JPH0998321A - 電子内視鏡 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】電子内視鏡に設けられる撮像ユニットを小型化
するだけでなく、経済的でなお且つ組立てを容易にす
る。 【解決手段】撮像ユニット１１を固体撮像素子ベアチッ
プ１６を含む第１の撮像ユニット１２と、コンデンサ２
２やＩＣ２４等の周辺素子を含む第２のユニット１３に
分割することにより、固体撮像素子ベアチップ１６と周
辺素子のいずれか一方が不良になっても、不良な方を有
している撮像ユニットのみを取り替えればよい。また、
固体撮像素子ベアチップ１６を含む第１の撮像ユニット
１２と周辺素子を含む第２の撮像ユニット１３を別々に
製造した後に一つに組立てることができるので、組立て
が容易である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本願発明は、電子内視鏡、特
に電子内視鏡の挿入部の先端に設けられた撮像ユニット
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子内視鏡の挿入部の先端に設け
られた撮像ユニットは、固体撮像素子と、この固体撮像
素子の近傍に固体撮像素子の駆動及び出力を増幅するた
めのコンデンサやＩＣといった周辺素子が設けられるこ
とによって形成されていた。具体的には、撮像ユニット
は、カバーガラスに保護された固体撮像素子ベアチップ
をセラミックベースに樹脂封止することによって形成さ
れた固体撮像素子パッケージを、前記周辺素子が設けら
れた回路基板に機械的に及び電気的に直接接続されるこ
とにより形成されていた。そして、この撮像ユニット
は、電子内視鏡が着脱自在に接続できる内視鏡周辺装置
に配線ケーブルを介して接続されていた。

【０００３】しかしながら、前記セラミックベースは、
固体撮像素子ベアチップよりも大きなものを用いていた
ため、撮像ユニット自体も大きくなり、結果的に内視鏡
の挿入部の径が太くなっていた。そこで、撮像ユニット
を小型化するために、固体撮像素子ベアチップをセラミ
ックベースに樹脂封止しないで、直接回路基板に実装す
るものが考えられていた。

【０００４】また、撮像ユニットをさらに小型化するた
めに、図６に示すように、回路基板をフレキシブル基板
から成るＴＡＢ基板１０１で構成し、このＴＡＢ基板１
０１にＩＣ１０２とコンデンサ１０３と共に直接固体撮
像素子ベアチップ１０４をバンプ接続した後に、固体撮
像素子ベアチップ１０４をＴＡＢ基板１０１に対して垂
直に曲げ、さらにＴＡＢ基板１０１を「コ」の字に３次
元的に折り曲げることによって撮像ユニット１００を形
成していた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような撮像ユニット１００では、固体撮像素子ベアチッ
プ１０４を直接ＴＡＢ基板１０１に実装しているため、
耐久性が低く通電不良となる可能性が高かった。特に、
撮像ユニット１００は、ＴＡＢ基板１０１を３次元的に
折り曲げているため、通電不良となる可能性が非常に高
いものであった。

【０００６】さらに、撮像ユニット１００の組立て時に
おいても、固体撮像素子ベアチップ１０４をＴＡＢ基板
１０１に対して垂直に曲げるため作業性が悪くなり、組
立て工程中に配線不良を起こしたり、又固体撮像素子ベ
アチップ１０４自体が静電気に弱いため組立て中に不良
となることがあった。従って、固体撮像素子ベアチップ
１０４自体は不良になっていないにも係わらず、ＩＣ１
０２やコンデンサ１０３等の周辺素子が不良になった
り、逆に周辺素子が不良になっていないにも係わらず、
固体撮像素子ベアチップ１０４自体が不良になったりす
るために撮像ユニット１００全体として使用できなくな
り、電子内視鏡を修理する場合は、撮像ユニット１００
全体を取り替えていた。このように、撮像ユニット１０
０全体を取り替えることは、非常に不経済であった。

【０００７】本願発明は、上述した点に鑑みてなされた
もので、電子内視鏡に設けられる撮像ユニットを小型化
するだけでなく、経済的でなお且つ組立てを容易にする
ことを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本願発明は、固体撮像素
子と該固体撮像素子の駆動若しくは出力信号をコントロ
ールする周辺素子が挿入部の先端に設けられた電子内視
鏡において、前記固体撮像素子を有してなる第１のユニ
ットと、前記第１のユニットに対して着脱可能であり、
前記周辺素子を有する第２のユニットと、を具備するこ
とを特徴とする電子内視鏡である。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本願発
明の実施の形態について説明する。図２は本願発明の第
１の実施形態に係り、電子内視鏡及びその周辺装置の全
体図である。図２に示すように、本願発明の第１の実施
形態の電子内視鏡１は、生体腔内に挿入可能な挿入部
２、手元側の操作部３及びこの操作部３より延出したユ
ニバーサルコード４から成っている。ユニバーサルコー
ド４の端部には、ライトガイドコネクタ５が設けられて
いる。このライトガイドコネクタ５を光源装置６に接続
することにより、光源装置６からの照明光が、電子内視
鏡１内の図示しないライトガイドへ供給され挿入部２の
先端から出射される。ライトガイドコネクタ５の側部に
は電子内視鏡１とビデオプロセッサ７とを接続する信号
伝送ケーブル８が接続されている。この信号伝送ケーブ
ル８及び電子内視鏡１内の配線ケーブル９を介して電子
内視鏡１からの映像信号がビデオプロセッサ７へ伝送さ
れ、モニタ１０に内視鏡画像を表示するようになってい
る。

【００１０】また、挿入部２の先端部分には、被検体を
撮像するための撮像ユニット１１と対物レンズ１２が設
けられいる。次に、図１を参照して、前記撮像ユニット
１１の構成について説明する。撮像ユニット１１は大き
く分けて第１の撮像ユニット１２と第２の撮像ユニット
１３により構成されている。第１の撮像ユニット１２
は、第１のＴＡＢ基板１４と、第１のＴＡＢ基板１４上
に絶縁材料からなる接続剤１５によってほぼ垂直になる
ように接続された固体撮像素子ベアチップ１６と、この
固体撮像素子ベアチップ１６の受光面を保護するカバー
ガラス１７によって構成されている。

【００１１】また、第１のＴＡＢ基板１４のインナーリ
ード１８は固体撮像素子ベアチップ１６にバンプ１９を
介して接続されている。第２の撮像ユニット１３は、第
２のＴＡＢ基板２０と、第２のＴＡＢ基板２０上に半田
２１により実装されたコンデンサ２２と、第２のＴＡＢ
基板２０上にバンプ２３により実装されたＩＣ２４によ
って構成されている。第２のＴＡＢ基板２０は、「コ」
の字になるように３次元的に折り曲げられており、
「コ」の字の内部には、封止樹脂２５が満たされてい
る。

【００１２】また、第２のＴＡＢ基板２０の「コ」の字
の上側にはシールド線２６の内部導体２６ａが接続さ
れ、下側にはシールド線２７の内部導体２７ａが接続さ
れている。第２のＴＡＢ基板の「コ」の字の側面に設け
られたグランドパターン３７にはシールド線２６の外部
導体２６ｂとシールド線２７の外部導体２７ｂが接続さ
れている。

【００１３】そして、第２の撮像ユニット１３は、バン
プ２８によって第１の撮像ユニット１２に接続されてお
り、封止樹脂２９により一体に形成されている。さら
に、撮像ユニット１１は、固体撮像素子ホルダ３０の円
筒状の開口部３１の中心と固体撮像素子ベアチップ１６
の受光面との中心とが一致するように、固体撮像素子ホ
ルダ３０に固定されている。開口部３１の内部の先端側
には、対物レンズ群３２を保持した対物レンズ枠３３が
ピント調整された状態で嵌合している。

【００１４】また、図３に示すように、第２のＴＡＢ基
板２０のビアホール３４にはビアホールの窪み３５を形
成し、半田溜まりを確保することにより、半田３６の量
が多くなっているので、小さなスペースでも芯導２６ａ
が十分な接続強度を有している。なお、ビアホールの窪
み３５は、この位置に限られるものではなく、シールド
線の内部導体又は外部導体を接続するところであればど
こでも良い。

【００１５】次に、撮像ユニット１１の組立ての方法を
説明する。まず、第１の撮像ユニット１２を組立てるた
めに、固体撮像素子ベアチップ１６を第１のＴＡＢ基板
１４に平行にした状態で、固体撮像素子ベアチップ１６
を第１のＴＡＢ基板１４のインナーリード１８にバンプ
１９によって接続する。その後、図１に示すように、第
１のＴＡＢ基板１４を固体撮像素子ベアチップ１６に対
してほぼ垂直に曲げる。その際、固体撮像素子ベアチッ
プ１６と第１のＴＡＢ基板１４との接続を強化するた
め、例えばエポキシ系の接続剤１５を用いる。

【００１６】また、第２の撮像ユニット１３を組立てる
ために、第２のＴＡＢ基板２０の上面上にＩＣ２４をバ
ンプ２３により実装し、コンデンサ２２を半田２１によ
り実装する。その後、第２のＴＡＢ基盤２０をＩＣ２４
及びコンデンサ２２が内側になるように「コ」の字に三
次元的に折り曲げ、「コ」の字の内側を封止樹脂２５に
て封止する。

【００１７】次に、別々に組立てられた第１の撮像ユニ
ット１２と第２の撮像ユニット１３をバンプ２８によっ
て接続する。その後、第２のＴＡＢ基板２０の「コ」の
字の上側にシールド線２６の内部導体２６ａを接続し、
下側にシールド線２７の内部導体２７ａを接続する。ま
た、第２のＴＡＢ基板の「コ」の字の側面に設けられた
グランドパターン３７にシールド線２６の外部導体２６
ｂとシールド線２７の外部導体２７ｂを接続する。そし
て、最後に、全体を封止樹脂２９で封止する。

【００１８】なお、コンデンサ２２やＩＣ２４等の周辺
素子が故障した場合には、封止樹脂２９を取り除き、バ
ンプ２８の部分から第１の撮像ユニット１２と第２の撮
像ユニット１３を切り離し、さらにシールド線２６、２
７を切り離す。そして、新たな第２の撮像ユニットを上
記と同じ方法で第１の撮像ユニット１２に接続する。逆
に、固体撮像素子ベアチップ１６等が故障した場合に
は、第１の撮像ユニットを新たな第１の撮像ユニットと
取り替える。

【００１９】以上のように本願発明の第１の実施形態に
よれば、撮像ユニット１１が固体撮像素子ベアチップ１
６を含む第１の撮像ユニット１２と、周辺素子を含む第
２のユニット１３に分割されているので、不良な方だけ
を取り替えれば良いので、経済的である。また、固体撮
像素子ベアチップ１６を含む第１の撮像ユニット１２と
周辺素子を含む第２の撮像ユニット１３を別々に製造し
た後に一つに組立てるので、組立てが容易である。

【００２０】さらに、第２のＴＡＢ基盤２０を「コ」の
字に三次元的に折り曲げた後に、第１の撮像ユニット１
２と第２の撮像ユニット１３をバンプ２８で接続するの
で、第２のＴＡＢ基盤２０を「コ」の字に三次元的に折
り曲げる時のストレスをバンプ２８に加えることがな
く、歩留りが向上する。次に、図４を参照して本願発明
の第２の実施形態を説明する。尚、第１の実施形態と同
一の構成については、同一の符号を付すことによって説
明を省略する。

【００２１】以下、具体的に説明すると、撮像ユニット
４０は大きく分けて第１の撮像ユニット４１、第２の撮
像ユニット４２及び第２のＴＡＢ基板４８により構成さ
れている。第１の撮像ユニット４１は、後端側が二股に
分岐した後端部４３ａ、４３ｂを有する第１のＴＡＢ基
板４３と、この第１のＴＡＢ基板４３上のインナーリー
ド４４にバンプ１９によって接続された固体撮像素子ベ
アチップ１６と、この固体撮像素子ベアチップ１６の受
光面を保護するカバーガラス１７によって構成されてい
る。

【００２２】第２の撮像ユニット４２はリードフレーム
４５を有しており、このリードフレーム４５の先端部４
５ａが第１のＴＡＢ基板４３の後端部４３ｂにバンプ４
６によって接続されている。リードフレーム４５の下面
上にはリード線２７の芯導２７ａが配線されている。ま
た、コンデンサ２２とＩＣ２４は封止樹脂４７で封止さ
れている。

【００２３】さらに、リードフレーム４５にほぼ平行に
なるように第２のＴＡＢ基盤４８が配置されていおり、
その上面上にシールド線２６の内部導体２６ａが配線さ
れている。また、第２のＴＡＢ基盤４８の先端部４８ａ
は第１のＴＡＢ基盤４３の後端部４３ａにバンプ４９に
よって接続されている。一方、図５は図４においてＡ方
向から見た矢視図であり、リードフレーム４５の上面上
にはＩＣ２４がバンプ２３により接続され、下面上には
コンデンサ２２が半田２１により接続されている。リー
ドフレーム４５の下面上にはシールド線２７の内部導体
２７ａが配線されている。また、リードフレーム４５と
ＩＣ２４とコンデンサ２２の全体が封止樹止４７で封止
されている。このように、リードフレーム４５は厚肉の
セラミック基板を使用しないので小型にすることがで
き、その結果内視鏡をさらに小型にすることができる。

【００２４】また、第１のＴＡＢ基板４３、第２のＴＡ
Ｂ基盤４８及びリードフレーム４５は、封止樹脂５０に
より一体に形成されている。次に、撮像ユニット４０の
組立ての方法を説明する。第１の撮像ユニット４１の組
立て方は、第１の実施形態の場合と同様である。また、
第２のＴＡＢ基盤４８には、予めシールド線２６の内部
導体２６ａを配置しておく。 リードフレーム４５の上
面上にはＩＣ２４をバンプ２３により実装し、リードフ
レーム４５の下面上にはコンデンサ２２を半田２１によ
り実装する。その後、ＩＣ２４とコンデンサ２２を封止
樹脂４７にて封止する。

【００２５】上記のように、第１の撮像ユニット４１、
第２の撮像ユニット４２及び第２のＴＡＢ基板４８を別
々に組立てた後に、第２のＴＡＢ基板４８の先端部４８
ａを第１のＴＡＢ基板４３の後端部４３ａに、またリー
ドフレーム４５の先端部４５ａを第１のＴＡＢ基板４３
の後端部４３ｂに、それぞれバンプ４９、４６により接
続する。つまり、第１の撮像ユニット４１と第２の撮像
ユニット４２を別々に組み立てた後にお互いを接続す
る。その後、シールド線２６の内部導体２６ａを第２の
ＴＡＢ基盤４８に、シールド２７の内部導体２７ａをリ
ードフレーム４５に接続し、最後に全体を封止樹脂５０
で封止する。

【００２６】なお、シールド線２６の内部導体２６ａ
と、シールド線２７の内部導体２７ａは、第１の撮像ユ
ニット４１と第２の撮像ユニット４２を組立てる前に予
め第２のＴＡＢ基盤及びリードフレーム４に接続してお
いても良い。また、コンデンサ２２やＩＣ２４等の周辺
素子が故障した場合には、封止樹脂５０を取り除き、バ
ンプ４６、４９の部分から第１の撮像ユニット４１と第
２の撮像ユニット４２を切り離し、さらにシールド線２
６ａ、２７ａを切り離して、新たな第２の撮像ユニット
を上記と同じ方法で第１の撮像ユニットに接続する。

【００２７】逆に、固体撮像素子ベアチップ１６が故障
した場合も上記と同じ方法で、第１の撮像ユニット４１
と新たな第１の撮像ユニットを取り替える。以上より、
本願発明の第２の実施形態によれば、上記第１の実施形
態の効果に加えて、さらに、第２の撮像ユニット４２
は、第１の実施形態の第２のＴＡＢ基板２０のように
「コ」の字になるように３次元的に折り曲げられておら
ず、第２のＴＡＢ基板４８とリードフレーム４５とに別
れているので、第２のＴＡＢ基板４８やリードフレーム
４５が不良となる可能性が少ない。

【００２８】ところで、第１及び第２の実施形態のＩＣ
２４の一部は、追記型メモリで構成されており、撮像ユ
ニット１１が組み立てられた後であっても、ビデオプロ
セッサ７に設けられた図示していないデータ検出回路及
び書込み回路によって電子内視鏡１の特性、例えば配線
ケーブル９の長さ、固体撮像素子ベアチップ１６の出力
補正値・種類・駆動電圧値、撮像ユニット１１のトータ
ルの特性補正値等を何度でも繰り返し入力できるように
なっている。これにより、それぞれの値がばらつきを含
めて最適な初期値として設定できるとともに、温度や部
品の劣化といった経時的・一時的な変化があっても、メ
モリの内容を書き換えることにより、常に最適な映像が
得られるようになっている。

【００２９】なお、前記データ検出回路と書込み回路の
うち少なくとも一方を、ビデオプロセッサ以外の周辺装
置に設けるようにしても構わない。 〔付記１〕前記第１の撮像ユニットと前記第２の撮像ユ
ニットは、それぞれ組立てた後に接続できるようにした
ことを特徴とする請求項１に記載の電子内視鏡。

【００３０】〔付記２〕前記第１の撮像ユニットと前記
第２の撮像ユニットのうち、少なくとも一方はフレキシ
ブル基板を有して成ることを特徴とする請求項１に記載
の電子内視鏡。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように本願発明の電子内視
鏡は、固体撮像素子を有してなる第１のユニットと、こ
の第１のユニットに対して着脱可能であり、前記周辺素
子を有する第２のユニットとを具備しているので、固体
撮像素子自体は不良になっていないにも係わらず、周辺
素子が不良になっていたり、逆に周辺素子が不良になっ
ていないにも係わらず、固体撮像素子自体が不良になっ
ていたりするために、撮像ユニット全体として使用でき
なくなっても、第１のユニットと第２ののユニットのう
ちの不良な方を取り換えさえすれば良いので、経済的で
ある。

【００３２】また、第１のユニットと第２のユニットは
着脱可能であるため、各ユニットを別々に製造した後に
一つに組立てることができるので、組立てが容易であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明の第１の実施形態に係わり、主要部で
ある撮像ユニットを示す図

【図２】本願発明の第１及び第２の実施形態に係わり、
内視鏡及びその周辺機器を示す図

【図３】本願発明の第１及び第２の実施形態に係わり、
第２のＴＡＢ基板にリード線が接続されている図

【図４】本願発明の第２の実施形態に係わり、主要部で
ある撮像ユニットを示す図

【図５】本願発明の第２の実施形態に係わり、リードフ
レームとそれに接続されたコンデンサ及びＩＣを示す図

【図６】従来の撮像ユニットを示す図

【符合の説明】

１ 電子内視鏡 ２ 挿入部 ３ 操作部 ４ ユニバーサルコード ５ ライトガイドコネクタ ６ 光源装置 ７ ビデオプロセッサ ８ 信号ケーブル ９ 配線ケーブル １０ モニタ １１ 撮像ユニット １２ 第１の撮像ユニット １３ 第２の撮像ユニット １４ 第１のＴＡＢ基盤 １５ 接続剤 １６ 固体撮像素子ベアチップ １７ カバーガラス １８ インナーリード １９ バンプ ２０ 第２のＴＡＢ基盤 ２１ 半田 ２２ コンデンサ ２３ バンプ ２４ ＩＣ ２５ 封止樹脂 ２６ シールド線 ２６ａ 内部導体 ２７ シールド線 ２７ａ 内部導体 ２８ バンプ ２９ 封止樹脂 ３０ 固体撮像素子ホルダ ３１ 開口部 ３２ 対物レンズ群 ３３ 対物レンズ枠 ３４ ビアホール ３５ ビアホールの窪み ３６ 半田 ３７ グランドパターン ４０ 撮像ユニット ４１ 第１の撮像ユニット ４２ 第２の撮像ユニット ４３ 第１のＴＡＢ基盤 ４４ インナーリード ４５ リードフレーム ４６ バンプ ４７ 封止樹脂 ４８ 第２のＴＡＢ基盤 ４９ バンプ ５０ 封止樹脂 １００ 撮像ユニット １０１ ＴＡＢ基板 １０２ ＩＣ １０３ コンデンサ １０４ 固体撮像素子ベアチップ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】固体撮像素子と該固体撮像素子の駆動若し
   くは出力信号をコントロールする周辺素子が挿入部の先
   端に設けられた電子内視鏡において、 前記固体撮像素子を有してなる第１の撮像ユニットと、 前記第１のユニットに対して着脱可能であり、前記周辺
   素子を有してなる第２の撮像ユニットと、 を具備することを特徴とする電子内視鏡。