本發(fā)明涉及攝像元件、攝像元件驅(qū)動方法、電子設備和程序，并且具體地，涉及能夠提高圖像質(zhì)量的攝像元件、攝像元件驅(qū)動方法、電子設備和程序。

背景技術(shù)：

過去，在互補金屬氧化物半導體(CMOS：Complementary Metal Oxide Semiconductor)圖像傳感器中，當用于讀出像素信號的各讀出晶體管被關斷時，由電荷泵產(chǎn)生的負電壓VRL將會經(jīng)由各讀出控制信號線TR(0至m：m是用于標識各讀出行的標識符)而被輸入到這些讀出晶體管的柵極，以便提高像素特性。換言之，因為除了讀出行以外的所有像素信號讀出晶體管都是被關斷的，所以負電壓VRL被輸入到幾乎所有的讀出控制信號線。

而且，因為被輸入有負電壓VRL的控制信號線在物理上被布線于像素上方，所以控制信號線具有與垂直傳輸線VSL(0至n：n是用于標識各垂直傳輸線VSL的標識符)及浮動擴散部FD(0至i：i是用于標識各浮動擴散部FD的標識符)的耦合成分。結(jié)果，負電壓VRL的變化成分(variation components)經(jīng)由垂直傳輸線VSL(0至n)及浮動擴散部FD(0至i)而使垂直傳輸線VSL(0至n)的像素數(shù)據(jù)劣化。

例如，即使按照相關雙采樣(correlated-double-sampling)信號處理，也難以去除由于負電壓的變化而造成的噪聲成分以及樣本之間的偏移成分。因此，在經(jīng)過模擬/數(shù)字(AD：Analog/Digital)轉(zhuǎn)換而得到的像素信號中殘留有噪聲，且結(jié)果就使所攝取圖像的質(zhì)量劣化(參見專利文獻1和專利文獻2)。

此外，存在兩種類型的負電壓VRL變化成分，即，由電荷泵自身產(chǎn)生的噪聲以及由于耦合和像素驅(qū)動而造成的變化。

人們已經(jīng)提出了一些技術(shù)來解決上述兩種類型的負電壓VRL變化成分中的一種，即，由電荷泵自身產(chǎn)生的噪聲(參見專利文獻3和專利文獻4)。

而且，已知通過增大負電壓電容來減少由于耦合和像素驅(qū)動而造成的變化的方法。

引用文獻列表

專利文獻

專利文獻1：日本專利申請?zhí)亻_第2000-152082號

專利文獻2：日本專利申請?zhí)亻_第2005-323331號

專利文獻3：日本專利申請?zhí)亻_第2003-348822號

專利文獻4：日本專利申請?zhí)亻_第2008-042305號

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題

然而，即使增大負電壓電容，也不能完全去除由于耦合和像素驅(qū)動而造成的變化。

此外，較大的負電壓電容不利于擴大攝像元件的規(guī)模，這是因為耦合量和傳輸負載會與像素數(shù)量成比例地增大。

本發(fā)明是鑒于上述問題而被做出的，具體地本發(fā)明是為了在不增大負電壓電容的前提下減小負電壓的變化且提高圖像質(zhì)量。

解決技術(shù)問題的方案

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種攝像元件，其包括：光電二極管，各個所述光電二極管產(chǎn)生與相應的各個像素的入射光強度對應的電荷；讀出晶體管，各個所述讀出晶體管讀取由相應的各個所述光電二極管產(chǎn)生的所述電荷；第一負電壓供給器，在所述讀出晶體管未被接通的情況下，所述第一負電壓供給器向所述讀出晶體管供給負電壓；以及第二負電壓供給器，在所述讀出晶體管未被接通的情況下，所述第二負電壓供給器向所述讀出晶體管供給負電壓。這里，所述第一負電壓生成器和所述第二負電壓生成器被切換地選擇，并且被選擇的那個負電壓生成器供給所述負電壓。

在所述光電二極管的曝光開始的時間和在復位的時間，所述第一負電壓供給器可以被選擇且供給所述負電壓，且在除了所述曝光開始的時間和所述復位的時間以外的時間，所述第二負電壓供給器可以被選擇且供給所述負電壓。

所述攝像元件可以還包括產(chǎn)生脈沖信號的脈沖生成器。這里，基于由所述脈沖生成器產(chǎn)生的脈沖，在所述光電二極管的曝光開始的時間和在復位的時間，所述第一負電壓供給器可以被選擇且供給所述負電壓，而在除了所述曝光開始的時間和所述復位的時間以外的時間，所述第二負電壓供給器可以被選擇且供給所述負電壓。

所述第一負電壓供給器可以是第一負電壓電容器，且所述第二負電壓供給器可以是第二負電壓電容器。

所述第一負電壓電容器和所述第二負電壓電容器各者可以被電荷泵電路充電。

針對未被接通的所述讀出晶體管之中的、與讀出行的晶體管共用浮動擴散部的那些行的讀出晶體管，所述第一負電壓供給器可以被選擇且供給所述負電壓，而針對除了所述那些行以外的非被選行的讀出晶體管，所述第二負電壓供給器可以被選擇且供給所述負電壓。

針對所述非被選行之中的按照預定間隔的預定百分比的行，所述第一負電壓供給器可以供給所述負電壓。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種攝像元件驅(qū)動方法，所述攝像元件包括：光電二極管，各個所述光電二極管產(chǎn)生與相應的各個像素的入射光強度對應的電荷；讀出晶體管，各個所述讀出晶體管讀取由相應的各個所述光電二極管產(chǎn)生的所述電荷；第一負電壓供給器，在所述讀出晶體管未被接通的情況下，所述第一負電壓供給器向所述讀出晶體管供給負電壓；以及第二負電壓供給器，在所述讀出晶體管未被接通的情況下，所述第二負電壓供給器向所述讀出晶體管供給負電壓。所述驅(qū)動方法包括：切換地選擇所述第一負電壓生成器和所述第二負電壓生成器，并且通過被選擇的那個負電壓生成器來供給所述負電壓。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種程序，其使用于控制攝像元件的計算機進行一種動作。所述攝像元件包括：光電二極管，各個所述光電二極管產(chǎn)生與相應的各個像素的入射光強度對應的電荷；讀出晶體管，各個所述讀出晶體管讀取由相應的各個所述光電二極管產(chǎn)生的所述電荷；第一負電壓供給器，在所述讀出晶體管未被接通的情況下，所述第一負電壓供給器向所述讀出晶體管供給負電壓；以及第二負電壓供給器，在所述讀出晶體管未被接通的情況下，所述第二負電壓供給器向所述讀出晶體管供給負電壓。所述動作是：切換地選擇所述第一負電壓生成器和所述第二負電壓生成器，并且通過被選擇的那個負電壓生成器來供給所述負電壓。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種電子設備，其包括：光電二極管，各個所述光電二極管產(chǎn)生與相應的各個像素的入射光強度對應的電荷；讀出晶體管，各個所述讀出晶體管讀取由相應的各個所述光電二極管產(chǎn)生的所述電荷；第一負電壓供給器，在所述讀出晶體管未被接通的情況下，所述第一負電壓供給器向所述讀出晶體管供給負電壓；以及第二負電壓供給器，在所述讀出晶體管未被接通的情況下，所述第二負電壓供給器向所述讀出晶體管供給負電壓。其中，所述第一負電壓生成器和所述第二負電壓生成器被切換地選擇，并且被選擇的那個負電壓生成器供給所述負電壓。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，各個光電二極管產(chǎn)生與相應的各個像素的入射光強度對應的電荷；各個讀出晶體管讀取由相應的各個所述光電二極管產(chǎn)生的所述電荷；在所述讀出晶體管未被接通的情況下，第一負電壓供給器向所述讀出晶體管供給負電壓；并且在所述讀出晶體管未被接通的情況下，第二負電壓供給器向所述讀出晶體管供給負電壓。其中，所述第一負電壓生成器和所述第二負電壓生成器被切換地選擇，并且被選擇的那個負電壓生成器供給所述負電壓。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，攝像元件可以是獨立的裝置或可以是用于攝取圖像的模塊。

本發(fā)明的有益效果

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，可以在不增大負電壓電容的情況下，通過減小負電壓的變化來提高圖像質(zhì)量。

附圖說明

圖1是示出了根據(jù)應用本發(fā)明的實施例的攝像元件的驅(qū)動電路的構(gòu)造示例的圖。

圖2是示出了一般驅(qū)動電路的構(gòu)造的圖。

圖3是示出了該一般驅(qū)動電路的動作示例的圖。

圖4是用于圖示拖尾(streaking)的圖。

圖5是用于圖示圖1的驅(qū)動電路的動作的時序圖。

圖6是用于圖示一般驅(qū)動電路在快門中的動作的時序圖。

圖7是用于圖示圖1的驅(qū)動電路在快門中的動作的時序圖。

圖8是用于圖示一般驅(qū)動電路在全局快門中的動作的時序圖。

圖9是用于圖示圖1的驅(qū)動電路在全局快門中的動作的時序圖。

圖10是示出了應用本發(fā)明的攝像元件的驅(qū)動電路的變型例的圖。

圖11是用于圖示圖10的驅(qū)動電路的動作的時序圖。

圖12是用于圖示浮白(clipped-whites)和沉黑(clipped-blacks)的時序圖。

圖13是用于圖示圖10的驅(qū)動電路的控制處理的流程圖。

圖14是示出了通用個人計算機的構(gòu)造示例的圖。

具體實施方式

攝像元件的驅(qū)動電路的構(gòu)造示例

圖1示出了根據(jù)應用本發(fā)明的實施例的攝像元件的驅(qū)動電路的構(gòu)造示例。圖1的驅(qū)動電路是用于對安裝在例如攝像設備或移動電話等電子設備上的攝像元件進行驅(qū)動的驅(qū)動電路，并且是將負電壓VRL供給到被關斷的讀出晶體管的電路。

更加具體地，圖1的驅(qū)動電路包括脈沖生成控制器31、反相器32、電荷泵電路33-1、電荷泵電路33-2、負電壓電容器34-1、負電壓電容器34-2、V(垂直)掃描器35、選擇晶體管36、放大器晶體管37、復位晶體管38、讀出晶體管39以及光電二極管40。

更加具體地，電荷泵電路33-1、33-2中的各者是產(chǎn)生將要被供給到被關斷的讀出晶體管39的負電壓VRL的電路，且負電壓電容器34-1、34-2中的各者利用所產(chǎn)生的負電壓VRL而被充電。應當注意的是，負電壓電容器34-1、34-2利用將會分別被稱為負電壓VRL1、VRL2的負電壓而被充電。

V掃描器35切換地選擇對負電壓電容器34-1進行充電的負電壓VRL1、對負電壓電容器34-2進行充電的負電壓VRL2中的一者，并且將所選擇的負電壓供給到處于未被讀出狀態(tài)的行的讀出晶體管39。更加具體地，V掃描器35包括晶體管51-1、51-2；該V掃描器35接收由脈沖生成控制器31產(chǎn)生的、且被輸入到晶體管51-1的柵極的脈沖信號；并且該V掃描器35接收由脈沖生成控制器31產(chǎn)生的、且經(jīng)由反相器32而被輸入到晶體管51-2的柵極的脈沖信號。根據(jù)此構(gòu)造，例如，當晶體管51-1、51-2是高電平有效(Hi-active)時且當從脈沖生成控制器31供給過來的脈沖是高電平(Hi)時，晶體管51-1被接通且晶體管51-2被關斷。相反，當從脈沖生成控制器31供給過來的脈沖是低電平(Low)時，晶體管51-1被關斷且晶體管51-2被接通。結(jié)果，V掃描器35依賴于由脈沖生成控制器31產(chǎn)生的Hi脈沖或Low脈沖而選擇負電壓VRL1或VRL2，并且輸出所選擇的負電壓。

應當注意的是，圖1的驅(qū)動電路供給的是被供給到被關斷的讀出晶體管39的柵極的負電壓VRL。然而，當然地，盡管未在附圖中示出，但是根據(jù)另一個構(gòu)造，當讀出晶體管39被接通時，電源電壓VDD被供給，并且當讀出晶體管39被接通或被關斷時電源電壓VDD被切換。

此外，電荷泵電路33-1、33-2可以是具有足夠容量的一個電荷泵電路，其將電壓既供給到負電壓電容器34-1又供給到負電壓電容器34-2。

當讀出晶體管39被接通時，由光電二極管40產(chǎn)生的電荷被傳輸?shù)礁訑U散部FD。浮動擴散部FD將該充電電荷輸出到放大器晶體管37的柵極。放大器晶體管37將與從浮動擴散部FD傳輸過來的電荷的量的對應像素信號輸出到選擇晶體管36。當選擇晶體管36被接通時，選擇晶體管36將從放大器晶體管37輸出的像素信號傳輸?shù)酱怪眰鬏斁€VSL。

一般驅(qū)動電路的構(gòu)造

接著，在說明圖1的驅(qū)動電路的動作前，將會說明一般驅(qū)動電路的構(gòu)造和動作。

圖2是示出了一般驅(qū)動電路的構(gòu)造的圖。應當注意的是，具有與圖1的構(gòu)造的功能相同的功能的構(gòu)造將會用相同的附圖標記和相同的名稱來表示，并且將會任意地省略這些構(gòu)造的說明。

換言之，本發(fā)明的圖1的驅(qū)動電路的構(gòu)造與一般驅(qū)動電路的構(gòu)造之間的差異在于：一般驅(qū)動電路包括僅僅一個電荷泵電路33和僅僅一個負電壓電容器34，且因此一般驅(qū)動電路不包括晶體管51-1、晶體管51-2和反相器32。

例如，如圖3所示，將會說明圖2的驅(qū)動電路的動作示例，在這個示例中，對四行的像素信號進行控制。

應當注意的是，從圖3的頂部開始，第0行至第3行的控制信號線TR0至TR3分別具有放大器晶體管37-1至37-4、復位晶體管38-1、讀出晶體管39-1至39-4以及光電二極管40-1至40-4。

應當注意的是，以下，當不需要相互區(qū)別時，放大器晶體管37-1至37-4、復位晶體管38-1、讀出晶體管39-1至39-4以及光電二極管40-1至40-4將會分別被簡稱為選擇晶體管36、放大器晶體管37、復位晶體管38、讀出晶體管39以及光電二極管40，且這也同樣適用于其他構(gòu)造。此外，浮動擴散部CFDO是四個像素共同使用的。

這些行分別具有放大器71-1至71-4，并且用于使讀出晶體管39-1至39-4接通或關斷的電壓分別經(jīng)由控制信號線TR0至TR3而被供給到放大器71-1至71-4的柵極。更加具體地，當讀出晶體管39被接通時，放大器71將電源電壓VDD(未圖示)供給到讀出晶體管39的柵極，且當讀出晶體管39被關斷時，放大器71將負電壓VRL供給到讀出晶體管39的柵極。

此外，圖3的垂直傳輸線VSL0把從第0列的光電二極管40-1至40-4中的一者經(jīng)由浮動擴散部FD傳輸過來的電荷信號經(jīng)由放大器晶體管37-1而傳輸。此外，垂直傳輸線VSLN把從第N列的光電二極管40-N(未圖示)和未圖示的浮動擴散部(未圖示的FD)傳輸過來的電荷信號經(jīng)由放大器晶體管37-N(未圖示)而傳輸。

圖2的一般驅(qū)動電路的動作

接著，將會說明圖2的一般驅(qū)動電路的動作。

例如，當圖3的垂直方向上的第1行至第3行的控制信號線TR0至TR2的讀出晶體管39-1至39-3被關斷(非被選行)且第4行的控制信號線TR3的讀出晶體管39-4被接通時，放大器71-4將電源電壓VDD供給到讀出晶體管39-4的柵極。同時，放大器71-1至71-3將從V掃描器35供給過來的負電壓VRL供給到讀出晶體管39-1至39-3。

換言之，如圖4所示，在時刻t₀與t₁之間，垂直傳輸線VSL0的垂直傳輸線電壓VSL0、VSLN被復位且是0。在這種情況下，復位時的偏移量被計數(shù)器DAC計數(shù)且讀取。

此外，當在時刻t₁與t₂之間曝光后而攝取圖像(即，如圖4的左下部所示的圖像P，在該圖像P的中央，區(qū)域Z₁異常地是白色)時且當該白色區(qū)域包括第N列時，第N列的垂直傳輸線VSLN的垂直傳輸線電壓VSLN下降了位移ΔVSLN，該位移ΔVSLN是受到垂直傳輸線VSLN與第N列的放大器71-N的去往讀出晶體管39-N的輸出線之間的耦合電容CVSL_TRN影響的。

換言之，此時，因為垂直傳輸線電壓VSLN下降了位移ΔVSLN，所以負電壓VRL也下降了位移ΔVRL。

這里，位移ΔVRL與位移ΔVSLN之間的關系滿足下面的公式(1)。

ΔVRL＝ΔVSLN×CVSL_TRN/(CVRL+CVSL_TRN)…(1)

這里，ΔVRL是圖4中的負電壓VRL的位移，ΔVSLN是圖4中的垂直傳輸線電壓VSLN的位移，CVSL_TRN是垂直傳輸線VSLN與第N列的放大器71-N的去往讀出晶體管39-N的控制信號線TR(N-1)之間的耦合電容，且CVRL是負電壓電容器34的電容。

此外，如圖4的上部的波形所示，第0列(其應該是黑色區(qū)域)的垂直傳輸線電壓VSL0伴隨著負電壓VRL的位移ΔVRL一起下降了位移ΔVSL0。

這里，位移ΔVSL0與位移ΔVRL之間的關系滿足下面的公式(2)。

ΔVSL0＝ΔVFD0

＝ΔVRL×((CFD0_TR0+CFD0_TR1+CFD0_TR2)/(CFD0))…(2)

這里，位移ΔVSL0是圖4中的第0列的垂直傳輸線電壓VSL0的位移，ΔVFD0是第0行的浮動擴散部FD的充電電壓的位移，ΔVRL是圖4中的負電壓VRL的位移，CFD0_TR0至CFD0_TR2分別是垂直傳輸線VSLN與第1行至第3行的放大器71-1至71-3的去往讀出晶體管39-1至39-3的輸出線之間的耦合電容，且CFD0是浮動擴散部FD的電容。

換言之，如圖4的左下部所示，當圖像P的區(qū)域Z₀異常地是白色(像素值＝最大值)時，發(fā)生所謂的拖尾現(xiàn)象，在該拖尾現(xiàn)象中，所識別出的圖像包含區(qū)域Z₁，該區(qū)域Z₁在水平方向上的高度與區(qū)域Z₀的高度相等，區(qū)域Z₁不是真正的黑色而是異常地包含明亮的浮白，盡管除區(qū)域Z₀以外的區(qū)域應該是黑色的(像素值＝最小值)。

應當注意的是，在圖4的上部中，水平軸是時間軸且垂直軸示出了如下曲線：實線示出了負電壓VRL，虛線示出了作為水平方向上的第N列的像素列的傳輸電壓VSLN，且單點劃線示出了位于該水平方向上的左端處的像素列的傳輸電壓VSL0。

此外，當在時刻t₂完成曝光時，在時刻t₂與t₃之間讀出像素信號，且曝光的像素的信號被計數(shù)器DAC讀取。

在時刻t₃與t₄之間，進行復位操作，電荷被排出，并且開始為下一次做準備。

如公式(1)所示，可以通過在某種程度上增大負電壓電容CVRL來減小負電壓VRL的位移ΔVRL，但是位移ΔVRL不能是零。此外，耦合電容或傳輸負載與像素數(shù)量是成比例的，這不利于擴大攝像元件的規(guī)模。

圖1的驅(qū)動電路的動作

接著，將會說明圖1的驅(qū)動電路的動作。

因為如上所述在一般驅(qū)動電路中可能發(fā)生拖尾，所以圖1的驅(qū)動電路通過如下的動作來減少拖尾的發(fā)生。應當注意的是，該動作的條件類似于上述的條件。

換言之，如圖5所示，在時刻t₀與t₂₁之間進行復位處理，且脈沖生成控制器31不產(chǎn)生驅(qū)動脈沖。換言之，在這種情況下，晶體管51-1被接通且晶體管51-2被關斷。結(jié)果，V掃描器35輸出來自被電荷泵電路33-1充電的負電壓電容器34-1的負電壓VRL1。在這種情況下，垂直傳輸線電壓VSL0、VSLN都是零，而且不發(fā)生變化。此外，同時，偏移像素值被計數(shù)器DAC讀取。

在緊挨著時刻t₂₂(開始曝光的時刻)的前一時刻t₂₁，脈沖生成控制器31產(chǎn)生驅(qū)動脈沖。于是，晶體管51-1被關斷且晶體管51-2被接通。結(jié)果，V掃描器35輸出來自被電荷泵電路33-2充電的負電壓電容器34-2的負電壓VRL2。

然后，在時刻t₂₂，開始曝光。此時，垂直傳輸線電壓VSL0、VSLN以與參照圖4所說明的變化類似的方式發(fā)生變化，且負電壓VRL2以與參照圖4所說明的負電壓VRL的變化類似的方式發(fā)生變化。

在時刻t₂₃，脈沖生成控制器31停止產(chǎn)生驅(qū)動脈沖。結(jié)果，晶體管51-1被接通且晶體管51-2被關斷。結(jié)果，V掃描器35輸出來自被電荷泵電路33-1充電的負電壓電容器34-1的負電壓VRL1。

在這種情況下，原本的負電壓VRL1按照原樣被輸出，該負電壓VRL1不受垂直傳輸線電壓VSL0、VSLN的變化的影響，且因此垂直傳輸線電壓VSL0的位移ΔVSL0是零(其應該是零)。

然后，在時刻t₂₃與t₂₄之間，在垂直傳輸線電壓VSL0處于原本狀態(tài)的情況下，電荷被計數(shù)器DAC讀取。

當在時刻t₂₄完成讀出時，脈沖生成控制器31產(chǎn)生驅(qū)動脈沖。于是，晶體管51-1被關斷且晶體管51-2被接通。結(jié)果，V掃描器35輸出來自被電荷泵電路33-2充電的負電壓電容器34-2的負電壓VRL2。

當如上所述地選擇了負電壓VRL2時，在時刻t₂₅與t₂₆之間產(chǎn)生復位脈沖且進行復位處理。

然后，在復位脈沖停止后經(jīng)過預定時段之后的時刻t₂₇，再次重復時刻t₀后的處理。

根據(jù)上述的處理，在含有曝光開始的預定時段內(nèi)和在含有復位開始的預定時段內(nèi)，即，在垂直傳輸線電壓VSL0、VSLN變化的時段內(nèi)，選擇了負電壓VRL2。在讀取像素信號的時段內(nèi)，選擇了負電壓VRL1。

結(jié)果，在讀取像素信號的時段內(nèi)，就能夠供給不被垂直傳輸線電壓VSL0、VSLN的變化所影響的負電壓VRL1，且因此能夠減小耦合電容的影響。

換言之，如從圖5的底部開始算起的第三條線所示，負電壓VRL1一直是恒定的，這是因為負電壓VRL1不受垂直傳輸線電壓VSL0、VSLN的變化的影響。相反，如從圖5的底部開始算起的第二條線所示，負電壓VRL2是變化的，這是因為負電壓VRL2受到垂直傳輸線電壓VSL0、VSLN的變化的影響。然而，負電壓VRL1僅僅是在該負電壓VRL1不受變化的影響的狀態(tài)下對像素信號進行讀取時的時段內(nèi)被供給的，這總體上不會產(chǎn)生影響。因此，如圖5的最下面的一條線所示，當V掃描器輸出被選擇的負電壓VRL1、VRL2中的任何一者時，垂直傳輸線電壓VSL0能夠在讀出時段內(nèi)一直為零，且因此能夠減少拖尾的發(fā)生。

此外，此時，因為無需像過去一樣增大負電壓電容，而僅僅需要設置具有相同電容的負電壓電容器且切換地選擇它們中的一者，所以能夠支持更大數(shù)量的像素。因此，即使在擴大攝像元件的規(guī)模方面也不存在劣勢。

應當注意的是，圖5按照向下的順序示出了RST(復位)脈沖、垂直傳輸線電壓VSL0、垂直傳輸線電壓VSLN、計數(shù)器DAC、驅(qū)動脈沖、負電位的選擇(負電壓VRL1、VRL2中的任何一者)、負電壓VRL1、負電壓VRL2以及V掃描器輸出。

用于減小對快門負載的影響的動作

上面已經(jīng)說明了用于減少拖尾的動作示例。根據(jù)替代動作，可以減小由于有效區(qū)域的快門負載與虛設區(qū)域的快門負載之間的差異而造成的快門不均勻。

換言之，存在作為有效區(qū)域的像素區(qū)域和作為虛設區(qū)域的像素區(qū)域，該有效區(qū)域包括被用作像素信號的像素區(qū)域，該虛設區(qū)域不被用作像素信號。

當有效區(qū)域的像素和虛設區(qū)域的像素被訪問時，有效區(qū)域的像素的快門負載與虛設區(qū)域的像素的快門負載之間的差異造成負電壓的消耗電荷的差異。結(jié)果，出現(xiàn)了不均勻，即所謂的快門不均勻。

因此，例如，根據(jù)上述的一般驅(qū)動電路的快門動作，如圖6所示，在復位脈沖下降的時刻t₀，由虛線所示的有效區(qū)域的像素的負電壓VRL的變化大于由實線所示的虛設區(qū)域的像素的負電壓VRL的變化。

因此，如圖6所示，在虛設區(qū)域的像素的負電壓VRL的變化結(jié)束的時刻t₄₁后，所輸出的垂直傳輸線電壓VSL能夠是恒定的。相反，因為有效區(qū)域的像素的負電壓VRL的變化直至時刻t₄₂還未結(jié)束，所以垂直傳輸線電壓VSL由于負電壓VRL的變化而直到那時還在下降。

鑒于此，圖1的驅(qū)動電路以如圖7所示的方式進行動作，以減少快門不均勻。

換言之，在復位脈沖上升前的時刻t₆₁，脈沖生成控制器31產(chǎn)生驅(qū)動脈沖。于是，晶體管51-1被關斷且晶體管51-2被接通。結(jié)果，V掃描器35輸出來自被電荷泵電路33-2充電的負電壓電容器34-2的負電壓VRL2。

此后，產(chǎn)生復位脈沖。在復位脈沖下降的時刻t₆₂，有效區(qū)域的像素和虛設區(qū)域的像素是快門打開的。因此，如從圖7的底部開始算起的最下面的一條虛線和第二條虛線所示，在有效區(qū)域的像素中，負電壓VRL2(即，來自V掃描器35的輸出)增大了。如最下面的一條實線和第二條實線所示，在虛設區(qū)域的像素中，負電壓VRL2(即，來自V掃描器35的輸出)增大了。

然而，如從圖7的底部開始算起的第三條線所示，負電壓VRL1在本時段內(nèi)一直是恒定的，這是因為負電壓VRL1不受影響。

在時刻t₆₃，脈沖生成控制器31停止產(chǎn)生驅(qū)動脈沖。于是，晶體管51-1被接通且晶體管51-2被關斷。結(jié)果，V掃描器35輸出來自被電荷泵電路33-1充電的負電壓電容器34-1的負電壓VRL1。

結(jié)果，因為選擇了負電壓VRL1，所以垂直傳輸線電壓VSL不受負電壓VRL的變化的影響并且輸出電壓一直是恒定的。

這樣，垂直傳輸線電壓VSL與負電壓VRL之間的比，即，電源抑制比(PSRR：Power Supply Rejection Ratio)(電源電壓變化抑制比＝(電源電壓的變化)/(輸出電壓的變化))得到改善，且因此能夠減少快門不均勻的發(fā)生。

全局快門的負電壓恢復時間的改善措施

上面已經(jīng)說明了快門不均勻的改善措施的示例。通過應用類似技術(shù)，能夠減小全局快門的負電壓VRL的恢復時間對讀出的影響。

換言之，在全局快門中，所有像素的曝光是同時開始的。因此，如圖8所示，同時處于快門打開狀態(tài)的像素的數(shù)量更大。相應地，負電壓VRL的變化更大，且因此，直至該變化結(jié)束為止的時段也與該變化成比例地變得更長。根據(jù)針對這種情況的對策，在讀出開始脈沖XVS的下降與讀出(圖8中的讀取)的開始之間的時段內(nèi)，負電壓VRL降低、變化結(jié)束、并且像素數(shù)量適合于被讀出。

在圖8中，因為由實線所示的負電壓VRL的變化在讀出脈沖XVS上升的時刻t₈₁結(jié)束，所以能夠在時刻t₈₂開始讀出。然而，因為由虛線所示的負電壓VRL的變化在時刻t₈₂(即，開始讀出的時刻)還未結(jié)束，所以未針對這種情況采取對策。

鑒于此，如圖9所示，在全局快門被接通的時刻t₁₀₁，脈沖生成控制器31產(chǎn)生驅(qū)動脈沖。于是，晶體管51-1被關斷且晶體管51-2被接通。結(jié)果，V掃描器35輸出來自被電荷泵電路33-2充電的負電壓電容器34-2的負電壓VRL2。

于是，在全局快門的電荷消耗時段內(nèi)，出現(xiàn)了負電壓VRL2的變化。結(jié)果，來自V掃描器35的輸出也發(fā)生變化。

然而，負電壓VRL1在本時段內(nèi)一直是恒定的，這是因為負電壓VRL1不受負電壓VRL2的變化的影響。

當讀出脈沖XVS在時刻t₁₀₂下降時，脈沖生成控制器31停止產(chǎn)生驅(qū)動脈沖。于是，晶體管51-1被接通且晶體管51-2被關斷。結(jié)果，V掃描器35輸出來自被電荷泵電路33-1充電的負電壓電容器34-1的負電壓VRL1。

然后，在時刻t₁₀₃讀取像素信號。

結(jié)果，全局快門的負電壓VRL受到的影響較小，且無論像素數(shù)量如何，都能夠適當?shù)夭扇Σ?。因此，即使在擴大攝像元件的規(guī)模方面也不存在不利的影響。

變型例

在上述的示例中，通過設置兩個電荷泵電路系統(tǒng)，當負電壓VRL變化時就選擇其中一個電荷泵電路系統(tǒng)，且當其他情況時就選擇另一個電荷泵電路系統(tǒng)，能夠防止當讀取偏移量和數(shù)據(jù)時出現(xiàn)負電壓VRL的變化?？商娲?，可以事先把去往與讀出行共用浮動擴散部的各行的負電壓與去往非被選行的負電壓分開，并且可以獨立地供給負電壓VRL1、VRL2。

如圖10所示，攝像元件的驅(qū)動電路的負電壓VRL被分割成相同的負電壓VRLT和負電壓VRLS。負電壓VRLT供給到與讀出行(被選行)共用浮動擴散部的那些行，且負電壓VRLS供給到剩余的非被選行。此外，圖10的攝像元件的驅(qū)動電路取決于浮白的程度而將負電壓VRLT供給到非被選行中的一些行。結(jié)果，適宜地減少了拖尾。應當注意的是，在圖10中，具有與參照圖1和圖3所描述的構(gòu)造的功能相同的功能的構(gòu)造將會用相同的附圖標記和相同的名稱來表示，并且將會任意地省略這些構(gòu)造的說明。

換言之，更加具體地，在圖10的攝像元件的驅(qū)動電路中，電荷泵電路33-1和負電壓電容器34-1將負電壓VRLT輸出到放大器71-1至71-8，并且電荷泵電路33-2和負電壓電容器34-2將負電壓VRLS輸出到放大器71-1至71-8。

選擇器101切換地選擇來自電荷泵電路33-1(負電壓電容器34-1)的負電壓VRLT和來自電荷泵電路33-2(負電壓電容器34-2)的負電壓VRLS中的一者，以使這個所選擇的負電壓被供給到放大器71-1至71-8中的各者。

換言之，當與放大器71-4對應的行是被選行(即，讀出行)時，選擇器101將負電壓VRLT供給到與被選行共用浮動擴散部CFD0的那些行的放大器71-1至71-3。此外，選擇器101將負電壓VRLS供給到與非被選行(其不與被選行共用浮動擴散部CFD0)對應的放大器71-5至71-8。將會說明這一示例。

如上所述，因為浮動擴散部CFD0的電壓由于負電位VRL的變化而變化，所以垂直傳輸線電壓VSL0發(fā)生變化。鑒于此，選擇器101將負電壓VRLT和負電壓VRLS分開地分別供給到共用行(即，與被選行共用浮動擴散部CFD0的非被選行)和非被選行。因此，例如，如圖11所示，即使在開始曝光的時刻t₁₅₁，負電壓VRLS的電壓隨著垂直傳輸線電壓VSLN的電壓的下降一起被降低，但是負電壓VRLT不會受到影響且垂直傳輸線電壓VSL0也因此不會受到影響。結(jié)果，在時刻t₁₅₂至t₁₅₃之間的信號讀出時段內(nèi)，適宜讀取信號。

結(jié)果，如圖11的左下部所示，即使圖像P2的區(qū)域Z₀異常地是白色(像素值＝最大值)，但是除了區(qū)域Z₀以外的區(qū)域是黑色的(像素值＝最小值)，并且能夠防止拖尾(在該拖尾中，區(qū)域Z₁包含浮白)的發(fā)生。

此外，如上所述，浮白是由于垂直傳輸線電壓VSL0的振幅而產(chǎn)生的。取決于垂直傳輸線電壓VSL0的振幅，可能發(fā)生所謂的沉黑，即產(chǎn)生更暗的黑色區(qū)域的現(xiàn)象。

圖12示出了取決于垂直傳輸線電壓VSL0的振幅而發(fā)生的拖尾的變化。該圖表明：外部電容(即，負電壓電容)越大，則亮白(blown-out-highlight)(浮白)越小。圖12示出了在外部電容是4.7μF、6.8μF和10.0μF情況下的變化。此外，該圖還表明：GND(接地)阻抗越大，則沉黑越大。圖12示出了在GND阻抗是0.1Ω、0.2Ω和0.3Ω情況下的變化。

鑒于上述情況，如果通過使用上述方法來完全去除負電壓的變化的影響，那么可能會不利地發(fā)生例如浮白和沉黑等現(xiàn)象。

鑒于此，切換信號生成器102有意地控制負電壓的影響從而減少上述的例如浮白和沉黑等現(xiàn)象的發(fā)生。具體地，切換信號生成器102把來自電荷泵電路33-1的負電壓VRLT分配給非被選行之中的按預定間隔的預定百分比的行，所述預定間隔取決于浮白或沉黑的評估值。

根據(jù)這樣的操作，可以通過控制負電壓的變化的影響來減少例如浮白和沉黑等在視覺上受影響的現(xiàn)象的發(fā)生。

圖10的攝像元件的驅(qū)動電路的控制處理

接著，將會說明圖10的攝像元件的驅(qū)動電路的控制處理。

在步驟S31中，選擇器101取決于被選行而把來自電荷泵電路33-1的負電壓VRLT供給到與被選行共用浮動擴散部的共用行的放大器71，并且把來自電荷泵電路33-2的負電壓VRLS供給到其他行(即，非被選行)。相應地，在圖10中，因為被選行對應于放大器71-4，所以來自電荷泵電路33-1的負電壓VRLT被供給到放大器71-1至71-3，并且來自電荷泵電路33-2的負電壓VRLS被供給到對應于其他行(即，非被選行)的放大器71-5至71-8。

在步驟S32中，判定通過攝像元件攝取的當前圖像的浮白或沉黑的程度。能夠?qū)D像的浮白或沉黑的程度進行控制的裝置可以基于評估值來判定浮白或沉黑的程度。

在步驟S33中，切換信號生成器102取決于浮白或沉黑的程度來設定如下的切換速率：該切換速率用于切換地選擇與非被選行之中的按預定間隔的預定百分比的行對應的放大器71，來自電荷泵電路33-2的負電壓VRLS將會被供給到這些放大器。此后，電荷泵電路33-2基于所設定的切換速率將負電壓VRLS供給到與非被選行之中的按預定間隔的預定百分比的行對應的放大器71。

應當注意的是，必要時，上述的處理可以重復。

根據(jù)上述的處理，能夠在不增大負電壓電容的情況下減小負電壓的變化，且能夠減少例如浮白和沉黑等拖尾的發(fā)生。

順便提及地，上述的一系列處理能夠由硬件或軟件來執(zhí)行。在由軟件執(zhí)行所述一系列處理的情況下，將記錄于記錄介質(zhì)中的構(gòu)成該軟件用的程序安裝在與專用硬件組合起來的計算機、例如能夠通過安裝有各種程序而執(zhí)行各種功能的通用計算機、以及其他計算機中。

圖14示出了通用個人計算機的構(gòu)造示例。該個人計算機包括內(nèi)部的中央處理單元(CPU：Central Processing Unit)1001。輸入和輸出接口1005經(jīng)由總線1004而被連接至CPU 1001。只讀存儲器(ROM：Read Only Memory)1002和隨機存取存儲器(RAM：Random Access Memory)1003被連接至總線1004。

輸入部1006、輸出部1007、記錄部1008以及通信部1009被連接至輸入和輸出接口1005。輸入部1006包括例如鍵盤和鼠標等輸入器件，用戶利用這些輸入器件輸入操作指令。輸出部1007將例如處理操作畫面和操作結(jié)果等圖像輸出到顯示器件。記錄部1008包括用于存儲程序和各種類型數(shù)據(jù)的硬盤驅(qū)動器等。通信部1009包括用于經(jīng)由例如因特網(wǎng)等網(wǎng)絡來處理通信的局域網(wǎng)(LAN：Local Area Network)適配器等。此外，輸入和輸出接口1005還連接有驅(qū)動器1010，該驅(qū)動器1010從可移除介質(zhì)1011中讀取數(shù)據(jù)和/或?qū)?shù)據(jù)寫入至可移除介質(zhì)1011中。可移除介質(zhì)1011例如是磁盤(其包括軟盤)、光盤(其包括CD-ROM(壓縮光盤-只讀存儲器：Compact Disc-Read Only Memory)和DVD(數(shù)字通用盤：Digital Versatile Disc))、磁光盤(其包括MD(微型盤：Mini Disc))和半導體存儲器。

基于記錄在ROM 1002中的程序或者從例如磁盤、光盤、磁光盤和半導體存儲器等可移除介質(zhì)1011中讀取的、被安裝在記錄部1008中且從記錄部1008加載到RAM 1003中的程序，CPU 1001執(zhí)行各種類型的處理。必要時，RAM 1003還記錄CPU 1001執(zhí)行各種類型的處理時所需的數(shù)據(jù)等。

在如上所述被構(gòu)造而成的計算機中，CPU 1001將記錄在例如記錄部1008中的程序經(jīng)由輸入和輸出接口1005和總線1004加載到RAM 1003以供執(zhí)行，且上述的一系列處理因此得到執(zhí)行。

通過計算機(CPU 1001)執(zhí)行的程序能夠被記錄在用作封裝介質(zhì)等的可移除介質(zhì)1011上，然后被提供。此外，所述程序能夠經(jīng)由例如局域網(wǎng)、因特網(wǎng)和數(shù)字衛(wèi)星廣播等有線或無線傳輸介質(zhì)而被提供。

在該計算機中，當將可移除介質(zhì)1011安裝到驅(qū)動器1010時，所述程序能夠經(jīng)由輸入和輸出接口1005而被安裝在記錄部1008中。此外，所述程序能夠經(jīng)由有線或無線傳輸介質(zhì)而被接收于通信部1009中，然后被安裝到記錄部1008中。此外，能夠事先將所述程序安裝在ROM 1002或記錄部1008中。

應注意的是，通過計算機執(zhí)行的所述程序可以是按照本說明書中所描述的順序以時間順序而被處理的程序，或可以是并行地或在必要時機(例如當進行調(diào)用時)下被處理的程序。

此外，在本說明書中，系統(tǒng)意味著多個構(gòu)成元件(裝置、模塊(構(gòu)件)等)的集合，且所有的構(gòu)成元件是否處于單個殼體中是無關緊要的。因此，系統(tǒng)可以包括多個裝置，該多個裝置被容納在不同的殼體中且經(jīng)由網(wǎng)絡而被連接起來，并且系統(tǒng)可以包括單個裝置，該單個裝置含有被容納在單個殼體中的多個模塊。

此外，本發(fā)明的實施例不限于上述的那些實施例，并且能夠在不偏離本發(fā)明的要旨的情況下做出各種變型。

例如，本發(fā)明能夠具有云計算的結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)中，多個裝置經(jīng)由網(wǎng)絡而共用一個功能且協(xié)作地進行處理。

此外，上述流程圖中所描述的步驟可以由一個裝置執(zhí)行或者可以由多個裝置共用和執(zhí)行。

此外，在一個步驟包括多個處理步驟的情況下，所述一個步驟中的所述多個處理步驟可以由一個裝置執(zhí)行或可以由多個裝置共用和執(zhí)行。

此外，本發(fā)明能夠具有下面的技術(shù)方案。

(1)一種攝像元件，其包括：

光電二極管，各個所述光電二極管產(chǎn)生與相應的各個像素的入射光強度對應的電荷；

讀出晶體管，各個所述讀出晶體管讀取由相應的各個所述光電二極管產(chǎn)生的所述電荷；

第一負電壓供給器，在所述讀出晶體管未被接通的情況下，所述第一負電壓供給器向所述讀出晶體管供給負電壓；以及

第二負電壓供給器，在所述讀出晶體管未被接通的情況下，所述第二負電壓供給器向所述讀出晶體管供給負電壓，其中，

所述第一負電壓生成器和所述第二負電壓生成器被切換地選擇，并且被選擇的那個負電壓生成器供給所述負電壓。

(2)根據(jù)(1)所述的攝像元件，其中，

在所述光電二極管的曝光開始的時間和在復位的時間，所述第一負電壓供給器被選擇且供給所述負電壓，而在除了所述曝光開始的時間和所述復位的時間以外的時間，所述第二負電壓供給器被選擇且供給所述負電壓。

(3)根據(jù)(2)所述的攝像元件，還包括：

脈沖生成器，所述脈沖生成器產(chǎn)生脈沖信號，

其中，基于由所述脈沖生成器產(chǎn)生的脈沖，在所述光電二極管的曝光開始的時間和在復位的時間，所述第一負電壓供給器被選擇且供給所述負電壓，而在除了所述曝光開始的時間和所述復位的時間以外的時間，所述第二負電壓供給器被選擇且供給所述負電壓。

(4)根據(jù)(1)至(3)中任一項所述的攝像元件，其中，

所述第一負電壓供給器是第一負電壓電容器，且所述第二負電壓供給器是第二負電壓電容器。

(5)根據(jù)(4)所述的攝像元件，其中，

所述第一負電壓電容器和所述第二負電壓電容器各者被電荷泵電路充電。

(6)根據(jù)(1)所述的攝像元件，其中，

針對未被接通的所述讀出晶體管之中的與讀出行的晶體管共用浮動擴散部的那些行的讀出晶體管，所述第一負電壓供給器被選擇且供給所述負電壓，而針對除了所述那些行以外的非被選行的所述讀出晶體管，所述第二負電壓供給器被選擇且供給所述負電壓。

(7)根據(jù)(6)所述的攝像元件，其中，

針對所述非被選行之中的按照預定間隔的預定百分比的行，所述第一負電壓供給器供給所述負電壓。

(8)一種攝像元件驅(qū)動方法，所述攝像元件包括：

光電二極管，各個所述光電二極管產(chǎn)生與相應的各個像素的入射光強度對應的電荷，

讀出晶體管，各個所述讀出晶體管讀取由相應的各個所述光電二極管產(chǎn)生的所述電荷，

第一負電壓供給器，在所述讀出晶體管未被接通的情況下，所述第一負電壓供給器向所述讀出晶體管供給負電壓，以及

第二負電壓供給器，在所述讀出晶體管未被接通的情況下，所述第二負電壓供給器向所述讀出晶體管供給負電壓，

所述驅(qū)動方法包括：

切換地選擇所述第一負電壓生成器和所述第二負電壓生成器，并且通過被選擇的那個負電壓生成器來供給所述負電壓。

(9)一種程序，其使控制攝像元件的計算機進行一種動作，所述攝像元件包括：

光電二極管，各個所述光電二極管產(chǎn)生與相應的各個像素的入射光強度對應的電荷，

讀出晶體管，各個所述讀出晶體管讀取由相應的各個所述光電二極管產(chǎn)生的所述電荷，

第一負電壓供給器，在所述讀出晶體管未被接通的情況下，所述第一負電壓供給器向所述讀出晶體管供給負電壓，以及

第二負電壓供給器，在所述讀出晶體管未被接通的情況下，所述第二負電壓供給器向所述讀出晶體管供給負電壓，

所述動作是：

切換地選擇所述第一負電壓生成器和所述第二負電壓生成器，并且通過被選擇的那個負電壓生成器來供給所述負電壓。

(10)一種電子設備，其包括：

光電二極管，各個所述光電二極管產(chǎn)生與相應的各個像素的入射光強度對應的電荷；

讀出晶體管，各個所述讀出晶體管讀取由相應的各個所述光電二極管產(chǎn)生的所述電荷；

第一負電壓供給器，在所述讀出晶體管未被接通的情況下，所述第一負電壓供給器向所述讀出晶體管供給負電壓；以及

第二負電壓供給器，在所述讀出晶體管未被接通的情況下，所述第二負電壓供給器向所述讀出晶體管供給負電壓，其中，

所述第一負電壓生成器和所述第二負電壓生成器被切換地選擇，并且被選擇的那個負電壓生成器供給所述負電壓。

附圖標記的說明

31：脈沖生成控制電路

32：反相器

33、33-1、33-2：電荷泵電路

34、34-1、34-2：負電壓電容器

35：V掃描器

36：選擇晶體管

37：放大器晶體管

38：復位晶體管

39：讀出晶體管

40：光電二極管

101：選擇器

102：切換信號生成器