JP3007099B2 - ディジタル固体撮像装置 - Google Patents
ディジタル固体撮像装置Info
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- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 13
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- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims 1
- 230000007274 generation of a signal involved in cell-cell signaling Effects 0.000 claims 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
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- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
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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。
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、ハイスピード撮影を可能にした
ものである。
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、ハイスピード撮影を可能にした
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換し、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。
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換し、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。
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）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、ほとんど
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6MHz、ハイビジョン
で30MHz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。
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6MHz、ハイビジョン
で30MHz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〜10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〜10倍、すなわち、標準テレビ方式の場合、36MHz
〜120MHz、ハイビジョンの場合、180MHz〜600MHz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。
されるシステムにより、３倍〜10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〜10倍、すなわち、標準テレビ方式の場合、36MHz
〜120MHz、ハイビジョンの場合、180MHz〜600MHz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。
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影装置を提供す
ることにある。
スピード撮影ができるディジタル固体撮影装置を提供す
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、本願発明は、少なく
とも１ライン上の画素に１対１に対応させた光検知手段
を有し該各光検知手段にフォトンが入射される度にパル
ス状の電気信号をそれぞれ発生するパルス信号発生手段
と、 該パルス信号発生手段に１対１に対応させた計数手段
であって、該パルス信号発生手段により発生されたパル
ス状の電気信号の数を予め定めた時間間隔ごとに計数す
る計数手段とを有するディジタル固体撮像装置におい
て、 前記１ライン上の画素に１対１に対応させたメモリセ
ルよりなるメモリセル群を複数段有する半導体メモリ
と、 前記各計数手段によりパルス状の電気信号の数が前記
予め定めた時間間隔ごとに計数される度に、該各計数手
段による計数値を前記半導体メモリのメモリセル群に順
次記憶し、メモリセル群への記憶を該メモリセル群の各
メモリセルに対して同時に行う記憶制御手段と、 前記メモリセル群から記憶内容を読み出す読出制御手
段と を前記光検知手段と、前記パルス信号発生手段と、前記
計数手段とを有する半導体基板と同一の半導体基板内に
備えたことを特徴とする。
とも１ライン上の画素に１対１に対応させた光検知手段
を有し該各光検知手段にフォトンが入射される度にパル
ス状の電気信号をそれぞれ発生するパルス信号発生手段
と、 該パルス信号発生手段に１対１に対応させた計数手段
であって、該パルス信号発生手段により発生されたパル
ス状の電気信号の数を予め定めた時間間隔ごとに計数す
る計数手段とを有するディジタル固体撮像装置におい
て、 前記１ライン上の画素に１対１に対応させたメモリセ
ルよりなるメモリセル群を複数段有する半導体メモリ
と、 前記各計数手段によりパルス状の電気信号の数が前記
予め定めた時間間隔ごとに計数される度に、該各計数手
段による計数値を前記半導体メモリのメモリセル群に順
次記憶し、メモリセル群への記憶を該メモリセル群の各
メモリセルに対して同時に行う記憶制御手段と、 前記メモリセル群から記憶内容を読み出す読出制御手
段と を前記光検知手段と、前記パルス信号発生手段と、前記
計数手段とを有する半導体基板と同一の半導体基板内に
備えたことを特徴とする。
［作用］ 本願発明では、各計数手段によりパルス状の電気信号
の数が予め定めた時間間隔ごとに計数される度に、各計
数手段による計数値を半導体メモリのメモリセル群に順
次記憶し、メモリセル群への記憶をメモリセル群の各メ
モリセルに対して同時に行う記憶制御手段と、メモリセ
ル群から記憶内容を読み出す読出制御手段とを、光検知
手段とパルス信号発生手段と計数手段とを有する半導体
基板と同一の半導体基板内に備えることにより、ハイス
ピード撮影に対応することができる。
の数が予め定めた時間間隔ごとに計数される度に、各計
数手段による計数値を半導体メモリのメモリセル群に順
次記憶し、メモリセル群への記憶をメモリセル群の各メ
モリセルに対して同時に行う記憶制御手段と、メモリセ
ル群から記憶内容を読み出す読出制御手段とを、光検知
手段とパルス信号発生手段と計数手段とを有する半導体
基板と同一の半導体基板内に備えることにより、ハイス
ピード撮影に対応することができる。
［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。
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。
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
図に示すものとはほぼ同様に構成されている。撮像部２
から１画素当たり8bit〜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8bit〜10bitの半導体メモリセル13からなるメモ
リ板をｋ段設けてある。このメモリ板の１段は画像信号
の１フレームに対応させてある。
ンサおよびパルス発生器11と、カウンタ12により、第７
図に示すものとはほぼ同様に構成されている。撮像部２
から１画素当たり8bit〜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8bit〜10bitの半導体メモリセル13からなるメモ
リ板をｋ段設けてある。このメモリ板の１段は画像信号
の１フレームに対応させてある。
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（ボンディン
グパッド）に電気的に接続されている。
それぞれ外部に信号を取り出すための電極（ボンディン
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。
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フレー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フレー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ｋ段目まで繰り返す。
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フレー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フレー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ｋ段目まで繰り返す。
Ｊ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30
×Ｊ［Hz］，順次走査の場合60×Ｊ［Hz］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600Hzになる。
ム走査回路17のクロック周期は、2:1飛越走査の場合30
×Ｊ［Hz］，順次走査の場合60×Ｊ［Hz］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600Hz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。
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フィールド）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、Ｊ倍のスロー
モーション画像が再生できる。全再生時間はk/30秒であ
り、全記録時間はk/30J秒になる。
と同一の速度、すなわち、毎秒30フレーム（または毎秒
60フィールド）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、Ｊ倍のスロー
モーション画像が再生できる。全再生時間はk/30秒であ
り、全記録時間はk/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ｋは1800（＝10×30×６）段にな
る。
合、メモリセルの段数ｋは1800（＝10×30×６）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、全長約36mm
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。
すると、１段当たり約20μｍでできるので、全長約36mm
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フレーム／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。
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フレーム／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だけはその幅を大きくし、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。
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だけはその幅を大きくし、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
実施例のそれと本質的に相違しない。ただ、１層に簡素
化した構成で回転体などを、１次の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。
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
実施例のそれと本質的に相違しない。ただ、１層に簡素
化した構成で回転体などを、１次の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を介して入力さ
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、緑用固体撮像装置33、青用固体撮像装
置34を密着させ、緑用固体撮像装置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。
ラーカメラを示す。これは結像レンズ30を介して入力さ
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、緑用固体撮像装置33、青用固体撮像装
置34を密着させ、緑用固体撮像装置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。
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。
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。
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。
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。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H04N 5/335 Z H01L 27/14 Z
Claims (1)
- 【請求項１】少なくとも１ライン上の画素に１対１に対
応させた光検知手段を有し該各光検知手段にフォトンが
入射される度にパルス状の電気信号をそれぞれ発生する
パルス信号発生手段と、 該パルス信号発生手段に１対１に対応させた計数手段で
あって、該パルス信号発生手段により発生されたパルス
状の電気信号の数を予め定めた時間間隔ごとに計数する
計数手段と を有するディジタル固体撮像装置において、 前記１ライン上の画素に１対１に対応させたメモリセル
よりなるメモリセル群を複数段有する半導体メモリと、 前記各計数手段によりパルス状の電気信号の数が前記予
め定めた時間間隔ごとに計数される度に、該各計数手段
による計数値を前記半導体メモリのメモリセル群に順次
記憶し、メモリセル群への記憶を該メモリセル群の各メ
モリセルに対して同時に行う記憶制御手段と、 前記メモリセル群から記憶内容を読み出す読出制御手段
と を前記光検知手段と、前記パルス信号発生手段と、前記
計数手段とを有する半導体基板と同一の半導体基板内に
備えたことを特徴とするディジタル固体撮像装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1184415A JP3007099B2 (ja) | 1989-07-19 | 1989-07-19 | ディジタル固体撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1184415A JP3007099B2 (ja) | 1989-07-19 | 1989-07-19 | ディジタル固体撮像装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0350973A JPH0350973A (ja) | 1991-03-05 |
| JP3007099B2 true JP3007099B2 (ja) | 2000-02-07 |
Family
ID=16152770
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1184415A Expired - Fee Related JP3007099B2 (ja) | 1989-07-19 | 1989-07-19 | ディジタル固体撮像装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3007099B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000045440A1 (en) | 1999-01-28 | 2000-08-03 | Shimadzu Corporation | Imaging device and motion picture camera provided with imaging device |
| JP6748505B2 (ja) * | 2016-07-28 | 2020-09-02 | 日本放送協会 | 信号処理回路 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5686593A (en) * | 1979-12-18 | 1981-07-14 | Fujitsu Ltd | Television signal conversion system for infrared ray video signal |
| JPS59126378A (ja) * | 1983-01-07 | 1984-07-20 | Mitsubishi Electric Corp | 撮像装置 |
| JPH0799868B2 (ja) * | 1984-12-26 | 1995-10-25 | 日本放送協会 | 固体撮像装置 |
| JPS63299461A (ja) * | 1987-05-28 | 1988-12-06 | Fujitsu Ltd | 撮像装置 |
-
1989
- 1989-07-19 JP JP1184415A patent/JP3007099B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0350973A (ja) | 1991-03-05 |
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