JP3668480B2

JP3668480B2 - 撮像装置

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Publication number: JP3668480B2
Application number: JP2003060155A
Authority: JP
Inventors: 泰行二木
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2003-03-06
Filing date: 2003-03-06
Publication date: 2005-07-06
Anticipated expiration: 2023-03-06
Also published as: EP1455216A1; US7074181B2; DE602004000272D1; JP2004267351A; US20040176661A1; EP1455216B1; DE602004000272T2

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内視鏡に関し、オートクレーブ滅菌が可能で、挿入部の外径を細く、先端硬質部を短小化可能な撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、医療分野において、細長の挿入部を体腔内に挿入して、体腔内臓器などを観察したり、必要に応じて処置具チャンネル内に挿通した処置具を用いて各種治療処置を行う医療用内視鏡が広く利用されている。また、工業分野において、ボイラ、タービン、エンジン、化学プラント等の内部に細長の挿入部を挿入して、内部の傷や腐蝕などを観察したり検査を行う工業用内視鏡が広く利用されている。
【０００３】
特に、医療分野で使用される内視鏡は、挿入部を体腔内に挿入して、臓器などを観察したり、内視鏡の処置具チャンネル内に挿入した処置具を用いて、各種治療や処置を行う。このため、一度使用した内視鏡や処置具を他の患者に再使用する場合、内視鏡や処置具を介しての患者間感染を防止する必要性から、検査・処置終了後に内視鏡装置の洗浄消毒を行わなければならなかった。
【０００４】
これら内視鏡及びその付属品の消毒滅菌処理としては、エチレンオキサイドガス(ＥＯＧ)等のガスや、消毒液を使用していた。しかし、周知のように滅菌ガス類は、猛毒であり、滅菌作業の安全確保のために作業行程が煩雑になり、滅菌後に、機器に付着したガスを取り除くためのエアレーションに時間がかかるという問題がある。このため、滅菌後、直ちに機器を使用することができないという問題があった。さらに、ランニングコストが高価になるという問題があった。
【０００５】
一方、消毒液の場合には、消毒薬液の管理が煩雑となり、消毒液を廃棄処理するために多大な費用がかかるという問題がある。
【０００６】
そこで、近年では、煩雑な作業が伴わず、滅菌後直ちに使用が可能で、ランニングコストが安価なオートクレーブ滅菌(高圧蒸気滅菌)が内視鏡機器の消毒滅菌処理の主流になりつつある。このオートクレーブ滅菌は、一般滅菌ともいわれ、滅菌行程の前に真空にし、高温水蒸気で細部まで短時間で滅菌し、滅菌行程終了後に乾燥のために真空にするものであり、米国規格ＡＮＳＩ／ＡＡＭＩＳＴ３７−１９９２には滅菌行程において約２気圧で１３２゜Ｃで４分間さらすように規定されている。
【０００７】
また、内視鏡挿入部の外径は、細い方が患者への負担が少ない上、観察可能範囲が増えて確実な診断を行うことが出来る。さらに、挿入部に遠隔操作可能な湾曲部が設けられている内視鏡では、湾曲部より先端側の硬質部が短い方が患者への負担が少ない上、観察可能範囲が増えて確実な診断を行うことが出来る。
【０００８】
この内視鏡において、挿入部先端の硬質部に高画質の撮像が可能な固体撮像素子を設けて、その固体撮像素子で撮像生成した画像信号を基にモニターに撮像画像を再生表示させる電子内視鏡が一般的になっている。
【０００９】
この電子内視鏡の固体撮像素子を有する挿入部の外径が細く、かつ、挿入部先端の硬質部を短くする工夫が種々なされている。
【００１０】
例えば、カバーレンズと、このカバーレンズの後方に配置する複数のレンズからなる観察光学系を保持させるレンズ枠と、このレンズ枠が取付固定されると共に、レンズ枠の観察光学系の光軸上の後方に配置させる赤外線カットフィルタ及びカバーガラスが接着固定される素子取付枠と、この素子取付枠の光軸上で後端に配置される固体撮像素子と、この固体撮像素子の外部リードを固体撮像素子の駆動制御回路などが搭載された回路基板と、この回路基板と固体撮像素子の外部リードを信号ケーブルに接続する信号線接続基板とからなっている内視鏡撮像ユニットにおいて、特に固体撮像素子の外部リードと回路基板の接続が容易で信頼性を高くするために、固体撮像素子の外部リードの中途部を半田付けするサイドスルーホール半田ランドを有する回路基板と、前記外部リードの後端部を半田付けするサイドスルーホール半田ランドを有する信号線接続基板とを有し、この信号接続基板に信号ケーブルの芯線やシールド線を接続するスルーホールランドを設けた内視鏡用撮像ユニットが提案されている（特許文献１参照）。
【００１１】
また、挿入部先端にレンズユニット、固体撮像素子、及び固体撮像素子を駆動制御するハイブリッド集積回路素子（以下、ＨＩＣと称する）等を気密密封して先端硬質部を短くし、オートクレーブ滅菌による劣化が生じない内視鏡が提案されている（特許文献２参照）。
【００１２】
さらに、固体撮像素子を収納し気密密封した枠を設け、この枠の外表面に導電体を設けて、この導電体と固体撮像素子とを気密を保持しながら電気的に接続したオートクレーブ滅菌による劣化が生じなく、先端硬質部が短くした内視鏡が提案されている（特許文献３参照）。
【００１３】
【特許文献１】
特開平１１−４７０８４号公報
【００１４】
【特許文献２】
特開２００２−３０１０２５号公報
【００１５】
【特許文献３】
特開２０００−６０７９３号公報
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、水蒸気は、ゴム，プラスチック等の高分子材料や接着剤を透過する性質を有している。特に、シリコーンゴム系の素材については、水蒸気透過性が非常に高い。
【００１７】
また、オートクレーブ滅菌は、高圧下で行われるため、内視鏡に対して、通常の１気圧のもとでの気密性や、従来の消毒液に浸漬して消毒する水密性等に比べて、はるかに高い気密性が要求される。
【００１８】
前記特許文献１の内視鏡用撮像ユニットは、観察光学系を保持するレンズ枠は、固体撮像素子に結像させる被写体像のピント調整のために素子取付枠内で前後動可能で、ピント調整後に素子取付枠に接着剤固定するようになっている。また、レンズ枠の後方に配置し、固体撮像素子に入射される被写体像の赤外線をカットする赤外線カットフィルタ、及び固体撮像素子の被写体像の結像面を保護するカバーガラスは、素子取付枠にそれぞれ接着剤固定されている。
【００１９】
このような内視鏡用撮像ユニットをオートクレーブ滅菌すると、水蒸気が接着剤部を透過して、観察光学系、赤外線カットフィルタ、カバーガラス、及び固体撮像素子へと侵入して、光学系に曇りを発生させたり、接着剤を変質させて光路の視野が妨げられたり、及び固体撮像素子を初めとする電子部品の性能劣化の要因となる。
【００２０】
また、前記特許文献２の内視鏡は、組立てが非常に困難であるとともに、湾曲部より手元側挿入部内に気密ユニットが設けられている部分の充填率が高く、他の内蔵物に悪影響をもたらすおそれがある。さらに、製造原価が高くなってしまう問題を有している。
【００２１】
さらに、特許文献３の内視鏡は、固体撮像素子を収納し、気密密封する枠の外表面に設けた導電体に信号ケーブルの接続するために、外径が大きくなり挿入部の外径が太くなってしまう。
【００２２】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、オートクレーブ滅菌を行った際に、レンズ部材及び固体撮像素子が水蒸気にさらされることを防止可能で、かつ、挿入部の外径が細く、先端硬質部が短い内視鏡を提供することを目的としている。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
本発明の撮像装置は、基板を管状の基板枠の後端に気密的に組み込んだ後に、電気信号を伝達可能な配線部が基板側に延出する撮像手段を、前記基板枠の前方側から収容し、前記配線部と基板を半田接続させるようにした撮像ユニットであって、前記基板に、前記配線部を挿入するスルーホールを設けるとともに、当該基板を透明基板としたことを特徴とする。
【００２４】
本発明の撮像装置における前記基板は、表面に前記配線部と接続する配線パターンが設けられていることを特徴とする。
【００２５】
本発明の撮像装置は、固体撮像素子から延出されている軟性の複数のリード線やケーブルの信号線を挿入接続する基板に透明基板を用いたことで、リード線や信号線を挿入するスルーホールの位置が一方の面からでも確認でき、基板への挿入配線半田付作業の効率が向上し、基板形状の小型化と組み込みスペースの最小化が可能である。
【００２６】
これにより、挿入部の外径を細し、挿入部の先端硬質部の軸方向の長さ（硬質長）を短くすることが可能となった。
【００２７】
また、先端レンズ、素子枠、第１のパイプ、セラミックス枠、第２のパイプ、レンズホルダ、基板枠、透明基板に囲まれた内部空間は、気密密封され、オートクレーブ滅菌等で内部空間に水蒸気が侵入することを確実に防止することができ、内部空間に配置されたレンズユニットや固体撮像素子が水蒸気にさらされることもなくレンズ曇りや性能劣化が生じない。
【００２８】
また、前記ケーブルホルダーを取付固定前、又はケーブルホルダーを取り外すことで、前記透明基板を介して、固体撮像素子、及び電子部品等の状態や、それらが配置されている内部空間への水蒸気侵入の視認確認が可能となった。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。図１乃至図８は本発明の第１実施形態に係り、図１は本発明に係る撮像装置を用いる内視鏡の構成を説明する説明図、図２は本発明の第１の実施形態に係る撮像装置の構成を示す断面図、図３は本発明に係る撮像装置に用いる透明基板の構成を示す平面図、及び、図４乃至図８は本発明に係る撮像装置の組み立て手順を説明する断面図で、図４は基板枠に透明基板を組み込み状態を示す断面図、図５はレンズホルダと固体撮像素子の組み込み状態を示す断面図、図６は図４の基板枠に図５のレンズホルダと固体撮像素子の組み込み状態を示す断面図、図７は図６のレンズホルダと固体撮像素子を組み込んだ基板枠にケーブルの接続状態を示す断面図、図８は図７のケーブルが接続された基板枠にケーブルホルダーを取り付けた状態を示す断面図である。
【００３０】
最初に、本発明に係る撮像装置を用いる内視鏡について図１を用いて説明する。この内視鏡は、体内に挿入される細長で柔軟な挿入部１、この挿入部１の基端部に設けられた操作部２、この操作部２から延出するユニバーサルコード３、このユニバーサルコード３の端部に設けられ、図示していない光源装置に接続されるライトガイドコネクタ４、このライトガイドコネクタ４から分岐したカメラケーブル５、及びこのカメラケーブル５の端部に設けられ、図示していないカメラコントロールユニットに接続されるカメラコネクタ６から構成されている。
【００３１】
前記挿入部１は、前記操作部２側から順に軟性部材で形成された可撓管部７、複数の湾曲駒が連接され、操作部２に設けられた湾曲操作ノブ２ａにより、例えば上下左右に湾曲動作する湾曲部８、及び硬質部材で形成された先端硬質部９からなっている。
【００３２】
前記操作部２は、前記挿入部１の湾曲部８を湾曲操作する湾曲ノブ２ａと、図示していないが、操作部２から挿入部１に掛けて設けられている処置具チャンネル、送気吸気チャンネル、及び送水吸水チャンネルに連通した処置具挿通孔、送気吸気孔、及び送水吸水口等が設けられている。
【００３３】
前記ユニバーサルコード３には、前記ライトガイドコネクタ４２に接続された光源装置の照明光を導光するライトガイドと前記カメラケーブル５が内蔵され、ライトガイドとカメラケーブルは、操作部２から挿入部２の先端硬質部９まで敷設されている。
【００３４】
前記ライトガイドコネクタ４に投射された光源装置からの照明光は、ライトガイドによって導光されて、前記挿入部１の先端硬質部９から観察部位に投射されるようになっている。
【００３５】
前記カメラケーブル５は、前記挿入部１の先端硬質部９に設けられた後述する撮像ユニット１０の固体撮像素子を駆動制御する駆動制御信号と、固体撮像素子で撮像生成した撮像画像信号とをカメラコネクタ６に接続されたカメラコントロールユニットとの間で伝送するものである。
【００３６】
つまり、挿入部１の先端硬質部９から投射された照明光で照明された観察部位を固体撮像素子で撮像し、その撮像画像信号をカメラコントロールユニットで所定の信号処理を行って標準的映像信号を生成し、その映像信号の基で、モニターに撮像画像を再生表示し、そのモニターに再生表示される撮像画像により観察部位の観察検査を行うようになっている。
【００３７】
次に、本発明の係る撮像装置であり、前記挿入部１の先端硬質部９の内部に設けられる撮像ユニット１０について、図２を用いて説明する。
【００３８】
この撮像ユニット１０は、基本的には、複数の光学レンズを配置させたレンズユニット１１と、このレンズユニット１１を透過した観察部位像を結像させる撮像面を有する固体撮像素子１２とからなっている。
【００３９】
前記レンズユニット１１は、略円筒状のレンズ枠内に複数の光学レンズが配置固着され、観察部位像の入射側には、レンズユニット１１の最先端部を構成する先端レンズ１３が配置されている。
【００４０】
この先端レンズ１３は、水蒸気に対する耐性が高い、例えば、サファイアガラス、又は石英ガラスで形成されている。この先端レンズ１３の外周面には、メタライズ処理が施されている。このメタライズ処理を施された先端レンズ１３は、円筒状の素子枠１４の先端内周面にろう又は半田でろう接で接合固定されている。なお、素子枠１４の前記先端レンズ１３をろう又は半田のろう接部位の内周面には、ニッケルや金等のろうや半田が濡れるコーティングが施されている。
つまり、前記先端レンズ１３の外周面と、前記素子枠１０の内周面とをろう接接合して、その接合面を介して気体が侵入しないように気密接合されている。
【００４１】
この先端レンズ１３が気密接合された素子枠１４の内部には、前記レンズユニット１１を構成する複数の光学レンズが配置されたレンズ枠が装着取付されている。
【００４２】
つまり、素子枠１４とセラミックス枠１９は、第１のパイプ１５を介して接合され、この素子枠１４とセラミックス枠１９の内部にレンズユニット１１が設けられている。
【００４３】
前記素子枠１４の後段の内周面には、円筒状の第１のパイプ１５が装着接合されている。この第１のパイプ１５の内周には、アルミナ等の緻密なセラミックスによって形成された円筒状のセラミックス枠１６が装着接合されている。
【００４４】
このセラミックス枠１６の後端外周面には、円筒状の第２のパイプ１７が装着接合されている。この第２のパイプ１７の外周面には、円筒状のレンズホルダ１８が装着接合されている。このレンズホルダ１８の外周面には、円筒状の基板枠１９が装着接合されている。なお、前記レンズホルダ１８の後端内周面には、前記レンズユニット１１の最後端部を構成するレンズ２２が装着固定されている。
【００４５】
前記素子枠１４と第１のパイプ１５、前記第１のパイプ１５とセラミック枠１６、前記セラミック枠１６と第２のパイプ１７、前記第２のパイプ１７とレンズホルダー１８、及び前記レンズホルダー１８と基板枠１９のそれぞれは、レーザーによる溶接、ろう又は半田によるろう接、融接又は圧接等の金属による接合等の接合方法で接合され、接合面から気体が侵入しないように気密接合されている。
【００４６】
なお、前記素子枠１４、第１のパイプ１５、第２のパイプ１７、レンズホルダ１８、及び基板枠１９は、水蒸気に対する耐性が高い、例えばステンレスによって形成されている。
【００４７】
また、セラミックス枠１６の接合部位は、活性金属法やＭｏ−Ｍｎ焼付け、鍍金、ＰＶＤなどによって表面処理されて、第１のパイプ１５と第２のパイプ１７との気密接合が可能となっている。
【００４８】
前記基板枠１９の後端内周面には、透明な材質によって形成された透明基板２０が装着接合されている。この透明基板２０は、水蒸気に対する耐性が高く、機械的強度が比較的高い、例えば、サファイアガラス、パイレックス（Ｒ）、又は石英ガラス等で形成されている。
【００４９】
この透明基板２０の外周面には、メタライズ処理が施され、このメタライズ処理を施した外周面をろう又は半田等のろう接で基板枠１９の内周面に接合固定している。なお、前記基板枠１９の透明基板２０をろう接する部位の内周面には、ニッケルや金等のろう又は半田が濡れる鍍金等のコーティングが施されており、前記透明基板２０の外周面と、基板枠１９の内周面とを気密的に接合され、接合面を介して気体の侵入を防止している。
【００５０】
前記透明基板２０は、図３に示すように、全体形状が円盤形状で、表面から裏面に対して、複数のスルーホール２１ｂが穿設されており、このスルーホール２１ｂのそれぞれの周り全周に設けられ、かつ、他のスルーホールとの間を接続すると共に、配線半田付けが可能な複数のパターン部２１ａが表面に形成されている。
【００５１】
つまり、前記スルーホール２１ｂに導電体で形成したピンを挿入して、そのピンをスルーホール２１ｂの周りのパターン部２１ａに半田付けすることで、ピンとパターン部２１ａが電気的に接続可能となる。また、透明基板２０は、透明部材で形成されているために、ピンをスルーホール２１ｂに挿入する際の位置認識が容易で、また、パターン部２１ａとスルーホール２１ｂとの位置関係も容易に認識することができる。
【００５２】
この透明基板２０のスルーホール２１ｂには、固体撮像素子１２のリード線２４や後述するケーブル３０の信号線３１が挿入半田付け接続されるようになっている。
【００５３】
前記透明基板２０に固体撮像素子１２のリード線２４やケーブル３０の信号線３１が半田接続されると、ケーブルホルダー３２が前記基板枠１９の外周面と装着接合されて、かつ、ケーブル折れ留め処理等がなされる。
【００５４】
前記レンズホルダー１８に取付接合されているレンズ２２の後端側で光軸上に固体撮像素子１２と各種電子部品が搭載された基板２６とが配置されている。
【００５５】
このような構成の撮像ユニット１０の組み立て手順を図４乃至図８を用いて説明する。
【００５６】
最初に、図４に示すように、基板枠１９の後端内周面に透明基板２０を組み込みろう接する。この透明基板２０の組み込みの際に、パターン部２１ａが施された面が基板枠１９の外側に位置するように組み込む。また、基板枠１９の透明基板２０がろう接される内側に、透明基板２０のろう接時の溶融したろうや半田の流れを規制するための溝部１９ａが設けられている。この溝部１９ａには、基板枠１９の後端内周面に前記透明基板２０のろう接を容易にするために施された鍍金やコーティングは除去されている。
【００５７】
この基板枠１９に透明基板２０が気密にろう接されると、前記透明基板２０の表面に施されているパターン部２１ａに固体撮像素子１２の駆動制御や、固体撮像素子からの撮像信号を読み出し制御に必要な電子回路を構成するコンデンサや抵抗等の電子部品２９を半田接続させる。
【００５８】
なお、前記基板枠１９と透明基板２０のろう接において、全体を高温にしてろう接することが可能であり、真空チャンバーや水素炉半田などの比較的高温のろう材（硬ろう）を用いることが可能である。また、フラックスを用いて半田付け後洗浄を行うことも可能である（ただし、電子部品２９は、前記ろう付け後に組み付ける必要がある）。
【００５９】
次に、レンズホルダー１８に対する固体撮像素子の組み込みについて図５を用いて説明する。
【００６０】
固体撮像素子１２は、レンズホルダ１８に嵌合接着されたレンズ２２の光軸上で、かつ、位置だしされて光学接着剤で接合される。このレンズホルダー１８の内周には、レンズ２２に入射される被写体像の範囲を規制するための遮光マスク２３が接着固定されており、この遮光マスク２３で規制された範囲の被写体像がレンズ２２を介して、固体撮像素子１２の結像面に結像される。なお、前記レンズ２２と固体撮像素子１２の結像面との間に保護ガラスが接着接合されている。
【００６１】
前記固体撮像素子１２は、複数のリード線２４が延出されており、このリード線２４は、固体撮像素子１２の側面で折り曲げて固体撮像素子１２の側面後方へと伸張させると共に、その折り曲げた部位を接着剤で補強している。
【００６２】
この固体撮像素子１２の背面には、電気的に絶縁を施すための絶縁部材２５が絶縁性を有する接着剤で貼り付けられている。前記絶縁部材２５を挟んで固体撮像素子１２のリード線２４の中間部を電気的に接続する基板２６が配置されている。
【００６３】
この基板２６の外側面には、前記固体撮像素子１２のリード線２４を接続するパターンランドが設けられ、表面には前記固体撮像素子１２を駆動制御したり、撮像信号の読み出し制御を行うハイブリッドＩＣ（ＨＩＣ）２７、コンデンサや抵抗などの電子部品２８が搭載され、それらＨＩＣ２７と電子部品２８は基板２６の外側面に設けた図示していないパターンランドを介して、前記固体撮像素子１２のリード線２４に接続されるようになっている。
【００６４】
このように、前記固体撮像素子１２をレンズホルダ１８のレンズ２２の背面に接着接合し、その固体撮像素子１２のリード線２４の中間部をＨＩＣ２７や電子部品２８を搭載した基板２６に電気的に接続した後、前記レンズ２２と基板２６との間に配置されている固体撮像素子１２の周辺、リード線２４の折り曲げ部位、絶縁部材２５の周辺、及び電子部品２８の周辺は、絶縁接着剤を充填して機械的強度の補強を行っている。
【００６５】
このようにして、固体撮像素子１２と基板２６が組み込まれたレンズホルダ１８に、図４で説明した透明基板２０が組み込まれた基板枠１９の組み込みを図６を用いて説明する。
【００６６】
固体撮像素子１２と基板２６が組み込まれたレンズホルダ１８の外周部に、前記透明基板２０が組み込まれた基板枠１９を嵌合させる。この時、前記固体撮像素子１２のリード線２４を透明基板２０の所定のスルーホール２１ｂに挿通させる。この固体撮像素子１２のリード線２４は軟性であるために、スルーホール２１ｂへ挿通するための位置合わせが困難であるが、透明基板２０が透明であるためにリード線２４の位置を透明基板２０を通して確認できるので、比較的容易にスルーホール２１ｂに挿入することが可能となる。このスルーホール２１ｂに挿通されたリード線２４と、そのリード線２４が挿通されたスルーホール２１ｂの周辺のパターン部２１ａとは、電気的に導通するための半田付けが行われ、この半田付けにより、リード線２４とスルーホール２１ｂ及びパターン部２１ａの間は気密に接合される。
【００６７】
このように固体撮像素子１２のリード線２４が透明基板２０の所定のスルーホール２１ｂに挿通半田付け後、前記基板枠１９とレンズホルダ１８の嵌合部をレーザー溶接等で気密的に接合する。このレンズホルダ１８と基板枠１９が気密接合された後、前記基板枠１９の透明基板２０の所定のスルーホール２１ｂに、図７に示すように、ケーブル３０の複数の信号線３１を挿通半田付けを行う。このケーブル３０の信号線３１は、前記透明基板２０の外表面からスルーホール２１ｂに挿入し、そのスルーホール２１ｂの周辺のパターン部２１ａに半田付けし、スルーホール２１ｂとケーブル３０の信号線３１との間は気密に接合する。このようにして、前記レンズホルダ１８と前記基板枠１９で形成される空間部、つまり、固体撮像素子１２、基板２６及び透明基板２０の固体撮像素子１２側の面は、外気が侵入しない気密状態とされる。なお、ケーブル３０の他端は、前記カメラコネクタ６に接続され、このカメラコネクタ３２に接続されるカメラコントロールユニットと固体撮像素子１２との間で種々の信号の送受信が行われる。
【００６８】
このケーブル３０が前記透明基板２０に気密接続されると、図８に示すように、ケーブルホルダ３２を前記基板枠１９の外周面に接着固定させる。
【００６９】
このケーブルホルダー３２の基板枠１９への接着固定に際して、前記ケーブル３０に前記ケーブルホルダー３２を事前挿入しておき、このケーブルホルダー３２が挿入された状態で、図７で説明した信号線３１の透明基板２０のスルーホール２１ｂへの挿入半田接続を行う。その信号線３１の半田接続が終了後、その信号線３１とケーブル３０の端部に接着剤を塗布して、ケーブル３０の端部を機械的に強度補強する。この接着剤による強度補強後に、前記ケーブル３０に事前挿入させていたケーブルホルダー３２を前記基板枠１９の外周に嵌合させて、接着固定させる。
【００７０】
このように、固体撮像素子１２と、ＨＩＣ２６と電子部品２８を搭載した基板２６が設けられているレンズホルダ１８に、基板枠１９を気密接合し、この基板枠１９の透明基板２０に前記固体撮像素子１２のリード線２４とケーブル３０の信号線３１をそれぞれ気密接続させた後、前記レンズホルダー１８の先端内周に素子枠１４、第１のパイプ１５、及びセラミックス枠１６に内蔵されたりレンズユニット１１を第２のパイプ１７を介して気密接合されることで、前記撮像ユニット１０が生成される。
【００７１】
なお、前記第２のパイプ１７、レンズホルダー１８、基板枠１９、及びケーブルホルダー３２の外周面には、絶縁用保護チューブが被覆されている。
【００７２】
以上説明したように、固体撮像素子１２から延出されている線間が狭く、軟性の複数のリード線２４やケーブル３０の比較的細線の複数の信号線３１を両面から挿入接続する基板に透明基板２０を用いたことで、リード線２４や信号線３１の挿入するスルーホール２１ｂの位置が一方の面からでも確認でき、基板への挿入配線半田付けの効率が向上し、基板形状の小型化と組み込みスペースの最小化が可能である。これにより、挿入部１の外径を細くすることが可能で、挿入部１の先端硬質部９の軸方向の長さ（硬質長）を短くすることが可能となった。
【００７３】
また、先端レンズ１３、素子枠１４、第１のパイプ１５、セラミックス枠１６、第２のパイプ１７、レンズホルダ１８、基板枠１９、透明基板２０に囲まれた内部空間は、気密密封され、オートクレーブ滅菌等で内部空間に水蒸気が侵入することを確実に防止することができる。
【００７４】
このことによって、内部空間に配置されたレンズユニット１１に水蒸気の侵入によるレンズ曇りが発生することもなく、内部空間内に配設された内蔵物であるレンズユニット１１や固体撮像素子１２等が水蒸気にさらされることもなく、水蒸気による性能劣化が生じない。
【００７５】
また、前記ケーブルホルダー３２を取付固定前に、又はケーブルホルダー３２を取り外すことで、前記透明基板２０を介して、固体撮像素子１２、ＨＩＣ２７、及び電子部品２８等が状態や、それらが配置されている気密空間に水蒸気が侵入していないが視認確認が出来る。
【００７６】
次に、図９を用いて第１の実施形態の変形例を説明する。前述の第１の実施形態では、前記基板枠１９には、図４に示すように、透明基板２０と、その透明基板２０に電子部品２９を組み付けた状態を説明したが、これに代えて、図９に示すように、前記透明基板２０に、前記電子部品２９を組み込むと共に、前記ケーブル３０の信号線３１を透明基板２０の所定のスルーホール２１ｂに挿入して、そのスルーホール２１ｂの周辺のパターン部２１ａに半田接続させ、その電子部品２９とケーブル３０の信号線３１が接続された透明基板２０を基板枠１９に気密接合させる。
【００７７】
この電子部品２９とケーブル３０の信号線３１が接続された透明基板２０が気密接合された基板枠１９に、図７に示したように、前記固体撮像素子１２と基板２６を組み込んだレンズホルダー１８を結合させつつ、前記固体撮像素子１２のリード線２４を透明基板２０のスルーホール２１ｂに挿入半田接続させるようにしても良い。
【００７８】
これにより、ケーブル３０と透明基板２０の半田付け作業が容易になるとともに、透明基板２０と固体撮像素子１２の半田付け時には、既にケーブル３０が透明基板２０に半田付けされているため、透明基板２０へ固体撮像素子１２のリード線２４やケーブル３０を半田付け接続する際に懸念される固体撮像素子１２の静電気破壊の危険性が低減される。
【００７９】
次に、本発明の第２の実施形態に係る撮像装置を図１０を用いて説明する。図１０は、本発明の第２の実施形態に係る撮像装置の構成を示す断面図である。なお、図１乃至図９と同一部分は、同一符号を付して詳細説明は省略する。
【００８０】
この第２の実施形態の撮像装置の撮像ユニット３３は、前記レンズホルダー１８のレンズ２２の背面には、固体撮像素子１２が設置され、その固体撮像素子１２の背面には、ＨＩＣ２７と電子部品２８が予め実装された第２の透明基板３４が配置されている。
【００８１】
この第２の透明基板３４には、前記固体撮像素子１２のリード線２４の取付半田接続用のスルーホール３６ａと、半田付け可能な導電ピン３５を挿入されるスルーホール３６ｂとが設けられている。
【００８２】
この第２の透明基板３４は、サファイヤ、白板、ガラス材等の透明部材で形成されている。
【００８３】
この第２の透明基板３４のスルーホール３６ａには、前記固体撮像素子１２のリード線２４を挿入し、その固体撮像素子１２が位置する反対側の面から半田付けで電気的に接続される。
【００８４】
また、前記第２の透明基板３４のスルーホール３６ｂには、前記導電ピン３５の一端を挿入半田付け接続し、その他端は、前記透明基板２０の所定のスルーホール２１ｂに挿入半田付け接続する。
【００８５】
つまり、導電ピン３５は、第２の透明基板３４と基板枠１９に気密接合され、かつ、ケーブル３０の芯線３１が接続される透明基板２０とを電気的に接続するものである。
【００８６】
なお、この導電ピン３５は、少なくとも、前記透明基板２０のスルーホール２１ｂとは、気密に半田接続されることで、第１の実施形態と同様に、レンズホルダー１８と基板枠１９で構成される空間は気密状態とすることができる。
【００８７】
この第２の透明基板３４を用いたことで、固体撮像素子１２の軟性なリード線２４の第２の透明基板３４のスルーホール３６ａへの挿入が容易となり、さらに、第２の透明基板３４に導電ピン３５を半田接続したことで、透明基板２０との間の接続半田付けも容易となる。
【００８８】
この第２の実施形態も前述した第１の実施形態と同様な利点と効果を有していると共に、第２の透明基板３４の導電ピン３５と透明基板２０の半田付けにおいて、それぞれの構成の位置決めが行われるために、組み込み作業の効率が向上し、かつ、透明基板２０と第２の透明基板３４を介して、固体撮像素子１２、ＨＩＣ２７、及び電子部品２８の状態と、それらが配置されている気密空間への水蒸気の侵入状態などを観察可能となる。
【００８９】
次に、本発明の第３の実施形態に係る撮像装置について図１１を用いて説明する。図１１は、本発明の第３の実施形態に係る撮像装置の構成を示す断面図である。なお、図１乃至図９と同一部分は、同一符号を付して詳細説明は省略する。
【００９０】
この第３の実施形態の撮像装置の撮像ユニット３７は、前記レンズホルダー１８のレンズ２２の背面には、固体撮像素子１２が設置され、その固体撮像素子の背面には、ＨＩＣ２７と電子部品２８が予め実装された透明基板３８が配置されている。
【００９１】
この透明基板３８には、前記固体撮像素子１２のリード線２４が挿入半田接続されるスルーホール４０ａと、半田付け可能な端子ピン３９を挿入されるスルーホール４０ｂとが設けられている。
【００９２】
この透明基板３８は、前述した透明基板２０や第１の透明基板３４と同様な透明部材で形成されている。
【００９３】
この透明基板３８のスルーホール４０ａに、前記固体撮像素子１２のリード線２４を挿入し、その固体撮像素子１２が位置する反対側の面から半田付けで電気的に接続される。
【００９４】
また、前記透明基板３８のスルーホール４０ｂには、前記端子ピン３９の一端が挿入半田付け接続し、その他端は、前記ケーブル３０の芯線３１が巻回半田付け接続するものである。
【００９５】
この透明基板３８を用いたことで、固体撮像素子１２の軟性なリード線２４を透明基板３８のスルーホール４０ａへの挿入が容易となり、さらに、前記レンズホルダー１８に、基板枠１９’を気密接合する際には、前記透明基板３８に端子ピン３９を半田接続した状態とすることできるために、ケーブル２０の接続前に、レンズホルダー１８と基板枠１９’で構成される空間は気密状態とすることができる。
【００９６】
このように、端子ピン３９にケーブル３０を組み付ける前に気密空間が完成するため、Ｈｅリークディテクターのボンビング法等による気密検査が可能となり、精度がよい検査が可能となる（ケーブル３０が接続されていると、ケーブル３０の内部にＨｅが混入・吸着するため、このＨｅを検知してしまい、気密接合がリークしているのかどうか、判断が困難となるため）。
【００９７】
また、端子ピン３９とケーブル３０の信号線３１の半田付けによる接合作業が容易となる。
【００９８】
次に、本発明の第４の実施形態に係る撮像装置を図１２と図１３を用いて説明する。図１２は、本発明の第４の実施形態に係る電子内視鏡の全体構成を説明する説明図で、図１３は、本発明の第４の実施形態に係る電子内視鏡の挿入部と操作部の拡大断面図である。
【００９９】
この第４の実施形態の電子内視鏡１０１は、図１２に示すように、体腔内に挿入される挿入部１０２と、この挿入部１０２に連設されていて、操作者が把持する操作部１０３と、この操作部１０３に基端部が接続され内部に信号線およびライトガイド等が挿通しているユニバーサルコード１０４と、このユニバーサルコード１０４の先端部に設けられ、光源装置１３１に接続されるライトガイドコネクタ（以下、ＬＧコネクタという）１０５と、このＬＧコネクタ１０５の側部から延出され、上記ユニバーサルコード１０４からの信号線が挿通しているカメラケーブル１０６と、このカメラケーブル１０６の先端部に設けられ、カメラコントロールユニット（以下、ＣＣＵという）１３２に接続されるカメラコネクタ１０７等によって構成されている。
【０１００】
この電子内視鏡１０１の挿入部１０２は、図１３に示すように、アウターチューブ１０８とインナーチューブ１０９の二本の略筒状の二重管構造をなしており、このアウターチューブ１０８とインナーチューブ１０９の間には、照明光を伝達させるためのライトガイドファイバー（以下、ＬＧファイバーという）１１０が配設されている。
【０１０１】
前記インナーチューブ１０９は金属製で先端面には、カバーガラス１１１が配設されている。このカバーガラス１１１の外周面は、メタルコートが施されており、例えば半田付け等の接合手段である封止手段によってインナーチューブ１０９の先端部内周面に気密接合され、インナーチューブ１０９の先端側が気密的に封止されている。
【０１０２】
前記挿入部１０２内には、前記カバーガラス１１１の光軸上に、複数の光学レンズ等で形成された対物光学系である対物レンズ群１１２と、この対物レンズ群１１２によって結像される位置に、体腔内の光学的な画像を電気信号に変換する撮像手段である電荷結合素子等の撮像素子(以下、ＣＣＤという）１１３が配設されている。
【０１０３】
このＣＣＤ１１３には、電気信号を伝送する信号伝送手段である信号線１１４が接続されている。この信号線１１４は、操作部１０３まで挿通されていて、その終端部は、後述する操作部１０３内のフレキシブルプリント基板（以下、ＦＰＣという)１１８に接続されている。
【０１０４】
前記ＣＣＤ１１３及び信号線１１４は、その周囲を略円筒状の金属部材からなる遮蔽手段であるシールド部材１１５によって覆われている。このシールド部材１１５によって前記ＣＣＤ１１３及び信号線１１４は電磁波等から遮蔽されるようになっている。なお、前記シールド部材１１５は、後述する操作部１０３に設けられているシールド部材１２７に接続されている。
【０１０５】
このシールド部材１１５の外周面は、絶縁手段である熱収縮チューブ１１６によって被覆されており、前記シールド部材１１５とインナーチューブ１０９との間を絶縁している。
【０１０６】
前記操作部１０３の内部には、ＦＰＣ１１８が設けられ、前記信号線１１４と接続され、その接続部は、絶縁性の封止材１２１によって、被覆封止されている。このＦＰＣ１１８は、前記信号線１１４からの電気信号を伝送する複数の導電性ピン軸からなる接続ピン１２６ａが設けられたる絶縁板１２６に位置決め接着固定され、接続ピン１２６ａと半田付けなどによって電気的に接続配線されている。
【０１０７】
さらに、前記挿入部１０２からのシールド部材１１５と接続されたシールド部材１２７の後端部に隔壁を形成する基板枠１１７が接続されている。この基板枠１１７の内周面に、透明な材質で設けられた透明基板１１９が気密接合されている。この基板枠１１７の内周面と透明基板１１６の外周面には、メタライズが施された半田付けなどによって気密に接合されるようになっている。
【０１０８】
前記透明基板１１９には、多数の穴１１９ａが設けられており、この穴１１９ａの周りには、半田が濡れるニッケルや金などの表面コーティングが施されている。この透明基板１１９の穴１１９ａには、先端側よりＦＰＣ１１８と絶縁板１２６が挿入固定された接続ピン１２６ａが挿入され、この接続ピン１２６ａと穴１１９ａの周りに表面コーティングによって半田付けされて気密に接続されるようになっている。
【０１０９】
前記透明基板１１９の背面側に伸張した接続ピン１２６ａの他端部には、信号伝送手段である信号ケーブル１２２の各信号線１２２ａがそれぞれ接続されている。この信号ケーブル１２２は、前記カメラコネクタ１０７に挿通されている。
【０１１０】
これにより、カメラコネクタ１０７をＣＣＵ３２のコネクタ部（図示せず）に接続されれば、ＣＣＤ１１３から出力される電気信号がＣＣＵ３２まで伝送される状態となる。
【０１１１】
また、前記基板枠１１７の外周側は、薄肉の円筒部１１７ａによって覆われている。この円筒部１１７ａは、薄肉円筒形状の金属部材からなる接続部材１２３の内周面に嵌合されており、この接続部材１２３と前記円筒部１１７ａの嵌合部は、その全周を半田付にてインナーチューブ１０９の後端側を気密封止している。
【０１１２】
なお、前記半田付けの代わりに、ロウ付けまたはレーザー溶接等の接合手段によって気密封止してもよい。
【０１１３】
また、インナーチューブ１０９と接続部材１２３の間には、セラミックス等によって形成された円筒形状の耐熱絶縁部材１２４が介装され、インナーチューブ１０９と接続部材１２３及び基板枠１１７との間を絶縁している。
【０１１４】
前記耐熱絶縁部材１２４とインナーチューブ１０９の接合部１２４ａ、及び耐熱絶縁部材１２４と接続部材１２３の接合部１２４ｂには、それぞれ金属コーティングが施されており、半田付け等の接合手段（封止手段）によって気密的に接合されている。
【０１１５】
このように構成された電子内視鏡１０１は、挿入部１０２内のＣＣＤ１１３によって撮像された電気的な映像信号は、信号線１１４、ＦＰＣ１１８、接続ピン１２６ａ、信号ケーブル１２２の信号線１２２ａを介してＣＣＵ１３２へ伝送される。
【０１１６】
前電子内視鏡１０１の挿入部１０２に設けられている対物レンズ群１１２及びＣＣＤ１１３は、挿入部１０２の先端面のカバーガラス１１１、インナーチューブ１０９、耐熱絶縁部材１２４、接続部材１２３、基板枠１１７、透明基板１１９等によって形成される気密空間により完全に封止される。
【０１１７】
これにより、電子内視鏡１０１のオートクレーブ滅菌を行なう際に、各信号線の隙間等から侵入する高圧高温蒸気等を完全に遮断することができる。
【０１１８】
また、絶縁板１２６に組み付けた接続ピン１２６ａをレーザー溶接可能な金属によって設けられた基板枠１１７と予め接合された透明基板１１９の穴１１９ａに、透明基板１１９を通して観察しながら裏側から容易に挿入することができ組たこ作業の効率が向上する。
【０１１９】
なお、本発明の各実施形態の説明において、挿入部が軟性の内視鏡を用いて説明したが、挿入部が硬性である硬性内視鏡にも適用でき、また、操作部の接眼部に取り付けるカメラヘッドにも使用可能である。
【０１２０】
さらに、固体撮像素子の近傍に透明な材質の基板が設けられているが、電気信号を伝送する部材であれば良く、また、ケーブルとケーブルを接続する部材であっても良い。
【０１２１】
［付記］
以上詳述した本発明の実施形態によれば、以下のごとき構成を得ることができる。
【０１２２】
（付記１）管路を形成する管状部材の前記管路内に管路に入射する光学像を撮像可能な撮像手段と、
前記撮像手段の基端側から延出し電気信号を伝達可能な配線部と、
前記管状部材の軸線方向に板面が対向して前記管路内に配置され、前記配線部と係合する係合部を有する基板と、
前記基板に設けられ前記基板の一板面から他板面に光を透過することが可能な光透過部と、
を有することを特徴とした撮像装置。
【０１２３】
（付記２）前記基板は、前記管状部材の開口を気密閉止するように所定位置に配置され、表面に前記配線部と接続する配線パターンが設けられていることを特徴とした付記１記載の撮像装置。
【０１２４】
（付記３）被検体に挿入可能な挿入部と、前記被検体の光学像を撮像可能で電気信号を伝達する配線部を有する撮像装置と、前記配線部に接続される基板と、を有する内視鏡装置において、
前記基板は、少なくとも一部において、一方の面側から他方の面側を観察可能であることを特徴とする内視鏡装置。
【０１２５】
（付記４）前記基板は、透明な材質によって設けられており、表面に配線パタンが設けられていることを特徴とする付記３記載の内視鏡装置。
【０１２６】
（付記５）被検体に挿入可能な挿入部と、前記被検体の光学像を撮像可能で電気信号を伝達する配線部を有する撮像装置と、前記撮像装置に接続される基板と、前記撮像装置を収納する管状部材が設けられた内視鏡装置において、
前記基板は、前記管状部材の開口を閉止するように前記管状部材の所定の位置に配置され、配置された時に前記配線部と接続するための接続部を有したことを特徴とする付記３に記載の内視鏡装置。
【０１２７】
（付記６）前記管状部材と前記基板は、金属による溶接（溶接、ろう接、圧接など）によって気密に接合されており、前記接続部は、ろう接によって気密に密封されていることを特徴とする付記５記載の内視鏡装置。
【０１２８】
（付記７）前記撮像装置は、気密空間内に設けられた付記６記載の内視鏡装置。
【０１２９】
（付記８）前記基板の一方の面側から前記配細部を挿入し、他方の面側よりろう接されていることを特徴とする付記３記載の内視鏡装置。
【０１３０】
（付記９）前記配線部は、固体撮像素子のリード線であることを特徴とする付記３記載の内視鏡装置。
【０１３１】
（付記１０）前記配線部は、ピンであることを特徴とする付記３記載の内視鏡装置。
【０１３２】
（付記１１）前記配線部は、ケーブルの信号線であることを特徴とする付記３記載の内視鏡装置。
【０１３３】
（付記１２）オートクレーブ滅菌可能な付記３記載の内視鏡装置。
【０１３４】
【発明の効果】
本発明の撮像装置は、レンズ部材、固体撮像素子、及び電子部品等の挿入部先端の硬質部に気密に組み立て配置することができ、その組み立て作業の効率が向上し、挿入部の外径を細し、かつ、挿入部先端の硬質長を短く抑えることが可能となった。
【０１３５】
さらに、固体撮像素子や電子部品を気密接合させた透明基板を介してケーブルに接続させたことで、透明基板を介して固体撮像素子と電子部品が気密配置されている内部の状態観察が安易に実行できる効果を有している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る撮像装置を用いる内視鏡の構成を説明する説明図。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る撮像装置の構成を示す断面図。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る撮像装置に用いる透明基板の構成を示す平面図。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る撮像装置の基板枠に透明基板を組み込み状態を示す断面図。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る撮像装置のレンズホルダと固体撮像素子の組み込み状態を示す断面図。
【図６】本発明の第１の実施形態に係る撮像装置の図４の基板枠に図５のレンズホルダと固体撮像素子の組み込み状態を示す断面図。
【図７】本発明の第１の実施形態に係る撮像装置の図６のレンズホルダと固体撮像素子を組み込んだ基板枠にケーブルの接続状態を示す断面図、
【図８】本発明の第１の実施形態に係る撮像装置の図７のケーブルが接続された基板枠にケーブルホルダーを取り付けた状態を示す断面図。
【図９】本発明の第１の実施形態に係る撮像装置の変形例である基板枠の透明基板にケーブルを接続状態を示す断面図。
【図１０】本発明の第２の実施形態に係る撮像装置の構成を示す断面図。
【図１１】本発明の第３の実施形態に係る撮像装置の構成を示す断面図。
【図１２】本発明の第４の実施形態に係る電子内視鏡の構成を説明する説明図。
【図１３】本発明の第１の実施形態に係る撮像装置の操作部と挿入部の構成を示す断面図。
【符号の説明】
１…挿入部
２…操作部
１０…撮像ユニット
１１…レンズユニット
１２…固体撮像素子
１３…先端レンズ
１４…素子枠
１５…第１のパイプ
１６…セラミックス枠
１７…第２のパイプ
１８…レンズホルダー
１９…基板枠
２０…透明基板
２２…レンズ
２４…リード線
２７…ハイブリッドＩＣ（ＨＩＣ）
２８…電子部品
３０…ケーブル

Claims

基板を管状の基板枠の後端に気密的に組み込んだ後に、電気信号を伝達可能な配線部が基板側に延出する撮像手段を、前記基板枠の前方側から収容し、前記配線部と基板を半田接続させるようにした撮像ユニットであって、
前記基板に、前記配線部を挿入するスルーホールを設けるとともに、当該基板を透明基板としたことを特徴とする内視鏡用の撮像装置。
前記基板は、表面に前記配線部と接続する配線パターンが設けられていることを特徴とする請求項１記載の内視鏡用の撮像装置。