JP2017046832A - 内視鏡用撮像装置及び内視鏡 - Google Patents

Abstract

【課題】イメージセンサと回路基板との接続、及び回路基板と電線との接続における耐久性をいずれも高め、且つ小型化を図った内視鏡用撮像装置を提供する。
【解決手段】内視鏡用撮像装置２０は、受像面が挿入部の長手軸Ａに交差して配置されるイメージセンサ２１と、イメージセンサ２１が実装される回路基板２４と、を備え、回路基板２４は、イメージセンサ２１の端子がそれぞれ接続される複数のセンサ接続ランドを含み、イメージセンサ２１の受像面とは反対側の背面に重ねられたセンサ実装部３０と、複数の電線接続ランドを含み、長手軸Ａに沿って配置される多角柱状の電線接続部３１と、を有し、電線接続部３１の軸方向にみた場合に電線接続部３１の外形はセンサ実装部３０の外形より小さく、電線接続ランドは電線接続部３１の複数の側面に分散して設けられている。
【選択図】図３

Description

本発明は、内視鏡の挿入部の先端部に搭載される内視鏡用撮像装置及び内視鏡に関する。

特許文献１に記載された内視鏡用撮像装置は、イメージセンサと、イメージセンサが実装された回路基板とを備え、回路基板には複数の電線が接続されている。イメージセンサの受像面は挿入部の長手軸に直交して配置されており、回路基板は、イメージセンサの受像面側とは反対側の背面側に配置され、挿入部の長手軸に沿って延びる多角柱状に形成されている。

回路基板には、イメージセンサの背面から突出して設けられた複数の端子とそれぞれ接続される複数のランドや、複数の電線とそれぞれ接続される複数のランドが設けられ、これらのランドが多角柱状の回路基板の複数の側面に分散して配置されている。これにより、回路基板の小型化が図られており、挿入部の長手軸に沿ってみた場合に、回路基板の外形はイメージセンサの外形よりも小さくなっている。

特開平７−３１８８１５号公報

内視鏡の挿入部の細径化が求められており、挿入部の細径化の求めに応じ、先端部に搭載される撮像装置にも小型化が求められている。そして、特許文献１に記載された内視鏡用撮像装置のようにイメージセンサの受像面が挿入部の長手軸に直交して配置される撮像装置にあってはイメージセンサの小型化が肝要であり、例えば外形が１ｍｍ四方に収まる程に極めて小型なイメージセンサの使用が要請されている。

撮像装置の小型化には、イメージセンサが実装される回路基板の小型化も肝要である。しかし、回路基板の小型化に伴い、回路基板に接続される電線は細線となり、電線と接続される回路基板のランドは縮小され、回路基板と電線との接続における耐久性の低下が懸念される。

回路基板と電線との接続について、特許文献１に記載された内視鏡用撮像装置では、電線と接続されるランドが多角柱状の回路基板の複数の側面に分散して配置されることから、ランドの縮小を回避して回路基板と電線との接続における耐久性の低下を抑制することが可能である。

しかし、イメージセンサは、通常、回路基板の一つの面に実装される。特許文献１に記載された内視鏡用撮像装置でも、イメージセンサの端子が接続されるランドは、多角柱状の回路基板の一つの側面の端部に集中して配置されている。このため、特許文献１に記載された内視鏡用撮像装置の回路基板では、回路基板の小型化に伴い、イメージセンサの端子と接続されるランドの縮小が不可避であり、イメージセンサと回路基板との接続における耐久性の低下が懸念される。

本発明は、上述した事情に鑑みなされたものであり、内視鏡の挿入部の先端部に搭載される内視鏡用撮像装置のイメージセンサと回路基板との接続、及び回路基板と電線との接続における耐久性をいずれも高め、且つ小型化を図ることを目的としている。

本発明の一態様の内視鏡用撮像装置は、内視鏡の挿入部の先端部に搭載される内視鏡用撮像装置であって、受像面が上記挿入部の長手軸に交差して配置されるイメージセンサと、上記イメージセンサが実装される回路基板と、を備え、上記回路基板は、上記イメージセンサの端子がそれぞれ接続される複数のセンサ接続ランドを含み、上記イメージセンサの受像面とは反対側の背面に重ねられたセンサ実装部と、上記センサ接続ランドにそれぞれ導通されている複数の電線接続ランドを含み、上記長手軸に沿って配置される多角柱状の電線接続部と、を有し、上記電線接続部の軸方向にみた場合に上記電線接続部の外形は上記センサ実装部の外形より小さく、上記電線接続ランドは上記電線接続部の複数の側面に分散して設けられている。

また、本発明の一態様の内視鏡は、上記内視鏡用撮像装置を備える。

本発明によれば、内視鏡の挿入部の先端部に搭載される内視鏡用撮像装置のイメージセンサと回路基板との接続、及び回路基板と電線との接続における耐久性をいずれも高め、且つ小型化を図ることができる。

本発明の実施形態を説明するための、内視鏡システムの一例の構成図である。 図１の内視鏡の挿入部の先端部の断面図である。 図２の先端部に搭載された撮像装置の斜視図である。 図３の撮像装置のイメージセンサ及び鏡筒並びにホルダの斜視図である。 図３の撮像装置の回路基板の斜視図である。 図３の撮像装置の回路基板の斜視図である。 図３の撮像装置の背面図である。

図１は、本発明の実施形態を説明するための、内視鏡システムの一例を示す。

内視鏡システム１は、内視鏡２と、光源ユニット３と、プロセッサユニット４とを備える。内視鏡２は、被検体内に挿入される挿入部６と、挿入部６に連なる操作部７と、操作部７から延びるユニバーサルコード８とを有し、挿入部６は、先端部１０と、先端部１０に連なる湾曲部１１と、湾曲部１１と操作部７とを繋ぐ軟性部１２とで構成されている。

先端部１０には、観察部位を照明するための照明光を出射する照明光学系や、観察部位を撮像する撮像装置及び撮像光学系などが設けられている。湾曲部１１は挿入部６の長手軸と直交する方向に湾曲可能に構成されており、湾曲部１１の湾曲動作は操作部７にて操作される。また、軟性部１２は、挿入部６の挿入経路の形状に倣って変形可能な程に比較的柔軟に構成されている。

操作部７には、先端部１０の撮像装置の撮像動作を操作するボタンや、湾曲部１１の湾曲動作を操作する回転ノブなどが設けられている。また、操作部７には、電気メスなどの処置具が導入される導入口１３が設けられており、挿入部６の内部には、導入口１３から先端部１０に達し、処置具が挿通される処置具チャンネル１４が設けられている。

ユニバーサルコード８の末端にはコネクタ９が設けられ、内視鏡２は、コネクタ９を介して、先端部１０の照明光学系から出射される照明光を生成する光源ユニット３、及び先端部１０の撮像装置によって取得される映像信号を処理するプロセッサユニット４と接続される。プロセッサユニット４は、入力された映像信号を処理して観察部位の映像データを生成し、生成した映像データをモニタ５に表示させ、また記録する。

挿入部６及び操作部７並びにユニバーサルコード８の内部にはライトガイドや電線群が設けられている。光源ユニット３にて生成された照明光がライトガイドを介して先端部１０の照明光学系に導光され、先端部１０の撮像装置とプロセッサユニット４との間で信号や電力が電線群を介して伝送される。

図２は、挿入部６の先端部１０の内部の構成を示す。

先端部１０には、撮像装置２０と、処置具チャンネル１４の先端部とが設けられており、また、図示は省略するが、ライトガイドを介して光源ユニット３から導光される照明光を出射する照明光学系なども設けられる。

撮像装置２０は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサやＣＭＯＳ（Complementaly Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサなどのイメージセンサ２１と、イメージセンサ２１の受像面２１ａに被写体像を結像させる撮像光学系を収納した鏡筒２２と、イメージセンサ２１及び鏡筒２２を保持したホルダ２３と、イメージセンサ２１が実装された回路基板２４と、を備える。

ホルダ２３は、撮像光学系の光軸Ｂに沿って移動可能に鏡筒２２を保持しており、鏡筒２２が移動されて撮像光学系に対するイメージセンサ２１の位置が調整可能となっている。鏡筒２２は、イメージセンサ２１の位置決めがなされた後に、例えば接着剤などによってホルダ２３に固定される。

ホルダ２３は、例えばステンレス鋼材などの金属材料からなる先端硬質部２５に形成された収容孔に収容され、先端硬質部２５に固定されている。処置具チャンネル１４の先端部や照明光学系もまた、先端硬質部２５に形成された収容孔にそれぞれ収容され、先端硬質部２５に固定されている。

ホルダ２３が先端硬質部２５に固定された状態で、鏡筒２２に収納された撮像光学系の光軸Ｂは挿入部６の長手軸Ａと略平行に配置され、撮像光学系によって被写体像が結像されるイメージセンサ２１の受像面２１ａは、挿入部６の長手軸Ａに対して略垂直に配置されている。

イメージセンサ２１が実装された回路基板２４には、複数の電線２７が接続されており、回路基板２４及び回路基板２４に実装されたイメージセンサ２１は、これらの電線２７を介してプロセッサユニット４に接続されている。

図３から図７は、撮像装置２０の構成を示す。

イメージセンサ２１の受像面２１ａとは反対側の背面には四個の端子２６が設けられている。これらの端子として、映像信号を出力する映像端子と、イメージセンサ２１の動作を制御する制御信号が入力される制御端子と、イメージセンサ２１の動作電力が入力される電源端子と、グランド端子とを例示することができる。

端子２６は、例えばピン端子であってもよいが、図示の例では半田ボールなどの表面実装用の電極パッドとされている。一般に、半田ボールなどの表面実装用の電極パッドは、ピン端子に比べて高密度実装に適しており、イメージセンサ２１が、受像面２１ａの法線方向にみた場合の外形が例えば１ｍｍ四方以下であるような極めて小型なイメージセンサであり、端子２６が設けられる背面の面積が限られる場合に好適である。

回路基板２４は、センサ実装部３０と、センサ実装部３０と一体に形成された電線接続部３１とを有する。

センサ実装部３０は、矩形板状に形成されており、端子２６が設けられたイメージセンサ２１の背面に重なって配置されている。イメージセンサ２１と対向するセンサ実装部３０の実装面３０ａには、イメージセンサ２１の四個の端子２６それぞれと接続される四個のセンサ接続ランド３２が設けられている。

電線接続部３１は、四角柱状に形成されており、センサ実装部３０の実装面３０ａとは反対側の背面に立設されている。イメージセンサ２１の背面に重なって挿入部６の長手軸Ａに対して略垂直に配置されるセンサ実装部３０に立設された電線接続部３１は、長手軸Ａに沿って配置される。

挿入部６の長手軸Ａに沿う電線接続部３１の側面には、センサ実装部３０の四個のセンサ接続ランド３２それぞれと回路パターン３４を介して導通された四個の電線接続ランド３３が設けられている。これらの電線接続ランド３３には電線２７の導体２８がそれぞれ半田付けされる。

回路基板２４は、例えばガラスエポキシなどの樹脂材料を用いて形成でき、センサ接続ランド３２及び電線接続ランド３３並びに両ランドを導通する回路パターン３４は、樹脂成形品の表面に金属箔をパターニングするＭＩＤ（Molded Interconnect Device）技術を用いて形成できる。

図７に示すように、電線接続部３１の軸方向にみた場合に、つまりは挿入部６の長手軸Ａに沿ってみた場合に、電線接続部３１の外形はセンサ実装部３０の外形より小さく、電線接続部３１はセンサ実装部３０の外周の内側に収められている。

そして、電線接続部３１の電線接続ランド３３は、四角柱状の電線接続部３１の複数の側面に分散して設けられている。これにより、電線接続部３１の一つの面に全ての電線接続ランド３３が設けられる場合に比べて電線接続ランド３３それぞれの面積を拡大でき、電線接続ランド３３と電線２７との接続における耐久性を高めることができる。

電線接続ランド３３が電線接続部３１の複数の側面に分散して形成される限り、電線接続部３１の一つの側面に複数の電線接続ランド３３が形成されていてもよいが、四個の電線接続ランド３３に対して電線接続部３１が四角柱状に形成されている図示の例において、好ましくは、側面毎に一つの電線接続ランド３３が形成される。これにより、電線接続部３１の全ての側面を利用して、電線接続ランド３３それぞれの面積を効果的に拡大することができる。電線接続部３１が電線接続ランド３３の個数以上の多角形状に形成されていれば、電線接続部３１の側面毎に一つの電線接続ランド３３を形成することができる。

また、電線接続部３１の軸方向にみて電線接続部３１がセンサ実装部３０より小さいことから、電線接続部３１に接続された電線２７をセンサ実装部３０の外周の内側に収めることができ、あるいは電線２７がセンサ実装部３０の外周からはみ出るにしても、はみ出し量を抑制することができる。これにより、挿入部６の細径化を図ることができる。

そして、電線接続部３１の軸方向にみてセンサ実装部３０は電線接続部３１より大きく、センサ実装部３０の外形をなす実装面３０ａにセンサ接続ランド３２が設けられていることから、センサ接続ランド３２が電線接続部３１の軸方向の一方の端面や一つの側面の端部に設けられる場合に比べてセンサ接続ランド３２それぞれの面積を拡大することができ、センサ接続ランド３２とイメージセンサ２１の端子２６との接続における耐久性を高めることができる。

挿入部６の細径化の観点から、好ましくは、電線接続部３１の軸方向にみた場合に、つまりは挿入部６の長手軸Ａに沿ってみた場合に、センサ実装部３０の外形はイメージセンサ２１の外形より小さく、センサ実装部３０はイメージセンサ２１の外周の内側に収められる。

撮像装置２０の以上の構成は、イメージセンサ２１が、受像面２１ａの法線方向にみた場合の外形が例えば１ｍｍ四方以下であるような極めて小型なイメージセンサであり、イメージセンサ２１に併せて回路基板２４もまた極めて小型な回路基板とされる場合に特に有用である。

ここまで、イメージセンサ２１の背面に四個の端子２６が設けられているものとして説明したが、端子２６は四個に限られるものではない。例えば、四個の端子２６（例えば映像端子と制御端子と電源端子とグランド端子）に第５の端子２６を加えて計五個の端子２６とすることもできる。第５の端子２６としては、外部クロック信号が入力される外部クロック端子や、リセット信号が入力されるリセット端子を例示することができる。また、外部クロック端子及びリセット端子をいずれも加えて計六個の端子２６とすることもできる。

そして、センサ実装部３０のセンサ接続ランド３２及び電線接続部３１の電線接続ランド３３は、それぞれイメージセンサ２１の端子２６と同数設けられ、電線接続ランド３３が五個である場合に、電線接続部３１を五角以上の多角柱状に形成すれば、電線接続部３１の側面毎に一つの電線接続ランド３３を設けることができ、電線接続ランド３３が六個である場合に、電線接続部３１を六角以上の多角柱状に形成すれば、電線接続部３１の側面毎に一つの電線接続ランド３３を設けることができる。

以上説明したように、本明細書に開示された内視鏡用撮像装置は、内視鏡の挿入部の先端部に搭載される内視鏡用撮像装置であって、受像面が上記挿入部の長手軸に交差して配置されるイメージセンサと、上記イメージセンサが実装される回路基板と、を備え、上記回路基板は、上記イメージセンサの端子がそれぞれ接続される複数のセンサ接続ランドを含み、上記イメージセンサの受像面とは反対側の背面に重ねられたセンサ実装部と、上記センサ接続ランドにそれぞれ導通されている複数の電線接続ランドを含み、上記長手軸に沿って配置される多角柱状の電線接続部と、を有し、上記電線接続部の軸方向にみた場合に上記電線接続部の外形は上記センサ実装部の外形より小さく、上記電線接続ランドは上記電線接続部の複数の側面に分散して設けられている。

本明細書に開示された内視鏡用撮像装置は、上記電線接続部の側面毎に一つの上記電線接続ランドが設けられている。

本明細書に開示された内視鏡用撮像装置は、上記電線接続部の軸方向にみた場合の上記センサ実装部の外形が上記イメージセンサの外形よりも小さい。

本明細書に開示された内視鏡用撮像装置は、上記イメージセンサの端子が電極パッドとして構成され、上記イメージセンサの背面に設けられている。

本明細書に開示された内視鏡用撮像装置は、上記イメージセンサの受像面の法線方向にみた場合の上記イメージセンサの外形が１ｍｍ四方以下である。

本明細書に開示された内視鏡は、上記内視鏡用撮像装置を備える。

１ 内視鏡システム
２ 内視鏡
３ 光源ユニット
４ プロセッサユニット
５ モニタ
６ 挿入部
７ 操作部
８ ユニバーサルコード
９ コネクタ
１０ 先端部
１１ 湾曲部
１２ 軟性部
１４ 処置具チャンネル
２０ 撮像装置
２１ イメージセンサ
２１ａ 受像面
２２ 鏡筒
２３ ホルダ
２４ 回路基板
２５ 先端硬質部
２６ 端子
２７ 電線
３０ センサ実装部
３１ 電線接続部
３２ センサ接続ランド
３３ 電線接続ランド

Claims (6)

1. 内視鏡の挿入部の先端部に搭載される内視鏡用撮像装置であって、
   受像面が前記挿入部の長手軸に交差して配置されるイメージセンサと、
   前記イメージセンサが実装される回路基板と、
   を備え、
   前記回路基板は、
   前記イメージセンサの端子がそれぞれ接続される複数のセンサ接続ランドを含み、前記イメージセンサの受像面とは反対側の背面に重ねられたセンサ実装部と、
   前記センサ接続ランドにそれぞれ導通されている複数の電線接続ランドを含み、前記長手軸に沿って配置される多角柱状の電線接続部と、
   を有し、
   前記電線接続部の軸方向にみた場合に前記電線接続部の外形は前記センサ実装部の外形より小さく、前記電線接続ランドは前記電線接続部の複数の側面に分散して設けられた内視鏡用撮像装置。
2. 請求項１記載の内視鏡用撮像装置であって、
   前記電線接続部の側面毎に一つの前記電線接続ランドが設けられている内視鏡用撮像装置。
3. 請求項１又は２記載の内視鏡用撮像装置であって、
   前記電線接続部の軸方向にみた場合の前記センサ実装部の外形は前記イメージセンサの外形よりも小さい内視鏡用撮像装置。
4. 請求項３記載の内視鏡用撮像装置であって、
   前記イメージセンサの端子は、電極パッドとして構成され、前記イメージセンサの背面に設けられている内視鏡用撮像装置。
5. 請求項１から４のいずれか一項記載の内視鏡用撮像装置であって、
   前記イメージセンサの受像面の法線方向にみた場合の前記イメージセンサの外形は１ｍｍ四方以下である内視鏡用撮像装置。
6. 請求項１から５のいずれか一項記載の前記内視鏡用撮像装置を備えた内視鏡。

Images