(t6)에서 리셋 트랜지스터(RST)가 온 상태이므로, 플로팅 디퓨전부(FD)의 전압에, kTC 노이즈(템포럴 성분)와 리셋 피드 스루 노이즈(FPN 성분)가 보관 유지된다.
시각(t7 ~ t8)이 2회째의 AD변환 기간(제2 ADC 기간)이다. 이 기간에 있어서도, DA변환기(232)는 참조 파형을 직선 형상으로 소정의 기울기를 갖고 변화시킨다. 그리고 비교기(275a)는, 그 참조 파형을 이용하여 기준 신호를 AD변환한다. 여기서, 변환 후의 디지털값에는, 시각(t4)에서 생긴 스위치(273a, 274a)에서의 kTC 노이즈와 피드 스루 편차와, 제1 ADC 기간에서 생긴 비교기(275a)의 반전 지연, 참조 파형의 지연, 카운터의 클럭 지연이, 마찬가지로 포함된다. 또한 도 11h에 있어서 삼각형은 비교기(275a)의 반전 타이밍을 나타낸다.
그래서, 제2 ADC 기간이 끝나면, 제1 ADC 기간에서의 카운터(233)의 카운트값과, 제2 ADC 기간에서의 카운터(233)의 카운트값의 차분 처리를 행한다. 이 차분 처리에 의해, 검출부(218)에서 생기는 편차가 제거되고, 플로팅 디퓨전부(FD)에 보관 유지된 kTC 노이즈와 리셋 피드 스루 노이즈가 검출된다. 이 kTC 노이즈와 리셋 피드 스루 노이즈의 검출을 복수회 행하여 평균화함으로써 kTC 노이즈가 억압되고, 리셋 피드 스루 편차(FPN 성분)를 추출할 수가 있다.
포토 다이오드(PD)의 결함도 소자 고유 정보로 할 수가 있다. 포토 다이오드(PD)의 결함은, 통상의 구동으로 읽어낼 수가 있다. 통상의 구동으로 포토 다이오드(PD)의 결함을 읽어낼 때에, 광신호 및 플로팅 디퓨전부(FD)의 결함 정보도 동시에 읽어내진다. 이들 이외의 FPN 성분 및 플로팅 디퓨전부(FD)를 리셋할 때의 kTC 노이즈는, CDS 처리에 의해 제거된다. 플로팅 디퓨전부(FD)의 결함 정보는, 가능한 한 검출 기간이 짧아지도록 구동되고 있고, 또한 결함 보정되므로 제거된다. 광신호가 있으면 포토 다이오드(PD)의 결함 정보를 추출하기 어렵기 때문에, 포토 다이오드(PD)의 결함을 소자 고유 정보로 하는 경우는, 차광 상태에서 포토 다이오드(PD)의 신호가 축적되어 있는 것이 바람직하다. 포토 다이오드(PD)의 결함을 소자 고유 정보로 하는 경우는, 차광되어 있는 화소(옵티컬 블랙 화소)의 포토 다이오드(PD)를 이용해도 된다.
포토 다이오드(PD)의 결함에 의한 암신호는, 시간 의존을 가지기 때문에, 가능한 한 긴 셔터 시간을 설정하여, 신호 축적하는 것이 바람직하다. 또한, 포토 다이오드(PD)는, 일반적으로, HAD 구조(Hole Accumulated Diode 구조)를 갖고 있고, Hole(정공)로 둘러싸이도록 형성되고 구동된다. 구동에 있어서는, 전송 트랜지스터의 채널이 축적 상태(피닝(pinning) 상태)가 되도록 부의 바이어스가 인가된다. 이와 같이 함으로써, 전송 트랜지스터의 근방의 결함에 의한 암신호가 작도록 억제할 수 있다.
신호가 매우 작은, 또는 결함수가 매우 적은 경우는, 신호 축적 시에, 전송 트랜지스터의 오프 시의 전위를 정의 방향의 중간 전위로 설정함으로써, 피닝 상태로부터 공핍 상태로 변경하면 된다. 전송 트랜지스터 근방의 결함에 의한 암출력이 발생한다. 이와 같이 함으로써, 포토 다이오드(PD) 및 전송 트랜지스터 근방의 결함 정보를 검출할 수가 있고, 예를 들어, 결함으로서 다루어지는 소망하는 임계값 레벨 이상의 화소 어드레스를, 소자 고유 정보로서 취급할 수 있다.
이러한 결함 정보는 온도 특성(활성화 에너지가 0.55eV ~ 1.1eV 정도)을 가지기 때문에, 출력을 안정시키기 위해서는, 온도 정보를 기초로, 축적 시간, 아날로그 게인을 적절히 설정함과 함께, 결함마다 온도 보정 테이블을 갖고, 보정하는 것이 바람직하다.
고유값 연산부(220)는, 검출부(218)로부터 보내지는 디지털 신호에 기초하여, 고체 촬상 장치(1)에 고유한 값(고유값)을 연산한다. 고유값 연산부(220)는, 고유값으로서 소정의 비트 길이를 가지는 값을 생성한다. 고유값 연산부(220)에 의한 고체 촬상 장치(1)의 고유값의 연산 방법의 일례에 대해서는 후에 상술한다. 고유값 연산부(220)는, 고체 촬상 장치(1)의 고유값이 연산되면, 그 고유값을 암호화부(222)에 보낸다. 고유값 연산부(220)가 생성한 고유값은, 암호화부(222)에 있어서의 암호화 처리에서 이용되는 시드, 또는 키(key) 그 자체가 될 수 있다.
고유값 연산부(220)는, 복수의 소자 고유 정보 중, 어느 소자 고유 정보를 채용할지를 선택해도 된다. 고유값 연산부(220)는, 소자 고유 정보를 선택할 때에, 소자 고유 정보에 기초한 연산에 의해 어느 소자 고유 정보를 채용할지를 선택해도 되고, 난수에 의해 소자 고유 정보를 채용할지를 선택해도 된다. 또한, 소자 고유 정보를 선택할 때의 선택 조건은, 불휘발성 메모리에 기억되고 있어도 된다. 불휘발성 메모리에의 선택 조건의 기입은 한 번만 행해져도 된다. 불휘발성 메모리에의 기입의 타이밍은, 예를 들면 검사 시, 출하 시, 최초의 사용 시 등이 있을 수 있다. 고유값 연산부(220)는, 비교적 정보량이 적은 소자 고유 정보를 포함하고, 고체 촬상 장치(1)의 칩 내에서 발생하는 온갖 제조 편차에 기초하는 소자 고유 정보를 이용하여, 반복하여 고유값을 산출할 수 있다. 즉, 소자 고유 정보의 정보량을 늘릴 수 있다.
또한 고유값 연산부(220)는, 고유 정보 생성부(214)가 생성한 소자 고유 정보 중, 복수의 소자 고유 정보를 조합하여 고유값을 연산해도 된다. 복수의 소자 고유 정보를 조합하여 고유값을 연산함으로써, 어떻게 고유값을 산출했는지가 해석되기 어려워진다.
또한, 고유값 연산부(220)가 생성한 고유값은 일시적으로 메모리에 저장되고 있어도 된다. 고유값 연산부(220)가 생성한 고유값을 메모리에 저장함으로써, 고유값의 산출 타이밍이 해석되기 어려워진다. 즉, 고체 촬상 장치(1)는, 암호화의 리퀘스트의 타이밍에서 고유값을 생성하는 것이 아니라, 미리 생성해 둔 고유값을, 암호화의 리퀘스트에 따라 사용해도 된다. 고체 촬상 장치(1)는, 예를 들면, 통상의 촬상 시의 구동을 행하고 나서 소정 시간 경과한 후에 고유값을 연산해도 된다. 또한 고체 촬상 장치(1)는, 암호화의 리퀘스트의 타이밍이 아니라, 고유값을 생성하는 리퀘스트를 받은 타이밍에 고유값을 생성해도 된다.
또한 고유값 연산부(220)는, 동일한 구동 조건에서 얻어지는 고유값을 평균화해도 된다. 동일한 구동 조건에서 얻어지는 고유값을 평균화함으로써, 시간 방향의 노이즈를 억압할 수가 있다.
암호화부(222)는, 고유값 연산부(220)가 생성한 고유값을 이용하여, 데이터의 암호화 처리를 실행한다. 암호화부(222)는, 예를 들면 도 2에 나타낸 로직 회로(23014)에 설치될 수 있다. 구체적으로는, 암호화부(222)는, 고유값 연산부(220)가 생성한 고유값을 시드 또는 키 그 자체로서 사용하여 데이터의 암호화 처리를 행한다. 암호화의 대상이 되는 것은, 고유값 그 자체, 화상 정보, 화상 정보에 기초하는 특징량 등이 있을 수 있다. 고유값 연산부(220)가 생성한 고유값을 이용하여 암호화 처리를 행함으로써, 고체 촬상 장치(1)는, 데이터를 극히 안전하게 암호화할 수가 있다.
통신 제어부(224)는, 데이터를 고체 촬상 장치(1)의 외부로 송신한다. 통신 제어부(224)는, 촬상 데이터를 출력하는 경우와, 암호화부(222)가 암호화한 데이터를 출력하는 경우에서 다른 처리를 행해도 된다.
도 9에 나타낸 고체 촬상 장치(1)의 구성 중, 적어도, 고유 정보를 처리하는 경로는, 고체 촬상 장치(1)의 표면에 나타나지 않도록 형성된다. 예를 들면, 고유 정보를 처리하는 경로는, 최표층을 포함하는 보다 상층의 메탈로 덮이도록 배치된다. 고유 정보를 처리하는 경로는 소정의 실드층으로 덮여도 되고, VDD 또는 VSS의 배선으로 덮여도 된다. 고유 정보를 처리하는 경로로서, 예를 들면 고유 정보 생성부(214)와, 검출부(218)와, 고유값 연산부(220)와, 암호화부(222)가 포함될 수 있다. 또한 고유 정보를 처리하는 경로에는, 고유 정보를 모니터하기 위한 패드가 설치되지 않도록, 고체 촬상 장치(1)가 형성된다. 이와 같이 고체 촬상 장치(1)가 형성됨으로써, 암호화 처리에 이용되는 고체 촬상 장치(1)의 고유 정보의 외부로의 유출을 막을 수 있을 뿐만 아니라, 고유 정보를 해석하려고 하면 고체 촬상 장치(1)의 파괴를 피하지 못하여, 결과적으로 고유 정보의 해석이 불가능하게 된다. 또한, 본 실시형태와 관련되는 고체 촬상 장치(1)는, 고유 정보를 내부에서 보관 유지하지 않고, 고유 정보를 때마다 생성하여, 생성한 고유 정보에 기초하는 고유값을 이용한 암호화 처리를 행하고 있다. 따라서, 본 실시형태와 관련되는 고체 촬상 장치(1)는, 극히 안전한 암호화 처리를 실시하는 것이 가능해진다.
본 실시형태와 관련되는 고체 촬상 장치(1)는, 고유 정보를 내부에서 보관 유지하고 있지 않기 때문에, 고유 정보에 기초하여 생성되는 고유값이 생성될 때마다 변화하고, 암호화된 데이터의 복호가 불가능하게 되어 버린다. 따라서, 고유값은 언제 연산해도 동일한 값으로 될 것이 요구된다. 따라서, 본 실시형태와 관련되는 고체 촬상 장치(1)는, 고유 정보 생성부(214)가 설치되어 있는 칩의 온도에 따라 고유 정보 생성부(214)가 출력하는 신호에 기초하여 고유값 연산부(220)가 연산한 고유값을 보정하는 기능을 설치해도 된다. 또한 본 실시형태와 관련되는 고체 촬상 장치(1)는, 고유 정보 생성부(214)가 설치되어 있는 칩의 온도를 검출하는 기능을 설치해도 된다.
도 12는, 본 실시형태와 관련되는 고체 촬상 장치(1)의 다른 기능 구성예를 나타내는 설명도이다. 도 12에는, 도 9에 나타낸 고체 촬상 장치(1)의 구성에 더하여 칩 온도 검출부(226)와, 신호 보정부(228)가 설치되어 있는 구성이 나타내어져 있다.
칩 온도 검출부(226)는, 고유 정보 생성부(214)가 설치되어 있는 칩의 온도를 검출한다. 칩 온도 검출부(226)는, 검출한 칩의 온도의 정보를 신호 보정부(228)에 보낸다. 신호 보정부(228)는, 칩 온도 검출부(226)가 검출한 고유 정보 생성부(214)가 설치되어 있는 칩의 온도에 기초하여, 고유값 연산부(220)가 연산한 고유값을 보정한다. 신호 보정부(228)는, 온도에 따른 보정값이 저장된 테이블을 보관 유지하고, 칩 온도 검출부(226)가 검출한 온도에 기초하여 보정값을 결정해도 된다.
<3.2. 동작예>
계속해서, 본 실시형태와 관련되는 고체 촬상 장치의 동작예를 설명한다. 도 13은, 본 실시형태와 관련되는 고체 촬상 장치의 동작예를 나타내는 흐름도이다. 도 13은, 고체 촬상 장치(1)가 고유값을 연산하고, 그 고유값을 이용한 암호화 처리를 행할 때의 동작예를 나타낸다.
고체 촬상 장치(1)는, 우선 고유값의 기초가 되는, 아날로그의 고유 정보를 생성한다(스텝(S201)). 아날로그의 고유 정보는, 구동 제어부(210)가 고유 정보 생성부(214)를 구동시킴으로써 생성된다.
아날로그의 고유 정보를 생성하면, 계속해서 고체 촬상 장치(1)는, 아날로그의 고유 정보를 디지털값으로 변환한다(스텝(S202)). 아날로그의 고유 정보의 디지털값으로의 변환은, 검출부(218)가 행한다. 검출부(218)에 의한 아날로그의 고유 정보의 디지털값으로의 변환 처리는 상술한 바와 같다.
아날로그의 고유 정보를 디지털값으로 변환하면, 계속해서 고체 촬상 장치(1)는, 변환 후의 디지털값을 이용하여, 고체 촬상 장치(1)의 고유값을 연산한다(스텝(S203)). 고체 촬상 장치(1)의 고유값의 연산은, 고유값 연산부(220)가 행한다.
고체 촬상 장치(1)의 고유값의 연산을 행하면, 계속해서 고체 촬상 장치(1)는, 고유값을 이용한 데이터의 암호화 처리를 행한다(스텝(S204)). 고유값을 이용한 데이터의 암호화 처리는, 암호화부(222)가 행한다.
본 실시형태와 관련되는 고체 촬상 장치(1)는, 상술한 일련의 동작을 실행함으로써, 고유 정보를 외부로 출력하지 않고, 고유 정보를 사용한 암호화 처리를 내부에서 완결시키는 것이 가능해진다. 본 실시형태와 관련되는 고체 촬상 장치(1)는, 외부로 유출되지 않는 고유 정보를 이용한 암호화 처리를 행함으로써, 중요한 정보를 극히 안전하게 암호화하여 출력할 수가 있다.
<4. 제2 실시형태>
계속해서, 본 개시의 제2 실시형태로서, 상술한 고체 촬상 장치(1)의 물리적 특징(즉, 하드웨어적인 특징)을 이용한, 당해 고체 촬상 장치(1)에 고유의 복제 곤란한 고유값(즉, PUF값)의 생성과 관련되는 기술의 일례에 대해 설명한다.
<4.1. 기본 사상>
우선, PUF에 요구되는 특성에 대해 설명하고, 본 실시형태와 관련되는 PUF값의 생성과 관련되는 기술의 기본적인 사상에 관해 개요를 설명한다.
전술한 바와 같이, PUF는, 복제 곤란한 물리적 특징을 이용하여 디바이스에 고유의 값을 출력하는 함수이다. 이와 같은 PUF를 이용하여 생성되는 디바이스에 고유한 값(즉, PUF값)을, 예를 들면, 개개의 디바이스를 식별하기 위한 식별자나, 암호화 처리 등의 열쇠(키) 정보로서 이용하는 것을 상정했을 경우에는, 당해 PUF값의 특성으로서, 재현성 및 개체차가 요구된다.
여기서, 재현성이란, 온도나 전압 등의 각종 상태의 변화나 디바이스 자체의 경년 열화 등의 조건이, PUF값의 생성 및 재연산 시에 변화했다고 해도, 소정의 입력에 대해서 그때마다 동일한 출력을 얻을 수 있는 특성을 나타내고 있다. 즉, 이상적으로는, 상기와 같은 조건의 변화가 생겼다고 해도, 소정의 입력에 대해서 동일한 출력이 그때마다 완전하게 재현할 수 있는 것이 바람직하다. 한편, PUF값의 생성 및 재연산할 때에, 오류 정정 코드(ECC) 등의 기술을 응용하는 것도 가능하다. 이 경우에는, 그때마다 얻어지는 출력의 편차가, 오류 정정 코드(ECC) 등에 의해 정정 가능한 범위 내이면, 당해 출력의 재현성은 반드시 완전하지 않아도 된다.
또한, 개체차로서는, 디바이스마다 생성되는 PUF값에 의해, 개개의 디바이스를 구별할 수 있는 정도로, 복수의 디바이스간에 있어서 당해 PUF값에 충분한 차가 생기는 것이 바람직하다. 본 실시형태에 있어서는, 개체차로서, 예를 들면, 128비트의 엔트로피를 확보할 수 있는 것이 바람직하다.
이상과 같은 전제로부터, 본 실시형태에 있어서는, 고체 촬상 장치(1)의 각 화소(2)를 구성하는 각 트랜지스터 중 증폭 트랜지스터(Tr13)를 대상으로 하여, 당해 증폭 트랜지스터(Tr13)의 임계값 전압(Vth)의 편차를 PUF값의 생성에 이용한다. 보다 구체적으로는, 트랜지스터의 임계값 전압은, 게이트 산화막의 막 두께, 트랜지스터의 사이즈, 이온 임플랜테이션(ion implantation) 등과 같이, 제조 과정에 있어서 디바이스마다의 편차를 주는 요소가 많이 존재한다. 그 때문에, 상술한 개체차의 요구 특성을 만족하는 것이 가능하다. 또한, 증폭 트랜지스터(Tr13)는, 화소(2)를 구성하는 각 트랜지스터 중에서도 비교적 후단에 위치하기 때문에, 복합적인 요인의 영향을 보다 받기 어려운 경향에 있다. 이러한 특성으로부터, 상술한 재현성의 요구 특성에 대해서도 만족하는 것이 가능해진다. 또한, 임계값 전압(Vth)의 편차에 대해서는, 예를 들면, 소위 임계값 전압(Vth)의 보상을 행하는 과정에 있어서, 화소(2)로부터의 화소 신호(환언하면, 화소값)의 출력 결과로서 취득하는 것이 가능하다.
또한, 본 실시형태에 있어서는, 고체 촬상 장치(1)의 각 화소(2) 중, 보다 안정되게 동작하는 화소(2)의 특성을 이용하여 PUF값을 생성하는 것이 바람직하다. 구체적인 일례로서, 화소 영역(3)(환언하면, 촬상면) 중 소위 OPB(Optical Black) 영역의 적어도 일부의 영역에 포함되는 화소(2)의 특성을, PUF값의 생성에 이용해도 된다.
예를 들면, 도 14는, 본 실시형태와 관련되는 PUF값의 생성과 관련되는 기술의 일례에 대해 설명하기 위한 설명도이고, 고체 촬상 장치(1)의 화소 영역(3)의 구성의 일례에 대해 나타내고 있다. 도 14에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태와 관련되는 고체 촬상 장치(1)의 화소 영역(3)은, 예를 들면, 유효 화소 영역(R501)과, OPB 영역(R503)을 포함한다.
유효 화소 영역(R501)은, 고체 촬상 장치(1)의 화소 영역(3) 중, 렌즈 등의 광학계를 거쳐서 피사체상이 결상하는 영역에 상당한다. 즉, 고체 촬상 장치(1)의 화소 영역(3) 중, 유효 화소 영역(R501)에 포함되는 화소(2)로부터 읽어내진 화소 신호(환언하면, 화소값)에 기초하는 화상 신호가, 화상의 촬상 결과로서 출력되게 된다.
OPB 영역(R503)은, 유효 화소 영역(R501)의 근방에 설치되고, 메탈 등에 의해 차광된 영역이다. OPB 영역(R503)에 포함되는 화소(2)는, 예를 들면, 흑레벨을 보정하기 위한 기준이 되는 화소 신호의 레벨의 측정에 이용된다. 구체적으로는, OPB 영역(R503)에 포함되는 화소(2)로부터 출력되는 화소 신호의 레벨을 측정함으로써, 광이 입사하고 있지 않은 상태에 있어서의 암전류나 판독 노이즈의 영향을 포함한 신호의 레벨(오프셋량)을 인식하는 것이 가능해진다. 그 때문에, 유효 화소 영역(R501) 중의 화소(2)로부터 읽어내진 화상 신호에 대해서, OBP 영역(R503) 중의 화소(2)로부터 출력되는 화소 신호의 레벨의 측정값(즉, 오프셋량)를 감산함으로써, 이상적으로는 흑레벨을 0으로 보정하는 것이 가능하게 된다.
이상과 같이, OPB 영역(R503)에 포함되는 화소(2)는, 메탈 등에 의해 차광되고 있다고 하는 특성으로부터, 렌즈 등의 광학계를 거쳐서 입사하는 광의 영향을 받기 어렵다. 이러한 특성으로부터, OPB 영역(R503)에 포함되는 화소(2)로부터는, 유효 화소 영역(R501)에 포함되는 화소(2)에 비해, 수광 결과로서 비교적 안정된 출력을 얻는 것이 가능하다. 즉, OPB 영역(R503)에 포함되는 화소(2)의 특성을 이용하는 것은, 유효 화소 영역(R501)에 포함되는 화소(2)의 특성을 이용하는 경우에 비해, PUF값의 재현성의 요건을 만족한다고 하는 관점에서 보다 유효하다.
또한, OPB 영역(R503)에 포함되는 화소(2)로부터 출력되는 화소 신호는, 화상의 촬상 결과로서는 출력되지 않는다. 그 때문에, 촬상 결과로서 얻어지는 화상의 해석 결과로부터, OPB 영역(R503)에 포함되는 화소(2)의 특성을 추측하는 것은 곤란하다. 즉, OPB 영역(R503)에 포함되는 화소(2)의 특성이 PUF값의 생성에 이용되었다고 해도, 촬상 결과로서 얻어지는 화상의 해석 결과로부터 당해 PUF값을 추측하는 것은 곤란하다.
또한, OPB 영역(R503)에 포함되는 화소(2)는, 반드시 상시 동작시킬 필요는 없기 때문에, 유효 화소 영역(R501)에 포함되는 화소(2)에 비해 열화하기 어렵다. 그 때문에, PUF값의 생성에 이용하는 디바이스의 특성으로서, 신뢰성의 관점에서도 보다 유효하다.
또한, OPB 영역(R503)은, 기존의 고체 촬상 장치(1)에 이미 설치되어 있는 영역이다. 그 때문에, 당해 OPB 영역(R503)에 포함되는 화소(2)의 특성을 PUF값의 생성에 이용함으로써, 당해 PUF값을 생성하기 위한 전용의 영역이나 전용의 디바이스를 설치할 필요가 없다.
예를 들면, 도 14에 나타내는 예에서는, OPB 영역(R503)에 포함되는 화소(2) 중, 참조 부호(R505)로 나타난 영역에 포함되는 화소(2)의 특성이, PUF값의 생성에 이용된다.
이상, PUF에 요구되는 특성에 대해 설명했고, 본 실시형태와 관련되는 PUF값의 생성과 관련되는 기술의 기본적인 사상에 관해 개요를 설명했다.
<4.2. PUF값의 생성 방법>
계속해서, 본 실시형태와 관련되는 고체 촬상 장치(1)에 있어서의, PUF값의 생성 방법의 개요에 대해 설명한다.
본 실시형태와 관련되는 고체 촬상 장치(1)에서는, 소정의 영역(예를 들면, OPB 영역)에 포함되는 화소가, 각각이 하나 이상의 화소를 포함한 복수의 블록으로 구분되어 있다. 이러한 구성에 기초하여, 본 실시형태와 관련되는 고체 촬상 장치(1)에서는, 당해 복수의 블록 중, 소정의 조건에 따라 특정되는 하나 이상의 블록이, PUF값의 생성에 이용된다. 예를 들면, 도 15는, 본 실시형태와 관련되는 PUF값의 생성과 관련되는 기술의 일례에 대해 설명하기 위한 설명도이고, 상기 블록의 일례에 대해 나타내고 있다. 구체적으로는, 도 15에 나타내는 예에서는, 2000×8의 화소를, 각각이 2×4의 화소를 포함한 블록으로 구분하고 있고, 이 경우에는, 블록수는 2000이 된다.
또한, 소정의 영역에 포함되는 화소를 복수의 블록으로 구분하는 경우에는, 소위 AMP 회로 등과 같은 소정의 회로를 공유하는 복수의 화소가 공통의 블록에 포함되도록, 각 블록이 규정되면 바람직하다. 이러한 구성으로 함으로써, 각 블록에 포함되는 화소는, 당해 화소로부터의 출력 신호(즉, 화소값)의 편차 중, 당해 화소간에 공유하는 회로에 기인하는 편차가 같은 경향을 나타내게 된다.
또한, 본 실시형태와 관련되는 고체 촬상 장치(1)에서는, 각 블록에 포함되는 하나 이상의 화소 각각의 화소값에 기초하여, 당해 블록에 대응하는 화소값이 산출된다. 구체적인 일례로서, 각 블록에 포함되는 하나 이상의 화소 각각의 화소값의 합계가, 당해 블록에 대응하는 화소값으로서 설정되어도 된다. 예를 들면, 도 15에 나타내는 예에 있어서, 각 화소의 화소값이 10 비트로 나타내지는 경우에는, 1개의 블록이 2×4의 화소를 포함하기 때문에, 블록마다 산출되는 당해 블록에 대응하는 화소값은, 13 비트의 값으로 하여 표현하는 것이 가능해진다. 또한 이후에서는, 블록마다 산출되는 당해 블록에 대응하는 화소값을, 단순히 「블록마다의 화소값」이라고도 칭한다. 또한, 화소 각각의 화소값이 「제1 화소값」에 상당하고, 블록마다의 화소값이 「제2 화소값」에 상당한다. 또한, 각 블록이 1개의 화소를 포함하도록 규정되었을 경우에 대해서는, 블록마다의 화소값은, 화소마다의 화소값에 상당하게 된다.
이상과 같은 구성에 기초하여, 본 실시형태와 관련되는 고체 촬상 장치(1)에서는, 상술한 바와 같이 규정된 복수의 블록 중, 블록마다의 화소값이, 당해 복수의 블록간에 있어서의 당해 화소값의 평균을 포함한 소정의 범위에 포함되지 않는 블록을, PUF값의 생성에 이용한다. 예를 들면, 도 16은, 본 실시형태와 관련되는 PUF값의 생성과 관련되는 기술의 일례에 대해 설명하기 위한 설명도이고, 복수의 블록간에 있어서의 블록마다의 화소값의 분포의 일례를 나타내고 있다. 또한, 도 16에 있어서, 참조 부호 "D510"는, 복수의 블록간에 있어서의 블록마다의 화소값의 평균값을 나타낸다.
도 16에 나타내는 바와 같이, 블록마다의 화소값의 분포는, 복수의 블록간에 있어서의 당해 화소값의 평균(D510)을 기준으로 한 소위 정규 분포를 나타내는 경향에 있다. 이러한 구성을 기초로, 본 실시형태와 관련되는 고체 촬상 장치(1)에서는, 평균(D510)보다 큰 화소값을 나타내는 블록에 대해서는, PUF값을 생성하기 위한 값으로서 「1」을 설정하고, 당해 평균(D510)보다 작은 화소값을 나타내는 블록에 대해서는 「0」을 설정한다.
한편, 블록마다의 화소값은, 랜덤 노이즈 등의 영향에 의해, 그때마다(예를 들면, 프레임마다) 변화하는 경우가 있다. 그 때문에, 예를 들면, 화소값이 평균값(D510) 근방의 값을 나타내는 블록에 대해서는, 프레임마다, 평균(D510)보다 큰 값을 나타내는 경우(즉, PUF값을 생성하기 위한 값으로서 「1」이 설정되는 경우)나, 당해 평균(D510)보다 작은 값을 나타내는 경우(즉, PUF값을 생성하기 위한 값으로서 「0」이 설정되는 경우)가 있다. 이러한 특성을 감안하여, 본 실시형태와 관련되는 고체 촬상 장치(1)에 있어서는, 블록마다의 화소값이, 평균값(D510)을 포함한 소정의 범위(R511)에 포함되는 블록에 대해서는, PUF값 생성의 이용 대상에서는 제외된다. 환언하면, 블록마다의 화소값이 범위(R511)에 포함되지 않는 블록, 즉, 당해 화소값이 범위(R513 및 R515) 중의 어느 하나에 포함되는 블록이, PUF값 생성의 이용 대상으로서 특정된다. 즉, PUF값을 생성하기 위한 값으로서, 화소값이 범위(R513)에 포함되는 블록에는 「0」이 설정되고, 화소값이 범위(R515)에 포함되는 블록에는 「1」이 설정되게 된다.
또한, 도 16에 나타내는 범위(R511)에 대해서는, 예를 들면, 복수의 블록간에 있어서의, 블록마다의 화소값의 표준 편차(σ)에 따라 설정되면 된다. 이 경우에는, 블록마다의 화소값과, 블록간에 있어서의 당해 화소값의 평균(D510) 사이의 차의 절대값(즉, 블록마다의 화소값과 평균(D510) 사이의 거리)이, 소정의 임계값 이상이 되는 블록이, PUF값 생성의 이용 대상으로서 특정되게 된다.
여기서, 블록 내에 있어서의 각 화소의 화소값의 표준 편차를 σ'로 했을 경우에, 당해 표준 편차(σ')는, 블록간에 있어서의 블록마다의 화소값의 표준 편차(σ)의 예를 들면 약 1/20 정도가 될 수 있다. 이 때, 블록마다의 화소값과 평균(D510) 사이의 거리의 임계값을, 예를 들면, 0.3σ 근방으로 설정하면 된다. 이 경우에는, 블록마다의 화소값과 평균(D510) 사이의 거리가 당해 임계값을 넘는 블록에 있어서, 당해 화소값에 따라 설정되는 값이 「0」과 「1」의 사이에서 변화하기 위해서는, 당해 화소값의 편차가 6 σ'를 넘을 필요가 있다.
이러한 특성으로부터, 본 실시형태와 관련되는 고체 촬상 장치(1)에서는, 화소값이 평균값(D510) 근방의 값을 나타내는 블록에 대해서는 PUF값 생성의 이용 대상에서 제외하고, 화소값과 평균값(D510) 사이의 거리가 임계값 이상이 되는 블록을 PUF값 생성의 이용 대상으로 한다.
또한, 도 16에 나타내는 범위(R511)가 보다 좁게 설정될 수록, PUF값 생성의 이용 대상의 후보가 될 수 있는 블록의 수가 보다 많아지게 되고, 생성되는 PUF값의 오류가 발생할 확률이 보다 높아지는 경향이 있다. 이에 대해서, 당해 범위(R511)가 보다 넓게 설정될 수록, PUF값 생성의 이용 대상의 후보가 될 수 있는 블록의 수가 보다 적어지고, 생성되는 PUF값의 오류가 발생할 확률을 보다 낮게 억제하는 것이 가능하게 된다. 그 때문에, 예를 들면, PUF값 생성의 이용 대상에서 제외하는 범위(R511)에 대해서는, 생성되는 PUF값에 허용되는 오류율에 따라 설정되어도 된다.
또한, PUF값 생성의 이용 대상으로서 특정된 블록의 정보 자체는, 소위 비밀 정보와 같은 보호 대상이 되는 정보(기밀성을 가지는 정보)는 아니기 때문에, 예를 들면, 고체 촬상 장치(1) 내의 소정의 기억 영역(예를 들면, 불휘발성의 기억 영역)에 기억시켜 두면 된다.
다음으로, 도 16 ~ 도 18을 참조하여, 블록마다의 화소값에 따라, 고체 촬상 장치(1)에 고유한 값(즉, PUF값)을 산출하는 방법의 일례에 대해 설명한다. 예를 들면, 도 17 및 도 18은, 본 실시형태와 관련되는 PUF값의 생성 방법의 일례에 대해 설명하기 위한 설명도이다.
도 17에 있어서, 참조 부호 "D511"은, 도 15를 참조하여 설명한 바와 같이, 소정의 영역에 포함되는 화소가 구분된 복수의 블록을 모식적으로 나타내고 있다. 또한, 참조 부호 "D511"로 나타내어진 각 블록에 제시된 수치는, 당해 블록에 대응하는 화소값이, 화소값의 평균을 포함한 소정의 범위(즉, 도 16에 나타내는 범위(R511))에 포함되는지 아닌지를 나타내고 있다.
즉, 본 실시형태와 관련되는 고체 촬상 장치(1)는, 소정의 개시 위치로부터 각 블록에 대해, 블록마다의 화소값이, 화소값의 평균을 포함한 소정의 범위(R511)에 포함되는지 아닌지를 축차 판정하고, 판정 결과에 따라 당해 블록에 대해서 「0」 또는 「1」의 값을 관련짓는다. 예를 들면, 도 17의 참조 부호 "D511"에 나타내는 예에서는, 화소값이 범위(R511)에 포함되는 블록에 대해서 「0」이 관련지어져 있고, 화소값이 범위(R511)에 포함되지 않는(즉, 범위(R513 또는 R515)에 포함된다) 블록에 대해서 「1」이 관련지어져 있다. 이상과 같이, 고체 촬상 장치(1)는, 블록마다의 화소값이 범위(R511)에 포함되지 않는 블록의 수(즉, 「1」이 관련지어져 있는 블록의 수)가 소정의 비트 길이 이상 특정될 때까지, 상기 판정을 축차 실행한다. 그리고, 고체 촬상 장치(1)는, 「1」이 관련지어진 블록의 위치를, 소정의 기억 영역에 기억시켜 둔다. 또한, 「1」이 관련지어진 블록은, PUF값 생성의 이용 대상이 된다.
다음으로, 고체 촬상 장치(1)는, 도 17에 나타내는 바와 같이, 블록마다의 화소값이 범위(R511)에 포함되지 않는 블록의 당해 화소값을, 블록간에 있어서의 화소값의 평균(D510)과 비교함으로써, 당해 블록에 대응하는 PUF값을 생성하기 위한 값(이후에는, 「비트값」이라고도 칭한다)을 특정한다. 구체적으로는, 고체 촬상 장치(1)는, 대상이 되는 블록 중, 블록마다의 화소값이 평균(D510)보다 작은 블록에 대해서는 비트값으로서 「0」을 설정하고, 당해 화소값이 평균(D510)보다 큰 블록에 대해서는 비트값으로서 「1」을 설정한다. 예를 들면, 도 17에 있어서, 참조 부호 "D513"은, PUF값 생성의 이용 대상이 되는 블록 각각에 대해 설정된 비트값을 모식적으로 나타내고 있다.
이상과 같이 하여, 고체 촬상 장치(1)는, 소정의 비트 길이분 이상의 비트값을 확보하고, 당해 비트값을 연결함으로써 PUF값을 생성한다. 또한, 고체 촬상 장치(1)는, PUF값이 생성될 때, 확보한 일련의 비트값 중 일부의 비트값을 이용하여, 별도 재연산된 PUF값의 오류를 정정하기 위한 오류 정정 코드(ECC：Error - Correcting Code)를 산출하고, 소정의 기억 영역에 기억시켜도 된다. 이 경우에는, 오류 정정 코드의 산출에 이용되는 비트값이 확보되도록, PUF값 생성의 이용 대상이 되는 블록이 많이 특정되는 것이 바람직하다.
또한, PUF값을 사용하는 경우에는, 고체 촬상 장치(1)는, 소정의 기억 영역에 기억된 정보에 기초하여 당해 PUF값을 재연산한다. 즉, 고체 촬상 장치(1)는, 당해 기억 영역에 기억된 정보에 기초하여, PUF값 생성의 이용 대상이 되는 블록을 특정하여, 당해 블록에 대응하는 화소값(즉, 블록마다의 화소값)을 읽어낸다. 그리고, 고체 촬상 장치(1)는, 특정한 블록에 대응하는 화소값을, 블록간에 있어서의 화소값의 평균(D510)과 비교함으로써, 당해 블록에 대응하는 비트값을 특정하여, 특정한 비트값을 연결함으로써 PUF값을 재차 생성하면 된다. 또한, 이 때 고체 촬상 장치(1)는, 소정의 기억 영역에 PUF값의 오류를 정정하기 위한 오류 정정 코드(ECC)가 기억되어 있는 경우에는, 당해 오류 정정 코드에 기초하여 재차 생성된 PUF값의 오류 정정을 실행하면 된다.
이상과 같이 하여 생성(산출)된 PUF값은, 예를 들면, 고체 촬상 장치(1)를 식별하기 위한 식별자나, 고체 촬상 장치(1) 내에서 생성된 소정의 정보를 암호화하기 위한 키 정보로서 이용하는 것이 가능하다.
또한, PUF값의 생성에 이용하는 블록마다의 화소값으로서, 복수회의 촬상간에 있어서의 블록마다의 화소값의 평균이 이용되어도 된다. 이러한 구성으로 함으로써, 랜덤 노이즈 등에 의한 블록마다의 화소값의 편차의 영향을 저감하는 것이 가능하다(환언하면, 당해 블록마다의 화소값의 오류율을 저감하는 것이 가능하다).
이상, 도 15 ~ 도 18을 참조하여, 본 실시형태와 관련되는 고체 촬상 장치(1)에 있어서의, PUF값의 생성 방법의 개요에 대해 설명했다.
<4.3. 기능 구성>
계속해서, 본 실시형태와 관련되는 고체 촬상 장치(1)의 기능 구성의 일례에 대해, 특히, 당해 고체 촬상 장치(1)에 고유한 PUF값의 생성 및 재연산과 관련되는 부분에 주목하여 설명한다. 예를 들면, 도 19는, 본 실시형태와 관련되는 고체 촬상 장치(1)의 기능 구성의 일례를 나타낸 블록도이다. 또한, 도 19에서는, 본 실시형태와 관련되는 고체 촬상 장치(1)의 특징을 보다 알기 쉽게 하기 위해서, 당해 고체 촬상 장치(1)에 고유한 PUF값의 생성과 관련되는 구성이 나타내어져 있고, 그 외의 구성에 대해서는 도시를 생략하고 있다.
도 19에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태와 관련되는 고체 촬상 장치(1)는, 센서부(511)와, 정보처리부(512)와, 기억부(513)를 포함한다.
센서부(511)는, 도 1을 참조하여 설명한 화소 어레이(3)에 상당하고, 피사체로부터의 광을 전기신호로 광전 변환한다.
정보처리부(512)는, 고체 촬상 장치(1)에 고유한 PUF값의 생성에 관한 각종 처리를 실행한다. 도 19에 나타내는 바와 같이, 정보처리부(512)는, 예를 들면, 블록 특정부(514)와, 고유 정보 취득부(515)와, 고유값 연산부(516)를 포함한다. 또한, 정보처리부(512)의 각 구성의 동작에 대해서는, PUF값을 생성하는 경우와, PUF값을 재연산하는 경우로, 나누어 각각 설명한다. 우선, PUF값을 생성하는 경우에 주목하여, 관련하는 구성의 동작에 대해 설명한다.
블록 특정부(514)는, 센서부(511)를 구성하는 복수의 화소 중, 적어도 일부의 영역(예를 들면, OPB 영역)에 포함되는 화소가 구분된 복수의 블록 중에서, 소정의 조건에 따라, PUF값 생성의 이용 대상이 되는 하나 이상의 블록을 특정한다. 구체적인 일례로서, 블록 특정부(514)는, 블록마다의 화소값이, 복수의 블록간에 있어서의 당해 화소값의 평균을 포함한 소정의 범위에 포함되는지 아닌지에 따라, PUF값 생성의 이용 대상이 되는 블록을 특정해도 된다. 그리고, 블록 특정부(514)는, 특정한 블록에 관한 정보를, 후술하는 기억부(513)에 기억시킨다. 또한, 블록 특정부(514)가, 「특정부」의 일례에 상당한다.
고유 정보 취득부(515)는, 상기 소정의 영역(예를 들면, OPB 영역)에 포함되는 화소가 구분된 복수의 블록 중, PUF값 생성의 이용 대상이 되는 소정수 이상의 블록으로부터, 블록마다의 화소값을 고유 정보로서 취득한다. 또한, 이 때 고유 정보 취득부(515)는, 기억부(513)에 기억된 정보에 기초하여, PUF값 생성의 이용 대상이 되는 블록을 특정해도 된다. 그리고, 고유 정보 취득부(515)는, PUF값 생성의 이용 대상이 되는 소정수 이상의 블록 각각으로부터 취득된 고유 정보(즉, 블록마다의 화소값)를, 고유값 연산부(516)에 출력한다.
고유값 연산부(516)는, PUF값 생성의 이용 대상이 되는 소정수 이상의 블록 각각으로부터 취득된 고유 정보를 고유 정보 취득부(515)로부터 취득하여, 취득한 당해 고유 정보에 기초하여 PUF값을 생성한다. 구체적인 일례로서 고유값 연산부(516)는, 블록마다 취득된 고유 정보가 소정의 임계값(예를 들면, 블록간에 있어서의 화소값의 평균)보다 큰지 아닌지에 따라, 당해 블록에 대응하는 비트값을 특정하여, 블록마다 특정된 비트값을 연결함으로써 PUF값을 생성해도 된다. 또한, 고유값 연산부(516)가, 디바이스에 고유한 값을 생성(산출)하는 「생성부」의 일례에 상당한다.
또한, 고유값 연산부(516)는, PUF값을 생성했을 때에, 블록마다 특정된 비트값 중 일부의 비트값을 이용함으로써, 별도 재연산되는 PUF값의 오류를 정정하기 위한 오류 정정 코드(ECC)를 산출하여, 당해 오류 정정 코드(ECC)를 기억부(513)에 기억시켜도 된다.
이상과 같이 하여, 고유값 연산부(516)는, PUF값을 생성하고, 생성한 당해 PUF값을 소정의 출력처에 출력한다.
기억부(513)는, 고체 촬상 소자(1) 내의 각 구성이 각종 처리를 실행하기 위한 각종 정보를 일시적 또는 항구적으로 유지한다. 기억부(513)는, 예를 들면, 전원을 공급하지 않아도 기억 내용을 보관 유지하는 것이 가능한 불휘발성의 기록 매체(예를 들면, 메모리 등)에 의해 구성될 수 있다. 기억부(513)에는, 예를 들면, PUF값 생성의 이용 대상이 되는 블록에 관한 정보가 기억되어도 된다. 또한, 기억부(513)에는, PUF값의 오류를 정정하기 위한 오류 정정 코드(ECC)가 기억되어도 된다.
계속해서, PUF값을 재연산하는 경우에 주목하여, 관련하는 구성의 동작에 대해 설명한다.
고유 정보 취득부(515)는, PUF값의 생성 시와 마찬가지로, PUF값 생성의 이용 대상이 되는 소정수 이상의 블록으로부터, 블록마다의 화소값을 고유 정보로서 취득한다. 그리고, 고유 정보 취득부(515)는, PUF값 생성의 이용 대상이 되는 소정수 이상의 블록 각각으로부터 취득된 고유 정보를, 고유값 연산부(516)에 출력한다.
고유값 연산부(516)는, PUF값의 생성 시와 마찬가지로, 고유 정보 취득부(515)로부터 취득한 블록마다의 고유 정보에 기초하여 PUF값을 재연산한다. 또한, 이 때 고유값 연산부(516)는, 기억부(513)에 PUF값의 오류를 정정하기 위한 오류 정정 코드(ECC)가 기억되어 있는 경우에는, 당해 오류 정정 코드(ECC)에 기초하여 재연산한 PUF값의 오류 정정을 행해도 된다. 그리고, 고유값 연산부(516)는, 재연산한 PUF값을 소정의 출력처로 출력한다.
이상, 도 19를 참조하여, 본 실시형태와 관련되는 고체 촬상 장치(1)의 기능 구성의 일례에 대해, 특히, 당해 고체 촬상 장치(1)에 고유한 PUF값의 생성 및 재연산과 관련되는 부분에 주목하여 설명했다.
<4.4. 처리>
계속해서, 본 실시형태와 관련되는 고체 촬상 장치(1)의 일련의 처리의 흐름의 일례로서, 당해 고체 촬상 장치(1)에 고유한 PUF값의 생성 및 재연산과 관련되는 처리에 대해 각각 설명한다.
우선, 도 20을 참조하여, PUF값의 생성과 관련되는 처리의 일례에 대해 설명한다. 도 20은, 본 실시형태와 관련되는 고체 촬상 장치(1)의 일련의 처리의 흐름의 일례에 대해 나타낸 플로우차트이고, PUF값의 생성과 관련되는 처리의 흐름에 대해 나타내고 있다.
도 20에 나타내는 바와 같이, 우선 고체 촬상 장치(1)(블록 특정부(514))는, 센서부(511)를 구성하는 복수의 화소 중, 소정의 영역에 포함되는 화소가 구분된 복수의 블록 중에서, PUF값 생성의 이용 대상으로 하는 소정수 이상(적어도 하나 이상)의 블록을 특정한다(S501). 그리고, 고체 촬상 장치(1)는, 특정한 블록에 관한 정보(예를 들면, 당해 블록의 위치를 나타내는 정보)를, 소정의 기억 영역에 기억시킨다(S503).
다음으로, 고체 촬상 장치(1)(고유 정보 취득부(515))는, 소정의 기억 영역에 기억된 정보에 기초하여, PUF값 생성의 이용 대상으로서 특정한 블록으로부터, 블록마다의 화소값을 고유 정보로서 취득한다. 그리고, 고체 촬상 장치(1)(고유값 연산부(516))는, 이용 대상이 되는 소정수 이상의 블록 각각으로부터 취득한 고유 정보에 기초하여 PUF값을 생성한다. 구체적인 일례로서, 고체 촬상 장치(1)는, 블록마다 취득한 고유 정보가 소정의 임계값보다 큰지 아닌지에 따라, 당해 블록에 대응하는 비트값을 특정하여, 블록마다 특정된 비트값을 연결함으로써 PUF값을 생성할 수 있다(S507).
또한, 고체 촬상 장치(1)(고유값 연산부(516))는, 블록마다 특정된 비트값 중 일부의 비트값을 이용함으로써, 별도 재연산되는 PUF값의 오류를 정정하기 위한 오류 정정 코드(ECC)를 산출하여도 좋다. 이 경우에는, 고체 촬상 장치(1)는, 산출된 오류 정정 코드(ECC)를 소정의 기억 영역에 기억시킬 수 있다(S507).
이상과 같이 하여, PUF값이 생성되고, 생성된 당해 PUF값이 소정의 출력처에 출력된다.
이상, 도 20을 참조하여, PUF값의 생성과 관련되는 처리의 일례에 대해 설명했다.
다음으로, 도 21을 참조하여, PUF값의 재연산과 관련되는 처리의 일례에 대해 설명한다. 도 21은, 본 실시형태와 관련되는 고체 촬상 장치(1)의 일련의 처리의 흐름의 일례에 대해 나타낸 플로우차트이고, PUF값의 재연산과 관련되는 처리의 흐름에 대해 나타내고 있다.
도 21에 나타낸 바와 같이, 우선 고체 촬상 장치(1)(고유 정보 취득부(515))는, 소정의 기억 영역에 기억된 정보에 기초하여, PUF값 생성의 이용 대상이 되는 블록의 위치를 특정한다(S511).
다음으로, 고체 촬상 장치(1)(고유 정보 취득부(515))는, PUF값 생성의 이용 대상으로서 특정한 블록으로부터, 블록마다의 화소값을 고유 정보로서 취득한다. 그리고, 고체 촬상 장치(1)(고유값 연산부(516))는, PUF값의 생성 시와 마찬가지로, 이용 대상이 되는 소정수 이상의 블록 각각으로부터 취득한 고유 정보에 기초하여 PUF값을 재연산한다(S513).
또한, 고체 촬상 장치(1)(고유 정보 취득부(515))는, 소정의 기억 영역에 PUF값의 오류를 정정하기 위한 오류 정정 코드(ECC)가 기억되어 있는 경우에는, 당해 오류 정정 코드(ECC)에 기초하여 재연산한 PUF값의 오류 정정을 행해도 된다(S515).
이상과 같이 하여, PUF값이 재연산되고, 재연산된 당해 PUF값이 소정의 출력처에 출력된다.
이상, 도 21을 참조하여, PUF값의 재연산과 관련되는 처리의 일례에 대해 설명했다.
<4.5. 평가>
이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태와 관련되는 고체 촬상 장치(1)는, 복수의 화소가 배열된 촬상면 중 적어도 일부의 영역(예를 들면, OPB 영역)에 포함되는 화소를 구분함으로써 설정된 복수의 블록 중, 적어도 하나 이상의 블록을 PUF값 생성의 대상으로서 특정한다. 또한, 각 블록은, 적어도 하나 이상의 화소를 포함한다. 그리고, 고체 촬상 장치(1)는, 특정된 블록에 포함되는 화소의 화소값과, 복수의 블록간에 있어서의 화소의 화소값의 편차에 기초하여, 당해 고체 촬상 장치(1)에 고유한 값(즉, PUF값)을 생성한다.
이상과 같은 구성에 의해, 고체 촬상 장치(1)에 고유한 값이, 복제 곤란한 당해 고체 촬상 장치(1)의 물리적 특징(즉, 하드웨어적인 특징)을 이용하여 생성되게 된다. 그 때문에, 당해 고유의 값을, 예를 들면, 개개의 디바이스를 식별하기 위한 식별자나, 암호화 처리 등의 키 정보로서 이용하는 것이 가능하다. 또한, 상술한 구성에 기초하여 고체 촬상 장치(1)에 고유한 값이 생성됨으로써, 당해 고유의 값을, 상기 식별자나 상기 키 정보로서 이용하는 경우에, 당해 식별자나 당해 키 정보에 요구되는 재현성이나 개체차의 조건을 충분히 만족하는 것이 가능하다.
또한, 상술한 예는 어디까지나 일례이고, 화소(2)마다 검출 가능한 물리적 특징이며, 또한, 당해 PUF값에 요구되는 재현성이나 개체차의 조건을 만족하는 것이 가능하면, 당해 물리적 특징은, 반드시 증폭 트랜지스터(Tr13)의 임계값 전압(Vth)의 편차만으로 한정되지 않는다. 예를 들면, 화소(2)를 구성하는 각 트랜지스터 중, 증폭 트랜지스터(Tr13) 이외의 다른 트랜지스터의 물리적 특징을 이용해도 되고, 당해 물리적 특징은, 반드시 임계값 전압(Vth)의 편차만으로 한정되지 않는다. 구체적인 일례로서, 소위 RTS(Random Telegraph Signal) 등과 같은, 디바이스에 기인하여 발생하는 노이즈의 검출 결과가, PUF값의 생성에 이용되어도 된다.
<5. 응용예>
계속해서, 본 개시와 관련되는 고체 촬상 장치의 응용예에 대해 설명한다.
<5.1. 생체 인증에의 응용예>
본 개시와 관련되는 기술의 응용예로서, 본 개시의 일 실시형태와 관련되는 고체 촬상 장치(1)를, 소위 생체 정보를 이용한 생체 인증에 응용했을 경우의 일례에 대해 설명한다. 본 설정에 있어서 「생체 정보」란, 예를 들면, 홍채, 지문, 정맥, 얼굴, 손모양, 성문, 맥파 및 망막 등의 인체의 특징을 나타내는 정보를 말하는 것으로 한다.
(구성예 1: 고체 촬상 장치 내에서 생체 인증을 행하는 구성의 일례)
우선, 도 20을 참조하여, 본 응용예와 관련되는 고체 촬상 장치를 적용한 촬상 장치의 기능 구성의 일례에 대해, 특히, 당해 고체 촬상 장치 내에서 생체 인증을 행하는 경우의 일례에 대해 설명한다. 도 20은, 본 개시와 관련되는 기술의 일 응용예에 대해 설명하기 위한 설명도이고, 본 응용예와 관련되는 촬상 장치의 개략적인 기능 구성의 일례를 나타내는 블록도이다.
도 20에 나타내는 바와 같이, 본 응용예와 관련되는 촬상 장치(710a)는, 고체 촬상 소자(711a)와, 메인 프로세서(731a)를 포함한다.
고체 촬상 소자(711a)는, 전술한 본 개시의 일 실시형태와 관련되는 고체 촬상 장치(1)에 상당한다. 도 20에 나타내는 바와 같이, 고체 촬상 소자(711a)는, 센서부(712)와, 정보처리부(713)와, 기억부(719)와, 정보 출력부(720)를 포함한다. 또한, 도 20에서는 도시를 생략하고 있지만, 고체 촬상 소자(711a)는, 외부와의 설정값의 송수신을 행하는 레지스터 인터페이스를 구비할 수도 있다. 여기서, 「외부」란, 이미지 센서에서 생성된 화상 정보를 보존하는 기록 매체, 그 화상 정보를 전송하는 네트워크, 및, 그 화상 정보를 처리하는 메인 프로세서나 디지털 카메라 등의 촬상 장치 본체, 퍼스널 컴퓨터(PC), 휴대 단말, 게임기기, FeliCa(등록상표) 등의 비접촉형 IC카드, 및 USB 메모리 등을 말한다.
센서부(712)는, 도 1을 참조하여 설명한 화소 어레이(3)에 상당하고, 피사체로부터의 광을 전기신호로 광전 변환한다.
정보처리부(713a)는, 취득한 정보에 필요에 따른 처리를 행한다. 도 20에 나타내는 바와 같이, 정보처리부(713a)는, 예를 들면, 화상 정보 취득부(714)와, 생체 정보 취득부(715)와, 생체 판별부(741)와, 생체 인증부(742)와, 고유 정보 취득부(716)와, 고유값 연산부(717)와, 암호화 처리부(718)를 포함한다.
화상 정보 취득부(714)는, 이용자가 촬상한 피사체의 광에 기초하여, 센서부(712)에서 광전 변환된 전기신호를 아날로그 신호로부터 디지털 신호로 변환하는 아날로그 디지털 변환(A/D변환)하여, 화상 정보를 취득한다.
생체 정보 취득부(715)는, 이용자의 생체 인증을 행하기 위해서, 촬상한 피사체의 광에 기초하여, 센서부(712)에서 광전 변환된 전기신호를 A/D변환하여, 생체 정보를 취득한다.
고유 정보 취득부(716)는, 고체 촬상 소자(711)를 구성하는 디바이스에 고유한 정보(이하, 「고유 정보」라고도 칭한다)를 취득한다. 예를 들면, 고유 정보 취득부(716)는, 제2 실시형태로서 전술한 바와 같이, 센서부(712)를 구성하는 복수의 화소 중, 적어도 일부의 영역(예를 들면, OPB 영역)에 포함되는 하나 이상의 화소의 화소값을 고유 정보로서 취득해도 된다. 또한, 이 때, 고유 정보 취득부(716)는, 예를 들면, 후술하는 기억부(719)에 미리 보관 유지된 정보에 기초하여, 고유 정보의 취득 대상이 되는 화소, 또는, 하나 이상의 화소를 포함한 블록을 특정해도 된다.
고유값 연산부(717)는, 고유 정보 취득부(716)에 의해 취득된 고유 정보를 입력으로 하여, 소정의 함수(예를 들면, 전술한 PUF)에 기초하여, 고체 촬상 소자(711)에 고유한 값을 생성(또는, 산출)한다. 구체적인 일례로서, 고유값 연산부(717)는, 제2 실시형태로서 전술한 바와 같이, 고유 정보로서 취득된 소정의 화소의 화소값을 입력으로 하여, 고체 촬상 소자(711)에 고유한 PUF값을 생성한다.
생체 판별부(751)는, 생체 정보 취득부(715)에 의해 취득된 생체 정보가, 이용자를 인증할 수 있는 것인지 아닌지를 판별한다.
생체 인증부(752)는, 이용자를 인증할 수 있는 것이라고 판별된 생체 정보와, 소정의 기억 영역(예를 들면, 후술하는 기억부(719))에 기억되어 있는 참조 정보를 비교하여, 이용자가 이용 적격을 가지는 사람인지 아닌지를 인증한다. 또한, 당해 참조 정보는, 예를 들면, 고유값 연산부(717)에 의해 생성된 고체 촬상 소자(711)에 고유한 값(예를 들면, PUF값)에 기초하여 암호화되어 있어도 된다. 이 경우에는, 생체 인증부(752)는, 고유값 연산부(717)로부터 당해 고체 촬상 소자(711)에 고유한 값을 취득하고, 취득한 당해값에 기초하여 참조 정보를 복호해도 된다.
암호화 처리부(718)는, 이용 적격을 가지는 사람이라고 인증된 생체 인증 정보를 암호화하고 암호 정보를 생성하여, 그 암호 정보를 정보 출력부(720)에 송신한다. 또한, 당해 암호화를 위한 키 정보에 대해서는, 예를 들면, 고유값 연산부(717)에 의해 생성된 고체 촬상 소자(711)에 고유한 값(예를 들면, PUF값)에 기초하여 암호화되어 있어도 된다. 이 경우에는, 암호화 처리부(718)는, 고유값 연산부(717)로부터 당해 고체 촬상 소자(711)에 고유한 값을 취득하고, 취득한 당해값에 기초하여 당해 키 정보를 복호해도 된다.
정보 출력부(720)는, 정보처리부(713a)로부터 출력되는 각종 정보를, 고체 촬상 소자(711a)의 외부에 출력하는 것이며, 예를 들면, 출력 절환부(721)와 화상 정보 출력부(722)를 포함한다.
출력 절환부(721)는, 정보처리부(713a)로부터 입력된 정보의 종류에 따라, 어느 정보를 고체 촬상 소자(711a)의 외부에 출력할지의 절환을 행한다. 즉, 출력처를 절환하는 스위치의 역할을 가지고 있다. 고체 촬상 소자(711a)가 출력 절환부(721)를 구비함으로써, 이용자는, 이하에 나타내는 화상 정보를 출력할지, 또는 암호 정보를 출력할지를 선택할 수가 있다.
예를 들면, 출력 절환부(721)가 암호 정보 출력을 선택했을 경우에, 암호화 처리부(718)에서 생성된 암호 정보(예를 들면, 암호화된 생체 인증 정보)가, 레지스터 인터페이스(도시를 생략함) 등을 거쳐서 메인 프로세서(731a)에 송신되도록 제어한다.
화상 정보 출력부(722)는, 출력 절환부(721)에서 화상 정보 출력이 선택되었을 경우에, 화상 정보 취득부(714)에 의해 취득된 화상 정보를 수신하고, 당해 화상 정보를 고체 촬상 소자(711a)의 외부로 출력한다.
메인 프로세서(731a)는, 화상 정보 또는 암호 정보를 고체 촬상 소자(711a)로부터 수신하고, 수신한 정보의 종별에 따라 각종 처리를 실행한다. 도 20에 나타내는 바와 같이, 메인 프로세서(731a)는, 주제어부(732)와, 화상 정보 입력부(733)와, 현상 처리부(734)를 포함한다.
주제어부(732)는, 촬상 장치(710a)의 각 구성의 동작을 제어한다. 예를 들면, 주제어부(732)는, 고체 촬상 소자(711a)의 각 기능을 실행시키기 위해서, 당해 고체 촬상 소자(711a)에 대해서 당해 기능에 따른 제어 신호를 송신한다. 또한, 주제어부(732)는, 메인 프로세서(731a)의 각 기능을 실현하기 위해서, 당해 메인 프로세서(731a) 내의 각부에 대해서 당해 기능에 따른 제어 신호를 송신한다.
화상 정보 입력부(733)는, 주제어부(732)로부터의 제어 신호에 따라, 고체 촬상 소자(711a)로부터 출력되는 화상 정보를 취득한다.
현상 처리부(734)는, 주제어부(732)로부터의 제어 신호에 따라, 화상 정보 입력부(733)가 고체 촬상 소자(711a)로부터 취득한 화상 정보에 기초하여, 출력 화상의 현상 처리를 행한다.
이상, 도 20을 참조하여, 본 응용예와 관련되는 고체 촬상 장치를 적용한 촬상 장치의 기능 구성의 일례에 대해, 특히, 당해 고체 촬상 장치 내에서 생체 인증을 행하는 경우의 일례에 설명했다.
(구성예 2: 생체 정보를 암호화하여 출력하는 구성의 일례)
다음으로, 도 21을 참조하여, 본 응용예와 관련되는 고체 촬상 장치를 적용한 촬상 장치의 기능 구성의 일례에 대해, 특히, 당해 고체 촬상 장치가 취득한 생체 정보에 대해서 암호화 처리를 하여 외부로 출력하는 경우의 일례에 대해 설명한다. 도 21은, 본 개시와 관련되는 기술의 일 응용예에 대해 설명하기 위한 설명도이고, 본 응용예와 관련되는 촬상 장치의 개략적인 기능 구성의 다른 일례를 나타내는 블록도이다. 또한, 본 설명에서는, 도 21에 나타내는 촬상 장치(710b)의 기능 구성에 대해, 특히, 도 20을 참조하여 설명한 촬상 장치(710a)와 다른 부분에 주목하여 설명하고, 당해 촬상 장치(710a)와 실질적으로 마찬가지의 부분에 대해서는, 상세한 설명은 생략한다.
도 21에 나타내는 바와 같이, 본 응용예와 관련되는 촬상 장치(710b)는, 고체 촬상 소자(711b)와, 메인 프로세서(731b)를 포함한다. 또한, 고체 촬상 소자(711b) 및 메인 프로세서(731b)는, 도 20에 나타내는 촬상 장치(710a)에 있어서의 고체 촬상 소자(711a) 및 메인 프로세서(731a)에 상당한다. 또한, 도 21에 나타내는 예에서는, 특징을 보다 알기 쉽게 하기 위해서, 주로, 생체 정보를 대상으로 한 처리에 관한 구성에 대해 나타내고 있고, 상술한 화상 정보를 대상으로 한 처리에 관한 구성의 도시에 대해서는 생략하고 있다. 그 때문에, 예를 들면, 도 21에 나타내는 예에 있어서도, 도 20에 나타내는 예와 마찬가지로, 화상 정보 취득부(714), 출력 절환부(721), 화상 정보 출력부(722), 화상 정보 입력부(733) 등의 구성을 포함해도 된다.
도 21에 나타내는 바와 같이, 고체 촬상 소자(711b)는, 센서부(712)와, 정보처리부(713b)와, 암호 정보 출력부(723)와, 기억부(719)를 포함한다. 또한, 정보처리부(713b)는, 예를 들면, 생체 정보 취득부(715)와, 고유 정보 취득부(716)와, 고유값 연산부(717)와, 암호화 처리부(718)를 포함한다. 또한, 센서부(712), 기억부(719), 생체 정보 취득부(715), 고유 정보 취득부(716), 및 고유값 연산부(717)는, 도 20에 나타내는 촬상 장치(710a)에 있어서의 센서부(712), 기억부(719), 생체 정보 취득부(715), 고유 정보 취득부(716), 및 고유값 연산부(717)와 실질적으로 마찬가지이다.
암호화 처리부(718)는, 생체 정보 취득부(715)에 의해 취득된 생체 정보(예를 들면, 홍채, 지문, 정맥, 얼굴, 손모양, 성문, 맥파 및 망막 등의 화상 정보)를 암호화하여 암호 정보를 생성하고, 그 암호 정보를 암호 정보 출력부(723)에 송신한다. 또한, 당해 암호화를 위한 키 정보에 대해서는, 예를 들면, 고유값 연산부(717)에 의해 생성된 고체 촬상 소자(711)에 고유한 값(예를 들면, PUF값)에 기초하여 암호화되어 있어도 된다. 이 경우에는, 암호화 처리부(718)는, 고유값 연산부(717)로부터 당해 고체 촬상 소자(711)에 고유한 값을 취득하고, 취득한 당해값에 기초하여 당해 키 정보를 복호해도 된다.
암호 정보 출력부(723)는, 암호화 처리부(718)에 의해 생체 정보에 대해서 암호화 처리가 실시됨으로써 생성된 암호 정보를 수신하고, 당해 암호 정보를 고체 촬상 소자(711b)의 외부로 출력한다.
메인 프로세서(731b)는, 주제어부(732)와, 암호 정보 입력부(736)와, 현상 처리부(734)와, 생체 인증부(735)를 포함한다.
주제어부(732)는, 촬상 장치(710b)의 각 구성의 동작을 제어한다. 예를 들면, 주제어부(732)는, 고체 촬상 소자(711b)의 각 기능을 실행시키기 위해서, 당해 고체 촬상 소자(711b)에 대해서 당해 기능에 따른 제어 신호를 송신한다. 또한, 주제어부(732)는, 메인 프로세서(731b)의 각 기능을 실현하기 위해서, 당해 메인 프로세서(731b) 내의 각 부에 대해서 당해 기능에 따른 제어 신호를 송신한다.
암호 정보 입력부(736)는, 주제어부(732)로부터의 제어 신호에 따라, 고체 촬상 소자(711b)로부터 출력되는 암호 정보를 취득한다.
현상 처리부(734)는, 주제어부(732)로부터의 제어 신호에 따라, 암호 정보 입력부(736)가 고체 촬상 소자(711b)로부터 취득한 암호 정보를 복호하고, 복호 결과로서 얻어지는 생체 정보(화상 정보)에 기초하여, 생체 인증에 이용되는 출력 화상의 현상 처리를 행한다. 또한, 암호 정보의 복호를 위한 키 정보에 대해서는, 당해 암호 정보의 생성에 이용된 키 정보와 마찬가지의 것이 사전에 취득되어, 소정의 기억 영역에 기억되어 있으면 된다. 그리고, 현상 처리부(734)는, 현상 처리의 결과로서 얻어지는 출력 화상을, 생체 인증부(735)에 출력한다.
생체 인증부(735)는, 현상 처리부(734)로부터 출력되는 출력 화상이, 이용자를 인증할 수 있는 것인지 아닌지를 판별한다. 생체 인증부(735)는, 이용자를 인증할 수 있는 것이라고 판별된 출력 화상(환언하면, 생체 정보)과, 소정의 기억 영역에 기억되어 있는 참조 정보를 비교하여, 이용자가 이용 적격을 가지는 사람인지 아닌지를 인증한다.
이상, 도 21을 참조하여, 본 응용예와 관련되는 고체 촬상 장치를 적용한 촬상 장치의 기능 구성의 일례에 대해, 특히, 당해 고체 촬상 장치가 취득한 생체 정보에 대해서 암호화 처리를 실시하여 외부로 출력하는 경우의 일례에 대해 설명했다.
(구성예 3: 생체 정보를 암호화하여 출력하는 구성의 다른 일례)
다음으로, 도 22를 참조하여, 본 응용예와 관련되는 고체 촬상 장치를 적용한 촬상 장치의 기능 구성의 일례에 대해, 특히, 당해 고체 촬상 장치가 취득한 생체 정보에 대해서 암호화 처리를 실시하여 외부로 출력하는 경우의 다른 일례에 대해 설명한다. 도 22는, 본 개시와 관련되는 기술의 일 응용예에 대해 설명하기 위한 설명도이고, 본 응용예와 관련되는 촬상 장치의 개략적인 기능 구성의 다른 일례를 나타내는 블록도이다. 또한, 본 설명에서는, 도 22에 나타내는 촬상 장치(710c)의 기능 구성에 대해, 특히, 도 21을 참조하여 설명한 촬상 장치(710b)와 다른 부분에 주목하여 설명하고, 당해 촬상 장치(710b)와 실질적으로 마찬가지인 부분에 대해서는, 상세한 설명은 생략한다.
도 22에 나타내는 바와 같이, 본 응용예와 관련되는 촬상 장치(710c)는, 고체 촬상 소자(711c)와, 메인 프로세서(731c)를 포함한다. 또한, 고체 촬상 소자(711c) 및 메인 프로세서(731c)는, 도 21에 나타내는 촬상 장치(710b)에 있어서의 고체 촬상 소자(711b) 및 메인 프로세서(731b)에 상당한다. 또한, 도 22에 나타내는 예에서는, 특징을 보다 알기 쉽게 하기 위해서, 주로, 생체 정보를 대상으로 한 처리에 관한 구성에 대해 나타내고 있고, 상술한 화상 정보를 대상으로 한 처리에 관한 구성의 도시에 대해서는 생략하고 있다. 그 때문에, 예를 들면, 도 22에 나타내는 예에 있어서도, 도 20에 나타내는 예와 마찬가지로, 화상 정보 취득부(714), 출력 절환부(721), 화상 정보 출력부(722), 화상 정보 입력부(733) 등의 구성을 포함해도 된다.
도 22에 나타내는 바와 같이, 고체 촬상 소자(711c)는, 센서부(712)와, 정보처리부(713c)와, 암호 정보 출력부(723)와, 기억부(719)를 포함한다. 또한, 정보처리부(713c)는, 예를 들면, 생체 정보 취득부(715)와, 고유 정보 취득부(716)와, 고유값 연산부(717)와, 암호화 처리부(718)를 포함한다.
또한, 도 22에 나타내는 예에서는, 생체 정보 취득부(715)에 의해 취득된 생체 정보에 암호화 처리를 실시하기 위한 키 정보로서, 고유값 연산부(717)에 의해 생성된 고체 촬상 소자(711c)에 고유한 값(예를 들면, PUF값)이 사용되는 점에서, 도 22에 나타내는 예와 다르다. 즉, 도 22에 나타내는 고체 촬상 소자(711c)는, 암호화 처리부(718)의 동작이, 도 21에 나타내는 고체 촬상 소자(711b)와 다르며, 그 외의 구성에 대해서는, 당해 고체 촬상 소자(711b)와 실질적으로 마찬가지이다.
즉, 암호화 처리부(718)는, 생체 정보 취득부(715)에 의해 취득된 생체 정보를, 고유값 연산부(717)에 의해 생성된 고체 촬상 소자(711c)에 고유한 값을 키 정보로서 암호화함으로써 암호 정보를 생성하고, 그 암호 정보를 암호 정보 출력부(723)에 송신한다.
또한, 암호 정보 출력부(723)는, 암호화 처리부(718)에 의해 생체 정보에 대해서 암호화 처리가 실시됨으로써 생성된 암호 정보를 수신하고, 당해 암호 정보를 고체 촬상 소자(711c)의 외부로 출력한다.
암호 정보 입력부(736)는, 주제어부(732)로부터의 제어 신호에 따라, 고체 촬상 소자(711c)로부터 출력되는 암호 정보를 취득한다.
현상 처리부(734)는, 주제어부(732)로부터의 제어 신호에 따라, 암호 정보 입력부(736)가 고체 촬상 소자(711c)로부터 취득한 암호 정보를 복호하고, 복호 결과로서 얻어지는 생체 정보(화상 정보)에 기초하여, 생체 인증에 이용되는 출력 화상의 현상 처리를 행한다. 또한, 암호 정보의 복호를 위한 키 정보, 즉, 고체 촬상 소자(711c)에 고유한 값(예를 들면, PUF값)에 대해서는, 사전에 취득되어, 소정의 기억 영역에 기억되어 있으면 된다. 그리고, 현상 처리부(734)는, 현상 처리의 결과로서 얻어지는 출력 화상을, 생체 인증부(735)에 출력한다.
또한, 이후의 처리에 대해서는, 도 21을 참조하여 설명한 촬상 장치(710b)와 마찬가지이다.
이상과 같이, 도 22에 나타내는 고체 촬상 소자(711c)에 있어서는, 생체 정보의 암호화에 이용하는 키 정보 자체를, 당해 고체 촬상 소자(711c)의 기억 영역에 기억시킬 필요가 없다. 그 때문에, 도 22에 나타내는 고체 촬상 소자(711c)에 의하면, 도 21을 참조하여 설명한 고체 촬상 소자(711b)에 비하여, 생체 정보의 보호에 관한 안전성을 더 향상시키는 것이 가능하다.
이상, 도 22를 참조하여, 본 응용예와 관련되는 고체 촬상 장치를 적용한 촬상 장치의 기능 구성의 일례에 대해, 특히, 당해 고체 촬상 장치가 취득한 생체 정보에 대해서 암호화 처리를 실시하여 외부로 출력하는 경우의 다른 일례에 대해 설명했다.
<5.2. 생체 인증 시스템에의 응용예>
계속해서, 본 개시와 관련되는 기술의 응용예로서, 본 개시의 일 실시형태와 관련되는 고체 촬상 장치(1)에 의해 취득된 생체 정보가 네트워크를 거쳐서 서버에 전송되고, 당해 서버에 있어서 생체 인증이 실행되는, 소위 생체 인증 시스템에의 응용예에 대해 설명한다.
(시스템 구성)
우선, 도 23을 참조하여, 본 응용예와 관련되는 생체 인증 시스템의 개략적인 시스템 구성의 일례에 대해 설명한다. 도 23은, 본 개시와 관련되는 기술의 일 응용예에 대해 설명하기 위한 설명도이고, 생체 인증 시스템의 개략적인 시스템 구성의 일례를 나타내는 블록도이다.
도 23에 나타내는 바와 같이, 본 응용예와 관련되는 생체 인증 시스템(800)은, 촬상 장치(810)와, 서버(850)를 포함한다. 또한, 생체 인증 시스템(800)은, 단말 장치(890)를 포함해도 된다. 촬상 장치(810)와, 서버(850)와, 단말 장치(890)는, 소정의 네트워크(N880)를 거쳐서 서로 정보를 송수신 가능하게 구성되어 있다. 또한, 촬상 장치(810)와, 서버(850)와, 단말 장치(890)를 접속하는 네트워크(N880)의 종별은 특히 한정되지 않는다. 예를 들면, 네트워크(N880)는, 인터넷, 전용선, LAN(Local Area Network), 또는, WAN(Wide Area Network) 등에 의해 구성되어 있어도 된다. 또한, 네트워크(N880)는, 무선의 네트워크에 의해 구성되어 있어도 되고, 유선의 네트워크에 의해 구성되어 있어도 된다. 또한, 네트워크(N880)는, 복수의 네트워크를 포함해도 되고, 적어도 일부가 유선의 네트워크로서 구성되어 있어도 된다. 또한, 각 장치간을 접속하는 네트워크가 개별적으로 설정되어 있어도 된다. 구체적인 일례로서, 촬상 장치(810)와 서버(850)를 접속하는 네트워크와, 서버(850)와 단말 장치(890)를 접속하는 네트워크가, 서로 다른 네트워크로서 구성되어 있어도 된다.
이러한 구성에 기초하여, 본 응용예와 관련되는 생체 인증 시스템(800)은, 예를 들면, 촬상 장치(810)에 의해 피사체를 촬상함으로써 얻어지는 생체 정보가, 당해 촬상 장치(810)로부터 서버(850)에 송신되고, 당해 서버(850)에 의해 당해 생체 정보에 기초하는 생체 인증이 실행된다. 그리고, 서버(850)는, 예를 들면, 당해 생체 인증의 결과에 따라 각종 처리를 실행하고, 당해 처리의 실행 결과를, 생체 인증의 결과에 기초하여 특정한 이용자의 단말 장치(890)(예를 들면, 스마트 폰 등)에 송신한다. 이러한 구성에 의해, 이용자는, 촬상 장치(810)에 의한 촬상 결과에 기초하는 생체 인증의 결과에 따라 실행된 각종 처리의 결과를, 자신이 보관 유지하는 단말 장치(890)에 의해 확인하는 것이 가능하다.
계속해서, 본 응용예와 관련되는 생체 인증 시스템(800)에 포함되는 각 장치 중, 특히, 촬상 장치(810) 및 서버(850) 각각의 기능 구성의 일례에 대해 이하에서 설명한다.
(촬상 장치(810)의 기능 구성)
우선, 도 24를 참조하여, 본 응용예와 관련되는 촬상 장치(810)의 기능 구성의 일례에 대해 설명한다. 도 24는, 본 개시와 관련되는 기술의 일 응용예에 대해 설명하기 위한 설명도이고, 생체 인증 시스템을 구성하는 촬상 장치(810)의 개략적인 기능 구성의 일례를 나타내는 블록도이다.
도 24에 나타내는 바와 같이, 본 응용예와 관련되는 촬상 장치(810)는, 고체 촬상 소자(811)와, 메인 프로세서(831)와, 통신부(841)를 포함한다.
통신부(841)는, 촬상 장치(810)가, 소정의 네트워크를 거쳐서 다른 장치와의 사이에서 각종 정보의 송수신을 행하기 위한 구성이다. 통신부(841)는, 예를 들면, 무선의 네트워크를 거쳐서 외부 장치와의 사이에서 각종 정보의 송수신을 행하는 경우에는, 통신 안테나, RF(Radio Frequency) 회로, 베이스 밴드 프로세서 등을 포함할 수 있다. 또한, 이후의 설명에서는, 촬상 장치(810)의 각 구성이, 다른 장치와의 사이에서 정보의 송수신을 행하는 경우에는, 특별히 설명이 없는 경우에는, 당해 통신부(841)를 거쳐서 당해 정보의 송수신을 행하는 것으로 한다.
고체 촬상 소자(811)는, 전술한 본 개시의 일 실시형태와 관련되는 고체 촬상 장치(1)에 상당한다. 도 24에 나타내는 바와 같이, 고체 촬상 소자(811)는, 센서부(812)와, 정보처리부(813)와, 기억부(819)와, 정보 출력부(820)를 포함한다. 또한, 도 24에서는 도시를 생략하고 있지만, 고체 촬상 소자(811)는, 외부와의 설정값의 송수신을 행하는 레지스터 인터페이스를 구비해도 된다. 여기서, 「외부」란, 이미지 센서에서 생성된 화상 정보를 보존하는 기록 매체, 그 화상 정보를 전송하는 네트워크, 및, 그 화상 정보를 처리하는 메인 프로세서나 디지털 카메라 등의 촬상 장치 본체, 퍼스널 컴퓨터(PC), 휴대 단말, 게임기기, FeliCa(등록상표) 등의 비접촉형 IC카드, 및 USB 메모리 등을 말한다.
센서부(812)는, 도 1을 참조하여 설명한 화소 어레이(3)에 상당하고, 피사체로부터의 광을 전기신호로 광전 변환한다.
정보처리부(813)는, 취득한 정보에 필요에 따라 처리를 행한다. 도 24에 나타내는 바와 같이, 정보처리부(813)는, 예를 들면, 화상 정보 취득부(814)와, 생체 정보 취득부(815)와, 고유 정보 취득부(816)와, 고유값 연산부(817)와, 암호화 처리부(818)를 포함한다. 또한, 화상 정보 취득부(814), 생체 정보 취득부(815), 고유 정보 취득부(816), 및 고유값 연산부(817)는, 도 20을 참조하여 설명한 화상 정보 취득부(714), 생체 정보 취득부(715), 고유 정보 취득부(716), 및 고유값 연산부(717)와 마찬가지이기 때문에, 그 상세한 설명을 생략한다.
암호화 처리부(818)는, 생체 정보 취득부(815)에 의해 취득된 이용자의 생체 정보에 대해서, 소정의 조건에 기초하는 암호화 처리를 실시함으로써 암호 정보를 생성하고, 당해 암호 정보를 정보 출력부(820)에 송신한다. 이 때, 암호화 처리부(818)는, 예를 들면, 고유값 연산부(817)에 의해 생성된, 고체 촬상 소자(811)에 고유한 값(예를 들면, PUF값)을 암호화의 키로서 이용해도 된다. 또한, 암호화 처리부(818)는, 암호화의 키로서, 기존의 암호화 방식에서 사용되는 키 정보(예를 들면, 공통키 등)를 이용해도 된다. 또한, 기존의 암호화 방식에서 사용되는 키 정보가 이용되는 경우에는, 고체 촬상 소자(811)에 고유한 값을 생성하기 위한 구성(예를 들면, 고유 정보 취득부(816) 및 고유값 연산부(817))에 대해서는, 반드시 설치되지 않아도 된다.
기억부(819)는, 전원을 공급하지 않아도 기억 내용을 보관 유지하는 것이 가능한 불휘발성의 기록 매체(예를 들면, 메모리 등)에 의해 구성되고, 고체 촬상 소자(811) 내의 각 구성이 각종 처리를 실행하기 위한 각종 정보를 일시적 또는 항구적으로 유지한다. 예를 들면, 기억부(819)에는, 고유 정보 취득부(816)가, 고유 정보의 취득 대상이 되는 화소(또는, 하나 이상의 화소를 포함한 블록)를 특정하기 위한 정보가 미리 보관 유지되고 있어도 된다.
정보 출력부(820)는, 정보처리부(813)로부터 출력되는 각종 정보를, 고체 촬상 소자(811)의 외부로 출력하고, 예를 들면, 출력 절환부(821)와, 화상 정보 출력부(822)와, 암호 정보 출력부(823)를 포함한다.
출력 절환부(821)는, 정보처리부(813)로부터 입력된 정보의 종류에 따라, 어느 정보를 고체 촬상 소자(811)의 외부로 출력할지의 절환을 행한다. 즉, 출력처를 절환하는 스위치의 역할을 가지고 있다. 고체 촬상 소자(811)가 출력 절환부(821)를 구비함으로써, 화상 정보 취득부(814)에 의해 취득된 화상 정보와, 생체 정보 취득부(815)에 의해 취득된 생체 정보가 암호화된 암호 정보 중 어느 것을 출력할지를 선택적으로 절환하는 것이 가능하다.
화상 정보 출력부(822)는, 출력 절환부(821)에 의해 화상 정보 출력이 선택되었을 경우에, 화상 정보 취득부(814)에 의해 취득된 화상 정보를 수신하고, 당해 화상 정보를 고체 촬상 소자(811)의 외부로 출력한다.
또한, 암호 정보 출력부(823)는, 출력 절환부(821)에 의해 암호 정보 출력이 선택되었을 경우에, 암호화 처리부(818)에 의해 생체 정보에 대해서 암호화 처리가 됨으로써 생성된 암호 정보를 수신하고, 당해 암호 정보를 고체 촬상 소자(811)의 외부로 출력한다.
메인 프로세서(831)는, 화상 정보 또는 암호 정보를 고체 촬상 소자(811)로부터 수신하고, 수신한 정보의 종별에 따라 각종 처리를 실행한다. 도 24에 나타내는 바와 같이, 메인 프로세서(831)는, 주제어부(832)와, 화상 정보 입력부(833)와, 현상 처리부(834)와, 암호 정보 입력부(835)와, 암호 정보 전송부(836)를 포함한다.
주제어부(832)는, 촬상 장치(810)의 각 구성의 동작을 제어한다. 예를 들면, 주제어부(832)는, 고체 촬상 소자(811)에 각 기능을 실행시키기 위해서, 당해 고체 촬상 소자(811)에 대해서 당해 기능에 따른 제어 신호를 송신한다. 또한, 주제어부(832)는, 메인 프로세서(831)의 각 기능을 실현하기 위해서, 당해 메인 프로세서(831) 내의 각 부에 대해서 당해 기능에 따른 제어 신호를 송신한다.
화상 정보 입력부(833)는, 주제어부(832)로부터의 제어 신호에 따라, 고체 촬상 소자(811)로부터 출력되는 화상 정보를 취득한다.
현상 처리부(834)는, 주제어부(832)로부터의 제어 신호에 따라, 화상 정보 입력부(833)가 고체 촬상 소자(811)로부터 취득한 화상 정보에 기초하여, 출력 화상의 현상 처리를 행한다. 또한, 현상 처리부(834)는, 현상 처리에 의해 취득된 출력 화상을, 소정의 네트워크를 거쳐서 접속된 다른 장치(예를 들면, 도 23에 나타내는 서버(850)나 단말 장치(890))에 송신해도 된다.
암호 정보 입력부(835)는, 주제어부(832)로부터의 제어 신호에 따라, 고체 촬상 소자(811)로부터 출력되는 암호 정보를 취득한다.
암호 정보 전송부(836)는, 주제어부(832)로부터의 제어 신호에 따라, 암호 정보 입력부(835)가 고체 촬상 소자(811)로부터 취득한 암호 정보를, 소정의 네트워크를 거쳐서 접속된 소정의 장치(예를 들면, 서버(850) 등)에 전송한다.
또한, 도 24에 나타낸 구성은 어디까지나 일례이고, 상술한 촬상 장치(810)의 각 기능이 실현될 수 있는 한, 당해 촬상 장치(810)의 구성은 반드시 도 24에 나타내는 예에 한정되지 않는다.
예를 들면, 도 24에 나타내는 예에서는, 화상 정보 출력부(822)와 암호 정보 출력부(823)가 개별적으로 설치되어 있지만, 화상 정보 출력부(822)와 암호 정보 출력부(823)가 일체적으로 구성되어 있어도 된다. 즉, 고체 촬상 소자(811)로부터 출력되는 정보의 종류를 메인 프로세서(831)가 판별하고, 출력되는 당해 정보의 종류에 따라 처리를 선택적으로 절환하는 것이 가능하면, 화상 정보와 암호 정보의 각각을 출력하는 출력부가 공통화되고 있어도 된다. 또한, 이 경우에는, 화상 정보 입력부(833)와, 암호 정보 입력부(835)가 일체적으로 구성되어 있어도 된다.
또한, 도 24에 나타내는 촬상 장치(810)의 각 구성 중, 일부의 구성이 당해 촬상 장치(810)의 외부에 외부 부착 되어 있어도 된다.
이상, 도 24를 참조하여, 본 응용예와 관련되는 촬상 장치(810)의 기능 구성의 일례에 대해 설명했다.
(서버(850)의 기능 구성)
계속해서, 도 25를 참조하여, 본 응용예와 관련되는 서버(850)의 기능 구성의 일례에 대해 설명한다. 도 25는, 본 개시와 관련되는 기술의 일 응용예에 대해 설명하기 위한 설명도이고, 생체 인증 시스템을 구성하는 서버(850)의 개략적인 기능 구성의 일례를 나타내는 블록도이다.
도 25에 나타내는 바와 같이, 본 응용예와 관련되는 서버(850)는, 통신부(851)와, 정보처리부(852)와, 기억부(857)를 포함한다.
통신부(851)는, 서버(850)가, 소정의 네트워크를 거쳐서 다른 장치와의 사이에서 각종 정보의 송수신을 행할 수 있게 하기 위한 구성이다. 통신부(851)는, 예를 들면, 무선의 네트워크를 거쳐서 외부 장치와의 사이에서 각종 정보의 송수신을 행하는 경우에는, 통신 안테나, RF회로, 베이스 밴드 프로세서 등을 포함할 수 있다. 또한, 이후의 설명에서는, 서버(850)의 각 구성이, 다른 장치와의 사이에서 정보의 송수신을 행하는 경우에는, 특별히 설명이 없는 경우에는, 당해 통신부(851)를 거쳐서 당해 정보의 송수신을 하는 것으로 한다.
정보처리부(852)는, 다른 장치로부터 송신되는 암호 정보를 복호하고, 복호 결과로서 얻어지는 생체 정보에 기초하여 생체 인증을 실행한다. 또한, 정보처리부(852)는, 당해 생체 인증의 결과에 따라, 각종 처리를 실행해도 된다. 도 25에 나타내는 바와 같이, 정보처리부(852)는, 예를 들면, 복호 처리부(853)와, 생체 판별부(854)와, 생체 인증부(855)와, 처리 실행부(856)를 포함한다.
복호 처리부(853)는, 다른 장치(예를 들면, 촬상 장치(810))로부터 송신되는 암호 정보에 대해서, 당해 암호 정보의 송신원에 대응하는 키 정보에 기초하여 복호 처리를 실시함으로써, 암호화된 오리지널 정보(예를 들면, 상술한 생체 정보)를 복호한다.
또한, 암호 정보의 복호에 사용되는 당해 키 정보로서는, 예를 들면, 전술한 PUF값과 같이, 송신원이 되는 장치의 디바이스(예를 들면, 고체 촬상 소자(811))마다의 고유한 값이 이용되어도 된다. 또한, 디바이스마다의 고유한 값에 대해서는, 당해 디바이스의 제조 시 등에 미리 생성된 것이, 복호 처리부(853)가 판독 가능한 영역(예를 들면, 후술하는 기억부(857))에 기억되어 있으면 된다.
또한, 다른 일례로서, 암호 정보의 복호에 사용되는 당해 키 정보로서, 기존의 암호화 방식에서 사용되는 키 정보(예를 들면, 공통키 등)가 이용되어도 된다.
생체 판별부(854)는, 취득한 생체 정보가 이용자를 인증할 수 있는 것인지 아닌지를 판별한다.
생체 인증부(855)는, 이용자를 인증할 수 있는 것이라고 판별된 생체 정보와, 소정의 기억 영역(예를 들면, 후술하는 기억부(857))에 기억되어 있는 참조 정보를 비교하여, 이용자가 이용 적격을 가지는 사람인지 아닌지를 인증한다.
처리 실행부(856)는, 서버(850)가 제공하는 각종 기능(예를 들면, 애플리케이션)을 실행한다. 예를 들면, 처리 실행부(856)는, 생체 인증부(855)에 의한 생체 인증의 결과에 따라, 소정의 애플리케이션을 소정의 기억부(예를 들면, 후술하는 기억부(857))로부터 추출하고, 추출한 애플리케이션을 실행해도 된다. 또한, 처리 실행부(856)는, 당해 생체 인증의 결과에 따라 이용자를 특정하고, 애플리케이션의 실행 결과에 따른 정보를, 특정한 이용자에 대응하는 단말 장치(890)에 송신해도 된다.
기억부(857)는, 서버(850) 내의 각 구성이 각종 처리를 실행하기 위한 각종 정보를 일시적 또는 항구적으로 유지한다. 기억부(857)는, 예를 들면, 전원을 공급하지 않아도 기억 내용을 보관 유지하는 것이 가능한 불휘발성의 기록 매체(예를 들면, 메모리 등)에 의해 구성될 수 있다. 또한, 기억부(857)는, 적어도 일부가 휘발성의 기록 매체에 의해 구성되어 있어도 된다.
구체적인 일례로서, 기억부(857)에는, 촬상 장치(810)로부터 송신되는 암호 정보를 복호하기 위한 키가 되는 정보가 보관 유지되고 있어도 된다. 당해 정보로서는, 예를 들면, 촬상 장치(810)(보다 구체적으로는, 고체 촬상 소자(811))마다 미리 생성된 고유값(예를 들면, PUF값)을 나타내는 정보를 들 수 있다.
또한, 다른 일례로서, 기억부(857)에는, 생체 인증 시에 있어서의 생체 정보의 비교 대상이 되는 참조 정보가 보관 유지되고 있어도 된다. 또한, 기억부(857)에는, 각종 애플리케이션을 실행하기 위한 데이터(예를 들면, 라이브러리)나 각종 설정 등을 관리하기 위한 관리 데이터 등이 보관 유지되고 있어도 된다.
또한, 도 25에 나타낸 구성은 어디까지나 일례이며, 상술한 서버(850)의 각 기능이 실현될 수 있는 한, 당해 서버(850)의 구성은 반드시 도 25에 나타내는 예에 한정되지 않는다. 구체적인 일례로서, 도 25에 나타내는 서버(850)의 각 구성 중, 일부의 구성이 당해 서버(850)의 외부에 외부 부착되고 있어도 된다. 또한, 다른 일례로서, 상술한 서버(850)의 각 기능이, 복수의 장치에 의한 분산 처리에 의해 실현되어도 된다.
이상, 도 25를 참조하여, 본 응용예와 관련되는 서버(850)의 기능 구성의 일례에 대해 설명했다.
(평가)
이상과 같이, 본 응용예와 관련되는 생체 인증 시스템(800)에 있어서는, 촬상 장치(810)의 고체 촬상 소자(811)에 의해 취득된 생체 정보는, 암호화 처리가 실시된 암호 정보로서 당해 고체 촬상 소자(811)의 외부로 출력된다. 그 때문에, 고체 촬상 소자(811)의 외부의 구성에 대해서는, 촬상 장치(810) 내의 디바이스라고 해도, 복호를 위한 키 정보를 보관 유지하고 있지 않는 경우에는, 당해 고체 촬상 소자(811)로부터 출력되는 암호 정보를 복호하는 것이 곤란하다. 즉, 상술한 생체 인증 시스템(800)에 있어서는, 고체 촬상 소자(811)에 의해 취득된 생체 정보는, 당해 고체 촬상 소자(811)로부터 출력되고 나서 서버(850)에 수신될 때까지의 경로에 있어서 암호화 정보로서 전반되게 된다.
또한, 생체 정보의 암호화에는, PUF값과 같이, 복제 곤란한 물리적 특징을 이용하여 생성(또는, 산출)된, 개개의 고체 촬상 소자(811)에 고유한 값을 키 정보로서 이용하는 것이 가능하다.
이상과 같은 구성에 의해, 본 응용예와 관련되는 생체 인증 시스템(800)에 의하면, 촬상 장치(810)에 의한 촬상 결과로서 취득되는 이용자의 생체 정보의 보호에 관한 안전성을 보다 향상시키는 것이 가능하다.
<5.3. 이동체에의 응용예>
본 개시와 관련되는 기술(본 기술)은, 다양한 제품에 응용할 수가 있다. 예를 들면, 본 개시와 관련되는 기술은, 자동차, 전기 자동차, 하이브리드 전기 자동차, 자동이륜차, 자전거, 퍼스널 모빌리티, 비행기, 드론, 선박, 로봇 등의 어느 종류의 이동체에 탑재되는 장치로서 실현되어도 된다.
도 26은, 본 개시와 관련되는 기술이 적용될 수 있는 이동체 제어 시스템의 일례인 차량 제어 시스템의 개략적인 구성예를 나타내는 블록도이다.
차량 제어 시스템(12000)은, 통신 네트워크(12001)를 거쳐서 접속된 복수의 전자 제어 유닛을 구비한다. 도 26에 나타낸 예에서는, 차량 제어 시스템(12000)은, 구동계 제어 유닛(12010), 보디계 제어 유닛(12020), 차외 정보 검출 유닛(12030), 차내 정보 검출 유닛(12040), 및 통합 제어 유닛(12050)을 구비한다. 또한, 통합 제어 유닛(12050)의 기능 구성으로서, 마이크로 컴퓨터(12051), 음성 화상 출력부(12052), 및 차재 네트워크 I/F(interface)(12053)가 도시되고 있다.
구동계 제어 유닛(12010)은, 각종 프로그램에 따라 차량의 구동계에 관련하는 장치의 동작을 제어한다. 예를 들면, 구동계 제어 유닛(12010)은, 내연기관 또는 구동용 모터 등의 차량의 구동력을 발생시키기 위한 구동력 발생 장치, 구동력을 차륜에 전달하기 위한 구동력 전달 기구, 차량의 타각을 조절하는 스티어링 기구, 및, 차량의 제동력을 발생시키는 제동 장치 등의 제어 장치로서 기능한다.
보디계 제어 유닛(12020)은, 각종 프로그램에 따라 차체에 장비된 각종 장치의 동작을 제어한다. 예를 들면, 보디계 제어 유닛(12020)은, 키리스 엔트리 시스템, 스마트 키 시스템, 파워 윈도우 장치, 또는, 헤드 램프, 백 램프, 브레이크 램프, 깜빡이 또는 안개등 등의 각종 램프의 제어장치로서 기능한다. 이 경우, 보디계 제어 유닛(12020)에는, 키를 대체하는 휴대기로부터 발신되는 전파 또는 각종 스위치의 신호가 입력될 수 있다. 보디계 제어 유닛(12020)은, 이러한 전파 또는 신호의 입력을 수신하여, 차량의 도어록 장치, 파워 윈도우 장치, 램프 등을 제어한다.
차외 정보 검출 유닛(12030)은, 차량 제어 시스템(12000)을 탑재한 차량의 외부의 정보를 검출한다. 예를 들면, 차외 정보 검출 유닛(12030)에는, 촬상부(12031)가 접속된다. 차외 정보 검출 유닛(12030)은, 촬상부(12031)에 차외의 화상을 촬상시키는 것과 함께, 촬상된 화상을 수신한다. 차외 정보 검출 유닛(12030)은, 수신한 화상에 기초하여, 사람, 차, 장애물, 표지 또는 노면 상의 문자 등의 물체 검출 처리 또는 거리 검출 처리를 행해도 된다.
촬상부(12031)는, 광을 수광하여, 그 광의 수광량에 따른 전기신호를 출력하는 광 센서이다. 촬상부(12031)는, 전기신호를 화상으로서 출력할 수도 있고, 측거의 정보로서 출력할 수도 있다. 또한, 촬상부(12031)가 수광하는 광은, 가시광이어도 되고, 적외선 등의 비가시광이어도 된다.
차내 정보 검출 유닛(12040)은, 차내의 정보를 검출한다. 차내 정보 검출 유닛(12040)에는, 예를 들면, 운전자의 상태를 검출하는 운전자 상태 검출부(12041)가 접속된다. 운전자 상태 검출부(12041)는, 예를 들면 운전자를 촬상하는 카메라를 포함하고, 차내 정보 검출 유닛(12040)은, 운전자 상태 검출부(12041)로부터 입력되는 검출 정보에 기초하여, 운전자의 피로 정도 또는 집중 정도를 산출해도 되고, 운전자가 졸고 있지 않은지를 판별해도 된다.
마이크로 컴퓨터(12051)는, 차외 정보 검출 유닛(12030) 또는 차내 정보 검출 유닛(12040)으로 취득되는 차내외의 정보에 기초하여, 구동력 발생 장치, 스티어링 기구 또는 제동 장치의 제어 목표값을 연산하여, 구동계 제어 유닛(12010)에 대해서 제어 지령을 출력할 수가 있다. 예를 들면, 마이크로 컴퓨터(12051)는, 차량의 충돌 회피 또는 충격 완화, 차간거리에 기초하는 추종 주행, 차속 유지 주행, 차량의 충돌 경고, 또는 차량의 레인 일탈 경고 등을 포함하는 ADAS(Adｖanced Driｖer Assistance System)의 기능 실현을 목적으로 한 협조 제어를 행할 수가 있다.
또한, 마이크로 컴퓨터(12051)는, 차외 정보 검출 유닛(12030) 또는 차내 정보 검출 유닛(12040)으로 취득되는 차량 주위의 정보에 기초하여 구동력 발생 장치, 스티어링 기구 또는 제동 장치 등을 제어함으로써, 운전자의 조작에 의하지 않고 자율적으로 주행하는 자동 운전 등을 목적으로 한 협조 제어를 행할 수가 있다.
또한, 마이크로 컴퓨터(12051)는, 차외 정보 검출 유닛(12030)으로 취득되는 차외의 정보에 기초하여, 보디계 제어 유닛(12020)에 대해서 제어 지령을 출력할 수가 있다. 예를 들면, 마이크로 컴퓨터(12051)는, 차외 정보 검출 유닛(12030)으로 검지한 선행차 또는 대향차의 위치에 따라 헤드 램프를 제어하여, 하이 빔을 로우 빔으로 절환하는 등의 눈부심 방지를 도모하는 것을 목적으로 한 협조 제어를 행할 수가 있다.
음성 화상 출력부(12052)는, 차량의 탑승자 또는 차외에 대해서, 시각적 또는 청각적으로 정보를 통지하는 것이 가능한 출력장치에 음성 및 화상 중 적어도 일방의 출력 신호를 송신한다. 도 26의 예에서는, 출력장치로서, 오디오 스피커(12061), 표시부(12062) 및 인스트루먼트 패널(12063)이 예시되고 있다. 표시부(12062)는, 예를 들면, 온 보드 디스플레이 및 헤드 업 디스플레이 중 적어도 하나를 포함하고 있어도 된다.
도 27은, 촬상부(12031)의 설치 위치의 예를 나타내는 도면이다.
도 27에서는, 차량(12100)은, 촬상부(12031)로서, 촬상부(12101, 12102, 12103, 12104, 12105)를 가진다.
촬상부(12101, 12102, 12103, 12104, 12105)는, 예를 들면, 차량(12100)의 프런트노즈, 사이드 미러, 리어범퍼, 백 도어 및 차실내의 프런트 글래스의 상부 등의 위치에 설치된다. 프런트노즈에 구비될 수 있는 촬상부(12101) 및 차실내의 프런트 글래스의 상부에 구비될 수 있는 촬상부(12105)는, 주로 차량(12100)의 전방의 화상을 취득한다. 사이드 미러에 구비될 수 있는 촬상부(12102, 12103)는, 주로 차량(12100)의 측방의 화상을 취득한다. 리어범퍼 또는 백 도어에 구비될 수 있는 촬상부(12104)는, 주로 차량(12100)의 후방의 화상을 취득한다. 촬상부(12101 및 12105)로 취득되는 전방의 화상은, 주로 선행 차량 또는, 보행자, 장애물, 신호기, 교통 표지 또는 차선 등의 검출에 이용된다.
또한, 도 27에는, 촬상부(12101 내지 12104)의 촬영 범위의 일례가 나타내어져 있다. 촬상 범위(12111)는, 프런트노즈에 설치된 촬상부(12101)의 촬상 범위를 나타내고, 촬상 범위(12112, 12113)는, 각각 사이드 미러에 설치된 촬상부(12102, 12103)의 촬상 범위를 나타내고, 촬상 범위(12114)는, 리어범퍼 또는 백 도어에 설치된 촬상부(12104)의 촬상 범위를 나타낸다. 예를 들면, 촬상부(12101 내지 12104)로 촬상된 화상 데이터가 중첩됨으로써, 차량(12100)을 상방으로부터 본 부감 화상을 얻을 수 있다.
촬상부(12101 내지 12104)의 적어도 하나는, 거리 정보를 취득하는 기능을 가지고 있어도 된다. 예를 들면, 촬상부(12101 내지 12104) 중 적어도 하나는, 복수의 촬상 소자로 이루어지는 스테레오 카메라여도 되고, 위상차 검출용의 화소를 가지는 촬상 소자여도 된다.
예를 들면, 마이크로 컴퓨터(12051)는, 촬상부(12101 내지 12104)로부터 얻어지는 거리 정보를 기초로, 촬상 범위(12111 내지 12114) 내에 있어서의 각 입체물까지의 거리와, 이 거리의 시간적 변화(차량(12100)에 대한 상대속도)를 구함으로써, 특히 차량(12100)의 진행로 상에 있는 가장 가까운 입체물로, 차량(12100)과 대략 같은 방향으로 소정의 속도(예를 들면, 0km/h 이상)로 주행하는 입체물을 선행차로서 추출할 수 있다. 또한, 마이크로 컴퓨터(12051)는, 선행차와의 사이에서 앞에 미리 확보해야 하는 차간거리를 설정하고, 자동 브레이크 제어(추종 정지 제어도 포함한다)나 자동 가속 제어(추종 발진 제어도 포함한다) 등을 행할 수 있다. 이와 같이 운전자의 조작에 의하지 않고 자율적으로 주행하는 자동 운전 등을 목적으로 한 협조 제어를 행할 수가 있다.
예를 들면, 마이크로 컴퓨터(12051)는, 촬상부(12101 내지 12104)로부터 얻어진 거리 정보를 바탕으로, 입체물에 관한 입체물 데이터를, 이륜차, 보통 차량, 대형차량, 보행자, 전주 등 그 외의 입체물로 분류하여 추출하고, 장애물의 자동 회피에 이용할 수 있다. 예를 들면, 마이크로 컴퓨터(12051)는, 차량(12100) 주변의 장애물을, 차량(12100)의 드라이버가 시인 가능한 장애물과 시인 곤란한 장애물로 식별한다. 그리고, 마이크로 컴퓨터(12051)는, 각 장애물과의 충돌 위험도를 나타내는 충돌 리스크를 판단하여, 충돌 리스크가 설정값 이상으로 충돌 가능성이 있는 상황일 때는, 오디오 스피커(12061)나 표시부(12062)를 거쳐서 드라이버에 경보를 출력하거나, 구동계 제어 유닛(12010)을 거쳐서 강제 감속이나 회피 조타를 행함으로써, 충돌 회피를 위한 운전 지원을 행할 수 있다.
촬상부(12101 내지 12104) 중 적어도 하나는, 적외선을 검출하는 적외선 카메라여도 된다. 예를 들면, 마이크로 컴퓨터(12051)는, 촬상부(12101 내지 12104)의 촬상 화상 중에 보행자가 존재하는지 아닌지를 판정함으로써 보행자를 인식할 수가 있다. 이러한 보행자의 인식은, 예를 들면 적외선 카메라로서의 촬상부(12101 내지 12104)의 촬상 화상에 있어서의 특징점을 추출하는 순서와, 물체의 윤곽을 나타내는 일련의 특징점에 패턴 매칭 처리를 행하여 보행자인지 아닌지를 판별하는 순서에 의해 행해진다. 마이크로 컴퓨터(12051)가, 촬상부(12101 내지 12104)의 촬상 화상 중에 보행자가 존재한다고 판정하고, 보행자를 인식하면, 음성 화상 출력부(12052)는, 당해 인식된 보행자에게 강조를 위한 사각형 윤곽선을 중첩 표시하도록, 표시부(12062)를 제어한다. 또한, 음성 화상 출력부(12052)는, 보행자를 나타내는 아이콘 등을 소망하는 위치에 표시하도록 표시부(12062)를 제어해도 된다.
이상, 본 개시와 관련되는 기술이 적용될 수 있는 차량 제어 시스템의 일례에 대해 설명했다. 본 개시와 관련되는 기술은, 이상 설명한 구성 중, 촬상부(12031)에 적용될 수 있다. 구체적으로는, 도 1에 나타내는 고체 촬상 장치(1)는, 촬상부(12031)에 적용될 수 있다. 촬상부(12031)에 대해서 본 개시와 관련되는 기술을 적용함으로써, 예를 들면, 촬상부(12031)에 의해 취득된 각종 정보(예를 들면, 촬상 결과로서 얻어지는 화상 정보 등)를, 당해 촬상부(12031)의 내부에서, 디바이스(고체 촬상 장치)에 고유한 정보에 기초하여 암호화를 실시하는 것이 가능하다. 이에 의해, 예를 들면, 촬상부(12031)에 의해 취득된 정보의 보호에 관한 안전성을 보다 향상시키는 것이 가능하다.
<<6. 결말>>
이상 설명한 바와 같이, 본 개시의 실시형태에 의하면, 암호화 처리에 이용하는 고유 정보를 외부에 유출시키는 일 없이 작성하고, 내부에서 암호화 처리를 완결시키는 고체 촬상 장치(1)가 제공된다. 본 개시의 실시형태와 관련되는 고체 촬상 장치(1)는, 암호화 처리에 이용하는 고유 정보를 외부에 유출시키는 일 없이 작성하고, 내부에서 암호화 처리를 완결시킴으로써, 극히 안전하게 고유 정보를 생성하고, 또한, 극히 안전한 암호화 처리를 행할 수가 있다.
본 명세서의 각 장치가 실행하는 처리에 있어서의 각 스텝은, 반드시 시퀀스도 또는 플로우차트로서 기재된 순서에 따라 시계열로 처리할 필요는 없다. 예를 들면, 각 장치가 실행하는 처리에 있어서의 각 스텝은, 플로우차트로서 기재한 순서와 다른 순서로 처리되어도 되고, 병렬적으로 처리되어도 된다.
또한, 각 장치에 내장되는 CPU, ROM 및 RAM 등의 하드웨어 장치를, 상술한 각 장치의 구성과 동등한 기능을 발휘시키게 하기 위한 컴퓨터 프로그램도 작성 가능하다. 또한, 당해 컴퓨터 프로그램을 기억시킬 수 있는 기억 매체도 제공하는 것이 가능하다. 또한, 기능 블록도에서 나타낸 각각의 기능 블록을 하드웨어 장치 또는 하드웨어 회로로 구성함으로써, 일련의 처리가 하드웨어 장치 또는 하드웨어 회로로 실현될 수도 있다.
이상, 첨부 도면을 참조하면서 본 개시의 바람직한 실시형태에 대해 상세하게 설명했지만, 본 개시의 기술적 범위는 이러한 예에 한정되지 않는다. 본 개시의 기술 분야에 있어서의 통상의 지식을 가지는 사람이면, 특허청구의 범위에 기재된 기술적 사상의 범주 내에 있어, 각종의 변경예 또는 수정예에 상도할 수 있는 것은 분명하고, 이들에 대해서도, 당연히 본 개시의 기술적 범위에 속하는 것으로 이해된다.
또한, 본 명세서에 기재된 효과는, 어디까지나 설명적 또는 예시적인 것이고 한정적인 것이 아니다. 즉, 본 개시와 관련되는 기술은, 상기의 효과와 함께, 또는 상기의 효과에 대신하여, 본 명세서의 기재로부터 당업자에게는 분명한 다른 효과를 발휘할 수 있다.
본 개시의 기술 분야에 있어 통상의 지식을 가지는 사람은, 첨부된 청구범위 또는 그 균등물의 범위 내에 있는 한, 설계 요건 및 다른 요인에 따라 다양한 변형, 조합, 서브 조합 및 변경이 가능함을 이해할 수 있다.
또한, 이하와 같은 구성도 본 개시의 기술적 범위에 속한다.
(1)
데이터를 암호화하도록 적응된 고체 촬상 장치로서, 상기 고체 촬상 장치는,
센서 다이(die)로서,
상기 센서 다이의 제1 측에 형성된 촬상 화소의 어레이로서, 상기 촬상 화소 중 적어도 하나는 고유 신호를 생성하도록 구성된, 상기 촬상 화소의 어레이, 및
상기 센서 다이의 제2 측에 형성된 제1 배선층
을 포함하는,
상기 센서 다이;
로직 다이로서, 상기 로직 다이의 제1 측에 형성된 제2 배선층을 포함하는, 상기 로직 다이; 및
상기 고유 신호를 이용하여 암호화된 데이터를 생성하도록 구성된 상기 로직 다이 상의 암호화 프로세서
를 포함하고,
상기 로직 다이의 제1 측은 상기 센서 다이의 제2 측에 인접하여 장착되고 상기 제1 배선층은 상기 제2 배선층과 전기적으로 접속하며,
상기 촬상 화소 중 상기 적어도 하나로부터 상기 암호화 프로세서로 상기 고유 신호가 통과하는 접속 도체, 상기 암호화 프로세서, 및 상기 촬상 화소 중 상기 적어도 하나는 상기 고체 촬상 장치의 내부에 위치하는,
고체 촬상 장치.
(2)
상기 (1)에 있어서,
상기 센서 다이로부터 고유 신호를 수신하도록 배치된, 상기 로직 다이 상의 고유 정보 취득부를 더 포함하는,
고체 촬상 장치.
(3)
상기 (1) 또는 (2)에 있어서,
상기 고유 신호로부터 고유값을 연산하도록 배치되며 또한 상기 암호화 프로세서에 상기 고유값을 제공하는, 상기 로직 다이 상의 고유값 연산부를 더 포함하고,
상기 암호화 프로세서는 상기 고유값을 이용하여 상기 암호화된 데이터를 생성하도록 구성된,
고체 촬상 장치.
(4)
상기 (1) 내지 (3) 중 어느 하나에 있어서,
상기 고유 신호는, 상기 센서 다이의 적어도 하나의 트랜지스터로부터 생성된 노이즈를 포함하는 노이즈 신호인,
고체 촬상 장치.
(5)
상기 (1) 내지 (3) 중 어느 하나에 있어서,
상기 고유 신호는, 상기 센서 다이 상의 촬상 화소의 적어도 하나의 포토 다이오드로부터 생성된 노이즈를 포함하는 노이즈 신호인,
고체 촬상 장치.
(6)
상기 (1) 내지 (3) 중 어느 하나에 있어서,
상기 고유 신호는, 상기 촬상 화소의 어레이에 있어서의 옵티컬 블랙(OPB) 영역에 위치한 적어도 하나의 포토 다이오드로부터의 암전류를 포함하는 암전류 신호인,
고체 촬상 장치.
(7)
상기 (1) 내지 (6) 중 어느 하나에 있어서,
상기 고유 신호로부터 고유값을 연산하도록 배치된, 상기 로직 다이 상의 고유값 연산부를 더 포함하고,
상기 암호화 프로세서는, 상기 고유값을 이용하여 이용자 인증을 위한 생체 정보를 암호화하도록 배치된,
고체 촬상 장치.
(8)
상기 (1) 내지 (7) 중 어느 하나에 있어서,
상기 접속 도체는, 도체가 매입된 제2 접속 구멍과 전기적으로 접속하는, 도체가 매입된 제1 접속 구멍을 포함하는,
고체 촬상 장치.
(9)
상기 (1) 내지 (7) 중 어느 하나에 있어서,
상기 접속 도체는, 상기 제1 배선층과 전기적으로 접속하는 제1 부분 및 상기 제2 배선층과 전기적으로 접속하는 제2 부분을 갖는 도체가 매입된 하나의 접속 구멍을 포함하는,
고체 촬상 장치
(10)
상기 (1) 내지 (7) 중 어느 하나에 있어서,
상기 접속 도체는, 상기 제2 배선층의 제2 배선 컨택트와 직접 접촉하는, 상기 제1 배선층의 제1 배선 컨택트를 포함하는,
고체 촬상 장치.
(11)
데이터를 암호화하도록 적응된 고체 촬상 장치로서, 상기 고체 촬상 장치는,
촬상 화소의 어레이를 포함하는 센서 다이; 및
암호화 프로세서를 포함하는 로직 다이
를 포함하고,
상기 촬상 화소 중 적어도 하나는 고유 신호를 생성하도록 구성되고,
상기 로직 다이는, 상기 센서 다이에 인접하여 장착되며 또한 상기 센서 다이로부터 수신된 상기 고유 신호를 적어도 부분적으로 이용하여 암호화 키를 생성하도록 구성되고,
상기 촬상 화소 중 상기 적어도 하나로부터 상기 암호화 프로세서로 상기 고유 신호가 통과하는 접속 도체, 상기 암호화 프로세서, 및 상기 촬상 화소 중 상기 적어도 하나는 상기 고체 촬상 장치의 내부에 위치하는,
고체 촬상 장치.
(12)
상기 (11)에 있어서,
상기 고유 신호는, 상기 센서 다이의 적어도 하나의 트랜지스터로부터 생성된 노이즈를 포함하는 노이즈 신호인,
고체 촬상 장치.
(13)
상기 (11)에 있어서,
상기 고유 신호는, 상기 센서 다이 상의 촬상 화소의 적어도 하나의 포토 다이오드로부터 생성된 노이즈를 포함하는 노이즈 신호인,
고체 촬상 장치.
(14)
상기 (11)에 있어서,
상기 고유 신호는, 상기 촬상 화소의 어레이에 있어서의 옵티컬 블랙(OPB) 영역에 위치한 적어도 하나의 포토 다이오드로부터의 암전류를 포함하는 암전류 신호인,
고체 촬상 장치.
(15)
상기 (11) 내지 (14) 중 어느 하나에 있어서,
상기 고유 신호로부터 고유값을 생성하고 상기 고유값을 상기 암호화 프로세서에 제공하도록 구성된, 상기 로직 다이 상의 고유값 연산부를 더 포함하는,
고체 촬상 장치.
(16)
상기 (11) 내지 (15) 중 어느 하나에 있어서,
상기 고유값 연산부로부터 고유값을 수신하고 또한 이용자 인증을 위한 생체 데이터를 수신하도록 배치된, 상기 로직 다이 상의 생체 인증부를 더 포함하는,
고체 촬상 장치.
(17)
상기 (16)에 있어서,
상기 생체 인증부는, 상기 고유값을 이용하여 참조 데이터를 복호하고, 상기 생체 데이터와 상기 복호된 참조 데이터를 비교하도록 더 구성된,
고체 촬상 장치.
(18)
상기 (15) 내지 (17) 중 어느 하나에 있어서,
상기 암호화 프로세서는, 상기 고유값을 이용하여 상기 생체 데이터를 암호화하도록 더 구성된,
고체 촬상 장치.
(19)
상기 (16) 내지 (18) 중 어느 하나에 있어서,
상기 생체 데이터는, 상기 이용자에 고유하며 상기 촬상 화소의 어레이에 의해 얻어지는 데이터를 포함하는,
고체 촬상 장치.
(20)
데이터를 암호화하도록 적응된 고체 촬상 장치로서, 상기 고체 촬상 장치는,
촬상 화소의 어레이로서, 상기 촬상 화소 중 적어도 하나는 고유 신호를 생성하도록 구성된, 상기 촬상 화소의 어레이; 및
상기 고유 신호를 이용하여 암호화된 데이터를 생성하도록 구성된 암호화 프로세서
를 포함하고,
상기 촬상 화소 중 상기 적어도 하나로부터 상기 암호화 프로세서로 상기 고유 신호가 통과하는 경로, 상기 암호화 프로세서, 및 상기 촬상 화소 중 상기 적어도 하나는 상기 고체 촬상 장치의 내부에 위치하는,
고체 촬상 장치.
(21)
고체 촬상 장치로서,
소정의 아날로그 정보를 생성하는 고유 정보 생성부와,
상기 소정의 아날로그 정보에 기초하는 소정의 고유값을 생성하는 고유값 생성부와,
상기 소정의 고유값을 이용하는 암호화 처리를 행하는 암호화 처리부
를 구비하고,
상기 고유 정보 생성부, 상기 고유값 생성부, 및 암호화 처리부는 소정의 층에 의해 덮이는, 고체 촬상 장치.
(22)
상기 (21)에 있어서,
2개 이상의 반도체 기판이 접합되어 있는, 고체 촬상 장치.
(23)
상기 (22)에 있어서,
상기 반도체 기판은, 적어도 하나의 화소 어레이를 포함하는 화소 영역 및 상기 고유 정보 생성부가 형성된 제1 반도체 기판과, 적어도 하나의 로직 회로가 형성된 제2 반도체 기판을 포함하는,
고체 촬상 장치.
(24)
상기 (23)에 있어서,
상기 암호화 처리부는, 상기 로직 회로에 형성되는, 고체 촬상 장치.
(25)
상기 (23) 또는 (24)에 있어서,
상기 제1 반도체 기판의 배선과, 상기 제2 반도체 기판의 배선이 직접 접합되어 있는, 고체 촬상 장치.
(26)
상기 (25)에 있어서,
상기 배선은 구리 배선인, 고체 촬상 장치.
(27)
상기 (21) 내지 (26) 중 어느 하나에 있어서,
상기 고유값 생성부는,
상기 소정의 아날로그 정보를 디지털 정보로 변환하는 검출부와,
상기 디지털 정보를 이용하여 상기 소정의 고유값을 연산하는 고유값 연산부,
를 포함하는, 고체 촬상 장치.
(28)
상기 (27)에 있어서,
상기 고유값 연산부는, 복수의 상기 디지털 정보 중에서 상기 소정의 고유값의 연산에 이용하는 상기 디지털 정보를 선택하는, 고체 촬상 장치.
(29)
상기 (21) 내지 (27) 중 어느 하나에 있어서,
상기 고유 정보 생성부를 구동시키는 구동 제어부를 더 포함하는, 고체 촬상 장치.
(30)
상기 (29)에 있어서,
상기 구동 제어부는, 화상 데이터를 출력시킬 경우와 상기 소정의 아날로그 정보를 출력시킬 경우에 다른 구동을 행하도록 제어하는, 고체 촬상 장치.
(31)
상기 (30)에 있어서,
상기 구동 제어부는, 화상 데이터를 출력시킬 경우와 상기 소정의 아날로그 정보를 출력시킬 경우에 다른 바이어스 전류로 구동하도록 제어하는, 고체 촬상 장치.
(32)
상기 (29) 내지 (31) 중 어느 하나에 있어서,
상기 구동 제어부는, 상기 화소 영역을 구동시킬 경우와 상기 고유 정보 생성부를 구동시킬 경우에 다른 구동을 행하도록 제어하는, 고체 촬상 장치.
(33)
상기 (21) 내지 (32) 중 어느 하나에 있어서,
상기 고유 정보 생성부는, 외광으로부터 차광되어 있는, 고체 촬상 장치.
(34)
상기 (21) 내지 (33) 중 어느 하나에 있어서,
상기 고유값 생성부는, 상기 소정의 고유값의 생성 시에 생기는 노이즈 성분을 제거하는, 고체 촬상 장치.
(35)
상기 (21) 내지 (34) 중 어느 하나에 있어서,
상기 소정의 아날로그 정보는, 화상 데이터의 기초가 되지 않는 정보인, 고체 촬상 장치.
(36)
고체 촬상 장치의 고유값 생성 방법으로서,
고유 정보 생성부에서 소정의 아날로그 정보를 생성하는 단계와,
고유값 생성부에서 상기 소정의 아날로그 정보에 기초하는 소정의 고유값을 생성하는 단계와,
암호화 처리부에서 상기 소정의 고유값을 이용하는 암호화 처리를 행하는 단계,
를 포함하고,
상기 고유 정보 생성부, 상기 고유값 생성부, 및 암호화 처리부는 소정의 층에 의해 덮이는,
고체 촬상 장치의 고유값 생성 방법.
(37)
화소 신호를 생성하는 촬상부와,
소정의 아날로그 정보를 생성하는 고유 정보 생성부와,
상기 소정의 아날로그 정보에 기초하는 소정의 고유값을 이용하여 상기 화소 신호의 암호화 처리를 행하는 암호화 처리부,
를 구비하고,
상기 촬상부와 상기 고유 정보 생성부를 가지는 제1 반도체 기판과, 상기 암호화 처리부를 가지는 제2 반도체 기판을 포함하는, 적층형 고체 촬상 장치.
(38)
입사광에 따라 화소 신호를 생성하는 제1 화소와,
차광부로 덮이고, 소정의 아날로그 정보를 생성하는 제2 화소와,
상기 소정의 아날로그 정보에 기초하는 소정의 고유값을 이용하여 상기 화소 신호의 암호화 처리를 행하는 암호화 처리부,
를 구비하고
상기 제1 화소와 상기 제2 화소를 가지는 제1 반도체 기판과, 상기 암호화 처리부를 가지는 제2 반도체 기판을 포함하는, 적층형 고체 촬상 장치.
(39)
화소 신호를 생성하는 촬상부와,
상기 화소 신호의 암호화 처리를 행하는 암호화 처리부,
를 구비하고,
상기 촬상부를 가지는 제1 반도체 기판과, 상기 암호화 처리부를 가지는 제2 반도체 기판을 포함하는, 적층형 고체 촬상 장치.
(40)
상기 (37) 내지 (39) 중 어느 하나에 있어서,
상기 제1 반도체 기판과 상기 제2 반도체 기판이 접합되어 있는, 적층형 고체 촬상 장치.
(41)
상기 (40)에 있어서,
상기 제1 반도체 기판의 배선과, 상기 제2 반도체 기판의 배선이 직접 접합되어 있는, 적층형 고체 촬상 장치.
(42)
상기 (41)에 있어서,
상기 배선은 구리 배선인, 적층형 고체 촬상 장치.
(43)
상기 (37) 내지 (39) 중 어느 하나에 있어서,
메모리부를 가지는 제3 반도체 기판을 더 포함하는, 적층형 고체 촬상 장치.
(44)
상기 (43)에 있어서,
상기 제3 반도체 기판이, 상기 제1 반도체 기판과 상기 제2 반도체 기판의 사이에 배치되는, 적층형 고체 촬상 장치.
1：고체 촬상 장치
2：화소
3：화소 어레이
4：수직 구동 회로
5：컬럼 신호 처리 회로
6：수평 구동 회로
7：출력 회로
8：제어 회로
9：수직 신호선
10：수평 신호선
11：반도체 기판
12：입출력 단자
101：제어부
111：화소 어레이부
112：선택부
114：정전류 회로부
121：화소
122：화소
131：스위치
132：스위치
133：스위치
141：비교기
143：카운터
151：비교기
153：카운터
161：MOS 트랜지스터
162：MOS 트랜지스터
2：화소
3：화소 어레이
4：수직 구동 회로
5：컬럼 신호 처리 회로
6：수평 구동 회로
7：출력 회로
8：제어 회로
9：수직 신호선
10：수평 신호선
11：반도체 기판
12：입출력 단자
101：제어부
111：화소 어레이부
112：선택부
114：정전류 회로부
121：화소
122：화소
131：스위치
132：스위치
133：스위치
141：비교기
143：카운터
151：비교기
153：카운터
161：MOS 트랜지스터
162：MOS 트랜지스터
Claims (20)
- 데이터를 암호화하도록 적응된 고체 촬상 장치로서, 상기 고체 촬상 장치는,
센서 다이(die)로서,
상기 센서 다이의 제1 측에 형성된 촬상 화소의 어레이로서, 상기 촬상 화소 중 적어도 하나는 고유 신호를 생성하도록 구성된, 상기 촬상 화소의 어레이, 및
상기 센서 다이의 제2 측에 형성된 제1 배선층
을 포함하는,
상기 센서 다이;
로직 다이로서, 상기 로직 다이의 제1 측에 형성된 제2 배선층을 포함하는, 상기 로직 다이; 및
상기 고유 신호를 이용하여 암호화된 데이터를 생성하도록 구성된 상기 로직 다이 상의 암호화 프로세서
를 포함하고,
상기 로직 다이의 제1 측은 상기 센서 다이의 제2 측에 인접하여 장착되고 상기 제1 배선층은 상기 제2 배선층과 전기적으로 접속하며,
상기 촬상 화소 중 상기 적어도 하나로부터 상기 암호화 프로세서로 상기 고유 신호가 통과하는 접속 도체, 상기 암호화 프로세서, 및 상기 촬상 화소 중 상기 적어도 하나는 상기 고체 촬상 장치의 내부에 위치하는,
고체 촬상 장치. - 제1항에 있어서,
상기 센서 다이로부터 고유 신호를 수신하도록 배치된, 상기 로직 다이 상의 고유 정보 취득부를 더 포함하는,
고체 촬상 장치. - 제1항에 있어서,
상기 고유 신호로부터 고유값을 연산하도록 배치되며 또한 상기 암호화 프로세서에 상기 고유값을 제공하는, 상기 로직 다이 상의 고유값 연산부를 더 포함하고,
상기 암호화 프로세서는 상기 고유값을 이용하여 상기 암호화된 데이터를 생성하도록 구성된,
고체 촬상 장치. - 제3항에 있어서,
상기 고유 신호는, 상기 센서 다이의 적어도 하나의 트랜지스터로부터 생성된 노이즈를 포함하는 노이즈 신호인,
고체 촬상 장치. - 제3항에 있어서,
상기 고유 신호는, 상기 센서 다이 상의 촬상 화소의 적어도 하나의 포토 다이오드로부터 생성된 노이즈를 포함하는 노이즈 신호인,
고체 촬상 장치. - 제3항에 있어서,
상기 고유 신호는, 상기 촬상 화소의 어레이에 있어서의 옵티컬 블랙(OPB) 영역에 위치한 적어도 하나의 포토 다이오드로부터의 암전류를 포함하는 암전류 신호인,
고체 촬상 장치. - 제1항에 있어서,
상기 고유 신호로부터 고유값을 연산하도록 배치된, 상기 로직 다이 상의 고유값 연산부를 더 포함하고,
상기 암호화 프로세서는, 상기 고유값을 이용하여 이용자 인증을 위한 생체 정보를 암호화하도록 배치된,
고체 촬상 장치. - 제1항에 있어서,
상기 접속 도체는, 도체가 매입된 제2 접속 구멍과 전기적으로 접속하는, 도체가 매입된 제1 접속 구멍을 포함하는,
고체 촬상 장치. - 제1항에 있어서,
상기 접속 도체는, 상기 제1 배선층과 전기적으로 접속하는 제1 부분 및 상기 제2 배선층과 전기적으로 접속하는 제2 부분을 갖는 도체가 매입된 하나의 접속 구멍을 포함하는,
고체 촬상 장치. - 제1항에 있어서,
상기 접속 도체는, 상기 제2 배선층의 제2 배선 컨택트와 직접 접촉하는, 상기 제1 배선층의 제1 배선 컨택트를 포함하는,
고체 촬상 장치. - 데이터를 암호화하도록 적응된 고체 촬상 장치로서, 상기 고체 촬상 장치는,
촬상 화소의 어레이를 포함하는 센서 다이; 및
암호화 프로세서를 포함하는 로직 다이
를 포함하고,
상기 촬상 화소 중 적어도 하나는 고유 신호를 생성하도록 구성되고,
상기 로직 다이는, 상기 센서 다이에 인접하여 장착되며 또한 상기 센서 다이로부터 수신된 상기 고유 신호를 적어도 부분적으로 이용하여 암호화 키를 생성하도록 구성되고,
상기 촬상 화소 중 상기 적어도 하나로부터 상기 암호화 프로세서로 상기 고유 신호가 통과하는 접속 도체, 상기 암호화 프로세서, 및 상기 촬상 화소 중 상기 적어도 하나는 상기 고체 촬상 장치의 내부에 위치하는,
고체 촬상 장치. - 제11항에 있어서,
상기 고유 신호는, 상기 센서 다이의 적어도 하나의 트랜지스터로부터 생성된 노이즈를 포함하는 노이즈 신호인,
고체 촬상 장치. - 제11항에 있어서,
상기 고유 신호는, 상기 센서 다이 상의 촬상 화소의 적어도 하나의 포토 다이오드로부터 생성된 노이즈를 포함하는 노이즈 신호인,
고체 촬상 장치. - 제11항에 있어서,
상기 고유 신호는, 상기 촬상 화소의 어레이에 있어서의 옵티컬 블랙(OPB) 영역에 위치한 적어도 하나의 포토 다이오드로부터의 암전류를 포함하는 암전류 신호인,
고체 촬상 장치. - 제11항에 있어서,
상기 고유 신호로부터 고유값을 생성하고 상기 고유값을 상기 암호화 프로세서에 제공하도록 구성된, 상기 로직 다이 상의 고유값 연산부를 더 포함하는,
고체 촬상 장치. - 제15항에 있어서,
상기 고유값 연산부로부터 고유값을 수신하고 또한 이용자 인증을 위한 생체 데이터를 수신하도록 배치된, 상기 로직 다이 상의 생체 인증부를 더 포함하는,
고체 촬상 장치. - 제16항에 있어서,
상기 생체 인증부는, 상기 고유값을 이용하여 참조 데이터를 복호하고, 상기 생체 데이터와 상기 복호된 참조 데이터를 비교하도록 더 구성된,
고체 촬상 장치. - 제17항에 있어서,
상기 암호화 프로세서는, 상기 고유값을 이용하여 상기 생체 데이터를 암호화하도록 더 구성된,
고체 촬상 장치. - 제16항에 있어서,
상기 생체 데이터는, 상기 이용자에 고유하며 상기 촬상 화소의 어레이에 의해 얻어지는 데이터를 포함하는,
고체 촬상 장치. - 데이터를 암호화하도록 적응된 고체 촬상 장치로서, 상기 고체 촬상 장치는,
촬상 화소의 어레이로서, 상기 촬상 화소 중 적어도 하나는 고유 신호를 생성하도록 구성된, 상기 촬상 화소의 어레이; 및
상기 고유 신호를 이용하여 암호화된 데이터를 생성하도록 구성된 암호화 프로세서
를 포함하고,
상기 촬상 화소 중 상기 적어도 하나로부터 상기 암호화 프로세서로 상기 고유 신호가 통과하는 경로, 상기 암호화 프로세서, 및 상기 촬상 화소 중 상기 적어도 하나는 상기 고체 촬상 장치의 내부에 위치하는,
고체 촬상 장치.
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