JP7132007B2 - 内視鏡用撮像ユニットおよび内視鏡 - Google Patents

Description

本開示は、内視鏡用撮像ユニットおよび内視鏡に関する。

特許文献１には、対物光学系に連設される撮像素子と、この撮像素子に接続され、電子部品、および信号線接続端子が形成された回路基板と、撮像素子の投影面積範囲内で回路基板に接続された信号線と、を具備する撮像装置が開示されている。この撮像装置では、回路基板が、撮像素子より後方に延出する第１面と、この第１面を基準に所定の角度に傾斜するように折り曲げられた第２面および第３面を少なくとも有し、複数面により断面多角形状の筒状に形成される。回路基板を付き合わせるように近接させた縁辺部分同士は、固定手段により固定される。回路基板の電気回路は、回路基板の縁辺部分の端部に設けられた電気接続部同士を、固定手段によって電気的に接続することで形成される。

特開２００８－２３７７３２号公報

しかしながら、特許文献１の構成では、電子部品や信号線接続端子が、筒状に形成した回路基板の内面および外面に混在して設けられていた。このため、実装時に実装面から高さ方向に立体的な空間を必要とする電子部品と、相互間の絶縁距離を大きく必要とする信号線接続端子とが、適材適所に配置されず、内視鏡の外径を小径化することが困難であった。

本開示は、上述した従来の事情に鑑みて案出され、先端側から見た撮像素子の投影面積範囲内に、電線と電子部品とに応じて適した接続構造を得て、外形や体積を最小化でき、外径を小径化できる内視鏡用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。

本開示は、内視鏡撮像ユニットであって、相互に絶縁され、第１方向に平行に延びる複数本の電線と、前記第１方向に直交する第２方向に延び、かつ前記内視鏡撮像ユニットの先端側を向いている光入射面を有し、前記内視鏡撮像ユニットの先端側において前記複数本の電線の先端から離間して配置される撮像素子と、前記複数本の電線に導通される回路と、本体部と、撮像素子実装半島部と、回路実装半島部とを有し、前記複数本の電線と前記撮像素子との間に配置される可撓性基板と、を備え、前記撮像素子実装半島部は、前記本体部に対して曲げられ、前記回路に導通させて前記撮像素子を実装し、前記回路実装半島部は、前記本体部から延び、かつ前記撮像素子実装半島部を挟んで前記撮像素子とは反対側に曲げられて配置され、前記回路に導通させて電子部品もしくは回路パターンを実装する、内視鏡用撮像ユニットを提供する。また、本開示は、内視鏡撮像ユニットであって、相互に絶縁され、第１方向に平行に延びる複数本の電線を有する帯状のリボンケーブルと、前記リボンケーブルの先端から離間し、前記第１方向に直交する第２方向に延び、かつ前記内視鏡撮像ユニットの先端側を向いている光入射面を有し、前記内視鏡撮像ユニットの先端側に配置される撮像素子と、前記複数本の電線に導通される回路と、本体部と、撮像素子実装半島部と、回路実装半島部とを有し、前記複数本の電線と前記撮像素子との間に配置される可撓性基板と、を備え前記撮像素子実装半島部は、前記本体部に対して曲げられ、前記回路に導通させて前記撮像素子を実装し、前記回路実装半島部は、前記撮像素子実装半島部から延び、かつ前記撮像素子実装半島部を挟んで前記撮像素子とは反対側に屈曲しており、前記回路に導通させて電子部品もしくは回路パターンを実装する、内視鏡用撮像ユニットを提供する。

また、本開示は、相互に絶縁され、第１方向に平行に延びる複数本の電線と、前記第１方向に直交する第２方向に延び、かつ内視鏡撮像ユニットの先端側を向いている光入射面を有し、前記内視鏡撮像ユニットの先端側において前記複数本の電線の先端から離間して配置される撮像素子と、前記複数本の電線に導通される回路と、本体部と、撮像素子実装半島部と、回路実装半島部とを有し、前記複数本の電線と前記撮像素子との間に配置される可撓性基板と、を備え、前記撮像素子実装半島部は、前記本体部に対して曲げられ、前記回路に導通させて前記撮像素子を実装し、前記回路実装半島部は、前記本体部から延び、かつ前記撮像素子実装半島部を挟んで前記撮像素子とは反対側に曲げられて配置され、前記回路に導通させて電子部品もしくは回路パターンを実装する、内視鏡用撮像ユニットと、被写体からの光を前記内視鏡ユニットの光入射面に結像する光学ユニットと、を備える、内視鏡を提供する。また、本開示は、相互に絶縁され、第１方向に平行に延びる複数本の電線を有する帯状のリボンケーブルと、前記リボンケーブルの先端から離間し、前記第１方向に直交する第２方向に延び、かつ内視鏡撮像ユニットの先端側を向いている光入射面を有し、前記内視鏡撮像ユニットの先端側に配置される撮像素子と、前記複数本の電線に導通される回路と、本体部と、撮像素子実装半島部と、回路実装半島部とを有し、前記複数本の電線と前記撮像素子との間に配置される可撓性基板と、を備え、前記撮像素子実装半島部は、前記本体部に対して曲げられ、前記回路に導通させて前記撮像素子を実装し、前記回路実装半島部は、前記撮像素子実装半島部から延び、かつ前記撮像素子実装半島部を挟んで前記撮像素子とは反対側に屈曲しており、前記回路に導通させて電子部品もしくは回路パターンを実装する、内視鏡用撮像ユニットと、被写体からの光を前記内視鏡ユニットの光入射面に結像する光学ユニットと、を備える、内視鏡を提供する。

本開示によれば、内視鏡用撮像ユニットあるいは内視鏡において、撮像素子の投影面積範囲内に、電線と電子部品に応じて適した接続構造が得られて、外形や体積を最小化でき、さらに、内視鏡において外径を小径化できる。

実施の形態１に係る内視鏡を備えた内視鏡システムの外観例を示す斜視図 図１に示す内視鏡の正面図 図２の側面透視図 図３に示す内視鏡用撮像ユニットの背面図 図４に示す内視鏡用撮像ユニットの斜視図 図５に示す内視鏡用撮像ユニットの正面図 図５に示す内視鏡用撮像ユニットの側部を切り欠いた斜視図 図５に示す筒状体の可撓基板を平板状に展開した斜視図 図８に示す展開された可撓基板の背面図 実施の形態２に係る可撓基板の平面図 図１０に示す可撓基板が用いられた内視鏡用撮像ユニットの平面図 図１１に示す内視鏡用撮像ユニット側面図

以下、適宜図面を参照しながら、本開示に係る内視鏡用撮像ユニットおよび内視鏡を具体的に開示した実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になることを避け、当業者の理解を容易にするためである。尚、添付図面および以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために提供されるものであり、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することは意図されていない。

（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係る内視鏡１１を備えた内視鏡システム１３の外観例を示す斜視図である。内視鏡システム１３は、内視鏡１１と、ビデオプロセッサ１５と、モニタ１７とを含む構成である。内視鏡１１は、例えば医療用の軟性鏡である。ビデオプロセッサ１５は、内視鏡１１が観察対象（ここでは、被検体である人体の表面あるいは体内）を撮像することで得られた撮像画像（静止画および動画を含む）を画像処理する。モニタ１７は、ビデオプロセッサ１５から出力された撮像画像を表示する。画像処理は、例えば、色調補正、階調補正、ゲイン調整を含む。

内視鏡１１は、観察対象（例えば被検体である人体の表面あるいは体内）を撮像する。内視鏡１１は、観察対象の内部に挿入されるスコープ１９と、スコープ１９の後端部が接続されるプラグ部２１と、を備える。また、スコープ１９は、比較的長い可撓性を有する軟性部２３と、軟性部２３の先端に設けられた剛性を有する硬性部２５と、を含む構成である。

ビデオプロセッサ１５は、筐体２７を有し、内視鏡１１により撮像された撮像画像に対して画像処理を施し、画像処理後の撮像画像をモニタ１７に出力する。筐体２７の前面には、プラグ部２１の基端部２９が挿入されるソケット部３１が配置される。プラグ部２１がソケット部３１に挿入され、内視鏡１１とビデオプロセッサ１５とが接続されることで、内視鏡１１とビデオプロセッサ１５との間で電力および各種信号（例えば映像信号、制御信号）の送受信が可能となる。これらの電力および各種信号は、スコープ１９の内部に挿通された伝送ケーブル（後述の電線６９を束ねたもの）を介して、プラグ部２１から軟性部２３側に導かれる。また、硬性部２５の内側に設けられたイメージセンサ（つまり、撮像素子）から出力された撮像画像の信号は、伝送ケーブルを介して、プラグ部２１からビデオプロセッサ１５に伝送される。また、軟性部２３は、内視鏡１１の操作部（図示略）への入力操作に応じて、可動（例えば、屈曲）する。

ビデオプロセッサ１５は、伝送ケーブルを介して伝送された撮像画像の信号に対し、画像処理を施し、画像処理後の撮像画像を表示信号に変換して、モニタ１７に出力する。

モニタ１７は、例えば、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）やＣＲＴ（Cathode Ray Tube）等の表示デバイスを用いて構成される。なお、実施の形態１に係るモニタ１７は、内視鏡１１によって撮像された被写体の画像を３Ｄ表示可能としている。

図２は、図１に示す内視鏡１１の正面図である。硬性部２５の先端には、ＳＵＳ等の金属材料からなる円形状の先端フランジ３３が設けられる。内視鏡１１では、先端フランジ３３の外径Ｄが最大外径となる。先端フランジ３３の先端面には、一対の撮像窓３５が左右対称的に配置される。撮像窓３５は、例えば光学ガラスあるいは光学プラスチック等の光学材料を含んで形成され、内視鏡１１の先端側が挿入されている被検体の表面あるいは体内からの光を入射する。実施の形態１において、撮像窓３５は、例えばカバーガラス３７を有して構成される。

内視鏡１１は、一対の撮像窓３５のそれぞれの背面部に、後述の光学ユニット３９（図３参照）が設けられる。内視鏡１１は、一対の撮像窓３５を有することにより、被検体の表面あるいは体内を３Ｄ撮影が可能である。３Ｄ表示方式には、例えば視差情報方式がある。視差情報方式では、一対の撮像窓３５および光学ユニット３９により得られた視差情報を含む撮像画像を１つの画像信号に合成して、モニタ１７に表示する。モニタ１７に表示される画像は、２つの視点から撮影された視差映像となる。この場合、それぞれの映像がもつ情報は通常の２次元映像と同じである。観察者は、それらの結合された映像を見ることで、３Ｄ映像として視覚することができる。なお、３Ｄ表示方式は、上記の視差情報方式に限定されない。三次元表示方式は、この他、２次元の各画素の画素情報に奥行き位置を加えて立体情報とする方式（奥行き再生方式）等でもよい。

内視鏡１１は、被写体へ照明光を照射する照明部４１を備える。内視鏡１１は、先端フランジ３３の先端面に、左右それぞれの撮像窓３５を挟んで二対の照射窓４３が配置される。それぞれの撮像窓３５を挟む一対の照射窓４３は、例えば、一方がＩＲ励起光用の照射窓、他方が白色光用の照射窓である。

図３は、図２の側面透視図である。図３の側面透視図は、図１に示す内視鏡１１の基端側から先端のスコープ１９を見る方向を基準とした場合に、スコープ１９の内部を右側面から透視した様子を図示したものである。なお、スコープ１９の内部を左側面から透視した図示は省略する。内視鏡１１は、硬性部２５に、それぞれの撮像窓３５に対応した一対の（つまり、２つの）光学ユニット３９を備える。それぞれの光学ユニット３９は、硬性部２５において、一対の照射窓４３のそれぞれに接続される一対の光ファイバ４５の間に配置される。光ファイバ４５は、例えば１本の光ファイバ素線とすることができる。また、光ファイバ４５には、複数本の光ファイバ素線を束ねたバンドルファイバが用いられてもよい。

一対の光学ユニット３９は、略同一の構成を有する。光学ユニット３９は、撮像窓３５からの光を、後段に設けられる内視鏡用撮像ユニット４７における撮像素子４９の光入射面に結像する。光学ユニット３９は、複数の光学部品を収容する円筒状の鏡筒５１を有する。鏡筒５１は、先端外周が、先端フランジ３３の内周５３に固定され、後端が先端フランジ３３から後方へ突出する。

鏡筒５１の内部には、上記のカバーガラス３７、第１レンズ５５、スペーサ５７、第２レンズ５９、第３レンズ６１および第４レンズ６３が、先端側より順に収容される。スペーサ５７は、第１レンズ５５と第２レンズ５９との間に挟入され、双方の凸曲面同士が接触することを防止しながら第１レンズ５５と第２レンズ５９とを安定的に保持する。鏡筒５１の後部外周には、リアホルダ６５が嵌合される。リアホルダ６５は、後端に撮像素子４９を保持している。撮像素子４９の光入射面側には、センサカバーガラス６７が固定される。撮像素子４９は、センサカバーガラス６７を介してリアホルダ６５に固定される。撮像素子４９は、リアホルダ６５の内周が鏡筒５１の外周に嵌合することにより、光入射面の中心が光学ユニット３９の中心に位置決めされる。

実施の形態１に係る内視鏡１１は、それぞれの光学ユニット３９の背部に、実施の形態１に係る内視鏡用撮像ユニット４７を備える。内視鏡用撮像ユニット４７は、電線６９と、撮像素子４９と、可撓基板７１と、撮像素子実装半島部７３と、電子部品実装半島部７５と、電子部品７７と、を主要な構成として有する。

電線６９は、相互に絶縁され、複数本が平行に配索される。複数の電線６９は、束ねられてシースに覆われることにより上記の伝送ケーブルとなり、軟性部２３に挿通される。実施の形態１において、電線６９は、芯線が断面円形の丸導体となり、その外周が絶縁される。電線６９の外周は、さらにシールド導体に覆われてもよい。

撮像素子４９は、電線６９の先端から離間して前方（つまり、内視鏡１１の先端側）に配置される。撮像素子４９は、電線６９の先端直線部に略直交する光入射面が、前方に向く。即ち、撮像素子４９は、撮像素子４９の光入射面がセンサカバーガラス６７を介して光学ユニット３９の第４レンズ６３に対向して配置される。撮像素子４９には、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等が用いられる。

基板の一例としての可撓基板７１は、電線６９と撮像素子４９との間に配置される。可撓基板７１には、複数本の線状導体をパターン印刷した回路が形成される。可撓基板７１は、それぞれの電線６９を、この回路に導通接続する。可撓基板７１は、可撓性を有する。可撓基板７１は、内視鏡１１の先端側（例えば硬性部２５あるいは軟性部２３）から基端側を見た方向の撮像素子４９の投影面積範囲内に配置される。言い換えると、可撓基板７１は、内視鏡１１の先端側（例えば硬性部２５あるいは軟性部２３）から基端側を見た際に、撮像素子４９の外形から外側に突出しないように配置される。可撓基板７１としては、複数の帯状薄板からなる導体を絶縁シート材で覆って、可撓性を有する帯状ケーブルに形成したＦＦＣ（フレキシブル・フラット・ケーブル）や、可撓性を有する絶縁基板に線状導体をパターン印刷したＦＰＣ（フレキシブル・プリント・配線板）等を用いることができる。

図４は、図３に示す内視鏡用撮像ユニット４７の背面図である。なお、以下の説明において、上下左右前後の方向は、図４に従う。即ち、内視鏡用撮像ユニット４７の上下は図４の上下、内視鏡用撮像ユニット４７の左右は図４の左右とする。また、内視鏡用撮像ユニット４７の前は図４の紙面背面、後は紙面表面とする。

実施の形態１において、可撓基板７１は、電線６９の先端直線部と同方向の軸線を有する筒状体７９に曲げられる。筒状体７９は、例えば四角筒とすることができる。四角筒は、軸線に直交する断面の外形状が四角形であれは、可撓基板７１の一部分が内方へ折り曲げられていてもよい。

可撓基板７１は、基板本体部８１と、撮像素子実装半島部７３と、電子部品実装半島部７５とに大別されて一体で成形される。基板本体部８１は、更に、第１面８３、第２面８５、第３面８７、第４面８９、第５面９１、第６面９３で区割りされる。筒状体７９は、第１面８３が、内方に折り込まれて、第２面８５、第３面８７、第４面８９、第５面９１、第６面９３により四角形の外周面が構成される。可撓基板７１は、この筒状体７９が、撮像素子４９の投影面積範囲内に配置される。

図５は、図４に示す内視鏡用撮像ユニット４７の斜視図である。撮像素子実装半島部７３は、四角形に形成され、可撓基板７１の第４面８９から括れ部９５（図８参照）を介して延出し、撮像素子４９を実装する。撮像素子４９が撮像素子実装半島部７３に実装された後、撮像素子実装半島部７３は可撓基板７１の第４面８９に対して曲げられる。つまり、撮像素子実装半島部７３が可撓基板７１の第４面８９に対して曲げられる前に、撮像素子４９が撮像素子実装半島部７３に実装される。筒状体７９の軸線に垂直に折り曲げられた撮像素子実装半島部７３の前面には、可撓基板７１に形成された回路に導通させて撮像素子４９が実装される。

図６は、図５に示す内視鏡用撮像ユニット４７の正面図である。撮像素子実装半島部７３に実装された撮像素子４９を、前方（つまり、上述した内視鏡１１の先端側）より見た正面視では、撮像素子４９の背部に、撮像素子実装半島部７３、筒状体７９、電線６９がほぼ隠れる。つまり、内視鏡用撮像ユニット４７では、撮像素子４９の外形より外側に構成部材が突出しないように収められる。

図７は、図５に示す内視鏡用撮像ユニット４７の側部を切り欠いた斜視図である。電子部品実装半島部７５（回路実装半島部の一例）は、四角形に形成され、可撓基板７１の第２面８５から括れ部９５（図８参照）を介して延出し、撮像素子実装半島部７３を挟んで撮像素子４９と反対側に曲げられる。これにより、電子部品実装半島部７５は、前方（つまり、上述した内視鏡１１の先端側）より見た正面視の撮像素子４９の投影面積範囲内に配置される。電子部品実装半島部７５の撮像素子実装半島部７３に対向する面には、回路に導通させて複数の電子部品７７が実装される。電子部品実装半島部７５は、筒状体７９の内面９７に接触しない大きさで形成される。電子部品実装半島部７５は、筒状体７９の内方に確実に挿入されるように、９０度以上の折り曲げ角で折り曲げられる。これにより、撮像素子実装半島部７３との干渉が回避されている。

なお、電子部品実装半島部７５は、実施の形態１と反対側の面に、電子部品７７が実装されてもよい。また、電子部品実装半島部７５は、複数が形成されてもよい。この場合、複数の電子部品実装半島部７５は、撮像素子実装半島部７３の背面側で重ねられ積層状となって対面配置される。なお、電子部品実装半島部７５には、コンデンサ等の電子部品が実装されず、単に、可撓基板７１に形成された回路に導通させるための回路パターンのみが形成されてもよい。

さらに、要求される内視鏡の最大外径に多少の余裕がある場合等においては、可撓基板７１と電子部品実装半島部７５とは、必ずしも前方（つまり、上述した内視鏡１１の先端側）より見た正面視の撮像素子４９の投影面積範囲内に配置されなくてもよく、他の部材との干渉が最小限に抑えられる程度に、前方より見た正面視の撮像素子４９の投影面積範囲から多少はみだして配置されてもよい。また、本明細書において、内視鏡１１の外径の増大を抑制するために、前方（つまり、上述した内視鏡１１の先端側）より見た正面視において、電線６９および電子部品実装半島部７５は、撮像素子４９が実装される撮像素子実装半島部７３の投影面積範囲内に収まるように配置されれば、可撓基板７１はその一部が撮像素子実装半島部７３の投影面積範囲からはみ出るように配置されてもよい（図４参照）。

筒状体７９の内面９７には、それぞれの電線６９が、回路に導通接続される。電線６９は、全てが筒状体７９の内面９７に接続され、筒状体７９の外面９９には接続されない。

このように、内視鏡用撮像ユニット４７では、撮像素子実装半島部７３が、筒状体先端の周縁部から延出して軸線に略直交する方向に曲げられる。電子部品実装半島部７５は、筒状体先端の他の周縁部から延出して曲げられて筒状体７９の内方に挿入されている。

そして、内視鏡用撮像ユニット４７では、複数の電線６９が、撮像素子４９と反対側の筒状体後端に挿入され（換言すれば、筒状体後端から導出され）、筒状体７９の内面９７に設けられたパッド１０１を介して回路に導通する。

図８は、図５に示す筒状体７９の可撓基板７１を平板状に展開した斜視図である。可撓基板７１は、平板状に展開した状態で、基板本体部８１が矩形状となる。図８では、筒状体７９の外面９９（図７参照）となる面が、表面で描かれている。基板本体部８１は、一方の長辺が、筒状体先端の周縁部を形成する端縁１０３となる。可撓基板７１は、基板本体部８１の第２面８５の端縁１０３から電子部品実装半島部７５が括れ部９５を介して延出する。また、可撓基板７１は、基板本体部８１の第４面８９の端縁１０３から撮像素子実装半島部７３が括れ部９５を介して延出する。可撓基板７１は、第１面８３、第２面８５、第３面８７、第４面８９、第５面９１、第６面９３の境界、および括れ部９５に、折り目１０５が設定される。

図９は、図８に示す展開された可撓基板７１の背面図である。可撓基板７１は、筒状体７９の内面９７（図７参照）となる基板本体部８１に、複数の電線６９を回路に導通接続するためのパッド１０１が形成される。実施の形態１では、可撓基板７１に、例えば１８本の電線６９が接続される。パッド１０１は、第１面８３に４つ、第２面８５に４つ、第３面８７に４つ、第４面８９に２つ、第５面９１に２つ、第６面９３に２つが設けられている。また、可撓基板７１は、電線６９がシールド電線である場合、外周を覆うシールド導体をＧＮＤ回路に導通接続するための接地用パッド１０７が設けられていてもよい。

次に、実施の形態１に係る内視鏡用撮像ユニット４７の作用を説明する。

実施の形態１に係る内視鏡用撮像ユニット４７は、相互に絶縁される複数本の平行な電線６９を有する。内視鏡用撮像ユニット４７は、それぞれの電線６９の先端から離間して前方（つまり、上述した内視鏡１１の先端側）に配置され、電線６９の先端直線部に略直交する光入射面が前方（つまり、上述した内視鏡１１の先端側）に向く撮像素子４９を有する。内視鏡用撮像ユニット４７は、電線６９と撮像素子４９との間に配置されて撮像画像の伝送用ならびに制御信号の伝送用の回路が形成され、それぞれの電線６９を回路に導通させて、可撓性を有した可撓基板７１を有する。なお、可撓基板７１は、前方（つまり、上述した内視鏡１１の先端側）より見た正面視の撮像素子４９の投影面積範囲内に配置されることが好ましいが、他の部材との干渉が最小限に抑えられる程度に、可撓基板７１の一部が多少はみ出るように配置されてもよい。内視鏡用撮像ユニット４７は、可撓基板７１の第４面８９に対して曲げられ、回路に導通させて撮像素子４９を実装する撮像素子実装半島部７３を有する。内視鏡用撮像ユニット４７は、可撓基板７１から延出して撮像素子実装半島部７３を挟んで撮像素子４９と反対側に曲げられて、回路に導通させて電子部品７７もしくは回路パターンのみを実装する電子部品実装半島部７５（回路実装半島部の一例）を有する。なお、電子部品実装半島部７５は、前方（つまり、上述した内視鏡１１の先端側）より見た正面視の撮像素子４９の投影面積範囲内に配置されることが好ましいが、他の部材との干渉が最小限に抑えられる程度に、電子部品実装半島部７５の一部が多少はみ出るように配置されてもよい。

実施の形態１に係る内視鏡用撮像ユニット４７では、電線６９の先端と撮像素子４９との間に、可撓基板７１が配置される。可撓基板７１には、複数の線状導体等からなる回路が形成される。可撓基板７１は、電線６９と撮像素子４９とを導通接続するものである。この可撓基板７１には、複数の電子部品７７が所定の回路に導通して実装される。可撓基板７１には、撮像素子４９と平行に曲げられて、撮像素子４９を実装する撮像素子実装半島部７３が形成される。可撓基板７１は、この撮像素子実装半島部７３に実装した撮像素子４９の投影面積範囲内に配置される。

電線６９のそれぞれは、可撓基板７１と平行に添わされて導通接続される。電線６９は、電子部品７７に比べ、実装面からの高さが小さい。電線同士は、接続信頼性の観点から所定の絶縁距離を確保する必要がある。例えば、患者への低侵入襲性を維持するため外形が細いことが要求される内視鏡１１では、３ｍｍの長さの間に、１５本程度以上の電線６９を並べて接続することが要求される。このため、内視鏡用撮像ユニット４７では、可撓基板７１における端縁１０３の全長を使用して電線６９の接続が可能となっている。従って、端縁１０３に電子部品７７が実装されることによる電線接続スペースの損失がない。可撓基板７１は、撮像素子４９と反対側の端縁１０３が、全て電線６９の接続用として利用できるので、所定の絶縁距離を確保しながら多くの電線６９が接続可能となる。換言すれば、定められた複数本での電線６９の接続においては、端縁１０３を最小とした可撓基板７１の製作が可能となる。

一方、電子部品７７は、電線６９に比べ、実装高さが大きい。そこで、電子部品７７は、電線６９が接続される端縁１０３とは別に形成した専用の電子部品実装半島部７５に実装される。この電子部品実装半島部７５は、撮像素子側（電線接続側と反対側）の端縁１０３から可撓基板７１の一部分となって延出し、撮像素子４９の投影面積範囲内において、撮像素子４９の背面に対面するように曲げられる。従って、電子部品実装半島部７５は、撮像素子４９の投影面積を断面とした柱状の立体空間内での配置が可能となる。つまり、収容のための容積が必要な電子部品７７は、撮像素子後方の立体空間を有効利用し、電線接続スペースに干渉しないよう配置されている。

このように、内視鏡用撮像ユニット４７では、小さい実装高さで絶縁距離の確保を必要とする電線６９と、収容容積を必要とする電子部品７７とが、可撓基板７１の実装面と、可撓基板７１に専用に形成した電子部品実装半島部７５とに分けられてレイアウトされる。これにより、内視鏡用撮像ユニット４７は、撮像素子４９の投影面積範囲内に、電線６９と電子部品７７との実装特性に応じ適した接続構造を得て、外形や体積を最小化できる。

また、内視鏡用撮像ユニット４７では、可撓基板７１は、電線６９の先端直線部と同方向の軸線を有する筒状体７９に曲げられる。撮像素子実装半島部７３は、筒状体７９の先端周縁部から延出して軸線に略直交する方向に曲げられる。電子部品実装半島部７５は、筒状体７９の他の先端周縁部から延出して曲げられて筒状体７９の内方に挿入される。

この内視鏡用撮像ユニット４７では、可撓基板７１が、筒状体７９として形成される。筒状体７９は、軸線が、電線６９の先端直線部と同方向となって、撮像素子４９の投影面積範囲内に収まり、内視鏡１１の外径の小型化を阻害しない。筒状体７９は、軸線に直交する断面の外形を、円や楕円の他、三角形、四角形、五角形、六角形、八角形等の多角形として形成することができる。

また、可撓基板７１は、上述したように筒状体７９として形成されることに限定されず、電子部品実装半島部７５の収容可能な容積が確保できる場合には、例えばＺ字のような形状の非筒状体として形成されてもよい。この場合でも、可撓基板７１は、非筒状体として形成されても、軸線が、電線６９の先端直線部と同方向となって、撮像素子４９の投影面積範囲内に収まり、内視鏡１１の外径の小型化を阻害しない。

可撓基板７１は、筒状体７９に曲げられる場合、基板本体部８１を矩形状の展開形状で形成できる。この基板本体部８１には、一対の長辺の一方に、撮像素子実装半島部７３と、電子部品実装半島部７５とが延出して形成される。

基板本体部８１は、この一方の長辺側の端縁１０３が、折り曲げられた後の筒状体７９の先端の周縁部となる。基板本体部８１は、他方の長辺側の端縁１０３が、折り曲げられた後の電線導出側の筒状体後端の周縁部となる。基板本体部８１に、撮像素子実装半島部７３および電子部品実装半島部７５の形成された可撓基板７１は、展開された平板状の状態で、電線６９と、撮像素子４９と、電子部品７７とを導通接続することができる。このため、内視鏡用撮像ユニット４７は、自動化による量産が容易となる。

可撓基板７１は、基板本体部８１から延出する撮像素子実装半島部７３および電子部品実装半島部７５の一方の面（筒状体７９の外面９９）に撮像素子４９、電子部品７７が実装される。これら撮像素子実装半島部７３および電子部品実装半島部７５の実装面には、回路に導通する複数のパッド１０１が予め設けられる。撮像素子４９や電子部品７７は、このパッド１０１に対してバンプが半田付けされて実装される。

なお、撮像素子実装半島部７３および電子部品実装半島部７５は、基板本体部８１から延出する基端部分が、括れ部９５となる。撮像素子実装半島部７３および電子部品実装半島部７５は、この括れ部９５が、基板本体部８１の長辺と平行な折り目１０５で折り曲げられる。また、撮像素子実装半島部７３および電子部品実装半島部７５は、ともに括れ部９５を有さなくてもよい。この場合、撮像素子実装半島部７３は、可撓基板７１の第４面８９から括れること無くそのまま等幅に延在して設けられる。同様に、電子部品実装半島部７５は、可撓基板７１の第２面８５から括れること無くそのまま等幅に延在して設けられる。

可撓基板７１は、他方の面（筒状体７９の内面９７）の基板本体部８１に、軸線に沿う方向の電線６９が回路に接続される。電線６９と回路との接続は、例えば回路を構成する線状導体と導通するパッド１０１を基板本体部８１の内面９７に複数設け、そのそれぞれに電線６９の導体を半田付けする。

筒状体７９は、展開された平板状の基板本体部８１が、軸線を中心に曲げられて円筒や角筒に形成される。

筒状体７９の先端の周縁部からは、撮像素子実装半島部７３と、電子部品実装半島部７５とが軸線に沿う方向で前方に突出する。これらは、先に、電子部品実装半島部７５が、曲げられて筒状体７９の内方へ収容される。次いで、撮像素子実装半島部７３が、軸線と略直交して曲げられる。

このように、筒状体７９として形成した可撓基板７１は、端縁１０３が直線となる平板状のものに比べ、端縁１０３が環状の周縁部となるので、電線６９の並設スペースを大きく確保することができる。

また、内視鏡用撮像ユニット４７では、電線６９は、撮像素子４９と反対側の筒状体後端に挿入され、筒状体７９の内面９７に設けられたパッド１０１を介して回路に導通する。

この内視鏡用撮像ユニット４７では、筒状体７９の内面９７に導通接続された複数の電線６９が、筒状体後端の周縁部に包囲されて外部へ導出される。筒状体７９は、内周面と、電子部品実装半島部７５との間の環状の空間が、電線導出スペースとなる。筒状体７９は、内面９７に電子部品７７が実装されないので、筒状体７９の内周全周から電線６９が導出できる。その結果、内面９７に電子部品７７を混在させて配置する従来構成に比べ、大きな電線導出スペースを確保することができる。

より具体的には、特許文献１の構成（例えば、特許文献１の図１８の構成）に対し、実施の形態１に係る内視鏡用撮像ユニット４７の構成は、内面９７に電子部品７７が実装されないので、可撓基板７１の端縁１０３（全内周）から電線６９が導出できる。そして、筒状とした可撓基板７１の中央空間には、折り曲げた電子部品実装半島部７５に実装した複数の電子部品７７を、効率的に収容することができる（図４参照）。

また、内視鏡用撮像ユニット４７では、筒状体７９が、四角筒である。

この内視鏡用撮像ユニット４７では、筒状体７９が四角形に形成される。展開された平板状の基板本体部８１は、一対の平行な長辺に渡って、この長辺に直交する少なくとも４つの折り目１０５が等間隔に設定される。それぞれの折り目１０５は、撮像素子実装半島部７３および電子部品実装半島部７５が延出する以外の長辺部分に設定される。四角形の筒状体７９は、この折り目１０５が、それぞれ９０度に曲げられて形成される。

四角形の筒状体７９の先端の周縁部からは、撮像素子実装半島部７３と、電子部品実装半島部７５とが軸線に沿う方向に突出する。これらは、上記したように、最初に電子部品実装半島部７５が曲げられて筒状体７９の内方へ収容され、次いで、撮像素子実装半島部７３が軸線と略直交して曲げられる。筒状体７９の内面９７に導通接続された複数の電線６９は、四角形の筒状体後端の周縁部に包囲されて外部へ導出される。

このように、四角形の筒状体７９として形成した可撓基板７１は、端縁１０３が直線となる平板状のものに比べ、端縁１０３が環状の周縁部となるので、電線６９の並設スペースを大きく確保できる。これに加え、四角形の筒状体７９によれば、四角形の撮像素子４９の投影面積範囲内で無駄のない大きな収容空間を略相似形状で確保することができる。

また、実施の形態１に係る内視鏡１１は、相互に絶縁される複数本の平行な電線６９を有する。内視鏡１１は、それぞれの電線６９の先端から離間して前方（つまり、上述した内視鏡１１の先端側）に配置され、電線６９の先端直線部に略直交する光入射面が前方（つまり、上述した内視鏡１１の先端側）に向く撮像素子４９を有する。内視鏡１１は、電線６９と撮像素子４９との間に配置されて撮像画像の伝送用ならびに制御信号の伝送用の回路を形成し、それぞれの電線６９を回路に導通させて、可撓性を有した可撓基板７１を有する。なお、可撓基板７１は、前方（つまり、上述した内視鏡１１の先端側）より見た正面視の撮像素子４９の投影面積範囲内に配置されることが好ましいが、他の部材との干渉が最小限に抑えられる程度に、可撓基板７１の一部が多少はみ出るように配置されてもよい。内視鏡１１は、可撓基板７１の第４面８９に対して曲げられ、回路に導通させて撮像素子４９を実装する撮像素子実装半島部７３を有する。内視鏡１１は、可撓基板７１から延出して撮像素子実装半島部７３を挟んで撮像素子４９と反対側に曲げられて、回路に導通させて電子部品７７もしくは回路パターンのみを実装する電子部品実装半島部７５（回路実装半島部の一例）を有する。内視鏡１１は、被写体（例えば、被検体の表面あるいは体内）からの光を撮像素子４９の光入射面に結像する光学ユニット３９を有する。なお、電子部品実装半島部７５は、前方（つまり、上述した内視鏡１１の先端側）より見た正面視の撮像素子４９の投影面積範囲内に配置されることが好ましいが、他の部材との干渉が最小限に抑えられる程度に、電子部品実装半島部７５の一部が多少はみ出るように配置されてもよい。

実施の形態１に係る内視鏡１１では、内視鏡用撮像ユニット４７と、光学ユニット３９とを備えることにより、電線６９と電子部品７７に応じ適した接続構造を得て、外形や体積を最小化でき、外径を小径化できる。その結果、従来構成の内視鏡に比べ、より細径な穴に挿入しての観察が可能となる。

また、内視鏡１１は、被写体（例えば、被検体の表面あるいは体内）へ照明光を照射するための照明部４１を備える。

この内視鏡１１では、内視鏡用撮像ユニット４７と、光学ユニット３９と、照明部４１とを備えることにより、従来構成の内視鏡に比べ、より細径な穴に挿入して、暗所での単独観察が可能となる。

次に、実施の形態２に係る内視鏡用撮像ユニット１０９を説明する。

図１０は、実施の形態２に係る可撓基板１１１の平面図である。なお、実施の形態２においては、実施の形態１に示した構成と同一の構成に同一の符号を付し重複する説明は省略する。

実施の形態２に係る内視鏡用撮像ユニット１０９では、可撓基板１１１の基板本体部１１３が四角形の撮像素子４９の略一辺の長さと略同等の辺部を有した矩形板状に形成される。可撓基板１１１は、一対の平行なこの辺部が、前後の端縁１０３となる。

撮像素子実装半島部７３は、可撓基板１１１の前方の端縁１０３から延出して撮像素子４９と平行に曲げられる。撮像素子実装半島部７３は、基板本体部１１３と略同幅で延出する。電子部品実装半島部７５は、撮像素子実装半島部７３から延出して形成される。即ち、可撓基板１１１は、展開状態において、撮像素子実装半島部７３の側部から電子部品実装半島部７５が延出するＬ字型に形成される。

基板本体部１１３の後端には、回路に導通する複数のパッド１０１が、幅方向かつ等間隔に形成される。また、内視鏡用撮像ユニット１０９は、電子部品７７を実装するためのパッド１０１が基板本体部１１３の前部に設けられる。この場合、基板本体部１１３は、後方の端縁１０３が全て電線６９の導出スペースとして確保されているので、電線６９の導出スペースに損失は生じない。撮像素子実装半島部７３には、回路を撮像素子４９に導通接続するための複数のパッド１０１が図１０の背面側に設けられている。撮像素子実装半島部７３から延出して形成される電子部品実装半島部７５には、電子部品７７を実装するための複数のパッド１０１が設けられる。

図１１は、図１０に示す可撓基板１１１が用いられた内視鏡用撮像ユニット１０９の平面図である。内視鏡用撮像ユニット１０９は、複数本の電線６９が、一体となった帯状のリボンケーブル１１５に形成される。可撓基板１１１は、平板状となった展開状態において、後方の端縁１０３に、リボンケーブル１１５の先端におけるそれぞれの電線６９が、回路と導通接続される。接続されたリボンケーブル１１５は、可撓基板１１１の後方の端縁１０３から導出される。基板本体部１１３の前部のパッド１０１には、電子部品７７が実装される。撮像素子実装半島部７３には、撮像素子４９が実装される。電子部品実装半島部７５には、電子部品７７が実装される。

図１２は、図１１に示した内視鏡用撮像ユニット側面図である。可撓基板１１１は、基板本体部１１３に対して、撮像素子実装半島部７３が、起立するように、端縁１０３に沿う折り目１０５で曲げられる。また、電子部品実装半島部７５は、四角形の撮像素子実装半島部７３の一辺に沿う折り目１０５で曲げられて、撮像素子実装半島部７３に対し背面側で対面配置される。基板本体部１１３およびリボンケーブル１１５は、撮像素子４９の投影面積範囲内であれば、自在に屈曲した形状で配索が可能となる。

次に、実施の形態２に係る内視鏡用撮像ユニット１０９の作用を説明する。

内視鏡用撮像ユニット１０９は、複数本のそれぞれの電線６９が、一体となった帯状のリボンケーブル１１５に形成される。可撓基板１１１は、リボンケーブル１１５の先端で、それぞれの電線６９を回路に導通して接続する。撮像素子実装半島部７３は、リボンケーブル１１５と反対側の可撓基板７１の端縁１０３から延出して撮像素子４９と平行に曲げられる。電子部品実装半島部７５は、撮像素子実装半島部７３から延出して形成される。

この内視鏡用撮像ユニット１０９では、可撓基板１１１の基板本体部１１３が平板状のままで用いられる。基板本体部１１３に延出させた撮像素子実装半島部７３には、さらに電子部品実装半島部７５を延出させて形成している。これにより、内視鏡用撮像ユニット１０９は、筒状体を形成するよりも簡素な構造で、撮像素子４９の投影面積範囲内に、リボンケーブル１１５と電子部品７７とを収めることができる。

従って、実施の形態１，２に係る内視鏡用撮像ユニット４７，１０９によれば、前方（つまり、上述した内視鏡１１の先端側）より見た正面視の撮像素子４９の投影面積範囲内に、電線６９と電子部品７７に応じ適した接続構造を得て、外形や体積を最小化できる。

また、実施の形態１に係る内視鏡１１、実施の形態２に係る内視鏡１１によれば、前方（つまり、上述した内視鏡１１の先端側）より見た正面視の撮像素子４９の投影面積範囲内に、電線６９と電子部品７７に応じ適した接続構造を得て、外形や体積を最小化でき、外径を小径化できる。

以上、図面を参照しながら各種の実施の形態について説明したが、本開示はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例、修正例、置換例、付加例、削除例、均等例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。また、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した各種の実施の形態における各構成要素を任意に組み合わせてもよい。

本開示は、先端側から見た撮像素子の投影面積範囲内に、電線と電子部品とに応じて適した接続構造を得て、外形や体積を最小化でき、外径を小径化できる内視鏡用撮像ユニットおよび内視鏡として有用である。

１１ 内視鏡
３９ 光学ユニット
４１ 照明部
４７ 内視鏡用撮像ユニット
４９ 撮像素子
６９ 電線
７１ 可撓基板
７３ 撮像素子実装半島部
７５ 電子部品実装半島部
７７ 電子部品
７９ 筒状体
９７ 内面
１０１ パッド
１０３ 端縁
１０９ 内視鏡用撮像ユニット
１１１ 可撓基板
１１５ リボンケーブル

Claims (9)

1. 内視鏡撮像ユニットであって、
   相互に絶縁され、第１方向に平行に延びる複数本の電線と、
   前記第１方向に直交する第２方向に延び、かつ前記内視鏡撮像ユニットの先端側を向いている光入射面を有し、前記内視鏡撮像ユニットの先端側において前記複数本の電線の先端から離間して配置される撮像素子と、
   前記複数本の電線に導通される回路と、本体部と、撮像素子実装半島部と、回路実装半島部とを有し、前記複数本の電線と前記撮像素子との間に配置される可撓性基板と、を備え、 前記撮像素子実装半島部は、
   前記本体部に対して曲げられ、前記回路に導通させて前記撮像素子を実装し、
   前記回路実装半島部は、
   前記本体部から延び、かつ前記撮像素子実装半島部を挟んで前記撮像素子とは反対側に曲げられて配置され、前記回路に導通させて電子部品もしくは回路パターンを実装する、
   内視鏡用撮像ユニット。
2. 前記本体部は、前記電線の先端直線部と同方向の軸線を有する筒状体に曲げられ、
   前記撮像素子実装半島部は、前記筒状体の先端周縁部から延出して前記軸線に略直交する方向に曲げられ、
   前記回路実装半島部は、前記筒状体の他の先端周縁部から延出して曲げられて前記筒状体の内方に挿入される、
   請求項１に記載の内視鏡用撮像ユニット。
3. 前記電線は、前記撮像素子と反対側の前記筒状体の後端側に挿入され、前記筒状体の内面に設けられたパッドを介して前記回路に導通する、
   請求項２に記載の内視鏡用撮像ユニット。
4. 前記筒状体は、四角筒である、
   請求項２または３に記載の内視鏡用撮像ユニット。
5. 前記本体部は、前記電線の先端直線部と同方向の軸線を有する非筒状体に曲げられ、
   前記撮像素子実装半島部は、前記非筒状体の先端周縁部から延出して前記軸線に略直交する方向に曲げられ、
   前記回路実装半島部は、前記非筒状体の他の先端周縁部から延出して曲げられて前記非筒状体の内方に挿入される、
   請求項１に記載の内視鏡用撮像ユニット。
6. 内視鏡撮像ユニットであって、
   相互に絶縁され、第１方向に平行に延びる複数本の電線を有する帯状のリボンケーブルと、
   前記リボンケーブルの先端から離間し、前記第１方向に直交する第２方向に延び、かつ前記内視鏡撮像ユニットの先端側を向いている光入射面を有し、前記内視鏡撮像ユニットの先端側に配置される撮像素子と、
   前記複数本の電線に導通される回路と、本体部と、撮像素子実装半島部と、回路実装半島部とを有し、前記複数本の電線と前記撮像素子との間に配置される可撓性基板と、を備え、 前記撮像素子実装半島部は、
   前記本体部に対して曲げられ、前記回路に導通させて前記撮像素子を実装し、
   前記回路実装半島部は、
   前記撮像素子実装半島部から延び、かつ前記撮像素子実装半島部を挟んで前記撮像素子とは反対側に屈曲しており、前記回路に導通させて電子部品もしくは回路パターンを実装する、
   内視鏡用撮像ユニット。
7. 前記可撓性基板は、前記第１方向に視て前記撮像素子の投影面積範囲内に配置され、
   前記回路実装半島部は、前記撮像素子の投影面積範囲内に配置される、
   請求項１から６のいずれか１項に記載の内視鏡用撮像ユニット。
8. 請求項１から７のいずれか１項に記載の内視鏡用撮像ユニットと、
   被写体からの光を前記内視鏡用撮像ユニットの光入射面に結像する光学ユニットと、を備える、
   内視鏡。
9. 前記被写体へ照明光を照射する照明部、をさらに備える、
   請求項８に記載の内視鏡。

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