Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP7130384B2 - Solid-state imaging device, imaging device, and imaging method - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP7130384B2 - Solid-state imaging device, imaging device, and imaging method - Google Patents

Solid-state imaging device, imaging device, and imaging method Download PDF

Info

Publication number
JP7130384B2
JP7130384B2 JP2018022420A JP2018022420A JP7130384B2 JP 7130384 B2 JP7130384 B2 JP 7130384B2 JP 2018022420 A JP2018022420 A JP 2018022420A JP 2018022420 A JP2018022420 A JP 2018022420A JP 7130384 B2 JP7130384 B2 JP 7130384B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
counter
upper limit
signal
count
gate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2018022420A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2019140537A (en
Inventor
聡 熊木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP2018022420A priority Critical patent/JP7130384B2/en
Publication of JP2019140537A publication Critical patent/JP2019140537A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7130384B2 publication Critical patent/JP7130384B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/76Addressed sensors, e.g. MOS or CMOS sensors
    • H04N25/77Pixel circuitry, e.g. memories, A/D converters, pixel amplifiers, shared circuits or shared components
    • H04N25/772Pixel circuitry, e.g. memories, A/D converters, pixel amplifiers, shared circuits or shared components comprising A/D, V/T, V/F, I/T or I/F converters
    • H04N25/773Pixel circuitry, e.g. memories, A/D converters, pixel amplifiers, shared circuits or shared components comprising A/D, V/T, V/F, I/T or I/F converters comprising photon counting circuits, e.g. single photon detection [SPD] or single photon avalanche diodes [SPAD]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Description

本発明は、固体撮像素子、撮像装置及び撮像方法に関する。 The present invention relates to a solid-state imaging device, an imaging device, and an imaging method.

近年、CMOSセンサ等の撮像素子によって得られた信号を用いて焦点検出等を行う撮像装置が提案されている。特許文献1では、撮像素子から得られた信号を用いて瞳分割方式の焦点検出を行う技術が提案されている。特許文献1では、撮像素子の画素毎に1つのマイクロレンズと2つのフォトダイオードとが設けられており、それぞれのフォトダイオードは、撮影レンズの互いに異なる瞳領域を通過した光を受光する。引用文献1では、2つのフォトダイオードからの出力信号を比較することによって焦点検出が行われ、2つのフォトダイオードからの出力信号を加算することによって撮像画像の生成が行われる。 2. Description of the Related Art In recent years, imaging apparatuses have been proposed that perform focus detection and the like using signals obtained by an imaging device such as a CMOS sensor. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-200001 proposes a technique of performing pupil-division focus detection using a signal obtained from an image pickup device. In Patent Document 1, one microlens and two photodiodes are provided for each pixel of the imaging device, and each photodiode receives light that has passed through different pupil regions of the imaging lens. In Document 1, focus detection is performed by comparing output signals from two photodiodes, and a captured image is generated by adding output signals from the two photodiodes.

また、新しい方式のイメージセンサとして、特許文献2に示すようなイメージセンサが提案されている。特許文献2に開示されたイメージセンサには、以下のような信号処理回路が各画素に備えられている。特許文献2では、光電変換素子で生成された電荷を蓄積する蓄積容量と、蓄積容量の電圧を基準電圧と比較し、両者が一致したときにパルスを出力する比較器と、比較器の出力により蓄積容量の電圧をリセット電圧に戻すリセット手段とが各画素に備えられている。 Also, as a new type of image sensor, an image sensor as shown in Patent Document 2 has been proposed. In the image sensor disclosed in Patent Document 2, each pixel is provided with the following signal processing circuit. In Patent Document 2, a storage capacitor that stores charges generated by a photoelectric conversion element, a comparator that compares the voltage of the storage capacitor with a reference voltage, and outputs a pulse when the two match a reference voltage, and the output of the comparator Each pixel is provided with reset means for returning the voltage of the storage capacitor to the reset voltage.

特開2001-124984号公報JP 2001-124984 A 特開2015-173432号公報JP 2015-173432 A

しかしながら、従来の技術では、必ずしも良好な撮影を行い得ないことが懸念される。
本発明の目的は、良好な撮影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にある。
However, there is a concern that conventional techniques cannot necessarily perform good imaging.
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a solid-state image pickup device, an image pickup apparatus, and an image pickup method capable of performing excellent photographing.

実施形態の一観点によれば、光子の受光頻度に応じた頻度でパルスを発する複数のセンサ部と、前記複数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複数のカウンタとを有し、前記複数のセンサ部のうちの第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、前記第1のセンサ部から発せられる信号のパルス数を、前記複数のセンサ部のうちの前記第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することを特徴とする固体撮像素子が提供される。

According to one aspect of the embodiment, a plurality of sensor units that emit pulses at a frequency corresponding to the frequency of photon reception, and a plurality of counters that count the number of pulses of signals emitted from the plurality of sensor units, When a count value of a first counter for counting the number of pulses of a signal emitted from the first sensor unit among the plurality of sensor units reaches a predetermined value, the signal emitted from the first sensor unit is reduced. The number of pulses is counted by a second counter that counts the number of pulses of a signal emitted from a second sensor unit different from the first sensor unit among the plurality of sensor units . A solid-state imaging device is provided.

本発明によれば、良好な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。 According to the present invention, it is possible to provide a solid-state image pickup device, an image pickup apparatus, and an image pickup method capable of performing excellent image pickup.

第1実施形態による固体撮像素子に備えられた単位画素を示す図である。It is a figure which shows the unit pixel with which the solid-state image sensor by 1st Embodiment was equipped. 第1実施形態による固体撮像素子の動作を示すタイミングチャートである。4 is a timing chart showing the operation of the solid-state imaging device according to the first embodiment; 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。4 is a conceptual diagram showing the relationship between the exit pupil of the imaging lens and the unit pixel; FIG. 第1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。FIG. 5 is a diagram showing an example of output characteristics of a unit pixel provided in the solid-state imaging device according to the first embodiment; 第1実施形態による固体撮像素子を示す図である。It is a figure which shows the solid-state image sensor by 1st Embodiment. 第1実施形態による撮像装置を示すブロック図である。1 is a block diagram showing an imaging device according to a first embodiment; FIG. 第1実施形態による固体撮像素子を示す図である。It is a figure which shows the solid-state image sensor by 1st Embodiment. 第2実施形態による固体撮像素子に備えられた単位画素を示す図である。It is a figure which shows the unit pixel with which the solid-state image sensor by 2nd Embodiment was equipped. 第2実施形態による固体撮像素子に備えられた単位画素のセンサ部のレイアウトを示す図である。It is a figure which shows the layout of the sensor part of the unit pixel with which the solid-state image sensor by 2nd Embodiment was equipped. 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。It is a figure which shows the relationship between a count upper limit reach|attainment signal and a control signal. 第3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。It is a figure which shows the unit pixel with which the solid-state image sensor by 3rd Embodiment is equipped. 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。It is a figure which shows the operation|movement of the solid-state image sensor by 3rd Embodiment. 第4実施形態による固体撮像素子を示す図である。It is a figure which shows the solid-state image sensor by 4th Embodiment.

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。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. It should be noted that the present invention is not limited to the following embodiments, and can be modified as appropriate. Also, the embodiments shown below may be combined as appropriate.

[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。
[First embodiment]
A solid-state imaging device, an imaging apparatus, and an imaging method according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 7. FIG.

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。 First, the unit pixel 100 provided in the solid-state imaging device according to this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a diagram showing a unit pixel 100 provided in a solid-state imaging device according to this embodiment. The unit pixel 100 has avalanche photodiodes (hereinafter also referred to as "APD") 101A, 101B, quench resistors 102A, 102B, waveform shaping sections 103A, 103B, and AND gates 104A, 104B. The unit pixel 100 further has OR gates 105A, 105B and counters 106A, 106B.

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。 The unit pixel 100 is provided with two APDs 101A and 101B, which are light receiving elements. The anode of APD 101A is connected to ground potential. The cathode of the APD 101A is connected to one end of the quench resistor 102A and the input terminal of the waveform shaping section 103A. The other end of the quench resistor 102A is connected to a predetermined potential VAPD which is a reverse bias potential. Thus, APD 101A is connected to a predetermined potential V APD through quench resistor 102A. The anode of APD 101B is connected to ground potential. A cathode of the APD 101B is connected to one end of the quench resistor 102B and an input terminal of the waveform shaping section 103B. The other end of the quench resistor 102B is connected to a predetermined potential VAPD which is a reverse bias potential. Thus, APD 101B is connected to a predetermined potential VAPD through quench resistor 102B.

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。 A sensor section 107A, which emits pulses at a frequency corresponding to the photon reception frequency, is composed of an APD 101A, a quench resistor 102A, and a waveform shaping section 103A. Further, the sensor section 107B, which emits pulses at a frequency corresponding to the photon reception frequency, is composed of the APD 101B, the quench resistor 102B, and the waveform shaping section 103B. Reference numerals 107A and 107B are used when describing individual sensor units, and reference numeral 107 is used when describing the sensor units in general.

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。 Light transmitted through the same microlens 301 (see FIG. 3) is received by APD 101A and APD 101B, respectively. Thus, the APD 101A and the APD 101B can acquire signals corresponding to light beams passing through different regions of the exit pupil. Signals obtained by the two APDs 101A and 101B are added by components provided after the APDs 101A and 101B. An image signal is generated from the signal acquired by the unit pixel 100 in this way.

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。 When photons are incident on the APDs 101A and 101B, charges are generated by the avalanche multiplication phenomenon. The charge generated by the avalanche image multiplication phenomenon is discharged through quench resistors 102A and 102B.

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。 The potentials of the signals APD_A and APD_B input to the waveform shaping units 103A and 103B change according to the generation and discharge of charges in response to the incidence of photons on the APDs 101A and 101B. The waveform shaping sections 103A and 103B generate pulse-shaped signals by performing edge detection and amplification on the input signals.

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。 Reference numerals 101A and 101B are used when describing individual APDs, and reference numeral 101 is used when describing APDs in general. Reference numerals 102A and 102B are used when describing individual quench resistors, and reference numeral 102 is used when describing quench resistors in general. Reference numerals 103A and 103B are used when describing individual waveform shaping units, and reference numeral 103 is used when describing the waveform shaping units in general. Reference numerals 105A and 105B are used when describing individual counters, and reference numeral 105 is used when describing counters in general.

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。 The APD 101, the quench resistor 102, and the waveform shaping section 103 function as a 1-bit AD conversion section (sensor section) that converts the presence or absence of incident photons to the APD 101 into a pulse signal.

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Lがカウンタ106Aから供給される。カウント上限値到達信号L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。 A signal output from the waveform shaping section 103A is supplied to the AND gate 104A. The AND gate 104A is supplied with a count upper limit value arrival signal LA from the counter 106A. The count upper limit value reaching signal LA is a signal indicating that the count value of the counter 106A has reached the count upper limit value. Therefore, the pulse signal output from the waveform shaping section 103A is supplied to the OR gate 105B after the count value of the counter 106A reaches the count upper limit value. The count upper limit value is the upper limit value that can be counted by the counter.

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Lがカウンタ106Bから供給される。カウント上限値到達信号L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。 A signal output from the waveform shaping section 103B is supplied to the AND gate 104B. The AND gate 104B is also supplied with a count upper limit reach signal LB from the counter 106B . The count upper limit value reaching signal LB is a signal indicating that the count value of the counter 106B has reached the count upper limit value. Therefore, the pulse signal output from the waveform shaping section 103B is supplied to the OR gate 105A after the count value of the counter 106B reaches the count upper limit value.

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 gate 105A supplies pulse signal PLS_A to the input terminal of counter 106A. The signal output from the waveform shaping section 103A and the signal output from the AND gate 104B are supplied to the OR gate 105A. OR gate 105B supplies pulse signal PLS_B to the input terminal of counter 106B. The signal output from the waveform shaping section 103B and the signal output from the AND gate 104A are supplied to the OR gate 105B.

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。 The OR gate 105A supplies the pulse signal output from the waveform shaping section 103A to the counter 106A before the count value of the counter 106A reaches the count upper limit. The OR gate 105B supplies the pulse signal output from the waveform shaping section 103B to the counter 106B before the count value of the counter 106B reaches the count upper limit.

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。 When the count value of the counter 106A reaches the count upper limit, the signal output from the waveform shaping section 103A is input to the OR gate 105B via the AND gate 104A. Therefore, after the count value of the counter 106A reaches the count upper limit, the signal obtained by synthesizing the pulse signal output from the waveform shaping section 103A and the pulse signal output from the waveform shaping section 103B is , are output from the OR gate 105B. More specifically, when a pulse signal is output from either waveform shaping section 103A or waveform shaping section 103B, a pulse signal is output from OR gate 105B.

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。 When the count value of the counter 106B reaches the count upper limit, the signal output from the waveform shaping section 103B is input to the OR gate 105A via the AND gate 104B. Therefore, after the count value of the counter 106B reaches the count upper limit, the signal obtained by synthesizing the pulse signal output from the waveform shaping section 103A and the pulse signal output from the waveform shaping section 103B is , are output from the OR gate 105A. More specifically, when a pulse signal is output from either waveform shaping section 103A or waveform shaping section 103B, a pulse signal is output from OR gate 105A.

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。 The counter 106A counts the number of pulse signals supplied from the OR gate 105A and outputs a signal A indicating the counting result to the outside of the unit pixel 100. FIG. The counter 106B counts the number of pulse signals supplied from the OR gate 105B and outputs a signal B indicating the count result to the outside of the unit pixel 100. FIG.

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。 Various drive signals such as reset signals and enable signals are supplied to the counters 106A and 106B provided in each unit pixel 100 . After the count value of the counter 106 reaches the count upper limit value, even if a pulse signal is newly input to the counter 106, the count value of the counter 106 does not change.

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。 Thus, in this embodiment, when the count value of the counter 106A reaches the count upper limit, the pulse signal that should have been counted by the counter 106A is counted by the counter 106B. On the other hand, when the count value of the counter 106B reaches the count upper limit, the pulse signal that should have been counted by the counter 106B is counted by the counter 106A. Therefore, according to the present embodiment, even if one of the counter 106A and the counter 106B reaches the count upper limit value, unless both the counter 106A and the counter 106B reach the count upper limit value, Pulse signals can be successfully counted.

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。 Next, the operation of the unit pixel 100 provided in the solid-state imaging device according to this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a timing chart showing the operation of the unit pixel 100 provided in the solid-state imaging device according to this embodiment. FIG. 2 shows the operation of one unit pixel 100 among the plurality of unit pixels 100 provided in the pixel section (pixel array) 501 (see FIG. 5). A digital image signal corresponding to the optical image formed on the pixel portion 501 is acquired by performing the operation shown in FIG. 2 in parallel in the plurality of unit pixels 100 .

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。 Driving signals such as a reset signal CNT_RST and an enable signal CNT_EN are appropriately supplied to the counters 106A and 106B. When the pulse-like reset signal CNT_RST is supplied, the count values of the counters 106A and 106B are reset to zero. Further, when the H level enable signal CNT_EN is supplied, the counters 106A and 106B count pulse signals. In FIG. 2, symbol CNT_A indicates the count value of counter 106A, and symbol CNT_B indicates the count value of counter 106B. In FIG. 2, for the sake of simplification of explanation, the counter 106 counts in eight steps from 0 to 7, and the case where the count upper limit value of the counter 106 is 7 will be explained as an example. The count upper limit value is actually set to be sufficiently large.

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。 At timing t200, when the reset signal CNT_RST supplied to the counters 106A and 106B goes high, the count values of the counters 106A and 106B are reset to zero.

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。 At timing t201, when the reset signal CNT_RST supplied to the counters 106A and 106B becomes L level, the resetting of the counters 106A and 106B ends. At timing t201, the enable signal CNT_EN becomes H level. This enables the counting of pulse signals by the counters 106A and 106B. Thus, an imaging period is started, which is a period for counting pulse signals corresponding to photons incident on the APDs 101A and 101B.

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。 At timing t202, a photon enters the APD 101A. When a photon is incident on the APD 101A, charges are generated by the avalanche multiplication phenomenon, the charges are discharged through the quench resistor 102A, and the potential of the cathode of the APD 101A changes. Therefore, it takes a certain amount of time for the signal APD_A to return to a constant potential again. Waveform shaping section 103A detects a falling edge of signal APD_A and outputs a short-time pulse signal. The pulse signal output from the waveform shaping section 103A is input to the counter 106A via the OR gate 105A, and the count value of the counter 106A changes from 0 to 1.

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。 Between timings t202 and t203, neither counter 106A nor counter 106B reaches the count upper limit value. Therefore, the pulse signal output from the waveform shaping section 103A is counted by the counter 106A, and the pulse signal output from the waveform shaping section 103B is counted by the counter 106B.

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LがHレベルとなる。 At the timing t203, the count value of the counter 106A becomes 7. That is, the count value of the counter 106A reaches the count upper limit. Therefore, the count upper limit value arrival signal LA output from the counter 106A becomes H level.

タイミングt203~t204においては、カウント上限値到達信号L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。 During timings t203 to t204 , the count upper limit value arrival signal LA is at H level, so the pulse signal output from the waveform shaping section 103A is supplied to the OR gate 105B via the AND gate 104A. Therefore, when a pulse signal is output from either waveform shaping section 103A or waveform shaping section 103B, pulse signal PLS_B is output from OR gate 105B. That is, the counter 106B can count pulse signals output from either the waveform shaping section 103A or the waveform shaping section 103B.

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。 At timing t204, the enable signal CNT_EN becomes L level, and the imaging period ends. The count values of the counters 106A and 106B when the imaging period ends are output to the outside of the unit pixel 100 as signals A and B, respectively.

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。 In the example shown in FIG. 2, the number of photons equal to or greater than the count upper limit of the APD 101A is incident on the APD 101A, so the count value of the counter 106A reaches the count upper limit. Therefore, in the example shown in FIG. 2, the number of photons incident on the APD 101A and the signal A do not match. After the count value of the counter 106A reaches the count upper limit, the number of photons incident on the APD 101A is counted by the counter 106B. However, the signal obtained by adding signal A and signal B matches the total number of photons incident on APD 101A and APD 101B.

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。 Next, pupil division type focus detection performed by the imaging apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a conceptual diagram showing the relationship between the exit pupil of the photographing lens and the unit pixel. FIG. 3A shows how a light beam is incident on a unit pixel 100 arranged near the optical axis OA. On the other hand, FIG. 3(b) shows how the luminous flux is incident on the unit pixel 100 arranged at a position away from the optical axis OA.

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。
APD 101A and APD 101B are arranged in the unit pixel 100 .
As shown in FIG. 3A, the luminous flux that has passed through the exit pupil 300 is centered on the optical axis OA, passes through the microlens 301 and the color filter 302, and enters the unit pixel 100. As shown in FIG. The distance from the exit pupil 300 to the unit pixel 100 is called pupil distance.

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。 A light flux passing through pupil region 303A, which is the first region of exit pupil 300, enters APD 101A. A light flux passing through a pupil region 303B, which is a second region different from the first region in exit pupil 300, enters APD 101B. Therefore, the APD 101A and the APD 101B receive light passing through different areas of the exit pupil of the imaging lens. Therefore, the phase difference can be detected by comparing the signal acquired by the APD 101A and the signal acquired by the APD 101B. If the count value of at least one of the counters 106A and 106B reaches the count upper limit, the signals obtained by these counters 106 cannot be used to correctly detect the phase difference. Therefore, when the count value of at least one of the counter 106A and the counter 106B reaches the count upper limit value, the signal A and the signal B acquired by the unit pixel 100 provided with the counter 106 are It is not used for phase difference detection.

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。 As shown in FIG. 3B, in the unit pixel 100 arranged away from the optical axis OA, the microlens 301 is not arranged directly above the unit pixel 100, and the microlens 301 is shifted from directly above the unit pixel 100. It is preferable to dispose the microlens 301 at a position where At the reference pupil distance, the position of the microlens 301 is shifted so that the luminous flux that has passed through the pupil region 303A is incident on the APD 101A, and the luminous flux that has passed through the pupil region 303B is incident on the APD 101B. By setting the position of the microlens 301 in this way, imaging plane phase difference AF can be performed satisfactorily even when an object is imaged at a position away from the optical axis OA. However, the pupil distance differs depending on the type of lens and zoom magnification. When the pupil distance changes, in the unit pixel 100 located away from the optical axis OA, a light flux passing through a region shifted from the pupil region 303A is incident on the APD 101A, and the region shifted from the pupil region 303B. is incident on the APD 101B. Then, the amount of light incident on the APD 101A and the APD 101B is biased.

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。 Next, the output characteristics of the solid-state imaging device according to this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a diagram showing an example of output characteristics of a unit pixel provided in the solid-state imaging device according to this embodiment. In FIG. 4, signals A and B are indicated using dashed lines. Further, in FIG. 4, the synthesized signal generated by synthesizing the signal A and the signal B is indicated using a solid line. In addition, FIG. 4 shows the signal B and the combined signal using the dashed-dotted line when the method of the present embodiment is not applied. The horizontal axis of FIG. 4 indicates the amount of incident light, and the vertical axis of FIG. 4 indicates the signal value. FIG. 4 shows an example in which the amount of light incident on the APD 101A is greater than the amount of light incident on the APD 101B. As described above, in the unit pixel 100 located away from the optical axis OA, such deviation of the amount of light is likely to occur.

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。 The amount of light X1 in FIG. 4 is the amount of light at which the count value of the counter 106A reaches the count upper limit. The value of the synthesized signal when the light amount is X1 is Y1. The amount of light X2 in FIG. 4 is the amount of light at which the count value of the counter 106B reaches the count upper limit. The value of the synthesized signal when the amount of light is X2 is Y2. At this time, the value Y2 of the synthesized signal is a value obtained by adding the count upper limit value of the counter 106A and the count upper limit value of the counter 106B.

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。 When the amount of light is less than X1, neither the count value of the counter 106A nor the count value of the counter 106B reaches the count upper limit value. At a light quantity less than X1, all of the signal A, the signal B, and the combined signal maintain their linearity.

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。 Since the count value of the counter 106A reaches the count upper limit at the light intensities X1 to X2, the photons incident on the APDs 101A and 101B are counted by the counter 106B. The linearity of the combined signal is maintained even at the light intensities of X1 to X2.

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。 At a light intensity of X2 or more, both the count value of the counter 106A and the count value of the counter 106B have reached the count upper limit value, so neither the signal A nor the signal B changes, and therefore the composite signal does not change either.

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。 If the method according to this embodiment is not applied, the linearity of the composite signal is maintained only when the light amount is less than X1. In contrast, in this embodiment, the linearity of the combined signal is maintained up to X2, which is larger than X1. That is, in this embodiment, a good combined signal can be obtained as long as both the count value of the counter 106A and the count value of the counter 106B do not reach the count upper limit value. Therefore, according to this embodiment, it is possible to obtain a good image even for a brighter subject.

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。 Next, the configuration of the solid-state imaging device according to this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a diagram showing a solid-state imaging device 500 according to this embodiment.

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。 The solid-state imaging device 500 has a pixel section 501 in which a large number of unit pixels 100 are arranged in a matrix, an output control section 502 , a signal processing section 503 and a timing control section 504 . Signals A and B are input to the output control unit 502 from each of the plurality of unit pixels 100 arranged in the pixel unit 501 . The output control unit 502 appropriately selects the signal A and the signal B supplied from each of the plurality of unit pixels 100 and outputs them to the signal processing unit 503 .

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。 The signal processing unit 503 performs addition processing on the signal A and the signal B acquired by the unit pixel 100 as necessary. When imaging plane phase difference AF is not performed, it is not necessary to output signal A and signal B separately. Output to the outside.

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。 A timing control unit 504 supplies a drive signal to the pixel unit 501 . The timing control unit 504 also supplies a signal for driving the output control unit 502, a signal for driving the signal processing unit 503, and the like.

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。 Next, an imaging device having the solid-state imaging device according to this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a block diagram showing the imaging device according to this embodiment. As shown in FIG. 6, an imaging device 610 according to this embodiment includes a solid-state imaging device 500, a lens control unit 601, a control unit (overall control calculation unit) 603, a memory unit 604, a display unit 605, an operation It has a unit 606 and a recording unit 607 . An imaging device 610 is provided with an imaging lens 600 . The imaging lens 600 may or may not be detachable from the body of the imaging device 610 . The control unit 603 , the memory unit 604 , the display unit 605 , the operation unit 606 , and the recording unit 607 can appropriately input and output signals and the like via the bus line 608 .

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。 An optical image generated by the imaging lens 600 is formed on the imaging surface of the solid-state imaging device 500 . The solid-state imaging device 500 generates an image signal by photoelectrically converting the optical image formed on the imaging surface by the imaging lens 600 .

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。 Based on instructions from the control unit 603, the lens control unit 601 drives a focus lens (not shown) provided in the photographing lens 600, drives an aperture stop (not shown) provided in the photographing lens 600, and the like.

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。 A control unit 603 controls the entire imaging device 610 . A control unit 603 controls the solid-state imaging device 500 . The control unit 603 also performs correction processing, development processing, and the like on the image signal output from the solid-state imaging device 500 . In addition, the control unit 603 performs phase difference detection using signals output from the solid-state imaging device 500, specifically, the signals A and B as described above. The control unit 603 supplies information indicating a control amount for driving the focus lens to the lens control unit 601 according to the phase difference detection result.

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。 The memory unit 604 temporarily holds image data. A display unit 605 displays various information and captured images. The operation unit 606 is various interfaces for the user to operate the imaging device 610 . The control unit 603 controls each functional block based on an operation instruction by the user through the operation unit 606 . The recording unit 607 includes a recording medium (not shown). The recording medium may or may not be detachable from the recording unit 607 . Image data and the like are recorded on the recording medium. For example, a semiconductor memory or the like can be used as the recording medium.

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。 Next, the solid-state imaging device according to this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 7A is a perspective view showing the structure of the solid-state imaging device according to this embodiment. FIG. 7B is a diagram showing a unit pixel included in the solid-state imaging device according to this embodiment. FIG. 7C is a cross-sectional view showing the solid-state imaging device 500 according to this embodiment.

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。 As shown in FIG. 7A, a solid-state imaging device 500 according to this embodiment has an upper substrate (first semiconductor chip) 700 and a lower substrate (second semiconductor chip) 701 . An optical image formed by the photographing lens 600 is imaged on the partial pixel portion 501A provided on the upper substrate 700 .

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。 As shown in FIG. 7B, the unit pixel 100 has a sensor region 702 and a counting section 703. As shown in FIG. The sensor region 702 is formed in a partial pixel portion 501A provided on the upper substrate 700. As shown in FIG. The counting section 703 is formed on the lower substrate 701 .

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。 As shown in FIG. 7A, a plurality of sensor regions 702 are arranged in a matrix in a partial pixel section 501A provided on the upper substrate 700. As shown in FIG. A plurality of counting units 703 are arranged in a matrix in the partial pixel unit 501B provided on the lower substrate 701 .

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。 As shown in FIG. 7B, the sensor area 702 has a sensor section 107A and a sensor section 107B. On the other hand, counting section 703 includes AND gates 104A and 104B, OR gates 105A and 105B, and counters 106A and 106B. A counting unit 703 counts the number of pulses of signals emitted from the sensor units 107A and 107B.

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。 As shown in FIG. 7A, the output control section 502, the signal processing section 503, and the timing control section 504 are arranged on the lower substrate 701. As shown in FIG.

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。 As shown in FIG. 7C, a wiring layer 704 is formed on the upper substrate 700 . A microlens 301 and a color filter 302 are arranged on the side of the upper substrate 700 opposite to the side on which the wiring layer 704 is formed, that is, on the back side of the upper substrate 700 . Photons are incident from the back side of the upper substrate 700 and reach the PDs 101A and 101B.

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。 A wiring layer 705 is formed on the lower substrate 701 . A connection electrode 706a provided on the wiring layer 704 of the upper substrate 700 and a connection electrode 706b provided on the wiring layer 705 of the lower substrate 701 are electrically connected. That is, the upper substrate 700 and the lower substrate 701 are electrically connected through the connection electrodes 706a and 706b.

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。 Counters 106A and 106B are multi-bit counters. Therefore, the counting unit 703 has a large circuit scale. However, since the counting part 703 is arranged on the lower substrate 701 separate from the upper substrate 700 on which the sensor region 702 is arranged, the sensor region 702 can secure a sufficient opening area.

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。 Note that the structure of the solid-state imaging device 500 is not limited to the above, and can be set as appropriate. For example, a solid-state imaging device may be configured by stacking three or more semiconductor chips. Also, a single semiconductor chip may constitute a solid-state imaging device. Further, in the above embodiment, the case where photons are incident from the back surface side of the upper substrate 700 is described as an example. can be Also, a plurality of semiconductor chips used in the solid-state imaging device 500 may be manufactured according to different process rules.

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。 Further, in the present embodiment, the case where when the count value of the counter 106 reaches the count upper limit value, counting is performed using only the counter 106 whose count value has not reached the count upper limit value has been described as an example. is not limited to For example, when the count value of the counter 106 reaches a predetermined value, only the counters 106 whose count value has not reached the predetermined value may be used for counting. In this case, the counter 106 whose count value reaches the predetermined value does not count pulse signals after the count value reaches the predetermined value.

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。 As described above, according to the present embodiment, imaging plane phase difference AF can be performed satisfactorily using the signal output from the sensor unit 107A and the signal output from the sensor unit 107B. Moreover, according to the present embodiment, when the count value of the first counter that counts the number of pulses of the signal emitted from the first sensor unit of the plurality of sensor units 107 reaches a predetermined value, the counting unit 703 may operate in the following modes of operation. That is, in the operation mode in which the number of pulses of the signal emitted from the first sensor section is counted by the second counter that counts the number of pulses of the signal emitted from the second sensor section different from the first sensor section. A counting unit 703 may operate. As described above, in this embodiment, the pulse signals output from the respective sensor units 107A and 107B can be counted satisfactorily as long as both the count value of the counter 106A and the count value of the counter 106B do not reach the count upper limit value. . Therefore, according to the present embodiment, it is possible to perform better imaging.

[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。
[Second embodiment]
A solid-state imaging device, an imaging apparatus, and an imaging method according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. 8 to 10. FIG. The same components as those of the solid-state imaging device according to the first embodiment shown in FIGS. 1 to 7 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted or simplified.

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。 In the solid-state imaging device according to this embodiment, a unit pixel 800 is divided vertically and horizontally.

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。 Next, a unit pixel 800 provided in the solid-state imaging device according to this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a diagram showing a unit pixel 800 provided in the solid-state imaging device according to this embodiment.

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。 A unit pixel 800 has four sensor portions 808A to 808D. Reference numerals 808A to 808D are used when describing individual sensor units, and reference numeral 808 is used when describing the sensor units in general. The sensor section 808A has an APD 801A, a quench resistor 802A, and a waveform shaping section 803A. The sensor section 808B has an APD 801B, a quench resistor 802B, and a waveform shaping section 803B. The sensor section 808C has an APD 801C, a quench resistor 802C, and a waveform shaping section 803C. The sensor section 808D has an APD 801D, a quench resistor 802D, and a waveform shaping section 803D. Reference numerals 801A to 801D are used when describing individual APDs, and reference numeral 801 is used when describing APDs in general. Reference numerals 802A-802D are used when describing individual quench resistors, and reference numeral 802 is used when describing quench resistors in general. Reference numerals 803A to 803D are used when describing individual waveform shaping units, and reference numeral 803 is used when describing the waveform shaping units in general.

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。 The unit pixel 800 further has OR gates 805A-805D and counters 806A-806D. Reference numerals 805A to 805D are used when describing individual OR gates, and reference numeral 805 is used when describing OR gates in general. Reference numerals 806A to 806D are used when describing individual counters, and reference numeral 806 is used when describing counters in general.

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。 The unit pixel 800 includes AND gates 804A-B, 804A-C, 804A-D, 804B-A, 804B-C, 804B-D, 804C-A, 804C-B, 804C-D, 804D-A, 804D-B. , 804D-C. When discussing individual AND gates, these symbols 804A-B, 804A-C, 804A-D, 804B-A, 804B-C, 804B-D, 804C-A, 804C-B, 804C-D, 804D-A, 804D-B, 804D-C are used. Reference numeral 804 is used when describing AND gates in general.

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 gates 804A-B are used to supply pulse signals output from sensor section 808A to OR gate 805B. AND gates 804A-C are used to supply the pulse signal output from sensor section 808A to OR gate 805C. AND gates 804A-D are used to supply the pulse signal output from sensor section 808A to OR gate 805D.

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 gate 804B-A is used to supply the pulse signal output from sensor section 808B to OR gate 805A. AND gates 804B-C are used to supply pulse signals output from sensor section 808B to OR gate 805C. AND gates 804B-D are used to supply pulse signals output from sensor section 808B to OR gate 805D.

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 gate 804C-A is used to supply the pulse signal output from sensor section 808C to OR gate 805A. AND gate 804C-B is used to supply the pulse signal output from sensor section 808C to OR gate 805B. AND gates 804C-D are used to supply pulse signals output from sensor section 808C to OR gate 805D.

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。 AND gate 804D-A is used to supply the pulse signal output from sensor section 808D to OR gate 805A. AND gate 804D-B is used to supply the pulse signal output from sensor section 808D to OR gate 805B. AND gate 804D-C is used to supply the pulse signal output from sensor section 808D to OR gate 805C.

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L~L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L~L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。 Counters 806A to 806D output count upper limit value reaching signals L A to L D , respectively, when the count value reaches the count upper limit value. The symbols L A to L D are used when describing individual count upper limit reaching signals, and the symbol L is used when describing the count upper limit reaching signals in general.

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L~L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。 Control unit 807 controls control signals S AB , S AC , S AD , S B -A , and S B according to count upper limit reach signals L A to L D supplied from counters 806A to 806D. - outputs C , S BD , S C-A , S CB , S C-D , S D-A , S D-B and S D-C . When discussing the individual control signals, the symbols S AB , S AC , S AD , S BA , S BC , S BD , S C - A , S C- B 1 , S CD , S D-A , S D-B , and S D-C are used, and symbol S is used when general control signals are described.

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。 The AND gate 804 becomes effective when the control signal S supplied to the AND gate 804 becomes H level, and supplies the pulse signal supplied from the sensor section 808 to the OR gate 805 corresponding to the AND gate 804 . The OR gates 805A-805D supply the counter 806 with pulse signals corresponding to the input pulse signals. The counters 806A to 806D count the number of pulse signals supplied from the OR gates 805A to 805D, respectively, and output signals A to D indicating the counting results to the outside of the unit pixel 800, respectively.

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。 When the count values of the counters 806A to 806D reach the count upper limit, the control unit 807 enables the AND gate 804 according to the priority according to the operation mode signal supplied from the outside of the solid-state imaging device 500. FIG. The operation mode signal indicates whether the solid-state imaging device is to be controlled in the first operation mode or the second operation mode. The control performed by the control unit 807 will be described later using FIG.

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。 Next, a unit pixel 800 provided in the solid-state imaging device according to this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a diagram showing the layout of the sensor section 808 of the unit pixel 800 provided in the solid-state imaging device according to this embodiment.

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。 As shown in FIG. 9, a sensor section 808A is arranged in the upper left region of the unit pixel 800. As shown in FIG. A sensor section 808B is arranged in the upper right region of the unit pixel 800 . A sensor section 808C is arranged in the lower left region of the unit pixel 800 . A sensor section 808D is arranged in the lower right region of the unit pixel 800 . One microlens 900 is provided for one unit pixel 800 . Light passing through microlens 900 is received by these sensor portions 808A-808D.

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。 In this embodiment, since the sensor units 808 are arranged vertically and horizontally, signals corresponding to light fluxes passing through each of a plurality of pupil regions divided in the vertical direction and a plurality of pupil regions divided in the horizontal direction It is possible to obtain a signal corresponding to the luminous flux passing through each of the . Therefore, according to this embodiment, it is possible to detect the phase difference in the vertical direction and the phase difference in the horizontal direction. For example, when a signal corresponding to a light flux passing through each of a plurality of pupil regions divided only in the horizontal direction is used, an object such as a vertical line that varies greatly in the horizontal direction can be imaged satisfactorily. Surface phase difference AF can be performed. However, in such a case, it is difficult to satisfactorily perform imaging plane phase difference AF for an object such as a horizontal line that changes little in the horizontal direction.

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。 On the other hand, in the present embodiment, a signal corresponding to a light flux passing through each of a plurality of pupil regions divided in the vertical direction and the horizontal direction can be obtained. It can be selected depending on the direction of magnitude. Therefore, according to the present embodiment, imaging plane phase difference AF can be performed satisfactorily for various subjects. For example, the first signal is acquired by adding the pulse signal output from the sensor section 808A and the pulse signal output from the sensor section 808B. A second signal is obtained by adding the pulse signal output from the sensor unit 808C and the pulse signal output from the sensor unit 808D. By comparing the first signal and the second signal, imaging plane phase difference AF can be favorably performed on a subject such as a horizontal line. A third signal is obtained by adding the pulse signal output from the sensor section 808A and the pulse signal output from the sensor section 808C. A fourth signal is obtained by adding the signal output from the sensor unit 808B and the signal output from the sensor unit 808D. Then, by comparing the third signal and the fourth signal, imaging plane phase difference AF can be favorably performed on a subject such as a vertical line.

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。Lは、カウント上限値到達信号LがHレベルである場合を示している。L・Lは、カウント上限値到達信号Lとカウント上限値到達信号LとがHレベルである場合を示している。L・L・Lは、カウント上限値到達信号Lとカウント上限値到達信号Lとカウント上限値到達信号LとがHレベルである場合を示している。Lは、カウント上限値到達信号LがHレベルである場合を示している。L・L・Lは、カウント上限値到達信号Lとカウント上限値到達信号Lとカウント上限値到達信号LとがHレベルである場合を示している。L・Lは、カウント上限値到達信号Lとカウント上限値到達信号LとがHレベルである場合を示している。L・L・Lは、カウント上限値到達信号Lとカウント上限値到達信号Lとカウント上限値到達信号LとがHレベルである場合を示している。Lは、カウント上限値到達信号LがHレベルである場合を示している。L・L・Lは、カウント上限値到達信号Lとカウント上限値到達信号Lとカウント上限値到達信号LとがHレベルである場合を示している。Lは、カウント上限値到達信号LがHレベルである場合を示している。L・Lは、カウント上限値到達信号Lとカウント上限値到達信号LとがHレベルである場合を示している。L・Lは、カウント上限値到達信号Lとカウント上限値到達信号LとがHレベルである場合を示している。 Next, the operation of the control unit 807 provided in the solid-state imaging device according to this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 10 is a diagram showing the relationship between the count upper limit reaching signal and the control signal. FIG. 10 shows the case where the first operation mode is set and the case where the second operation mode is set. FIG. 10 shows which control signal S is output when which count upper limit value reaching signal L is at the H level. LA indicates the case where count upper limit value reaching signal LA is at H level. LA ·LB indicates the case where the count upper limit value reaching signal LA and the count upper limit value reaching signal LB are at the H level. L A , L B , and L C indicate the case where count upper limit reach signal LA, count upper limit reach signal L B , and count upper limit reach signal L C are at H level. LB indicates that the count upper limit value reaching signal LB is at H level. LA , LB , and LD indicate the case where the count upper limit reach signal LA , the count upper limit reach signal LB , and the count upper limit reach signal LD are at the H level. LC· LD indicates the case where the count upper limit value reaching signal LC and the count upper limit value reaching signal LD are at the H level. L A , L C , and L D indicate the case where count upper limit reach signal LA, count upper limit reach signal L C , and count upper limit reach signal L D are at H level. LC indicates the case where count upper limit value reaching signal LC is at H level. LB , LC , and LD indicate the case where count upper limit value reaching signal LB , count upper limit value reaching signal LC , and count upper limit value reaching signal LD are at H level. LD indicates that count upper limit value reaching signal LD is at H level. L A ·L C indicates the case where count upper limit value reaching signal L A and count upper limit value reaching signal L C are at H level. LB and LD indicate the case where the count upper limit value reaching signal LB and the count upper limit value reaching signal LD are at the H level.

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。 The first operation mode is a mode in which horizontal lines are preferentially detected, and the second operation mode is a mode in which vertical lines are preferentially detected. Switching between the first operating mode and the second operating mode can be set by the user via the operation unit 606 . Further, the first operation mode and the second operation mode may be switched by providing a tilt sensor in the imaging device and detecting the vertical position and the horizontal position of the imaging device. Further, based on an image taken in advance, a direction in which the brightness of the subject changes significantly is detected, and based on the result of the detection, the first operation mode and the second operation mode are switched. good too.

第1の動作モードにおいて、カウント上限値到達信号L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。 In the first operation mode, when the count upper limit value arrival signal LA becomes H level, the control section 807 supplies the H level control signal S AB to the AND gates 804A- B . As a result, the pulse signal output from the sensor section 808A is supplied to the OR gate 805B via the AND gates 804A-B, and the pulse signal output from the sensor section 808A is counted by the counter 806B.

第1の動作モードにおいて、カウント上限値到達信号Lのみならずカウント上限値到達信号L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。 In the first operation mode, when not only the count upper limit reach signal LA but also the count upper limit reach signal LB become H level, the control section 807 supplies the following signals. That is, the control section 807 supplies the H-level control signal S AC to the AND gates 804A- C and the H-level control signal SBD to the AND gates 804B- D . As a result, the pulse signal output from the sensor section 808A is supplied to the OR gate 805C via the AND gates 804A-C, and the pulse signal output from the sensor section 808A is counted by the counter 806C. Also, the pulse signal output from the sensor section 808B is supplied to the OR gate 805D via the AND gates 804B-D, and the pulse signal output from the sensor section 808B is counted by the counter 806D.

第1の動作モードにおいて、カウント上限値到達信号L及びカウント上限値到達信号Lのみならずカウント上限値到達信号L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Lとカウント上限値到達信号L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L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。 In the first operation mode, when not only count upper limit reach signal LA and count upper limit reach signal LB but also count upper limit reach signal LC become H level, control section 807 outputs the following signals. supply. That is, the control section 807 supplies the H-level control signals S AD to the AND gates 804A-D. Since the count upper limit value reaching signal LA and the count upper limit value reaching signal LB are at H level, the AND gate 804B -D is supplied with the H level control signal SBD. Further, since the count upper limit value arrival signal L C is at H level, the control signal S CD of H level is supplied to the AND gates 804C- D . As a result, the pulse signal output from the sensor section 808A is supplied to the OR gate 805D via the AND gates 804A-D, and the pulse signal output from the sensor section 808A is counted by the counter 806D. Also, the pulse signal output from the sensor section 808B is supplied to the OR gate 805D via the AND gates 804B-D, and the pulse signal output from the sensor section 808B is counted by the counter 806D. Also, the pulse signal output from the sensor section 808C is supplied to the OR gate 805D via the AND gates 804C-D, and the pulse signal output from the sensor section 808C is counted by the counter 806D.

第1の動作モードにおいて、カウント上限値到達信号L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。 In the first operation mode, when the count upper limit value arrival signal LB becomes H level, the control section 807 supplies the H level control signal S BA to the AND gate 804B - A . As a result, the pulse signal output from the sensor section 808B is supplied to the OR gate 805A via the AND gate 804B-A, and the pulse signal output from the sensor section 808B is counted by the counter 806A.

第1の動作モードにおいて、カウント上限値到達信号Lのみならずカウント上限値到達信号L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。 In the first operation mode, when not only the count upper limit reach signal LB but also the count upper limit reach signal LA go high, the controller 807 supplies the following signals. That is, the control section 807 supplies the H-level control signal SBD to the AND gates 804B - D and supplies the H-level control signal SAC to the AND gates 804A - C. As a result, the pulse signal output from the sensor section 808B is supplied to the OR gate 805D via the AND gates 804B-D, and the pulse signal output from the sensor section 808B is counted by the counter 806D. Also, the pulse signal output from the sensor section 808A is supplied to the OR gate 805C via the AND gates 804A-C, and the pulse signal output from the sensor section 808A is counted by the counter 806C.

第1の動作モードにおいて、カウント上限値到達信号L及びカウント上限値到達信号Lのみならずカウント上限値到達信号L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Lとカウント上限値到達信号L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L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。 In the first operation mode, when not only count upper limit reach signal LB and count upper limit reach signal LA but also count upper limit reach signal LD become H level, control section 807 outputs the following signals. supply. That is, the control section 807 supplies the H-level control signal SBC to the AND gates 804B- C . Since the count upper limit value reaching signal LA and the count upper limit value reaching signal LB are at H level, the control signals S AC of H level are supplied to the AND gates 804A to 804A to 804C. Since the count upper limit value arrival signal LD is at H level, the AND gate 804D- C is supplied with the H level control signal SD-C . As a result, the pulse signal output from the sensor section 808B is supplied to the OR gate 805C via the AND gates 804B-C, and the pulse signal output from the sensor section 808B is counted by the counter 806C. Also, the pulse signal output from the sensor section 808A is supplied to the OR gate 805C via the AND gates 804A-C, and the pulse signal output from the sensor section 808A is counted by the counter 806C. Also, the pulse signal output from the sensor section 808D is supplied to the OR gate 805C via the AND gate 804D-C, and the pulse signal output from the sensor section 808D is counted by the counter 806C.

第1の動作モードにおいて、カウント上限値到達信号L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。 In the first operation mode, when the count upper limit value arrival signal LC becomes H level, the control section 807 supplies the H level control signal S CD to the AND gates 804C - D . As a result, the pulse signal output from the sensor section 808C is supplied to the OR gate 805D via the AND gates 804C-D, and the pulse signal output from the sensor section 808C is counted by the counter 806D.

第1の動作モードにおいて、カウント上限値到達信号Lのみならずカウント上限値到達信号L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。 In the first operation mode, when not only the count upper limit reach signal LC but also the count upper limit reach signal LD become H level, the control section 807 supplies the following signals. That is, the control section 807 supplies an H level control signal SCA to the AND gate 804C - A and an H level control signal SD-B to the AND gate 804D-B. As a result, the pulse signal output from the sensor section 808C is supplied to the OR gate 805A via the AND gate 804C-A, and the pulse signal output from the sensor section 808C is counted by the counter 806A. Also, the pulse signal output from the sensor section 808D is supplied to the OR gate 805B via the AND gate 804D-B, and the pulse signal output from the sensor section 808D is counted by the counter 806B.

第1の動作モードにおいて、カウント上限値到達信号L及びカウント上限値到達信号Lのみならずカウント上限値到達信号L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Lとカウント上限値到達信号L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L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。 In the first operation mode, when not only the count upper limit reach signal LC and the count upper limit reach signal LD but also the count upper limit reach signal LA go high, the controller 807 outputs the following signals. supply. That is, the control section 807 supplies the H level control signal SCB to the AND gate 804C - B. Since the count upper limit value reaching signal LC and the count upper limit value reaching signal LD are at the H level, the AND gate 804D - B is supplied with the H level control signal SD-B . Also, since the count upper limit value arrival signal LA is at H level, the control signal S AB at H level is supplied to the AND gates 804A- B . As a result, the pulse signal output from the sensor section 808C is supplied to the OR gate 805B via the AND gate 804C-B, and the pulse signal output from the sensor section 808C is counted by the counter 806B. Also, the pulse signal output from the sensor section 808D is supplied to the OR gate 805B via the AND gate 804D-B, and the pulse signal output from the sensor section 808D is counted by the counter 806B. Also, the pulse signal output from the sensor section 808A is supplied to the OR gate 805B via the AND gates 804A-B, and the pulse signal output from the sensor section 808A is counted by the counter 806B.

第1の動作モードにおいて、カウント上限値到達信号L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Lのみならずカウント上限値到達信号L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L及びカウント上限値到達信号Lのみならずカウント上限値到達信号L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Lとカウント上限値到達信号L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L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。
In the first operation mode, when the count upper limit reaching signal LD becomes H level, the control section 807 supplies the H level control signal S DC to the AND gate 804D - C . As a result, the pulse signal output from the sensor section 808D is supplied to the OR gate 805C via the AND gate 804D-C, and the pulse signal output from the sensor section 808D is counted by the counter 806C.
In the first operation mode, when not only the count upper limit reach signal LD but also the count upper limit reach signal LC become H level, the control section 807 supplies the following signals. That is, the control section 807 supplies the H-level control signal SD-B to the AND gate 804D-B, and supplies the H-level control signal SCA to the AND gate 804C - A. As a result, the pulse signal output from the sensor section 808D is supplied to the OR gate 805B via the AND gate 804D-B, and the pulse signal output from the sensor section 808D is counted by the counter 806B. Also, the pulse signal output from the sensor section 808C is supplied to the OR gate 805A via the AND gate 804C-A, and the pulse signal output from the sensor section 808C is counted by the counter 806A.
In the first operation mode, when not only count upper limit reach signal LD and count upper limit reach signal LC but also count upper limit reach signal LB become H level, control section 807 outputs the following signals. supply. That is, the control section 807 supplies the H level control signal SD-A to the AND gate 804D-A. Since the count upper limit value reaching signal LD and the count upper limit value reaching signal LC are at the H level, the AND gate 804C - A is supplied with the H level control signal SC-A. Also, since the count upper limit value arrival signal L B is at H level, the control signal S B-A at H level is supplied to the AND gate 804B-A. As a result, the pulse signal output from the sensor section 808D is supplied to the OR gate 805A via the AND gate 804D-A, and the pulse signal output from the sensor section 808D is counted by the counter 806A. Also, the pulse signal output from the sensor section 808B is supplied to the OR gate 805A via the AND gate 804B-A, and the pulse signal output from the sensor section 808B is counted by the counter 806A. Also, the pulse signal output from the sensor section 808C is supplied to the OR gate 805A via the AND gate 804C-A, and the pulse signal output from the sensor section 808C is counted by the counter 806A.

第2の動作モードにおいて、カウント上限値到達信号L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。 In the second operation mode, when the count upper limit value arrival signal LA becomes H level, the control section 807 supplies the H level control signals S AC to the AND gates 804A - C . As a result, the pulse signal output from the sensor section 808A is supplied to the OR gate 805C via the AND gates 804A-C, and the pulse signal output from the sensor section 808A is counted by the counter 806C.

第2の動作モードにおいて、カウント上限値到達信号Lのみならずカウント上限値到達信号L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。 In the second operation mode, when not only the count upper limit reach signal LA but also the count upper limit reach signal LC become H level, the control section 807 supplies the following signals. That is, the control section 807 supplies an H level control signal S AB to the AND gates 804A- B and an H level control signal S CD to the AND gates 804C- D . As a result, the pulse signal output from the sensor section 808A is supplied to the OR gate 805B via the AND gates 804A-B, and the pulse signal output from the sensor section 808A is counted by the counter 806B. Also, the pulse signal output from the sensor section 808C is supplied to the OR gate 805D via the AND gates 804C-D, and the pulse signal output from the sensor section 808C is counted by the counter 806D.

第2の動作モードにおいて、カウント上限値到達信号L及びカウント上限値到達信号Lのみならずカウント上限値到達信号L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Lとカウント上限値到達信号L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L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。 In the second operation mode, when not only count upper limit reach signal LA and count upper limit reach signal LB but also count upper limit reach signal LC become H level, control section 807 outputs the following signals. supply. That is, the control section 807 supplies the H-level control signals S AD to the AND gates 804A-D. Since the count upper limit reach signal LA and the count upper limit reach signal L C are at H level, the AND gates 804C- D are supplied with the control signal SC-D at H level. Also, since the count upper limit value arrival signal L B is at H level, the AND gates 804B- D are supplied with the control signal S B-D at H level. As a result, the pulse signal output from the sensor section 808A is supplied to the OR gate 805D via the AND gates 804A-D, and the pulse signal output from the sensor section 808A is counted by the counter 806D. Also, the pulse signal output from the sensor section 808B is supplied to the OR gate 805D via the AND gates 804B-D, and the pulse signal output from the sensor section 808B is counted by the counter 806D. Also, the pulse signal output from the sensor section 808C is supplied to the OR gate 805D via the AND gates 804C-D, and the pulse signal output from the sensor section 808C is counted by the counter 806D.

第2の動作モードにおいて、カウント上限値到達信号L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。 In the second operation mode, when count upper limit value reaching signal LB is at H level, control signal S BD at H level is supplied to AND gates 804B- D . As a result, the pulse signal output from the sensor section 808B is supplied to the OR gate 805D via the AND gates 804B-D, and the pulse signal output from the sensor section 808B is counted by the counter 806D.

第2の動作モードにおいて、カウント上限値到達信号Lのみならずカウント上限値到達信号L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。 In the second operation mode, when not only the count upper limit reach signal LB but also the count upper limit reach signal LD become H level, the control section 807 supplies the following signals. That is, the control section 807 supplies an H level control signal SBA to the AND gates 804B- A and an H level control signal SDC to the AND gates 804D- C . As a result, the pulse signal output from the sensor section 808B is supplied to the OR gate 805A via the AND gate 804B-A, and the pulse signal output from the sensor section 808B is counted by the counter 806A. Also, the pulse signal output from the sensor section 808D is supplied to the OR gate 805C via the AND gate 804D-C, and the pulse signal output from the sensor section 808D is counted by the counter 806C.

第2の動作モードにおいて、カウント上限値到達信号L及びカウント上限値到達信号Lのみならずカウント上限値到達信号L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Lとカウント上限値到達信号L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L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。 In the second operation mode, when not only count upper limit reach signal LB and count upper limit reach signal LD but also count upper limit reach signal LA go high, control section 807 outputs the following signals: supply. That is, the control section 807 supplies the H-level control signal SBC to the AND gates 804B- C . Since the count upper limit value reaching signal LB and the count upper limit value reaching signal LD are at the H level, the AND gate 804D - C is supplied with the H level control signal SD-C . Since even the count upper limit value arrival signal LA is at H level, AND gates 804A -C are supplied with H level control signals S AC. As a result, the pulse signal output from the sensor section 808A is supplied to the OR gate 805C via the AND gates 804A-C, and the pulse signal output from the sensor section 808A is counted by the counter 806C. Also, the pulse signal output from the sensor section 808B is supplied to the OR gate 805C via the AND gates 804B-C, and the pulse signal output from the sensor section 808B is counted by the counter 806C. Also, the pulse signal output from the sensor section 808D is supplied to the OR gate 805C via the AND gate 804D-C, and the pulse signal output from the sensor section 808D is counted by the counter 806C.

第2の動作モードにおいて、カウント上限値到達信号L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。 In the second operation mode, when the count upper limit value arrival signal LC becomes H level, the control section 807 supplies the H level control signal S C -A to the AND gate 804C-A. As a result, the pulse signal output from the sensor section 808C is supplied to the OR gate 805A via the AND gate 804C-A, and the pulse signal output from the sensor section 808C is counted by the counter 806A.

第2の動作モードにおいて、カウント上限値到達信号Lのみならずカウント上限値到達信号L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。 In the second operation mode, when not only the count upper limit reach signal LC but also the count upper limit reach signal LA go high, the control section 807 supplies the following signals. That is, the control section 807 supplies an H level control signal S AB to the AND gates 804A- B and an H level control signal S CD to the AND gates 804C- D . As a result, the pulse signal output from the sensor section 808A is supplied to the OR gate 805B via the AND gates 804A-B, and the pulse signal output from the sensor section 808A is counted by the counter 806B. Also, the pulse signal output from the sensor section 808C is supplied to the OR gate 805D via the AND gates 804C-D, and the pulse signal output from the sensor section 808C is counted by the counter 806D.

第2の動作モードにおいて、カウント上限値到達信号L及びカウント上限値到達信号Lのみならずカウント上限値到達信号L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Lとカウント上限値到達信号L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L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。 In the second operation mode, when not only count upper limit reach signal LC and count upper limit reach signal LA but also count upper limit reach signal LD become H level, control section 807 outputs the following signals. supply. That is, the control section 807 supplies the H level control signal SCB to the AND gate 804C - B. Since the count upper limit value reaching signal L C and the count upper limit value reaching signal LA are at the H level, the control signals S AB at the H level are supplied to the AND gates 804A- B . Further, since the count upper limit value arrival signal LD is at H level, the control signal SD -B at H level is supplied to the AND gate 804D -B. As a result, the pulse signal output from the sensor section 808A is supplied to the OR gate 805B via the AND gates 804A-B, and the pulse signal output from the sensor section 808A is counted by the counter 806B. Also, the pulse signal output from the sensor section 808C is supplied to the OR gate 805B via the AND gate 804C-B, and the pulse signal output from the sensor section 808C is counted by the counter 806B. Also, the pulse signal output from the sensor section 808D is supplied to the OR gate 805B via the AND gate 804D-B, and the pulse signal output from the sensor section 808D is counted by the counter 806B.

第2の動作モードにおいて、カウント上限値到達信号L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Lのみならずカウント上限値到達信号L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L及びカウント上限値到達信号Lのみならずカウント上限値到達信号L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Lとカウント上限値到達信号L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L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。
In the second operation mode, when the count upper limit reaching signal LD becomes H level, the control section 807 supplies the H level control signal SD-B to the AND gate 804D -B. As a result, the pulse signal output from the sensor section 808D is supplied to the OR gate 805B via the AND gate 804D-B, and the pulse signal output from the sensor section 808D is counted by the counter 806B.
In the second operation mode, when not only the count upper limit reach signal LD but also the count upper limit reach signal LB become H level, the control section 807 supplies the following signals. That is, the control section 807 supplies an H level control signal SBA to the AND gates 804B- A and an H level control signal SDC to the AND gates 804D- C . As a result, the pulse signal output from the sensor section 808B is supplied to the OR gate 805A via the AND gate 804B-A, and the pulse signal output from the sensor section 808B is counted by the counter 806A. Also, the pulse signal output from the sensor section 808D is supplied to the OR gate 805C via the AND gate 804D-C, and the pulse signal output from the sensor section 808D is counted by the counter 806C.
In the second operation mode, when not only count upper limit reach signal LB and count upper limit reach signal LD but also count upper limit reach signal LC become H level, control section 807 outputs the following signals. supply. That is, the control section 807 supplies the H level control signal SD-A to the AND gate 804D-A. Since the count upper limit value reaching signal LB and the count upper limit value reaching signal LD are at the H level, the AND gate 804B -A is supplied with the H level control signal SBA. Since the count upper limit value arrival signal L C is at H level, the control signal S C-A at H level is supplied to the AND gate 804C-A. As a result, the pulse signal output from the sensor section 808B is supplied to the OR gate 805A via the AND gate 804B-A, and the pulse signal output from the sensor section 808B is counted by the counter 806A. Also, the pulse signal output from the sensor section 808C is supplied to the OR gate 805A via the AND gate 804C-A, and the pulse signal output from the sensor section 808C is counted by the counter 806A. Also, the pulse signal output from the sensor section 808D is supplied to the OR gate 805A via the AND gate 804D-A, and the pulse signal output from the sensor section 808D is counted by the counter 806A.

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。 Which counter 806 counts the pulse signal output from the sensor unit 808A when the count value of the counter 806A reaches the count upper limit value will be described. In the first operation mode, when the count value of only counter 806A out of the plurality of counters 806 reaches the count upper limit value, control signal SAB attains H level. As a result, the pulse signal output from the sensor section 808A is counted by the counter 806B. Thereafter, when the count value of not only the counter 806A but also the counter 806B reaches the count upper limit value, not only the control signal SAB but also the control signal SAC become H level. As a result, the pulse signal output from the sensor section 808A is counted by the counter 806C. Note that the pulse signal output from the sensor section 808A is counted by a counter 806B. Thereafter, when the count value reaches the count upper limit value not only in the counters 806A and 806B but also in the counter 806C, not only the control signals S AB and S AC but also the control signals S AD becomes H level. As a result, the pulse signals output from the sensor units 808A to 808D are counted by the counter 806D. Thus, in the first operation mode, when the counter 806A reaches the count upper limit value, the priority of the counter 806 that counts the pulse signals from the sensor section 808A is the order of the counter 806B, the counter 806C, and the counter 806D. It has become.

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。
Similarly, the priority of the counter 806 that counts the pulse signal output from the sensor section 808B when the counter 806B reaches the count upper limit value is the counter 806A, the counter 806D, and the counter 806C in the first operation mode. are in order.
Similarly, the priority of the counter 806 that counts the pulse signal output from the sensor unit 808C when the counter 806C reaches the count upper limit value is the counter 806D, the counter 806A, and the counter 806B in the first operation mode. are in order.
Similarly, the priority of the counter 806 that counts the pulse signal output from the sensor unit 808D when the counter 806D reaches the count upper limit value is the counter 806C, the counter 806B, and the counter 806A in the first operation mode. are in order.

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。 As described above, in the first operation mode, when the counter 806 reaches the count upper limit value, the following control is performed. That is, control is performed so that the counter 806 preferentially counts the count value output from the sensor unit 808 laterally adjacent to the sensor unit 808 corresponding to the counter 806 that has reached the count upper limit value. will be

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。 The operation of the solid-state imaging device according to this embodiment will be described more specifically. Immediately after the imaging period starts, the count value of each counter 806 has not reached the count upper limit. Therefore, the pulse signals output from the sensor units 808A-808D are counted by the counters 806A-806D, respectively.

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。 When the amount of light incident on the sensor section 808A is large and the count value of the counter 806A first reaches the count upper limit, the control signal S AB becomes H level. As a result, the counter 806B counts not only the pulse signal output from the sensor section 808B but also the pulse signal output from the sensor section 808A.

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。 When not only the count value of the counter 806A but also the count value of the counter 806B reach the count upper limit value, the control signals SAC and SBD become H level. The control signal S AB is maintained at H level. The counter 806C counts not only pulse signals output from the sensor section 808C but also pulse signals output from the sensor section 808A. Further, the counter 806D counts not only the pulse signal output from the sensor section 808D but also the pulse signal output from the sensor section 808B.

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。 When not only the count values of the counters 806A and 806B but also the count value of the counter 806C reach the count upper limit value, the control signal SAD and the control signal SCD become H level. Control signal SBD is maintained at H level. The counter 806D counts the pulse signals output from all the sensor units 808A-808D.

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。 In the first operation mode, for example, even if the count value of the counter 806A reaches the count upper limit value, unless both the count value of the counter 806A and the count value of the counter 806B reach the count upper limit value, the following operations are performed. Become. That is, the value obtained by adding the count value of the counter 806A and the count value of the counter 806B is obtained by adding the number of pulse signals output from the sensor section 808A and the number of pulse signals output from the sensor section 808B. is the same as the value obtained by Therefore, in the first operation mode, even if either one of the count value of the counter 806A and the count value of the counter 806B reaches the count upper limit value, the horizontal line can be detected satisfactorily. . Similarly, in the first operation mode, even if either one of the count value of the counter 806C and the count value of the counter 806D reaches the count upper limit value, the horizontal line can be detected satisfactorily. .

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。 In the second operation mode, for example, even if the count value of the counter 806A reaches the count upper limit value, unless both the count value of the counter 806A and the count value of the counter 806C reach the count upper limit value, the following operations are performed. Become. That is, the value obtained by adding the count value of the counter 806A and the count value of the counter 806C is obtained by adding the number of pulse signals output from the sensor section 808A and the number of pulse signals output from the sensor section 808C. is the same as the value obtained by Therefore, in the second operation mode, even when either one of the count value of the counter 806A and the count value of the counter 806C reaches the count upper limit value, the vertical line can be detected satisfactorily. obtain. Similarly, in the second operation mode, even if either one of the count value of the counter 806B and the count value of the counter 806D reaches the count upper limit value, the vertical line can be detected satisfactorily. obtain.

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。 As described above, in this embodiment, the pulse signals output from the sensor units 808A to 808D can be counted well as long as the count values of the counters 806A to 806D do not all reach the count upper limit. Therefore, according to the present embodiment, it is possible to perform better imaging.

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。 Further, according to the present embodiment, in the first operation mode, even if one of the count value of the counter 806A and the count value of the counter 806B reaches the count upper limit value, the horizontal line Detection can be done well. Further, according to the present embodiment, in the first operation mode, even if one of the count value of the counter 806C and the count value of the counter 806D reaches the count upper limit value, the horizontal line Detection can be done well. Further, according to the present embodiment, in the second operation mode, even if one of the count value of the counter 806A and the count value of the counter 806C reaches the count upper limit value, the vertical line can be successfully detected. Further, according to the present embodiment, in the second operation mode, even if one of the count value of the counter 806B and the count value of the counter 806D reaches the count upper limit value, the horizontal line Detection can be done well. Therefore, according to the present embodiment, imaging plane phase difference AF can be performed satisfactorily even for a subject with a higher brightness.

[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。
[Third Embodiment]
A solid-state imaging device, an imaging apparatus, and an imaging method according to the third embodiment will be described with reference to FIGS. 11 and 12. FIG. The same components as those of the solid-state imaging devices and the like according to the first and second embodiments shown in FIGS.

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。 In the solid-state imaging device according to this embodiment, in the first imaging mode, the unit pixels are driven in the same manner as in the first embodiment, and in the second imaging mode, the counter 106A functions as a low-order bit counter, A counter 106B functions as a counter for upper bits.

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。 A unit pixel 1100 provided in the solid-state imaging device according to this embodiment will be described with reference to FIG. 11 . FIG. 11 is a diagram showing a unit pixel 1100 provided in the solid-state imaging device according to this embodiment.

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。 A shooting mode signal is supplied to the unit pixel 1100 . The shooting mode signal indicates whether the solid-state imaging device should be operated in the first shooting mode or the second shooting mode (third operation mode). A unit pixel 1100 has a first selection section 1107 and a second selection section 1108 added to the unit pixel 100 (see FIG. 1) described above in the first embodiment.

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L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L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。 A first input terminal of the first selection unit 1107 is supplied with the count upper limit value reach signal LB output from the counter 106B. A signal at H level is input to the second input terminal of the first selection unit 1107 . "1" shown in FIG. 11 indicates an H level signal. In the first photographing mode, the first selection unit 1107 supplies the AND gate 1104B with a signal corresponding to the count upper limit value reaching signal LB supplied from the counter 106B. In the second imaging mode, the first selector 1107 supplies an H level signal to the AND gate 104B.

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。 A first input terminal of the second selection unit 1108 is supplied with a signal output from the OR gate 105B. A second input terminal of the second selection unit 1108 is supplied with the carry signal CA output from the counter 106A. In the first shooting mode, the second selection unit 1108 supplies the signal supplied from the OR gate 105B to the counter 106B. In the second imaging mode, the second selection unit 1108 supplies the carry signal CA supplied from the counter 106A to the counter 106B.

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L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。 In the first photographing mode, the count upper limit reaching signal LB output from the counter 106B is input to the AND gate 104B, and the signal output from the OR gate 105B is input to the counter 106B. Therefore, in the first imaging mode, the unit pixel 1100 operates similarly to the unit pixel 100 described above in the first embodiment. In the first shooting mode, when the count value of the counter 106A reaches the count upper limit value, the count value of the counter 106A is held at the count upper limit value.

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。 In the second shooting mode, an H level signal is input from the first selector 1107 to the AND gate 104B. Therefore, in the second imaging mode, both the pulse signal output from the waveform shaping section 103A and the pulse signal output from the waveform shaping section 103B are supplied to the counter 106A via the OR gate 105A. Therefore, in the second imaging mode, the counter 106A counts the pulse signal supplied from the waveform shaping section 103A and the pulse signal supplied from the waveform shaping section 103B. In the second photographing mode, when a pulse signal is input to the counter 106A whose count value has reached the count upper limit value, the count value of the counter 106A is reset to 0, and the carry signal CA is output from the counter 106A. . A carry signal CA output from the counter 106A is supplied to the counter 106B. The counter 106B counts the number of resets of the counter 106A based on the carry signal CA supplied from the counter 106A. Therefore, in the second imaging mode, the counter 106A functions as a low-order bit counter among the counters that count the number of photons incident on the unit pixel 1100 . In addition, the counter 106B functions as a high-order bit counter for counting the number of photons incident on the unit pixel 1100 . Thus, in the second imaging mode, the value obtained by adding the number of photons incident on the APD 101A and the number of photons incident on the APD 101B is counted by the serially connected counters 106A and 106B. be.

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。 In the first shooting mode, the value obtained by adding the count upper limit value of the counter 106A and the count upper limit value of the counter 106B is the maximum value of the image signal. On the other hand, in the second shooting mode, the number of bits of the counter is doubled, so the maximum value of the image signal increases dramatically. Thus, in the second shooting mode, the maximum value of the image signal can be dramatically increased compared to the first shooting mode.

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。 Next, operation of the solid-state imaging device according to the third embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 12 is a diagram showing the operation of the solid-state imaging device according to the third embodiment. FIG. 12 shows regions of the pixel portion 1200 that are driven in the first imaging mode.

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。 In the AF information acquisition region 1201 of the pixel portion 1200, the unit pixels 1100 are driven in the first shooting mode. On the other hand, in areas other than the AF information acquisition area 1201 in the pixel portion 1200, the unit pixels 1100 are driven in the second imaging mode.

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。 The AF information acquisition area 1201 can be set by the user via the operation unit 606 . Alternatively, the subject may be detected by the control unit 603 based on an image acquired in advance, and the AF information acquisition area 1201 may be set by the control unit 603 based on the result of subject detection.

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。 In this manner, signals used for imaging plane phase difference AF may be acquired in the first imaging mode, and signals used for images may be acquired in the second imaging mode. This embodiment is suitable, for example, when the brightness of subjects other than the main subject is high. As described above, this embodiment can also provide a solid-state imaging device, an imaging apparatus, and an imaging method capable of excellent imaging.

[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。
[Fourth embodiment]
A solid-state imaging device, an imaging apparatus, and an imaging method according to the fourth embodiment will be described with reference to FIG. The same components as those of the solid-state imaging devices and the like according to the first to third embodiments shown in FIGS.

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。 Differences of this embodiment from the first to third embodiments will be described below. The imaging apparatus according to the present embodiment applies the present embodiment in a configuration in which outputs of unit pixels are added.

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。 The solid-state imaging device according to the present embodiment can output an image with a low number of pixels by adding and outputting signals obtained by a plurality of unit pixels 1300 . Such an image with a low number of pixels is used, for example, when an image is temporarily displayed on a display unit of an imaging device. In this embodiment, a case where signals acquired by two unit pixels 1300 arranged in the same column are added is described as an example, but the present invention is not limited to this.

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。 A unit pixel 1300 provided in the solid-state imaging device according to this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 13 is a diagram showing a solid-state imaging device according to this embodiment. FIG. 13 shows a unit pixel 1300 located in the first column among the plurality of unit pixels 1300 provided in the pixel array 1310. FIG. A unit pixel 1300_R1 is a unit pixel located in the first row. A unit pixel 1300_G2 is a unit pixel located in the second row. A unit pixel 1300_R3 is a unit pixel located in the third row. A unit pixel 1300_G4 is a unit pixel located in the fourth row. A unit pixel 1300_R5 is a unit pixel located in the fifth row. A unit pixel 1300_G6 is a unit pixel located in the sixth row. A unit pixel 1300_Gn-2 is a unit pixel located in the (n-2)th (n is a multiple of 6) row. A unit pixel 1300_Rn-1 is a unit pixel located in the (n-1)th row. A unit pixel 1300_Gn is a unit pixel located in the n-th row, which is the last row of the pixel array 1310 .

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。 In the pixel array 1310 of the solid-state imaging device according to this embodiment, color filters are arranged according to the Bayer arrangement. The columns shown in FIG. 13 are columns in which R pixels provided with filters that transmit red and G pixels provided with filters that transmit green are alternately arranged. Unit pixels 1300_R1, 1300_R3, 1300_R5, and 1300_Rn-1 are R pixels. Unit pixels 1300_G2, 1300_G4, 1300_G6, 1300_Gn-2, and 1300_Gn are G pixels.

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。 Reference numerals 1300_R1 to 1300_Gn are used when describing individual unit pixels, and reference numeral 1300 is used when describing unit pixels in general.

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。 Addition processing is performed on the signal output from the unit pixel 1300_R1 located in the first row of the pixel array 1310 and the signal output from the unit pixel 1300_R3 located in the third row of the pixel array 1310. will be Addition processing is performed on the signal output from the unit pixel 1300_G4 located in the fourth row of the pixel array 1310 and the signal output from the unit pixel 1300_G6 located in the sixth row of the pixel array 1310. will be Similarly, the signal output from the unit pixel 1300 located in the seventh row of the pixel array 1310 and the signal output from the unit pixel 1300 located in the ninth row of the pixel array 1310 are added. processing takes place. In this way, the signal output from the unit pixel 1300 located on the n-2th row of the pixel array 1310 and the signal output from the unit pixel 1300 located on the n-th row of the pixel array 1310 are different. Addition processing is performed on the Addition processing is performed on signals acquired by pixels provided with color filters that transmit light of the same color, that is, color filters with the same transmission wavelength range. A signal obtained by addition processing is used when generating an image as a signal corresponding to one pixel. Note that the addition processing is performed by the signal processing unit 503 (see FIG. 5) that is provided after the pixel array 1310 .

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。 A unit pixel 1300 has one APD 1301 , one quench resistor 1302 , one waveform shaping section 1303 , one AND gate 1304 , one OR gate 1305 and one counter 1306 . In addition, the unit pixel 1300 further has a control section 1307 .

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。 The anode of APD 1301 is connected to ground potential. A cathode of the APD 1301 is connected to one end of the quench resistor 1302 and an input terminal of the waveform shaping section 1303 . The other end of quench resistor 1302 is connected to a predetermined potential VAPD which is a reverse bias potential. Thus, APD 1301 is connected to a predetermined potential V APD through quench resistor 1302 .

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。 A pulse signal output from the waveform shaping section 1303 is supplied to the OR gate 1305 . A pulse signal output from the waveform shaping unit 1303 is supplied to another unit pixel 1300 via a wiring 1308 which will be described later.

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。 A pulse signal output from the waveform shaping unit 1303 of another unit pixel 1300 is supplied to the AND gate 1304 via a wiring 1308 which will be described later. Also, a control signal output from the control unit 1307 is supplied to the AND gate 1304 . The signal output from AND gate 1304 is provided to OR gate 1305 .

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。 The signal output from OR gate 1305 is supplied to counter 1306 . A count upper limit reaching signal output from the counter 1306 is supplied to the control unit 1307 . Also, a count upper limit value reaching signal output from the counter 1306 is supplied to a control unit 1307 provided in another unit pixel 1300 via a wiring 1309 to be described later.

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。 An upper limit reaching signal output from a counter 1306 provided in another unit pixel 1300 is supplied to the control unit 1307 via a wiring 1309 to be described later.

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。 The unit pixel 1300_R1 and the unit pixel 1300_R3 are connected by wirings 1308_R1, 1308_R3, 1309_R1 and 1309_R3. The unit pixel 1300_G4 and the unit pixel 1300_G6 are connected by wirings 1308_G4, 1308_G6, 1309_G4, and 1309_G6. The unit pixel 1300_Gn-2 and the unit pixel 1300_Gn are connected by wirings 1308_Gn-2, 1308_Gn, 1309_Gn-2 and 1309_Gn. Reference numerals 1308 and 1309 are used when wiring in general is described, and reference numerals 1308_R1 to 1308_Gn and 1309_R1 to 1309_Gn are used when describing individual wirings.

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。 A wiring 1308_R1 is for supplying a pulse signal output from the waveform shaping unit 1303 provided in the unit pixel 1300_R1 to the AND gate 1304 provided in the unit pixel 1300_R3. A wiring 1308_R3 is for supplying a pulse signal output from the waveform shaping unit 1303 provided in the unit pixel 1300_R3 to the AND gate 1304 provided in the unit pixel 1300_R1. The wiring 1309_R1 is for supplying the count upper limit value reaching signal output from the counter 1306 provided in the unit pixel 1300_R1 to the control unit 1307 provided in the unit pixel 1300_R3. The wiring 1309_R1 is for supplying the count upper limit value reaching signal output from the counter 1306 provided in the unit pixel 1300_R1 to the control unit 1307 provided in the unit pixel 1300_R3.

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。 A wiring 1308_G4 is for supplying a pulse signal output from the waveform shaping unit 1303 provided in the unit pixel 1300_G4 to the AND gate 1304 provided in the unit pixel 1300_G6. A wiring 1308_G6 is for supplying a pulse signal output from the waveform shaping unit 1303 provided in the unit pixel 1300_G6 to the AND gate 1304 provided in the unit pixel 1300_G4. The wiring 1309_G4 is for supplying the count upper limit value reaching signal output from the counter 1306 provided in the unit pixel 1300_G4 to the control unit 1307 provided in the unit pixel 1300_G6. The wiring 1309_G6 is for supplying the count upper limit value reaching signal output from the counter 1306 provided in the unit pixel 1300_G6 to the control unit 1307 provided in the unit pixel 1300_G4.

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。 A wiring 1308_Gn-2 is for supplying a pulse signal output from the waveform shaping unit 1303 provided in the unit pixel 1300_Gn-2 to the AND gate 1304 provided in the unit pixel 1300_Gn. A wiring 1308_Gn is for supplying a pulse signal output from the waveform shaping unit 1303 provided in the unit pixel 1300_Gn to the AND gate 1304 provided in the unit pixel 1300_Gn−2. The wiring 1309_Gn-2 is for supplying the count upper limit reaching signal output from the counter 1306 provided in the unit pixel 1300_Gn-2 to the control unit 1307 provided in the unit pixel 1300_Gn. The wiring 1309_Gn is for supplying the count upper limit value reaching signal output from the counter 1306 provided in the unit pixel 1300_Gn to the control unit 1307 provided in the unit pixel 1300_Gn−2.

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。 The control unit 1307 performs the following control when the count value of the counter 1306 of the unit pixel 1300 provided with the control unit 1307 reaches the count upper limit value. That is, control is performed so that the pulse signal output from the waveform shaping section 1303 of the unit pixel 1300 is counted by the counter 1306 provided in the unit pixel 1300 different from the unit pixel 1300 concerned. For example, when the count value of the counter 1306 provided in the unit pixel 1300_R1 reaches the count upper limit value, the count upper limit value reaching signal output from the counter 1306 provided in the unit pixel 1300_R1 becomes H level. Then, an H-level count upper limit value reaching signal is supplied to the control unit 1307 provided in the unit pixel 1300_R3 via the wiring 1309_R1. When an H-level count upper limit value reaching signal is supplied via the wiring 1309_R1, the control unit 1307 provided in the unit pixel 1300_R3 supplies an H-level control signal to the AND gate 1304 provided in the unit pixel 1300_R3. . The counter 1306 of the unit pixel 1300_R3 counts not only pulse signals output from the waveform shaping section 1303 provided in the unit pixel 1300_R3 but also pulse signals output from the waveform shaping section 1303 provided in the unit pixel 1300_R1. become.

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。 As described above, in this embodiment, when the count value of the counter 1306 reaches the count upper limit value, the following occurs. That is, the pulse signal output from the waveform shaping unit 1303 of the unit pixel 1300 provided with the counter 1306 is processed by the counter 1306 provided in the unit pixel 1300 different from the unit pixel 1300 provided with the counter 1306. counted. Therefore, this embodiment can also provide a solid-state imaging device, an imaging apparatus, and an imaging method that can perform better imaging.

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。 Note that, in the above description, an example in which addition processing is performed on signals output from a plurality of unit pixels 1300 arranged in the same column has been described, but the present invention is not limited to this. For example, addition processing may be performed on signals output from a plurality of unit pixels 1300 arranged in separate columns.

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。 Also, in the above description, an example in which one APD 1301 is provided in one unit pixel 1300 has been described, but the present invention is not limited to this. For example, as in the first to third embodiments, one unit pixel 1300 may be provided with a plurality of APDs 1301 .

[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。
[Modified embodiment]
Although preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications and changes are possible within the scope of the gist.

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。 The present invention supplies a program that implements one or more functions of the above-described embodiments to a system or apparatus via a network or a recording medium, and one or more processors in the computer of the system or apparatus reads and executes the program. It can also be realized by processing to It can also be implemented by a circuit (for example, ASIC) that implements one or more functions.

101A、101B…APD
102A、102B…クエンチ抵抗
100…単位画素
101A, 101B...APD
102A, 102B... quench resistor 100... unit pixel

Claims (6)

光子の受光頻度に応じた頻度でパルスを発する複数のセンサ部と、前記複数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複数のカウンタとを有し
前記複数のセンサ部のうちの第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、前記第1のセンサ部から発せられる信号のパルス数を、前記複数のセンサ部のうちの前記第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することを特徴とする固体撮像素子。
a plurality of sensor units that emit pulses at a frequency corresponding to the frequency of photon reception; and a plurality of counters that count the number of pulses of signals emitted from the plurality of sensor units;
When a count value of a first counter for counting the number of pulses of a signal emitted from the first sensor unit among the plurality of sensor units reaches a predetermined value, the signal emitted from the first sensor unit is reduced. The number of pulses is counted by a second counter that counts the number of pulses of a signal emitted from a second sensor unit different from the first sensor unit among the plurality of sensor units . Solid-state image sensor.
前記所定値は、前記第1のカウンタによってカウント可能な上限値であるカウント上限値であることを特徴とする請求項1に記載の固体撮像素子。 2. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein said predetermined value is a count upper limit value that is an upper limit value that can be counted by said first counter. 同一のマイクロレンズを通過する光が前記第1のセンサ部と前記第2のセンサ部とに達することを特徴とする請求項1又は2に記載の固体撮像素子。 3. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein light passing through the same microlens reaches said first sensor section and said second sensor section. 前記第2のセンサ部は、前記第1のセンサ部に対して第1の方向に位置しており、
前記第1のセンサ部に対して前記第1の方向とは異なる第2の方向に位置する第3のセンサ部をさらに有し、
記第のカウンタのカウント値が前記所定値に達した場合に、前記第1のセンサ部から発せられる信号のパルス数を、前記第3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3のカウンタによってカウントすることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の固体撮像素子。
The second sensor unit is positioned in a first direction with respect to the first sensor unit,
further comprising a third sensor unit positioned in a second direction different from the first direction with respect to the first sensor unit;
When the count value of the second counter reaches the predetermined value, the number of pulses of the signal emitted from the first sensor section and the number of pulses of the signal emitted from the third sensor section are counted. 4. The solid-state imaging device according to claim 1, further comprising a third counter for counting.
光子の受光頻度に応じた頻度でパルスを発する複数のセンサ部と、前記複数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複数のカウンタとを有する固体撮像素子と、
前記固体撮像素子から出力される信号に対して所定の処理を行う処理部と
を有し、
前記複数のセンサ部のうちの第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、前記第1のセンサ部から発せられる信号のパルス数を、前記複数のセンサ部のうちの前記第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することを特徴とする撮像装置。
a solid-state imaging device having a plurality of sensor units that emit pulses at a frequency corresponding to the frequency of photon reception; and a plurality of counters that count the number of pulses of signals emitted from the plurality of sensor units;
a processing unit that performs predetermined processing on a signal output from the solid-state imaging device ;
When a count value of a first counter for counting the number of pulses of a signal emitted from the first sensor unit among the plurality of sensor units reaches a predetermined value, the signal emitted from the first sensor unit is reduced. The imaging device , wherein the number of pulses is counted by a second counter that counts the number of pulses of a signal emitted from a second sensor unit different from the first sensor unit among the plurality of sensor units. .
光子の受光頻度に応じた頻度で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ステップと、
複数の前記センサ部のうちの第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、前記第1のセンサ部から発せられる信号のパルス数を、前記第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するステップと
を有することを特徴とする撮像方法。
a step of counting the number of pulses of a signal emitted from the sensor unit at a frequency corresponding to the frequency of photon reception;
When a count value of a first counter for counting the number of pulses of a signal emitted from the first sensor unit among the plurality of sensor units reaches a predetermined value, the signal emitted from the first sensor unit is reduced. and counting the number of pulses by a second counter that counts the number of pulses of a signal emitted from a second sensor unit different from the first sensor unit.
JP2018022420A 2018-02-09 2018-02-09 Solid-state imaging device, imaging device, and imaging method Active JP7130384B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018022420A JP7130384B2 (en) 2018-02-09 2018-02-09 Solid-state imaging device, imaging device, and imaging method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018022420A JP7130384B2 (en) 2018-02-09 2018-02-09 Solid-state imaging device, imaging device, and imaging method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2019140537A JP2019140537A (en) 2019-08-22
JP7130384B2 true JP7130384B2 (en) 2022-09-05

Family

ID=67694472

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018022420A Active JP7130384B2 (en) 2018-02-09 2018-02-09 Solid-state imaging device, imaging device, and imaging method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7130384B2 (en)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021050950A (en) * 2019-09-24 2021-04-01 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 Solid-state imaging element, electronic device, and solid-state imaging element control method
JP7527853B2 (en) * 2020-06-11 2024-08-05 キヤノン株式会社 Photoelectric conversion device
JP2022073105A (en) * 2020-10-30 2022-05-17 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 Light receiving device, control method for light receiving device, and distance measuring system
JP7604204B2 (en) * 2020-12-10 2024-12-23 キヤノン株式会社 Photoelectric conversion device, imaging system, and mobile object
JP7630985B2 (en) 2020-12-17 2025-02-18 キヤノン株式会社 Photoelectric conversion device and driving method thereof
JP2022137595A (en) * 2021-03-09 2022-09-22 ソニーグループ株式会社 sensor device
KR20230078373A (en) 2021-11-26 2023-06-02 삼성전자주식회사 Image sensor, image acquisition apparatus and electronic apparatus including the same
JP2023102966A (en) * 2022-01-13 2023-07-26 キヤノン株式会社 Photoelectric conversion device
KR102632064B1 (en) * 2022-01-19 2024-01-31 연세대학교 산학협력단 Image sensor using spad array
US20250324177A1 (en) * 2022-07-04 2025-10-16 Sony Semiconductor Solutions Corporation Photodetection device
JP2025158574A (en) * 2024-04-05 2025-10-17 キヤノン株式会社 Photoelectric conversion device, imaging system, mobile object

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110235771A1 (en) 2010-03-23 2011-09-29 Massachusetts Institute Of Technology Cmos readout architecture and method for photon-counting arrays
JP2012503395A (en) 2008-09-18 2012-02-02 コミサリヤ・ア・レネルジ・アトミク・エ・オ・エネルジ・アルテルナテイブ Analog counters and image devices equipped with such counters
JP2015065532A (en) 2013-09-24 2015-04-09 株式会社東芝 Signal processing apparatus and signal processing method
JP2015162658A (en) 2014-02-28 2015-09-07 キヤノン株式会社 Photoelectric conversion device and imaging system

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012503395A (en) 2008-09-18 2012-02-02 コミサリヤ・ア・レネルジ・アトミク・エ・オ・エネルジ・アルテルナテイブ Analog counters and image devices equipped with such counters
US20110235771A1 (en) 2010-03-23 2011-09-29 Massachusetts Institute Of Technology Cmos readout architecture and method for photon-counting arrays
JP2015065532A (en) 2013-09-24 2015-04-09 株式会社東芝 Signal processing apparatus and signal processing method
JP2015162658A (en) 2014-02-28 2015-09-07 キヤノン株式会社 Photoelectric conversion device and imaging system

Also Published As

Publication number Publication date
JP2019140537A (en) 2019-08-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7130384B2 (en) Solid-state imaging device, imaging device, and imaging method
JP7227777B2 (en) Imaging device
US11032506B2 (en) Image sensor and image-capturing device
JP7100518B2 (en) Solid-state image sensor and image sensor
US9025074B2 (en) Image capturing apparatus and method for controlling the same
JP7232291B2 (en) Imaging element and imaging device
JP6929403B2 (en) Image sensor and image sensor
US10212378B2 (en) Image capturing apparatus
KR102325497B1 (en) image pickup device and image pickup device
JP7218193B2 (en) Imaging device
JP2016225774A (en) Imaging device and imaging apparatus
JP2020120175A (en) Imaging apparatus and method of controlling the same
JP7361514B2 (en) Image sensor and imaging device
JP7091052B2 (en) Image sensor and image sensor
JP7760305B2 (en) Photoelectric conversion device, imaging device, control method, and computer program
JP6955543B2 (en) Image sensor and image sensor
JP6641135B2 (en) Imaging device and imaging device
JP7757107B2 (en) Photoelectric conversion device, imaging device, control method, and computer program
JP2023046663A (en) PHOTOELECTRIC CONVERSION DEVICE, IMAGING DEVICE, CONTROL METHOD, AND COMPUTER PROGRAM
JP7566065B2 (en) Image pickup element and image pickup device
JP7661191B2 (en) Photoelectric conversion device, imaging device, control method, and computer program
BR112014024330B1 (en) IMAGE FORMATION UNIT, IMAGE FORMATION APPARATUS AND IMAGE FORMATION CONTROL PROGRAM

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20210209

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20211129

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20211207

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220207

RD01 Notification of change of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421

Effective date: 20220630

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20220726

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20220824

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 7130384

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151