JP5711178B2 - 撮像装置及びこの撮像装置を用いた内視鏡 - Google Patents

撮像装置及びこの撮像装置を用いた内視鏡 Download PDF

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本発明は、複数の電子部品を実装するフレキシブル基板を有する撮像装置、及びこの撮像装置を用いた内視鏡に関する。
従来より、内視鏡は、医療分野及び工業分野において広く用いられている。被写体は、内視鏡の挿入部の先端部に設けられた撮像素子により撮像され、被写体像がモニタ装置に表示される。術者等は、そのモニタに映し出された被写体の画像を見て、観察等を行うことができる。
内視鏡の場合、撮像装置を構成する撮像ユニットの小型化のため、挿入部の先端部内に設けられる電子部品の撮像素子は、ベアチップの撮像素子であり、フレキシブル基板上に実装される。また、このフレキシブル基板上には、このベアチップの撮像素子以外の複数の電子部品も実装される。複数の電子部品としては、例えば、撮像素子を駆動したり撮像素子からの信号を処理する信号処理ICや、コンデンサ等の実装部品などがある。
内視鏡の挿入部の外径を小さく、また挿入部の先端部の長さを短くする、すなわち挿入部の先端部を小型化するため、ベアチップの撮像素子及び信号処理IC等の電子部品が実装されたフレキシブル基板を折り曲げて、挿入部の先端部内に収納して撮像装置は構成される。
この種の従来の撮像装置としては、例えば、特許文献1によって開示された固体撮像装置がある。
この特許文献1に記載の固体撮像装置は、フレキシブル基板を折り曲げることによって、固体撮像素子チップの背面側の後方にて背面と垂直な方向に沿って延出して固体撮像素子チップの背面との内角で挟まれた空間を形成する、少なくとも1つの延出平面部を有するフレキシブル基板と、空間において延出平面部に実装されたコンデンサや信号処理ICである先端部IC等の電子部品と、延出平面部における、電子部品の実装面の裏面側と固体撮像素子チップのパッド電極とを電気的に接続する接続手段と、を有している。
この構成とすることにより、固体撮像素子チップの水平方向及び垂直方向の寸法縮小と、固体撮像素子チップに接続されるフレキシブル基板の縮小とを可能にしている。
特許第3216650号公報
しかしながら、特許文献1に記載の固体撮像装置では、上記構成の固体撮像装置を製造する場合、固体撮像素子チップの背面との内角で挟まれた空間を形成するようにフレキシブル基板を折り曲げると、折り曲げ部分の起点を支持する部材がなく、フレキシブル基板の折り曲げ部分の曲げ曲面が大きくなり、無駄なスペースが出来てしまい、固体撮像装置を内蔵する内視鏡の先端部の小型化に影響を及ぼしてしまう。
また、例えば受光面の大きさが1.5mm以下の様な非常に小さな固体撮像素子チップを用いる場合、フレキシブル基板も非常に小型であり、フレキシブル基板を曲げる起点を定めることが非常に困難であり、折り曲げ部分の位置が安定しない。
また、特許文献1に記載の撮像装置は、先端部の主要構成部材である先端硬質部の長手方向の長さを短くするために、フレキシブル基板の延出平面部において電子部品を固体撮像素子チップ側に近づければ近づける程、外部信号線と電気的に接続される電子部品の端子である導通端子がフレキシブル基板の折り曲げ部分に近付き、あるいは折り曲げ部分に配置されてしまう。
このため、フレキシブル基板の折り曲げ部分における折り曲げ時に、フレキシブル基板の歪みにより、導通端子とフレキシブル基板との接続部に歪み応力がかかり、導通端子のフレキシブル基板からの剥がれが生じる虞がある。例えば受光面の大きさが1.5mm以下の様な非常に小さな撮像素子を用いる場合、フレキシブル基板に搭載される電子部品も非常に小型であり、フレキシブル基板の折り曲げ部と導通端子との距離も非常に近く、接続部の剥がれが生じやすい。
このような導通端子のフレキシブル基板からの剥がれ等の発生は、電子部品とフレキシブル基板との電気的接続の信頼性を低下させる。
従って、このような理由により、前記特許文献1に記載の固体撮像装置では、撮像装置の小型化を満足することが出来ず、ひいてはこの撮像装置を内蔵する内視鏡挿入部の先端硬質部の小型化を満足することができない。
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、簡単な構成で、撮像装置の小型化と、内視鏡挿入部の先端硬質部の小型化とを図ることができる撮像装置及びこの撮像装置を用いた内視鏡を提供することを目的とする。
本発明の一態様の撮像装置は、表面に受光面を有する撮像素子と、複数の電子部品と、前記撮像素子と前記複数の電子部品と外部信号線とを電気的に接続するように前記撮像素子と前記複数の電子部品とが実装され、少なくとも1つの折り曲げ部を有するフレキシブル基板と、を有し、少なくとも1つの前記電子部品である起点電子部品は、前記フレキシブル基板の少なくとも1つの前記折り曲げ部を折り曲げる起点となる稜線である起点稜線を外周に有し、さらに、前記外部信号線と電気的に接続される複数の導通端子が、前記外周の前記起点稜線より前記起点稜線と異なる稜線に近接し配設されたことを特徴とする。
本発明によれば、簡単な構成で、撮像装置の小型化と、内視鏡挿入部の先端硬質部の小型化とを図ることができる撮像装置及びこの撮像装置を用いた内視鏡を実現することができる。
本発明の第1の実施形態に係わるフレキシブル基板の表面を示す平面図 本発明の第1の実施形態に係わる、複数の電子部品が実装されたフレキシブル基板の上面を示す上面図 図2のフレキシブル基板にさらに撮像素子を実装した状態のフレキシブル基板の側面図 図3のフレキシブル基板の一部を折り曲げた状態の撮像装置の側面図。 図4のA矢印方向から見た場合の撮像装置の正面図 図4の撮像装置の構成を説明するための一部破断した撮像装置の斜視図 本発明の実施形態の変形例1に係る、複数の電子部品が実装されたフレキシブル基板の上面を示す上面図 図7のフレキシブル基板に撮像素子を実装し、フレキシブル基板の一部を折り曲げた状態の撮像装置の側面図。 図8のB矢印方向から見た場合の撮像装置の正面図 本発明の実施形態の変形例2に係る、複数の電子部品が実装されたフレキシブル基板の上面を示す上面図 図10のフレキシブル基板に撮像素子を実装し、フレキシブル基板の一部を折り曲げた状態の撮像装置の側面図 図11のC矢印方向から見た場合の撮像装置の正面図 本発明の実施形態の変形例3に係る、複数の電子部品が実装されたフレキシブル基板の上面を示す上面図 図13のフレキシブル基板に撮像素子を実装し、フレキシブル基板の一部を折り曲げた状態の撮像装置の側面図 図14のD矢印方向から見た場合の撮像装置の正面図 本発明の第2の実施形態に係わる、複数の電子部品が実装されたフレキシブル基板の上面を示す上面図 図16のフレキシブル基板に撮像素子を実装し、フレキシブル基板の一部を折り曲げた状態の撮像装置の側面図 図17のE矢印方向から見た場合の撮像装置の正面図 図17の撮像装置の構成を説明するための撮像装置の斜視図
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
なお、以下の説明に用いる各図においては、各構成要素を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各構成要素毎に縮尺を異ならせてあるものもあり、本発明は、これらの図に記載された構成要素の数量、構成要素の形状、構成要素の大きさの比率、及び各構成要素の相対的な位置関係のみに限定されるものではない。
(第1の実施形態)
図1は、本発明の実施の形態に係わるフレキシブル基板の表面を示す平面図、図2は、本発明の実施の形態に係わる、複数の電子部品が実装されたフレキシブル基板の上面を示す上面図、図3は、図2のフレキシブル基板にさらに撮像素子を実装した状態のフレキシブル基板の側面図、図4は、図3のフレキシブル基板の一部を折り曲げた状態の撮像装置の側面図である。
図3及び図4に示すように、本実施形態に係る撮像装置1は、撮像素子2と、信号処理IC3やコンデンサ4等の複数の電子部品と、フレキシブル基板5と、カバーガラス6と、を有して構成される。
まず、フレキシブル基板5の構成について、図1〜図3を用いて説明する。
図1及び図2に示すように、撮像装置1を構成するフレキシブル基板5は、例えばT字状に形成された柔軟性を有する基板である。このフレキシブル基板5の表面5Aは、第1〜第3の実装面5A1〜5A3と、第1及び第2の延設面5A4、5A5と、を有する。
第1の実装面5A1は、信号処理IC3を実装するための実装面であり、第2の実装面5A2は、表面5Aの、第1の実装面5A1の一方側(撮像素子2側)に延設された面で、撮像素子2を実装するための実装面である。第3の実装面5A3は、第2の延設面5A5を介して第1の実装面5A1から延設された面で、コンデンサ4を実装するための実装面である。
第1の延設面5A4は、表面5Aの、第1の実装面5A1の他方側(第2の実装面5A2とは逆側)に延設された面で、後述する複数の外部用導通ランド8が設けられた平面状の延設面である。第2の延設面5A5は前記第1の実装面5A1と第3の実装面5A3との間に延設されて配置される延設面である。なお、図1において、フレキシブル基板5のそれぞれの実装面と延設面の境界は一点鎖線で示されている。
フレキシブル基板5の表面5Aには、実装される撮像素子2や信号処理IC3等の複数の電子部品と、外部信号線との電気的な導通をとるための複数のランド電極(以下、導通ランドという)7、8、9が設けられている。
図1及び図4に示すように、表面5Aの第1の実装面5A1には、電子部品である信号処理IC3が実装されたときに電気的な導通をとるための複数(ここでは10個)の信号処理IC用導通ランド7が形成されている。
この第1の実装面5A1に隣接する第2の実装面5A2の端部には、撮像素子2が実装されたときに電気的な導通をとるための複数(ここでは5個)のリード11が形成されている。
また、第3の実装面5A3には、電子部品であるコンデンサ4が実装されたときに電気的な導通をとるための複数(ここでは4個)のコンデンサ用導通ランド9が形成されている。
そして、第1の延設面5A4には、撮像素子2や信号処理IC3等の複数の電子部品と外部との電気的な導通をとるために、外部信号線が接続される複数(ここでは5個)の外部用導通ランド8が形成されている。なお、本実施形態においては、複数の外部用導通ランド8の全てを、フレキシブル基板5の表面5Aに設けているが、これに限らず、複数の外部用導通ランド8の一部もしくは全てが、フレキシブル基板5の裏面5B、例えば、第1の延設面5A4の裏面5B4または第3の実装面5A3の裏面5B3(図4参照)に設けられてもよい。
表面5Aの第2の実装面5A2に実装される撮像素子2は、例えば、CCDやCMOS等のイメージセンサである。撮像面(受光面)2Aが設けられた撮像素子2の表面は矩形であり、その矩形形状の一辺に沿って、撮像素子2の表面の受光面2Aの周辺部には、外部信号線と電気的に接続される導電端子である複数(ここでは5個)の撮像素子導電端子10が形成されている。フレキシブル基板5の第2の実装面5A2は、撮像素子2の側面に沿い配設され、撮像素子2の撮像素子導電端子10は、フレキシブル基板5の第2の実装面5A2の端部から導出されるリード11と、例えば半田部材を介して電気的に接続される。撮像素子2の表面には、受光面2Aを保護するカバーガラス6が設けられている。
また、表面5Aの、第1の実装面5A1に実装される電子部品3は、例えば、信号処理ICである。この信号処理IC3の裏面には、図4〜図6に示すように、外部信号線と電気的に接続される導電端子である複数(ここでは10個)の信号処理IC導電端子3aが形成されている。
信号処理IC3の信号処理IC導電端子3aは、フレキシブル基板5の第1の実装面5A1上の対応する信号処理IC用導通ランド7と、例えば、半田部材を介して電気的に接続される。
なお、図5は、図4のA矢印方向から見た場合の撮像装置の正面図、図6は、図4の撮像装置の構成を説明するための一部破断した撮像装置の斜視図である。
また、表面5Aの第3の実装面5A3に実装される2個の電子部品は、例えば、コンデンサ4である。これらのコンデンサ4は、例えば信号処理IC3における信号処理する際の信号のノイズ低減等を行う機能を有する。このコンデンサ4には、外部信号線と電気的に接続される導電端子である複数のコンデンサ導電端子を有し、フレキシブル基板5の第3の実装面5A3上の対応するコンデンサ用導通ランド9と、例えば半田部材を介して電気的に接続される。
なお、本実施形態においては、信号処理IC3を第1の実装面5A1に、コンデンサ4を第3の実装面5A3に、各々実装しているが、これに限らず、例えば信号処理IC3を第3の実装面5A3に、コンデンサ4を第1の実装面5A1に、各々実装してもよく、また、信号処理IC3とコンデンサ4を混在してフレキシブル基板5の各々の実装面に実装しても良い。
また、フレキシブル基板に実装される複数の電子部品は、信号処理IC3やコンデンサ4に限らず、例えば半導体素子や抵抗素子等、その他の電子部品をフレキシブル基板5の各々の実装面に実装しても良い。
また、フレキシブル基板5には、第1及び第2の延設面5A4、5A5を設けているが、これら延設面に信号処理IC用導通ランド7やコンデンサ用導通ランド9と同様の導通ランドを設け、電子部品を実装する実装面としても良い。
フレキシブル基板5は、多層構造を有し、その多層構造内に形成された複数の配線パターン12(図1参照)により、信号処理IC用導通ランド7と、外部用導通ランド8及びコンデンサ用導通ランド9を含む導通ランドと、リード11とは電気的に接続されている。
なお、フレキシブル基板5の表面5A及び裏面5Bは、信号処理IC用導通ランド7、外部用導通ランド8、及びコンデンサ用導通ランド9を含む導通ランドとリード11以外の領域は、絶縁性のレジストで覆われている。
本実施形態において、フレキシブル基板5は、フレキシブル基板5の一部を折り曲げるための折り曲げ部13を有している。なお、フレキシブル基板5の一部とは、第1の実装面5A1と第2の延設面5A5との境部である第1の折り曲げ部13a、及び第2の延設面5A5第3の実装面5A3との境部である第2の折り曲げ部13bである。
この第1の折り曲げ部13aは、図5に示すように、複数の電子部品の一つであり起点電子部品である信号処理IC3の、直方体の外形の外周の一縁部であり一稜線である起点稜線3bを折り曲げ起点として、信号処理IC3を内側に配設するように折り曲げられている。
そして、図5に示すように、第1の折り曲げ部13aを含む折り曲げ部13は、信号処理IC3を含む全ての電子部品を内側に配設するように、撮像素子2の受光面2Aの光軸Oの周りに光軸Oと平行に設けられており、全ての電子部品は、フレキシブル基板5の表面5Aに実装されている。
このように、本実施形態のフレキシブル基板5は、折り曲げ部13を備えることにより、信号処理IC3が内側に配置されるように該フレキシブル基板5の一部、すなわち、第2の延設面5A5及び第3の実装面5A3を折り曲げる。そして、このフレキシブル基板5の第1の折り曲げ部13aの折り曲げ時に、信号処理IC3の起点稜線3bを折り曲げ起点として、撮像素子2の受光面2Aの光軸Oの周りに折り曲げることができる。
これにより、フレキシブル基板5の第1の折り曲げ部13aを安定して折り曲げることができ、第1の折り曲げ部13aの位置が安定する。
そして、フレキシブル基板5を、撮像素子2の外形寸法の範囲内の大きさの信号処理IC3の起点稜線3bを折り曲げ起点として折り曲げ、図4及び図5に示すように、フレキシブル基板5に実装される全ての電子部品を、撮像素子2の裏面の投影面からはみ出ることなく、撮像素子2の裏面側に該裏面に対向し配設する。
これにより、フレキシブル基板5を折り曲げて挿入部の先端部内に収納して構成される撮像装置1において、フレキシブル基板5を、撮像装置を内蔵する先端部の細径化に最適な撮像素子2の外形寸法の範囲内に配置することができる。
なお、フレキシブル基板5は、第1の折り曲げ部13aの他に、第2の折り曲げ部13bを有する。この第2の折り曲げ部13bは、第3の実装面5A3が第2の延設面5A5に対して略直角となるように第3の実装面5A3を折り曲げるための部分である。このため、フレキシブル基板5を折り曲げ部13aと13bにおいて折り曲げたときに、第3の実装面5A3上に配設されたコンデンサ4を、撮像素子2の裏面側で該裏面と対向しかつ、信号処理IC3の上面と対向する位置に配置することができる。
また、本実施形態のフレキシブル基板5は、信号処理IC用導通ランド7、外部用導通ランド8及びコンデンサ用導通ランド9を含む導通ランドが、折り曲げ部13を除く、フレキシブル基板5上の領域に設けられている。
そして、図2に示すように、起点電子部品である信号処理IC3の、外部信号線と電気的に接続される信号処理IC導電端子3aが、信号処理IC3の外周の起点稜線3bと異なる稜線に近接し配設されている。
このため、フレキシブル基板5の第1の折り曲げ部13aにおける折り曲げ時に、フレキシブル基板5に歪み応力が加わったとしても、起点電子部品である信号処理IC3の外部信号線と電気的に接続される信号処理IC導電端子3aの、フレキシブル基板5の信号処理IC用導通ランド7からの剥がれ等が生じる虞れもない。
これにより、フレキシブル基板5の第1の折り曲げ部13aに近接するように信号処理IC3を配置することができるので、撮像装置1を小型化することができる。
また、撮像素子2の裏面側に近接するように信号処理IC3を配置することができるので、撮像装置1の、光軸O方向に沿った長手方向の寸法を短くすることができる。
また、図2に示すように、外部信号線に電気的に接続されない非導電ランド7cをフレキシブル基板5の第1の折り曲げ部13aに近接し設けるとともに、信号処理IC3に非導電ランド7cと接続される非導電端子3cを設けてもよい。すなわち、起点電子部品である信号処理IC3は、起点稜線3bに最も近接する信号処理IC導電端子3aと起点稜線3bとの間に配設され、外部信号線と電気的に接続されずフレキシブル基板5の非導電ランド7cに接続される非導電端子3cを有する。これにより、フレキシブル基板5の第1の折り曲げ部13aにおける折り曲げ時に、フレキシブル基板5に歪み応力が加わったとしても、歪み応力が、信号処理IC導電端子3aと信号処理IC用導通ランド7との接続部に伝わることを防ぐことができる。
次に、本実施形態の撮像装置1を製造する手順について図1〜図6を用いて説明する。
まず、図1及び図2に示した、複数の電子部品であるコンデンサ4が実装されたフレキシブル基板5を作成する。その作成は、従来の、所定の配線パターン12が形成されたフレキシブル基板5上に、クリーム半田を印刷し、マウンタ(図示せず)により複数のコンデンサ4を搭載し、その後半田リフローにより、複数のコンデンサ4をフレキシブル基板5の第3の実装面5A3のコンデンサ用導通ランド9上に実装することによって、行われる。
フレキシブル基板5の第1の実装面5A1上の複数の信号処理IC用導通ランド7に関しても、信号処理IC用導通ランド7上にクリーム半田を塗布し、信号処理IC3の実装(接続)をコンデンサ用導通ランド9と同様に半田リフローにより行う。なお、複数の信号処理IC用導通ランド7間の間隔が狭い場合は、例えば複数の信号処理IC用導通ランド7及び信号処理IC3の信号処理IC導電端子3aの表面を金等で形成し、フリップチップボンダー(図示せず)等を用いてフレキシブル基板5の表面5Aの実装面に搭載して、その後超音波接合等の手法により、信号処理IC3をフレキシブル基板5上に固定して実装してもよい(図2参照)。
その後、フレキシブル基板5の第3の実装面5A3を、第2の折り曲げ部13bを介して、表面5A側へと折り曲げる。このとき、第3の実装面5A3が、第2の延設面5A5に対して垂直に配置されるように折り曲げておく。
さらに、フレキシブル基板5の第2の延設面5A5を、第1の折り曲げ部13aを介して、表面5A側へと折り曲げる。このとき、フレキシブル基板5の第2の延設面5A5は、信号処理IC3の起点稜線3bを折り曲げ起点として、撮像素子2の受光面2Aの光軸Oの周りに折り曲げられ、該第2の延設面5A5が表面5Aに対して垂直に配置される。
すると、フレキシブル基板5は、図4及び図5に示すように折り曲げられることになる。すなわち、フレキシブル基板5の折り曲げ部13を有する部分の形状は、撮像素子2の受光面2Aの光軸Oに直交する方向の断面がコの字状となる。そして、このフレキシブル基板5のコの字状に形成された内部5Cを、図示しない充填材を用いて充填し仮固定する。フレキシブル基板5の内部5Cに充填剤を充填することにより、フレキシブル基板5のコの状の形状を確保することができる。
次に、フレキシブル基板5の第2の実装面5A2上に、予め受光面側にカバーガラス6を透明な接着剤を用いて固定した撮像素子2の側面を配置し、この撮像素子2の撮像素子導電端子10と、第2の実装面5A2の端部から導出されるリード11との接続を行う。
このとき、撮像素子2を第2の実装面5A2上に配置した状態で、リード11を折り曲げて、該リード11が撮像素子導電端子10上に当接した配置状態で、該リード11と撮像素子導電端子10とを接続し(図3参照)、その後、撮像素子2の裏面でありフレキシブル基板5の内部5Cに充填剤を充填することにより、撮像素子2とフレキシブル基板5とを本固定する。
その後、フレキシブル基板5の第1の延設面5A4上の複数の外部用導通ランド8に対応する図示しない外部信号線を、半田により接続する。
こうして、図6に示すような撮像装置1が構成される。
なお、フレキシブル基板5の折り曲げ手順において、最初に第2の折り曲げ部13bを介して第3の実装面5A3を折り曲げたが、作業内容によっては最初に第1の折り曲げ部13aを介して第2の延設面5A5を折り曲げ、その後に、第3の実装面5A3を折り曲げてもよい。
以上、説明したように本実施形態の撮像装置1は、フレキシブル基板5の第1の折り曲げ部13aによって、信号処理IC3を内側に配置するように該フレキシブル基板5の第1の折り曲げ部13aを折り曲げ、また、このフレキシブル基板5の第1の折り曲げ部13aの折り曲げ時に、信号処理IC3の起点稜線3bを折り曲げ起点として、撮像素子2の受光面2Aの光軸Oの周りに折り曲げることができ、フレキシブル基板5の第2の延設面5A5を信号処理IC3の側面に沿って配置することができる。つまり、フレキシブル基板5に実装される全ての電子部品を、撮像素子2の裏面の投影面からはみ出ることなく、撮像素子2の裏面側に該裏面に対向し配設する。
これにより、フレキシブル基板5を折り曲げて挿入部の先端部内に収納して構成される撮像装置1において、信号処理IC3やコンデンサ4の複数の電子部品が実装されたフレキシブル基板5を、撮像装置1の小形化に最適な撮像素子2の外形寸法の範囲内に配置することができる。すなわち、撮像素子2の受光面2Aに平行な方向における撮像装置1の断面サイズは、撮像素子2のサイズと同等あるいは略同等にすることができるので、撮像装置1の小形化を図ることができ、内視鏡の先端部の細径化に大きく寄与する。
また、本実施形態の撮像装置1は、フレキシブル基板5の、信号処理IC用導通ランド7、外部用導通ランド8及びコンデンサ用導通ランド9を含む導通ランドが、折り曲げ部13を除く、フレキシブル基板5上の領域に設けられている。
そして、起点電子部品である信号処理IC3の、外部信号線と電気的に接続される信号処理IC導電端子3aが、信号処理IC3の外周の起点稜線3bと異なる稜線に近接し配設されているので、フレキシブル基板5の第1の折り曲げ部13aにおける折り曲げ時に、フレキシブル基板5に歪み応力が加わったとしても、起点電子部品である信号処理IC3の外部信号線と電気的に接続される信号処理IC導電端子3aの、フレキシブル基板5の信号処理IC用導通ランド7からの剥がれ等が生じる虞れもない。
これにより、フレキシブル基板5の第1の折り曲げ部13aに近接するように信号処理IC3を配置することができるので、撮像装置1を小型化することができる。
また、撮像素子2の裏面側に近接するように信号処理IC3を配置することができるので、撮像装置1の、光軸O方向に沿った長手方向の寸法を縮小することができ、内視鏡の先端部の先端硬質部長を縮小することができる。
従って、第1の実施形態によれば、簡単な構成で、簡単な構成で、撮像装置1の小形化と、内視鏡挿入部の先端硬質部長の短縮化とを図ることができる撮像装置1及びこの撮像装置1を用いた内視鏡の実現が可能となる。
なお、本実施形態の撮像装置1のフレキシブル基板5は、図1及び図2に示す構成に限定されるものではなく、例えば後述する変形例1〜3に示す構成としてもよい。このような変形例1〜3について図7〜図15を用いて説明する。
(変形例1)
図7は、本発明の実施形態の変形例1に係る、複数の電子部品が実装されたフレキシブル基板の上面を示す上面図、図8は、図7のフレキシブル基板に撮像素子を実装し、フレキシブル基板の一部を折り曲げた状態の撮像装置の側面図、図9は、図8のB矢印方向から見た場合の撮像装置の正面図である。なお、図7〜図9は、第1の実施形態と同様な構成要素については同一符号を付して説明を省略し、異なる部分のみを説明する。
上述した実施の形態に係る撮像装置1は、図2及び図4に示すように、フレキシブル基板5の第3の実装面5A3上に実装された電子部品であるコンデンサ4が撮像素子2の裏面側で、かつ下向きに配置される構成であり、信号処理IC3とコンデンサ4の複数の電子部品は、フレキシブル基板の一面である表面5Aに実装されるが、本変形例1では、コンデンサ4が撮像素子2の裏面側で、かつ上向きとなるようにフレキシブル基板5に実装され、複数の電子部品がフレキシブル基板の両面である表面5A及び裏面5Bに実装される。
すなわち、図7に示すように、フレキシブル基板5は、第3の実装面5A3が延設される第2の延設面5A5の、光軸Oと直交する方向の長さLを、図2に示す第2の延設面5A5の長さよりも短くするように構成される。
また、フレキシブル基板5の第3の実装面5A3の裏面5B3に、電子部品であるコンデンサ4を実装する。この場合、コンデンサ用導通ランド9は、表面5Aの第3の実装面5A3上に設けられているので、コンデンサ4とコンデンサ用導通ランド9との電気的接続は、貫通ビア等の貫通電極によって行われる。
このように構成されたフレキシブル基板5を、第1の実施形態と同様に、第1及び第2の折り曲げ部13a、13bを介して折り曲げることにより、図8及び図9に示すように、本変形例1における撮像装置1Aは構成される。
すなわち、第3の実装面5A3の裏面5B3に実装されたコンデンサ4は、第1の実施形態(図4参照)とは逆側に配置されるとともに、撮像素子2の背面側に配置される。また、第2の延設面5A5の長さLを短くしたことにより、第1の実装面5A1に対するコンデンサ4の実装高さを第1の実施形態(図4参照)よりも低くすることができる。
なお、コンデンサ用導通ランド9を、第3の実装面5A3の裏面5B3上に設け、この裏面5B3上に設けたコンデンサ用導通ランド9に対してコンデンサ4を実装しても良い。
また、フレキシブル基板5の、第3の実装面5A3が延設される第2の延設面5A5の、光軸Oと直交する方向の長さLを、信号処理IC3の高さと略同一の長さとして、第2の折り曲げ部13bを、第1の折り曲げ部13aと同様に、信号処理IC3の稜線を折り曲げ起点として折り曲げても良い。すなわち、信号処理IC3の図9に示す左上の稜線を第2の折り曲げ部13bを折り曲げる起点となる起点稜線として、フレキシブル基板5の第2の折り曲げ部13bを折り曲げても良い。
これにより、信号処理IC3やコンデンサ4の複数の電子部品が実装されたフレキシブル基板5を、撮像装置の小形化に最適な撮像素子2の外形寸法の範囲内に配置することができる。すなわち、撮像素子2の受光面2Aに平行な方向における撮像装置1の断面サイズは、撮像素子2のサイズよりも小さくすることができるので、撮像装置1の小形化を図ることができ、内視鏡の先端部の細径化に大きく寄与する。
従って、本変形例1によれば、コンデンサ4をフレキシブル基板5の第3の実装面5A3の裏面5B3に実装して折り曲げて構成した場合でも、前記第1の実施形態と同様の効果が得られる他に、撮像素子2の受光面2Aに平行な方向における撮像装置1Aの断面サイズを、撮像素子2のサイズよりも小さくすることができるので、撮像装置1Aの小形化を図ることができ、内視鏡の先端部の細径化に大きく寄与できる。
(変形例2)
図10は、本発明の実施形態の変形例2に係る、複数の電子部品が実装されたフレキシブル基板の上面を示す上面図、図11は、図10のフレキシブル基板に撮像素子を実装し、フレキシブル基板の一部を折り曲げた状態の撮像装置の側面図、図12は、図11のC矢印方向から見た場合の撮像装置の正面図である。なお、図10〜図12は、第1の実施形態と同様な構成要素については同一符号を付して説明を省略し、異なる部分のみを説明する。
上述した実施の形態に係る撮像装置1は、図2及び図4に示すように、フレキシブル基板5の第1の実装面5A1に延設する第1の延設面5A4上に複数の外部用導通ランド8を設け、信号処理IC用導通ランド7やコンデンサ用導通ランド9や外部用導通ランド8からなる複数の導通ランドを、フレキシブル基板の一面である表面5Aに設けて構成したが、本変形例2では、第1の延設面5A4を第3の実装面5A3に延設して設け、この第1の延設面5A4に複数の外部用導通ランド8が撮像素子2の裏面側で、かつ上面側に配置されるように設け、複数の導通ランドをフレキシブル基板の両面である表面5A及び裏面5Bに設けている。
すなわち、図10に示すように、フレキシブル基板5の第3の実装面5A3に、第1の実施形態における第1の延設面5A4を、撮像素子2の裏面側方向に延設して設ける。そして、第1の延設面5A4の裏面5B4上に、複数の外部用導通ランド8を設けて構成する。これら複数の外部用導通ランド8には、図示しない外部信号線が接続される。
また、図10に示すように、フレキシブル基板5は、第3の実装面5A3が延設される第2の延設面5A5の、光軸Oと直交する方向の長さLを、図2に示す第2の延設面5A5の長さよりも所定量短くするように構成される。
なお、この所定量とは、フレキシブル基板5を曲げて構成した場合に、第1の実装面5A1に対する、外部信号線が接続される外部用導通ランド8の実装高さが、撮像素子2の高さ寸法よりも小さくなる寸法量である。
なお、外部用導通ランド8を、第1の延設面5A4の表面5A上に設けて構成しても良い。
このように構成されたフレキシブル基板5を、第1の実施形態と同様に、第1及び第2の折り曲げ部13a、13bを介して折り曲げることにより、図11及び図12に示すように、本変形例2における撮像装置1Bは構成される。
すなわち、第3の実装面5A3に実装されたコンデンサ4は、第1の実施形態(図4参照)と同様に配置されるが、外部用導通ランド8は、この第3の実装面5A3に延設される第1の延設面5A4の裏面5B4上に設けられている。このため、フレキシブル基板5の折り曲げ後には、外部用導通ランド8は、撮像装置1Bの先端側でかつ、露出する上面に配置される。従って、外部用導通ランド8と、外部信号線との接続作業が行い易くなる。
また、前記第1変形例と同様に、第2の延設面5A5の長さLを所定量短くしたことにより、第1の実装面5A1に対する、コンデンサ4及び外部用導通ランド8の高さが第1の実施形態(図4参照)よりも低くなる。
これにより、コンデンサ4及び外部用導通ランド8が設けられたフレキシブル基板5を、撮像装置の小形化に最適な撮像素子2の外形寸法の範囲内に配置することができる。すなわち、撮像素子2の受光面2Aに平行な方向における撮像装置1Bの断面サイズは、撮像素子2のサイズよりも小さくすることができるので、撮像装置1Bの小形化を図ることができ、内視鏡の先端部の細径化に大きく寄与する。
従って、本変形例2によれば、外部用導通ランド8を、第3の実装面5A3の先端側に延設された第1の延設面5A4の裏面6B4上に設けて外部用導通ランド8が上面に配置されるように構成したことにより、これらの外部用導通ランド8と外部信号線との接続作業を容易に行うことができる。その他の効果は前記変形例1と同様である。
(変形例3)
図13は、本発明の実施形態の変形例3に係る、複数の電子部品が実装されたフレキシブル基板の上面を示す上面図、図14は、図13のフレキシブル基板に撮像素子を実装し、フレキシブル基板の一部を折り曲げた状態の撮像装置の側面図、図15は、図14のD矢印方向から見た場合の撮像装置の正面図である。なお、図13〜図15は、第1の実施形態と同様な構成要素については同一符号を付して説明を省略し、異なる部分のみを説明する。
上述した変形例2に係る撮像装置1Bは、図10及び図11に示すように、フレキシブル基板5の第3の実装面5A3上に2つのコンデンサ4を近接して設けて構成したが、本変形例3では、フレキシブル基板の折り曲げ後に、2つのコンデンサ4が信号処理IC3の長手方向の両側近傍にそれぞれ配置されるようにフレキシブル基板5に実装される。
すなわち、図13に示すように、フレキシブル基板5の第3の実装面5A3を第1の延設面5A4に替えるとともに、第3の実装面5A3を、この第1の延設面5A4の長手方向の両側に、それぞれ延設して設ける。そして、これら2つの第3の実装面5A3上に、それぞれ一対のコンデンサ用導通ランド9を設けて構成する。これらのコンデンサ用導通ランド9に、コンデンサ4を実装する。また、複数の外部用導通ランド8については、フレキシブル基板5の第1の延設面5A4の裏面5B4に設けるように構成する。
また、フレキシブル基板5は、フレキシブル基板5の前記2つの第1の実装面5A3の構成に伴い、図13に示すように、第1の実装面5A1と第2の実装面5A2との間に、第3の延設面5A6を設けて構成する。この第3の延設面5A6は、フレキシブル基板5を折り曲げた場合に、図14に示すように、2つのコンデンサ4が撮像素子2の裏面側で該信号処理IC3の長手方向の両側に配置された際に該信号処理IC3に当接するのを防ぐために設けた領域である。
さらに、フレキシブル基板5は、前記図10に示す変形例2と同様に、第2の延設面5A5の、光軸Oと直交する方向の長さLを、図2に示す第2の延設面5A5の長さよりも所定量短くするように構成される。
なお、この所定量とは、フレキシブル基板5を曲げて構成した場合に、第1の実装面5A1に対する、コンデンサ4の実装高さが、撮像素子2の高さ寸法よりも小さくなる寸法量である。
また、第2の延設面5A5の長さLをさらに短くしたり、あるいは外部用導通ランド8の実装高さが撮像素子2の幅寸法を超えない範囲で長く構成して、それぞれのコンデンサ4の実装高さを調整してもよい。
このように構成されたフレキシブル基板5を、第1の実施形態と同様に、第1及び第2の折り曲げ部13a、13bを介して折り曲げることにより、図14及び図15に示すように、本変形例3における撮像装置1Cは構成される。
すなわち、2つの第3の実装面5A3に実装された2つのコンデンサ4は、図14に示すように、撮像素子2の裏面側で、かつ信号処理IC3の上部で該信処理IC3の長手方向の両側に配置される。
また、前記第1変形例と同様に、第2の延設面5A5の長さLを所定量短くしたことにより、第1の実装面5A1に対する、コンデンサ4及び外部用導通ランド8の高さが第1の実施形態(図4参照)よりも低くなる。
このような構成により、コンデンサ4及び外部用導通ランド8が設けられたフレキシブル基板5を、撮像装置の小形化に最適な撮像素子2の外形寸法の範囲内に配置することができる。すなわち、撮像素子2の受光面2Aに平行な方向における撮像装置1Cの断面サイズは、撮像素子2のサイズよりも小さくすることができるので、撮像装置1Cの小形化を図ることができ、内視鏡の先端部の細径化に大きく寄与する。
また、変形例2と同様に、外部用導通ランド8は、第1の延設面5A4の裏面5B4上に設けられているため、フレキシブル基板5の折り曲げ後には、撮像装置1Bの先端側でかつ、露出する上面に配置される。従って、外部用導通ランド8と、外部信号線との接続作業が行い易くなる。
従って、本変形例3によれば、2つのコンデンサ4を、撮像素子2の裏面側で、かつ信号処理IC3の上部で該信処理IC3の長手方向の両側に配置するように構成したことにより、前記第1の実施形態と同様の効果が得られる他に、撮像素子2の受光面2Aに平行な方向における撮像装置1Cの断面サイズを、撮像素子2のサイズよりも小さくすることができるので、撮像装置1Cの小形化を図ることができ、内視鏡の先端部の細径化に大きく寄与できる。また、変形例2と同様に、これらの外部用導通ランド8と外部信号線との接続作業を容易に行うことができる。
(第2の実施形態)
図16は、本発明の第2の実施形態に係わる、複数の電子部品が実装されたフレキシブル基板の上面を示す上面図、図17は、図16のフレキシブル基板に撮像素子を実装し、フレキシブル基板の一部を折り曲げた状態の撮像装置の側面図、図18は、図17のE矢印方向から見た場合の撮像装置の正面図、図19は、図17の撮像装置の構成を説明するための撮像装置の斜視図である。なお、図16〜図19は、第1の実施形態と同様な構成要素については同一符号を付して説明を省略し、異なる部分のみを説明する。
上述した第1の実施形態に係る撮像装置1は、図4及び図6に示すように、撮像素子2の裏面に側面部が近接対向するように信号処理IC3をフレキシブル基板5の第1の実装面5A1上に実装した構成であるが、第2の実施形態では、信号処理IC3を撮像素子2の裏面側に積層するように設けて構成している。
具体的には、図16に示すように、フレキシブル基板5は、例えば、略長方形の基板である。このフレキシブル基板5は、表面5Aの中央部分に第1の実装面5A1を有し、この第1の実装面5A1の両側に2つの第3の実装面5A3がそれぞれ設けられている。
また、フレキシブル基板5は、第1の実装面5A1の両側で、かつ第3の実装面5A3との境界近傍に、第1の実施形態における第1の折り曲げ部13aを2つ設けて構成される。
図16及び図17に示すように、フレキシブル基板5の表面5Aの第1の実装面5A1上には、第1の実施形態と同様に複数の信号処理IC用導通ランド7が設けられている。この第1の実装面5A1の裏面5B1上には、前記複数の信号処理IC用導通ランド7に対応する撮像素子用導通ランド2Xが設けられている。
信号処理IC3の裏面には、第1の実施形態と同様に信号処理IC導電端子3aが形成されている。そして、信号処理IC3の信号処理IC導電端子3aは、フレキシブル基板5の第1の実装面5A1上の対応する信号処理IC用導通ランド7と、例えば半田部材を介して電気的に接続される。
また、撮像素子2は、裏面(背面)に入出力端子を備える、例えば裏面照射型の撮像素子である。この撮像素子2の裏面側には、撮像素子用導通ランド2Xに対応するように複数の撮像素子導通端子2aが形成されている。そして、撮像素子2の撮像素子導通端子2aは、フレキシブル基板5の第1の実装面5A1上の対応する撮像素子用導通ランド2Xと、例えば半田部材を介して電気的に接続される。
なお、撮像素子用導通ランド2Xと信号処理IC用導通ランド7との間は、貫通ビア等の貫通電極が形成されることにより、撮像素子2と信号処理IC3とが電気的に接続されるようにしてもよい。
2つの第3の実装面5A3面上には、それぞれ一対のコンデンサ用導通ランド9が設けられ、これらのコンデンサ用導通ランド9には、コンデンサ4が実装される。また、第3の実装面5A3の裏面5B3のそれぞれの下部には、複数の外部用導通ランド8が設けられて、これらの外部用導通ランド8には、図示しない外部信号線が半田等によって接続されるようになっている。
本実施形態では、2つの第1の折り曲げ部13a、13aは、信号処理IC3の2つの起点稜線3bを各々の折り曲げ起点として、撮像素子2の受光面2Aの光軸Oと直交するように光軸Oの周りにそれぞれ折り曲げられている。(図17参照)。
また、端子を構成する信号処理IC用導通ランド7、撮像素子用導通ランド2X、外部用導通ランド8及びコンデンサ用導通ランド9を含む導通ランドは、折り曲げ部13を除く、フレキシブル基板5上の領域に設けられている。
そして、図16に示すように、起点電子部品である信号処理IC3の、外部信号線と電気的に接続される信号処理IC導電端子3aが、信号処理IC3の外周の起点稜線3bと異なる稜線に近接し配設されている。
このように、本実施形態のフレキシブル基板5は、2つの第1の折り曲げ部13aを備えることにより、信号処理IC3を内側に配置し撮像素子2と積層するように該フレキシブル基板5の両側に位置する第3の実装面5A3を折り曲げることができる。また、フレキシブル基板5は、このフレキシブル基板5の2つの第3の実装面5A3の折り曲げ時に、信号処理IC3の起点稜線3bを折り曲げ起点として、撮像素子2の受光面2Aの光軸Oの周りに折り曲げることができる。
従って、フレキシブル基板5の両側の第3の実装面5A3を、それぞれ信号処理IC3の側面に沿って折り曲げることにより、図17〜図19に示すように、信号処理ICを、フレキシブル基板5を介して撮像素子2に積層した状態に配置することができる。
これにより、フレキシブル基板5を折り曲げて挿入部の先端部内に収納して構成される撮像装置において、フレキシブル基板5及び信号処理IC3を、撮像装置の小形化に最適な撮像素子2の外形寸法の範囲内に配置することができる。
また、本実施形態のフレキシブル基板5は、信号処理IC用導通ランド7、撮像素子用導通ランド2X、外部用導通ランド8及びコンデンサ用導通ランド9を含む導通ランドが、2つの第1の折り曲げ部13a、13aを除く、フレキシブル基板5上の領域に設けられている。
そして、起点電子部品である信号処理IC3の、外部信号線と電気的に接続される信号処理IC導電端子3aが、信号処理IC3の外周の起点稜線3bと異なる稜線に近接し配設されている。
このため、フレキシブル基板5の2つの第1の折り曲げ部13a、13aにおける折り曲げ時に、フレキシブル基板5に歪み応力が加わったとしても、起点電子部品である信号処理IC3の外部信号線と電気的に接続される信号処理IC導電端子3aの、フレキシブル基板5の信号処理IC用導通ランド7からの剥がれ等が生じる虞れもない。
これにより、フレキシブル基板5の第1の折り曲げ部13aに近接するように信号処理IC3を配置することができるので、撮像装置1を小型化することができる。
また、信号処理IC3を撮像素子2の裏面側に積層するように配置することができるので、撮像装置1Dの、光軸O方向に沿った長手方向の寸法を縮小することができる。
また、図16に示すように、外部信号線に電気的に接続されない非導電ランド7cをフレキシブル基板5の第1の折り曲げ部13aに近接し設けるとともに、信号処理IC3に非導電ランド7cと接続される非導電端子3cを設けてもよい。すなわち、起点電子部品である信号処理IC3は、起点稜線3bに最も近接する信号処理IC導電端子3aと起点稜線3bとの間に配設され、外部信号線と電気的に接続されずフレキシブル基板5の非導電ランド7cに接続される非導電端子3cを有する。
これにより、フレキシブル基板5の第1の折り曲げ部13aにおける折り曲げ時に、フレキシブル基板5に歪み応力が加わったとしても、歪み応力が、信号処理IC導電端子3aと信号処理IC用導通ランド7との接続部に伝わることを防ぐことができる。
なお、フレキシブル基板5における2つの第3の実装面5A3の端部をそれぞれ光軸O方向に近付くように、第3の実装面5A3の途中で折り曲げても良い。すなわち、信号処理IC3の図16に示す右下及び/または左下の稜線を、第3の実装面5A3を途中で折り曲げる起点となる起点稜線として、フレキシブル基板5を折り曲げても良い。これにより、撮像装置1Dの基端側における光軸Oに直交する断面サイズを小さくして小形化を図るように構成してもよい。
また、外部用導通ランド8は、2つの第3の実装面5A3の裏面5B3上にそれぞれ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つの第3の実装面5A3上に設けて構成してもよい。
従って、第2の実施形態によれば、信号処理IC3を撮像素子2の裏面側に積層するようにフレキシブル基板5を構成したことにより、前記第1の実施形態と同様、簡単な構成で、撮像装置1Dの小形化と、内視鏡挿入部の先端硬質部長の短縮化とを図ることができる撮像装置1D及びこの撮像装置1Dを用いた内視鏡の実現が可能となる。
本発明は、上述した実施の形態及び変形例に限定されるものではなく、本発明の要旨を変えない範囲において、種々の変更、改変等が可能である。
1、1A〜1D…撮像装置
2…撮像素子
2A…受光面
2X…撮像素子用導通ランド
2a…撮像素子導通端子
3…信号処理IC
3a…信号処理IC導電端子
3b…起点稜線
4…電子部品(コンデンサ)
5…フレキシブル基板
5A…表面
5A1…第1の実装面
5A2…第2の実装面
5A3…第3の実装面
5A4…第1の延設面
5A5…第2の延設面
5A6…3の延設面
5B…裏面
5C…内部
6…カバーガラス
7…信号処理IC用導通ランド
8…外部用導通ランド
9…コンデンサ用導通ランド
10…撮像素子導電端子
11…リード
12…配線パターン
13…折り曲げ部

Claims (6)

  1. 表面に受光面を有する撮像素子と、
    複数の電子部品と、
    前記撮像素子と前記複数の電子部品と外部信号線とを電気的に接続するように前記撮像素子と前記複数の電子部品とが実装され、少なくとも1つの折り曲げ部を有するフレキシブル基板と、
    を有し、
    少なくとも1つの前記電子部品である起点電子部品は、前記フレキシブル基板の少なくとも1つの前記折り曲げ部を折り曲げる起点となる稜線である起点稜線を外周に有し、さらに、前記外部信号線と電気的に接続される複数の導通端子が、前記外周の前記起点稜線より前記起点稜線と異なる稜線に近接し配設されたことを特徴とする撮像装置。
  2. 前記起点電子部品は、さらに、前記導通端子と前記起点稜線との間に配設され、前記外部信号線と電気的に接続されず前記フレキシブル基板と接続される非導電端子を有することを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
  3. 前記フレキシブル基板は、実装される全ての前記電子部品を前記撮像素子の裏面側に該裏面と対向し配設することを特徴とする請求項1または2に記載の撮像装置。
  4. 前記撮像素子は、前記表面に入出力端子である撮像素子端子を有し、
    前記フレキシブル基板は、前記撮像素子端子に接続するために少なくとも1つの面が前記撮像素子の側面に沿って配設されるとともに、前記折り曲げ部は、前記撮像素子の前記受光面の光軸と平行に設けられていることを特徴とする請求項1−3のいずれか1項に記載の撮像装置。
  5. 前記撮像素子は、裏面に入出力端子である撮像素子端子を有し、
    前記フレキシブル基板は、前記撮像素子端子に接続するための撮像素子用端子を有する撮像素子接続面が前記撮像素子の裏面に隣接対向し設けられるとともに、前記撮像素子接続面から折り曲げられる前記折り曲げ部が、前記撮像素子の前記受光面の光軸と直交し設けられていることを特徴とする請求項1−3のいずれか1項に記載の撮像装置。
  6. 請求項1−5のいずれか1項に記載の撮像装置を備えたことを特徴とする内視鏡。
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