JP6178749B2 - 内視鏡用撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、内視鏡用撮像装置に係り、特に軟性鏡の内視鏡挿入部の先端部等の被観察部位の撮像を行う内視鏡の撮像部に搭載される内視鏡用撮像装置であって、内視鏡の撮像部の小型化に寄与する内視鏡用撮像装置に関する。

内視鏡用撮像装置は、内視鏡の体腔内に挿入される長尺状の挿入部の先端部（以下、内視鏡の挿入部及び先端部を内視鏡挿入部及び内視鏡先端部という）に搭載され、体腔内の画像を撮影する装置である。この内視鏡用撮像装置は、内視鏡観察部位から像光を結像する対物光学系と、対物光学系により結像された光像を電気信号である撮像信号に変換するＣＣＤ（Charge Coupled Device）型イメージセンサやＣＭＯＳ（Complementary Metal OxideSemiconductor）型イメージセンサなどの固体撮像素子を有する。

このような内視鏡用撮像装置において、対物光学系の光軸に対して固体撮像素子の撮像面を直交に配置すると、固体撮像素子や周辺回路の電子部品を実装する基板を配置するためのスペースを対物光学系の光軸に対して直交する方向（径方向）に確保する必要がある。そのため、内視鏡先端部の直径が大きくなる。

そこで、特許文献１、２には、固体撮像素子や周辺回路の電子部品を実装する基板を積層基板として固体撮像素子の裏面側に配置し、対物光学系の光軸に対する径方向の大きさを小さくし、内視鏡先端部の細径化を図るものが提案されている。

特許文献１では、固体撮像素子の裏面側に金属線で形成された複数本のマイクロピンが突設され、積層基板を構成する各々の電気基板の貫通孔にそのマイクロピンが挿通される。これによって、固体撮像素子の裏面側に積層基板が支持され、また、固体撮像素子の内部回路と各電気基板の各回路との間がマイクロピンを介して電気的に接続される。

特許文献２では、固体撮像素子がフレキシブル基板である第１回路基板に実装され、その第１回路基板が湾曲して撮像素子の裏面側に延在する。そして、固体撮像素子の後方に延在する第１回路基板の領域に積層基板が実装されて固体撮像素子の裏面側に積層基板が配置される。

また、従来、特許文献３に開示されているように対物光学系の光軸に対して平行に固体撮像素子の撮像面を配置するものが知られている。これによれば、内視鏡先端部の軸線方向（内視鏡挿入部の軸線方向）に沿って光軸が配置された対物光学系に対して基端側に直角プリズムを介して固体撮像素子が配置される。そして、対物光学系を通過した被観察部位からの像光の光路がその直角プリズムにより直角に曲げられ、曲げられた光路に直交する方向に沿って固体撮像素子の撮像面が配置される。これによって、固体撮像素子とその周辺回路の電子部品を実装する基板が対物光学系の光軸に対して平行に配置されるため、内視鏡先端部の直径の小型化（細径化）が図られる。

特許第５０３２７０４号 特開２０１３−２３０３７８号公報 特開２０１１−２２４３４９号公報

ところで、特許文献１、２の内視鏡用撮像装置の構成においては、撮像素子が内視鏡先端部の軸線に対して直交する方向に沿って配置されるため、内視鏡先端部の直径は、固体撮像素子の縦横のチップサイズをその直径の円内に包含可能にする大きさが必要となる。そのため、特許文献１、２のような構成を採用しても内視鏡先端部の細径化には限界がある。特にＣＭＯＳ型の固体撮像素子は、信号処理回路等の周辺回路の一部をオンチップで組み込むことができるという利点があり、その分、固体撮像素子が大型化し、内視鏡先端部の直径も大きくなる。

その点、特許文献３のように固体撮像素子及び基板を対物光学系の光軸と平行に配置した場合には、それらを内視鏡先端部の軸心付近に配置することで、内視鏡先端部の直径を固体撮像素子が内包できる最小の大きさにすることが可能であることから内視鏡先端部の細径化において特許文献１、２の構成よりも有利である。

一方、固体撮像素子及び基板を対物光学系の光軸と平行に配置した場合には、基板を対物光学系の光軸と平行に配置するために内視鏡先端部の軸線方向の長さが特許文献１の構成と比べると長くなるという欠点がある。例えば、一般的な軟性鏡の場合、内視鏡挿入部の内視鏡先端部よりも基端側に、内視鏡用撮像装置による観察方向を変更可能にするために、術者の操作により上下左右に湾曲する湾曲部が設けられる。その湾曲部の湾曲角度を変更して内視鏡先端部の向きを変更する際に、内視鏡先端部が長い程、対物光学系が配置された内視鏡先端部の先端の振り幅が大きくなるため、観察方向の調整が難しくなる。また、内視鏡先端部の向きを変更するために必要となる体腔内の空間も大きくなる。

したがって、内視鏡先端部の軸線方向の大きさに関しても径方向の大きさと共に小さくすることが望ましい。即ち、内視鏡用撮像装置としては対物光学系の光軸に沿った方向の大きさに関しても径方向の大きさと共に小型化（長さの短縮化）を図ることが望ましい。

特許文献３の内視鏡用撮像装置では、固体撮像素子及びその周辺回路の電子部品がフレキシブル基板に実装され、そのフレキシブル基板が直角プリズムの基端側の空間に折り曲げて配置される。したがって、直角プリズムの基端側の空間が有効活用されており、内視鏡先端部の軸線方向の小型化が図られたものとなっている。

しかしながら、数ミリ幅のフレキシブル基板を小型に折り畳むのには高度な技術が必要となるため、製造が難しいという欠点がある。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、対物光学系の光軸に沿った方向の大きさに関して小型化を図り、内視鏡の撮像部の小型化に寄与することができ、かつ、簡易に組み立てることができる内視鏡用撮像装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る内視鏡用撮像装置は、被観察部位の像光を取り込み結像する対物光学系と、対物光学系の光軸と斜めに交差する反射面により対物光学系を通過した像光の光路の方向を一方向に曲げる反射体であって、反射面に沿った背面を有する反射体と、反射体により曲げられた光路の方向に直交する面に沿って撮像面が配置され、撮像面上に形成された光像を撮像する固体撮像素子と、固体撮像素子が実装される撮像基板と、撮像基板の固体撮像素子が実装される領域から対物光学系と反対側に延在する領域であって、反射体の背面に対して斜め方向に延在する撮像基板の領域に積層されて積層基板を構成し、かつ、反射体の背面側に配置される複数の回路基板と、を備え、複数の回路基板のうちの撮像基板に最も近い最下層の回路基板を除く回路基板の各々の反射体の背面側の端面が、一層下の回路基板の反射体の背面側の端面に対して一致した位置又は反射体の背面側に突出した位置に配置され、少なくとも撮像基板に最も遠い最上層の回路基板の反射体の背面側の端面が、最下層の回路基板の反射体の背面側の端面に対して反射体の背面側に突出した位置に配置される。

この態様によれば、反射体の背面側の空間を積層基板の配置によって有効活用することができ、その分、対物光学系の光軸に沿った方向の撮像基板の長さを短くすることができる。したがって、本態様の内視鏡用撮像装置を搭載した内視鏡の撮像部の小型化に寄与することができる。

また、本態様の内視鏡用撮像装置を組み立てる際に、撮像基板を小型に折り畳む等の高度な技術が不要であり、撮像基板に積層基板等を実装すればよいので組み立て作業も簡易となる。

本発明の一態様に係る内視鏡用撮像装置において、積層基板を構成する複数の回路基板の各々の反射体の背面側の端面が、反射体の背面に沿った位置に配置される態様とすることができる。

本態様によれば、反射体の背面側の空間を最適に有効活用することができる。

本発明の一態様に係る内視鏡用撮像装置において、積層基板を構成する複数の回路基板は、反射体の背面に沿った方向に傾いて撮像基板に立設されたマイクロピンに支持されて積層される態様とすることができる。

本態様によれば、マイクロピンを利用することで積層基板の組み立て作業を簡易にすることができる。

本発明の一態様に係る内視鏡用撮像装置において、積層基板を構成する複数の回路基板のうちの少なくとも１つが、反射体に熱接触している態様とすることができる。

本態様によれば、積層基板等の回路により発生する熱を反射体及び反射体を介した鏡筒等に逃がすことができる。また、その熱で反射体や対物光学系等の曇りを防止することができる。

本発明の一態様に係る内視鏡用撮像装置において、反射体に熱接触している回路基板は、窒化アルミニウムにより形成される態様とすることができる。

本態様によれば、窒化アルミニウムは高熱伝導性を有しており、積層基板から反射体に熱を逃がす目的に適する。

本発明の一態様に係る内視鏡用撮像装置において、反射体の背面に配置された電子部品であって、積層基板を構成する複数の回路基板、又は、撮像基板のうちの少なくとも１つに導通する電子部品を有する態様とすることができる。

本態様によれば、電子部品により発生する熱を直接的に反射体に逃がすことができ、かつ、その熱で反射体や対物光学系等の曇りを防止することができる。

本発明の一態様に係る内視鏡用撮像装置において、積層基板を構成する複数の回路基板のうちの少なくとも１つの反射体の背面側の端面が、撮像基板の表面に直交する方向に反射体の背面が存在する位置に配置された態様とすることができる。

本発明の一態様に係る内視鏡用撮像装置において、反射体は、反射面が対物光学系の光軸に対して４５度の角度で交差し、反射面により対物光学系を通過した像光の光路の方向を直角に曲げ、撮像面は、対物光学系の光軸に対して平行に配置される態様とすることができる。

本態様は、対物光学系の光軸に直交する径方向の小型化を図るために適した構成であり、内視鏡先端部の細径化に寄与する。

本発明の一態様に係る内視鏡用撮像装置において、反射体は、直角プリズムであり、直角プリズムの直角を挟む２面のうちの一方を入射面、他方を出射面とし、直角プリズムの斜面を反射面及び背面とし、入射面から入射した対物光学系からの像光を反射面により反射させて出射面から出射する態様とすることができる。

本発明の一態様に係る内視鏡用撮像装置において、対物光学系、反射体、固体撮像素子、撮像基板、及び積層基板は、被検体内に挿入される内視鏡挿入部の先端部に搭載される態様とすることができる。

本態様によれば、内視鏡挿入部の先端部、即ち、内視鏡先端部の小型化を図ることができる。なお、内視鏡用撮像装置の小型化は内視鏡の撮像部の小型化に寄与し、内視鏡の撮像部の小型化は、内視鏡先端部が湾曲部の先端側に配置される軟性鏡に限らず、多くの種類の内視鏡において有効である。

本発明によれば、対物光学系の光軸に沿った方向の大きさに関して小型化を図ることができ、内視鏡の撮像部の小型化に寄与することができる。また、簡易に組み立てることができる。

本発明が適用される内視鏡用撮像装置を採用した内視鏡の全体構成図 図１の内視鏡先端部の外観を示した斜視図 図２のＡ−Ａ矢視断面において本発明が適用された内視鏡用撮像装置の構成を示した構成図 図３の内視鏡用撮像装置の構成要素のみを示した構成図 図３の撮像基板、積層基板、及びマイクロピンを示した斜視図 図３〜図５の内視鏡用撮像装置の第１の変形例の撮像装置を示した構成図 図３〜図５の内視鏡用撮像装置の第２の変形例の撮像装置を示した構成図 図３〜図５の内視鏡用撮像装置の第３の変形例の撮像装置を示した構成図 図３〜図５の内視鏡用撮像装置の第４の変形例の撮像装置を示した構成図 図３〜図５の内視鏡用撮像装置の第５の変形例の撮像装置を示した構成図 図３〜図５の内視鏡用撮像装置の第６の変形例の撮像装置を示した構成図

以下、添付図面に従って本発明の好ましい実施の形態について詳説する。

図１は、本発明が適用される内視鏡用撮像装置を採用した内視鏡の全体構成図である。

同図の内視鏡１００は、周知の軟性鏡を示し、本体操作部１１と、本体操作部１１に連設され体腔内に挿入される内視鏡挿入部１３とを備える。

本体操作部１１には、ユニバーサルコード１５が延設され、そのユニバーサルコード１５の先端が不図示のコネクタを介して、内視鏡１００に照明光を供給する光源装置や、内視鏡１００から得られた画像の画像処理等を行うプロセッサ装置に接続される。なお、ユニバーサルコード１５のコネクタは、プロセッサ装置と光源装置とが一体の装置であるか別体の装置であるか等に応じて異なる構成を有する。

内視鏡挿入部１３は、本体操作部１１側（基端側）から先端側に向けて順に可撓性を有する軟性部１９、意図した方向に湾曲可能な湾曲部２１、及び硬質な先端部１７で構成される。湾曲部２１は、本体操作部１１のアングルノブ２３、２５を回動することによって遠隔的に湾曲操作される。これにより、先端部１７を所望の方向に向けることができる。また、先端部１７には後述のように本発明が適用された内視鏡用撮像装置が搭載される。

本体操作部１１には、アングルノブ２３、２５の他に、送気・送水ボタン、吸引ボタン、シャッターボタン等の各種ボタン２７が並設される。また、本体操作部１１の先端側には鉗子挿入部３１が設けられる。鉗子挿入部３１には鉗子等の処置具が挿入され、鉗子挿入部３１から挿入された処置具は、内視鏡挿入部１３の内部の鉗子チャンネル（鉗子管路）を挿通して内視鏡挿入部１３の先端部１７に形成された鉗子口３３（図２参照）から導出される。

図２は、内視鏡挿入部１３の先端部１７の外観斜視図である。

図２に示すように、内視鏡挿入部１３の先端部位である先端部１７（以下、内視鏡先端部１７という）は、その先端面３５において、観察窓３７と、照明窓３９Ａ、３９Ｂと、鉗子口３３と、送気・送水ノズル４１とを有する。

観察窓３７は、内視鏡用撮像装置における対物光学系の一部を構成し、被観察部位からの像光を対物光学系に取り込む。対物光学系に取り込まれた像光により結像された被観察部位の光像は、後述の固体撮像素子により電気信号である撮像信号に変換され、内視鏡１００の内部の信号ケーブルを通じて内視鏡１００に接続されたプロセッサ装置に伝送される。

照明窓３９Ａ、３９Ｂは、内視鏡１００の内部のライトガイドを通じて伝送された照明光を被観察部位に向けて出射する。ライトガイドを伝送する照明光は、内視鏡１００に接続された光源装置から供給される。

送気・送水ノズル４１は、噴出口を観察窓３７に向けて配置されており、本体操作部１１の送気・送水ボタンの操作にしたがって、観察窓３７に送気又は送水を行う。

鉗子口３３は、内視鏡１００の内部の鉗子チャンネルを通じて本体操作部１１の先端側の鉗子挿入部３１に連通しており、上述のように鉗子挿入部３１から挿入された処置具を導出する。

図３は、図２のＡ−Ａ矢視断面において本発明が適用された内視鏡用撮像装置の構成を示した構成図である。なお、内視鏡用撮像装置については断面ではなく側面からみた図を示す。

図３に示すように、内視鏡先端部１７は、各種部材が組み付けられる枠体として、ステンレス鋼材などの硬質材料からなる先端部本体４３を有する。先端部本体４３の基端側の外周には不図示の金属スリーブが接続され、この金属スリーブには、湾曲部２１（図１参照）に複数連結されて配設される節輪のうちの先端の節輪５６が接続される。そして、その金属スリーブの外周は、先端部本体４３の外周まで延在する外皮チューブ５４で覆われる。先端部本体４３の先端側の外周は外皮チューブ５４の先端と接合された先端カバー５２で覆われる。

先端部本体４３は、内視鏡挿入部１３の軸線方向でもある内視鏡先端部１７の軸線方向に貫通する穿設孔４３ａと穿設孔４３ｂを有する。

穿設孔４３ａには、本発明の内視鏡用撮像装置の一形態である撮像装置６０の鏡筒６２が嵌挿されて固定され、鏡筒６２に収容保持された対物光学系６２ａの最前段の観察窓３７が図２のように先端面３５の位置に配置される。

穿設孔４３ｂには、鉗子挿入部３１から鉗子チャンネルとして繋がる管路の先端部である鉗子パイプ４９が嵌挿されて固定され、その鉗子パイプ４９の先端開口が図２の鉗子口３３として先端面３５に配置される。

また、先端部本体４３には、図２に示した送気・送水ノズル４１に接続される送気・送水管５１や、照明窓３９Ａ、３９Ｂに照明光を伝送する不図示のライトガイド等の部材が固持される。

次に、撮像装置６０の構成について説明する。図４は、図３の内視鏡先端部１７のうち、撮像装置６０の構成要素のみを示した構成図であり、撮像装置６０の鏡筒６２の先端側を省略して示した図である。

図３、図４に示すように撮像装置６０は、鏡筒６２、直角プリズム６４、固体撮像素子７０（以下、撮像素子７０という）、撮像基板６８、及び積層基板８０等を有する。

鏡筒６２は、被観察部位の像光を取り込み結像する対物光学系６２ａを構成する複数枚のレンズを収容保持しており、上述のように先端部本体４３の穿設孔４３ａに嵌挿されて固定される。なお、対物光学系６２ａには観察窓３７も含まれるものとする。

直角プリズム６４は、鏡筒６２の対物光学系６２ａを通過した像光の光路の方向を一方向に曲げる反射体の一形態であり、対物光学系６２ａを通過した像光の光路を直角に曲げる。

即ち、直角プリズム６４は、周知のように互いに直角に交差する２面に沿って配置された入射面６４ａと出射面６４ｂ（直角プリズム６４の直角を挟む２面）と、それらの入射面６４ａと出射面６４ｂの両方に対して４５度で交差する面に沿った斜面６４ｃとを有する。斜面６４ｃは直角プリズム６４の背面ともなる。

入射面６４ａは、鏡筒６２の基端に固着され、対物光学系６２ａの光軸と直交する面に沿って配置される。このとき、出射面６４ｂは、対物光学系の光軸に対して平行する面に沿って配置される。

これにより、対物光学系６２ａを通過した被観察部位からの像光は、直角プリズム６４に入射面６４ａから内部に入射した後、斜面６４ｃにより全反射され、像光の光路の方向が直角に曲げられる。そして、斜面６４ｃにより反射された像光は、出射面６４ｂから出射される。

なお、反射体として、直角プリズム６４ではなく、平面鏡などの光路を曲げる他の光学要素を用いることもできる。また、反射体は、対物光学系を通過した像光の光路を直角に曲げるのではなく光路の方向を一方向に曲げるものであり、反射面に沿った背面を有するものであれば本発明の適用が可能である。

撮像素子７０は、対物光学系６２ａの作用により撮像面７０ａ上に結像された光像を撮像する撮像手段であって、例えばＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等のＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）型の固体撮像素子である。撮像素子７０は、表裏２面（表面７０ｆと裏面７０ｂ）を有する矩形板状に形成されており、直角プリズム６４側を向く表面７０ｆの一部には光電変換素子であるフォトダイオードを含む単位画素が行列状に２次元配列された撮像面７０ａ（撮像領域）が配置される。また、表面７０ｆには、矩形板状のカバーガラス６６が設置される。これによって、撮像面７０ａがカバーガラス６６により覆われる。

カバーガラス６６の表裏２面（表面６６ｆと裏面６６ｂ）のうちの直角プリズム６４の配置側（像光が入射する側）となる表面６６ｆには、撮像素子７０の撮像面７０ａに対向する位置において、直角プリズム６４の出射面６４ｂが接合される。したがって、直角プリズム６４により曲げられた像光の光路の方向に対して直交する面に沿って撮像素子７０の撮像面７０ａが配置される。即ち、対物光学系６２ａの光軸に対して平行に撮像面７０ａ及び撮像素子７０の表面７０ｆが配置される。

これにより直角プリズム６４の出射面６４ｂから出射された像光がカバーガラス６６を通過して撮像素子７０の撮像面７０ａに入射すると共に、対物光学系６２ａの結像作用により撮像面７０ａに被観察部位の光像が形成される。撮像素子７０は、撮像面７０ａの光像を撮像し、即ち、電気信号に変換して撮像信号として出力する。

撮像素子７０の裏面７０ｂ側には回路基板である撮像基板６８が配置され、撮像素子７０はその撮像基板６８に実装される。即ち、撮像素子７０の裏面７０ｂが撮像基板６８の表裏２面（表面６８ｆと裏面６８ｂ）のうちの直角プリズム６４が配置される側の表面６８ｆに固定され、撮像素子７０の裏面７０ｂに設けられた各種接続端子（電極パッド等）と、それらに対応する撮像基板６８の表面６８ｆの接続端子（電極パッド等）とが電気的に接続される。

撮像基板６８は、所定の配線パターンが形成された回路基板であり、例えばセラミックス基板等の硬質なリジット基板により、全体が平坦な矩形板状に形成される。ただし、図では省略するが撮像基板６８の周辺部の空間及びこれに連設される空間には封止樹脂が充填されて撮像基板６８が不動な状態に固定されるため、リジット基板でなくてもフレキシブル基板（ＦＰＣ：Flexible printed circuits）であってもよく、特定の種類に限定されない。

また、撮像基板６８は、撮像素子７０が実装される撮像素子実装領域６８ｍに対して内視鏡先端部１７の基端側（内視鏡挿入部１３の基端側）に延在した基端側領域６８ｅを有する。基端側領域６８ｅは、撮像素子実装領域６８ｍから対物光学系６２ａと反対側に延在し、かつ、直角プリズム６４の斜面６４ｃ（背面）に対して斜め方向に延在する。

その基端側領域６８ｅの表面６８ｆ側には、例えば４つの第１回路基板８１〜第４回路基板８４からなる積層基板８０が実装され、その積層基板８０に撮像素子７０の駆動及び信号の入出力に必要な周辺回路が設けられる。そして、撮像基板６８を介して撮像素子７０と積層基板８０の周辺回路とが電気的に接続される。

また、積層基板８０には、信号ケーブル５８の各信号線５９が接続される。信号ケーブル５８は、内視鏡１００の内部において、プロセッサ装置に接続されるコネクタまで挿通配置されており、各信号線はそのコネクタを介してプロセッサ装置と接続される。これにより、撮像基板６８及び積層基板８０の回路とプロセッサ装置との間での信号伝送等が行われ、撮像素子７０から出力される撮像信号は積層基板８０に設けられた周辺回路を介してプロセッサ装置に伝送される。

次に、積層基板８０の配置等に関して説明する。

積層基板８０は、撮像基板６８の表面６８ｆから直角プリズム６４の背面である斜面６４ｃの上端位置までの距離Ｌｈの範囲内に配置される。斜面６４ｃの上端位置とは直角プリズム６４の斜面６４ｃ（背面）において撮像基板６８から最も離れた位置であり、斜面６４ｃと入射面６４ａとが交差する位置に相当する。したがって、積層基板８０が対物光学系６２ａの光軸に対して直交する径方向に撮像装置６０を大型化することがなく、内視鏡先端部１７の太径を招くことも生じない。

積層基板８０は、撮像基板６８に近い位置から順に第１回路基板８１、第２回路基板８２、第３回路基板８３、及び第４回路基板８４の４つの層の回路基板が積み重ねられて構成される。

なお、本明細書では、積層基板８０を構成する複数の回路基板のうち撮像基板６８に近いものほど下層の回路基板とし、撮像基板６８に遠いものほど上層の回路基板とする。また、本実施の形態では積層基板８０は４つの層の回路基板により構成されるものとするが、積層基板８０が４つ以外の数の層の回路基板により構成されている場合であってもよい。

各回路基板８１〜８４は、例えばリジット基板であり、矩形板状の絶縁基板と、その上層側の基板面に設けられた配線層とからなり、配線層には所定の配線パターンが形成される。ただし、各回路基板８１〜８４はリジット基板でなくてもよく特定の種類に限定されない。

また、各回路基板８１〜８４のうちの全て又は一部には、配線層側に周辺回路を構成する不図示の電子部品が実装され、その電子部品が実装された回路基板に対して上層側となる回路基板にはその電子部品の配置スペースを確保するための孔が形成される。回路基板８４の配線層には信号ケーブル５８の各信号線５９が接続される。

更に、各回路基板８１〜８４は、例えば、撮像基板６８に立設されたマイクロピンにより撮像基板６８に支持されると共に電気的に接続される。図５には、撮像基板６８と積層基板８０の各回路基板８１〜８４が簡略化して示されており、同図に示すように基板６８には表面６８ｆから突出して複数本のマイクロピン９０が設けられる。マイクロピン９０は導電性を有しており、例えば金属材料により細長い円柱状に形成される。

一方、各回路基板８１〜８４の側端面には、非積層状態の第４回路基板８４に例示するように半円状に切り欠かれた複数の貫通溝９２が形成される。そして、それらの貫通溝９２の各々に対して、対応する位置のマイクロピン９０が嵌合（挿通）することにより、同図の回路基板８１〜８３のように各回路基板８１〜８４がマイクロピン９０により撮像基板６８上に積層された状態で支持される。貫通溝９２とマイクロピン９０とは図３及び図４のように各回路基板８１〜８４が積層された状態において半田等により固定される。

また、撮像基板６８に設けられた複数のマイクロピン９０のうちの一部又は全ては撮像基板６８の表面６８ｆに形成された配線パターンと電気的に接続されており、そのマイクロピン９０は、各回路基板８１〜８４のうちの一部又は全てにおける上層側の基板面において貫通溝９２の周縁に設けられた端子（ランド等）と電気的に接続される。これによって、撮像基板６８に実装された撮像素子７０と積層基板８０に設けられた周辺回路とが電気的に接続される。

なお、各回路基板８１〜８４には、貫通溝９２ではなく、マイクロピン９０が挿通する貫通孔を設けてもよい。また、マイクロピン９０は、図５のように各回路基板８１〜８４の側端面に沿った位置以外の位置に設けてもよい。更に、積層基板８０の各回路基板８１〜８４の積層と撮像基板６８への実装とは、マイクロピン９０によるものに限らず任意の手段を用いることができる。例えば、各回路基板８１〜８４を接合して事前に一体の積層基板８０とし、また、各回路基板の配線層の間での電気的な接続はビアホールなどにより内部的に行うものとする。そして、その積層基板８０を撮像基板６８の表面６８ｆに半田などで固定して最下層の第１回路基板８１の下層側の基板面に設けた接続端子を撮像基板６８の表面６８ｆの接続端子に接続させるという形態とすることも可能である。

以上のようにして撮像基板６８に実装される積層基板８０の各回路基板８１〜８４は、図３及び図４に示すように各々の先端側（直角プリズム６４）の先端面８１ｔ、８２ｔ、８３ｔ、８４ｔが、直角プリズム６４の背面となる斜面６４ｃに沿った位置に配置される。即ち、略四角形に形成される各先端面８１ｔ〜８４ｔにおいて撮像基板６８の表面６８ｆから最も離間する辺の位置（各回路基板８１〜８４における上層側の基板面の先端位置に相当）を、各先端面８１ｔ〜８４ｔの位置（以下、同様）とすると、各先端面８１ｔ〜８４ｔの位置から斜面６４ｃまでの対物光学系６２ａの光軸に沿った方向の距離が略一致している。

また、最下層の第１回路基板８１を除く回路基板８２〜８４は、全て先端面８２ｔ〜８４ｔの位置が直角プリズム６４の斜面６４ｃの基端側のデッドスペースとなる空間に及んで延在する。即ち、撮像基板６８に表面６８ｆに対して直交する方向に直角プリズム６４の斜面６４ｃが存在することになる空間（位置）は、本来では、直角プリズム６４と干渉するために撮像基板６８の表面６８ｆに実装した部品を配置することができないデッドスペースとなる。図４において、直角プリズム６４の斜面６４ｃの最も基端側の位置を示したＰａのラインよりも先端側となる空間Ｓａがそのデッドスペースとなる空間に相当する。

これに対して、積層基板８０の各回路基板８２〜８４の少なくとも先端側の一部が、その空間Ｓａの位置に配置される。

一方、各回路基板８１〜８４の基端側の基端面８１ｅ〜８４ｅは、対物光学系６２ａの光軸に沿った方向に関して略同一位置に同一面に沿って配置され、撮像基板６８の基端面とも略同一位置に配置される。

以上の積層基板８０の配置によれば、直角プリズム６４の背面側の空間を有効活用して積層基板８０が配置されるため、その分、ラインＰａの位置よりも基端側に配置される積層基板８０及び撮像基板６８の対物光学系６２ａの光軸に沿った方向の長さを短くすることができる。したがって、内視鏡先端部１７の軸線方向の小型化に寄与することができる。

また、撮像基板６８に積層基板８０等を実装するだけの構成であるため、撮像装置６０の組み立て作業を簡易に行うことができる。

以下、図３〜図５に示した撮像装置６０の変形例について説明する。なお、以下において、図３〜図５に示した撮像装置６０の構成要素と同一又は類似作用の構成要素には同一符号を付して説明を省略し、相違点のみ説明するものとする。また、内視鏡先端部１７におけるそれらの変形例の撮像装置の配置も図３に示した撮像装置６０の配置と特別な変更を要しないため説明を省略する。

図６は、撮像装置６０の第１の変形例である撮像装置１１０の構成要素のみを示した図４に対応する構成図である。

同図に示す撮像装置１１０は、積層基板８０の各回路基板８１〜８４の大きさを略等しいものとした場合の形態であり、この形態においては、各回路基板８１〜８４の基端面８１ｅ〜８４ｅも各先端面８１ｔ〜８４ｔと同様に直角プリズム６４の斜面６４ｃと平行な面に沿った位置に配置される。この場合には、各回路基板８１〜８４の上層側の配線層において、上層の回路基板が存在しない基端側の領域に電子部品を実装させるようにすることができる。したがって、下層の回路基板に実装された電子部品の配置スペースを確保するための上層の回路基板に設けられる孔（開口）の数を減らすことができ、各回路基板８１〜８４の加工が容易となる。

また、この場合に、図５に示したように各回路基板８１〜８４を撮像基板６８に立設されたマイクロピン９０により支持する形態とするときには、第２の変形例として図７に模式的に示すように、直角プリズム６４の斜面６４ｃ（背面）と略平行にマイクロピン９０を設けるようにしても良い。この場合には、マイクロピン９０が嵌入する各回路基板８１〜８４の貫通溝９２（又は貫通孔）もマイクロピン９０の位置及び傾きに併せた位置及び傾きに形成する。

これにより、上層の回路基板ほど貫通溝９２とそれに嵌入するマイクロピン９０の数が少なくなるということがなく、全ての回路基板８１〜８４を同数のマイクロピン９０で支持することができる。

なお、図７のようにマイクロピン９０を斜めに傾けて立設する形態は、図６の第１の変形例の積層基板８０の場合に限らず、図４等の積層基板８０等の他の形態の場合においても採用することができる。

また、図７のようにマイクロピン９０を直角プリズム６４の斜面６４ｃ（背面）と平行に設ける場合に限らず、マイクロピン９０を直角プリズム６４の斜面６４ｃ（背面）に沿った方向に傾けて立設することで上述の効果と同様の効果を得ることができる。

図８は、撮像装置６０の第３の変形例である撮像装置１２０の構成要素のみを示した図４に対応する構成図である。

同図に示す撮像装置１２０は、積層基板８０の各回路基板８１〜８４の先端面８１ｔ、８２ｔ、８３ｔ、８４ｔが、部分的にみると直角プリズム６４の背面となる斜面６４ｃに沿った位置に配置されていない形態であり、同図の例では第２回路基板８２の先端面８２ｔの位置と第３回路基板８３の先端面８３ｔの位置とが同一位置に配置されている。

しかしながら、この形態においても、最上層の第４回路基板８４の先端面８４ｔの位置が最下層の第１回路基板８１の先端面８１ｔの位置よりも先端側に突出し、ラインＰａよりも先端側の空間Ｓａに第４回路基板８４の少なくとも一部が配置されている。したがって、直角プリズム６４の背面側の空間を有効活用して積層基板８０が配置されており、図４等に示した撮像装置６０と同様に、対物光学系６２ａの光軸に沿った方向の長さを短くすることができ、内視鏡先端部１７の軸線方向の小型化に寄与することができる。

このことから、積層基板８０に関する条件として、積層基板８０を構成する回路基板の数を２つ以上の任意の数としたときに、積層基板８０を構成する複数の回路基板（回路基板８１〜８４）のうちの撮像基板６８に最も近い最下層の回路基板（回路基板８１）を除く回路基板（回路基板８２〜８４）の各々の直角プリズム６４の背面側の端面（先端面８２ｔ〜８４ｔ）が、一層下の回路基板の先端面に対して一致した位置又は直角プリズム６４の背面側に突出した位置に配置され、少なくとも撮像基板６８に最も遠い最上層の回路基板（回路基板８４）の先端面（先端面８４ｔ）が、最下層の回路基板（回路基板８１）の先端面（先端面８１ｔ）に対して直角プリズム６４の背面側に突出した位置に配置されていることを満たす形態であれば、図４等の撮像装置６０と同様の効果を得ることができるため有効である。

また、積層基板８０を構成する複数の回路基板のうちの少なくとも１つの回路基板の先端面が空間Ｓａ内の位置に配置されることが望ましいが、直角プリズム６４の斜面６４ｃ（背面）に沿って他の構成要素（電子部品等）が配置される場合などを考慮すると必ずしもこれに限定されない。

図９は、撮像装置６０の第４の変形例である撮像装置１３０の構成要素のみを示した図４に対応する構成図である。

同図に示す撮像装置１３０は、積層基板８０の各回路基板８１〜８４の基端面８１ｅ、８２ｅ、８３ｅ、８４ｅの位置が一致しない形態であり、同図の例では、最上層の第４回路基板８４の基端面８４ｅが他の回路基板８１〜８３の基端面８１ｅ〜８３ｅの位置よりも先端側に配置されている。これによって、第３回路基板８３と第４回路基板８４との間に基端側における段差が生じるが、それによる特別な欠点はなく図４等の撮像装置６０と同様に有効な形態である。また、図６及び図７の第２及第３の変形例においても同様な段差が生じており、それらと同じように本変形例の積層基板８０においても段差部分よりも基端側の第３回路基板８３の配線層に電子部品を実装することが可能である。また、図９に示すように段差部分よりも基端側の第３回路基板８３の配線層に入出力端子（電極パッド等）を設けて信号線５９を接続することも可能である。

このような積層基板８０の基端側における段差は最上層の第４回路基板８４の基端面８４ｅの位置が他の基端面８１ｅ〜８３ｅの位置と相違することによって生じる場合だけでなく、任意の層の回路基板の基端面の位置が一層下又は一層上の回路基板の基端面の位置と相違することによって生じた場合であってもよく、それによる特別な欠点はなく、その段差を有効活用することが可能である。

図１０は、撮像装置６０の第５の変形例である撮像装置１４０の構成要素のみを示した図４に対応する構成図である。

同図に示す撮像装置１４０は、積層基板８０の回路基板８１〜８４のうちのいずれか１つの先端を直角プリズム６４の背面である斜面６４ｃに熱伝達可能に熱接触させた形態であり、同図の例では、第３回路基板８３が直角プリズム６４の斜面６４ｃに熱接触している。熱接触は、第３回路基板８３の先端を物理的に斜面６４ｃに接触させることによるものでもよいし、鉱物質微粉末（フィラー）を混入させた樹脂などの高熱伝達部材を介して第３回路基板８３を斜面６４ｃに接続することによるものでもよい。

これによれば、積層基板８０に設けられた回路により発生した熱や撮像素子７０により発生して積層基板８０に伝達した熱などを直角プリズム６４や直角プリズム６４を介した鏡筒６２に逃がすことができ、かつ、その熱によって対物光学系６２ａ、直角プリズム６４、及びカバーガラス６６の曇りも防止できるという相乗効果を得ることができる。

なお、直角プリズム６４に熱接触させる回路基板は、第３回路基板８３に限らず、回路基板８１〜８４のうちのいずれか１層又は２層以上の回路基板とすることができる。また、直角プリズム６４に熱接触させる回路基板は、例えば、窒化アルミニウム基板のような高熱伝導性を有する基板とすると、より効果的であり、直角プリズム６４に熱接触させる回路基板以外に対しても、高熱伝導性を有する基板を用いてもよい。

図１１は、撮像装置６０の第６の変形例である撮像装置１５０の構成要素のみを示した図４に対応する構成図である。

同図に示す撮像装置１５０は、直角プリズム６４の斜面６４ｃに発熱性の電子部品１５２を設置した形態であり、同図の例では電子部品１５２は、第３回路基板８３と撮像基板６８にリード線等により接続されてそれらに導通している。ただし、同図の形態は例示であって、電子部品１５２は、積層基板８０の回路基板８１〜８３と撮像基板６８のうちの少なくとも１つに導通していればよい。

これによれば、電子部品１５２により発生する熱を積層基板８０を介さずに直接的に直角プリズム６４や直角プリズム６４を介した鏡筒６２に逃がすことができ、かつ、その熱によって対物光学系６２ａ、直角プリズム６４、及びカバーガラス６６の曇りも防止できるという相乗効果を得ることができる。また、直角プリズム６４の背面側の空間Ｓａを電子部品１５２の配置によって有効活用することができる。

なお、電子部品１５２として、同図のように矩形板状の形状を有する場合にはその板面を直角プリズム６４の斜面６４ｃに沿って配置することで、電子部品１５２から直角プリズム６４への熱伝達の効率を良くし、省スペース化を図ることできる。

以上、上記撮像装置６０及びその各種変形例において、撮像素子７０及び基板６８が対物光学系６２ａの光軸に対して平行に配置された形態を示したが、これに限らない。例えば、直角プリズム６４の代わりに、対物光学系６２ａを通過した像光の光路の方向を直交方向以外の一方向に曲げる反射体であって反射面に沿った背面を有する反射体を用いてもよく、その場合に反射体で曲げられた光路に直交する方向に沿って撮像素子７０及び基板６８を配置した形態であってもよい。このとき、撮像素子７０及び基板６８は対物光学系６２ａと非平行な方向に沿って配置される。

また、上記撮像装置６０及びその各種変形例において、撮像基板６８は全体が平坦なものとしたが、湾曲（屈曲）する部分を有するものであってもよい。

また、上記撮像装置６０及びその各種変形例は、硬性鏡やカプセル型内視鏡等の軟性鏡以外の任意の種類の内視鏡において、被観察部位の撮像を行う撮像部に配置する撮像装置として用いることができる。その場合にも内視鏡の撮像部の小型化に寄与することができる。

１１…本体操作部、１３…内視鏡挿入部、１５…ユニバーサルコード、１７…内視鏡先端部、１９…軟性部、２１…湾曲部、３５…先端面、３７…観察窓、４３…先端部本体、４３ａ、４３ｂ…穿設孔、４９…鉗子パイプ、５１…送気・送水管、５２…先端カバー、５４…外皮チューブ、５６…節輪、５８…信号ケーブル、５９…信号線、６０…撮像装置、６２…鏡筒、６２ａ…対物光学系、６４…直角プリズム、６４ａ…入射面、６４ｂ…出射面、６４ｃ…斜面、６６…カバーガラス、６８…撮像基板、７０…固体撮像素子（撮像素子）、７０ａ…撮像面、８０…積層基板、８１〜８４…第１回路基板〜第４回路基板、１００…内視鏡

Claims (11)

1. 被観察部位の像光を取り込み結像する対物光学系と、
   前記対物光学系の光軸と斜めに交差する反射面により前記対物光学系を通過した像光の光路の方向を一方向に曲げる反射体であって、前記反射面に沿った背面を有する反射体と、
   前記反射体により曲げられた光路の方向に直交する面に沿って撮像面が配置され、該撮像面上に形成された光像を撮像する固体撮像素子と、
   前記固体撮像素子が実装される撮像基板と、
   前記撮像基板の前記固体撮像素子が実装される領域から前記対物光学系と反対方向側に延在する領域であって、前記反射体の背面に対して斜め方向に延在する前記撮像基板の領域に積層されて積層基板を構成し、かつ、前記反射体の背面側に配置される複数の回路基板と、
   を備え、
   前記複数の回路基板のうちの前記撮像基板に最も近い最下層の回路基板を除く第１回路基板の各々の前記反射体の背面側の端面が、一層下の第２回路基板の前記反射体の背面側の端面に対して一致した位置又は前記反射体の背面側に突出した位置に配置され、少なくとも前記撮像基板に最も遠い最上層の回路基板の前記反射体の背面側の端面が、前記最下層の回路基板の前記反射体の背面側の端面に対して前記反射体の背面側に突出した位置に配置され、
   前記複数の回路基板の前記反対方向側の端面を基端面とした場合、少なくとも１つの前記第１回路基板の前記基端面の位置に対して、一層下の前記第２回路基板の前記基端面の位置が前記反対方向側にずれることにより、前記積層基板の前記反対方向側に段差が形成される内視鏡用撮像装置。
2. 前記積層基板を構成する前記複数の回路基板の各々の前記反射体の背面側の端面が、前記反射体の背面に沿った位置に配置される請求項１に記載の内視鏡用撮像装置。
3. 前記積層基板を構成する前記複数の回路基板は、前記反射体の背面に沿った方向に傾いて前記撮像基板に立設されたマイクロピンに支持されて積層される請求項１又は２に記載の内視鏡用撮像装置。
4. 被観察部位の像光を取り込み結像する対物光学系と、
   前記対物光学系の光軸と斜めに交差する反射面により前記対物光学系を通過した像光の光路の方向を一方向に曲げる反射体であって、前記反射面に沿った背面を有する反射体と、
   前記反射体により曲げられた光路の方向に直交する面に沿って撮像面が配置され、該撮像面上に形成された光像を撮像する固体撮像素子と、
   前記固体撮像素子が実装される撮像基板と、
   前記撮像基板の前記固体撮像素子が実装される領域から前記対物光学系と反対側に延在する領域であって、前記反射体の背面に対して斜め方向に延在する前記撮像基板の領域に積層されて積層基板を構成し、かつ、前記反射体の背面側に配置される複数の回路基板と、
   を備え、
   前記複数の回路基板のうちの前記撮像基板に最も近い最下層の回路基板を除く回路基板の各々の前記反射体の背面側の端面が、一層下の回路基板の前記反射体の背面側の端面に対して一致した位置又は前記反射体の背面側に突出した位置に配置され、少なくとも前記撮像基板に最も遠い最上層の回路基板の前記反射体の背面側の端面が、前記最下層の回路基板の前記反射体の背面側の端面に対して前記反射体の背面側に突出した位置に配置され、
   前記積層基板を構成する前記複数の回路基板は、前記反射体の背面に沿った方向に傾いて前記撮像基板に立設されたマイクロピンに支持されて積層される内視鏡用撮像装置。
5. 前記積層基板を構成する前記複数の回路基板のうちの少なくとも１つが、前記反射体に熱接触している請求項１〜４のいずれか１項に記載の内視鏡用撮像装置。
6. 前記反射体に熱接触している回路基板は、窒化アルミニウムにより形成される請求項５に記載の内視鏡用撮像装置。
7. 前記反射体の背面に配置された電子部品であって、前記積層基板を構成する前記複数の回路基板、又は、前記撮像基板のうちの少なくとも１つに導通する電子部品を有する請求項１〜６のいずれか１項に記載の内視鏡用撮像装置。
8. 前記積層基板を構成する前記複数の回路基板のうちの少なくとも１つの前記反射体の反射面側の端面が、前記撮像基板の表面に直交する方向に前記反射体の背面が存在する位置に配置された請求項１〜７のいずれか１項に記載の内視鏡用撮像装置。
9. 前記反射体は、前記反射面が前記対物光学系の光軸に対して４５度の角度で交差し、前記反射面により前記対物光学系を通過した像光の光路の方向を直角に曲げ、
   前記撮像面は、前記対物光学系の光軸に対して平行に配置される請求項１〜８のいずれか１項に記載の内視鏡用撮像装置。
10. 前記反射体は、直角プリズムであり、前記直角プリズムの直角を挟む２面のうちの一方を入射面、他方を出射面とし、前記直角プリズムの斜面を前記反射面及び前記背面とし、前記入射面から入射した前記対物光学系からの像光を前記反射面により反射させて前記出射面から出射する請求項９に記載の内視鏡用撮像装置。
11. 前記対物光学系、前記反射体、前記固体撮像素子、前記撮像基板、及び前記積層基板は、被検体内に挿入される内視鏡挿入部の先端部に搭載される請求項１〜１０のいずれか１項に記載の内視鏡用撮像装置。
    

Images