JPH0961731A - 撮像ユニット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、固体撮像素子・回路要素等からなる
撮像ユニットを内蔵した内視鏡先端部の硬質部長を短縮
することを目的とする。 【解決手段】多角柱状に形成した回路基板１０の内周各
面に回路要素２０及び信号ケーブル１６接続のための信
号線パッド１５を設け、回路基板の全長を短縮する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、固体撮像素子を用
いて被写体の画像信号を得る撮像ユニットに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、細長の挿入部を体腔内に挿入
することによって体腔内の患部を観察する内視鏡装置が
広く用いられている。前記内視鏡として、例えば、挿入
部の先端部にＣＣＤなどの固体撮像素子を内蔵し、この
固体撮像素子で光電変換した信号を撮像ケーブルを介し
て信号処理手段に伝送し、この信号処理手段で変換した
映像信号をモニタ装置でカラー表示するようにした電子
内視鏡装置がある。

【０００３】この電子内視鏡の挿入部の先端部に配置さ
れている撮像ユニットは次のような構成をとるのが一般
的である。すなわち固体撮像素子を中心に、その前面に
は被写体の像を固体撮像素子の撮像面に結像させる対物
レンズが設けられ、その背面には固体撮像素子や抵抗、
コンデンサ等の回路要素が実装された平面状の回路基
板、及び該回路基板・固体撮像素子に接続され、電気信
号の送受を行うための信号ケーブルが設けられている。
そして、内視鏡先端部においてはこれらを軸方向に順に
並べているので、少なくともこれら部品の寸法分の硬質
部長が必要であった。

【０００４】しかし、内視鏡の挿入を容易にするため
に、先端部の硬質部長はできるだけ短くすることが望ま
れており、例えば特開平４−１９３２５３号には、上記
の回路要素を実装する回路基板を挿入部先端の軸方向に
沿って折り曲げた形状とし、電子回路を実装した面や信
号線のリード接続部を設けた面を立体的に構成すること
により、硬質部長を短くする技術が記載されている。

【発明が解決しようとする課題】

【０００５】確かに、この技術によれば硬質部長をある
程度短くすることができる。しかし、最近の回路要素の
小型化により電子回路を実装する面の面積はかなり小さ
くできるのに対して、信号線のリード接続部は比較的大
きな面積を必要とするので、上記発明のようにリード接
続部を一か所にまとめると硬質部長の短縮には限界があ
る。

【０００６】さらに、リード接続部と回路要素の実装部
が別の面に配置されると、回路の最適設計ができず、配
線パターンが長くなる等の理由でノイズを発生し易くま
た逆にノイズを受けやすい構造になる。

【課題を解決するための手段】

【０００７】本発明は、上に述べた課題を解決するため
になされたものであり、その目的とするところは小型で
ノイズに強い撮像ユニットを提供することにある。

【０００８】そして、本発明は、撮像ユニットにおいて
固体撮像素子及び一部の信号線の外周をシールドするシ
ールド枠の内面に回路要素を実装した回路付きシールド
枠を固体撮像素子及びケーブルと電気的に接続する構成
を有する。

【０００９】本発明によれば、シールド枠の各面に電子
回路や信号線接続用の電極パッドを設けてあるので、リ
ード接続部を一か所にまとめた場合に比べて各面の必要
面積を均等に配分できるので、全体として硬質部長を短
くすることができる。また、各面毎に電極パッドを設け
て回路パターンの長さを短縮し、かつ回路をシールド枠
で覆うのでノイズに強い撮像ユニットが得られる。

【発明の実施の形態】

【００１０】第１図ないし第３図は本発明の実施の形態
の一つを示している。

【００１１】第１図は電子内視鏡の先端部１の断面図で
あり、撮像ユニットや、送気・吸気チャンネル等を内蔵
した硬質部２と、図示しない内視鏡の操作ノブにより自
在に曲げることができる湾曲部３からなる。

【００１２】硬質部２には、硬性の先端支持枠４が設け
られており、この先端支持枠４の長手方向には撮像ユニ
ット用透孔５が形成されている。この撮像ユニット用透
孔５には対物レンズ群６及び結像した光学像を光電変換
する固体撮像素子７などを内蔵した撮像ユニット８が配
設されている。

【００１３】前記撮像ユニット８は、前記対物レンズ群
６と固体撮像素子７とを固定したレンズ枠９と、このレ
ンズ枠９に嵌合する四角柱状に形成された回路付きシー
ルド枠１０とを熱収縮チューブ１１で被覆して一体化し
たものであり、前記レンズ枠９と回路付きシールド枠１
０とは共に少なくともその外周面が金属等の導電性材料
で覆われており、さらに両者の電気的接続を確実にする
ために、導電性の接着剤を塗布してある。

【００１４】固体撮像素子７の側面には固体撮像素子の
駆動電力・駆動パルス・撮像信号等を伝達するための素
子側電極パッド１２が設けられている一方で、回路付き
シールド枠１０の対応する位置には枠側電極パッド１３
が設けられており、両者は半田だまり１４で電気的に接
続されている。

【００１５】また、回路付きシールド枠１０の内周面に
は信号線パッド１５が設けられており、信号ケーブル１
６の信号線１７が接続されている。すなわち、固体撮像
素子７への電力供給・信号の送受は回路付きシールド枠
１０を介して行われるようになっている。信号ケーブル
１６は保護チューブ１８にて保護されている。信号ケー
ブル１６及びケーブル保護チューブ１８の一部は接着剤
１９により回路付きシールド枠１０に固着されている。

【００１６】さらに、回路付きシールド枠１０の内周面
には抵抗・コンデンサ等の回路要素２０が実装されてい
る。

【００１７】先端支持枠４には、更に送気・吸気のため
のチャンネルを形成するチャンネルチューブ２１及びチ
ャンネルパイプ２２が設けられている。

【００１８】次に、第２図を用いて回路付きシールド枠
１０の構成を詳しく述べる。図２は、四角柱形状の回路
付きシールド枠１０の側面の一つを破断して内部の構造
を示した図である。

【００１９】回路付きシールド枠１０は、ポリイミドフ
ィルムまたはポリイミド、ガラス入りエポキシ、ＢＴレ
ジン、ポリエステルの混合物等の絶縁性母材を使用した
フレキシブルな回路基板であり、本実施の形態ではこれ
を四角柱状に形成したものを用いている。形成の形状は
三角柱、五角柱、六角柱等多角柱形状ならなんでもよ
い。

【００２０】このように形成された回路付きシールド枠
１０の側面には前述の枠側電極パッド１３が設けられて
おり、この枠側電極パッド１３のほぼ中心にはスルーホ
ール２３が形成されている。回路付きシールド枠１０の
内側面の枠側電極パッド１３は配線パターン２４により
ＩＣ、抵抗、コンデンサ等の回路要素２０と電気配線し
てある。さらに、回路要素２０は信号ケーブル１６の信
号線１７を半田付けする信号線パッド１５とも電気配線
されていて、この信号線パッド１５は回路要素２０より
も固体撮像素子７側に設けられている。

【００２１】また、回路付きシールド枠１０の外周面
は、アルミ、ステンレス、半田メッキ等よりなるシール
ド体２５により覆われていて、枠側電極パッド１３、信
号線パッド１５、回路要素２０及び配線パターン２４と
シールド体２５は上記絶縁性母材２６で絶縁されてい
る。

【００２２】シールド体２５は信号ケーブル１６のシー
ルド線２７（図１参照）を半田等により電気的に接続す
るシールドパッド２８と導通している。このシールドパ
ッド２８も、また上記信号線パッド１５と同様に、回路
要素２０よりも固体撮像素子７側に設けられている。

【００２３】図３に回路付きシールド枠１０の側面の断
面構造を示す。枠側電極パッド１３は配線パターン２４
に接続されるとともに、絶縁性母材２６を貫通するスル
ーホール２３にて回路付きシールド枠１０の外周面に開
口部を有する。また、シールド体２５の一部は絶縁性母
材２６を貫通して設けられたシールドパッド２８と電気
的接続がなされている。

【００２４】つぎに、撮像ユニット８の組み立て手順を
簡単に述べる。展開状態の回路付きシールド枠１０の信
号線パッド１５及びシールドパッド２８に信号ケーブル
１６の信号線１７及びシールド線２７を半田付けする。
そして、プレス機等で四角柱状に形成し回路要素２０を
実装する。その後、固体撮像素子７の素子側電極パッド
１２と、回路付きシールド枠１０の枠側電極パッド１３
が一致するように固体撮像素子７を回路付きシールド枠
１０に挿入し、半田だまり１４を利用して枠側電極パッ
ド１３のスルーホール２３を介して素子側電極パッド１
２と枠側電極パッド１３を半田により電気的に接続す
る。

【００２５】信号ケーブル１６に保護チューブ１８を通
し、接着剤１９を塗布し、熱収縮チューブ１１を熱風で
収縮させることにより撮像ユニット８が得られる。

【００２６】なお、展開状態の回路付きシールド枠１０
をプレス機にて成形する代わりに、手で曲げ、重なった
部分を接着材で固定してもよい。

【００２７】このように構成された撮像ユニット８は、
その回路付きシールド枠１０の内面に回路パターン２４
や回路要素２０を実装できるので、全長を短くすること
ができる。

【００２８】また、信号ケーブル１６の回路付きシール
ド枠１０との電気的接続点を回路要素２０よりも固体撮
像素子７側に設けたので、信号ケーブル１６と回路付き
シールド枠１０の間の接着剤１９による接着長さを十分
にとることができ、固着力が確保できる。このため、信
号線１７及びシールド線２７の断線を防止することがで
きる。

【００２９】さらに、固体撮像素子７、信号線１７、回
路要素２０及び配線パターン２４等から発生するノイズ
はシールド体２５が吸収し、シールドパッド２８及びシ
ールド線２７を介して図示しないコントロールユニット
のグラウンドに落ちる。

【００３０】次に、図４及び図５を参照しながら、本発
明の第２の実施の形態を説明する。図４は撮像ユニット
の断面図であり、図５は回路付きシールド枠の側面の一
つを破断して内部の構造を示した図である。なお、上に
説明した実施形態と共通する構成については同一符号を
付して説明を省略する。

【００３１】本実施の形態に係る撮像ユニット２９で
は、背面に段差部３０を有する固体撮像素子３１を用い
る。そして、この段差部３０に信号線１７を接続するた
めの信号線パッド３２を設けてある

【００３２】また、回路付きシールド枠３３には、図５
に示すように窓３４が設けられている。

【００３３】本実施の形態に係る撮像ユニット２９の組
み立て手順は次の通りである。まず、回路付きシールド
枠３３を四角柱に形成し、その後回路要素２０を実装す
る。

【００３４】次に、信号ケーブル１６を回路付きシール
ド枠３３に通し、固体撮像素子３１の段差部３０の信号
線パッド３２に信号線１７を半田付けする。そして、回
路付きシールド枠３３の枠側電極パッド１３が一致する
ように固体撮像素子３１を回路付きシールド枠３３に挿
入し、半田だまり１４を利用して枠側電極パッド１３の
スルーホール２３を介して素子側電極パッド１２と枠側
電極パッド１３を半田により電気的に接続する。

【００３５】さらに、信号ケーブル１６のシールド線２
７を上記窓３４を通してシールド体２５に半田付けす
る。その後の組み立て手順は上に述べたのと同様であ
る。

【００３６】以上のように構成された撮像ユニット２９
において、信号の流れは（ア）信号線１７→固体撮像素
子３１→信号線１７の他に、（イ）信号線１７→固体撮
像素子３１→配線パターン２４→回路要素２０→配線パ
ターン２４→固体撮像素子３１→信号線１７がある。つ
まり、固体撮像素子３１は信号線１７と回路要素１５と
を電気的に橋渡しする機能を有している。

【００３７】本実施の形態によれば、信号線パッドを回
路付きシールド枠３１内部の空間に立体的に配置できる
ので撮像ユニットの全長をさらに短縮することができ
る。

【００３８】次に、図６を参照しながら本発明の第３の
実施の形態を説明する。この実施の形態において、回路
要素はシールド枠ではなく固体撮像素子の背面の段差部
に実装される。図６は本実施の形態に係る撮像ユニット
３５の断面図であり、固体撮像素子３６は第２の実施の
形態の固体撮像素子３１と同様に、背面に段差部３７を
有している。この段差部３７には、信号線パッド３８の
他に、部品用パッド３９及びシールド線パッド４０が設
けられており、これら各パッドは段差部３７上に設けら
れた図示しない配線パターンにより電気的な接続がなさ
れている。

【００３９】部品用パッド３９には回路要素２０が実装
されており、シールド線パッド４０は、信号ケーブル１
６のシールド線２７が接続されているとともに、固体撮
像素子３６の最外周部に設けられたシールド枠パッド４
１と配線パターンにより電気的接続がされている。

【００４０】シールド枠４２は金属製の筒状の部材であ
り、その内寸は固体撮像素子の最外周の外寸と略等しく
形成されている。

【００４１】本実施の形態に係る撮像ユニット３５の組
み立て手順は次の通りである。まず、固体撮像素子３６
の部品用パッド３９に回路要素２０を実装した後、信号
ケーブル１６をシールド枠４２に通し、固体撮像素子３
６の段差部３７の信号線パッド３８及びシールド線パッ
ド４０に信号線１７及びシールド線２７を半田付けす
る。そして、固体撮像素子３６をシールド枠４２に挿入
し、シールド枠パッド４１とシールド枠４２を半田付け
する。その後の組み立て手順は上に述べたのと同様であ
る。

【００４２】本実施の形態によれば、筒状のシールド枠
の内周面に回路要素を実装する必要がないので、組み立
ての作業効率を上げることができる。

【００４３】次に、図７及び図８を参照しながら本発明
の第４の実施の形態を述べる。本実施の形態は、固体撮
像素子の背面に設けた段差部中に回路要素及び配線パタ
ーンを内蔵した立体回路を形成するものである。図７は
本実施の形態に係る撮像ユニット４３の断面図であり、
図８はこの撮像ユニットに設けられる固体撮像素子４４
の断面図である。

【００４４】本実施の形態では、固体撮像素子４４が段
差部３７を有し、この段差部３７に信号線パッド３８及
びシールド線パッド４０を設けて信号ケーブル１６を接
続する点及び固体撮像素子４４の最外周部にシールド枠
パッド４１を設けてシールド枠４２と接続する点は、第
３の実施の形態と同じである。

【００４５】そして図８に示すように、固体撮像素子４
４の段差部３７内部に立体回路を形成した点が、第３の
実施の形態と異なる。図８において、ＣＣＤチップ４５
の前面にはカラー撮像のためのモザイクフィルタ４６が
設けられている。

【００４６】ＣＣＤチップ４５の背面には、アルミナ等
のセラミック基板を適当な形に成形し、これにスルーホ
ール４７、配線パターン４８及び部品用パッド４９を設
けるとともにこの部品用パッド４９に回路要素２０を実
装したものを積層した立体回路５０が設けられている。
立体回路５０の外側は図のように段差部３７を有し、内
部の配線パターン４８と接続された信号線パッド３８が
設けられている。

【００４７】また、この立体回路５０のＣＣＤチップ４
５側の面には、内部の配線パターン４８と接続されたＣ
ＣＤパッド５１が設けられており、ＣＣＤチップ４５上
の図示しない電極パッドと金線５２でワイヤボンディン
グされている。このワイヤボンディングされた部分は、
エポキシ樹脂等の封止樹脂５３で保護されている。

【００４８】この様に構成された固体撮像素子４４を用
いた撮像ユニット４３は、回路要素２０そのものも立体
的に配置することができるのでスペースの有効な利用が
可能になり、全長をより一層短縮することができる。

【００４９】なお、本発明の実施形態を包摂する技術思
想は以下の如く要約され得る。 （１）略多角柱形状に形成された回路基板と、該回路基
板の一の底面に設けられた固体撮像素子と、前記回路基
板から引き出された信号ケーブルを有する撮像ユニット
において、前記回路基板の内周各側面のそれぞれに回路
要素及び前記信号ケーブル中の信号線接続のための電極
パッドを設けたことを特徴とする撮像ユニット。 （２）（１）に記載の撮像ユニットにおいて、前記回路
基板の外周面には電気シールド処理を施したことを特徴
とする撮像ユニット。 （３）（１）に記載の撮像ユニットにおいて、前記回路
基板の外形寸法を前記固体撮像素子の外形寸法と略等し
く形成したことを特徴とする撮像ユニット。（３）に記
載の撮像ユニット（例えば図１参照）によれば、固体撮
像素子の背面部の空間を有効に利用して回路要素、信号
ケーブルの接続点等を配設することができる。 （４）（１）に記載の撮像ユニットにおいて、前記信号
線接続のための電極パッドを、前記回路要素よりも前記
固体撮像素子側に設けたことを特徴する撮像ユニット。
（４）に記載の撮像ユニットによれば、回路基板への信
号ケーブルの接着部の長さを十分にとれるので、信号ケ
ーブルの断線故障を防止することができる。 （５）略多角柱形状に形成された回路基板と、該回路基
板の一の底面に設けられ、背面に段差構造を有し該段差
構造に信号線パッドを設けた固体撮像素子と、前記信号
線パッドから引き出された信号ケーブルと、前記回路基
板の内周各側面のそれぞれに回路要素を設けたことを特
徴とする撮像ユニット。（５）に記載の撮像ユニットに
よれば、信号線パッドを回路基板内部の空間に立体的に
配置できるので撮像ユニットの全長をさらに短縮するこ
とができる。 （６）背面に段差構造を有し該段差構造に信号線パッド
及び回路要素を設けた固体撮像素子と、前記信号線パッ
ドから引き出された信号ケーブルと、前記固体撮像素子
が一方の底面に設けられた筒状のシールド体とを有する
ことを特徴とする撮像ユニット。（６）に記載の撮像ユ
ニットによれば、回路要素の実装が容易になる。 （７）（６）に記載の撮像ユニットにおいて、前記回路
要素は前記段差構造の内部に配設されたことを特徴とす
る撮像ユニット。（７）に記載の撮像ユニットによれ
ば、回路要素を立体的に配置することができるのでスペ
ースの有効な利用が可能になり、撮像ユニットの全長を
より一層短縮することができる。

【００５０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、良
好なノイズ性能と信号ケーブルの強度を保ちながら、全
長の短い撮像ユニットを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る電子内視鏡先
端部の断面図

【図２】図１の回路付きシールド枠の詳細な構成を示す
破断図

【図３】図１の回路付きシールド枠の断面図

【図４】本発明の第２の実施の形態に係る撮像ユニット
の断面図

【図５】図４の回路付きシールド枠の詳細な構成を示す
破断図

【図６】本発明の第３の実施の形態に係る撮像ユニット
の断面図

【図７】本発明の第４の実施の形態に係る撮像ユニット
の断面図

【図８】図７の固体撮像素子の詳細な構成を示す断面図

【符号の説明】

７ 固体撮像素子 ８ 撮像ユニット １０ 回路付きシールド枠（回路基板） １５ 信号線パッド（電極パッド） １６ 信号ケーブル ２５ シールド体（電気シールド処理） ２９ 撮像ユニット

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】略多角形形状に形成された回路基板と、該
   回路基板の一の底面に設けられた固体撮像素子と、前記
   回路基板から引き出された信号ケーブルを有する撮像ユ
   ニットにおいて、前記回路基板の内周各側面のそれぞれ
   に回路要素及び前記信号ケーブル中の信号線接続のため
   の電極パッドを設け、外周面には電気シールド処理を施
   したことを特徴とする撮像ユニット。