JPH0227878A - 半導体装置及びそれを用いたビデオ・カメラ・ユニット並びにその製造方法 - Google Patents

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。 〔従来の技術〕 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１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ＭＯ８ＦＥＴとの組
合せからなる固体撮像チップ（ＩＣチップ）は１例えば
特開昭５６−１５２３８２５２３８２号公報る。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九
でいる。 〔発明が解決しようとする課題〕 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、上記自動絞り機構部のレンズは、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。 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。 本発明の他の目的は安価なビデオ・カメラ・ユニットを
提供することである。 本発明の他の目的は量産性に優れたビデオ・カメラ・ユ
ニットを提供することである。 本発明の他の目的は明るくて小型のビデオ・カメラ・ユ
ニットを提供することである。 本発明の他の目的は電気的な絞りが可能なビデオ・カメ
ラ・ユニットを提供することである。 本発明の他の目的は外部静電ノイズを受けにくいビデオ
・カメラ・ユニットを提供することである。 本発明の他の目的は信頼性の高いビデオ・カメラ・ユニ
ットを提供することである。 本発明の他の目的は組立て精度の高いビデオ・カメラ・
ユニットを提供することである。 本発明の更に他の目的は超小型ビデオ・カメラ・ユニッ
トに適した固体撮像デバイスを提供することである。 〔課題を解決するための手段〕 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。 〔作用〕 全レンズがプラスチック類であるから、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。 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。 〔実施例〕

【実施例１】 第２Ａ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２Ａ図はカメラユニットの断面図、第２Ａ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。 第２Ａ図および第２Ｂ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、Ｌ
ｌ、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。 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１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は出ない
ようリング状のふた１４が取り付けられている。 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４１１１目のレンズＬ
４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に嵌りかつレンズ相互に所定の間隔を保つリブ２
１，３１，４１．５１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１７３インチに設定される
。 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２Ａ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０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。 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２レンズＬ２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。 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）ｆｌ＞５０ｆ （２）０．４ｆ＜ｄ２＜０．６ｆ （３）１．Ｏｆ＜ｒ３ ここで、ｆはレンズＬ１〜Ｌ４の合成焦点距離、ｆｌは
レンズＬ１の独立焦点距離、ｄ２はレンズ面＃２及び４
３間に距離、ｒ３はレンズ面＃３の曲率半径である。 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ｆｌ＜５０ｆとした場合角の
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）の条件においでは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。 本実施例における各収差は、第４図に示すようになり、
図中り、Ｇ、Ｃ，Ｆ、Ｅ線は、夫々、Ｄ−線、Ｇ−線、
Ｃ−線、Ｆ−線、Ｅ−線２球面収差曲線１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１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１
表１の曲率半径ｒには傘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であ
る。

【実施例２】 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■−■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の上部先端部に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１
１１〜１１３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。 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
ツブ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。８１〜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。 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
きのストッパとして利用できる。 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ｌの底面部１１８に便宜上ハツチングをしであ
る。 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、縦カ行（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０階段部１２３，１
２４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０階段部１２３，１２４はパッケージ６２の上面
のり−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。

【実施例３】 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Ｌｌｌ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Ｌ１３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は
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。 このような各レンズ、レ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）　ｆ　３＞ｆ　２＞ｆ　１＞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。 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１０〜２０％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。 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１５閣内外に小型に形成できる。また、光学
系では、広角、標準、望遠を可能とし、それぞれを例え
ば焦点距１１ｆ＝３．６〜５゜２＋ｕ＋、　ｆ　＝　５
．３〜８．３ｍ麿、　ｆ　：１５ｍｓ＋、明るさＦ＝１
　：１．６〜２．２、画角６０ａ〜９０″　（広角）、
４０”〜６０°　（標準）、１５°〜４０゜（望遠）等
に構成できる。

【実施例４】 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ッタスピードを電気
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。 第９図には、この発明が適用されるＴＳＬ（Ｔｒａｎｓ
ｖｅｒｓａｌ　Ｓ　ｉｇｎａｌ　Ｌ　１ｎｅ）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Ｏ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ビンＤＩＬパツケージ）にすれ
ば良い。 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ＶＬＩにそのゲート
が結合されたスイッチＭＯ５ＦＥＴＱＩと、水平走査線
ＨＬＩにそのゲートガ結合されたスイッチＭＯ８ＦＥＴ
Ｑ２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ＭＯ８ＦＥＴＱＩ、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
いて横方行に延長される水平信号線Ｈ８Ｉ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。 例示的に示されている水平走査線ＨＬＩは、同図におい
て縦カ行に延長され、同じ列に配置される画素セルのス
イッチＭＯ８ＦＥＴＱ２．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。 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Ｈ８Ｉない
しＨ５４等の両端に、それぞれスイッチＭＯ８ＦＥＴＱ
８、Ｑ９及びＱ２６、Ｑ２８が設けられる。右端側に配
置される上記スイッチＭＯ８ＦＥＴＱ８．Ｑ９は、上記
水平信号線Ｈ８Ｉ、Ｈ８２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ＭＯ８ＦＥＴＱ２６、Ｑ２
８は、上記水平信号線Ｈ８Ｉ、Ｈ８２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Ｄ
ＶＳの信号を外部端子ＲＶから送出できるようにしてい
る。 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Ｈ８ＩないしＨ８４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ＭＯ８ＦＥＴＱ２７、Ｑ２９等が設け
られる。これらのＭＯ８ＦＥＴＱ２７．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ＤＶ
Ｓを介して一定のバイアス電圧（図示せず）が各水平信
号線Ｈ８ＩないしＨ８４に与えられる。上記のようなリ
セット用ＭＯ８ＦＥＴＱ２７．Ｑ２９等が設けられる理
由は１次の通りである。上記水平信号線Ｈ８ＩないしＨ
８４に結合されるスイッチＭＯ５ＦＥＴ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ィング状態にされ
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１
ｉＨ１１ないしＨ５４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１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。 上記水平走査線ＨＬＩないしＨＬ２等には、水平シフト
レジスタＨ８Ｒ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。 この実施例では、上記画素アレイＰＤの水平信号線Ｈ８
ＩないしＨ８４等の両端に、一対のスイッチＭＯ５ＦＥ
ＴＱ８、Ｑ９等及びスイッチＭＯ８ＦＥＴＱ２６、Ｑ２
８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。 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０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ＶＬＩないし
ｖＬ４及びスイッチＭＯ８ＦＥＴＱ８、Ｑ９等のゲート
に供給される。 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ＶＬＩないしＶ
Ｌ４には、隣接する垂直走査線ＶＬＩ、ＶＬ２とＶＬ３
の組み合わせで同時選択される。すなわち、奇数、イー
、、ド信号ＦＡによって制御されるスイッチＭＯ８ＦＥ
Ｔ０１８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Ｈ８Ｉを選択する垂直走査線ＶＬ
Ｉに出力される。同様に、信号ＦＡによって制御される
スイッチＭＯ５ＦＥＴＱ２０とＱ２２によって、垂直シ
フトレジスタＶＳＲの出力信号ＳＶ’２は、水平信号＠
Ｈ８２とＨ８３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。 また、第２（偶数）フィールドでは、垂直走査線ＶＬＩ
ないしＶＬ４には、隣接する垂直走査線ＶＬＩ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ＭＯ８ＦＥＴＱ１９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Ｈ８１
とＨ８２を選択する垂直走査線ＶＬＩ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Ｍ
Ｏ８ＦＥＴＱ２３とＱ　２５　ニよッテ、垂直シフトレ
ジスタＶＳＲの出力信号ＳＶ２は、水平信号線Ｈ８３と
Ｈ８４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。 上記１つの垂直走査線ＶＬＩ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ＭＯ８Ｆ
ＥＴＱ１４とＱ１５（７）ゲートに供給される。これら
のスイッチＭＯ８ＦＥＴＱ１４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
ＭＯ８ＦＥＴＱＩ４は、端子ｖ３から供給される信号を
上記垂直走査線ＶＬＩに供給する。また、スイッチＭＯ
８ＦＥＴＱ１５は、上記端子ｖ３から供給される信号を
水平信号線Ｈ８Ｉを出力線ｖＳに結合させるスイッチＭ
Ｏ８ＦＥＴＱ８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ＭＯ８ＦＥＴＱ
１４．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、Ｍｏ８ＦＥＴ
Ｑ１４のゲートと、Ｍｏ８ＦＥＴＱ１５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ＭＯ８ＦＥＴＱ１４及びＱ１５のゲート電圧を昇圧さ
せることができる。 上記垂直走査線ＶＬＩ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ＭＯ８ＦＥＴＱ１６とＱ１７のゲートに供
給される。これらのスイッチＭＯ８ＦＥＴＱ１６とＱ１
７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ＭＯ８ＦＥＴＱ１６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ＭＯ８ＦＥＴＱＩ７は、上記端子ｖ４から
供給される信号を水平信号線Ｈ８２を出力線ｖＳに結合
させるスイッチＭＯ８ＦＥＴＱ９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ＭＯ５ＦＥＴ
Ｑ１６、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、Ｍｏ８ＦＥ
ＴＱ１６のゲートト、Ｍｏ５ＦＥＴＱ１７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ＭＯ５ＦＥＴＱ１６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ＭＯ８ＦＥＴ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。 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０例えば、奇数フィーフド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ＶＬＩ　（Ｈ８Ｉ）　、ＶＬ３　（Ｈ８３）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（Ｈ８２）、ＶＬ４　（Ｈ５４）の順に選択
することができる。 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Ｆ
Ｂ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。 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Ｈ８Ｒ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、ＶＬＩ、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Ｈ８Ｒ及び垂直シフトレジスタＶ
ＳＲ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タＨ８Ｒ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−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Ｈ
８Ｒ，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。 また、上記各垂直走査線ＶＬＩ及びそれに対応したスイ
ッチＭＯ５ＦＥＴＱ８のゲートと回路の接地電位点との
間には、リセット用ＭＯ８ＦＥＴＱＩＯとＱｌｌが設け
られる。これらのリセット用ＭＯ８ＦＥＴＱＩＯとＱｌ
ｌは、他の垂直走査線及びスイッチＭＯ８ＦＥＴに対応
して設けられるリセット用ＭＯ８ＦＥＴと共通に端子ｖ
２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ＭＯ５ＦＥＴ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。 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Ｆ
ＡＥ、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トＶ
ＳＲＥ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ｖｌ及びＶ
２Ｅ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ｖＩＥとｖｌ及び■２Ｅとｖ２とは、
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ＶＩＥ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
つテシ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
ＶＩＥ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ＶＳＲ
Ｅの無駄な消費電力の発生をおされるよう配慮されてい
る。 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０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
ゲート回路工ＴＧ及び駆動回路ＤＶによる第１行目（垂
直走査線ＶＬＩ、水平信号線Ｈ８１）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Ｈ８４
）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Ｈ８Ｒにより形成される水平走査線ＨＬＩ、ＨＬ
２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（ＶＳＲ
Ｅ、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。 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Ｉ
ＴＧ及び駆動回路ＤＶによる第４行目（垂直走査線ＶＬ
４．水平信号線Ｈ５４）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。 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ＤＶ
Ｅ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工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Ｈ８１）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Ｈ５２）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Ｈ８Ｒにより形成される水平走査線
ＨＬＩ、ＨＬ２等の選択動作に同期して、出力信号線ｖ
Ｓ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
に苛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、Ｄ
４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Ｈ８２）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１７３
に減少させること、言い換えるならば、感度を１７３に
低くできる。 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Ｌ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。 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。 そこで、この実施例では、上記水平走査線ＨＬ１、ＨＬ
２等に対して、ダイオード接続されたＭＯ８ＦＥＴＱ３
０，３１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Ｈ５Ｈの動作に無関係に、ダイオード形態のＭＯ５Ｆ
ＥＴＱ３０、Ｑ３１等が全てオン状態になって全水平走
査線ＨＬＩ、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（７
１ＭＯ８ＦＥＴＱ３０．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ＭＯ８ＦＥＴＱ
３０．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Ｈ８Ｒのシフト動作に従った水平走査線Ｈ
Ｌ１、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Ｈ８
Ｒ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ＨＬＩ、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Ｈ５Ｈ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。 上記水平走査線ＨＬＩ、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Ｈ５Ｒ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。 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！ＥＭＩＤ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！Ｍ
ＩＤ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１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ｖｌ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ＶＩＮＦ：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１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ねれ
る。 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１例えば、約１７２の絞り量（感度
２５６）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。 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。 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。 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ＶＬＩ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ＨＬＩないしＨＬ　ｍ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ＨＬＩない
しＨＬ　ｍの時系列的の選択動作に応じて行われる。 上記一対の行（１，ｎ）に対する読み出しとりセット動
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ＶＬＩとＶＬ
ｎ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ＭＯ８ＦＥＴＱ２７、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Ｈ８２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ＨＬＩ〜ＨＬ　ｍ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Ｖ　Ｌ　ｎ　＋　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Ｖ　Ｌ　ｎ　＋　１に対応した１行分の全画素の
読み出しくリセット）が行われる。 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ＨＬ
ｍが時系列的に順次ハイレベルにされ、水平信号線Ｈ８
２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ＨＳ　ｎ　＋　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（Ｈ
Ｓ　１　、　ＨＳ　ｎ　＋　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。 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。 （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。 （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。 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１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０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。

【実施例５】 第１Ａ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り、第１Ｂ図はそれを上から
みたときの平面図である。第１Ｂ図の切断線ＬＡ−ＩＡ
における断面が第１Ａ図に表わされている。なお、第１
Ｂ図の平面図は図面の複雑さを避けるため、第１Ａ図の
対応する部分を一部省略し主要部のみ描いている。 第１Ａ図及び第１Ｂ図の第５図及び第６図と対応する部
分は同符号を用いている。また、第１Ａ図及び第１Ｂ図
の使用部品のうち、シールドケース２００は第１５Ａ図
〜第１５Ｂ図に、レンズ押さえぶた１１４は第１３Ａ図
及び第１３Ｂ図に、ホルダー１は第１２Ａ図及び第１２
Ｂ図に、固体撮像デバイス６は第１４Ａ図〜第１４Ｃ図
に、それぞれ単独に示しているので、第１Ａ図及び第１
Ｂ図を中心にした以下の説明では適宜それらの部品展開
図を参照されたい。 ホルダー１、レンズ押えぶた１１４及び固体撮像デバイ
ス６の基板２４９は全てプラスチック成形により作られ
、乱反射を防ぐためその色は黒色である。ふた１１４．
ホルダー１、基板２４９はプラスチック成形時フィラー
としてガラス繊維を混ぜており、これにより機械的強度
が上がると共に熱膨張係数を下げることができる。ホル
ダー１及びふた１１４のプラスチック材としては成形が
し易い（成形精度の優れた）ポリカーボネート樹脂が選
ばれ、リード６１のプリント基板への半田付等で耐熱性
の要求された基板２４９のプラスチック材としてはポリ
フェミレンサルファイドが選ばれる。 シールドケース２００は固体撮像デバイス６が外部から
の静電ノイズを受けるのを防ぐためのもので、導電材料
として銅を使用した。シールドケース２００は底部にド
ーナツ状の水平部２０４と、そこから水平に４方向に広
がる脚部２０３とを有し、この脚部２０３によってシー
ルドケースはプリント回路基板等に固定できる０脚部２
０３内に設けた穴２０２はこの固定をねじやボルトで行
なうための取り付は穴である０脚部２０３の底部は錆の
地肌が露出しており、この部分を通じてシールドケース
２００はプリント回路基板の直流電源配線に接続され、
交流的に接地できるようになっている。 このシールドケース２００はその中に挿入される部品の
機械的保護の役割や、耐湿性を上げる役割も兼ねている
０図の右側で、内側に突出する部分２０１はホルダー１
に設けられた凹部２１０の中にはまり込むようになって
おり、これらの部分によってシールドケース２００とホ
ルダー１との水平回転方向の位置決めができる。ホルダ
ー１とシールドケース２００とをはめ合わせるとき、突
出部２０１によって垂直方向の動きが制限されないよう
、ホルダー１の凹部２１０は上部に突き抜ける（開放さ
れる）ように形成されている。 シールドケース２００の上部にはドーナツ状の水平部２
０５が設けられており、その上面に一枚の平らなガラス
キャップ２５０が接着され、両者の間では水分等のリー
クバスが形成されないよう気密性が高められている。ホ
ルダ１の傾斜部３０１とケース２００の傾斜部３００と
は密着され、ホルダ１とケース２００の界面を下部から
水分が伝わってきても、その水分はこの傾斜部でシャッ
トアウトされ、レンズに対して耐湿性を上げることがで
きる。この密封性を良くするために、ケース２００の上
部ドーナツ状水平部２０５とレンズ押さえぶた１１４と
の間には僅かな隙間が空くよう余裕を持たせ、ケース２
００の傾斜部３００がピタリとホルダー１の傾斜部に密
着するための精度を与えるようにしている。また部分３
００，３０１が傾斜しているのは、第２ＡＩｓのように
直角にした場合は精度が出しにくいからである。 ふた１１４及びホルダー１の合計高さと、シールドケー
ス２００の喬さの関係は、それらを組み込んだとき、ホ
ルダー１の底部がシールドケース２００の底部２０４よ
りもやや下方に位置する（突出する）ように決められる
。また、固体撮像デバイス６の下側基板２４９の厚み（
！２４５の長さ）は、ホルダー１の溝２１８の深さ（線
２１８の長さ）よりも小さくされる。すなわち、ホルダ
ー１の底面１１ｇはシールドケース２００の底部２０４
や基板２４９の底面よりも下に突出するように設計され
ており、プリント基板等への水平取り付は精度がホルダ
ー１の底面１１８によって決められ、水平精度を出しに
くいシールドケース２００や固体撮像デバイス６に影響
されないようになっている。 このシールドケース２００は１枚の鋼の円板を１０回程
度のプレス加工で作られ、最終的には厚さ０．２１ｍ程
度に形成される。シールドケース２００の外側表面は光
の反射を防ぐため黒く塗装される０代表的な方法として
は、塗装後ベータ処理する通称ドライ・ループ処理法が
採用されるが、塗装時、上側ドーナツ状水平部２０５は
ガラスキャップ２５０との接着性を悪くしないよう、ま
た脚部２０３、下側水平部２０４はプリント基板との電
気的接触抵抗を高くしないよう、マスキング法等により
塗装されないようにする。 透明キャップ２５０は上方部のシールの働きに加え、ガ
ラス材を使用することにより、プラスチックレンズＬ１
〜Ｌ４に劣化をもたらす紫外線をカットする働きがある
。ガラス材は、その他、プラスチック材に比べて、キズ
がつきにくいことや耐熱性がある等の撮像上重要な特長
点を持っている。 レンズ押さえぶた１１４に設けた凹部１１０（第１３Ｂ
図の左右中央部、２箇所）は、樹脂成形時の樹脂の注入
口となるゲート部位置に、突出した部分３０２が残るの
で、その周辺を低くシ。 凸部３０２がレンズ押さえ部の平坦部２２２より高くな
らないようにするためのものである。これにより、レン
ズの押さえ精度は平坦部２２２によって決まる。またこ
の凹部１１０はふた１１４をホルダ１に接着するときに
あ、ふれた接着剤のたまり場とすることもできる。 キャップ２５０は組立てを容易にするため、予めシール
ドケース２００に接着される。その後、シールドケース
２００とキャップ２５０の組立体と、レンズＬ１〜Ｌ４
を収納しふた１１４を取り付けたホルダー１との組立が
行なわれる。 ホルダー１に設けられた内側への突出部１１６の上部平
担部２１２はレンズＬ４を精度良く取り付けるために、
高精度に形成され、比較的加工が難しいコーナ部は凹部
１１５を設け、レンズの取り付は精度が平担部２１２で
決まるようにされている。ホルダー１の底面に設けられ
た突出部２１１は方向を示すインデックスであり、プリ
ント基板に設けられた穴（その反対側には勿論穴は形成
されていない）に入り込むように設計されている。 リードピン６１の配置が対称になっているだけに、この
ビデオカメラユニットのプリント基板への取り付は方向
を間違うことが未然に防止される。固体撮像デバイス６
の垂直方向の取り付は位置はホルダー１の水平部２１３
と固体撮像デバイス６の枠状平担部２４１によって決め
られる。 ホルダー１の上部側面には小突出部２１５と大突出部１
１１との間にリング状の溝２１４が形成されている。こ
の溝２１４は、約０．２ｍｍの深さ、幅であり、レンズ
押さえぶた１１４とホルダー１とを接着したときに、あ
ふれた接着剤が外側にあふれ出ないようにする働き、接
着剤を円周に沿ってまんべんなくいきわたらせる働きが
ある。なお、この溝２１４に接着剤を予め注入しておく
ことも可能である。接着剤は毛細管現象により、溝２１
４の周囲やふた１１４とホルダー１との境界部にいきわ
たらせることが可能である。 ホルダー１の突出部１１１の頂面から平担部１１３迄の
突出部高さＨｌとふた１１４の溝２２１の底面からレン
ズ押さえ部２２２迄の溝深さＤｌとの関係は、Ｄ１≧Ｈ
１とされる。また、ホルダー１の小突出部２１５とふた
１１４の最下面２２３との間には隙間（本実施例では０
　、１　ｓｕｍ）があくようにされている、更に、ホル
ダーｌの上部内側平担面の高さはレンズＬ１の上部平担
面２３１と同じかそれよりも低く設計される０以上３つ
の条件は、ふた１１４の底面２２３がレンズＬＬの平担
面２３１を確実に押さえるための条件となる。 次に固体撮像デバイス６について説明するが、便宜上、
第１４Ａ図の平面図はり−ド６１の外側（プリント基板
側）を折り曲げていない状態、第１４Ｂ図の断面図はそ
れを折り曲げた状態、第１４Ｃの断面図は折り曲げる前
の状態（点線）と矢印の方向に折り曲げた後の状態（実
線）の両方を示している。 ホルダー１と固体撮像デバイス６との回転方向の位置は
ホルダー１の突出部１２６とデバイス６の凹部２４８と
によって決められる。デバイス６のリード６１は第５図
の実施例とは異なり、プラスチック基板２４９の側面２
４５の外側に沿ってでなく、基板２４９の中を通って、
下方に露出している。これによってデバイス６とホルダ
ー１との隙間を小さくでき、耐湿性を向上することがで
きる。リード６１の上側先端部２７９はプラスチック基
板２４９の中で約４５″の角度で下方に曲げられている
。これは、上部平担部２７７の水平精度を出す働きと、
リード６１が基板２４９の中でしっかり固定する働きを
ねらったものである。 上部平担部２７７は基板２４９の表面から露出しており
、この平担部２７７とチップ６４のポンディングパッド
２８０とに直径約２５μｍ程度のＡａワイヤー２８０が
超音波接続技術によってボンディングされ、両者の電気
的接続が行なわれている。リード６１は下方２７４及び
２７２の２箇所で９０°折り曲げられている。リード６
１の２７４から２７１の部分は組立途中外側水平方向に
開いている０次にその部分は下方９０°折り曲げられる
が、その時の折り曲げ点が２７４の位置であるとその部
分が折り易くなるので、その折り曲げ点は先端２７１側
にずらした点２７２とされる。 次に、固体撮像デバイス６の製造方法を第１６図及び第
１７図を参照しながら説明する。 第１６図はり−ド６１の出発材料となるリードフレーム
３００の平面図であり、本実施例では縦枠３０２及び横
枠３０１に囲まれたデバイス１個分のリード６１が横方
向に合計４個分連なって形成されている８通常の集積回
路用リードフレームでは半導体チップをマウントするた
めの通称タブリードが設けられるが、本実施例ではダブ
リードは設けられない、このリードフレーム３００は、
１枚のりん青銅材をプレス加工で打ち抜くことによって
図のようなパターンに形成される。材質としてりん青銅
を選んだ理由は、導電率が高く熱膨張係数が樹脂に近く
また弾力性があるので、折り曲げ加工がし易いというと
ころにある。りん青銅以外の材料では通称４２７０イ（
鉄が４２重量％のＦｅ−Ｎｉ合金）を使用することもで
きる０図中、円形の六３０８は組立時の位置決め穴及び
リードフレーム送り穴として利用できる。前述したＡｌ
ワイヤー２４２をボンディングするためのボンディング
ポスト２７７の幅はその他の部分に比べ左右それぞれ０
．０５ｍ■、合計０．１ｍｍ広く形成され、ボンディン
グがし易く、かつリード間隔を十分とるような設計とな
っている。ボンディングポスト２７７の表面にはＡｕが
部分メツキされＡＭワイヤー２４２とのボンダビリティ
を上げ、その他の部分は半田が部分メツキされ、プリン
ト基板等への半田付を容易にしている。 次にこのリードフレーム３００の成形以後の組立方法を
第１７図を用いて説明する。第１７図は第１６図の平面
図を垂直方向の切断面でみたときの側面図に対応する。 （ａ）はリードフレーム３００のプレス加工及びＡｕ、
半田の部分メツキを完了した段階を示している。このと
きの半田メツキ材としては、（ｃ）で説明する樹脂成形
の温度よりも高い融点になるよう、錫の鉛に対する比率
を相当低くしたものが選ばれる。 （ｂ）はり−ド６１を２０８，２７６、及び２７４の３
箇所を屈曲点として折り曲げた状態を示している。 （ｃ）はリードフレーム６１を樹脂成形した状態である
。 （ｄ）はリード６１を２７２を屈曲点として折り曲げた
状態を示している。 （ｅ）次に、プラスチック基板２４９の上面中央部に、
即硬化型で粘性のあるエポキシ樹脂が塗布機のマルチノ
ズル部分から吐き出され、固体撮像チップ（ダイ）６４
が接着される（ダイボンディング）、このときのチップ
６４の位置は前述したリードフレームの丸穴３０３を基
準にして決められる。 このダイボンディングは常温で行なわれ、ボンディング
後約１８０℃の温度でキュアが行なわれ、エポキシ樹脂
が硬化される。 その後、Ａｌワイヤー２４２がボンディングポスト２７
７とチップ６４のバッド２８０とに超音波ボンディング
される。 （ｆ）次に、リードフレーム３００の不要部分（例えば
枠３０１）が切り離され固体撮像デバイス６が完成する
が、（第１Ａ図）この変形例として、基板２４９上にホ
ルダー１、レンズＬ１〜Ｌ４、及びふた１１４の組立体
をかぶせて接着し、更にその上にシールドケース２００
をかぶせて接着してから、リードフレームの不要部分を
切り落しても良い、この変形例では、多連状のリードフ
レーム３００上で一連の組立ができるので、自動化が容
易である。 本組立方法及びリードフレーム３００が通常の集積回路
と異なる点は以下の点である。 （１）プラスチックモールドはリードフレームに対して
のみであり、チップをダイボンディング及びワイヤボン
ディングした後ではない。 （２）成型されたプラスチックは、チップをマウントす
るための基板として利用するが、チップを封止してしま
うものではない。 （３）プラスチックモールドされたリード６１のボンデ
ィングポスト２７７は表面に露出しており、プラスチッ
ク中に埋められていない。 （４）プラスチックモールド後、ホルダー１やケース２
００によってチップ６４の実質的な封止が完了する。 （５）リードの折り曲げ工程はダイボンディング前に完
了しており、チップへのストレスが折り上げ工程によっ
て加わることはない。 （６）リード６１のボンディングポスト２７７から先端
２７１は同ピツチ、即ちほぼ平行に形成されており、リ
ード６１の形状が単純にできる。 〔発明の効果〕 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。 合成焦点距離　　　　Ｅ、Ｆ、Ｌ＝１．０明るさ　　　
　　　　Ｆ　　＆　　＝２．０画角　　　Ｆ、　Ａ、　
＝８７゜ バック・フォーカス　Ｂ、Ｆ　　＝０．５５γ：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 八番、へ６１八Ｂ、　ＡＩＯは井原ＮＩｆＭＷｌである
。 ザイデル収差係数 ＰＴ：ペッツ・バール係数 ザイデル収差係数 ＰＴ：ペッツ・バール係数

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図は本発明によるビデオ・カメラ・ユニットの断
面図、第１Ｂ図はその平面図である。 第２Ａ図は本発明の他の実施例によるビデオ・カメラ・
ユニットの断面図、第２Ｂ図はその平面図である。 第３図は第１図及び第５図に示すカメラ・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り、第４図
はその特性図である。 第５図は本発明の他の実施例を示す断面図であり、第６
図はその平面図である。 第７図は本発明の他の実施例を示す断面図であり、第８
図はそれに用いられるレンズの特性を示す図である。 第９図は、この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。 第１０図は、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。 第１１図は、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。 第１２Ａ図〜第１７図は第１Ａ図及び第１Ｂ図に示す実
施例の主要構成部品の展開図である。 そのうち、第１２Ａ図はホルダー１の断面図、第１２Ｂ
図はその平面図である。 第１３Ａ図はレンズ押さえぶた１１４の断面図、第１３
Ｂ図はその平面図である。 第１４Ａ図は固体撮像デバイス６の平面図、第１４Ｂ図
及び第１４Ｃ図はその断面図である。 第１５Ａ図はシールドケース２００の断面図、第１５Ｂ
図はその平面図である。 第１６図は固体撮像デバイス６の組立に用いられるリー
ドフレーム３００の平面図である。 第１７図は固体撮像デバイス６の組立工程を説明するた
めの一連（５段階）の断面図である。 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　　・　・ Ｅ−− ＤＶＥ　　・ 水平シフ ＬＰＦ　？ ・感度設定用垂直シフトレジスタ、ＩＴ・感度設定用イ
ンタレースゲート回路、・・感度設定用駆動回路、Ｈ８
Ｒ・・・トレジスタ、ＭＩＤ・・・固体撮像装置、・・
ロウパスフィルタ、ＤＥＴ・・・検歪曲収差 鼻点収差 図 ！ｌ￥Ａ収差、正気条件 色収差、奪面収差 Ｄ−５Ａ、　ＳＣ。 １１画収差、正弦条件 Ｓ、　Ａ。 色収差、　）ｆｆｉｌ収差 Ｐ Ｄ−ＤＩＳＴ。 歪曲収差 第１１図 Ｄ−ＡＳＴ。 寥点収差 ロ Ｏ４

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、複数のリードを備えたリードフレームを準備する工
   程と、プラスチック成形により上記リードの第１の部分
   と第３の部分を露出し、上記リードの上記第１及び第３
   の部分の間にある第２の部分を埋め込んだプラスチック
   基板を形成する工程と、該プラスチック基板に半導体チ
   ップをマウントする工程と、上記半導体チップと上記複
   数のリードの上記第１の部分とを電気的に接続する工程
   とを具備して成ることを特徴とする半導体装置の製造方
   法。 ２、複数のリードを有するプラスチック基板を準備する
   工程と、該基板上に固体撮像チップをマウントする工程
   と、該チップと上記リードとを電気的に接続する工程と
   、プラスチックレンズを収納したホルダーと上記基板と
   によって上記チップを取り囲む工程とを具備して成るこ
   とを特徴とするビデオ・カメラ・ユニットの製造方法。 ３、プラスチック基板と、複数のリードと半導体チップ
   とを具備して成り、上記リードの第３の部分は上記基板
   の下面からほぼ垂直方向に露出して延び、上記リードの
   第１の部分は上記基板の上面にほぼ水平な状態で露出し
   、上記リードの上記第１及び第３の部分の間にある第２
   の部分は上記基板に埋め込まれ、上記チップは上記第１
   の部分に囲まれた上記基板の上記上面にマウントされ、
   上記第１の部分と上記チップ間を金属線により電気的に
   接続して成ることを特徴とする半導体装置。 ４、上記リードは上記第１の部分から延長した第４の部
   分を有し、該第４の部分は上記第１の部分から斜め下方
   に折れ曲がって上記基板中に埋め込まれていることを特
   徴とする特許請求の範囲第３項記載の半導体装置。 ５、上記第２の部分はほぼ直角の折れ曲がり点を有し、
   該折れ曲がり点から上記第１の部分に向かう上記第２の
   部分はほぼ垂直に、上記折れ曲がり点から上記第３の部
   分に向かう上記第２の部分はほぼ水平方向に形成されて
   成ることを特徴とする特許請求の範囲第３項又は第４項
   記載の半導体装置。 ６、複数の積み重ねられたプラスチックレンズと、固体
   撮像デバイスと、上記レンズ及び上記デバイスを収納す
   るホルダーとを具備して成り、上記ホルダーの上記レン
   ズを収納する部分の内壁とほぼ直角に内側に延びる平面
   部を有する突出部を上記ホルダーに形成し、上記平面部
   上に上記レンズを取り付け、上記平面部と上記内壁との
   間の上記突出部に凹部を設けたことを特徴とするビデオ
   ・カメラ・ユニット。 ７、複数のレンズと、固体撮像チップと、該チップ及び
   リードを取り付けた絶縁基板と、これらを収納するホル
   ダーとを具備して成り、上記絶縁基板は側面部が階段状
   に形成され、上記ホルダーの内壁は上記絶縁基板の側面
   形状に合わせて階段状に形成されて成ることを特徴とす
   るビデオ・カメラ・ユニット。 ８、金属製ケースと、その中に収納された複数のプラス
   チックレンズ及び固体撮像デバイスとを具備して成るこ
   とを特徴とするビデオ・カメラ・ユニット。 ９、上記ケースの外側表面は黒色であることを特徴とす
   る特許請求の範囲第８項記載のビデオ・カメラ・ユニッ
   ト。 １０、上記ケースを交流的に接地して成ることを特徴と
   する特許請求の範囲第８項記載のビデオ・カメラ・ユニ
   ット。 １１、固体撮像デバイスと、その上方に積み重ねられた
   複数のレンズと、上記デバイス及び上記レンズを収納す
   る円筒状のホルダーと、上記ホルダーの上部先端に取付
   けられ上記レンズを固定するためのドーナツ状のふたと
   を具備して成り、上記ふたの内面には階段状の傾斜面が
   設けられていることを特徴とするビデオ・カメラ・ユニ
   ット。