JP2003102681A

JP2003102681A - 電子内視鏡

Info

Publication number: JP2003102681A
Application number: JP2001305391A
Authority: JP
Inventors: Takahiko Mitani; 貴彦三谷
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2001-10-01
Filing date: 2001-10-01
Publication date: 2003-04-08

Abstract

(57)【要約】【課題】外部リード及び電子部品と、ランド部との電気
的な接続構成に着目して撮像ユニットの硬質長の短縮化
を図った撮像装置を提供すること。【解決手段】回路基板２２の先端部に設けられているＣ
ＣＤランド部２３ａの所定位置に電子部品２４を所定状
態で電気的に接続するとともに、所定長さ寸法に切断加
工した外部リード２１ａの先端面を電子部品２４の一端
面に略当接させて半田で電気的に接続固定している。信
号ケーブル３１の細径の単線３２ｂを、突出寸法を短く
形成した外部リード２１ａに電気的に接続し、太径の同
軸線３２ａを突出寸法を長く形成した外部リード２１ｂ
に電気的に接続している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内視鏡の先端部に
撮像ユニットを内蔵した電子内視鏡に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、細長な挿入部を体腔内に挿入して
体腔内を観察する医療用の内視鏡や、機械及び化学プラ
ントなどの管内、或いは、機械内の観察及び検査に用い
られる工業用の内視鏡が広く利用されている。

【０００３】これら内視鏡の中には内視鏡挿入部の先端
部に、固体撮像素子を備えた撮像装置を配設した電子内
視鏡（以下、内視鏡と略記する）がある。この内視鏡
は、細長な挿入部を、細径で曲がりくねった管内や管腔
内に挿入しなければならない。そのため、少しでも挿入
部をスムーズに、又は患者に苦痛を与えることなく挿入
することが可能なように、挿入部先端部の外径寸法の細
径化及び硬質部長の短縮化を図っている。

【０００４】前記内視鏡の先端部内には撮像装置を構成
する対物レンズと固体撮像素子とが撮像ユニットとして
内蔵されている。このことにより、被写体像は、前記対
物レンズを介して固体撮像素子の撮像面に結像する。こ
の固体撮像素子の基端側に延出する接続端子である外部
リードには信号処理回路を構成するＩＣやコンデンサ、
抵抗等の電気部品が実装された回路基板が半田などによ
って電気的に接続されている。

【０００５】回路基板には外部装置であるカメラコント
ロールユニットから延出する信号ケーブルの信号線が電
気的に接続されている。また、前記固体撮像素子から延
出する外部リードにも前記信号ケーブルの信号線が接続
されている。このことにより、前記固体撮像素子の入出
力信号である固体撮像素子駆動信号や固体撮像素子出力
信号及び固体撮像素子駆動電源などが前記信号ケーブ
ル，回路基板を介して固体撮像素子に伝送される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記回
路基板では、外部リードが接続されるリード用パターン
部と、電子部品を接続される部品用パターン部とをそれ
ぞれ別々に構成し、この部品用パターン部と前記リード
用パターン部との間に所定の間隙を設けてパターン部同
志の絶縁状態を図るようにしていた。

【０００７】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、外部リード及び電子部品と、パターン部との電気
的な接続構成に着目して撮像ユニットの硬質長の短縮化
を図った撮像装置を提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の電子内視鏡は、
複数の光学部材を配設した対物光学系と、この対物光学
系の結像位置に撮像面を配置した固体撮像素子と、この
固体撮像素子から基端側に延出する複数の接続端子、
電気部品、信号ケーブルに内挿する複数の信号線が電気
的に接続されるパターン部を形成した回路基板とを具備
する電子内視鏡であって、前記接続端子が接続配置され
るパターン部上に、前記電気部品を電気的に接続してい
る。

【０００９】また、前記固体撮像素子から延出する接続
端子の長さ寸法を所定の長さ寸法に切断加工し、この接
続端子の先端面を前記電子部品に当接させて電気的に接
続している。

【００１０】さらに、前記信号ケーブルに内挿する信号
線のうち太径の信号線と接続される接続端子の長さ寸法
を長く設定するとともに、この太径の信号線の接続端子
との接続部の位置を細径の信号線が接続端子に接続され
る接続部の位置より基端側にしている。

【００１１】この構成によれば、電気部品を接続するパ
ターン部と接続端子を接続するパターン部とを別々に構
成する必要がなくなるばかりでなく、パターン部間に設
けていた間隙を不要にして基板が短縮化される。

【００１２】また、接続端子を電子部品に当接させたこ
とにより、回路基板を固体撮像素子に対して平行な位置
関係に配置させて、回路基板の短縮化を図れる。

【００１３】さらに、太径の信号線と接続端子とが接続
される接続部が、他の信号線と接続端子とが接続されて
いる接続部に干渉することが防止される。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。図１ないし図６は本発明の一実施
形態に係り、図１は内視鏡装置の概略構成を説明する
図、図２は撮像ユニットの概略構成を説明する長手方向
断面図、図３は図２のＡ線方向から見た撮像ユニットの
概略構成を説明する長手方向断面図、図４は信号ケーブ
ルから延出する信号線の構成を説明する図、図５は接続
端子及び電子部品と、パターン部との電気的な接続を説
明する図、図６は撮像素子の撮像面側の構成を説明する
図である。

【００１５】なお、図２（ａ）は撮像ユニットの長手方
向断面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ線断面図、
図６（ａ）は撮像素子の撮像面側を説明する正面図、図
６（ｂ）は図６（ａ）に示すＣ部の拡大図である。

【００１６】図１に示すように内視鏡装置１は、例えば
体腔内に挿入可能で挿入部先端部に後述する対物レンズ
やＣＣＤなどの固体撮像素子を設けて形成した撮像ユニ
ットを内蔵した内視鏡２と、この内視鏡２にライトガイ
ドファイバなどを介して照明光を供給する光源装置３
と、前記内視鏡２の挿入部先端部に配設した撮像ユニッ
トの固体撮像素子へ駆動電源の供給や固体撮像素子の撮
像面に結像した被写体像の信号処理制御などを行うカメ
ラコントロールユニット（以下ＣＣＵと記載）４と、こ
のＣＣＵ４に伝送された電気信号を変換した映像信号を
受けて内視鏡画像を画面上に表示するモニタ５とによっ
て主に構成されている。なお、本実施形態の撮像ユニッ
トは蛍光観察用の撮像ユニットであり、詳細は図１０を
参照して説明する。

【００１７】前記内視鏡２は、体腔内などに挿入される
挿入部２ａと、この挿入部２ａの手元側に位置する操作
部２ｂと、この操作部２ｂの側部から延出するユニバー
サルコード２ｃとで構成されており、このユニバーサル
コード２ｃの手元側端部には前記光源装置３に着脱自在
に接続される光源コネクタ２ｄが設けられている。

【００１８】なお、光源コネクタ２ｄとＣＣＵ４とは電
気ケーブル６によって接続され、ＣＣＵ４とモニタ５と
は映像ケーブル７によって接続されている。前記撮像ユ
ニットの固体撮像素子を駆動させる駆動電源の供給や固
体撮像素子の撮像面に結像して光電変換された被写体像
の電気信号の送受は、挿入部２ａ，操作部２ｂ及びユニ
バーサルコード２ｃ内を挿通する信号ケーブル（図２及
び図３の符号３１）に内挿された複数の信号線によって
行われる。

【００１９】図２（ａ）及び図３に示すように撮像ユニ
ット３０は、主に複数の光学部材１１をレンズ枠１２に
配設して構成した対物レンズとなる対物光学系１０と、
この対物光学系１０の結像位置に固体撮像素子２１の撮
像面を配置して、結像される光学像を電気信号に光電変
換する撮像部２０とで構成されている。

【００２０】前記撮像部２０は主に、前記固体撮像素子
２１と信号処理回路を形成した回路基板２２とで構成さ
れている。前記回路基板２２の表側面（図中上側）には
図示しないランド部等を備えたパターン部が形成されて
おり、裏側面には後述するランド部２３ａ，２３ｂ，２
３ｃ，２３ｄを備えたパターン部が形成されており、ラ
ンド部には電気部品であるＩＣ２５やコンデンサ等の電
子部品２４が半田によって電気的に接続されて、信号処
理回路を構成している。

【００２１】前記固体撮像素子２１の前面には芯出しレ
ンズ２６及びマスク部材２７が配置されており、前記芯
出しレンズ２６が素子枠２８に接着固定によって一体的
に固定されている。

【００２２】一方、前記固体撮像素子２１の撮像面の裏
面方向からは所定長さ寸法に切断加工された接続端子で
ある複数の外部リード２１ａ，２１ｂ，２１ｃが突出し
ている。これら外部リード２１ａ，２１ｂ，２１ｃは前
記回路基板２２に設けられているＣＣＤランド部２３ａ
や信号ケーブル３１から延出する信号線３２ａ，３２
ｂ，３２ｃと電気的に接続されている。

【００２３】図２（ｂ）に示すように前記ＣＣＵ４から
延出する信号ケーブル３１の先端部にはケーブル抑え部
材３５が配置されるようになっている。このケーブル抑
え部材３５には前記信号ケーブル３１を抑える目的と、
前記ケーブル抑え部材３５を予め信号ケーブル３１に挿
通配置させる必要性をなくす目的とを兼ねる切り欠き部
３５ａが形成してある。なお、この切り欠き部３５ａは
後述する封止樹脂４３が充填されている。

【００２４】前記信号ケーブル３１の先端部は、例えば
図４に示すように加工されている。つまり、それぞれの
信号線３２ａ，３２ｂ，３２ｃを長さ寸法が所定寸法に
設定されている。前記信号線３２ａは細径の信号線であ
る同軸線であり、芯線、内部絶縁層、シールド線、外部
絶縁層とで構成されている。信号線３２ｂは同軸線３２
ａに比較して太径の単線である。そして、符号３３は総
合シールド、符合３４は外装絶縁被覆である。

【００２５】図５に示すように回路基板２２の先端部に
設けられているＣＣＤランド部２３ａの所定位置には電
子部品２４が所定状態で電気的に接続されるとともに、
所定長さ寸法に切断加工された外部リード２１ａの先端
面が前記電子部品２４の一端面に略当接した状態で半田
で電気的に接続固定されている。

【００２６】また、前記信号ケーブル３１の細径の同軸
線３２ａは、突出寸法を短く形成した外部リード２１ｃ
に電気的に接続し、太径の単線３２ｂは突出寸法を長く
形成した外部リード２１ｂに電気的に接続している。

【００２７】このように、電気部品を接続するランド部
と所定の外部リードを接続するランド部とを同一のラン
ド部としたことによって、従来、ランド部間に設けてい
た間隙を不要にして回路基板の短縮化を図ることができ
る。

【００２８】また、外部リードの先端を電子部品の一端
面に当接させてた状態にして外部リードを回路基板に接
続固定することによって、回路基板を固体撮像素子に対
して平行な位置関係に配置させることができる。このこ
とによって、回路基板が傾いて固定されることによっ
て、硬質長が実際の基板長さよりも長くなることが防止
される。

【００２９】さらに、予め外部リードの突出寸法を設定
するとともに、信号ケーブル内を挿通する各信号線の外
装絶縁被覆からの長さ寸法を、例えば前記太径の単線３
２ｂの導体部が前記細径の同軸線３２ａの導体部に接触
しないような所定寸法に設定して、外部リードと信号線
との電気的な接続を行うことによって接続部同士が干渉
することを防止することができる。

【００３０】前記図３に示すように前記信号ケーブル３
１内を挿通する複数の同軸線３２ｃ，３２ｄ，３２ｅ
は、出力用ランド部２３ｂ，２３ｃ，２３ｄに電気的に
接続される。このとき、同軸線３２ｃ，３２ｄ，３２ｅ
は、回路基板２２上で先端側から基端側に一旦回し込ま
せて（折り返して湾曲させて）から前記出力用ランド部
２３ｂ，２３ｃ，２３ｄに接続される。このとき、最も
基板外側に接続固定される同軸線３２ｃの湾曲部の頂点
付近を前記回路基板２２に半田で接続固定されている電
子部品２４ｂの他端面２４ｃに接触させた状態にして前
記出力用ランド部２３ｂに接続している。その後、他の
複数の同軸線３２ｄ，３２ｅを異なる出力用ランド部２
３ｃ，２３ｄにそれぞれ接続する際には、前記同軸線３
２ｃ内周側にそれぞれの同軸線３２ｄ，３２ｅを収めて
出力用ランド部２３ｃ，２３ｄに電気的に接続してい
る。

【００３１】このように、所定の信号線を折り返して湾
曲させた状態にして回路基板の出力用ランド部に電気的
に接続する際、この信号線の湾曲部の頂点付近を回路基
板に接続固定されている電子部品の他端面に当接させる
ことによって、信号線とランド部との位置決めを容易に
してより確実に電気的に接続固定することができる。

【００３２】なお、符号４１は電子部品２４ａを封止す
る第１封止樹脂４１であり、符号４２は電子部品２４ａ
やＩＣ２５を封止する第２封止樹脂である。また、前記
レンズ枠１２と前記素子枠２８とはピント調整を行った
後、例えば接着剤４４によって一体的に固定する。さら
に、符号５０は回路基板２２と信号ケーブル３１との位
置決めを行うための糸巻き部であり、この糸巻き部５０
と回路基板２２の基端面とを当接させた状態にして熱収
縮チューブ５１を被覆することにより、回路基板２２と
信号ケーブル３１とを一体的に構成している。又、符号
５２は素子枠２８の基端部からケーブル抑え部材３５ま
でを覆い包むシールド枠であり、符号５３はそのシール
ド枠５２をさらに被覆する熱収縮チューブである。そし
て、このシールド枠５２内には第３封止樹脂４３が充填
される。

【００３３】図６を参照して固体撮像素子の撮像面側の
構成を説明する。図６（ａ），（ｂ）に示すように本実
施形態の固体撮像素子２１では、受光面２１ｃの前面を
覆うようにカバーガラス６１を配置している。このカバ
ーガラス６１の周囲には複数の信号パッド６２が配置さ
れており、この信号パッド６２はボンディングワイヤ６
３を介してパッケージパッド６４と電気的に接続されて
いる。

【００３４】そして、これら信号パッド６２、ボンディ
ングワイヤ６３、パッケージパッド６４を斜線に示すよ
うに黒色の封止樹脂６５で覆っている。このことによっ
て、対物光学系１０を介して入射された光が前記ボンデ
ィングワイヤ６３で反射することをなくしてフレア等、
観察画像に不具合が発生することを防止することができ
る。

【００３５】図７を参照して撮像部の他の構成例を説明
する。上述した実施形態においては回路基板２２に設け
たＣＣＤランド部２３ａ上に外部リード２１ａと電子部
品２４とを当接させた状態にして接続固定していたが、
図７に示すようにＩＣ２５と外部リード２１ａとを当接
させて回路基板２２のＣＣＤランド部２３ａ上に接続固
定して撮像部２０Ａを構成するようにしてもよい。この
ことによって、ＩＣ２５と固体撮像素子２１との電気的
経路が短縮されて、この経路を介してノイズが乗ること
を防止することができる。

【００３６】図８を参照して撮像部の別の構成例を説明
する。本実施形態においては図８（ａ），（ｂ），
（ｃ）に示すように前記回路基板２２の代わりにフレキ
シブル基板７０を使用して撮像部２０Ｂを構成してい
る。このフレキシブル基板７０上にはＩＣ７１や電子部
品７２が実装されるとともに、信号ケーブル３１内を挿
通する信号線３２が所定位置に電気的に接続されてい
る。

【００３７】また、本実施形態の固体撮像素子７３とフ
レキシブル基板７０とは接続用フレキシブル基板７４に
よって電気的に接続されている。この接続用フレキシブ
ル基板７４の両端部からは所定長さ寸法に切断加工され
たインナーリード７４ａ，７４ｂが突出している。

【００３８】前記インナーリード７４ａとボンディング
パッド７５とはバンプ７６を介して電気的に接続され、
インナーリード７４ｂとフレキシブル基板７０とは上述
した実施形態と同様に半田によって電気的に接続されて
いる。このことによって、上述した実施形態と同様の作
用及び効果を得られる。

【００３９】なお、図９に示すようにフレキシブル基板
７０ａを用いて、側視型用の撮像部２０Ｃを構成するよ
うにしてもよい。このことによって、硬質部長の短縮を
図ることができる。

【００４０】ここで、図１０を参照して蛍光観察用の撮
像ユニットを構成する対物光学系の構成を具体的に説明
する。図１０は蛍光観察用の撮像ユニットの構成を説明
する図である。

【００４１】図に示す蛍光観察用の撮像ユニット３０の
対物光学系８０は、内視鏡の照明窓から青色光を出射さ
れて、病変から発する緑色の蛍光を固体撮像素子２１の
撮像面に取り入れ構成であり、そのために前記対物光学
系８０内には５枚のフィルタ８１ａ，８１ｂ，８１ｃ，
８１ｄ，８１ｅを配置している。

【００４２】これらフィルタ８１ａ，８１ｂ，８１ｃ，
８１ｄ，８１ｅは、同形状であり、一面側に所定の波長
域の反射光をカットするためのコーティングが施されて
いる。そして、青色の反射光をカットして緑色の蛍光を
効率よく取り入れられるように、先端側にカットする波
長域が短いフィルターを並べている。これら５枚のフィ
ルタ８１ａ，８１ｂ，８１ｃ，８１ｄ，８１ｅの配置位
置は、明るさ絞り８２の前後、又は、パワーの小さなレ
ンズ８３ａ，８３ｂの間である。

【００４３】前記フィルタ８１ａの前面には、前記フィ
ルタ８１ａ，８１ｂ、８１ｃを固定配置させる間隔管８
４ａが配置されるようになっており、この間隔管８４ａ
と第１レンズ８５との間に所定の間隙を設けて、画角の
ばらつきを減らすようにしている。また、枚数の多いフ
ィルタに公差による誤差が生じた場合でも第１レンズ８
５と当接しない構成にしている。

【００４４】なお、レンズ枠１２に配設されるフィルタ
群の配列構成を変えることによって、自由にカットする
波長域を変えられる。また、前記絞り８２や間隔環８４
ｂは、組立性の向上を図るためにそれぞれ共通に構成し
てある。さらに、符号８６ａは第１フレア絞りであり、
符号８６ｂは第２フレア絞りである。

【００４５】このように、所定のコーティングを施した
複数のフィルタを、所定の位置に所定の位置関係で配置
させることによって、より効率よく必要な波長の光線だ
けを撮像素子に取り込むことができる。

【００４６】なお、本発明は、以上述べた実施形態のみ
に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範
囲で種々変形実施可能である。

【００４７】［付記］以上詳述したような本発明の上記
実施形態によれば、以下の如き構成を得ることができ
る。

【００４８】（１）複数の光学部材を配設した対物光学
系と、この対物光学系の結像位置に撮像面を配置した固
体撮像素子と、この固体撮像素子から基端側に延出する
複数の接続端子、電気部品、信号ケーブルに内挿する
複数の信号線が電気的に接続されるランド部を形成した
回路基板とを具備する電子内視鏡において、前記接続端
子が接続配置されるランド部上に、前記電気部品を電気
的に接続した電子内視鏡。

【００４９】（２）複数の光学部材を配設した対物光学
系と、この対物光学系の結像位置に撮像面を配置した固
体撮像素子と、この固体撮像素子から基端側に延出する
複数の接続端子、電気部品、信号ケーブルに内挿する
複数の信号線が電気的に接続されるランド部を形成した
回路基板とを具備する電子内視鏡において、前記電気部
品が接続配置されるランド部上に、前記接続端子を電気
的に接続した電子内視鏡。

【００５０】（３）前記電気部品を前記回路基板の固体
撮像素子側近傍に接続配置した付記１又は付記２記載の
電子内視鏡。

【００５１】（４）前記固体撮像素子から延出する接続
端子の長さ寸法を所定の長さ寸法に切断加工し、この接
続端子の先端面を前記電子部品に当接させて電気的に接
続した付記１又は付記２記載の電子内視鏡。

【００５２】（５）前記信号ケーブルに内挿する信号線
のうち太径の信号線と接続される接続端子の長さ寸法を
長く設定するとともに、この太径の信号線の接続端子と
の接続部の位置を細径の信号線が接続端子に接続される
接続部の位置より基端側にした付記３記載の電子内視
鏡。

【００５３】（６）前記ランド部に接続配置された電気
部品は、信号ケーブルの信号線をランド部に接続する際
の、位置出し部材を兼用する付記１又は付記２記載の電
子内視鏡装置。

【００５４】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、外
部リード及び電子部品と、ランド部との電気的な接続構
成に着目して撮像ユニットの硬質長の短縮化を図った撮
像装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１ないし図６は本発明の一実施形態に係り、
図１は内視鏡装置の概略構成を説明する図

【図２】撮像ユニットの概略構成を説明する長手方向断
面図

【図３】図２のＡ線方向から見た撮像ユニットの概略構
成を説明する長手方向断面図

【図４】信号ケーブルから延出する信号線の構成を説明
する図

【図５】接続端子及び電子部品と、ランド部との電気的
な接続を説明する図

【図６】撮像素子の撮像面側の構成を説明する図

【図７】撮像部の他の構成例を説明する図

【図８】撮像部の別の構成例を説明する図

【図９】撮像部のまた他の構成例を説明する図

【図１０】蛍光観察用の撮像ユニットの構成を説明する
図

【符号の説明】

１０…対物光学系２０…撮像部２１…固体撮像素子２１ａ…外部リード２１ｂ…外部リード２２…回路基板２３ａ…ランド部２４ａ，２４ｂ…電子部品３０…撮像ユニット３２ａ…同軸線３２ｂ…単線

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の光学部材を配設した対物光学系
と、この対物光学系の結像位置に撮像面を配置した固体
撮像素子と、この固体撮像素子から基端側に延出する複
数の接続端子、電気部品、信号ケーブルに内挿する複
数の信号線が電気的に接続されるパターン部を形成した
回路基板とを具備する電子内視鏡において、前記接続端子が接続配置されるパターン部上に、前記電
気部品を電気的に接続したことを特徴とする電子内視
鏡。
【請求項２】前記固体撮像素子から延出する接続端子
の長さ寸法を所定の長さ寸法に切断加工し、この接続端
子の先端面を前記電子部品に当接させて電気的に接続し
たことを特徴とする請求項１記載の電子内視鏡。
【請求項３】前記信号ケーブルに内挿する信号線のう
ち太径の信号線と接続される接続端子の長さ寸法を長く
設定するとともに、この太径の信号線の接続端子との接
続部の位置を細径の信号線が接続端子に接続される接続
部の位置より基端側にしたことを特徴とする請求項２記
載の電子内視鏡。