(57)【要約】      （修正有）【課題】虹彩認証に最適な撮像条件の設定を高速に行うことが可能な固体撮像装置を提供する。【解決手段】情報処理装置３００において、固体撮像装置１は、画素がマトリクス上に配置された画素アレイと、前記画素アレイから光電変換により得られる画像データから虹彩認証処理で用いられる虹彩情報を抽出する虹彩認証部３１０と、前記虹彩情報の抽出の過程で得られる情報を用いて、虹彩認証処理のための画像データを得る際の撮像条件を設定する制御を行う撮像条件制御部３３０と、を備える。【選択図】図１５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画素がマトリクス上に配置された画素アレイと、
前記画素アレイから光電変換により得られる画像データから虹彩認証処理で用いられる虹彩情報を抽出する虹彩認証部と、
前記虹彩情報の抽出の過程で得られる情報を用いて、前記虹彩認証処理のための前記画像データを得る際の撮像条件を設定する制御を行う撮像条件制御部と、
を備える、固体撮像装置。
【請求項２】
前記撮像条件制御部は、前記撮像条件として前記画像データを得る際の露出を設定する制御を行う、請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記撮像条件制御部は、前記撮像条件として前記画像データを得る際のフォーカス制御を行う、請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記虹彩認証部は、前記画像データから虹彩情報を抽出する虹彩抽出部を含む、請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記虹彩認証部は、前記画像データから虹彩情報が含まれる領域を検出する領域検出部を含み、
前記虹彩抽出部は、前記領域検出部が検出した領域から虹彩情報を抽出する、請求項４に記載の固体撮像装置。
【請求項６】
前記虹彩認証部は、さらに、前記虹彩抽出部が抽出した虹彩情報を用いた虹彩認証処理を実行する虹彩照合部を含む、請求項４に記載の固体撮像装置。
【請求項７】
前記虹彩認証部が抽出した虹彩情報を暗号化する暗号化処理部をさらに備える、請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項８】
前記暗号化処理部は、前記画素アレイから取得される固有情報を用いて暗号化する、請求項７に記載の固体撮像装置。
【請求項９】
２つ以上の半導体基板が接合されている、請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項１０】
前記半導体基板は、少なくとも前記画素アレイが形成された第１半導体基板と、少なくともロジック回路が形成された第２半導体基板と、を備える、請求項９に記載の固体撮像装置。
【請求項１１】
前記虹彩認証部及び前記撮像条件制御部は、前記ロジック回路に形成される、請求項１０に記載の固体撮像装置。
【請求項１２】
前記第１半導体基板と、前記第２半導体基板とは、配線同士が直接接合されている、請求項１０に記載の固体撮像装置。
【請求項１３】
少なくとも画素アレイが形成された第１半導体基板と、
前記第１半導体基板に接合され、少なくともロジック回路が形成された第２半導体基板と、を備え、
前記画素アレイは、画素がマトリクス上に配置されて画像データを出力し、
前記ロジック回路は、
前記画像データから虹彩情報を抽出する虹彩認証部と、
前記虹彩認証部の結果に基づいて、露出またはフォーカスの制御を行う撮像条件制御部と、
を備える、固体撮像装置。
【請求項１４】
画素がマトリクス上に配置された画素アレイから光電変換により得られる画像データから虹彩認証処理で用いられる虹彩情報を抽出することと、
前記虹彩情報の抽出の過程で得られる情報を用いて、前記虹彩認証処理のための前記画像データを得る際の撮像条件を設定する制御を行うことと、
を含む、固体撮像装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、固体撮像装置および固体撮像装置の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、人間の身体的特徴から個人を識別する生体認証技術が提案されている。例えば、指紋、掌形、網膜、顔、音声等が生体認証に利用されている。また、人間の眼球にある虹彩も個人で異なる特徴を持つため、虹彩の特徴を利用した虹彩認証システムが、例えば下記特許文献１で提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−１７００９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
虹彩認証システムでは人間の眼球を撮像し、眼球にある虹彩の情報を撮像画像から取得するが、虹彩認証を高速に行うためには、虹彩認証に適した露出やシャッタースピード等の撮像条件の設定を高速に行うことが求められる。
【０００５】
そこで、本開示では、虹彩認証に最適な撮像条件の設定を高速に行うことが可能な、新規かつ改良された固体撮像装置および制御方法を提案する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示によれば、画素がマトリクス上に配置された画素アレイと、前記画素アレイから光電変換により得られる画像データから虹彩認証処理で用いられる虹彩情報を抽出する虹彩認証部と、前記虹彩情報の抽出の過程で得られる情報を用いて、前記虹彩認証処理のための前記画像データを得る際の撮像条件を設定する制御を行う撮像条件制御部と、を備える、固体撮像装置が提供される。
また本開示によれば、少なくとも画素アレイが形成された第１半導体基板と、前記第１半導体基板に接合され、少なくともロジック回路が形成された第２半導体基板と、を備え、前記画素アレイは、画素がマトリクス上に配置されて画像データを出力し、前記ロジック回路は、前記画像データから虹彩情報を抽出する虹彩認証部と、前記虹彩認証部の結果に基づいて、露出またはフォーカスの制御を行う撮像条件制御部と、を備える、固体撮像装置が提供される。
【０００７】
また本開示によれば、画素がマトリクス上に配置された画素アレイから光電変換により得られる画像データから虹彩認証処理で用いられる虹彩情報を抽出することと、前記虹彩情報の抽出の過程で得られる情報を用いて、前記虹彩認証処理のための前記画像データを得る際の撮像条件を設定する制御を行うことと、を含む、固体撮像装置の制御方法が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
以上説明したように本開示によれば、虹彩認証に最適な撮像条件の設定を高速に行うことが可能な、新規かつ改良された固体撮像装置および固体撮像装置の制御方法を提供することが出来る。
【０００９】
なお、上記の効果は必ずしも限定的なものではなく、上記の効果とともに、または上記の効果に代えて、本明細書に示されたいずれかの効果、または本明細書から把握され得る他の効果が奏されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本開示の一実施形態に係る固体撮像装置の構成の一例を示す概略構成図である。
【図２】本開示に係る技術を適用し得る積層型の固体撮像装置の構成例の概要を示す図である。
【図３】積層型の固体撮像装置23020の第１の構成例を示す断面図である。
【図４】積層型の固体撮像装置23020の第２の構成例を示す断面図である。
【図５】積層型の固体撮像装置23020の第３の構成例を示す断面図である。
【図６】本開示に係る技術を適用し得る積層型の固体撮像装置の他の構成例を示す図である。
【図７】本開示の一実施形態に係る固体撮像装置の一部の機能構成の一例を示すブロック図である。
【図８】本開示の一実施形態に係る単位画素の回路構成の一例を示した図である。
【図９】本開示の第１の実施形態に係る固体撮像素子の機能構成例を示す説明図である。
【図１０Ａ】同実施形態に係るクリップ回路の回路構成例を示す説明図である。
【図１０Ｂ】同実施形態に係る基準信号生成部、電流源及びコンパレータの回路構成例を示す説明図である。
【図１１】同実施形態に係る固有情報を生成する際における動作をタイミングチャートで示す説明図である。
【図１２】同実施形態に係る固体撮像素子の機能構成例を示す説明図である。
【図１３】同実施形態に係る固体撮像素子の動作例を示す流れ図である。
【図１４】同実施形態の比較例を示す説明図である。
【図１５】同実施形態に係る固体撮像装置を備えた情報処理装置の構成例を示す説明図である。
【図１６】情報処理装置のディスプレイに表示される画面の例を示す説明図である。
【図１７】同実施形態に係る固体撮像装置を備えた情報処理装置の構成例を示す説明図である。
【図１８】同実施形態に係る情報処理装置の構成例を示す説明図である。
【図１９】同実施形態に係る固体撮像装置を備えた情報処理装置の構成例を示す説明図である。
【図２０】虹彩認証システムの構成例を示す説明図である。
【図２１】同実施形態に係る固体撮像装置を構成するロジックダイに形成される回路構成例を示す説明図である。
【図２２】同実施形態に係る固体撮像装置の動作例を示す流れ図である。
【図２３】同実施形態に係る固体撮像装置の動作例を示す流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１２】
なお、説明は以下の順序で行うものとする。
１．固体撮像装置の構成例
１．１．概略構成
１．２．機能構成
１．３．単位画素の回路構成
１．４．暗号化処理
１．４．１．構成例
１．４．２．動作例
１．５．生体認証処理
１．５．１．比較例
１．５．２．構成例
１．５．３．動作例
１．５．４．応用例
２．まとめ
【００１３】
＜＜１．固体撮像装置の構成例＞＞
本実施形態に係る固体撮像装置の一構成例について以下に説明する。
【００１４】
＜１．１．概略構成＞
図１に、本開示の一実施形態に係る固体撮像装置の構成の一例として、ＣＭＯＳ固体撮像装置の概略構成を示す。このＣＭＯＳ固体撮像装置は、各実施の形態の固体撮像装置に適用される。本例の固体撮像装置１は、図１に示すように、半導体基板１１、例えばシリコン基板に複数の光電変換部を含む画素２が規則的に２次元アレイ状に配列された画素アレイ（いわゆる画素領域）３と、周辺回路部とを有して構成される。画素２は、光電変換部となる例えばフォトダイオードと、複数の画素トランジスタ（いわゆるＭＯＳトランジスタ）を有して成る。複数の画素トランジスタは、例えば転送トランジスタ、リセットトランジスタ及び増幅トランジスタの３つのトランジスタで構成することができる。その他、選択トランジスタ追加して４つのトランジスタで構成することもできる。なお、単位画素の等価回路の一例については別途後述する。画素２は、１つの単位画素として構成することができる。また、画素２は、共有画素構造とすることもできる。この共有画素構造は、複数のフォトダイオードと、複数の転送トランジスタと、共有する１つのフローティングディフージョンと、共有する１つずつの他の画素トランジスタとから構成される。すなわち、共有画素では、複数の単位画素を構成するフォトダイオード及び転送トランジスタが、他の１つずつの画素トランジスタを共有して構成される。
【００１５】
周辺回路部は、垂直駆動回路４と、カラム信号処理回路５と、水平駆動回路６と、出力回路７と、制御回路８などを有して構成される。
【００１６】
制御回路８は、入力クロックと、動作モードなどを指令するデータを受け取り、また固体撮像装置の内部情報などのデータを出力する。すなわち、制御回路８では、垂直同期信号、水平同期信号及びマスタクロックに基づいて、垂直駆動回路４、カラム信号処理回路５及び水平駆動回路６などの動作の基準となるクロック信号や制御信号を生成する。そして、これらの信号を垂直駆動回路４、カラム信号処理回路５及び水平駆動回路６等に入力する。
【００１７】
垂直駆動回路４は、例えばシフトレジスタによって構成され、画素駆動配線を選択し、選択された画素駆動配線に画素を駆動するためのパルスを供給し、行単位で画素を駆動する。すなわち、垂直駆動回路４は、画素アレイ３の各画素２を行単位で順次垂直方向に選択走査し、垂直信号線９を通して各画素２の光電変換部となる例えばフォトダイオードにおいて受光量に応じて生成した信号電荷に基づく画素信号をカラム信号処理回路５に供給する。
【００１８】
カラム信号処理回路５は、画素２の例えば列ごとに配置されており、１行分の画素２から出力される信号を画素列ごとにノイズ除去などの信号処理を行う。すなわちカラム信号処理回路５は、画素２固有の固定パターンノイズを除去するためのＣＤＳや、信号増幅、ＡＤ変換等の信号処理を行う。カラム信号処理回路５の出力段には水平選択スイッチ（図示せず）が水平信号線１０との間に接続されて設けられる。
【００１９】
水平駆動回路６は、例えばシフトレジスタによって構成され、水平走査パルスを順次出力することによって、カラム信号処理回路５の各々を順番に選択し、カラム信号処理回路５の各々から画素信号を水平信号線１０に出力させる。
【００２０】
出力回路７は、カラム信号処理回路５の各々から水平信号線１０を通して順次に供給される信号に対し、信号処理を行って出力する。例えば、バファリングだけする場合もあるし、黒レベル調整、列ばらつき補正、各種デジタル信号処理などが行われる場合もある。入出力端子１２は、外部と信号のやりとりをする。
【００２１】
また、図２は、本開示に係る技術を適用し得る積層型の固体撮像装置の構成例の概要を示す図である。
【００２２】
図２のＡは、非積層型の固体撮像装置の概略構成例を示している。固体撮像装置23010は、図２のＡに示すように、１枚のダイ（半導体基板）23011を有する。このダイ23011には、画素がアレイ状に配置された画素領域23012と、画素の駆動その他の各種の制御を行う制御回路23013と、信号処理するためのロジック回路23014とが搭載されている。
【００２３】
図２のＢ及びＣは、積層型の固体撮像装置の概略構成例を示している。固体撮像装置23020は、図２のＢ及びＣに示すように、センサダイ23021とロジックダイ23024との2枚のダイが積層され、電気的に接続されて、１つの半導体チップとして構成されている。
【００２４】
図２のＢでは、センサダイ23021には、画素領域23012と制御回路23013が搭載され、ロジックダイ23024には、信号処理を行う信号処理回路を含むロジック回路23014が搭載されている。
【００２５】
図２のＣでは、センサダイ23021には、画素領域23012が搭載され、ロジックダイ23024には、制御回路23013及びロジック回路23014が搭載されている。
【００２６】
図３は、積層型の固体撮像装置23020の第１の構成例を示す断面図である。
【００２７】
センサダイ23021には、画素領域23012となる画素を構成するPD（フォトダイオード）や、FD（フローティングディフュージョン）、Tr（MOS FET）、及び、制御回路23013となるTr等が形成される。さらに、センサダイ23021には、複数層、本例では３層の配線23110を有する配線層23101が形成される。なお、制御回路23013（となるTr）は、センサダイ23021ではなく、ロジックダイ23024に構成することができる。
【００２８】
ロジックダイ23024には、ロジック回路23014を構成するTrが形成される。さらに、ロジックダイ23024には、複数層、本例では３層の配線23170を有する配線層23161が形成される。また、ロジックダイ23024には、内壁面に絶縁膜23172が形成された接続孔23171が形成され、接続孔23171内には、配線23170等と接続される接続導体23173が埋め込まれる。
【００２９】
センサダイ23021とロジックダイ23024とは、互いの配線層23101及び23161が向き合うように貼り合わされ、これにより、センサダイ23021とロジックダイ23024とが積層された積層型の固体撮像装置23020が構成されている。センサダイ23021とロジックダイ23024とが貼り合わされる面には、保護膜等の膜23191が形成されている。
【００３０】
センサダイ23021には、センサダイ23021の裏面側（PDに光が入射する側）（上側）からセンサダイ23021を貫通してロジックダイ23024の最上層の配線23170に達する接続孔23111が形成される。さらに、センサダイ23021には、接続孔23111に近接して、センサダイ23021の裏面側から１層目の配線23110に達する接続孔23121が形成される。接続孔23111の内壁面には、絶縁膜23112が形成され、接続孔23121の内壁面には、絶縁膜23122が形成される。そして、接続孔23111及び23121内には、接続導体23113及び23123がそれぞれ埋め込まれる。接続導体23113と接続導体23123とは、センサダイ23021の裏面側で電気的に接続され、これにより、センサダイ23021とロジックダイ23024とが、配線層23101、接続孔23121、接続孔23111、及び、配線層23161を介して、電気的に接続される。
【００３１】
図４は、積層型の固体撮像装置23020の第２の構成例を示す断面図である。
【００３２】
固体撮像装置23020の第２の構成例では、センサダイ23021に形成する１つの接続孔23211によって、センサダイ23021（の配線層23101（の配線23110））と、ロジックダイ23024（の配線層23161（の配線23170））とが電気的に接続される。
【００３３】
すなわち、図４では、接続孔23211が、センサダイ23021の裏面側からセンサダイ23021を貫通してロジックダイ23024の最上層の配線23170に達し、且つ、センサダイ23021の最上層の配線23110に達するように形成される。接続孔23211の内壁面には、絶縁膜23212が形成され、接続孔23211内には、接続導体23213が埋め込まれる。上述の図３では、２つの接続孔23111及び23121によって、センサダイ23021とロジックダイ23024とが電気的に接続されるが、図４では、１つの接続孔23211によって、センサダイ23021とロジックダイ23024とが電気的に接続される。
【００３４】
図５は、積層型の固体撮像装置23020の第３の構成例を示す断面図である。
【００３５】
図５の固体撮像装置23020は、センサダイ23021とロジックダイ23024とが貼り合わされる面に、保護膜等の膜23191が形成されていない点で、センサダイ23021とロジックダイ23024とが貼り合わされる面に、保護膜等の膜23191が形成されている図３の場合と異なる。
【００３６】
図５の固体撮像装置23020は、配線23110及び23170が直接接触するように、センサダイ23021とロジックダイ23024とを重ね合わせ、所要の加重をかけながら加熱し、配線23110及び23170を直接接合することで構成される。
【００３７】
図６は、本開示に係る技術を適用し得る積層型の固体撮像装置の他の構成例を示す断面図である。
【００３８】
図６では、固体撮像装置23401は、センサダイ23411と、ロジックダイ23412と、メモリダイ23413との3枚のダイが積層された３層の積層構造になっている。
【００３９】
メモリダイ23413は、例えば、ロジックダイ23412で行われる信号処理において一時的に必要となるデータの記憶を行うメモリ回路を有する。
【００４０】
図６では、センサダイ23411の下に、ロジックダイ23412及びメモリダイ23413が、その順番で積層されているが、ロジックダイ23412及びメモリダイ23413は、逆順、すなわち、メモリダイ23413及びロジックダイ23412の順番で、センサダイ23411の下に積層することができる。
【００４１】
なお、図６では、センサダイ23411には、画素の光電変換部となるPDや、画素Trのソース／ドレイン領域が形成されている。
【００４２】
PDの周囲にはゲート絶縁膜を介してゲート電極が形成され、ゲート電極と対のソース／ドレイン領域により画素Tr23421、画素Tr23422が形成されている。
【００４３】
PDに隣接する画素Tr23421が転送Trであり、その画素Tr23421を構成する対のソース／ドレイン領域の一方がFDになっている。
【００４４】
また、センサダイ23411には、層間絶縁膜が形成され、層間絶縁膜には、接続孔が形成される。接続孔には、画素Tr23421、及び、画素Tr23422に接続する接続導体23431が形成されている。
【００４５】
さらに、センサダイ23411には、各接続導体23431に接続する複数層の配線23432を有する配線層23433が形成されている。
【００４６】
また、センサダイ23411の配線層23433の最下層には、外部接続用の電極となるアルミパッド23434が形成されている。すなわち、センサダイ23411では、配線23432よりもロジックダイ23412との接着面23440に近い位置にアルミパッド23434が形成されている。アルミパッド23434は、外部との信号の入出力に係る配線の一端として用いられる。
【００４７】
さらに、センサダイ23411には、ロジックダイ23412との電気的接続に用いられるコンタクト23441が形成されている。コンタクト23441は、ロジックダイ23412のコンタクト23451に接続されるとともに、センサダイ23411のアルミパッド23442にも接続されている。
【００４８】
そして、センサダイ23411には、センサダイ23411の裏面側（上側）からアルミパッド23442に達するようにパッド孔23443が形成されている。
【００４９】
本開示に係る技術は、以上のような固体撮像装置に適用することができる。
【００５０】
なお、図３〜図６を参照して説明した例において、各種配線には、例えば、銅（Ｃｕ）配線が用いられる。また、以降では、図５に示すように、互いに積層されるセンサダイ間において配線間（例えば、図５に示す配線23110及び23170間）を直接接合する構成を「Ｃｕ−Ｃｕ接合」とも称する。
【００５１】
＜１．２．機能構成＞
続いて、図７を参照して、本開示の一実施形態に係る固体撮像装置の機能構成の一例について説明する。図７は、本開示の一実施形態に係る固体撮像装置の一部の機能構成の一例を示すブロック図である。図７に示される固体撮像装置１は、例えば、ＣＭＯＳ（Complementary  Metal  Oxide  Semiconductor）イメージセンサやＣＣＤ（Charge  Coupled  Device）イメージセンサ等の、被写体を撮像し、撮像画像のデジタルデータを得る撮像素子である。
【００５２】
図７に示されるように、固体撮像装置１は、制御部１０１、画素アレイ部１１１、選択部１１２、Ａ／Ｄ変換部（ＡＤＣ（Analog  Digital  Converter））１１３、及び定電流回路部１１４を有する。
【００５３】
制御部１０１は、固体撮像装置１の各部を制御し、画像データ（画素信号）の読み出し等に関する処理を実行させる。
【００５４】
画素アレイ部１１１は、フォトダイオード等の光電変換素子を有する画素構成が行列（アレイ）状に配置される画素領域である。画素アレイ部１１１は、制御部１０１に制御されて、各画素で被写体の光を受光し、その入射光を光電変換して電荷を蓄積し、所定のタイミングにおいて、各画素に蓄積された電荷を画素信号として出力する。
【００５５】
画素１２１および画素１２２は、その画素アレイ部１１１に配置される画素群の中の、上下に隣接する２画素を示している。画素１２１および画素１２２は、互いに同じカラム（列）の連続する行の画素である。図７の例の場合、画素１２１および画素１２２に示されるように、各画素の回路には、光電変換素子並びに４つのトランジスタが用いられている。なお、各画素の回路の構成は、任意であり、図７に示される例以外であってもよい。
【００５６】
一般的な画素アレイには、カラム（列）毎に、画素信号の出力線が設けられる。画素アレイ部１１１の場合、１カラム（列）毎に、２本（２系統）の出力線が設けられる。１カラムの画素の回路は、１行おきに、この２本の出力線に交互に接続される。例えば、上から奇数番目の行の画素の回路が一方の出力線に接続され、偶数番目の行の画素の回路が他方の出力線に接続される。図７の例の場合、画素１２１の回路は、第１の出力線（ＶＳＬ１）に接続され、画素１２２の回路は、第２の出力線（ＶＳＬ２）に接続される。
【００５７】
なお、図７においては、説明の便宜上、１カラム分の出力線のみ示されているが、実際には、各カラムに対して、同様に２本ずつ出力線が設けられる。各出力線には、そのカラムの画素の回路が１行おきに接続される。
【００５８】
選択部１１２は、画素アレイ部１１１の各出力線をＡＤＣ１１３の入力に接続するスイッチを有し、制御部１０１に制御されて、画素アレイ部１１１とＡＤＣ１１３との接続を制御する。つまり、画素アレイ部１１１から読み出された画素信号は、この選択部１１２を介してＡＤＣ１１３に供給される。
【００５９】
選択部１１２は、スイッチ１３１、スイッチ１３２、およびスイッチ１３３を有する。スイッチ１３１（選択SW）は、互いに同じカラムに対応する２本の出力線の接続を制御する。例えば、スイッチ１３１がオン（ＯＮ）状態になると、第１の出力線（ＶＳＬ１）と第２の出力線（ＶＳＬ２）が接続され、オフ（ＯＦＦ）状態になると切断される。
【００６０】
詳細については後述するが、固体撮像装置１においては、各出力線に対してＡＤＣが１つずつ設けられている（カラムＡＤＣ）。したがって、スイッチ１３２およびスイッチ１３３がともにオン状態であるとすると、スイッチ１３１がオン状態になれば、同カラムの２本の出力線が接続されるので、１画素の回路が２つのＡＤＣに接続されることになる。逆に、スイッチ１３１がオフ状態になると、同カラムの２本の出力線が切断されて、１画素の回路が１つのＡＤＣに接続されることになる。つまり、スイッチ１３１は、１つの画素の信号の出力先とするＡＤＣ（カラムＡＤＣ）の数を選択する。
【００６１】
詳細については後述するが、このようにスイッチ１３１が画素信号の出力先とするＡＤＣの数を制御することにより、固体撮像装置１は、そのＡＤＣの数に応じてより多様な画素信号を出力することができる。つまり、固体撮像装置１は、より多様なデータ出力を実現することができる。
【００６２】
スイッチ１３２は、画素１２１に対応する第１の出力線（ＶＳＬ１）と、その出力線に対応するＡＤＣとの接続を制御する。スイッチ１３２がオン（ＯＮ）状態になると、第１の出力線が、対応するＡＤＣの比較器の一方の入力に接続される。また、オフ（ＯＦＦ）状態になるとそれらが切断される。
【００６３】
スイッチ１３３は、画素１２２に対応する第２の出力線（ＶＳＬ２）と、その出力線に対応するＡＤＣとの接続を制御する。スイッチ１３３がオン（ＯＮ）状態になると、第２の出力線が、対応するＡＤＣの比較器の一方の入力に接続される。また、オフ（ＯＦＦ）状態になるとそれらが切断される。
【００６４】
選択部１１２は、制御部１０１の制御に従って、このようなスイッチ１３１〜スイッチ１３３の状態を切り替えることにより、１つの画素の信号の出力先とするＡＤＣ（カラムＡＤＣ）の数を制御することができる。
【００６５】
なお、スイッチ１３２やスイッチ１３３（いずれか一方もしくは両方）を省略し、各出力線と、その出力線に対応するＡＤＣとを常時接続するようにしてもよい。ただし、これらのスイッチによって、これらの接続・切断を制御することができるようにすることにより、１つの画素の信号の出力先とするＡＤＣ（カラムＡＤＣ）の数の選択の幅が拡がる。つまり、これらのスイッチを設けることにより、固体撮像装置１は、より多様な画素信号を出力することができる。
【００６６】
なお、図７においては、１カラム分の出力線に対する構成のみ示されているが、実際には、選択部１１２は、カラム毎に、図７に示されるのと同様の構成（スイッチ１３１〜スイッチ１３３）を有している。つまり、選択部１１２は、各カラムについて、制御部１０１の制御に従って、上述したのと同様の接続制御を行う。
【００６７】
ＡＤＣ１１３は、画素アレイ部１１１から各出力線を介して供給される画素信号を、それぞれＡ／Ｄ変換し、デジタルデータとして出力する。ＡＤＣ１１３は、画素アレイ部１１１からの出力線毎のＡＤＣ（カラムＡＤＣ）を有する。つまり、ＡＤＣ１１３は、複数のカラムＡＤＣを有する。１出力線に対応するカラムＡＤＣは、比較器、Ｄ／Ａ変換器（ＤＡＣ）、およびカウンタを有するシングルスロープ型のＡＤＣである。
【００６８】
比較器は、そのDAC出力と画素信号の信号値とを比較する。カウンタは、画素信号とＤＡＣ出力が等しくなるまで、カウント値（デジタル値）をインクリメントする。比較器は、ＤＡＣ出力が信号値に達すると、カウンタを停止する。その後カウンタ１，２によってデジタル化された信号をＤＡＴＡ１およびＤＡＴＡ２より固体撮像装置１の外部に出力する。
【００６９】
カウンタは、次のＡ／Ｄ変換のためデータ出力後、カウント値を初期値（例えば０）に戻す。
【００７０】
ＡＤＣ１１３は、各カラムに対して２系統のカラムＡＤＣを有する。例えば、第１の出力線（ＶＳＬ１）に対して、比較器１４１（ＣＯＭＰ１）、ＤＡＣ１４２（ＤＡＣ1）、およびカウンタ１４３（カウンタ１）が設けられ、第２の出力線（ＶＳＬ２）に対して、比較器１５１（ＣＯＭＰ２）、ＤＡＣ１５２（ＤＡＣ2）、およびカウンタ１５３（カウンタ２）が設けられている。図示は省略しているが、ＡＤＣ１１３は、他のカラムの出力線に対しても同様の構成を有する。
【００７１】
ただし、これらの構成の内、ＤＡＣは、共通化することができる。ＤＡＣの共通化は、系統毎に行われる。つまり、各カラムの互いに同じ系統のＤＡＣが共通化される。図７の例の場合、各カラムの第１の出力線（ＶＳＬ１）に対応するＤＡＣがＤＡＣ１４２として共通化され、各カラムの第２の出力線（ＶＳＬ２）に対応するＤＡＣがＤＡＣ１５２として共通化されている。なお、比較器とカウンタは、各出力線の系統毎に設けられる。
【００７２】
定電流回路部１１４は、各出力線に接続される定電流回路であり、制御部１０１により制御されて駆動する。定電流回路部１１４の回路は、例えば、ＭＯＳ（Metal  Oxide  Semiconductor）トランジスタ等により構成される。この回路構成は任意であるが、図７においては、説明の便宜上、第１の出力線（ＶＳＬ１）に対して、ＭＯＳトランジスタ１６１（ＬＯＡＤ１）が設けられ、第２の出力線（ＶＳＬ２）に対して、ＭＯＳトランジスタ１６２（ＬＯＡＤ２）が設けられている。
【００７３】
制御部１０１は、例えばユーザ等の外部から要求を受け付けて読み出しモードを選択し、選択部１１２を制御して、出力線に対する接続を制御する。また、制御部１０１は、選択した読み出しモードに応じて、カラムＡＤＣの駆動を制御したりする。さらに、制御部１０１は、カラムＡＤＣ以外にも、必要に応じて、定電流回路部１１４の駆動を制御したり、例えば、読み出しのレートやタイミング等、画素アレイ部１１１の駆動を制御したりする。
【００７４】
つまり、制御部１０１は、選択部１１２の制御だけでなく、選択部１１２以外の各部も、より多様なモードで動作させることができる。したがって、固体撮像装置１は、より多様な画素信号を出力することができる。
【００７５】
なお、図７に示す各部の数は、不足しない限り任意である。例えば、各カラムに対して、出力線が３系統以上設けられるようにしてもよい。また、図７に示した、ＡＤＣ１３２から出力される画素信号の並列数や、ＡＤＣ１３２自体の数を増やすことで、外部に並列して出力される画素信号の数を増やしてもよい。
【００７６】
以上、図７を参照して、本開示の一実施形態に係る固体撮像装置の機能構成の一例について説明した。
【００７７】
＜１．３．単位画素の回路構成＞
続いて、図８を参照して、単位画素の回路構成の一例について説明する。図８は、本開示の一実施形態に係る単位画素の回路構成の一例を示した図である。図８に示すように、本開示の一実施形態に係る単位画素１２１は、光電変換部、例えばフォトダイオードＰＤと、４つの画素トランジスタとを含む。４つの画素トランジスタは、例えば、転送トランジスタＴｒ１１、リセットトランジスタＴｒ１２、増幅トランジスタＴｒ１３、及び選択トランジスタＴｒ１４である。これらの画素トランジスタは、例えば、ｎチャネルのＭＯＳトランジスタにより構成され得る。
【００７８】
転送トランジスタＴｒ１１は、フォトダイオードＰＤのカソードとフローティングディフュージョン部ＦＤとの間に接続される。フォトダイオードＰＤで光電変換され、ここに蓄積された信号電荷（ここでは、電子）を、ゲートに転送パルスφＴＲＧが与えられることによってフローティングディフュージョン部ＦＤに転送する。なお、参照符号Ｃｆｄは、フローティングディフュージョン部ＦＤの寄生容量を模式的に示している。
【００７９】
リセットトランジスタＴｒ１２は、電源ＶＤＤにドレインが、フローティングディフュージョン部ＦＤにソースがそれぞれ接続される。そして、フォトダイオードＰＤからフローティングディフュージョン部ＦＤへの信号電荷の転送に先立って、ゲートにリセットパルスφＲＳＴが与えられることによってフローティングディフュージョン部ＦＤの電位をリセットする。
【００８０】
増幅トランジスタＴｒ１３は、フローティングディフュージョン部ＦＤにゲートが、電源ＶＤＤにドレインが、選択トランジスタＴｒ１４のドレインにソースがそれぞれ接続される。増幅トランジスタＴｒ１３は、リセットトランジスタＴｒ１２によってリセットした後のフローティングディフュージョン部ＦＤの電位をリセットレベルとして選択トランジスタＴｒ１４に出力する。さらに増幅トランジスタＴｒ１３は、転送トランジスタＴｒ１１によって信号電荷を転送した後のフローティングディフュージョン部ＦＤの電位を信号レベルとして選択トランジスタＴｒ１４に出力する。
【００８１】
選択トランジスタＴｒ１４は、例えば、増幅トランジスタＴｒ１３のソースにドレインが、垂直信号線９にソースがそれぞれ接続される。そして選択トランジスタＴｒ１４のゲートに選択パルスφＳＥＬが与えられることによってオン状態となり、増幅トランジスタＴｒ１３から出力される信号を垂直信号線９に出力する。なお、この選択トランジスタＴｒ１４については、電源ＶＤＤと増幅トランジスタＴｒ１３のドレインとの間に接続した構成を採ることも可能である。
【００８２】
なお、本実施形態に係る固体撮像装置１を、積層型の固体撮像装置として構成する場合には、例えば、フォトダイオード及び複数のＭＯＳトランジスタ等の素子が、図２のＢまたはＣにおけるセンサダイ23021に形成される。また、転送パルス、リセットパルス、選択パルス、電源電圧は、図２のＢまたはＣにおけるロジックダイ23024から供給される。また、選択トランジスタのドレインに接続される垂直信号線９から後段の素子は、選択トランジスタのドレインに接続される垂直信号線９から後段の素子は、ロジック回路23014に構成されており、ロジックダイ23024に形成される。
【００８３】
以上、図８を参照して、単位画素の回路構成の一例について説明した。
【００８４】
＜１．４．暗号化処理＞
続いて、内部で暗号化処理を完結させる固体撮像素子について説明する。従来、固体撮像素子に固有の固有情報に基づき、撮像装置の内部で暗号キーを生成する技術は存在していた。しかし、固体撮像素子から固有情報を出力し、固体撮像素子とは別の機能ブロックで暗号化すると、暗号化に用いられる固有情報が流出する可能性がある。
【００８５】
そこで、本実施形態に係る固体撮像装置１は、固有情報を外部に出力せずに、固有情報を用いた暗号化処理を内部で完結させる。
【００８６】
＜１．４．１．構成例＞
図９は、本開示の第１の実施形態に係る固体撮像素子の機能構成例を示す説明図である。図９に示したのは、固有情報を用いた暗号化処理を内部で完結させる固体撮像装置１の機能構成例である。以下、図９を用いて本開示の第１の実施形態に係る固体撮像素子の機能構成例について説明する。
【００８７】
図９に示したように、本開示の第１の実施形態に係る固体撮像装置１は、駆動制御部２１０と、撮像部２１２及び固有情報生成部２１４を含む、所定の行及び列からなる画素アレイ部２１１と、クリップ回路２１５と、基準信号生成部２１６と、電流源２１７と、検出部２１８と、固有値計算部２２０と、暗号化部２２２と、通信制御部２２４と、を含んで構成される。
【００８８】
駆動制御部２１０は、所定の入力クロック及びデータに基づいて、後述の撮像部２１２や固有情報生成部２１４を駆動させるための信号を生成して、撮像部２１２や固有情報生成部２１４を駆動させる。駆動制御部２１０は、例えば、図１を用いて説明した固体撮像装置１の構成における制御回路８、垂直駆動回路４、水平駆動回路６を含みうる。また駆動制御部２１０は、図２に示した制御回路23013に設けられ得る。
【００８９】
駆動制御部２１０は、画素アレイ部２１１を駆動させる際に、撮像部２１２の駆動と、固有情報生成部２１４の駆動とを切り替える機能を有していても良い。駆動制御部２１０が撮像部２１２の駆動と、固有情報生成部２１４の駆動とを切り替える機能を有することで、撮像部２１２と固有情報生成部２１４との回路との共通化が可能となる。また駆動制御部２１０が撮像部２１２の駆動と固有情報生成部２１４の駆動とを切り替える機能を有することで、固有情報を生成するための特別な素子を必要とせず、固有値が解析されにくくなる。
【００９０】
また駆動制御部２１０は、画素アレイ部２１１における、画像を出力する際に駆動させる素子と、素子固有情報を検出するために駆動させる素子とを分ける機能を有していても良い。駆動制御部２１０が、画像を出力する際に駆動させる素子と、素子固有情報を検出するために駆動させる素子とを分ける機能を有することで、素子固有情報が流出されなくなる。
【００９１】
また駆動制御部２１０は、素子固有情報を検出するための駆動の際は、画像を出力する際の駆動とは異なるバイアス電流で駆動するよう制御しても良い。駆動制御部２１０が、素子固有情報を検出するための駆動の際は、画像を出力する際の駆動とは異なるバイアス電流で駆動するよう制御することで、安定して固有値を得るのに適した駆動が可能となる。具体的には、例えば図７に示した回路におけるＭＯＳトランジスタ１６１（ＬＯＡＤ１）、ＭＯＳトランジスタ１６２（ＬＯＡＤ２）の駆動を、素子固有情報を検出するための駆動の際と、画像を出力するための駆動の際とで変化させる。ＭＯＳトランジスタ１６１（ＬＯＡＤ１）、ＭＯＳトランジスタ１６２（ＬＯＡＤ２）の駆動を変化させることで、増幅トランジスタＡＭＰに出てくる特性を変化させることができる。駆動制御部２１０が、温度に応じたバイアス電流で素子固有情報を検出するための駆動を行うよう制御することで、より安定して固有値を得るのに適した駆動が可能となる。
【００９２】
駆動制御部２１０は、画像を出力する際の駆動とは異なるバイアス電流で素子固有情報を検出するための駆動を行う際は、固体撮像装置１のチップ温度に応じたバイアス電流で駆動するよう制御しても良い。
【００９３】
画素アレイ部２１１は、所定の行及び列からなる単位画素が配列されており、ソースフォロワ回路でデータを出力するよう構成されている。
【００９４】
撮像部２１２は、複数の光電変換部を含む画素が２次元アレイ状に配列された画素アレイを有しており、駆動制御部２１０により駆動されてアナログ信号を出力する。撮像部２１２における各画素の回路構成は例えば図８に示したものである。
【００９５】
固有情報生成部２１４は、例えば撮像部２１２において設けられている画素と同じ構成を有する回路が一次元に配列されており、駆動制御部２１０により駆動されてアナログ信号を出力する。固有情報生成部２１４として形成される回路は、撮像部２１２において設けられている画素と略同一の製造工程で作製されても良い。また駆動制御部２１０は、撮像部２１２の駆動と、固有情報生成部２１４の駆動とを切り替えても良い。
【００９６】
固有情報生成部２１４は、画素アレイにおけるオプティカルブラック（ＯＰＢ）領域に設けられる画素であってもよい。固有情報生成部２１４として構成される回路における各素子は、製造時に物理的なばらつきを有する。本開示の第１の実施形態に係る固体撮像装置１は、この固有情報生成部２１４が出力するアナログ信号を、固有の複製できない情報（素子固有情報）の基とする。
【００９７】
固有情報生成部２１４が出力するアナログ信号の生成元の一例を挙げる。以下の説明では、固有情報生成部２１４が図７や図８に示した画素１２１と同様の構成を有しているものとして説明する。
【００９８】
（フォトダイオードＰＤ）
フォトダイオードＰＤには、製造時の結晶欠陥に起因するノイズ成分がある。結晶欠陥は暗電流のばらつきを引き起こす。結晶欠陥は固定パターンノイズとして現れる。
【００９９】
（選択トランジスタＳＥＬ）
選択トランジスタＳＥＬには、閾値電圧Ｖｔｈのばらつきに起因するノイズ成分がある。閾値電圧Ｖｔｈのばらつきは、酸化膜、チャネル幅、チャネル長、不純物等の構造的なものに起因する。閾値電圧Ｖｔｈのばらつきは固定パターンノイズとして現れる。
【０１００】
（リセットトランジスタＲＳＴ）
リセットトランジスタＲＳＴにも、閾値電圧Ｖｔｈのばらつきに起因するノイズ成分がある。閾値電圧Ｖｔｈのばらつきは、酸化膜、チャネル幅、チャネル長、不純物等の構造的なものに起因する。閾値電圧Ｖｔｈのばらつきは固定パターンノイズとして現れる。
【０１０１】
（フローティングディフュージョン部ＦＤ）
フローティングディフュージョン部ＦＤには、製造時の結晶欠陥に起因するノイズ成分がある。結晶欠陥は暗電流のばらつきを引き起こす。結晶欠陥は固定パターンノイズとして現れる。リセットトランジスタＲＳＴがオンからオフに切り替わる際に、フローティングディフュージョン部ＦＤにはｋＴＣノイズ（リセットノイズ）が現れる。このｋＴＣノイズは一時的に生じるものである。リセットトランジスタＲＳＴがオンからオフに切り替わる際に、フローティングディフュージョン部ＦＤにはフィードスルーが現れる。このフィードスルーは寄生容量のばらつきやしきい値に起因するものであり、固定パターンノイズとして現れる。
【０１０２】
（増幅トランジスタＡＭＰ）
増幅トランジスタＡＭＰにも、閾値電圧Ｖｔｈのばらつきに起因するノイズ成分がある。閾値電圧Ｖｔｈのばらつきは、酸化膜、チャネル幅、チャネル長、不純物等の構造的なものに起因する。閾値電圧Ｖｔｈのばらつきは固定パターンノイズとして現れる。また増幅トランジスタＡＭＰには、オーバドライブ電圧に起因するノイズ成分、熱雑音に起因するノイズ成分、１／ｆ雑音に起因するノイズ成分、ランダムテレグラフノイズ（ＲＴＮ）に起因するノイズ成分がある。ＲＴＮは酸化膜中の欠陥による電荷のトラップ・デトラップに起因すると考えられている。酸化膜中の欠陥の有無は固有のばらつきであるが、観測されるのは２値又は多値の時間的な信号レベル変動である。
【０１０３】
これらのノイズ成分が、信号線（ＶＳＬ）を介して後段の検出部２１８に伝達される。通常の駆動時には、これらのノイズ成分のうち、信号の転送の前後で変化しないノイズ成分はＣＤＳ処理により除去されることになる。本実施形態では、固体撮像装置１は、固有値を生成する際には、これらのノイズ成分を除去するのでは無く、固有値の基となる素子固有情報として用いる。固有情報生成部２１４が出力するアナログ信号に含まれるノイズ成分を固有値の基とすることで、固体撮像装置１は、解析されにくい固有値の生成を可能とする。
【０１０４】
固有情報生成部２１４は、例えば外部からの光が届かない位置（遮光された位置）に設けられ得る。固有情報生成部２１４が遮光された位置に設けられることで、固体撮像装置１は、外光の影響を受けずに安定した固有情報の生成を可能とする。また固有情報生成部２１４は、撮像部２１２の画素アレイの列数と同じ数の回路を１または複数行有していても良い。また固有情報生成部２１４は、駆動制御部２１０からの制御信号により動作する行選択スイッチを設けていても良い。
【０１０５】
クリップ回路２１５は、画素アレイ部２１１の列数と同じくｎ列配列される回路であり、画素アレイ部２１１のソースフォロワ回路と並列に接続されるソースフォロワ回路である。クリップ回路２１５は、列ごとの出力線の電圧（ＶＳＬ電圧）が所定の範囲となるようにクリップする機能を有する。
【０１０６】
図１０Ａは、クリップ回路２１５の回路構成例を示す説明図である。クリップ回路２１５は、画素と並列に、出力線ＶＳＬに接続された、行選択可能なソースフォロワ回路である。クリップ回路２１５は、それぞれの出力線ＶＳＬに対応して、トランジスタＣＬＰＳＥＬ、ＣＬＰＡＭＰを備える。トランジスタＣＬＰＳＥＬは、線形動作するトランジスタであり、トランジスタＣＬＰＡＭＰのソースと出力線ＶＳＬとを接続する制御を行う。当該制御はクリップ選択パルスによって行われる。トランジスタＣＬＰＡＭＰは、飽和動作するトランジスタであり、画素の増幅トランジスタＡＭＰと同様に、電流源によりバイアス電流を流すと入力に応じた信号を出力する。入力はクリップ電圧で与えられ、通常は１Ｖ〜２Ｖ程度の中間電位である。
【０１０７】
選択状態では、出力線ＶＳＬに接続されるソースフォロワ（選択行の画素）の出力電圧がクリップ電圧に応じて出力される電圧よりも低くなると、クリップ回路２１５に優先的にバイアス電流が流れるようになる。結果、選択行の画素のソースフォロワ出力は機能しなくなり、クリップ電圧に応じた出力レベルに出力線ＶＳＬの電圧がクリップされる。クリップ電圧は列ごとの単位クリップ回路に共通のＤＣ電圧が供給されるが、このとき、画素ソースフォロワと同様に、個々にしきい値ばらつきやオーバドライブ電圧がばらつく。
【０１０８】
基準信号生成部２１６は、クリップ回路２１５が列ごとに出力するＶＳＬ電圧を平均化して出力する。電流源２１７は、定電流を流し、ＶＳＬ電圧を出力するための回路であり、電流制御電圧生成部２１９によって駆動される。電流源２１７はｎ列配列され、単位画素内の増幅トランジスタとソースフォロワ回路を形成する。電流制御電圧生成部２１９は、バンドギャップリファレンス回路により、電流源２１７の電流値が温度に依存しないよう、電流制御電圧を生成する。
【０１０９】
検出部２１８は、固有情報生成部２１４が出力するアナログ信号をデジタル信号に変換する信号処理を行う。検出部２１８は、コンパレータ２３１と、ＤＡ変換器２３２と、カウンタ２３３と、を含む。コンパレータ２３１は、電流源２１７が出力するＶＳＬ電圧と、ＤＡ変換器２３２が出力する参照波形とを比較して電圧を時間に変換する。コンパレータ２３１は、入力側に設けられる入力容量と、コンパレータ２３１の入出力を短絡するスイッチとを備える。ＤＡ変換器２３２は、コンパレータ２３１に供給する参照波形を生成する。カウンタ２３３は、コンパレータ２３１の出力が反転するまでカウントし、時間をカウント数に変換する機能を有する。
【０１１０】
検出部２１８は、変換後のデジタル信号を固有値計算部２２０に出力する。検出部２１８は、アナログ信号をデジタル信号に変換する機能に加え、２つの入力信号に対して差分処理する機能と、検出部２１８自身で発生するばらつきを除去する機能を備えうる。検出部２１８自身で発生するばらつきを除去する機能を備えることで、固有情報生成部２１４からの信号に余計にばらつきを加えないため、固有値の基となる信号の品質を高めることが可能となる。また検出部２１８は、固有情報生成部２１４が出力するアナログ信号に対して列並列処理を行ってもよく、画素並列処理を行ってもよい。
【０１１１】
検出部２１８は、信号線の電位をクランプする容量と、当該容量の一端を基準電位に設定するためのスイッチを備えてもよい。具体的には、図７に示したＡＤＣ１１３の、比較器１４１、１５１の入力側に設けられる容量素子の一端と、比較器１４１、１５１の出力側とを接続するスイッチを備えていても良い。当該スイッチによって容量素子の一端と、比較器１４１、１５１の出力側とが接続されることで、比較器１４１、１５１に含まれるトランジスタの内、ダイオード接続されるトランジスタが発生することになる。これにより、信号線の電位をクランプする容量の一端が所定の基準電位に設定されるので、アナログ領域でのばらつきの除去が可能となる。また検出部２１８は、ＡＤ変換後のデジタル値を差分処理してもよい。検出部２１８は、ＡＤ変換後のデジタル値を差分処理によって、デジタル領域でのばらつきの除去が可能となる。
【０１１２】
また検出部２１８は、後述するようにクランプのレベルをシフトさせる機能を有していてもよい。検出部２１８は、クランプのレベルをシフトさせることで、アナログ値からデジタル値への変換の際に、所定の基準を中心としたアナログ値の分布を最適なものとすることができる。アナログ値の分布を最適なものとすることで、固有情報生成部２１４が出力する固有情報を損失無く得ることが可能となる。
【０１１３】
検出部２１８が複数配列されている場合、それぞれの検出部２１８は、検出部２１８にそれぞれ入力される信号と、複数の検出部２１８に共通の基準信号との差分を取る機能を有していても良い。この場合、複数の検出部２１８に共通の基準信号は、検出部２１８にそれぞれ入力される信号の平均と略同一であってもよい。
【０１１４】
固有情報生成部２１４と検出部２１８との間には、固有情報生成部２１４が出力する固有情報を一時的に保持するためのメモリ、特にアナログメモリが設けられても良い。アナログメモリとしては、以下で説明するように信号線の寄生容量であっても良い。また、固有情報生成部２１４と複数の検出部２１８との間にそれぞれアナログメモリが設けられる場合、アナログメモリ間を短絡させるスイッチが設けられても良い。固有情報の生成が容易になると共に、アナログメモリ間を短絡させて平均化することで、それぞれのアナログメモリに保持された固有情報は消去される。
【０１１５】
図１０Ｂは、基準信号生成部２１６、電流源２１７及びコンパレータ２３１の回路構成例を示す説明図である。図１０Ｂには、（ｎ−１）番目の出力線ＶＳＬ（ｎ−１）、ｎ番目の出力線ＶＳＬ（ｎ）、（ｎ＋１）番目の出力線ＶＳＬ（ｎ＋１）が示されている。
【０１１６】
出力線ＶＳＬ（ｎ−１）には、基準信号生成部２１６としてスイッチ２５１ａ、２５２ａが設けられており、出力線ＶＳＬ（ｎ−１）には寄生容量２５３ａが存在する。出力線ＶＳＬ（ｎ）には、基準信号生成部２１６としてスイッチ２５１ｂ、２５２ｂが設けられており、出力線ＶＳＬ（ｎ）には寄生容量２５３ｂが存在する。出力線ＶＳＬ（ｎ＋１）には、基準信号生成部２１６としてスイッチ２５１ｃ、２５２ｃが設けられており、出力線ＶＳＬ（ｎ＋１）には寄生容量２５３ｃが存在する。
【０１１７】
電流源２１７として、スイッチ２５２ａの一端にトランジスタ２６１ａが、スイッチ２５２ｂの一端にトランジスタ２６１ｂが、スイッチ２５２ｃの一端にトランジスタ２６１ｃが、それぞれ接続される。
【０１１８】
出力線ＶＳＬ（ｎ−１）には、コンパレータ２３１として入力容量２７１ａ、２７２ａ、スイッチ２７３ａ、２７４ａ、コンパレータ２７５ａが存在する。出力線ＶＳＬ（ｎ）には、コンパレータ２３１として入力容量２７１ｂ、２７２ｂ、スイッチ２７３ｂ、２７４ｂ、コンパレータ２７５ｂが存在する。出力線ＶＳＬ（ｎ＋１）には、コンパレータ２３１として入力容量２７１ｃ、２７２ｃ、スイッチ２７３ｃ、２７４ｃ、コンパレータ２７５ｃが存在する。
【０１１９】
図１１は、固有情報を生成する際における、基準信号生成部２１６、電流源２１７及びコンパレータ２３１の動作をタイミングチャートで示す説明図である。以下では、出力線ＶＳＬ（ｎ−１）上に、または出力線ＶＳＬ（ｎ−１）に沿って設けられる各素子の動作について説明する。なお、固有情報を生成する際における、基準信号生成部２１６、電流源２１７及びコンパレータ２３１の動作は、図１１に示したものに限定されるものではない。
【０１２０】
時刻ｔ１で１水平読み出し期間がスタートする。この時点で行選択信号φＳＥＬがハイになり、行選択が始まる。この時点ではリセットトランジスタＲＳＴがオン状態であるので、フローティングディフュージョン部ＦＤの電圧はＶＤＤに固定されている。これによりフローティングディフュージョン部ＦＤのばらつきは除去される。また固有情報を生成する際に、転送パルスφＴＲＧはローで固定される。転送パルスφＴＲＧがローで固定されることで転送トランジスタＴＲＧがオフとなり、フォトダイオードＰＤのばらつきを除去することが出来る。
【０１２１】
また、時刻ｔ１では電流源２１７を切り離すための電流源切り離しパルスがハイであり、スイッチ２５２ａがオンとなっている。また時刻ｔ１では、ＶＳＬ電圧を平均化するＶＳＬ平均化パルスがローであり、スイッチ２５１ａがオフとなっている。これにより、ソースフォロワ動作していても、ソースフォロワ毎のばらつき情報が出力線ＶＳＬに出力される。
【０１２２】
時刻ｔ２で、行選択信号（選択パルス）φＳＥＬと、電流源切り離しパルスが同時にローになり、列ごとのＶＳＬ電圧が、ＶＳＬの寄生容量２５３ａに保持される。また時刻ｔ２で、ＶＳＬ平均化パルスがハイになり、各列のＶＳＬ電圧が平均化される。この平均化されたＶＳＬ電圧が基準信号となる。
【０１２３】
時刻ｔ３の時点で、コンパレータ２７５ａの内部オフセットと、ＶＳＬ電圧及び参照波形の差分が、入力容量２７２ａに充電され、コンパレータ２７５ａの動作点が初期化される。
【０１２４】
時刻ｔ４で、短絡パルスがローになり、スイッチ２７３ａ、２７４ａがオフになる。これにより、スイッチ２７３ａ、２７４ａでのｋＴＣノイズとフィードスルーばらつきが発生する。
【０１２５】
時刻ｔ５〜ｔ６が１回目のＡＤ変換期間（ＡＤＣ期間１）である。この期間において、ＤＡ変換器２３２は参照波形を直線状に所定の傾きで変化させる。そしてコンパレータ２７５ａは、その参照波形を用いて基準信号をＡＤ変換する。ＤＡ変換器２３２は参照波形をシフトする機能を有しても良い。すなわち、ＤＡ変換器２３２はクランプレベルをシフトする機能を有していてもよい。ＤＡ変換器２３２は参照波形をシフトすることで、カウンタ２３３の出力にオフセットを付けることが出来る。このＡＤＣ期間１では、コンパレータ２７５ａの反転遅延、参照波形の遅延、カウンタのクロック遅延が発生している。なお図１１において三角形が示しているのは、コンパレータ２７５ａの反転タイミングである。
【０１２６】
時刻ｔ６でＡＤＣ期間１が終わると、行選択信号φＳＥＬがハイに、電流源切り離しパルスがハイに、ＶＳＬ平均化パルスがローになる。すなわち、スイッチ２５１ａがオフとなり、スイッチ２５２ａがオンとなっている。これにより、ソースフォロワ動作していても、ソースフォロワ毎のばらつき情報（増幅トランジスタの出力のばらつき）が出力線ＶＳＬに出力される。
【０１２７】
時刻ｔ７〜ｔ８が２回目のＡＤ変換期間（ＡＤＣ期間２）である。この期間においても、ＤＡ変換器２３２は参照波形を直線状に所定の傾きで変化させる。そしてコンパレータ２７５ａは、その参照波形を用いて基準信号をＡＤ変換する。ここで、変換後のデジタル値には、時刻ｔ４で生じたスイッチ２７３ａ、２７４ａでのｋＴＣノイズとフィードスルーばらつきと、ＡＤＣ期間１で生じたコンパレータ２７５ａの反転遅延、参照波形の遅延、カウンタのクロック遅延が、同じく含まれる。なお図１１において三角形が示しているのは、コンパレータ２７５ａの反転タイミングである。
【０１２８】
そこで、ＡＤＣ期間２が終わると、ＡＤＣ期間１でのカウンタ２３３のカウント値と、ＡＤＣ期間２でのカウンタ２３３のカウント値との差分処理を行う。この差分処理によって、検出部２１８で生じるばらつきを除去することが出来る。従って、素子固有情報に、検出部２１８で生じるばらつきが含まれることを防ぐことができる。
【０１２９】
またＡＤＣ期間１において、カウンタ２３３の出力にオフセットを付けているので、上記差分処理が行われても、固有情報生成部２１４によるばらつきが欠損することは無い。固有情報生成部２１４によるばらつきは、基準信号を中心に正規分布する。従って、オフセットが無いと固有情報生成部２１４によるばらつきに負値が発生し、０以下の値が全て０となってしまう。
【０１３０】
ＡＤ変換の際の参照波形の傾きは、所望のデジタル値が得られるように調整（アナログゲイン調整）されるのが望ましい。また、素子固有情報の読み出しの際には、通常の読み出しに対して、電流源の電流（ドレイン電流Ｉｄ）を小さくしてもよい。オーバドライブ電圧は、２×Ｉｄ／ｇｍで求まるが、ばらつきもオーバドライブ電圧に比例するので、ドレイン電流Ｉｄを小さくすると、ソースフォロワに含まれるオーバドライブ電圧のばらつき成分が相対的に小さくなる。つまり、主に増幅トランジスタＡＭＰのしきい値のばらつきの情報が検出できる。また、素子固有情報の読み出しの際には、通常の読み出しに対して、電流源の電流（ドレイン電流Ｉｄ）を大きくしてもよい。電流源の電流を大きくすることで、ソースフォロワに含まれるばらつき情報の内、オーバドライブ電圧のばらつき成分を相対的に大きくすることも出来る。
【０１３１】
テンポラルノイズとして、増幅トランジスタＡＭＰの熱雑音、１／ｆノイズ、ＲＴＮ、周辺回路の熱雑音が含まれるが、これらは、複数回の読み出しを行って加算（平均）すれば、抑圧することができる。
【０１３２】
経時劣化を抑えるために、固体撮像装置１は、以下の条件で、駆動制御することが望ましい。ホットキャリア注入を考慮し、動作時の電流は小さいことが望ましい。すなわちバイアス電流は小さくなるように制御することが望ましい。また同様にホットキャリア注入を考慮し、動作時間が短いことが望ましい。たとえば起動時やリクエスト時のみ駆動するよう制御することが望ましい。また同様にホットキャリア注入を考慮し、不使用時は電流を流さないことが望ましい。すなわち、不使用時には選択トランジスタＳＥＬをオフにすることが望ましい。また酸化膜の破壊を考慮し、不使用時は、対象素子のゲートとソースまたはドレインとの電圧差が小さいことが望ましい。すなわち、不使用時にはリセットトランジスタＲＳＴをオンすることが望ましい。また基板ホットキャリア注入を考慮し、固有情報生成部２１４は、遮光されていることが望ましい。
【０１３３】
選択パルスφＳＥＬのハイレベルの電位はＶＤＤ（２．７Ｖ）程度としてもよいが、中間電位（およそ１Ｖ〜１．５Ｖ程度）としてもよい。選択トランジスタＳＥＬのドレインソース間の電位差（ＶＤＳ）をとり飽和動作させればソースフォロワとなる。例えば、選択トランジスタＳＥＬのドレイン電圧を２．７Ｖとして、選択トランジスタＳＥＬのドレイン側（増幅トランジスタＡＭＰのソース側）は通常２．２Ｖ程度である。これに対して、選択トランジスタＳＥＬのＶＤＳを充分に取れば（少なくとも数百〜７００ｍＶ程度の差が有れば）飽和動作させることが出来る。これにより、選択トランジスタＳＥＬのゲート電圧に応じた出力が出力線ＶＳＬに伝達される。選択トランジスタＳＥＬも増幅トランジスタＡＭＰと同様、飽和動作させると、しきい値とオーバドライブ電圧とが素子ごとにばらつくので、選択トランジスタＳＥＬのしきい値とオーバドライブ電圧のばらつきを検出することができる。この際、非選択行の画素とクリップ回路２１５は、選択スイッチがオフされており、読み出しに関与しない。
【０１３４】
固有値計算部２２０は、検出部２１８から送られるデジタル信号に基づき、固体撮像装置１に固有の値（固有値）を計算する。固有値計算部２２０は、固有値として所定のビット長を有する値を生成する。固有値計算部２２０による固体撮像装置１の固有値の計算方法の一例については後に詳述する。固有値計算部２２０は、固体撮像装置１の固有値を計算すると、その固有値を暗号化部２２２に送る。固有値計算部２２０が生成した固有値は、暗号化部２２２における暗号化処理で用いられるシード、または鍵そのものとなり得る。
【０１３５】
固有値計算部２２０は、複数の素子固有情報のうち、どの素子固有情報を採用するかを選択しても良い。固有値計算部２２０は、素子固有情報を選択する際に、素子固有情報に基づいた演算によってどの素子固有情報を採用するかを選択してもよく、乱数によって素子固有情報を採用するかを選択してもよい。また素子固有情報を選択する際の選択条件は、不揮発性メモリに記憶されていても良い。不揮発性メモリへの選択条件の書き込みは一度だけ行われても良い。不揮発性メモリへの書き込みのタイミングは、例えば検査時、出荷時、最初の使用時など、があり得る。固有値計算部２２０は、比較的情報量の少ない素子固有情報を含めて、固体撮像装置１のチップ内で発生するあらゆる製造ばらつきに基づく素子固有情報を用いて、繰り返して固有値を算出することが出来る。すなわち、素子固有情報の情報量を増やすことが出来る。
【０１３６】
また固有値計算部２２０は、固有情報生成部２１４が生成した素子固有情報のうち、複数の素子固有情報を組み合わせて固有値を計算しても良い。複数の素子固有情報を組み合わせて固有値を計算することで、どのように固有値を算出したかが解析されにくくなる。
【０１３７】
また、固有値計算部２２０が生成した固有値は一時的にメモリに格納されていても良い。固有値計算部２２０が生成した固有値をメモリに格納することで、固有値の算出タイミングを解析されにくくなる。すなわち、固体撮像装置１は、暗号化のリクエストのタイミングで固有値を生成するのでは無く、予め生成しておいた固有値を、暗号化のリクエストに応じて使用してもよい。固体撮像装置１は、例えば、通常の撮像時の駆動を行ってから所定時間経過した後に固有値を計算してもよい。また固体撮像装置１は、暗号化のリクエストのタイミングではなく、固有値を生成するリクエストを受けたタイミングで固有値を生成してもよい。
【０１３８】
また固有値計算部２２０は、同一の駆動条件で得られた固有値を平均化しても良い。同一の駆動条件で得られた固有値を平均化することで、時間方向のノイズを抑圧することができる。
【０１３９】
暗号化部２２２は、固有値計算部２２０が生成した固有値を用いて、データの暗号化処理を実行する。暗号化部２２２は、例えば図２に示したロジック回路23014に設けられ得る。具体的には、暗号化部２２２は、固有値計算部２２０が生成した固有値をシードまたは鍵そのものとして用いてデータの暗号化処理を行う。暗号化の対象となるのは、固有値そのもの、画像情報、画像情報に基づく特徴量、などがありうる。固有値計算部２２０が生成した固有値を用いて暗号化処理を行うことで、固体撮像装置１は、データを極めてセキュアに暗号化することが出来る。
【０１４０】
通信制御部２２４は、データを固体撮像装置１の外部に送信する。通信制御部２２４は、撮像データを出力する場合と、暗号化部２２２が暗号化したデータを出力する場合とで異なる処理を行っても良い。
【０１４１】
図９に示した固体撮像装置１の構成のうち、少なくとも、固有情報を処理する経路は、固体撮像装置１の表面に現れないように形成される。例えば、固有情報を処理する経路は、最表層を含むより上層のメタルで覆われるように配置される。固有情報を処理する経路は所定のシールド層で覆われても良く、ＶＤＤまたはＶＳＳの配線で覆われても良い。固有情報を処理する経路としては、例えば固有情報生成部２１４と、検出部２１８と、固有値計算部２２０と、暗号化部２２２と、が含まれうる。また固有情報を処理する経路には、固有情報をモニタするためのパッドが設けられないように、固体撮像装置１が形成される。このように固体撮像装置１が形成されることで、暗号化処理に用いられる固体撮像装置１の固有情報の外部への流出が妨げられるだけでなく、固有情報を解析しようとすると固体撮像装置１の破壊が避けられず、結果として固有情報の解析が不可能となる。また、本実施形態に係る固体撮像装置１は、固有情報を内部で保持せず、固有情報を都度生成し、生成した固有情報に基づく固有値を用いた暗号化処理を行っている。従って、本実施形態に係る固体撮像装置１は、極めてセキュアな暗号化処理を実施することが可能となる。
【０１４２】
本実施形態に係る固体撮像装置１は、固有情報を内部で保持していないので、固有情報に基づき生成される固有値が生成の度に変化しては、暗号化されたデータの復号が不可能になってしまう。従って、固有値はいつ計算しても同じ値となることが求められる。従って、本実施形態に係る固体撮像装置１は、固有情報生成部２１４が設けられているチップの温度に応じて固有情報生成部２１４が出力する信号に基づいて固有値計算部２２０が計算した固有値を補正する機能を設けても良い。また本実施形態に係る固体撮像装置１は、固有情報生成部２１４が設けられているチップの温度を検出する機能を設けても良い。
【０１４３】
図１２は、本実施形態に係る固体撮像装置１の別の機能構成例を示す説明図である。図１２には、図９に示した固体撮像装置１の構成に加え、チップ温度検出部２２６と、信号補正部２２８と、が設けられている構成が示されている。
【０１４４】
チップ温度検出部２２６は、固有情報生成部２１４が設けられているチップの温度を検出する。チップ温度検出部２２６は、検出したチップの温度の情報を信号補正部２２８に送る。信号補正部２２８は、チップ温度検出部２２６が検出した固有情報生成部２１４が設けられているチップの温度に基づいて、固有値計算部２２０が計算した固有値を補正する。信号補正部２２８は、温度に応じた補正値が格納されたテーブルを保持し、チップ温度検出部２２６が検出した温度に基づいて補正値を決定しても良い。
【０１４５】
＜１．４．２．動作例＞
続いて、本実施形態に係る固体撮像装置の動作例を説明する。図１３は、本実施形態に係る固体撮像装置の動作例を示す流れ図である。図１３に示したのは、固体撮像装置１が固有値を計算し、その固有値を用いた暗号化処理を行う際の動作例である。
【０１４６】
固体撮像装置１は、まず固有値の基となる、アナログの固有情報を生成する（ステップＳ２０１）。アナログの固有情報は、駆動制御部２１０が固有情報生成部２１４を駆動させることによって生成される。
【０１４７】
アナログの固有情報を生成すると、続いて固体撮像装置１は、アナログの固有情報をデジタル値に変換する（ステップＳ２０２）。アナログの固有情報のデジタル値への変換は、検出部２１８が行う。検出部２１８によるアナログの固有情報のデジタル値への変換処理は上述した通りである。
【０１４８】
アナログの固有情報をデジタル値に変換すると、続いて固体撮像装置１は、変換後のデジタル値を用いて、固体撮像装置１の固有値を計算する（ステップＳ２０３）。固体撮像装置１の固有値の計算は、固有値計算部２２０が行う。
【０１４９】
固体撮像装置１の固有値の計算を行うと、続いて固体撮像装置１は、固有値を用いたデータの暗号化処理を行う（ステップＳ２０４）。固有値を用いたデータの暗号化処理は、暗号化部２２２が行う。
【０１５０】
本実施形態に係る固体撮像装置１は、上述の一連の動作を実行することで、固有情報を外部に出力せずに、固有情報を用いた暗号化処理を内部で完結させることが可能となる。本実施形態に係る固体撮像装置１は、外部に流出されることのない固有情報を用いた暗号化処理を行うことで、重要な情報を極めて安全に暗号化して出力することが出来る。
【０１５１】
＜１．５．生体認証処理＞
続いて、本実施形態に係る固体撮像装置１を用いた生体認証処理及び固体撮像装置１の制御について説明する。本実施形態に係る固体撮像装置１を用いた生体認証処理及び固体撮像装置１の制御について詳細に説明する前に、本実施形態についての理解のために比較例を説明する。
【０１５２】
＜１．５．１．比較例＞
図１４は、本実施形態の比較例を示す説明図である。図１４には、レンズモジュール１００１と、レンズモジュール１００１を通過する光を電気信号に変換する固体撮像装置１００２と、固体撮像装置１００２が出力する電気信号を用いた画像処理、特に生体認証処理を行うアプリケーションプロセッサ１００３と、を含む情報処理装置１０００が示されている。生体認証処理には、撮像されたものが生体か否かを判定する生体検知処理や、人間の虹彩を認識して予め登録されている虹彩情報と一致するものがあるかを判定する虹彩認証処理などがある。この説明では、情報処理装置１０００は、生体認証処理として虹彩認証処理を実行するものとする。
【０１５３】
アプリケーションプロセッサ１００３は、固体撮像装置１００２が出力する電気信号を用いた虹彩認証部１０１０と、認証対象の虹彩情報が予め格納された虹彩情報記憶部１０２０と、虹彩認証部１０１０による虹彩認証処理の精度を上げるためにフォーカス、露出等の撮像条件を制御する撮像条件制御部１０３０と、を含む。また虹彩認証部１０１０は、固体撮像装置１００２が出力する電気信号から人間の目、特に眼球の領域を検出する領域検出部１０１１と、領域検出部１０１１が検出した人間の目の領域から、その人間の虹彩情報を抽出する虹彩抽出部１０１２と、虹彩抽出部１０１２が抽出した虹彩情報と、虹彩情報記憶部１０２０に格納されている虹彩情報とを照合する虹彩照合部１０１３と、を含んで構成される。アプリケーションプロセッサ１００３からレンズモジュール１００１や固体撮像装置１００２への通信は、例えばＩ２Ｃ（Inter-Integrated  Circuit）通信が用いられうる。
【０１５４】
虹彩認証部１０１０による虹彩認証処理の精度を上げるためには、固体撮像装置１００２が出力する電気信号から虹彩情報を精度良く抽出する必要がある。領域検出部１０１１で人間の目の位置を検出できなかったり、虹彩抽出部１０１２で虹彩情報を抽出出来なかった場合には、撮像条件制御部１０３０は、撮像時に目にフォーカスが合うようにしたり、露光時間を長くしたり、ゲインを上げたりする制御を行う。この際、例えば固体撮像装置１００２が出力する電気信号の全領域の平均輝度を評価値として、ターゲットの適正露光に制御しようとすると、虹彩以外の肌の色、メガネの有無、睫毛、化粧の有無などの要因に左右され、虹彩自体を適正露光に出来ない可能性がある。従って、撮像条件制御部１０３０は、領域検出部１０１１が検出した人間の眼球の領域の情報を用いて、その眼球の領域に対してフォーカスを合わせたり、虹彩領域のみの平均輝度を評価値として、ターゲットの適正露光に制御することで虹彩情報を取得できる露出に設定したりすることが出来る。
【０１５５】
しかし、図１４に示したように、アプリケーションプロセッサ１００３からレンズモジュール１００１や固体撮像装置１００２に対して撮像条件を制御する場合、虹彩認証処理に適正な撮像条件とする制御の完了までに時間がかかる。これは、固体撮像装置１００２とアプリケーションプロセッサ１００３との間の通信速度や、固体撮像装置１００２からアプリケーションプロセッサ１００３への電気信号の通信量に限りがあるからである。
【０１５６】
そこで、本実施形態では、固体撮像装置１の内部で虹彩認証処理に適正な撮像条件とする制御を実行する。固体撮像装置１の内部で虹彩認証処理に適正な撮像条件とする制御を実行することで、虹彩認証処理に適正な撮像条件とする制御の完了までの時間を短縮させることが可能となる。
【０１５７】
＜１．５．２．構成例＞
図１５は、本実施形態に係る固体撮像装置１を備えた情報処理装置３００の構成例を示す説明図である。以下、図１５を用いて本実施形態に係る情報処理装置３００の構成例を説明する。
【０１５８】
本実施形態に係る情報処理装置３００は、人間の虹彩情報を用いて認証を行う装置であり、例えばスマートフォンやタブレット型端末等の携帯端末や、空港等に設置される入国管理システムに含まれる認証装置、自動車のドアやハンドルのロックを解除するためのロック解除装置であり得る。図１５に示したように、本実施形態に係る情報処理装置３００は、レンズモジュール１００１と、レンズモジュール１００１を通過する光を電気信号に変換する固体撮像装置１と、を含む。
【０１５９】
固体撮像装置１は、撮像制御部３０１と、虹彩認証部３１０と、虹彩情報記憶部３２０と、撮像条件制御部３３０と、アプリケーションプロセッサ３７０と、ディスプレイ３８０と、を含んで構成される。
【０１６０】
撮像制御部３０１は、固体撮像装置１の各部を制御し、画像データ（画素信号）の読み出し等に関する処理を実行させる。撮像制御部３０１は、レンズモジュール１００１を通過する光から変換される電気信号を画素（例えば図１に示した画素アレイ３）から読み出す時間（すなわち、露光時間またはシャッタースピード）の制御を行う。なお、被写体の明度に応じた露光を自動的に得る自動露出（ＡＥ）に関する制御は、撮像条件制御部３３０が行う。撮像条件制御部３３０が決定した露光時間の情報は撮像制御部３０１に反映される。また、被写体にフォーカスを合わせるために、レンズモジュール１００１に含まれるレンズを駆動させるアクチュエータ（図示せず）の駆動制御（ＡＦ）も、撮像条件制御部３３０が行う。撮像条件制御部３３０が決定したレンズの位置に関する情報はレンズモジュール１００１に反映される。
【０１６１】
虹彩認証部３１０は、固体撮像装置１が生成した画像データを用いた虹彩認証処理を実行する。虹彩認証部３１０は、画像データから人間の目、特に眼球の領域を検出する領域検出部３１１と、領域検出部３１１が検出した人間の目の領域から、その人間の虹彩情報を抽出する虹彩抽出部３１２と、虹彩抽出部３１２が抽出した虹彩情報と、虹彩情報記憶部３２０に予め格納されている虹彩情報とを照合する虹彩照合部３１３と、を含んで構成される。
【０１６２】
領域検出部３１１は、固体撮像装置１が生成した画像データにおける、人間の目、特に眼球の虹彩や瞳孔の領域を検出する。領域検出部３１１は、眼球の領域を例えばパターンマッチングなどによって検出する。
【０１６３】
虹彩抽出部３１２は、領域検出部３１１が検出した人間の目の領域から、その人間の虹彩情報を抽出する。虹彩抽出部３１２は、例えばガボールフィルタなどのフィルタ処理によって虹彩情報を抽出する。虹彩照合部３１３は、虹彩抽出部３１２が抽出した虹彩情報と、虹彩情報記憶部３２０に予め格納されている虹彩情報とを照合する。
【０１６４】
本実施形態に係る情報処理装置３００は、固体撮像装置１の内部において虹彩認証処理を完結させることが出来る。従って、虹彩認証部３１０は、画像データを後段のアプリケーションプロセッサ３７０に出力しても良いが、虹彩認証の結果のみをアプリケーションプロセッサ３７０に出力しても良い。本実施形態に係る情報処理装置３００は、虹彩認証の結果のみをアプリケーションプロセッサ３７０に出力することで、人間の顔が含まれる画像データを固体撮像装置１の外部に流出させずに虹彩認証処理を実行することが出来る。
【０１６５】
撮像条件制御部３３０は、虹彩認証部３１０での虹彩認証処理の過程で得られる情報を用いて、フォーカス、露出等の撮像条件を制御する。例えば、領域検出部３１１が画像データから眼球の領域を検出する際に、フォーカスが眼球に合っていなければ、撮像条件制御部３３０は、領域検出部３１１からフォーカスが眼球に合っていない旨の情報を受け取る。そして撮像条件制御部３３０は、フォーカスを眼球に合わせるように、レンズモジュール１００１に含まれるレンズ（図示せず）を駆動させるアクチュエータ（図示せず）を駆動させるようレンズモジュール１００１に指示する。また例えば、虹彩抽出部３１２が虹彩情報を抽出する際に、露出が足りずに、または露出オーバーにより虹彩情報を抽出できない場合には、撮像条件制御部３３０は、虹彩抽出部３１２から、露出がアンダーまたはオーバーである旨の情報を受け取る。そして撮像条件制御部３３０は、虹彩情報を抽出できる露出となるようにシャッタースピードを遅くして露光時間を長くしたり、ゲインを上げたりする制御を行うよう撮像制御部３０１に指示する。
【０１６６】
虹彩抽出部３１２は、虹彩情報を抽出する際に、例えばガボールフィルタを用いるが、そのフィルタの出力値の絶対値の大小によって、フォーカスが眼球に合っているかどうかも分かる。虹彩抽出部３１２は、フィルタの出力値の絶対値が小さければフォーカスが眼球に合っていないと判定することが可能である。従って、撮像条件制御部３３０は、虹彩抽出部３１２から、ガボールフィルタの出力値の絶対値の情報を取得しても良い。撮像条件制御部３３０は、ガボールフィルタの出力値が大きくなるように、すなわちフォーカスが眼球に合うように、レンズモジュール１００１に含まれるレンズ（図示せず）を駆動させるアクチュエータ（図示せず）を駆動させるようレンズモジュール１００１に指示する。
【０１６７】
本実施形態に係る情報処理装置３００は、固体撮像装置１の内部においてフォーカスや露出に関する制御を完結させることで、割込みによる制御や、固体撮像装置１の内部のメモリを用いたデータアクセスを可能としている。そして本実施形態に係る情報処理装置３００は、Ｉ２Ｃ等のチップ間通信の遅延を回避することができる。このように、固体撮像装置１の内部においてフォーカスや露出に関する制御を完結させることで、本実施形態に係る情報処理装置３００は、虹彩認証処理に適正な撮像条件とする制御の完了までの時間を、上述の比較例の場合と比べて短縮させることが可能となる。また本実施形態に係る情報処理装置３００は、虹彩認証処理に適正な撮像条件で撮像を行うことで、虹彩認証処理の精度を向上させることも可能となる。
【０１６８】
本実施形態に係る情報処理装置３００は、虹彩認証処理を実行する際に、ディスプレイ３８０へ、認証を受けようとする者に対して目の位置を合わせるためのガイド表示を行っても良い。図１６は、情報処理装置３００のディスプレイ３８０に表示される画面の例を示す説明図である。図１６には、ディスプレイ３８０と、レンズモジュール１００１と、被写体に光を照射する光源３９０と、が示されている。例えば、アプリケーションプロセッサ３７０は、ディスプレイ３８０に、目の位置を併せてもらうためのガイド３８１を表示させる。認証を受けようとする者は、両目がガイド３８１の中に含まれるように顔や情報処理装置３００を動かす。このようにガイド３８１がディスプレイ３８０に表示されていることで、固体撮像装置１は、虹彩認証処理の実行の際にガイド３８１の領域に対してのみ眼球の領域を検出したり、虹彩を抽出したりする処理を実行すれば良いことになる。
【０１６９】
虹彩認証処理の実行の準備として、虹彩情報を予め認証を受けようとする者に登録してもらう必要がある。本実施形態に係る情報処理装置３００は、虹彩情報の登録にも当然用いることができる。虹彩情報を登録する場合にも、本実施形態に係る情報処理装置３００は、虹彩情報の抽出に適した露出やフォーカスとなるような撮像条件の設定を固体撮像装置１の内部で実行することができる。
【０１７０】
ここまでは、生体認証処理の例として虹彩認証処理を挙げたが、本開示は係る例に限定されるものでは無い。続いて生体認証処理として、画像に写っているものが生体かそうでないか、すなわち、写っているものが生身の人間であるのか、またはマスクを被ったり、人形であったり、写真であったりしているかどうかを判定する生体検知処理を行う固体撮像装置を備えた情報処理装置の例を説明する。
【０１７１】
図１７は、本実施形態に係る固体撮像装置１を備えた情報処理装置３００の構成例を示す説明図である。以下、図１７を用いて本実施形態に係る情報処理装置３００の構成例を説明する。
【０１７２】
本実施形態に係る情報処理装置３００は、画像データを用いて生体認証を行う装置であり、例えばスマートフォンやタブレット型端末等の携帯端末や、空港等に設置される入国管理システムに含まれる認証装置等であり得る。図１７に示したように、本実施形態に係る情報処理装置３００は、レンズモジュール１００１と、レンズモジュール１００１を通過する光を電気信号に変換する固体撮像装置１と、を含む。
【０１７３】
固体撮像装置１は、撮像制御部３０１と、生体検知部３４０と、撮像条件制御部３３０と、アプリケーションプロセッサ３７０と、ディスプレイ３８０と、を含んで構成される。ここでは、図１５に示した情報処理装置３００とは異なる構成である生体検知部３４０について説明する。
【０１７４】
生体検知部３４０は、固体撮像装置１が生成した画像データを用いた生体検知処理を実行する。ここで、生体検知部３４０が実行する生体検知処理について説明する。
【０１７５】
例えば、生体検知部３４０は、固体撮像装置１が生成した画像データを用いてプルキニエ像の解析を行う。プルキニエ像は、光源の光が角膜において反射された角膜反射像であり、生体であればこのプルキニエ像が眼に現れる。生体検知部３４０は、プルキニエ像の輝度情報や位置関係を用いて生体検知処理を実行する。プルキニエ像の輝度情報や位置関係を用いて生体検知処理を実行する場合、ＡＥを制御することでプルキニエ像を検出しやすい輝度にしたり、ブラーを抑制するためにシャッタースピードを短くしたりすることが望ましい。従って、撮像条件制御部３３０は、生体検知部３４０が画像データからプルキニエ像の解析を行う際に、プルキニエ像を検出しやすい露出となるように撮像制御部３０１に指示する。
【０１７６】
例えば、生体検知部３４０は、固体撮像装置１が生成した画像データを用いて瞳孔動揺の有無の解析を行う。瞳孔動揺とは、生体の眼であれば、周囲の明るさが一定の場合でも、その瞳孔がわずかな収縮や散大を繰り返すことをいう。生体検知部３４０は、瞳孔動揺を検出する際は、瞳孔と虹彩の半径比の時間変動の情報を用いる。そのため、瞳孔動揺を検出することで生体検知処理を実行する場合、ＡＥを制御することで瞳孔と虹彩の円周部分を検出しやすい輝度にしたり、ブラーを抑制するためにシャッタースピードを短くしたりすることが望ましい。従って、撮像条件制御部３３０は、生体検知部３４０が画像データから瞳孔動揺の有無の解析を行う際に、瞳孔と虹彩の円周部分を検出しやすい露出となるように撮像制御部３０１に指示する。
【０１７７】
例えば、生体検知部３４０は、固体撮像装置１が生成した画像データを用いてサッケードの有無の解析を行う。サッケードとは、眼球の素早い動きのことをいい、生体検知部３４０は、眼球の、例えば瞳孔の中心の動きに跳躍的な変化があるかどうかでサッケードの有無を解析することができる。すなわち、サッケードがあればその目は生体のものであると判定することが可能となる。そのため、サッケードを検出することで生体検知処理を実行する場合、ＡＥを制御することで瞳孔の中心部分を検出しやすい輝度にしたり、ブラーを抑制するためにシャッタースピードを短くしたりすることが望ましい。従って、撮像条件制御部３３０は、生体検知部３４０が画像データからサッケードの有無の解析を行う際に、瞳孔の中心部分を検出しやすい露出となるように撮像制御部３０１に指示する。
【０１７８】
例えば、生体検知部３４０は、固体撮像装置１が生成した画像データを用いて瞬きの有無の解析を行う。すなわち、瞬きがあればその目は生体のものであると判定することが可能となる。生体検知部３４０は、瞼や瞳孔のエッジ点の画素数の時間変動をみることで瞬きの有無を解析することができる。瞬きを検出することで生体検知処理を実行する場合、ＡＥを制御することで瞼や瞳孔のエッジを検出しやすい輝度にしたり、ブラーを抑制するためにシャッタースピードを短くしたりすることが望ましい。従って、撮像条件制御部３３０は、生体検知部３４０が画像データから瞬きの有無の解析を行う際に、瞼や瞳孔のエッジを検出しやすい露出となるように撮像制御部３０１に指示する。
【０１７９】
例えば、生体検知部３４０は、固体撮像装置１が生成した画像データを用いてアイトラッキングを行う。生体検知部３４０は、アイトラッキングを行う際には、目頭、またはプルキニエ像と瞳孔との位置関係を用いる。例えば、情報処理装置３００は、生体検知を受けようとする者に対して視線を動かすよう指示し、その者が視線を動かしたかどうかで生体であるかどうかを判定する。アイトラッキングを行うことで生体検知処理を実行する場合、ＡＥを制御することでプルキニエ像や瞳孔を検出しやすい輝度にしたり、ブラーを抑制するためにシャッタースピードを短くしたりすることが望ましい。従って、撮像条件制御部３３０は、生体検知部３４０が画像データからアイトラッキングを行う際に、プルキニエ像や瞳孔を検出しやすい露出となるように撮像制御部３０１に指示する。
【０１８０】
例えば、生体検知部３４０は、固体撮像装置１が生成した画像データを用いて顔の凹凸を検知する。生体検知部３４０は、顔の凹凸を検知する際には、フォーカスを変えながら撮像することにより行う。例えばShape  From  Focus/Defocus法と呼ばれる方法により三次元の形状を計測する方法が知られており、生体検知部３４０はこのような方法を用いて画像データを用いた顔の凹凸の検知を行う。顔の凹凸を検知する場合、顔の凹凸を短時間で捉えられるようなフォーカス制御が行われることが望ましい。従って、撮像条件制御部３３０は、生体検知部３４０が画像データから顔の凹凸を検知する際に、顔の凹凸を短時間で捉えられるようなフォーカス制御を行うようレンズモジュール１００１に指示する。
【０１８１】
生体検知部３４０は、上述した生体検知処理の中から１つ、または２つ以上を組み合わせることで、画像データに含まれる被写体が生体であるかどうかを判定する。上述した生体検知処理の中から２つ以上を組み合わせて被写体が生体であるかどうかを判定する場合、生体検知部３４０は、同じような撮像条件で判定できるものは並列処理しても良い。例えば、生体検知部３４０が瞳孔動揺とサッケードによって生体であるかどうかを判定する場合、瞳孔の中心や位置が同一の撮像条件で精度良く検出できるときは、瞳孔動揺による生体検知処理とサッケードによる生体検知処理とを並列に行っても良い。
【０１８２】
本実施形態に係る情報処理装置３００は、固体撮像装置１の内部においてフォーカスや露出に関する制御を完結させることで、割込みによる制御や、固体撮像装置１の内部のメモリを用いたデータアクセスを可能としている。そして本実施形態に係る情報処理装置３００は、Ｉ２Ｃ等のチップ間通信の遅延を回避することができる。このように、固体撮像装置１の内部においてフォーカスや露出に関する制御を完結させることで、本実施形態に係る情報処理装置３００は、生体検知処理に適正な撮像条件とする制御の完了までの時間を、上述の虹彩認証処理の場合と同様に短縮させることが可能となる。また本実施形態に係る情報処理装置３００は、生体検知処理に適正な撮像条件で撮像を行うことで、生体検知処理の精度を向上させることも可能となる。
【０１８３】
本実施形態に係る情報処理装置３００は、虹彩認証処理と生体検知処理の両方を行っても良い。情報処理装置３００は、虹彩認証処理と生体検知処理とを順次行うことで、被写体が生体であり、かつ、その生体の虹彩情報が予め登録されているものと一致するかどうかの判定を行うことが出来る。情報処理装置３００は、虹彩認証処理から生体検知処理の順に行っても良いが、情報処理装置３００は、生体検知処理から虹彩認証処理の順に行っても良い。虹彩認証処理は、予め登録されているものとのマッチング処理に時間を要するため、情報処理装置３００は、先に生体検知処理を行い、生体で無ければ虹彩認証処理をキャンセルすることで、生体で無かった場合の処理時間を短縮させることができる。
【０１８４】
図１８は、本実施形態に係る情報処理装置３００の構成例を示す説明図であり、生体検知処理と虹彩認証処理の双方を実行するよう構成された情報処理装置３００の例である。なお図１８ではアプリケーションプロセッサ３７０及びディスプレイ３８０は図示を省略している。
【０１８５】
図１８に示した情報処理装置３００に含まれる固体撮像装置１は、図１５を用いて説明した虹彩認証部３１０と、図１７を用いて説明した生体検知部３４０の双方が含まれている。このように、固体撮像装置１において、生体検知処理と虹彩認証処理の双方を実行することも、当然可能である。
【０１８６】
固体撮像装置１は、生体検知処理と虹彩認証処理を、同一のフレームの画像に対して行っても良いが、別のフレームの画像に対して行っても良い。セキュリティ強度を高めるためには、固体撮像装置１は、生体検知処理と虹彩認証処理を別のフレームの画像に対して行う場合、例えば連続したフレームであるとか、短時間後のフレームの画像に対して行われることが望ましい。また固体撮像装置１は、生体検知処理と虹彩認証処理は、同一の撮像条件で行ってもよいが、生体検知処理と虹彩認証処理は必ずしも同じ撮像条件で最適な画像データが得られるとは限らないので、別の撮像条件で行っても良い。
【０１８７】
虹彩認証処理を行う際には、可視光をカットする可視光カットフィルタと、赤外光を照射する赤外ＬＥＤ等を用いて近赤外での撮像が行われる。一方、通常の画像を撮像する際には赤外光をカットするＩＲカットフィルタを用いた可視光の撮像が行われる。そのため、スマートフォンなどで虹彩認証処理を実行する場合には、通常の撮像と、虹彩認証処理のための撮像の両方を行えるよう、通常の撮像を行う固体撮像装置と、虹彩認証処理のための撮像を行う固体撮像装置の２つがスマートフォンに備えられることが多い。
【０１８８】
一方、１つの固体撮像装置で、通常の撮像と、近赤外での撮像の双方を行う技術もある。具体的には、可視光カットフィルタとＩＲフィルタとを機械的に切り替えることで通常の撮像と近赤外での撮像との双方を行う技術や、可視光領域を撮像する通常のＲＧＢ画素だけでなく、近赤外領域を透過するカラーフィルタを用いた画素を混在させることで通常の撮像と近赤外での撮像との双方を行う画素アレイを構築する技術がある。また有機薄膜への電圧付加によって感度波長域を変化させる技術もある。従って、このように通常の撮像と、近赤外での撮像の双方を行うことが可能な固体撮像装置であれば、上述したように、虹彩認証処理に最適化した制御モードと、通常の撮像に最適化した制御モードとの双方で動作させることが可能となる。
【０１８９】
図１９は、本実施形態に係る固体撮像装置１を備えた情報処理装置３００の構成例を示す説明図である。図１９に示したのは、虹彩認証処理に最適化した制御モードと、通常の撮像に最適化した制御モードとの双方で動作することが可能な固体撮像装置１を備えた情報処理装置３００の構成例である。以下、図１９を用いて本実施形態に係る情報処理装置３００の構成例を説明する。
【０１９０】
図１９に示したように、本実施形態に係る情報処理装置３００は、レンズモジュール１００１と、レンズモジュール１００１を通過する光を電気信号に変換する固体撮像装置１と、を含む。
【０１９１】
固体撮像装置１は、撮像制御部３０１と、虹彩認証部３１０と、虹彩情報記憶部３２０と、撮像条件制御部３３０と、解析部３５０と、を含んで構成される。ここでは、図１５に示した固体撮像装置１には存在していない解析部３５０について説明する。
【０１９２】
解析部３５０は、通常の撮像時において、固体撮像装置１で得られる画像データの解析を行う。具体的には、解析部３５０は、固体撮像装置１で得られる画像データの輝度やコントラストの測定を行う。そして解析部３５０は、画像データの解析結果を撮像条件制御部３３０に送る。撮像条件制御部３３０は、解析部３５０から送られた解析結果を用いて、レンズモジュール１００１に対してアクチュエータを駆動させたり、撮像制御部３０１に対して適切な露出となるようシャッタースピード、ゲインなどを調整したりする制御を行う。
【０１９３】
このように、虹彩認証処理に最適化した制御モードと、通常の撮像に最適化した制御モードとの双方で動作することが可能な固体撮像装置１において、固体撮像装置１で得られる画像データの解析を行うことで、通常の撮像時と、虹彩認証処理時とで、それぞれ適切な撮像条件を高速に設定することが可能となる。
【０１９４】
ここまでは、虹彩認証処理を固体撮像装置１の内部で行った例を示したが、虹彩情報の抽出までを固体撮像装置１の内部で行い、抽出した虹彩情報と予め登録されている虹彩情報とのマッチング処理を、後段のアプリケーションプロセッサや、またネットワークを通じて接続されているサーバで行っても良い。固体撮像装置１の外部でマッチング処理を行うことが適している場合としては、例えば、顔認証などと組み合わせることで抽出される特徴量のデータサイズが大きい場合、アルゴリズム上、照合処理の計算量が多い場合、大量のデータが格納されているデータベースの中から該当するものがあるかどうかを検索するシステムの場合、などである。抽出した虹彩情報と予め登録されている虹彩情報とのマッチング処理を、後段のアプリケーションプロセッサや、またネットワークを通じて接続されているサーバで行う場合、虹彩情報をそのまま固体撮像装置１から出力してしまうと虹彩情報の流出のおそれがある。
【０１９５】
ここで、上述したように、固体撮像装置１は、内部で生成した情報を鍵として用いた暗号化処理を行うことが出来る。従ってマッチング処理を固体撮像装置１の外で行う場合、固体撮像装置１は、虹彩情報を暗号化して出力することで、安全に虹彩情報をやり取りすることができる。
【０１９６】
図２０は、虹彩認証システムの構成例を示す説明図である。図２０には、虹彩情報の抽出までを行う情報処理装置３００と、虹彩情報のマッチング処理を行うサーバ８００と、がネットワーク９００を通じて接続されている虹彩認証システムが示されている。図２０に示された固体撮像装置１は、撮像制御部３０１と、虹彩処理部３０２と、暗号化処理部３１５と、撮像条件制御部３３０と、を含んで構成される。虹彩処理部３０２は、領域検出部３１１と、虹彩抽出部３１２と、を含む。すなわち、虹彩処理部３０２は虹彩情報の抽出までを行う。
【０１９７】
暗号化処理部３１５は、虹彩処理部３０２から出力される虹彩情報に対して暗号化処理を行う。暗号化処理部３１５は、上述したように、固体撮像装置１に固有の固有情報を用いて暗号化処理を実行する。暗号化処理部３１５は、固体撮像装置１に固有の固有情報を用いて暗号化処理を実行することで、極めてセキュアに情報を外部とやり取りすることができる。
【０１９８】
サーバ８００は、復号処理部８１０と、虹彩照合部８２０と、虹彩情報記憶部８３０と、を含んで構成される。
【０１９９】
復号処理部８１０は、暗号化処理部３１５で暗号化された虹彩情報の復号を行う。サーバ８００は、予め任意の方法によって固体撮像装置１に固有の固有情報を情報処理装置３００から取得しておく。復号処理部８１０は、情報処理装置３００から取得したその固有情報を用いて暗号化された虹彩情報を復号する。
【０２００】
虹彩照合部８２０は、上述の虹彩照合部３１３と同様に、情報処理装置３００から取得した虹彩情報と、虹彩情報記憶部８３０に予め格納されている虹彩情報とを照合する。
【０２０１】
このように、情報処理装置３００から虹彩情報をサーバ８００へ送信し、サーバ８００で虹彩認証処理を実行する場合であっても、固体撮像装置１の内部での虹彩情報の抽出の過程で得られる情報を用いて、フォーカス制御や露出制御を固体撮像装置１の内部で実行することが出来る。
【０２０２】
ここで、上述した固体撮像装置１の具体的な回路構成例を示す。図２１は、本実施形態に係る固体撮像装置１を構成するロジックダイ２３０２４に形成される回路構成例を示す説明図である。
【０２０３】
ロジックダイ２３０２４には、通信部２３２０１、ＣＰＵ２３２０２、ＲＯＭ２３２０３、ＲＡＭ２３２０４、画像処理部２３２０５、及び、上述した撮像制御部３０１が形成される。またロジックダイ２３０２４には、セキュア領域２３３００が形成される。通信部２３２０１は、例えばＩ２Ｃ通信によって他の要素、例えばアプリケーションプロセッサと通信する。また画像処理部２３２０５には、例えば画素領域２３１０２から画素データが送られる。
【０２０４】
そしてセキュア領域２３３００には、ＣＰＵ２３３０１、ＲＯＭ２３３０２、ＲＡＭ２３３０３、ＮＶＭ（Non-volatile  memory；不揮発性メモリ）２３３０４、及び上述した暗号化部２２２、虹彩認証部３１０が形成される。虹彩認証部３１０にはＲＡＭ２３１０４が形成される。
【０２０５】
もちろん、図２１に示した回路構成例は一例に過ぎないことは言うまでも無く、固体撮像装置１を構成するロジックダイ２３０２４は様々なレイアウトを有することが可能である。
【０２０６】
＜１．５．３．動作例＞
続いて、本開示の実施の形態に係る固体撮像装置１の動作例を説明する。以下で説明するのは、撮像によって得られる画像データを用いて本人確認を行う際に、生体検知処理を行う生体検知モードでまず動作して、生体検知処理によって生体であると判定した場合に、続いて虹彩認証処理を行う虹彩認証モードで動作する、固体撮像装置１の動作例である。
【０２０７】
図２２は、本実施形態に係る固体撮像装置１の動作例を示す流れ図である。図２２に示したのは、生体検知モードで動作する固体撮像装置１の動作例である。
【０２０８】
固体撮像装置１は、生体検知モードで動作する際には、まず、得られた画像データを用いて、生体検知に適した撮像制御、すなわち生体検知に適した露出、ゲインなどの設定を行う（ステップＳ３０１）。
【０２０９】
生体検知に適した撮像制御を行い、撮像条件が生体検知に適したものとなれば（ステップＳ３０２、Ｙｅｓ）、固体撮像装置１は、得られた画像データを用いた生体検知処理を行い、被写体が生体かどうか判断する（ステップＳ３０３）。生体検知の結果、画像に写っていた被写体が生体であれば（ステップＳ３０３、Ｙｅｓ）、固体撮像装置１は、続いて虹彩認証モードに移行する。一方、生体検知の結果、画像に写っていた被写体が生体でなければ（ステップＳ３０３、Ｎｏ）、固体撮像装置１は、タイムアウトするまで待機する（ステップＳ３０４）。タイムアウトした場合には（ステップＳ３０４、Ｙｅｓ）、固体撮像装置１は、生体検知による本人確認が出来なかったとして処理を終了する（ステップＳ３０５）。なお、ステップＳ３０２の判断の結果、撮像条件が生体検知に適したものでなければ（ステップＳ３０２、Ｎｏ）、固体撮像装置１は、タイムアウトするまで待機する（ステップＳ３０６）。タイムアウトした場合には（ステップＳ３０６、Ｙｅｓ）、固体撮像装置１は、生体検知による本人確認が出来なかったとして処理を終了する（ステップＳ３０５）。
【０２１０】
ここでステップＳ３０４、Ｓ３０６のタイムアウト処理としては、固体撮像装置１の内部にタイマを設け、そのタイマが所定のタイムアウト時間を計時したことによる割り込みによって生体検知処理を終了させてもよく、アプリケーションプロセッサ３７０の内部にタイマを設け、そのタイマが所定のタイムアウト時間を計時すると、アプリケーションプロセッサ３７０が固体撮像装置１にタイムアウトしたことを通知することで生体検知処理を終了させてもよい。
【０２１１】
図２３は、本実施の形態に係る固体撮像装置１の動作例を示す流れ図である。図２３に示したのは、虹彩認証モードで動作する固体撮像装置１の動作例である。
【０２１２】
固体撮像装置１は、虹彩認証モードで動作する際には、まず、得られた画像データを用いて、虹彩認証に適した撮像制御、すなわち虹彩認証に適した露出、ゲインなどの設定を行う（ステップＳ３１１）。
【０２１３】
虹彩認証に適した撮像制御を行い、撮像条件が虹彩認証に適したものとなれば（ステップＳ３１２、Ｙｅｓ）、固体撮像装置１は、得られた画像データを用いた虹彩認証処理を行い、被写体の虹彩情報が予め登録されている虹彩情報と一致するかどうか判断する（ステップＳ３１３）。虹彩認証の結果、被写体の虹彩情報が予め登録されている虹彩情報と一致していれば（ステップＳ３１３、Ｙｅｓ）、固体撮像装置１は、被写体が本人であるとして処理を終了する（ステップＳ３１４）。一方、虹彩認証の結果、被写体の虹彩情報が予め登録されている虹彩情報と一致していなければ（ステップＳ３１３、Ｎｏ）、固体撮像装置１は、タイムアウトするまで待機する（ステップＳ３１５）。タイムアウトした場合には（ステップＳ３１５、Ｙｅｓ）、固体撮像装置１は、虹彩認証による本人確認が出来なかったとして処理を終了する（ステップＳ３１６）。なお、ステップＳ３１２の判断の結果、撮像条件が虹彩認証に適したものでなければ（ステップＳ３１２、Ｎｏ）、固体撮像装置１は、タイムアウトするまで待機する（ステップＳ３１７）。タイムアウトした場合には（ステップＳ３１７、Ｙｅｓ）、固体撮像装置１は、虹彩認証による本人確認が出来なかったとして処理を終了する（ステップＳ３１６）。
【０２１４】
ここでステップＳ３１５、Ｓ３１７のタイムアウト処理としては、固体撮像装置１の内部にタイマを設け、そのタイマが所定のタイムアウト時間を計時したことによる割り込みによって虹彩認証処理を終了させてもよく、アプリケーションプロセッサ３７０の内部にタイマを設け、そのタイマが所定のタイムアウト時間を計時すると、アプリケーションプロセッサ３７０が固体撮像装置１にタイムアウトしたことを通知することで虹彩認証処理を終了させてもよい。
【０２１５】
＜２．まとめ＞
以上説明したように本開示の実施の形態によれば、内部で虹彩認証処理や生体認証処理に適した撮像条件を設定することで、虹彩認証処理に適正な撮像条件とする制御の完了までの時間を短縮させることが可能な固体撮像装置１を提供することが出来る。
【０２１６】
以上、添付図面を参照しながら本開示の好適な実施形態について詳細に説明したが、本開示の技術的範囲はかかる例に限定されない。本開示の技術分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。
【０２１７】
本明細書の各装置が実行する処理における各ステップは、必ずしもシーケンス図またはフローチャートとして記載された順序に沿って時系列に処理する必要はない。例えば、各装置が実行する処理における各ステップは、フローチャートとして記載した順序と異なる順序で処理されても、並列的に処理されてもよい。
【０２１８】
また、各装置に内蔵されるＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭなどのハードウェアを、上述した各装置の構成と同等の機能を発揮させるためのコンピュータプログラムも作成可能である。また、該コンピュータプログラムを記憶させた記憶媒体も提供されることが可能である。また、機能ブロック図で示したそれぞれの機能ブロックをハードウェアで構成することで、一連の処理をハードウェアで実現することもできる。
【０２１９】
また、本明細書に記載された効果は、あくまで説明的または例示的なものであって限定的ではない。つまり、本開示に係る技術は、上記の効果とともに、または上記の効果に代えて、本明細書の記載から当業者には明らかな他の効果を奏しうる。
【０２２０】
なお、以下のような構成も本開示の技術的範囲に属する。
（１）
画素がマトリクス上に配置された画素アレイと、
前記画素アレイから光電変換により得られる画像データから虹彩認証処理で用いられる虹彩情報を抽出する虹彩認証部と、
前記虹彩情報の抽出の過程で得られる情報を用いて、前記虹彩認証処理のための前記画像データを得る際の撮像条件を設定する制御を行う撮像条件制御部と、
を備える、固体撮像装置。
（２）
前記撮像条件制御部は、前記撮像条件として前記画像データを得る際の露出を設定する制御を行う、前記（１）に記載の固体撮像装置。
（３）
前記撮像条件制御部は、前記撮像条件として前記画像データを得る際のフォーカス制御を行う、前記（１）に記載の固体撮像装置。
（４）
前記虹彩認証部は、前記画像データから虹彩情報を抽出する虹彩抽出部を含む、前記（１）〜（３）のいずれかに記載の固体撮像装置。
（５）
前記虹彩認証部は、前記画像データから虹彩情報が含まれる領域を検出する領域検出部を含み、
前記虹彩抽出部は、前記領域検出部が検出した領域から虹彩情報を抽出する、前記（４）に記載の固体撮像装置。
（６）
前記虹彩認証部は、さらに、前記虹彩抽出部が抽出した虹彩情報を用いた虹彩認証処理を実行する虹彩照合部を含む、前記（４）または（５）に記載の固体撮像装置。
（７）
前記虹彩認証部が抽出した虹彩情報を暗号化する暗号化処理部をさらに備える、前記（１）〜（６）のいずれかに記載の固体撮像装置。
（８）
前記暗号化処理部は、前記画素アレイから取得される固有情報を用いて暗号化する、前記（７）に記載の固体撮像装置。
（９）
２つ以上の半導体基板が接合されている、前記（１）〜（８）のいずれかに記載の固体撮像装置。
（１０）
前記半導体基板は、少なくとも前記画素アレイが形成された第１半導体基板と、少なくともロジック回路が形成された第２半導体基板と、を備える、前記（９）に記載の固体撮像装置。
（１１）
前記虹彩認証部及び前記撮像条件制御部は、前記ロジック回路に形成される、前記（１０）に記載の固体撮像装置。
（１２）
前記第１半導体基板と、前記第２半導体基板とは、配線同士が直接接合されている、前記（１０）または（１１）に記載の固体撮像装置。
（１３）
少なくとも画素アレイが形成された第１半導体基板と、
前記第１半導体基板に接合され、少なくともロジック回路が形成された第２半導体基板と、を備え、
前記画素アレイは、画素がマトリクス上に配置されて画像データを出力し、
前記ロジック回路は、
前記画像データから虹彩情報を抽出する虹彩認証部と、
前記虹彩認証部の結果に基づいて、露出またはフォーカスの制御を行う撮像条件制御部と、
を備える、固体撮像装置。
（１４）
画素がマトリクス上に配置された画素アレイから光電変換により得られる画像データから虹彩認証処理で用いられる虹彩情報を抽出することと、
前記虹彩情報の抽出の過程で得られる情報を用いて、前記虹彩認証処理のための前記画像データを得る際の撮像条件を設定する制御を行うことと、
を含む、固体撮像装置の制御方法。
【符号の説明】
【０２２１】
１        ：固体撮像装置
３００    ：情報処理装置
３８０    ：ディスプレイ
３８１    ：ガイド
３９０    ：光源
８００    ：サーバ
９００      ：ネットワーク
【図１】
2018185749.tif 000003
【図２】
2018185749.tif 000004
【図３】
2018185749.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
2018185749.tif 000008
【図７】
2018185749.tif 000009
【図８】
2018185749.tif 000010
【図９】
2018185749.tif 000011
【図１０Ａ】
2018185749.tif 000012
【図１０Ｂ】
2018185749.tif 000013
【図１１】
2018185749.tif 000014
【図１２】
2018185749.tif 000015
【図１３】
2018185749.tif 000016
【図１４】
2018185749.tif 000017
【図１５】
2018185749.tif 000018
【図１６】
2018185749.tif 000019
【図１７】
2018185749.tif 000020
【図１８】
2018185749.tif 000021
【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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