CN102740005A - 固体摄像器件及其驱动方法和电子装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及固体摄像器件及其驱动方法和包含该固体摄像器件的电子装置。所述固体摄像器件包括：像素阵列部，在所述像素阵列部中，用于检测物理量的像素布置成二维矩阵；AD转换部，其对多个通道的模拟像素信号进行AD转换，所述模拟像素信号是从所述像素阵列部读出的；及控制部，其根据所述模拟像素信号的增益设定来设定所述AD转换部所进行的AD转换的量化单位，并确定对至少一个通道的所述模拟像素信号所进行的AD转换的数字输出的灰阶数。根据本发明，在提高模拟增益时，在获得多个具有不同灵敏度的信号并扩展其动态范围的情况下，能够防止信息的丢失且能够获得具有高S/N的图像。
Description
相关申请的交叉参考
本申请包含与2011年4月6日向日本专利局提交的日本在先专利申请JP 2011-084904的公开内容相关的主题，在这里将该在先申请的全部内容以引用的方式并入本文。
技术领域
本发明涉及固体摄像器件及其驱动方法和采用该固体摄像器件的电子装置，特别地涉及能够获得具有不同灵敏度的多个信号以扩展动态范围的固体摄像器件及其驱动方法和采用该固体摄像器件的电子装置。
背景技术
在相关技术中，存在有如下用于扩展与固体摄像器件入射光量相对应的信号量的输出动态范围的方法：在多个不同的曝光时间内多次读出同一像素，并随后在下一阶段将具有彼此不同灵敏度的读出信号合成(例如，参见日本专利文献第3680366号公报以及Orly Yadid-Pecht和Eric R.Fossum，″Wide Intrascene Dynamic Range CMOS APS Using DualSampling″，IEEE TRANSACTIONS ON ELECTRON DEVICES，VOL.44，NO.10，pp.1721-1723，1997年10月)。
在上述方法中，可以从长曝光时间的信号中获得低亮度部分的信息，并可以从短曝光时间的信号中获得高亮度部分的信息。然而，当物体处于低亮度时，至少需要利用长曝光时间来延长信号的曝光时间，但是利用长曝光时间来延长信号的曝光时间存在限制。例如，在动态图像中，最大曝光时间仅为1/30秒。此外，在静止图像中，为了抑制手或物体的偏移，期望避免延长曝光时间超过预定时间。
在此情况下，即使在长曝光时间的信号中，由于信号量小，因此仍需要提高固体摄像器件的增益设定。为了提高增益设定，存在两种方法，一种方法是在AD(模拟到数字)转换前提高模拟增益，另一种方法是在AD转换后提高数字增益。
在提高数字增益的方法中，提高数字增益导致图像灰度粗糙。此外，在提高模拟增益的方法中，在图像表面的一部分明亮的情况下，明亮部分的信号超过了进行AD转换的AD转换电路的输入范围，因此不管最初是否存在信号，该信号都会丢失。当然，能够从短曝光时间的信号中获得明亮部分的信号，但当与长曝光时间的信号进行对比时，S/N(信号/噪声)低，因此存在所得图像S/N降低的担忧。
发明内容
基于上述情况而提出本发明，因此即使当提高模拟增益以获得具有不同灵敏度的多个信号从而扩展其动态范围时，仍期望防止高灵敏度信号与低灵敏度信号的连接部分的信号的丢失，从而能够获得具有高S/N的信号。
根据本发明的一个实施例，提供了一种固体摄像器件，所述固体摄像器件包括：像素阵列部，在所述像素阵列部中，用于检测物理量的像素布置成二维矩阵；AD转换部，其对多个通道的模拟像素信号进行AD转换，所述模拟像素信号是从所述像素阵列部读出的；及控制部，其根据所述模拟像素信号的增益设定来设定所述AD转换部所进行的AD转换的量化单位，其中，所述控制部根据所述模拟像素信号的所述增益设定来确定对至少一个通道的所述模拟像素信号所进行的AD转换的数字输出的灰阶数。
当提高所述模拟像素信号的增益时，所述控制部进行控制，使得所述AD转换部所进行的AD转换的量化单位变小，并使得对至少一个通道的所述像素信号所进行的AD转换的数字输出的灰阶数变大。
在本发明的一个实施例的所述固体摄像器件中，所述AD转换部对所述多个通道的彼此具有不同灵敏度的所述模拟像素信号进行AD转换，且当提高所述模拟像素信号的增益时，所述控制部进行控制，使得所述AD转换部所进行的AD转换的量化单位变小，并使得对至少一个通道的具有高灵敏度的所述模拟像素信号所进行的AD转换的数字输出的灰阶数变大。
在本发明的一个实施例的所述固体摄像器件中，当提高所述模拟像素信号的增益时，所述控制部进行控制，使得对至少一个通道的具有低灵敏度的所述模拟像素信号所进行的AD转换的数字输出的灰阶数保持不变。
在本发明的一个实施例的所述固体摄像器件中，在提高所述模拟像素信号的增益之前，所述控制部进行控制，使得对至少一个通道的具有高灵敏度的所述模拟像素信号所进行的AD转换的数字输出的灰阶数大于对至少一个通道的具有低灵敏度的所述模拟像素信号所进行的AD转换的数字输出的灰阶数。
在本发明的一个实施例的所述固体摄像器件中，所述AD转换部通过有差异地设定所述像素的用于检测所述物理量的检测时间，来对所述多个通道的彼此具有不同灵敏度的所述模拟像素信号进行AD转换。
根据本发明的另一实施例，提供了一种固体摄像器件的驱动方法，所述固体摄像器件包括：像素阵列部，在所述像素阵列部中，用于检测物理量的像素布置成二维矩阵；及AD转换部，其对多个通道的模拟像素信号进行AD转换，所述模拟像素信号是从所述像素阵列部读出的。所述驱动方法包括步骤：根据所述模拟像素信号的增益设定来设定所述AD转换部所进行的AD转换的量化单位，且根据所述模拟像素信号的所述增益设定来确定对至少一个通道的所述模拟像素信号所进行的AD转换的数字输出的灰阶数。
根据本发明的又一实施例，提供了一种电子装置，所述电子装置具有前述实施例的固体摄像器件。
根据本发明的实施例，对读出自像素阵列部的多个通道的模拟像素信号进行AD转换，根据像素信号的增益设定对AD转换部所进行的AD转换的量化单位进行设定，并根据像素信号的增益设定确定对至少一个通道的像素信号所进行的AD转换的数字输出的灰阶数。
根据本发明的实施例，当提高模拟增益时，在获得多个具有不同灵敏度的信号并扩展其动态范围的情况下，能够防止信息的丢失且能够获得具有高S/N的图像。
附图说明
图1图示了本发明固体摄像器件的实施例的结构示例。
图2图示了单位像素的电路结构的示例。
图3图示了用于获得不同灵敏度的信号的两个通道的快门扫描和读出扫描。
图4是图示了列信号处理电路的结构示例的框图。
图5图示了相对于入射光量的低亮度信号和高亮度信号的动态范围。
图6图示了用于合成低亮度信号和高亮度信号的系数。
图7图示了模拟增益与AD转换电路的输入增益之间的关系。
图8图示了模拟增益与AD转换电路的输入增益之间的关系。
图9图示了模拟增益与AD转换电路的灰阶数(grayscale number)之间的关系。
图10图示了模拟增益与AD转换电路的灰阶数之间的关系。
图11图示了模拟增益与AD转换电路的灰阶数之间的关系。
图12是图示了信号输出过程的流程图。
图13是图示了信号输出过程的流程图。
图14图示了本发明电子装置的实施例的结构示例。
图15是图示了增益设定过程的流程图。
具体实施方式
以下参照附图说明本发明的实施例。
固体摄像器件的结构
图1图示了本发明实施例的固体摄像器件的结构。在本实施例中，固体摄像器件的示例是互补金属氧化物半导体(Complementary MetalOxide Semiconductor，CMOS)图像传感器，其以像素为单位检测与可见光光量相对应的电荷量的物理量。
如图1所示，CMOS图像传感器10具有像素阵列部12，在像素阵列部12中，单位像素11(以下简称为像素11)在行和列上排列(矩阵形状)，其包含将入射可见光的光量转换为光电信号的光电转换器件。
除了像素阵列部12之外，CMOS图像传感器10还设置有用于整体地控制CMOS图像传感器10的控制电路13、用于驱动单位像素阵列部12中各像素11的垂直驱动电路14、用于对从各像素11输出的信号进行处理的n个通道的列信号处理电路15和16、水平驱动电路17和18、水平信号线19和20以及输出电路21和22。
具体地，CMOS图像传感器10是具有如下结构的系统：两个通道的信号处理机构布置在单位像素阵列部12的上下两侧，在上述两个通道的信号处理机构中，一个通道的信号处理机构包括列信号处理电路15、水平驱动电路17、水平信号线19和输出电路21，而另一个通道的信号处理机构包括列信号处理电路16、水平驱动电路18、水平信号线20和输出电路22。
在该系统的结构中，控制电路13从外部接收用于操控CMOS图像传感器10的操作模式的数据等，并向外部输出包括CMOS图像传感器10信息的数据。
此外，基于垂直同步信号Vsync、水平同步信号Hsync和主时钟MCK，控制电路13产生诸如时钟信号或控制信号等，以作为驱动垂直驱动电路14、列信号处理电路15和16、水平驱动电路17和18等的基准信号。由控制电路13产生的时钟信号或控制信号等被提供至垂直驱动电路14、列信号处理电路15和16、水平驱动电路17和18等。
在像素阵列部12中，单位像素11排列为二维矩阵形式。如图1所示，单位像素11大体以方点阵(square lattice)的形式排列。这意味着由光电转换器件或金属布线等所界定的光学开口大体以方点阵的形式排列，而单位像素11的电路部不限于该结构。即，在如下所述的单位像素11的电路部中，不期望必须大体以方点阵的形式排列。
此外，在像素阵列部12中，对于单位像素11的行列布置，每个像素行的像素驱动布线23沿着该图的左右方向(像素行中像素的阵列方向)形成，且每个像素列的垂直信号线24沿着该图的上下方向(像素列中像素的阵列方向)形成。该像素驱动布线23的一端与垂直驱动电路14对应于各个像素行的输出端相连接。
垂直驱动电路14可以由移位寄存器或地址译码器构成，并以行为单位依次选择和扫描像素阵列部12的各像素，并然后通过单位像素驱动布线23向所选行的各像素提供所期望的驱动脉冲(控制脉冲)。
尽管省略了垂直驱动电路14的具体构成，但其可以设置有用于进行读出扫描以便以行为单位依次选择性地扫描像素11的扫描通道，以及用于进行清除扫描以便从光电转换器件清除(复位)读出自单元像素11的不期望电荷的扫描通道，其中清除扫描比读取扫描提前的时间是快门速度时间。
通过清除扫描通道清除(复位)不期望的电荷来进行所谓的电子快门操作。以下，将清除扫描通道称为电子快门扫描通道。此处，所谓的电子快门操作是指丢弃光电转换器件的光电荷并然后开始新的曝光(开始光电荷存储)的操作。
通过读出扫描通道的读出操作获得的读出信号对应于上一读出操作之后或电子快门操作之后接收的光量。此外，从上一读出操作的读出时刻开始或从电子快门操作的清除时刻开始到当前读出操作的读出时刻的时段是单位像素11中光电电荷的存储时间(曝光时间)。
来自所选行的各像素11的输出信号分别通过垂直信号线24提供到列信号处理电路15或列信号处理电路16。例如，列信号处理电路15和16布置在单位像素阵列部12的上方和下方，且它们例如与像素阵列部12的每个像素列(即，单位像素列)具有1∶1的对应关系。
列信号处理电路15和16接收像素阵列部12的各行像素11中所选行的输出信号，并进行去除信号中固有的固定模式噪声的相关双采样(Correlated Double Sampling，CDS)处理、信号放大处理或AD转换处理等。
此外，此处，尽管作为示例图示了采用可以以1∶1的对应关系布置列信号处理电路15和16的结构的情况，但不限于该结构，还可以采用例如这样的结构：为每多个像素列(垂直信号线24)逐个布置列信号处理电路15和16，以在多个像素列之间以时分(time division)的方式共用列信号处理电路15和16。
水平驱动电路17可以由移位寄存器或地址译码器等构成，以便通过依次输出水平扫描脉冲来依次选择列信号处理电路15。类似于水平驱动电路17，水平驱动电路18也可以由移位寄存器或地址译码器等构成，以便通过依次输出水平扫描脉冲来依次选择列信号处理电路16。
此外，尽管未图示，列信号处理电路15和16的各输出级均具有与各水平信号线19和20相连接的水平选择开关。依次从水平驱动电路17和18输出的水平扫描脉冲
依次打开与列信号处理电路15和16的各输出级相连接的水平选择开关。这些水平选择开关响应于水平扫描脉冲依次打开，并且将每个像素列经列信号处理电路15和16处理过的像素信号依次输出至水平信号线19和20。
输出电路21和22对通过水平信号线19和20从各列信号处理电路15和16依次提供的单位像素信号进行一些信号处理，并然后输出处理后的信号。这些输出电路21和22的具体信号处理的示例是：缓冲处理、缓冲之前的黑电平调整处理、各列之间的差异校正处理、信号放大处理、颜色关系处理等。
像素的电路结构
图2表示单位像素11的电路结构的示例。图2所示的单位像素11具有传输晶体管42、复位晶体管43、放大晶体管44、选择晶体管45和作为光电转换器件的光电二极管41。
此处，可以采用n沟道型MOS晶体管作为传输晶体管42至选择晶体管45这四个晶体管的示例。传输晶体管42、复位晶体管43、放大晶体管44和选择晶体管45的导电类型的上述组合仅仅是示例，但不限于这样的组合。
此外，如图2所示，例如，对于单位像素11，为相同像素行的各个像素公共布置传输布线23a、复位布线23b和选择布线23c这三条驱动布线，以作为像素驱动布线23。传输布线23a、复位布线23b和选择布线23c中各者的一端分别以像素行为单位连接到垂直驱动电路14的与各个像素行相对应的输出端。
例如，光电二极管41具有与负侧(如接地)相连接的阳极，并将所感测的光转换为具有与光量(物理量)相对应的电荷量的光电荷(此处为光电子)。光电二极管41的阴极经过传输晶体管42与放大晶体管44的栅极电连接。与该放大晶体管44的栅极电连接的节点46称为FD(浮动扩散)部。
传输晶体管42连接在光电二极管41的阴极与FD部46之间，通过传输布线23a向传输晶体管42的栅极施加传输脉冲以使传输晶体管42导通，从而将光电二极管41中转换的光电荷传输至FD部46，传输脉冲
的高电平(如Vdd电平)呈现为有效电平(以下称为“高有效”)。
复位晶体管43具有与像素电源Vdd相连接的漏极和与FD部46相连接的源极，利用复位布线23b向复位晶体管43的栅极施加高有效的复位脉冲以导通复位晶体管43，从而在从光电二极管41向FD部46传输信号之前通过将FD部46的电荷丢弃到单位像素的像素电源Vdd来复位FD部46。
放大晶体管44具有与FD部46相连接的栅极和与像素电源Vdd相连接的漏极，放大晶体管44在通过复位晶体管43进行复位之后输出FD部46的电平以作为复位电平，并且还在通过传输晶体管42完成信号电荷传输之后输出FD部46的电平以作为信号电平。
选择晶体管45具有与放大晶体管44的源极相连接的漏极和与垂直信号线24相连接的源极，通过选择布线23c向选择晶体管45的栅极施加高有效的选择脉冲
以使选择晶体管45导通，以作为单位像素11的被选状态，从而将来自放大晶体管44的输出信号传输到垂直信号线24。
此外，选择晶体管45可以采用连接在单位像素电源Vdd与放大晶体管44之间的电路结构。
此外，单位像素11不限于四晶体管的结构，也可以是将放大晶体管44兼用作选择晶体管45的三个晶体管所构成的电路结构，或其他电路结构。
从多个通道获得具有不同灵敏度的信号的示例
有关上述结构的实施例的CMOS图像传感器10可以通过多个通道(例如，本实施例中是两个通道)从单位像素阵列部12的各个像素11中获得具有不同灵敏度的信号，从而获得宽的动态范围。
针对单位像素阵列部12的各个像素11，垂直驱动电路14在电子快门扫描通道中进行快门扫描，并通过两个通道进行读出扫描，从而能够通过改变检测时间(即像素11的用于检测作为物理量的光量的曝光时间)来获得具有不同灵敏度的信号(使两个通道中的信号灵敏度不同)。通过两个通道的读出扫描的间隔来调整曝光时间(检测时间)的长度。其具体说明如下。
在读出扫描中，如图3的左侧所示，分别扫描两个通道的两个像素行(读出行1和2)，且将来自这两个读出行1和2的各个像素信号读出至垂直信号线24。此外，与两个通道的读出扫描相对应地安装两个通道的列信号处理电路15和16。
通过垂直扫描，如图3右侧所示，由于从快门行到进行第一轮读出扫描的读出行1的时间是曝光时间1，且从读出行1到进行第二轮读出扫描的读出行2的时间是曝光时间2，因此通过有差异地设定这两个连续曝光时间(存储时间)1和2，能够相继获得来自同一像素的具有不同灵敏度的两个信号，即基于短曝光时间1的低灵敏度信号和基于长曝光时间2的高灵敏度信号。由控制电路13进行曝光时间1和2的设定。
通过在下一阶段中在合成电路(未图示)中将具有不同灵敏度的两个信号(即，低灵敏度信号和高灵敏度信号)合成，能够获得具有宽动态范围的图像信号。以这样的方式获得的图像信号的高亮度部分的信息可以从基于短曝光时间1的低灵敏度信号中获得，而所得图像信号的低亮度部分的信息可以从基于长曝光时间2的高灵敏度信号中获得。据此，将低灵敏度信号称为高亮度信号，并将高灵敏度信号称为低亮度信号。
此外，上述快门扫描和读出扫描可以由以下结构实施。
换言之，如上所述，例如，在具有读出扫描通道和电子快门扫描通道(清除扫描通道)的垂直驱动电路14中，电子快门扫描通道可以由移位寄存器构成，并从第一行起以像素行为单位依次从移位寄存器中输出电子快门脉冲，从而能够进行卷帘快门(rolling shutter)操作(或焦平面快门操作)，该操作从第一行起依次进行快门扫描。
同时，读出扫描通道可以由两个移位寄存器构成，通过依次从两个移位寄存器中输出选择读出行1和2的扫描脉冲1和2，能够进行两个通道的读出扫描。此外，读出扫描通道还可以设置有地址译码器，通过相应的地址译码器为各个行1和2指派地址，能够进行两个通道的读出扫描。
以这样的方式，通过电子快门扫描通道进行快门扫描并通过读出扫描通道进行两个通道的读出扫描，获得了具有不同灵敏度的两个通道的信号。
具体地，如图3左侧所示，首先扫描快门行，随后扫描两个读出行1和2。例如，在列信号处理电路15中能够读出从读出行1的各个像素输出的信号，并且在列信号处理电路16中能够读出从读出行2的各个像素输出的信号。可以改变读出行1和2与列信号处理电路15和16的组合。
由列信号处理电路15和16的操作时序决定由列信号处理电路15和16中的哪一个对读出行1和2中的哪一行进行读出。即，如果基于读出行1的扫描时序来操作列信号处理电路15(16)，则由列信号处理电路15(16)对读出行1的各像素信号进行读出，而如果基于读出行2的扫描时间来操作列信号处理电路16(15)，则由列信号处理电路16(15)对读出行2的各像素信号进行读出。
在图3右侧中，横轴表示时间，并示出了扫描行为。此处，将读出行1定义为短曝光时间1，并将读出行2定义为长曝光时间2。为了便于理解，作为示例，将曝光时间1定义为2行部分的时间2H(H是水平时段)，而将曝光时间2定义为8行部分的时间8H。因此，读出行1的单位像素灵敏度低，而读出行2的单位像素灵敏度是读出行1的单位像素灵敏度的4倍。
列信号处理电路的结构
图4是图示了列信号处理电路15和16的示例的框图。此处，为了便于说明，列信号处理电路15和16中的所有信号在从左到右的方向上表示。
列信号处理电路15可以由CDS处理电路51、AD转换电路52和锁存电路53构成。
CDS处理电路51通过对上述复位电平与信号电平进行差分，从与入射光的光量相对应的信号电平(高亮度部分)中去除单位像素所固有的固定模式噪声，并然后进行CDS处理，其中上述复位电平和信号电平是通过垂直信号线24从构成单位像素阵列部12的单位像素11提供的。AD转换电路52基于控制电路13对由CDS处理电路51去除了噪声的模拟信号(高亮度部分)进行转换。锁存电路53存储由AD转换电路52输出的AD转换后的数字信号。
列信号处理电路16具有与列信号处理电路15基本相同的结构。具体地，列信号处理电路16由CDS处理电路61、AD转换电路62和锁存电路63构成。
即，CDS处理电路61通过进行CDS处理以对上述复位电平与信号电平进行差分，从与入射光的光量相对应的信号电平(低亮度部分)中去除单位像素所固有的固定模式噪声，其中上述复位电平和信号电平是通过垂直信号线24从构成单位像素阵列部12的单位像素11提供的。AD转换电路62基于控制电路13对由CDS处理电路61去除了噪声的模拟信号(低亮度部分)进行转换。锁存电路63存储由AD转换电路62输出的AD转换后的数字信号。
类似地，通过水平驱动电路17的水平扫描，使与存储在锁存电路53中的高亮度信号相对应的数字信号DH经由水平扫描线19读出，而通过水平驱动电路18的水平扫描，使与存储在锁存电路63中的低亮度信号相对应的数字信号DL经由水平扫描线20读出。
此外，合成电路71将从锁存电路53读出的与高亮度信号相对应的数字信号DH和从锁存电路63读出的与低亮度信号相对应的数字信号DL进行合成，以输出合成信号D。此外，设置有存储器，该存储器存储并保持对应于多行的信号，从而合成电路71能够临时存储并保持来自读出行1的信号，并因此能够在从读出行2中输出相同的像素信号时将各信号合成。
此外，在图4中，尽管没有图示输出电路21和22，但实际上，参照图1，来自列信号处理电路15的单位像素信号提供到输出电路21，而来自列信号处理电路16的单位像素信号提供到输出电路22。即，合成电路71将输出电路21输出的数字信号DH与输出电路22输出的数字信号DL合成。
低亮度信号和高亮度信号的合成
以下参照图5和图6说明由合成电路71进行的数字信号DH(对应于高亮度部分)与数字信号DL(对应于低亮度部分)的合成处理。
此外，以下，对应于高亮度信号的数字信号DH和对应于低亮度信号的数字信号DL分别称为高亮度信号DH和低亮度信号DL。
图5图示了与CMOS图像传感器10的入射光光量相对应的低亮度信号DL和高亮度信号DH的动态范围。
此处，如果模拟的低亮度信号与高亮度信号的灵敏度的比值(灵敏度比)为4∶1，即单位像素11的每单位光量的模拟输出比为4∶1，则低亮度信号与高亮度信号的每1mV的光量比为1∶4，且AD转换的每量化单位(1LSB)的低亮度信号DL和高亮度信号DH满足下列公式(1)：
低亮度信号DL＝高亮度信号DH×4…(1)
此时，合成电路71将低亮度部分的低亮度信号DL作为合成信号D原样地输出在屏幕上，并将图像表面上的高亮度部分的高亮度信号DH放大4倍并将其作为合成信号D输出。即，合成电路71将低亮度部分DL或高亮度部分DH作为合成信号D选择性地输出。由此，能够扩展动态范围。
然而，实际上，由于公式(1)表示的关系存在误差，因此当选择低亮度信号DL或高亮度信号DH时不能输出边界附近的光量的准确数字信号。
此处，合成电路71输出由下面的公式(2)表示的组合信号D，使得在光量处于图5所示的La至Lb的范围的低亮度一侧的情况下，增加低亮度信号DL的权重，而在光量处于La至Lb的范围的高亮度一侧的情况下，增加高亮度信号DH的权重(加权平均)。
组合信号D＝
低亮度信号DL×α+高亮度信号DH×4×(1-α)…(2)
此外，在公式(2)中，系数α由图6所示的值替代。即，系数α在低亮度信号DL小于对应于光量La的值a的情况下取1，而在低亮度信号DL大于对应于光量Lb的值b的情况下取0。此外，在低亮度信号DL大于对应于光量La的值a且小于对应于光量Lb的值b的情况下，系数α随着低亮度信号DL的增加从1变为0。此外，公式(2)中的数值4是每量化单位的低亮度信号与高亮度信号之间的光量比。
由此，合成电路71在光量小于La的情况下输出低亮度信号DL(图5中低亮度信号的实线部分)以作为合成信号D，并在光量大于Lb的情况下输出高亮度信号DH(图5中高亮度信号的实线部分)乘以4之后的值，此外，在光量大于La且小于Lb的情况下输出上述公式(2)所示的加权平均值作为合成信号D。
由此，合成电路71能够在扩展动态范围的同时输出准确的数字信号。
顺便提及，在提高本实施例CMOS图像传感器10的增益设定的情况下，进行提高模拟增益的处理。具体地，控制电路13根据模拟增益的设定对AD转换电路52和62的AD转换的量化单位(1LSB)进行设定。具体地，例如，为了获得从合成电路71输出的数字信号(即输出自列信号处理电路15和16的低亮度信号DL和高亮度信号DH)的两倍增益，AD转换电路52和62的AD转换的量化单位应该变为1/2倍。
此处，在图4中，来自单位像素阵列12的单位像素11的信号(模拟信号)的输出最大值为400mV，而AD转换电路52和62各自的输入范围为0到500mV。在模拟增益的增益设定为1倍的情况下，如图7所示，将低亮度信号和高亮度信号共同以单元像素11的最大输出(400mV)被AD转换。然而，在模拟增益的增益设定为2倍的情况下，为了使AD转换量化单位为1/2倍，AD转换电路52和62各自的输入范围分别相对地变为0到250mV。因此，如图7所示，低亮度信号和高亮度信号中仅有250mV的信号部分被AD转换，因此与250到400mV的信号部分相对应的信息丢失。
在此情况下，例如，对于图5的低亮度信号，在由实线部分表示的被作为合成信号D原样输出的信号中，丢失了与光量La附近获得的信号相对应的信息。尽管该丢失信息可以从高亮度部分中获得，然而由于高亮度部分的S/N低于低亮度部分，因此存在图像的S/N变低的担忧。
此处，控制电路13根据模拟增益的增益设定来确定低亮度部分的AD转换(由AD转换电路62进行)的数字输出的灰阶数。具体地，控制电路13能够进行控制，使得在提高模拟增益时得到更大的灰阶数，即低亮度部分的AD转换(由AD转换电路62进行)的数字输出的灰阶数。此处，所谓的灰阶数是2以AD转换的灰阶进行自乘所得到的数，例如，10比特对应于1024，12比特对应于4096等。此外，根据AD转换电路的类型，也可以进行具有不是2的自乘的灰阶数(例如，3000等)的AD转换。
模拟增益与低亮度信号的AD转换的灰阶数之间的关系
此处参照图8和图9说明增益设定与AD转换的灰阶数之间的关系。图8图示了模拟增益与低亮度信号和高亮度信号的AD转换的灰阶数之间的关系，图9图示了相对于模拟增益的低亮度信号和高亮度信号的AD转换的灰阶数、输入范围、量化单位(1LSB)以及接近1LSB的光量比。
此外，AD转换电路52和62最大能够转换12比特的数字输出，因此能够改变输出比特数(灰阶数)。
具体地，例如，在AD转换电路52和62具有能够对基准电压和输入电压进行比较的结构或为Δ-∑型AD转换电路的情况下，可以通过改变计数器的工作频率或改变AD转换时间来改变灰阶数。此外，在AD转换电路52和62是逐次比较型AD转换电路的情况下，可以通过比较的次数改变灰阶数。此外，在AD转换电路52和62是闪速型(flash type)AD转换电路的情况下，可以通过使不需要的比较器处于待命状态来改变灰阶数，在AD转换电路52和62是管线型(pipeline type)AD转换电路的情况下，可以通过改变所使用的级数来改变灰阶数。
此外，AD转换电路52和62不限于上述结构，且优选地采用具有可变灰阶数的结构。
(1)不进行任何增益设定的常规增益的情况(增益设定为1倍)
首先，如图8上部所示，低亮度信号和高亮度信号共同以单位像素阵列部12的单位像素11的最大输出(例如，400mV)被AD转换。此时，控制电路13将低亮度部分的由AD转换电路62所AD转换的数字输出最大设定成10比特，而控制电路13将高亮度部分的由AD转换电路52所AD转换的数字输出最大设定成12比特。
在此情况下，如图9所示，AD转换电路52和62各自的输入范围为0到500mV，而AD转换电路52和62的量化单位分别约为0.13mV和0.5mV。此外，如果低亮度信号和高亮度信号的灵敏度比，即单位像素11的每单位光量的模拟输出比为16∶1，则低亮度信号与高亮度信号的每1mV的光量比变为1∶16，并因此低亮度信号与高亮度信号的每量化单位(1LSB)的光量比变为1∶4(在图9中，当低亮度部分的每量化单位的光量的大小为1时，代表高亮度部分的光量的大小的值为4)。此外，如果将低亮度部分的量化单位(1LSB)作为基准，则高亮度部分有关的AD转换电路52的输入范围设定成14比特。因此合成信号D设定成14比特。
(2)增益设定为2倍的情况
在此情况下，根据控制电路13，AD转换电路52和62的AD转换的量化单位是常规增益值时的量化单位的1/2倍。此时，根据控制电路13，如图8中部所示，低亮度部分有关的AD转换电路62的AD转换数字输出最大设定成11比特，而高亮度部分有关的AD转换电路52的AD转换数字输出最大设定成12比特。由此，高亮度部分的仅250mV的信号部分被AD转换，因此与250到400mV的信号部分相对应的信息丢失，而低亮度部分以单位像素11的最大输出被AD转换。
即，如图9所示，如果AD转换电路52和62各自的输入范围分别是250mV和500mV，则AD转换电路52和62的AD转换的量化单位分别为0.063mV和0.25mV。此外，如果低亮度信号与高亮度信号的灵敏度比是16∶1，则低亮度信号与高亮度信号的每1mV的光量比变为1∶16，因此与常规增益的情况下相同，低亮度信号与高亮度信号的每量化单位(1LSB)的光量比为1∶4。此外，如果将低亮度部分的量化单位(1LSB)作为基准，则高亮度部分有关的AD转换电路52的输入范围设定成14比特。因此，合成信号D设定成14比特。
(3)增益设定为4倍的情况
在此情况下，根据控制电路13，AD转换电路52和62的AD转换的量化单位是增益值为2倍时的量化单位的1/2倍。此时，根据控制电路13，如图8下部所示，低亮度部分有关的AD转换电路62的AD转换数字输出最大设定成12比特，而高亮度部分有关的AD转换电路52的AD转换数字输出最大设定成12比特。由此，高亮度部分的仅125mV的信号部分被AD转换，因此与125到400mV的信号部分相对应的信息丢失，而低亮度部分以单位像素11的最大输出被AD转换。
即，如图9所示，如果AD转换电路52和62各自的输入范围分别是125mV和500mV，则AD转换电路52和62的AD转换的量化单位分别为0.031mV和0.13mV。此外，如果低亮度信号与高亮度信号的灵敏度比是16∶1，则低亮度信号与高亮度信号的每1mV的光量比为1∶16，因此与常规增益的情况下相同，低亮度信号与高亮度信号的每量化单位(1LSB)的光量比为1∶4。此外，如果将低亮度部分的量化单位(1LSB)作为基准，则高亮度部分有关的AD转换电路52的输入范围设定成14比特。因此，合成信号D设定成14比特。
(4)增益设定为8倍的情况
在此情况下，根据控制电路13，AD转换电路52和62的AD转换的量化单位是增益值为4倍时的量化单位的1/2倍。此时，AD转换电路52和62以最大值12比特对数字输出进行数字转换，因此根据控制电路13，AD转换电路62输出的低亮度部分的AD转换数字输出和AD转换电路52输出的高亮度部分的AD转换数字输出最大设定成12比特。由此，高亮度部分仅63mV的信号部分被AD转换，因此与63到400mV的信号部分相对应的信息丢失，此外，低亮度部分仅250mV的信号部分被AD转换，因此与250到400mV的信号部分相对应的信息丢失。
即，如图9所示，如果AD转换电路52和62各自的输入范围分别是63mV和250mV，则AD转换电路52和62的AD转换的量化单位分别为0.016mV和0.063mV。此外，如果低亮度信号与高亮度信号的灵敏度比是16∶1，则低亮度信号与高亮度信号的每1mV的光量比为1∶16，因此与常规增益的情况下相同，低亮度信号与高亮度信号的每量化单位(1LSB)的光量比为1∶4。此外，如果将低亮度部分的量化单位(1LSB)作为基准，则高亮度部分有关的AD转换电路52的输入范围设定成14比特。因此，合成信号D设定成14比特。
(5)增益设定为16倍的情况
在此情况下，根据控制电路13，AD转换电路52和62的AD转换的量化单位是增益值为8倍时的量化单位的1/2倍。此时，由于AD转换电路52和62以最大值12比特对数字输出进行AD转换，因此与增益设定为8倍的情况类似，根据控制电路13，AD转换电路62输出的低亮度部分的AD转换数字输出和AD转换电路52输出的高亮度部分的AD转换数字输出均最大设定成12比特。由此，高亮度部分仅31mV的信号部分被AD转换，因此与31到400mV的信号部分相对应的信息丢失，此外，低亮度部分仅125mV的信号部分被AD转换，因此与125到400mV的信号部分相对应的信息丢失。
即，如图9所示，如果AD转换电路52和62各自的输入范围分别是31mV和125mV，则AD转换电路52和62的AD转换的量化单位分别为0.008mV和0.031mV。此外，如果低亮度信号与高亮度信号的灵敏度比是16∶1，则低亮度信号与高亮度信号的每1mV的光量比为1∶16，因此与常规增益的情况下相同，低亮度信号与高亮度信号的每量化单位(1LSB)的光量比为1∶4。此外，如果低亮度部分的量化单位(1LSB)的作为基准，则高亮度部分有关的AD转换电路52的输入范围设定成14比特。因此，合成信号D设定成14比特。
如上所述，在常规增益的情况下，如果控制电路13能够进行控制以确定低亮度部分的AD转换的灰阶数比高亮度部分的AD转换(其由AD转换电路52进行)的灰阶数小的比特数，且能够进行控制以每当增加增益设定时使低亮度部分的AD转换(其由AD转换电路62进行)的灰阶数变大(增加比特数)，则即使量化单位很小也没有问题，并因此能够使AD转换电路62的输入范围保持为与常规增益的情况下相同的输入范围。
此外，由于AD转换电路以最大值12比特对数字输出进行AD转换，在增益设定为8倍的情况下，上述实施例不能增加AD转换电路62对低亮度部分的AD转换的灰阶数(增加比特数)。在此情况下，与未被AD转换的低亮度部分的相对应信息丢失。
类似地，在图9的实施例中，能够在4倍的增益设定的情况下使AD转换电路62的输入范围保持为如同常规增益的情况下的输入范围。
此处，如果AD转换电路62能够以最大值14比特对数字输出进行AD转换，则能够在更高的增益设定的情况下使AD转换电路62的输入范围保持为与常规增益的情况下相同的输入范围。
即，如图10所示，在增益设定为8倍的情况下，根据控制电路13，AD转换电路52和62的AD转换的量化单位是增益值为4倍时的量化单位的1/2倍。此时，根据控制电路13，AD转换电路62对低亮度部分的AD转换的数字输出的最大值为13比特，而AD转换电路52对高亮度部分的AD转换的数字输出的最大值为12比特。由此，高亮度部分的仅63mV的信号部分被AD转换，因此与63到400mV的信号部分相对应的信息丢失，而低亮度部分以单位像素11的最大输出被AD转换。
此外，在增益设定为16倍的情况下，根据控制电路13，AD转换电路52和62的AD转换的量化单位是增益值为8倍时的量化单位的1/2倍。此时，根据控制电路13，AD转换电路62对低亮度部分的AD转换的数字输出的最大值为14比特，而AD转换电路52对高亮度部分的AD转换的数字输出的最大值是12比特。由此，高亮度部分的仅31mV的信号部分被AD转换，因此与31到400mV的信号部分相对应的信息丢失，而低亮度部分以单位像素11的最大输出被AD转换。
类似地，在图10的实施例中，能够在16倍增益设定的情况下使AD转换电路62的输入范围保持为与常规增益的情况下相同的输入范围。
此外，在图10的实施例中，如果灵敏度比值为16倍并且增益设定为16倍，则500mV的低亮度部分和31mV的高亮度部分对应于实质上相同的光量，因此不需要高亮度部分。在如图11中的条件下，优选地“不使用”高亮度部分。
此外，在上述说明中，尽管假定AD转换电路52和62均改变AD转换的输出比特数(灰阶数)，然而可以将AD转换电路52的输出比特数固定为12比特，而只改变AD转换电路62的输出比特数是优选的。
此外，在上述说明中，不通过可变的增益将高亮度部分的灰阶数固定为某个值的原因在于：将合成信号D的比特数固定为例如14等预定值。由此，在下一级系统中，能够在不采用本发明相应结构的条件下处理常规的14比特的信号。即使在优选不固定合成信号D的比特数的系统中，虽然通过提高增益并同时增加高亮度部分的灰阶数而改变合成信号D，但也能够根据具体机构的信息来处理信号以获得尽可能最多的信息。
信号输出过程
接着，参照图12说明CMOS图像传感器10中的信号输出过程，该输出过程将来自像素阵列部12的低亮度信号和高亮度信号进行合成以输出作为数字信号的合成信号。
在步骤S11中，列信号处理电路15对来自单位像素阵列部12的高亮度信号进行AD转换。
具体地，在列信号处理电路15中，CDS处理电路51对单位像素阵列部12的像素11的信号(高亮度部分)进行CDS处理，并向AD转换电路52提供处理后的信号。AD转换电路52基于控制电路13的控制对来自CDS处理电路51的高亮度信号的模拟信号进行AD转换。此处，在指示了模拟增益的增益设定的情况下，控制电路13根据所指示的模拟增益的增益设定来设定AD转换电路52的AD转换的量化单位。由AD转换电路52AD转换的数字高亮度信号DH存储在锁存电路53中。
在步骤S12中，列信号处理电路16对来自单位像素阵列部12的低亮度部分进行AD转换处理。将参照图13说明低亮度部分的AD转换处理的细节，而由低亮度部分的AD转换处理的结果所获得的数字低亮度信号DL存储在锁存电路63中。
在步骤S13中，合成电路71基于上述公式(2)将存储在锁存电路53中的高亮度信号DH与存储在锁存电路63中的低亮度信号DL合成以输出合成信号D。
低亮度信号的AD转换过程
接着参照图13说明图12流程图的步骤S12中所进行的低亮度部分的AD转换过程的细节。
在步骤S31中，控制电路13确定是否指示提高增益，即是否存在提高模拟增益的增益设定的指示。
在步骤S31中，如果确定出指示了提高增益，则处理前进至步骤S32，控制电路13能够根据所指示的增益设定来确定AD转换电路62的AD转换的灰阶数。例如，当存在将增益设定提高为2倍的指示时，在图9的实施例中，AD转换电路62的AD转换的灰阶数被确定为11比特。
在步骤S33中，AD转换电路62以控制电路13所确定的灰阶数对低亮度部分进行AD转换。
具体地，CDS处理电路61对来自单位像素阵列部12的单位像素11的信号(低亮度部分)进行CDS处理，以向AD转换电路62提供信号。响应于模拟增益的增益设定，AD转换电路62基于由控制电路13所设定的AD转换的量化单位和由控制电路13所确定的AD转换的灰阶数对来自CDS处理电路61的模拟低亮度部分进行AD转换。由AD转换电路62所AD转换的数字低亮度信号DL存储在锁存电路63中。
而在步骤S31中，当确定不存在提高增益的指示时，处理前进至步骤S34。
在步骤S34中，AD转换电路62以控制电路13所确定的预定灰阶数对来自CDS处理电路61的模拟信号的低亮度部分进行AD转换。由AD转换电路62所AD转换的数字低亮度信号DL存储在锁存电路63中。
通过上述处理，当提高增益设定时，通过提高AD转换电路62对低亮度部分的AD转换的灰阶数(增加比特数)，即使量化单位变小，也能够使AD转换电路62的输入范围保持为与提高增益设定前相同的输入范围。因此，在获得具有不同灵敏度的多个信号并扩展动态范围的情况下，例如在图5的低亮度部分中，能够防止丢失原样输出为合成信号D的信号(由实线部分表示)中与光量La附近的信号相对应的信息，因此能够获得高S/N的图像。
此外，AD转换电路62能够以高的输出比特数(灰阶数)进行AD转换。然而，如果增益设定低，由于能够降低输出比特数并进行AD转换，因此即使当设定为低增益时，也能够减小AD转换电路62所消耗的电力。
此外，如图9所示，即使改变增益设定，低亮度信号和高亮度信号的每量化单位的光量比仍保持1∶4不变。因此，由于不需要改变由公式(2)所表示的合成信号D的公式，因此能够避免合成电路71中工作负载的增加。
此外，在以上说明中，说明了应用如下结构的本发明的实施例，在该结构中改变曝光时间以获得具有不同灵敏度的多个信号并由此扩展了动态范围。然而，期望的是将本发明应用于能够获得不同灵敏度的多个信号的其他结构中。即，例如，还期望使本发明适合于如下结构，在该结构中，通过像素中读出部分的电容差获得具有不同灵敏度的多个信号，从而扩展动态范围。
此外，在上述说明中，尽管列信号处理电路在一列中设置有2个部分(在像素阵列部12的上部和下部)，然而还期望在一列中仅设置有一个列信号处理电路，并利用一个列信号处理电路处理多个行的各像素信号。
此外，本发明不限于应用于固体摄像器件。即，本发明能够适用于诸如数码相机或摄像机等、具有图像传感功能的便携式终端设备、或在图像读出部中采用固体摄像器件的复印机等在图像读入部(光电转换部)中使用固体摄像器件的全部电子装置。固体摄像器件可以集成在单个芯片中，或形成为具有图像传感功能的模块型，在模块型中图像传感部和信号处理部或光学系统布置并封装为一体。
本发明的电子装置的结构示例
图14是图示了本发明的电子装置中图像传感器件的示例的框图。
图14的摄像器件300可以具有由透镜组等构成的光学部301、采用上述单位像素11的各结构的固体摄像器件(图像传感器件)302和作为相机信号处理电路的数字信号处理器(DSP)电路303。此外，摄像器件300还可以设置有帧存储器304、显示部305、记录部306、控制部307、电源部308和CPU 309。DSP电路303、帧存储器304、显示部305、记录部306、控制部307、电源部308和CPU 309彼此通过总线310相连接。
光学部301接收来自物体的入射光(图像光)并在固体摄像器件302的图像传感面上形成图像。固体摄像器件302通过光学部301将形成在传感面上的入射光量转换为单位像素的电信号并将该信号输出为像素信号。能够使用与上述实施例的形式相关的实现固体摄像器件的扩展，即CMOS图像传感器10的动态范围的扩展的固体摄像器件作为固体摄像器件302。
例如，显示部305可以由液晶面板或有机电致发光(EL)面板的面板型显示单元形成，以显示由固体摄像器件302感测的动态图像或静止图像。记录部306将固体摄像器件302所感测的动态图像或静止图像记录在诸如录像带、数字多功能光盘(DVD)等记录媒体上的。
控制部307在使用者的控制下发出用于进行摄像器件300的各种功能的操作指令。电源部308适当地将用于驱动DSP电路303、帧存储器304、显示器305、记录部306和控制部307的电源提供到期望提供电源的部分。CPU 309控制摄像器件300的整体操作。
此外，在摄像器件300中，图4所示的合成电路71可以优选地被包含于固体摄像器件302的输出侧，DSP电路303可以优选地进行合成电路71中的操作。优选地是固体摄像器件302和DSP电路303可以集成在一个固体摄像器件中，且DSP电路303对低亮度信号和高亮度信号进行AD转换以进行合成信号的操作。
此处，参照图15的流程图说明了摄像器件300中的增益设定过程。例如，图15的增益设定过程对摄像器件300中图像传感模式设定为自动图像传感模式的情况等进行处理。
在步骤S51中，DSP电路303确定固体摄像器件302所感测的图像的亮度是否足够。具体地，DSP电路303确定来自固体摄像器件302的单位像素信号的亮度值是否大于预定值。
在步骤S51中，如果判定亮度值不足，则在步骤S52中，DSP电路303向固体摄像器件302发出提高增益的指示。具体地，DSP电路303向固体摄像器件302的控制电路(例如，对应于CMOS图像传感器10的控制电路13)发出提高模拟增益的增益设定的指示。由此，固体摄像器件302能够输出提高了增益的数字信号(像素信号)。
另一方面，在步骤S51中，如果判定亮度足够，则处理结束。
通过以预定的间隔进行上述处理，即使在黑暗处，也能够明亮地显示或记录图像。
此外，如上所述，通过采用上述实施例的CMOS图像传感器10作为固体摄像器件302，能够扩展动态范围并确保高S/N。因此，即使对于摄像机、数码相机和用于诸如手机等移动装置的相机模块等的摄像器件300也能够生成高质量的拍摄图像。
此外，在上述实施例中，说明了适用于以行列的形状排列用于检测与作为物理量的可见光的光量相应的信号电荷的单位像素的CMOS图像传感器的实施例。然而，本发明不限于应用于CMOS图像传感器，还可以应用于对于单位像素阵列的各像素行布置列处理部的全部列式固体摄像器件中。
此外，本发明不限于应用于检测可见光的入射光量分布并将其成像的固体摄像器件，还可以应用于诸如感测红外线、X射线或粒子等入射量的分布作为图像的固体摄像器件、或者将压力或静电容量等广义上的其它物理量的分布转变为电信号并进行时间积分从而感测图像的指纹检测传感器等全部固体摄像器件(物理量分布感测装置)。
此外，在本发明中，尽管流程图中所示的步骤是根据说明的顺序按时序进行处理的，但也可以不按时序进行，而是可以并行地或以调用时所需要的时序进行。
本领域技术人员应当理解，依据设计要求和其它因素，可以在本发明所附的权利要求或其等同物的范围内进行各种修改、组合、次组合及改变。
Claims (11)
1.一种固体摄像器件，其包括：
像素阵列部，在所述像素阵列部中，用于检测物理量的像素布置成二维矩阵；
AD转换部，其对多个通道的模拟像素信号进行AD转换，所述模拟像素信号是从所述像素阵列部读出的；及
控制部，其根据所述模拟像素信号的增益设定来设定所述AD转换部所进行的AD转换的量化单位，
其中，所述控制部根据所述模拟像素信号的所述增益设定来确定对至少一个通道的所述模拟像素信号所进行的AD转换的数字输出的灰阶数。
2.如权利要求1所述的固体摄像器件，其中，当提高所述模拟像素信号的增益时，所述控制部进行控制，使得所述AD转换部所进行的AD转换的量化单位变小，并使得对至少一个通道的所述像素信号所进行的AD转换的数字输出的灰阶数变大。
3.如权利要求2所述的固体摄像器件，其中，
所述AD转换部对所述多个通道的彼此具有不同灵敏度的所述模拟像素信号进行AD转换，且
当提高所述模拟像素信号的增益时，所述控制部进行控制，使得所述AD转换部所进行的AD转换的量化单位变小，并使得对至少一个通道的具有高灵敏度的所述模拟像素信号所进行的AD转换的数字输出的灰阶数变大。
4.如权利要求3所述的固体摄像器件，其中，当提高所述模拟像素信号的增益时，所述控制部进行控制，使得对至少一个通道的具有低灵敏度的所述模拟像素信号所进行的AD转换的数字输出的灰阶数保持不变。
5.如权利要求3所述的固体摄像器件，其中，在提高所述模拟像素信号的增益之前，所述控制部进行控制，使得对至少一个通道的具有高灵敏度的所述模拟像素信号所进行的AD转换的数字输出的灰阶数大于对至少一个通道的具有低灵敏度的所述模拟像素信号所进行的AD转换的数字输出的灰阶数。
6.如权利要求3所述的固体摄像器件，其中，所述AD转换部通过有差异地设定所述像素的用于检测所述物理量的检测时间，来对所述多个通道的彼此具有不同灵敏度的所述模拟像素信号进行AD转换。
7.一种用于驱动固体摄像器件的方法，所述固体摄像器件包括：
像素阵列部，在所述像素阵列部中，用于检测物理量的像素布置成二维矩阵；及
AD转换部，其对多个通道的模拟像素信号进行AD转换，所述模拟像素信号是从所述像素阵列部读出的，
其中，所述方法包括以下步骤：
根据所述模拟像素信号的增益设定来设定所述AD转换部所进行的AD转换的量化单位，且
根据所述模拟像素信号的所述增益设定来确定对至少一个通道的所述模拟像素信号所进行的AD转换的数字输出的灰阶数。
8.如权利要求7所述的方法，其中，
所述AD转换部对所述多个通道的彼此具有不同灵敏度的所述模拟像素信号进行AD转换，
在所述设定步骤中，在提高所述模拟像素信号的增益的情况下，使所述AD转换部所进行的AD转换的量化单位变小，并且
在所述确定步骤中，在提高所述模拟像素信号的增益的情况下，使对至少一个通道的具有高灵敏度的所述模拟像素信号所进行的AD转换的数字输出的灰阶数变大。
9.如权利要求8所述的方法，其中，在所述确定步骤中，在提高所述模拟像素信号的增益的情况下，使对至少一个通道的具有低灵敏度的所述模拟像素信号所进行的AD转换的数字输出的灰阶数保持不变。
10.如权利要求8所述的方法，其中，在所述设定步骤之前，对至少一个通道的具有高灵敏度的所述模拟像素信号所进行的AD转换的数字输出的灰阶数被预先设定成小于对至少一个通道的具有低灵敏度的所述模拟像素信号所进行的AD转换的数字输出的灰阶数。
11.一种电子装置，其设置有权利要求1-6中任一项所述的固体摄像器件。
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