JP2020054640A - 内視鏡 - Google Patents

Abstract

【課題】イメージセンサの裏面から入射する洩れ光の遮蔽と、裏面に設けられる電子回路の絶縁とを両立して同時に実現する。【解決手段】内視鏡は、挿入方向先端に設けられ、撮像光が入射されるレンズと、レンズの背部に設けられ、撮像光が撮像面に結像されるイメージセンサと、イメージセンサの背部に設けられ、イメージセンサの少なくともレンズと反対側の裏面を覆い、絶縁性を有しかつ遮光性を有する遮蔽部と、を備える。【選択図】図４

Description

本開示は、内視鏡に関する。

製造が容易であり、歩留りの高い電子内視鏡が提案されている（特許文献１参照）。この電子内視鏡では、ＣＣＤイメージセンサが挿入方向先端に実装されている。ＣＣＤイメージセンサは、ＣＣＤチップとマイクロレンズアレイとを有している。ＣＣＤチップの撮像面側には、複数のバンプ材が設けられ、これらの各バンプ材には、それぞれリード線が電気的に接続されている。また、ＣＣＤチップの撮像面側には、接着剤によりカバーガラスが接着され、ＣＣＤチップの撮像面には、平面視での形状が四角形の枠状の壁部が設けられている。この壁部は、遮光領域に対応する位置に配置されるので、カバーガラスを接着する際に接着剤の有効撮像領域内への浸入が阻止される。ＣＣＤイメージセンサの裏面側および側面側には、被覆層が形成されている。

特開２００１−１５７６６４号公報

特許文献１の構成では、電子内視鏡の撮像光学系を構成するＣＣＤイメージセンサのカバーガラス上に光学ローパスフィルタが配置されている。これは、例えば、撮像光学系を構成するレンズに入射した光の高周波成分を除去するためと考えられる。このように、特許文献１において、撮像に不要な光（例えば、高周波成分を有する光）による迷光を防止するための光学フィルタ（例えば、バンドカットフィルタ）が光路の様々な位置に設置されることは考慮されていた。また、上述した不要な光には、例えば、ＩＲ（Infrared Ray）帯の蛍光を発光させるための励起光も該当し得る。

ところが、特許文献１を含む従来技術では、撮像光学系を構成するイメージセンサの裏面（言い換えると、背面側）から入射する光に対しての対策は何らなされていなかった。イメージセンサの裏面から光が入射すると、その光が屈折等してイメージセンサの受光面（つまり、撮像面）に入射してしまい、結果的にイメージセンサにより撮像される画像の画質劣化を引き起こす可能性があった。一方で、イメージセンサの裏面は、撮像や画像伝送を行うための電子回路が形成される領域でもあり、高い遮光率を有する粉体（例えば、カーボンブラックフィラ）を高濃度で分散した樹脂を用いると、導電性があるために電子回路に短絡を生じさせる可能性があった。このように、特許文献１の構成では、電子内視鏡におけるイメージセンサの裏面側および側面側に形成された被覆層では、上述した迷光の抑制と電子回路の短絡の防止とを両立することができなかった。

本開示は、上述した従来の事情に鑑みて案出され、イメージセンサの裏面から入射する洩れ光の遮蔽と、その裏面に設けられる電子回路の絶縁とを両立して同時に実現できる内視鏡を提供することを目的とする。

本開示は、挿入方向先端に設けられ、撮像光が入射されるレンズと、前記レンズの背部に設けられ、前記撮像光が撮像面に結像されるイメージセンサと、前記イメージセンサの背部に設けられ、前記イメージセンサの少なくとも前記レンズと反対側の裏面を覆い、絶縁性を有しかつ遮光性を有する遮蔽部と、を備える、内視鏡を提供する。

本開示によれば、内視鏡において、イメージセンサの裏面から入射する洩れ光の遮蔽と、裏面に設けられる電子回路の絶縁とを両立して同時に実現できる。

実施の形態１に係る内視鏡を備えた内視鏡システムの外観例を示す斜視図 図１に示した内視鏡の硬性部を被写体側から見た正面図 図２の硬性部を被写体側から見た平断面図 図３に示される硬性部の平断面の要部断面図 遮蔽部の変形例を表す要部断面図 遮蔽部の変形例を表す要部断面図 遮蔽部の変形例を表す要部断面図 実施の形態２に係る要部断面図 実施の形態３に係る要部断面図 実施の形態４に係る要部断面図 実施の形態５に係る要部断面図

以下、適宜図面を参照しながら、本開示に係る内視鏡を具体的に開示した実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になることを避け、当業者の理解を容易にするためである。なお、添付図面および以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために提供されるものであり、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することは意図されていない。

（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係る内視鏡１１を備えた内視鏡システム１３の外観例を示す斜視図である。

内視鏡システム１３は、内視鏡１１と、ビデオプロセッサ１５と、モニタ１７とを含む構成である。内視鏡１１は、例えば、医療用の軟性鏡である。ビデオプロセッサ１５は、内視鏡１１が観察対象（例えば、患者等である人体、あるいは、その人体内部の患部）を撮像することで得られた撮像画像（例えば、静止画および動画を含む）に対して画像処理する。ビデオプロセッサ１５は、画像処理により得られた画像信号を表示用の画像信号としてモニタ１７に送る。モニタ１７は、ビデオプロセッサ１５から出力される表示用の画像信号に従って、ビデオプロセッサ１５により画像処理された、内視鏡１１の撮像画像を表示する。画像処理は、例えば、色補正、階調補正、ゲイン調整を含む。

内視鏡１１は、患者等である人体の観察対象（被写体の一例）に挿入され、その観察対象を撮像する。内視鏡１１は、観察対象の内部に挿入されるスコープ１９と、スコープ１９の後端部が接続されるプラグ部２１とを備える。また、スコープ１９は、比較的長い可撓性を有する軟性部２３と、軟性部２３の先端に設けられた剛性を有する硬性部２５とを含む構成である。

以下の説明において、説明に用いる方向については、図１中の方向の記載に従う。ここで、左右は、図１に示す上下方向において、内視鏡１１の挿入方向先端から前方を向き、右手側が右に対応し、左手側が左に対応する。

ビデオプロセッサ１５は、筐体２７を有し、内視鏡１１により撮像された撮像画像に対して画像処理を施し、画像処理後の画像信号を表示用の画像信号として出力する。筐体２７の前面には、プラグ部２１の基端部２９が挿入されるソケット部３１が配置される。プラグ部２１がソケット部３１に挿入され、内視鏡１１とビデオプロセッサ１５とが電気的に接続されることで、内視鏡１１とビデオプロセッサ１５との間で電力および各種信号（例えば映像信号、制御信号）の送受信が可能となる。これらの電力および各種信号は、スコープ１９の内部に挿通された伝送ケーブル３３（図３参照）を介して、プラグ部２１から軟性部２３に導かれる。また、硬性部２５の内側に設けられたイメージセンサ３５（図４参照）から出力される画像信号は、伝送ケーブル３３を介して、プラグ部２１からビデオプロセッサ１５に伝送される。

また、筐体２７には、可視光（白色光）を照射するための可視光源（図示略）と励起光（例えば、ＩＲ帯の励起光）を照射するためのＩＲ励起光源（図示略）とが内蔵されている。

可視光源は、医師等（医師等の補助をする者を含む）により操作されると、可視光（白色光）を発光（照射）する。この可視光（白色光）は、光ファイバ４７（ライトガイドの一例）を介して内視鏡１１の挿入方向先端に導光されて観察対象に向けて照明される。

同様に、ＩＲ励起光源は、医師等（医師等の補助をする者を含む）により操作されると、ＩＲ帯の励起光を発光（照射）する。この励起光は、光ファイバ４７（ライトガイドの一例）を介して内視鏡１１の挿入方向先端に導光されて観察対象に向けて照明される。

ビデオプロセッサ１５は、伝送ケーブル３３を介して内視鏡１１から伝送された画像信号に対し、画像処理を施し、画像処理後の画像信号を表示用の画像信号に変換して、モニタ１７に出力する。

モニタ１７は、例えば、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）、あるいは有機ＥＬ（Electroluminescence）ディスプレイ等の表示デバイスを有する。モニタ１７は、内視鏡１１によって撮像された観察対象の撮像画像を表示する。具体的には、モニタ１７は、可視光により取得した可視光画像と、励起光により発生した蛍光画像とを表示する。

図２は、図１に示した内視鏡１１の硬性部２５を被写体側から見た正面図である。

図２に示されるように、硬性部２５の先端面は、円形で管状（つまり、チューブ状）のシース３７により包囲される。つまり、シース３７は、内視鏡１１の軸線に直交する断面が円形で形成される。シース３７は、可撓性を有する樹脂材からなる。シース３７は、例えば、強度を付与する目的で、内周側に単線、複数線、編組の抗張力線を備えることができる。抗張力線としては、ポリ−ｐ−フェニレンテレフタルアミド繊維等のアラミド繊維、ポリアリレート繊維、ポリパラフェニレンベンズビスオキサゾール繊維、ポリエチレンテレフタレート繊維等のポリエステル系繊維、ナイロン繊維、タングステンの細線またはステンレス鋼の細線等を一例として挙げることができる。内視鏡１１は、このシース３７の外径が最大外径Ｄｍａｘ（図３参照）となる。最大外径Ｄｍａｘは、例えば、１．０ｍｍ未満である。また、硬性部２５の長さＬは、例えば、５ｍｍ程度である。

なお、シース３７の内周と、ホルダ３９の外周との間には、金属により形成される円筒状の筐体４０が同心円で設けられてもよい。筐体４０は、接着材によりシース３７に固定される。筐体４０は、ホルダ３９と電気的に接続されてホルダ３９を保持する。金属製の筐体４０を硬性部２５に設けることは、組立作業性、プッシャビリティ、静電気対策等に有利となる。一方で、筐体４０を設ければ、内視鏡１１を小径化する上では若干不利となるため、筐体４０およびホルダ３９は、内視鏡１１に要求される仕様に応じ、いずれか一方あるいは双方が省略されてもよい。

シース３７の内周には、円筒状のホルダ３９が接着材により固定される。ホルダ３９は、金属材料（例えば、ステンレス（ＳＵＳ））により形成される。金属により形成されることで導電性を有したホルダ３９は、先端が硬性部２５の先端面に同一平面で表出する。

硬性部２５の先端面には、撮像窓４１が配置される。撮像窓４１は、光学ガラスあるいは光学プラスチック等の光学材料を含んで形成され、被写体からの光（言い換えると、撮像光）を入射する。実施の形態１に係る硬性部２５では、撮像窓４１が対物カバーガラス４３となる。対物カバーガラス４３は、正方形に形成され、ホルダ３９の中心と同一中心で配置される。対物カバーガラス４３は、ホルダ３９の内方に充填される接着材によりホルダ３９と一体に固定される。

硬性部２５の先端面には、対物カバーガラス４３を挟む両側に、円弧とこの円弧の弦とに囲まれる一対の照射窓４５が設けられる。一対の照射窓４５のそれぞれには、複数の光ファイバ４７の光出射端面が弦に沿う方向で直線状に並んで配置される。光ファイバ４７は、ＩＲ励起光源（上述参照）から導光されたＩＲ帯の励起光、あるいは、可視光源（上述参照）から導光された可視光（白色光）を伝送（すなわち、導光）する。

実施の形態１に係る内視鏡１１は、例えば、蛍光観察用の励起光を被写体の被観察領域に照射した場合、励起光の照射に基づいて、被観察領域に注射等によって予め投与された蛍光薬剤から発せられるＩＲ帯の蛍光を撮像し、蛍光画像を撮像できる。また、内視鏡１１は、例えば、可視光（白色光）を被写体の被観察領域に照射した場合、可視光の撮像によって、観察対象を広範に観察可能な可視画像を得ることができる。蛍光観察の際、例えば、波長４０５ｎｍ以下の光（つまり、紫外線〜近紫外線）、あるいは、波長６９０ｎｍ〜８２０ｎｍの波長を有する励起光がそれぞれ医療用途に応じて用いられる。

図３は、図２の硬性部２５を被写体側から見た平断面図である。

内視鏡１１の硬性部２５には、イメージセンサ３５が設けられる。撮像ユニット４９は、ホルダ３９を有する。ホルダ３９の内方には、被写体側から対物カバーガラス４３、絞り５１、レンズ５３、接着用樹脂５５、イメージセンサ３５の順に配置される。レンズ５３は、出射面５７（図４参照）とセンサカバーガラス５９との間に、屈折率１の空気（つまり、空隙６１）を有する。撮像ユニット４９は、ホルダ３９の内方に充填用接着材６３（図２参照）が充填されて、これら対物カバーガラス４３、絞り５１、レンズ５３、接着用樹脂５５およびイメージセンサ３５がホルダ３９と一体的に固定される。

対物カバーガラス４３は、挿入方向先端に設けられ、撮像光を取り込む（言い換えると、撮像光が入射される）。絞り５１は、対物カバーガラス４３からの撮像光を制限してレンズ５３へ通過させる。レンズ５３は、絞り５１から入射した撮像光を撮像面に結像する。なお、レンズ５３は、単一レンズで構成されてもよいし、複数枚のレンズにより構成されてもよい。接着用樹脂５５は、レンズ５３とセンサカバーガラス５９を接着固定する。また、接着用樹脂５５は、センサカバーガラス５９とイメージセンサ３５とを接着固定する。

イメージセンサ３５は、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）もしくはＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）を用いて構成される固体撮像素子である。イメージセンサ３５は、撮像面を有し、その撮像面に、保護用のセンサカバーガラス５９が一体に貼着されたものとして構成される。イメージセンサ３５の撮像面には、例えば、バンドカットフィルタが蒸着されたフィルタ蒸着ガラスが固定されてもよい。イメージセンサ３５は、ホルダ３９の内周に同軸で配置されることにより、センサ中心が撮像ユニット４９の中心に位置決めされる。

遮蔽部６５は、イメージセンサ３５の背部に設けられる。遮蔽部６５は、イメージセンサ３５の少なくともレンズ５３と反対側の裏面を覆う。イメージセンサ３５の裏面には、基板６７（図４参照）が配置される。遮蔽部６５は、この基板６７の裏面を覆う。イメージセンサ３５は、絶縁性を有し、かつ可視光および赤外光に対する遮光性を有する。

遮蔽部６５は、遮光性（絶縁性も含む）を有する粒子（例えば、チタンブラック、低次酸化チタン、酸窒化チタン、窒化鉄、酸化鉄等）を含む樹脂を、センサ後方の裏面の平面部だけでなく、センサ後方の伝送ケーブル３３も覆うように、立体形状で塗布して形成される。

遮蔽部６５は、遮光性粉体６９（図４参照）を、樹脂媒体７１（例えば、ビヒクル樹脂）に分散した塗料で形成される。遮光性粉体６９には、絶縁体である後述の金属酸窒化物（例えば、チタンブラック、低次酸化チタン、酸窒化チタン、窒化鉄、酸化鉄等）の粒子が用いられる。

実施の形態１において、遮蔽部６５は、例えば、略円錐形状または略角錐形状に形成される。遮蔽部６５は、イメージセンサ３５の裏面に設けられたパッド７３（図４参照）に導通接続される伝送ケーブル３３の被覆電線７５に頂部７７が接着し、裏面に底面７９が接着する。これにより、遮蔽部６５は、例えば、略円錐形状または略角錐形状に形成される。

図４は、図３に示される硬性部２５の平断面の要部断面図である。

イメージセンサ３５は、基板６７の裏面に電子回路が形成される。電子回路には、電子回路の電源や信号回路に接続される複数のパッド７３が形成される。このパッド７３には、伝送ケーブル３３の被覆電線７５が半田付け等により接続される。被覆電線７５は、先端の被覆が除去された線状導体８１がパッド７３に接続される。略円錐形状または略角錐形状に形成された遮蔽部６５は、これらパッド７３と線状導体８１とを埋入しながら、基板６７の裏面と被覆電線７５とに渡って塗布されて固化されている。

次に、実施の形態１に係る内視鏡１１の作用を説明する。

実施の形態１に係る内視鏡１１は、挿入方向先端に設けられ、撮像光を取り込む（つまり、撮像光が入射される）レンズ５３と、レンズ５３の背部に設けられ、撮像光が撮像面に結像されるイメージセンサ３５と、イメージセンサ３５の背部に設けられ、イメージセンサ３５の少なくともレンズ５３と反対側の裏面を覆い、絶縁性を有しかつ遮光性を有する遮蔽部６５と、を備える。

実施の形態１に係る内視鏡１１では、イメージセンサ３５のレンズ５３と反対側の裏面が、遮蔽部６５により覆われる。例えば、外径１ｍｍ未満の血管に挿入可能な内視鏡１１に搭載されるイメージセンサ３５は、一辺の長さが０．５ｍｍ以下の正方形で極薄となる。この場合、イメージセンサ３５は、医師等の操作性（つまり、ハンドリングのし易さ）を良好とするため、一辺の長さが０．５ｍｍ、厚みが０．５ｍｍ程のセンサカバーガラス５９に撮像面を貼り付けて構成される。センサカバーガラス５９は、レンズ５３から入射した撮像光をイメージセンサ３５の撮像面に照射する。この際、撮像光の一部分は、センサカバーガラス５９の側面から洩れ、回折などの作用により薄厚となったイメージセンサ３５の裏面から入射する可能性がある。

また、内視鏡１１は、挿入方向に延在して光出射端を挿入方向先端に配置した照明用の光ファイバ４７が、レンズ５３、イメージセンサ３５を挟んで平行に配置される。これら光ファイバ４７を伝播する照明光の一部は、散乱などによりクラッドの外へ洩れ出る場合がある。内視鏡１１は、これらの洩れ光がイメージセンサ３５の裏面から入射し（吸収され）、光電変換されて迷光となることが、遮蔽部６５により抑制される。即ち、遮蔽部６５は、迷光となる撮像光の遮光手段となる。

また、イメージセンサ３５の裏面には、電子回路が形成される。電子回路には、例えば複数のパッド７３が設けられる。これらパッド７３には、伝送ケーブル３３で束ねられた複数本の被覆電線７５のそれぞれが接続される。被覆電線７５は、被覆が除去されて線状導体８１となった状態で、半田等により各パッド７３に接合される。仮に、高い遮光率のカーボンブラックフィラを高濃度で分散した樹脂では、裏面に塗布した場合、これら電子回路や線状導体８１を短絡させる恐れがある。内視鏡１１は、遮蔽部６５が遮光性を備えつつ、絶縁性を有するので、これら電子回路や線状導体８１に短絡を生じさせることなく、イメージセンサ３５の裏面からの洩れ光の入射を確実に抑制することができる。

従って、内視鏡１１によれば、イメージセンサ３５の裏面から入射する洩れ光の遮蔽と、裏面に設けられる電子回路の絶縁とを両立して同時に実現できる。

また、内視鏡１１において、遮蔽部６５は、イメージセンサ３５の裏面に設けられたパッド７３に導通接続される伝送ケーブル３３の被覆電線７５に頂部７７が接着し、裏面に底面７９が接着する略円錐形状または略角錐形状に形成される。

この内視鏡１１では、遮蔽部６５が、例えば、略円錐形状または略角錐形状の立体形状で形成される。立体形状の遮蔽部６５は、底面７９でイメージセンサ３５の裏面を覆い、頂部７７で伝送ケーブル３３の被覆電線７５に接着される。イメージセンサ３５は、撮像面にセンサカバーガラス５９が貼着される。センサカバーガラス５９は、バンドカットフィルタ等を介してさらにレンズ５３、対物カバーガラス４３に貼着される。これら対物カバーガラス４３、レンズ５３、バンドカットフィルタ、センサカバーガラス５９およびイメージセンサ３５は、撮像ユニット４９を構成する。

イメージセンサ３５は、センサカバーガラス５９と一体となることにより強度が確保される。撮像ユニット４９は、ホルダ内に充填される接着材により、ホルダ３９と一体に固定される。ここで、撮像ユニット４９の一部分となったイメージセンサ３５は、裏面に伝送ケーブル３３が導通接続される。伝送ケーブル３３は、被覆電線７５の被覆が除去された線状導体８１が、裏面のパッド７３に半田等により接続される。

このような接続構造において、遮蔽部６５は、立体形状に形成されることにより、イメージセンサ３５の裏面と伝送ケーブル３３の被覆電線束との接続部を一体に覆って補強することができる。即ち、立体形状の遮蔽部６５は、軸線方向に距離を有した略円錐形状または略角錐形状に形成されることにより、微小な撮像ユニット４９と伝送ケーブル３３とを、遮光および絶縁性を確保しながら、高強度に固定することができる。

なお、略円錐形状または略角錐形状は、円錐、角錐の幾何学的な要件を全て満足する必要はない。略円錐形状または略角錐形状の遮蔽部６５は、遮光性粉体６９が樹脂媒体７１に分散された塗料を、イメージセンサ３５の裏面と被覆電線７５とに渡って塗布量を変化させることで形成される。このため、遮蔽部６５は、その塗布工程により得られる略円錐形状または略角錐形状の立体形状となればよい。

また、遮蔽部６５は、撮像光としての可視光および非可視光のそれぞれに対する遮光性を有する。

これにより、遮蔽部６５は、撮像光として入射した可視光、赤外励起光、赤外蛍光のそれぞれを効果的に遮蔽できる。

（実施の形態１の変形例）
次に、実施の形態１の変形例に係る内視鏡について説明する。

図５Ａ，図５Ｂ，図５Ｃのそれぞれは、遮蔽部６５の変形例を表す要部断面図である。実施の形態１の変形例に係る内視鏡と実施の形態１に係る内視鏡１１とにおいて共通する構成については同一の符号を付与して説明を簡略化または省略し、異なる内容について説明する。また、図５Ｂおよび図５Ｃの説明において、図５Ａの構成と同一の構成については同一の符号を付与して説明を簡略化あるいは省略し、異なる内容について説明する。

図５Ａに示されるように、内視鏡１１において、遮蔽部８３は、イメージセンサ３５内部に設けられても良い。例えば、イメージセンサ３５は、一般的に、入射光を受光する受光層３５ａと、受光層３５ａに電気的に接続される配線層と、この配線層を支えるための補強基板である基板層３５ｂと、を有する。そして、この基板層３５ｂによって遮蔽部８３が実現されてもよい（図５Ａ参照）。

また、図５Ｂに示されるように、内視鏡１１において、遮蔽部８３は、イメージセンサ３５をパッケージングするパッケージ８５によって構成されてもよい。

また、図５Ｃに示されるように、内視鏡１１において、遮蔽部８３は、イメージセンサ３５をパッケージングするパッケージ８５と、そのパッケージ８５に接続された基板６７との一方または両方によって構成されてもよい。

なお、パッケージ８５は、図５Ｂのようにイメージセンサ３５の背面側のみに構成されてもよいし、図５Ｃのようにイメージセンサ３５の背面側および側面側の両方に構成されてもよい。また、パッケージ８５は、イメージセンサ３５およびセンサカバーガラス５９を一体にパッケージングしてもよい。以上より、遮蔽部８３は、イメージセンサ３５の内部に設けられた基板層３５ｂ、イメージセンサ３５の電子回路が設けられた基板６７またはイメージセンサ３５のパッケージ８５などのうち、少なくとも１つまたは複数の組合せによって構成することができる。

また、内視鏡１１は、遮蔽部８３が、イメージセンサ３５の内部、イメージセンサ３５の電子回路が設けられた基板６７、およびイメージセンサ３５のパッケージ８５のうち１つまたは複数に設けられる。

このように、実施の形態１に係る変形例のように、内視鏡１１は、イメージセンサ３５内部、イメージセンサ３５の基板６７およびイメージセンサ３５のパッケージ８５のうち１つまたは複数に、遮光性かつ絶縁性を有する遮蔽部８３を有してもよい。これらのイメージセンサ３５の内部、基板６７、パッケージ８５は、上記の金属酸窒化物粒子を樹脂媒体７１に分散した構成、或いはカーボンブラック８７を分散した遮光性粒子分散硬化膜を絶縁性硬化膜で挟んだ構成とすることができる。また、基板６７とパッケージ８５は、併用してもよい。イメージセンサ３５は、基板６７の中央部に撮像面を形成し、撮像面の周囲に枠状の非撮像面を囲んで構成してもよい。この場合、センサカバーガラス５９の側面を包囲した枠状のパッケージ８５を、非撮像面に接着することができる。これにより、裏面およびセンサカバーガラス５９の側面からの洩れ光の入射を確実に遮蔽することができる。

（実施の形態２）
次に、実施の形態２に係る内視鏡について説明する。

図６は、実施の形態２に係る要部断面図である。ここでいう要部とは、例えば、内視鏡１１の撮像ユニットを構成するイメージセンサ３５の背面、側面あるいはその両方を取り囲む範囲を示し、以降の実施の形態においても同様である。なお、実施の形態２に係る内視鏡と実施の形態１に係る内視鏡１１とにおいて共通する構成については同一の符号を付与して説明を簡略化または省略し、異なる内容について説明する。

実施の形態２に係る撮像ユニット８９では、ホルダ３９の内方に、被写体側から対物カバーガラス４３、絞り５１、第１レンズ９１、スペーサ９３、第２レンズ９５、第３レンズ９７、第４レンズ９９、バンドカットフィルタの蒸着されたフィルタ蒸着ガラス１０１、センサカバーガラス５９、イメージセンサ３５、遮蔽部１０３の順にそれぞれの部位が一体的に固定して配置される。

実施の形態２に係る遮蔽部１０３は、平面状に形成される。なお、撮像ユニット８９は、対物カバーガラス４３からセンサカバーガラス５９までの光学系が、実施の形態１と同一構成であってもよい。また、遮蔽部１０３の材料は、実施の形態の遮蔽部６５と同一材料である。

遮蔽部１０３は、樹脂媒体７１の中に、遮光性を有する遮光性粉体６９（金属酸窒化物粒子の一例）を含んで形成される。

金属酸窒化物粒子としては、例えば、三菱マテリアル株式会社製のチタンブラック「１３Ｍ−Ｃ」、「１３Ｍ−Ｔ」を用いることができる。

「１３Ｍ−Ｃ」は、遮光性を有する。「１３Ｍ−Ｃ」は、例えば、粒子径（ｎｍ）が７５、粉末抵抗値（Ω・ｃｍ）が２．０、Ｌ値（黒色度）が１０．９となる。

「１３Ｍ−Ｔ」は、高遮光性を有する。「１３Ｍ−Ｔ」は、例えば、粒子径（ｎｍ）が６７、粉末抵抗値（Ω・ｃｍ）が１．０、Ｌ値（黒色度）が９．５となる。

なお、粉末抵抗値は、プレス機により、粉末に２．０ＭＰａ加圧した時の比抵抗値である。また、Ｌ値は、黒色度の指標（明度）であり、値が低い程、黒色度が高い。

チタンブラックは、粒径２０〜７５ｐｍ粒子において、ｌμｍ厚塗膜（９０ｗｔ％）で、１＊１０^１３（Ω／□）となる。＊（アスタリスク）は乗算の演算子である。

一方、カーボンブラック８７は、１μｍ厚塗膜（５８．８ｗｔ％）で、１＊１０^７（Ω／□）となる。チタンブラックは、カーボンブラック８７に対して７桁以上の表面低効率の差がある。このことから、チタンブラックは、絶縁性のフィラーを充填した遮光膜として有効となる。

このように、例えば、三菱マテリアル株式会社のチタンブラック（「１３Ｍ−Ｃ」、「１３Ｍ−Ｔ」）を用いることにより、カーボンブラック８７に比べて、絶縁性が高く、さらに遮光性もほぼ同等（ただし、ＩＲ帯においてはカーボンブラック８７より遮光性が高い）の遮蔽部１０３が得られる。

また、遮蔽部１０３は、樹脂媒体７１の中に遮光性粒子を分散してイメージセンサ３５の側面を覆う側面遮蔽部１０５を有する。側面遮蔽部１０５は、樹脂媒体７１の屈折率が、イメージセンサ３５の撮像面に設けられるセンサカバーガラス５９の屈折率よりも大きく設定される。

次に、実施の形態２に係る内視鏡１１の作用を説明する。

内視鏡１１では、遮蔽部１０３は、遮光性を有する金属酸窒化物粒子を含む樹脂媒体７１により形成される。

この内視鏡１１では、遮蔽部１０３が、遮光性粉体６９（金属酸窒化物粒子の一例）を、樹脂媒体７１（例えば、ビヒクル樹脂）に分散した塗料で形成される。遮光性粉体６９には、絶縁体である金属酸窒化物（例えば、チタンブラック、低次酸化チタン、酸窒化チタン、窒化鉄、酸化鉄等）の粒子が用いられる。ビヒクル樹脂には、例えば、エポキシ・アクリル・シリコーン樹脂が用いられる。金属酸窒化物粒子は、酸窒化チタン系黒色ナノ粒子となる。金属酸窒化物粒子は、高い黒色度と着色力を有し、高遮光膜の設計が容易となる。金属酸窒化物粒子は、樹脂媒体７１に添加の際、絶縁および高抵抗性を保持（ただし、粒子自体は半導電性）する。これにより、導通を嫌う樹脂媒体７１への黒着色、遮光性を付与できる。

また、遮蔽部１０３は、樹脂媒体７１の中に遮光性粒子を分散してイメージセンサ３５の側面を覆う側面遮蔽部１０５を有し、側面遮蔽部１０５における樹脂媒体７１の屈折率が、イメージセンサ３５の撮像面に設けられるセンサカバーガラス５９の屈折率よりも大きい。

この内視鏡１１では、遮蔽部１０３が、イメージセンサ３５の側面を覆う側面遮蔽部１０５を有する。側面遮蔽部１０５は、イメージセンサ３５の基板６７に貼着されたセンサカバーガラス５９の側面を覆う。また、側面遮蔽部１０５は、センサカバーガラス５９の前面に、バンドカットフィルタがさらに貼着される場合には、このバンドカットフィルタの側面も覆う。

内視鏡１１は、イメージセンサ３５の直前に添付されるセンサカバーガラス５９の側面からも、迷光が入射する可能性がある。また、内視鏡１１では、対物カバーガラス４３、レンズ５３、バンドカットフィルタ等の各光学面で反射した迷光が、センサカバーガラス５９の側面で全反射して、迷光となって撮像面に入る可能性があった。

そこで、実施の形態２に係る内視鏡１１では、センサカバーガラス５９よりも屈折率の高いビヒクル樹脂を用いた側面遮蔽部１０５で、センサカバーガラス５９の側面を覆うことにより、遮蔽効果によりセンサカバーガラス５９の側面から入射する迷光を抑制できる。また、内視鏡は、各光学面で反射した迷光がセンサカバーガラス５９の側面で全反射することを抑制できる。即ち、側面遮蔽部１０５は、各光学面で反射した少なくとも一部の迷光を、センサカバーガラス５９の側面で吸収できる。これにより、内視鏡は、側面から入射した迷光、もしくは側面で全反射した迷光が撮像面に入ることにより生じる撮像画像のゴーストを低減できる。

（実施の形態３）
次に、実施の形態３に係る内視鏡について説明する。

図７は、実施の形態３に係る要部断面図である。実施の形態３に係る内視鏡と実施の形態１に係る内視鏡１１とにおいて共通する構成については同一の符号を付与して説明を簡略化または省略し、異なる内容について説明する。

実施の形態３に係る撮像ユニット１０７では、イメージセンサ３５の裏面が遮蔽部１０９で覆われる。遮蔽部１０９は、イメージセンサ３５側から、絶縁性硬化膜１１１、遮光性粒子分散硬化膜１１３を順に積層して形成される。遮蔽部１０９は、絶縁性樹脂で、裏面に下塗りを施した後に、遮光性はあるが絶縁性に劣る粒子（カーボンブラック８７等）を分散した樹脂で、上記と同様に、センサ後方の伝送ケーブル３３を覆うように、立体形状で塗布して形成することができる。

イメージセンサ３５とカーボン分散層の間は、絶縁層を有する。絶縁層には、フィラーレスもしくは、非導電性フィラーが分散される。カーボンブラック８７は、添加量に比例して遮光性は高まる。カーボンブラック８７は、１ｗｔ％添加時に９５％の遮光性能を得るためには４５μｍの膜厚が必要となる。カーボンブラック８７は、添加量１ｗｔ％では絶縁性能が劣化しない。これに対し、カーボンブラック８７は、５ｗｔ％では無添加の状態と比べ１／１０００程度に絶縁性能が低下する。１ｗｔ％では無添加の状態とほぼ同等の性能を有する。このことから、カーボンブラック８７は、絶縁性能の観点から１ｗｔ％での添加とすることが望ましい。

次に、実施の形態３に係る内視鏡１１の作用を説明する。

内視鏡１１では、遮蔽部１０９は、イメージセンサ３５側から、絶縁性硬化膜１１１、遮光性粒子分散硬化膜１１３が順に積層されて形成される。

この内視鏡１１では、遮光性粉体６９に、カーボンブラック８７（導電性）が用いられる。カーボンブラック８７は、樹脂媒体７１に分散されて遮光性粒子分散硬化膜１１３を形成する。カーボンブラック８７は、樹脂媒体７１に対する体積比率が７４．０５％未満である。遮蔽部６５は、イメージセンサ３５の裏面と遮光性粒子分散硬化膜１１３との間に、絶縁性硬化膜１１１を有する。さらに、遮蔽部１０９は、遮光性粒子分散硬化膜１１３を挟み絶縁性硬化膜１１１の反対側にも絶縁性硬化膜１１１を有する。つまり、遮蔽部１０９は、遮光性粒子分散硬化膜１１３の表裏が絶縁性硬化膜１１１に挟まれて構成される。なお、遮蔽部１０９は、遮光性粒子分散硬化膜１１３の背部の絶縁性硬化膜１１１が省略されてもよい。絶縁性硬化膜１１１は、フィラーレスであっても、非導電性フィラーが分散されていてもよい。この遮蔽部１０９によれば、入手の容易なカーボンブラック８７を用いて安価に形成できる。

（実施の形態４）
次に、実施の形態４に係る内視鏡１１について説明する。

図８は、実施の形態４に係る要部断面図である。なお、図８には、撮像ユニット１１５の要部断面図とともに、遮光層１２３をイメージセンサ３５側から見た要部正面図をともに示す。実施の形態３に係る内視鏡と実施の形態１に係る内視鏡１１とにおいて共通する構成については同一の符号を付与して説明を簡略化または省略し、異なる内容について説明する。

実施の形態４に係る撮像ユニット１１５は、イメージセンサ３５の裏面が遮蔽部１０９で覆われる。内視鏡１１は、遮蔽部１１７が、多層構造の可撓基板１１９の中に、イメージセンサ３５の裏面から、絶縁層１２１、金属箔からなる遮光層１２３、封止用絶縁層１２５を順に積層して形成される。

また、遮光層１２３は、ホールパターン１２７を有する絶縁層１２１を貫通して、可撓基板１１９上に配置される接地端子（つまり、グランド端子）との間で電気的に導通する。

ここで、多層構造の可撓基板１１９において、金属箔からなる遮光層１２３は、一般的に金属ベタ塗り層として形成できる。ところが、単なるベタ塗り層は、箔折れ（つまり、クラック）が発生しやすい。一方、クラックを抑制できるメッシュ層は、光漏れが生じやすい。そこで、可撓基板１１９では、図８あるいは図９に示すように、遮光層１２３が、メッシュ層１２６と、リジッドな（つまり、ベタ塗りされた）金属層１２８との複合構造を有する。リジッドな金属層１２８は、四角形に形成されたメッシュ層１２６の中央部で、イメージセンサ３５の受光面（言い換えると、撮像面）の投影領域にほぼ一致させ、メッシュ上に上塗りされて形成される。これにより、遮光層１２３は、遮光性および導電性を備えつつ、クラックが生じにくい靱性を備えて形成される。

次に、実施の形態４に係る内視鏡１１の作用を説明する。

内視鏡１１では、遮蔽部１１７は、イメージセンサ３５の受光面の反対側（例えば、イメージセンサ３５の裏面）から、絶縁層１２１、金属箔からなる遮光層１２３、封止用絶縁層１２５が順に積層された多層構造の可撓基板１１９により形成される。

この内視鏡１１では、遮蔽部１１７が、多層構造の可撓基板１１９により形成される。可撓基板１１９は、可撓性を有する。可撓基板１１９は、イメージセンサ３５の略投影面積範囲内に配置される。可撓基板１１９としては、ＦＰＣ（フレキシブル・プリント・配線板）等を用いることができる。ＦＰＣは、一般的にポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）からなる絶縁フィルム（絶縁層１２１）の上に、箔状の導電材を印刷等して配線パターンを形成し、さらに回路保護部材としてカバーレイ（封止用絶縁層１２５）をその上に積層して製造される。遮蔽部１１７として用いるＦＰＣは、配線パターンを形成する領域の全面を、金属箔からなる遮光層１２３で形成する。このように構成した多層構造の可撓基板１１９は、絶縁層１２１を絶縁樹脂接着層により裏面に接着する。従って、イメージセンサ３５の裏面は、絶縁樹脂接着層、遮光用の金属箔、封止用絶縁層１２５を積層した遮蔽部１１７で覆われる。

この可撓基板１１９により遮蔽部１１７を形成する構造では、可撓基板１１９を別工程で形成することができる。これにより、イメージセンサ３５の裏面に、可撓基板１１９を貼着するのみの容易な製造工程で遮蔽部１１７を形成できる。

また、内視鏡１１では、遮光層１２３は、ホールパターン１２７を有する絶縁層１２１を貫通して、可撓基板１１９上に配置される接地端子（つまり、グランド端子）との間で電気的に導通する。

この内視鏡１１では、遮蔽部１１７が、金属箔を有する可撓基板１１９である場合、絶縁層１２１にホールパターン１２７が形成される。ホールパターン１２７は、絶縁層１２１を貫通して金属箔を、可撓基板１１９上の接地端子に導通する。つまり、可撓基板１１９は、金属箔が接地される。これにより、表裏が絶縁された中立電位の金属箔が帯電することを防止できる。

また、金属箔は、接地されることにより、イメージセンサ３５を静電気から遮蔽することもできる。挿入先端にイメージセンサ３５を設けた内視鏡は、先端を小型化しつつ、イメージセンサ３５が静電気で破壊されないようにする静電気対策が必要となる。内視鏡１１は、静電気対策として、イメージセンサ３５が、円筒状に形成した金属製のホルダ３９の内方に収容されて覆われる。ホルダ３９は、先端開口にレンズ５３が配置され、後端開口にイメージセンサ３５の裏面が配置される。イメージセンサ３５の裏面には、伝送ケーブル３３が接続され、この伝送ケーブル３３は、ホルダ３９の後端開口から後方へ導出される。つまり、イメージセンサ３５を覆うホルダ３９は、後端開口が静電気の飛来から無防備となる。このような構成において、金属箔を備える遮蔽部１１７は、ホルダ３９の後端開口に配置したイメージセンサ３５の基板６７を、金属箔にて覆うことができる。即ち、遮蔽部１１７である可撓基板１１９の金属箔は、遮光および絶縁性を確保しながら、ホルダ３９の後端開口からイメージセンサ３５の基板６７へ飛来する静電気も遮蔽することができるようになる。

（実施の形態５）
次に、実施の形態５に係る内視鏡１１について説明する。

図９は、実施の形態５に係る要部断面図である。なお、図９には、撮像ユニット１２９の要部断面図とともに、遮光層１２３をイメージセンサ３５側から見た要部正面図をともに示す。実施の形態５に係る内視鏡と実施の形態１に係る内視鏡１１とにおいて共通する構成については同一の符号を付与して説明を簡略化または省略し、異なる内容について説明する。

実施の形態５に係る撮像ユニット１２９は、イメージセンサ３５の裏面が遮蔽部１３１で覆われる。内視鏡１１は、遮蔽部１３１の遮光層１２３が、レンズ５３およびイメージセンサ３５を内方に収容して覆う金属材料からなる筒状のホルダ３９に導通して接地する。また、遮光層１２３は、ホルダ３９が金属製の筐体４０に電気的に接続されて保持される構造では、ホルダ３９を介して筐体４０に導通して接地される。

次に、実施の形態５に係る内視鏡１１の作用を説明する。

内視鏡１１では、遮光層１２３は、レンズ５３およびイメージセンサ３５を内方に収容して覆う金属材料からなる筒状のホルダ３９に、もしくは筒状のホルダを保持する筐体４０に導通して接地する。

この内視鏡１１では、イメージセンサ３５が、静電気対策として、円筒状に形成した金属製のホルダ３９の内方に収容されて覆われる。ホルダ３９の後端開口には、イメージセンサ３５の裏面が配置される。上記のように、金属箔を備える遮蔽部１３１は、ホルダ３９の後端開口に配置したイメージセンサ３５の基板６７を、金属箔にて覆うことができる。この金属箔は、ホルダ３９に、もしくは筒状のホルダを保持する筐体４０に導通して接地される。

内視鏡は、最大外径１．０ｍｍ程度で、１．５ｍ程度の挿入長を有する。細径の内視鏡は、挿入時に途中で座屈しないための押し込み性（プッシャビリティ）が必要となる。このため内視鏡には、剛性により押込み性を向上させるための金属ワイヤ（図示略）が、ホルダ３９に接続される。金属ワイヤは、伝送ケーブル３３に沿って通されて外部の接地回路に接続される。従って、遮蔽部１３１の金属箔は、ホルダ３９、金属ワイヤを介して外部の接地回路に接続される。この内視鏡１１では、例えば、０．５ｍｍ角の基板６７にホールパターン１２７を形成する必要がなく、金属箔を容易に接地することができる。

以上、図面を参照しながら各種の実施の形態について説明したが、本開示はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例、修正例、置換例、付加例、削除例、均等例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。また、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した各種の実施の形態における各構成要素を任意に組み合わせてもよい。

本開示は、イメージセンサの裏面から入射する洩れ光の遮蔽と、裏面に設けられる電子回路の絶縁とを両立して同時に実現できる内視鏡として有用である。

１１ 内視鏡
３３ 伝送ケーブル
３５ イメージセンサ
３９ ホルダ
４０ 筐体
５３ レンズ
５９ センサカバーガラス
６５ 遮蔽部
６７ 基板
６９ 遮光性粉体（金属酸窒化物粒子）
７１ 樹脂媒体
７３ パッド
７５ 被覆電線
７７ 頂部
７９ 底面
８５ パッケージ
１０３ 遮蔽部
１０５ 側面遮蔽部
１０９ 遮蔽部
１１１ 絶縁性硬化膜
１１３ 遮光性粒子分散硬化膜
１１７ 遮蔽部
１１９ 可撓基板
１２１ 絶縁層
１２３ 遮光層（金属箔）
１２５ 封止用絶縁層
１２７ ホールパターン
１３１ 遮蔽部

Claims (10)

1. 挿入方向先端に設けられ、撮像光が入射されるレンズと、
   前記レンズの背部に設けられ、前記撮像光が撮像面に結像されるイメージセンサと、
   前記イメージセンサの背部に設けられ、前記イメージセンサの少なくとも前記レンズと反対側の裏面を覆い、絶縁性を有しかつ遮光性を有する遮蔽部と、を備える、
   内視鏡。
2. 前記遮蔽部は、前記遮光性を有する金属酸窒化物粒子を含む樹脂媒体により形成される、
   請求項１に記載の内視鏡。
3. 前記遮蔽部は、前記イメージセンサ側から、絶縁性硬化膜、遮光性粒子分散硬化膜が順に積層されて形成される、
   請求項１に記載の内視鏡。
4. 前記遮蔽部は、前記イメージセンサの内部、前記イメージセンサの電子回路が設けられた基板、および前記イメージセンサのパッケージのうち１つまたは複数に設けられる、
   請求項１に記載の内視鏡。
5. 前記遮蔽部は、前記イメージセンサの受光面の反対側から、絶縁層、金属箔を有する遮光層、封止用絶縁層が順に積層された多層構造の可撓基板により形成される、
   請求項１に記載の内視鏡。
6. 前記遮光層は、ホールパターンを有する前記絶縁層を貫通して、前記可撓基板上に配置される接地端子と導通する、
   請求項５に記載の内視鏡。
7. 前記遮光層は、前記レンズおよび前記イメージセンサを内方に収容して覆う金属材料により構成される筒状のホルダに、もしくは前記筒状のホルダを保持する筐体に導通して接地する、
   請求項５に記載の内視鏡。
8. 前記遮蔽部は、樹脂媒体の中に遮光性粒子を分散して前記イメージセンサの側面を覆う側面遮蔽部を有し、
   前記側面遮蔽部における前記樹脂媒体の屈折率が、前記イメージセンサの撮像面に設けられるセンサカバーガラスの屈折率よりも大きい、
   請求項１〜７のうちいずれか一項に記載の内視鏡。
9. 前記遮蔽部は、前記イメージセンサの前記裏面に設けられたパッドに導通接続される伝送ケーブルの被覆電線に頂部が接着し、前記裏面に底面が接着する略円錐形状または略角錐形状に形成される、
   請求項１に記載の内視鏡。
10. 前記遮蔽部は、前記撮像光としての可視光および非可視光のそれぞれに対する遮光性を有する、
    請求項１〜９のうちいずれか一項に記載の内視鏡。

Images