JP2015002788A - 撮像モジュール、測距モジュール、絶縁チューブ付き撮像モジュール、レンズ付き撮像モジュール、および内視鏡 - Google Patents

Abstract

【課題】単体で距離の測定が可能で、かつ、小型で信頼性に優れた撮像モジュールおよび測距モジュールを提供することを目的の一つとする。【解決手段】電気ケーブルと、複数の光学機能素子と、前記電気ケーブルと前記複数の光学機能素子とを電気的に接続する配線が表面に形成された立体配線基体と、を備え、前記立体配線基体は、前記電気ケーブルと接続される基部と、前記基部が設けられている側と逆側の先端に実装面が設けられている実装部と、を備え、前記複数の光学機能素子のうち少なくとも１つは、光を受容する受光部を有する固体撮像素子であり、前記実装面は、前記電気ケーブルの軸線方向に対して略直交し、前記複数の光学機能素子は、同一の前記実装面上に設けられることを特徴とする撮像モジュール。【選択図】図１

Description

この発明は、撮像モジュール、測距モジュール、絶縁チューブ付き撮像モジュール、レンズ付き撮像モジュール、および内視鏡に関する。

内視鏡に用いられる撮像モジュールは、小型であることが必須であり、撮像素子として、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）チップやＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）チップ等の小型の固体撮像素子が用いられている（例えば、特許文献１）。

特許文献１に示されるような撮像モジュールにおいては、固体撮像素子とフレキシブル配線板とが、貫通配線（ＴＳＶ：Ｔｒｏｕｇｈ Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｖｉａ）を介して電気的に接続され、フレキシブル配線板が折り曲げられることで、フレキシブル配線板を介して固体撮像素子と電気ケーブルとが電気的に接続される構成が用いられている。

特開２０１１−２１７８８７号公報

上記特許文献１に示されるような撮像モジュールでは、固体撮像素子は１つしか設けられていないため、距離の測定を行うためには、２つの撮像モジュールを組み合わせる必要がある。
しかし、撮像モジュールを２つ組み合わせる方法では、装置全体が大型化してしまうという問題があった。また、２つの撮像モジュールの位置を精度よく組み合わせることは困難であるという問題もあった。

本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みて成されたものであって、単体で距離の測定が可能で、かつ、小型で信頼性に優れた撮像モジュールおよび測距モジュールを提供することを目的の一つとする。また、そのような撮像モジュールを用いた絶縁チューブ付き撮像モジュールを提供することを目的の一つとする。また、そのような絶縁チューブ付き撮像モジュールを用いたレンズ付き撮像モジュールを提供することを目的の一つとする。また、そのようなレンズ付き撮像モジュールを用いた内視鏡を提供することを目的の一つとする。

本発明の撮像モジュールは、電気ケーブルと、複数の光学機能素子と、前記電気ケーブルと前記複数の光学機能素子とを電気的に接続する配線が表面に形成された立体配線基体と、を備え、前記立体配線基体は、前記電気ケーブルと接続される基部と、前記基部が設けられている側と逆側の先端に実装面が設けられている実装部と、を備え、前記複数の光学機能素子のうち少なくとも１つは、光を受容する受光部を有する固体撮像素子であり、前記実装面は、前記電気ケーブルの軸線方向に対して略直交し、前記複数の光学機能素子は、同一の前記実装面上に設けられることを特徴とする。

本発明の撮像モジュールによれば、撮像モジュールには、複数の光学機能素子が設けられており、光学機能素子の少なくとも１つは、固体撮像素子である。これにより、少なくとも一つ設けられた固体撮像素子と、該固体撮像素子以外の光学機能素子（例えば、２つ目の固体撮像素子）と、によって距離の測定が可能である。そのため、２つの撮像モジュールを用いることなく距離の測定が可能であるため、装置全体の大型化を抑制でき、小型の撮像モジュールが得られる。

また、複数の光学機能素子は、同一の実装面上に設けられるため、複数の光学機能素子の光学機能面（例えば、固体撮像素子の受光面）の高さを精度よく合わせることができる。したがって、２つの撮像モジュールの位置を精度よく調整する手間が省けると共に、撮像性能が向上し、信頼性に優れた撮像モジュールが得られる。

また、本発明は、前記基部および前記電気ケーブルの前記基部との接続箇所は、前記実装面側から視たときに、前記実装面と重複する範囲に設けられている撮像モジュールである。
本発明の撮像モジュールによれば、例えば、撮像モジュールを円筒状の絶縁チューブに挿入するような場合に、基部および電気ケーブルの基部との接続箇所が、絶縁チューブの内壁と接触することが抑制される。そのため、撮像モジュールを絶縁チューブに挿入することが容易である。また、電気ケーブルが断線することを抑制できる。

また、本発明は、前記複数の光学機能素子のうち少なくとも２つは、前記固体撮像素子である撮像モジュールである。
本発明の撮像モジュールによれば、２つの撮像素子を用いたステレオカメラ方式によって、立体的な撮像が可能な、撮像モジュールが得られる。

また、本発明は、前記複数の光学機能素子のうち少なくとも１つは、光を射出する発光素子である撮像モジュールである。
本発明の撮像モジュールによれば、固体撮像素子と発光素子とを備えているため、タイム・オブ・フライト（ＴＯＦ：Ｔｉｍｅ Ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ）法を用いた距離測定が可能な撮像モジュールが得られる。
また、固体撮像素子が２つ以上設けられている場合においては、２つの固体撮像素子と１つの発光素子とを用いることで、ステレオカメラ方式と、ＴＯＦ法と、の両方を用いた距離の測定が可能である。これら２つの測距方法を組み合わせることによって、距離測定の精度を向上できる。

また、本発明は、前記実装面には、前記配線と電気的に接続されたマウント部が形成され、前記光学機能素子は、前記マウント部上に設置されている撮像モジュールである。
本発明の撮像モジュールによれば、実装面に形成されたマウント部上に光学機能素子を設置することにより、実装面に設けられる複数の光学機能素子同士の相対的な位置精度を向上できる。

また、本発明は、前記実装面は、平面視非円形状である撮像モジュールである。
本発明の撮像モジュールによれば、実装面が非円形状であるため、撮像モジュールを円筒状の絶縁チューブ内に挿入した際に、実装面側から見て、撮像モジュールと、絶縁チューブと、の間に隙間が生じる。したがって、この隙間から固定用の樹脂を流し込むことで、撮像モジュールを絶縁チューブ内に固定することが容易である。

また、本発明は、前記実装面は、第１実装面と、第２実装面と、を備え、前記実装部は、前記第１実装面を有する第１実装部と、前記第１実装面と面一の前記第２実装面とを有する第２実装部と、を備え、前記第１実装部および前記第２実装部は、それぞれ柱状である撮像モジュールである。
本発明の撮像モジュールによれば、実装部は２つの柱状体が接続された形状である。そのため、実装部における実装面に接続された表面の面積が大きくなり、立体配線基体の表面上に配線を形成しやすい。

また、本発明は、前記実装面は、第３実装面を備え、前記実装部は、前記第１実装面と前記第２実装面とのうち少なくとも一方と面一の前記第３実装面を有する第３実装部を備え、前記第３実装部は、柱状である撮像モジュールである。
本発明の撮像モジュールによれば、上記と同様に、立体配線基体の表面積が大きくなり、配線を形成しやすい。
また、光学機能素子を３つ備えた撮像モジュールに用いるのに好適である。

本発明の測距モジュールは、本発明の撮像モジュールを備えることを特徴とする。
本発明の測距モジュールによれば、上述した撮像モジュールを備えているため、同様に信頼性に優れた測距モジュールが得られる。

本発明の絶縁チューブ付き撮像モジュールは、本発明の撮像モジュールと、前記測距モジュールを収容する絶縁チューブと、を備えることを特徴とする。
本発明の絶縁チューブ付き撮像モジュールによれば、上述した撮像モジュールを備えているため、同様に信頼性に優れた絶縁チューブ付き撮像モジュールが得られる。

本発明のレンズ付き撮像モジュールは、本発明の絶縁チューブ付き撮像モジュールと、前記複数の光学機能素子それぞれに対して固定されたレンズユニットと、を備えることを特徴とする。
本発明のレンズ付き撮像モジュールによれば、上述した絶縁チューブ付き撮像モジュールを備えているため、同様に信頼性に優れたレンズ付き撮像モジュールが得られる。

本発明の内視鏡は、本発明のレンズ付き撮像モジュールと、前記レンズ付き撮像モジュールを収容する挿入部材と、を備えることを特徴とする。
本発明の内視鏡によれば、上述したレンズ付き撮像モジュールを備えているため、同様に信頼性に優れた内視鏡が得られる。

本発明によれば、単体で距離の測定が可能で、かつ、小型で信頼性に優れた撮像モジュールおよび測距モジュールが得られる。また、そのような撮像モジュールを用いた絶縁チューブ付き撮像モジュールが得られる。また、そのような絶縁チューブ付き撮像モジュールを用いたレンズ付き撮像モジュールが得られる。また、そのようなレンズ付き撮像モジュールを用いた内視鏡が得られる。

第１実施形態の測距モジュールを示す斜視図である。 第１実施形態の測距モジュールを示す平面図である。 第１実施形態の測距モジュールを示す側面図である。 第１実施形態の電気ケーブルの断面構造の一例を示す図である。 第１実施形態の測距モジュールを示す部分拡大断面図である。 第１実施形態の固体撮像素子の実装手順を説明する説明図である。 第２実施形態の測距モジュールを示す部分拡大斜視図である。 第３実施形態の測距モジュールを示す部分拡大斜視図である。 レンズ付き測距モジュールの一実施形態を示す側断面図である。 レンズ付き測距モジュールの一実施形態を示す図であって、図９（ａ）におけるＥ−Ｅ断面図である。 内視鏡の一実施形態を示す斜視図である。

以下、図を参照しながら、本発明の実施形態に係る測距モジュール（撮像モジュール）について説明する。
なお、本発明の範囲は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。また、以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、実際の構造と各構造における縮尺や数等を異ならせる場合がある。

まず、第１実施形態について説明する。
図１は、第１実施形態の測距モジュールＡを示す斜視図である。図２は、測距モジュールＡを固体撮像素子１の側から視た平面図である。図３は、測距モジュールＡを示す側面図である。

なお、以下の説明においてはＸＹＺ座標系を設定し、このＸＹＺ座標系を参照しつつ各部材の位置関係を説明する。この際、電気ケーブル３０の軸線方向をＹ軸方向、Ｙ軸に垂直で２つの固体撮像素子１が並ぶ方向をＺ軸方向、Ｙ軸方向とＺ軸方向の両方と直交する方向をＸ軸方向とする。また、Ｙ軸方向においては、電気ケーブル３０から固体撮像素子１に向かう向きを＋の向きとする。

本実施形態の測距モジュールＡは、図１から図３に示すように、電気ケーブル３０と、２つの固体撮像素子（光学機能素子）１と、立体配線基体２０と、を備える。

電気ケーブル３０は、立体配線基体２０と、図示しない外部装置、例えば、表示装置等と、を接続するケーブルユニットである。電気ケーブル３０は、後述する立体配線基体２０の配線２２，２３を介して、固体撮像素子１と電気的に接続されている。電気ケーブル３０を介して、例えば、固体撮像素子１と外部装置との間の信号の送受信や、固体撮像素子１への電力の供給が行われる。

図４は、電気ケーブル３０の内部構造の一例を示す断面図（ＺＸ断面図）である。
電気ケーブル３０は、図４に示すように、複数の内蔵電気ケーブル３１と、複数の内蔵電気ケーブル３１を一括被覆する外被３２と、を備える。内蔵電気ケーブル３１の数は、特に限定されず、図４においては、内蔵電気ケーブル３１が４本である場合を示している。

内蔵電気ケーブル３１は、同軸ケーブルであり、内部導体３１ａと、内部導体３１ａを被覆する一次被覆層３１ｃと、一次被覆層３１ｃの周囲に設けられた外部導体３１ｂと、外部導体３１ｂを被覆する二次被覆層３１ｄと、で構成されている。内部導体３１ａおよび外部導体３１ｂは、金属細線によって形成されている。

図１に示すように、内蔵電気ケーブル３１は、それぞれ外被３２から露出した状態で、立体配線基体２０と接続されている。内蔵電気ケーブル３１は、固体撮像素子１側の先端（＋Ｙ側の先端）から順に、内部導体３１ａ、一次被覆層３１ｃ、外部導体３１ｂ、二次被覆層３１ｄが露出した状態となっている。内部導体３１ａおよび外部導体３１ｂは、後述する配線２２，２３と電気的に接続されている。
外被３２、一次被覆層３１ｃおよび二次被覆層３１ｄは、所定の電気絶縁性樹脂により形成されている。

立体配線基体２０は、成形品２１と、配線２２，２３と、を備える。
成形品２１は、基部２１ａと、実装部２１ｂと、接続部２１ｃと、を備える。成形品２１は、電子部品を立体的に実装するために用いられる配線基体である。成形品２１は、例えば、金型等を用いた射出成形により形成される。

成形品２１の材質は、例えば、樹脂やセラミック等である。成形品２１の材質として用いられる樹脂としては、例えば、ＰＥＥＫ（Ｐｏｌｙ Ｅｔｈｅｒ Ｅｔｈｅｒ Ｋｅｔｏｎｅ）樹脂や、液晶ポリマー（ＬＣＰ：Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｐｏｌｙｍｅｒ）等の耐熱性を有する樹脂が挙げられる。
成形品２１は、後述する配線２２，２３と、内蔵電気ケーブル３１の内部導体３１ａおよび外部導体３１ｂと、をはんだ付けする際に発生する熱に対して耐熱性を有する材質で構成されていることが好ましい。

成形品２１の基部２１ａは、電気ケーブル３０の軸線方向（Ｙ軸方向）に延在する柱状体である。基部２１ａの表面には、図３に示すように、成形品２１の延在方向（Ｙ軸方向）に沿って溝部２６が形成されている。溝部２６には、電気ケーブル３０の内蔵電気ケーブル３１が嵌合して設置される。溝部２６は、内蔵電気ケーブル３１と同じ数、すなわち、本実施形態においては４つ形成されている。溝部２６には、内蔵電気ケーブル３１における露出した内部導体３１ａ、一次被覆層３１ｃ、および外部導体３１ｂの径に合わせて段差２６ａが形成されている。
なお、基部２１ａの形状は、特に限定されず、円柱状であっても、多角柱状であってもよい。また、基部２１ａの形状は、柱状でなくてもよい。

基部２１ａは、図２に示すように、測距モジュールＡを平面視（ＺＸ面視）で視た際に、基部２１ａの全体が実装部２１ｂに重なるような大きさに設定されている。すなわち、基部２１ａは、実装部２１ｂよりも細く形成されている。また、基部２１ａが実装部２１ｂよりも細く形成されていることにより、図２に示すように、基部２１ａに接続される内蔵電気ケーブル３１の内部導体３１ａおよび外部導体３１ｂも、平面視（ＺＸ面視）において全体が実装部２１ｂに重なっている。言い換えると、基部２１ａおよび電気ケーブル３０の基部２１ａとの接続箇所（主として、内部導体３１ａおよび外部導体３１ｂ）は、実装部２１ｂにおける後述する実装面２４側（＋Ｙ側）から視たときに、実装面２４と重複する範囲に設けられている。

成形品２１の実装部２１ｂは、図１および図２に示すように、第１実装部２１ｂＡと、第２実装部２１ｂＢと、を備える。第１実装部２１ｂＡおよび第２実装部２１ｂＢは、それぞれ柱状である。第１実装部２１ｂＡおよび第２実装部２１ｂＢの端面は、一部が欠けた円形状である（図２参照）。実装部２１ｂ全体の形状としては、２つの円柱を一部で接続させたような形状である。

第１実装部２１ｂＡは、第１実装面２４ａを備えており、第２実装部２１ｂＢは、第２実装面２４ｂを備えている。第１実装面２４ａと第２実装面２４ｂとは、面一であり、第１実装面２４ａと第２実装面２４ｂとによって実装面２４が形成されている。
実装面２４は、図２に示すように、円形が２つ接続したような形状である。言いかえると、実装面２４は、非円形状である。実装面２４は、電気ケーブル３０の軸線方向（Ｙ軸方向）と略直交している。

成形品２１の接続部２１ｃは、基部２１ａと実装部２１ｂとを接続する。上述したように、基部２１ａは、実装部２１ｂよりも細く形成されているため、接続部２１ｃは、基部２１ａ側（−Ｙ側）の端部から実装部２１ｂ側（＋Ｙ側）の端部に向かうに従って、太くなるように形成されている。結果として、接続部２１ｃは斜面２７を有している。これにより、図３に示すように、基部２１ａの表面と実装部２１ｂの表面とが斜面２７によって接続される。基部２１ａの表面と、接続部２１ｃの斜面２７とが成す角θは、鈍角である。

配線２２，２３は、図１に示すように、立体配線基体２０の表面に形成されている。より詳細には、配線２２，２３は、実装部２１ｂの実装面２４から、接続部２１ｃの斜面２７を介して、基部２１ａの表面まで形成されている。
配線２２，２３は、成形品２１の全面に銅（Ｃｕ）をめっきして、レーザーにて配線パターンを描写することで、形成される。

配線２２は、第１実装部２１ｂＡの表面上を通るように形成されており、配線２２ａおよび配線２２ｂを備えている。また、配線２３は、第２実装部２１ｂＢの表面上を通るように形成されており、配線２３ａおよび配線２３ｂを備えている。配線２２ａ，２３ａは、それぞれ別の内蔵電気ケーブル３１の内部導体３１ａと接続されており、配線２２ｂ，２３ｂは、配線２２ａ，２３ａが接続された内蔵電気ケーブル３１の外部導体３１ｂとそれぞれ接続されている。また、図示は省略するが、図１に示す側と反対側（＋Ｘ側）も同様にして配線が設けられている。
配線２２，２３と内部導体３１ａおよび外部導体３１ｂとは、はんだ、または導電性接着剤によって電気的に接続されている。

固体撮像素子１は、例えば、ＣＣＤチップやＣＭＯＳチップ等の半導体イメージセンサーである。固体撮像素子１にＣＭＯＳチップを用いる場合、例えば、裏面照射型（ＢＳＩ：Ｂａｃｋ−Ｓｉｄｅ Ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ）ＣＭＯＳイメージセンサーを用いてもよい。固体撮像素子１は、図１および図２に示すように、実装部２１ｂの実装面２４に固定されている。より詳細には、第１実装面２４ａと第２実装面２４ｂとにそれぞれ１つずつ固定されている。

固体撮像素子１は、平面視矩形状の平板であり、受光面１１の中央には受光部１０が設けられている。受光部１０は、外部の光を受光する部分である。
受光面１１上には、受光部１０を覆うカバー部材４が設けられている。カバー部材４は、例えば可視光に対して透明の板状部材である。カバー部材４の材質は、例えば、ガラスや樹脂である。

図５は、固体撮像素子１と実装部２１ｂとの接続箇所を示す部分拡大断面図（ＹＺ断面図）である。
固体撮像素子１には、図５に示すように、受光面１１と、受光面１１と逆側の裏面と、を貫通するスルーホール１３が形成されている。スルーホール１３内には、貫通配線１６が形成されている。貫通配線１６によって、固体撮像素子１の受光面配線１４と裏面配線１５とが電気的に接続されている。

固体撮像素子１は、フリップチップ方式によって、実装面２４に固定されている。固体撮像素子１の裏面には、裏面配線１５と電気的に接続されたバンプ１２が備えられている。バンプ１２は、例えば、はんだバンプ、スタッドバンプ、めっきバンプ等である。バンプ１２は、実装面２４上に形成された端子（マウント部）２５に接合固定されている。端子２５は立体配線基体２０の配線２２，２３と電気的に接続されているため、立体配線基体２０と固体撮像素子１とが電気的に接続される。

１つの固体撮像素子１に設けられるスルーホール１３、貫通配線１６、およびバンプ１２の数は、固体撮像素子１の配線数に応じて適宜決定できる。本実施形態においては、固体撮像素子１の４つの角部に１つずつ設けられている。すなわち、スルーホール１３、貫通配線１６、およびバンプ１２は、固体撮像素子１毎に、それぞれ４つずつ設けられている。

図３に示すように、一方の固体撮像素子１の受光面１１と実装面２４との距離Ｗ１と、他方の固体撮像素子１の受光面１１と実装面２４との距離Ｗ２と、は略等しい。
２つの固体撮像素子１同士の距離（Ｚ軸方向距離）Ｗ３は、所望の撮像性能に応じて決定できる。

図６は、上記の測距モジュールＡにおいて、実装面２４への固体撮像素子１の実装手順を示す図である。
図６に示すように、バンプ１２と端子２５とを合わせて接合させ、固体撮像素子１を実装面２４上に固定する。実装面２４上には、端子２５が固体撮像素子１のバンプ１２と同じ数だけ形成されている。本実施形態においては、２つの固体撮像素子１がそれぞれ４つのバンプ１２を備えているため、第１実装面２４ａおよび第２実装面２４ｂにそれぞれ４つずつ端子２５が形成されている。端子２５は、図２に示すように、第１実装面２４ａと第２実装面２４ｂの境界線Ｐを挟んで線対称に形成されている。各端子２５には、それぞれ対応する配線２２，２３が１つずつ接続されている。

固体撮像素子１の実装手順としては、まず、第２実装面２４ｂ上に形成された端子２５の位置を目印として参照しつつ、１つ目の固体撮像素子１の第１実装面２４ａ上における位置合わせを行う。そして、第１実装面２４ａの端子２５と１つ目の固体撮像素子１のバンプ１２とを接合させて、１つ目の固体撮像素子１を第１実装面２４ａ上に固定する。

次に、固定された１つ目の固体撮像素子１を目印として参照しつつ、２つ目の固体撮像素子１の第２実装面２４ｂ上における位置合わせを行う。そして、第２実装面２４ｂの端子２５と２つ目の固体撮像素子１のバンプ１２とを接合させて、２つ目の固体撮像素子１を第２実装面２４ｂ上に固定する。
以上により、実装面２４上に、２つの固体撮像素子１が固定される。

次に、本実施形態の測距モジュールＡによる測距撮像方法について説明する。
２つの固体撮像素子１によってそれぞれ対象物を撮像すると、２つの固体撮像素子１の設置位置が異なるため、それぞれの固体撮像素子１によって撮像された撮像画像における対象物の位置は、ずれたものとなる。このとき、固体撮像素子１から近い距離にある対象物ほど、２つの固体撮像素子１による撮像画像のずれは大きくなり、固体撮像素子１から遠い距離にある対象物ほど、２つの固体撮像素子１による撮像画像のずれは小さくなる。これにより、この２つの撮像画像における対象物の位置のずれの度合いと、２つの固体撮像素子１の位置関係（すなわち、距離Ｗ３）から、固体撮像素子１から対象物までの距離を測定できる（ステレオカメラ方式）。したがって、測距モジュールＡ単体による３次元撮像が可能となる。

本実施形態によれば、１つの測距モジュールＡに、２つの固体撮像素子１が設置されている。そのため、２つの固体撮像素子１を用いたステレオカメラ方式によって、１つの測距モジュールＡによって距離の測定が可能である。したがって、距離を測定するために、複数のモジュールを組み合わせる必要がないため、測距装置全体の大型化を抑制できる。

また、２つの固体撮像素子１は、同一の実装面２４上に設けられている。そのため、実装面２４から固体撮像素子１の受光面までの距離Ｗ１，Ｗ２を精度よく合わせることができ、測距モジュールＡの撮像性能を向上できる。その結果、小型で信頼性に優れた測距モジュールが得られる。

また、本実施形態によれば、実装面２４上に、固体撮像素子１に備えられたバンプ１２を接合するための端子２５が設けられている。そのため、端子２５の位置を目印として、固体撮像素子１を実装面２４上に設置することで、２つの固体撮像素子１同士の距離Ｗ３を精度よく決定できる。以下、詳細に説明する。

１つ目の固体撮像素子１を配置する際に、固体撮像素子１の側から実装面２４を見ると、第１実装面２４ａ上に形成された端子２５は、固体撮像素子１自体に遮られ、視認できない。そのため、従来の実装方法では、固体撮像素子の位置精度が低下してしまう場合があった。

これに対して、本実施形態によれば、第２実装面２４ｂ上には、第１実装面２４ａと境界線Ｐに対して線対称となるように端子２５が形成されている。そのため、第２実装面２４ｂ上に形成された端子２５を目印にして、１つ目の固体撮像素子１のＸ軸方向位置およびＺ軸方向位置を精度よく位置決めできる。したがって、１つ目の固体撮像素子１を、位置精度よく第１実装面２４ａ上に設置できる。

また、１つ目の固体撮像素子１を第１実装面２４ａ上に設置した後に、２つ目の固体撮像素子１を第２実装面２４ｂ上に設置する際には、上述したのと同様にして、第２実装面２４ｂ上に形成された端子２５は、２つ目の固体撮像素子１自体に遮られ、視認できない。

これに対して、本実施形態によれば、すでに設置された１つ目の固体撮像素子１の位置を目印として参照することで、２つ目の固体撮像素子１のＸ軸方向位置およびＺ軸方向位置を精度よく位置決めできる。したがって、２つ目の固体撮像素子１を、位置精度よく第２実装面２４ｂ上に設置できる。

以上により、２つの固体撮像素子１をそれぞれ位置精度よく実装面２４上に設置できるため、固体撮像素子１同士の相対的な位置精度を向上でき、結果として撮像性能を向上できる。

また、本実施形態によれば、実装面２４は、平面視非円形状である。これにより、図２において仮想線で示すように、測距モジュールＡと、後述する絶縁チューブ７と、の間に隙間７０が形成される。そのため、測距モジュールＡを絶縁チューブ７内に挿入し、後述する固定用の樹脂８を流し込む際に、固定用の樹脂８を隙間７０から流し込むことができる。したがって、測距モジュールＡと絶縁チューブ７とを固定することが容易である。
また、実装部２１ｂは、２つの円柱を一部で接続したような形状であるため、表面積が大きく、配線２２，２３が形成しやすい。

また、本実施形態によれば、立体配線基体２０の接続部２１ｃは、基部２１ａの表面と、実装部２１ｂの表面とをつなぐ斜面２７を有しており、斜面２７と基部２１ａの表面との成す角θは、鈍角である。そのため、実装部２１ｂから、接続部２１ｃを介して、基部２１ａまでたどる間に、表面が鋭角に折れ曲がっている箇所がない。したがって、実装部２１ｂから、接続部２１ｃを介して、基部２１ａまで配線２２，２３を形成した際に、配線２２，２３が鋭角に折れ曲がることを抑制でき、その結果、配線２２，２３の断線を抑制できる。

また、本実施形態によれば、立体配線基体２０の基部２１ａの表面には溝部２６が設けられ、溝部２６には段差２６ａが設けられている。これにより、段差２６ａが形成された溝部２６に合わせることで、内蔵電気ケーブル３１を立体配線基体２０における適切な位置に容易に接続できる。

また、本実施形態によれば、基部２１ａは、実装部２１ｂよりも細く形成されているため、測距モジュールＡを実装面２４側から平面視（ＺＸ面視）で視た際に、基部２１ａの全体と、基部２１ａに接続される内蔵電気ケーブル３１における内部導体３１ａおよび外部導体３１ｂの全体とが、それぞれ実装部２１ｂと重なっている（図２参照）。これにより、測距モジュールＡを後述する絶縁チューブ７に挿入する際に、絶縁チューブ７の内壁が、内蔵電気ケーブル３１の内部導体３１ａおよび外部導体３１ｂと接触することを抑制できる。したがって、測距モジュールＡを絶縁チューブ７に挿入することが容易であり、また、内部導体３１ａおよび外部導体３１ｂが、絶縁チューブ７に接触して断線することを抑制できる。

また、本実施形態によれば、固体撮像素子１が実装される基体として、立体配線基体２０が用いられている。これにより、立体配線基体２０の表面に形成された配線を介して、固体撮像素子１と電気ケーブル３０とが電気的に接続されるため、フレキシブル配線板のように基体を折り曲げる必要がなく、簡便である。また、基体を折り曲げる必要がないため、実装された固体撮像素子１を、折り曲げ時に損傷することを抑制できる。

なお、本実施形態においては、下記の構成を採用することもできる。

実装部２１ｂの形状は、実装面２４に２つの固体撮像素子１を設置できる範囲内において、特に限定されない。実装部２１ｂの形状は、例えば、２つの多角柱を一部で接合したような形状であってもよい。

実装面２４は、円形状であってもよい。

溝部２６には、段差２６ａが形成されていなくてもよい。
また、溝部２６は、形成されていなくてもよい。

次に、第２実施形態について説明する。
第２実施形態は、第１実施形態に対して、片方の固体撮像素子１の代わりに発光素子（光学機能素子）４０が設けられている点において異なる。
なお、上記実施形態と同様の構成要素については、適宜、上記実施形態と同様の符号を付してその説明を簡略化、あるいは省略する。

図７は、第２実施形態の測距モジュールＡ１を示す部分拡大斜視図である。
本実施形態の測距モジュールＡ１は、図７に示すように、立体配線基体２０の実装部２１ｂにおける実装面２４に、固体撮像素子１と、発光素子４０と、を備える。
発光素子４０は、第１実装面２４ａ上に設置され、固体撮像素子１は、第２実装面２４ｂ上に設置されている。

発光素子４０は、内部に光源４１を備えている。光源４１としては、撮像対象物に光を照射できる範囲において、特に限定されず、例えば、ＬＥＤを用いることができる。

発光素子４０を用いて対象物に光を照射すると、照射された光は対象物によって反射される。反射された光が、測距モジュールＡ１、すなわち、受光部１０を有する固体撮像素子１に到達するまでの時間は、測距モジュールＡ１と対象物との距離によって異なる。そのため、発光素子４０から射出された光が、固体撮像素子１によって検出されるまでの時間を計測することで、測距モジュールＡ１から対象物までの距離を測定できる（ＴＯＦ法）。

本実施形態によれば、固体撮像素子１と、発光素子４０と、がそれぞれ１つずつ設けられているため、上記のようにして、ＴＯＦ法を用いた距離の測定が可能である。

なお、発光素子４０としては、例えば、光源４１が外部に設けられ、光ファイバー等を介して、撮像対象物に光を照射できる構成としてもよい。

次に、第３実施形態について説明する。
第３実施形態は、第１実施形態に対して、２つの固体撮像素子１に加えて、発光素子４０が１つ設けられている点において異なる。
なお、上記実施形態と同様の構成要素については、適宜、上記実施形態と同様の符号を付してその説明を簡略化、あるいは省略する。

図８は、第３実施形態における測距モジュールＡ２を示す部分拡大斜視図である。
本実施形態の測距モジュールＡ２は、図８に示すように、立体配線基体６０と、２つの固体撮像素子１と、１つの発光素子４０と、を備える。
立体配線基体６０は、基部６０ａと、接続部６０ｃと、実装部６０ｂと、を備える。
実装部６０ｂは、第１実装部６０ｂＡと、第２実装部６０ｂＢと、第３実装部６０ｂＣと、を備える。

第１実装部６０ｂＡ、第２実装部６０ｂＢおよび第３実装部６０ｂＣは、それぞれ柱状である。第１実装部６０ｂＡ、第２実装部６０ｂＢおよび第３実装部６０ｂＣの端面は、一部が欠けた円形状である。実装部６０ｂ全体の形状は、３つの円柱を一部で接続したような形状である。

第１実装部６０ｂＡは、第１実装面６１ａを備えている。第２実装部６０ｂＢは、第２実装面６１ｂを備えている。第３実装部６０ｂＣは、第３実装面６１ｃを備えている。第１実装面６１ａと第２実装面６１ｂと第３実装面６１ｃとは、面一であり、第１実装面６１ａと第２実装面６１ｂと第３実装面６１ｃとによって実装面６１が形成されている。

第１実装面６１ａ上および第２実装面６１ｂ上には、固体撮像素子１がそれぞれ設置されている。第３実装面６１ｃ上には、発光素子４０が設置されている。

本実施形態によれば、１つの測距モジュールＡ２に、２つの固体撮像素子１と、１つの発光素子４０と、が設けられている。そのため、２つの固体撮像素子１を用いることによって、１つの測距モジュールＡ２で、ステレオカメラ方式の距離の測定が可能である。また、１つの固体撮像素子１と１つの発光素子４０とを用いることによって、１つの測距モジュールＡ２で、ＴＯＦ法による距離の測定が可能である。したがって、１つの測距モジュールＡ２で、２つの方法による距離の測定が可能であるため、それぞれの方法によって測定したデータを相互補完することで、距離の測定精度を向上できる。これにより、小型で信頼性に優れた測距モジュールが得られる。

また、２つの固体撮像素子１を用いてステレオカメラ方式で距離の測定を行う場合には、発光素子４０を撮像用の照明として用いることもできる。

なお、本実施形態においては、下記の構成を採用することもできる。

実装部６０ｂの形状は、実装面６１に２つの固体撮像素子１と１つの固体撮像素子１とを設置できる範囲内において、特に限定されない。実装部６０ｂの形状は、例えば、３つの多角柱を一部で接続したような形状であってもよい。

固体撮像素子１および発光素子４０の数は、特に限定されず、例えば、固体撮像素子１が３つ以上設けられていてもよく、発光素子４０が２つ以上設けられていてもよい。

次に、第１実施形態の測距モジュールＡを備えた、絶縁チューブ付き測距モジュール（絶縁チューブ付き撮像モジュール）およびレンズ付き測距モジュール（レンズ付き撮像モジュール）の実施形態について説明する。

図９（ａ），（ｂ）は、本実施形態のレンズ付き測距モジュールＣの側断面図である。なお、図９（ａ），（ｂ）においては、測距モジュールＡは、側面図として表示されている。図１０は、図９（ａ）におけるＥ−Ｅ断面図である。
本実施形態のレンズ付き測距モジュールＣは、図９（ａ），（ｂ）および図１０に示すように、絶縁チューブ付き測距モジュールＢと、金属枠部材６と、レンズユニット５と、を備える。

絶縁チューブ付き測距モジュールＢは、測距モジュールＡと、絶縁チューブ７と、を備える。
絶縁チューブ７は、測距モジュールＡを収容している。絶縁チューブ７は、立体配線基体２０の表面に形成された配線２２，２３、内蔵電気ケーブル３１における内部導体３１ａ、および外部導体３１ｂを外部と電気的に絶縁する。また、絶縁チューブ７は、その内側に充填されて硬化された樹脂８によって、その内側の固体撮像素子１、立体配線基体２０および内蔵電気ケーブル３１に対して固定、一体化されている。そのため、配線２２，２３、内蔵電気ケーブル３１における内部導体３１ａ、および外部導体３１ｂが、金属枠部材６に接触して短絡することを抑制できる。

レンズユニット５は、円筒状の鏡筒５ａ内に、対物レンズ（図示せず）を組み込んだものである。このレンズユニット５は、固体撮像素子１の受光部１０に光軸を位置合わせして、鏡筒５ａの軸線方向一端をカバー部材４に固定して設けられている。レンズユニット５は、カバー部材４が設けられている側と反対側（＋Ｙ側）から鏡筒５ａ内に取り込んだ光を、鏡筒５ａ内の対物レンズによって、固体撮像素子１の受光部１０に結像させる。

金属枠部材６は、絶縁チューブ付き測距モジュールＢを収容している。金属枠部材６の内側、すなわち、金属枠部材６と絶縁チューブ７との間には、硬化された樹脂９が充填されている。これにより、金属枠部材６は、絶縁チューブ７に接着固定されている。

本実施形態によれば、上述した測距モジュールＡを備えているため、小型で、かつ、単体で距離の測定が可能な絶縁チューブ付き測距モジュールおよびレンズ付き測距モジュールが得られる。

次に、レンズ付き測距モジュールＣを備えた内視鏡の実施形態について説明する。
図１１は、本実施形態の内視鏡Ｄを示す斜視図である。
本実施形態の内視鏡Ｄは、図１１に示すように、レンズ付き測距モジュールＣと、挿入部材５０と、を備えている。
挿入部材５０は、第１ルーメン５１と、第２ルーメン５３と、照光用の光ファイバー５２と、を備える。第１ルーメン５１には、レンズ付き測距モジュールＣが収容されている。第２ルーメン５３には、光ファイバー５２が収容されている。

実施例として、例えば、０．７５ｍｍ角の平板状の固体撮像素子１と、実装面２４の最大幅１．００ｍｍ以下の立体配線基体２と、外径１．０５ｍｍのシリコーン製の絶縁チューブ７と、外径１．２ｍｍの円筒状の金属枠部材６と、を用いてレンズ付き測距モジュールＣを試作した。
また、試作したレンズ付き測距モジュールＣと、外径５ｍｍの挿入部材５０と、を用いて内視鏡Ｄを試作した。

本実施形態によれば、上述したレンズ付き測距モジュールＣを備えているため、対象物との距離が測定でき、３次元撮像が可能な内視鏡が得られる。これにより、例えば、撮像対象となる人体内部における腫瘍等の位置・大きさを３次元的に把握することができる。

なお、以上の説明においては、絶縁チューブ付き測距モジュール、レンズ付き測距モジュールおよび内視鏡それぞれの実施形態の一例として、第１実施形態の測距モジュールＡを用いたものを示したが、これに限られない。絶縁チューブ付き測距モジュール、レンズ付き測距モジュールおよび内視鏡に用いる測距モジュールとして、例えば、第２実施形態の測距モジュールＡ１または第３実施形態の測距モジュールＡ２を用いてもよい。

１…固体撮像素子（光学機能素子）、５…レンズユニット、７…絶縁チューブ、１０…受光部、２０…立体配線基体、２１ａ…基部、２１ｂ…実装部、２１ｂＡ，６０ｂＡ…第１実装部、２１ｂＢ，６０ｂＢ…第２実装部、２２，２３…配線、２４，６１…実装面、２４ａ，６１ａ…第１実装面、２４ｂ，６１ｂ…第２実装面、２５…端子（マウント部）、３０…電気ケーブル、４０…発光素子（光学機能素子）、５０…挿入部材、６０ｂＣ…第３実装部、６１ｃ…第３実装面、Ａ…測距モジュール（撮像モジュール）、Ｂ…絶縁チューブ付き測距モジュール（絶縁チューブ付き撮像モジュール）、Ｃ…レンズ付き測距モジュール（レンズ付き撮像モジュール）、Ｄ…内視鏡

Claims (12)

1. 電気ケーブルと、
   複数の光学機能素子と、
   前記電気ケーブルと前記複数の光学機能素子とを電気的に接続する配線が表面に形成された立体配線基体と、
   を備え、
   前記立体配線基体は、前記電気ケーブルと接続される基部と、前記基部が設けられている側と逆側の先端に実装面が設けられている実装部と、を備え、
   前記複数の光学機能素子のうち少なくとも１つは、光を受容する受光部を有する固体撮像素子であり、
   前記実装面は、前記電気ケーブルの軸線方向に対して略直交し、
   前記複数の光学機能素子は、同一の前記実装面上に設けられることを特徴とする撮像モジュール。
2. 前記基部および前記電気ケーブルの前記基部との接続箇所は、前記実装面側から視たときに、前記実装面と重複する範囲に設けられている、請求項１に記載の撮像モジュール。
3. 前記複数の光学機能素子のうち少なくとも２つは、前記固体撮像素子である、請求項１または２に記載の撮像モジュール。
4. 前記複数の光学機能素子のうち少なくとも１つは、光を射出する発光素子である、請求項１から３のいずれか一項に記載の撮像モジュール。
5. 前記実装面には、前記配線と電気的に接続されたマウント部が形成され、
   前記光学機能素子は、前記マウント部上に設置される、請求項１から４のいずれか一項に記載の撮像モジュール。
6. 前記実装面は、平面視非円形状である、請求項１から５のいずれか一項に記載の撮像モジュール。
7. 前記実装面は、第１実装面と、第２実装面と、を備え、
   前記実装部は、前記第１実装面を有する第１実装部と、前記第１実装面と面一の前記第２実装面とを有する第２実装部と、を備え、
   前記第１実装部および前記第２実装部は、それぞれ柱状である、請求項６に記載の撮像モジュール。
8. 前記実装面は、第３実装面を備え、
   前記実装部は、前記第１実装面と前記第２実装面とのうち少なくとも一方と面一の前記第３実装面を有する第３実装部を備え、
   前記第３実装部は、柱状である、請求項７に記載の撮像モジュール。
9. 請求項１から８のいずれか一項に記載の撮像モジュールを備えることを特徴とする測距モジュール。
10. 請求項１から８のいずれか一項に記載の撮像モジュールと、
    前記撮像モジュールを収容する絶縁チューブと、
    を備えることを特徴とする絶縁チューブ付き撮像モジュール。
11. 請求項１０に記載の絶縁チューブ付き撮像モジュールと、
    前記複数の光学機能素子それぞれに対して固定されたレンズユニットと、
    を備えることを特徴とするレンズ付き撮像モジュール。
12. 請求項１１に記載のレンズ付き撮像モジュールと、
    前記レンズ付き撮像モジュールを収容する挿入部材と、
    を備えることを特徴とする内視鏡。

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