JP2005074035A - Imaging unit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は撮像装置に関し、詳しくは、両面フレキシブル基板を備える撮像装置に関する。 The present invention relates to an imaging device, and more particularly to an imaging device including a double-sided flexible substrate.
近年、CCD、C−MOS等の固体撮像素子の外形は、これら固体撮像素子を適用する撮像装置自体の小型化への要望もあり、素子外形の小型化の進歩はめざましいものとなっている。また、撮像装置自体の小型化の影響は固体撮像素子の小型化のみに留まらず、固体撮像素子の駆動回路等の電子部品、これら電子部品を実装する電気基板(多くはフレキシブル基板)、配線材の小型化(細径化)及びこれら部品点数の削減等に波及している。 In recent years, the external shape of a solid-state imaging device such as a CCD or C-MOS has been demanded for downsizing of an imaging apparatus itself to which these solid-state imaging devices are applied, and the progress of downsizing of the external shape of the device has been remarkable. Further, the downsizing of the imaging device itself is not limited to the downsizing of the solid-state imaging device, but also electronic components such as a driving circuit for the solid-state imaging device, an electric board (mostly a flexible board) on which these electronic components are mounted, and a wiring material. This has spread to downsizing (thinning of diameter) and reduction of the number of parts.
このような撮像装置の小型化への嘱望は内視鏡装置の分野においても例外ではなく、当該内視鏡装置における撮像装置の小型化の進歩も著しい。 Such enthusiasm for downsizing of the imaging device is no exception in the field of endoscope devices, and progress in downsizing of the imaging device in the endoscope device is also remarkable.
一方、内視鏡装置においては、その挿入部の外形形状の小型化、細径化も嘱望されるところにある。 On the other hand, in an endoscope apparatus, there is a desire for a reduction in size and diameter of the outer shape of the insertion portion.
このような状況下における内視鏡装置の分野において、挿入部外形の細径化、撮像装置の小型化を実現するために、小型の固体撮像素子の採用と共に、挿入部の軸方向(長手方向)において相対的に長くなるように形成された電気回路基板(固体撮像素子駆動用の基板)を配設した内視鏡の撮像装置も知られるところにある。 In the field of endoscope devices under such circumstances, in order to reduce the outer diameter of the insertion portion and to reduce the size of the imaging device, along with the adoption of a small solid-state imaging device, the axial direction (longitudinal direction of the insertion portion) An imaging device for an endoscope in which an electric circuit board (substrate for driving a solid-state imaging device) formed so as to be relatively long is also known.
なお、内視鏡挿入部内において配設される電気回路基板は、主としてフレキシブル基板が採用される。 Note that a flexible substrate is mainly employed as the electric circuit board disposed in the endoscope insertion portion.
上述したように、挿入部の軸方向(長手方向)において相対的に長くなるように形成された電気回路基板(フレキシブル基板)を用いることにより、挿入部の細径化は実現し易くなる一方で当該電気基板単体の強度は低下する傾向にある。すなわち、内視鏡挿入部内において配設される電気回路基板は、上述したように主としてフレキシブル基板が採用されるが、もともと外力、振動により曲折しやすい材質で形成されていることに加え、相対的に長手方向に長くなればなるほど基板自体の曲げ強度はさらに低下するという特質を有している。 As described above, by using an electric circuit board (flexible substrate) formed so as to be relatively long in the axial direction (longitudinal direction) of the insertion portion, it is easy to reduce the diameter of the insertion portion. The strength of the electric substrate alone tends to decrease. That is, as described above, the flexible circuit board is mainly used as the electric circuit board disposed in the endoscope insertion portion. However, the electric circuit board is originally formed of a material that is easily bent by an external force and vibration. In addition, the longer the substrate is in the longitudinal direction, the lower the bending strength of the substrate itself is.
上記曲げ強度の低下の影響は、製造時における不測の外力や振動等による実装部品(主としてチップ部品)の剥離や実装部品同士の接触等の危険性を増すことになり、電気回路基板としての信頼性低下を招くこととなる。 The influence of the above decrease in bending strength increases the risk of peeling of mounted components (mainly chip components) and contact between mounted components due to unexpected external forces and vibrations during manufacturing, and is a reliable circuit board. It will lead to a decrease in performance.
本発明は係る事情に鑑みてなされたものであり、外力や振動の影響を受けにくく、信頼性の高いフレキシブル基板を備えた撮像装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide an imaging apparatus including a highly reliable flexible substrate that is not easily affected by external force or vibration.
本発明の第1の撮像装置は、一面側に複数の電子部品を実装し、他面側にケーブルの芯線を接続する接続部を配設した両面フレキシブル基板を有する撮像装置において、前記接続部は、前記両面フレキシブル基板の他面側に配設された接続用ランドであって、当該両面フレキシブル基板の他面側の、少なくとも前記基板の一面側長手方向に実装された2つの電子部品に対向する裏面部を互いに跨ぐように配設された接続用ランドであることを特徴とする。 The first imaging device of the present invention is an imaging device having a double-sided flexible board in which a plurality of electronic components are mounted on one surface side and a connection portion for connecting a core wire of a cable is disposed on the other surface side. A connection land disposed on the other surface side of the double-sided flexible substrate, and facing at least two electronic components mounted on the other surface side of the double-sided flexible substrate in the longitudinal direction of at least one surface of the substrate. It is a land for connection arranged so as to straddle the back surface part.
また、本発明の第2の撮像装置は、前記第1の撮像装置において、前記接続部は、ケーブルの芯線を半田で接続するための接続用ランドであることを特徴とする。 The second imaging device of the present invention is characterized in that, in the first imaging device, the connection portion is a connection land for connecting the core wires of the cable with solder.
本発明によれば、外力や振動の影響を受けにくく、信頼性の高い電気回路基板を備えた撮像装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an imaging device including an electrical circuit board that is not easily affected by external force or vibration and has high reliability.
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は本発明の一実施形態を含む撮像装置の先端部の縦断面を示した断面図であり、図2は、上記撮像装置に内設するフレキシブル基板(以下、FPCと記載する)を基板裏面側から見た平面図であり、併せて該基板の部品実装面を透視して示している。
なお、本実施形態、および、後述する他の例の説明において、光軸Oは、撮像光学系の光軸を示すものとする。さらに、撮像装置における光軸O方向の被写体側方向を前方とし、撮像素子側またはケーブル挿入側を後方とする。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a longitudinal section of a distal end portion of an imaging apparatus including an embodiment of the present invention. FIG. 2 shows a flexible substrate (hereinafter referred to as FPC) installed in the imaging apparatus. It is the top view seen from the back side, and also has seen through the component mounting surface of this board | substrate.
In this embodiment and other examples described later, the optical axis O indicates the optical axis of the imaging optical system. Further, the subject side direction of the optical axis O direction in the imaging apparatus is defined as the front, and the imaging element side or the cable insertion side is defined as the rear.
図1に示す撮像装置1は、その挿入部先端部において配設された撮像光学系20と、この撮像光学系20の後方に配設された固体撮像装置2と、この固体撮像装置2における固体撮像素子3の駆動制御用回路基板であるFPC5と、このFPC5の一面側(表面側)に実装された複数の電子部品(図1においては符号7〜10で示す)と、前記FPC5に実装された各電子部品に電源、信号等を供給するためのケーブル束6とを有して構成されている。
An
撮像光学系20は、レンズ枠(対物レンズ保持枠)31の内周部に接着固定される光学部材としての被写体側から順に第1レンズ34と、絞り(明るさ絞り)35と、第2レンズ36と、フレア防止板32と、第3レンズ37とを有してなり、なお、第3レンズ37は、レンズ枠31に対して光軸O方向に間隔管33を介して保持されている。この撮像光学系20は、レンズ枠31を介して撮像素子保持枠24の内部に嵌合して支持されている。
The imaging
前記固体撮像装置2は、固体撮像素子3と、該固体撮像素子3の受光面を覆うように接着固定されたカバーガラス4とで構成されている。なお、この固体撮像装置2は、撮像素子保持枠24の後方にフレア防止板25を介して接着固定されている。
The solid-
また、固体撮像素子3には、FPC5の一端から延出したインナーリード5cと接続する接続部3aが設けられており、当該固体撮像装置2が撮像装置1に組み込まれるに際して前記インナーリード5cが該接続部3aにバンプ接続され、さらにこのバンプ接続された部分を含めて当該固体撮像素子3の底面側とFPC5の間には接着剤が塗布され、これにより固体撮像素子3はFPC5の一面側に接着固定により実装されている。
Further, the solid-state imaging device 3 is provided with a connecting portion 3a that is connected to an
なお、前記インナーリード5cが前記接続部3aにバンプ接続された状態において固体撮像素子3がFPC5に実装される面を、FPC5の一面側(表面側)とする。
A surface on which the solid-state imaging device 3 is mounted on the
前記FPC5は、前記固体撮像素子3の駆動制御に供する回路等を実装した両面実装FPC(両面実装フレキシブル基板)であり、その一面側(表面側)5aには、前記固体撮像素子3の他、該固体撮像素子3の駆動制御回路用の電子部品を実装し、他面側(裏面側)5bには、ケーブル束6に内設されたケーブル61〜64等が接続されている。なお、前記ケーブル束6は、複数のケーブル61〜64を内設するが、これらケーブル61〜64は、前記FPC5上の駆動制御回路への電源供給、同回路の制御信号の入出力および固体撮像素子3からの撮像信号出力のためのケーブルである。
The FPC 5 is a double-sided mounting FPC (double-sided mounting flexible substrate) on which a circuit or the like used for driving control of the solid-state imaging device 3 is mounted, and on one surface side (surface side) 5a, in addition to the solid-state imaging device 3, The electronic components for the drive control circuit of the solid-state image sensor 3 are mounted, and
図1及び図2に示すように、FPC5の一面側5aには上述した固体撮像素子3の他、チップコンデンサ7、同チップコンデンサ8、チップ抵抗9及びチップトランジスタ10が当該FPC5の長手方向にほぼ直列に実装されている。なお、このように本実施形態においてはFPC5に実装される電子部品は上述の如くいわゆるチップ部品で構成される。チップ部品は小型ディスクリート回路を構成するには適しているが、基板に加わる許容以上の反りに対しては剥がれてしまう虞があり、基板の曲げ強度、形状設計、配置方法には配慮が必要である。
As shown in FIGS. 1 and 2, on one
図2に戻って、FPC5の他面側(裏面側)5bには、前記ケーブル61,62,63及び64の先端部芯線をそれぞれ半田接続するための接続用ランド11,12,13及び14が配設されている。
Returning to FIG. 2, on the other side (back side) 5b of the FPC 5, there are connecting
前記接続用ランド11は、固体撮像素子3に対向するFPC5の裏面部(図2において符号3の破線で示す部分)とチップコンデンサ7に対向するFPC5の裏面部(同様に図2において符号7の破線で示す部分)とを跨ぐように配設されている。
The
同様に、接続用ランド12は、チップコンデンサ7に対向するFPC5の裏面部(図2において符号7の破線で示す部分)とチップコンデンサ8に対向するFPC5の裏面部(図2において符号8の破線で示す部分)とを跨ぐように配設される。接続用ランド13は、チップコンデンサ8に対向するFPC5の裏面部(図2において符号8の破線で示す部分)とチップ抵抗9に対向するFPC5の裏面部(図2において符号9の破線で示す部分)とを跨ぐように配設される。接続用ランド14は、チップ抵抗9に対向するFPC5の裏面部(図2において符号9の破線で示す部分)とチップトランジスタ10に対向するFPC5の裏面部(図2において符号10の破線で示す部分)とを跨ぐように配設される。
Similarly, the
また、接続用ランド11には、ケーブル61の先端部芯線61aが半田接続されるようになっている。同様に、接続用ランド12,13及び14には、ケーブル62,63及び64の先端部芯線62a、63a及び64aがそれぞれ半田接続されるようになっている。
Further, the
上述したように本実施形態においては、FPC5の裏面側において、上記FPC5の表面側に実装される長手方向に隣り合うチップ部品の裏面に相当する部分を跨ぐように接続用ランドが設けられ、この接続用ランドには、これらチップ部品の大きさに比べると比較的大きな形状となるケーブルの芯線を半田で接続するようになっている。このように接続用ランドにケーブルの芯線が半田で接続され硬質化することにより、接続用ランド部周囲の強度が増し、ひいてはFPC5における各チップ部品間の曲げ強度が飛躍的に増大することとなる。
As described above, in the present embodiment, on the back side of the
先に述べたように、チップ部品が実装されたFPCにおいては基板が許容以上に反ると部品の剥離等を起こす虞があるが、本実施形態では各チップ部品間の曲げ強度が飛躍的に増大しているので、例えば当該撮像装置1の組立時等においてFPC5に不測の外力や振動等により力が加わったとしても、チップ部品周辺の基板の曲折を防ぎ部品の剥離等を防ぐことができる。また、チップ部品間の接触、ショートが防止されるとともに、完成時の外形も安定するので、極めて信頼の高いFPC5を備える撮像装置を提供することができる。
As described above, in an FPC on which chip components are mounted, there is a risk of peeling of the components if the substrate warps more than allowable, but in this embodiment, the bending strength between the chip components is dramatically increased. Therefore, even when force is applied to the FPC 5 due to unexpected external force or vibration at the time of assembling the
なお、本実施形態においては、接続用ランド11等にケーブル61の芯線61a等が半田接続されることで、接続用ランド11周辺の強度が増すことになるが、このケーブル61等が接続されない状態においても、ランド部自体の曲げ強度を高めた接続用ランドを配設することで、ケーブル61の接続時に比すれば劣るものの、FPC5自体の曲げ強度を増すことができる。たとえば、接続用ランド11等をFPC5に対して厚さのある導電体箔やめっき等で形成することにより、ランド部の曲げ強度を増すことができ、ケーブルが接続されていない状態においても周囲のチップ部材の剥離等を防止することができる。
In this embodiment, the strength of the periphery of the
また、本実施形態の撮像装置1におけるFPC5の構成に係る技術的思想はあらゆる撮像装置1におけるFPCに適用でき、内視鏡分野に限らず特に小型化が望まれる撮像装置内のFPCに有用である。
Further, the technical idea relating to the configuration of the
一方、本実施形態のFPC5においては、チップコンデンサ7の電極7a及びチップコンデンサ8の電極8aは、その裏面側において前記接続用ランド11乃至13とは重ならないようにレイアウトされている。
On the other hand, in the
このようなレイアウトは、接続用ランド11乃至13にケーブル61等を半田接続する際に生じてしまう熱をチップコンデンサ7または8に伝わりにくくすることができ、この熱によりチップコンデンサが剥離してしまう等の虞を低減することができる。
Such a layout can make it difficult for heat generated when the
また、一方で、接続用ランド13は、他の接続用ランド11等より大きな面積を占めるように配設されるとともに、チップトランジスタ10の電極10aの裏面側と一部で重なるようにレイアウトされている。この接続用ランド13には、相対的に太径の芯線を有するケーブル64の芯線64aが接続されるようになっている。このチップトランジスタ10は他の受動素子より相対的に発熱量が多いトランジスタのチップ部材であるため、撮像装置1の駆動中にこのチップトランジスタ10で発生する熱を効率よく接続用ランド13、ケーブル64を介して逃がすことができ、チップトランジスタ10の温度上昇を抑えることができ、チップトランジスタ10を安定して動作させることが可能となる。さらに、トランジスタチップが小型化してくると温度上昇が激しくなるが、この温度上昇を抑え、トランジスタの特性を向上させることができる。
On the other hand, the
ところで、従来のCCD(固体撮像素子)を適用する撮像装置においては、通常、TAB実装されたCCDが適用されるが、そのCCDを撮像装置に装着する場合、CCDの組み込み、検査作業やCCD接続電気基板に対してケーブルの半田付け作業等が行われる。それらの作業中、CCD接続電気基板は、各接続ランドを同電位に保持するための接続部等から切り離され、ケーブルランドがオープン状態になっていることが多い。 By the way, in a conventional imaging apparatus using a CCD (solid-state imaging device), a TAB-mounted CCD is usually applied. When the CCD is mounted on the imaging apparatus, the CCD is incorporated, inspected, and connected to the CCD. A cable soldering operation or the like is performed on the electric board. During these operations, the CCD connection electric board is often disconnected from the connection portion for holding each connection land at the same potential, and the cable land is often in an open state.
上記従来の撮像装置において、ケーブル接続作業を行う際、CCDが接続される電気基板のケーブルランドがオープン状態になっていることから、接続ケーブルが万一帯電しているような場合には、半田付けの作業時に静電破壊する可能性があった。特にCCDが小型化されると、静電気耐性も小さくなってくるので、さらに上記静電破壊の可能性が高くなる。 In the above conventional imaging apparatus, when the cable connection work is performed, the cable land of the electric board to which the CCD is connected is in an open state. There was a possibility of electrostatic breakdown during the attaching process. In particular, when the CCD is downsized, the resistance to static electricity is also reduced, so that the possibility of electrostatic breakdown is further increased.
図1に示す撮像装置1は、上記従来の問題を解決し、固体撮像素子の撮像装置への組み込みに際して、静電気破壊の生じにくくするための静電破壊防止対策が講じられている。
The
図1,2に示した組み込み状態のケーブル接続前のFPC5は、検査用またはランド部等を同電位に保つための接続部15(図3)が切り離された状態である。従って、FPC5の接続用ランド11,12,13及び14は、電気的開放状態である。もし、その状態のまま前述したケーブル61,62,63及び64の半田付け作業や調節作業等を行うと、静電気により固体撮像素子3が静電破壊する虞がある。
The
そこで、撮像装置1においては、上記接続部切断に先立って各接続ランドに導通する露出パターン部上を異方性導電樹脂材料(例えば、異方性導電シート)で覆う。半田付け等の作業時には、上記異方性導電部を導電クリップで挟んでグランドに落とし、接続用ランド11,12,13及び14を同電位に保つことにより、固体撮像素子3の静電破壊を防止する。以下、その静電破壊防止対策を採用した構造等について、図3,4を用いて詳細に説明する。
Therefore, in the
図3は、本撮像装置に適用されるFPCの平面図であって、電位保持用接続部を切断する前のFPCを示す。図4は、図3のFPCに固体撮像素子を実装し、接続部を切断したものの側面図であって、異方性導電シート部の電位をグランドに落とした状態を示す。 FIG. 3 is a plan view of the FPC applied to the imaging apparatus, and shows the FPC before cutting the potential holding connection portion. FIG. 4 is a side view of the FPC of FIG. 3 in which the solid-state imaging device is mounted and the connection portion is cut, and shows a state where the potential of the anisotropic conductive sheet portion is dropped to the ground.
図3に示すように固体撮像素子実装前の素材状態のFPC5には、端子部15aを有する接続部15が一体的に付属している。FPC5には、固体撮像素子3がTAB実装されるが、固体撮像素子側の接続用ランド11,12,13及び14が配置される実装エリアの表裏面5a,5bには、カバーレイ18が施される。同様に接続部15側(ケーブル側)にもその表裏面にカバーレイ19が施される。FPC5と接続部15との間の領域は、接続用ランド11,12,13及び14等への接続パターンおよび信号ラインパターン等のFPC5に対する露出導体部である連絡パターン16が表裏面に露呈して配置されている。この表裏の連絡パターン16上を直接、異方性導電シート17で覆う。そこで、連絡パターン16を含むFPC5と接続部15との間の切断線L1に沿って接続部15を切り離すが、その切り離しに先立って、表裏の異方性導電シート17を導電クリップ20で挟んでおく。なお、導電クリップ20の端部は、図示しないソケットを介してグランド(GND)に接続されている。従って、上述した切断状態では、表裏のすべての連絡パターン16は導通状態となり、同電位に保たれ、固体撮像素子3,電子部品7等の各端子部も同電位に保たれる。
As shown in FIG. 3, a connecting
その後、接続部15が切り離された状態の固体撮像素子実装済みFPC5は、導電クリップ20を装着した状態のままで接続用ランド11,12,13及び14に各ケーブルの芯線61a等が半田付けされる。連絡パターン16の同電位状態を解除する必要があるまで導電クリップ20を装着しておけば、固体撮像素子3,電子部品7等の静電破壊を防止することができる。最終的に導電クリップ20を外し、連絡パターン16の同電位状態を解除して、撮像光学系20の後方に固体撮像素子3を配置し、FPC5とともに熱収縮チューブ65内に収納する。
Thereafter, the solid-state imaging device mounted
なお、接続用ランド11等に各ケーブルの半田付け終了後に、導電クリップ20を外したとき、異方性導電シート17を接着剤で固定する。この状態で収納されることになるが、異方性導電シート17の近傍に金属部材が配置されていなければ、ショートする危惧は全くない。
When the
また、上記異方性導電シート17に替えて連絡パターン16上に直接、異方性導電樹脂を塗布するようにしても同様の効果が得られる。
Further, the same effect can be obtained by applying an anisotropic conductive resin directly on the
さらに、本撮像装置1に適用されるFPC5においては、撮像装置1への組み込み前のケーブルの芯線半田付け等の組み立て時や検査時にFPC5の連絡パターン16を異方性導電シート17を介してグランドラインに接続することで同電位に保つことができる。従って、FPC5に実装される固体撮像素子3等の静電気耐性が向上する。また、上記連絡パターン16のグランドライン接続のための作業が導電クリップ20をFPC5に挟み付けるだけの簡単な動作でよく、その作業性が向上する。
Further, in the
次に、上述した図1に示す撮像装置1における撮像光学系のフレア防止板および撮像素子保持枠の接着構造について、図5,6を用いて説明する。
図5は、本撮像装置におけるカバーガラスとフレア防止板の位置関係を示す正面図である。図6は、図5のA−O−B断面に撮像素子保持枠断面を合わせて示した図であり、カバーガラスとフレア防止板と撮像素子保持枠の接着状態を示す。
Next, the adhesion structure of the flare prevention plate of the imaging optical system and the imaging element holding frame in the
FIG. 5 is a front view showing the positional relationship between the cover glass and the flare prevention plate in the imaging apparatus. FIG. 6 is a view in which the cross section of the image sensor holding frame is aligned with the AOB cross section of FIG. 5, and shows a bonding state of the cover glass, the flare prevention plate, and the image sensor holding frame.
本撮像装置1は、特に撮像装置の固体撮像素子の前面に配置される撮像光学系のフレア防止板および撮像素子保持枠の接着構造に特徴を有するものであり、本撮像装置の撮像光学系を含む構成自体は、前記図1に示したものと同様とする。
The
通常、芯出し用レンズのない対物光学系では、フレア防止板25と固体撮像素子のイメージエリアを位置出しした状態でフレア防止板25を撮像素子保持枠24に固定する必要がある。しかしながら、従来では各々の固定のための接着代が少ないため、撮影光路内への接着剤のはみ出しや接着力不足が生じたり、接着層が厚すぎるための浮きが生じやすかった。本撮像装置1では、このような問題を解決し、安定した組立て作業ができる枠構成を提供するものである。
Usually, in an objective optical system without a centering lens, it is necessary to fix the
図5に示すようにフレア防止板25には固体撮像素子3のイメージエリア及び画像マスク形状に合わせた開口部26が設けられている。フレア防止板25の外形は、円形状であり、カバーガラス4と貼り合わせた時に矩形形状のカバーガラス4の四角が露出するサイズを有している。また、フレア防止板25のカバーガラス4下端側の部分にはV字状切り欠き部27が形成されている。従って、カバーガラス4の四角とフレア防止板25の切り欠き部27上のカバーガラス4の部分とは、フレア防止板25から露出している。
As shown in FIG. 5, the
本撮像装置1におけるカバーガラス4とフレア防止板25と撮像素子保持枠24との接着固定方法について説明すると、図6に示すようにまず、カバーガラス4の表面に接着剤を塗布し、フレア防止板25を貼り合わせる。このとき、両者は冶具で位置決めして押し付けながら硬化させることで、接着層を薄く仕上げることができる。次に、撮像素子保持枠2424の後面をフレア防止板25に面を合わせ、図5に示すカバーガラス4の角部と切り欠き部27の部分に接着剤30を盛り、接着する。この接着状態では撮像素子保持枠24とカバーガラス4間の接着層厚みは、フレア防止板25の厚み分だけ確保される。かつ、必要量以上の接着剤30はフレア防止板25が壁となるために外側へ押し出され、フレア防止板25と撮像素子保持枠24の合わせ面には接着剤30は流れ込まない。なお、外方に押し出された接着剤30は、外から拭き取り、その後に接着部を硬化させる。
A method of bonding and fixing the
上述した本撮像装置1における撮像光学系のフレア防止板および撮像素子保持枠の接着構造によれば、接着剤の撮像面へのはみ出しや接着不足、接着面の浮きがない接着状態が安定した組立作業の中で実現可能であり、かつ、安定した撮像装置の光学性能も得られる。
According to the above-described adhesion structure of the flare prevention plate and the imaging element holding frame of the imaging optical system in the
次に、上述した本撮像装置1におけるフレア防止板および撮像素子保持枠の接着構造に対する第1および第2の変形例の接着構造について説明する。
図7は、上記第1の変形例におけるカバーガラスとフレア防止板と撮像素子保持枠の図5のA−O断面に対応する断面図の接着状態を示す。図8は、上記第2の変形例におけるカバーガラスとフレア防止板と撮像素子保持枠の図5のA−O断面に対応する断面図の接着状態を示す。
Next, the adhesion structure of the 1st and 2nd modification with respect to the adhesion structure of the flare prevention board in this image pick-up
FIG. 7 shows a bonding state of a cross-sectional view corresponding to the AO cross section of FIG. 5 of the cover glass, the flare prevention plate, and the image sensor holding frame in the first modified example. FIG. 8 shows a bonding state of a cross-sectional view corresponding to the AO cross section of FIG. 5 of the cover glass, the flare prevention plate, and the image sensor holding frame in the second modified example.
なお、上記第1,2の変形例に適用されるカバーガラス4とフレア防止板25とは、撮像装置1に適用したものと同一形状とするが、第1,2の変形例の撮像素子保持枠24A,24Bは、A−O断面(対角線方向断面)形状が図7、または、図8のように異なっている。
The
すなわち、上記第1の変形例においては、図7に示すように撮像素子保持枠24Aのフレア防止板25との当接部に接着溜まり部28を設ける。この接着溜まり28を設けることによって接着剤30の外側へのはみ出しを減らすことができ、同時により強い接着固定状態が得られる。
That is, in the first modified example, as shown in FIG. 7, the
一方、第2の変形例においては、図8に示すように撮像素子保持枠24Bの外周にカバーガラス4の外側にその厚み方向の中間位置まで延ばした突起部29を形成する。接着剤30は、突起部29に沿ってカバーガラス4の側面まで押し出されるが、この部分が接着溜まりとして機能する。従って、第1の変形例と同様に接着剤30の外側へのはみ出しを減らすことができ、同時により強い接着固定状態が得られる。
On the other hand, in the second modification, as shown in FIG. 8, a
次に、上記撮像装置1における撮像光学系を構成するレンズと絞りの構造について図9,10を用いて説明する。
図9は、本撮像装置におけるレンズ保持枠とレンズの組み付け状態を示す断面図である。図10は、本撮像装置のの撮像光学系を構成する第1レンズをガラス成形し、絞りを蒸着により形成する過程を示す図である。
Next, the structure of the lens and diaphragm constituting the imaging optical system in the
FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating a state where the lens holding frame and the lens are assembled in the imaging apparatus. FIG. 10 is a diagram illustrating a process in which the first lens constituting the imaging optical system of the imaging apparatus is glass-molded and the diaphragm is formed by vapor deposition.
本撮像装置1は、特に撮像装置の撮像光学系を保持するレンズ枠や絞りの構造に特徴を有するものであり、本撮像装置1の撮像光学系を含む構成自体は、図1に示したものと同様とする。
The
ところで、従来の撮像装置においては、小型化に伴ってレンズ自体も小型のものとなってくるが、それに伴ってレンズ枠や絞りの加工や組み付けが困難となる。本撮像装置1は、上記小型化に伴って問題となるレンズ枠や絞りの加工性や組み付け性を向上させることができる方法を提供する。
By the way, in the conventional imaging device, the lens itself becomes smaller as the size is reduced, and accordingly, processing and assembling of the lens frame and the aperture become difficult. The
さらに、従来の撮像装置においては、レンズ面間が非常に狭い部分にはフレアまたは絞り(明るさ絞り板)を配置することが非常に難しかった。さらに、従来からレンズに対してマスキング蒸着で絞りを形成する場合、偏心等の点で高精度に対応することは難しかった。本撮像装置1は、上述のようなレンズ構成であっても上記絞りを配置可能な撮像装置を提供し、さらに、狭いレンズ間隔であってもガラス成形と蒸着によって絞りを高精度に形成できる絞り形成方法を提供する。
Further, in the conventional imaging apparatus, it is very difficult to arrange a flare or a diaphragm (brightness diaphragm plate) in a portion where the distance between the lens surfaces is very narrow. Furthermore, conventionally, when a diaphragm is formed on a lens by masking vapor deposition, it has been difficult to cope with high accuracy in terms of eccentricity and the like. The
本撮像装置1における撮像光学系は、図9に示す第1レンズ34と、第2レンズ36と、そのレンズ間に介在する絞り(明るさ絞り板)35と、さらに、図1に示すフレア防止板32と、第3レンズ37とからなり、それらの光学系は、レンズ枠31に固定支持される。
The imaging optical system in the
レンズ枠31は、先端側(前方)の内径がより小径に、後端側の内径がより大径に形成された部材である。レンズ枠31に上記各光学系を組み込むに際して、予め第1レンズ34と、絞り35と、第2レンズ36とを接着固定しておく。レンズ位置決め治具53をレンズ枠31の大径部に嵌合挿入させ、大径部と小径部の段差面31aにレンズ位置決め治具53の端面を当接させる。そこで、接着により一体化された第1レンズ34,絞り35,第2レンズ36をレンズ枠31の小径部側に嵌合挿入し、第2レンズ36の凸部をレンズ位置決め治具53の上記端面に当接させて位置決めする。上記位置決め状態のもとでレンズ枠31の先端部にて第1レンズ34を接着固定する。その後、図1に示すようにレンズ枠31の後方側からフレア防止板32と、間隔管33と、第3レンズ37を順次落とし込み、レンズ枠31と第3レンズ37とを接着固定する。
The
上述のようにして撮像光学系20がレンズ枠31内に取り付けられる。レンズ枠31は、後方側に大径部が形成された枠部材となることから加工が容易であり、しかも、精度よく加工することができる。また、レンズ枠31によって各レンズの正確な位置決めがなされる。
The imaging
一方、本撮像装置1の撮像光学系において、図9に示すように第2レンズ36は、凹凸(メニス)レンズであり、絞り35は、通常、厚みが数10μm程度である。この絞り35は、第1レンズ34と第2レンズ36の間に設けられる。すなわち、第1レンズ34の中央凸状の透光部38をガラス成形することによって形成した段差部39に遮光部である該絞り35が蒸着によって生成される。このようにして絞り35を配置することによって、透光部38と第2レンズ36の面間が数10μmレベルに設計されていたとしても、段差部39や絞り35の厚みを適切に設定すれば、安定して絞りを製作配置することができる。
On the other hand, in the imaging optical system of the
上述したように第1レンズ34はガラス成形され、かつ、絞り35は、第1レンズ34のガラス成形された段差部39を蒸着することによって形成される。そのガラス成形から蒸着,研磨処理について、図10を用いて説明すると、まず、図10の(a)に示すように第1レンズ34の素材をガラス成形して中央凸状38を形成する。続いて、図10の(b),(c)に示すように第1レンズ34の射出面全面に蒸着によるコーティング40を施す。さらに、図10の(d)に示すように凸状部38のコーティング部分を研磨して除去すると、絞り35と透光面38が得られる。
As described above, the
上述したように本撮像装置1の撮像光学系によると、第1レンズ34のガラス成型の段階で絞り開口部、すなわち、透光面38の位置が決まるので、その位置精度は、ガラス成型の精度と同等であり、従来のマスキング蒸着による方法よりも高精度で絞り35を製作することが可能となる。
As described above, according to the imaging optical system of the
次に、前記撮像装置1に関連した撮像装置を内蔵する電子内視鏡装置について、図11,12を用いて説明する。
図11は、本電子内視鏡装置の外観を示す図である。図12は、上記電子内視鏡装置の湾曲部の先端のスコープ先端部に設けられる撮像照明系と撮像光学系との配置を示す断面図である。
Next, an electronic endoscope apparatus incorporating an imaging apparatus related to the
FIG. 11 is a diagram showing an external appearance of the electronic endoscope apparatus. FIG. 12 is a cross-sectional view showing an arrangement of an imaging illumination system and an imaging optical system provided at the distal end of the scope at the distal end of the bending portion of the electronic endoscope apparatus.
ところで、従来、内視鏡用の撮像用照明レンズは、スコープ外周に近い位置に配置されることから照明レンズが観察対象に近い場合にはその部分で白飛びを起こしやすといった問題があった。また、対物レンズと照明レンズの位置が離れているため、マクロ観察の際には照明ムラにより十分な明るさが確保できないこともあった。本電子内視鏡装置41によれば、上述の問題を解決し、最適な照明を行うことにより観察性能が向上した内視鏡装置を提供することができる。
By the way, conventionally, an imaging illumination lens for an endoscope is disposed at a position close to the outer periphery of the scope. Therefore, when the illumination lens is close to an observation target, there is a problem that whiteout is likely to occur at that portion. In addition, since the objective lens and the illumination lens are separated from each other, sufficient brightness may not be ensured due to uneven illumination during macro observation. According to the
図11に示すように本電子内視鏡装置41は、湾曲部43の先端にスコープ先端部42が装着されている。上記スコープ先端部42には図12に示すように撮像光学系の対物レンズである第1レンズ34と、ファイバーバンドル45の先端に位置する撮像照明系の照明用凹レンズ44とが並列して配置されている。
As shown in FIG. 11, in the
第1レンズ34は、光軸Oを中心にした所定の角度の視野範囲を有している。また、照明用凹レンズ44の光軸OLに対してファイバーバンドル45の光軸OFが距離δ1 だけスコープ中心側に、あるいは、第1レンズ側にオフセットして配置されている。従って、凹レンズ44による照明範囲が第1レンズ側では広角になり、反第1レンズ側には狭角となる。上記照明状態では、第1レンズ34の視野範囲のより近点側が照明され、また、照明用凹レンズ44側のスコープ周辺部の光量が減る。従って、照明用レンズに近いスコープ外周部分の被写体に対しても過剰な配光状態にはならないので、白飛びがない観察像が得られる。また、視野範囲のより近点側が照明されることからマクロ観察時にも良好な配光状態が維持され、観察像が暗くなるようなことはない。
The
本内視鏡装置41の撮像照明系によると、白飛びがない観察像が得られる。また、マクロ観察時にも良好な配光状態が維持され、観察像が暗くなるようなことはない。
According to the imaging illumination system of the
なお、凹レンズ44による証明範囲は、第1レンズ34の視野範囲の近点側をカバーしながら、かつ、より遠点側をカバーするように設定することが好ましいが、そのためには、照明用凹レンズ44の光軸OLとファイバーバンドル45の光軸OFとのオフセット量δ1 を適切に調整して上記設定を行うことができる。
The proof range by the
次に、上記電子内視鏡装置41における撮像照明系の変形例について図13を用いて説明する。
図13は、本変形例に適用されるスコープ先端部に設けられる撮像照明系と撮像光学系の断面図である。
Next, a modified example of the imaging illumination system in the
FIG. 13 is a cross-sectional view of the imaging illumination system and the imaging optical system provided at the distal end of the scope applied to this modification.
本変形例の撮像照明系が上記電子内視鏡装置41の撮像照明系と異なる点は、照明系として凸レンズ46を適用し、その凸レンズ46の光軸OL をファイバーバンドル45の光軸OF に対して距離δ2 だけスコープ中心側へ、あるいは、第1レンズ側に近い方向にオフセットして配置した点である。
The imaging illumination system of this modification is different from the imaging illumination system of the
本変形例の撮像照明系では、照明用凸レンズ46が上述のように第1レンズ側にオフセットした状態で配置されているので、凸レンズ46による照明範囲が第1レンズ側では広角になり、反第1レンズ側には狭角となる。上記照明状態では、第1レンズ34の視野範囲のより近点側が照明され、また、照明用凸レンズ46側のスコープ周辺部の光量が減ることになる。従って、本変形例も前記による効果と同等の効果を奏する。
In the imaging illumination system of the present modification, the illumination
次に、前記電子内視鏡装置41におけるスコープ先端部の撮像照明系および撮像光学系の配置について、図14を用いて説明する。
図14は、本電子内視鏡装置におけるスコープ先端部の正面図である。
Next, the arrangement of the imaging illumination system and imaging optical system at the distal end of the scope in the
FIG. 14 is a front view of the distal end portion of the scope in the electronic endoscope apparatus.
ところで、従来の内視鏡装置においては、照明レンズと対物レンズと鉗子口の位置関係によって、鉗子の影が目立つ場合があった。本電子内視鏡装置によれば、これらの位置関係を最適に調整することによって、鉗子の影を目立たなくすることができる。 By the way, in the conventional endoscope apparatus, the shadow of the forceps may be noticeable depending on the positional relationship among the illumination lens, the objective lens, and the forceps opening. According to this electronic endoscope apparatus, the shadow of the forceps can be made inconspicuous by optimally adjusting these positional relationships.
さらに、上部消化管用内視鏡は、経鼻または経口挿入されるので、従来から患者の苦痛低減のためには細い挿入部径が要求されていた。一方、鼻腔や咽頭の構造と挿入方法を考え合わせた時、挿入部全体が一様に細径であることは要求されず、ある特定の方向で細径化されれば同じような挿入性を確保できる。本電子内視鏡装置によれば、挿入性に影響を与えることなく、最適な内視鏡先端形状と湾曲操作方向とが採用可能なものを実現することを目的とする。 Furthermore, since the endoscope for upper gastrointestinal tract is inserted nasally or orally, a thin insertion portion diameter has been conventionally required to reduce patient pain. On the other hand, when considering the structure of the nasal cavity and pharynx and the insertion method, the entire insertion portion is not required to have a uniform small diameter, and if the diameter is reduced in a specific direction, the same insertion property is obtained. It can be secured. An object of the present electronic endoscope apparatus is to realize an apparatus that can adopt an optimum endoscope distal end shape and bending operation direction without affecting insertability.
なお、本電子内視鏡装置41は、前記電子内視鏡装置41の変形例の照明光学系と撮像光学系において、照明レンズと対物レンズと鉗子口の適切な配置を行い、かつ、先端部の湾曲方向(屈曲方向)を2方向に設定したものであり、各構成部材の符号は、前記の変形例のものと同様の符号を適用して説明する。
The
図14に示すように本電子内視鏡装置41におけるスコープ先端部42には、第1レンズ34をスコープ先端部42の略中心に、また、その右側(図14上で左側)に鉗子口47を、さらに、左側(図14上で右側)に照明用凸レンズ46を、それぞれの中心が略一直線上(略左右方向)に並ぶように配置した。このように配置することにより、鉗子の観察像とその影の方向が一致するので、鉗子の影は完全に観察像に隠れることになり、鉗子の影が生じることがなく、暗い部分のない良好な観察像が得られる。なお、スコープ先端部42の上方には、送気/送水ノズル48が配置されている。
As shown in FIG. 14, at the scope
また、本電子内視鏡装置41におけるスコープ先端部42は、図14に示すように円形断面50に対してU,D方向(図14にて上下方向)を短辺とする楕円形状を形成している。そして、U,D方向に2本の湾曲操作用ワイヤ49が配置されている。このワイヤ49を操作してU,D方向の2方向の湾曲操作を行うことができる。
Further, as shown in FIG. 14, the scope
本電子内視鏡装置41のスコープ先端部42を経口挿入する際、咽頭通過時には咽頭の形状にそって内視鏡に湾曲をかけながら挿入する。このとき湾曲させるU,D方向の外径が小さくなっていることから咽頭に触れる頻度が減り、患者の苦痛も低減する。一方、経鼻挿入の際は複雑な形状の鼻腔内を挿入しなければならいが、鼻腔内の形状に合わせて挿入部の径の小さい方向のU、または、D方向に湾曲させながら挿入していけば抵抗なく挿入することができる。
When the
次に、上記電子内視鏡装置41のスコープ先端部に対する変形例について図15を用いて説明する。
図15は、上記変形例におけるスコープ先端部の正面図である。なお、本変形例の電子内視鏡装置のスコープ先端部42Aは、前記電子内視鏡装置41のスコープ先端部42に対して照明レンズを2つの増やし、さらに、湾曲操作用方向を4方向とした変形例に関するものであり、各構成部材の符号は、前記電子内視鏡装置41のものと同様の符号を適用して説明する。
Next, a modification of the scope end portion of the
FIG. 15 is a front view of the distal end portion of the scope in the modified example. Note that the scope
本変形例のスコープ先端部においては、図15に示すようにスコープ先端部42Aに第1レンズ34と鉗子口47の中心を結ぶ線を中心線として、2つの照明用レンズ44を両側に配置する。その照明用レンズ44の両側の配置角度θ1 は、30゜以下とする。
In the scope distal end portion of this modification, as shown in FIG. 15, two
本変形例では2つの照明用レンズ44を適用し、かつ、上述した配置を採用することによって鉗子の観察像の近くに影が映るので、鉗子の影は目立ちにくくなる。また、対称な位置に2つの照明レンズ44が配置されているので、影の濃さも薄くすることができる。
In this modification, by applying the two
一方、本変形例におけるスコープ先端部42Aは、図15に示すように円形断面50に対してL,R方向(図15にて左右方向)を短辺とする楕円形状を形成している。そして、上下のU,D方向に2本の湾曲操作用ワイヤ49Aを配置し、左右のL,R方向に2本の湾曲操作用のワイヤ49Bを配置している。これらのワイヤ49A,49Bを操作してU,D,L,R方向の4方向の湾曲操作を行うことができる。
On the other hand, the scope
本変形例においてもスコープ先端部42Aを経口挿入する際、咽頭通過時には咽頭の形状にそって内視鏡に湾曲をかけながら挿入する。この湾曲方向は4方向であり、必要に応じて湾曲の方向の外径が小さいL,R方向の湾曲操作を選択できるので咽頭に触れる頻度がさらに減り患者の苦痛も低減する。また、経鼻挿入の際は複雑な形状の鼻腔内を挿入しなければならいが、挿入部の湾曲させる方向を径の小さいL、または、R方向として、鼻腔内の形状にその方向を合わせて挿入していけば抵抗なく挿入することができる。
Also in this modification, when the scope
(付記)
上述した内容に基づいて、以下の構成が得られる。すなわち、
(付記1)
一面側に複数の電子部品を実装し、他面側にケーブルを接続する両面フレキシブル基板を有する撮像装置において、
当該両面フレキシブル基板の他面側の、少なくとも前記基板の一面側長手方向に実装された2つの電子部品に対向する裏面部を互いに跨ぐように配設された接続用ランドを備えたことを特徴とする撮像装置。
(Appendix)
Based on the contents described above, the following configuration is obtained. That is,
(Appendix 1)
In an imaging device having a double-sided flexible board that mounts a plurality of electronic components on one side and connects cables on the other side,
It is characterized by comprising a connection land arranged so as to straddle each other on the other surface side of the double-sided flexible substrate so as to straddle at least the back surface portions facing the two electronic components mounted in the longitudinal direction of the one surface side of the substrate. An imaging device.
(付記2)
一面側に複数の電子部品を実装し、他面側にケーブルを接続する両面フレキシブル基板を有する撮像装置において、
当該両面フレキシブル基板の他面側の、少なくとも前記基板の一面側長手方向に実装された2つの電子部品に対向する裏面部を互いに跨ぐように配設された接続用ランドと、
前記接続用ランドに接続されるケーブルと、
を備えたことを特徴とする撮像装置。
(Appendix 2)
In an imaging device having a double-sided flexible board that mounts a plurality of electronic components on one side and connects cables on the other side,
A land for connection disposed on the other side of the double-sided flexible substrate, so as to straddle each other at least the back surface portions facing the two electronic components mounted in the longitudinal direction of the one surface of the substrate;
A cable connected to the connection land;
An imaging apparatus comprising:
(付記3)
撮像素子が接続される基板を有する撮像装置において、
上記基板の一部に絶縁材料で被覆されない露出導体部を設け、該露出導体部を異方性導電樹脂材料で覆ったことを特徴とする撮像装置。
(Appendix 3)
In an imaging apparatus having a substrate to which an imaging element is connected,
An image pickup apparatus, wherein an exposed conductor portion that is not covered with an insulating material is provided on a part of the substrate, and the exposed conductor portion is covered with an anisotropic conductive resin material.
本発明による撮像装置は、外力や振動の影響を受けにくく、信頼性の高い電気回路基板を備えた撮像装置として利用することができる。 The imaging device according to the present invention is less affected by external force and vibration, and can be used as an imaging device including a highly reliable electric circuit board.
3 …固体撮像素子(電子部品)
5 …FPC(両面フレキシブル基板)
5a…FPCの一面側(両面フレキシブル基板の一面側)
5b…FPCの他面側(両面フレキシブル基板の他面側)
7,8,9,10
…電子部品
11,12,13,14
…接続ランド(接続部)
61a,62a,63a,64a
…先端部芯線(ケーブルの芯線)
代理人 弁理士 伊 藤 進
3 ... Solid-state image sensor (electronic component)
5 ... FPC (Double-sided flexible board)
5a: One side of FPC (one side of double-sided flexible board)
5b ... the other side of the FPC (the other side of the double-sided flexible board)
7, 8, 9, 10
...
... Connection land (connection part)
61a, 62a, 63a, 64a
... End core (cable core)
Agent Patent Attorney Susumu Ito
Claims (2)
前記接続部は、前記両面フレキシブル基板の他面側に配設された接続用ランドであって、当該両面フレキシブル基板の他面側の、少なくとも前記基板の一面側長手方向に実装された2つの電子部品に対向する裏面部を互いに跨ぐように配設された接続用ランドであることを特徴とする撮像装置。 In an imaging apparatus having a double-sided flexible board in which a plurality of electronic components are mounted on one side and a connecting portion for connecting a core wire of a cable is provided on the other side.
The connection part is a connection land disposed on the other surface side of the double-sided flexible substrate, and two electrons mounted on at least one surface side longitudinal direction of the substrate on the other surface side of the double-sided flexible substrate. An image pickup apparatus, comprising: a connection land disposed so as to straddle a back surface portion facing a component.
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