JPH0350973A

JPH0350973A - ディジタル固体撮像装置

Info

Publication number: JPH0350973A
Application number: JP1184415A
Authority: JP
Inventors: Fumihiko Ando; 文彦安藤
Original assignee: Nippon Hoso Kyokai NHK; Japan Broadcasting Corp
Current assignee: Japan Broadcasting Corp
Priority date: 1989-07-19
Filing date: 1989-07-19
Publication date: 1991-03-05
Anticipated expiration: 2015-02-07
Also published as: JP3007099B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明はディジタル固体撮像装置に関するものである。

［発明の概要］本発明は、複数画素を有する固体撮像素子からのディジ
タル画素信号を、画素に１対１に対応した半導体メモリ
に全画素同時に、また複数フレームにわたり時系列的に
格納することにより、ハイスビート撮影を可能にしたも
のである。

［従来の技術］従来の固体撮像装置は、その出力信号を記憶する場合、
外部の記憶装置と撮像システムを構成し、固体撮像素子
からのアナログ出力信号をアナログ−ディジタル（Ａ／
Ｄ）変換器によりディジタル信号に変ｔ＾し、そのディ
ジタル信号を外部の記憶装置に記録するようになってい
た。

また、例えば、特願昭５９−２７３１４４号公報に開示
されている固体撮像装置は、第７図に示すように、直接
ディジタル信号を出力するようになっているが、その出
力信号を記録する場合、外部の記憶装置と撮像システム
を構成し、そのディジタル信号を外部の記憶装置に記録
するようになっていた。

［発明が解決しようとする課題］外部記憶装置にディジタル信号を記録する場合、（１）
外部記憶装置の動作周波数を映像帯域周波数以上に上げ
るか、あるいは、（２）直並列変換を行なわなければな
らない。

（１）の場合、固体撮像素子からの出力が、はとんどの
場合、時系列に並んだ単線直列出力であるため、その周
波数帯域は、標準テレビ方式で約６Ｍ）ＩＺ　、ハイビ
ジョンで３０　ＭＨｚになり、記憶装置の動作周波数は
それぞれ周波数帯域の２倍の１２ＭＨｚ、６０ＭＨｚに
なる。

したがって、固体撮像装置と外部記憶装置により構成さ
れるシステムにより、３倍〜ｌＯ倍のスローモーション
のためのハイスピード撮影を行ない、それを記憶する場
合、外部記憶装置の動作周波数は上述した動作周波数の
３倍〜ｌＯ倍、すなわち、標準テレビ方式の場合、３６
　ＭＨｚ　〜１２０Ｍ）Ｉｚ。

ハイビジョンの場合、１８０　ＭＨｚ　〜８００　ＭＨ
ｚにする必要があり、ハイスピード撮影に対応すること
が極めて困難であった。

（２）の場合、動作周波数は６０ＭＨｚが限度であり、
ハイスピード撮影に対応することが極めて困難であった
。

本発明の目的は、上記のような問題点を解決し、ハイス
ピード撮影ができるディジタル固体撮像装置を提供する
ことにある。

［課題を解決するための手段］このような目的を達成するため、本発明は、複数画素を
有し、かつ、ディジタル画素信号を出力する固体撮像素
子と、前記画素に１対１に対応し、かつ、前記ディジタ
ル画素信号を格納する半導体メモリとを備えたことを特
徴とする。

［作　用］本発明では、複数画素を有する固体撮像素子からのディ
ジタル画素信号を、画素に１対１に対応する半導体メモ
リに格納する。

［実施例］以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明する
。

第１図は本発明の第１実施例を示す。

これはエリアセンサの例で、第２図に示す基板をｎ層積
層したものである。ｎは、ＮＴＳＣ方式の場合、４９０
前後、ハイビジョンの場合、１０３５程度である。

図において、１は受光部である。２は撮像部で、光セン
サおよびパルス発生器１１と、カウンタ１２により、第
７図に示すものとほぼ同様に構成されている。撮像部２
から１画素当たりａ　ｂｉｔ〜１０ｂｉｔのディジタル
信号が直接出力されるようになっている。３はメモリ部
で、１画素当たり８　ｂｉｔ〜１０　ｂｉｔの半導体メ
モリセル１３からなるメモリ板をに段設けである。この
メモリ板の１段は画像信号の１フレニムに対応させであ
る。

ディジタル出力部５の選択フレーム水平出力線１９は、
それぞれ外部に信号を取り出すための電極（ポンディン
グパッド）に電気的に接続されている。

第２図において、１５は水平走査回路、１６は垂直走査
回路、１７はフレーム走査回路である。

本実施例のディジタル固体撮像装置は、画像を記録する
場合、フレーム走査回路１７の出力信号に同期して、ま
ず、１段目のメモリ板に１フレ一ム分のディジタル画像
信号を各画素ごとに一斉に記録し、ついで、撮像部のカ
ウンタをリセットしてカウント値を「０」　にする。そ
して、次のフレームの信号をカウンタによりカウントす
る。１フレ一ム分の蓄積時間が経過すると同時に、カウ
ンタに蓄積した信号をフレーム走査回路１７の出力信号
に同期して第２段目のメモリ板に記録する。以後、この
ような手順をに段目まで繰り返す。

３倍のスローモーション撮影を行なう場合は、フレーム
走査回路１７のクロック周期は、２：１飛越走査の場合
３０ＸＪ　［）ＩＺ］、順次走査の場合ｅｏｘＪ［Ｈ２
］　となる。ハイビジョンで、例えば、１０倍のスロー
モーション撮影をする場合、クロック信号の周波数は高
々８００　Ｈｚになる。

記録された信号を読み出す場合は、フレーム走査回路で
第１段目のメモリ板を選択し、垂直走査回路１６により
テレビジョン方式の第１走査線に対応する第１層目を選
択し、次に、水平走査回路１５により第１画素に対応す
るメモリセルの信号から順次読み出す。このようにして
水平走査回路１５による走査が終了すると、垂直走査回
路１６により順次走査の場合は第２層目を選択し、同様
に水平走査を行なって第２ラインに相当する画像信号を
読み出す飛越し走査（インターレース）の場合は、第１
層目の次に第３層目を選択する。以下ＮＴＳＣ方式と同
様に各層を選択して読み出す。そして、第ｎ層の垂直走
査が終了すると、フレーム走査回路１７により第２フレ
ームに相当する第２段目を選択し、同様に水平、垂直走
査を行なって、第２フレーム目の画像信号を読み出す。

以後、ｋ段目までこのような手順を繰り返す。

このような読み出し走査は、通常のテレビジョン方式と
同一の速度、すなわち、毎秒３０フレーム（または毎秒
６０フイールド）で行なうため、フレーム走査回路１７
によるフレーム走査を３０Ｊ　Ｈｚで行なった場合、３
倍のスローモーション画像が再生できる。全再生時間は
に７３０秒であり、全記録時間はに／３０Ｊ秒になる。

例えば、６倍のスローモーションで１０秒間記録する場
合、メモリセルの段数には１ａｏｏ　（＝　ＩＯＸ　３
０ｘ６）段になる。

メモリ部の奥行きの長さは、１画素当たり８ｂｉｔを使
用すると、１段当たり約２０μｍでできるので、全要約
３６＋ｎｍとなる。この長さはＮＴＳＣでもハイビジョ
ンでもほぼ同じである。

本実施例のディジタル撮像装置は、このように構成した
ので、ハイビジョンでのハイスピード撮影、例えば、毎
秒３００フレームとか、９００フレームとかのフレーム
レートで、撮影と記録が可能になる。記録された映像を
通常のフレームレート、すなわち、３０フレ一ム／秒で
読み出すことによって、ハイビジョンでの１０倍や３０
倍のスローモーションが可能になる。

（第２実施例）第３図は本発明の第２実施例を示す。

これはメモリセルのピッチを撮像部の画素ピッチより大
きくした第４図に示す基板をｎ層積層してなるエリアセ
ンサの例で、撮像レンズの制約などで撮像部２の面積や
メモリ部３の奥行きを大きくできない場合に利点がある
。メモリ部３だけはその幅を太きくし、撮像部２の画素
ピッチとメモリ部のセルピッチを変えて作ることも可能
であり、この場合同一のメモリ段数であっても、奥行き
の長さを第２図に示す基板のそれに比して短くすること
ができる。

（第３実施例）第５図は本発明の第３実施例を示す。

これはラインセンサの例である。本実施例は第１実施例
の第ｍ層目の基板との比較で言えば、ディジタル信号を
外部に出力する回路が相違する。すなわち、第１実施例
では、フレーム走査回路１７により出力するようにした
が、本実施例では垂直走査回路２７により出力するよう
にした。このようにしたので、本実施例の作用効果は第
１実施例のそれと木質的に相違しない。ただ、１層に簡
素化した構成で回転体などを、１枚の２次元的画像とし
て記録することができるという利点がある。

第６図は本発明のディジタル固体撮像装置を用いたカラ
ーカメラを示す。これは結像レンズ３０を介して人力さ
れた光を赤色、青色、緑色に分光するプリズム３１に赤
用固体撮像装置３２、経用固体撮像装置３３、青用固体
撮像装置３４を密着させ、経用固体撮像装置３３の後方
に駆動回路、映像処理等のプリント基板３５を配置した
例で、カメラ全体をコンパクトにできるという利点があ
る。

なお、電子スチルカメラ等に本発明のディジタル固体撮
像装置を用いた場合、全く機構部を有さず、全体をコン
パクトにできるという利点がある。また、多数（Ｋ枚）
の静止画を記録することができるという利点がある。

［発明の効果］以上説明したように、本発明によれば、複数画素を有す
る固体撮像素子からのディジタル画素信号を、画素に１
対１に対応した半導体メモリに格納するようにしたので
、ハイスピード撮影ができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明第１実施例のディジタル固体撮像装置を
示す斜視図、第２図は第１図示第ｍ層目の基板の構成を示すブロック
図、第３図は本発明第２実施例のディジタル固体撮像装置を
示す斜視図、第４図は第３図示第ｍ層目の基板の構成を示すブロック
図、第５図は本発明第３実施例の構成を示すブロック図、第６図は本発明に係るディジタル固体撮像装置を用いた
カラーカメラの構成の一例を示すブロック図、第７図は従来のディジタル固体撮像装置を示すブロック
図である。１・・・受光部、２・・・撮像部、３・・・メモリ部、５・・・ディジタル出力部、１１・・・光センサおよびパルス発生器、１２・・・カ
ウンタ、１３・・・メモリセル。

Claims

【特許請求の範囲】複数画素を有し、かつ、ディジタル画素信号を出力する
固体撮像素子と、前記画素に１対１に対応し、かつ、前記ディジタル画素
信号を格納する半導体メモリとを備えたことを特徴とするディジタル固体撮像装置。