本発明の実施の形態について図面を用いて以下に説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、適宜変更可能である。また、以下に示す実施形態を適宜組み合わせるようにしてもよい。
[第1実施形態]
第1実施形態による固体撮像素子、撮像装置及び撮像方法について図1乃至図7を用いて説明する。
まず、本実施形態による固体撮像素子に備えられた単位画素100について図1を用いて説明する。図1は、本実施形態による固体撮像素子に備えられた単位画素100を示す図である。単位画素100は、アバランシェフォトダイオード(以下、「APD」ともいう)101A、101B、クエンチ抵抗102A、102B、波形整形部103A、103B、ANDゲート104A、104Bを有する。単位画素100は、ORゲート105A、105B及びカウンタ106A、106Bを更に有する。
単位画素100には、受光素子であるAPD101A、101Bが2つ備えられている。APD101Aのアノードは接地電位に接続されている。APD101Aのカソードは、クエンチ抵抗102Aの一端及び波形整形部103Aの入力端子に接続されている。クエンチ抵抗102Aの他端は、逆バイアス電位である所定の電位VAPDに接続されている。このように、APD101Aは、クエンチ抵抗102Aを介して所定の電位VAPDに接続されている。APD101Bのアノードは接地電位に接続されている。APD101Bのカソードは、クエンチ抵抗102Bの一端及び波形整形部103Bの入力端子に接続されている。クエンチ抵抗102Bの他端は、逆バイアス電位である所定の電位VAPDに接続されている。このように、APD101Bは、クエンチ抵抗102Bを介して所定の電位VAPDに接続されている。
光子の受光頻度に応じた頻度でパルスを発するセンサ部107Aが、APD101Aとクエンチ抵抗102Aと波形整形部103Aとによって構成されている。また、光子の受光頻度に応じた頻度でパルスを発するセンサ部107Bが、APD101Bとクエンチ抵抗102Bと波形整形部103Bとによって構成されている。なお、個々のセンサ部について説明する際には、符号107A、107Bを用い、センサ部一般について説明する際には、符号107を用いる。
同一のマイクロレンズ301(図3参照)を透過した光が、APD101AとAPD101Bとによってそれぞれ受光される。これにより、射出瞳の互いに異なる領域を通過する光束に応じた信号を、APD101AとAPD101Bとにより取得し得る。2つのAPD101A、101Bによってそれぞれ取得される信号は、APD101A、101Bの後段に備えられた構成要素によって加算される。こうして単位画素100によって取得される信号によって、画像信号が生成される。
APD101A、101Bに光子が入射すると、アバランシェ増倍現象によって電荷が生ずる。アバランシェ像倍現象によって生じた電荷は、クエンチ抵抗102A、102Bを介して排出される。
APD101A、101Bへの光子の入射に応じた電荷の生成及び排出に応じて、波形整形部103A、103Bにそれぞれ入力される信号APD_A、APD_Bの電位が変化する。波形整形部103A、103Bは、入力される信号に対してエッジ検出を行うとともに増幅を行うことにより、パルス状の信号を生成する。
なお、個々のAPDについて説明する際には、符号101A、101Bを用い、APD一般について説明する際には符号101を用いる。また、個々のクエンチ抵抗について説明する際には、符号102A、102Bを用い、クエンチ抵抗一般について説明する際には、符号102を用いる。また、個々の波形整形部について説明する際には、符号103A、103Bを用い、波形整形部一般について説明する際には、符号103を用いる。また、個々のカウンタについて説明する際には、符号105A、105Bを用い、カウンタ一般について説明する際には、符号105を用いる。
APD101、クエンチ抵抗102及び波形整形部103は、APD101への光子の入射の有無をパルス信号に変換する1ビット型のAD変換部(センサ部)として機能する。
ANDゲート104Aには、波形整形部103Aから出力される信号が供給される。また、ANDゲート104Aには、カウント上限値到達信号LAがカウンタ106Aから供給される。カウント上限値到達信号LAは、カウンタ106Aのカウント値がカウント上限値に達したことを示す信号である。このため、波形整形部103Aから出力されるパルス信号は、カウンタ106Aのカウント値がカウント上限値に達した以降においては、ORゲート105Bに供給される。カウント上限値とは、当該カウンタによってカウント可能な上限値である。
ANDゲート104Bには、波形整形部103Bから出力される信号が供給される。また、ANDゲート104Bには、カウント上限値到達信号LBがカウンタ106Bから供給される。カウント上限値到達信号LBは、カウンタ106Bのカウント値がカウント上限値に達したことを示す信号である。このため、波形整形部103Bから出力されるパルス信号は、カウンタ106Bのカウント値がカウント上限値に達した以降においては、ORゲート105Aに供給される。
ORゲート105Aは、カウンタ106Aの入力端子にパルス信号PLS_Aを供給する。ORゲート105Aには、波形整形部103Aから出力される信号とANDゲート104Bから出力される信号とが供給される。ORゲート105Bは、カウンタ106Bの入力端子にパルス信号PLS_Bを供給する。ORゲート105Bには、波形整形部103Bから出力される信号とANDゲート104Aから出力される信号とが供給される。
ORゲート105Aは、カウンタ106Aのカウント値がカウント上限値に達する前においては、波形整形部103Aから出力されるパルス信号をカウンタ106Aに供給する。ORゲート105Bは、カウンタ106Bのカウント値がカウント上限値に達する前においては、波形整形部103Bから出力されるパルス信号をカウンタ106Bに供給する。
カウンタ106Aのカウント値がカウント上限値に達した際には、波形整形部103Aから出力される信号がANDゲート104Aを介してORゲート105Bに入力される。このため、カウンタ106Aのカウント値がカウント上限値に達した後においては、波形整形部103Aから出力されるパルス信号と波形整形部103Bから出力されるパルス信号とを合成することにより得られる信号が、ORゲート105Bから出力される。より具体的には、波形整形部103Aと波形整形部103Bとのうちのいずれからパルス信号が出力された際に、ORゲート105Bからパルス信号が出力される。
カウンタ106Bのカウント値がカウント上限値に達した際には、波形整形部103Bから出力される信号がANDゲート104Bを介してORゲート105Aに入力される。このため、カウンタ106Bのカウント値がカウント上限値に達した後においては、波形整形部103Aから出力されるパルス信号と波形整形部103Bから出力されるパルス信号とを合成することにより得られる信号が、ORゲート105Aから出力される。より具体的には、波形整形部103Aと波形整形部103Bとのうちのいずれからパルス信号が出力された際に、ORゲート105Aからパルス信号が出力される。
カウンタ106Aは、ORゲート105Aから供給されるパルス信号の数をカウントし、カウント結果を示す信号Aを単位画素100の外部に出力する。カウンタ106Bは、ORゲート105Bから供給されるパルス信号の数をカウントし、カウント結果を示す信号Bを単位画素100の外部に出力する。
各々の単位画素100に備えられたカウンタ106A、106Bには、種々の駆動信号、例えばリセット信号、イネーブル信号等が供給される。カウンタ106のカウント値が、カウント上限値に達した以降においては、当該カウンタ106にパルス信号が新たに入力されても、当該カウンタ106のカウント値は変化しない。
このように、本実施形態では、カウンタ106Aのカウント値がカウント上限値に達した場合には、カウンタ106Aによってカウントされるはずだったパルス信号がカウンタ106Bによってカウントされる。一方、カウンタ106Bのカウント値がカウント上限値に達した場合には、カウンタ106Bによってカウントされるはずだったパルス信号がカウンタ106Aによってカウントされる。このため、本実施形態によれば、カウンタ106Aとカウンタ106Bとのうちのいずれかがカウント上限値に達した場合であっても、カウンタ106Aとカウンタ106Bの両方がカウント上限値に達しない限り、パルス信号を良好にカウントすることができる。
次に、本実施形態による固体撮像素子に備えられた単位画素100の動作について図2を用いて説明する。図2は、本実施形態による固体撮像素子に備えられた単位画素100の動作を示すタイミングチャートである。図2には、画素部(画素アレイ)501(図5参照)に備えられた複数の単位画素100のうちの1つの単位画素100の動作が示されている。図2に示すような動作が複数の単位画素100において並行して行われることにより、画素部501に結像される光学像に応じたデジタルの画像信号が取得される。
カウンタ106A、106Bには、リセット信号CNT_RST、イネーブル信号CNT_EN等の駆動信号が適宜供給される。パルス状のリセット信号CNT_RSTが供給されると、カウンタ106A、106Bのカウント値は0にリセットされる。また、Hレベルのイネーブル信号CNT_ENが供給されている際、カウンタ106A、106Bはパルス信号をカウントする。図2において、符号CNT_Aはカウンタ106Aのカウント値を示しており、符号CNT_Bはカウンタ106Bのカウント値を示している。なお、図2においては、説明の簡略化のため、0〜7の8段階でカウンタ106によってカウントが行われ、カウンタ106のカウント上限値が7である場合を例に説明するが、カウンタ106のカウント上限値は実際には十分に大きく設定される。
タイミングt200において、カウンタ106A、106Bに供給されるリセット信号CNT_RSTがHレベルになると、カウンタ106A、106Bのカウント値が0にリセットされる。
タイミングt201において、カウンタ106A、106Bに供給されるリセット信号CNT_RSTがLレベルになると、カウンタ106A、106Bに対するリセットが終了する。タイミングt201においては、イネーブル信号CNT_ENがHレベルとなる。これにより、カウンタ106A、106Bによるパルス信号のカウントが有効となる。こうして、APD101A、101Bに入射する光子に応じたパルス信号をカウントする期間である撮像期間が開始される。
タイミングt202において、APD101Aに光子が入射する。APD101Aに光子が入射すると、アバランシェ増倍現象によって電荷が発生し、クエンチ抵抗102Aを介して電荷が排出され、APD101Aのカソードの電位が変化する。このため、信号APD_Aが再び一定の電位に戻るまでに、ある程度の時間を要する。波形整形部103Aは、信号APD_Aの立下りエッジを検出し、短時間のパルス信号を出力する。波形整形部103Aから出力されるパルス信号は、ORゲート105Aを介してカウンタ106Aに入力され、カウンタ106Aのカウント値が0から1に変化する。
タイミングt202〜t203においては、カウンタ106Aとカウンタ106Bのいずれもがカウント上限値に達していない。このため、波形整形部103Aから出力されるパルス信号はカウンタ106Aによってカウントされ、波形整形部103Bから出力されるパルス信号はカウンタ106Bによってカウントされる。
タイミングt203においては、カウンタ106Aのカウント値が7となる。即ち、カウンタ106Aのカウント値がカウント上限値に達する。このため、カウンタ106Aから出力されるカウント上限値到達信号LAがHレベルとなる。
タイミングt203〜t204においては、カウント上限値到達信号LAがHレベルとなっているため、波形整形部103Aから出力されるパルス信号は、ANDゲート104Aを介してORゲート105Bに供給される。このため、波形整形部103Aと波形整形部103Bとのうちのいずれかからパルス信号が出力された場合に、ORゲート105Bからパルス信号PLS_Bが出力される。つまり、カウンタ106Bは、波形整形部103Aと波形整形部103Bのいずれから出力されるパルス信号をもカウントし得る。
タイミングt204では、イネーブル信号CNT_ENがLレベルとなり、撮像期間が終了する。撮像期間が終了した際のカウンタ106A、106Bのカウント値が、信号A、信号Bとして単位画素100の外部にそれぞれ出力される。
図2に示す例においては、APD101Aのカウント上限値以上の数の光子がAPD101Aに入射するため、カウンタ106Aのカウント値がカウント上限値に達する。このため、図2に示す例においては、APD101Aに入射した光子の数と信号Aとは一致しない。また、カウンタ106Aのカウント値がカウント上限値に達した後に、APD101Aに入射した光子の数がカウンタ106Bによってカウントされるため、APD101Bに入射した光子の数と信号Bとは一致しない。しかし、信号Aと信号Bとを加算することにより得られる信号は、APD101A及びAPD101Bに入射した光子の総数と一致する。
次に、本実施形態による撮像装置によって行われる瞳分割方式の焦点検出について図3を用いて説明する。図3は、撮影レンズの射出瞳と単位画素との関係を示す概念図である。図3(a)は、光軸OA付近に配された単位画素100に光束が入射する様子を示している。一方、図3(b)は、光軸OAから離れた位置に配された単位画素100に光束が入射する様子を示している。
単位画素100には、APD101A及びAPD101Bが配されている。
図3(a)に示すように、射出瞳300を通過した光束は、光軸OAを中心とし、マイクロレンズ301とカラーフィルタ302とを通って、単位画素100に入射する。射出瞳300から単位画素100までの距離は、瞳距離と称される。
射出瞳300のうちの第1の領域である瞳領域303Aを通過する光束は、APD101Aに入射する。射出瞳300のうちの第1の領域とは異なる第2の領域である瞳領域303Bを通過する光束は、APD101Bに入射する。従って、APD101AとAPD101Bとは、撮影レンズの射出瞳の互いに異なる領域を通過する光を受光する。このため、APD101Aによって取得される信号とAPD101Bによって取得される信号とを比較することによって、位相差の検知を行うことが可能となる。なお、カウンタ106Aとカウンタ106Bとのうちの少なくとも一方のカウント値がカウント上限値に達した場合には、これらのカウンタ106によって得られる信号を用いて位相差を正しく検出することはできない。このため、カウンタ106Aとカウンタ106Bとのうちの少なくとも一方のカウント値がカウント上限値に達した場合には、当該カウンタ106が備えられた単位画素100によって取得される信号A及び信号Bは、位相差の検出には用いられない。
図3(b)に示すように、光軸OAから離れた位置に配される単位画素100においては、単位画素100の真上にマイクロレンズ301が配置されず、単位画素100の真上からずれた位置にマイクロレンズ301を配置することが好ましい。基準となる瞳距離において、瞳領域303Aを通過した光束がAPD101Aに入射され、瞳領域303Bを通過した光束がAPD101Bに入射されるように、マイクロレンズ301の位置がずらされる。マイクロレンズ301の位置をこのように設定すると、光軸OAから離れた位置に被写体が結像する場合であっても、撮像面位相差AFを良好に行うことができる。しかし、瞳距離は、レンズの種類やズームの倍率に応じて異なる。瞳距離が変化すると、光軸OAから離れた位置の単位画素100においては、瞳領域303Aに対してずれている領域を通過する光束がAPD101Aに入射され、瞳領域303Bに対してずれている領域を通過する光束がAPD101Bに入射される。そして、APD101AとAPD101Bとにそれぞれ入射される光量には偏りが生ずる。
次に、本実施形態による固体撮像素子の出力特性について図4を用いて説明する。図4は、本実施形態による固体撮像素子に備えられた単位画素の出力特性の例を示す図である。図4において、信号Aと信号Bとは破線を用いて示されている。また、図4において、信号Aと信号Bとを合成することにより生成される合成信号は、実線を用いて示されている。また、図4には、本実施形態の手法を適用しない場合の信号Bと合成信号とが一点鎖線を用いて示されている。図4の横軸は入射光量を示しており、図4の縦軸は信号値を示している。図4には、APD101Aの入射光量がAPD101Bの入射光量より多い場合の例が示されている。上述したように、光軸OAから離れた位置の単位画素100においては、このような光量の偏りが生じやすい。
図4における光量X1は、カウンタ106Aのカウント値がカウント上限値に達する光量である。光量がX1の場合における合成信号の値は、Y1である。図4における光量X2は、カウンタ106Bのカウント値がカウント上限値に達する光量である。光量がX2の場合における合成信号の値は、Y2である。この際、合成信号の値Y2は、カウンタ106Aのカウント上限値とカウンタ106Bのカウント上限値とを加算することにより得られる値となる。
X1未満の光量においては、カウンタ106Aのカウント値とカウンタ106Bのカウント値のいずれもがカウント上限値に達していないため、カウンタ106Aとカウンタ106BとはAPD101A、101Bに入射した光子をそれぞれカウントする。X1未満の光量においては、信号Aと信号Bと合成信号とのいずれも線形性が保たれる。
X1〜X2の光量においては、カウンタ106Aのカウント値がカウント上限値に達しているため、APD101A、101Bに入射した光子はカウンタ106Bによってカウントされる。X1〜X2の光量においても、合成信号の線形性は保たれる。
X2以上の光量においては、カウンタ106Aのカウント値とカウンタ106Bのカウント値のいずれもがカウント上限値に達しているため、信号Aも信号Bも変化せず、従って、合成信号も変化しない。
本実施形態による手法が適用されない場合には、合成信号の線形性は光量がX1未満の場合でしか保たれない。これに対して、本実施形態では、合成信号の線形性がX1より大きいX2まで保たれる。つまり、本実施形態では、カウンタ106Aのカウント値とカウンタ106Bのカウント値の両方がカウント上限値に達しない限り、良好な合成信号を得ることができる。このため、本実施形態によれば、より明るい被写体に対しても良好な画像を取得することが可能である。
次に、本実施形態による固体撮像素子の構成について図5を用いて説明する。図5は、本実施形態による固体撮像素子500を示す図である。
固体撮像素子500は、単位画素100が行列状に多数配置された画素部501と、出力制御部502と、信号処理部503と、タイミング制御部504とを有する。出力制御部502には、画素部501に配された複数の単位画素100の各々から信号A及び信号Bが入力される。出力制御部502は、複数の単位画素100の各々から供給される信号A及び信号Bを、適宜選択して信号処理部503に出力する。
信号処理部503は、単位画素100によって取得された信号A及び信号Bに対して必要に応じて加算処理を行う。撮像面位相差AFが行われない際には、信号Aと信号Bとを別個に出力する必要はないため、信号Aと信号Bとを加算することにより得られる合成信号が固体撮像素子500の外部に出力される。
タイミング制御部504は、画素部501に対して駆動信号を供給する。また、タイミング制御部504は、出力制御部502を駆動するための信号、信号処理部503を駆動するための信号等を供給する。
次に、本実施形態による固体撮像素子を備えた撮像装置について図6を用いて説明する。図6は、本実施形態による撮像装置を示すブロック図である。図6に示すように、本実施形態による撮像装置610は、固体撮像素子500と、レンズ制御部601と、制御部(全体制御演算部)603と、メモリ部604と、表示部605と、操作部606と、記録部607とを有する。撮像装置610には、撮影レンズ600が備えられる。撮影レンズ600は、撮像装置610のボディから着脱可能であってもよいし着脱不能であってもよい。制御部603、メモリ部604、表示部605、操作部606、及び、記録部607は、バスライン608を介して信号等を適宜入出力し得る。
固体撮像素子500の撮像面には、撮影レンズ600によって生成された光学像が結像される。固体撮像素子500は、撮影レンズ600によって撮像面に結像された光学像に対して光電変換を行うことにより、画像信号を生成する。
レンズ制御部601は、制御部603からの指示に基づいて、撮影レンズ600に備えられた不図示のフォーカスレンズの駆動、撮影レンズ600に備えられた不図示の絞りの駆動等を行う。
制御部603は、撮像装置610の全体の制御を司る。制御部603は、固体撮像素子500に対する制御を行う。また、制御部603は、固体撮像素子500から出力される画像信号に対して補正処理、現像処理等を行う。また、制御部603は、固体撮像素子500から出力される信号、具体的には、上述したような信号Aと信号Bとを用いて位相差検出を行う。制御部603は、位相差検出の結果に応じて、レンズ制御部601に対して、フォーカスレンズを駆動するための制御量を示す情報を供給する。
メモリ部604には、画像データが一時的に保持される。表示部605は、各種情報や撮影画像の表示を行う。操作部606は、ユーザが撮像装置610を操作するための各種のインターフェースである。制御部603は、操作部606を介して行われるユーザによる操作指示に基づいて、各機能ブロックを制御する。記録部607には、不図示の記録媒体が備えられる。記録媒体は、記録部607から着脱可能であってもよいし着脱不能であってもよい。記録媒体には、画像データ等が記録される。記録媒体としては、例えば半導体メモリ等を用い得る。
次に、本実施形態による固体撮像素子について図7を用いて説明する。図7(a)は、本実施形態による固体撮像素子の構造を示す斜視図である。図7(b)は、本実施形態による固体撮像素子に備えられている単位画素を示す図である。図7(c)は、本実施形態による固体撮像素子500を示す断面図である。
図7(a)に示すように、本実施形態による固体撮像素子500は、上部基板(第1の半導体チップ)700と下部基板(第2の半導体チップ)701とを有する。撮影レンズ600によって形成された光学像が、上部基板700に備えられた部分画素部501Aに結像される。
図7(b)に示すように、単位画素100は、センサ領域702と計数部703とを有する。センサ領域702は、上部基板700に備えられた部分画素部501Aに形成されている。計数部703は、下部基板701に形成されている。
図7(a)に示すように、複数のセンサ領域702が、上部基板700に備えられた部分画素部501Aに行列状に配されている。また、複数の計数部703が、下部基板701に備えられた部分画素部501Bに行列状に配されている。
図7(b)に示すように、センサ領域702は、センサ部107Aとセンサ部107Bとを有する。一方、計数部703は、ANDゲート104A、104Bと、ORゲート105A、105Bと、カウンタ106A、106Bとを含む。計数部703は、センサ部107A、107Bから発せられる信号のパルス数をカウントする。
図7(a)に示すように、出力制御部502と、信号処理部503と、タイミング制御部504とは、下部基板701に配されている。
図7(c)に示すように、上部基板700には、配線層704が形成されている。上部基板700のうちの配線層704が形成されている側とは反対の側、即ち、上部基板700の裏面側には、マイクロレンズ301及びカラーフィルタ302が配されている。光子は、上部基板700の裏面側から入射し、PD101A、101Bに達する。
下部基板701には、配線層705が形成されている。上部基板700の配線層704に備えられた接続電極706aと、下部基板701の配線層705に備えられた接続電極706bとが、電気的に接続されている。即ち、上部基板700と下部基板701とは、接続電極706a、706bを介して電気的に接続されている。
カウンタ106A、106Bは、多ビットカウンタである。このため、計数部703は回路規模が大きい。しかし、センサ領域702が配されている上部基板700とは別個の下部基板701に計数部703が配されているため、センサ領域702は十分な開口面積を確保することができる。
なお、固体撮像素子500の構造は、上記に限定されるものではなく、適宜設定し得る。例えば、3つ以上の半導体チップを積層することによって固体撮像素子を構成してもよい。また、1つの半導体チップによって固体撮像素子を構成してもよい。また、上記実施形態では、上部基板700の裏面側から光子が入射する場合を例に説明したが、上部基板700の表面側、即ち、配線層704が形成されている側から光子が入射するようにしてもよい。また、固体撮像素子500に用いられる複数の半導体チップを、異なるプロセスルールに従って製造するようにしてもよい。
また、本実施形態では、カウンタ106のカウント値がカウント上限値に達した場合に、カウント値がカウント上限値に達していないカウンタ106のみを用いてカウントを行う場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。例えば、カウンタ106のカウント値が予め設定された所定値に達した場合に、カウント値が所定値に達していないカウンタ106のみを用いてカウントを行うようにしてもよい。この場合、カウント値が所定値に達したカウンタ106においては、カウント値が所定値に達した以降は、パルス信号のカウントが行われない。
このように、本実施形態によれば、センサ部107Aから出力される信号とセンサ部107Bから出力される信号とを用いて、良好に撮像面位相差AFを行うことができる。しかも、本実施形態によれば、複数のセンサ部107のうちの第1のセンサ部から発せられる信号のパルス数をカウントする第1のカウンタのカウント値が所定値に達した場合に、計数部703が以下のような動作モードで動作し得る。即ち、第1のセンサ部から発せられる信号のパルス数が、第1のセンサ部とは異なる第2のセンサ部から発せられる信号のパルス数をカウントする第2のカウンタによってカウントされる動作モードで計数部703が動作し得る。このように、本実施形態では、カウンタ106Aのカウント値とカウンタ106Bのカウント値の両方がカウント上限値に達しない限り、各々のセンサ部107A、107Bから出力されるパルス信号を良好にカウントし得る。このため、本実施形態によれば、より良好に撮像を行うことができる。
[第2実施形態]
第2実施形態による固体撮像素子、撮像装置及び撮像方法について図8乃至図10を用いて説明する。図1乃至図7に示す第1実施形態による固体撮像素子等と同一の構成要素には、同一の符号を付して説明を省略又は簡潔にする。
本実施形態による固体撮像素子は、単位画素800が縦方向にも横方向にも分割されているものである。
次に、本実施形態による固体撮像素子に備えられた単位画素800について図8を用いて説明する。図8は、本実施形態による固体撮像素子に備えられた単位画素800を示す図である。
単位画素800は、4つのセンサ部808A〜808Dを有している。個々のセンサ部について説明する際には、符号808A〜808Dを用い、センサ部一般について説明する際には、符号808を用いる。センサ部808Aは、APD801Aと、クエンチ抵抗802Aと、波形整形部803Aとを有する。センサ部808Bは、APD801Bと、クエンチ抵抗802Bと、波形整形部803Bとを有する。センサ部808Cは、APD801Cと、クエンチ抵抗802Cと、波形整形部803Cとを有する。センサ部808Dは、APD801Dと、クエンチ抵抗802Dと、波形整形部803Dとを有する。個々のAPDについて説明する際には、符号801A〜801Dを用い、APD一般について説明する際には符号801を用いる。個々のクエンチ抵抗について説明する際には符号802A〜802Dを用い、クエンチ抵抗一般について説明する際には符号802を用いる。個々の波形整形部について説明する際には符号803A〜803Dを用い、波形整形部一般について説明する際には符号803を用いる。
単位画素800は、ORゲート805A〜805Dと、カウンタ806A〜806Dとを更に有する。個々のORゲートについて説明する際には、符号805A〜805Dを用い、ORゲート一般について説明する際には、符号805を用いる。個々のカウンタについて説明する際には、符号806A〜806Dを用い、カウンタ一般について説明する際には、符号806を用いる。
単位画素800は、ANDゲート804A−B、804A−C、804A−D、804B−A、804B−C、804B−D、804C−A、804C−B、804C−D、804D−A、804D−B、804D−Cを更に有する。個々のANDゲートについて説明する際には、これらの符号804A−B、804A−C、804A−D、804B−A、804B−C、804B−D、804C−A、804C−B、804C−D、804D−A、804D−B、804D−Cを用いる。ANDゲート一般について説明する際には、符号804を用いる。
ANDゲート804A−Bは、センサ部808Aから出力されるパルス信号をORゲート805Bに供給するために用いられる。ANDゲート804A−Cは、センサ部808Aから出力されるパルス信号をORゲート805Cに供給するために用いられる。ANDゲート804A−Dは、センサ部808Aから出力されるパルス信号をORゲート805Dに供給するために用いられる。
ANDゲート804B−Aは、センサ部808Bから出力されるパルス信号をORゲート805Aに供給するために用いられる。ANDゲート804B−Cは、センサ部808Bから出力されるパルス信号をORゲート805Cに供給するために用いられる。ANDゲート804B−Dは、センサ部808Bから出力されるパルス信号をORゲート805Dに供給するために用いられる。
ANDゲート804C−Aは、センサ部808Cから出力されるパルス信号をORゲート805Aに供給するために用いられる。ANDゲート804C−Bは、センサ部808Cから出力されるパルス信号をORゲート805Bに供給するために用いられる。ANDゲート804C−Dは、センサ部808Cから出力されるパルス信号をORゲート805Dに供給するために用いられる。
ANDゲート804D−Aは、センサ部808Dから出力されるパルス信号をORゲート805Aに供給するために用いられる。ANDゲート804D−Bは、センサ部808Dから出力されるパルス信号をORゲート805Bに供給するために用いられる。ANDゲート804D−Cは、センサ部808Dから出力されるパルス信号をORゲート805Cに供給するために用いられる。
カウンタ806A〜806Dは、カウント値がカウント上限値に達するとカウント上限値到達信号LA〜LDをそれぞれ出力する。個々のカウント上限値到達信号について説明する際には符号LA〜LDを用い、カウント上限値到達信号一般について説明する際には符号Lを用いる。
制御部807は、カウンタ806A〜806Dから供給されるカウント上限値到達信号LA〜LDに応じて制御信号SA−B、SA−C、SA−D、SB−A、SB−C、SB−D、SC−A、SC−B、SC−D、SD−A、SD−B、SD−Cを出力する。個々の制御信号について説明する際には、符号SA−B、SA−C、SA−D、SB−A、SB−C、SB−D、SC−A、SC−B、SC−D、SD−A、SD−B、SD−Cを用い、制御信号一般について説明する際には符号Sを用いる。
ANDゲート804は、当該ANDゲート804に供給される制御信号SがHレベルになると有効となり、センサ部808から供給されるパルス信号を、当該ANDゲート804に対応するORゲート805に供給する。ORゲート805A〜805Dは、入力されるパルス信号に応じたパルス信号をカウンタ806に供給する。カウンタ806A〜806Dは、ORゲート805A〜805Dからそれぞれ供給されるパルス信号の数をカウントし、カウント結果を示す信号A〜信号Dを単位画素800の外部にそれぞれ出力する。
制御部807は、カウンタ806A〜806Dのカウント値がカウント上限値に達した際、固体撮像素子500の外部から供給される動作モード信号に応じた優先順位でANDゲート804を有効にする。動作モード信号は、固体撮像素子を第1の動作モードと第2の動作モードとのうちのいずれによって制御するかを示す。制御部807によって行われる制御については、図10を用いて後述することとする。
次に、本実施形態による固体撮像素子に備えられた単位画素800について図9を用いて説明する。図9は、本実施形態による固体撮像素子に備えられた単位画素800のセンサ部808のレイアウトを示す図である。
図9に示すように、単位画素800のうちの左上の領域には、センサ部808Aが配されている。単位画素800のうちの右上の領域には、センサ部808Bが配されている。単位画素800のうちの左下の領域には、センサ部808Cが配されている。単位画素800のうちの右下の領域には、センサ部808Dが配されている。1つの単位画素800に対して1つのマイクロレンズ900が備えられている。マイクロレンズ900を通過する光が、これらのセンサ部808A〜808Dによって受光される。
本実施形態では、センサ部808が上下左右に配されているため、縦方向に分割された複数の瞳領域の各々を通過する光束に応じた信号と、横方向に分割された複数の瞳領域の各々を通過する光束に応じた信号とを取得することが可能である。このため、本実施形態によれば、縦方向における位相差と、横方向における位相差とを検出することができる。例えば、横方向にのみ分割された複数の瞳領域の各々を通過する光束に応じた信号を用いた場合には、横方向における変化が大きい縦線のような被写体に対しては、良好に撮像面位相差AFを行うことが可能である。しかし、このような場合には、横方向における変化が小さい横線のような被写体に対しては、良好に撮像面位相差AFを行うことが困難である。
これに対し、本実施形態では、縦方向及び横方向に分割された複数の瞳領域の各々を通過する光束に応じた信号を取得し得るため、撮像面位相差AFに用いる信号を、変化の大きい方向に応じて選択し得る。このため、本実施形態によれば、様々な被写体に対して良好に撮像面位相差AFを行うことが可能となる。例えば、センサ部808Aから出力されるパルス信号とセンサ部808Bから出力されるパルス信号とを加算することにより第1の信号を取得する。また、センサ部808Cから出力されるパルス信号とセンサ部808Dから出力されるパルス信号とを加算することにより第2の信号を取得する。そして、第1の信号と第2の信号とを比較することによって、横線のような被写体に対して、撮像面位相差AFを良好に行うことができる。また、センサ部808Aから出力されるパルス信号とセンサ部808Cから出力されるパルス信号とを加算することにより第3の信号を取得する。また、センサ部808Bから出力される信号とセンサ部808Dから出力される信号とを加算することにより第4の信号を取得する。そして、第3の信号と第4の信号とを比較することによって、縦線のような被写体に対して、撮像面位相差AFを良好に行うことができる。
次に、本実施形態による固体撮像素子に備えられた制御部807の動作について図10を用いて説明する。図10は、カウント上限値到達信号と制御信号との関係を示す図である。図10には、第1の動作モードに設定されている場合と、第2の動作モードに設定されている場合とが示されている。図10には、どのカウント上限値到達信号LがHレベルである場合に、どの制御信号Sが出力されるかが示されている。LAは、カウント上限値到達信号LAがHレベルである場合を示している。LA・LBは、カウント上限値到達信号LAとカウント上限値到達信号LBとがHレベルである場合を示している。LA・LB・LCは、カウント上限値到達信号LAとカウント上限値到達信号LBとカウント上限値到達信号LCとがHレベルである場合を示している。LBは、カウント上限値到達信号LBがHレベルである場合を示している。LA・LB・LDは、カウント上限値到達信号LAとカウント上限値到達信号LBとカウント上限値到達信号LDとがHレベルである場合を示している。LC・LDは、カウント上限値到達信号LCとカウント上限値到達信号LDとがHレベルである場合を示している。LA・LC・LDは、カウント上限値到達信号LAとカウント上限値到達信号LCとカウント上限値到達信号LDとがHレベルである場合を示している。LCは、カウント上限値到達信号LCがHレベルである場合を示している。LB・LC・LDは、カウント上限値到達信号LBとカウント上限値到達信号LCとカウント上限値到達信号LDとがHレベルである場合を示している。LDは、カウント上限値到達信号LDがHレベルである場合を示している。LA・LCは、カウント上限値到達信号LAとカウント上限値到達信号LCとがHレベルである場合を示している。LB・LDは、カウント上限値到達信号LBとカウント上限値到達信号LDとがHレベルである場合を示している。
第1の動作モードは、横線が優先的に検出されるモードであり、第2の動作モードは、縦線が優先的に検出されるモードである。第1の動作モードと第2の動作モードとの切り替えは、操作部606を介してユーザによって設定され得る。また、撮像装置に傾きセンサを配し、撮像装置の縦位置と横位置とを検出することによって、第1の動作モードと第2の動作モードとが切り替えられてもよい。更には、事前に撮影された画像に基づいて、被写体の明るさの変化が大きい方向を検出し、当該検出の結果に基づいて、第1の動作モードと第2の動作モードとが切り替えられてもよい。
第1の動作モードにおいて、カウント上限値到達信号LAがHレベルになると、制御部807は、Hレベルの制御信号SA−BをANDゲート804A−Bに供給する。これにより、センサ部808Aから出力されるパルス信号がANDゲート804A−Bを介してORゲート805Bに供給され、センサ部808Aから出力されるパルス信号が、カウンタ806Bによってカウントされる。
第1の動作モードにおいて、カウント上限値到達信号LAのみならずカウント上限値到達信号LBまでもがHレベルになると、制御部807は、以下のような信号を供給する。即ち、制御部807は、Hレベルの制御信号SA−CをANDゲート804A−Cに供給するとともに、Hレベルの制御信号SB−DをANDゲート804B−Dに供給する。これにより、センサ部808Aから出力されるパルス信号が、ANDゲート804A−Cを介してORゲート805Cに供給され、センサ部808Aから出力されるパルス信号が、カウンタ806Cによってカウントされる。また、センサ部808Bから出力されるパルス信号がANDゲート804B−Dを介してORゲート805Dに供給され、センサ部808Bから出力されるパルス信号が、カウンタ806Dによってカウントされる。
第1の動作モードにおいて、カウント上限値到達信号LA及びカウント上限値到達信号LBのみならずカウント上限値到達信号LCまでもがHレベルになると、制御部807は、以下のような信号を供給する。即ち、制御部807は、Hレベルの制御信号SA−DをANDゲート804A−Dに供給する。カウント上限値到達信号LAとカウント上限値到達信号LBとがHレベルであるため、ANDゲート804B−DにはHレベルの制御信号SB−Dが供給される。また、カウント上限値到達信号LCがHレベルであるため、ANDゲート804C−DにはHレベルの制御信号SC−Dが供給される。これにより、センサ部808Aから出力されるパルス信号がANDゲート804A−Dを介してORゲート805Dに供給され、センサ部808Aから出力されるパルス信号が、カウンタ806Dによってカウントされる。また、センサ部808Bから出力されるパルス信号がANDゲート804B−Dを介してORゲート805Dに供給され、センサ部808Bから出力されるパルス信号が、カウンタ806Dによってカウントされる。また、センサ部808Cから出力されるパルス信号がANDゲート804C−Dを介してORゲート805Dに供給され、センサ部808Cから出力されるパルス信号が、カウンタ806Dによってカウントされる。
第1の動作モードにおいて、カウント上限値到達信号LBがHレベルになると、制御部807は、Hレベルの制御信号SB−AをANDゲート804B−Aに供給する。これにより、センサ部808Bから出力されるパルス信号がANDゲート804B−Aを介してORゲート805Aに供給され、センサ部808Bから出力されるパルス信号が、カウンタ806Aによってカウントされる。
第1の動作モードにおいて、カウント上限値到達信号LBのみならずカウント上限値到達信号LAまでもがHレベルになると、制御部807は、以下のような信号を供給する。即ち、制御部807は、Hレベルの制御信号SB−DをANDゲート804B−Dに供給するとともに、Hレベルの制御信号SA−CをANDゲート804A−Cに供給する。これにより、センサ部808Bから出力されるパルス信号がANDゲート804B−Dを介してORゲート805Dに供給され、センサ部808Bから出力されるパルス信号が、カウンタ806Dによってカウントされる。また、センサ部808Aから出力されるパルス信号が、ANDゲート804A−Cを介してORゲート805Cに供給され、センサ部808Aから出力されるパルス信号が、カウンタ806Cによってカウントされる。
第1の動作モードにおいて、カウント上限値到達信号LB及びカウント上限値到達信号LAのみならずカウント上限値到達信号LDまでもがHレベルになると、制御部807は、以下のような信号を供給する。即ち、制御部807は、Hレベルの制御信号SB−CをANDゲート804B−Cに供給する。カウント上限値到達信号LAとカウント上限値到達信号LBとがHレベルであるため、ANDゲート804A−CにはHレベルの制御信号SA−Cが供給される。また、カウント上限値到達信号LDがHレベルであるため、ANDゲート804D−CにはHレベルの制御信号SD−Cが供給される。これにより、センサ部808Bから出力されるパルス信号がANDゲート804B−Cを介してORゲート805Cに供給され、センサ部808Bから出力されるパルス信号が、カウンタ806Cによってカウントされる。また、センサ部808Aから出力されるパルス信号がANDゲート804A−Cを介してORゲート805Cに供給され、センサ部808Aから出力されるパルス信号が、カウンタ806Cによってカウントされる。また、センサ部808Dから出力されるパルス信号がANDゲート804D−Cを介してORゲート805Cに供給され、センサ部808Dから出力されるパルス信号が、カウンタ806Cによってカウントされる。
第1の動作モードにおいて、カウント上限値到達信号LCがHレベルになると、制御部807は、Hレベルの制御信号SC−DをANDゲート804C−Dに供給する。これにより、センサ部808Cから出力されるパルス信号がANDゲート804C−Dを介してORゲート805Dに供給され、センサ部808Cから出力されるパルス信号が、カウンタ806Dによってカウントされる。
第1の動作モードにおいて、カウント上限値到達信号LCのみならずカウント上限値到達信号LDまでもがHレベルになると、制御部807は、以下のような信号を供給する。即ち、制御部807は、Hレベルの制御信号SC−AをANDゲート804C−Aに供給するとともに、Hレベルの制御信号SD−BをANDゲート804D−Bに供給する。これにより、センサ部808Cから出力されるパルス信号が、ANDゲート804C−Aを介してORゲート805Aに供給され、センサ部808Cから出力されるパルス信号が、カウンタ806Aによってカウントされる。また、センサ部808Dから出力されるパルス信号がANDゲート804D−Bを介してORゲート805Bに供給され、センサ部808Dから出力されるパルス信号が、カウンタ806Bによってカウントされる。
第1の動作モードにおいて、カウント上限値到達信号LC及びカウント上限値到達信号LDのみならずカウント上限値到達信号LAまでもがHレベルになると、制御部807は、以下のような信号を供給する。即ち、制御部807は、Hレベルの制御信号SC−BをANDゲート804C−Bに供給する。カウント上限値到達信号LCとカウント上限値到達信号LDとがHレベルであるため、ANDゲート804D−BにはHレベルの制御信号SD−Bが供給される。また、カウント上限値到達信号LAがHレベルであるため、ANDゲート804A−BにはHレベルの制御信号SA−Bが供給される。これにより、センサ部808Cから出力されるパルス信号がANDゲート804C−Bを介してORゲート805Bに供給され、センサ部808Cから出力されるパルス信号が、カウンタ806Bによってカウントされる。また、センサ部808Dから出力されるパルス信号がANDゲート804D−Bを介してORゲート805Bに供給され、センサ部808Dから出力されるパルス信号が、カウンタ806Bによってカウントされる。また、センサ部808Aから出力されるパルス信号がANDゲート804A−Bを介してORゲート805Bに供給され、センサ部808Aから出力されるパルス信号が、カウンタ806Bによってカウントされる。
第1の動作モードにおいて、カウント上限値到達信号LDがHレベルになると、制御部807は、Hレベルの制御信号SD−CをANDゲート804D−Cに供給する。これにより、センサ部808Dから出力されるパルス信号がANDゲート804D−Cを介してORゲート805Cに供給され、センサ部808Dから出力されるパルス信号が、カウンタ806Cによってカウントされる。
第1の動作モードにおいて、カウント上限値到達信号LDのみならずカウント上限値到達信号LCまでもがHレベルになると、制御部807は、以下のような信号を供給する。即ち、制御部807は、Hレベルの制御信号SD−BをANDゲート804D−Bに供給するとともに、Hレベルの制御信号SC−AをANDゲート804C−Aに供給する。これにより、センサ部808Dから出力されるパルス信号がANDゲート804D−Bを介してORゲート805Bに供給され、センサ部808Dから出力されるパルス信号が、カウンタ806Bによってカウントされる。また、センサ部808Cから出力されるパルス信号が、ANDゲート804C−Aを介してORゲート805Aに供給され、センサ部808Cから出力されるパルス信号が、カウンタ806Aによってカウントされる。
第1の動作モードにおいて、カウント上限値到達信号LD及びカウント上限値到達信号LCのみならずカウント上限値到達信号LBまでもがHレベルになると、制御部807は、以下のような信号を供給する。即ち、制御部807は、Hレベルの制御信号SD−AをANDゲート804D−Aに供給する。カウント上限値到達信号LDとカウント上限値到達信号LCとがHレベルであるため、ANDゲート804C−AにはHレベルの制御信号SC−Aが供給される。また、また、カウント上限値到達信号LBがHレベルであるため、ANDゲート804B−AにはHレベルの制御信号SB−Aが供給される。これにより、センサ部808Dから出力されるパルス信号がANDゲート804D−Aを介してORゲート805Aに供給され、センサ部808Dから出力されるパルス信号が、カウンタ806Aによってカウントされる。また、センサ部808Bから出力されるパルス信号がANDゲート804B−Aを介してORゲート805Aに供給され、センサ部808Bから出力されるパルス信号が、カウンタ806Aによってカウントされる。また、センサ部808Cから出力されるパルス信号がANDゲート804C−Aを介してORゲート805Aに供給され、センサ部808Cから出力されるパルス信号が、カウンタ806Aによってカウントされる。
第2の動作モードにおいて、カウント上限値到達信号LAがHレベルになると、制御部807は、Hレベルの制御信号SA−CをANDゲート804A−Cに供給する。これにより、センサ部808Aから出力されるパルス信号がANDゲート804A−Cを介してORゲート805Cに供給され、センサ部808Aから出力されるパルス信号が、カウンタ806Cによってカウントされる。
第2の動作モードにおいて、カウント上限値到達信号LAのみならずカウント上限値到達信号LCまでもがHレベルになると、制御部807は、以下のような信号を供給する。即ち、制御部807は、Hレベルの制御信号SA−BをANDゲート804A−Bに供給するとともに、Hレベルの制御信号SC−DをANDゲート804C−Dに供給する。これにより、センサ部808Aから出力されるパルス信号がANDゲート804A−Bを介してORゲート805Bに供給され、センサ部808Aから出力されるパルス信号が、カウンタ806Bによってカウントされる。また、センサ部808Cから出力されるパルス信号がANDゲート804C−Dを介してORゲート805Dに供給され、センサ部808Cから出力されるパルス信号が、カウンタ806Dによってカウントされる。
第2の動作モードにおいて、カウント上限値到達信号LA及びカウント上限値到達信号LBのみならずカウント上限値到達信号LCまでもがHレベルになると、制御部807は、以下のような信号を供給する。即ち、制御部807は、Hレベルの制御信号SA−DをANDゲート804A−Dに供給する。カウント上限値到達信号LAとカウント上限値到達信号LCとがHレベルであるため、ANDゲート804C−DにはHレベルの制御信号SC−Dが供給される。また、カウント上限値到達信号LBがHレベルであるため、ANDゲート804B−DにはHレベルの制御信号SB−Dが供給される。これにより、センサ部808Aから出力されるパルス信号がANDゲート804A−Dを介してORゲート805Dに供給され、センサ部808Aから出力されるパルス信号が、カウンタ806Dによってカウントされる。また、センサ部808Bから出力されるパルス信号がANDゲート804B−Dを介してORゲート805Dに供給され、センサ部808Bから出力されるパルス信号が、カウンタ806Dによってカウントされる。また、センサ部808Cから出力されるパルス信号がANDゲート804C−Dを介してORゲート805Dに供給され、センサ部808Cから出力されるパルス信号が、カウンタ806Dによってカウントされる。
第2の動作モードにおいて、カウント上限値到達信号LBがHレベルである場合、Hレベルの制御信号SB−DをANDゲート804B−Dに供給する。これにより、センサ部808Bから出力されるパルス信号がANDゲート804B−Dを介してORゲート805Dに供給され、センサ部808Bから出力されるパルス信号が、カウンタ806Dによってカウントされる。
第2の動作モードにおいて、カウント上限値到達信号LBのみならずカウント上限値到達信号LDまでもがHレベルになると、制御部807は、以下のような信号を供給する。即ち、制御部807は、Hレベルの制御信号SB−AをANDゲート804B−Aに供給するとともに、Hレベルの制御信号SD−CをANDゲート804D−Cに供給する。これにより、センサ部808Bから出力されるパルス信号がANDゲート804B−Aを介してORゲート805Aに供給され、センサ部808Bから出力されるパルス信号が、カウンタ806Aによってカウントされる。また、センサ部808Dから出力されるパルス信号がANDゲート804D−Cを介してORゲート805Cに供給され、センサ部808Dから出力されるパルス信号が、カウンタ806Cによってカウントされる。
第2の動作モードにおいて、カウント上限値到達信号LB及びカウント上限値到達信号LDのみならずカウント上限値到達信号LAまでもがHレベルになると、制御部807は、以下のような信号を供給する。即ち、制御部807は、Hレベルの制御信号SB−CをANDゲート804B−Cに供給する。カウント上限値到達信号LBとカウント上限値到達信号LDとがHレベルであるため、ANDゲート804D−CにはHレベルの制御信号SD−Cが供給される。カウント上限値到達信号LAまでもがHレベルであるため、ANDゲート804A−CにはHレベルの制御信号SA−Cが供給される。これにより、センサ部808Aから出力されるパルス信号がANDゲート804A−Cを介してORゲート805Cに供給され、センサ部808Aから出力されるパルス信号が、カウンタ806Cによってカウントされる。また、センサ部808Bから出力されるパルス信号がANDゲート804B−Cを介してORゲート805Cに供給され、センサ部808Bから出力されるパルス信号が、カウンタ806Cによってカウントされる。また、センサ部808Dから出力されるパルス信号がANDゲート804D−Cを介してORゲート805Cに供給され、センサ部808Dから出力されるパルス信号が、カウンタ806Cによってカウントされる。
第2の動作モードにおいて、カウント上限値到達信号LCがHレベルになると、制御部807は、Hレベルの制御信号SC−AをANDゲート804C−Aに供給する。これにより、センサ部808Cから出力されるパルス信号がANDゲート804C−Aを介してORゲート805Aに供給され、センサ部808Cから出力されるパルス信号が、カウンタ806Aによってカウントされる。
第2の動作モードにおいて、カウント上限値到達信号LCのみならずカウント上限値到達信号LAまでもがHレベルになると、制御部807は、以下のような信号を供給する。即ち、制御部807は、Hレベルの制御信号SA−BをANDゲート804A−Bに供給するとともに、Hレベルの制御信号SC−DをANDゲート804C−Dに供給する。これにより、センサ部808Aから出力されるパルス信号がANDゲート804A−Bを介してORゲート805Bに供給され、センサ部808Aから出力されるパルス信号が、カウンタ806Bによってカウントされる。また、センサ部808Cから出力されるパルス信号がANDゲート804C−Dを介してORゲート805Dに供給され、センサ部808Cから出力されるパルス信号が、カウンタ806Dによってカウントされる。
第2の動作モードにおいて、カウント上限値到達信号LC及びカウント上限値到達信号LAのみならずカウント上限値到達信号LDまでもがHレベルになると、制御部807は、以下のような信号を供給する。即ち、制御部807は、Hレベルの制御信号SC−BをANDゲート804C−Bに供給する。カウント上限値到達信号LCとカウント上限値到達信号LAとがHレベルであるため、ANDゲート804A−BにはHレベルの制御信号SA−Bが供給される。また、カウント上限値到達信号LDがHレベルであるため、ANDゲート804D−BにはHレベルの制御信号SD−Bが供給される。これにより、センサ部808Aから出力されるパルス信号がANDゲート804A−Bを介してORゲート805Bに供給され、センサ部808Aから出力されるパルス信号が、カウンタ806Bによってカウントされる。また、センサ部808Cから出力されるパルス信号がANDゲート804C−Bを介してORゲート805Bに供給され、センサ部808Cから出力されるパルス信号が、カウンタ806Bによってカウントされる。また、センサ部808Dから出力されるパルス信号がANDゲート804D−Bを介してORゲート805Bに供給され、センサ部808Dから出力されるパルス信号が、カウンタ806Bによってカウントされる。
第2の動作モードにおいて、カウント上限値到達信号LDがHレベルになると、制御部807は、Hレベルの制御信号SD−BをANDゲート804D−Bに供給する。これにより、センサ部808Dから出力されるパルス信号がANDゲート804D−Bを介してORゲート805Bに供給され、センサ部808Dから出力されるパルス信号が、カウンタ806Bによってカウントされる。
第2の動作モードにおいて、カウント上限値到達信号LDのみならずカウント上限値到達信号LBまでもがHレベルになると、制御部807は、以下のような信号を供給する。即ち、制御部807は、Hレベルの制御信号SB−AをANDゲート804B−Aに供給するとともに、Hレベルの制御信号SD−CをANDゲート804D−Cに供給する。これにより、センサ部808Bから出力されるパルス信号がANDゲート804B−Aを介してORゲート805Aに供給され、センサ部808Bから出力されるパルス信号が、カウンタ806Aによってカウントされる。また、センサ部808Dから出力されるパルス信号がANDゲート804D−Cを介してORゲート805Cに供給され、センサ部808Dから出力されるパルス信号が、カウンタ806Cによってカウントされる。
第2の動作モードにおいて、カウント上限値到達信号LB及びカウント上限値到達信号LDのみならずカウント上限値到達信号LCまでもがHレベルになると、制御部807は、以下のような信号を供給する。即ち、制御部807は、Hレベルの制御信号SD−AをANDゲート804D−Aに供給する。カウント上限値到達信号LBとカウント上限値到達信号LDとがHレベルであるため、ANDゲート804B−AにはHレベルの制御信号SB−Aが供給される。また、カウント上限値到達信号LCがHレベルであるため、ANDゲート804C−AにはHレベルの制御信号SC−Aが供給される。これにより、センサ部808Bから出力されるパルス信号がANDゲート804B−Aを介してORゲート805Aに供給され、センサ部808Bから出力されるパルス信号が、カウンタ806Aによってカウントされる。また、センサ部808Cから出力されるパルス信号がANDゲート804C−Aを介してORゲート805Aに供給され、センサ部808Cから出力されるパルス信号が、カウンタ806Aによってカウントされる。また、センサ部808Dから出力されるパルス信号がANDゲート804D−Aを介してORゲート805Aに供給され、センサ部808Dから出力されるパルス信号が、カウンタ806Aによってカウントされる。
カウンタ806Aのカウント値がカウント上限値に達した際に、センサ部808Aから出力されるパルス信号がいずれのカウンタ806によってカウントされるかについて説明する。第1の動作モードにおいて、複数のカウンタ806のうちのカウンタ806Aにおいてのみカウント値がカウント上限値に達した場合には、制御信号SA−BがHレベルとなる。これにより、センサ部808Aから出力されるパルス信号は、カウンタ806Bによってカウントされるようになる。この後、カウンタ806Aのみならずカウンタ806Bにおいてもカウント値がカウント上限値に達した場合には、制御信号SA−Bのみならず制御信号SA−CもHレベルとなる。これにより、センサ部808Aから出力されるパルス信号が、カウンタ806Cによってカウントされるようになる。なお、センサ部808Aから出力されるパルス信号は、カウンタ806Bによってカウントされる。この後、カウンタ806A及びカウンタ806Bのみならずカウンタ806Cにおいてもカウント値がカウント上限値に達した場合には、制御信号SA−B及び制御信号SA−Cのみならず制御信号SA−DもHレベルとなる。これにより、センサ部808A〜808Dから出力されるパルス信号が、カウンタ806Dによってカウントされるようになる。このように、第1の動作モードにおいては、カウンタ806Aがカウント上限値に達した場合にセンサ部808Aからのパルス信号をカウントするカウンタ806の優先順位は、カウンタ806B、カウンタ806C、カウンタ806Dの順となっている。
同様に、カウンタ806Bがカウント上限値に達した場合にセンサ部808Bから出力されるパルス信号をカウントするカウンタ806の優先順位は、第1の動作モードにおいては、カウンタ806A、カウンタ806D、カウンタ806Cの順となっている。
同様に、カウンタ806Cがカウント上限値に達した場合にセンサ部808Cから出力されるパルス信号をカウントするカウンタ806の優先順位は、第1の動作モードにおいては、カウンタ806D、カウンタ806A、カウンタ806Bの順となっている。
同様に、カウンタ806Dがカウント上限値に達した場合にセンサ部808Dから出力されるパルス信号をカウントするカウンタ806の優先順位は、第1の動作モードにおいては、カウンタ806C、カウンタ806B、カウンタ806Aの順となっている。
このように、第1の動作モードにおいては、カウンタ806がカウント上限値に達した場合には、以下のような制御が行われる。即ち、カウント上限値に達したカウンタ806に対応するセンサ部808に対して横方向に隣接しているセンサ部808から出力されるカウント値がカウンタ806によって優先的にカウントされるように制御が行われる。
本実施形態による固体撮像素子の動作をより具体的に説明する。撮像期間が開始された直後においては、各々のカウンタ806のカウント値はカウント上限値に達していない。このため、センサ部808A〜808Dから出力されるパルス信号は、カウンタ806A〜806Dによってそれぞれカウントされる。
センサ部808Aに入射する光の量が多く、カウンタ806Aのカウント値が最初にカウント上限値に達すると、制御信号SA−BがHレベルになる。これにより、カウンタ806Bは、センサ部808Bから出力されるパルス信号のみならずセンサ部808Aから出力されるパルス信号をもカウントするようになる。
カウンタ806Aのカウント値のみならずカウンタ806Bのカウント値までもがカウント上限値に達すると、制御信号SA−Cと制御信号SB−DとがHレベルとなる。制御信号SA−Bは、Hレベルのまま維持される。カウンタ806Cは、センサ部808Cから出力されるパルス信号のみならずセンサ部808Aから出力されるパルス信号をもカウントするようになる。また、カウンタ806Dは、センサ部808Dから出力されるパルス信号のみならずセンサ部808Bから出力されるパルス信号をもカウントするようになる。
カウンタ806A及びカウンタ806Bのカウント値のみならずカウンタ806Cのカウント値までもがカウント上限値に達すると、制御信号SA−D及び制御信号SC−DがHレベルとなる。制御信号SB−Dは、Hレベルのまま維持される。カウンタ806Dは、全てのセンサ部808A〜808Dから出力されるパルス信号をカウントするようになる。
第1の動作モードにおいては、例えばカウンタ806Aのカウント値がカウント上限値に達しても、カウンタ806Aのカウント値とカウンタ806Bのカウント値との両方がカウント上限値に達しない限り、以下のようになる。即ち、カウンタ806Aのカウント値とカウンタ806Bのカウント値とを加算することにより得られる値は、センサ部808Aから出力されるパルス信号の数とセンサ部808Bから出力されるパルス信号の数とを加算することにより得られる値と一致する。このため、第1の動作モードにおいては、カウンタ806Aのカウント値とカウンタ806Bのカウント値とのうちのいずれか一方がカウント上限値に達した場合であっても、横線の検出を良好に行い得る。同様に、第1の動作モードにおいては、カウンタ806Cのカウント値とカウンタ806Dのカウント値とのうちのいずれか一方がカウント上限値に達した場合であっても、横線の検出を良好に行い得る。
第2の動作モードにおいては、例えばカウンタ806Aのカウント値がカウント上限値に達しても、カウンタ806Aのカウント値とカウンタ806Cのカウント値との両方がカウント上限値に達しない限り、以下のようになる。即ち、カウンタ806Aのカウント値とカウンタ806Cのカウント値とを加算することにより得られる値は、センサ部808Aから出力されるパルス信号の数とセンサ部808Cから出力されるパルス信号の数とを加算することにより得られる値と一致する。このため、第2の動作モードにおいては、カウンタ806Aのカウント値とカウンタ806Cのカウント値とのうちのいずれか一方がカウント上限値に達した場合であっても、縦線の検出を良好に行い得る。同様に、第2の動作モードにおいては、カウンタ806Bのカウント値とカウンタ806Dのカウント値とのうちのいずれか一方がカウント上限値に達した場合であっても、縦線の検出を良好に行い得る。
このように、本実施形態では、カウンタ806A〜806Dのカウント値の全てがカウント上限値に達しない限り、各々のセンサ部808A〜808Dから出力されるパルス信号を良好にカウントし得る。このため、本実施形態によれば、より良好に撮像を行うことができる。
また、本実施形態によれば、第1の動作モードにおいては、カウンタ806Aのカウント値とカウンタ806Bのカウント値とのうちのいずれか一方がカウント上限値に達した場合であっても、横線の検出を良好に行い得る。また、本実施形態によれば、第1の動作モードにおいては、カウンタ806Cのカウント値とカウンタ806Dのカウント値とのうちのいずれか一方がカウント上限値に達した場合であっても、横線の検出を良好に行い得る。また、本実施形態によれば、第2の動作モードにおいては、カウンタ806Aのカウント値とカウンタ806Cのカウント値とのうちのいずれか一方がカウント上限値に達した場合であっても、縦線の検出を良好に行い得る。また、本実施形態によれば、第2の動作モードにおいては、カウンタ806Bのカウント値とカウンタ806Dのカウント値とのうちのいずれか一方がカウント上限値に達した場合であっても、横線の検出を良好に行い得る。このため、本実施形態によれば、より輝度の高い被写体に対しても良好に撮像面位相差AFを行うことができる。
[第3実施形態]
第3実施形態による固体撮像素子、撮像装置及び撮像方法について図11及び図12を用いて説明する。図1乃至図10に示す第1及び第2実施形態による固体撮像素子等と同一の構成要素には、同一の符号を付して説明を省略又は簡潔にする。
本実施形態による固体撮像素子は、第1の撮影モードにおいては、第1実施形態と同様に単位画素が駆動し、第2の撮影モードにおいては、カウンタ106Aが下位ビット用のカウンタとして機能し、カウンタ106Bが上位ビット用のカウンタとして機能する。
本実施形態による固体撮像素子に備えられている単位画素1100について図11を用いて説明する。図11は、本実施形態による固体撮像素子に備えられている単位画素1100を示す図である。
単位画素1100には、撮影モード信号が供給される。撮影モード信号は、固体撮像素子を第1の撮影モードと第2の撮影モード(第3の動作モード)とのうちのいずれによって動作させるかを示す。単位画素1100は、第1実施形態において上述した単位画素100(図1参照)に対して、第1の選択部1107と第2の選択部1108とが加えられている。
第1の選択部1107の第1の入力端子には、カウンタ106Bから出力されるカウント上限値到達信号LBが供給される。第1の選択部1107の第2の入力端子には、Hレベルの信号が入力される。図11に示されている“1”は、Hレベルの信号であることを示している。第1の撮影モードにおいては、第1の選択部1107は、カウンタ106Bから供給されるカウント上限値到達信号LBに応じた信号をANDゲート1104Bに供給する。第2の撮影モードにおいては、第1の選択部1107は、Hレベルの信号をANDゲート104Bに供給する。
第2の選択部1108の第1の入力端子には、ORゲート105Bから出力される信号が供給される。第2の選択部1108の第2の入力端子には、カウンタ106Aから出力される桁上がり信号CAが供給される。第1の撮影モードにおいては、第2の選択部1108は、ORゲート105Bから供給される信号をカウンタ106Bに供給する。第2の撮影モードにおいては、第2の選択部1108は、カウンタ106Aから供給される桁上がり信号CAをカウンタ106Bに供給する。
第1の撮影モードにおいては、カウンタ106Bから出力されるカウント上限値到達信号LBがANDゲート104Bに入力され、ORゲート105Bから出力される信号がカウンタ106Bに入力される。このため、第1の撮影モードにおいては、単位画素1100は、第1実施形態において上述した単位画素100と同様に動作する。第1の撮影モードにおいては、カウンタ106Aのカウント値がカウント上限値に達すると、カウンタ106Aのカウント値は当該カウント上限値のまま保持される。
第2の撮影モードにおいては、Hレベルの信号が第1の選択部1107からANDゲート104Bに入力される。このため、第2の撮影モードにおいては、波形整形部103Aから出力されるパルス信号も波形整形部103Bから出力されるパルス信号も、ORゲート105Aを介してカウンタ106Aに供給される。このため、第2の撮影モードにおいては、カウンタ106Aは、波形整形部103Aから供給されるパルス信号と波形整形部103Bから供給されるパルス信号とをカウントする。第2の撮影モードにおいて、カウント値がカウント上限値に達したカウンタ106Aにパルス信号が入力されると、カウンタ106Aのカウント値は0にリセットされ、カウンタ106Aからは桁上がり信号CAが出力される。カウンタ106Aから出力される桁上がり信号CAは、カウンタ106Bに供給される。カウンタ106Bは、カウンタ106Aから供給される桁上がり信号CAに基づいて、カウンタ106Aがリセットされた回数をカウントする。このため、第2の撮影モードにおいては、カウンタ106Aは、単位画素1100に入射する光子の数をカウントするカウンタのうちの下位ビットのカウンタとして機能する。また、カウンタ106Bは、単位画素1100に入射する光子の数をカウントするカウンタのうちの上位ビットのカウンタとして機能する。このように、第2の撮影モードにおいては、APD101Aに入射した光子の数とAPD101Bに入射した光子の数とを加算することにより得られる値は、直列に接続されたカウンタ106A、106Bによってカウントされる。
第1の撮影モードでは、カウンタ106Aのカウント上限値とカウンタ106Bのカウント上限値とを加算することにより得られる値が、画像信号の最大値となる。一方、第2の撮影モードでは、カウンタのビット数が2倍となるため、画像信号の最大値は飛躍的に増大する。このように、第2の撮影モードでは、第1の撮影モードと比較して、画像信号の最大値を飛躍的に増大させることができる。
次に、第3実施形態による固体撮像素子の動作について図12を用いて説明する。図12は、第3実施形態による固体撮像素子の動作を示す図である。図12には、画素部1200のうち、第1の撮影モードで駆動される領域が示されている。
画素部1200のうちのAF情報取得領域1201においては、単位画素1100が第1の撮影モードで駆動される。一方、画素部1200のうちのAF情報取得領域1201以外の領域においては、単位画素1100が第2の撮影モードにて駆動される。
AF情報取得領域1201は、操作部606を介してユーザによって設定され得る。また、事前に取得された画像に基づいて、制御部603により被写体が検出され、被写体の検出の結果に基づいて、AF情報取得領域1201が制御部603によって設定されるようにしてもよい。
このように、撮像面位相差AFに用いる信号については第1の撮影モードで取得し、画像に用いる信号については第2の撮影モードで取得するようにしてもよい。本実施形態は、例えば、主被写体以外の被写体の輝度が高い場合等に好適である。このように、本実施形態によっても、良好に撮像を行い得る固体撮像素子、撮像装置及び撮像方法を提供することができる。
[第4実施形態]
第4実施形態による固体撮像素子、撮像装置及び撮像方法について図13を用いて説明する。図1乃至図12に示す第1乃至第3実施形態による固体撮像素子等と同一の構成要素には、同一の符号を付して説明を省略又は簡潔にする。
以下、本実施形態が第1〜第3実施形態と異なる点について説明する。本実施形態による撮像装置は、単位画素の出力を加算する構成において本実施形態を適用したものである。
本実施形態による固体撮像素子は、複数の単位画素1300によって取得される信号を加算して出力することにより、低画素数の画像の出力を行い得るものである。このような低画素数の画像は、例えば、撮像装置の表示部に一時的に画像を表示する際などに用いられる。本実施形態では、同じ列に配された2つの単位画素1300によって取得される信号が加算される場合を例に説明するが、これに限定されるものではない。
本実施形態による固体撮像素子に備えられた単位画素1300について図13を用いて説明する。図13は、本実施形態による固体撮像素子を示す図である。図13には、画素アレイ1310に備えられた複数の単位画素1300のうちの第1番目の列に位置する単位画素1300が示されている。単位画素1300_R1は、第1番目の行に位置する単位画素である。単位画素1300_G2は、第2番目の行に位置する単位画素である。単位画素1300_R3は、第3番目の行に位置する単位画素である。単位画素1300_G4は、第4番目の行に位置する単位画素である。単位画素1300_R5は、第5番目の行に位置する単位画素である。単位画素1300_G6は、第6番目の行に位置する単位画素である。単位画素1300_Gn−2は、第n−2番目(nは6の倍数)の行に位置する単位画素である。単位画素1300_Rn−1は、第n−1番目の行に位置する単位画素である。単位画素1300_Gnは、画素アレイ1310の最終行である第n番目の行に位置する単位画素である。
本実施形態による固体撮像素子の画素アレイ1310には、ベイヤー配列に従ってカラーフィルタが配置されている。図13に示されている列は、赤色を透過するフィルタが備えられたR画素と、緑色を透過するフィルタが備えられたG画素とが交互に配置されている列である。単位画素1300_R1、1300_R3、1300_R5、1300_Rn−1は、R画素である。単位画素1300_G2、1300_G4、1300_G6、1300_Gn−2、1300_Gnは、G画素である。
なお、個々の単位画素について説明する際には、符号1300_R1〜1300_Gnを用い、単位画素一般について説明する際には、符号1300を用いることとする。
画素アレイ1310の第1番目の行に位置する単位画素1300_R1から出力される信号と、画素アレイ1310の第3番目の行に位置する単位画素1300_R3から出力される信号とに対して加算処理が行われる。画素アレイ1310の第4番目の行に位置する単位画素1300_G4から出力される信号と、画素アレイ1310の第6番目の行に位置する単位画素1300_G6から出力される信号とに対して加算処理が行われる。同様に、画素アレイ1310の第7番目の行に位置する単位画素1300から出力される信号と、画素アレイ1310の第9番目の行に位置する単位画素1300から出力される信号とに対して加算処理が行われる。このように、画素アレイ1310の第n−2番目の行に位置する単位画素1300から出力される信号と、画素アレイ1310の第n番目の行に位置する単位画素1300から出力される信号とに対して加算処理が行われる。同色の光を透過するカラーフィルタ、即ち、透過波長域が等しいカラーフィルタが備えられた画素によって取得される信号に対して、加算処理が行われる。加算処理によって得られた信号は、1つの画素に対応する信号として画像を生成する際に用いられる。なお、加算処理は、画素アレイ1310の後段に備えられる信号処理部503(図5参照)によって行われる。
単位画素1300は、1つのAPD1301と、1つのクエンチ抵抗1302と、1つの波形整形部1303と、1つのANDゲート1304と、1つのORゲート1305と、1つのカウンタ1306とを有している。また、単位画素1300は、制御部1307を更に有する。
APD1301のアノードは接地電位に接続されている。APD1301のカソードは、クエンチ抵抗1302の一端及び波形整形部1303の入力端子に接続されている。クエンチ抵抗1302の他端は、逆バイアス電位である所定の電位VAPDに接続されている。このように、APD1301は、クエンチ抵抗1302を介して所定の電位VAPDに接続されている。
ORゲート1305には、波形整形部1303から出力されるパルス信号が供給される。波形整形部1303から出力されるパルス信号は、後述する配線1308を介して他の単位画素1300に供給される。
他の単位画素1300の波形整形部1303から出力されるパルス信号が、後述する配線1308を介してANDゲート1304に供給される。また、制御部1307から出力される制御信号がANDゲート1304に供給される。ANDゲート1304から出力される信号が、ORゲート1305に供給される。
ORゲート1305から出力される信号が、カウンタ1306に供給される。カウンタ1306から出力されるカウント上限値到達信号が、制御部1307に供給される。また、カウンタ1306から出力されるカウント上限値到達信号が、他の単位画素1300に備えられた制御部1307に、後述する配線1309を介して供給される。
制御部1307には、他の単位画素1300に備えられたカウンタ1306から出力される上限値到達信号が、後述する配線1309を介して供給される。
単位画素1300_R1と単位画素1300_R3とは、配線1308_R1,1308_R3,1309_R1,1309_R3によって接続されている。単位画素1300_G4と単位画素1300_G6とは、配線1308_G4,1308_G6,1309_G4,1309_G6によって接続されている。単位画素1300_Gn−2と単位画素1300_Gnとは、配線1308_Gn−2,1308_Gn,1309_Gn−2,1309_Gnによって接続されている。配線一般について説明する際には、符号1308,1309を用い、個々の配線について説明する際には、符号1308_R1〜1308_Gn、1309_R1〜1309_Gnを用いることとする。
配線1308_R1は、単位画素1300_R1に備えられた波形整形部1303から出力されるパルス信号を、単位画素1300_R3に備えられたANDゲート1304に供給するためのものである。配線1308_R3は、単位画素1300_R3に備えられた波形整形部1303から出力されるパルス信号を、単位画素1300_R1に備えられたANDゲート1304に供給するためのものである。配線1309_R1は、単位画素1300_R1に備えられたカウンタ1306から出力されるカウント上限値到達信号を、単位画素1300_R3に備えられた制御部1307に供給するためのものである。配線1309_R1は、単位画素1300_R1に備えられたカウンタ1306から出力されるカウント上限値到達信号を、単位画素1300_R3に備えられた制御部1307に供給するためのものである。
配線1308_G4は、単位画素1300_G4に備えられた波形整形部1303から出力されるパルス信号を、単位画素1300_G6に備えられたANDゲート1304に供給するためのものである。配線1308_G6は、単位画素1300_G6に備えられた波形整形部1303から出力されるパルス信号を、単位画素1300_G4に備えられたANDゲート1304に供給するためのものである。配線1309_G4は、単位画素1300_G4に備えられたカウンタ1306から出力されるカウント上限値到達信号を、単位画素1300_G6に備えられた制御部1307に供給するためのものである。配線1309_G6は、単位画素1300_G6に備えられたカウンタ1306から出力されるカウント上限値到達信号を、単位画素1300_G4に備えられた制御部1307に供給するためのものである。
配線1308_Gn−2は、単位画素1300_Gn−2に備えられた波形整形部1303から出力されるパルス信号を、単位画素1300_Gnに備えられたANDゲート1304に供給するためのものである。配線1308_Gnは、単位画素1300_Gnに備えられた波形整形部1303から出力されるパルス信号を、単位画素1300_Gn−2に備えられたANDゲート1304に供給するためのものである。配線1309_Gn−2は、単位画素1300_Gn−2に備えられたカウンタ1306から出力されるカウント上限値到達信号を、単位画素1300_Gnに備えられた制御部1307に供給するためのものである。配線1309_Gnは、単位画素1300_Gnに備えられたカウンタ1306から出力されるカウント上限値到達信号を、単位画素1300_Gn−2に備えられた制御部1307に供給するためのものである。
制御部1307は、当該制御部1307が備えられた単位画素1300のカウンタ1306のカウント値がカウント上限値に達した場合には、以下のような制御を行う。即ち、当該単位画素1300の波形整形部1303から出力されるパルス信号が、当該単位画素1300とは異なる単位画素1300に備えられたカウンタ1306によってカウントされるように制御を行う。例えば、単位画素1300_R1に備えられたカウンタ1306のカウント値がカウント上限値に達した場合、単位画素1300_R1に備えられたカウンタ1306から出力されるカウント上限値到達信号はHレベルとなる。そうすると、Hレベルのカウント上限値到達信号が、単位画素1300_R3に備えられた制御部1307に配線1309_R1を介して供給される。Hレベルのカウント上限値到達信号が配線1309_R1を介して供給されると、単位画素1300_R3に備えられた制御部1307は、単位画素1300_R3に備えられたANDゲート1304にHレベルの制御信号を供給する。単位画素1300_R3のカウンタ1306は、単位画素1300_R3に備えられた波形整形部1303から出力されるパルス信号のみならず、単位画素1300_R1に備えられた波形整形部1303から出力されるパルス信号をもカウントするようになる。
このように、本実施形態では、カウンタ1306のカウント値がカウント上限値に達した場合には、以下のようになる。即ち、当該カウンタ1306が備えられている単位画素1300の波形整形部1303から出力されるパルス信号が、当該カウンタ1306が備えられている単位画素1300とは異なる単位画素1300に備えられたカウンタ1306によってカウントされる。このため、本実施形態によっても、より良好に撮像を行い得る固体撮像素子、撮像装置及び撮像方法を提供することができる。
なお、上記においては、同じ列に配された複数の単位画素1300から出力される信号に対して加算処理が行われる場合を例に説明したが、これに限定されるものでない。例えば、別個の列に配された複数の単位画素1300から出力される信号に対して加算処理が行われるようにしてもよい。
また、上記においては、1つの単位画素1300に1つのAPD1301が備えられている場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。例えば、第1乃至第3実施形態と同様に、1つの単位画素1300に複数のAPD1301が備えられていてもよい。
[変形実施形態]
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
本発明は、上述の実施形態の1以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記録媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける1つ以上のプロセッサがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、1以上の機能を実現する回路(例えば、ASIC)によっても実現可能である。