JP4552925B2

JP4552925B2 - カメラモジュールの電気接続構造

Info

Publication number: JP4552925B2
Application number: JP2006312028A
Authority: JP
Inventors: 正博佐藤
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2006-11-17
Filing date: 2006-11-17
Publication date: 2010-09-29
Anticipated expiration: 2026-11-17
Also published as: JP2008131200A

Description

本発明は、カメラモジュールの電気接続構造に関するものである。

従来、カメラモジュールを備え、被験者の体腔内に投入されて体腔内の画像を撮像するカプセル内視鏡が提供されている（例えば特許文献１参照）。

上記特許文献に示されるカプセル内視鏡は、発光ダイオードを保持した照明体支持板部と、対物レンズ鏡筒を保持した対物レンズ保持筒と、回路基板を収納した電気要素保持筒とで筒状に形成される主ブロックを、カプセル形の外装ケースの内部に収納してある。また、回路基板には、カメラモジュールとしてのイメージセンサや、イメージセンサの画像信号を外部に送信する送信回路の回路部品が実装されている。

このカプセル内視鏡では、上記主ブロックを外装ケース内に組み込む前に、対物レンズ鏡筒のピント調整を行うようになっており、対物レンズ鏡筒は対物レンズ保持筒の内部に光軸方向において進退自在に取り付けられ、対物レンズ鏡筒の位置をずらしてピント調整を行った後に、対物レンズ鏡筒の位置を固定するようになっていた。
特開２００１−１１２７１０号公報

上述したカプセル内視鏡のカメラモジュールでは、カメラモジュールと対物レンズ鏡筒の相対的な位置関係が固定であるが、カメラモジュールの位置を光軸方向において前後動させることによって、フォーカス機能を追加した場合、カメラモジュールの移動範囲の全域にわたって、カメラモジュールとその周辺回路との間を電気的に接続するコネクタを別途設ける必要があるが、カプセル内視鏡の内部スペースが限られているために、カメラモジュールの電気接続構造をできるだけ小型化することが望まれている。

本発明は上記問題点に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、光軸方向において移動可能に設けられたカメラモジュールと周辺回路との間を電気的に接続することができる小型のカメラモジュールの電気接続構造を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、撮像素子を搭載した立体回路基板からなる撮像素子搭載基板と、撮像素子から入力される画像信号の信号処理を行う周辺回路と撮像素子搭載基板に搭載された撮像素子の間を電気的に接続する立体回路基板からなる接続用基板と、撮像素子の前方位置に固定されたレンズとを備え、撮像素子搭載基板又は接続用基板のうち何れか一方の基板を、軸方向が撮像素子の光軸方向に沿って配置され、筒部の内面に軸方向にそって第１の導体パターンが形成された筒状基板で構成するとともに、他方の基板に、筒部内に挿入され、第１の導体パターンに対向する部位に第１の導体パターンと摺接する第２の導体パターンが形成された差込部を設け、撮像素子搭載基板を撮像素子の光軸方向において移動自在としたことを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、筒状基板の筒部の断面形状が多角形に形成されたことを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１又は２の発明において、撮像素子搭載基板又は接続用基板のうちの何れか一方の基板において、導体パターンが形成された部位に他方の基板に向かって突出する突出部を設けたことを特徴とする。

請求項１の発明によれば、それぞれ立体回路基板からなる撮像素子搭載基板又は接続用基板のうち何れか一方の基板を筒状基板とし、他方の基板に設けた差込部を筒状基板の筒部内に挿入して、筒部の内面に形成された第１の導体パターンと、差込部に形成された第２の導体パターンとを摺接させることによって、撮像素子搭載基板が撮像素子の光軸方向に移動した場合でも、撮像素子搭載基板と接続用基板との間を電気的に接続することができ、しかも第１及び第２の導体パターンはそれぞれ撮像素子搭載基板及び接続用基板と一体に設けられているので、基板間を接続するためのコネクタを別途設ける必要が無く、カメラモジュールの電気接続構造を小型化できるという効果がある。

請求項２の発明によれば、筒状基板の筒部の断面形状を多角形としているので、筒状基板に対して他方の基板が軸回りに回転することが無く、第１及び第２の導体パターンを電気的に確実に接触させることができるという効果がある。

請求項３の発明によれば、請求項１又は２の発明において、何れか一方の基板において導体パターンが形成された部位に突出部を設けているので、この突出部上に形成された導体パターンを他方の導体パターンに当接させることができ、両導体パターン間の電気的接続を確実に行えるという効果がある。

以下に、本発明に係るカメラモジュールの電気接続構造をカプセル形の電子内視鏡に適用した実施形態について図１〜図７に基づいて説明する。

図２は電子内視鏡Ａの一部破断せる断面図であり、この電子内視鏡Ａは、例えばセラミックやポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）やポリフタルアミド（ＰＰＡ）などの耐熱性を有する材料によりカプセル形状に形成された内視鏡本体１を備えている。

内視鏡本体１は図２中の左側を前側にして体腔内に投入されるようになっており、内視鏡本体１の左側の端部には、可視光に対して透光性を有する透明なカバー２が取着されている。

内視鏡本体１の内部には、カバー２に臨む位置に、レンズ３およびＣＣＤ（電荷結合素子）のような撮像素子４を備えるカメラモジュール５と、カメラモジュール５の撮像範囲を照明する発光ダイオード６とを配置してある。ここで、レンズ３と発光ダイオード６とは内視鏡本体１の内部に適宜の固定手段を用いて固定されている。

また、図３は電子内視鏡Ａの内部回路を示す概略のブロック図であり、上述の撮像素子４と、発光ダイオード６と、外部（体腔外）に設けた検査装置（図示せず）との間でアンテナ７ａを介して電波信号を送受信する送受信部７と、撮像素子４が搭載された後述の筒状基板１１を光軸方向において前後動させるフォーカス機構部８と、各部の動作を制御する制御部９と、内部回路に電源を供給するバッテリ１０とを備えている。

レンズ３とともにカメラモジュール５を構成する撮像素子４は、内視鏡本体１の内部に撮像素子４の光軸方向において移動自在に配置される筒状基板１１（撮像素子搭載基板）に搭載されている。この筒状基板１１は、軸方向の一端側（図２の左側）が底板１２で閉塞された有底四角筒状に形成されており、底板１２の表面（図２の左側面）に撮像素子４を実装してある。また、筒状基板１１の筒部を構成する４方の側壁１１ａの内面には、それぞれ筒部の軸方向に沿って延びる第１の導体パターン（以下、導体パターンと略称す。）１３が形成されている。これらの導体パターン１３は、側壁１１ａの内側面から後端面と外側面と前端面とを通って底板１２の表面まで延長形成されており、底板１２の表面に形成された部位が、撮像素子４の背面に設けたバンプ電極４ａが電気的に接続される端子部１３ａとなっている。

また、上述の送受信部７や制御部９は図示しない他の周辺回路基板に実装されており、この周辺回路基板と、筒状基板１１に搭載された撮像素子４との間を電気的に接続するために図１及び図２に示すような接続用基板１４が用いられる。

接続用基板１４は、矩形板状の平板部１４ａと、平板部１４ａの前面側に突設された角筒状の差込部１４ｂとを備えている。差込部１４ｂは筒状基板１１の四方の側壁１１ａよりも若干小さい寸法に形成されており、差込部１４ｂの先端部には外側に向かって突出する突出部１４ｃが突設されている。また、差込部１４ｂの先端側の角部には切欠１４ｄが形成されており、四方の側壁の先端側（すなわち突出部１４ｃが形成された先部）が厚み方向において撓み自在となっている。この接続用基板１４には、平板部１４ａの後面側から側面および前面側を通って差込部１４ｂの側面まで、対応する導体パターン１３にそれぞれ電気的に接続される第２の導体パターン（以下、導体パターンと略称す。）１５が複数形成されており、突出部１４ｃの表面に形成された導体パターン１５の部位から導体パターン１３に摺接する摺接部１５ａが構成されている。なお、筒状基板１１および接続用基板１４は３次元立体回路基板の製造技術を用いてそれぞれ形成されており、その製造技術については後述する。

この電子内視鏡Ａは以上のような構成を有しており、この電子内視鏡Ａを組み立てるにあたっては、筒状基板１１の底板１２の表面側に撮像素子４を搭載し、撮像素子４のバンプ電極４ａを底板１２の表面側に形成された端子部１３ａに半田実装することによって、撮像素子４を筒状基板１１に固定する。次に、送受信部７や制御部９などが実装された周辺回路基板（図示せず）に接続用基板１４を電気的に接続した後に、接続用基板１４の差込部１４ｂを、筒状基板１１の側壁１１ａで囲まれる空間に挿入し、接続用基板１４の摺接部１５ａを側壁１１ａの内側面に形成された導体パターン１３に摺接させることによって、筒状基板１１に搭載された撮像素子４を接続用基板１４を介して周辺回路基板に電気的に接続する。このようにして電気的に接続された筒状基板１１、接続用基板１４および周辺回路基板（図示せず）と、筒状基板１１を駆動するフォーカス機構部８と、バッテリ１０とを、レンズ３およびＬＥＤ６が所定位置に固定された内視鏡本体１内に収納し、内視鏡本体１を液密に封止することで、電子内視鏡Ａの組立を終了する。

次に、この電子内視鏡Ａを用いて被験者の体腔内を検査する方法について以下に説明する。電子内視鏡Ａを被験者が嚥下すると、内視鏡本体１は被験者の体腔内をその蠕動運動によって移動する。内視鏡本体１では、制御部９が、所定の時間間隔で撮像素子４を駆動して、撮像素子４で撮像された画像データを送受信部７から外部の検査装置（図示せず）へ電波信号により送信させる。外部の検査装置では、電子内視鏡Ａから送信された画像データを受信してモニタに表示させており、検査担当者がモニタ画面を視認することで、電子内視鏡Ａの現在位置を把握できるようになっている。そして、検査担当者が、検査装置のモニタ画像をもとに、体腔内部の所定部位をズームアップ又はズームダウンして見たい場合には、検査装置を操作してズームアップ指令又はズームダウン指令を無線信号により送信させる。

このとき、電子内視鏡Ａでは、送受信部７が検査装置から送信されたズームアップ指令又はズームダウン指令を受信し、受信したズームアップ指令又はズームダウン指令を制御部９に出力する。一方、制御部９は、送受信部７からズームアップ指令又はズームダウン指令が入力されると、フォーカス機構部８を用いてズームアップ指令又はズームダウン指令が入力される間だけ筒状基板１１を前進又は後進させており、ズームアップ指令又はズームダウン指令が入力されなくなった時点で筒状基板１１を停止させる。このように、制御部９が、フォーカス機構部８を用いて筒状基板１１を前進又は後進させることで、筒状基板１１に搭載された撮像素子４とレンズ３との間の距離が変化するので、撮像素子４の画像をズームアップ又はズームダウンすることができる。

上述のように本実施形態の電子内視鏡Ａに用いる電気接続構造では、３次元立体回路基板の製造技術を用いてそれぞれ形成される撮像素子搭載基板および接続用基板１４のうち、一方の基板（撮像素子搭載基板）を筒状基板１１とし、他方の基板（つまり接続用基板１４）に設けた差込部１４ｂを筒状基板１１の筒部内に挿入して、筒状基板１１の側壁１１ａの内面に形成された導体パターン１３と、差込部１４ｂに設けた導体パターン１５とを摺接させることで、筒状基板１１が筒部の軸方向において移動した場合でも、筒状基板１１と接続用基板１４との間を電気的に接続することができ、しかも筒部内面の導体パターン１３や摺接部１５ａは基板１１，１４とそれぞれ一体に設けられているので、基板間を接続するためのコネクタを別途設ける必要が無く、カメラモジュールの電気接続構造を小型化できるという効果がある。

また、筒状基板１１は、筒部の断面形状を多角形（本実施形態では四角形）としているので、筒状基板の筒内に挿入された差込部が軸周りに回転することがなく、第１の導体パターンと第２の導体パターンとの間を電気的に確実に接触させることができるという効果がある。

また、接続用基板１４の差込部１４ｂには、導体パターン１５が形成された部位に、筒状基板１１側に向かって突出する突出部１４ｃを設けているので、この突出部１４ｃに形成された導体パターン１５の部位（摺接部１５ａ）を筒状基板１１の筒部の内面に形成された導体パターン１３と弾接させることで、導体パターン１３，１５間の電気的接続を確実に行うことができ、しかも突出部１４ｃを設けているだけなので、両基板１１，１４を小型化できるという利点もある。

ところで、本実施形態では接続用基板１４側に突出部１４ｃを設けて、この突出部１４ｃに形成された導体パターン１５を、筒状基板１１の筒内に設けた導体パターン１３と電気的に接続しているが、筒状基板１１の筒部内面において導体パターン１３が形成された部位に差込部１４ｂ側に突出する突出部を設け、この突出部に形成した導体パターン１３を差込部１４ｂに形成した導体パターン１５と弾接させるようにしても良い。

すなわち、図５（ａ）に示すように、図１及び図２で説明した電気接続構造において、差込部１４ｂの先端部に突出部１４ｃを設ける代わりに、筒状基板１１の側壁１１ａの後端部に差込部１４ｂ側に向かって突出する突出部１１ｂを設け、この突出部１１ｂに形成された導体パターン１３から、差込部１４ｂの導体パターン１５に摺接する摺接部１３ｂを構成してもよい。この場合、筒状基板１１の筒内に接続用基板１４の差込部１４ｂを挿入すると、筒状基板１１の筒部内面に形成された導体パターン１３の摺接部１３ｂが、差込部１４ｂに形成された導体パターン１５と摺接することで、両導体パターン１３，１５間を確実に接続させることができる。

また、図５（ａ）に示す電気接続構造では、筒状基板１１の側壁１１ａの後端部に突出部１１ｂを設けて、この突出部１１ｂに形成された導体パターン１３の部位を摺接部１３ｂとしているが、図５（ｂ）に示すように側壁１１ａの内側面の軸方向中間部に、差込部１４ｂ側に向かって突出する突出部１１ｃを設け、この突出部１１ｃに形成された導体パターン１３の部位を、導体パターン１５と摺接する摺接部１３ｂとしても良く、上述と同様の効果がある。

ところで、上述の筒状基板１１や接続用基板１４は３次元立体回路基板の製造技術を用いて形成されるのであるが、その製造技術について図５〜図７を参照して説明する。

図５は３次元立体回路基板の製造方法の概要を示すフローである。３次元立体回路基板は、樹脂材料を射出成型することで所望の三次元形状の基板２１を成型する成型工程（Ｓ１）、基板２１の表面にスパッタリング、蒸着、イオンプレーティングなどの物理蒸着法による導電性薄膜２２の成膜を行うメタライズ処理工程（Ｓ２）、高エネルギービーム（本実施形態ではレーザビーム）による回路部／非回路部の分離を行うレーザ処理工程（Ｓ３）、回路部のめっきによる厚膜化を行ってめっき層２３を形成するめっき処理工程（Ｓ４）、非回路部のエッチング処理工程（Ｓ５）の各工程を順次実施することで製造される。

図６（ａ）〜（ｃ）および図７（ａ）（ｂ）は、上記各工程における３次元立体回路基板Ｂの表面処理の様子を示している。まず図６（ａ）は基板２１の成型工程（Ｓ１）であり、絶縁性を有する合成樹脂を射出成形することによって、所望の三次元形状を有する基板２１が成型される。ここにおいて基板２１の成型材料としては、例えば熱可塑性樹脂の場合は芳香族ポリアミドや液晶性ポリエステルなどが、熱硬化性樹脂の場合はエポキシ樹脂や飽和ポリエステルなどが用いられ、またセラミックの場合は窒化アルミナなどが用いられる。また基板２１の成型方法は射出成形に限らず、押出成型やトランスファ成型などの成型方法を用いても良い。

次に、図６（ｂ）はメタライズ処理工程（Ｓ２）であり、例えば銅をターゲットとするスパッタリング、真空蒸着、イオンプレーティングなどの物理蒸着法（ＰＶＤ法）によって、基板２１の表面に導電性薄膜２２が形成される。しかし、物理蒸着法に限定されることなく化学蒸着法などの他の方法で行ってもよい。導電性薄膜２２は、銅以外に、ニッケル、金、アルミニウム、チタン、モリブデン、クロム、タングステン、スズ、鉛などの単体金属、又は黄銅、ＮｉＣｒなどの合金を用いてもよい。

図６（ｃ）はレーザ処理工程（Ｓ３）であり、導電性薄膜２２における回路部２３ａと非回路部２３ｂとの境界部分に高エネルギービーム、例えば電磁波ビームであるレーザビームが照射され、その部分の導電性薄膜２２が蒸発除去されて、その除去部２３ｃによって回路部２３ａと非回路部２３ｂとが分離され、所定の回路パターンが形成される。

次に、図７（ａ）はめっき処理工程（Ｓ４）であり、回路部２３ａに給電されて電流が流れ、回路部２３ａの部分が例えば電解銅めっきにより厚膜化されて、めっき層２４が形成される。このとき、非回路部２３ｂには電流が流れず、非回路部２３ｂの部分はめっきされないので、その膜厚はもとのままの薄膜の状態にある。尚、めっき層２４としてはニッケル金めっきなどを形成しても良い。

次に、図７（ｂ）はエッチング処理工程（Ｓ５）であり、回路パターン形成面全体をエッチングすることにより、非回路部２３ｂが除去されて、回路パターンが形成された３次元回路基板が完成するのであり、このような製造技術を用いて、上述の筒状基板１１や接続用基板１４を形成することができるのである。

なお、本発明の精神と範囲に反することなしに、広範に異なる実施形態を構成することができることは明白なので、この発明は、特定の実施形態に制約されるものではない。

本実施形態の電気接続構造を用いた電子内視鏡の要部分解斜視図である。同上の一部破断断面図である。同上の概略ブロック図である。（ａ）（ｂ）は同上の他の構成を要部拡大断面図である。同上の回路パターンの製造方法の概要を示すフロー図である。（ａ）〜（ｃ）は同上の各工程における表面処理の様子を示す斜視図である。（ａ）（ｂ）は同上の各工程における表面処理の様子を示す斜視図である。

符号の説明

１内視鏡本体
２カバー
３レンズ
４撮像素子
５カメラモジュール
１１筒状基板
１２底板
１３，１５導体パターン
１４接続用基板
１４ｂ差込部

Claims

撮像素子を搭載した立体回路基板からなる撮像素子搭載基板と、撮像素子から入力される画像信号の信号処理を行う周辺回路と撮像素子搭載基板に搭載された撮像素子の間を電気的に接続する立体回路基板からなる接続用基板と、撮像素子の前方位置に固定されたレンズとを備え、撮像素子搭載基板又は接続用基板のうち何れか一方の基板を、軸方向が撮像素子の光軸方向に沿って配置され、筒部の内面に軸方向にそって第１の導体パターンが形成された筒状基板で構成するとともに、他方の基板に、前記筒部内に挿入され、第１の導体パターンに対向する部位に第１の導体パターンと摺接する第２の導体パターンが形成された差込部を設け、撮像素子搭載基板を撮像素子の光軸方向において移動自在としたことを特徴とするカメラモジュールの電気接続構造。
前記筒状基板の筒部の断面形状が多角形に形成されたことを特徴とする請求項１記載のカメラモジュールの電気接続構造。
前記撮像素子搭載基板又は前記接続用基板のうちの何れか一方の基板において、前記導体パターンが形成された部位に他方の基板に向かって突出する突出部を設けたことを特徴とする請求項１又は２記載のカメラモジュールの電気接続構造。