JP2003102683A - 内視鏡用撮像ユニット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数の信号線を固体撮像素子の外部リード及
び回路基板に接続する際に、接続し易く、また、その接
続部の信頼性を向上することが可能な内視鏡用撮像ユニ
ットを実現する。 【解決手段】 撮像ユニット１８は、ＣＣＤベアチップ
３７の後方にこのＣＣＤベアチップ３７と平行して回路
基板５０が配置されている。この回路基板５０は、この
側面に半円筒状に切り欠いたサイドスルーホール半田ラ
ンド５４が設けられている。また、回路基板５０の後方
には、ＣＣＤベアチップ３７と平行になるように信号線
接続基板５５が配置されている。この信号線接続基板５
５は、この側面に回路基板５０同様に固体撮像素子３６
の外部リード４０に対向する位置に半円筒状のサイドス
ルーホール半田ランド５６が設けられている。また、信
号接続基板５５の中央付近には、孔状のスルーホールラ
ンド５７が設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、挿入部先端に固体
撮像素子を設けた内視鏡に用いる内視鏡用撮像ユニット
に関する。 【０００２】 【従来の技術】近年、ファイバ式内視鏡は、細長の挿入
部を有することにより、体腔内にその挿入部を挿入して
体腔内の臓器を観察したり、必要に応じて処置具チャン
ネル内に処置具を挿入して各種治療処置を行うなど、広
く医療分野で使用されている。また、ボイラー、ガスタ
ービンエンジン、化学プラント等の配管、自動車エンジ
ンのボディ等の内部の傷や腐食等の観察や検査等で、工
業用内視鏡としても広く使用されている。 【０００３】また、挿入部の先端に固体撮像素子を内蔵
した電子内視鏡も使用されている。この電子内視鏡に用
いられる固体撮像素子は、回路基板や信号線等が接続さ
れている。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】前記信号線を固体撮像
素子や回路基板に接続する場合、従来は、固体撮像素子
の外部リードや回路基板上に設けられたランド部にそれ
ぞれの信号線を一本ずつ接続していた。 【０００５】しかし、このような接続方法では、固体撮
像素子の外部リードの間隔が狭く、また、回路基板のラ
ンド部の面積が小さく、さらに、各信号線のそれぞれの
位置関係が一定しないために、各信号線を外部リードや
回路基板のランド部に正確に位置させて半田等で接続固
定するのは非常に作業しづらく、また、それらの接続部
の信頼性は悪くなっていた。そこで、特開平４−３４８
７３号公報には、前記信号線をコネクタを介して固体撮
像素子の外部リードや回路基板に接続するものが開示さ
れている。このコネクタは、各信号線との接続部にほぼ
信号線の大きさと同じ大きさのランド部を設けており、
信号線とコネクタのランド部との接続面積を大きくする
ことにより、各信号線とコネクタを接続し易くしようと
するものである。 【０００６】しかし、このコネクタを用いて各信号線を
外部リードや回路基板に接続したとしても、一本の信号
線をコネクタのランド部に接続している間に、他の複数
の信号線は本来接続するはずのランド部から動いてしま
い、次回以降は各信号線を一つずつそれぞれのランド部
に位置合わせをしながら接続しなければならない。 【０００７】本発明は、このような事情に着目してなさ
れたものであり、複数の信号線と外部リード及び基板の
接続のし易さと、それら接続部の信頼性を向上すること
が可能な内視鏡用撮像ユニットを提供することを目的と
する。 【０００８】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の内視鏡用撮像ユニットは、観察光学系の結
像位置にその撮像面を位置させて配設される固体撮像素
子と、前記固体撮像素子と平行に配設され、側面に切り
欠き状のスルーホールを有する複数の基板と、前記固体
撮像素子と接続し、前記複数の基板の切り欠き状のスル
ーホールに配される外部リードと、を具備したことを特
徴としている。これにより、複数の信号線を固体撮像素
子の外部リード及び回路基板に接続する際に、接続し易
く、また、その接続部の信頼性を向上することが可能な
内視鏡用撮像ユニットを実現する。 【０００９】 【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１乃至図４は、本発明に係る実
施の形態を示すものであり、図１（ａ）は本実施の形態
に係る撮像ユニットの上方からの断面図、図１（ｂ）は
側方からの断面図、図２は図１におけるＡ−Ａ断面図、
図３は図１におけるＢ−Ｂ断面図、図４は内視鏡システ
ムの全体を説明する全体図である。 【００１０】図４に示すように、内視鏡１は、細長で可
撓性を有する挿入部２と、この挿入部２の後方で連結す
る太径の操作部３とを備えている。この操作部３の側方
からはユニバーサルコード４が延出して設けられてお
り、このユニバーサルコード４の端部にはコネクタ５が
設けられている。このコネクタ５は光源装置６と接続し
ているとともに、信号コード７と接続している。この信
号コード７の端部にはコネクタ８が設けられており、こ
のコネクタ８はビデオプロセッサ９と接続している。こ
のビデオプロセッサ９はモニタ１０、ＶＴＲデッキ１
１、ビデオプリンタ１２、ビデオディスク１３等と接続
している。 【００１１】前記挿入部２は、先端側から順に、硬性の
先端部１４、湾曲可能な湾曲部１５、可撓性を有する可
撓管１６から構成されている。前記先端部１４には、観
察光学系１７と、この観察光学系１７の後方に配置され
る撮像ユニット１８と、図示しないライトガイドの先端
部とが固定されている。このライトガイドは、挿入部
２、操作部３、ユニバーサルコード４内を挿通し、コネ
クタ５に接続されている。そして、このライトガイドの
基端から光源装置６の図示しない光源ランプの光線が入
射するようになっており、ライトガイド内に入射した光
線は、ライトガイド内を伝達し内視鏡１の先端部１４か
ら出射される。この出射された光線により被写体は照明
され、観察光学系１７により撮像ユニット１８内で結像
する。この被写体像は、撮像ユニット１８で電気信号に
変換され、ユニバーサルコード４を介してビデオプロセ
ッサ９に入力される。このビデオプロセッサ９では映像
信号処理が行われ、モニタ１０、ＶＴＲデッキ１１、ビ
デオプリンタ１２、ビデオディスク１３等に出力され
る。 【００１２】次に、本実施の形態に係る撮像ユニット１
８について詳細に説明する。撮像ユニット１８の前方に
配設される観察光学系１７は、図１に示すような、外側
に露出しカバーガラスの機能を具備するカバーレンズ２
０と、このカバーレンズ２０の後方に配置される複数の
レンズ２１とから構成される。観察光学系１７は、レン
ズ枠２２に保持されている。このレンズ枠２２は、図示
しない先端構成部本体に固定されている素子取付枠２３
に保持されている。この素子取付枠２３は円筒を観察光
学系１７の光軸２４に対し平行にカットした断面Ｄカッ
ト形状をしており、前方部にレンズ枠２２を挿入する小
径の挿通孔２５を、後方部に底面が欠損した大径のフィ
ルタ取付孔２６とを有し、挿通孔２５とフィルタ取付孔
２６の境界部には、突き当て部２７を設けている。 【００１３】観察光学系１７の後方には前記突き当て部
２７に突き当てられ、前記フィルタ取付孔２６にＤカッ
ト状の赤外線カットフィルタ３０が接着固定されてい
る。この赤外線カットフィルタ３０の後方には、赤外線
カットフィルタ３０の背面３１にその前面が接着し、赤
外線カットフィルタ３０と略同一形状のＤカット状のガ
ラス板３２がフィルタ取付孔２６に接着固定されてい
る。そして、このガラス板３２の後方には、ガラス板３
２の背面３３にその前面が接着し、光軸２４がその中心
となるように赤外線カットフィルタ３０及びガラス板３
２とずらしてカバーガラス３５が配置されている。さら
に、このカバーガラス３５の後方には固体撮像素子３６
が配置されている。 【００１４】この固体撮像素子３６は、カバーガラス３
５の後方に配設されるＣＣＤベアチップ３７と、このＣ
ＣＤベアチップ３７の側方に配設されるポリイミドフィ
ルム３８とから構成されている。ポリイミドフィルム３
８には一端がインナーリード３９を他端が外部リード４
０を構成する導電性薄膜からなる複数の導電部４１が形
成されている。 【００１５】カバーガラス３５とＣＣＤベアチップ３７
の間隙と全周は封止樹脂４２で被覆され、インナーリー
ド３９は、ＣＣＤベアチップ３７の撮像面４３に形成さ
れる各信号の入出力端子である図示しないボンディング
パッドと接続し、封止樹脂４２の外周部４４からＣＣＤ
ベアチップ３７の後方に曲げられ、外部リード４０が後
方に延出している。 【００１６】封止樹脂４２の外周には、カバーガラス３
５の側面から光線が入射しないように、黒色の遮光樹脂
４５が被覆されている。また、ＣＣＤベアチップ３７の
背面４６には絶縁のために接着層４７が形成されてい
る。 【００１７】ＣＣＤベアチップ３７の後方には、このＣ
ＣＤベアチップ３７と平行してセラミックまたはガラス
エポキシ等からなる回路基板５０が配置されている。こ
の回路基板５０のＣＣＤベアチップ３７側の面にはコン
デンサ５１が搭載され、また、ＣＣＤベアチップ３７と
は反対側の面には、ＣＣＤ出力バッファー用のＩＣ５２
と抵抗５３が搭載されている。 【００１８】この回路基板５０の側面の固体撮像素子３
６の各外部リード４０に対向する位置には、半円筒状に
切り欠いたサイドスルーホール半田ランド５４が設けら
れ、このサイドスルーホール半田ランド５４に固体撮像
素子３６の外部リード４０の中途部が電気的に接続され
ている。回路基板５０には各サイドスルーホール半田ラ
ンド５４とコンデンサ５１、ＩＣ５２、及び抵抗５３を
電気的に接続する図示しない導電パターンが設けられて
いる。 【００１９】回路基板５０の後方にはＣＣＤベアチップ
３７と平行になるように信号線接続基板５５が配置され
ている。図２に示すように、この信号線接続基板５５の
側面には回路基板５０同様に固体撮像素子３６の外部リ
ード４０に対向する位置に第１の接続部である半円筒状
のサイドスルーホール半田ランド５６が設けられ、外部
リード４０の後端部と電気的に接続されている。 【００２０】また、信号接続基板５５の中央付近には２
列に配列され、孔状の第２の接続部であるスルーホール
ランド５７が設けられている。信号線接続基板５５の表
面にはサイドスルーホール半田ランド５６とスルーホー
ルランド５７とを電気的に接続する導電パターン５８が
設けられている。 【００２１】ＩＣ５２と導通する回路基板５０のサイド
スルーホール半田ランド５４ａと、このサイドスルーホ
ール半田ランド５４ａに対向する位置の信号線接続基板
５５のサイドスルーホール半田ランド５６ａとは銅線５
９によって接続されている。 【００２２】信号線接続基板５５の後方へ延設され、ビ
デオプロセッサ９と電気的に接続する信号ケーブル６０
は、信号線である複数の芯線６１やシールド線６２を一
つに束ねてその外周を総合シールド線６３で覆うことで
構成されている。 【００２３】前記芯線６１は、信号線接続基板５５のス
ルーホールランド５７にその先端部を挿入し半田により
接続固定されている。一方、シールド線６２は束ねられ
その先端部を銅線６４に半田付けされ、この銅線６４の
先端部を信号線接続基板５５のグランドに相当するスル
ーホールランド５７ａに挿入し半田により接続固定され
ている。 【００２４】信号線接続基板５５の外周から信号ケーブ
ル６０の側端部にかけての部位は熱収縮チューブ６５に
より被覆され、この熱収縮チューブ６５の内部は封止樹
脂６６で封止されている。また、ＣＣＤベアチップ３７
と回路基板５０との間、回路基板５０と信号線接続基板
５５との間の部位も前記封止樹脂６６により封止されて
いる。 【００２５】図１及び図３に示すように、素子取付枠２
３のフィルタ取付孔２６の底面欠損部６７には、赤外線
カットフィルタ３０のカット面６８とガラス板３２のカ
ット面６９から光線が入らないように遮光板７０が配設
されている。また、この遮光板７０とカバーガラス３５
の隙間から光線が入射しないように、この隙間に遮光樹
脂７１が充填され、さらに、この遮光樹脂７１を被覆す
るように遮光板７２が配設されている。 【００２６】観察光学系１７のピント調整をするために
は、観察光学系１７を保持するレンズ枠２２を素子取付
枠２３の挿通孔２５内で前後させて、ＣＣＤベアチップ
３７の撮像面４３上に観察光学系１７の被写体像を結像
させる。そして、ピント調整が完了した後にレンズ枠２
２を素子取付枠２３の挿通孔２５に接着剤等で固定す
る。 【００２７】固体撮像素子３６及び回路基板５０を芯線
６１及びシールド線６２に接続するためには、先ず、固
体撮像素子３６の各外部リード４０の中途部と回路基板
５０の側面に設けられた各サイドスルーホール半田ラン
ド５４とを半田により接続する。次に、各外部リード４
０の後端部と信号線接続基板５５の側面に設けられた各
サイドスルーホール半田ランド５６とを半田付けする。
最後に、信号線接続基板５５に設けられた各スルーホー
ルランド５７内に芯線６１の先端部及びシールド線６２
に接続する銅線６４の先端部を挿入し、それぞれのスル
ーホールランド５７と芯線６１及びシールド線６２とを
半田により接続する。 【００２８】このように、回路基板５０のサイドスルー
ホール半田ランド５４に外部リード４０を接続すること
により、固体撮像素子３６と回路基板５０に搭載されて
いるコンデンサ５１、ＩＣ５２、抵抗５３とが電気的に
接続される。また、信号線接続基板５５のサイドスルー
ホール半田ランド５６とスルーホールランド５７とにそ
れぞれ外部リード４０と芯線６１及びシールド線６２と
を接続することにより、固体撮像素子３６と回路基板５
０に搭載されるコンデンサ５１、ＩＣ５２、抵抗５３等
の電気部品とが芯線６１及びシールド線６２等の信号線
と接続される。 【００２９】本実施の形態によれば、各信号線である芯
線６２の先端部及びシールド線６２に接続する銅線６４
の先端部をそれぞれスルーホールランド５７に挿入する
ために、ある程度の応力が働いてもそれぞれの芯線６１
及びシールド線６２の銅線６４の先端部がスルーホール
ランド５７から抜けることがない。すなわち、芯線６１
及びシールド線６２等の信号線をスルーホールランド５
７に挿入するだけで各信号線の位置決めができ、各信号
線とスルーホールランド５７を順次半田で接着固定する
ことで、容易に固体撮像素子３６と回路基板５０とを信
号線に接続することができ、また、それらの接続部の信
頼性を高くすることができる。 【００３０】尚、実施の形態では、回路基板及び信号線
接続基板をＣＣＤベアチップに平行に配置したが、この
他に各基板をＣＣＤベアチップに対してそれぞれ垂直ま
たは斜めに配置してもよい。 【００３１】回路基板のサイドスルーホール半田ランド
のなかには、回路基板に搭載される電気部品と電気的に
接続されていないサイドスルーホール半田ランドが存在
してもよい。 【００３２】また、固体撮像素子、回路基板、及び信号
線接続基板の接続の順序は、上述に限るものではなく、
例えば、予め信号線の先端部を信号線接続基板の第２の
接続部に挿入して接着固定してから、信号線接続基板の
第１の接続部と外部リードや回路基板とを接続してもよ
い。 【００３３】また、本発明は、以下に列記する発明を含
んでいる。 【００３４】（付記） （付記１） 観察光学系の結像位置にその撮像面を位置
させて配設される固体撮像素子と、この固体撮像素子と
接続し、電気部品を搭載する回路基板と、前記固体撮像
素子または前記回路基板と電気的に接続する複数の信号
線とを備えた内視鏡用撮像ユニットにおいて、前記固体
撮像素子または前記回路基板と接続する第１の接続部
と、前記信号線の先端部を挿入して接続する孔状の第２
の接続部と、前記第１の接続部と前記第２の接続部とを
電気的に接続する導電パターンとを有する信号線接続基
板を具備することを特徴とする内視鏡用撮像ユニット。 【００３５】（付記２） 前記信号線接続基板は、前記
固体撮像素子と平行に配置されることを特徴とする付記
１記載の内視鏡用撮像ユニット。 【００３６】（付記１、２の目的）付記１、２の目的
は、複数の信号線を固体撮像素子の外部リード及び回路
基板に接続する際に、接続し易く、また、その接続部の
信頼性を高めた内視鏡用撮像ユニットを提供することに
ある。 【００３７】（付記１、２の効果）付記１、２では、信
号線接続基板の孔状の第２の接続部に信号線の先端部を
挿入して接続するだけで、複数の信号線の接続部に対す
る位置決めができるために、外部リード及び回路基板と
信号線の接続がし易く、また、それらの接続部の信頼性
が高い。さらに、付記２は、信号線接続基板を固体撮像
素子と平行に配置することにより、内視鏡先端部の硬質
長の長さを短くすることができる。 【００３８】（付記３） 観察光学系の結像位置にその
撮像面を位置させて配設される固体撮像素子と、この固
体撮像素子から後方へ前記観察光学系の光軸に平行に延
出する外部リードと、前記固体撮像素子と平行に配設さ
れる回路基板と、この回路基板に設けられ、前記外部リ
ードの中途部と接続する回路基板接続部と、前記回路基
板の後方で前記固体撮像素子と平行に配設される信号線
接続基板と、この信号線接続基板に設けられ、前記外部
リードの後端部と接続する第１の接続部と、この第１の
接続部と導電パターンを介して電気的に接続する孔状の
第２の接続部と、この孔状の第２の接続部にその先端部
を挿入して接続する信号線とを具備することを特徴とす
る内視鏡用撮像ユニット。 【００３９】（付記４）前記回路基板接続部は、前記回
路基板の側面に設けられ、この側面を円筒状に切り欠い
た形状であり、かつ、前記第１の接続部は、前記信号線
接続基板の側面に設けられ、この側面を円筒状に切り欠
いた形状であることを特徴とする内視鏡用ユニット。 【００４０】（付記３、４の目的）付記３、４では、付
記１、２の目的に加えて、外部リードと回路基板の接
続、及び、外部リードと信号線接続基板の接続のし易さ
と、それら接続部の信頼性を向上することにある。 【００４１】（付記３、４の効果）付記３、４において
は、固体撮像素子、回路基板、信号線接続基板及び信号
線の接続が全てし易く、その接続部の信頼性が高い。ま
た、特に、付記４では、回路基板の側面に円筒状の切り
欠き部を設け、その部位を回路基板接続部とし、信号線
接続基板も同様にその側面に円筒状の切り欠き部を設
け、その部位を第１の接続部としたので、撮像ユニット
が配設される内視鏡の先端部を細径化することができ
る。 【００４２】 【発明の効果】本発明によれば、複数の信号線を固体撮
像素子の外部リード及び回路基板に接続する際に、接続
し易く、また、その接続部の信頼性を向上することが可
能な内視鏡用撮像ユニットを実現できる。

【図面の簡単な説明】 【図１】本実施の形態に係る撮像ユニットの断面図 【図２】図１におけるＡ−Ａ断面図 【図３】図１におけるＢ−Ｂ断面図 【図４】内視鏡システムの全体を説明する全体図 【符号の説明】 ３７…ＣＣＤベアチップ ４０…外部リード ５０…回路基板 ５１…コンデンサ ５２…ＩＣ ５３…抵抗 ５４，５４ａ…サイドスルーホール半田ランド ５５…信号線接続基板 ５６，５６ａ…サイドスルーホール半田ランド ５７，５７ａ…スルーホールランド ５８…導電パターン ６０…信号ケーブル ６１…芯線 ６２…シールド線

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 観察光学系の結像位置にその撮像面を位
   置させて配設される固体撮像素子と、 前記固体撮像素子と平行に配設され、側面に切り欠き状
   のスルーホールを有する複数の基板と、 前記固体撮像素子と接続し、前記複数の基板の切り欠き
   状のスルーホールに配される外部リードと、 を具備したことを特徴とする内視鏡用撮像ユニット。