JP4987790B2

JP4987790B2 - 撮像装置

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Publication number: JP4987790B2
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Inventors: 寛雲財
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Description

本発明は、２つの固体撮像素子を備えた撮像装置に係り、特に、内視鏡の先端部に配置した撮像装置に関する。

従来より、対物光学系及び固体撮像素子を有する撮像装置が幅広く普及している。撮像装置は、撮像した被観察画像の高画質化は勿論、適用される装置によっては小型化が望まれている。

特に、撮像装置を内視鏡の挿入部の先端部に設ける場合には、内視鏡先端部の構造は機種によって異なるが、主に撮像装置及びライトガイド或いは光学素子等の照明光学系（機種によってはさらにチャンネルも含む）によりその内視鏡先端部の多く占めている。従って、これら２つの部材の大きさで内視鏡の先端部の径が略決定することから、撮像装置の小型化を図ることは、挿入部の先端部、及び挿入部自体の細径化を図るのに有効である。

また、撮像装置の小型化と同時に、高画質化を図ることも必要であり、この高画質化の方法としては、固体撮像素子の画素を増やす方法がある。しかしながら、高画素になると必然的に固体撮像素子の大きさが大きくなることから、挿入部の先端部の細径化と高画質化とは相反する関係を有することになる。

このような相反する先端部の細径化と高画質化とを解決する方法としては、固体撮像素子を複数使用することで高画質化を図れる多板式構造がある。単板式と同等の細径化を考慮した場合、固体撮像素子を２個使用した２板式固体撮像素子構造の撮像装置（以下、２板式撮像装置と称す）が内視鏡にとって適している。
例えば、単板式撮像装置では、固体撮像素子内に赤、緑、青もしくはシアン、マゼンタ、イエローのカラーフィルタが設けられており、４つの画素により色を形成している。
一方、２つの固体撮像素子を用いた２板式撮像装置では、一方の固体撮像素子が、緑を反射させ、赤、青を透過させるコーティングが施されたプリズムを設置し、赤、青が透過する方向へ、赤、青のカラーフィルタをストライプ状に設けて配置している。他方の固体撮像素子は、緑が反射する方向へ白黒もしくは緑のカラーフィルタを設けて配置している。このように２つの固体撮像素子を配置することで、各固体撮像素子の画素で色を形成している。つまり、少ない画素の固体撮像素子を用いて高画質化を図ることが可能である。

このような２板式撮像装置の従来技術としては、例えば、特許文献１、及び特許文献２に記載されているように、内視鏡の先端部内に２つの固体撮像素子を配して構成された内視鏡用の撮像装置がある。

これら従来の撮像装置は、２つのプリズムが接合されて構成されたプリズムユニットにより、入射光が２つの光路に分割して出射され、これら出射された夫々の光を２つの固体撮像素子にて受光することで、撮像した観察画像の解像度を向上させている。

このような、内視鏡用に用いられる従来の２板式撮像装置の構成例を図９を参照して説明する。
図９に示すように、内視鏡の先端部内に配される２板式撮像装置１０１は、プリズムユニット１０２と、２つの固体撮像素子１０６、１０７とを有して構成されている。

このプリズムユニット１０２は、第１プリズム１０４、第２プリズム１０５を備えたプリズム部１０３を有し、第１プリズム１０４の出射面側には第１の固体撮像素子１０６が設けられ、第２プリズム１０５の出射面側には第２の固体撮像素子１０７が設けられている。

第１の固体撮像素子１０６には、電子部品１１０を実装した第１のＦＰＣ（フレキシブルプリント基板）１０８が接続され、この第１のＦＰＣ１０８には、第１の通信ケーブル１１８が備える複数の信号線１１６が電気的に接続されている。

一方、第２の固体撮像素子１０７には、電子部品１１１を実装した第２のＦＰＣ１０９が接続され、この第２のＦＰＣ１０９には、第２の通信ケーブル１１９が備える複数の信号線１１７が電気的に接続されている。

プリズムユニット１０２の入射光側の先端部は、保持ホルダ１１２に嵌合固定されている。この保持ホルダ１１２の基端外周面には、２つのＦＰＣ１０８、１０９を内包するように金属枠部材１１３が設けられている。また、保持ホルダ１１２の基端側には、熱収縮チューブ１１４が設けられている。この熱収縮チューブ１１４は、２つの通信ケーブル１１８、１１９の先端外周部分までを被覆している。そして、この熱収縮チューブ１１４内には、撮像装置１０１を保護する充填材である充填接着剤１１５が配設されている。

このように、２板式撮像装置１０１は、図９に示すように、２つの固体撮像素子１０６、１０７を有し、これら２つの固体撮像素子１０６、１０７にＦＰＣ１０８、１０９を介して２つの通信ケーブル１１８、１１９が電気的に接続されるといった構成であるので、撮像装置の組立性の点で特に有効である。
特開２００４−２５８４９７号公報特開２００７−１３５９５１号公報

しかしながら、２つの固体撮像素子１０６、１０７を備えた２板式撮像装置１０１では、これらの固体撮像素子１０６、１０７を駆動、及び信号の送受を行うために２つの通信ケーブル１１８、１１９を用いているので、撮像装置の径が大きくなってしまう虞れがある。

そこで、本発明は、前記問題点に鑑みてなされたものであり、２つの固体撮像素子に接続される２つの通信ケーブルを第２の固体撮像素子の入射面の対角方向となるように配設して小型化及び細径化を図ることのできる撮像装置を提供することを目的とする。

本発明の撮像装置は、対物レンズユニットを通過した入射光を２つの光路に分割して出射するように、第１の光学部材と第２の光学部材とを接合して構成された光学ユニットと、前記第１の光学部材と前記第２の光学部材との接合面で反射されて前記光学ユニットから出射された光を受光するもので、前記光の入射面が前記対物レンズユニットの光軸と平行になるように配設された第１の固体撮像素子に電気的に接続される前記第１の固体撮像素子の駆動に必要な電子部品が実装された第１の基板と、前記第１及び前記第２の光学部材を透過して前記光学ユニットから出射された光を受光するもので、前記光の入射面が前記対物レンズユニットの光軸に対して鉛直になるように配設された第２の固体撮像素子に電気的に接続される前記第２の固体撮像素子の駆動に必要な電子部品が実装された第２の基板と、前記第１の基板に電気的に接続され、前記第１の基板を介して前記電子部品への給電及び前記第１の固体撮像素子との信号の送受を行う第１のケーブルと、前記第２の基板に電気的に接続され、前記第２の基板を介して前記電子部品への給電及び前記第２の固体撮像素子との信号の送受を行う第２のケーブルと、を具備する撮像装置において、前記第１のケーブルと前記第２のケーブルとを、隣り合うように配置し、前記対物レンズユニットの光軸に対して鉛直な面における前記第１のケーブルの中心と前記第２のケーブルの中心とを結ぶ直線を、該面内において前記第２の固体撮像素子の入射面の対角方向となるように配設したことを特徴とする。

本発明によれば、２つの固体撮像素子に接続される２つの通信ケーブルを第２の固体撮像素子の入射面の対角方向となるように配設して小型化及び細径化を図ることのできる撮像装置を提供することが可能となる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。

尚、本発明の実施の形態においては、体腔内に挿入して、生体組織を観察する医療機器である内視鏡、例えば、硬性の挿入部を備えた硬性電子内視鏡を用いて、以下に説明する。

（一実施の形態）
図１から図５は本発明に係る撮像装置の一実施の形態を示し、図１は撮像装置を備えた硬性電子内視鏡の全体構成を示す構成図、図２は硬性電子内視鏡の先端部の断面図、図３は図２の先端部に配された撮像装置の構成を説明するための説明図、図４は撮像装置内の凝固接着剤が均一に設けられた状態を示す図３のＢ−Ｂ線断面図、図５は図３のＡ矢印方向から見た場合の構成及び作用を説明するための説明図である。

図１に示す硬性電子内視鏡１（以下、単に内視鏡という）１は、後述する撮像装置５１を有している。
内視鏡１は、挿入部２と、この挿入部２の基端に連設された操作部３と、この操作部３から延出したユニバーサルコード４と、このユニバーサルコード４の基端に配されたスコープコネクタ５と、このスコープコネクタ５の側部から延出するケーブルの端部に設けられた電気コネクタ６とを有して主に構成されている。

内視鏡１の挿入部２は、先端から順に、先端部１１と、この先端部１１に連設された湾曲部１２と、この湾曲部１２と操作部３との間に設けられた硬質管部１３とを有して構成されている。尚、硬質管部１３は、例えばステンレス等で形成された硬性管である。

内視鏡１の操作部３には、回動操作により湾曲部１２の湾曲操作を行うための２つの湾曲操作レバー１４、１５、及び各種操作等を行うためのスイッチ類１６が設けられている。これら湾曲操作レバー１４、１５は、回動操作によって、挿入部２の湾曲部１２が上下方向及び左右方向に湾曲する構成となっている。また、操作部３に配された複数のスイッチ類１６は、所定の内視鏡機能、例えば、先端部１１内に配設された撮像装置の操作等を実行する際に操作されるものである。

次に、本実施の形態の内視鏡１の先端部１１の構造について、図２を参照して説明する。

図２に示すように、先端部１１は、先端面に沿って表面位置が略一致するように配設された、観察窓を構成する光学部材である観察レンズ２１、及び照明窓を構成する光学部材である照明レンズ２２を有している。

また、先端部１１は、その略全周を被覆するように外形を形成する硬質管２７を有している。硬質管２７は、先端カバー２５と嵌合している。また、この硬質管２７には、湾曲部１２が連設されている。湾曲部１２は、複数の湾曲駒４９と、湾曲ゴム５０とで構成されている。湾曲駒４９は、複数の湾曲駒４９を回動自在に連設している。湾曲ゴム５０は、可撓性を備え、複数の湾曲駒４９を被覆している。

術者による操作部３の湾曲操作レバー１４、１５の操作に基づき、図示しない操作ワイヤが牽引弛緩されることにより、これら湾曲駒４９が引き寄せ合う、或いは離反するように回動することで、湾曲部１２が湾曲動作をする。

観察レンズ２１は、複数の対物レンズからなる対物レンズ群２３と共に、レンズ保持枠２４に保持されている。
こうして、観察レンズ２１、対物レンズ群２３、及びこれらを保持するレンズ保持枠２４により、対物レンズユニット２０が構成されている。この対物レンズユニット２０は、金属性の先端硬質部材である先端枠２６に嵌装して固定されている。

一方、照明レンズ２２は、先端カバー２５に保持されている。照明レンズ２２の背面側には、ライトガイドバンドル２９の先端面が対向するように配置されている。このライトガイドバンドル２９は、先端部１１内において硬質なライトガイド保持管２９Ａ内に挿通しており、ライトガイド保持管２９Ａは先端枠２６に接合固定されている。

尚、ライトガイドバンドル２９は、湾曲部１２内において、湾曲部１２の湾曲動作を妨げぬよう可撓性のあるチューブ体（図示せず）内に挿通している。そして、ライトガイドバンドル２９は、内視鏡１の挿入部２、操作部３、及びユニバーサルコード４の内部に挿通し、スコープコネクタ５まで配設され、図示しない光源装置からの照明光を伝送する照明光伝送部品を構成している。

対物レンズユニット２０のレンズ保持枠２４の基端外周部分には、先端枠２６内に挿通される保持ホルダ２８が外嵌固定されている。この保持ホルダ２８の基端部には、撮像装置５１を構成するプリズムユニット３０の先端部（対物レンズユニット２０からの入射光が入射される側）が嵌合固定されている。

ここで、本実施の形態の撮像装置５１の具体的な構成を、図２から図５を参照して説明する。
図２及び図３に示すように、本実施の形態の撮像装置５１は、プリズム部３１を有する、光学ユニットを構成するプリズムユニット３０と、第１の固体撮像素子３５と、第２の固体撮像素子３７と、第１の基板を構成する第１のＦＰＣ３８と、第２の基板を構成する第２のＦＰＣ３９と、第１のケーブルを構成する第１の通信ケーブル４３と、第２のケーブルを構成する第２の通信ケーブル４５とを有して主に構成されている。

つまり、本実施の形態の撮像装置５１は、２つの固体撮像素子３５、３７を備えた２板式撮像装置として構成されている。

プリズムユニット３０のプリズム部３１は、対物レンズユニット２０を通過した入射光を２つの光路に分割して出射するように、第１の光学部材である第１のプリズム３２と、第２の光学部材である第２のプリズム３３とを接合して構成されている。

また、プリズム部３１は、第１のプリズム３２と第２のプリズム３３とを重ね合わせた接合境界面にグリーン反射コート層（ダイクロイックコート層ともいう）３０Ａを設けて構成されている。

尚、このグリーン反射コート層３０Ａは、第１のプリズム３２の斜面に反射膜を施すことによって、第１のプリズム３２と第２のプリズム３３とを重ね合わせた接合境界面に形成され、入射光のグリーン（Ｇ）の光を反射し、レッド（Ｒ）及びブルー（Ｂ）の光を透過させる特性を有している。

第１のプリズム３２のグリーン反射コート層３０Ａにより略直角反射される側の出射面側には、第１のカバーガラス３４、輝度信号（Ｙ信号）再生用の第１の固体撮像素子３５がその順序で配置されて接着固定されている。

第１の固体撮像素子３５は、第１のプリズム３２と第２のプリズム３３との接合面に介在するグリーン反射コート層３０Ａにより反射されてプリズム部３１を構成する第１のプリズム３２から出射された光を受光する。

また、第１のプリズム３２のグリーン反射コート層３０Ａ、及び第２のプリズム３３を透過して出射される側（出射面側）の後方には、第２のカバーガラス３６、色信号（Ｒ、Ｂ信号）再生用の第２の固体撮像素子３７がその順序で配置されて接着固定されている。

第２の固体撮像素子３７は、第１のプリズム３２、第２のプリズム３３を透過して出射された光を受光する。

尚、第１のプリズム３２と第２のプリズム３３との接着、及びプリズム部３１とカバーガラス３４、３６との接着は、例えば光学接着剤を用いており、光学接着剤の膜厚調整を行い固定している。また、第１の固体撮像素子３５と第２の固体撮像素子３７とは、第１のプリズム３２と第２のプリズム３３とで光路長が同じになるように調整されている。

また、第２の固体撮像素子３７の受光面には、図示はしないが、ストライプ状に併設された赤（Ｒ）と青（Ｂ）のカラーフィルタが設けられている。このことによって、第２の固体撮像素子３７は、色信号（Ｒ、Ｂ信号）再生用の固体撮像素子として構成している。

尚、第１の固体撮像素子３５の受光面には、前記カラーフィルタは設けられてなく、従って、第１の固体撮像素子３５は輝度信号（Ｙ信号）再生用の固体撮像素子として構成している。

２つの固体撮像素子３５、３７は、ＣＣＤ(Charge Coupled Device ) 等のイメージセンサ、又は、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor：相補性金属酸化膜半導体）などのイメージセンサで構成されており、カラーフィルタの有無以外の構成は略同様である。
すなわち、２つの固体撮像素子３５、３７は、プリズムユニット３０のプリズム部３１により分割して出射された夫々の光を受光して光電変換する。

ここで、固体撮像素子３５、３７とＦＰＣ３８、３９との関係、及びＦＰＣ３８、３９と通信ケーブル４３、４５との関係を、図３及び図４を参照して説明する。
図３に示すように、第１の固体撮像素子３５には、コンデンサ及びＩＣ回路等の電子部品４０が実装された第１のＦＰＣ（フレキシブルプリント基板）３８が接続されている。第２の固体撮像素子３７には、コンデンサ及びＩＣ回路等の電子部品４１が実装された第２のＦＰＣ３９が接続されている。

また、第１のＦＰＣ３８には、第１の通信ケーブル４３が備える複数の信号線４２が電気的に接続されている。また、第２のＦＰＣ３９には、第２の通信ケーブル４５が備える複数の信号線４４が電気的に接続されている。

第１の通信ケーブル４３は、ＦＰＣ３８を介して電子部品４０への給電及び第１の固体撮像素子３５との信号の送受を行うためのケーブルである。また、第２の通信ケーブル４５は、ＦＰＣ３９を介して電子部品４１への給電及び第２の固体撮像素子３７との信号の送受を行うためのケーブルである。

保持ホルダ２８のプリズムユニット接合部２８Ａには、ＦＰＣ３５、３８を内包するように金属枠部材４６が設けられている。また、保持ホルダ２８の外周面には、熱収縮チューブ４７が設けられている。この熱収縮チューブ４７は、金属枠部材４６及び撮像装置５１を内包して、２つの通信ケーブル４３、４５の先端外周部分までを被覆している。

また、２つの通信ケーブル４３、４５の先端側外周部分と、熱収縮チューブ４７との間には、熱収縮チューブ４７とは別体の熱収縮チューブ５３が設けられている。この熱収縮チューブ５３は、例えばポリオレフィン等の合成樹脂（熱可塑性プラスチック）を用いて形成されている。この熱収縮チューブ５３は、２つの通信ケーブル４３、４５の、熱収縮チューブ４７で被覆される先端側外周部分に設けられている。

このように、熱収縮チューブ４７で被覆される２つの通信ケーブル４３、４５の先端側外周部分に熱収縮チューブ５３を設けたことにより、２つの通信ケーブル４３、４５の先端側部分と、熱収縮チューブ４７との間の密着性及び接着強度を向上させている。

また、複数の通信ケーブルを延出する従来の撮像装置は、オートクレーブ滅菌（高圧蒸気滅菌）処理を行うと、複数のケーブルの外皮がずれてしまい、信号の送受に悪影響を及ぼしてしまう虞れがある。

しかしながら、本実施の形態の撮像装置５１では、熱収縮チューブ５３によって、熱収縮チューブ４７と２つの通信ケーブル４３、４５との間の密着性及び接着強度を向上させているので、オートクレーブ滅菌を行っても、通信ケーブル４３、４５の外皮が剥がれることはなく、オートクレーブ滅菌の耐性を向上させることが可能である。

尚、熱収縮チューブ５３は、熱収縮チューブ４７によって被覆される２つの通信ケーブル４３、４５の先端側外周部分に設けた構成について説明したが、これに限定されるものではなく、２つの通信ケーブル４３、４５の長手方向全体に設けて構成しても良い。

また、熱収縮チューブ４７内には、撮像装置５１を保護する充填材である充填接着剤４８が配設されている。
尚、充填接着剤３８は、例えば図４の第２の固体撮像素子３７近傍の撮像装置５１の断面図（図３のＢ−Ｂ線断面図）に示すように、撮像装置５１内の金属枠部材４６と第２の固体撮像素子３７との間の左右の領域、及び金属枠部材４６と第１及び第２のＦＰＣ３８、３９との間の上下の領域に夫々均一に設けて固定しても良い。このことにより、対物レンズユニット２０の光軸Ｏに対して鉛直な面において大きな面積を占める第２の固体撮像素子３７を、撮像装置５１の中央近傍に配置できるので、撮像装置５１の小型化及び細径化に寄与する。

また、撮像装置５１は、ＦＰＣ３８、３９上に夫々実装される電子部品４０、４１の、対物レンズユニット２０の光軸Ｏの延長線Ｏａ側の全領域又は一部に、電子部品間の接触を防止して絶縁する絶縁部材５２を設けて構成されている。

この絶縁部材５２は、例えば絶縁材料で形成される絶縁テープであって、光軸Ｏの延長線Ｏａに向き合う夫々の電子部品４０、４１の全領域、又は一部の領域に帖着される。尚、絶縁部材５２は、前記絶縁テープに限定されるものではなく、例えば流体の絶縁材料を電子部品４０、４１の全領域、又は一部の領域に塗布するようにして形成した絶縁層であっても良い。

このように、ＦＰＣ３８、３９上に夫々実装される電子部品４０、４１の、光軸Ｏの延長線Ｏａに向き合う全領域又は一部に、絶縁部材５２を設けたことにより、電子部品４０と電子部品４１との接触を防止することができるので、これら電子部品が短絡することなく、電子部品４０、４１及び固体撮像素子３５、３７の動作を安定させることが可能である。

尚、本実施の形態において、２つのＦＰＣ３８、３９は、電子部品４０、４１同士が、対物レンズユニット２０の光軸Ｏの延長線Ｏａを挟んでお互い向かい合うように（対向して）配設されているが、このような配置形態に限定されることはなく、２つの通信ケーブル４３、４５が電気的に接続可能な位置に配置される構成であれば良い。但し、撮像装置５１の小型化に適した部品配置構造及び組立性向上を考えた場合、本実施の形態のように、２つのＦＰＣ３８、３９は、電子部品４０、４１同士が対物レンズユニット２０の光軸Ｏの延長線Ｏａを挟んでお互い向かい合う構成とすることが望ましい。

次に、本実施の形態の撮像装置５１の主要部の構成を、図５を参照して説明する。
本実施の形態の撮像装置５１は、図５に示すように、第１の通信ケーブル４３と第２の通信ケーブル４５とが、隣合って配置され、第１の通信ケーブル４３の中心と第２の通信ケーブル４５の中心とを結ぶ直線が、対物レンズユニット２０の光軸Ｏに対して鉛直な面において、第２の固体撮像素子３７の入射面の対角方向となるように配設して構成されている。

図５に示す構成例では、第１の通信ケーブル４３が、対物レンズユニット２０の光軸Ｏに対して鉛直な面において、撮像装置５１内の右上に配置され、第２の通信ケーブル４５が撮像装置５１内の左下に配置されて、これら２つの通信ケーブル４３、４５の各中心が第２の固体撮像素子３７の入射面の対角方向で、且つ光軸Ｏを挟むように配設されている。

尚、２つの通信ケーブル４３、４５の配置は、図５に示すような配置形態に限定されることはない。
例えば、２つのＦＰＣ３８、３９の位置に合わせて、第１の通信ケーブル４３を、対物レンズユニット２０の光軸Ｏに対して鉛直な面において、撮像装置５１内の左上に配置すると共に、第２の通信ケーブル４５を撮像装置５１内の右下に配置して、これら２つの通信ケーブル４３、４５の各中心を第２の固体撮像素子３７の入射面の対角方向で、且つ光軸Ｏを挟むように配設して構成しても良い。

ここで、このように主要部を構成する撮像装置５１の作用について、図５を参照して説明する。

図５に示すように、本実施の形態の撮像装置５１において、例えば、対物レンズユニット２０の光軸Ｏに対して鉛直な面の水平方向における撮像装置５１の外径をＮ１、上下方向における撮像装置５１の外径をＮ２、そして、２つの通信ケーブル４３、４５（図５中破線で示す）のそれぞれの幅寸法をＬ１とする。

この場合、本実施の形態では、幅寸法Ｌ１で夫々構成される２つの通信ケーブル４３、４５は、第１の通信ケーブル４３の中心と第２の通信ケーブル４５の中心とを結ぶ直線が第２の固体撮像素子３７の入射面の対角方向となるように配設して構成されているので、寸法Ｎ１及び寸法Ｎ２で構成される撮像装置５１内（撮像装置５１の内径内）に収容されることになる。

ところが、図５の二点破線に示すように、２つの通信ケーブル４３、４５を、対物レンズユニットの光軸Ｏに対して鉛直な面において上下方向に並べて配設したとする。

すると、２つの通信ケーブル４３、４５の上下方向における幅寸法２Ｌ１は、本実施の形態の撮像装置５１の上下方向における内径よりも大きくなってしまう。つまり、２つの通信ケーブル４３、４５を、対物レンズの光軸Ｏに対して鉛直な面において上下方向に並べて配設する場合には、幅寸法２Ｌ１を有する２つの通信ケーブル４３、４５を収容するように撮像ユニット５１の寸法Ｎ２を大きくしなければならない。

しかしながら、本実施の形態では、２Ｌ１の幅寸法を有する２つの通信ケーブル４３、４５を、そのままの寸法Ｎ２、Ｎ１の撮像装置５１内に収容することが可能である。そのため、２つの通信ケーブル４３、４５を有する撮像装置５１においては、図５に示すような通信ケーブル４３、４５の配置構成が小型化に適した構成であることは明らかである。

従って、本実施の形態によれば、２つの通信ケーブル４３、４５を、第２の固体撮像素子３７の入射面の対角方向となるように配設したことにより、撮像装置５１の小型化及び細径化を図ることが可能となるので、内視鏡２の先端部１１の細径化に大きく寄与できる。

ここで、本実施の形態の撮像装置５１は、このような２つの通信ケーブル４３、４５の配置構成に伴い、小型化に適した改良、及び組立性向上のための改良がなされている。このような変形例を、図３、図６から図８を参照しながら説明する。

（変形例）
図６は図３の撮像装置に設けられた２つのＦＰＣの構成を説明するもので、図６（ａ）は第１のＦＰＣの上面図、図６（ｂ）は第２のＦＰＣの底面図、図７は図３のＡ矢印方向から見た場合の２つのＦＰＣの配置構成を説明するため説明図、図８は図７の２つのＦＰＣと２つの通信ケーブルとの配置構成を説明するための説明図である。

図３に示すように、第１の通信ケーブル４３と第２の通信ケーブル４５とは、複数の信号線４２、４４が露出する各先端部４３ａ、４５ａを有し、これらの先端部４３ａ、４５ａが対物レンズユニット２０の光軸Ｏ方向にずれた位置に配設されている。

そして、第１のＦＰＣ３８と第２のＦＰＣ３９とは、第１の通信ケーブル４３と第２の通信ケーブル４５との対物レンズユニット２０の光軸Ｏ方向にずれた位置に合わせて配設されている。

具体的には、図３に示すように、ＦＰＣ３８の通信ケーブル４３側の基端部３８ａは、ＦＰＣ３９の通信ケーブル４５側の基端部３９ａよりも対物レンズユニット２０の光軸Ｏの延長線Ｏａ方向に予め設定された距離△Ｔずれた位置に配設されている。

この場合、通信ケーブル４３の前記先端部４３ａは、通信ケーブル４５の前記先端部４５ａよりも対物レンズユニット２０の光軸Ｏの延長線Ｏａ方向に前記予め設定された距離△Ｔずれた位置に配設されている。

また、このような２つの通信ケーブル４３、４５の各先端部４３ａ、４５ａのずれに合わせて、第１のＦＰＣ３８の延出方向の長さは、第２のＦＰＣ３９の延出方向の長さよりも大きくなるように構成されている。

これら２つのＦＰＣ３８、３９の具体的な構成が図６（ａ）及び図６（ｂ）に示されている。
第１のＦＰＣ３８は、図６（ａ）に示すように、固体撮像素子３５に接続される接続部５４と、この接続部５４を延設して形成される基板本体部５５とを有して構成されている。この接続部５４は、基板本体部５５の幅よりも狭い幅で形成されており、固体撮像素子３５に接続されない部分と基板本体部５５の延設部分との間の両側には、組立時に治具等によってハンドリングするための摘み部５４ａが設けられている。

また、基板本体部５５の上面には、接続ランド部５６が設けられている。この接続ランド部５６は、第１の接続ランド５７と、第２の接続ランド５８とを有して構成され、第２の接続ランド５８が、図７に示すように、対物レンズユニット２０の光軸Ｏに対して鉛直な面において右側方向に配設されている。尚、２つの接続ランド５７、５８には、第１の通信ケーブル４３の複数の信号線４２が夫々半田等によって接続固定される。

一方、第２のＦＰＣ３９は、図６（ｂ）に示すように、固体撮像素子３７に接続される接続部５９と、この接続部５９を延設して形成される基板本体部６０とを有して構成されている。接続部５９は、基端部が折曲された状態で固体撮像素子３７に接続されており、前記ＦＰＣ３８の接続部５４よりも延出方向の長さが短く形成されている。

また、基板本体部６０の下面には、接続ランド部６１が設けられている。この接続ランド部６１は、第１の接続ランド６２と、第２の接続ランド６３とを有して構成され、第２の接続ランド６３が、図７に示すように、対物レンズユニット２０の光軸Ｏに対して鉛直な面において左側方向に配設されている。尚、２つの接続ランド６２、６３には、第２の通信ケーブル４５の複数の信号線４４が夫々半田等によって接続固定される。

このように、２つのＦＰＣ３８，３９の各第２の接続ランド５８、６３は、図７及び図８に示すように、光軸Ｏに対して鉛直な面において互いに異なる方向に偏心させて配置されるようになっている。また、各第２の接続ランド５８、６３が配置される夫々の方向は、２つの通信ケーブル４３、４５の配置位置の方向に対応したものとなる。

すなわち、２つのＦＰＣ３８，３９の各第２の接続ランド５８、６３は、２つの通信ケーブル４３、４５の配置位置の方向に対応した方向に配置されているので、接続工程を容易に行うことが可能である。

また、２つのＦＰＣ３８、３９は、図３及び図７に示すように、対物レンズユニット２０の光軸Ｏの延長線Ｏａ側に曲げられた状態で、充填接着剤４８により固定保持されるようになっている。

ここで、従来例における２つの通信ケーブル１１８、１１９の構成に着目すると、図９に示す従来例では、２つの通信ケーブル１１８、１１９の先端部が、対物レンズユニットの光軸方向（光軸延長線方向）に対して同じ位置に配設されているので、２つの通信ケーブル１１８、１１９が短絡してしまう虞れがある。

しかしながら、本実施の形態では、通信ケーブル４３の前記先端部４３ａが、通信ケーブル４５の前記先端部４５ａよりも対物レンズユニット２０の光軸Ｏの延長線Ｏａ方向に前記予め設定された距離△Ｔずれた位置に配設されているので、２つの通信ケーブル４３、４５同士の短絡を防止することが可能となる。

尚、ＦＰＣ３８の通信ケーブル４３側の基端部３８ａは、ＦＰＣ３９の通信ケーブル４５側の基端部３９ａよりも対物レンズユニット２０の光軸Ｏの延長線Ｏａ方向に予め設定された距離△Ｔずれた位置に配設され、さらに、ＦＰＣ３８，３９の各第２の接続ランド５８、６３が、２つの通信ケーブル４３、４５の配置位置の方向に対応した異なる方向に配置されているので、２つの通信ケーブル４３、４５同士の接触、及び各接続ランド５８、６３同士の短絡についても防止可能である。

また、２つの固体撮像素子３５、３７に接続される２つのＦＰＣ３８、３９を備えた構造である場合には、２つのＦＰＣ３８、３９の基端部３８ａ、３９ａ又は接続ランド部５６、６１が金属枠部材４６に干渉してしまう虞れがある。

しかしながら、本実施の形態では、２つのＦＰＣ３８、３９は、図３及び図８に示すように、対物レンズユニット２０の光軸Ｏの延長線Ｏａ側に曲げられた状態で、充填接着剤４８により固定保持されているので、金属枠部材４６に、ＦＰＣ３８、３９の各基端部３８ａ、３９ａが近接することもなく、干渉の発生を防止できる。

ここで、撮像装置５１の組立工程を説明すると、固体撮像素子３７に第２のＦＰＣ３９を接続固定した後に、治具等を用いて第１のＦＰＣ３８の摘み部５４ａをハンドリングしながらこの第１のＦＰＣ３８を第１の固体撮像素子３５に接続固定する。

この場合、第１のＦＰＣ３８には、摘み部５４ａが設けられているので、作業者は治具等によってこの摘み部５４ａをハンドリングすることで、ＦＰＣ３８の固体撮像素子３５への取付を容易に行うことができる。さらに、この摘み部５４ａを有する接続部５４が延設方向に長く形成されているので、作業者は、このＦＰＣ３８を、対物レンズユニット２０の光軸Ｏの延長線Ｏａ側に容易に曲げることが可能である。

その後、作業者は、熱収縮チューブ４７内に、充填接着剤４８を充填することで、２つのＦＰＣ３８、３９が、図３及び図７に示すように、対物レンズユニット２０の光軸Ｏの延長線Ｏａ側に曲げられた状態で固定保持される。

従って、このような変形例によれば、通信ケーブル４３の前記先端部４３ａが、通信ケーブル４５の前記先端部４５ａよりも対物レンズユニット２０の光軸Ｏの延長線Ｏａ方向に前記予め設定された距離△Ｔずれた位置に配設されているので、２つの通信ケーブル４３、４５同士の短絡を防止することが可能となる。

また、２つのＦＰＣ３８、３９は、対物レンズユニット２０の光軸Ｏの延長線Ｏａ側に曲げられた状態で、充填接着剤４８により固定保持されているので、金属枠部材４６に、ＦＰＣ３８、３９の各基端部３８ａ、３９ａが近接することもなく、干渉の発生を防止できる。

さらに、第１のＦＰＣ３８には、摘み部５４ａが設けられているので、作業者は治具等によってこの摘み部５４ａをハンドリングすることで、ＦＰＣ３８の固体撮像素子３５への取付を容易に行うことができる。また、この摘み部５４ａを有する接続部５４が延設方向に長く形成されているので、作業者は、このＦＰＣ３８を、対物レンズユニット２０の光軸Ｏの延長線Ｏａ側に容易に曲げることが可能である。よって、撮像装置５１の組立性を向上できる。

以上の各実施の形態に記載した発明は、その実施の形態、及び変形例に限ることなく、その他、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々の変形を実施し得ることが可能である。さらに、前記実施の形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組合せにより種々の発明が抽出され得る。

例えば、実施の形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題が解決でき、述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。

［付記］
（付記項）
対物レンズユニットを通過した入射光を２つの光路に分割して出射するように、第１の光学部材と第２の光学部材とを接合して構成された光学ユニットと、
前記第１の光学部材と前記第２の光学部材との接合面で反射されて前記光学ユニットから出射された光を受光するもので、前記光の入射面が前記対物レンズユニットの光軸と平行になるように配設された第１の固体撮像素子に電気的に接続される前記第１の固体撮像素子の駆動に必要な電子部品が実装された第１の基板と
前記第１及び前記第２の光学部材を透過して前記光学ユニットから出射された光を受光するもので、前記光の入射面が前記対物レンズユニットの光軸に対して鉛直になるように配設された第２の固体撮像素子に電気的に接続される前記第２の固体撮像素子の駆動に必要な電子部品が実装された第２の基板と、
前記第１の基板に電気的に接続され、前記第１の基板を介して前記電子部品への給電及び前記第１の固体撮像素子との信号の送受を行う第１のケーブルと、
前記第２の基板に電気的に接続され、前記第２の基板を介して前記電子部品への給電及び前記第２の固体撮像素子との信号の送受を行う第２のケーブルと、を具備する撮像装置において、
前記第１のケーブルと前記第２のケーブルとは、前記対物レンズユニットの光軸に対して鉛直な面において、前記第１のケーブルの断面と前記第２のケーブルの断面とが前記第２の固体撮像素子の入射面の対角方向となるように斜めに配設したことを特徴とする撮像装置。

本発明に係る撮像装置の一実施の形態を示し、撮像装置を備えた硬性電子内視鏡の全体構成を示す構成図。図１の硬性電子内視鏡の先端部の断面図。図２の先端部に配された撮像装置の構成を説明するための説明図。撮像装置内の凝固接着剤が均一に設けられた状態を示す図３のＢ−Ｂ線断面図。図３のＡ矢印方向から見た場合の構成を説明するための説明図。図３の撮像装置に設けられた２つのＦＰＣの構成を説明する図。図３のＡ矢印方向から見た場合の２つのＦＰＣの配置構成を説明するため説明図。図７の２つのＦＰＣと２つの通信ケーブルとの配置構成を説明するための説明図。従来の撮像装置の構成を示す説明図。

符号の説明

１…硬性電子内視鏡
２…挿入部
１１…先端部
１２…湾曲部
１３…硬質管部
２０…対物レンズユニット
２４…レンズ保持枠
２８Ａ…プリズムユニット接合部、
２８…保持ホルダ、
３０…プリズムユニット、
３１…プリズム部、
３０Ａ…反射面、
３５…第１の固体撮像素子、
３７…第２の固体撮像素子、
３８…第１のＦＰＣ、
３９…第２のＦＰＣ、
４０、４１…電子部品、
４２、４４、４４ａ…信号線、
４３…第１の通信ケーブル、
４５…第２の通信ケーブル、
４６…金属枠部材、
４７…熱収縮チューブ、
４８…充填接着剤。

Claims

対物レンズユニットを通過した入射光を２つの光路に分割して出射するように、第１の光学部材と第２の光学部材とを接合して構成された光学ユニットと、
前記第１の光学部材と前記第２の光学部材との接合面で反射されて前記光学ユニットから出射された光を受光するもので、前記光の入射面が前記対物レンズユニットの光軸と平行になるように配設された第１の固体撮像素子に電気的に接続される前記第１の固体撮像素子の駆動に必要な電子部品が実装された第１の基板と、
前記第１及び前記第２の光学部材を透過して前記光学ユニットから出射された光を受光するもので、前記光の入射面が前記対物レンズユニットの光軸に対して鉛直になるように配設された第２の固体撮像素子に電気的に接続される前記第２の固体撮像素子の駆動に必要な電子部品が実装された第２の基板と、
前記第１の基板に電気的に接続され、前記第１の基板を介して前記電子部品への給電及び前記第１の固体撮像素子との信号の送受を行う第１のケーブルと、
前記第２の基板に電気的に接続され、前記第２の基板を介して前記電子部品への給電及び前記第２の固体撮像素子との信号の送受を行う第２のケーブルと、
を具備する撮像装置において、
前記第１のケーブルと前記第２のケーブルとを、隣り合うように配置し、前記対物レンズユニットの光軸に対して鉛直な面における前記第１のケーブルの中心と前記第２のケーブルの中心とを結ぶ直線を、該面内において前記第２の固体撮像素子の入射面の対角方向となるように配設した、
ことを特徴とする撮像装置。
前記第１の基板と前記第２の基板とは、前記電子部品が前記対物レンズユニットの光軸延長線方向に対向して配設されたことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
前記第１のケーブルと前記第２のケーブルとは、前記第１及び第２の基板に夫々電気的に接続される複数の信号線を内部に夫々有し、これら信号線が露出する各先端部が前記対物レンズユニットの光軸方向にずれた位置に配設したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の撮像装置。
前記第１の基板と前記第２の基板とは、前記第１のケーブルと前記第２のケーブルとの前記対物レンズユニットの光軸方向にずれた位置に合わせて配設したことを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
前記第１の基板の前記第１のケーブル側の基端部が前記第２の基板の第２のケーブル側の基端部よりも前記対物レンズユニットの光軸延長線方向に予め設定された距離分ずれた位置に配設した場合、前記第１のケーブルの前記先端部は、前記第２のケーブルの前記先端部よりも前記対物レンズユニットの光軸延長線方向に前記予め設定された距離分ずれた位置に配設したことを特徴とする請求項４に記載の撮像装置。
前記第１の基板の延出方向の長さは、前記第２の基板の延出方向の長さよりも大きいことを特徴とする請求項１から請求項５の何れか一項に記載の撮像装置。
前記第１の基板は前記第１のケーブルの複数の信号線を電気的に接続するための接続ランド部を有し、前記第２の基板は前記第２のケーブルの複数の信号線を電気的に接続するための接続ランド部を有し、前記第１の基板の前記接続ランド部と前記第２の基板の前記接続ランド部とは、前記第１のケーブルと前記第２のケーブルとの位置に合わせた位置に設けられたもので、前記対物レンズユニットの光軸に対して鉛直な面において、前記第２の固体撮像素子の入射面の対角方向となるように偏心して配設したことを特徴とする請求項１から請求項６の何れか一項に記載の撮像装置。
前記第１の基板の前記接続ランド部と前記第２の基板の前記接続ランド部とは、前記電子部品が実装されない夫々の基板の面上に設けられていることを特徴とする請求項７に記載の撮像装置。