JPH09192093A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 撮像装置外形のさらなる小型化を図る。 【解決手段】 撮像装置１は、ＣＣＤを備えたＣＣＤユ
ニット２と対物レンズユニット３とを有して構成されて
いる。ＣＣＤユニット２は、ＣＣＤ４の後部に回路基板
５が接続されて構成されており、ＣＣＤユニット２内に
後部より信号ケーブル６が挿通されてＣＣＤ４及び回路
基板５に接続されている。ＣＣＤ４の後面には二列にリ
ード１６，１７が延出して設けられ、これらのリード１
６，１７は列の対向巾中心がＣＣＤ４のパッケージ中心
に対してオフセットした位置に配置されている。前記回
路基板５は、二列のリード１６，１７のうち、パッケー
ジ中心に近い方のリード１６に接続されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、固体撮像素子を備
えて構成された、内視鏡の先端部等に配設される小型の
撮像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、固体撮像素子を備えて構成さ
れた小型の撮像装置が種々提案されており、内視鏡の先
端部等に配設されて使用されている。

【０００３】固体撮像素子による撮像装置では、固体撮
像素子からの出力信号を増幅するための電子部品を搭載
した回路基板を固体撮像素子の接続端子に接続する必要
がある。

【０００４】内視鏡の挿入部先端部に設ける撮像装置と
して、例えば実開平３−２７２０４号公報には、固体撮
像素子の撮像面に対して垂直後方に延出した接続端子
に、回路基板を接続して構成したものが開示されてい
る。この公報の撮像装置は、固体撮像素子の接続端子を
パッケージ中心を挟んで対称となるよう両端に二列に配
置し、これらの接続端子にそれぞれ回路基板と信号線を
接続し、信号線を撮像装置の後端から挿入部の中心軸に
向けて斜めに延出させた構造となっている。

【０００５】このように、固体撮像素子の後方の空間に
回路基板を設けることによって、撮像装置の外径を小さ
くすることができ、内視鏡の場合には挿入部先端部を細
径化することができる。

【０００６】近年は、内視鏡やカメラ等の小型化が進ん
でおり、これに伴い撮像装置のさらなる小型化が望まれ
ている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、撮像装
置のさらなる小型化を実施するために、固体撮像素子が
さらに小型になってくると、前述した公報のように、固
体撮像素子の接続端子をパッケージ中心を挟んで対称と
なるよう両端に二列に配置し、これらの接続端子にそれ
ぞれ回路基板と信号線を接続した構成では、回路基板上
のＩＣや電子部品、さらに回路基板上に接続される信号
線等が固体撮像素子の前方より見た投影面積よりも飛び
出してしまい、固体撮像素子の外形よりも突出するレイ
アウトとなる。このため、結果として固体撮像素子の小
型化に反して、撮像装置の外形が大きくなってしまうと
いう問題点があった。

【０００８】本発明は、これらの事情に鑑みてなされた
もので、装置外形のさらなる小型化を図ることが可能な
撮像装置を提供することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明による撮像装置
は、固体撮像素子と、この固体撮像素子に少なくとも二
列をなして配置された接続端子の一つの列に接続される
電極部を有する回路基板とを備えたものにおいて、前記
固体撮像素子の接続端子の列の中心位置を前記固体撮像
素子のパッケージ中心に対してオフセットした位置に配
設し、前記パッケージ中心の近い方に配設された前記接
続端子の列の側に前記回路基板を接続したものである。

【００１０】この構成により、回路基板上に配設される
電子部品等、及び回路基板に接続される信号線などの構
成物が固体撮像素子のパッケージ外形より突出しない位
置に配置され、撮像装置の大きさを必要最低限におさえ
ることが可能となる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。図１ないし図７は本発明の一実施
形態に係り、図１は撮像装置の主要部の構成を示す長手
方向断面図、図２はＣＣＤの外観構成を示す側面図、図
３は図１の撮像装置のＣ−Ｃ線断面図、図４は信号ケー
ブルの構成を示す横断面図、図５は図１の撮像装置の外
装部を切り欠いてＡ方向から見た平面図、図６は図１の
撮像装置の外装部を切り欠いてＢ方向から見た平面図、
図７は回路基板上に搭載される部品と封止樹脂の高さを
示す説明図である。

【００１２】本実施形態では、内視鏡の挿入部先端部等
に配設される細長形状の撮像装置の構成例を示す。撮像
装置１は、固体撮像素子としてのＣＣＤを備えたＣＣＤ
ユニット２と、対物光学系を構成する対物レンズユニッ
ト３とを有して構成されている。

【００１３】ＣＣＤユニット２は、ＣＣＤ４の後部に回
路基板５が接続されて構成されており、ＣＣＤユニット
２内に後部より信号ケーブル６が挿通されて前記ＣＣＤ
４及び回路基板５に接続されている。ＣＣＤ４前方の撮
像面には、カバーガラス７が芯出しされて接合され、カ
バーガラス７の前面には迷光防止の遮光マスク８が設け
られている。遮光マスク８は、カバーガラス７とホルダ
９とで挟み込んだ状態で、カバーガラス７の外周に塗布
された接着剤によって固定され、ホルダ９内に収められ
ている。

【００１４】対物レンズユニット３は、第１のレンズ群
１１と第２のレンズ群１２とを有して構成されている。
第１のレンズ群１１は、第１のレンズ枠１０に収納さ
れ、第１のレンズ枠１０の外周に絶縁部材１３が嵌合し
ている。絶縁部材１３の外周には、第２のレンズ枠１４
が嵌合している。一方、第２のレンズ群１２は、第３の
レンズ枠１５に収納され、絶縁部材１３の内周に第３の
レンズ枠１５が嵌合している。

【００１５】このように各レンズ枠が嵌合して連結され
ることにより、対物レンズユニット３が構成される。そ
して、対物レンズユニット３における第３のレンズ枠１
５の外周と、ＣＣＤユニット２におけるホルダ９の内周
とが嵌合し、対物レンズユニット３とＣＣＤユニット２
との光軸方向の位置決めがなされてピント出しされた状
態で固定されることにより、撮像装置１が構成される。

【００１６】ＣＣＤ４の裏面には、対向するように二列
に延出した接続端子としてのリード１６，１７が設けら
れ、これらの一方のリード１６に、回路基板５が接続さ
れている。回路基板５には、コンデンサ等の電子部品１
８、ＩＣ１９が実装されており、これらの電子部品１
８，ＩＣ１９によりＣＣＤ４の出力信号を処理する処理
回路が構成されている。回路基板５の部品実装面には、
接続ランド５ａ，５ｂが設けられており、一方の接続ラ
ンド５ａに前記リード１６が接続される。

【００１７】ＣＣＤ４のリード１６，１７は、図２に示
すように、パッケージ部４ａから二列に延出しており、
これらのリード１６，１７の対向巾中心（リード間隔中
心）４ｂは、パッケージ中心４ｃに対してオフセットし
た位置に配置されている。従って、回路基板５は、パッ
ケージ中心４ｃに対してオフセットしたリード１６，１
７のうち、パッケージ中心４ｃに近い方のリード１６に
接続されることになる。

【００１８】図３に示すように、回路基板５が接続され
るリード１６のうち、２つのリード１６ａはＬ字型に成
形されており、電子部品２０がこのリード１６ａによっ
て保持された状態で接続されている。電子部品２０とリ
ード１６との間には、絶縁材２３が設けられ、電子部品
２０（ここではチップコンデンサ電極）とリード１６と
の絶縁を行っている。この絶縁材２３は、リード１６に
例えばエポキシ系接着剤２３ａを盛り、さらにポリイミ
ドテープ２３ｂを重ねて配設したもので構成されてい
る。

【００１９】信号ケーブル６には、外皮の内部に複数の
同軸シールド信号線および単純線（以下、両者を包括的
に表現し、信号線と称す）が挿通されている。信号ケー
ブル６内部の信号線は、分岐部６ａで回路基板５をはさ
むように２系統の信号線２１，２２に分岐し、一方の信
号線２１が回路基板５の接続ランド５ｂ上に接続されて
いる。この信号線２１により、回路基板５上に構成され
た処理回路の出力信号が図示しないビデオプロセッサへ
と伝送されるようになっている。

【００２０】前記回路基板５上のリード１６が接続され
る接続ランド５ａと、電子部品１８、ＩＣ１９、及び信
号線２１が接続される接続ランド５ｂは、同一面上に設
けられており、回路基板５をパッケージ中心に近いリー
ド１６に接続することによって、図１及び図３に示すよ
うに、電子部品１８、ＩＣ１９、信号線２１がＣＣＤ４
の外形から突出しないように配置される。

【００２１】また、リード１６ａ及び絶縁材２３を介し
て回路基板上に接続される電子部品２０についても、電
子部品１８及びＩＣ１９と同様にＣＣＤ４の外形から突
出しないように配置されている。なお、リード１６ａに
より電子部品２０を保持して配設することにより、回路
基板５の部品実装面積を小さくできるため、回路基板５
の長さを短くでき、結果として撮像装置の硬質長を短く
することができる。

【００２２】一方、回路基板５が接続されないＣＣＤ４
のもう一方のリード１７には、分岐部６ａで分岐した他
方の信号線２２が直接接続されている。これらの信号線
２２は、図示しないビデオプロセッサからのＣＣＤ４を
駆動するための信号が伝送されるようになっている。ま
た、これらの信号線２２の同軸シールド部２２ａには導
電線２４が巻き付けられて接続され、この導電線２４を
介して、同軸シールド部２２ａは電子部品１８のグラン
ド（ＧＮＤ）側に電気的に接続されている。

【００２３】ＣＣＤユニット２の外周部には、ＣＣＤ４
及び回路基板５を覆うシールド部材２５が設けられてお
り、シールド部材２５の先端部はホルダ９に導通し固定
されている。シールド部材２５の外周は、絶縁性の被覆
チューブ２６で覆われており、シールド部材２５の内部
全体には、接着剤２７が充填され、ＣＣＤ４，回路基板
５，及び信号ケーブル６を封止している。

【００２４】前記被覆チューブ２６は、その後端部がシ
ールド部材２５端部より後方に延出されており、信号ケ
ーブル６の外皮を覆う保護部材２８の端部を保持、固定
している。また、信号線２２の同軸シールド部２２ａと
シールド部材２５との間には、例えば導電性接着剤２９
が設けられ、同軸シールド部２２ａが導電性接着剤２９
を介してシールド部材２５に接続され、導通している。

【００２５】ここで、図４を基にして信号ケーブル６の
構成を説明する。本実施形態において、必要な信号線の
構成は、第１のＣＣＤ出力信号（Ｖout １）３０、第２
のＣＣＤ出力信号（Ｖout ２）３１、ノイズキャンセル
ライン（ＶDMY ）３２、第１の水平転送パルス（φＳ1
）３３、第２の水平転送パルス（φＳ2 ）３４、垂直
転送パルス（φＰ）３５、トランスファーゲートパルス
（φＴ）３６、ＣＣＤ駆動電源ライン（ＶDD）３７、Ｃ
ＣＤ出力増幅ＩＣ駆動電源ライン（ＶCC）３８の９種類
の信号線である。

【００２６】本実施形態の信号ケーブル６は、前記９本
の信号線３０〜３８に、ダミーの信号線３９を加えて１
０本の信号線を束にしたもので構成されている。９本の
信号線では束線化した際の配置構成上、機械的に安定し
ないため、１０本の信号線で構成することにより、機械
的に安定度の高い信号ケーブルを形成できる。追加した
ダミーの信号線３９については、撮像装置内のグランド
ライン上に接続し、導通させる。

【００２７】上述したようにＣＣＤユニット２を構成す
ることにより、ＣＣＤ４のリード１６，１７に接続され
る構成物が、ＣＣＤ４の外形から突出することがない配
置構成とすることができるため、これらの構成物を覆う
シールド部材２５も必要最小限の大きさにすることがで
きる。

【００２８】よって、ＣＣＤが小型化した場合でも、Ｃ
ＣＤの外形から回路基板等を突出させずに撮像装置の大
きさを必要最小限におさえることができ、撮像装置の小
型化を図ることが可能である。この結果として、撮像装
置を搭載する内視鏡先端部等の細径化を実現することが
できる。

【００２９】次に、図１及び図５を基にして回路基板５
上のＩＣ１９周辺の詳細構成を説明する。

【００３０】ＣＣＤ４のリード１６に接続された回路基
板５の後端部５ｃ近傍には、ＩＣ１９が配置されて実装
されている。このＩＣ１９は、周囲を封止樹脂４１で封
止されている。封止樹脂４１は、回路基板５の二つの辺
５ｄ，５ｅに向かって流れるように設けられ、これらの
辺５ｄ，５ｅに沿うように広がって位置している。ま
た、ＩＣ１９の近傍には、例えばチップコンデンサであ
る電子部品４２が配置され、この電子部品４２側に向か
って流れる封止樹脂４１は、この電子部品４２の長辺４
２ａでせき止められるようになっており、封止樹脂４１
の広がりを防いでいる。

【００３１】このようにして、封止樹脂４１は、図１に
示すように回路基板５上にゆるやかな山状の弧４１ａを
描いた状態に盛られて形成される。信号ケーブル６より
分岐した一方の信号線２１は、封止樹脂４１外形の弧４
１ａに沿って、滑らかに回路基板５上に導かれ、基板上
の接続ランド５ｂに接続される。

【００３２】このとき、信号ケーブル６の分岐点６ａ
は、回路基板５の後端部５ｃに近傍する位置となるよう
に配置され、それぞれの信号線２１，２２に分岐され
る。具体的には、２系統の信号線２１，２２にスムーズ
に分岐できるよう、分岐点６ａは回路基板５の厚み方向
の略中心位置に配置されている。これにより、信号線に
無理な負荷がかかることがない。

【００３３】また、回路基板５上のＩＣ１９を封止する
封止樹脂４１とチップコンデンサ等の電子部品１８の高
さは、図７に示すような関係に設定されている。

【００３４】すなわち、封止樹脂４１の高さＨ2 は、電
子部品１８のＨ1 よりも低くなるように（Ｈ1 ＞Ｈ2 ）
に設計されている。このように構成することにより、封
止樹脂４１の高さＨ2 が、電子部品１８の高さＨ1 より
低いことが確認できれば、寸法測定等の検査を行わなく
て済むため、組立工程を簡略化できる。

【００３５】上述のように回路基板５の後端部周辺を構
成することにより、ＣＣＤユニット２の硬質長を短くす
るべく、信号ケーブル６の分岐点６ａを回路基板５に近
づけて形成しても、分岐点６ａから回路基板５の部品面
側へ分岐した信号線２１が封止樹脂４１外形の弧４１ａ
に沿って回路基板５上に導かれるため、信号線２１が急
激に曲がったり、座屈することがなく、信号線の機械的
強度を向上させることができるという効果が得られる。
よって、撮像装置を搭載する内視鏡先端部等の硬質長の
短縮化を行う場合に、これに伴う信号線の破損を防止で
き、撮像装置を構成する信号線の耐性を向上できる。

【００３６】次に、図５及び図６を基にして回路基板５
の両側に挿通する信号線２１，２２の配置構成を説明す
る。

【００３７】回路基板５の部品面側へ分岐した信号線２
１のうち、電子部品１８の一方の電極には、回路基板５
上のＩＣ（ＣＣＤ出力増幅ＩＣ）１９の駆動電源供給用
ライン（ＶCC）である単純線からなる信号線３８が接続
されている。この電子部品１８は、回路基板５の長手方
向中心軸に対して、垂直方向に位置するように設けられ
ているため、前記信号線３８は回路基板５の側端部に接
続されることになる。結果として、撮像装置１の端部に
接続されることになる。

【００３８】一方、図６に示すように、回路基板５の部
品面と反対側へ分岐した信号線２２は、回路基板５が接
続されない側のＣＣＤ４のリード１７に直接接続されて
いる。リード１７には、信号線２２のうちＣＣＤ駆動電
源ライン３７によってＣＣＤ４の駆動信号が入力される
ようになっている。リード１７の最外部には、ＣＣＤ４
の駆動電源供給用ライン（ＶDD）である、他の信号線よ
りも太い外径の単純線からなる信号線３７が接続されて
いる。すなわち、前記信号線３８と同様に、信号線３７
もＣＣＤ４の側端部、つまり撮像装置１の端部に接続さ
れることになる。

【００３９】このように、電源供給用等に用いられる外
径が他の同軸シールド信号線より太い単純線を、撮像装
置の端部に配置することにより、配線時に太径の単純線
が他の信号線の接続の妨げになることがないので、撮像
装置の組立性の向上を図ることができるという効果が得
られる。

【００４０】上述のように構成された撮像装置１におけ
るＣＣＤユニット２の組立手順について説明する。

【００４１】まず、ＣＣＤ４前方の撮像面に芯出しされ
た状態でカバーガラス７を接合する。そして、ホルダ９
内に撮像装置後端側から遮光マスク８を落とし込み、前
記カバーガラス７の外周に接着剤を塗布し、ＣＣＤ４に
カバーガラス７を取り付けた状態のものをホルダ９の後
端側から挿入し、ホルダ９に遮光マスク８をはさみ込む
状態でＣＣＤ４及びカバーガラス７を固定する。また、
ＣＣＤ４の一方のリード１６のうち、電子部品２０を保
持するためのリード１６ａは、予めＬ字型に成形してお
く。

【００４２】次に、回路基板５の接続ランド５ａ上にＣ
ＣＤ４の一方のリード１６を配置し、例えばレーザを照
射することによりハンダ付けを行って接続固定する。そ
して、ハンダ付けされたリード１６上に絶縁材２３とし
て例えばエポキシ系接着剤２３ａを塗布し、さらにこの
上にポリイミドテーブ２３ｂを設ける。このようにポリ
イミドテープ２３ｂで絶縁した状態でＬ字型のリード１
６ａ上に電子部品２０を配置し、リード１６ａに電子部
品２０の電極をハンダ付けする。

【００４３】次いで、信号ケーブル６の信号線のうち、
回路基板５の後端部５ｃ近傍の分岐点６ａで回路基板部
品面側に分岐する信号線２１を、回路基板５上の接続ラ
ンド５ｂに接続する。信号線２１の接続後、接続部を接
着剤等で補強する。

【００４４】一方、ＣＣＤ４の他方のリード１７には、
分岐点６ａより回路基板部品面と反対側に分岐した信号
線２２を直接ハンダ等によって接続する。そして、信号
線２２の同軸シールド部２２ａに導電線２４を巻き付
け、この導電線２４の一端を回路基板５上に実装されて
いる電子部品１８のグランド側電極に接続する。

【００４５】このとき、信号ケーブル６には、予めシー
ルド部材２５、保護部材２８、被覆チューブ２６を撮像
装置後端側から通しておく。信号線２１，２２の接続
後、シールド部材２５をＣＣＤ４及び回路基板５の外周
に被せる。そして、このシールド部材２５で覆われてい
る部分に接着剤２７を充填した後、シールド部材２５を
ホルダ９の後端側外周に接着剤等で固定する。

【００４６】次に、保護部材２８により回路基板５の後
端部５ｃ付近まで信号ケーブル６外周を覆った後、保護
部材２８の端部を糸等で締結固定する。そして、被覆チ
ューブ２６をホルダ９の外周から保護部材２８の締結固
定部まで被せ、回路基板５の後端部５ｃ付近まで熱収縮
させる。さらに、信号ケーブル６の分岐点６ａ近傍に再
度接着剤を塗布した後、被覆チューブ２６を完全に熱収
縮させて各部材の外周に密着させる。

【００４７】以上のようにして、ＣＣＤユニット２の組
立てが行われた後、ＣＣＤユニット２と対物レンズユニ
ット３とが連結されて撮像装置１が形成される。

【００４８】本実施形態では、固体撮像素子のリードを
パッケージの中心に対して対称に配置するのではなく、
二列のリード間隔の中心をパッケージ中心より偏らせて
（オフセット）させて配置し、パッケージ中心に近いリ
ードに回路基板を接続することにより、固体撮像素子を
小型化しても回路基板、回路基板上に搭載したＩＣ等の
電子部品、及び信号線を固体撮像素子の後方投影面積よ
りも外に突出しないような配置構成を容易にとることが
でき、撮像装置の外形を小型にできる。

【００４９】［付記］ （１） 固体撮像素子と、この固体撮像素子に少なくと
も二列をなして配置された接続端子の一つの列に接続さ
れる電極部を有する回路基板とを備えた撮像装置におい
て、前記固体撮像素子の接続端子の列の中心位置を前記
固体撮像素子のパッケージ中心に対してオフセットした
位置に配設し、前記パッケージ中心の近い方に配設され
た前記接続端子の列の側に前記回路基板を接続したこと
を特徴とする撮像装置。

【００５０】（２） 固体撮像素子と、この固体撮像素
子の接続端子に接続される回路基板とを備えた撮像装置
において、端部が二方に分岐して前記固体撮像素子の接
続端子と前記回路基板上の電極部とにそれぞれ接続され
る信号線を備え、前記回路基板は、前記固体撮像素子と
反対側の端部にＩＣとこのＩＣを被覆する封止樹脂とを
備えており、前記信号線のうち前記回路基板の部品面側
に分岐した信号線を、前記封止樹脂の外形の曲面に沿わ
せて配設し、前記回路基板上の電極部に接続したことを
特徴とする撮像装置。

【００５１】（３） 固体撮像素子と、この固体撮像素
子の接続端子に接続される回路基板と、前記固体撮像素
子または前記回路基板の少なくとも一方に接続される信
号線とを備えた撮像装置において、前記信号線のうち電
源ラインまたはグランドラインに用いられる太径の単純
線を該撮像装置の側端部に配置し、前記固体撮像素子ま
たは前記回路基板に接続したことを特徴とする撮像装
置。

【００５２】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、撮
像装置の外形のさらなる小型化を図ることが可能となる
効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る撮像装置の主要部の
構成を示す長手方向断面図

【図２】本実施形態に係るＣＣＤの外観構成を示す側面
図

【図３】図１の撮像装置のＣ−Ｃ線断面図

【図４】信号ケーブルの構成を示す横断面図

【図５】図１の撮像装置の外装部を切り欠いてＡ方向か
ら見た平面図

【図６】図１の撮像装置の外装部を切り欠いてＢ方向か
ら見た平面図

【図７】回路基板上に搭載される部品と封止樹脂の高さ
を示す説明図

【符号の説明】

１…撮像装置 ２…ＣＣＤユニット ３…対物レンズユニット ４…ＣＣＤ ４ａ…パッケージ部 ４ｂ…リード対向巾中心 ４ｃ…パッケージ中心 ５…回路基板 ５ａ，５ｂ…接続ランド ６…信号ケーブル １６，１７…リード １８…電子部品 １９…ＩＣ ２１，２２…信号線 ２５…シールド部材 ２６…被覆チューブ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固体撮像素子と、この固体撮像素子に少
   なくとも二列をなして配置された接続端子の一つの列に
   接続される電極部を有する回路基板とを備えた撮像装置
   において、 前記固体撮像素子の接続端子の列の中心位置を前記固体
   撮像素子のパッケージ中心に対してオフセットした位置
   に配設し、前記パッケージ中心の近い方に配設された前
   記接続端子の列の側に前記回路基板を接続したことを特
   徴とする撮像装置。