WO2025263158A1 - 固体撮像装置及び撮像装置 - Google Patents

固体撮像装置及び撮像装置

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WO2025263158A1
WO2025263158A1 PCT/JP2025/017349 JP2025017349W WO2025263158A1 WO 2025263158 A1 WO2025263158 A1 WO 2025263158A1 JP 2025017349 W JP2025017349 W JP 2025017349W WO 2025263158 A1 WO2025263158 A1 WO 2025263158A1
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WO
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switching transistor
imaging device
capacitor
solid
charge
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PCT/JP2025/017349
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English (en)
French (fr)
Inventor
ルォンフォン 朝倉
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Sony Semiconductor Solutions Corp
Original Assignee
Sony Semiconductor Solutions Corp
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/60—Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise
    • H04N25/62—Detection or reduction of noise due to excess charges produced by the exposure, e.g. smear, blooming, ghost image, crosstalk or leakage between pixels
    • H04N25/626—Reduction of noise due to residual charges remaining after image readout, e.g. to remove ghost images or afterimages
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith

Definitions

  • Embodiments of the present invention relate to solid-state imaging devices and imaging devices.
  • LOFIC Local Overflow Integration Capacitor
  • VDGS Voltage Domain Global Shutter
  • dielectric absorption can cause an afterimage from the previous frame to appear in the reference frame.
  • the amount of image lag in the reference frame is calculated and corrected using data from the frame preceding the reference frame.
  • the present disclosure provides a solid-state imaging device and imaging device that can suppress image retention that occurs in pixels.
  • a solid-state imaging device includes a pixel array section in which a plurality of pixels are arranged in a two-dimensional array, and each pixel includes a photoelectric conversion section that accumulates charge through photoelectric conversion, a transfer transistor that transfers the charge accumulated in the photoelectric conversion section through the photoelectric conversion, a floating diffusion that accumulates the charge transferred by the transfer transistor, a first capacitance connected to a first switching transistor that accumulates the charge received from the floating diffusion, and a second capacitance connected to a second switching transistor that accumulates the charge received from the floating diffusion.
  • the first switching transistor and the second switching transistor are turned on at a first reference timing and a second timing different from the first timing, respectively. This allows, for example, the solid-state imaging device to have sufficient time to discharge charges generated by dielectric absorption, and can suppress the occurrence of afterimages even when capturing images continuously.
  • the first timing is included in the period of a first frame
  • the second timing is included in the period of a second frame following the first frame.
  • the solid-state imaging device further includes a reset transistor that drains the charge in the first capacitance and the second capacitance, and while the reset transistor is in an on state, the first switching transistor and the second switching transistor are in an on state. This allows, for example, the solid-state imaging device to reset the charge in the first capacitance and the second capacitance.
  • the second switching transistor is turned off at the first timing. This allows, for example, the solid-state imaging device to have sufficient time to discharge the charge generated by dielectric absorption, and can suppress the occurrence of afterimages even when capturing images continuously.
  • the first switching transistor is turned off at the second timing. This allows, for example, the solid-state imaging device to have sufficient time to discharge the charge generated by dielectric absorption, and can suppress the occurrence of afterimages even when capturing images continuously.
  • the first switching transistor is arranged on the higher potential side than the first capacitance
  • the second switching transistor is arranged on the higher potential side than the second capacitance.
  • the first switching transistor is arranged on a lower potential side than the first capacitance
  • the second switching transistor is arranged on a lower potential side than the second capacitance.
  • the solid-state imaging device further includes a fifth capacitor connected to a fifth switching transistor, wherein the first capacitor or the second capacitor stores charge at the pixel signal level, and the fifth capacitor stores charge at the pixel reset level.
  • a solid-state imaging device includes a pixel array section in which a plurality of pixels are arranged in a two-dimensional array, and each pixel includes a photoelectric conversion section that accumulates charge through photoelectric conversion, a transfer transistor that transfers the charge accumulated in the photoelectric conversion section through the photoelectric conversion, a floating diffusion that accumulates the charge transferred by the transfer transistor, a first capacitance that accumulates charge received from the floating diffusion, and a second capacitance that accumulates charge having a polarity different from that of the charge accumulated in the first capacitance.
  • this second aspect further includes a first switching transistor that connects one end of the second capacitance to a node on the high potential side, and a second switching transistor that connects the other end of the second capacitance to a node on the low potential side.
  • this second aspect further includes a fourth switching transistor that connects one end of the second capacitance to a node on the low potential side, and a third switching transistor that connects the other end of the second capacitance to a node on the high potential side.
  • the solid-state imaging device can reverse the polarity by changing the connection destination of the second capacitance for each frame, thereby canceling out the charge stored in the first capacitance due to dielectric absorption.
  • the first switching transistor and the second switching transistor are turned on at a first reference timing.
  • the solid-state imaging device can reverse the polarity by changing the connection destination of the second capacitance for each frame, thereby canceling the charge stored in the first capacitance due to dielectric absorption.
  • the third switching transistor and the fourth switching transistor are turned on at a second timing different from the first timing.
  • the solid-state imaging device can reverse the polarity by changing the connection destination of the second capacitance for each frame, thereby canceling the charge stored in the first capacitance through dielectric absorption.
  • the first switching transistor and the second switching transistor are turned off at the second timing. This makes it possible to cancel out the charge stored in the first capacitance due to dielectric absorption, for example.
  • the third switching transistor and the fourth switching transistor are turned off at the first timing. This makes it possible to cancel out the charge stored in the first capacitance due to dielectric absorption, for example.
  • a fifth capacitor is further provided connected to the fifth switching transistor, the first capacitor storing charge at the pixel signal level, and the fifth capacitor storing charge at the pixel reset level.
  • An imaging device is an imaging device including a solid-state imaging device, the solid-state imaging device including a pixel array section in which a plurality of pixels are arranged in a two-dimensional array, each of the pixels including a photoelectric conversion section that accumulates charge through photoelectric conversion, a transfer transistor that transfers the charge accumulated in the photoelectric conversion section through the photoelectric conversion, a floating diffusion that accumulates the charge transferred by the transfer transistor, a first capacitance connected to a first switching transistor that accumulates the charge received from the floating diffusion, and a second capacitance connected to a second switching transistor that accumulates the charge received from the floating diffusion.
  • This allows the imaging device to have sufficient time to discharge charge generated by dielectric absorption, for example, and can suppress the occurrence of afterimages even when capturing images continuously.
  • the first switching transistor and the second switching transistor are turned on at a first reference timing and a second timing different from the first timing, respectively.
  • the imaging device such as a solid-state imaging device, to have sufficient time to discharge charges generated by dielectric absorption, and can suppress the occurrence of afterimages even when capturing images continuously.
  • the first timing is included in the period of the first frame
  • the second timing is included in the period of the second frame following the first frame.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating an example of the configuration of an imaging device according to a first embodiment.
  • 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a solid-state imaging device according to a first embodiment.
  • 3 is an example of a circuit diagram of a pixel according to the first embodiment.
  • 10 is an example of a timing chart of each element in odd-numbered frames and even-numbered frames in the first embodiment.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating dielectric absorption.
  • 10 is an example of a circuit diagram of a pixel in a comparative example of the first embodiment.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating how an image of a subject is captured using an imaging device.
  • FIG. 1 is a diagram comparing an ideal image with an image in which image retention occurs due to dielectric absorption.
  • FIG. 10 is an example of a circuit diagram of a pixel according to a modified example of the first embodiment.
  • 10 is an example of a circuit diagram of a pixel in another comparative example of the first embodiment.
  • 10 is an example of a circuit diagram of a pixel according to a second embodiment.
  • 10 is an example of a circuit diagram of a pixel according to a modified example of the second embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating the configuration and operation of a part of a pixel circuit according to a third embodiment.
  • FIG. 10 is a circuit diagram of a pixel according to a third embodiment.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating a connection of capacitances in a third embodiment.
  • FIG. 11 is a diagram showing the relationship between pixel potential and time in the third embodiment.
  • FIG. 11 is a circuit diagram of a pixel according to a modified example of the third embodiment.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating an example of the configuration of a vehicle control system
  • FIG. 1 is a block diagram showing an example of the configuration of an imaging device 2 according to the first embodiment.
  • This imaging device 2 is a device that captures an image of an object, and includes an imaging lens 210, a solid-state imaging device 10, a recording unit 211, and an imaging control unit 230.
  • Examples of the imaging device 2 are digital cameras such as IoT cameras, or electronic devices with imaging capabilities (such as smartphones or personal computers).
  • the solid-state imaging device 10 captures an image under the control of the imaging control unit 230.
  • the solid-state imaging device 10 supplies the image to the recording unit 211 via the signal line 209.
  • the imaging lens 210 focuses light and directs it to the solid-state imaging device 10.
  • the imaging control unit 230 controls the solid-state imaging device 10 to capture an image.
  • the imaging control unit 230 supplies an imaging control signal including a vertical synchronization signal VSYNC to the solid-state imaging device 10 via, for example, signal line 139.
  • the recording unit 211 records the image.
  • the vertical synchronization signal VSYNC is a signal that indicates the timing of imaging, and a periodic signal with a fixed frequency (e.g., 60 Hz) is used as the vertical synchronization signal VSYNC.
  • the imaging device 2 records the captured images in the recording unit 211, but the images may also be transmitted externally from the imaging device 2.
  • an external interface for transmitting images to the imaging device 2 is further provided.
  • the imaging device 2 may also display the captured images.
  • a display unit is further provided in the imaging device 2.
  • FIG. 2 is a block diagram showing the schematic configuration of the solid-state imaging device 10 in the first embodiment.
  • the solid-state imaging device 10 in Figure 2 is configured with a pixel array section 20 in which multiple pixels are arranged in a matrix, and a peripheral circuit section surrounding the pixel array section.
  • the peripheral circuit section includes a vertical drive section 12, an AD conversion section 13, a horizontal drive section 14, a control section 15, a signal processing section 16, a data storage section 17, and an input/output section 18.
  • Each pixel arranged in a two-dimensional array within the pixel array section 20 is composed of a photoelectric conversion section and multiple pixel transistors, etc.
  • the multiple pixel transistors are, for example, MOS transistors such as transfer transistors, amplification transistors, selection transistors, and reset transistors.
  • Each pixel in the pixel array section 20 has, for example, red (R), green (G), or blue (B) color filters arranged in a Bayer array, and each pixel outputs a pixel signal (hereinafter simply referred to as a signal) of either R, G, or B.
  • the vertical drive unit 12 is configured, for example, by a shift register, and drives each pixel of the pixel array unit 20 row by row by supplying a drive pulse to the pixels via pixel drive wiring (not shown). That is, the vertical drive unit 12 selects and scans each pixel of the pixel array unit 20 row by row in the vertical direction, and outputs pixel signals based on signal charges generated in the photoelectric conversion unit of each pixel according to the amount of incident light to the signal processing unit 16 via vertical signal lines provided in common for each column.
  • the AD conversion unit (ADC) 13 performs AD conversion on the signal output from the pixel array unit 20.
  • the horizontal drive unit 14 is configured, for example, by a shift register, and sequentially outputs horizontal scanning pulses, thereby sequentially outputting the AD-converted (digital) pixel signals of each pixel in a specified row held in the AD conversion unit 13 to the signal processing unit 16.
  • the control unit 15 receives an externally input clock signal and data instructing the operating mode, etc., and controls the operation of the entire solid-state imaging device 10. For example, the control unit 15 generates a vertical synchronization signal, a horizontal synchronization signal, etc. based on the input clock signal, and supplies these to the vertical drive unit 12, the AD conversion unit 13, the horizontal drive unit 14, etc.
  • the control signals supplied to each element, which will be described later, are supplied under the control of the control unit 15.
  • the signal processing unit 16 performs various digital signal processing such as black level adjustment, column variation correction, and demosaic processing on the pixel signals supplied from the AD conversion unit 13 as needed, and supplies the results to the input/output unit 18. Depending on the operating mode, the signal processing unit 16 may only buffer the pixel signals before outputting them.
  • the data storage unit 17 stores data such as parameters required for the signal processing performed by the signal processing unit 16.
  • the data storage unit 17 also includes a frame memory for storing image signals in processes such as demosaic processing.
  • the signal processing unit 16 can store parameters and other data input from an external image processing device via the input/output unit 18 in the data storage unit 17, and can appropriately select and execute signal processing based on instructions from the external image processing device.
  • the input/output unit 18 outputs image signals sequentially input from the signal processing unit 16 to an external image processing device, such as a downstream ISP (Image Signal Processor).
  • the input/output unit 18 also supplies signals and parameters input from the external image processing device to the signal processing unit 16 and control unit 15.
  • the solid-state imaging device 10 is configured as described above and is, for example, a CMOS image sensor known as a column AD type.
  • Figure 3 is an example circuit diagram of a pixel 200 in the first embodiment.
  • each pixel 200 in the pixel array section 20 includes a photoelectric conversion section PD, a transfer transistor TRG, a floating diffusion FD, a connection transistor FDG, a reset transistor RST, a switching transistor S1, a capacitor C1, a switching transistor S2, a capacitor C2, an amplification transistor AMP, and a selection transistor SEL.
  • the node to which the switching transistor S1, the capacitor C1, the switching transistor S2, and the capacitor C2 are connected is called the In node, and the input side of this node is called the In side.
  • the power supplies VDD shown below may each have a different voltage value. Each power supply VDD may be supplied from the same power supply or from a different power supply.
  • the potential of the power supply VDD is an example of the first reference potential
  • the potential of GND is an example of the second reference potential. These potentials are just examples.
  • the second reference potential may be a potential other than GND to ensure the withstand voltage of capacitors C1 and C2.
  • the relationship between the potential levels of the first reference potential and the second reference potential may be reversed. In other words, the first reference potential may be on the low potential side, and the second reference potential may be on the high potential side.
  • each pixel 200 is a LOFIC pixel, and charge overflowing from the floating diffusion FD is stored in capacitor C1 or capacitor C2.
  • Capacitors C1 and C2 are high-density capacitors, and can be, for example, MIM (Metal Insulator Metal).
  • the photoelectric conversion unit PD receives incident light, performs photoelectric conversion, and stores the resulting electric charge. Furthermore, when the drive signal TRG supplied to the source of the transfer transistor TRG goes high, turning the transfer transistor TRG on, the electric charge stored in the photoelectric conversion unit PD is transferred to the floating diffusion FD via the transfer transistor TRG.
  • the cathode of the photoelectric conversion unit is connected to either the source or drain of the transfer transistor TRG.
  • the floating diffusion FD temporarily holds the charge transferred from the photoelectric conversion unit SP by the transfer transistor TRG.
  • the floating diffusion FD is formed at the connection point between the other of the source or drain of the transfer transistor TRG and the gate of the amplification transistor AMP.
  • the amplification transistor AMP outputs a pixel signal that corresponds to the potential of the floating diffusion FD. That is, the amplification transistor AMP forms a source follower circuit together with a load MOS (not shown) that serves as a constant current source, and a pixel signal indicating a level that corresponds to the charges held in the floating diffusion FD, capacitors C1 and C2 is output from the amplification transistor AMP to the AD conversion unit 13 via the selection transistor SEL.
  • One of the source or drain of the amplification transistor AMP is connected to one of the source or drain of the selection transistor SEL, and the other of the source or drain is connected to the power supply VDD.
  • the selection transistor SEL When a pixel 200 is selected by a selection signal SEL, the selection transistor SEL is turned on and outputs the pixel signal of the pixel 200 to the AD conversion unit 13 via a vertical signal line.
  • One of the source or drain of the selection transistor SEL is connected to one of the source or drain of the amplification transistor AMP, the other of the source or drain is connected to the AD conversion unit 13 via a vertical signal line, and the gate is connected to the vertical drive unit 12 via a pixel drive line.
  • connection transistor FDG connects the floating diffusion FD to the switching transistor S1 or the switching transistor S2.
  • One of the drain or source of the connection transistor FDG is connected to the floating diffusion FD, the other of the drain or source is connected to the switching transistor S1, the switching transistor S2, and the reset transistor RST, and the gate is connected to the vertical drive unit 12 via a pixel drive line.
  • Figure 4 shows an example of a timing chart for each element in odd and even frames in the first embodiment.
  • This timing chart shows the charge and discharge states of capacitors C1 and C2, as well as the potential on the In side and the operating states of switching transistors S1 and S2.
  • capacitor C2 is connected to the circuit to store and use the charge that has overflowed from the floating diffusion FD.
  • capacitor C1 discharges the charge generated by dielectric absorption.
  • capacitor C2 discharges the charge generated by dielectric absorption.
  • Times T23 to T24 indicate the period during which dielectric absorption occurs. During this period, the charge discharged to GND rebounds to circuit 1000, and charge is stored again in capacitor C7.
  • the charging period and the period during which dielectric absorption occurs have a roughly linear relationship, and the longer the charging period, the longer the period during which dielectric absorption occurs. Dielectric absorption occurs in this way, and if this charge is not discharged in pixel 200, it may appear on the image as an afterimage.
  • each pixel 200 is a LOFIC pixel, and charge overflowing from the floating diffusion FD is stored in a capacitor C7.
  • Capacitor C7 is a high-density capacitor, and can be, for example, an MIM.
  • the imaging device 2 selectively connects the capacitors C1 and C2 to the circuit for each frame, so even if charge is generated in the capacitors C1 or C2 due to dielectric absorption, there is sufficient time for them to discharge. This reduces the residual image of the previous frame in the captured image, making it closer to the ideal image, as shown in Figure 8A.
  • FIG. 9 is an example circuit diagram of a pixel 200 in a modified example of the first embodiment.
  • the pixel 200 includes a photoelectric conversion unit PD, a transfer transistor TRG, a floating diffusion FD, a reset transistor RST, a discharge transistor OFG, a current source ID1, a switching transistor S5, a capacitor C5, a switching transistor S1, a switching transistor S2, a capacitor C1, a capacitor C2, an amplification transistor AMP, and a selection transistor SEL.
  • each pixel 200 is a VDGS pixel, and the charge generated when reading out the pixel signal level (also called the D phase) is stored in capacitor C1 or capacitor C2.
  • Capacitors C1 and C2 are high-density capacitors, and can be MIM, for example. The following mainly describes the differences from the above-described embodiment.
  • Capacitor C5 is connected to switching transistor S5. When switching transistor S5 is turned on by control signal S5, capacitor C5 stores a charge corresponding to the pixel reset level (also called the P phase). Capacitor C5 is an example of a fifth capacitor, and switching transistor S5 is an example of a fifth switching transistor.
  • CDS Correlated Double Sampling
  • the D phase depends on the amount of charge in the photoelectric conversion unit PD, this value varies from frame to frame and is affected by dielectric absorption.
  • the P phase is the reset level, it does not depend on the imaging scene, has the same value for every frame, and is not affected by dielectric absorption.
  • the P-phase charge is stored in capacitor C5, and the D-phase charge is stored in capacitor C1 or C2.
  • the D-phase charge is stored alternately in capacitors C1 and C2 for each frame.
  • the drain transistor OFG has a gate electrode connected to the drain of the transfer transistor TRG and the source of the reset transistor RST, one of its source or drain connected to the power supply VDD, and the other connected to one of the sources or drains of the switching transistors S1, S2, and S5.
  • the other of its source or drain is connected to the current source ID1. It drains the charge in the capacitors C1, C2, and C5 in response to the control signal ODG.
  • Figure 10 is an example circuit diagram of a pixel 200 in another comparative example of the first embodiment.
  • each pixel of the pixel array unit 20 includes a photoelectric conversion unit PD, a transfer transistor TRG, a floating diffusion FD, a reset transistor RST, a discharge transistor OFG, a current source ID1, a switching transistor S5, a capacitor C5, a switching transistor S6, a capacitor C6, an amplification transistor AMP, and a selection transistor SEL.
  • Each pixel 200 in this comparative example is a VDGS pixel, and stores charge during D-phase readout in capacitor C6.
  • Capacitor C6 is a high-density capacitor, and can be, for example, an MIM. Below, we will mainly explain the differences from the above-mentioned embodiment.
  • pixel 200 stores charge in capacitor C6 during D-phase readout and resets this charge at a predetermined timing. If solid-state imaging device 10 uses capacitor C6 continuously during imaging, image lag may occur due to charge generated by dielectric absorption.
  • the solid-state imaging device 10 includes capacitors C1 and C2 in the circuit of the pixel 200 that store charge that overflows from the floating diffusion FD. Capacitors C1 and C2 are alternately connected to the circuit in each frame, allowing sufficient time for the charge generated by dielectric absorption to be discharged. This allows the solid-state imaging device 10 to suppress the occurrence of afterimages even when capturing images continuously.
  • the solid-state imaging device 10 alternates between capacitors C1 and C2 for each frame to discharge the charge generated by dielectric absorption, eliminating the need to calculate and correct the amount of image lag and eliminating the need for a large-capacity frame buffer. This makes it suitable for miniaturizing circuits.
  • the amount of image lag cannot be calculated correctly.
  • the solid-state imaging device 10 has a high analog gain, the pixel output value is likely to become full code.
  • the solid-state imaging device 10 according to this embodiment there is no need to calculate the amount of image lag, so this problem does not arise.
  • FIG. 11 is an example of a circuit diagram of a pixel 200 according to the second embodiment.
  • each pixel 200 in the pixel array section 20 includes a photoelectric conversion section PD, a transfer transistor TRG, a floating diffusion FD, a connection transistor FDG, a reset transistor RST, a switching transistor S1, a capacitor C1, a switching transistor S2, a capacitor C2, an amplification transistor AMP, and a selection transistor SEL.
  • each pixel 200 in this embodiment differs in the connections of the switching transistor S1, capacitor C1, switching transistor S2, and capacitor C2.
  • the switching transistors S1 and S2 are provided on the lower potential side, i.e., the GND side, of the capacitors C1 and C2, respectively.
  • a leakage current may flow and appear as fixed pattern noise (FPN) in the image.
  • FPN fixed pattern noise
  • FIG. 12 is an example circuit diagram of a pixel 200 in a modified example of the second embodiment.
  • the pixel 200 includes a photoelectric conversion unit PD, a transfer transistor TRG, a floating diffusion FD, a reset transistor RST, a discharge transistor OFG, a current source ID1, a switching transistor S5, a capacitor C5, a switching transistor S1, a switching transistor S2, a capacitor C1, a capacitor C2, an amplification transistor AMP, and a selection transistor SEL.
  • each pixel 200 in this modified example differs in the connections of the switching transistor S1, capacitor C1, switching transistor S2, and capacitor C2.
  • the switching transistors S1 and S2 are provided on the lower potential side, i.e., the GND side, of the In node relative to the capacitors C1 and C2, respectively.
  • the switching transistors S1 and S2 are provided at the In node on the lower potential side, i.e., on the GND side, of the capacitors C1 and C2, respectively. Even if a leakage current occurs when the switching transistor S1 or S2 is turned on, the current does not flow into the capacitors C1 or C2, and no charge is stored. This allows the solid-state imaging device 10 to prevent fixed pattern noise from occurring in images.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating the configuration and operation of a part of the circuit of the pixel 200 according to the third embodiment.
  • FIG. 13A is a diagram showing the configuration of a portion of the circuit of a pixel 200 in the third embodiment
  • FIG. 13B is a diagram explaining the operating state of each switch transistor in the third embodiment.
  • pixel 200 was configured to include capacitor C1, capacitor C2, switching transistor S1, and switching transistor S2.
  • pixel 200 includes switching transistors S1, S2, S3, and S4 and capacitors C1 and C2 instead of these elements, and the connections are different.
  • capacitors C1 and C2 have the same capacitance value so that the charges associated with dielectric absorption cancel each other out.
  • capacitor C1 is always connected to the circuit.
  • the In node is connected between connection transistor FDG and reset transistor RST.
  • one side of capacitor C2 is connected to the In side, i.e., the high potential side, via switching transistor S1 and the other side is connected to GND, which serves as the reference potential, i.e., the low potential side, via switching transistor S2.
  • GND serves as the reference potential, i.e., the low potential side, via switching transistor S2.
  • one side of capacitor C2 is connected to GND, which serves as the reference potential, i.e., the low potential side, via switching transistor S4, and the other side is connected to the In side, i.e., the high potential side, via switching transistor S3.
  • capacitor C2 changes connections between one frame and the next, and its polarity is reversed.
  • Figure 13B shows the operating states of switching transistors S1 to S4.
  • pixel 200 turns on switching transistors S1 and S2 in even frames, and turns on switching transistors S3 and S4 in odd frames.
  • one side of capacitor C2 is connected to the In side via switching transistor S1, and the other side is connected to GND via switching transistor S2.
  • one side of capacitor C2 is connected to GND via switching transistor S4, and the other side is connected to the In side via switching transistor S3.
  • the connections between even and odd frames are just an example; for example, the connections of capacitor C2 in odd and even frames may be reversed.
  • FIG. 14 is a circuit diagram of a pixel 200 in the third embodiment.
  • each pixel 200 in the pixel array section 20 includes a photoelectric conversion section PD, a transfer transistor TRG, a floating diffusion FD, a connection transistor FDG, a reset transistor RST, a switching transistor S1, a switching transistor S2, a switching transistor S3, a capacitance C1, and a capacitance C2.
  • the reset transistor RST plays the role of the switching transistor S4 described above.
  • Figure 15 is a diagram explaining the connection of capacitor C2 in the third embodiment.
  • switching transistors S1 and S2 are on, and one side of capacitor C2 is connected to the high-potential side In, and the other side is connected to the low-potential side GND. At this time, the In side is the positive side of capacitor C2, and the GND side is the negative side of capacitor C2. Also, at this time, switching transistor S3 and reset transistor RST are off. In odd frames, switching transistor S3 and reset transistor RST are on, and one side of capacitor C2 is connected to the high-potential side In, and the other side is connected to the low-potential side power supply VDD. At this time, switching transistors S1 and S2 are off.
  • Figure 16 shows the relationship between pixel potential and time in the third embodiment.
  • This diagram shows the relationship between the potential on the In side, the potential of capacitor C1, and the potential of capacitor C2 in pixel 200.
  • the thick solid line shows the potential on the In side
  • the thin solid line shows the potential of capacitor C1
  • the dashed line shows the potential of capacitor C2.
  • Times T31 to T32 show the potential of the In side in the frame before the reference frame.
  • the signal potential in the frame before the reference frame is high, indicating that the signal is large.
  • Times T32 to T33 show the potential of the In side in the reference frame.
  • the signal potential on the In side in the reference frame is small, indicating that the signal is small.
  • charge accumulates in capacitance C1 after reset due to dielectric absorption.
  • charge also accumulates in capacitance C2 after reset due to dielectric absorption, but if the polarity is reversed, charge accumulates in capacitance C2 so as to cancel out the charge.
  • FIG. 17 is a circuit diagram of a pixel 200 in a modified example of the third embodiment.
  • each pixel 200 in the pixel array unit 20 includes a photoelectric conversion unit PD, a transfer transistor TRG, a floating diffusion FD, a reset transistor RST, a discharge transistor OFG, a current source ID1, a switching transistor S5, a capacitor C5, a switching transistor S1, a switching transistor S2, a switching transistor S3, a switching transistor S4, a capacitor C1, a capacitor C2, an amplification transistor AMP, and a selection transistor SEL.
  • each pixel 200 is a VDGS pixel, and the charge generated during D-phase readout is stored in capacitors C1 and C2.
  • Capacitors C1 and C2 are high-density capacitors, and can be MIM, for example. The following mainly describes the differences from the above-described embodiment.
  • Capacitor C5 stores a charge corresponding to the P phase when switching transistor S5 is turned on by control signal S5.
  • CDS is performed under the control of the control unit 15, and P-phase and D-phase readout is performed in that order.
  • P-phase and D-phase readout is performed in that order.
  • the P-phase charge is stored in capacitor C5, and the D-phase charge is stored in capacitors C1 and C2.
  • the solid-state imaging device 10 changes the connection destination of the capacitor C2 for each frame, inverting the polarity. This allows the solid-state imaging device 10 to cancel out the charge stored in the capacitor C1 through dielectric absorption. Furthermore, the solid-state imaging device 10 can connect the capacitors C1 and C2 to the circuit simultaneously, making effective use of both capacitors.
  • FIG. 18 is a block diagram showing an example of the configuration of a vehicle control system 11, which is an example of a mobility device control system to which the present technology is applied.
  • the vehicle control system 11 is installed in the vehicle 1 and performs processing related to automated driving of the vehicle 1.
  • This automated driving includes automated driving levels 1 to 5, as well as remote driving and remote assistance of the vehicle 1 by a remote driver.
  • the vehicle control system 11 includes a vehicle control ECU (Electronic Control Unit) 21, a communication unit 22, a map information storage unit 23, a location information acquisition unit 24, an external recognition sensor 25, an in-vehicle sensor 26, a vehicle sensor 27, a memory unit 28, a driving automation control unit 29, a DMS (Driver Monitoring System) 30, an HMI (Human Machine Interface) 31, and a vehicle control unit 32.
  • vehicle control ECU Electronic Control Unit
  • communication unit 22 includes a vehicle control ECU (Electronic Control Unit) 21, a communication unit 22, a map information storage unit 23, a location information acquisition unit 24, an external recognition sensor 25, an in-vehicle sensor 26, a vehicle sensor 27, a memory unit 28, a driving automation control unit 29, a DMS (Driver Monitoring System) 30, an HMI (Human Machine Interface) 31, and a vehicle control unit 32.
  • the vehicle control ECU 21, communication unit 22, map information storage unit 23, location information acquisition unit 24, external recognition sensor 25, in-vehicle sensor 26, vehicle sensor 27, memory unit 28, driving automation control unit 29, DMS 30, HMI 31, and vehicle control unit 32 are connected to each other so that they can communicate with each other via a communication network 41.
  • the communication network 41 is composed of an in-vehicle communication network or bus that conforms to digital two-way communication standards such as CAN (Controller Area Network), LIN (Local Interconnect Network), LAN (Local Area Network), FlexRay (registered trademark), or Ethernet (registered trademark).
  • CAN Controller Area Network
  • LIN Local Interconnect Network
  • LAN Local Area Network
  • FlexRay registered trademark
  • Ethernet registered trademark
  • each part of the vehicle control system 11 may be directly connected without going through the communication network 41, using wireless communication designed for relatively short-range communication, such as near-field communication (NFC) or Bluetooth (registered trademark).
  • the vehicle control ECU 21 is composed of various processors, such as a CPU (Central Processing Unit) and an MPU (Micro Processing Unit).
  • the vehicle control ECU 21 controls all or part of the functions of the vehicle control system 11.
  • the communication unit 22 communicates with various devices inside and outside the vehicle, other vehicles, servers, base stations, etc., and sends and receives various types of data. In this case, the communication unit 22 can communicate using multiple communication methods.
  • the communication unit 22 communicates with servers on an external network (hereinafter referred to as "external servers") via base stations or access points using wireless communication methods such as 5G (fifth generation mobile communication system), LTE (Long Term Evolution), or DSRC (Dedicated Short Range Communications).
  • the external network with which the communication unit 22 communicates is, for example, the Internet, a cloud network, or an operator-specific network.
  • the communication method used by the communication unit 22 with the external network is not particularly limited, as long as it is a wireless communication method that allows digital two-way communication at a communication speed equal to or greater than a predetermined distance.
  • the communication unit 22 can use P2P (Peer To Peer) technology to communicate with terminals located near the vehicle.
  • Terminals located near the vehicle can be, for example, terminals worn by mobile objects moving at relatively slow speeds, such as pedestrians or bicycles, terminals installed in fixed locations in stores, or MTC (Machine Type Communication) terminals.
  • MTC Machine Type Communication
  • the communication unit 22 can also perform V2X communication.
  • V2X communication refers to communication between the vehicle and others, such as vehicle-to-vehicle communication with other vehicles, vehicle-to-infrastructure communication with roadside units, vehicle-to-home communication with homes, and vehicle-to-pedestrian communication with terminals carried by pedestrians, etc.
  • the communication unit 22 can, for example, receive from the outside a program for updating the software that controls the operation of the vehicle control system 11 (over the air).
  • the communication unit 22 can also receive map information, traffic information, information about the surroundings of the vehicle 1, etc. from the outside.
  • the communication unit 22 can transmit information about the vehicle 1 and information about the surroundings of the vehicle 1 to the outside.
  • Information about the vehicle 1 that the communication unit 22 transmits to the outside includes, for example, data indicating the state of the vehicle 1, recognition results by the recognition unit 73, etc.
  • the communication unit 22 performs communication corresponding to a vehicle emergency notification system such as e-call.
  • the communication unit 22 receives electromagnetic waves transmitted by a road traffic information and communication system (VICS (Vehicle Information and Communication System) (registered trademark)) such as a radio beacon, optical beacon, or FM multiplex broadcasting.
  • VICS Vehicle Information and Communication System
  • the communication unit 22 can communicate with each device within the vehicle using, for example, wireless communication.
  • the communication unit 22 can communicate wirelessly with each device within the vehicle using a communication method that enables bidirectional digital communication at a predetermined communication speed or higher via wireless communication, such as wireless LAN, Bluetooth, NFC, or WUSB (Wireless USB).
  • the communication unit 22 can also communicate with each device within the vehicle using wired communication.
  • the communication unit 22 can communicate with each device within the vehicle using wired communication via a cable connected to a connection terminal (not shown).
  • the communication unit 22 can communicate with each device within the vehicle using a communication method that enables bidirectional digital communication at a predetermined communication speed or higher via wired communication, such as USB (Universal Serial Bus), HDMI (High-Definition Multimedia Interface) (registered trademark), or MHL (Mobile High-definition Link).
  • a communication method that enables bidirectional digital communication at a predetermined communication speed or higher via wired communication, such as USB (Universal Serial Bus), HDMI (High-Definition Multimedia Interface) (registered trademark), or MHL (Mobile High-definition Link).
  • in-vehicle devices refer to, for example, devices that are not connected to the communication network 41 within the vehicle.
  • Possible in-vehicle devices include, for example, mobile devices and wearable devices carried by users inside the vehicle, such as the driver, and information devices brought into the vehicle and temporarily installed.
  • the map information storage unit 23 stores either or both of maps acquired from an external source and maps created by the vehicle 1. For example, the map information storage unit 23 stores high-precision three-dimensional maps, global maps that are less accurate than high-precision maps and cover a wide area, etc.
  • High-precision maps include, for example, dynamic maps, point cloud maps, and vector maps.
  • Dynamic maps are maps consisting of four layers of information: dynamic information, quasi-dynamic information, quasi-static information, and static information, and are provided to the vehicle 1 from an external server or the like.
  • Point cloud maps are maps made up of point clouds (point cloud data).
  • Vector maps are maps that are suitable for automated driving, for example, by associating traffic information such as the positions of lanes and traffic lights with point cloud maps.
  • the point cloud map and vector map may be provided, for example, from an external server, or may be created by the vehicle 1 based on sensing results from the camera 51, radar 52, LiDAR 53, etc. as a map for matching with the local map described below, and stored in the map information storage unit 23. Furthermore, when a high-precision map is provided from an external server, etc., map data of, for example, an area of several hundred square meters regarding the planned route that the vehicle 1 will travel is obtained from the external server, etc., in order to reduce communication capacity.
  • the location information acquisition unit 24 receives GNSS signals from GNSS (Global Navigation Satellite System) satellites and acquires location information for the vehicle 1.
  • the acquired location information is supplied to the driving automation control unit 29.
  • the location information acquisition unit 24 is not limited to a method using GNSS signals, and may acquire location information using a beacon, for example.
  • the external recognition sensor 25 includes various sensors used to recognize the situation outside the vehicle 1, and supplies sensor data from each sensor to each part of the vehicle control system 11. The type and number of sensors included in the external recognition sensor 25 are optional.
  • the external recognition sensor 25 includes a camera 51, radar 52, LiDAR (Light Detection and Ranging, Laser Imaging Detection and Ranging) 53, and an ultrasonic sensor 54.
  • the external recognition sensor 25 may be configured to include one or more types of sensors from among the camera 51, radar 52, LiDAR 53, and ultrasonic sensor 54.
  • the number of cameras 51, radar 52, LiDAR 53, and ultrasonic sensors 54 There is no particular limit to the number of cameras 51, radar 52, LiDAR 53, and ultrasonic sensors 54, as long as they are numbers that can be realistically installed on the vehicle 1.
  • the types of sensors included in the external recognition sensor 25 are not limited to this example, and the external recognition sensor 25 may include other types of sensors. Examples of the sensing areas of each sensor included in the external recognition sensor 25 will be described later.
  • the imaging method of camera 51 is not particularly limited.
  • cameras using various imaging methods capable of distance measurement such as a time-of-flight camera, stereo camera, monocular camera, or infrared camera, can be applied to camera 51 as needed.
  • camera 51 may also be used simply to acquire captured images, without distance measurement.
  • the external recognition sensor 25 may be equipped with an environmental sensor for detecting the environment relative to the vehicle 1.
  • the environmental sensor is a sensor for detecting the environment such as weather, climate, brightness, etc., and may include various sensors such as a raindrop sensor, fog sensor, sunlight sensor, snow sensor, and illuminance sensor.
  • the external recognition sensor 25 includes a microphone used to detect sounds around the vehicle 1 and the location of sound sources.
  • the interior sensor 26 includes various sensors for detecting information inside the vehicle, and supplies sensor data from each sensor to each part of the vehicle control system 11. There are no particular restrictions on the types and number of sensors included in the interior sensor 26, as long as they are of the types and number that can realistically be installed in the vehicle 1.
  • the interior sensor 26 may include one or more of the following types of sensors: a camera, radar, a seating sensor, a steering wheel sensor, a microphone, and a biometric sensor.
  • the camera included in the interior sensor 26 may be a camera using any of a variety of imaging methods capable of measuring distance, such as a ToF camera, stereo camera, monocular camera, or infrared camera. However, the camera included in the interior sensor 26 may simply be used to acquire captured images, regardless of distance measurement.
  • the biometric sensor included in the interior sensor 26 is provided, for example, on the seat or steering wheel, and detects various types of biometric information about the user.
  • the vehicle sensor 27 includes various sensors for detecting the state of the vehicle 1, and supplies sensor data from each sensor to each part of the vehicle control system 11. There are no particular restrictions on the types and number of sensors included in the vehicle sensor 27, as long as they are of the types and number that can realistically be installed on the vehicle 1.
  • the vehicle sensor 27 includes a speed sensor, an acceleration sensor, an angular velocity sensor (gyro sensor), and an inertial measurement unit (IMU) that integrates these.
  • the vehicle sensor 27 includes a steering angle sensor that detects the steering angle of the steering wheel, a yaw rate sensor, an accelerator sensor that detects the amount of accelerator pedal operation, and a brake sensor that detects the amount of brake pedal operation.
  • the vehicle sensor 27 includes a rotation sensor that detects the number of rotations of the engine or motor, an air pressure sensor that detects tire air pressure, a slip ratio sensor that detects tire slip ratio, and a wheel speed sensor that detects the rotation speed of the wheels.
  • the vehicle sensor 27 includes a battery sensor that detects the remaining battery charge and temperature, and an impact sensor that detects external impacts.
  • the memory unit 28 includes at least one of a non-volatile storage medium and a volatile storage medium, and stores data and programs.
  • the memory unit 28 is used, for example, as an EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) and a RAM (Random Access Memory), and storage media that can be used include magnetic storage devices such as HDDs (Hard Disc Drives), semiconductor storage devices, optical storage devices, and magneto-optical storage devices.
  • the memory unit 28 stores various programs and data used by each part of the vehicle control system 11.
  • the memory unit 28 includes an EDR (Event Data Recorder) and a DSSAD (Data Storage System for Automated Driving), and stores information about the vehicle 1 before and after an event such as an accident, as well as information acquired by the in-vehicle sensors 26.
  • EDR Event Data Recorder
  • DSSAD Data Storage System for Automated Driving
  • the driving automation control unit 29 controls the driving automation functions of the vehicle 1.
  • the driving automation control unit 29 includes an analysis unit 61, an action planning unit 62, and an operation control unit 63.
  • the analysis unit 61 performs analysis processing of the vehicle 1 and the surrounding conditions.
  • the analysis unit 61 includes a self-position estimation unit 71, a sensor fusion unit 72, and a recognition unit 73.
  • the self-position estimation unit 71 estimates the self-position of the vehicle 1 based on sensor data from the external recognition sensor 25 and the high-precision map stored in the map information storage unit 23. For example, the self-position estimation unit 71 generates a local map based on the sensor data from the external recognition sensor 25, and estimates the self-position of the vehicle 1 by matching the local map with the high-precision map.
  • the position of the vehicle 1 is based, for example, on the center of the rear wheel pair axle.
  • the local map is, for example, a three-dimensional high-precision map or an occupancy grid map created using technology such as SLAM (Simultaneous Localization and Mapping).
  • the three-dimensional high-precision map is, for example, the point cloud map described above.
  • the occupancy grid map is a map in which the three-dimensional or two-dimensional space around the vehicle 1 is divided into grids of a predetermined size, and the occupancy status of objects is shown on a grid-by-grid basis.
  • the occupancy status of an object is indicated, for example, by the presence or absence of an object and its probability of existence.
  • the local map is also used, for example, in the detection and recognition processing of the situation outside the vehicle 1 by the recognition unit 73.
  • the self-position estimation unit 71 may also estimate the self-position of the vehicle 1 based on the position information acquired by the position information acquisition unit 24 and sensor data from the vehicle sensor 27.
  • the sensor fusion unit 72 performs sensor fusion processing to obtain information by combining multiple different types of sensor data (for example, image data supplied from the camera 51 and sensor data supplied from the radar 52). Methods for combining different types of sensor data include compounding, integration, fusion, and association.
  • the recognition unit 73 performs a detection process to detect the situation outside the vehicle 1, and a recognition process to recognize the situation outside the vehicle 1.
  • the recognition unit 73 performs detection and recognition processing of the situation outside the vehicle 1 based on information from the external recognition sensor 25, information from the self-position estimation unit 71, information from the sensor fusion unit 72, etc.
  • the recognition unit 73 performs detection processing and recognition processing of objects around the vehicle 1.
  • Object detection processing is processing that detects, for example, the presence or absence, size, shape, position, movement, etc. of an object.
  • Object recognition processing is processing that recognizes attributes such as the type of object, and identifies specific objects.
  • detection processing and recognition processing are not necessarily clearly separated, and there may be overlap.
  • the recognition unit 73 detects objects around the vehicle 1 by performing clustering, which classifies a point cloud based on sensor data from the radar 52, LiDAR 53, etc. into clusters of points. This allows the presence, size, shape, and position of objects around the vehicle 1 to be detected.
  • the recognition unit 73 detects the movement of objects around the vehicle 1 by tracking the movement of clusters of point clouds classified by clustering. This allows the speed and direction of travel (movement vector) of objects around the vehicle 1 to be detected.
  • the recognition unit 73 detects or recognizes vehicles, people, bicycles, obstacles, structures, roads, traffic lights, traffic signs, road markings, etc. based on image data supplied from the camera 51.
  • the recognition unit 73 may also recognize the type of object around the vehicle 1 by performing recognition processing such as semantic segmentation.
  • the recognition unit 73 can perform recognition processing of traffic rules around the vehicle 1 based on the map stored in the map information storage unit 23, the self-position estimation result by the self-position estimation unit 71, and the recognition result of objects around the vehicle 1 by the recognition unit 73. Through this processing, the recognition unit 73 can recognize the position and status of traffic lights, the details of traffic signs and road markings, the details of traffic regulations, and available lanes, etc.
  • the recognition unit 73 can perform recognition processing of the environment surrounding the vehicle 1.
  • the surrounding environment that the recognition unit 73 recognizes may include weather, temperature, humidity, brightness, and road surface conditions.
  • the behavior planning unit 62 creates a behavior plan for the vehicle 1. For example, the behavior planning unit 62 creates a behavior plan by performing route planning and route tracking processing.
  • Path planning includes global path planning and local path planning.
  • Global path planning involves the process of planning a rough route from the start to the goal.
  • Local path planning also known as trajectory planning, involves the process of generating a trajectory that allows safe and smooth progress in the vicinity of vehicle 1 on the planned route, taking into account the motion characteristics of vehicle 1.
  • Path following is a process of planning actions to travel safely and accurately along a route planned by a route plan within a planned time.
  • the behavior planning unit 62 can, for example, calculate the target speed and target angular velocity of the vehicle 1 based on the results of this path following process.
  • the operation control unit 63 controls the operation of the vehicle 1 to realize the action plan created by the action planning unit 62.
  • the operation control unit 63 controls the steering control unit 81, brake control unit 82, and drive control unit 83 included in the vehicle control unit 32 described below, to perform lateral vehicle motion control and longitudinal vehicle motion control so that the vehicle 1 travels along the trajectory calculated by the trajectory plan.
  • the operation control unit 63 performs control aimed at driver assistance functions such as collision avoidance or impact mitigation, following driving, vehicle speed maintenance driving, host vehicle collision warning, host vehicle lane departure warning, and driving automation such as driving without operation by the driver or remote driver.
  • DMS30 performs processes such as authenticating the driver and recognizing the driver's condition based on sensor data from the in-vehicle sensors 26 and input data input to the HMI 31 (described below).
  • driver conditions include physical condition, alertness, concentration, fatigue, gaze direction, level of intoxication, driving operations, and posture.
  • the DMS 30 may also be configured to perform authentication processing for users other than the driver and recognition processing for the status of those users.
  • the DMS 30 may also be configured to perform recognition processing for the status inside the vehicle based on sensor data from the in-vehicle sensor 26. Possible examples of the status inside the vehicle that may be recognized include temperature, humidity, brightness, odor, etc.
  • HMI31 inputs various data and instructions, and presents various data to the user.
  • the HMI 31 is equipped with an input device that allows a person to input data.
  • the HMI 31 generates input signals based on the data and instructions input via the input device and supplies them to each component of the vehicle control system 11.
  • the HMI 31 is equipped with input devices such as touch panels, buttons, switches, and levers.
  • the HMI 31 may also be equipped with further input devices that allow information to be input by means other than manual operation, such as voice or gestures.
  • the HMI 31 may use, as input devices, externally connected devices such as remote control devices that use infrared or radio waves, or mobile or wearable devices that are compatible with the operation of the vehicle control system 11.
  • the HMI 31 generates visual, auditory, and tactile information for the user or the outside of the vehicle.
  • the HMI 31 also performs output control, controlling the output, output content, output timing, and output method of each piece of generated information.
  • the HMI 31 generates and outputs visual information such as information displayed by images or light, such as an operation screen, vehicle 1 status display, warning display, and monitor image showing the situation around the vehicle 1.
  • the HMI 31 also generates and outputs auditory information such as information displayed by sound, such as voice guidance, warning sounds, and warning messages.
  • the HMI 31 also generates and outputs tactile information such as information imparted to the user's sense of touch through force, vibration, movement, etc.
  • the output device from which the HMI 31 outputs visual information can be, for example, a display device that presents visual information by displaying an image itself, or a projector device that presents visual information by projecting an image.
  • the display device may not only be a display device with a normal display, but may also be a device that displays visual information within the user's field of vision, such as a head-up display, a transparent display, or a wearable device with an AR (Augmented Reality) function.
  • the HMI 31 can also use display devices such as those in a navigation device, instrument panel, CMS (Camera Monitoring System), electronic mirror, or lamp installed in the vehicle 1 as output devices that output visual information.
  • the output device through which the HMI 31 outputs auditory information can be, for example, an audio speaker, headphones, or earphones.
  • Haptic elements using haptic technology can be used as output devices for the HMI 31 to output tactile information.
  • Haptic elements are provided on parts that the user comes into contact with, such as the steering wheel or seat.
  • the vehicle control unit 32 controls each part of the vehicle 1.
  • the vehicle control unit 32 includes a steering control unit 81, a brake control unit 82, a drive control unit 83, a body control unit 84, a light control unit 85, and a horn control unit 86.
  • the steering control unit 81 detects and controls the state of the steering system of the vehicle 1.
  • the steering system includes, for example, a steering mechanism equipped with a steering wheel, an electric power steering system, etc.
  • the steering control unit 81 includes, for example, a steering ECU that controls the steering system, an actuator that drives the steering system, etc.
  • the brake control unit 82 detects and controls the state of the brake system of the vehicle 1.
  • the brake system includes, for example, a brake mechanism including a brake pedal, an ABS (Antilock Brake System), a regenerative brake mechanism, etc.
  • the brake control unit 82 includes, for example, a brake ECU that controls the brake system, and an actuator that drives the brake system.
  • the drive control unit 83 detects and controls the state of the drive system of the vehicle 1.
  • the drive system includes, for example, an accelerator pedal, a drive force generating device for generating drive force such as an internal combustion engine or drive motor, and a drive force transmission mechanism for transmitting drive force to the wheels.
  • the drive control unit 83 includes, for example, a drive ECU that controls the drive system, and an actuator that drives the drive system.
  • the body system control unit 84 detects and controls the status of the body system of the vehicle 1.
  • the body system includes, for example, a keyless entry system, a smart key system, a power window device, a power seat, an air conditioning system, airbags, seat belts, a shift lever, etc.
  • the body system control unit 84 includes, for example, a body system ECU that controls the body system, and an actuator that drives the body system.
  • the light control unit 85 detects and controls the status of various lights on the vehicle 1. Examples of lights that may be controlled include headlights, taillights, fog lights, turn signals, brake lights, projection, and bumper displays.
  • the light control unit 85 includes a light ECU that controls the lights, an actuator that drives the lights, and the like.
  • the horn control unit 86 detects and controls the state of the car horn of the vehicle 1.
  • the horn control unit 86 includes, for example, a horn ECU that controls the car horn, an actuator that drives the car horn, etc.
  • Figure 19 is a diagram showing an example of the sensing area of the camera 51, radar 52, LiDAR 53, ultrasonic sensor 54, etc. of the external recognition sensor 25 in Figure 18. Note that Figure 19 shows a schematic view of the vehicle 1 from above, with the left end being the front end of the vehicle 1 and the right end being the rear end of the vehicle 1.
  • Sensing area 101F and sensing area 101B show examples of sensing areas of ultrasonic sensors 54. Sensing area 101F covers the area around the front end of vehicle 1 with multiple ultrasonic sensors 54. Sensing area 101B covers the area around the rear end of vehicle 1 with multiple ultrasonic sensors 54.
  • sensing results in sensing area 101F and sensing area 101B are used, for example, for parking assistance for vehicle 1.
  • Sensing area 102F to sensing area 102B show examples of sensing areas of a short-range or medium-range radar 52. Sensing area 102F covers a position further in front of the vehicle 1 than sensing area 101F. Sensing area 102B covers a position further behind the vehicle 1 than sensing area 101B. Sensing area 102L covers the area behind the left side of the vehicle 1. Sensing area 102R covers the area behind the right side of the vehicle 1.
  • sensing results in sensing area 102F are used, for example, to detect vehicles, pedestrians, etc. in front of vehicle 1.
  • the sensing results in sensing area 102B are used, for example, for collision prevention functions behind vehicle 1.
  • the sensing results in sensing area 102L and sensing area 102R are used, for example, to detect objects in blind spots on the sides of vehicle 1.
  • Sensing area 103F to sensing area 103B show examples of sensing areas sensed by camera 51. Sensing area 103F covers a position further in front of vehicle 1 than sensing area 102F. Sensing area 103B covers a position further behind vehicle 1 than sensing area 102B. Sensing area 103L covers the periphery of the left side of vehicle 1. Sensing area 103R covers the periphery of the right side of vehicle 1.
  • the sensing results in sensing area 103F can be used, for example, for recognizing traffic lights and traffic signs, lane departure prevention assistance systems, and automatic headlight control systems.
  • the sensing results in sensing area 103B can be used, for example, for parking assistance and surround view systems.
  • the sensing results in sensing area 103L and sensing area 103R can be used, for example, for surround view systems.
  • Sensing area 104 shows an example of the sensing area of LiDAR 53. Sensing area 104 covers a position further ahead of vehicle 1 than sensing area 103F. On the other hand, sensing area 104 has a narrower range in the left-right direction than sensing area 103F.
  • the sensing results in sensing area 104 are used, for example, to detect objects such as surrounding vehicles.
  • Sensing area 105 shows an example of the sensing area of long-range radar 52. Sensing area 105 covers a position further ahead of vehicle 1 than sensing area 104. On the other hand, sensing area 105 has a narrower range in the left-right direction than sensing area 104.
  • sensing results in sensing area 105 are used, for example, for ACC (Adaptive Cruise Control), emergency braking, collision avoidance, etc.
  • ACC Adaptive Cruise Control
  • emergency braking braking
  • collision avoidance etc.
  • the sensing areas of the cameras 51, radar 52, LiDAR 53, and ultrasonic sensors 54 included in the external recognition sensor 25 may have various configurations other than those shown in FIG. 19.
  • the ultrasonic sensors 54 may also sense the sides of the vehicle 1, and the LiDAR 53 may sense the rear of the vehicle 1.
  • the installation positions of the sensors are not limited to the examples described above.
  • the number of each sensor may be one or more.
  • the present disclosure can be configured as follows:
  • a pixel array unit in which a plurality of pixels are arranged in a two-dimensional array; Each of the pixels has: a photoelectric conversion unit that accumulates charges by photoelectric conversion; a transfer transistor that transfers the charge stored in the photoelectric conversion unit by the photoelectric conversion; a floating diffusion that stores the charge transferred by the transfer transistor; a first capacitor connected to the first switching transistor and configured to store the charge received from the floating diffusion; a second capacitor connected to the second switching transistor and configured to store the charge received from the floating diffusion; Solid-state imaging device.
  • the first switching transistor is disposed on a higher potential side than the first capacitor, the second switching transistor is disposed on a higher potential side than the second capacitor;
  • a solid-state imaging device according to (1).
  • the first switching transistor is disposed on a lower potential side than the first capacitor, the second switching transistor is disposed on a lower potential side than the second capacitor;
  • a solid-state imaging device according to (1).
  • a pixel array unit in which a plurality of pixels are arranged in a two-dimensional array;
  • Each of the pixels has: a photoelectric conversion unit that accumulates charges by photoelectric conversion; a transfer transistor that transfers the charge stored in the photoelectric conversion unit by the photoelectric conversion; a floating diffusion that stores the charge transferred by the transfer transistor; a first capacitor that stores the charge received from the floating diffusion; a second capacitance that stores charges having a polarity different from that of the charges stored in the first capacitance; Solid-state imaging device.
  • a fifth capacitor connected to the fifth switching transistor; the first capacitor stores a charge at a pixel signal level; the fifth capacitor stores a charge of a pixel reset level; (10) A solid-state imaging device according to (10).
  • An imaging device including a solid-state imaging device, the solid-state imaging device, a pixel array unit in which a plurality of pixels are arranged in a two-dimensional array; Each of the pixels has: a photoelectric conversion unit that accumulates charges by photoelectric conversion; a transfer transistor that transfers the charge stored in the photoelectric conversion unit by the photoelectric conversion; a floating diffusion that stores the charge transferred by the transfer transistor; a first capacitor connected to the first switching transistor and configured to store the charge received from the floating diffusion; a second capacitor connected to the second switching transistor and configured to store the charge received from the floating diffusion; Imaging device.

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Abstract

［課題］画素で発生する残像の抑制を可能とする固体撮像装置及び撮像装置を提供する。 ［解決手段］本開示の第１の側面の固体撮像装置は、複数の画素が２次元アレイ状に配列された画素アレイ部を備え、各々の前記画素は、光電変換により電荷を蓄積する光電変換部と、前記光電変換によって前記光電変換部に蓄えられた電荷を転送する転送トランジスタと、前記転送トランジスタにより転送された電荷を蓄えるフローティングディフュージョンと、第１スイッチングトランジスタに接続され、前記フローティングディフュージョンから受け取った電荷を蓄える第１容量と、第２スイッチングトランジスタに接続され、前記フローティングディフュージョンから受け取った電荷を蓄える第２容量とを含む。

Description

固体撮像装置及び撮像装置
　本発明の実施形態は、固体撮像装置及び撮像装置に関する。
　近年、ＬＯＦＩＣ（Lateral Overflow Integration Capacitor）画素やＶＤＧＳ（Voltage Domain Global Shutter）画素といった画素の回路において、高密度の容量が用いられる。
　このような容量を画素の回路に用いる場合、誘電吸収によって、基準となるフレームにおいて、前のフレームの残像が発生してしまう場合がある。
　容量で充電とリセットを行った場合、理想的な容量であれば、電荷がゼロとなる。しかし、現実には、誘電吸収によってＧＮＤから容量に電荷がリバウンドし、容量に電荷が蓄えられ、基準となるフレーム、つまりリセットを行った次のフレームで残像が残る場合がある。
米国特許第１１６９６０４８号明細書
　上述した方法では、誘電吸収に伴う残像の発生を防止するため、基準となるフレームの前のフレームのデータを使って、基準となるフレームにおける残像量を計算して補正する。
　しかし、残像量の計算のために、大容量のフレームバッファが必要となり、固体撮像装置の実装が難しい。また、基準となるフレームの前のフレームにおける画素値が飽和した場合、正しい残像量を算出できない。また、この残像は、アナログゲイン時発生しやすい。
　そこで、本開示はこれらの問題に鑑み、画素で発生する残像の抑制を可能とする固体撮像装置及び撮像装置を提供する。
　本開示の第１の側面の固体撮像装置は、複数の画素が２次元アレイ状に配列された画素アレイ部を備え、各々の前記画素は、光電変換により電荷を蓄積する光電変換部と、前記光電変換によって前記光電変換部に蓄えられた電荷を転送する転送トランジスタと、前記転送トランジスタにより転送された電荷を蓄えるフローティングディフュージョンと、第１スイッチングトランジスタに接続され、前記フローティングディフュージョンから受け取った電荷を蓄える第１容量と、第２スイッチングトランジスタに接続され、前記フローティングディフュージョンから受け取った電荷を蓄える第２容量とを含む。これにより例えば、固体撮像装置は、誘電吸収によって発生した電荷を放電する十分な時間を設けることができ、連続して撮像を行う場合でも、残像の発生を抑制することができる。
　また、この第１の側面において、前記第１スイッチングトランジスタ及び前記第２スイッチングトランジスタは、基準となる第１タイミング及び前記第１タイミングとは異なる第２タイミングでそれぞれオン状態となる。これにより例えば、固体撮像装置は、誘電吸収によって発生した電荷を放電する十分な時間を設けることができ、連続して撮像を行う場合でも、残像の発生を抑制することができる。
　また、この第１の側面において、前記第１タイミングは、第１フレームの期間に含まれ、前記第２タイミングは、前記第１フレームの次の第２フレームの期間に含まれる。これにより例えば、固体撮像装置は、誘電吸収によって発生した電荷を放電する十分な時間を設けることができ、連続して撮像を行う場合でも、残像の発生を抑制することができる。
　また、この第１の側面において、前記第１容量及び前記第２容量の電荷を排出するリセットトランジスタをさらに含み、前記リセットトランジスタがオン状態の間、前記第１スイッチングトランジスタ及び前記第２スイッチングトランジスタは、オン状態となる。これにより例えば、固体撮像装置は、第１容量及び第２容量の電荷をリセットすることができる。
　また、この第１の側面において、前記第２スイッチングトランジスタは、前記第１タイミングでオフ状態となる。これにより例えば、固体撮像装置は、誘電吸収によって発生した電荷を放電する十分な時間を設けることができ、連続して撮像を行う場合でも、残像の発生を抑制することができる。
　また、この第１の側面において、前記第１スイッチングトランジスタは、前記第２タイミングでオフ状態となる。これにより例えば、固体撮像装置は、誘電吸収によって発生した電荷を放電する十分な時間を設けることができ、連続して撮像を行う場合でも、残像の発生を抑制することができる。
　また、この第１の側面において、前記第１スイッチングトランジスタは、前記第１容量よりも、高電位側に配置され、前記第２スイッチングトランジスタは、前記第２容量よりも、高電位側に配置される。これにより例えば、固体撮像装置は、誘電吸収によって発生した電荷を放電する十分な時間を設けることができ、連続して撮像を行う場合でも、残像の発生を抑制することができる。
　また、この第１の側面において、前記第１スイッチングトランジスタは、前記第１容量よりも、低電位側に配置され、前記第２スイッチングトランジスタは、前記第２容量よりも、低電位側に配置される。これにより例えば、第１スイッチングトランジスタまたは第２をオン状態とした際にリーク電流が発生した場合でも、第１容量または第２容量に流れ込まず、電荷が蓄えられることがなく、画像中に固定パターンノイズが発生することを防止することができる。
　また、この第１の側面において、固体撮像装置は、第５スイッチングトランジスタに接続される第５容量をさらに備え、前記第１容量または前記第２容量は、画素信号レベルの電荷を蓄え、前記第５容量は、画素リセットレベルの電荷を蓄える。これにより例えば、固体撮像装置は、画素信号レベルの読み出しにあたり、誘電吸収によって、第１容量または第２容量に電荷が蓄えられるが、これらの容量をフレームごとに交互に用いることで、十分に放電することができ、残像を抑制することができる。
　本開示の第２の側面の固体撮像装置は、複数の画素が２次元アレイ状に配列された画素アレイ部を備え、各々の前記画素は、光電変換により電荷を蓄積する光電変換部と、前記光電変換によって前記光電変換部に蓄えられた電荷を転送する転送トランジスタと、前記転送トランジスタにより転送された電荷を蓄えるフローティングディフュージョンと、前記フローティングディフュージョンから受け取った電荷を蓄える第１容量と、前記第１容量が蓄える電荷とは異なる極性を有する電荷を蓄える第２容量とを含む。これにより例えば、固体撮像装置は、第２容量の接続先をフレームごとに変えることで、極性を反転させて、誘電吸収によって第１容量に蓄えられた電荷を打ち消すことができる。
　また、この第２の側面において、前記第２容量の一方を高電位側のノードに接続する第１スイッチングトランジスタと、前記第２容量の他方を低電位側のノードに接続する第２スイッチングトランジスタとをさらに含む。これにより例えば、固体撮像装置は、第２容量の接続先をフレームごとに変えることで、極性を反転させて、誘電吸収によって第１容量に蓄えられた電荷を打ち消すことができる。
　また、この第２の側面において、前記第２容量の一方を低電位側のノードに接続する第４スイッチングトランジスタと、前記第２容量の他方を高電位側のノードに接続する第３スイッチングトランジスタとをさらに含む。これにより例えば、固体撮像装置は、第２容量の接続先をフレームごとに変えることで、極性を反転させて、誘電吸収によって第１容量に蓄えられた電荷を打ち消すことができる。
　また、この第２の側面において、前記第１スイッチングトランジスタ及び前記第２スイッチングトランジスタは、基準となる第１タイミングでオン状態となる。これにより例えば、固体撮像装置は、第２容量の接続先をフレームごとに変えることで、極性を反転させて、誘電吸収によって第１容量に蓄えられた電荷を打ち消すことができる。
　また、この第２の側面において、前記第３スイッチングトランジスタ及び前記第４スイッチングトランジスタは、前記第１タイミングとは異なる第２タイミングでオン状態となる。これにより例えば、固体撮像装置は、第２容量の接続先をフレームごとに変えることで、極性を反転さて、誘電吸収によって、第１容量に蓄えられた電荷を打ち消すことができる。
　また、この第２の側面において、前記第１スイッチングトランジスタ及び前記第２スイッチングトランジスタは、前記第２タイミングでオフ状態となる。これにより例えば、誘電吸収によって第１容量に蓄えられた電荷を打ち消すことができる。
　また、この第２の側面において、前記第３スイッチングトランジスタ及び前記第４スイッチングトランジスタは、前記第１タイミングでオフ状態となる。これにより例えば、誘電吸収によって第１容量に蓄えられた電荷を打ち消すことができる。
　また、この第２の側面において、第５スイッチングトランジスタに接続される第５容量をさらに備え、前記第１容量は、画素信号レベルの電荷を蓄え、前記第５容量は、画素リセットレベルの電荷を蓄える。これにより例えば、第５容量は、第５スイッチングトランジスタが制御信号によってオン状態となった場合に、画素リセットレベルに応じた電荷を蓄えることができる。
　本開示の第３の側面の撮像装置は、固体撮像装置を備える撮像装置であって、前記固体撮像装置は、複数の画素が２次元アレイ状に配列された画素アレイ部を備え、各々の前記画素は、光電変換により電荷を蓄積する光電変換部と、前記光電変換によって前記光電変換部に蓄えられた電荷を転送する転送トランジスタと、前記転送トランジスタにより転送された電荷を蓄えるフローティングディフュージョンと、第１スイッチングトランジスタに接続され、前記フローティングディフュージョンから受け取った電荷を蓄える第１容量と、第２スイッチングトランジスタに接続され、前記フローティングディフュージョンから受け取った電荷を蓄える第２容量とを含む。これにより例えば、撮像装置は、誘電吸収によって発生した電荷を放電する十分な時間を設けることができ、連続して撮像を行う場合でも、残像の発生を抑制することができる。
　また、この第３の側面において、前記第１スイッチングトランジスタ及び前記第２スイッチングトランジスタは、基準となる第１タイミング及び前記第１タイミングとは異なる第２タイミングでそれぞれオン状態となる。これにより例えば、撮像装置は、固体撮像装置は、誘電吸収によって発生した電荷を放電する十分な時間を設けることができ、連続して撮像を行う場合でも、残像の発生を抑制することができる。
　また、この第３の側面において、前記第１タイミングは、第１フレームの期間に含まれ、前記第２タイミングは、前記第１フレームの次の第２フレームの期間に含まれる。これにより例えば、撮像装置は、誘電吸収によって発生した電荷を放電する十分な時間を設けることができ、連続して撮像を行う場合でも、残像の発生を抑制することができる。
第１実施形態における撮像装置の一構成例を示すブロック図である。 第１実施形態における固体撮像装置の概略構成を示すブロック図である。 第１実施形態における画素の回路図の例である。 第１実施形態における奇数フレーム及び偶数フレームの各素子のタイミングチャートの例である。 誘電吸収について説明する図である。 第１実施形態の比較例における画素の回路図の例である。 撮像装置を用いて被写体を撮像する様子を説明する図である。 理想的な画像と、誘電吸収によって残像が生じる画像を比較する図である。 第１実施形態の変形例における画素の回路図の例である。 第１実施形態の別の比較例における画素の回路図の例である。 第２実施形態における画素の回路図の例である。 第２実施形態の変形例における画素の回路図の例である。 第３実施形態における画素の回路の一部の構成とその動作について説明する図である。 第３実施形態における画素の回路図である。 第３実施形態における容量の接続について説明する図である。 第３実施形態における画素の電位と時間の関係を示す図である。 第３実施形態の変形例における画素の回路図である。 車両制御システムの構成例を示すブロック図である。 センシング領域の例を示す図である。
　以下に図面を参照しながら、本開示の実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより説明を適宜省略する。図面は、簡略化して書かれているものであり、図に書かれている以外にも実装上必要な構成は、適切に備えられるものとする。また、本明細書または請求項中に「第１」、「第２」等の用語が用いられる場合には、特に言及がない限り、いかなる順序や重要度を表すものでもなく、ある構成と他の構成とを区別するためのものである。
　また、本開示において、「以上」「以下」という用語は、それぞれ「より大きい」「未満」と読み替えることができる。
（第１実施形態）
　図１は、第１実施形態における撮像装置２の一構成例を示すブロック図である。
　この撮像装置２は、撮像対象を画像として撮像する装置であり、撮像レンズ２１０、固体撮像装置１０、記録部２１１及び撮像制御部２３０を備える。撮像装置２の例は、ＩｏＴカメラ等のデジタルカメラまたは撮像機能を持つ電子機器（スマートフォンやパーソナルコンピュータ等）である。
　固体撮像装置１０は、撮像制御部２３０の制御に従って、画像を撮像する。この固体撮像装置１０は、画像を信号線２０９を介して記録部２１１に供給する。
　撮像レンズ２１０は、光を集光して固体撮像装置１０に導く。撮像制御部２３０は、固体撮像装置１０を制御して画像を撮像させる。この撮像制御部２３０は、例えば、信号線１３９を介して、垂直同期信号ＶＳＹＮＣを含む撮像制御信号を固体撮像装置１０に供給する。記録部２１１は、画像を記録する。
　ここで、垂直同期信号ＶＳＹＮＣは、撮像のタイミングを示す信号であり、一定の周波数（６０ヘルツ等）の周期信号が垂直同期信号ＶＳＹＮＣとして用いられる。
　本実施形態では、撮像装置２は、撮像した画像を記録部２１１に記録しているが、画像を撮像装置２の外部に送信してもよい。この場合には、撮像装置２に画像を送信するための外部インターフェースがさらに設けられる。また、撮像装置２は、撮像した画像を表示してもよい。この場合には、撮像装置２に表示部がさらに設けられる。
　図２は、第１実施形態における固体撮像装置１０の概略構成を示すブロック図である。
　図２の固体撮像装置１０は、画素が行列状に複数配列された画素アレイ部２０と、その周辺の周辺回路部とを有して構成される。周辺回路部には、垂直駆動部１２、ＡＤ変換部１３、水平駆動部１４、制御部１５、信号処理部１６、データ記憶部１７及び入出力部１８等が含まれる。
　画素アレイ部２０内に２次元アレイ状に配列されている各画素は、光電変換部及び複数の画素トランジスタ等によって構成される。複数の画素トランジスタは、例えば、転送トランジスタ、増幅トランジスタ、選択トランジスタ、リセットトランジスタ等のＭＯＳトランジスタである。画素アレイ部２０の各画素には、例えば、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）または青（Ｂ）のカラーフィルターがベイヤ配列で配置されており、各画素は、Ｒ、ＧまたはＢのいずれかの画素信号（以下、単に信号とも呼ぶ）を出力する。
　垂直駆動部１２は、例えばシフトレジスタによって構成され、画素駆動配線（不図示）を介して画素アレイ部２０の各画素に駆動パルスを供給することにより、行単位で画素を駆動する。すなわち、垂直駆動部１２は、画素アレイ部２０の各画素を行単位で順次垂直方向に選択走査し、各画素の光電変換部において入射光量に応じて生成された信号電荷に基づく画素信号を、列単位に共通に設けられた垂直信号線を通して信号処理部１６に出力する。
　ＡＤ変換部（ＡＤＣ）１３は、画素アレイ部２０から出力された信号に対して、ＡＤ変換を行う。
　水平駆動部１４は、例えばシフトレジスタによって構成され、水平走査パルスを順次出力することによって、ＡＤ変換部１３に保持されている所定の行の各画素のＡＤ変換後の（デジタルの）画素信号を信号処理部１６に順次出力させる。
　制御部１５は、外部から入力されるクロック信号と、動作モード等を指令するデータを受け取り、固体撮像装置１０全体の動作を制御する。例えば、制御部１５は、入力されたクロック信号に基づいて、垂直同期信号や水平同期信号等を生成し、垂直駆動部１２、ＡＤ変換部１３、及び、水平駆動部１４等に供給する。後述する各素子に供給する各制御信号は、制御部１５の制御に基づいて供給される。
　信号処理部１６は、ＡＤ変換部１３から供給される画素信号に対して、黒レベル調整処理、列ばらつき補正処理、デモザイク処理等の各種のデジタル信号処理を必要に応じて実行し、入出力部１８に供給する。信号処理部１６は、動作モードによっては、画素信号のバッファリングだけを行って出力する場合もある。データ記憶部１７は、信号処理部１６が行う信号処理に必要となるパラメータ等のデータを記憶する。また、データ記憶部１７は、例えば、デモザイク処理等の処理において画像信号を記憶するためのフレームメモリも備える。信号処理部１６は、入出力部１８を介して外部の画像処理装置から入力されたパラメータ等をデータ記憶部１７に記憶させたり、外部の画像処理装置からの指示に基づいて、信号処理を適宜選択し、実行することができる。
　入出力部１８は、信号処理部１６から順次入力される画像信号を、外部の画像処理装置、例えば、後段のＩＳＰ(Image Signal Processor)等に出力する。また、入出力部１８は、外部の画像処理装置から入力される信号やパラメータを、信号処理部１６や制御部１５へ供給する。
　固体撮像装置１０は、以上のように構成されており、例えば、カラムＡＤ方式と呼ばれるＣＭＯＳイメージセンサである。
　図３は、第１実施形態における画素２００の回路図の例である。
　本実施形態では、画素アレイ部２０の各画素２００は、光電変換部ＰＤ、転送トランジスタＴＲＧ、フローティングディフュージョンＦＤ、接続トランジスタＦＤＧ、リセットトランジスタＲＳＴ、スイッチングトランジスタＳ１、容量Ｃ１、スイッチングトランジスタＳ２、容量Ｃ２、増幅トランジスタＡＭＰ及び選択トランジスタＳＥＬを備える。この図では、スイッチングトランジスタＳ１、容量Ｃ１、スイッチングトランジスタＳ２及び容量Ｃ２が接続されるノードをＩｎノードと呼び、このノードの入力側をＩｎ側と呼ぶ。
　以下で示す電源ＶＤＤは、それぞれ異なる電圧値を有していてもよい。各電源ＶＤＤは、同じ電源から供給されてもよいし異なる電源から供給されてもよい。電源ＶＤＤの電位は第１基準電位の例であり、ＧＮＤの電位は、第２基準電位の例である。これらの電位は一例である。第２基準電位は、容量Ｃ１及びＣ２の耐圧対策のため、ＧＮＤ以外の電位であってもよい。また、第１基準電位と第２基準電位の電位の高さの関係は、逆であってもよい。つまり、第１基準電位が低電位側であり、第２基準電位が高電位側であってもよい。
　この例では、各画素２００は、ＬＯＦＩＣ画素であり、フローティングディフュージョンＦＤから溢れた電荷を容量Ｃ１または容量Ｃ２で蓄える。容量Ｃ１及び容量Ｃ２は、高密度容量であり、例えば、ＭＩＭ（Metal Insulator Metal）とすることができる。
　光電変換部ＰＤは、入射されてきた光を受光して光電変換し、得られた電荷を蓄積する。また、光電変換部ＰＤに蓄積された電荷は、転送トランジスタＴＲＧのソースに供給される駆動信号ＴＲＧがＨｉとなって転送トランジスタＴＲＧがオン状態となると、転送トランジスタＴＲＧを介してフローティングディフュージョンＦＤに転送される。光電変換部のカソードは、転送トランジスタＴＲＧのソースまたはドレインの一方に接続されている。
　フローティングディフュージョンＦＤは、転送トランジスタＴＲＧによって光電変換部ＳＰから転送された電荷を一時的に保持する。フローティングディフュージョンＦＤは、転送トランジスタＴＲＧのソースまたはドレインの他方と増幅トランジスタＡＭＰのゲートの接続点に形成される。
　増幅トランジスタＡＭＰは、フローティングディフュージョンＦＤの電位に応じた画素信号を出力する。すなわち、増幅トランジスタＡＭＰは、定電流源としての負荷ＭＯＳ（不図示）とソースフォロワ回路を構成し、フローティングディフュージョンＦＤ、容量Ｃ１及び容量Ｃ２に保持されている電荷に応じたレベルを示す画素信号が、増幅トランジスタＡＭＰから選択トランジスタＳＥＬを介してＡＤ変換部１３に出力される。増幅トランジスタＡＭＰは、ソースまたはドレインの一方が選択トランジスタＳＥＬのソースまたはドレインの一方に接続され、ソースまたはドレインの他方が、電源ＶＤＤに接続される。
　選択トランジスタＳＥＬは、選択信号ＳＥＬにより画素２００が選択されたときオン状態となり、画素２００の画素信号を、垂直信号線を介してＡＤ変換部１３に出力する。選択トランジスタＳＥＬは、ソースまたはドレインの一方が増幅トランジスタＡＭＰのソースまたはドレインの一方に接続され、ソースまたはドレインの他方が、垂直信号線を介してＡＤ変換部１３に接続され、ゲートが、画素駆動線を介して、垂直駆動部１２に接続される。
　接続トランジスタＦＤＧは、フローティングディフュージョンＦＤと、スイッチングトランジスタＳ１またはスイッチングトランジスタＳ２を接続する。接続トランジスタＦＤＧは、ドレインまたはソースの一方がフローティングディフュージョンＦＤに接続され、ドレインまたはソースの他方がスイッチングトランジスタＳ１、スイッチングトランジスタＳ２及びリセットトランジスタＲＳＴに接続され、ゲートが、画素駆動線を介して垂直駆動部１２に接続される。
　容量Ｃ１は、制御信号ＦＤＧによって接続トランジスタＦＤＧがオン状態となり、さらにスイッチングトランジスタＳ１が制御信号Ｓ１によってオン状態となった場合に、フローティングディフュージョンＦＤから受け取った電荷を蓄える。本実施形態では、スイッチングトランジスタＳ１は、容量Ｃ１よりも高電位側に配置される。スイッチングトランジスタＳ１は、第１スイッチングトランジスタの例であり、容量Ｃ１は、第１容量の例である。
　容量Ｃ２は、制御信号ＦＤＧによって接続トランジスタＦＤＧがオン状態となり、さらにスイッチングトランジスタＳ２が制御信号Ｓ２によってオン状態となった場合に、フローティングディフュージョンＦＤから受け取った電荷を蓄える。本実施形態では、スイッチングトランジスタＳ２は、容量Ｃ２よりも高電位側に配置される。スイッチングトランジスタＳ２は、第２スイッチングトランジスタの例であり、容量Ｃ２は、第２容量の例である。
　リセットトランジスタＲＳＴは、リセット信号ＲＳＴによりオン状態となったとき、フローティングディフュージョンＦＤ、容量Ｃ１及び容量Ｃ２に保持されている電荷が電源ＶＤＤに排出されることで、フローティングディフュージョンＦＤ、容量Ｃ１及び容量Ｃ２の電荷をリセットする。リセットトランジスタＲＳＴは、リセットトランジスタＲＳＴは、ソースまたはドレインの一方が電源ＶＤＤに接続されており、ソースまたはドレインの他方が接続トランジスタＦＤＧ、スイッチングトランジスタＳ１のソースまたはドレイン及びスイッチングトランジスタＳ２のソースまたはドレインに接続され、ゲートが画素駆動線を介して垂直駆動部１２に接続される。
　本実施形態では、フローティングディフュージョンＦＤに加えて、容量Ｃ１及びＣ２のいずれか一方を回路に接続することにより、光電変換部ＰＤから大きな信号電荷が流れ込んできた場合にこれらの容量に蓄えることができ、ダイナミックレンジが制限されることがない。
　また、容量Ｃ１またはＣ２の充電及び放電後であっても、誘電吸収によってＧＮＤから電荷がリバウンドし、容量Ｃ１またはＣ２に多少の電荷が蓄積する。容量Ｃ１または容量Ｃ２のいずれかを連続した垂直期間で回路に接続すると、これらの電荷の影響によって画像中に残像として現れる可能性がある。そのため、本実施形態では、各垂直期間において、容量Ｃ１とＣ２を交互に回路に接続してリバウンドした電荷の放電期間を設ける。
　以下の例では、垂直期間のことをフレームとも呼ぶ。例えば、１秒間に６０フレーム分の撮像を行う固体撮像装置１０の場合、１フレームの時間は、１／６０秒となる。容量Ｃ１及びＣ２には、１フレーム分の中で、回路から切り離されて電荷を放電する十分な期間が設けられるため、次に回路に接続される際に、誘電吸収に伴って発生する電荷の蓄積量を小さくすることができる。また、以下の例では、フレームごとに容量Ｃ１とＣ２が交互に回路に接続される例を取り上げて説明するが、各容量が交互に回路に接続される期間はフレーム単位に限定されず、容量Ｃ１または容量Ｃ２を十分に放電できる時間であればよい。例えば、１フレームの中で容量Ｃ１及びＣ２の放電期間が設けられてもよい。容量Ｃ１の放電期間のことを基準となる第１タイミングとも呼び、第１タイミングとは異なるタイミングであり、容量Ｃ２の放電期間のことを第２タイミングとも呼ぶ。例えば、第１フレームに第１タイミングが含まれる場合、第２タイミングは、第１フレームの次のフレームとなる第２フレームに含まれる。
　図４は、第１実施形態における奇数フレーム及び偶数フレームの各素子のタイミングチャートの例である。
　このタイミングチャートでは、Ｉｎ側の電位、スイッチングトランジスタＳ１、スイッチングトランジスタＳ２の動作状態に加えて、容量Ｃ１及びＣ２の充放電状態を示している。第１フレームの例である偶数フレームでは、容量Ｃ２を回路に接続してフローティングディフュージョンＦＤから溢れた電荷を蓄えて使用し、その間、容量Ｃ１では誘電吸収によって発生した電荷を放電する。第２フレームの例である奇数フレームでは、容量Ｃ１を回路に接続してフローティングディフュージョンＦＤから溢れた電荷を蓄えて使用し、その間、容量Ｃ２では誘電吸収によって発生した電荷を放電する。以下の例では、時刻Ｔ１～Ｔ３の期間と、時刻Ｔ５～Ｔ７の期間における動作は同様であるため、時刻Ｔ１～Ｔ３の期間を取り上げて説明する。また、時刻Ｔ３～Ｔ５の期間と、時刻Ｔ７～Ｔ９の期間における動作は同様であるため、時刻Ｔ３～Ｔ５の期間を取り上げて説明する。第１フレームは、奇数フレームであってもよく、この場合、第２フレームは、偶数フレームとなる。
　まず、偶数フレームの動作について説明する。時刻Ｔ１～Ｔ２は、リセット期間を示しており、リセットトランジスタＲＳＴがオン状態となることにより、Ｉｎ側にリセット電位が入力され、Ｉｎ側の電位がリセットレベルとなる。また、この期間では、スイッチングトランジスタＳ１及びＳ２がオン状態となる。これにより、容量Ｃ１及びＣ２から電荷が放電され、電位が一旦リセットレベルになる。時刻Ｔ２～Ｔ３は、容量Ｃ１の放電期間及び容量Ｃ２の使用期間を示している。この期間では、Ｉｎノードに画素信号が入力される。また、スイッチングトランジスタＳ１をオフ状態とすることにより、回路から容量Ｃ１を切り離して、容量Ｃ１を誘電吸収によって発生した電荷を十分に放電する。また、この期間では、スイッチングトランジスタＳ２を引き続きオン状態とすることにより、回路に容量Ｃ２を接続し、フローティングディフュージョンＦＤから溢れた電荷を蓄える。
　次に、奇数フレームの動作について説明する。時刻Ｔ３～Ｔ４は、リセット期間を示しており、リセットトランジスタＲＳＴがオン状態となることにより、Ｉｎ側の電位がリセットレベルとなる。また、この期間では、スイッチングトランジスタＳ１及びＳ２がオン状態となる。これにより、容量Ｃ１及びＣ２から電荷が放電され、電位が一旦リセットレベルになる。時刻Ｔ４～Ｔ５は、容量Ｃ１の使用期間及び容量Ｃ２の放電期間を示している。この期間では、スイッチングトランジスタＳ１を引き続きオン状態とすることにより、回路に容量Ｃ１を接続し、フローティングディフュージョンＦＤから溢れた電荷を蓄える。また、この期間では、スイッチングトランジスタＳ２をオフ状態とすることにより、回路から容量Ｃ２を切り離して、容量Ｃ２を誘電吸収によって発生した電荷を十分に放電する。
　偶数フレームと奇数フレームにおける各スイッチングトランジスタの接続は一例であり、例えば奇数フレームと偶数フレームにおいて接続を逆にしてもよい。
　図５は、誘電吸収について説明する図である。
　図５Ａに示す回路及び図５Ｂに示す電位と時間の関係を用いて、容量Ｃ７への充電期間、容量Ｃ７の放電期間及び誘電吸収の発生期間について説明する。なお、電源Ｖｒｅｆの電位は、電位Ｖｃｕｔよりも高いものとして説明する。
　図５Ａでは、スイッチ１０１０、スイッチ１０２０及び容量Ｃ７を備える回路１０００を用いて誘電吸収について説明する。この回路１０００は、スイッチ１０１０をオン状態とした場合、電源Ｖｒｅｆから容量Ｃ７に電荷が蓄えられる。また、この回路１０００は、スイッチ１０２０をオン状態とした場合、容量Ｃ７に蓄えられた電荷がＧＮＤに放電される。
　図５Ｂにおいて、時刻Ｔ２１～Ｔ２２は、充電期間を示している。この期間では、回路１０００のスイッチ１０１０はオン状態となり、電源Ｖｒｅｆと回路１０００が接続され、容量Ｃ７に電荷が蓄えられる。時刻Ｔ２２～Ｔ２３は、放電期間を示している。この期間では、回路１０００のスイッチ１０１０はオフ状態となり、また、スイッチ１０２０がオン状態となる。スイッチ１０２０がオン状態となることによって、ＧＮＤと回路１０００が接続され、容量Ｃ７に蓄えられた電荷は放電される。十分な期間が経過すると、容量Ｃ７に蓄えられた電荷はゼロとなる。
　時刻Ｔ２３～Ｔ２４は、誘電吸収の発生期間を示している。この期間では、ＧＮＤに放電された電荷が回路１０００にリバウンドし、再び容量Ｃ７に電荷が蓄えられる。充電期間と誘電吸収の発生期間は、おおむね線形状の関係を有しており、充電期間が長いほど、誘電吸収の発生期間も長くなる傾向がある。このようにして誘電吸収が発生し、画素２００において、この電荷を放電しない場合、残像となって画像に現れる場合がある。
　図６は、第１実施形態の比較例における画素２００の回路図の例である。
　比較例では、画素アレイ部２０の各画素は、光電変換部ＰＤ、転送トランジスタＴＲＧ、フローティングディフュージョンＦＤ、接続トランジスタＦＤＧ、リセットトランジスタＲＳＴ、容量Ｃ７、増幅トランジスタＡＭＰ及び選択トランジスタＳＥＬを備える。
　比較例では、各画素２００は、ＬＯＦＩＣ画素であり、フローティングディフュージョンＦＤから溢れた電荷を容量Ｃ７で蓄える。容量Ｃ７は、高密度容量であり、例えばＭＩＭとすることができる。
　比較例では、容量Ｃ７で電荷を蓄積及び放電した後、ＧＮＤから電荷がリバウンドし、この電荷が再び容量Ｃ７で蓄えらえる。比較例では、本実施形態のように、容量Ｃ１及びＣ２を使い分けできないため、画素信号の読出しにあたり、容量Ｃ７に蓄えられた電荷が残像となって表れる。
　図７は、撮像装置２を用いて被写体３を撮像する様子を説明する図である。
　図７では、撮像装置２は高速で移動する被写体３を連続で撮像する例を示している。被写体３は、あるフレームにおける被写体３を被写体３として示しており、次のフレームにおける移動後の被写体３を被写体３’として示している。
　図８は、理想的な画像と、誘電吸収によって残像が生じる画像を比較する図である。
　図８Ａは、理想的な容量つまり、誘電吸収が発生しない容量Ｃ７を含む画素２００を備えた撮像装置２によって撮像された画像の例を示しており、図８Ｂは、現実の容量つまり、誘電吸収が発生する容量Ｃ７を含む画素２００を備えた撮像装置２によって撮像された画像の例を示している。
　図８Ａでは、容量Ｃ７で誘電吸収が発生しない場合、あるフレームにおいて、連続撮影撮像を行っても前フレームにおける残像は発生しない。一方、図８Ｂでは、容量Ｃ７で誘電吸収が発生する場合、連続撮像を行った場合、画像中に前フレームの残像が発生する。
　本実施形態では、撮像装置２は、容量Ｃ１とＣ２をフレームごとに使い分けて回路に接続するため、容量Ｃ１またはＣ２で誘電吸収によって電荷が発生した場合でも、これらを放電する十分な時間がある。これにより、撮像された画像は、前フレームの残像が軽減され、図８Ａのように、理想的な画像に近くなる。
　図９は、第１実施形態の変形例における画素２００の回路図の例である。
　本変形例では、画素２００は、光電変換部ＰＤ、転送トランジスタＴＲＧ、フローティングディフュージョンＦＤ、リセットトランジスタＲＳＴ、排出トランジスタＯＦＧ、電流源ＩＤ１、スイッチングトランジスタＳ５、容量Ｃ５、スイッチングトランジスタＳ１、スイッチングトランジスタＳ２、容量Ｃ１、容量Ｃ２、増幅トランジスタＡＭＰ及び選択トランジスタＳＥＬを備える。
　本変形例では、各画素２００は、ＶＤＧＳ画素であり、画素信号レベル（Ｄ相とも呼ぶ）読出し時の電荷を容量Ｃ１または容量Ｃ２で蓄える。容量Ｃ１及び容量Ｃ２は、高密度容量であり、例えばＭＩＭとすることができる。以下では、主に上述した実施形態と異なる部分について説明する。
　容量Ｃ５は、スイッチングトランジスタＳ５に接続される。容量Ｃ５は、スイッチングトランジスタＳ５が制御信号Ｓ５によってオン状態となった場合に、画素リセットレベル（Ｐ相とも呼ぶ）に応じた電荷を蓄える。容量Ｃ５は、第５容量の例であり、スイッチングトランジスタＳ５は、第５スイッチングトランジスタの例である。
　ＶＤＧＳ画素では、制御部１５の制御に基づいてＣＤＳ（Correlated Double Sampling）が行われ、Ｐ相及びＤ相の読み出しがこの順で行われる。読み出しは、フローティングディフュージョンＦＤを初期化した際の信号がＰ相として読み出され、光電変換部ＰＤからフローティングディフュージョンＦＤへ電荷を転送した際の信号がＤ相として読み出される。
　Ｄ相は、光電変換部ＰＤの電荷量に依存するため、フレームによってこの値は異なり、誘電吸収による影響を受ける。一方、Ｐ相は、リセットレベルであるため、撮像シーンに依存せず、毎フレームで同じ値となり、また誘電吸収による影響を受けない。
　また、Ｐ相の電荷は、容量Ｃ５で蓄積され、Ｄ相の電荷は、容量Ｃ１またはＣ２で蓄積される。上述した実施形態と同様に、Ｄ相の電荷は、フレームごとに容量Ｃ１とＣ２で交互に蓄積される。
　排出トランジスタＯＦＧは、ゲート電極が転送トランジスタＴＲＧのドレイン及びリセットトランジスタＲＳＴのソースに接続され、ソースまたはドレインの一方が電源ＶＤＤに接続され、ソースまたはドレインの他方がスイッチングトランジスタＳ１、Ｓ２及びＳ５のソースまたはドレインの一方に接続されている。また、ソースまたはドレインの他方は、電流源ＩＤ１に接続されている。制御信号ＯＤＧに応じて、容量Ｃ１、Ｃ２及びＣ５の電荷を排出する。
　Ｄ相の読み出しでは、誘電吸収によって、容量Ｃ１またはＣ２に電荷が蓄えられるが、画素２００はこれらの容量をフレームごとに交互に回路に接続することで、蓄えられた電荷を十分に放電することができ、残像を抑制することができる。
　図１０は、第１実施形態の別の比較例における画素２００の回路図の例である。
　本比較例では、画素アレイ部２０の各画素は、光電変換部ＰＤ、転送トランジスタＴＲＧ、フローティングディフュージョンＦＤ、リセットトランジスタＲＳＴ、排出トランジスタＯＦＧ、電流源ＩＤ１、スイッチングトランジスタＳ５、容量Ｃ５、スイッチングトランジスタＳ６、容量Ｃ６、増幅トランジスタＡＭＰ及び選択トランジスタＳＥＬを備える。
　本比較例における各画素２００は、ＶＤＧＳ画素であり、Ｄ相の読出し時の電荷を容量Ｃ６で蓄える。容量Ｃ６は、高密度容量であり、例えばＭＩＭとすることができる。以下では、主に上述した実施形態と異なる部分について説明する。
　上述の通り、本比較例では画素２００は、Ｄ相の読み出し時に、容量Ｃ６で電荷を蓄え、所定のタイミングでこの電荷をリセットする。固体撮像装置１０は、撮像にあたり連続して容量Ｃ６を用いると、誘電吸収によって発生した電荷によって、残像が現れる場合がある。
　本実施形態によれば、固体撮像装置１０は、画素２００の回路にフローティングディフュージョンＦＤから溢れた電荷を蓄える容量Ｃ１及びＣ２を備える。容量Ｃ１及びＣ２は、それぞれ各フレームで交互に回路に接続されるため、誘電吸収によって発生した電荷を放電する十分な時間を設けることができる。これにより、固体撮像装置１０は、連続して撮像を行う場合でも、残像の発生を抑制することができる。
　また、本実施形態によれば、固体撮像装置１０は、容量Ｃ１及びＣ２をフレームごとに交互に用いて誘電吸収によって発生した電荷を放電するため、残像量の算出及び補正処理が不要となり、大容量のフレームバッファを備える必要がない。そのため、回路の微細化に適している。
　また、残像量の算出及び補正処理を行う場合、基準となるフレームの前のフレームにおける画素２００の画素値が飽和（フルコードともいう）した場合、正しく残像量を算出できない。特に、固体撮像装置１０が高アナログゲインの場合、画素出力値はフルコードになりやすい。一方、本実施形態による固体撮像装置１０では、残像量の算出が不要であるため、このような問題は生じない。
（第２実施形態）
　図１１は、第２実施形態における画素２００の回路図の例である。
　本実施形態では、画素アレイ部２０の各画素２００は、光電変換部ＰＤ、転送トランジスタＴＲＧ、フローティングディフュージョンＦＤ、接続トランジスタＦＤＧ、リセットトランジスタＲＳＴ、スイッチングトランジスタＳ１、容量Ｃ１、スイッチングトランジスタＳ２、容量Ｃ２、増幅トランジスタＡＭＰ及び選択トランジスタＳＥＬを備える。以下では、主に第１実施形態と異なる部分について説明する。
　第１実施形態と比較して、本実施形態における各画素２００は、スイッチングトランジスタＳ１、容量Ｃ１、スイッチングトランジスタＳ２及び容量Ｃ２の接続が異なる。
　本実施形態では、図３の例とは異なり、スイッチングトランジスタＳ１及びＳ２は、それぞれ容量Ｃ１及びＣ２よりも低電位側、つまりＧＮＤ側に備えられている。
　画素２００内に配置されるトランジスタをオン状態とすると、リーク電流が流れて画像中に固定パターンノイズ（ＦＰＮ：Fixed pattern noise）として現れる場合がある。この例では、スイッチングトランジスタＳ１またはＳ２をオン状態とした際にリーク電流が発生した場合でも、この電流によって容量Ｃ１またはＣ２に電荷が蓄えられることを防止するため、スイッチングトランジスタＳ１を容量Ｃ１よりも低電位側に配置し、スイッチングトランジスタＳ２を容量Ｃ２よりも低電位側に配置している。
　図１２は、第２実施形態の変形例における画素２００の回路図の例である。
　本変形例では、画素２００は、光電変換部ＰＤ、転送トランジスタＴＲＧ、フローティングディフュージョンＦＤ、リセットトランジスタＲＳＴ、排出トランジスタＯＦＧ、電流源ＩＤ１、スイッチングトランジスタＳ５、容量Ｃ５、スイッチングトランジスタＳ１、スイッチングトランジスタＳ２、容量Ｃ１、容量Ｃ２、増幅トランジスタＡＭＰ及び選択トランジスタＳＥＬを備える。
　第１実施形態の変形例と比較して、本変形例における各画素２００は、スイッチングトランジスタＳ１、容量Ｃ１、スイッチングトランジスタＳ２及び容量Ｃ２の接続が異なる。
　本実施形態では、図３の例とは異なり、スイッチングトランジスタＳ１及びＳ２は、Ｉｎノードにおいて、それぞれ容量Ｃ１及びＣ２よりも低電位側、つまりＧＮＤ側に備えられている。
　上述と同様に、スイッチングトランジスタＳ１またはＳ２をオン状態とした際にリーク電流が発生した場合でも、これらのトランジスタを低電位側に配置することで、リーク電流によって容量Ｃ１またはＣ２に電荷が蓄えられることを防止する。
　本実施形態によれば、スイッチングトランジスタＳ１及びＳ２は、Ｉｎノードにおいて、それぞれ容量Ｃ１及びＣ２よりも低電位側、つまりＧＮＤ側に備えられており、スイッチングトランジスタＳ１またはＳ２をオン状態とした際にリーク電流が発生した場合でも、容量Ｃ１またはＣ２に流れ込まず、電荷が蓄えられることがない。これにより、固体撮像装置１０は、画像中に固定パターンノイズが発生することを防止することができる。
（第３実施形態）
　図１３は、第３実施形態における画素２００の回路の一部の構成とその動作について説明する図である。
　図１３Ａは、第３実施形態における画素２００の回路の一部の構成を示す図であり、図１３Ｂは、第３実施形態における各スイッチトランジスタの動作状態について説明する図である。
　上述した実施形態では、画素２００は容量Ｃ１、容量Ｃ２、スイッチングトランジスタＳ１及びスイッチングトランジスタＳ２を備える構成であったが、図１３Ａで示す通り、本実施形態では、画素２００はこれらの素子の代わりに、スイッチングトランジスタＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４及び容量Ｃ１、Ｃ２を備え、また接続が異なる。また、容量Ｃ１と容量Ｃ２は、誘電吸収に伴う電荷を互いに打ち消すために、容量値を同じとしている。
　図１３Ａに示す通り、容量Ｃ１は、常時回路に接続される。Ｉｎノードは、画素２００において、接続トランジスタＦＤＧ及びリセットトランジスタＲＳＴの間に接続される。また、容量Ｃ２は、あるフレームでは一方がスイッチングトランジスタＳ１を介してＩｎ側、つまり高電位側に接続され、他方がスイッチングトランジスタＳ２を介して基準電位となるＧＮＤ、つまり低電位側と接続される。また、容量Ｃ２は、次のフレームでは、一方がスイッチングトランジスタＳ４を介して基準電位となるＧＮＤ、つまり低電位側に接続され、他方がスイッチングトランジスタＳ３を介してＩｎ側、つまり高電位側に接続される。つまり、容量Ｃ２は、あるフレームと、その次のフレームでは接続先が変わり、極性が反転する。
　図１３Ｂは、スイッチングトランジスタＳ１～Ｓ４の動作状態を示している。この例では、画素２００は、偶数フレームでは、スイッチングトランジスタＳ１及びＳ２をオン状態とし、奇数フレームでは、スイッチングトランジスタＳ３及びＳ４をオン状態とする。
　偶数フレームでは、容量Ｃ２は、一方がスイッチングトランジスタＳ１を介してＩｎ側に接続され、他方がスイッチングトランジスタＳ２を介してＧＮＤに接続される。奇数フレームでは、容量Ｃ２は、一方がスイッチングトランジスタＳ４を介してＧＮＤに接続され、他方がスイッチングトランジスタＳ３を介してＩｎ側に接続される。偶数フレームと奇数フレームの接続は一例であり、例えば奇数フレームと偶数フレームにおける容量Ｃ２の接続は逆であってもよい。
　図１４は、第３実施形態における画素２００の回路図である。
　本実施形態では、画素アレイ部２０の各画素２００は、光電変換部ＰＤ、転送トランジスタＴＲＧ、フローティングディフュージョンＦＤ、接続トランジスタＦＤＧ、リセットトランジスタＲＳＴ、スイッチングトランジスタＳ１、スイッチングトランジスタＳ２、スイッチングトランジスタＳ３、容量Ｃ１及び容量Ｃ２を備える。
　この回路図では、リセットトランジスタＲＳＴが上述したスイッチングトランジスタＳ４の役割を有している。
　奇数フレーム及び偶数フレームにおいて、スイッチングトランジスタＳ１～Ｓ４を図１３Ｂに示した接続とすることで、フレームごとに容量Ｃ２の極性を反転させることができる。これによって、容量Ｃ２の極性を、誘電吸収によって容量Ｃ１に発生した電荷によって生じる極性と反対にすることができ、互いに電荷を相殺することができる。
　図１５は、第３実施形態における容量Ｃ２の接続について説明する図である。
　この図では、回路に接続された素子を実線で示し、回路に接続されていない素子を破線で示している。
　偶数フレームでは、スイッチングトランジスタＳ１及びＳ２がオン状態となり、容量Ｃ２は、一方が高電位側のＩｎ側に接続され、他方が低電位側のＧＮＤと接続される。この時、Ｉｎ側が容量Ｃ２のプラス側となり、ＧＮＤ側が容量Ｃ２のマイナス側となる。また、この時、スイッチングトランジスタＳ３及びリセットトランジスタＲＳＴは、オフ状態となる。奇数フレームでは、スイッチングトランジスタＳ３及びリセットトランジスタＲＳＴがオン状態となり、容量Ｃ２は、一方が、高電位側のＩｎ側に接続され、他方が、低電位側の電源ＶＤＤに接続される。この時、スイッチングトランジスタＳ１及びＳ２は、オフ状態となる。
　図１６は、第３実施形態における画素の電位と時間の関係を示す図である。
　この図は、画素２００におけるＩｎ側の電位、容量Ｃ１の電位及び容量Ｃ２の電位の関係について示している。太い実線は、Ｉｎ側の電位を示しており、細い実線は、容量Ｃ１の電位を示しており、破線は、容量Ｃ２の電位を示している。
　時刻Ｔ３１～時刻Ｔ３２は、基準となるフレームの前のフレームにおけるＩｎ側の電位等を示している。この例では、基準となる前のフレームの信号電位が高く、信号が大きいことを示している。
　時刻Ｔ３２～時刻Ｔ３３は、基準となるフレームにおけるＩｎ側の電位等を示している。この例では、基準となるフレームにおけるＩｎ側の信号電位が小さく、信号は小さいことを示している。この時、容量Ｃ１には、誘電吸収によって、リセット後に電荷が蓄積する。また、この時、容量Ｃ２にも、誘電吸収によって、リセット後に電荷が蓄積されるが、極性を反転させた場合、容量Ｃ１と電荷を相殺するように電荷が蓄積される。
　図１７は、第３実施形態の変形例における画素２００の回路図である。
　本変形例では、画素アレイ部２０の各画素２００は、光電変換部ＰＤ、転送トランジスタＴＲＧ、フローティングディフュージョンＦＤ、リセットトランジスタＲＳＴ、排出トランジスタＯＦＧ、電流源ＩＤ１、スイッチングトランジスタＳ５、容量Ｃ５、スイッチングトランジスタＳ１、スイッチングトランジスタＳ２、スイッチングトランジスタＳ３、スイッチングトランジスタＳ４、容量Ｃ１、容量Ｃ２、増幅トランジスタＡＭＰ及び選択トランジスタＳＥＬを備える。
　本変形例では、各画素２００は、ＶＤＧＳ画素であり、Ｄ相読出し時の電荷を容量Ｃ１及び容量Ｃ２で蓄える。容量Ｃ１及び容量Ｃ２は、高密度容量であり、例えばＭＩＭとすることができる。以下では、主に上述した実施形態と異なる部分について説明する。
　容量Ｃ５は、スイッチングトランジスタＳ５が制御信号Ｓ５によってオン状態となった場合に、Ｐ相に応じた電荷を蓄える。
　ＶＤＧＳ画素では、制御部１５の制御に基づいてＣＤＳが行われ、Ｐ相及びＤ相の読み出しがこの順で行われる。Ｐ相の読み出しでは、フローティングディフュージョンＦＤを初期化した際の信号がＰ相として読み出され、光電変換部ＰＤからフローティングディフュージョンＦＤへ電荷を転送した際の信号がＤ相として読み出される。
　Ｐ相の電荷は、容量Ｃ５で蓄積され、Ｄ相の電荷は、容量Ｃ１及びＣ２で蓄積される。
　本実施形態によれば、固体撮像装置１０は、容量Ｃ２の接続先をフレームごとに変えて、極性を反転させる。これにより、固体撮像装置１０は、誘電吸収によって、容量Ｃ１に蓄えられた電荷を打ち消すことができる。また、固体撮像装置１０は、容量Ｃ１及びＣ２を同時に回路に接続できるため、両方の容量を有効活用することができる。
　＜＜１．車両制御システムの構成例＞＞
　図１８は、本技術が適用される移動装置制御システムの一例である車両制御システム１１の構成例を示すブロック図である。
　車両制御システム１１は、車両１に設けられ、車両１の運転自動化に関わる処理を行う。この運転自動化には、レベル１乃至レベル５の運転自動化、及び、遠隔運転者による車両１の遠隔運転及び遠隔支援が含まれる。
　車両制御システム１１は、車両制御ＥＣＵ（Electronic Control Unit）２１、通信部２２、地図情報蓄積部２３、位置情報取得部２４、外部認識センサ２５、車内センサ２６、車両センサ２７、記憶部２８、運転自動化制御部２９、ＤＭＳ（Driver Monitoring System）３０、ＨＭＩ（Human Machine Interface）３１、及び、車両制御部３２を備える。
　車両制御ＥＣＵ２１、通信部２２、地図情報蓄積部２３、位置情報取得部２４、外部認識センサ２５、車内センサ２６、車両センサ２７、記憶部２８、運転自動化制御部２９、ＤＭＳ３０、ＨＭＩ３１、及び、車両制御部３２は、通信ネットワーク４１を介して相互に通信可能に接続されている。通信ネットワーク４１は、例えば、ＣＡＮ（Controller Area Network）、ＬＩＮ（Local Interconnect Network）、ＬＡＮ（Local Area Network）、ＦｌｅｘＲａｙ（登録商標）、イーサネット（登録商標）といったディジタル双方向通信の規格に準拠した車載通信ネットワークやバス等により構成される。通信ネットワーク４１は、伝送されるデータの種類によって使い分けられてもよい。例えば、車両制御に関するデータに対してＣＡＮが適用され、大容量データに対してイーサネットが適用されるようにしてもよい。なお、車両制御システム１１の各部は、通信ネットワーク４１を介さずに、例えば近距離無線通信（ＮＦＣ（Near Field Communication））やＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）といった比較的近距離での通信を想定した無線通信を用いて直接的に接続される場合もある。
　なお、以下、車両制御システム１１の各部が、通信ネットワーク４１を介して通信を行う場合、通信ネットワーク４１の記載を省略するものとする。例えば、車両制御ＥＣＵ２１と通信部２２が通信ネットワーク４１を介して通信を行う場合、単に車両制御ＥＣＵ２１と通信部２２とが通信を行うと記載する。
　車両制御ＥＣＵ２１は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）といった各種のプロセッサにより構成される。車両制御ＥＣＵ２１は、車両制御システム１１全体又は一部の機能の制御を行う。
　通信部２２は、車内及び車外の様々な機器、他の車両、サーバ、基地局等と通信を行い、各種のデータの送受信を行う。このとき、通信部２２は、複数の通信方式を用いて通信を行うことができる。
　通信部２２が実行可能な車外との通信について、概略的に説明する。通信部２２は、例えば、５Ｇ（第５世代移動通信システム）、ＬＴＥ（Long Term Evolution）、ＤＳＲＣ（Dedicated Short Range Communications）等の無線通信方式により、基地局又はアクセスポイントを介して、外部ネットワーク上に存在するサーバ（以下、外部のサーバと呼ぶ）等と通信を行う。通信部２２が通信を行う外部ネットワークは、例えば、インターネット、クラウドネットワーク、又は、事業者固有のネットワーク等である。通信部２２が外部ネットワークに対して行う通信方式は、所定以上の通信速度、且つ、所定以上の距離間でディジタル双方向通信が可能な無線通信方式であれば、特に限定されない。
　また例えば、通信部２２は、Ｐ２Ｐ（Peer To Peer）技術を用いて、自車の近傍に存在する端末と通信を行うことができる。自車の近傍に存在する端末は、例えば、歩行者や自転車等の比較的低速で移動する移動体が装着する端末、店舗等に位置が固定されて設置される端末、又は、ＭＴＣ（Machine Type Communication）端末である。さらに、通信部２２は、Ｖ２Ｘ通信を行うこともできる。Ｖ２Ｘ通信とは、例えば、他の車両との間の車間（Vehicle to Vehicle）通信、路側器等との間の路車間（Vehicle to Infrastructure）通信、家との間（Vehicle to Home）の通信、及び、歩行者が所持する端末等との間の歩車間（Vehicle to Pedestrian）通信等の、自車と他との通信をいう。
　通信部２２は、例えば、車両制御システム１１の動作を制御するソフトウエアを更新するためのプログラムを外部から受信することができる（Over The Air)。通信部２２は、さらに、地図情報、交通情報、車両１の周囲の情報等を外部から受信することができる。また例えば、通信部２２は、車両１に関する情報や、車両１の周囲の情報等を外部に送信することができる。通信部２２が外部に送信する車両１に関する情報としては、例えば、車両１の状態を示すデータ、認識部７３による認識結果等がある。さらに例えば、通信部２２は、ｅコール等の車両緊急通報システムに対応した通信を行う。
　例えば、通信部２２は、電波ビーコン、光ビーコン、ＦＭ多重放送等の道路交通情報通信システム（ＶＩＣＳ（Vehicle Information and Communication System）（登録商標））により送信される電磁波を受信する。
　通信部２２が実行可能な車内との通信について、概略的に説明する。通信部２２は、例えば無線通信を用いて、車内の各機器と通信を行うことができる。通信部２２は、例えば、無線ＬＡＮ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、ＮＦＣ、ＷＵＳＢ（Wireless USB）といった、無線通信により所定以上の通信速度でディジタル双方向通信が可能な通信方式により、車内の機器と無線通信を行うことができる。これに限らず、通信部２２は、有線通信を用いて車内の各機器と通信を行うこともできる。例えば、通信部２２は、図示しない接続端子に接続されるケーブルを介した有線通信により、車内の各機器と通信を行うことができる。通信部２２は、例えば、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）、ＨＤＭＩ（High-Definition Multimedia Interface）（登録商標）、ＭＨＬ（Mobile High-definition Link）といった、有線通信により所定以上の通信速度でディジタル双方向通信が可能な通信方式により、車内の各機器と通信を行うことができる。
　ここで、車内の機器とは、例えば、車内において通信ネットワーク４１に接続されていない機器を指す。車内の機器としては、例えば、運転者等の車内の利用者が所持するモバイル機器やウェアラブル機器、車内に持ち込まれ一時的に設置される情報機器等が想定される。
　地図情報蓄積部２３は、外部から取得した地図及び車両１で作成した地図の一方又は両方を蓄積する。例えば、地図情報蓄積部２３は、３次元の高精度地図、高精度地図より精度が低く、広いエリアをカバーするグローバルマップ等を蓄積する。
　高精度地図は、例えば、ダイナミックマップ、ポイントクラウドマップ、ベクターマップ等である。ダイナミックマップは、例えば、動的情報、準動的情報、準静的情報、静的情報の４層からなる地図であり、外部のサーバ等から車両１に提供される。ポイントクラウドマップは、ポイントクラウド（点群データ）により構成される地図である。ベクターマップは、例えば、車線や信号機の位置といった交通情報等をポイントクラウドマップに対応付け、運転自動化に適合させた地図である。
　ポイントクラウドマップ及びベクターマップは、例えば、外部のサーバ等から提供されてもよいし、カメラ５１、レーダ５２、ＬｉＤＡＲ５３等によるセンシング結果に基づいて、後述するローカルマップとのマッチングを行うための地図として車両１で作成され、地図情報蓄積部２３に蓄積されてもよい。また、外部のサーバ等から高精度地図が提供される場合、通信容量を削減するため、車両１がこれから走行する計画経路に関する、例えば数百メートル四方の地図データが外部のサーバ等から取得される。
　位置情報取得部２４は、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）衛星からＧＮＳＳ信号を受信し、車両１の位置情報を取得する。取得した位置情報は、運転自動化制御部２９に供給される。なお、位置情報取得部２４は、ＧＮＳＳ信号を用いた方式に限定されず、例えば、ビーコンを用いて位置情報を取得してもよい。
　外部認識センサ２５は、車両１の外部の状況の認識に用いられる各種のセンサを備え、各センサからのセンサデータを車両制御システム１１の各部に供給する。外部認識センサ２５が備えるセンサの種類や数は任意である。
　例えば、外部認識センサ２５は、カメラ５１、レーダ５２、ＬｉＤＡＲ（Light Detection and Ranging、Laser Imaging Detection and Ranging）５３、及び、超音波センサ５４を備える。これに限らず、外部認識センサ２５は、カメラ５１、レーダ５２、ＬｉＤＡＲ５３、及び、超音波センサ５４のうち１種類以上のセンサを備える構成でもよい。カメラ５１、レーダ５２、ＬｉＤＡＲ５３、及び、超音波センサ５４の数は、現実的に車両１に設置可能な数であれば特に限定されない。また、外部認識センサ２５が備えるセンサの種類は、この例に限定されず、外部認識センサ２５は、他の種類のセンサを備えてもよい。外部認識センサ２５が備える各センサのセンシング領域の例は、後述する。
　なお、カメラ５１の撮影方式は、特に限定されない。例えば、測距が可能な撮影方式であるＴＯＦカメラ、ステレオカメラ、単眼カメラ、赤外線カメラといった各種の撮影方式のカメラを、必要に応じてカメラ５１に適用することができる。これに限らず、カメラ５１は、測距に関わらずに、単に撮影画像を取得するためのものであってもよい。
　また、例えば、外部認識センサ２５は、車両１に対する環境を検出するための環境センサを備えることができる。環境センサは、天候、気象、明るさ等の環境を検出するためのセンサであって、例えば、雨滴センサ、霧センサ、日照センサ、雪センサ、照度センサ等の各種センサを含むことができる。
　さらに、例えば、外部認識センサ２５は、車両１の周囲の音や音源の位置の検出等に用いられるマイクロフォンを備える。
　車内センサ２６は、車内の情報を検出するための各種のセンサを備え、各センサからのセンサデータを車両制御システム１１の各部に供給する。車内センサ２６が備える各種センサの種類や数は、現実的に車両１に設置可能な種類や数であれば特に限定されない。
　例えば、車内センサ２６は、カメラ、レーダ、着座センサ、ステアリングホイールセンサ、マイクロフォン、生体センサのうち１種類以上のセンサを備えることができる。車内センサ２６が備えるカメラとしては、例えば、ＴｏＦカメラ、ステレオカメラ、単眼カメラ、赤外線カメラといった、測距可能な各種の撮影方式のカメラを用いることができる。これに限らず、車内センサ２６が備えるカメラは、測距に関わらずに、単に撮影画像を取得するためのものであってもよい。車内センサ２６が備える生体センサは、例えば、シートやステアリングホイール等に設けられ、利用者の各種の生体情報を検出する。
　車両センサ２７は、車両１の状態を検出するための各種のセンサを備え、各センサからのセンサデータを車両制御システム１１の各部に供給する。車両センサ２７が備える各種センサの種類や数は、現実的に車両１に設置可能な種類や数であれば特に限定されない。
　例えば、車両センサ２７は、速度センサ、加速度センサ、角速度センサ（ジャイロセンサ）、及び、それらを統合した慣性計測装置（ＩＭＵ（Inertial Measurement Unit））を備える。例えば、車両センサ２７は、ステアリングホイールの操舵角を検出する操舵角センサ、ヨーレートセンサ、アクセルペダルの操作量を検出するアクセルセンサ、及び、ブレーキペダルの操作量を検出するブレーキセンサを備える。例えば、車両センサ２７は、エンジンやモータの回転数を検出する回転センサ、タイヤの空気圧を検出する空気圧センサ、タイヤのスリップ率を検出するスリップ率センサ、及び、車輪の回転速度を検出する車輪速センサを備える。例えば、車両センサ２７は、バッテリの残量及び温度を検出するバッテリセンサ、並びに、外部からの衝撃を検出する衝撃センサを備える。
　記憶部２８は、不揮発性の記憶媒体及び揮発性の記憶媒体のうち少なくとも一方を含み、データやプログラムを記憶する。記憶部２８は、例えばＥＥＰＲＯＭ(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)及びＲＡＭ(Random Access Memory)として用いられ、記憶媒体としては、ＨＤＤ（Hard Disc Drive）といった磁気記憶デバイス、半導体記憶デバイス、光記憶デバイス、及び、光磁気記憶デバイスを適用することができる。記憶部２８は、車両制御システム１１の各部が用いる各種プログラムやデータを記憶する。例えば、記憶部２８は、ＥＤＲ（Event Data Recorder）やＤＳＳＡＤ（Data Storage System for Automated Driving）を備え、事故等のイベントの前後の車両１の情報や車内センサ２６によって取得された情報を記憶する。
　運転自動化制御部２９は、車両１の運転自動化機能の制御を行う。例えば、運転自動化制御部２９は、分析部６１、行動計画部６２、及び、動作制御部６３を備える。
　分析部６１は、車両１及び周囲の状況の分析処理を行う。分析部６１は、自己位置推定部７１、センサフュージョン部７２、及び、認識部７３を備える。
　自己位置推定部７１は、外部認識センサ２５からのセンサデータ、及び、地図情報蓄積部２３に蓄積されている高精度地図に基づいて、車両１の自己位置を推定する。例えば、自己位置推定部７１は、外部認識センサ２５からのセンサデータに基づいてローカルマップを生成し、ローカルマップと高精度地図とのマッチングを行うことにより、車両１の自己位置を推定する。車両１の位置は、例えば、後輪対車軸の中心が基準とされる。
　ローカルマップは、例えば、ＳＬＡＭ（Simultaneous Localization and Mapping）等の技術を用いて作成される３次元の高精度地図、占有格子地図（Occupancy Grid Map）等である。３次元の高精度地図は、例えば、上述したポイントクラウドマップ等である。占有格子地図は、車両１の周囲の３次元又は２次元の空間を所定の大きさのグリッド（格子）に分割し、グリッド単位で物体の占有状態を示す地図である。物体の占有状態は、例えば、物体の有無や存在確率により示される。ローカルマップは、例えば、認識部７３による車両１の外部の状況の検出処理及び認識処理にも用いられる。
　なお、自己位置推定部７１は、位置情報取得部２４により取得される位置情報、及び、車両センサ２７からのセンサデータに基づいて、車両１の自己位置を推定してもよい。
　センサフュージョン部７２は、複数の異なる種類のセンサデータ（例えば、カメラ５１から供給される画像データ、及び、レーダ５２から供給されるセンサデータ）を組み合わせて、情報を得るセンサフュージョン処理を行う。異なる種類のセンサデータを組合せる方法としては、複合、統合、融合、連合等がある。
　認識部７３は、車両１の外部の状況の検出を行う検出処理、及び、車両１の外部の状況の認識を行う認識処理を実行する。
　例えば、認識部７３は、外部認識センサ２５からの情報、自己位置推定部７１からの情報、センサフュージョン部７２からの情報等に基づいて、車両１の外部の状況の検出処理及び認識処理を行う。
　具体的には、例えば、認識部７３は、車両１の周囲の物体の検出処理及び認識処理等を行う。物体の検出処理とは、例えば、物体の有無、大きさ、形、位置、動き等を検出する処理である。物体の認識処理とは、例えば、物体の種類等の属性を認識したり、特定の物体を識別したりする処理である。ただし、検出処理と認識処理とは、必ずしも明確に分かれるものではなく、重複する場合がある。
　例えば、認識部７３は、レーダ５２又はＬｉＤＡＲ５３等によるセンサデータに基づくポイントクラウドを点群の塊毎に分類するクラスタリングを行うことにより、車両１の周囲の物体を検出する。これにより、車両１の周囲の物体の有無、大きさ、形状、位置が検出される。
　例えば、認識部７３は、クラスタリングにより分類された点群の塊の動きを追従するトラッキングを行うことにより、車両１の周囲の物体の動きを検出する。これにより、車両１の周囲の物体の速度及び進行方向（移動ベクトル）が検出される。
　例えば、認識部７３は、カメラ５１から供給される画像データに基づいて、車両、人、自転車、障害物、構造物、道路、信号機、交通標識、道路標示等を検出又は認識する。また、認識部７３は、セマンティックセグメンテーション等の認識処理を行うことにより、車両１の周囲の物体の種類を認識してもよい。
　例えば、認識部７３は、地図情報蓄積部２３に蓄積されている地図、自己位置推定部７１による自己位置の推定結果、及び、認識部７３による車両１の周囲の物体の認識結果に基づいて、車両１の周囲の交通ルールの認識処理を行うことができる。認識部７３は、この処理により、信号機の位置及び状態、交通標識及び道路標示の内容、交通規制の内容、並びに、走行可能な車線等を認識することができる。
　例えば、認識部７３は、車両１の周囲の環境の認識処理を行うことができる。認識部７３が認識対象とする周囲の環境としては、天候、気温、湿度、明るさ、及び、路面の状態等が想定される。
　行動計画部６２は、車両１の行動計画を作成する。例えば、行動計画部６２は、経路計画、経路追従の処理を行うことにより、行動計画を作成する。
　なお、経路計画は、広域的パスプランニング（Global path planning）及び局所的パスプランニング（Local path planning）を含む。広域的パスプランニングは、スタートからゴールまでの大まかな経路を計画する処理を含む。局所的パスプランニングは、軌道計画とも言われ、計画した経路において、車両１の運動特性を考慮して、車両１の近傍で安全かつ滑らかに進行することが可能な軌道生成を行う処理を含む。
　経路追従とは、経路計画により計画された経路を計画された時間内で安全かつ正確に走行するための動作を計画する処理である。行動計画部６２は、例えば、この経路追従の処理の結果に基づき、車両１の目標速度と目標角速度を計算することができる。
　動作制御部６３は、行動計画部６２により作成された行動計画を実現するために、車両１の動作を制御する。
　例えば、動作制御部６３は、後述する車両制御部３２に含まれる、ステアリング制御部８１、ブレーキ制御部８２、及び、駆動制御部８３を制御して、軌道計画により計算された軌道を車両１が進行するように、横方向車両運動制御及び縦方向車両運動制御を行う。例えば、動作制御部６３は、衝突回避又は衝撃緩和、追従走行、車速維持走行、自車の衝突警告、自車のレーン逸脱警告等の運転者支援機能や、運転者又は遠隔運転者の操作によらない走行等の運転自動化を目的とした制御を行う。
　ＤＭＳ３０は、車内センサ２６からのセンサデータ、及び、後述するＨＭＩ３１に入力される入力データ等に基づいて、運転者の認証処理、及び、運転者の状態の認識処理等を行う。認識対象となる運転者の状態としては、例えば、体調、覚醒度、集中度、疲労度、視線方向、酩酊度、運転操作、姿勢等が想定される。
　なお、ＤＭＳ３０が、運転者以外の利用者の認証処理、及び、当該利用者の状態の認識処理を行うようにしてもよい。また、例えば、ＤＭＳ３０が、車内センサ２６からのセンサデータに基づいて、車内の状況の認識処理を行うようにしてもよい。認識対象となる車内の状況としては、例えば、気温、湿度、明るさ、臭い等が想定される。
　ＨＭＩ３１は、各種のデータや指示等の入力と、各種のデータの利用者への提示を行う。
　ＨＭＩ３１によるデータの入力について、概略的に説明する。ＨＭＩ３１は、人がデータを入力するための入力デバイスを備える。ＨＭＩ３１は、入力デバイスにより入力されたデータや指示等に基づいて入力信号を生成し、車両制御システム１１の各部に供給する。ＨＭＩ３１は、入力デバイスとして、例えばタッチパネル、ボタン、スイッチ、及び、レバーといった操作子を備える。これに限らず、ＨＭＩ３１は、音声やジェスチャ等により手動操作以外の方法で情報を入力可能な入力デバイスをさらに備えてもよい。さらに、ＨＭＩ３１は、例えば、赤外線又は電波を利用したリモートコントロール装置や、車両制御システム１１の操作に対応したモバイル機器又はウェアラブル機器等の外部接続機器を入力デバイスとして用いてもよい。
　ＨＭＩ３１によるデータの提示について、概略的に説明する。ＨＭＩ３１は、利用者又は車外に対する視覚情報、聴覚情報、及び、触覚情報の生成を行う。また、ＨＭＩ３１は、生成された各情報の出力、出力内容、出力タイミング及び出力方法等を制御する出力制御を行う。ＨＭＩ３１は、視覚情報として、例えば、操作画面、車両１の状態表示、警告表示、車両１の周囲の状況を示すモニタ画像等の画像や光により示される情報を生成及び出力する。また、ＨＭＩ３１は、聴覚情報として、例えば、音声ガイダンス、警告音、警告メッセージ等の音により示される情報を生成及び出力する。さらに、ＨＭＩ３１は、触覚情報として、例えば、力、振動、動き等により利用者の触覚に与えられる情報を生成及び出力する。
　ＨＭＩ３１が視覚情報を出力する出力デバイスとしては、例えば、自身が画像を表示することで視覚情報を提示する表示装置や、画像を投影することで視覚情報を提示するプロジェクタ装置を適用することができる。なお、表示装置は、通常のディスプレイを有する表示装置以外にも、例えば、ヘッドアップディスプレイ、透過型ディスプレイ、ＡＲ（Augmented Reality）機能を備えるウエアラブルデバイスといった、利用者の視界内に視覚情報を表示する装置であってもよい。また、ＨＭＩ３１は、車両１に設けられるナビゲーション装置、インストルメントパネル、ＣＭＳ（Camera Monitoring System）、電子ミラー、ランプ等が有する表示デバイスを、視覚情報を出力する出力デバイスとして用いることも可能である。
　ＨＭＩ３１が聴覚情報を出力する出力デバイスとしては、例えば、オーディオスピーカ、ヘッドホン、イヤホンを適用することができる。
　ＨＭＩ３１が触覚情報を出力する出力デバイスとしては、例えば、ハプティクス技術を用いたハプティクス素子を適用することができる。ハプティクス素子は、例えば、ステアリングホイール、シートといった、利用者が接触する部分に設けられる。
　車両制御部３２は、車両１の各部の制御を行う。車両制御部３２は、ステアリング制御部８１、ブレーキ制御部８２、駆動制御部８３、ボディ系制御部８４、ライト制御部８５、及び、ホーン制御部８６を備える。
　ステアリング制御部８１は、車両１のステアリングシステムの状態の検出及び制御等を行う。ステアリングシステムは、例えば、ステアリングホイール等を備えるステアリング機構、電動パワーステアリング等を備える。ステアリング制御部８１は、例えば、ステアリングシステムの制御を行うステアリングＥＣＵ、ステアリングシステムの駆動を行うアクチュエータ等を備える。
　ブレーキ制御部８２は、車両１のブレーキシステムの状態の検出及び制御等を行う。ブレーキシステムは、例えば、ブレーキペダル等を含むブレーキ機構、ＡＢＳ（Antilock Brake System）、回生ブレーキ機構等を備える。ブレーキ制御部８２は、例えば、ブレーキシステムの制御を行うブレーキＥＣＵ、ブレーキシステムの駆動を行うアクチュエータ等を備える。
　駆動制御部８３は、車両１の駆動システムの状態の検出及び制御等を行う。駆動システムは、例えば、アクセルペダル、内燃機関又は駆動用モータ等の駆動力を発生させるための駆動力発生装置、駆動力を車輪に伝達するための駆動力伝達機構等を備える。駆動制御部８３は、例えば、駆動システムの制御を行う駆動ＥＣＵ、駆動システムの駆動を行うアクチュエータ等を備える。
　ボディ系制御部８４は、車両１のボディ系システムの状態の検出及び制御等を行う。ボディ系システムは、例えば、キーレスエントリシステム、スマートキーシステム、パワーウインドウ装置、パワーシート、空調装置、エアバッグ、シートベルト、シフトレバー等を備える。ボディ系制御部８４は、例えば、ボディ系システムの制御を行うボディ系ＥＣＵ、ボディ系システムの駆動を行うアクチュエータ等を備える。
　ライト制御部８５は、車両１の各種のライトの状態の検出及び制御等を行う。制御対象となるライトとしては、例えば、ヘッドライト、バックライト、フォグライト、ターンシグナル、ブレーキライト、プロジェクション、バンパーの表示等が想定される。ライト制御部８５は、ライトの制御を行うライトＥＣＵ、ライトの駆動を行うアクチュエータ等を備える。
　ホーン制御部８６は、車両１のカーホーンの状態の検出及び制御等を行う。ホーン制御部８６は、例えば、カーホーンの制御を行うホーンＥＣＵ、カーホーンの駆動を行うアクチュエータ等を備える。
　図１９は、図１８の外部認識センサ２５のカメラ５１、レーダ５２、ＬｉＤＡＲ５３、及び、超音波センサ５４等によるセンシング領域の例を示す図である。なお、図１９において、車両１を上面から見た様子が模式的に示され、左端側が車両１の前端（フロント）側であり、右端側が車両１の後端（リア）側となっている。
　センシング領域１０１Ｆ及びセンシング領域１０１Ｂは、超音波センサ５４のセンシング領域の例を示している。センシング領域１０１Ｆは、複数の超音波センサ５４によって車両１の前端周辺をカバーしている。センシング領域１０１Ｂは、複数の超音波センサ５４によって車両１の後端周辺をカバーしている。
　センシング領域１０１Ｆ及びセンシング領域１０１Ｂにおけるセンシング結果は、例えば、車両１の駐車支援等に用いられる。
　センシング領域１０２Ｆ乃至センシング領域１０２Ｂは、短距離又は中距離用のレーダ５２のセンシング領域の例を示している。センシング領域１０２Ｆは、車両１の前方において、センシング領域１０１Ｆより遠い位置までカバーしている。センシング領域１０２Ｂは、車両１の後方において、センシング領域１０１Ｂより遠い位置までカバーしている。センシング領域１０２Ｌは、車両１の左側面の後方の周辺をカバーしている。センシング領域１０２Ｒは、車両１の右側面の後方の周辺をカバーしている。
　センシング領域１０２Ｆにおけるセンシング結果は、例えば、車両１の前方に存在する車両や歩行者等の検出等に用いられる。センシング領域１０２Ｂにおけるセンシング結果は、例えば、車両１の後方の衝突防止機能等に用いられる。センシング領域１０２Ｌ及びセンシング領域１０２Ｒにおけるセンシング結果は、例えば、車両１の側方の死角における物体の検出等に用いられる。
　センシング領域１０３Ｆ乃至センシング領域１０３Ｂは、カメラ５１によるセンシング領域の例を示している。センシング領域１０３Ｆは、車両１の前方において、センシング領域１０２Ｆより遠い位置までカバーしている。センシング領域１０３Ｂは、車両１の後方において、センシング領域１０２Ｂより遠い位置までカバーしている。センシング領域１０３Ｌは、車両１の左側面の周辺をカバーしている。センシング領域１０３Ｒは、車両１の右側面の周辺をカバーしている。
　センシング領域１０３Ｆにおけるセンシング結果は、例えば、信号機や交通標識の認識、車線逸脱防止支援システム、自動ヘッドライト制御システムに用いることができる。センシング領域１０３Ｂにおけるセンシング結果は、例えば、駐車支援、及び、サラウンドビューシステムに用いることができる。センシング領域１０３Ｌ及びセンシング領域１０３Ｒにおけるセンシング結果は、例えば、サラウンドビューシステムに用いることができる。
　センシング領域１０４は、ＬｉＤＡＲ５３のセンシング領域の例を示している。センシング領域１０４は、車両１の前方において、センシング領域１０３Ｆより遠い位置までカバーしている。一方、センシング領域１０４は、センシング領域１０３Ｆより左右方向の範囲が狭くなっている。
　センシング領域１０４におけるセンシング結果は、例えば、周辺車両等の物体検出に用いられる。
　センシング領域１０５は、長距離用のレーダ５２のセンシング領域の例を示している。センシング領域１０５は、車両１の前方において、センシング領域１０４より遠い位置までカバーしている。一方、センシング領域１０５は、センシング領域１０４より左右方向の範囲が狭くなっている。
　センシング領域１０５におけるセンシング結果は、例えば、ＡＣＣ（Adaptive Cruise Control）、緊急ブレーキ、衝突回避等に用いられる。
　なお、外部認識センサ２５が含むカメラ５１、レーダ５２、ＬｉＤＡＲ５３、及び、超音波センサ５４の各センサのセンシング領域は、図１９以外に各種の構成をとってもよい。具体的には、超音波センサ５４が車両１の側方もセンシングするようにしてもよいし、ＬｉＤＡＲ５３が車両１の後方をセンシングするようにしてもよい。また、各センサの設置位置は、上述した各例に限定されない。また、各センサの数は、１つでもよいし、複数であってもよい。
　以上、実施の形態及びその変形例、適用例ならびに応用例を挙げて本開示を説明したが、本開示は上記実施の形態等に限定されるものではなく、種々変形が可能である。なお、本明細書中に記載された効果は、あくまで例示である。本開示の効果は、本明細書中に記載された効果に限定されるものではない。本開示が、本明細書中に記載された効果以外の効果を持っていてもよい。
　また、例えば、本開示は以下のような構成を取ることができる。
（１）
　複数の画素が２次元アレイ状に配列された画素アレイ部を備え、
　各々の前記画素は、
　光電変換により電荷を蓄積する光電変換部と、
　前記光電変換によって前記光電変換部に蓄えられた電荷を転送する転送トランジスタと、
　前記転送トランジスタにより転送された電荷を蓄えるフローティングディフュージョンと、
　第１スイッチングトランジスタに接続され、前記フローティングディフュージョンから受け取った電荷を蓄える第１容量と、
　第２スイッチングトランジスタに接続され、前記フローティングディフュージョンから受け取った電荷を蓄える第２容量とを含む、
　固体撮像装置。
（２）
　前記第１スイッチングトランジスタ及び前記第２スイッチングトランジスタは、基準となる第１タイミング及び前記第１タイミングとは異なる第２タイミングでそれぞれオン状態となる、（１）に記載の固体撮像装置。
（３）
　前記第１タイミングは、第１フレームの期間に含まれ、前記第２タイミングは、前記第１フレームの次の第２フレームの期間に含まれる、（２）に記載の固体撮像装置。
（４）
　前記第１容量及び前記第２容量の電荷を排出するリセットトランジスタをさらに含み、
　前記リセットトランジスタがオン状態の間、前記第１スイッチングトランジスタ及び前記第２スイッチングトランジスタは、オン状態となる、
　（２）に記載の固体撮像装置。
（５）
　前記第２スイッチングトランジスタは、前記第１タイミングでオフ状態となる、（２）に記載の固体撮像装置。
（６）
　前記第１スイッチングトランジスタは、前記第２タイミングでオフ状態となる、（２）に記載の固体撮像装置。
（７）
　前記第１スイッチングトランジスタは、前記第１容量よりも、高電位側に配置され、
　前記第２スイッチングトランジスタは、前記第２容量よりも、高電位側に配置される、
　（１）に記載の固体撮像装置。
（８）
　前記第１スイッチングトランジスタは、前記第１容量よりも、低電位側に配置され、
　前記第２スイッチングトランジスタは、前記第２容量よりも、低電位側に配置される、
　（１）に記載の固体撮像装置。
（９）
　第５スイッチングトランジスタに接続される第５容量をさらに備え、
　前記第１容量または前記第２容量は、画素信号レベルの電荷を蓄え、
　前記第５容量は、画素リセットレベルの電荷を蓄える、
　（２）に記載の固体撮像装置。
（１０）
　複数の画素が２次元アレイ状に配列された画素アレイ部を備え、
　各々の前記画素は、
　光電変換により電荷を蓄積する光電変換部と、
　前記光電変換によって前記光電変換部に蓄えられた電荷を転送する転送トランジスタと、
　前記転送トランジスタにより転送された電荷を蓄えるフローティングディフュージョンと、
　前記フローティングディフュージョンから受け取った電荷を蓄える第１容量と、
　前記第１容量が蓄える電荷とは異なる極性を有する電荷を蓄える第２容量とを含む、
　固体撮像装置。
（１１）
　前記第２容量の一方を高電位側のノードに接続する第１スイッチングトランジスタと、
　前記第２容量の他方を低電位側のノードに接続する第２スイッチングトランジスタとをさらに含む、
　（１０）に記載の固体撮像装置。
（１２）
　前記第２容量の一方を低電位側のノードに接続する第４スイッチングトランジスタと、
　前記第２容量の他方を高電位側のノードに接続する第３スイッチングトランジスタとをさらに含む、
　（１１）に記載の固体撮像装置。
（１３）
　前記第１スイッチングトランジスタ及び前記第２スイッチングトランジスタは、基準となる第１タイミングでオン状態となる、（１２）に記載の固体撮像装置。
（１４）
　前記第３スイッチングトランジスタ及び前記第４スイッチングトランジスタは、前記第１タイミングとは異なる第２タイミングでオン状態となる、（１３）に記載の固体撮像装置。
（１５）
　前記第１スイッチングトランジスタ及び前記第２スイッチングトランジスタは、前記第２タイミングでオフ状態となる、（１４）に記載の固体撮像装置。
（１６）
　前記第３スイッチングトランジスタ及び前記第４スイッチングトランジスタは、前記第１タイミングでオフ状態となる、（１４）に記載の固体撮像装置。
（１７）
　第５スイッチングトランジスタに接続される第５容量をさらに備え、
　前記第１容量は、画素信号レベルの電荷を蓄え、
　前記第５容量は、画素リセットレベルの電荷を蓄える、
　（１０）に記載の固体撮像装置。
（１８）
　固体撮像装置を備える撮像装置であって、
　前記固体撮像装置は、
　複数の画素が２次元アレイ状に配列された画素アレイ部を備え、
　各々の前記画素は、
　光電変換により電荷を蓄積する光電変換部と、
　前記光電変換によって前記光電変換部に蓄えられた電荷を転送する転送トランジスタと、
　前記転送トランジスタにより転送された電荷を蓄えるフローティングディフュージョンと、
　第１スイッチングトランジスタに接続され、前記フローティングディフュージョンから受け取った電荷を蓄える第１容量と、
　第２スイッチングトランジスタに接続され、前記フローティングディフュージョンから受け取った電荷を蓄える第２容量とを含む、
　撮像装置。
（１９）
　前記第１スイッチングトランジスタ及び前記第２スイッチングトランジスタは、基準となる第１タイミング及び前記第１タイミングとは異なる第２タイミングでそれぞれオン状態となる、（１８）に記載の撮像装置。
（２０）
　前記第１タイミングは、第１フレームの期間に含まれ、前記第２タイミングは、前記第１フレームの次の第２フレームの期間に含まれる、（１９）に記載の撮像装置。
　１：車両、２：撮像装置、３：被写体、３’：被写体、１１：車両制御システム、
　１０：固体撮像装置、１２：垂直駆動部、１３：ＡＤ変換部、１４：水平駆動部、
　１５：制御部、１６：信号処理部、１７：データ記憶部、１８：入出力部、
　２０：画素アレイ部、２１：車両制御ＥＣＵ、２２：通信部、２３：地図情報蓄積部、
　２４：位置情報取得部、２５：外部認識センサ、２６：車内センサ、２７：車両センサ、
　２８：記憶部、２９：走行支援・自動運転制御部、３０：ＤＭＳ、３１：ＨＭＩ、
　３２：車両制御部、６１：分析部、６２：行動計画部、６３：動作制御部、
　７１：自己位置推定部、７２：センサフュージョン部、７３：認識部、
　８１：ステアリング制御部、８２：ブレーキ制御部、８３：駆動制御部、
　８４：ボディ系制御部、８５：ライト制御部、８６：ホーン制御部、
　１３０：半導体基板、１３９：信号線、２００：画素、２０９：信号線、
　２１０：撮像レンズ、２１１：記録部、２２０：情報処理装置、
　２３０：撮像制御部、１０００：回路、１０１０：スイッチ、１０２０：スイッチ、

Claims (20)

  1. 　複数の画素が２次元アレイ状に配列された画素アレイ部を備え、
    　各々の前記画素は、
    　光電変換により電荷を蓄積する光電変換部と、
    　前記光電変換によって前記光電変換部に蓄えられた電荷を転送する転送トランジスタと、
    　前記転送トランジスタにより転送された電荷を蓄えるフローティングディフュージョンと、
    　第１スイッチングトランジスタに接続され、前記フローティングディフュージョンから受け取った電荷を蓄える第１容量と、
    　第２スイッチングトランジスタに接続され、前記フローティングディフュージョンから受け取った電荷を蓄える第２容量とを含む、
    　固体撮像装置。
  2. 　前記第１スイッチングトランジスタ及び前記第２スイッチングトランジスタは、基準となる第１タイミング及び前記第１タイミングとは異なる第２タイミングでそれぞれオン状態となる、請求項１に記載の固体撮像装置。
  3. 　前記第１タイミングは、第１フレームの期間に含まれ、前記第２タイミングは、前記第１フレームの次の第２フレームの期間に含まれる、請求項２に記載の固体撮像装置。
  4. 　前記第１容量及び前記第２容量の電荷を排出するリセットトランジスタをさらに含み、
    　前記リセットトランジスタがオン状態の間、前記第１スイッチングトランジスタ及び前記第２スイッチングトランジスタは、オン状態となる、
    　請求項２に記載の固体撮像装置。
  5. 　前記第２スイッチングトランジスタは、前記第１タイミングでオフ状態となる、請求項２に記載の固体撮像装置。
  6. 　前記第１スイッチングトランジスタは、前記第２タイミングでオフ状態となる、請求項２に記載の固体撮像装置。
  7. 　前記第１スイッチングトランジスタは、前記第１容量よりも、高電位側に配置され、
    　前記第２スイッチングトランジスタは、前記第２容量よりも、高電位側に配置される、
    　請求項１に記載の固体撮像装置。
  8. 　前記第１スイッチングトランジスタは、前記第１容量よりも、低電位側に配置され、
    　前記第２スイッチングトランジスタは、前記第２容量よりも、低電位側に配置される、
    　請求項１に記載の固体撮像装置。
  9. 　第５スイッチングトランジスタに接続される第５容量をさらに備え、
    　前記第１容量または前記第２容量は、画素信号レベルの電荷を蓄え、
    　前記第５容量は、画素リセットレベルの電荷を蓄える、
    　請求項２に記載の固体撮像装置。
  10. 　複数の画素が２次元アレイ状に配列された画素アレイ部を備え、
    　各々の前記画素は、
    　光電変換により電荷を蓄積する光電変換部と、
    　前記光電変換によって前記光電変換部に蓄えられた電荷を転送する転送トランジスタと、
    　前記転送トランジスタにより転送された電荷を蓄えるフローティングディフュージョンと、
    　前記フローティングディフュージョンから受け取った電荷を蓄える第１容量と、
    　前記第１容量が蓄える電荷とは異なる極性を有する電荷を蓄える第２容量とを含む、
    　固体撮像装置。
  11. 　前記第２容量の一方を高電位側のノードに接続する第１スイッチングトランジスタと、
    　前記第２容量の他方を低電位側のノードに接続する第２スイッチングトランジスタとをさらに含む、
    　請求項１０に記載の固体撮像装置。
  12. 　前記第２容量の一方を低電位側のノードに接続する第４スイッチングトランジスタと、
    　前記第２容量の他方を高電位側のノードに接続する第３スイッチングトランジスタとをさらに含む、
    　請求項１１に記載の固体撮像装置。
  13. 　前記第１スイッチングトランジスタ及び前記第２スイッチングトランジスタは、基準となる第１タイミングでオン状態となる、請求項１２に記載の固体撮像装置。
  14. 　前記第３スイッチングトランジスタ及び前記第４スイッチングトランジスタは、前記第１タイミングとは異なる第２タイミングでオン状態となる、請求項１３に記載の固体撮像装置。
  15. 　前記第１スイッチングトランジスタ及び前記第２スイッチングトランジスタは、前記第２タイミングでオフ状態となる、請求項１４に記載の固体撮像装置。
  16. 　前記第３スイッチングトランジスタ及び前記第４スイッチングトランジスタは、前記第１タイミングでオフ状態となる、請求項１４に記載の固体撮像装置。
  17. 　第５スイッチングトランジスタに接続される第５容量をさらに備え、
    　前記第１容量は、画素信号レベルの電荷を蓄え、
    　前記第５容量は、画素リセットレベルの電荷を蓄える、
    　請求項１０に記載の固体撮像装置。
  18. 　固体撮像装置を備える撮像装置であって、
    　前記固体撮像装置は、
    　複数の画素が２次元アレイ状に配列された画素アレイ部を備え、
    　各々の前記画素は、
    　光電変換により電荷を蓄積する光電変換部と、
    　前記光電変換によって前記光電変換部に蓄えられた電荷を転送する転送トランジスタと、
    　前記転送トランジスタにより転送された電荷を蓄えるフローティングディフュージョンと、
    　第１スイッチングトランジスタに接続され、前記フローティングディフュージョンから受け取った電荷を蓄える第１容量と、
    　第２スイッチングトランジスタに接続され、前記フローティングディフュージョンから受け取った電荷を蓄える第２容量とを含む、
    　撮像装置。
  19. 　前記第１スイッチングトランジスタ及び前記第２スイッチングトランジスタは、基準となる第１タイミング及び前記第１タイミングとは異なる第２タイミングでそれぞれオン状態となる、請求項１８に記載の撮像装置。
  20. 　前記第１タイミングは、第１フレームの期間に含まれ、前記第２タイミングは、前記第１フレームの次の第２フレームの期間に含まれる、請求項１９に記載の撮像装置。
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