JP3181503B2 - 電子内視鏡の撮像素子組付け体 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子内視鏡の撮像
部で用いられ、色フィルタ又はマイクロレンズを有する
撮像素子が組み付けられる組付け体の構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】図５には、電子内視鏡装置の先端部に配
設される撮像素子組付け体の構造が示されており、図は
側面から見たものである。図５において、対物レンズ系
１を有する鏡胴部２に、プリズム３を介してカバーガラ
ス４が接続されており、このカバーガラス４はパッケー
ジ５の上面開口を閉じるように配置される。このパッケ
ージ５の内部に、固体撮像素子であるＣＣＤ（ Charge
Coupled Device）６が配置され、このパッケージ５は回
路基板７に取り付けられており、上記ＣＣＤ６は電気的
にもパッケージ５を介して回路基板７に接続される。

【０００３】上記のＣＣＤ６は、例えばインターライン
型ＣＣＤであり、その上面の撮像面には、図示していな
いが、色フィルタ及びマイクロレンズが形成されてい
る。この色フィルタは、例えば補色モザイクを用いたカ
ラー画像を得るために配置され、一方マイクロレンズは
ＣＣＤ６のフォトセンサに対する光入射効率を向上させ
るために配置される。そして、上記色フィルタが形成さ
れているＣＣＤ６は、色フィルタの変色等が生じないよ
うに、パッケージ５内に気密状態（劣化防止用ガスが封
入される場合もある）で取り付けられる。

【０００４】図６には、内視鏡先端部を正面側から見た
内部の配置状態が示されており、上述した鏡胴部２から
回路基板７までの組付け体は、先端部８の中心部から上
側に配置される。そして、上記対物レンズ系１の両側近
傍に、ライトガイド９Ａ，９Ｂが配置され、上記回路基
板７の下側に鉗子等の処置具を導出するための処置具挿
通チャンネル１０が設けられる。このような構成によれ
ば、上記ライトガイド９Ａ，９Ｂからの光照射により被
観察体内が照らされると、上記対物光学系１を通して被
観察体内の画像がＣＣＤ６により捉えられることにな
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、内視鏡にお
いては細径化や構成の簡略化が大きな課題であり、特に
気管支用の内視鏡では先端部の細径化が求められてい
る。このような要請から、本発明では撮像素子の組付け
体に着目したものである。即ち、図６に示されるよう
に、カバーガラス４、パッケージ５及び回路基板７は先
端部８の径方向において厚さｔ1 分の長さを占めてお
り、この厚さｔ1 を小さくすれば、細径化が図れること
になる。

【０００６】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
あり、その目的は、内視鏡の細径化及び内部構造の簡略
化を図ることができ、また製作コスト面で有利となる電
子内視鏡の撮像素子組付け体を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、第１請求項の発明は、上記撮像素子の撮像可能領域
内に収まる大きさの像光路となりかつ上記撮像面上にエ
アギャップを設けるための開口孔が貫通形成された回路
基板の一方の面を、上記撮像素子の撮像面に直接配置
し、この回路基板の他方の面に、上記開口孔を覆うよう
に上記対物光学系を接着して上記エアギャップを気密状
態に維持し、上記回路基板には、上記対物光学系を接着
した面に配線パターンを形成すると共に配線用孔を貫通
形成し、この回路基板の配線パターンの端子と上記撮像
素子の撮像面側端子とを上記配線用孔を通してワイヤボ
ンディングにより接続したことを特徴とする。

【０００８】作用 上記の構成によれば、例えば撮像素子の表面に色フィル
タが形成され、この色フィルタの上にマイクロレンズが
形成されており、このマイクロレンズの上にエアギャッ
プ開口孔を有する回路基板が接着剤等で接着され、この
回路基板の上には対物光学系が接着剤等で接着される。
即ち、上記エアギャップ開口孔は撮像可能領域に合わせ
た大きさとされており、この開口孔の上面は対物光学系
により、下面はマイクロレンズにより密閉されることに
なり、開口孔内は気密状態に維持される。

【０００９】このような組付け体では、回路基板の開口
孔内が従来はパッケージ内上部に存在していたエアギャ
ップの代わりをすることになる。従って、この回路基板
とパッケージの従来のカバーガラスの厚さが同一である
とすると、本発明の組付け体では従来と比較して、パッ
ケージ内上部に設けられていたエアギャップの厚さ分が
短くなる。また、撮像素子の下側に配置されていた従来
の回路基板が不必要となるので、この回路基板の厚さ分
が短くなることになる。

【００１０】そして、撮像素子からの画像信号を信号ケ
ーブルに接続するため、上記回路基板には、入出力端子
を含む配線パターンが形成され、この端子に撮像素子上
面に設けられた入出力端子が接続されることになる。な
お、上記配線パターンと共に、ＣＣＤ駆動回路、増幅回
路等の回路部材も設けられる。

【００１１】ここで、上記回路基板の配線パターンが基
板上面（対物光学系側）に形成されると、この基板の下
側に撮像素子が重ねて配置されることから、基板側の端
子と撮像素子側の端子との接続が困難となる。そこで、
本発明では、上記回路基板上の端子近傍に配線用孔を設
けており、この配線用孔を通して撮像素子側の端子と上
記基板側の端子がワイヤボンディングにより連結され
る。

【００１２】ところで、上記撮像素子側の端子と回路基
板側の端子の接続方法としてはバンプ装置等を用いた圧
着による方法があるが、このバンプ装置は高価である。
これに対し、上記のワイヤボンディングによる接続方法
ならば特別な設備等を必要とせず既存の設備を用いるこ
とができ、コスト面で有利となる利点がある。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１には、実施形態の一例に係る
電子内視鏡の撮像素子組付け体の分解斜視図が示され、
図２には図１の部材の組立て状態が示され、図３には撮
像素子と回路基板の接続部分が示され、図４には撮像素
子と回路基板の組立て状態が示されている。図示の部材
は、内視鏡先端部に配設されており、対物レンズ系１２
や光学フィルタ等を有する鏡胴部１３には、プリズム１
５が接続される。このプリズム１５の下側に回路基板１
６を介してＣＣＤ１８が配置される。このＣＣＤ１８に
は、図３に示されるように、上側の撮像面に色フィルタ
１９が形成され、この色フィルタ１９の上にマイクロレ
ンズ（図は摸式的に拡大してある）２０が形成されてい
る。

【００１４】上記の回路基板１６は、合成樹脂、セラミ
ック、金属等を材料とし、その材料に適した所定厚さｔ
2 （０．１ｍｍ〜数ｍｍ程度）とされることになり、フ
レキシブル基板とすることもできる。この回路基板１６
には、円形の開口孔２１が貫通形成されており、この開
口孔２１は、図１に示されるように、ＣＣＤ１８の撮像
可能領域Ｓ内に収まる所定の大きさとされる。また、こ
の回路基板１６には、その上面、即ちプリズム１５側に
図示のような入出力端子２２Ａを含む配線パターン２２
が形成され、ＣＣＤ１８側の入出力端子２２Ａ近傍には
配線用孔２３が設けられている。一方、ＣＣＤ１８の上
面にも入出力端子２４が設けられる。従って、この回路
基板１６では、配線用孔２３を介してワイヤボンディン
グにより、上記配線パターン２２の入出力端子２２Ａと
ＣＣＤ１８の入出力端子２４を接続すると共に、後側端
部の端子に信号ケーブル２５を接続することになる。

【００１５】上記の図１の各部材を組み立てると、図２
の組付け体が完成する。即ち、図３に示されるように、
上記回路基板１６はその開口孔２１を所定位置に配置
し、かつＣＣＤ１８上の入出力端子２４の上部に配線用
孔２３を位置合せした状態で、接着剤２６によりＣＣＤ
１８の上面に直接接着される。そして、図４にも示され
るように、位置決めがされた上記配線用孔２３を通し
て、ＣＣＤ１８上の入出力端子２４と配線パターン２２
の入出力端子２２Ａが、ワイヤボンディングにより接続
される。そうして、この回路基板１６の上にプリズム１
５が開口孔２１の周辺部において接着剤２６で接着され
る。

【００１６】なお、回路基板１６の上側に、図示される
ようにＣＣＤ１８を駆動し、又はＣＣＤ１８の出力ビデ
オ信号を増幅するための回路部材２７が配線パターンの
所定位置に配置される。

【００１７】このような組付け体の構成によれば、回路
基板１６の開口孔２１内が気密状態に維持されることに
なり、この開口孔２１内には所定の色フィルタ劣化防止
用ガスを封入することができる。そして、上記ＣＣＤ１
８は回路基板１６を介して信号ケーブル２５に電気的に
接続され、これによりＣＣＤ１８で得られたビデオ信号
が信号ケーブル２５を介して外部へ取り出せることにな
る。

【００１８】上記の実施形態例によれば、図３のように
上記開口孔２１によって高さｔ2 のエアギャップがＣＣ
Ｄ１８（マイクロレンズ２０）とプリズム１５との間に
形成され、図５で示したパッケージ５内のエアギャップ
ｔ3 がなくなる。また、ＣＣＤ１８の下側に配置されて
いた従来の回路基板７が不必要となるので、図５で示し
た回路基板７の厚さｔ4 の分が短くなることになる。従
って、当該例では上記エアギャップｔ3 と回路基板７の
厚さｔ4 の両方の分、組付け体の内視鏡径方向（図の縦
方向）の長さを短くすることができ、内視鏡の細径化に
寄与することが可能となる。

【００１９】また、上記の回路基板１６の開口孔２１内
における気密状態の空間の存在によれば、色フィルタ１
９の劣化による変色等が防止されると共に、図５の構成
と比較すると、鏡胴部２からの光がカバーガラス４を通
過しないので、マイクロレンズ２０による集光効果を高
めることができるという利点がある。

【００２０】更に、上記配線用孔２３を設けたことによ
り可能となった配線パターン２２の入出力端子２２Ａと
ＣＣＤ１８上の入出力端子２４とのワイヤボンディング
による接続は、コスト面で有利となる利点がある。即
ち、上記配線用孔２３を設けない場合は、バンプ装置等
を用いて接続する方法が考えられるが、これは入出力端
子２２Ａ，２４の一方を突起形状とした上で、両者を直
接接触させ、熱を与えながら圧着するものであり、この
ためには特別な設備等が必要となる。これに対し、ワイ
ヤボンディングの場合は、既存の設備を用いることがで
き、作業効率も良好となるため、コスト的に有利であ
る。

【００２１】なお、上記実施形態例の構成ではプリズム
が用いられているが、プリズムを用いないで撮像素子を
対物光学系に垂直に配置するタイプのものにも本発明の
適用が可能である。また、回路基板１６の開口孔２１を
円形以外の形状としてもよく、この形状及び大きさはＣ
ＣＤ１８の撮像可能領域Ｓの中で適宜設定することが可
能である。

【００２２】更に、上記実施形態例ではエアギャップ部
を、回路基板を貫通する開口孔２１としたが、このよう
な開口孔とせず、回路基板の下面に基板の厚さより浅い
溝を形成することによってもエアギャップを設けること
ができる。

【００２３】上記ＣＣＤ１８では、色フィルタ１９とマ
イクロレンズ２０の両者が設けられているが、本発明は
色フィルタ１９のみが形成されている撮像素子、マイク
ロレンズ２０のみが形成されている撮像素子において
も、同様に本発明を適用することができる。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
撮像面上にエアギャップを設けるための開口孔と配線パ
ターンを回路基板に形成し、この回路基板を撮像素子の
撮像面と対物光学系との間に直接介挿して気密状態にし
たので、色フィルタの変色等を防止するエアギャップを
撮像面上に効率よく配置することができ、カバーガラス
が不要となり、しかも従来の回路基板の厚さ分を削減す
ることが可能となる。従って、組付け体の内視鏡径方向
の長さが短くなって、内視鏡の細径化が図られるという
利点がある。

【００２５】また、回路基板に配線用孔を設けたことに
より、回路基板と撮像素子を重ねて配置しても、配線パ
ターンの端子と撮像素子の端子をワイヤボンディングに
より容易に接続することが可能となる。しかも、バンプ
装置等の特別な設備を必要とせず、既存の設備を用いる
ことができ、コスト面で有利となる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態の一例に係る電子内視鏡の撮
像素子組付け体の構成を示す分解斜視図である。

【図２】図１の組付け体を組み立てた状態を示す図であ
る。

【図３】図１のＣＣＤと回路基板の接続部の構造を示す
説明図である。

【図４】図１のＣＣＤと回路基板を組み立てた状態を示
す図である。

【図５】従来の撮像素子組付け体の構造を示す図であ
る。

【図６】図５の組付け体を用いた内視鏡の内部構成を正
面側から示した図である。

【符号の説明】

３，１５ … プリズム、 ４ … カバーガラス、 ５ … パッケージ、 ６，１８ … ＣＣＤ、 ７，１６ … 回路基板 １９ … 色フィルタ、 ２０ … マイクロレンズ、 ２１ … 開口孔、 ２２ … 配線パターン、 ２２Ａ，２４ … 入出力端子、 ２３ … 配線用孔。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02B 23/24 A61B 1/04 372 H01L 27/14 H04N 5/335

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 色フィルタ又はマイクロレンズの少なく
   ともいずれかが撮像面に形成された撮像素子を対物光学
   系に接続する撮像素子組付け体において、 上記撮像素子の撮像可能領域内に収まる大きさの像光路
   となりかつ上記撮像面上にエアギャップを設けるための
   開口孔が貫通形成された回路基板の一方の面を、上記撮
   像素子の撮像面に直接配置し、この回路基板の他方の面に、上記開口孔を覆うように上
   記対物光学系を接着して上記エアギャップを気密状態に
   維持し、 上記回路基板には、上記対物光学系を接着した面に配線
   パターンを形成すると共に配線用孔を貫通形成し、 この回路基板の配線パターンの端子と上記撮像素子の撮
   像面側端子とを上記配線用孔を通してワイヤボンディン
   グにより接続した ことを特徴とする電子内視鏡の撮像素
   子組付け体。