JPH0865579A - 固体撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】ＣＣＤチップの光電変換部上に設けたオンチッ
プレンズのレンズ効果を失わない、小型の固体撮像装置
を安価に提供すること。 【構成】固体撮像装置２５は、基板であるセラミックベ
ース４１の上にＣＣＤチップ４２をダイボンディングし
ている。このＣＣＤチップ４２の上面部には光電変換部
４３が設けられ、この表面上にカラーフィルタ，各画素
毎に入射する光量を増大させるオンチップレンズ４４を
配設している。ＣＣＤチップ４２に設けたオンチップレ
ンズ４４の前面には光電変換部４３を保護するカバーガ
ラス４９がスペーサー５１の上に配設され、オンチップ
レンズ４４とカバーガラス４９との間に空気層５０を形
成して、オンチップレンズ４４のレンズ効果を低下させ
ることが無いようにしている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、固体撮像素子上にマイ
クロレンズを設けて構成した固体撮像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、細長な挿入部を狭い管腔や体腔内
に挿入して、体腔内の臓器などを観察する内視鏡が広く
利用されている。このような内視鏡には、挿入部の先端
部にＣＣＤなどの固体撮像素子を備えた固体撮像装置を
配設した電子内視鏡がある。この電子内視鏡は細長な挿
入部を上述のように狭い管腔や体腔内に挿入しなければ
ならないので、挿入部の先端部外径の細径化が望まれて
いる。また、ビデオカメラの分野において軽量化・小型
化が望まれ、ＣＣＤの小型化が図られている。

【０００３】このように、内視鏡や小型ビデオカメラな
どに設ける固体撮像装置は、より一層の小型化が要求さ
れ、前記ＣＣＤの小型化に伴い、画素サイズも小さくな
り、ＣＣＤの感光部面積が小さくなり、ＣＣＤのイメー
ジエリアに入射する被写体像の光量が減少して信号出力
のレベルが次第に小さくなるという問題が発生するた
め、ＣＣＤチップの前面に直接マイクロレンズ（以下オ
ンチップレンズと記載）を設ける一方、このオンチップ
レンズの前面にカバーガラスを配設して構成することに
より、小型化及び高感度化の要求に答える固体撮像装置
が提案されている。

【０００４】前記ＣＣＤチップの前面にオンチップレン
ズを設ける固体撮像装置の場合、固体撮像装置の表面に
設けるカバーガラスとオンチップレンズとの間に、レン
ズ効果を十分に生かすために空気層が必要となる。この
ため、特開平５−７５９３５号公報や特開平５−１１０
９６０号公報には、オンチップレンズとカバーガラスと
の間に空気層を形成するため、ＣＣＤチップ上の縁辺部
の少なくとも一部に壁状凸部を設けたり、カバーガラス
の接着面外周に沿って一定高さの障壁を形成して空気層
を設けるようにしていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記特
開平５−７５９３５号公報や特開平５−１１０９６０号
公報に示されるようにオンチップレンズとカバーガラス
との間に空気層を形成するためには、製造工程中に障壁
あるいは壁状凸部を設けるためのプロセスを追加しなけ
ればならなかった。

【０００６】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、ＣＣＤチップの光電変換部上に設けたオンチップ
レンズのレンズ効果を失わない、小型の固体撮像装置を
安価に提供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の固体撮像装置
は、被写体像を光電変換する光電変換部上にマイクロレ
ンズを形成した固体撮像素子チップと、この固体撮像素
子チップ上に設けたバンプ材を介してインナーリードが
ボンディング接続されるＴＡＢ用フィルムキャリアテー
プを有する固体撮像装置であって、バンプ材形成プロセ
ス時、固体撮像素子チップ上にバンプ材とスペース部材
とを設け、前記スペース部材上にマイクロレンズに対向
する透明光学部材を配置している。

【０００８】

【作用】この構成によれば、マイクロレンズを形成した
固体撮像素子チップ上にバンプ部材を形成するプロセス
時に、この固体撮像素子チップ上にスペース部材を形成
し、このスペース部材上にマイクロレンズに対向する透
明光学部材を配置してマイクロレンズと透明光学部材と
の間に空気層を形成する。

【０００９】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。図１ないし図３は本発明の一実施例に係り、図１
は内視鏡システムの概略構成を示す図、図２は内視鏡の
先端部の概略構成を説明する断面図、図３は撮像装置の
構成を説明する断面図である。

【００１０】図１に示すように内視鏡装置１０は、内視
鏡１，光源装置２，ビデオプロセッサ３及びモニタ４な
どで構成されている。前記内視鏡１は、細長で可撓性を
有する挿入部１１と、この挿入部１１の後端に操作部１
２を連設している。この操作部１２の側方からは可撓性
のユニバーサルコード１３を延設し、このユニバーサル
コード１３の端部に設けたコネクタ１３ａが光源装置２
に着脱自在に接続されるようになっている。前記コネク
タ１３ａからは、信号コード１４が延出され、この信号
コード１４の端部に設けたコネクタ１４ａがビデオプロ
セッサ３に着脱自在に接続されるようになっている。な
お、このビデオプロセッサ３にはモニタ４が接続される
ようになっている。

【００１１】前記細長で可撓性を有する挿入部１１は、
先端側から順に硬性の先端部１５，湾曲自在な湾曲部１
６、可撓性を有する可撓管部１７を連接し、図２に示す
ように内視鏡１の先端部１５には図示しない照明窓や観
察窓２１ａを備えた先端構成部材２１を有し、この先端
構成部材２１に先端カバー２２が取り付けられている。
この先端カバー２２は、先端構成部材２１に対して回転
自在となっており、手元側の内周面に形成した雌ねじ部
２２ａと、湾曲部１６の管状部材３１に形成した雄ねじ
部３１ａとを螺合して先端部１５と湾曲部１６とを接続
固定するようになっている。前記観察窓２１ａの内側に
は対物光学系２３を配設したレンズ枠２４，固体撮像装
置として固体撮像装置２５及びこの固体撮像装置２５に
接続された基板２６などからなる撮像ユニット２７が設
けられている。そして、前記基板２６から延出する複数
の第１の信号線２８．．．は、撮像ユニット２７が収ま
る先端構成部材２１の外周面に設けた第１の電極２９に
接続されている。一方、前記湾曲部１６の先端側に配設
されている管状部材３１の先端部内周面には前記第１の
電極２９に接触する第２の電極３２が設けられている。
この第２の電極３２に接続されている信号線３３は、挿
入部１１，操作部１２，ユニバーサルコード１３，コネ
クタ１３ａ及び信号コード１４内を挿通してコネクタ１
４ａに延出している。

【００１２】すなわち、前記先端カバー２２の雌ねじ部
２２ａと前記管状部材３１の雄ねじ部３１ａとを螺合接
続することによって、前記第１の電極２９と第２の電極
３２が電気的に接続され、前記固体撮像装置２５は前記
コネクタ１４ａをビデオプロセッサ３に接続することに
よって駆動される一方、この固体撮像装置２５からの出
力信号がビデオプロセッサ３に伝送されて映像信号に処
理され、モニタ４に表示されるようになっている。

【００１３】なお、前記撮像ユニット２７の後端部を先
端構成部材２１から突出させ、この撮像ユニット後端部
外周面に第１の電極２９を設けるようにしてもよい。

【００１４】また、図示しない照明窓の内側には配光レ
ンズが装着され、この配光レンズの後端面には、ファイ
ババンドルよりなる図示しないライトガイドのライトガ
イド先端面が臨まれている。このライトガイドは、挿入
部１１，操作部１２及びユニバーサルコード１３内を挿
通してコネクタ１３ａに配設され、このコネクタ１３ａ
に配設されたライトガイド後端面に光源装置内の光源ラ
ンプから出射される照明光が入射するようになってい
る。

【００１５】ここで、固体撮像装置２５について説明す
る。図３に示すように固体撮像装置２５は、基板である
セラミックベース４１の上にＣＣＤチップ４２をダイボ
ンディングしている。このＣＣＤチップ４２の上面部に
は被写体像からの入射光を光電変換する光電変換部４３
が設けられ、光電変換部４３の表面上には、いわゆる同
時式によるカラー撮像を行うための色分離用のカラーフ
ィルタ（不図示）がオンチップで配設され、このカラー
フィルタの上面に各画素毎に入射する光量を増大させる
オンチップレンズ４４を配設している。また、前記ＣＣ
Ｄチップ４２の周囲には、前記光電変換部４３に近接
し、この光電変換部４３に導通する複数のパッド電極４
５，．．．が設けられている。そして、これら各パッド
電極上に金，半田または導電粒子などからなるバンプ材
４６を設け、このバンプ材４６上にＴＡＢ（Tape Autom
ated Bonding）用フィルムキャリア４７に設けたインナ
ーリード４８を配置して導通接続している。

【００１６】一方、ＣＣＤチップ４２に設けたオンチッ
プレンズ４４の前面には光電変換部４３を保護する透明
光学部材として例えばカバーガラス４９が対設してい
る。そして、前記オンチップレンズ４４のレンズ効果を
低下させることが無いように、前記オンチップレンズ４
４とカバーガラス４９との間に空気層５０を形成する。

【００１７】この空気層５０は、ＣＣＤチップ上のバン
プ材４６と光電変換部４３との間のＣＣＤチップ上にス
ペース部材としてスペーサー５１を設け、このスペーサ
ー５１の上にカバーガラス４９を配置して形成される。

【００１８】すなわち、前記バンプ材形成プロセス時に
バンプ材４６を設けるついでに、前記バンプ材４６と光
電変換部４３との間のＣＣＤチップ上に前記バンプ材４
６と同材質のスペーサー５１を設け、このスペーサー５
１の上にカバーガラス４９を配置して前記カバーガラス
４９の側面部，インナーリード４８，ＣＣＤチップ４２
の周辺部及びセラミックベース４１の周辺部を封止用樹
脂５２で封止して形成される。

【００１９】前記バンプ材形成プロセス時にＣＣＤチッ
プ上に設けられるバンプ材４６の形状寸法精度は公差±
０．５μｍ内に収まる。このため、スペーサー５１の形
状寸法精度が前記バンプ部材４６と同様に公差±０．５
μｍ内に収められるので、カバーガラス４９をＣＣＤチ
ップ４２に対して極めて高い精度で平行に配置すること
ができる。

【００２０】なお、封止用樹脂５２の粘度を塗布時に調
整することによって、封止用樹脂５２の空気層側への入
り込みを防止することができる。また、前記スペーサー
５１の高さは、オンチップレンズ４４の厚さよりも高く
なるように形成されている。さらに、このフィルムキャ
リア４７の他端のインナーリード４８と前記基板２６と
は電気的に接続されている。

【００２１】このように、カバーガラスとＣＣＤチップ
との間にスペーサーとしてスペース部材を設けることに
より、カバーガラスとオンチップレンズとの間に空気層
を確保することができるので、オンチップレンズのレン
ズ効果を十分に発揮することができる。

【００２２】また、カバーガラスとオンチップレンズと
の間に空気層を確保するためにカバーガラスとＣＣＤチ
ップとの間に設けるスペース部材を、バンプ材形成プロ
セス時に、バンプ材を設けるのと同時に、高精度のスペ
ース部材をＣＣＤチップ上のバンプ材と光電変換部との
間に簡単、且つ、低コストで設けることができる。

【００２３】さらに、スペース部材をバンプ材形成プロ
セス時に形成するため、このスペース部材の形状寸法
が、バンプ材同様±０．５μｍ以下の公差内に収まっ
て、高精度に形成されるので、このスペース部材の上に
配置するカバーガラスがＣＣＤチップに対して高精度に
配置されるので、このカバーガラスを基準面にして他の
光学要素を精度良く配設することができるので、ＣＣＤ
チップに対する他の光学要素の平行度が高くなり、撮像
部の光学性能が全般的に向上する。

【００２４】又、先端構成部材の外周部に設けた第１の
電極と、管状部材の内周面に設けた第２の電極とで電気
的に接続しているので、従来先端構成部材に設けていた
コネクタピン及び配線のためのスペースが不要となり、
硬質の先端構成部材の長さを短くした湾曲部に着脱可能
な先端部を提供することができる。

【００２５】ところで、内視鏡を製造するにあたり、先
端部を含む挿入部の細径化は最重要課題の１つであり、
特に、固体撮像素子を用いる内視鏡では、対物光学系を
含む撮像素子周辺の実装をいかに小型化するかが、先端
部細径化のポイントになっている。

【００２６】このため、固体撮像素子実装時、基板に設
けた電極と固体撮像素子表面の電極とをバンプなどを用
いて直接接続して小型化するようにしていた。例えば、
特開平３−１８３４４号公報には透明基板の配線パター
ンとＣＣＤの電極とを接着するものが示されている。し
かし、透明基板がＣＣＤに比べ大きく、対物レンズ系と
の接続の際、レンズ枠以外に鏡筒を用いねばならないの
で、必ずしも小型化に適した構成ではなかった。また、
ＵＳＰ５０２１８８８号にはＣＣＤとカバーガラスをバ
ンプ接続したものが示されている。しかし、この実装部
に対物レンズを接続するには接続用部材が必要であり、
組立性が悪く、接続部が大きくなって対物レンズを含む
先端部の小型化には不適当であった。

【００２７】そこで、本実施例では図４に示すように対
物光学系のレンズ枠６１と小型高密度実装されたＣＣＤ
チップ４２の前面に配設した電極付きカバーガラス６２
とを直接電気的に接続することによって撮像ユニット６
３の小型化及び組立性の向上を図るため、円形のカバー
ガラス６０の円周上に直線部６０ａを設け、この直線部
６０ａの側面に電極６２ａを設けた電極付きカバーガラ
ス６２を形成し、この電極付きカバーガラス６２の電極
６２ａとＣＣＤチップ４２の電極とを電気的に接続する
一方、前記電極付きカバーガラス６２の円周側面部に対
物レンズ枠６１を嵌合保持して撮像ユニット６３を構成
している。

【００２８】すなわち、図５及び図６に示すようにこの
電極付カバーガラス６２の直線部６０ａの電極６２ａ
は、ＣＣＤチップ側面の下部まで設けられているので、
前記ＣＣＤチップ４２と電極付カバーガラス６２との間
にバンプ部材４６を設けることによって、ＣＣＤチップ
４２と電極付カバーガラス６２とを電気的に接続してい
る。

【００２９】また、電極付きカバーガラス６２の直線部
側面に設けた電極６２ａと基板６４とはＣＣＤチップ４
２と電極付きカバーガラス６２との電気的接続と同様に
バンプＡＣＦ（異方性導電フィルム）６５などを用いて
電気的に接続している。

【００３０】さらに、電極付きカバーガラス６２とレン
ズ枠６１とは、電極付きカバーガラス６２の電極６２ａ
が設けられていない円周部側面と、レンズ枠６１の内周
面とを嵌合させて接続している。このとき、レンズ枠６
１が金属製であってもカバーガラス６２の円周部には電
極が設けられていないので、カバーガラス６２とレンズ
枠６１とを嵌合接続しても、電気的不具合は生じない。

【００３１】なお、基板６４には必要最小限の電気部品
６６が搭載されており、この基板６４の後端側に信号線
６７が接続される。そして、信号線６７と基板６４との
接続部を樹脂性接着剤６８などで封止して強度を確保し
ている。

【００３２】このように、カバーガラスに直線部を形成
し、この直線部に電極を設けた電極付きカバーガラスと
ＣＣＤチップとを電気的に接続する一方、この電極付き
カバーガラスの電極が設けられていない円周部側面と、
レンズ枠の内周面とを絶縁部材を介することなく、直接
嵌合接続することによって撮像ユニットの小型化を図る
ことができる。

【００３３】ところで、内視鏡を製造するにあたり、先
端部を含む挿入部の細径化は最重要課題である。固体撮
像素子を備えた撮像ユニットを配設した先端部と湾曲部
とを接続して構成される内視鏡には、先端部と湾曲部と
が、撮像ユニットの固体撮像素子より手元側で接続する
構造のものと、固体撮像素子よりも先端側で接続する構
造のものとがある。

【００３４】固体撮像素子より手元側で先端部と湾曲部
とを接続する構造の内視鏡としては実願平１−１３９４
３号公報の第１図に固体撮像素子を撮像ユニットとして
構成していないものが示されている。このように固体撮
像素子をユニット化していないと組立性が悪く、ピント
精度の良い内視鏡を提供することが難しい。

【００３５】また、実開平１−１８１０１７号公報の第
１図には撮像ユニットの外径を固体撮像素子部に対して
略同一径に形成したものが示されている。このように撮
像ユニットの外径と固体撮像素子とを同一径にすると、
通常の撮像ユニットにおいて、固体撮像素子の断面積が
最大であるので、充填率の高い内視鏡先端部の充填率が
さらに高くなってしまうことにより、先端空間部を有効
利用することができない。

【００３６】一方、固体撮像素子より先端側で先端部と
湾曲部とを接続する構造の内視鏡としては、特開昭６１
−１６３３１５号公報の第２図に撮像ユニットの固体撮
像素子部の断面積が他の部分に比べて大きく形成したも
のが示されている。このように固体撮像素子部を最大径
とした撮像ユニットでは、先端部と湾曲部とを固体撮像
素子の先端側で接続する際、先端部側の外径が大きくな
る一方で、撮像ユニット後端部側の小さくなった外径部
分を備えた内視鏡空間部が有効に利用されていない。

【００３７】本実施例では、内視鏡の先端部を構成する
先端構成部材を撮像ユニットの断面積が最大となる固体
撮像素子後方まで延長し、内蔵物の充填率に余裕のある
位置で湾曲部を接続することにより先端部の細径化を図
っている。

【００３８】図７に示すように内視鏡７０の先端部７１
には対物光学系７２を収めたレンズ枠７３と、光学フィ
ルタ７４と、固体撮像素子として例えばＣＣＤ７５と、
信号を処理する回路基板７６が配設され、前記ＣＣＤ７
５のリード及び回路基板７６には信号線７７が接続され
ている。これらＣＣＤ７５や回路基板７６及び信号線７
７の周囲は、例えば接着剤７８で一体的に封止されて撮
像ユニット８０を構成している。なお、この撮像ユニッ
ト８０は、ＣＣＤ７５を配設した位置の断面積が最大と
なっている。

【００３９】前記撮像ユニット８０は、ＣＣＤ７５の撮
像面上に被写体像が結像するようにレンズ枠７３の位置
を調整して嵌合固定されている。また、このレンズ枠７
３の外周には、先端部本体８１との光軸方向の位置決め
を行う突起部８２が全周に渡って設けられており、この
レンズ枠７３に設けた突起部８２を先端部本体８１に突
き当てて嵌合固定することによって、先端部本体８１と
レンズ枠７３との位置出しが行われるようになってい
る。

【００４０】先端部本体８１には、観察光学系と共に、
照明光学系としてライトガイド８３が配設されている。
このライトガイド８３は、図８の（ａ）に示すように撮
像ユニット８０の断面積が最大であるＣＣＤ７５の近傍
では断面形状が略矩形形状に成形され、同図の（ｂ）に
示すようにこのＣＣＤ７５より後方側では断面形状を略
円形形状に成形して湾曲部８４へ挿通している。

【００４１】この先端部本体８１は、撮像ユニット８０
の断面積が最大であるＣＣＤ７５の後方側まで延出して
おり、この先端部本体８１の後方側端部には湾曲部８４
を構成する第１の湾曲駒８５が接着剤にて接着接続され
ている。

【００４２】この先端部本体８１と第１の湾曲駒８５と
の接続部には、先端部本体８１と湾曲管第１の湾曲駒８
５とのそれぞれに径の異なる孔があけられており、この
孔にピン８６を嵌入することにより、接着剤が破壊され
ても先端部本体８１と第１の湾曲駒８５とが脱落しない
ようになっている。また、先端部本体８１と第１の湾曲
駒８５との接続部の外周にカバー部材８７を被覆して、
前記ピン８６が嵌入されている部分の水密を確保してい
る。

【００４３】一方、前記湾曲部８４を構成する第１の湾
曲駒８５の内径は、先端側から第１関節部８８に向かう
撮像ユニット硬質部８０ａに相当する位置まで内蔵物の
収納スペースを確保することができるように形成してあ
る。。

【００４４】なお、先端部本体８１の対向する位置には
固定用溝９１が設けられており、この固定用溝９１に嵌
挿される固定ピン９２及び固定リング９３によって外皮
ブレード９４が内視鏡先端部本体８１に接続固定されて
いる。また、先端部本体８１に、光学アダプター１００
を取り付けるための取付ねじ８９と、光学アダプタ１０
０との位置決めをするための位置決め面９０とを設ける
ことにより、先端部本体８１と光学アダプター１００の
観察窓１０１及び照明窓１０２とが一致するようになっ
ている。

【００４５】このように、内視鏡を構成する先端部と湾
曲部とを撮像ユニットの断面積が最大となる固体撮像素
子の後方側で、内視鏡内蔵物の充填率の少ない位置で接
続することにより、内蔵物を収納する内径を十分に確保
することができると共に、内視鏡の先端部の外径を細径
化することが可能となる。

【００４６】また、撮像ユニットの断面積が最大となる
固体撮像素子部でライトガイドの断面形状を略矩形形状
になるように配置し、この固体撮像素子の後方側の撮像
ユニットの断面積が小さくなった空間部分でライトガイ
ドの断面形状を略円形形状にして湾曲部内を挿通させる
ことによって先端部の空間部を有効に利用することがで
きる。

【００４７】さらに、レンズ枠の外周に、先端部本体と
の位置決め用の突起部を設けることにより、突起部を先
端部本体に突き当てて接着固定することで、レンズ枠を
所定の位置に配置することができるので、撮像ユニット
を先端部本体に固定する際の光学アダプターとの煩わし
い調整作業が不要となり、組立作業性が大幅に向上する
と共に、突起部に塗布した接着剤で水密性が向上する。

【００４８】又、湾曲部を構成する第１湾曲駒の内径を
先端部から第１関節部側に向かう撮像ユニット硬質部端
に相当する位置まで拡径に形成することにより、内視鏡
先端部の内径を確保することができる一方で、対物光学
系を内蔵した内視鏡先端部と湾曲部との間を固体撮像素
子及び関係部品を収容するように連結筒で接続したもの
に比べ、部材点数が削減でき、内視鏡先端面から湾曲部
第１関節までの長さを短くすることができる。

【００４９】更に、前記光学アダプターを着脱自在にす
ることにより、光学アダプタを交換することにより、異
なった画角や観察深度で被検体を観察することができ
る。

【００５０】ところで、内視鏡の挿入部先端側に設ける
湾曲部は、複数の湾曲駒を回動自在に連接して構成され
ている。そして、湾曲部の最先端に位置する第１の湾曲
駒に操作ワイヤの一端をロウ付けなどで固定し、操作ワ
イヤの他端が接続されている操作部を押し引きすること
で、操作ワイヤを進退させて湾曲部が湾曲するようにし
ていた。

【００５１】この湾曲部を構成する湾曲駒としては、実
開平２−１０６２０１号公報に示されるように、湾曲部
を湾曲させたとき、端面の肩口どうしが突き当たるよう
にした湾曲駒が用いられており、隣合う湾曲駒どうしで
形成する湾曲角度は、湾曲部最先端の操作ワイヤがロウ
付けや半田付けなどで接続されている湾曲駒とその隣り
合う湾曲駒とが形成する湾曲角度と、その他の隣合う湾
曲駒どうしが形成する湾曲角度とが、ほぼ同じ角度とな
るように構成されていた。

【００５２】そして、前記操作ワイヤをろう付けなどで
湾曲駒に接続した部分は、接続部付近のワイヤが熱せら
れているためワイヤが脆弱になっている。また、前記接
続部近傍にはロウや半田がワイヤにしみ込んでいるた
め、このロウや半田のしみ込んでいる部分と、ロウや半
田のしみ込んでいない部分との境界部に曲げ応力が集中
し易くなる。したがって、操作ワイヤが接続されている
第１の湾曲駒が、他の湾曲駒と同様の湾曲角度で曲げら
れると、接続部のワイヤに比較的大きな曲げ応力が加わ
り、これを繰り返すことにより操作ワイヤが破断するお
それがあった。

【００５３】そこで、操作ワイヤを接続する第１の湾曲
駒と、この第１の湾曲駒に隣り合う湾曲駒とで形成する
湾曲角度（Ａ）が、その他の隣り合う湾曲駒どうしで形
成する湾曲角度（Ｂ）よりも、小さいく形成することに
より、繰り返し湾曲操作を行なっても操作ワイヤが破断
することのないようにすることができる。

【００５４】図９に示すように内視鏡１１０は、操作部
１１１，可撓管１１２，湾曲部１１３，硬質の先端構成
部１１４を順次連接して挿入部１０８を形成している。

【００５５】図１０に示すように湾曲部１１３は、複数
の略円筒状に形成した湾曲駒１１５，１１５．．．から
構成されており、湾曲駒１１５の両端には湾曲駒１１５
どうしを連結するための舌状の連結部１１５ａが設けら
れている。

【００５６】すなわち、湾曲部１１３は、先端側部より
操作部側に第１の湾曲駒１１５，第２の湾曲駒１１
５．．．を備え、隣合う第１の湾曲駒１１５と第２の湾
曲駒１１５及び第２の湾曲駒１１５と第３の湾曲駒１１
５．．．を各湾曲駒の連結部１１５ａの回動中心に設け
た孔部をリベットなどで直列方向に回動自在に連結し
て、最も先端部側の第１の湾曲駒１１５も、最も操作部
側の湾曲駒１１５も全て回動自在に連結して、２方向に
湾曲可能な湾曲部１１３を構成している。

【００５７】そして、湾曲部１１３を構成するこれら湾
曲駒１１５，１１５．．．のうち、最先端に位置する第
１の湾曲駒１１５を先端構成部１１４に接続し、最後端
に位置する湾曲駒１１５を可撓管１１２に接続し、これ
ら湾曲駒１１５，１１５．．．に弾性チューブ１１６及
び外皮の網管１１７を被覆して湾曲部１１２を形成して
いる。

【００５８】図１１に示すように各湾曲駒１１５，１１
５．．．の周壁にはこの周壁の一部を内側に打出して形
成した一対のワイヤ挿通部１１８が設けられており、こ
れらワイヤ挿通部１１８，１１８．．．に操作ワイヤ１
１９を挿通している。この操作ワイヤ１１９の先端部は
先端部側に位置する第１の湾曲駒１１５のワイヤ挿通部
１１８に、ロウ付けまたは半田付けによって固定されて
いる。そして、前記操作ワイヤ１１９の他端部は、挿入
部内を挿通して操作部内に導かれ、操作部１１１に設け
たアングルレバー１１１ａに接続されている。そして、
操作部１１１に設けたアングルレバー１１１ａを操作す
ることによって湾曲部１１３を湾曲操作することができ
るようになっている。

【００５９】図１２に示すように操作ワイヤ１１９を第
１の湾曲駒１１５にロウ付けや半田付けで固定すると
き、操作ワイヤ１１９にはワイヤ挿通部１１８の端部Ａ
から操作部側に例えば０．５〜１mm程度の範囲に熱が加
わり、その部分が他の部分よりも脆弱になってしまう。
また、同時に、前記操作ワイヤ１１９にも端部Ａから操
作部側へロウあるいは半田が例えば０．５〜１mm程度し
み出して、この部分が他の部分に比べて硬質になってし
まい、この操作ワイヤ１１９の硬質部と軟質部との境界
部分に、曲げなどの際に発生する応力が集中し易くな
り、繰り返し曲げ等に対しての耐性が他の部分より低く
なってしまう。

【００６０】このため、第２の湾曲駒１１５より操作部
側に配設されている各湾曲駒１１５の回動中心とそれぞ
れの肩口１２０まで軸方向の距離αと、第１の湾曲駒１
１５と第２の湾曲駒１１５の回動中心と肩口１２１の軸
方向の距離βとの関係をα＞βとなるように設定してい
る。なお、本実施例においてはβ＝０とする。

【００６１】上述のように構成した湾曲部１１３に例え
ば湾曲をかけると、隣合う湾曲駒の肩口１２０と肩口１
２１や肩口１２０と肩口１２０とが当接する。このと
き、図１３に示すように第１の湾曲駒１１５とこの第１
の湾曲駒１１５に隣合う第２の湾曲駒１１５とで形成す
る湾曲角度をＸ°となり、図１４に示すようにその他の
湾曲駒１１５どうしが形成する湾曲角度はＹ°となる。
このとき、距離αと距離βとの間にはα＞β及びβ＝０
の関係があるので、本実施例ではβ＝０としているので
Ｘ°＝Ｙ°／２であり、Ｘ°＜Ｙ°の関係が成立する。

【００６２】このように、湾曲部を構成する湾曲駒の隣
合う湾曲駒で形成する湾曲角度を従来のようにすべて同
じ湾曲角度にするのではなく、第１の湾曲駒とこの第１
の湾曲駒に隣合う第２の湾曲駒とで形成する湾曲角度を
その他の湾曲駒どうしが形成する湾曲角度より小さくす
ることにより、曲げ耐性が熱により脆弱している操作ワ
イヤ固定部付近の操作ワイヤに加わる繰り返し曲げのレ
ベルを小さくすることができるので、繰り返しの湾曲操
作が行なわれても操作ワイヤの破断する可能性を従来よ
りも小さくすることができる。

【００６３】ところで、一般的に内視鏡の湾曲部の湾曲
操作は、挿入部内に湾曲操作用のワイヤを挿通し、この
ワイヤを進退させることによって行っている。ところ
が、工業用の配管内検査用内視鏡など挿入部の長いもの
では、内視鏡挿入部内を挿通するワイヤとこのワイヤを
案内するワイヤガイドとの間のクリアランス（遊び）が
大きいため挿入部内でワイヤに弛みが生じ、操作部のワ
イヤ操作がワイヤの弛みによって吸収されてしまい、操
作部の操作と湾曲部の湾曲動作とが対応しなくなること
があった。

【００６４】このため、挿入部内での操作ワイヤの弛み
をなくす目的から、ワイヤガイドとワイヤとの間のクリ
アランスを小さくすることが考えられるが、ワイヤガイ
ドとワイヤとの間のクリアランスを小さくすると、ワイ
ヤとワイヤガイドとの摩擦力が大きくなり、操作部側で
の操作力量が抵抗を受けて減衰され、湾曲部を所望の湾
曲角度に湾曲させることができなくなったり、所望の湾
曲角度を得るために操作部を大きな操作力量で操作しな
ければならなくなってしまう。

【００６５】この問題を解決するため特開平１−３１３
０３７号公報には、挿入部内を挿通するワイヤの弛みを
なくし、ワイヤとワイヤガイドとの摩擦力によって操作
力量が減衰しないようにするため、湾曲部後端に水素ガ
スを給排させることにより、操作ワイヤを進退させる駆
動装置を設けることで、内視鏡挿入部が長くなっても、
湾曲部を直接動かす操作ワイヤが長くならず、操作ワイ
ヤに弛みのない構成としている。しかしながら、上記構
成では挿入部内に駆動装置を設けなければならず、所望
の湾曲角度は得られるようになるが、挿入部の外径が太
径で、構造が複雑になるうという問題がある。

【００６６】そこで、本実施例では挿入部の長い内視鏡
であっても、挿入部の外径を太径とすることなく、操作
ワイヤとこのワイヤを案内するワイヤガイドとのクリア
ランスを最適寸法に設定して、構造が簡単で所望の湾曲
角度を得られる内視鏡を提供するようにしている。

【００６７】図１５に示すように内視鏡１５０は挿入部
１５１，操作部１５２及びライトガイドケーブル１５３
などを有し、ライトガイドケーブル１５３の後端部には
図示しない光源装置に接続するコネクタ１５４が設けて
ある。

【００６８】前記挿入部１５１は、可撓管部１５６，湾
曲部１５７及び先端部１５８を連接し、この先端部１５
８には対物レンズ１５９，図示しない照明光学系などが
設けられている。この対物レンズ１５９にはイメージガ
イド１６０が光学的に接続されており、このイメージガ
イド１６０は挿入部１５１内を挿通して操作部１５２ま
で導かれ、操作部１５２の後端部に位置する接眼部１６
１に接続されている。また、図示しない照明窓に接続さ
れるライトガイド１６９は、挿入部１５１，操作部１５
２及びライトガイドケーブル１５４を挿通してコネクタ
１５４のライトガイド管１５５に達している。

【００６９】前記湾曲部１５７は複数の湾曲駒１６３，
１６３．．．を軸方向に回動自在に直列方向に連接して
例えば上下方向へ湾曲するようになっており、これら回
動自在の湾曲駒１６３，１６３．．．の外側を外皮チュ
ーブ１６４で被覆している。これら湾曲駒１６３，１６
３．．．のうち、最先端の湾曲駒１６３には上下一対の
湾曲操作用の操作ワイヤ１６５，１６６が連結されてい
る。すなわち、第１の湾曲駒１６３の上下端には操作ワ
イヤ１６５，１６６の先端を連結するための取付部１６
７，１６８が設けてある。

【００７０】図１６に示すように前記操作ワイヤ１６
５，１６６は、挿入部１５１の内腔の例えば、上下に沿
って挿通するように、湾曲部１５７内においては湾曲駒
１６３に形成したガイドリング１７１，１７２によって
案内される一方、可撓管内部においては後述するワイヤ
ガイド１７３，１７４によって案内されるようになって
いる。

【００７１】そして、この操作ワイヤ１６５，１６６の
基端部は、操作部１５２に設けたピニオン１７５と、こ
のピニオン１７５を挟持するように設けた一対のラック
１７６，１７７とからなるワイヤ牽引操作機構１７８に
連結されている。なお、ピニオン１７５の回転軸１７９
には図示しない湾曲操作ノブが取り付けられている。

【００７２】図１７に示すように挿入部１５１の可撓管
内部において操作ワイヤ１６５，１６６を案内するワイ
ヤガイド１７３，１７４は、断面形状が円形な例えば、
ステンレスなどの金属製素線１８１を密巻きにしたコイ
ルからなり、このコイル内部に一定のクリアランスを設
けてそれぞれ操作ワイヤ１６５，１６６が挿通されるよ
うになっている。そして、各ワイヤガイド１７３，１７
４は、可撓管部１５６の上下各内面に沿ってそれぞれ配
設されると共に、その先端部と後端部は、可撓管部１５
６のそれぞれ先端部分と後端部分に取付固定される。

【００７３】なお、同図に示すように操作ワイヤ１６
５，１６６の外径寸法をφａ，ワイヤガイド１７３，１
７４の内径寸法をφｂとしたとき、ワイヤガイド１７
３，１７４の内径寸法ｂに対する操作ワイヤ１６５，１
６６の外径寸法ａとの関係、すなわち、比ａ／ｂを、
０．７８≦ａ／ｂ≦０．９５の関係が成り立つように設
定している。

【００７４】このため、図１８に示すようにワイヤガイ
ド１７３，１７４の内径寸法ｂに対する操作ワイヤ１６
５，１６６の外径寸法ａの比ａ／ｂが、ａ／ｂ＜０．７
８であるときは、ワイヤガイド１７３，１７４と操作ワ
イヤ１６５，１６６とのクリアランスが大きくなること
から、操作部側での操作ワイヤ１６５，１６６の引張り
量がワイヤガイド１７３，１７４内での操作ワイヤ１６
５，１６６の弛みにより可撓管部１５６内で吸収され
て、操作部側の駆動力を湾曲部１５７に伝達することが
できず、所望の湾曲角度を得ることができない。

【００７５】また、図１９に示すように、ワイヤガイド
１７３，１７４の内径寸法ｂに対する操作ワイヤ１６
５，１６６の外径寸法ａの比ａ／ｂが０．９５＜ａ／ｂ
であるときは、可撓管部１５６がストレート状態である
ならば、操作ワイヤ１６５，１６６を引張る力量を大き
くすることによって、なんとか所望の湾曲角度を得るこ
とはできる。しかし、図２０に示すように可撓管部１５
６がループ状態など湾曲状態であるならば、操作ワイヤ
１６５，１６６とワイヤガイド１７３，１７４とのクリ
アランスがさらに小さくなって摩擦力が大幅に増大し、
操作部側の駆動力を湾曲部１５７に充分に伝達すること
ができず、所望の湾曲角度を得ることができない。

【００７６】このように、操作ワイヤの外径寸法ａと、
ワイヤガイドの内径寸法ｂとの間に、０．７８≦ａ／ｂ
≦０．９５の関係を設けることによって、操作ワイヤと
ワイヤガイドとのクリアランスを適切な値となり、簡単
な構造で、互いの摩擦を大きくすることなく、且つ、ワ
イヤガイドに対する操作ワイヤの弛み（遊び）を少なく
でき、所望の湾曲角度を得ることができる。このことか
ら、挿入部長が長い内視鏡であっても、簡単な構造に
て、湾曲操作を行う引張り量を確実に湾曲部に伝達で
き、所望の湾曲角を得ることができる。

【００７７】なお、図２１に示すように金属素線である
操作ワイヤ１６５，１６６の外周表面にテフロンコーテ
ィング等、樹脂１９１を被覆することにより操作ワイヤ
１６５，１６６とワイヤガイド１７３，１７４との間の
摩擦力を減らすことができる。

【００７８】また、ワイヤガイドは上記のようにコイル
状に限定されるものではなく、図２２に示すようにワイ
ヤガイド２００を操作ワイヤ１６５，１６６と同軸方向
に複数並んだピアノ線２０１など高弾性部材を樹脂２０
２にて固めて構成したり、図２３に示すようにコイルパ
イプ２０５の外周に操作ワイヤ１６５，１６６と同軸方
向にピアノ線２０１を並べて、コイルパイプ２０５との
間でロウ付け２０６にて固定して構成することにより、
軸方向にも、径方向にも座屈し難いワイヤガイドを構成
するようにしてもよい。

【００７９】［付記］ １．被写体像を光電変換する光電変換部上にマイクロレ
ンズを形成した固体撮像素子チップと、この固体撮像素
子チップ上に設けたバンプ材を介してインナーリードが
ボンディング接続されるＴＡＢ用フィルムキャリアテー
プを有する固体撮像装置において、バンプ材形成プロセ
ス時、固体撮像素子チップ上にバンプ材とスペース部材
とを設け、前記スペース部材上にマイクロレンズに対向
する透明光学部材を配置する固体撮像装置。

【００８０】２．前記スペース部材の高さが、マイクロ
レンズよりも高い付記１記載の固体撮像装置。

【００８１】３．前記スペース部材を、前記バンプ部材
と光電変換部との間に設ける付記１記載の固体撮像装
置。

【００８２】４．ＣＣＤチップの前面にカバーガラスを
備える撮像ユニットにおいて、円形のカバーガラスの円
周上の少なくとも一部に直線部を設け、この直線部の側
面に電極を配置し、この電極をＣＣＤチップの電極に電
気的に接続する一方、前記カバーガラスの電極を配置し
ない円周部側面を対物レンズ枠に嵌合保持するする撮像
ユニット。

【００８３】５．先端部に光学系と、固体撮像素子と、
電気部品とを備えた接像ユニットを配設する内視鏡にお
いて、撮像ユニットを配設した先端部と湾曲部との接続
位置を断面積が最も大きな撮像ユニットの固体撮像素子
位置より手元側にした内視鏡。

【００８４】６．断面積が最も大きな撮像ユニットの固
体撮像素子位置より先端側に配置されるライトガイドの
断面形状を矩形形状にし、前記固体撮像素子位置より湾
曲部側に配置されるライトガイドの断面形状を円形形状
にした付記６記載の内視鏡。

【００８５】７．挿入部の先端部に、複数個の湾曲駒を
回動自在に連結し、湾曲操作ワイヤを先端部側の湾曲駒
に接続してなる湾曲部を有する内視鏡において、操作ワ
イヤを接続した湾曲駒と、この湾曲駒に隣接する湾曲駒
が形成する湾曲角度が、その他の湾曲駒どうしが形成す
る湾曲角度よりも、小さくなるようにした内視鏡。

【００８６】８．前記湾曲駒の湾曲角度は、隣り合う湾
曲駒の肩口どうしが突き当たることによって形成され、
前記操作ワイヤを接続した湾曲駒の回動中心と肩口の軸
方向の距離が、他の湾曲駒の回動中心と肩口の軸方向と
の距離よりも小さい付記７記載の内視鏡。

【００８７】９．前記操作ワイヤを接続した湾曲駒と、
この湾曲駒に隣接する湾曲駒が形成する湾曲角度が、前
記他の湾曲駒どうしが形成する湾曲角度の１／２である
付記７記載の内視鏡。

【００８８】１０．複数のワイヤガイドを挿入部内に配
設し、前記各ワイヤガイドに挿通した操作ワイヤを押し
引き操作することにより、挿入部の湾曲部を強制的に湾
曲するよう構成した内視鏡において、ワイヤガイド内径
と操作ワイヤ外径との関係を◎ ０．７８≦操作ワイヤ外径／ワイヤガイド内径≦０．９
５◎ で構成した内視鏡。

【００８９】１１．前記操作ワイヤ外周にプラスチック
樹脂を被覆する付記１０記載の内視鏡。

【００９０】１２．前記操作ワイヤ外周に被覆されるプ
ラスチック樹脂がテフロンである付記１１記載の内視
鏡。

【００９１】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、Ｃ
ＣＤチップの光電変換部上に設けたオンチップレンズの
レンズ効果を失わない、小型の固体撮像装置を安価に提
供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１ないし図３は本発明の一実施例に係り、図
１は内視鏡システムの概略構成を示す図

【図２】内視鏡の先端部の概略構成を説明する断面図

【図３】撮像装置の構成を説明する断面図

【図４】図４ないし図６は撮像ユニットに係り、図４は
撮像ユニットの概略構成を説明する図

【図５】レンズ枠と撮像ユニットとの関係を示す横断面
図

【図６】レンズ枠と撮像ユニットとの関係を示す正面断
面図

【図７】図７及び図８は内視鏡先端部の構成に係り、図
７は内視鏡先端部の概略構成を示す断面図

【図８】内視鏡先端部の正面断面図

【図９】図９ないし図１４は湾曲部の構成に係り、図９
は内視鏡を示す図

【図１０】湾曲部の概略構成を示す断面図

【図１１】湾曲駒の正面断面を示す図

【図１２】湾曲駒の具体的構成を示す図

【図１３】湾曲状態における第１の湾曲駒と第２の湾曲
駒との湾曲角を示す図

【図１４】湾曲状態における第１の湾曲駒以外の湾曲駒
どうしの湾曲角を示す図

【図１５】図１５ないし図２３は湾曲部を湾曲させる操
作ワイヤとワイヤガイドとの構成に係り、図１５は内視
鏡の概略構成を示す断面図

【図１６】図１５の内視鏡のＣ―Ｃ断面図

【図１７】ワイヤガイドを説明する図

【図１８】ワイヤガイドの内径寸法ｂに対する操作ワイ
ヤの外径寸法ａの比ａ／ｂが、ａ／ｂ＜０．７８である
ときの作用を示す図

【図１９】ワイヤガイドの内径寸法ｂに対する操作ワイ
ヤの外径寸法ａの比ａ／ｂが、ａ／ｂ＞０．７８である
ときの作用を示す図

【図２０】ループ状態の可撓管部を示す図

【図２１】操作ワイヤにテフロンコーティングした状態
を示す図

【図２２】ワイヤガイドの他の構成を示す図

【図２３】ワイヤガイドの別の構成を示す図

【符号の説明】

２５…固体撮像素子 ４２…ＣＣＤチップ（固体撮像素子チップ） ４４…オンチップレンズ（マイクロレンズ） ４９…カバーガラス（透明光学部材） ５１…スペース部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 猿谷 信之 東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オリ ンパス光学工業株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被写体像を光電変換する光電変換部上に
   マイクロレンズを形成した固体撮像素子チップと、この
   固体撮像素子チップ上に設けたバンプ材を介してインナ
   ーリードがボンディング接続されるＴＡＢ用フィルムキ
   ャリアテープを有する固体撮像装置において、 バンプ材形成プロセス時、固体撮像素子チップ上にバン
   プ材とスペース部材とを設け、前記スペース部材上にマ
   イクロレンズに対向する透明光学部材を配置することを
   特徴とする固体撮像装置。