CN108702469A - 固体摄像器件、固体摄像器件驱动方法和电子设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及能够以更高画质来摄取具有宽动态范围的图像的固体摄像器件、固体摄像器件驱动方法和电子设备。所述固体摄像器件包括像素区域和电路区域。在所述像素区域中布置有用于执行光电转换的多个像素。在所述电路区域中至少布置有对数转换电路。所述对数转换电路以对数读出方式从各个所述像素读出像素信号，在所述对数读出方式中，所述像素信号根据由所述像素接收到的光的光量而大致呈对数地变化。此外，在从所述像素读出所述像素信号时，所述对数转换电路能够在所述对数读出方式和线性读出方式之间切换。本技术例如适用于CMOS图像传感器。

Description

固体摄像器件、固体摄像器件驱动方法和电子设备
技术领域
本发明涉及固体摄像器件、固体摄像器件驱动方法和电子设备，并且具体地，涉及能够以更高画质来拍摄具有宽动态范围的图像的固体摄像器件、固体摄像器件驱动方法和电子设备。
背景技术
目前，各种各样的应用都要求摄取具有宽动态范围的图像，这使得人们已经研发了各种各样的宽动态范围技术。
例如，专利文献PTL1公开了一种固体摄像装置，其通过利用积分型对数转换电路，不仅提供了低噪声和高灵敏度，而且还提供了宽动态范围。
引用文献列表
专利文献
[PTL 1]日本专利申请特开JP 2008-28474A
发明内容
[要解决的技术问题]
然而，常规的固体摄像装置被配置成将对数转换电路布置在像素中，这使得难以优化对数转换电路中所包括的各晶体管的尺寸和性能。为此，需要通过优化对数转换电路中所包括的各晶体管的尺寸和性能来实现高画质的具有宽动态范围的图像的摄取。
本画发明是鉴于上述这种情形而做出的，并且本发明的目的是允许以更高画质来摄取具有宽动态范围的图像。
[解决技术问题的技术方案]
本发明的一个方面的固体摄像器件包括像素区域和电路区域。在所述像素区域中布置有用于执行光电转换的多个像素。在所述电路区域中至少布置有对数转换电路。所述对数转换电路以对数读出方式从所述像素读出像素信号，在所述对数读出方式中，所述像素信号根据由所述像素接收到的光的光量大致呈对数地变化。
根据本发明的一个方面的固体摄像器件的驱动方法是包括像素区域和电路区域的固体摄像器件的驱动方法。在所述像素区域中布置有用于执行光电转换的多个像素。在所述电路区域中至少布置有对数转换电路。所述对数转换电路以对数读出方式从所述像素读出像素信号，在所述对数读出方式中，所述像素信号根据由所述像素接收到的光的光量大致呈对数地变化。在以所述对数读出方式从所述像素读出像素信号的情况下，电源电压经由包括与二极管连接的MOS(Metal-Oxide Semiconductor；金属氧化物半导体)晶体管的电路提供至所述像素。
本发明的一个方面的电子设备包括像素区域和电路区域。在所述像素区域中布置有用于执行光电转换的多个像素。在所述电路区域中至少布置有对数转换电路。所述对数转换电路以对数读出方式从所述像素读出像素信号，在所述对数读出方式中，所述像素信号根据由所述像素接收到的光的光量大致呈对数地变化。
在本发明的一个方面中，用于执行光电转换的多个像素被布置在像素区域中。另外，至少对数转换电路被布置在电路区域中。所述对数转换电路以对数读出方式从所述像素读出像素信号，在所述对数读出方式中，所述像素信号根据由所述像素接收到的光的光量大致呈对数地变化。
[本发明的有益效果]
根据本发明的一个方面，能够以更高画质来摄取具有宽动态范围的图像。
附图说明
图1是示出了本发明适用的摄像器件的实施例的配置示例的框图。
图2是示出了像素的基本电路配置的示例的电路图。
图3是说明了线性读出和对数读出之间的切换的图。
图4示出了用于说明对数转换电路的电路配置图的图。
图5是用于说明对数转换电路的电路配置图的图。
图6示出了用于说明从像素读出像素信号的图。
图7示出了用于说明像素的变型示例的图。
图8示出了用于说明从图7中的A和B所示的像素读出像素信号的图。
图9是示出了针对像素列的对数转换电路的第一布置示例的图。
图10是示出了针对像素列的对数转换电路的第二布置示例的图。
图11是示出了采用层叠结构的摄像器件的第一配置示例的图。
图12是示出了采用层叠结构的摄像器件的第二配置示例的图。
图13示出了用于说明像素和电路块的配置示例的图。
图14示出了用于说明对数模式读出方式的变型示例的图。
图15示出了用于说明像素信号读出方式的图。
图16示出了用于说明像素信号读出方式的图。
图17是示出了具有像素共用结构的像素的配置示例的图。
图18是示出了具有像素共用结构的像素的配置示例的图。
图19是示出了在多个像素之间共用对数转换电路的另一示例的图。
图20是示出了使用不同尺寸的光电二极管的像素共用结构的配置示例的图。
图21是示出了仅执行对数读出的像素的配置示例的电路图。
图22是说明了从图21所示的像素读出像素信号的图。
图23是示出了用于图21所示的像素列的对数转换电路的布置示例的图。
图24是说明了对数转换电路的变型示例的图。
图25是示出了像素的基本电路配置的变型示例的电路图。
图26示出了用于说明图24所示的像素的基本电路配置中的像素信号读出的图。
图27是示出了本发明适用的摄像装置的实施例的配置示例的框图。
图28是示出了使用图像传感器的使用示例的图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图给出本发明适用的实施例的具体示例的详细说明。
图1是示出了本发明适用的摄像器件的实施例的配置示例的框图。
如图1所示，摄像器件11包括像素区域13和电路区域14。用于执行光电转换的多个像素12布置在像素区域13中。用于驱动来自这些像素12的像素信号的读出的电路布置在电路区域14中。例如，摄像器件11是CMOS(互补金属氧化物半导体；Complementary MetalOxide Semiconductor)图像传感器。
像素12将接收到的光转换成电荷，并且输出具有与该像素接收到的光的光量对应的电平的像素信号。
像素区域13是光接收面，其用于接收由未示出的光学元件聚集的光，并且拍摄被摄物的图片，通过以阵列形式布置在像素区域13中的多个像素12将该被摄物的图像形成在该光接收面上。
在电路区域14中，设置有用于驱动像素12的垂直驱动电路和水平驱动电路，并且设置有例如在下文中说明的如图2所示的AD(模拟-数字；Analog to Digital)转换电路31和对数转换电路32。
需要注意的是，摄像器件11可以被配置成将像素区域13和电路区域14形成在同一芯片上，或者将像素区域13和电路区域14形成在不同芯片上。
下面，图2是示出了图1所示的像素12的基本电路配置的示例的电路图。
如图2所示，设置于像素区域13中的像素12包括光电二极管21、传输晶体管22、FD(浮动扩散)部23、放大晶体管24、选择晶体管25和复位晶体管26。设置于电路区域14中的AD转换电路31和对数转换电路32分别经由信号线33和34分别连接至像素12。然后，用于将像素信号从像素12读出到AD转换电路31的电流源35连接至信号线33，并且放大晶体管24和电流源35形成源极跟随器。
光电二极管21是通过光电转换将入射光转换为电荷并且累积电荷的光电转换部。光电二极管21具有接地的阳极端子和连接到传输晶体管22的阴极端子。
传输晶体管22根据传输信号TRG而被驱动，并且在传输晶体管22接通时，累积于光电二极管21中的电荷被传输至FD部23。
FD部23是具有给定的储蓄容量的浮动扩散区域，其连接至放大晶体管24的栅极电极。FD部23累积从光电二极管21经由传输晶体管22传输过来的电荷。
放大晶体管24经由选择晶体管25向信号线33输出像素信号，该像素信号具有与累积于FD部23中的电荷对应的电平(即，FD部23的电位)。也就是说，由于将FD部23与放大晶体管24的栅极电极连接的配置，FD部23和放大晶体管24就起到如下转换部的作用：该转换部将光电二极管21产生的电荷转换成具有与该电荷对应的电平的像素信号。
选择晶体管25根据选择信号SEL而被驱动，并且在选择晶体管25接通时，从放大晶体管24输出的像素信号能够被输出至信号线33，这使得像素12置于能够从像素12输出像素信号的选择状态。
复位晶体管26根据复位信号RST而被驱动，并且在复位晶体管26接通时，FD部23经由信号线34连接到对数转换电路32。
AD转换电路31通过信号线33连接到选择晶体管25，AD转换电路31将从放大晶体管24经由选择晶体管25输出的模拟像素信号转换成数字信号，并且将该信号提供至未示出的后续阶段中的电路。
对数转换电路32通过信号线34连接至复位晶体管26，并且能够让用于从像素12读出像素信号的读出方式在线性模式和对数模式之间切换。线性模式是这样的读出方式：其中，从像素12读出具有根据由像素12接收到的光的光量呈线性地变化的电平的像素信号。对数模式是这样的读出方式：其中，从像素12中读出具有根据由像素12接收到的光的光量呈对数地变化的电平的像素信号。
这里，将参照图3给出在线性读出和对数读出之间的切换的说明。图3绘制了沿垂直轴(线性轴)的传感器输出以及沿水平轴(对数轴)的入射光强度，并且用实线示出了经由对数转换电路32从像素12通过线性读出而读出的像素信号和通过对数读出而读出的像素信号。例如，在(参照在下文中说明的图4)使能信号LOGEN位于低电平时就选择线性读出，并且在使能信号LOGEN位于高电平时就选择对数读出，这使得能够通过用使能信号LOGEN使开关接通或者断开来将这些读出方式从一个切换到另一个。需要注意的是，如虚线所示，可以在基于入射光强度的点P1处将线性读出切换至对数读出，或者反过来也可，而且，可以在入射光强度低的情况下选择线性读出，且可以在入射光强度高的情况下选择对数读出。
因此，摄像器件11通过使用对数转换电路32，可以在不改变像素12的像素特性的前提下在线性读出和对数读出之间无缝切换。
下面，图4和图5是示出了对数转换电路的电路配置示例的图。
图4的A示出了对数转换电路32的第一电路配置示例。
如图4的A所示，对数转换电路32A包括NMOS(N沟道金属氧化物半导体；N-channelMetal-Oxide Semiconducto)晶体管41和开关42的组合。NMOS晶体管41具有：经由信号线34连接至复位晶体管26(图2)的源极；以及连接至电源VLOG的漏极和栅极。另外，开关42被布置成用于连接信号线34和电源VR，并且根据反转使能信号XLOGEN而打开和闭合，所述反转使能信号XLOGEN是使得能够读出对数信号的使能信号LOGEN的反转。
对数转换电路32A因此配置而成，并且在从像素12中读出像素信号时，对数转换电路32A能够根据反转使能信号XLOGEN在线性模式和对数模式之间无缝切换。
即，在线性模式的情况下，开关42由于反转使能信号XLOGEN上升到高电平而接通，并且电源VR经由开关42连接至像素12。因此，根据由像素12接收到的光的光量呈线性地变化的像素信号被读出。此外，在对数模式的情况下，开关42由于反转使能信号XLOGEN下降至低电平而断开，并且电源VLOG经由与二极管连接的NMOS晶体管41而被连接到像素12。因此，根据由像素12接收到的光的光量呈对数地变化的像素信号被读出。
图4的B示出了对数转换电路32的第二电路配置示例。
如图4的B所示，对数转换电路32B包括PMOS(P沟道金属氧化物半导体；P-channelMetal-Oxide Semiconductor)晶体管43和开关42的组合。PMOS晶体管43具有：通过信号线34连接至复位晶体管26(图2)的源极和栅极；以及连接至电源VLOG的漏极。此外，开关42被布置成用于连接信号线34和电源VR，并且根据反转使能信号XLOGEN而打开和闭合，所述反转使能信号XLOGEN是使得能够读出对数信号的使能信号LOGEN的反转。
对数转换电路32B因此配置而成，并且在从像素12读出像素信号时，对数转换电路32B能够根据反转使能信号XLOGEN在线性模式和对数模式之间无缝切换。
即，在线性模式的情况下，开关42由于反转使能信号XLOGEN上升到高电平而接通，并且电源VR经由开关42连接至像素12。因此，根据由像素12接收到的光的光量呈线性地变化的像素信号被读出。此外，在对数模式的情况下，开关42由于反转使能信号XLOGEN下降至低电平而断开，并且电源VLOG经由PMOS晶体管43连接至像素12。因此，根据由像素12接收到的光的光量呈对数地变化的像素信号被读出。
图4的C示出了对数转换电路32的第三电路配置示例。
如图4的C所示，对数转换电路32C包括NMOS晶体管41、开关42和开关44的组合。NMOS晶体管41具有：经由开关44通过信号线34连接至复位晶体管26(图2)的源极；以及连接至电源VLOG的漏极和栅极。此外，开关42被布置成用于连接信号线34和电源VR，并且根据反转使能信号XLOGEN而打开和闭合，所述反转使能信号XLOGEN是使得能够读出对数信号的使能信号的反转。此外，开关44被布置成用于连接NMOS晶体管41和信号线34，并且根据使得能够读出对数信号的使能信号LOGEN而打开和闭合。
对数转换电路32C因此配置而成，并且在从像素12读出像素信号时，对数转换电路32C能够根据使能信号LOGEN和反转使能信号XLOGEN在线性模式和对数模式之间无缝切换。
即，在线性模式的情况下，开关42由于反转使能信号XLOGEN上升至高电平而接通，并且另一方面，开关44由于使能信号LOGEN下降至低电平而断开。因此，电源VR经由开关42连接至像素12，并且根据由像素12接收到的光的光量呈线性地变化的像素信号被读出。此外，在对数模式的情况下，开关42由于反转使能信号XLOGEN下降至低电平而断开，并且另一方面，开关44由于使能信号LOGEN上升到高电平而接通。因此，电源VRLOG经由与二极管连接的NMOS晶体管41连接到像素12，并且根据由像素12接收到的光的光量呈对数地变化的像素信号被读出。
图4的D示出了对数转换电路32的第四电路配置示例。
如图4的D所示，对数转换电路32D包括PMOS晶体管43、开关42和开关44的组合。PMOS晶体管43具有：经由开关44通过信号线34连接到复位晶体管26(图2)的源极和栅极；以及连接至电源VLOG的漏极。此外，开关42被布置成用于连接信号线34和电源VR，并且根据反转使能信号XLOGEN而打开和闭合，所述反转使能信号XLOGEN是使得能够读出对数信号的使能信号LOGEN的反转。此外，开关44被布置成用于连接PMOS晶体管43和信号线34，并且根据使得能够读出对数信号的使能信号LOGEN而打开和闭合。
对数转换电路32D因此配置而成，并且在从像素12读出像素信号时,对数转换电路32D根据使能信号LOGEN和反转使能信号XLOGEN在线性模式和对数模式之间无缝切换。
即，在线性模式的情况下，开关42由于反转使能信号XLOGEN上升到高电平而接通，并且另一方面，开关44由于使能信号LOGEN下降到低电平而断开。因此，电源VR经由开关42连接至像素12，并且根据由像素12接收到的光的光量呈线性地变化的像素信号被读出。此外，在对数模式的情况下，开关42由于反转使能信号XLOGEN下降至低电平而断开，并且另一方面，开关44由于使能信号LOGEN上升到高电平而接通。因此，电源VLOG经由与二极管连接的PMOS晶体管43连接至像素12，并且根据由像素12接收到的光的光量呈对数地变化的像素信号被读出。
应当注意的是，尽管图4的C中示出的对数转换电路32C是开关44布置在NMOS晶体管41的源极侧上的配置示例，但是也能够使用如下的配置：其中，开关44布置在NMOS晶体管41的漏极和电源VLOG之间。此外，图4的A中示出的对数转换电路32A和图4的C中示出的对数转换电路32C可以配置成使得：NMOS晶体管41的主体不仅可以连接至GND，而且可以连接至源。
此外，图5示出了对数转换电路32的第五电路配置示例。
如图5所示，对数转换电路32E包括两个NMOS晶体管41-1和41-2、开关42、以及两个开关44-1和44-2的组合。
NMOS晶体管41-1具有：经由开关44-1通过信号线34连接至复位晶体管26(图2)的源极；以及连接至电源VLOG的漏极和栅极。类似地，NMOS晶体管41-2具有：经由开关44-2通过信号线34连接至复位晶体管26(图2)的源极；以及连接至电源VLOG的漏极和栅极。此外，开关42被布置成用于连接信号线34和电源VR，并且根据反转使能信号XLOGEN而打开和闭合，所述反转使能信号XLOGEN是使得能够读出对数信号的使能信号LOGEN的反转。
此外，开关44-1被布置成用于连接NMOS晶体管41-1和信号线34，并且根据使得能够读出对数信号的第一使能信号LOGEN1而打开和闭合。类似地，开关44-2被布置成用于连接NMOS晶体管41-2和信号线34，并且根据能够读出对数信号的第二使能信号LOGEN2而打开和闭合。
因为提供了两个NMOS晶体管41-1和41-2，所以这样配置而成的对数转换电路32E能够通过切换开关44-1和44-2来改变从像素12读出的像素信号的动态范围。此外，对数转换电路32E可以包括修整功能，以便通过NMOS晶体管41-1和41-2来均衡二极管特性。
需要注意的是，对数转换电路32不限于图4和图5所示的电路配置，并且能够使用除这些电路位置之外的电路配置。此外，电源VR和电源VLOG不仅可以是所示出的不同电源，而且也可以是同一电源。此外，不仅可以使用如同对数转换电路32E一样利用了两个NMOS晶体管41-1和41-2的两级配置，而且也可以使用利用了两个以上NMOS晶体管41的多级配置。
于是，通过使用将对数转换电路32布置在电路区域14中(即，像素区域13外部)的配置，摄像器件11能够提供关于对数转换电路32中所包括的各晶体管的尺寸、种类和其他特征的更高设计自由度。
下面，将参照图6给出从像素12读出像素信号的说明。
图6的A示出了在以线性模式从像素12读出像素信号时的驱动信号的示例，并且图6的B示出了在以对数模式从像素12读出像素信号时的驱动信号的示例。
如图6的A所示，在线性模式的情况下，低电平使能信号LOGEN被提供至对数转换电路32，例如致使图4的C中所示的开关42接通(反转使能信号位于高电平)并且致使开关44断开。
进而，在线性模式中，选择信号SEL首先上升至高电平，使得能够从像素12向信号线33输出像素信号。然后，复位信号RST以脉冲形式上升至高电平，从而复位FD部23，并且AD转换电路31读出具有复位电平的像素信号(复位信号)，以执行AD转换。接着，传输信号TRG以脉冲形式上升至高电平，从而从光电二极管21向FD部23传输电荷，并且，AD转换电路31读出具有与光电二极管21接收到的光的光量对应的电平的电荷信号(光信号)，从而执行AD转换。此后，选择信号SEL下降至低电平，从而终止从像素12读出像素信号。
如图6的B所示，在对数模式的情况下，高电平使能信号LOGEN被提供至对数转换电路32，例如致使图4的C中所示的开关42断开(反转使能信号XLOGEN处于低电平)并且致使开关44接通。此外，在对数模式的情况下，始终处于高电平的复位信号RST和传输信号TRG被提供至像素12。
因此，在对数模式中，在选择信号SEL处于高电平时，电荷继续从光电二极管21传输至FD部23。因此，由光电二极管21从光转换而来的电荷经由FD部23流入与二极管连接的晶体管(例如，图4的A中的NMOS晶体管41、图4的B中的PMOS晶体管43)，从而允许呈对数地变化的像素信号的读出。
下面，将参照图7给出像素12的变型示例的说明。
图7的A示出了像素12的第一变型示例，并且图7的B示出了像素12的第二变型例。在图7所示的像素12A和12B中，与图2所示的像素12的组件相同的组件用相同的参考标记来标识，并且将会省略它们的详细说明。
如图7的A所示，像素12A的配置结构与图2中所示的像素12的配置结构相同之处在于：其包括传输晶体管22、FD部23、放大晶体管24、选择晶体管25和复位晶体管26。
接着，像素12A的配置结构与像素12的配置结构不同之处在于：复位晶体管26连接至电源VDD，并且光电二级管21的阴极端子经由对数切换晶体管27连接至对数转换电路32。对数切换晶体管27根据对数切换信号LSW而被驱动，并且在传输晶体管22和对数切换晶体管27一起都接通时，FD部23就连接至对数转换电路32。
如图7的B所示，像素12B的配置结构与图2中所示的像素12的配置结构相同之处在于：其包括光电二极管21、传输晶体管22、FD部23、放大晶体管24、选择晶体管25和复位晶体管26。
接着，像素12B的配置结构与图2所示的像素12的配置结构不同之处在于：复位晶体管26连接至电源VDD，并且FD部23经由对数切换晶体管27连接至对数转换电路32。对数转换晶体管27根据对数切换信号LSW而被驱动，并且被配置成使得：当对数切换晶体管27接通时，FD部23连接至对数转换电路32。
利用这样配置而成的像素12A和12B，与图2所示的像素12一样，通过利用对数转换电路32，能够在对数转换电路32不会改变像素12A和12B的像素特性的前提下，在线性读出和对数读出之间无缝切换。
下面，将参照图8给出与像素12A和12B相应的像素信号读出的说明。
图8的A示出了在以线性模式从像素12A和12B读出像素信号时的驱动信号的示例，并且图8的B示出了在以对数模式从像素12A和12B读出像素信号时的驱动信号的示例。
如图8的A所示，在线性模式的情况下，低电平对数切换信号LSW被提供至对数切换晶体管27，致使对数切换晶体管27断开。于是，在线性模式的情况下，作为与参照图6的A所说明的驱动类似的驱动的结果，从像素12A和12B中读出像素信号。
如图8的B所示，在对数模式的情况下，高电平对数切换信号LSW被提供至对数切换晶体管27，致使对数切换晶体管27接通。于是，在对数模式中，作为与参照图6的B所说明的驱动类似的驱动的结果，从像素12A和12B中读出像素信号。
下面，图9是示出了针对以阵列形式布置在像素区域13中的像素12中的一列而布置的对数转换电路32的第一布置示例的图。
在图9所示的第一布置实施例中，针对一列像素12，设置有多个对数转换电路32，对数转换电路32的个数与在该列中布置的像素12的个数对应。即，摄像器件11能够被配置成使得：设置于像素区域13的一列中的N个像素12-1到12-N是通过N个对数转换电路32-1到32-N在线性模式与对数模式之间切换的。
因此，在针对每一个像素12而具有一个对数转换电路32的摄像器件11中，能够实现针对每一个像素12而在线性模式和对数模式之间进行切换。
图10是示出了针对以阵列形式布置在像素区域13中的像素12的一列而布置的对数转换电路32的第二布置示例的图。
在图10所示的第二布置实施例中，为每一列像素12布置有一个对数转换电路32。即，摄像器件11能够被配置成使得：设置于像素区域13的一列中的N个像素12-1到12-N是通过单一的对数转换电路32在线性模式和对数模式之间切换的。
因此，在针对每一列像素12-1到12-N而具有一个对数转换电路32的摄像器件11中，能够实现针对每一列而在线性模式和对数模式之间进行切换。
需要注意的是，可以使用除图9和图10所示的布置示例之外的布置示例，例如可以使得：针对布置于一列中的多个像素12之中的每一批给定数量的像素12，布置有一个对数转换电路32。在这种情况下，能够实现针对每一批给定数量的像素12而在线性模式和对数模式之间进行切换。
此外，当与一个对数转换电路32连接的给定数量的像素12之中的一个像素12被连接时，像素信号能够呈对数地被转换，并且另一方面，当多个像素12被连接时，能够添加光信号。例如，像素12的连接意味着将传输晶体管22及复位晶体管26接通的状态、仅将对数切换晶体管27接通的状态、将对数切换晶体管27及传输晶体管22接通的状态，等等。也就是说，这表明光电二极管21与对数转换电路32之间的连接。
此处，摄像器件11可以采用层叠结构，该层叠结构例如将像素区域13和电路区域14设于不同的基板上并且利用TSV(硅贯通孔；Through-Silicon Via)、微凸块、Cu-Cu接合等手段使这些基板连接在一起。
下面，图11是示出了采用层叠结构的摄像器件11的第一配置示例的图。
如图11所示，摄像器件11A包括彼此层叠的像素基板51A和电路基板52A。与图1所示的摄像器件11一样，多个像素12以阵列形式布置在像素基板51A上。如左侧底部所示，像素单元53包括给定数量的像素12。电路块54设置在电路基板52A中，针对像素基板51A的每一个像素单元53都设置有一个电路块54，并且电路块54可以仅包括对数转换电路32。可替代地，针对像素单元53，电路块54可以包括AD转换电路31和对数转换电路32。
这样配置而成的摄像器件11A通过利用设置于电路块54中的对数转换电路32能够针对每一个像素单元53而在线性模式和对数模式之间进行切换。
下面，图12是用于说明采用层叠结构的摄像器件11的第二配置示例的图。
如图12所示，摄像器件11B包括彼此层叠的像素基板51B和电路基板52B。与图1所示的摄像器件11一样，多个像素12以阵列形式布置在像素基板51B上。电路块54设置在电路基板52B中，针对像素基板51B上的每一个像素12都设置有一个电路块54。
这样配置而成的摄像器件11B通过利用设置于电路块54中的对数转换电路32能够针对每个像素12而在线性模式和对数模式之间进行切换。应当注意的是，摄像器件11能够包括彼此层叠的两个以上的层。此外，摄像器件11能够被布置成使得：在这种层叠结构中，对数转换电路32例如形成在像素基板51的外围部分中，该外围部分是在形成有像素12的像素区域13之外部的区域。
此处，将参照图13给出在针对每个像素12都具有电路块54的配置结构中的像素12和电路块54的配置示例的说明。
例如，如图13的A所示，像素12A能够配置成与图2所示的像素12类似，并且电路块54A可以仅包括对数转换电路32。
此外，如图13的B所示，像素12B能够被配置成与图2所示的像素12类似，并且电路块54B可以包括AD转换电路31和对数转换电路32。
此外，如图13的C所示，像素12C可以包括光电二极管21、传输晶体管22、FD部23、放大晶体管24和选择晶体管25，并且电路块54C可以包括AD转换电路31、对数转换电路32和复位晶体管26。
此外，如图13的D所示，像素12D可以包括光电二极管21、传输晶体管22和FD部23，并且电路块54D可以包括AD转换电路31、对数转换电路32、放大晶体管24、选择晶体管25和复位晶体管26。
此外，如图13的E所述，像素12E可以包括光电二极管21、传输晶体管22和FD部23、放大晶体管24和复位晶体管26，并且电路块54E可以包括AD转换电路31、对数转换电路32和选择晶体管25。
因此，在针对每一个像素12都具有电路块54的配置结构中，包含于像素12和电路块54中的各个元件可以被适当地布置，并且也可以使用除图13所示的布置之外的布置。
下面，将参照图14将给出对数模式读出方式的变型示例的说明。
图14的A示出了对数模式读出方式的第一变型示例。即，当使能信号LOGEN位于低电平时，输出复位信号，并且当使能信号LOGEN位于高电平时，呈对数地输出光信号。为此原因，如图14的A所示，能够通过首先读出复位信号、且然后读出作为光信号的对数信号的对数模式读出方式来实现驱动。通过使用如图14的A所示的对数模式读出方式，能够实现如下的CDS(相关双采样；Correlated Double Sampling)动作：该CDS动作消除了来自被用来读出像素信号的漏极接地电路的噪声(包含偏移)。
图14的B示出了对数模式读出方式的第二变型示例。通过使用图14的B所示的对数模式读出方式，能够通过减算输出(模拟领域、数字领域、或者这两方领域)来消除电路偏移。
例如，下面将参照图15来说明如图9所示的针对一列像素12具有多个对数转换电路32、且对数转换电路32的个数与在该列中布置的像素12的个数对应的摄像器件11中的像素信号读出方式。
在图15中，在布置于像素区域13中的多个像素12之中，以线性模式读出像素信号的那些像素12未画有阴影线，并且以对数模式读出像素信号的那些像素12画有阴影线。
例如，如图15的A所示，能够通过使用如下读出方式来读出像素信号：在该读出方式中，使以线性模式读出像素信号的像素12和以对数模式读出像素信号的像素12以像素12的逐列形式布置着。
此外，如图15的B所示，能够通过使用如下读出方式来读出像素信号：在该读出方式中，使以线性模式读出像素信号的像素12和以对数模式读出像素信号的像素12以像素12的逐行形式布置着。
此外，如图15的C所示，能够通过使用如下读出方式来读出像素信号：在该读出方式中，使以线性模式读出像素信号的像素12和以对数模式读出像素信号的像素12以方格图案布置着(即，像素12逐行逐列地交替)。已知的是，这种读出方式用于提供改进的空间频率。
因此，通过让以线性模式读出像素信号的像素12和以对数模式读出像素信号的像素12混在一起，就能够在同一时刻获得具有宽动态范围的图像和具有低噪声的图像。例如，摄像器件11可以将这两种图像用作独立的图像，或者能够通过结合这两种图像来获得具有低噪声和宽动态范围的图像。应当注意的是，参照图15所说明的读出方式可以通过将摄像器件11配置成能够从所有像素12以线性模式或者对数模式读出像素信号的方式来实现，并且该读出方式是以这种方式配置而成的摄像器件11的一个应用例。
下面，将参照图16给出图11和图12所示的摄像器件11A和11B中的像素信号读出方式的说明。
在图16的A中，在布置于摄像器件11A中的多个像素单元53之中，以线性模式读出像素信号的那些像素单元53未画有阴影线，并且以对数模式读出像素信号的那些像素单元53画有阴影线。
如图16的A所示，在摄像器件11A中，能够通过使用如下读出方式来读出像素信号：在该读出方式中，以线性模式读出像素信号的像素单元53和以对数模式读出像素信号的像素单元53以方格图案布置着(即，像素单元53逐行逐列地交替)。
因此，通过使以线性模式读出像素信号的像素单元53和以对数模式读出像素信号的像素单元53混在一起，能够在同一时刻获得具有宽动态范围的图像和具有低噪声的图像。例如，摄像器件11可以将这两种图像用作独立的图像，或者能够通过结合这两种图像来获得具有低噪声和宽动态范围的图像。
另外，例如，也可以使用如下读出方式：在该读出方式中，以线性模式读出像素信号的像素单元53和以对数模式读出像素信号的像素单元53规则地(即，逐行地或者逐列地)或者随机地布置着。此外，除了仅以线性模式或者对数模式读出像素信号的配置之外，能够通过结合线性模式和对数模式来读出像素信号。需要注意的是，此处说明的各读出方式可以通过将摄像器件11A配置成能够从所有像素12以线性模式或者对数模式读出像素信号的方式来实现，并且这些读出方式是以这种方式配置而成的摄像器件11A的应用例。
在图16的B中，在布置于摄像器件11B中的多个像素12之中，以线性模式读出像素信号的那些像素12未画有阴影线，并且以对数模式读出像素信号的那些像素12画有阴影线。
如图16的B所示，在摄像器件11B中，能够通过使用如下读出方式来读出像素信号：在该读出方式中，使以线性模式读出像素信号的像素12和以对数模式读出像素信号的像素12以方格图案布置着(即，像素12逐行逐列地交替地)。
因此，通过使以线性模式读出像素信号的像素12和以对数模式读出像素信号的像素12混在一起，能够在同一时刻获得具有宽动态范围的图像和具有低噪声的图像。例如，摄像器件11可以将这两种图像用作独立的图像，或者能够通过结合这两种图像来获得具有低噪声和宽动态范围的图像。
另外，例如，也可以使用如下的读出方式：在该读出方式中，以线性模式读出像素信号的像素12和以对数模式读出像素信号的像素12规则地(即，逐行地或者逐列地)或者随机地布置着。需要注意的是，此处说明的各读出方式可以通过将摄像器件11B配置成能够从所有像素12以线性模式或者对数模式读出像素信号的方式来实现，并且这些读出方式是以这种方式配置而成的摄像器件11B的应用例。
应当注意的是，例如，在上述各种方式的每一者中，以线性模式读出像素信号的像素12(或者像素单元53)和以对数模式读出像素信号的像素12(或者像素单元53)能够例如逐帧地进行切换。
例如，通过利用线性模式和对数模式之间的无缝切换，能够执行控制以使得：在用于图像拍摄的自动曝光操作期间内，以对数模式读出像素信号，并且在图像拍摄期间内，使得对数模式切换至线性模式以读出像素信号。通过这种控制，对数模式因为宽动态范围所以在判定最佳曝光条件时是最佳的，并且线性模式因为其低噪声而适合作为拍摄模式。
下面，将参照图17和图18来说明使用具有像素共用结构的像素12的配置示例。
图17中示出的像素12X具有二像素共用结构：其中，两个光电二极管21a和21b共用FD部23、放大晶体管24、选择晶体管25和复位晶体管26。然后，针对一列像素12X而设置有多个对数转换电路32，对数转换电路32的个数与布置于该列中的像素12X的个数对应。即，设置于像素区域13的一列中的N个像素12X-1到12X-N分别通过N个对数转换电路32-1到32-N在线性模式和对数模式之间进行切换。
与图17所示的像素12X一样，图18所示的像素2Y具有二像素共用结构。于是，与在上文中参照图12说明的层叠结构一样，可以使用如下配置：针对布置于像素基板51中的像素2Y的每一者，在电路基板52中设置有具有对数转换电路32的电路块54。
因此，通过使用具有二像素共用结构的像素12X和12Y，能够进一步实现小型化。当然，通过使用四像素共用结构或者八像素共用结构，可以采用如下配置：该配置具有针对于这些结构中的每一者而布置的一个对数转换电路32。
下面，将参照图19给出在多个像素12之间共用对数转换电路32的另一示例的说明。
例如，图19示出了如下配置：其中，与沿垂直方向布置于m行中且沿水平方向布置于n列中的m×n像素12(1,1)到12(m,n)的区域对应地，具有对数转换电路32的电路块54被布置在电路基板52上。因此，针对每一批给定数量的布置于给定区域中的(m×n)个像素12，能够共用对数转换电路32。
因此，不受限于所示出的各示例，能够自由地采用各种各样的配置，这些配置包括：在具有像素共用结构的像素12X或者12Y中共用对数转换电路32的配置；和在多个像素12之间共用对数转换电路32的配置。
例如，图20示出了使用不同尺寸的光电二极管的像素共用结构的配置示例。
图20所示的像素12Z具有使用小尺寸的光电二极管21S-1和大尺寸的光电二极管21L-1的像素共用结构。因此，例如，摄像器件11能够被配置成：通过使用不同尺寸的光电二极管21(亦即，具有不同灵敏度的光电二极管21)，来实施HDR(高动态范围)渲染。
除了使用上述的小尺寸光电二极管21S-1和大尺寸光电二极管21L-1之外，也能够组合地使用介于它们之间的中等尺寸的光电二极管。
应当注意的是，本发明能够适用于如下的配置：在该配置中，对于未使用像素共用结构的像素12而言针对每个像素12采用了不同尺寸的光电二极管21。另外，本发明能够适用于如下的配置：在该配置中，针对每一个像素12，通过使彩色滤光片、防止反射膜等的光学特性(透射特性)彼此不同来使得像素12的灵敏度相互不同。
如上所述，因为像素区域13和电路区域14能够单独地制造出来，所以摄像器件11允许选择出最佳的晶体管类型(例如，改变电源类型，即，改变栅极氧化物膜、改变阈值或者去除NMOS和PMOS制约)。这使得摄像器件11能够以更高画质来摄取具有宽动态范围的图像。
此外，摄像器件11允许单独制造出像素基板51和电路基板52，这使得能够改变工艺自身并且有助于优化。另外，摄像器件11允许以高动态范围读出像素12的像素信号，这使得在利用了不同像素尺寸的灵敏度差异的HDR方案中，能够在不增加像素尺寸比的前提下实现相当于或者优于现有技术的HDR渲染。也就是说，在逐个像素12地或者逐帧地对曝光时间进行控制的DHR渲染中，能够容易地甚至以较低的曝光比或者较少的帧来实现相当于或者优于现有技术的HDR渲染。
图21是示出了仅进行对数读出的像素的配置示例的电路图。
如图21所示，像素121包括光电二极管21和选择晶体管25，并且仅进行对数读出。此外，像素121具有如下的连接配置：其中，使光电二极管21的阴极端子经由选择晶体管25连接到AD转换电路31，并且使光电二极管21的阴极端子直接连接到对数转换电路32。
于是，像素121不需要图2所示的电流源35，并且通过将光电二极管21用作电流源，能够把由光电二极管21产生的电荷经由信号线33读出到AD转换电路31中。即，在选择晶体管25接通时，像素121能够将像素信号输出至AD转换电路31，在该像素信号中，由光电二极管21产生的电荷呈对数地变化。
这样配置而成的像素121与图2所示的像素12相比，具有去除了传输晶体管22、FD部23、放大晶体管24、选择晶体管25和复位晶体管26的配置。应当注意的是，在像素121中，对数转换电路32的内部开关42(参见图4)具有复位晶体管26的功能。因此，像素121不仅比图2所示的像素12更多地削减了像素面积而且还允许其设计容易实施。
另外，与图2所示的像素12相比，像素121不需要用于驱动放大晶体管24的电流源35，因此提供了不需要含有放大晶体管24和电流源35的源极跟随器的配置。因此，像素121因为除去了这些电路因而有助于减小噪声和降低能耗。另外，像素121有利于AD转换电路31的电路设计。
下面，参照图22给出了从像素121读出像素信号的说明。
如图22所示，当从像素121中读出像素信号时，被提供至对数转换电路32的使能信号LOGEN始终处于高电平，并且被提供至对数转换电路32的反转使能信号XLOGEN始终处于低电平。然后，在选择信号SEL处于高电平时，电荷继续从光电二极管21传输至AD转换电路31。因此，通过光电二极管21由光转换得到的电荷流入与二极管连接的晶体管(例如，图4的A中的NMOS晶体管41、图4的B中的PMOS晶体管43)，从而允许读出呈对数地变化的像素信号。
下面，图23是示出了针对以阵列形式布置在像素区域13中的像素121的一列而布置的对数转换电路32的布置示例的图。
在图23所示的布置示例中，针对像素121的每一列而设置有多个对数转换电路32，对数转换电路32的个数与在该列中布置的像素121的个数对应。即，摄像器件11可以包括与设置于像素区域13的一列中的N个像素121-1到121-N分别对应的N个对数转换电路32-1到32-N。
因此，在针对每个像素121都具有一个对数转换电路32的摄像器件11中，能够针对每个像素121而执行像素信号的对数读出。此外，在摄像器件11中，这些对数转换电路32布置在像素区域13外部的电路区域14中。因此，摄像器件11能够提供关于对数转换电路32中所包括的各晶体管的尺寸、类型和其它特征的更高设计自由度。
下面，将参照图24给出对数转换电路32的变型示例的说明。
如图24所示，N个对数转换电路32a-1到32a-N被配置成共用开关42，该开关42根据反转使能信号XLOGEN来控制与电源VR的连接。该开关42包括用于使由像素121产生的电荷复位的功能。
在上文中参照图4所说明的对数转换电路32的电路配置中，开关42包含于所有的配置示例中，并且，因为开关42是在N个对数转换电路32a-1到32a-N之间共用的，所以开关42可以设置在N个对数转换电路32a-1到32a-N外部。即，对数转换电路32a-1到32a-N被配置成使得开关42不布置在图4所示的对数转换电路32的电路配置中。
因此，该摄像器件11由于在对数转换电路32a-1到32a-N之间共用开关42而允许削减电路面积。
应当注意的是，根据N个对数转换电路32a-1到32a-N而设的共用开关42的配置不仅能够适用于像素121而且能够适用于像素12。
下面，图25示出了图2所示的像素12的基本电路配置的变型示例的电路图。需要注意的是，在图25所示的像素12的基本电路配置中，与图2所示的像素12的那些组件共同的组件用相同的参考数字标识，并且将省略其详细说明。
在图25所示的像素12的基本电路配置中，像素12被配置成类似于图2所示的像素12，并且包括AD转换电路31、对数转换电路32和电流源35。进而，在图25所示的基本电路配置中，开关141被添加进来，以便连接信号线33和34，并且开关142和143被添加到信号线33中。开关142用于把像素12连接至信号线33和开关141之间的连接点，并且开关143用于把信号线33和AD转换电路31之间的连接点连接至电流源35。
然后，开关141根据对数模式信号LOGMODE打开和闭合，并且开关142和开关142根据反转对数模式信号XLOGMODE(其是对数模式信号LOGMODE的反转)打开和闭合。
下面，将参照图26给出图25所示的像素12的基本电路配置中的像素信号读出的说明。
图26的A示出了在以线性模式从像素12读出像素信号时的驱动信号的示例，图26的B示出了在以对数模式从像素12读出像素信号时的像素信号的示例。
如图26的A所示，在线性模式的情况下，低电平对数模式信号LOGMODE被提供至开关141，并且高电平反转对数模式信号XLOGMODE被提供至开关142和开关143。因此，在线性模式的情况下，开关141断开，并且开关142和开关143接通。
即，在线性模式中，像素12基本上具有与图2中示出的连接配置类似的连接配置，这使得能够以与在上文中参照图6的A所说明的线性模式相同的方式来读出像素信号。
如图26的B所示，在对数模式的情况下，低电平对数模式信号LOGMODE被提供至开关141，并且高电平反转对数模式信号XLOGMODE被提供至开关142和开关143。因此，在线性模式的情况下，开关141断开，并且开关142和开关143接通。于是，在线性模式的情况下，开关141接通，并且开关142和开关143断开。此外，在对数模式的情况下，始终处于高电平的复位信号RST和传输信号TRG被提供至像素12。
因此，在对数模式的情况下，与图21所示的像素121一样，在选择信号SEL处于高电平时，光电二极管21直接连接到AD转换电路31和对数转换电路32。此外，在这种情况下，在开关143断开时，电流源35未连接。因此，通过光电二极管21由光转换得到的电荷流入到对数转换电路32的与二极管连接的晶体管(例如，图4的A中的NMOS晶体管41、图4的B中的PMOS晶体管43)中，从而允许呈对数地变化的像素信号被读出至AD转换电路31。
即，在对数模式中，像素12基本上具有类似于图21所示的像素121的连接配置，这使得能够以与在上文中参照图22说明的对数模式相同的方式来读出像素信号。
应当注意的是，上述的摄像器件11能够应用于诸如数码静态相机、数码摄像机或者其它摄像系统的各种电子设备和具有摄像功能的移动电话或者具有摄像功能的其它设备。
图27是示出包含在电子设备中的摄像装置的配置示例的框图。
如图27所示，摄像装置201包括光学元件202、摄像器件203、信号处理电路204、监视器205和存储器206，并且能够拍摄静态图像和视频。
光学元件202包括一个或者多个透镜，将来自被摄体的图像光(入射光)引导至摄像器件203中，并且在摄像器件203的光接收面(传感器部)上形成图像。
例如，上述摄像器件11用作摄像器件203。在摄像器件203中，与经由光学元件202在光接收面上形成的图像对应地，电子在给定的时间段内累积在摄像器件203中。然后，与在摄像器件203中累积的电子对应的信号被提供至信号处理电路204。
信号处理电路204对从摄像器件203输出的像素信号进行各种信号处理。由于通过信号处理电路204进行的信号处理而获得的图像(图像数据)被提供和显示到监视器205上或者被提供和存储(记录)到存储器206中。
在因此配置而成的摄像器件201中，上述的摄像器件11的使用使得能够拍摄具有宽动态范围的图像。因此，被摄体照度充分适合该范围，这有助于提高被摄体的曝光控制精确度并且积极地为图像提供适当的曝光。
图28示出了使用上述图像传感器的应用实施例的图。
例如，上述图像传感器能够应用于下述的诸如感测可见光、红外光、紫外光和其它光的各种情况。
拍摄鉴赏用图像的设备，例如数码相机和具有相机功能的移动电话等；
交通用的设备，例如：为了诸如自动停车等安全驾驶的目的和识别驾驶员状态的目的，用于拍摄汽车的前方、后方、周围、内部等的车载传感器；用于监控行驶车辆和道路的监控相机；以及用于测量车辆间的距离的测距传感器等；
用于电视、冰箱和空调等家用电器的设备，其拍摄用户的手势并且根据该手势来操作这些电器；
医疗保健用的设备，例如内窥镜和通过接收红外光来进行血管造影的设备等；
安保用的设备，例如用于防止犯罪的监视相机和用于人物认证的相机等；
美容用的设备，例如用于拍摄皮肤的测肤装置和用于拍摄头皮的显微镜等；
运动用的设备，例如运动用途中的运动相机和可穿戴相机等；以及
农业用的设备，例如用于监测田地和农作物的相机等。
应当注意的是，本技术可以实现以下方案：
(1)固体摄像器件，其包括：
像素区域，在所述像素区域中布置有用于执行光电转换的多个像素；和
电路区域，在所述电路区域中至少布置有对数转换电路，所述对数转换电路以对数读出方式从像素读出像素信号，在所述对数读出方式中，所述像素信号根据由所述像素接收到的光的光量大致呈对数地变化。
(2)根据前述(1)所述的固体摄像器件，其中，在从所述像素读出像素信号时，所述对数转换电路在所述对数读出方式和线性读出方式之间切换，在所述线性读出方式中，所述像素信号根据由所述像素接收到的光的光量大致呈线性地变化。
(3)根据前述(1)或(2)所述的固体摄像器件，其中，所述对数转换电路经由给定的晶体管连接至浮动扩散区域，由所述像素的光电转换部产生的电荷被传输到所述浮动扩散区域。
(4)根据前述(1)到(3)中任一项所述的固体摄像器件，其中，
在以线性读出方式从所述像素读出像素信号的情况下，所述对数转换电路将电源电压经由开关提供至所述像素，并且，
在以对数读出方式从所述像素读出像素信号的情况下，所述对数转换电路将电源电压经由包括与二极管连接的MOS(金属氧化物半导体)晶体管的电路提供至所述像素。
(5)根据前述(1)到(3)中任一项所述的固体摄像器件，其中，所述对数转换电路被配置成：针对在所述像素区域中布置的所述多个像素的各列，所述对数转换电路的个数与在该列中布置的像素的个数对应。
(6)根据前述(1)到(3)中任一项所述的固体摄像器件，其中，所述对数转换电路被配置成：针对在所述像素区域中布置的所述多个像素中的各列，布置有一个所述对数转换电路。
(7)根据前述(1)到(6)中任一项所述的固体摄像器件，其中，所述对数转换电路被配置成：针对在所述像素区域中布置的给定数量的所述像素，布置有一个所述对数转换电路。
(8)根据前述(1)到(7)中任一项所述的固体摄像器件，该固体摄像器件包括：层叠结构，在所述层叠结构中，形成有所述像素区域的像素基板和形成有所述电路区域的电路基板彼此层叠着。
(9)根据前述(8)所述的固体摄像器件，其中，所述对数转换电路被配置成：针对在所述像素基板上形成的一个所述像素，在所述电路基板上布置有一个所述对数转换电路。
(10)根据前述(8)所述的固体摄像器件，其中，所述对数转换电路被配置成：针对在所述像素基板上形成的包括多个所述像素的像素单元，在所述电路基板上布置有一个所述对数转换电路。
(11)根据前述(1)到(10)中任一项所述的固体摄像器件，其中，在所述像素区域中，基于所述线性读出方式的所述像素和基于所述对数读出方式的所述像素对应于所述像素的各列而布置着。
(12)根据前述(1)到(11)中任一项所述的固体摄像器件，其中，在所述像素区域中，基于所述线性读出方式的所述像素和基于所述对数读出方式的所述像素对应于所述像素的各行而布置着。
(13)根据前述(1)到(12)中任一项所述的固体摄像器件，其中，在所述像素区域中，基于所述线性读出方式的所述像素和基于所述对数读出方式的所述像素对应于所述像素的各行和各列而交替地布置着。
(14)根据前述(1)到(13)中任一项所述的固体摄像器件，其中，在所述像素区域中，基于所述线性读出方式的所述像素和基于所述对数读出方式的所述像素对应于各个包括多个所述像素的像素单元而布置着。
(15)根据前述(1)到(14)中任一项所述的固体摄像器件，其中，在用于图像拍摄的自动曝光操作期间，以所述对数读出方式读出像素信号，并且在图像拍摄期间，以线性读出方式来读出像素信号。
(16)根据前述(1)到(15)中任一项所述的固体摄像器件，其中，所述像素包括：
光电转换部，其被配置成通过光电转换将入射光转换成电荷并且累积所述电荷；和
选择晶体管，其被配置成连接第一信号线和所述光电转换部，以将所述像素置于能够输出像素信号的选择状态，所述像素还包括：
AD转换电路，其被配置成执行以所述像素作为电流源、经由所述第一信号线输出的所述像素信号的AD(模拟-数字)转换，而且，所述光电转换部经由第二信号线直接连接至所述对数转换电路。
(17)根据前述(16)所述的固体摄像器件，其中，所述对数转换电路被配置成：针对在所述像素区域中布置的所述多个像素的各列，所述对数转换电路的个数与在该列中布置的像素的个数对应。
(18)根据前述(17)所述的固体摄像器件，其中，与布置于所述像素区域中的一列中的所述像素连接的多个所述对数转换电路共用用于使由所述像素产生的电荷复位的开关。
(19)根据前述(1)到(15)中任一项所述的固体摄像器件，其中，所述像素包括：
光电转换部，其被配置成通过光电转换将入射光转换成电荷并且累积所述电荷；
传输晶体管，其被配置成传输在所述光电转换部中累积的所述电荷；
浮动扩散区域，其被配置成累积经由所述传输晶体管传输的所述电荷；
放大晶体管，其被配置成输出具有与所述浮动扩散区域中累积的所述电荷对应的电平的像素信号；
选择晶体管，其被配置成连接第一信号线和所述放大晶体管，并且将所述像素置于能够输出像素信号的选择状态；和
复位晶体管，其被配置成将所述浮动扩散区域经由第二信号线连接到所述对数转换电路，
并且所述像素还包括：
电流源，其与所述放大晶体管一起包含于源极跟随器中；和
AD转换电路，其被配置成执行经由所述第一信号线从所述像素输出的像素信号的AD转换。
(20)根据前述(19)所述的固体摄像器件，固体摄像器件包括：
第一开关，其布置在所述第一信号线跟所述第二信号线之间；
第二开关，其布置在所述像素跟处于所述第一信号线与所述第一开关之间的连接点之间；和
第三开关，其布置在处于所述第一信号线与所述AD转换电路之间的连接点跟所述电流源之间，
其中，在以所述对数读出方式从所述像素读出像素信号时，所述第一开关接通，并且所述第二开关和所述第三开关断开。
(21)根据前述(20)所述的固体摄像器件，其中，在以所述像素信号根据由所述像素接收到的光的光量大致呈线性地变化的线性读出方式从所述像素读出像素信号时，所述第一开关断开，并且所述第二开关和所述第三开关接通。
(22)固体摄像器件的驱动方法，
所述固体摄像器件包括：
像素区域，在所述像素区域中布置有用于执行光电转换的多个像素；和
电路区域，在所述电路区域中至少布置有对数转换电路，所述对数转换电路以对数读出方式从所述像素中读出像素信号，在所述对数读出方式中，所述像素信号根据由所述像素接收到的光的光量大致呈对数地变化，
其中，在以所述对数读出方式从所述像素读出像素信号的情况下，经由包括与二极管连接的MOS(金属氧化物半导体)晶体管的电路将电源电压提供至所述像素。
(23)电子设备，其包括固体摄像器件，该固体摄像器件包括：
像素区域，在所述像素区域中布置有用于执行光电转换的多个像素；和
电路区域，在所述电路区域中至少布置有对数转换电路，所述对数转换电路以对数读出方式从所述像素读出像素信号，在所述对数读出方式中，所述像素信号根据由所述像素接收到的光的光量大致呈对数地变化。
应当注意的是，本发明的实施例不限于上述实施例并且能够在不脱离本发明精神的情况下以各种方式进行变型。
附图参考标记
11 摄像器件
12 像素
13 像素区域
14 电路区域
21 光电二极管
22 传输晶体管
23 FD部
24 放大晶体管
25 选择晶体管
26 复位晶体管
27 对数切换晶体管
31 AD转换电路
32 对数转换电路
33和34 信号线
41 NMOS晶体管
42 开关
43 PMOS晶体管
44 开关
51 像素基板
52 电路基板
53 像素单元
54 电路块

Claims (23)

1.固体摄像器件，其包括：
像素区域，在所述像素区域中布置有用于执行光电转换的多个像素；和
电路区域，在所述电路区域中至少布置有对数转换电路，所述对数转换电路以对数读出方式从所述像素读出像素信号，在所述对数读出方式中，所述像素信号根据由所述像素接收到的光的光量大致呈对数地变化。
2.根据权利要求1所述的固体摄像器件，其中，
在从所述像素读出像素信号时，所述对数转换电路在所述对数读出方式和线性读出方式之间切换，在所述线性读出方式中，所述像素信号根据由所述像素接收到的光的光量大致呈线性地变化。
3.根据权利要求1所述的固体摄像器件，其中，
所述对数转换电路经由给定的晶体管连接至浮动扩散区域，由所述像素的光电转换部产生的电荷被传输到所述浮动扩散区域。
4.根据权利要求1所述的固体摄像器件，其中，
在以线性读出方式从所述像素读出像素信号的情况下，所述对数转换电路经由开关将电源电压提供至所述像素，并且，
在以所述对数读出方式从所述像素读出像素信号的情况下，所述对数转换电路经由包括与二极管连接的MOS(金属氧化物半导体)晶体管的电路将电源电压提供至所述像素。
5.根据权利要求1所述的固体摄像器件，其中，
所述对数转换电路被配置成：针对在所述像素区域中布置的所述多个像素的各列，所述对数转换电路的个数与在该列中布置的像素的个数对应。
6.根据权利要求1所述的固体摄像器件，其中，
所述对数转换电路被配置成：针对在所述像素区域中布置的所述多个像素中的各列，布置有一个所述对数转换电路。
7.根据权利要求1所述的固体摄像器件，其中，
所述对数转换电路被配置成：针对在所述像素区域中布置的给定数量的所述像素，布置有一个所述对数转换电路。
8.根据权利要求1所述的固体摄像器件，其包括：
层叠结构，在所述层叠结构中，形成有所述像素区域的像素基板和形成有所述电路区域的电路基板彼此层叠着。
9.根据权利要求8所述的固体摄像器件，其中，
所述对数转换电路被配置成：针对在所述像素基板上形成的一个所述像素，在所述电路基板上布置有一个所述对数转换电路。
10.根据权利要求8所述的固体摄像器件，其中，
所述对数转换电路被配置成：针对在所述像素基板上形成的包括多个所述像素的像素单元，在所述电路基板上布置有一个所述对数转换电路。
11.根据权利要求1所述的固体摄像器件，其中，
在所述像素区域中，基于线性读出方式的所述像素和基于所述对数读出方式的所述像素对应于所述像素的各列而布置着。
12.根据权利要求1所述的固体摄像器件，其中，
在所述像素区域中，基于线性读出方式的所述像素和基于所述对数读出方式的所述像素对应于所述像素的各行而布置着。
13.根据权利要求1所述的固体摄像器件，其中，
在所述像素区域中，基于线性读出方式的所述像素和基于所述对数读出方式的所述像素对应于所述像素的各行和各列而交替地布置着。
14.根据权利要求1所述的固体摄像器件，其中，
在所述像素区域中，基于线性读出方式的所述像素和基于所述对数读出方式的所述像素对应于各个包括多个所述像素的像素单元而布置着。
15.根据权利要求1所述的固体摄像器件，其中，
在用于图像拍摄的自动曝光操作期间内，以所述对数读出方式读出像素信号，并且在图像拍摄期间内，以线性读出方式读出像素信号。
16.根据权利要求1所述的固体摄像器件，其中，
所述像素包括：
光电转换部，其被配置成通过光电转换将入射光转换成电荷并且累积所述电荷；和
选择晶体管，其被配置成连接第一信号线和所述光电转换部，以将所述像素置于能够输出像素信号的选择状态，
所述像素还包括：
AD转换电路，其被配置成执行以所述像素作为电流源、经由所述第一信号线输出的所述像素信号的AD(模拟-数字)转换，
而且，所述光电转换部经由第二信号线直接连接至所述对数转换电路。
17.根据权利要求16所述的固体摄像器件，其中，
所述对数转换电路被配置成：针对在所述像素区域中布置的所述多个像素的各列，所述对数转换电路的个数与在该列中布置的像素的个数对应。
18.根据权利要求17所述的固体摄像器件，其中，
与布置于所述像素区域中的一列中的所述像素连接的多个所述对数转换电路共用用于使由所述像素产生的电荷复位的开关。
19.根据权利要求1所述的固体摄像器件，其中，
所述像素包括：
光电转换部，其被配置成通过光电转换将入射光转换成电荷并且累积所述电荷；
传输晶体管，其被配置成传输在所述光电转换部中累积的所述电荷；
浮动扩散区域，其被配置成累积经由所述传输晶体管传输的所述电荷；
放大晶体管，其被配置成输出具有与所述浮动扩散区域中累积的所述电荷对应的电平的像素信号；
选择晶体管，其被配置成连接第一信号线和所述放大晶体管，并且将所述像素置于能够输出像素信号的选择状态；和
复位晶体管，其被配置成将所述浮动扩散区域经由第二信号线连接到所述对数转换电路，
并且所述像素还包括：
电流源，其与所述放大晶体管一起包含于源极跟随器中；和
AD转换电路，其被配置成执行经由所述第一信号线从所述像素输出的像素信号的AD转换。
20.根据权利要求19所述的固体摄像器件，其还包括：
第一开关，其布置在所述第一信号线跟所述第二信号线之间；
第二开关，其布置在所述像素跟处于所述第一信号线与所述第一开关之间的连接点之间；和
第三开关，其布置在处于所述第一信号线与所述AD转换电路之间的连接点跟所述电流源之间，
其中，在以所述对数读出方式从所述像素读出像素信号时，所述第一开关接通，并且所述第二开关和所述第三开关断开。
21.根据权利要求20所述的固体摄像器件，其中，
在以所述像素信号根据由所述像素接收到的光的光量大致呈线性地变化的线性读出方式从所述像素读出像素信号时，所述第一开关断开，并且所述第二开关和所述第三开关接通。
22.固体摄像器件的驱动方法，
所述固体摄像器件包括：
像素区域，在所述像素区域中布置有用于执行光电转换的多个像素；和
电路区域，在所述电路区域中至少布置有对数转换电路，所述对数转换电路以对数读出方式从所述像素中读出像素信号，在所述对数读出方式中，所述像素信号根据由所述像素接收到的光的光量大致呈对数地变化，
其中，在以所述对数读出方式从所述像素读出像素信号的情况下，经由包括与二极管连接的MOS(金属氧化物半导体)晶体管的电路将电源电压提供至所述像素。
23.电子设备，其包括固体摄像器件，所述固体摄像器件包括：
像素区域，在所述像素区域中布置有用于执行光电转换的多个像素；和
电路区域，在所述电路区域中至少布置有对数转换电路，所述对数转换电路以对数读出方式从所述像素读出像素信号，在所述对数读出方式中，所述像素信号根据由所述像素接收到的光的光量大致呈对数地变化。
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