JP6081347B2 - 撮像ユニットおよび内視鏡 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、複数の画素を有する固体撮像素子を備えた撮像ユニット、およびこの撮像ユニットを備えた内視鏡に関する。

従来、医療分野および工業分野において、各種検査のために内視鏡が広く用いられている。このうち、医療用の内視鏡は、患者等の被検体の体腔内に、固体撮像素子が先端に設けられた細長形状をなす可撓性の挿入部を挿入することによって、被検体を切開せずとも体腔内の体内画像を取得でき、さらに、必要に応じて挿入部先端から処置具を突出させて治療処置を行うことができるため、広く用いられている。

内視鏡は、可撓性を有し、被検体の体内に挿入されて臓器内部にかかる画像信号を取得する細長の挿入部と、挿入部に接続され、画像信号の信号処理を行う信号処理部と、を備える。挿入部には、挿入部の先端側に設けられ、複数の画素を有する固体撮像素子や電子部品を実装した基板を有する撮像部と、一端で撮像部の基板と接続するとともに、他端が信号処理部に接続されたケーブルと、からなる撮像ユニットが設けられている。

ところで、内視鏡では、被検体の負担軽減などのために、挿入部を細径化することが求められている。この要望に応じて、撮像ユニットも小型化することが求められている。

上述した要望に対し、電子部品の上面および下面にそれぞれ基板を設けて、各基板とケーブルとを接続することによって、挿入部の長手方向を小型化する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１では、板状の固体撮像素子の主面と直交するように基板が設けられ、該固体撮像素子の主面（受光面）と基板の外表面とがリード線によって接続されている。

特開２０１２−１８３３３０号公報

しかしながら、上述した特許文献１では、基板とケーブルとを電気的に接続するためのケーブルランドが、基板の外表面側に設けられているため、例えば１ｍｍ四方の非常に小型の固体撮像素子を用いて基板とケーブルとを接続した場合に、該固体撮像素子の主面と平行に固体撮像素子を投影した投影面からケーブルがはみ出ることとなり、長手方向と直交する方向（挿入部の径方向）の細径化を図ることができないという問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、挿入部を細径化することができる撮像ユニットおよび内視鏡を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる撮像ユニットは、表面に設けられた受光面で受光した光を、光電変換して電気信号を生成する固体撮像素子と、前記固体撮像素子を駆動するための駆動回路を構成する電子部品と、ケーブルが接続される第１のケーブルランドを有し、前記電子部品を実装し、前記固体撮像素子と電気的に接続するとともに、該固体撮像素子の前記表面と略直交する方向に延びる第１の基板と、ケーブルが接続される第２のケーブルランドを有し、前記電子部品の前記第１の基板の実装側と反対側に設けられる第２の基板と、前記第１または第２のケーブルランドにそれぞれ接続される複数のケーブルと、を備え、前記第１のケーブルランドは、前記電子部品の実装面に設けられ、前記電子部品および前記第２のケーブルランドを含む前記第２の基板は、前記表面と平行に前記固体撮像素子を投影した前記固体撮像素子の投影面内に位置することを特徴とする。

また、本発明にかかる内視鏡は、挿入部を被検体の体腔内に挿入することによって、被検体の体内画像を取得する内視鏡であって、上記の発明にかかる撮像ユニットを前記挿入部の先端に備えたことを特徴とする。

本発明によれば、挿入部を細径化することができるという効果を奏する。

図１は、本発明の実施の形態１にかかる内視鏡システムの全体構成を模式的に示す図である。 図２は、図１に示す内視鏡先端の概略構成を示す模式図である。 図３は、図２に示す内視鏡先端の撮像ユニットの概略構成を示す模式図である。 図４は、図３に示す撮像ユニットの構成を模式的に示す上面図である。 図５は、本発明の実施の形態２にかかる内視鏡システムの内視鏡先端の撮像ユニットの概略構成を示す模式図である。 図６は、本発明の実施の形態３にかかる内視鏡システムの内視鏡先端の撮像ユニットの概略構成を示す模式図である。 図７は、本発明の実施の形態４にかかる内視鏡システムの内視鏡先端の撮像ユニットの概略構成を示す模式図である。 図８は、本発明の実施の形態５にかかる内視鏡システムの内視鏡先端の撮像ユニットの概略構成を示す模式図である。

以下の説明では、本発明を実施するための形態（以下、「実施の形態」という）として、撮像ユニットを備えた内視鏡装置について説明する。また、この実施の形態により、この発明が限定されるものではない。さらに、図面の記載において、同一部分には同一の符号を付している。さらにまた、図面は、模式的なものであり、各部材の厚みと幅との関係、各部材の比率等は、現実と異なることに留意する必要がある。また、図面の相互間においても、互いの寸法や比率が異なる部分が含まれている。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１にかかる内視鏡システム１の全体構成を模式的に示す図である。図１に示すように、内視鏡システム１は、内視鏡２と、ユニバーサルコード５と、コネクタ６と、光源装置７と、プロセッサ（制御装置）８と、表示装置９とを備える。

内視鏡２は、挿入部３を被検体の体腔内に挿入することによって、被検体の体内画像を撮像し撮像信号を出力する。ユニバーサルコード５内部のケーブルは、内視鏡２の挿入部３の先端まで延伸され、挿入部３の先端部３ａに設けられる撮像ユニットに接続する。

コネクタ６は、ユニバーサルコード５の基端に設けられて、光源装置７及びプロセッサ８に接続され、ユニバーサルコード５と接続する先端部３ａの撮像ユニットが出力する撮像信号（出力信号）に所定の信号処理を施すとともに、撮像信号をアナログデジタル変換（Ａ／Ｄ変換）して画像信号として出力する。

光源装置７は、例えば、白色ＬＥＤを用いて構成される。光源装置７が点灯するパルス状の白色光は、コネクタ６、ユニバーサルコード５を経由して内視鏡２の挿入部３の先端から体腔内の撮像対象へ向けて照射する照明光となる。

プロセッサ８は、コネクタ６から出力される画像信号に所定の画像処理を施すとともに、内視鏡システム１全体を制御する。表示装置９は、プロセッサ８が処理を施した画像信号を表示する。

内視鏡２の挿入部３の基端側には、内視鏡機能を操作する各種ボタン類やノブ類が設けられた操作部４が接続される。操作部４には、被検体の体腔内に生体鉗子、電気メスおよび検査プローブ等の処置具を挿入する処置具挿入口４ａが設けられる。

挿入部３は、撮像ユニットにおける固体撮像素子が設けられる先端部３ａと、先端部３ａの基端側に連設された上下方向に湾曲自在な湾曲部３ｂと、この湾曲部３ｂの基端側に連設された可撓管部３ｃとを備える。湾曲部３ｂは、操作部４に設けられた湾曲操作用ノブの操作によって上下方向に湾曲し、挿入部３内部に挿通された湾曲ワイヤの牽引弛緩にともない、たとえば上下の２方向に湾曲自在となっている。なお、ここでの上下方向は表示装置９に表示される画像の上下方向と一致している。また、本明細書における上下方向は、挿入部３が延びる方向（長手方向）と直交する方向であって、互いに相反する方向である。

内視鏡２には、光源装置７からの照明光を伝送するライトガイド３１（図２）が配設され、ライトガイド３１による照明光の出射端にレンズユニット１１（図２）が配置される。このレンズユニット１１は、挿入部３の先端部３ａに設けられており、照明光が被検体に向けて照射される。

次に、内視鏡２の先端部３ａの構成について詳細に説明する。図２は、内視鏡２先端の概略構成を示す模式図である。図３は、図２に示す内視鏡２先端の撮像ユニットの概略構成を示す模式図である。図４は、図３に示す撮像ユニットの構成を模式的に示す上面図である。図２においては、内視鏡２の挿入部３の先端部３ａと、湾曲部３ｂの一部を図示する。また、図２において、上方向は湾曲部３ａの湾曲上方向および表示装置９に表示される画像の上方向に対応し、下方向は湾曲部３ａの湾曲下方向および表示装置９に表示される画像の下方向に対応している。

撮像ユニットは、上述したレンズユニット１１と、レンズユニット１１の基端側に配置され、受光した光を光電変換して電気信号を生成する固体撮像素子１２と、固体撮像素子１２の表面（受光面）を覆った状態で固体撮像素子１２に接着するガラスリッド１３と、先端側で固体撮像素子１２と電気的に接続し、基端側が、該固体撮像素子１２の受光面（表面）と直交し該固体撮像素子１２の裏面から離間する方向であって、例えば直線的に延出する第１積層基板１４（第１の基板）と、第１積層基板１４に実装される電子部品１５（１５ａ，１５ｂ）と、少なくとも電子部品１５ａ，１５ｂのいずれか一つと電気的に接続するとともに、電子部品１５ａ，１５ｂの上面（第１積層基板１４に実装される面と反対側の面）に設けられる第２積層基板１６（第２の基板）と、を有する。また、第１積層基板１４は、一端で複合ケーブル３２（例えばケーブル３２ａ）と接続している。第２積層基板１６は、一端で複合ケーブル３３（ケーブル３３ａ〜３３ｃ）と接続している。複合ケーブル３２，３３は、本実施の形態１ではそれぞれが三本のケーブルからなり、他端においてユニバーサルコード５を介してプロセッサ８に接続されている。

なお、複合ケーブルの各ケーブルは、固体撮像素子１２の駆動信号用の信号線、電源用の信号線、グランド用の信号線、出力信号用の信号線のうちの少なくとも一つを含むケーブルである。複合ケーブル３２，３３は、それぞれが独立していてもよいし、一まとめにして湾曲部３ｂに挿通されていてもよい。

撮像ユニットでは、レンズユニット１１によって結像された被写体の像（観察光）を、レンズユニット１１の結像位置に配設された固体撮像素子１２が表面１２０に設けられた受光面で受光し、該受光した光を光電変換することによって、撮像信号が生成される。撮像信号（出力信号）は、第１積層基板１４、電子部品１５ａ，１５ｂ、第２積層基板１６および複合ケーブル３２，３３などを経由して、プロセッサ８に出力される。

先端部本体３０ａは、撮像ユニットを収容する内部空間を形成するための硬質部材で形成される。先端部本体３０ａが配置される先端部３ｂが挿入部３の硬質部分となる。この硬質部分の長さ（硬質長）は、挿入部３先端から先端部本体３０ａの基端までとなる。レンズユニット１１、固体撮像素子１２、ガラスリッド１３、第１積層基板１４、電子部品１５ａ，１５ｂおよび第２積層基板１６は、接着剤によって先端部本体３０ａの内側で固着されている。

湾曲部３ｂは、被覆管３０ｂ内側に配置する湾曲管内部に挿通された上方湾曲ワイヤ３４および下方湾曲ワイヤ３５の牽引弛緩にともない、上下方向に湾曲自在である。この湾曲部３ｂの先端側に延設された先端部３ａ内部に、撮像ユニットが設けられる。被覆管３０ｂは、湾曲部３ｂが湾曲可能なように、柔軟な部材で構成されている。

レンズユニット１１は、複数の対物レンズと、対物レンズを保持するレンズホルダとを有し、このレンズホルダの先端が、先端部本体３０ａ内部に挿嵌固定されることによって、先端部本体３０ａに固定される。

固体撮像素子１２は、ＣＣＤまたはＣＭＯＳなどのイメージセンサにより実現される。

第１積層基板１４には、配線パターンが形成された複数の導体層が積層されてなり、電子部品１５ａ，１５ｂが実装され、複数の導体層間を電気的に導通させるビアや、表面の配線パターンに接続する部品接続ランドが形成されている。第１積層基板１４と電子部品１５ａ，１５ｂとは、ビアや部品接続ランドによって電気的かつ機械的に接続している。また、第１積層基板１４は、固体撮像素子１２とケーブル１２１を介して電気的に接続している。

なお、第１積層基板１４は、例えば先端側が固体撮像素子１２の側面に沿い配設され、固体撮像素子１４の側面と接着剤等により固定されていてもよい。また、ケーブル１２１は第１積層基板１４の先端から突出したリードであってもよく、第１積層基板１４が直接固体撮像素子１２に接続されていてもよい。本明細書では、固体撮像素子１２の表面１２０と直交する方向において、固体撮像素子１２側を先端側、固体撮像素子１２側と反対側を基端側という。

また、第１積層基板１４は、基端側に設けられ、固体撮像素子１２の受光面（表面１２０）と直交する方向において、第２積層基板１６の基端より延出した延出部１４０を有する。

第１積層基板１４の基端には、複合ケーブル３３の先端が接続する。なお、第１積層基板１４には、固体撮像素子１２の駆動回路を構成する電子部品以外の電子部品が実装されてもよい。

第１積層基板１４の上面（固体撮像素子１２側の面）には、複合ケーブル３２の各ケーブル（例えばケーブル３２ａ）の先端の導体が電気的かつ機械的に接続されるケーブル接続ランド１４１〜１４３（第１のケーブル接続ランド）が形成されている。複合ケーブルの各ケーブルのケーブルシースは、第１積層基板１４の基端よりも後方側に配設され、ケーブルシースと第１積層基板１４とがオーバーラップしていないことが好ましい。また、放熱用のダミーケーブルを含んでもよい。複合ケーブル３２、及びそれを構成する複数のケーブルのシールド線は、一つにまとめられて、第１積層基板１４に形成される接地用ランドに接続される。

本実施の形態１において、ケーブル接続ランド１４１〜１４３は、延出部１４０の表面であって、電子部品１５の実装面側の表面に設けられている。

電子部品１５（電子部品１５ａ，１５ｂ）には、固体撮像素子１２の伝送用バッファやコンデンサ、抵抗等の固体撮像素子１２の駆動回路を構成する部材が用いられる。電子部品１５ａ，１５ｂは、第１積層基板１４に実装された状態で、この実装面からの高さが等しい。このため、第１積層基板１４と第２積層基板１６とは、略平行に配置されている。なお、なお、固体撮像素子１２の駆動回路を構成する電子部品以外の電子部品が実装されてもよい。

第２積層基板１６は、配線パターンが形成された複数の導体層が積層されてなり、固体撮像素子１２の光軸方向（受光面と直交する方向）に沿って延びている。第２積層基板１６は、電子部品１５ａ，１５ｂの少なくとも一つと電気的および機械的に接続する。例えば、第２積層基板１６には、第１積層基板１４と向かい合う面側で電子部品１５と接続可能なビアや部品接続ランドが形成されている。なお、第２積層基板１６は、上面視（図４）で、第１積層基板１４のケーブル接続ランド１４１〜１４３が露出する程度の大きさであることが、第１積層基板１４にケーブルを接続する点で好ましい。

第２積層基板１６の電子部品１５の配設面と反対側の面には、複合ケーブル３３のケーブル３３ａ〜ケーブル３３ｃの先端の導体が電気的かつ機械的に接続されるケーブル接続ランド１６１〜１６３（第２のケーブル接続ランド）が形成されている。複合ケーブルの各ケーブルのケーブルシースは、第２積層基板１６の基端よりも後方側に配設され、ケーブルシースと第２積層基板１６とがオーバーラップしていないことが好ましい。なお、複合ケーブルの各ケーブルは、固体撮像素子１２の駆動信号用の信号線、電源用の信号線、出力信号用の信号線のうちの少なくとも一つを含むケーブルである。また、放熱用のダミーケーブルを含んでもよい。複合ケーブル３３、及びそれを構成するケーブル３３ａ〜ケーブル３３ｃのシールド線は、一つにまとめられて、第２積層基板１６に形成される接地用ランドに接続される。

第１積層基板１４には、固体撮像素子１２の駆動回路を構成する複数の電子部品１５ａ，１５ｂのうち、上部表面に一方の電子部品が実装され、内部にも他方の電子部品が埋設されることによって実装される。電子部品１５、第２積層基板１６および複合ケーブル３２，３３の積層基板との接続部を含めた構成要素が、固体撮像素子１２を光軸方向（表面１２０と直交する方向）に投影した投影領域内に収まるように配置されている。なお、本実施の形態１において、第２積層基板１６が延びる方向は、固体撮像素子１２の受光面と直交する方向（光軸方向）であるものとして説明したが、投影面内あれば、光軸方向に対して傾斜した方向であってもよい。

第１積層基板１４および第２積層基板１６は、熱伝導性の高い部材、例えば、熱伝導性の高い接着剤やセラミック部材を用いて形成されることが好ましい。また、第１積層基板１４および第２積層基板１６は、絶縁性を有していることが好ましい。

固体撮像素子１２を駆動することにより発生する熱は、固体撮像素子１２の裏面やケーブル１２１から第１積層基板１４に伝えられる。電子部品１５を駆動することにより発生する熱は、第１積層基板１４や第２積層基板１６に伝えられる。第１積層基板１４および第２積層基板１６に伝えられた熱は、各積層基板に形成される配線パターンやケーブル接続ランド等を介して複合ケーブル３２，３３に伝えられて放熱される。

さらに、電子部品１５、第２積層基板１６や複合ケーブル３２，３３との接続部を含めて、固体撮像素子１２の投影面に応じた領域を絶縁性で熱伝導性の高い（所定値以上の熱伝導率を有する）樹脂で覆うようにしてもよい。このようにすることで、固体撮像素子１２から伝わった熱や、電子部品１５が発した熱を複合ケーブル３２，３３のいずれかのケーブルに伝えることができる。

上述した本実施の形態１によれば、複合ケーブル３２，３３と接続する積層基板を、電子部品１５を実装する第１積層基板１４、および電子部品１５の上面に設けられ、少なくともいずれかの一つの電子部品と電気的に接続する第２積層基板１６にわけ、複合ケーブル３２と接続するケーブル接続ランド１４１〜１４３を、第１積層基板１４の電子部品１５の実装面に形成し、電子部品１５、第２積層基板１６および複合ケーブル３２，３３の積層基板との接続部を含めた構成要素が、固体撮像素子１２を光軸方向に投影した投影領域内に収まるように配置するようにしたので、挿入部を細径化することができる。

また、上述した本実施の形態１によれば、複数のケーブルの接続先を、電子部品１５を実装する第１積層基板１４、および電子部品１５の上面に設けられ、少なくともいずれかの一つの電子部品と電気的に接続する第２積層基板１６にわけてそれぞれ接続するようにしたので、撮像ユニットにおいて、固体撮像素子１２の受光面と直交する方向の長さを短くすることができる。

また、上述した本実施の形態１によれば、少なくとも一部の電子部品１５を第１積層基板１４と第２積層基板１６との間で接続するようにしたので、例えば第１積層基板１４に電子部品１５を実装する場合のように第１積層基板１４に電子部品１５を電気的に接続するためのビアなどの接続部を二つ並べて配置する必要がなく、第１積層基板１４と第２積層基板１６とにそれぞれ一つずつ接続部を配置すればよいため、積層基板ごとの部品配置面積を削減することができる。

また、上述した本実施の形態１によれば、第１積層基板１４に延出部１４０を設けて、該延出部１４０にケーブル接続ランド１４１〜１４３を形成するとともに、第２積層基板１６の電子部品１５の配設面と反対側の面にケーブル接続ランド１６１〜１６３を形成するようにしたので、撮像ユニットを上方からみたときに、ケーブル接続ランド１４１〜１４３およびケーブル接続ランド１６１〜１６３が露出した状態となるため、固体撮像素子１２、第１積層基板１４、電子部品１５および第２積層基板１６を組み立てた後に、第１積層基板１４および第２積層基板１６に対してケーブルを接続しやすい。

（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２について説明する。図５は、本実施の形態２にかかる内視鏡システムの内視鏡先端の撮像ユニットの概略構成を示す模式図である。なお、上述した構成と同一の構成には同一の符号を付して説明する。実施の形態２では、ケーブルの先端が、最も発熱量の大きい部材（本実施の形態２では固体撮像素子１２）と接触している。

本実施の形態２にかかる撮像ユニットは、図５に示すように、上述した固体撮像素子１２、第１積層基板１４、電子部品１５（１５ａ，１５ｂ）および第２積層基板１６を含む。第２積層基板１６は、一端で複合ケーブル３３（例えばケーブル３３ｄ）と接続している。本実施の形態２では、各構成要素が駆動した場合において、固体撮像素子１２が最も発熱量の大きいものとして説明する。

複合ケーブル３３のケーブル（例えばケーブル３３ｄ）の先端の導体は、先端部分が固体撮像素子１２に当接している。この際、固体撮像素子１２と導体とは、直接接触するものであってもよいし、熱伝導部材を介して接触するものであってもよいし、必要に応じて絶縁部材を介して接触するものであってもよい。なお、固体撮像素子１２と当接する複合ケーブル３３のケーブル（例えばケーブル３３ｄ）には、例えば電源用の信号線、グランド用の信号線のうちのいずれかを含むケーブルが挙げられる。

上述した本実施の形態２によれば、複合ケーブル３２，３３と接続する積層基板を、電子部品１５を実装する第１積層基板１４、および電子部品１５の上面に設けられ、少なくともいずれかの一つの電子部品と電気的に接続する第２積層基板１６にわけ、複合ケーブル３２と接続するケーブル接続ランド１４１〜１４３を、第１積層基板１４の電子部品１５の実装面に形成し、電子部品１５、第２積層基板１６および複合ケーブル３２，３３の積層基板との接続部を含めた構成要素が、固体撮像素子１２を光軸方向に投影した投影領域内に収まるように配置するようにしたので、挿入部を細径化することができる。

上述した本実施の形態２によれば、複合ケーブル３３の導体の先端部分が固体撮像素子１２に当接するようにしたので、撮像ユニットにおいて発熱量の大きい固体撮像素子１２から発生した熱を、複合ケーブル３３を介して効率よく外部に放出することができる。

（実施の形態３）
次に、本発明の実施の形態３について説明する。図６は、本実施の形態３にかかる内視鏡システムの内視鏡先端の撮像ユニットの概略構成を示す模式図である。なお、上述した構成と同一の構成には同一の符号を付して説明する。上述した本実施の形態２では、ケーブルの先端が、最も発熱量の大きい部材が固体撮像素子１２であるものとして説明したが、実施の形態３では、電子部品１５ａが最も発熱量の大きい部材である。

本実施の形態３にかかる撮像ユニットは、図６に示すように、上述した固体撮像素子１２、第１積層基板１４および電子部品１５（１５ａ，１５ｂ）と、少なくとも電子部品１５ａ，１５ｂのいずれか一つと電気的に接続するとともに、電子部品１５ａ，１５ｂの上面（第１積層基板１４に実装される面と反対側の面）に設けられる第２積層基板１６ａと、を含む。第２積層基板１６ａは、一端で複合ケーブル３３（例えばケーブル３３ａ）と接続している。本実施の形態３では、各構成要素が駆動した場合において、電子部品１５ａが最も発熱量の大きいものとして説明する。

第２積層基板１６ａは、固体撮像素子１２の受光面と直交する方向に沿って延びている。第２積層基板１６ａは、電子部品１５ａ，１５ｂの少なくとも一つと電気的および機械的に接続する。例えば、第２積層基板１６ａには、第１積層基板１４と向かい合う面側で電子部品１５と接続可能なビアや部品接続ランドが形成されている。本実施の形態３では、第２積層基板１６ａは、電子部品１５ａと電気的かつ機械的に接続しているものとして説明する。

電子部品１５、第２積層基板１６ａおよび複合ケーブル３２，３３の積層基板との接続部を含めた構成要素が、固体撮像素子１２を光軸方向に投影した投影領域内に収まるように配置されている。なお、本実施の形態３において、第２積層基板１６ａが延びる方向は、固体撮像素子１２の受光面と直交する方向であるものとして説明したが、投影面内あれば、光軸方向に対して傾斜した方向であってもよい。

第２積層基板１６ａの電子部品１５の配設面と反対側の面には、複合ケーブル３３のケーブル（例えばケーブル３３ａ）の先端の導体が電気的かつ機械的に接続されるケーブル接続ランド１６４が形成されている。なお、複合ケーブルの各ケーブルは、固体撮像素子１２の駆動信号用の信号線、電源用の信号線、出力信号用の信号線のうちの少なくとも一つを含むケーブルである。

ケーブル接続ランド１６４は、電子部品１５ａ，１５ｂのうち、発熱量の大きい電子部品１５ａの上方に配置されている。ケーブル接続ランド１６４は、電子部品１５ａと電気的に接続されていてもよいし、電子部品１５ｂと電気的に接続されているものであってもよい。

上述した本実施の形態３によれば、複合ケーブル３２，３３と接続する積層基板を、電子部品１５を実装する第１積層基板１４、および電子部品１５の上面に設けられ、少なくともいずれかの一つの電子部品と電気的に接続する第２積層基板１６ａにわけ、複合ケーブル３２と接続するケーブル接続ランド１４１〜１４３を、第１積層基板１４の電子部品１５の実装面に形成し、電子部品１５、第２積層基板１６ａおよび複合ケーブル３２，３３の積層基板との接続部を含めた構成要素が、固体撮像素子１２を光軸方向に投影した投影領域内に収まるように配置するようにしたので、挿入部を細径化することができる。

上述した本実施の形態３によれば、ケーブル接続ランド１６４を電子部品１５ａの近傍（上方）に配置して、複合ケーブル３３の導体の先端部分が電子部品１５ａの近傍に位置するようにしたので、撮像ユニットにおいて発熱量の大きい電子部品１５ａから発生した熱を、複合ケーブル３３を介して効率よく外部に放出することができる。

なお、上述した本実施の形態３では、ケーブル接続ランド１６４を電子部品１５ａの近傍（上方）に配置して、複合ケーブル３３の導体の先端部分が電子部品１５ａの近傍に位置するものとして説明したが、ケーブルの先端が電子部品１５ａの近傍に位置していれば、ケーブル接続ランド１６４が電子部品１５ａの近傍に配置されていないものであってもよい。ケーブルの先端と、放熱対象の電子部品１５ａとは、電気的に接続されていてもよいし、接続されていなくてもよい。

（実施の形態４）
次に、本発明の実施の形態４について説明する。図７は、本実施の形態４にかかる内視鏡システムの内視鏡先端の撮像ユニットの概略構成を示す模式図である。なお、上述した構成と同一の構成には同一の符号を付して説明する。上述した本実施の形態１〜３では、電子部品１５ａ，１５ｂの実装面からの高さが等しいものとして説明したが、実施の形態４では、高さの異なる電子部品がさらに設けられている。

本実施の形態４にかかる撮像ユニットは、図７に示すように、上述した固体撮像素子１２、固体撮像素子１２の一端から、該固体撮像素子１２の受光面と直交する方向に延出する第１積層基板１４ａと、第１積層基板１４ａに実装される電子部品１５（１５ａ〜１５ｄ）と、少なくとも電子部品１５ａ〜１５ｄのいずれか一つと電気的に接続するとともに、電子部品１５の上面（第１積層基板１４ａに実装される面と反対側の面）に設けられる屈曲自在な第２積層基板１６ｂと、を含む。第２積層基板１６ｂは、一端で複合ケーブル３３（例えばケーブル３３ａ）と接続している。

第１積層基板１４ａには、電子部品１５ａ〜１５ｄが実装され、複数の導体層間を電気的に導通させるビアが形成されている。第１積層基板１４ａと電子部品１５とは、部品接続ランドによってそれぞれ電気的かつ機械的に接続している。また、第１積層基板１４ａは、固体撮像素子１２とケーブル１２１を介して電気的に接続している。第１積層基板１４ａの基端には、複合ケーブル３２の先端が接続する。なお、第１積層基板１４ａには、固体撮像素子１２の駆動回路を構成する電子部品以外の電子部品が実装されてもよい。

また、第１積層基板１４ａは、基端側に設けられ、固体撮像素子１２の受光面（表面１２０）と直交する方向において、第２積層基板１６ｂの基端より延出した延出部１４０ａを有する。

第１積層基板１４ａの上面（電子部品１５の実装面）であって、延出部１４０ａの表面には、複合ケーブル３２の各ケーブル（例えばケーブル３２ａ）の先端の導体が電気的かつ機械的に接続されるケーブル接続ランド１４４が形成されている。複合ケーブルの各ケーブルのケーブルシースは、第１積層基板１４ａの基端よりも後方側に配設され、ケーブルシースと第１積層基板１４ａとがオーバーラップしていないことが好ましい。なお、複合ケーブル３２、及びそれを構成する複数のケーブルのシールド線は、一つにまとめられて、第１積層基板１４ａに形成される接地用ランドに接続される。

電子部品１５ａ〜１５ｄには、固体撮像素子１２の伝送用バッファ（第２チップ）やコンデンサ、抵抗等が用いられる。電子部品１５ａ，１５ｂと、電子部品１５ｃ，１５ｄとは、第１積層基板１４ａに実装された状態で、この実装面からの高さが異なっている。具体的には、電子部品１５ｃは電子部品１５ａ，１５ｂより低く、電子部品１５ｄは電子部品１５ａ，１５ｂより高い。

第２積層基板１６ｂは、配線パターンが形成された屈曲自在な複数の導体層が積層されてなり、電子部品１５ａ〜１５ｄの高さに応じて屈曲しながら固体撮像素子１２の光軸方向（受光面と直交する方向）に延びている。第２積層基板１６ｂは、電子部品１５の少なくとも一つと電気的および機械的に接続する。第２積層基板１６ｂの表面であって、第１積層基板１４ａと向かい合う面には、電子部品１５と接続するための部品接続ランドが形成されている。本実施の形態４では、第２積層基板１６ｂは、部品接続ランドによって電子部品１５ａと電気的かつ機械的に接続している。

電子部品１５、第２積層基板１６ｂおよび複合ケーブル３２，３３の積層基板との接続部を含めた構成要素が、固体撮像素子１２を光軸方向に投影した投影領域内に収まるように配置されている。

第２積層基板１６ｂの電子部品１５の配設面と反対側の面には、複合ケーブル３３のケーブル（例えばケーブル３３ａ）の先端の導体が電気的かつ機械的に接続されるケーブル接続ランド１６５が形成されている。なお、複合ケーブルの各ケーブルは、固体撮像素子１２の駆動信号用の信号線、電源用の信号線、出力信号用の信号線のうちの少なくとも一つを含むケーブルである。

上述した本実施の形態４によれば、複合ケーブル３２，３３と接続する積層基板を、電子部品１５を実装する第１積層基板１４ａ、および電子部品１５の上面に設けられ、少なくともいずれかの一つの電子部品と電気的に接続する第２積層基板１６ｂにわけ、複合ケーブル３２と接続するケーブル接続ランド１４４を、第１積層基板１４の電子部品１５の実装面に形成し、電子部品１５、第２積層基板１６ｂおよび複合ケーブル３３，３３の積層基板との接続部を含めた構成要素が、固体撮像素子１２を光軸方向に投影した投影領域内に収まるように配置するようにしたので、挿入部を細径化することができる。

上述した本実施の形態４によれば、第２積層基板１６ｂを屈曲自在な基板としたので、複数の電子部品の第１積層基板１４ａからの高さが異なる場合であっても、電子部品１５の上面に第２積層基板１６ｂを配置して、挿入部を細径化することができる。

（実施の形態５）
次に、本発明の実施の形態５について説明する。図８は、本実施の形態５にかかる内視鏡システムの内視鏡先端の撮像ユニットの概略構成を示す模式図である。なお、上述した構成と同一の構成には同一の符号を付して説明する。上述した本実施の形態４では、高さの異なる電子部品に対して、屈曲自在な第２積層基板を配置していたが、本実施の形態５では、電子部品にスペーサーを配設して、電子部品の実装高さを揃える。

本実施の形態５にかかる撮像ユニットは、図８に示すように、上述した固体撮像素子１２、第１積層基板１４ａおよび電子部品１５（１５ａ〜１５ｄ）と、少なくとも電子部品１５ａ〜１５ｄのいずれか一つと電気的に接続するとともに、電子部品１５の上面（第１積層基板１４ａに実装される面と反対側の面）に設けられる屈曲自在な第２積層基板１６ｃと、を含む。第２積層基板１６ｃは、一端で複合ケーブル３３（例えばケーブル３３ａ）と接続している。

撮像ユニットは、電子部品１５ａ〜１５ｃに設けられ、該電子部品１５ａ〜１５ｃの高さを電子部品１５ｄの高さ（第１積層基板１４ａの実装面からの高さ）と揃えるためのスペーサーを有する。具体的には、電子部品１５ａには、スペーサー１５１が設けられている。電子部品１５ｂには、スペーサー１５２が設けられている。電子部品１５ｃには、上面および下面にスペーサー１５３ａ，１５３ｂがそれぞれ設けられている。

スペーサー１５１，１５２，１５３ａ，１５３ｂは、導電性または絶縁性の材料を用いて形成されている。導電性の場合、例えば導電性の金属材料が用いられ、電極に直接接続されているものであってもよい。また、絶縁性の場合、例えば絶縁性の樹脂が用いられ、スルーホールなどにより、積層基板と電子部品との間の電気的な導通が確保される。

第２積層基板１６ｃは、硬質性の樹脂やセラミックスを用いて形成され、固体撮像素子１２の光軸方向（受光面と直交する方向）に延びている。第２積層基板１６ｃは、電子部品１５の少なくとも一つと電気的および機械的に接続する。第２積層基板１６ｃの表面であって、第１積層基板１４ａと向かい合う面には、電子部品１５と接続するための部品接続ランドが形成されている。本実施の形態５において、第２積層基板１６ｃは、部品接続ランドによって電子部品１５ｄと電気的かつ機械的に接続している。

電子部品１５、第２積層基板１６ｃおよび複合ケーブル３２，３３の積層基板との接続部を含めた構成要素が、固体撮像素子１２を光軸方向に投影した投影領域内に収まるように配置されている。

第２積層基板１６ｃの電子部品１５の配設面と反対側の面には、複合ケーブル３３のケーブル（例えばケーブル３３ａ）の先端の導体が電気的かつ機械的に接続されるケーブル接続ランド１６５が形成されている。なお、複合ケーブルの各ケーブルは、固体撮像素子１２の駆動信号用の信号線、電源用の信号線、出力信号用の信号線のうちの少なくとも一つを含むケーブルである。

なお、第１積層基板１４ａの延出部１４０ａは、固体撮像素子１２の受光面（表面１２０）と直交する方向において、第２積層基板１６ｃの基端より延出している。

ケーブル接続ランド１６５は、電子部品１５ｄの上方に配置されている。ケーブル接続ランド１６５は、電子部品１５ｄと電気的に接続されていてもよいし、電子部品１５ａ〜１５ｃのいずれかと電気的に接続されているものであってもよい。

上述した本実施の形態５によれば、複合ケーブル３２，３３と接続する積層基板を、電子部品１５を実装する第１積層基板１４ａ、および電子部品１５の上面に設けられ、少なくともいずれかの一つの電子部品と電気的に接続する第２積層基板１６ｃにわけ、複合ケーブル３２と接続するケーブル接続ランド１４４を、第１積層基板１４の電子部品１５の実装面に形成し、電子部品１５、第２積層基板１６ｃおよび複合ケーブル３２，３３の積層基板との接続部を含めた構成要素が、固体撮像素子１２を光軸方向に投影した投影領域内に収まるように配置するようにしたので、挿入部を細径化することができる。

上述した本実施の形態５によれば、電子部品１５の第１積層基板１４ａからの高さをスペーサー１５１，１５２，１５３ａ，１５３ｂを揃えるようにしたので、複数の電子部品の第１積層基板１４ａからの高さが異なる場合であっても、電子部品１５の上面に硬質性の第２積層基板１６ｃを配置ことができる。硬質性の積層基板を用いることによって、屈曲性を有する積層基板と比して、ケーブルを容易に接続することができる。

なお、上述した本実施の形態５において、スペーサー１５１，１５２，１５３ａ，１５３ｂによって電子部品１５の高さを揃えるものとして説明したが、電子部品の向きを変えること、例えば縦置きまたは横置きによって電子部品１５の高さが揃えば、スペーサーを設けずに、電子部品の向きを変えて高さを揃えるものであってもよいし、電子部品の向きを縦置きまたは横置きとし、さらにスペーサーで高さを調整するものであってもよい。

また、上述した本実施の形態４，５では、ケーブル接続ランド１６５が、接続対象の電子部品の上方に配置されているものとして説明したが、電子部品１５ａ〜１５ｄのいずれかと電気的に接続されているものであってもよいし、最も発熱量の大きい電子部品と接続されるものであってもよい。

なお、上述した本実施の形態１〜５では、電子部品を複数有するものとして説明したが、固体撮像素子と電子部品を一つずつ有するものであってもよい。この場合、実施の形態２，３では、固体撮像素子または電子部品のうち、発熱量の大きい方にケーブルの導体の先端を配置する。また、複合ケーブルが一本のケーブルからなるものであってもよい。

以上のように、本発明にかかる撮像ユニットおよび内視鏡は、挿入部を細径化するのに有用である。

１ 内視鏡システム
２ 内視鏡
３ａ 先端部
３ｂ 湾曲部
３ｃ 可撓管部
４ 操作部
４ａ 処置具挿入口
５ ユニバーサルコード
６ コネクタ
７ 光源装置
８ プロセッサ
９ 表示装置
１１ レンズユニット
１２ 固体撮像素子
１３ ガラスリッド
１４，１４ａ 第１積層基板
１５ 電子部品
１６，１６ａ，１６ｂ，１６ｃ 第２積層基板
３０ａ 先端部本体
３０ｂ 被覆管
３１ ライトガイド
３２，３３ 複合ケーブル
３４ 上方湾曲ワイヤ
３５ 下方湾曲ワイヤ
１４０，１４０ａ 延出部
１４１〜１４４，１６１〜１６５ ケーブル接続ランド
１５１，１５２，１５３ａ，１５３ｂ スペーサー

Claims (8)

1. 表面に設けられた受光面で受光した光を、光電変換して電気信号を生成する固体撮像素子と、
   前記固体撮像素子を駆動するための駆動回路を構成する電子部品と、
   ケーブルが接続される第１のケーブルランドを有し、前記電子部品を実装し、前記固体撮像素子と電気的に接続するとともに、該固体撮像素子の前記表面と略直交する方向に延びる第１の基板と、
   ケーブルが接続される第２のケーブルランドを有し、前記電子部品の前記第１の基板の実装側と反対側に設けられる第２の基板と、
   前記第１または第２のケーブルランドにそれぞれ接続される複数のケーブルと、
   を備え、
   前記第１の基板は、基端側に設けられ、前記固体撮像素子の前記表面と直交する方向において、前記第２の基板の基端より延出した延出部を有し、
   前記第２のケーブルランドは、前記第２の基板の、前記電子部品と対向する面と反対側の面に設けられ、
   前記第１のケーブルランドは、前記第１の基板の、前記延出部における前記電子部品の実装面に設けられ、
   前記電子部品および前記第２のケーブルランドを含む前記第２の基板は、前記表面と平行に前記固体撮像素子を投影した前記固体撮像素子の投影面内に位置することを特徴とする撮像ユニット。
2. 前記第２のケーブルランドに接続するケーブルの先端が、前記固体撮像素子と接触していることを特徴とする請求項１に記載の撮像ユニット。
3. 前記第２のケーブルランドが、前記電子部品と対向する面と反対側の面における、前記第２の基板を挟んだ前記電子部品の近傍に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の撮像ユニット。
4. 前記電子部品は、複数設けられ、
   前記第２のケーブルランドは、前記電子部品と対向する面と反対側の面における、前記第２の基板を挟んだ前記電子部品の近傍であって、複数の前記電子部品のうちの最も発熱量が高い電子部品の近傍に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の撮像ユニット。
5. 前記電子部品は、複数設けられ、
   前記第２の基板は、複数の前記電子部品のうち、少なくとも一つと電気的に接続することを特徴とする請求項１に記載の撮像ユニット。
6. 複数の前記電子部品のうち、少なくとも一部の高さが異なり、
   複数の前記電子部品の前記第１の基板の実装面からの高さを揃えるスペーサーを有することを特徴とする請求項５に記載の撮像ユニット。
7. 複数の前記電子部品は、前記第１の基板に形成された部品接続ランド、および／または前記第２の基板に形成された部品接続ランドと接続することを特徴とする請求項４〜６のいずれか一つに記載の撮像ユニット。
8. 挿入部を被検体の体腔内に挿入することによって、被検体の体内画像を取得する内視鏡であって、
   請求項１〜７のいずれか一つに記載の撮像ユニットを前記挿入部の先端に備えたことを特徴とする内視鏡。

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