JP3242099B2 - Video camera unit - Google Patents

Video camera unit

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JP3242099B2
JP3242099B2 JP13276388A JP13276388A JP3242099B2 JP 3242099 B2 JP3242099 B2 JP 3242099B2 JP 13276388 A JP13276388 A JP 13276388A JP 13276388 A JP13276388 A JP 13276388A JP 3242099 B2 JP3242099 B2 JP 3242099B2
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lens
signal
horizontal
circuit
vertical
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一八男 竹本
博一 惣慶
準一郎 中島
正行 高橋
国雄 丹羽
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION

本発明はビデオ・カメラ・ユニット、特に小型で明る
いビデオ・カメラ・ユニットに関する。
The present invention relates to video camera units, and in particular to small and bright video camera units.

【0002】[0002]

【従来の技術】[Prior art]

近年、超小型の1/3インチ固体撮像デバイスが開発さ
れ、これを応用したドアスコープTVカメラ等が試みられ
ている。 これに用いられる広角レンズは、球面収差、非点収
差、歪曲収差、色収差、正弦条件等に係る一定の光学的
性状が要求されることから、8〜10枚のレンズが組み合
わされている(例えば特開昭48−64927号公報)。ま
た、フォトダイオードとスイッチMOSFETとの組合せから
なる固体撮像チップ(ICチップ)は、例えば特開昭56−
152382号公報で公知である。上記固体撮像チップを利用
した監視用又は家庭用等のテレビジョンカメラでは、光
学レンズに自動絞り機構が設けられている。
In recent years, ultra-small 1 / 3-inch solid-state imaging devices have been developed, and door scope TV cameras and the like using such devices have been tried. The wide-angle lens used for this purpose is required to have certain optical properties related to spherical aberration, astigmatism, distortion, chromatic aberration, sine condition, and the like. JP-A-48-64927). A solid-state imaging chip (IC chip) comprising a combination of a photodiode and a switch MOSFET is disclosed in, for example,
It is publicly known from Japanese Patent Publication No. 152382. In a television camera for surveillance or home use using the solid-state imaging chip, the optical lens is provided with an automatic aperture mechanism.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】[Problems to be solved by the invention]

上記広角レンズはレンズの枚数が多く、小型化に向い
ていない。 また、上記自動絞り機構付のレンズは、比較的複雑な
機械部品を必要とし、テレビジョンカメラにおけるレン
ズ部の大型化及び高コスト化の原因となっている。ま
た、上記自動絞り機構は、比較的複雑な機械部品からな
るため、機械的機構部分の摩耗による信頼性の点でも問
題がある。 さらに、従来のビデオ・カメラ・ユニットでは、レン
ズと固体撮像装置の収納に関して考慮されてなく、ビデ
オ・カメラ・ユニットとして小型化に向いていない。本
発明の一つの目的は超小型のビデオ・カメラ・ユニット
を提供することである。
The wide-angle lens has a large number of lenses and is not suitable for miniaturization. Further, the lens with the automatic iris mechanism requires relatively complicated mechanical parts, which causes the lens part of the television camera to be large and expensive. In addition, since the automatic drawing mechanism is composed of relatively complicated mechanical parts, there is a problem in reliability due to wear of the mechanical mechanism. Furthermore, the conventional video camera unit does not consider the storage of the lens and the solid-state imaging device, and is not suitable for miniaturization as a video camera unit. One object of the present invention is to provide a very small video camera unit.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】[Means for Solving the Problems]

本願において開示される発明のうち、代表的なものの
概要は、レンズと、直方体状の固体撮像デバイスと、上
記レンズと上記デバイスとを収納するホルダーと、上記
デバイスが設けられる基板と、上記ホルダーに設けられ
た上記レンズを収納する筒状の第1の収納部と、上記ホ
ルダーに設けられた上記デバイスを収納する第2の収納
部とを具備し、上記第1の収納部は上記レンズの外径と
ほぼ同一の内径を有する第1の内壁を有し、上記第2の
収納部は、上記デバイスを収納するようデバイスの直方
体状の外周とほぼ同一な形状に形成された第2の内壁と
を有し、上記ホルダーは上記基板に設けられることを特
徴とするものである。 また、本発明の実施例によれば、幾つかのレンズを非
球面に形成した複数のプラスチックレンズと電気的に感
度が可変できる撮像回路とから成るビデオ・カメラ・ユ
ニットが提供される。
Among the inventions disclosed in the present application, an outline of a typical one is a lens, a rectangular solid imaging device, a holder for housing the lens and the device, a substrate on which the device is provided, and a holder for the device. A first storage section for storing the lens provided therein; and a second storage section for storing the device provided in the holder, wherein the first storage section is provided outside the lens. A first inner wall having an inner diameter substantially equal to a diameter, wherein the second storage portion has a second inner wall formed to have substantially the same shape as a rectangular parallelepiped outer periphery of the device so as to store the device; And the holder is provided on the substrate. Further, according to the embodiment of the present invention, there is provided a video camera unit including a plurality of plastic lenses in which some lenses are formed as aspherical surfaces, and an imaging circuit capable of electrically varying sensitivity.

【0005】 全レンズがプラスチック製であるから、これらのレン
ズは、射出成形等適宜成形手段により簡単に成形でき、
したがって、研磨を要するガラスレンズでは不可能な非
球面レンズも容易に製作でき、幾つかのレンズを非球面
にすることにより、少ない枚数であっても、問題となる
球面収差、非点収差、歪曲収差、色収差、正弦条件を補
正でき、レンズの枚数を減らすことができ、小型化、軽
量化、低コスト化を可能とする。
Since all lenses are made of plastic, these lenses can be easily molded by appropriate molding means such as injection molding.
Therefore, aspherical lenses that cannot be polished with glass lenses that require polishing can be easily manufactured. Even if the number of lenses is small, the problem of spherical aberration, astigmatism, and distortion can be reduced even if the number of lenses is small. Aberration, chromatic aberration, and sine conditions can be corrected, the number of lenses can be reduced, and miniaturization, weight reduction, and cost reduction can be achieved.

【0006】 また、固体撮像回路は電気的に感度が可変であるた
め、従来のような機械的な絞り機構を不要とすることが
でき、上記レンズの小型化と併せカメラ全体の大幅な小
型化を達成することができる。特に超小型監視用カメラ
では両者の技術はその一方でも欠かせない重要な技術と
なった。 さらに、レンズを収納する筒状の第1の収納部と、デ
バイスを収納する第2の収納部を有することで、小型化
が可能となる。
In addition, since the solid-state imaging circuit is electrically variable in sensitivity, it is possible to eliminate the need for a mechanical diaphragm mechanism as in the related art. Can be achieved. Especially for micro surveillance cameras, both technologies have become important technologies. Furthermore, the provision of the first cylindrical storage section for storing the lens and the second storage section for storing the device enables miniaturization.

【0007】[0007]

【発明の実施の形態】BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

第1図乃至第4図、表1は、本発明に係る広角レンズ
と、これを用いた超小型TVカメラユニットを示してい
る。第1図はカメラユニットの断面図、第2図はそれを
下から(撮像デバイス側)からみたときの平面図であ
る。
FIGS. 1 to 4 and Table 1 show a wide-angle lens according to the present invention and a micro TV camera unit using the same. FIG. 1 is a cross-sectional view of the camera unit, and FIG. 2 is a plan view when the camera unit is viewed from below (the imaging device side).

【0008】 第1図および第2図において、1は、基部に撮像デバ
イス収納部11を形成した筒状のレンズホルダー、L1,L2,
L3,L4は、このレンズホルダーのレンズ収納部12に内装
された組合せプラスチックレンズ、6は、上記撮像素子
収納部11にレンズと対応させて内装した固体撮像デバイ
スである。
In FIG. 1 and FIG. 2, reference numeral 1 denotes a cylindrical lens holder having an imaging device storage section 11 formed at a base, L 1 , L 2 ,
L 3 and L 4 are combination plastic lenses housed in the lens housing 12 of the lens holder, and 6 is a solid-state imaging device housed in the image sensor housing 11 corresponding to the lens.

【0009】 レンズホルダー1は、プラスチックレンズL1〜L4と熱
膨張係数の近い材料、例えば合成樹脂等から成る。撮像
デバイス収納部11は撮像デバイス6がぴたりと収まるよ
う直方体状に形成される。撮像デバイス収納部11とレン
ズ収納部12との間には内向きフランジ13が設けられ、こ
の内向きフランジ13によってレンズL1〜L4と固体撮像デ
バイス6との位置合せができるようになっている。ホル
ダー1の先端にはレンズが抜け出ないようリング状のふ
た14が取り付けられている。
The lens holder 1 is made of a material having a thermal expansion coefficient close to that of the plastic lenses L 1 to L 4 , for example, a synthetic resin. The imaging device storage section 11 is formed in a rectangular parallelepiped shape so that the imaging device 6 can be easily fitted. Is inward flange 13 provided between the imaging device housing portion 11 and the lens housing portion 12, so it is aligned with the lens L 1 ~L 4 and the solid-state image device 6 by the inward flange 13 I have. A ring-shaped lid 14 is attached to the tip of the holder 1 so that the lens does not come off.

【0010】 プラスチックレンズL1〜L4は、具体的には別表第1に
示す定数で設計され第4図に示す特性を持つ。第1番目
のレンズL1と第2番目のレンズL2が凹レンズを、また、
第3番目のレンズL3と第4番目のレンズL3が凸レンズを
なし、第3番目のレンズL3の前後両面#5,#6と第4番
目のレンズL4の前面#7を非球面にしている。これらの
レンズL1〜L4は、周縁部に上記レンズ収納部12に嵌まり
かつレンズ相互に所定の間隔を保つリブ21,31,41,51を
備えている。 固体撮像デバイス6は、基板62と、基板62上にマウン
トされた固体撮像半導体チップ64と、基体62の2辺に取
付けられた外部接続用リード61から成る。チップ64の大
きさは例えば対角1/3インチに設定される。
The plastic lenses L 1 to L 4 are specifically designed with the constants shown in Appendix 1 and have the characteristics shown in FIG. The first lens L 1 and the second lens L 2 are concave lenses,
Third lens L 3 and the fourth lens L 3 forms the convex lens, the third front and rear both sides # 5 of lens L 3, # 6 and the fourth non-spherical front # 7 of lens L 4 I have to. These lenses L 1 to L 4 are provided with ribs 21, 31, 41, 51 which are fitted on the lens housing portion 12 at a peripheral edge thereof and keep a predetermined distance from each other. The solid-state imaging device 6 includes a substrate 62, a solid-state imaging semiconductor chip 64 mounted on the substrate 62, and external connection leads 61 attached to two sides of the base 62. The size of the chip 64 is set to, for example, 1/3 inch diagonal.

【0011】 次に、レンズL1〜L4の構成を第3図、第4図、表1及
び表2を参照して説明する。 第3図は第1図に示されるレンズL1〜L4のみを取り出
して表わした図で、左から順番に#1〜#8のレンズ面
番号を付けている。表1は各レンズ面#1〜#8及び各
レンズL1〜L4に対応するレンズ面曲率半径γ、レンズ面
間距離d、屈折率nおよび分散率νの各設計定数の一例
を示すもので、半径γ及び距離dは4枚のレンズの合成
焦点距離E.F.Lを1としたときのE.F.Lとの比で表わして
いる。
Next, the configuration of the lenses L 1 to L 4 will be described with reference to FIGS. 3 and 4, Tables 1 and 2. Figure 3 is with a lens L 1 ~L 4 only view showing taken out, the lens surface numbers # 1 to # 8 from the left in the order shown in Figure 1. Table 1 shows an example of each lens surface # 1 to # 8 and each lens L 1 ~L 4 lens surface curvature radius γ corresponding to the lens surface distance d, the refractive index n and the design constants of the dispersion rate ν Where the radius γ and the distance d are expressed as a ratio to the EFL when the combined focal length EFL of the four lenses is set to 1.

【0012】 レンズをなるべく少ない枚数で所定の特性を得るため
には次のような考え方を採り入れると良い。 第1レンズL1は凸面(#1)を被写体側にむけたメ
ニスカス正レンズ、 第2レンズL2は両面(#3、#4)凹状の負レン
ズ、 第3レンズL3は両面(#5、#6)凸状で非球面正
レンズ、 第4レンズL4は非球面の凸面(#7)を被写体側に
向けたメニスカス正レンズにすれば良い。
In order to obtain predetermined characteristics with as few lenses as possible, it is preferable to adopt the following concept. The first lens L 1 is a convex surface (# 1) meniscus positive lens toward the subject side, a second lens L 2 is two-sided (# 3, # 4) concave negative lens, the third lens L 3 duplex (# 5 , # 6) convex aspheric positive lens, a fourth lens L 4 may be a convex surface of aspherical (# 7) to the positive meniscus lens toward the subject side.

【0013】 また、各レンズ及びレンズ面の各定数は、好ましくは
次のような条件に合うように選ばれる。 (1)f1>50f (2)0.4f<d2<0.6f (3)1.0f<r3 ここで、fはレンズL1〜L4の合成焦点距離、f1はレン
ズL1の独立焦点距離、d2はレンズ面#2及び#3間に距
離、r3はレンズ面#3の曲率半径である。
Further, each constant of each lens and each lens surface is preferably selected so as to satisfy the following conditions. (1) f 1> 50f ( 2) 0.4f <d 2 <0.6f (3) 1.0f <r 3 where, f is the composite focal length of the lens L 1 ~L 4, f 1 is independently of the lens L 1 focal length, d 2 is the lens surface # distance between 2 and # 3, r 3 is the radius of curvature of the lens surface # 3.

【0014】 各条件の設定理由は下記の通りである。 (1)の条件に関し、仮にf1<50fとした場合負の歪
曲収差が大きくなり、像面湾曲の補正過剰となる。ま
た、コマ収差が発生する。 (2)の条件においてはd2の値が下限を下回る内向性
のコマ収差が発生し、上限を超えると外向性のコマ収差
が発生する様になる。 (3)の条件においてr3の値が合成焦点距離fを下回
ると下限に向うと負の歪曲収差が大きくなる。 なお、さらに良好な収差補正上、上記諸条件の他に実
施例に示すように第3レンズの両面及び第4レンズの被
写体側の面を非球面にする事によって容易に調整が可能
である。
The reason for setting each condition is as follows. With respect to the condition (1), if f 1 <50f, the negative distortion becomes large, and the field curvature is overcorrected. Also, coma aberration occurs. (2) coma inward fall below the lower limit value of d 2 in the condition occurred, it becomes as if the upper limit is coma extrovert occur. Under the condition (3), when the value of r 3 is smaller than the combined focal length f, the negative distortion increases as the value of r 3 decreases toward the lower limit. For better aberration correction, in addition to the above conditions, adjustment can be easily made by making both surfaces of the third lens and surfaces of the fourth lens on the subject side aspherical as shown in Examples.

【0015】 本実施例における各収差は、第4図に示すようにな
り、図中D,G,C,F,E線は、夫々、D−線,G−線,C−線,F
−線,E−線,球面収差曲線,色収差を表わす。M,Sはメ
リディオナル断面、サジタル断面を表わす。 これらの収差曲線より分かる様に、球曲収差の補正が
良く、開放時におけるフレアーが極めて小である。又ザ
イデル係数(表3)に見られる様にコマ収差の補正が良
く結像性能が良好である。本来の目的から歪曲収差は、
補正に対して大きい。 なお、レンズ面#5〜#7は非球面に形成されてお
り、表1の曲率半径rには*1〜*3の注釈を付けてい
るが、この曲率の算出方法は表2とその下の注釈に示し
てある。
Each aberration in the present embodiment is as shown in FIG. 4. In FIG. 4, D, G, C, F, and E lines are D-line, G-line, C-line, and F-line, respectively.
-Line, E- line, spherical aberration curve, and chromatic aberration. M and S represent a meridional section and a sagittal section. As can be seen from these aberration curves, spherical aberration is well corrected, and the flare when opened is extremely small. Also, as seen from the Seidel coefficient (Table 3), the coma aberration is well corrected and the imaging performance is good. From its original purpose, distortion is
Great for correction. In addition, the lens surfaces # 5 to # 7 are formed as aspherical surfaces, and the radius of curvature r in Table 1 is annotated with * 1 to * 3. In the note.

【0016】 第5図は本発明による固体撮像ユニットの他の実施例
を示す断面図であり、第6図はそれを下からみたときの
平面図(レンズL1〜L4、ふた114、ホルダ1の上端部は
省略)であり、第5図は第6図のV−V切断線を切断面
としたときの断面となっている。 114はレンズL1〜L4をレンズホルダー1に収納した後
に組立てるふたである。レンズホルダー1の上部先端部
111の高さはレンズL1の縁部分よりも高く形成され、ま
たその内側には切欠きによる垂直部112と水平底部113が
形成されている。この水平底部113の高さはレンズL1の
縁部分とほぼ同じ高さが若干それより高くなるよう設定
される。 このように、レンズホルダー1の上部先端部111〜113
の階段部分を形成することによって、ふた114のはめ込
みが容易になると共にふた114と階段部分111〜113の接
着面積が増え接着強度が高くなる。また、ふた114の底
部はレンズL1の縁部分とレンズホルダー1の部分113の
双方に接着剤等を介して接触するので安定した構造が得
られる。
FIG. 5 is a sectional view showing another embodiment of the solid-state imaging unit according to the present invention, and FIG. 6 is a plan view of the solid-state imaging unit viewed from below (lenses L 1 to L 4 , lid 114, holder). 1 is omitted), and FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line VV in FIG. 114 is a lid assembled after accommodating the lens L 1 ~L 4 to the lens holder 1. Top end of lens holder 1
The height of 111 is formed higher than the edge portion of the lens L1, and a vertical portion 112 and a horizontal bottom portion 113 formed by notches are formed inside thereof. The height of the horizontal bottom portion 113 is set so that the height is substantially the same as the height of the edge portion of the lens L1. Thus, the upper end portions 111 to 113 of the lens holder 1 are
By forming the step portion, the lid 114 is easily fitted, and the bonding area between the lid 114 and the step portions 111 to 113 is increased, so that the bonding strength is increased. Further, since the bottom of the lid 114 contacts both the edge of the lens L1 and the portion 113 of the lens holder 1 via an adhesive or the like, a stable structure can be obtained.

【0017】 ふた114の下方には切り欠き部110が設けられ、接着剤
の注入口として利用される。 レンズホルダー1の下方内側部分には突起部116と切
欠き部115とが設けられている。切欠き部115はレンズL4
〜L1を順次積み重ねていったときの追い出される空気の
ドレイン口として役立ち、レンズL4〜L1が空気により浮
き上がるのを防止できる。突起部116は下側レンズL4と
固体撮像チップ64との距離を定めるのに有効である。ま
た、突起部116は乱反射光がチップ64に入射してフレア
現象を引き起こすのを防ぐための遮光体としても役立っ
ている。S1〜S3も同様な目的で設けられた、つやのない
黒色の遮光板であり、ドーナツ状に形成されている。
A notch 110 is provided below the lid 114, and is used as an adhesive injection port. A projection 116 and a notch 115 are provided in a lower inner portion of the lens holder 1. Notch 115 is lens L4
It serves as a drain port for the air expelled when L1 to L1 are sequentially stacked, and prevents the lenses L4 to L1 from being lifted up by air. The protrusion 116 is effective for determining the distance between the lower lens L4 and the solid-state imaging chip 64. Further, the projection 116 also serves as a light shield for preventing the irregularly reflected light from entering the chip 64 and causing a flare phenomenon. S 1 to S 3 also provided the same purpose, a light shielding plate of gloss without black, it is formed in a donut shape.

【0018】 レンズホルダー1の外形は下部に平坦な突出部117が
設けられるようにされており、この突出部117はこの撮
像ユニットをカメラ本体に設けられた穴に挿入するとき
のストッバとして利用できる。 ふた114の内側傾斜面150は階段状に形成され、その部
分に当る不要な光を外部へ乱反射させるためのものであ
る。 固体撮像デバイス6はホルダ1の下側内壁125に沿っ
てはめ込まれる。このときのガイドになるのが、ホルダ
1の底面に突出して設けられた半円部126であり、デバ
イス6のプラスチック基板62もその形状に合わせ半円の
凹部が形成されている。なお、第6図の平面図では、ホ
ルダ1の底面部118に便宜上ハッチングをしてある。
The outer shape of the lens holder 1 is provided with a flat protrusion 117 at a lower portion, and the protrusion 117 can be used as a stop when the imaging unit is inserted into a hole provided in the camera body. . The inner inclined surface 150 of the lid 114 is formed in a step-like shape, and serves to diffuse unnecessary light hitting the portion to the outside. The solid-state imaging device 6 is fitted along the lower inner wall 125 of the holder 1. The guide at this time is a semicircular portion 126 protruding from the bottom surface of the holder 1, and the plastic substrate 62 of the device 6 is also formed with a semicircular concave portion according to its shape. In the plan view of FIG. 6, the bottom surface 118 of the holder 1 is hatched for convenience.

【0019】 デバイス6の平面(X,Y方向)上の位置合わせはこの
ようにホルダ1の内壁125,126によって行われるが、縦
方向(Z方向)についてはホルダ1の底面から少し奥の
方に位置する(第5図)階段部123,124で決められ、レ
ンズL1〜L4の撮像チップ64面への焦点合わせ距離を決め
ることができる。階段部123,124は第6図の平面図にお
いて、上下2箇所に設けられており、境界線123,124の
部分で段差が形成されている。階段部123,124はパッケ
ージ62の上面のリード61が無い部分に接しているので、
リード61の厚みやたわみがレンズ、撮像チップ間の距離
精度に影響を及ぼさない。
The alignment of the device 6 on the plane (X and Y directions) is performed by the inner walls 125 and 126 of the holder 1 in this way, but in the vertical direction (Z direction), the device 6 is positioned slightly deeper from the bottom surface of the holder 1. (FIG. 5) The distance of focusing between the lenses L1 to L4 and the surface of the imaging chip 64 can be determined by the steps 123 and 124. The step portions 123 and 124 are provided at two upper and lower portions in the plan view of FIG. 6, and a step is formed at the boundary lines 123 and 124. Since the steps 123 and 124 are in contact with the portion of the package 62 where the leads 61 do not exist,
The thickness and the bending of the lead 61 do not affect the accuracy of the distance between the lens and the imaging chip.

【0020】 第7図は本発明によるビデオ・カメラ・ユニットの他
の実施例を示す断面図である。 本実施例の第1図および第5図の実施例と異なる特徴
点の1つは、視野角が広角でなく通常の角度にした点で
あり、レンズの枚数が1枚少なく合計3枚と原価低減を
可能とした点である。 レンズL11は両面(#11,#12)共に凸状の正レンズ、
レンズL12は凹面#13を被写体に向け、撮像デバイス側
の面#14を非球面としたメニスカス正レンズ、レンズL
13は被写体側の面#15を非球面としたメニスカス正レン
ズで構成される。 各レンズ面の定数は表4、非球面レンズ面の定数は表
5、各レンズ面のサイデル収差係数等の諸特性は表6お
よび第8図に示してあり、各記号及び各記号の添字の付
け方は前述の第3図の実施例と同様であるのでその説明
は省略する。
FIG. 7 is a sectional view showing another embodiment of the video camera unit according to the present invention. One of the feature points of the present embodiment different from the embodiment of FIGS. 1 and 5 is that the viewing angle is not a wide angle but a normal angle, and the number of lenses is reduced by one to a total of three. This is a point that reduction has been made possible. Lens L 11 is double-sided (# 11, # 12) both convex positive lens,
Lens L 12 is a concave surface facing # 13 on the subject, positive meniscus lens faces # 14 of the image pickup device side and aspherical, lens L
Reference numeral 13 denotes a meniscus positive lens having an aspherical surface # 15 on the subject side. Table 4 shows the constants of the respective lens surfaces, Table 5 shows the constants of the aspherical lens surfaces, and Table 6 and FIG. 8 show various characteristics such as the Seidel aberration coefficient of each lens surface. The method of attachment is the same as that of the embodiment of FIG.

【0021】 このような各レンズ、メンズ面の最適設計定数は下記
の通りである。 (4)f2>0 (5)r6>0 (6)0.25<d4<0.35 (7)f3>f2>f1>0 (8)r4>0 このような構成によれば、第8図の収差曲線より明ら
かなように高次の球面収差及びコマ収差の補正が良く、
開放時におけるフレアーが極めて小さい。また表6に示
すザイデル係数から明らかなように、コマ収差の補正が
良く結像性能が良好である。
The optimum design constants of each lens and the men's surface are as follows. (4) f 2 > 0 (5) r 6 > 0 (6) 0.25 <d 4 <0.35 (7) f 3 > f 2 > f 1 > 0 (8) r 4 > 0 According to such a configuration, As is clear from the aberration curves in FIG. 8, the correction of high-order spherical aberration and coma is good,
Flare when opened is extremely small. Further, as is clear from the Seidel coefficient shown in Table 6, the coma aberration is well corrected and the imaging performance is good.

【0022】 本実施例の他の特徴点はホルダー100にカーボンを含
ませることによって撮像デバイス64を外部から静電シー
ルドした点である。 このホルダー100は、ポリカーボネート樹脂に適量の
ガラスを混合させ、更に全体の10〜200%の割合でカー
ボンを混入させてトランスファーモールドすることによ
って形成される。 このホルダーはカメラ・ユニットを本体に取付ける際
本体のシャーシ150を介して固体撮像デバイス64のリー
ド61と共に交流的に接地される。 なお、ホルダー100に混入させる材料としてはカーボ
ンの他に銀粒子を使用しても良い。
Another feature of the present embodiment is that the imaging device 64 is electrostatically shielded from the outside by including carbon in the holder 100. The holder 100 is formed by mixing an appropriate amount of glass with a polycarbonate resin, further mixing carbon at a ratio of 10 to 200% of the whole, and performing transfer molding. This holder is AC grounded together with the leads 61 of the solid-state imaging device 64 via the chassis 150 of the main body when the camera unit is mounted on the main body. Note that, as a material to be mixed into the holder 100, silver particles may be used in addition to carbon.

【0023】 なお、上述のTVカメラユニットは、全長および最大径
をそれぞれ15mm内外に小型に形成できる。また、光学系
では、広角、様準、望遠を可能とし、それぞれを例え
ば、焦点距離f=4.8mm,f=7.3mm,f=15.0mm、明るさF
=1:1.6〜2.0、画角80゜〜90゜(広角),45゜〜50゜
(標準),20゜〜25゜(望遠)等に構成できる。
The above-mentioned TV camera unit can be formed in a small size with a total length and a maximum diameter of 15 mm each. Further, the optical system enables wide-angle, normal, and telephoto, each of which has, for example, a focal length f = 4.8 mm, f = 7.3 mm, f = 15.0 mm, and a brightness F
= 1: 1.6-2.0, angle of view 80 ° -90 ° (wide angle), 45 ° -50 ° (standard), 20 ° -25 ° (telephoto), etc.

【0024】 ところで、固体撮像チップ64は、電気的に感度が可変
とされており、従って絞り或はシャツタスピードを電気
的に調整できる機能を持たせており、前述した固定式の
レンズにおいては極めて好都合である。以下チップ64の
内部回路を第9図で、撮像(カメラ)回路全体のブロッ
ク構成を第10図を参照しながら説明する。
Meanwhile, the solid-state imaging chip 64 has an electrically variable sensitivity, and thus has a function of electrically adjusting the aperture or the shutter speed. It is very convenient. Hereinafter, the internal circuit of the chip 64 will be described with reference to FIG. 9, and the block configuration of the entire imaging (camera) circuit will be described with reference to FIG.

【0025】 第9図には、この発明が適用されるTSL(Transversal
Signal Line)方式の固体撮像装置の一実施例の要部
回路図が示されている。同図の各回路素子は、公知の半
導体集積回路の製造技術によって、特に制限されない
が、単結晶シリコンのような1個の半導体基板上におい
て形成される。同図の主要なブロックは、実際の幾何学
的な配置に合わせて描かれている。 図の上下端にある○印は信号端子であり、第1図、第
2図に示されたデバイス6のリード61に電気的に接続さ
れる。なお、第1図、第2図のリード61の数は便宜上16
個で表わしているが、第9図のチップ内回路に合わせる
と24個(通称24ピンDILパッケージ)にすれば良い。
FIG. 9 shows a TSL (Transversal) to which the present invention is applied.
1 is a main part circuit diagram of an embodiment of a solid-state imaging device of a (Signal Line) type. Each circuit element in the figure is formed on a single semiconductor substrate such as single crystal silicon, although not particularly limited by a known semiconductor integrated circuit manufacturing technique. The main blocks in the figure are drawn according to the actual geometric arrangement. The signal terminals at the upper and lower ends of the figure are signal terminals, which are electrically connected to the leads 61 of the device 6 shown in FIGS. The number of leads 61 in FIGS. 1 and 2 is 16 for convenience.
Although the number is represented by individual pieces, it is sufficient to use 24 pieces (commonly referred to as a 24-pin DIL package) in accordance with the circuit in the chip shown in FIG.

【0026】 画素アレイPDは、4行、2列分が代表として例示的に
示されている。但し、図面が複雑化されてしまうのを防
ぐために、上記4行分のうち、2行分の画素セルに対し
てのみ回路記号が付加されている。1つの画素セルは、
フォトダイオードD1と垂直走査線VL1にそのゲートが結
合されたスイッチMOSFETQ1と、水平走査線HL1にそのゲ
ートが結合されたスイッチMOSFETQ2の直列回路から構成
される。上記フォトダイオードD1及びスイッチMOSFETQ
1,Q2からなる画素セルと同じ行(水平方向)に配置され
る他の同様な画素セル(D2,Q3,Q4)等の出力ノードは、
同図において横方向に延長される水平信号線HS1に結合
される。他の行についても上記同様な画素セルが同様に
結合される。
The pixel array PD is exemplarily shown for four rows and two columns. However, in order to prevent the drawing from becoming complicated, circuit symbols are added only to the pixel cells of two rows out of the four rows. One pixel cell is
It comprises a series circuit of a photodiode D1 and a switch MOSFET Q1 whose gate is coupled to a vertical scanning line VL1, and a switch MOSFET Q2 whose gate is coupled to a horizontal scanning line HL1. The above photodiode D1 and switch MOSFET Q
Output nodes such as other similar pixel cells (D2, Q3, Q4) arranged in the same row (horizontal direction) as the pixel cell composed of 1, Q2 are:
In the figure, it is coupled to a horizontal signal line HS1 extending in the horizontal direction. Pixel cells similar to the above are similarly combined in other rows.

【0027】 例示的に示されている水平走査線HL1は、同図におい
て縦方向に延長され、同じ列に配置される画素セルのス
イッチMOSFETQ2,Q6等のゲートに共通に結合される。他
の列に配置される画素セルも上記同様に対応する水平走
査線HL2等に結合される。
The horizontal scanning line HL 1 exemplarily shown is extended in the vertical direction in the figure, and is commonly coupled to gates of the switch MOSFETs Q 2 and Q 6 of pixel cells arranged in the same column. Pixel cells arranged in other columns are also coupled to the corresponding horizontal scanning lines HL2 and the like as described above.

【0028】 この実施例では、固体撮像装置に対して実質的な電子
式の自動絞り機能を付加するため、言い換えるならば、
フォトダイオードに対する実質的な蓄積時間を可変にす
るため、上記画素アレイを構成する水平信号線HS1ない
しHS4等の両端に、それぞれスイッチMOSFETQ8、Q9及びQ
26、Q28が設けられる。右端側に配置される上記スイッ
チMOSFETQ8、Q9は、上記水平信号線HS1,HS2をそれぞれ
縦方向に延長される出力線VSに結合させる。この出力線
VSは、端子Sに結合され、この端子Sを介して外部に設
けられるプリアンプの入力に読み出し信号が伝えられ
る。また、左端側に配置される上記スイッチMOSFETQ2
6、Q28は、上記水平信号線HS1,HS2をそれぞれ縦方向に
延長されるダミー(リセット)出力線DVSに結合させ
る。この出力線DVSは、特に制限されないが、端子RVに
結合される。これによって必要なら上記ダミー出力線DV
Sの信号を外部端子RVから送出できるようにしている。
In this embodiment, in order to add a substantial electronic automatic aperture function to the solid-state imaging device, in other words,
In order to vary the substantial accumulation time for the photodiode, switch MOSFETs Q8, Q9 and Q
26 and Q28 are provided. The switch MOSFETs Q8 and Q9 arranged on the right end couple the horizontal signal lines HS1 and HS2 to output lines VS extending in the vertical direction, respectively. This output line
VS is coupled to a terminal S, and a read signal is transmitted to an input of a preamplifier provided outside via the terminal S. Also, the switch MOSFET Q2 arranged on the left end side
6, Q28 couples the horizontal signal lines HS1 and HS2 to a dummy (reset) output line DVS extending in the vertical direction, respectively. The output line DVS is coupled to the terminal RV, although not particularly limited. This allows the dummy output line DV if necessary
The signal of S can be transmitted from the external terminal RV.

【0029】 この実施例では、特に制限されないが、上記各行の水
平信号線HS1ないしHS4には、端子RPから水平帰線期間に
おいて供給されるリセット信号によってオン状態にされ
るスイッチMOSFETQ27、Q29等が設けられる。これらのMO
SFETQ27、Q29等のオン状態によって、外部端子RVから上
記ダミー出力線DVSを介して一定のバイアス電圧(図示
せず)が各水平信号線HS1ないしHS4に与えられる。上記
のようなリセット用MOSFETQ27、Q29等が設けられる理由
は、次の通りである。上記水平信号線HS1ないしHS4に結
合されるスイッチMOSFETのドレイン等の半導体領域も感
光性を持つことがあり、このような寄生フォトダイオー
ドにより形成される偽信号(スメア,ブルーミング)
が、非選択時にフローテイング状態にされる水平信号線
に蓄積される。そこでこの実施例では、上述のように水
平帰線期間を利用して、全ての水平信号線HS1ないしHS4
を上記所定のバイアス電圧にリセットするものである。
これにより、選択される水平信号線に関しては、常に上
記偽信号をリセットした状態から画素信号を取り出すも
のであるため、出力される画素信号に含まれる偽信号を
大幅に低減できる。なお、上記偽信号(スメア、ブルー
ミング)に関しては、例えば、特開昭57−17276号公報
に詳細に述べられている。
In this embodiment, although not particularly limited, switch MOSFETs Q 27, Q 29, etc., which are turned on by a reset signal supplied from the terminal RP during a horizontal retrace period, are provided on the horizontal signal lines HS 1 to HS 4 of each row. Provided. These MO
Depending on the ON state of the SFETs Q27, Q29, etc., a constant bias voltage (not shown) is applied from the external terminal RV to the horizontal signal lines HS1 to HS4 via the dummy output line DVS. The reason why the reset MOSFETs Q27, Q29, etc. are provided as described above is as follows. A semiconductor region such as a drain of a switch MOSFET coupled to the horizontal signal lines HS1 to HS4 may also be photosensitive, and a false signal (smearing, blooming) formed by such a parasitic photodiode.
Are stored in a horizontal signal line that is set to a floating state when not selected. Accordingly, in this embodiment, all the horizontal signal lines HS1 to HS4
Is reset to the predetermined bias voltage.
Thus, for the selected horizontal signal line, the pixel signal is always extracted from the state where the false signal is reset, so that the false signal included in the output pixel signal can be significantly reduced. The false signal (smear, blooming) is described in detail in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-17276.

【0030】 上記水平走査線HL1ないしHL2等には、水平シフトレジ
スタHSRにより形成された水平走査信号が供給される。 上記画素アレイPDにおける垂直選択動作(水平走査動
作)を行う走査回路は、次の各回路により構成される。
The horizontal scanning lines HL1 and HL2 are supplied with a horizontal scanning signal formed by a horizontal shift register HSR. A scanning circuit for performing the vertical selection operation (horizontal scanning operation) in the pixel array PD is configured by the following circuits.

【0031】 この実施例では、上記画素アレイPDの水平信号線HS1
ないしHS4等の両端に、一対のスイッチMOSFETQ8、Q9等
及びスイッチMOSFETQ26、Q28等が設けられることに対応
して一対の走査回路が設けられる。
In this embodiment, the horizontal signal line HS1 of the pixel array PD
In addition, a pair of scanning circuits are provided corresponding to the provision of a pair of switch MOSFETs Q8, Q9, etc. and switch MOSFETs Q26, Q28, etc. at both ends of HS4 and the like.

【0032】 この実施例では、産業用途にも適用可能とするため、
インタレースモードの他に選択的な2行同時走査、ノン
インタレースモードでの走査を可能にしている。画素ア
レイPDの右側には、次のような走査回路が設けられる。
垂直シフトレジスタVSRは、読み出し用に用いられる出
力信号SV1,SV2等を形成する。これらの出力信号SV1,SV2
等は、インタレースゲート回路ITG及び駆動回路VDを介
して上記垂直走査線VL1ないしVL4及びスイッチMOSFETQ
8、Q9等のゲートに供給される。
In this embodiment, in order to be applicable to industrial use,
In addition to the interlace mode, selective two-line simultaneous scanning and scanning in a non-interlace mode are enabled. The following scanning circuit is provided on the right side of the pixel array PD.
The vertical shift register VSR forms output signals SV1, SV2 and the like used for reading. These output signals SV1, SV2
The vertical scanning lines VL1 to VL4 and the switch MOSFET Q are connected via the interlace gate circuit ITG and the driving circuit VD.
8, Q9, etc. are supplied to the gate.

【0033】 上記インタレースゲート回路ITGは、インタレースモ
ードでの垂直選択動作(水平走査動作)を行うため、第
1(奇数)フィールドでは、垂直走査線VL1ないしVL4に
は、隣接する垂直走査線VL1、VL2とVL3の組み合わせで
同時選択される。すなわち、奇数フィールド信号FAによ
って制御されるスイッチMOSFETQ18により、垂直シフト
レジスタVSRの出力信号SV1は、水平信号線HS1を選択す
る垂直走査線VLIに出力される。同時に、信号FAによっ
て制御されるスイッチMOSFETQ20とQ22によって、垂直シ
フトレジスタVSRの出力信号SV2は、水平信号線HS2とHS3
を同時選択するよう垂直走査線VL2とVL3に出力される。
以下同様な順序の組み合わせからなる一対の水平信号線
の選択信号が形成される。
The interlace gate circuit ITG performs a vertical selection operation (horizontal scanning operation) in the interlace mode. Therefore, in the first (odd) field, the vertical scanning lines VL1 to VL4 are adjacent to the vertical scanning lines VL1 to VL4. Selected simultaneously with the combination of VL1, VL2 and VL3. That is, the output signal SV1 of the vertical shift register VSR is output to the vertical scanning line VLI that selects the horizontal signal line HS1 by the switch MOSFET Q18 controlled by the odd field signal FA. At the same time, the output signal SV2 of the vertical shift register VSR is changed to the horizontal signal lines HS2 and HS3 by the switch MOSFETs Q20 and Q22 controlled by the signal FA.
Are simultaneously output to the vertical scanning lines VL2 and VL3.
Hereinafter, a selection signal for a pair of horizontal signal lines formed by a combination of the same order is formed.

【0034】 また、第2(偶数)フィールドでは、垂直走査線VL1
ないしVL4には、隣接する垂直走査線VL1とVL2及びVL3と
VL4の組み合わせで同時選択される。すなわち、偶数フ
ィールド信号FBによって制御されるスイッチMOSFETQ19
とQ21により、垂直シフトレジスタVSRの出力信号SV1
は、水平信号線HS1とHS2を選択する垂直走査線VL1とVL2
に出力される。同様に、信号FBによって制御されるスイ
ッチMOSFETQ23とQ25によって、垂直シフトレジスタVSR
の出力信号SV2は、水平信号線HS3とHS4を同時選択する
よう垂直走査線VL3とVL4に出力される。以下同様な順序
の組み合わせからなる一対の水平信号線の選択信号が形
成される。 上記のようなインタレースゲート回路ITGと、次の駆
動回路DVとによって、以下に説明するような複数種類の
水平走査動作が実現される。
In the second (even) field, the vertical scanning lines VL 1
To VL4, adjacent vertical scanning lines VL1, VL2 and VL3
Simultaneously selected in combination with VL4. That is, the switch MOSFET Q19 controlled by the even field signal FB
And Q21, the output signal SV1 of the vertical shift register VSR
Are the vertical scanning lines VL1 and VL2 that select the horizontal signal lines HS1 and HS2.
Is output to Similarly, switch MOSFETs Q23 and Q25 controlled by signal FB cause vertical shift register VSR
Is output to the vertical scanning lines VL3 and VL4 so as to simultaneously select the horizontal signal lines HS3 and HS4. Hereinafter, a selection signal for a pair of horizontal signal lines formed by a combination of the same order is formed. The above-described interlace gate circuit ITG and the next drive circuit DV realize a plurality of types of horizontal scanning operations as described below.

【0035】 上記1つの垂直走査線VL1に対応されたインタレース
ゲート回路ITGからの出力信号は、スイッチMOSFETQ14と
Q15のゲートに供給される。これらのスイッチMOSFETQ14
とQ15の共通化されたドレイン電極は、端子V3に結合さ
れる。上記スイッチMOSFETQ14は、端子V3から供給され
る信号を上記垂直走査線VL1に供給する。また、スイッ
チMOSFETQ15は、上記端子V3から供給される信号を水平
信号線HS1を出力線VSに結合させるスイッチMOSFETQ8の
ゲートに供給される。また、出力信号のハイレベルがス
イッチMOSFETQ14、Q15によるしきい値電圧分だけ低下し
てしまうのを防止するため、特に制限されないが、MOSF
ETQ14のゲートと、MOSFETQ15の出力側(ソース側)との
間にキャパシタC1が設けられる。これによって、インタ
レースゲート回路ITGからの出力信号がハイレベルにさ
れるとき、端子V3の電位をロウレベルにしておいてキャ
パシタC1にプリチャージを行う。この後、端子V3の電位
をハイレベルにすると、キャパシタC1によるブートスト
ラップ作用によって上記MOSFETQ14及びQ15のゲート電圧
を昇圧させることができる。
An output signal from the interlace gate circuit ITG corresponding to the one vertical scanning line VL1 is connected to the switch MOSFET Q14 and
Supplied to the gate of Q15. These switch MOSFETs Q14
And Q15 have a common drain electrode coupled to terminal V3. The switch MOSFET Q14 supplies a signal supplied from a terminal V3 to the vertical scanning line VL1. The switch MOSFET Q15 supplies a signal supplied from the terminal V3 to the gate of the switch MOSFET Q8 that couples the horizontal signal line HS1 to the output line VS. Further, in order to prevent the high level of the output signal from decreasing by the threshold voltage of the switch MOSFETs Q14 and Q15, there is no particular limitation.
A capacitor C1 is provided between the gate of ETQ14 and the output side (source side) of MOSFET Q15. Thus, when the output signal from the interlace gate circuit ITG is set to the high level, the potential of the terminal V3 is set to the low level, and the capacitor C1 is precharged. Thereafter, when the potential of the terminal V3 is set to a high level, the gate voltage of the MOSFETs Q14 and Q15 can be boosted by the bootstrap function of the capacitor C1.

【0036】 上記垂直走査線VL1に隣接する垂直走査線VL2に対応さ
れたインタレースゲート回路ITGからの出力信号は、ス
イッチMOSFETQ16とQ17のゲートに供給される。これらの
スイッチMOSFETQ16とQ17の共通化されたドレイン電極
は、端子V4に結合される。上記スイッチMOSFETQ16は、
端子V4から供給される信号を上記垂直走査線VL2に供給
する。また、スイッチMOSFETQ17は、上記端子V4から供
給される信号を水平信号線HS2を出力線VSに結合させる
スイッチMOSFETQ9のゲートに供給される。また、出力信
号のハイレベルがスイッチMOSFETQ16、Q17によるしきい
値電圧分だけ低下してしまうのを防止するため、特に制
限されないが、MOSFETQ16のゲートと、MOSFETQ17の出力
側(ソース側)との間にキャパシタC2が設けられる。こ
れによって、上記同様なタイミングで端子V4の電位を変
化させることによりキャパシタC2によるブートストラッ
プ作用によって上記MOSFETQ16及びQ17のゲート電圧を昇
圧させることができる。 上記端子V3は、奇数番目の垂直走査線(水平信号線)
に対応した駆動用のスイッチMOSFETに対して共通に設け
られ、端子V4は偶数番目の垂直走査線(水平信号線)に
対して共通に設けられる。
An output signal from the interlace gate circuit ITG corresponding to the vertical scanning line VL2 adjacent to the vertical scanning line VL1 is supplied to the gates of the switch MOSFETs Q16 and Q17. The common drain electrode of these switch MOSFETs Q16 and Q17 is coupled to terminal V4. The switch MOSFET Q16 is
The signal supplied from the terminal V4 is supplied to the vertical scanning line VL2. The switch MOSFET Q17 supplies the signal supplied from the terminal V4 to the gate of the switch MOSFET Q9 that couples the horizontal signal line HS2 to the output line VS. Also, to prevent the high level of the output signal from being reduced by the threshold voltage of the switch MOSFETs Q16 and Q17, there is no particular limitation, but between the gate of the MOSFET Q16 and the output side (source side) of the MOSFET Q17. Is provided with a capacitor C2. Thus, the gate voltage of the MOSFETs Q16 and Q17 can be boosted by the bootstrap effect of the capacitor C2 by changing the potential of the terminal V4 at the same timing as described above. The terminal V3 is an odd-numbered vertical scanning line (horizontal signal line)
, And the terminal V4 is provided commonly to the even-numbered vertical scanning lines (horizontal signal lines).

【0037】 以上のことから理解されるように、端子V3とV4に択一
的にタイミング信号を供給すること及び上記インタレー
スゲート回路ITGによる2行同時選択動作との組み合わ
せによって、インタレースモードによる読み出し動作が
可能になる。例えば、奇数フィールドFAのとき、端子V4
をロウレベルにしておいて、端子V3に上記垂直シフトレ
ジスタVSRの動作と同期したタイミング信号を供給する
ことによって、垂直走査線(水平信号線)をVL1(HS
1)、VL3(HS3)の順に選択することができる。また、
偶数フィールドFBのとき、端子V3をロウレベルにしてお
いて、端子V4に上記垂直シフトレジスタVSRの動作と同
期したタイミング信号を供給することによって、垂直走
査線(水平信号線)をVL2(HS2)、VL4(HS4)の順に選
択することができる。
As can be understood from the above, the combination of the alternate supply of the timing signals to the terminals V3 and V4 and the simultaneous selection operation of two rows by the interlace gate circuit ITG allows the interlace mode to be set. The read operation becomes possible. For example, at odd field FA, terminal V4
Is set to a low level, and a timing signal synchronized with the operation of the vertical shift register VSR is supplied to the terminal V3, thereby connecting the vertical scanning line (horizontal signal line) to VL1 (HS
1), VL3 (HS3) can be selected in this order. Also,
In the case of the even field FB, the terminal V3 is set to the low level, and a timing signal synchronized with the operation of the vertical shift register VSR is supplied to the terminal V4, so that the vertical scanning lines (horizontal signal lines) are VL2 (HS2), VL4 (HS4) can be selected in that order.

【0038】 一方、上記端子V3とV4を同時に上記同様にハイレベル
にすれば、上記インタレースゲート回路ITGからの出力
信号に応じて、2行同時走査を行うことができる。この
場合、上記のように2つのフィールド信号FAとFBによる
2つの画面毎に出力される2つの行の組み合わせが1行
分上下にシフトされることにより、空間的重心の上下シ
フト、言い換えるならば、等価的なインタレースモード
が実現される。
On the other hand, when the terminals V3 and V4 are simultaneously set to the high level as described above, two-row simultaneous scanning can be performed according to the output signal from the interlace gate circuit ITG. In this case, as described above, the combination of the two rows output for each of the two screens by the two field signals FA and FB is shifted up and down by one row, thereby shifting the spatial center of gravity up and down, in other words , An equivalent interlace mode is realized.

【0039】 さらに、例えばFB信号のみをハイレベルにして、1つ
の垂直走査タイミングで、水平シフトレジスタHSRを2
回動作させて、それに同期して端子V3とV4をハイレベル
にさせることによって、VL1,VL2,VL3,VL4の順のように
ノンインタレースモードでの選択動作を実現できる。こ
の場合、より高画質とするために、水平シフトレジスタ
HSR及び垂直シフトレジスタVSRに供給されるクロックが
2倍の周波数にされることが望ましい。すなわち、端子
H1とH2及び端子V1とV2から水平シフトレジストHSR及び
垂直シフトレジスタVSRに供給されるクロック信号の周
波数を2倍の高い周波数にすることによって、1秒間に
60枚の画像をノンインタレース方式により読み出すこと
ができる。なお、端子HIN及びVINは、上記シフトレジス
タHSR,VSRによってそれぞれシフトされる入力信号を供
給する端子であり、入力信号が供給された時点からシフ
ト動作が開始される。このため、上記インタレースゲー
ト回路ITG及び入力端子V3,V4に供給される入力信号の組
み合わせによって、上記2行同時読み出し、インタレー
ス走査、ノンインタレース走査等を行う場合には、出力
信号の垂直方向の上下関係が逆転せぬよう、上記シフト
レジスタVSRの入力信号の供給の際に、タイミング的な
配慮が必要である。
Further, for example, by setting only the FB signal to a high level, the horizontal shift register HSR is set to 2 at one vertical scanning timing.
By rotating the terminals V3 and V4 to the high level in synchronization therewith, the selection operation in the non-interlace mode can be realized in the order of VL1, VL2, VL3, and VL4. In this case, the horizontal shift register
It is desirable that the clock supplied to the HSR and the vertical shift register VSR be doubled in frequency. That is, the terminal
By making the frequency of the clock signal supplied from the terminals H1 and H2 and the terminals V1 and V2 to the horizontal shift register HSR and the vertical shift register VSR twice as high as one second,
60 images can be read out by the non-interlace method. Note that the terminals HIN and VIN are terminals for supplying input signals shifted by the shift registers HSR and VSR, respectively, and the shift operation is started when the input signals are supplied. For this reason, when the above two-row simultaneous reading, interlaced scanning, non-interlaced scanning, etc. are performed by a combination of the input signals supplied to the interlaced gate circuit ITG and the input terminals V3 and V4, the output signal is not When supplying the input signal to the shift register VSR, consideration must be given to the timing so that the vertical relationship of the directions is not reversed.

【0040】 また、上記各垂直走査線VL1及びそれに対応したスイ
ッチMOSFETQ8のゲートと回路の接地電位点との間には、
リセット用MOSFETQ10とQ11が設けられる。これらのリセ
ット用MOSFETQ10とQ11は、他の垂直走査線及びスイッチ
MOSFETに対応して設けられるリセット用MOSFETと共通に
端子V2から供給されるクロック信号を受けて、上記選択
状態の垂直走査線及びスイッチMOSFETのゲート電位を高
速にロウレベルに引き抜くものである。
Further, between each of the vertical scanning lines VL1 and the gate of the corresponding switch MOSFET Q8 and the ground potential point of the circuit,
Reset MOSFETs Q10 and Q11 are provided. These reset MOSFETs Q10 and Q11 are connected to other vertical scan lines and switches.
In response to the clock signal supplied from the terminal V2 in common with the reset MOSFET provided corresponding to the MOSFET, the gate potential of the selected vertical scanning line and the switch MOSFET is rapidly pulled to a low level.

【0041】 この実施例では、前述のように感度可変機能を付加す
るために、感度制御用の垂直シフトレジスタVSRE、イン
タレースゲート回路ITGE及び駆動回路DVEが設けられ
る。これらの感度制御用の各回路は、特に制限されない
が、上記画素アレイPDに対して、左側に配置される。こ
れらの垂直シフトレジスタVSRE、インタレースゲート回
路ITG及び駆動回路DVEは、上記読み出し用の垂直シフト
レジスタVSR、インタレースゲート回路ITG及び駆動回路
DVと同様な回路により構成される。端子VIEないしV4E及
びVINE並びにFAE,ABEからそれぞれ上記同様なタイミン
グ信号が供給される。この場合、上記読み出し用の垂直
シフトレジスタVSRと上記感度可変用の垂直シフトレジ
スタVSREとを同期したタイミングでのシフト動作を行わ
せるため、特に制限されないが、端子VIEとVI及びV2Eと
V2には、同じクロック信号が供給される。したがって、
上記端子V1EとV1及びV2EとV2は、内部回路により共通化
するものであってもよい。上記のように独自の端子V1E
及びV2Eを設けた理由は、この固体撮像装置を手動絞り
や従来の機械的絞り機能を持つテレビジョンカメラに適
用可能にするためのものである。このように感度可変動
作を行わない場合、上記端子V1E及びV2Eを回路の接地電
位のようなロウレベルにすること等によって、上記垂直
シフトレジスタVSREの無駄な消費電力の発生をおさえる
よう配慮されている。
In this embodiment, a vertical shift register VSRE for sensitivity control, an interlace gate circuit ITGE, and a drive circuit DVE are provided in order to add a sensitivity variable function as described above. These sensitivity control circuits are not particularly limited, but are arranged on the left side of the pixel array PD. The vertical shift register VSRE, the interlace gate circuit ITG, and the drive circuit DVE are provided with the read vertical shift register VSR, the interlace gate circuit ITG, and the drive circuit.
It is composed of a circuit similar to DV. Timing signals similar to the above are supplied from terminals VIE to V4E and VINE, and FAE and ABE, respectively. In this case, in order to perform a shift operation at a timing synchronized with the vertical shift register VSR for reading and the vertical shift register VSRE for variable sensitivity, there is no particular limitation, but the terminals VIE, VI and V2E are connected.
The same clock signal is supplied to V2. Therefore,
The terminals V1E and V1 and the terminals V2E and V2 may be shared by an internal circuit. Unique terminal V1E as above
The reason why V2E and V2E are provided is to make this solid-state imaging device applicable to a television camera having a manual aperture or a conventional mechanical aperture function. When the sensitivity variable operation is not performed as described above, the terminals V1E and V2E are set to a low level such as the ground potential of the circuit, etc., so as to reduce wasteful power consumption of the vertical shift register VSRE. .

【0042】 次に、この実施例の固体撮像装置における感度制御動
作を説明する。 説明を簡単にするために、上記ノンインタレースモー
ドによる垂直走査動作を例にして、以下説明する。例え
ば、感度制御用の垂直シフトレジスタVSRE、インタレー
スゲート回路ITGE及び駆動回路DVEによって、読み出し
用の垂直シフトレジスタVSR、インタレースゲート回路I
TG及び駆動回路DVによる第1行目(垂直走査線VL1、水
平信号線HS1)の読み出しに並行して、第4行目(垂直
走査線VL4、水平信号線HS4)の選択動作を行わせる。こ
れによって、水平シフトレジスタHSRにより形成される
水平走査線HL1、HL2等の選択動作に同期して、出力信号
線VSには第1行目におけるフォトダイオードD1、D2等に
蓄積された光信号が時系列的に読み出される。この読み
出し動作は、端子Sから負荷抵抗を介した上記光信号に
対応した電流の供給によって行われ、読み出し動作と同
時にプリチャージ(リセット)動作が行われる。同様な
動作が、第4行目におけるフォトダイオードにおいても
行われる。この場合、上記のような感度可変用の走査回
路(VSRE,ITGE,DVE)によって、第4行目の読み出し動
作は、ダミー出力線DVSに対して行われる。感度制御動
作のみを行う場合、端子RVには端子Sと同じバイアス電
圧が与えられている。これによって、第4行目の各画素
セルに既に蓄積された光信号の掃き出し、言い換えるな
らば、リセット動作が行われる。
Next, a sensitivity control operation in the solid-state imaging device of this embodiment will be described. For the sake of simplicity, the following description will be made taking the vertical scanning operation in the non-interlace mode as an example. For example, a vertical shift register VSRE for sensitivity control, an interlace gate circuit ITGE, and a drive circuit DVE form a vertical shift register VSR for reading, an interlace gate circuit I.
The reading operation of the fourth row (vertical scanning line VL4, horizontal signal line HS4) is performed in parallel with the reading of the first row (vertical scanning line VL1, horizontal signal line HS1) by the TG and the driving circuit DV. Thus, in synchronization with the selection operation of the horizontal scanning lines HL1, HL2, etc. formed by the horizontal shift register HSR, the optical signals accumulated in the photodiodes D1, D2, etc. in the first row are output to the output signal line VS. They are read out in chronological order. This read operation is performed by supplying a current corresponding to the optical signal from the terminal S via a load resistor, and a precharge (reset) operation is performed simultaneously with the read operation. A similar operation is performed in the photodiode in the fourth row. In this case, the reading operation of the fourth row is performed on the dummy output line DVS by the scanning circuit (VSRE, ITGE, DVE) for changing the sensitivity as described above. When only the sensitivity control operation is performed, the same bias voltage as that of the terminal S is applied to the terminal RV. As a result, the optical signal already accumulated in each pixel cell in the fourth row is swept out, in other words, the reset operation is performed.

【0043】 したがって、上記垂直走査動作によって、読み出し用
の垂直シフトレジスタVSR、インタレースゲート回路ITG
及び駆動回路DVによる第4行目(垂直走査線VL4、水平
信号線HS4)の読み出し動作は、上記第1行ないし第3
行の読み出し動作の後に行われるから、第4行目に配置
される画素セルのフォトダイオードの蓄積時間は、3行
分の画素セルの読み出し時間となる。
Therefore, by the above vertical scanning operation, the vertical shift register VSR for reading and the interlace gate circuit ITG
The read operation of the fourth row (vertical scanning line VL4, horizontal signal line HS4) by the driving circuit DV is performed in the first row to the third row.
Since the operation is performed after the row reading operation, the accumulation time of the photodiodes of the pixel cells arranged in the fourth row is the reading time of the pixel cells of three rows.

【0044】 上記に代えて、感度制御用の垂直シフトレジスタVSR
E、インタレースゲート回路ITGE及び駆動回路DVEによっ
て、読み出し用の垂直シフトレジスタVSR、インタレー
スゲート回路ITG及び駆動回路DVによる第1行目(垂直
走査線VL1、水平信号線HS1)の読み出しに並行して、第
2行目(垂直走査線VL2、水平信号線HS2)の選択動作を
行わせる。これによって、水平シフトレジスタHSRによ
り形成される水平走査線HL1,HL2等の選択動作に同期し
て、出力信号線VSには第1行目におけるフォトダイオー
ドD1、D2等に蓄積された光信号が時系列的に読み出され
る。この読み出し動作は、端子Sから負荷抵抗を介した
上記光信号に対応した電流の供給によって行われ、読み
出し動作と同時にプリチャージ(リセット)動作が行わ
れる。同様な動作が、第2行目におけるフォトダイオー
ドD3、D4等においても行われる。これによって、上記第
1行目の読み出し動作と並行して第2行目の各画素セル
に既に蓄積された光信号の掃き出し動作が行われる。し
たがって、上記垂直走査動作によって、読み出し用の垂
直シフトレジスタVSR、インタレースゲート回路ITG及び
駆動回路DVによる第2行目(垂直走査線VL2、水平信号
線HS2)の読み出し動作は、上記第1行の読み出し動作
の後に行われるから、第2行目に配置される画素セルの
フォトダイオードの蓄積時間は、1行分の画素セルの読
み出し時間となる。これによって、上記の場合に比べ
て、フォトダイオードの実質的な蓄積時間を1/3に減少
させること、言い換えるならば、感度を1/3に低くでき
る。
Instead of the above, a vertical shift register VSR for sensitivity control
E, parallel to reading of the first row (vertical scanning line VL1, horizontal signal line HS1) by read vertical shift register VSR, interlace gate circuit ITG and drive circuit DV by interlace gate circuit ITGE and drive circuit DVE Then, the selection operation of the second row (vertical scanning line VL2, horizontal signal line HS2) is performed. Thus, in synchronization with the operation of selecting the horizontal scanning lines HL1, HL2, etc. formed by the horizontal shift register HSR, the optical signals accumulated in the photodiodes D1, D2, etc. in the first row are output to the output signal line VS. They are read out in chronological order. This read operation is performed by supplying a current corresponding to the optical signal from the terminal S via a load resistor, and a precharge (reset) operation is performed simultaneously with the read operation. A similar operation is performed in the photodiodes D3, D4, and the like in the second row. As a result, an operation of sweeping out the optical signals already accumulated in each pixel cell of the second row is performed in parallel with the above-described read operation of the first row. Accordingly, the read operation of the second row (the vertical scan line VL2 and the horizontal signal line HS2) by the read vertical shift register VSR, the interlace gate circuit ITG, and the drive circuit DV is performed by the vertical scan operation. , The accumulation time of the photodiodes of the pixel cells arranged in the second row is the read time of the pixel cells for one row. As a result, the substantial accumulation time of the photodiode can be reduced to 1/3, in other words, the sensitivity can be reduced to 1/3 as compared with the above case.

【0045】 上述のように、感度制御用の走査回路によって行われ
る先行する垂直走査動作によってその行の画素セルがリ
セットされるから、そのリセット動作から上記読み出し
用の走査回路による実際な読み出しが行われるまでの時
間が、フォトダイオードに対する蓄積時間とされる。し
たがって、525行からなる画素アレイにあっては、上記
両垂直走査回路による異なるアドレス指定と共通の水平
走査回路による画素セルの選択動作によって、1行分の
読み出し時間を単位(最小)として最大525までの多段
階にわたる蓄積時間、言い換えるならば、525段階にわ
たる感度の設定を行うことができる。ただし、受光面照
度の変化が、上記1画面を構成する走査時間に対して無
視でき、実質的に一定の光がフォトダイオードに入射し
ているものとする。なお、最大感度(525)は、上記感
度制御用の走査回路は非動作状態のときに得られる。
As described above, the preceding vertical scanning operation performed by the scanning circuit for sensitivity control resets the pixel cells in the row, so that the actual reading by the scanning circuit for reading is performed from the reset operation. The time until the accumulation is taken as the accumulation time for the photodiode. Therefore, in a pixel array composed of 525 rows, different address designations by the two vertical scanning circuits and a selection operation of pixel cells by a common horizontal scanning circuit allow a maximum (525) of reading time for one row as a unit (minimum). The storage time can be set over multiple steps up to, in other words, 525 steps of sensitivity. However, it is assumed that the change in the illuminance of the light receiving surface is negligible with respect to the scanning time forming one screen, and that substantially constant light is incident on the photodiode. Note that the maximum sensitivity (525) is obtained when the scanning circuit for sensitivity control is not operating.

【0046】 上記のような感度制御動作にあっては、画素信号の読
み出しと先行する垂直走査動作によるリセット動作とが
並行して行われる。このため、リセット動作のための画
素信号が、基板等を介した容量結合によって読み出し信
号に混合してしまう場合が生じる。このような容量結合
が生じると、読み出し画素信号にはテレビジョン受像機
におけるゴーストのようなノイズが生じて画質を劣化さ
せてしまう。
In the sensitivity control operation as described above, the reading of the pixel signal and the reset operation by the preceding vertical scanning operation are performed in parallel. For this reason, the pixel signal for the reset operation may be mixed with the readout signal due to capacitive coupling via a substrate or the like. When such capacitive coupling occurs, noise such as a ghost in a television receiver is generated in a read pixel signal, and image quality is deteriorated.

【0047】 そこで、この実施例では、上記水平走査線HL1,HL2等
に対して、ダイオード接続されたMOSFETQQ30,Q31等を介
して外部端子SPから強制的に全水平走査線を選択状態に
させる機能を付加する。すなわち、上記端子SPをハイレ
ベルにすると、水平シフトレジスタHSRの動作に無関係
に、ダイオード形態のMOSFETQ30,Q31等が全てオン状態
になって全水平走査線HL1,HL2等にハイレベルを供給し
て選択状態にさせることができる。また、上記ダイオー
ド形態のMOSFETQ30,Q31等のような一方向性素子を介し
て上記選択レベルを供給するものであるため、上記端子
SPをロウレベルにすれば、上記MOSFETQ30,Q31等はオフ
状態を維持する。これによって、上記のような強制的な
同時選択回路を設けても、水平シフトレジスタHSRのシ
フト動作に従った水平走査線HL1,HL2等が時系列的に選
択レベルにされる動作の妨げになることはない。なお、
水平シフトレジスタHSRが、ダイナミック型回路により
構成される等によって、上記のような強制的な水平走査
線HL1,HL2等の選択レベルによってそのシフト動作に悪
影響が生じるなら、上記選択レベルが水平シフトレジス
タHSRの内部に伝わらないようなスイッチ回路等が付加
される。
Therefore, in this embodiment, the function of forcibly selecting all the horizontal scanning lines from the external terminal SP via the diode-connected MOSFETs QQ30, Q31, etc., for the horizontal scanning lines HL1, HL2, etc. Is added. That is, when the terminal SP is set to a high level, regardless of the operation of the horizontal shift register HSR, all of the diode-type MOSFETs Q30, Q31, etc. are turned on to supply a high level to all the horizontal scanning lines HL1, HL2, etc. Can be selected. Also, since the selection level is supplied through a unidirectional element such as the diode-type MOSFETs Q30 and Q31, the terminal
When the SP is set to the low level, the MOSFETs Q30, Q31 and the like maintain the off state. This prevents the operation of setting the horizontal scanning lines HL1, HL2, and the like according to the shift operation of the horizontal shift register HSR to the selection level in time series even if the forced simultaneous selection circuit as described above is provided. Never. In addition,
If the horizontal shift register HSR is constituted by a dynamic circuit, etc., and the shift operation is adversely affected by the forced selection level of the horizontal scanning lines HL1 and HL2 as described above, the selection level is set to the horizontal shift register. A switch circuit or the like that does not transmit to the inside of the HSR is added.

【0048】 上記水平走査線HL1,HL2等の同時選択動作を後述する
ような水平帰線期間により行われるとともに、上記先行
する垂直走査を開始させる。これにより、上記リセット
させるべき行の全画素の信号を予め強制的にリセットさ
せることができる。したがって、上記水平シフトレジス
タHSRによる水平走査線の選択動作に伴い画素信号の読
み出しにおいて、先行する行からは実質的に画素信号が
出力されない。これによって、上記基板等を介した容量
結合が存在しても読み出し信号には上述のようなノイズ
が現れない。
The simultaneous selection operation of the horizontal scanning lines HL1 and HL2 is performed in a horizontal blanking period as described later, and the preceding vertical scanning is started. Thus, the signals of all the pixels in the row to be reset can be forcibly reset in advance. Therefore, in reading out pixel signals in accordance with the operation of selecting a horizontal scanning line by the horizontal shift register HSR, substantially no pixel signal is output from the preceding row. As a result, the above-described noise does not appear in the read signal even if there is capacitive coupling via the substrate or the like.

【0049】 第10図には、上記固体撮像装置を用いた、自動絞り機
能を持つ撮像装置の一実施例のブロック図が示されてい
る。 固体撮像装置MIDは、上記第9図に示したような感度
可変機能を持つものである。この固体撮像装置MIDから
出力される読み出し信号は、プリアンプによって増幅さ
れる。この増幅信号Voutは、一方において図示しない信
号処理回路に供給され、例えばテレビジョン用の画像信
号とされる。上記増幅信号Voutは、他方において自動絞
り制御用に利用される。すなわち、上記増幅信号Vout
は、ロウパスフィルタLPFに供給され、その平均的な信
号レベルに変換される。この信号は、特に制限されない
が、検波回路DETに供給され、ここで直流信号化され
る。感度制御回路は、上記検波回路DETの出力信号を受
けて、所望の絞り量とを比較して、最適絞り量に対応し
た制御信号を形成する。すなわち、感度制御回路は、固
体撮像装置MIDに前述のような走査タイミングを制御す
るクロック信号を供給する駆動回路からの信号VIN、及
びV1等を受けて、固体撮像装置MIDの読み出しタイミン
グを参照して、それに実質的に先行する信号VINEを形成
する。すなわち、上記タイミング信号VINを基準にし
て、必要な絞り量(感度)に対応した先行するタイミン
グ信号VINEを形成するものであるため、実際には上記タ
イミング信号VINに遅れて信号VINEが形成される。しか
しながら、繰り返し走査が行われるため、上記信号VINE
からみると、次の画面の走査では信号VINが遅れるもの
とされる。すなわち、タイミング信号VINに対して1行
分遅れてタイミング信号VINEを発生すると、次の走査画
面では、タイミング信号VINEは、タイミング信号VINに
対して524行分先行するタイミング信号とみなされる。
上記タイミング信号VIN及びVINEによって、各垂直シフ
トレジスタVSR及びVSREのシフト動作が開始されるか
ら、前述のような感度可変動作が行われる。
FIG. 10 is a block diagram showing an embodiment of an imaging device having the automatic aperture function using the solid-state imaging device. The solid-state imaging device MID has a sensitivity variable function as shown in FIG. The read signal output from the solid-state imaging device MID is amplified by a preamplifier. The amplified signal Vout is supplied to a signal processing circuit (not shown) on the one hand, and becomes an image signal for television, for example. The amplified signal Vout is used for automatic aperture control on the other hand. That is, the amplified signal Vout
Is supplied to a low-pass filter LPF and converted into its average signal level. Although this signal is not particularly limited, it is supplied to a detection circuit DET, where it is converted into a DC signal. The sensitivity control circuit receives the output signal of the detection circuit DET, compares the output signal with a desired aperture amount, and forms a control signal corresponding to the optimal aperture amount. That is, the sensitivity control circuit receives the signals VIN and V1 from the drive circuit that supplies the above-described clock signal for controlling the scanning timing to the solid-state imaging device MID, and refers to the readout timing of the solid-state imaging device MID. To form a signal VINE substantially preceding it. That is, since the preceding timing signal VINE corresponding to the required aperture amount (sensitivity) is formed based on the timing signal VIN, the signal VINE is actually formed later than the timing signal VIN. . However, since the repetitive scanning is performed, the signal VINE
From the viewpoint, it is assumed that the signal VIN is delayed in the next screen scan. That is, when the timing signal VINE is generated one line later than the timing signal VIN, the timing signal VINE is regarded as a timing signal preceding the timing signal VIN by 524 rows in the next scanning screen.
The shift operation of each of the vertical shift registers VSR and VSRE is started by the timing signals VIN and VINE, so that the above-described sensitivity variable operation is performed.

【0050】 感度制御回路は、例えば電圧比較回路によって所望の
絞り量に相当する基準電圧と、上記検波回路DETからの
出力電圧とを比較して、その大小に応じて、1段階づつ
絞り量を変化させる。または、応答性を高くするため
に、上記525段階の絞り量を2値化信号に対応させてお
いて、その最上位ビットから上記電圧比較回路の出力信
号に応じて決定する。例えば、約1/2の絞り量(感度25
6)を基準にして、検波回路DETの信号が基準電圧より大
きいときには1/4(感度128)に、小さいときには3/4
(感度384)とし、以下、それぞれの半分づつの絞り量
を決定する。これによって、感度525段階の中から1つ
の最適絞り量を10回の設定動作によって得ることができ
る。上記絞り量の設定動作、言い換えるならば、感度制
御用の垂直シフトレジスタVSREの初期設定動作(VINE)
を垂直帰線期間において行うものとすると、10枚分の画
面からの読み出し信号動作に応じて最適絞り量の設定を
行うことができる。
The sensitivity control circuit compares a reference voltage corresponding to a desired aperture amount with an output voltage from the detection circuit DET by, for example, a voltage comparison circuit, and adjusts the aperture amount step by step according to the magnitude. Change. Alternatively, in order to increase the response, the 525-step aperture amount is made to correspond to the binarized signal, and the most significant bit is determined according to the output signal of the voltage comparison circuit. For example, about 1/2 aperture (sensitivity 25
With reference to 6), when the signal of the detection circuit DET is higher than the reference voltage, it is 1/4 (sensitivity 128).
(Sensitivity 384), and the halves of the respective apertures are determined. As a result, one optimal aperture amount can be obtained from ten 525 sensitivity steps by ten setting operations. Setting operation of the aperture amount, in other words, initial setting operation of vertical shift register VSRE for sensitivity control (VINE)
Is performed in the vertical flyback period, it is possible to set the optimal aperture amount in accordance with the read signal operation from ten screens.

【0051】 また、特に制限されないが、感度制御回路は、水平帰
線期間において上記強制リセット動作のための信号SPを
発生させる。これに応じて感度制御回路は、水平帰線期
間に入ると先行する行の垂直選択信号を発生させるもの
である。
Although not particularly limited, the sensitivity control circuit generates a signal SP for the forced reset operation during the horizontal flyback period. In response, the sensitivity control circuit generates a vertical selection signal for the preceding row when the horizontal retrace period starts.

【0052】 この実施例の撮像装置では、感度可変機能が固体撮像
装置MIDに内蔵されていること、及びその読み出し出力
信号のレベルを判定して、電気的に上記感度を制御する
ものであるため、上記感度制御回路も半導体集積回路等
により構成できるから、装置の小型軽量化及び高耐久性
を図ることができ、特に操作する人がいない、また明る
さが昼夜で変わる環境におく監視カメラに好適である。
また、監視カメラを超小型とすることができ、その存在
を判らせないようにすることもできる。
In the imaging device of this embodiment, the sensitivity variable function is built in the solid-state imaging device MID, and the level of the readout output signal is determined to electrically control the sensitivity. Since the sensitivity control circuit can also be constituted by a semiconductor integrated circuit or the like, the device can be reduced in size and weight and can have high durability. Particularly, there is no surveillance camera in an environment where there is no operator and the brightness changes day and night. It is suitable.
In addition, the surveillance camera can be made very small, and its existence can be hidden.

【0053】 第11図には、上記固体撮像装置の読み出し動作の一実
施例のタイミング図が示されている。 例えば、垂直走査線VL1がハイレベルのとき、第1行
目の読み出し動作が水平走査線HL1ないしHLmが時系列的
に順次ハイレベルにされることによって行われる。すな
わち、このようにして次々に選択される画素セルのフォ
トダイオードに蓄積された光信号に対応した電流が流れ
ることによって、その画素セルからの読み出し動作と、
次の読み出し動作のためのリセット(プリチャージ)動
作とが同時に行われる。上記光電流を負荷抵抗に流すこ
とによって形成される電圧信号は、第10図に示したプリ
アンプによって増幅されて出力される。上記同様に、先
行する垂直走査線VLnがハイレベルのとき、第n行目の
リセット動作が上記水平走査線HL1ないしHLmの時系列的
の選択動作に応じて行われる。
FIG. 11 shows a timing chart of one embodiment of the read operation of the solid-state imaging device. For example, when the vertical scanning line VL1 is at the high level, the reading operation of the first row is performed by sequentially setting the horizontal scanning lines HL1 to HLm to the high level in time series. That is, the current corresponding to the optical signal accumulated in the photodiode of the pixel cell that is successively selected in this way flows, thereby performing a read operation from the pixel cell,
The reset (precharge) operation for the next read operation is performed simultaneously. The voltage signal formed by flowing the photocurrent through the load resistor is amplified and output by the preamplifier shown in FIG. Similarly, when the preceding vertical scanning line VLn is at a high level, the n-th row reset operation is performed in accordance with the time-series selection operation of the horizontal scanning lines HL1 to HLm.

【0054】 上記一対の行(1、n)に対する読み出しとリセット
動作が終了すると、水平帰線期間に入る。この水平帰線
期間において上記垂直走査線VL1とVLnはハイレベルから
ロウレベルにされ、非選択状態に切り換えられる。そし
て、端子RPがハイレベルにされ、第9図の各リセット用
MOSFETQ27、Q29等をオン状態にする。これによって、非
選択状態の水平信号線HS2等に発生した前述したような
偽信号のリセットが行われる。また、端子SPがハイレベ
ルにされ、全水平走査線HL1〜HLmは強制的に選択レベル
にされる。このとき、感度制御のために先行する次の行
に対応した垂直走査線VLn+1もハイレベルの選択状態
にされる。したがって、上記感度設定のための垂直走査
線VLn+1に対応した1行分の全画素の読み出し(リセ
ット)が行われる。
When the read and reset operations for the pair of rows (1, n) are completed, a horizontal retrace period starts. During the horizontal retrace period, the vertical scanning lines VL1 and VLn are changed from a high level to a low level, and are switched to a non-selected state. Then, the terminal RP is set to the high level, and each reset signal shown in FIG.
Turn on the MOSFETs Q27, Q29, etc. As a result, the above-described false signal generated on the non-selected horizontal signal line HS2 and the like is reset. Further, the terminal SP is set to the high level, and all the horizontal scanning lines HL1 to HLm are forcibly set to the selection level. At this time, the vertical scanning line VLn + 1 corresponding to the next preceding row is also set to the high-level selection state for sensitivity control. Therefore, reading (resetting) of all pixels for one row corresponding to the vertical scanning line VLn + 1 for setting the sensitivity is performed.

【0055】 これにより、上記水平帰線期間が終了して次の第2行
目の読み出し動作に入ると、水平走査線HL1ないしHLmが
時系列的に順次ハイレベルにされ、水平信号線HS2には
上記のような読み出し信号が得られる。このとき、先行
する第n+1行目の水平信号線HSn+1には、上記の強
制リセットの直後であることから信号が得られない。仮
に得られたとしても極めて微小な信号であるため無視す
ることができる。したがって、上記両水平信号線(HS1,
HSn+1)間に基板等を介した容量結合が存在しても、
上記リセット動作に伴う掃き出し信号が上記読み出し信
号側にリークすることがない。したがって、上記のよう
な水平帰線期間での強制的なリセット動作によって高画
質の読み出し信号を得ることができる。
As a result, when the horizontal retrace period ends and the next second row read operation starts, the horizontal scanning lines HL1 to HLm are sequentially set to the high level in a time-series manner, and the horizontal signal lines HS2 are connected to the horizontal signal lines HS2. Can obtain the above read signal. At this time, no signal is obtained on the preceding horizontal signal line HSn + 1 in the (n + 1) th row because it is immediately after the forced reset. Even if it is obtained, it is an extremely small signal and can be ignored. Therefore, both horizontal signal lines (HS1,
HSn + 1), even if there is capacitive coupling via a substrate or the like,
The sweep signal accompanying the reset operation does not leak to the read signal side. Therefore, a high-quality read signal can be obtained by the forced reset operation in the horizontal flyback period as described above.

【0056】 上記の実施例から得られる作用効果は、下記の通りで
ある。 (1)二次元状に配列された複数個の画素セルの信号を
時系列的に出力させる第1の走査回路と、上記第1の走
査回路による垂直走査方向の選択アドレスと独立したア
ドレスにより垂直走査方向の選択動作を行う第2の走査
回路とを設けて、上記第2の走査回路を先行させて動作
させることによって感度可変を可能にするとともに、上
記二次元状に配列された画素セルの水平走査方向の選択
を行う水平走査線に対して全てを強制的に同時選択状態
にさせる外部端子を設け、上記第2の走査回路と外部端
子からの同時選択信号によって、先行する行の全画素信
号を水平帰線期間内にリセット(掃き出させる)させる
ことができる。これによって、先行する垂直走査線に対
応する水平信号線には実質的な画素信号が生じないよう
にすることができるから読み出し画素信号に対するカッ
プリングノイズを防止できるという効果が得られる。
The operation and effect obtained from the above embodiment are as follows. (1) A first scanning circuit for outputting signals of a plurality of pixel cells arranged two-dimensionally in time series, and a vertical scanning by an address independent of a selection address in the vertical scanning direction by the first scanning circuit. A second scanning circuit for performing a selection operation in the scanning direction is provided, and the sensitivity is made variable by operating the second scanning circuit in advance, and the pixel cells of the two-dimensionally arranged pixel cells are arranged. An external terminal is provided for forcibly selecting all the horizontal scanning lines for selecting the horizontal scanning direction in a simultaneous selection state, and all pixels in the preceding row are provided by a simultaneous selection signal from the second scanning circuit and the external terminal. The signal can be reset (swept out) within the horizontal retrace period. As a result, it is possible to prevent a substantial pixel signal from being generated on a horizontal signal line corresponding to a preceding vertical scanning line, so that an effect of preventing coupling noise with respect to a read pixel signal can be obtained.

【0057】 (2)二次元状に配列された複数個の画素セルの信号を
時系列的に出力させる第1の走査回路に加えて、上記第
1の走査回路による垂直走査方向の選択アドレスと独立
したアドレスにより垂直走査方向の選択動作を行う第2
の走査回路を設け、上記第2の走査回路によって第1の
走査回路による垂直走査に対して先行する垂直走査を行
わせることによって、上記2つの垂直走査の時間差に応
じて光電変換素子の蓄積時間を制御することが可能とな
るという効果が得られる。
(2) In addition to a first scanning circuit for outputting signals of a plurality of pixel cells arranged two-dimensionally in time series, a selection address in the vertical scanning direction by the first scanning circuit and A second operation of selecting in the vertical scanning direction by an independent address;
And the second scanning circuit performs vertical scanning preceding the vertical scanning by the first scanning circuit, so that the accumulation time of the photoelectric conversion element according to the time difference between the two vertical scanning operations Can be controlled.

【0058】 (3)上記(1)及び(2)により、高画質を維持しつ
つ、感度可変機能を持つ固体撮像装置を得ることができ
るという効果が得られる。
(3) According to the above (1) and (2), it is possible to obtain a solid-state imaging device having a variable sensitivity function while maintaining high image quality.

【0059】 以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき
具体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定される
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可
能であることはいうまでもない。例えば、第9図の実施
例回路において、インタレースゲート回路や駆動回路
は、その走査方式に応じて種々の実施形態を採ることが
できる。また、先行する行の垂直走査線は、水平帰線期
間のみ選択状態にするものであってもよい。この場合に
は、読み出しを行うべき行に対応した水平信号しか読み
出し信号が出力されないから、前記のような容量結合に
よるノイズの発生を完全に防止することができる。
Although the invention made by the inventor has been specifically described based on the embodiment, the invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the gist of the invention. Needless to say. For example, in the example circuit of FIG. 9, the interlace gate circuit and the drive circuit can adopt various embodiments according to the scanning method. Further, the vertical scanning lines in the preceding row may be in a selected state only during the horizontal retrace period. In this case, since only the horizontal signal corresponding to the row to be read is output as the read signal, it is possible to completely prevent the generation of noise due to the capacitive coupling as described above.

【0060】[0060]

【発明の効果】【The invention's effect】

本願において開示される発明のうち代表的なものによ
って得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りであ
る。 レンズを収納する筒状の第1の収納部と、デバイスを
収納する第2の収納部を有することで、レンズと固体撮
像装置の収納に関して考慮された超小型のビデオ・カメ
ラ・ユニットが可能となる。 さらに、レンズの小型化、機械的な絞り、シャッタ機
構を省くことが可能となり、カメラ全体を著しく小型化
でき、特に監視カメラでは有効である。
The effect obtained by the representative one of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows. By having a cylindrical first storage unit for storing a lens and a second storage unit for storing a device, an ultra-small video camera unit capable of storing a lens and a solid-state imaging device can be provided. Become. Further, it is possible to reduce the size of the lens, eliminate the need for a mechanical aperture, and eliminate the need for a shutter mechanism. This makes it possible to significantly reduce the size of the entire camera.

【0061】 合成焦点距離 E.F.L=1.0 明るさ F No.=2.0 画角 F.A.=87゜ バック・フォーカス B.F=0.55 γ:レンズ面の曲率半径 d:レンズ面間距離 n:レンズのd−線に対する屈折率 ν:レンズの分散率[0061] Synthetic focal length EFL = 1.0 Brightness F No. = 2.0 Angle of view FA = 87 ° Back focus BF = 0.55 γ: radius of curvature of lens surface d: distance between lens surfaces n: refractive index for d-line of lens ν: Lens dispersion

【0062】 [0062]

【0063】 ザイデル収差係数 SA:球面収差係数 CM:コマ収差係数 AS:非点収差係数 DS:歪曲収差係数 PT:ペッツ・バール係数[0063] Seidel aberration coefficient SA: Spherical aberration coefficient CM: Coma aberration coefficient AS: Astigmatism coefficient DS: Distortion aberration coefficient PT: Petzval coefficient

【0064】 合成焦点距離 E.F.L=1.0 明るさ F No.=2.0 画角 F.A.=45゜ バック・フォーカス B.F=0.42 γ:レンズ面の曲率半径 d:レンズ面間距離 n:レンズのd−線に対する屈折率 ν:レンズの分散率[0064] Synthetic focal length EFL = 1.0 Brightness F No. = 2.0 Angle of view FA = 45 ° Back focus BF = 0.42 γ: radius of curvature of lens surface d: distance between lens surfaces n: refractive index of lens to d-line ν: Lens dispersion

【0065】 [0065]

【0066】 ザイデル収差係数 SA:球面収差係数 CM:コマ収差係数 AS:非点収差係数 DS:歪曲収差係数 PT:ペッツ・バール係数[0066] Seidel aberration coefficient SA: Spherical aberration coefficient CM: Coma aberration coefficient AS: Astigmatism coefficient DS: Distortion aberration coefficient PT: Petzval coefficient

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】図1は本発明によるビデオ・カメラ・ユニット
の断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a video camera unit according to the present invention.

【図2】図2はその平面図である。FIG. 2 is a plan view thereof.

【図3】図3は図1及び図5に示すカメラ・ユニットで
使用されるレンズ部分を説明するための図である。
FIG. 3 is a view for explaining a lens portion used in the camera unit shown in FIGS. 1 and 5;

【図4】図4はレンズ部分の特性図である。FIG. 4 is a characteristic diagram of a lens portion.

【図5】図5は本発明の他の実施例を示す断面図であ
る。
FIG. 5 is a sectional view showing another embodiment of the present invention.

【図6】図6は本発明の他の実施例の平面図である。FIG. 6 is a plan view of another embodiment of the present invention.

【図7】図7は本発明の他の実施例を示す断面図であ
る。
FIG. 7 is a sectional view showing another embodiment of the present invention.

【図8】図8は図7の他の実施例に用いられるレンズの
特性を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing characteristics of a lens used in another embodiment of FIG. 7;

【図9】図9は、本発明に係る固体撮像チップ内部回路
の一実施例を示す要部回路図である。
FIG. 9 is a main part circuit diagram showing one embodiment of an internal circuit of the solid-state imaging chip according to the present invention.

【図10】図10は、上記固体撮像チップを用いた撮像装
置の一実施例を示すブロック図である。
FIG. 10 is a block diagram showing one embodiment of an imaging device using the solid-state imaging chip.

【図11】図11は、上記固体撮像チップの動作の一例を
説明するためのタイミング図である。
FIG. 11 is a timing chart for explaining an example of the operation of the solid-state imaging chip.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

L1〜L4……プラスチックレンズ、1……ホルダー、6…
…固体撮像デバイス、64……固体撮像チップ、14……ふ
た、PD……画素アレイ、VSR……読み出し用垂直シフト
レジスタ、ITG……読み出し用インタレースゲート回
路、DV……読み出し用駆動回路、VSRE……感度設定用垂
直シフトレジスタ、ITGE……感度設定用インタレースゲ
ート回路、DVE……感度設定用駆動回路、HSR……水平シ
フトレジスタ、MID……固体撮像装置、LPF……ロウパス
フィルタ、DET……検波回路。
L 1 to L 4 …… Plastic lens, 1… Holder, 6…
... Solid-state imaging device, 64 ... Solid-state imaging chip, 14 ... Lid, PD ... Pixel array, VSR ... Read-out vertical shift register, ITG ... Read-out interlace gate circuit, DV ... Read-out drive circuit, VSRE: vertical shift register for sensitivity setting, ITGE: interlace gate circuit for sensitivity setting, DVE: drive circuit for sensitivity setting, HSR: horizontal shift register, MID: solid-state imaging device, LPF: low-pass filter , DET …… Detection circuit.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 惣慶 博一 千葉県茂原市早野3300番地 株式会社日 立製作所茂原工場内 (72)発明者 中島 準一郎 神奈川県厚木市三田3000番地 株式会社 エコー内 (72)発明者 高橋 正行 神奈川県厚木市三田3000番地 株式会社 エコー内 (72)発明者 丹羽 国雄 神奈川県厚木市三田3000番地 株式会社 エコー内 (56)参考文献 特開 昭62−254579(JP,A) 特開 昭63−312780(JP,A) 実開 昭62−188871(JP,U) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Hirokazu Sokei 3300 Hayano Mobara-shi, Chiba Pref. Mochi Plant, Hitachi, Ltd. (72) Inventor Junichiro Nakajima 3000 Mita, Atsugi-shi, Kanagawa Echonai (72) ) Inventor, Masayuki Takahashi 3000, Mita, Atsugi-shi, Kanagawa Prefecture, Echo Co., Ltd. (72) Inventor Kunio Niwa 3000, Mita, Atsugi-shi, Kanagawa Prefecture, Echo Co., Ltd. (56) References JP-A-63-312780 (JP, A) JP-A-62-188871 (JP, U)

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】レンズと、直方体状で外部接続用リードを
有する固体撮像デバイスと、上記レンズと上記デバイス
とを収納するホルダーと、上記デバイスが設けられる基
板と、上記ホルダーに設けられた上記レンズを収納する
筒状の第1の収納部と、上記ホルダーに設けられた上記
デバイスを収納する第2の収納部とを具備し、上記第1
の収納部は上記レンズの外径とほぼ同一の内径を有する
第1の内壁を有し、上記第2の収納部は、上記デバイス
を収納するようデバイスの直方体状の外周とほぼ同一な
形状に形成された第2の内壁とを有し、上記ホルダーは
上記基板に設けられることを特徴とするビデオ・カメラ
・ユニット。
1. A lens, a solid-state imaging device having a rectangular parallelepiped shape having leads for external connection, a holder for accommodating the lens and the device, a substrate on which the device is provided, and the lens provided on the holder. And a second storage portion for storing the device provided in the holder, the first storage portion being configured to store the device.
Has a first inner wall having an inner diameter substantially the same as the outer diameter of the lens, and the second housing has a shape substantially the same as a rectangular parallelepiped outer periphery of the device so as to store the device. A video camera unit having a second inner wall formed, wherein the holder is provided on the substrate.
【請求項2】上記レンズはプラスチックレンズで非球面
に形成されたことを特徴とする請求項1に記載のビデオ
・カメラ・ユニット。
2. The video camera unit according to claim 1, wherein said lens is formed as an aspheric surface by a plastic lens.
【請求項3】上記固体撮像デバイスは電気的に感度を可
変することのできる固体撮像回路を具備していることを
特徴とする請求項1に記載のビデオ・カメラ・ユニッ
ト。
3. The video camera unit according to claim 1, wherein said solid-state imaging device includes a solid-state imaging circuit capable of electrically varying sensitivity.
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