JPS63167321A - 内視鏡 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、たとえば体腔内にケーブルを挿入し体腔内や
内臓の状態を観察あるいは撮影する内視鏡に関する。

（従来の技術） 従来から内視鏡は、たとえば体腔内にケーブルを挿入し
体腔内や内臓の状態を観察あるいは撮影する器具として
用いられている。

近年、このような内視鏡として、ファイバスコープが用
いられるようになってきた。

たとえば、このようなファイバスコープは、光ファイバ
を束ね、先端断面部に結像用のレンズを配置し、光ガイ
ド用の光ファイバの先端をその近傍に配置してなる。そ
して、光ガイド用の光ファイバで体腔内を照明し、その
反射光をレンズで集光して光ファイバ束の断面部に結像
する。さらに、この出力像を接眼レンズを介して観察す
る。

しかしながらこのようなファイバスコープを用いた内視
鏡によれば、 （イ）解像度が３〜４万画素であり、非常に低い。

（ロ）光ファバの曲げによる劣化が生じ、寿命が２〜３
年と短い。

（ハ）テレビ信号として直接取出すことができない。

等の問題点がある。

このため近年、撮像部に固体撮像素子を用いたタイプの
内視鏡の開発が行われている。これによれば、解像度が
高くかつ寿命が長く、しかも画像情報をテレビ信号とし
て直接取出すことができるという利点がある。

ところでこのような固体撮像素子搭載型の内視鏡によれ
ば、固体撮像素子を有する撮像手段と外部との接続をす
るためのケーブルとの接続部分は屈曲性を有することが
必要とされる。このため、この部分に可撓性配線基板を
用いることが考えられる。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながらこの可撓性配線基板は致方回におよぶ繰り
返し屈曲に対する耐久性が要求されるにもかかわらず、
その配線パターンは外囲器の細径化のためかなり幅狭に
することが必要とされる。

このため配線パターン特に導体パッドとの接続部分が屈
曲によりクラックが発生し断線を生じるという問題があ
る。

本発明はこのように事情に対処してなされたもので、外
囲器の細径化を保持しつつ耐屈曲性の向上を図ることが
できる内視鏡を提供することを目的としている。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） すなわち本発明の内視鏡は、外囲器と、この外囲器の一
側面に配置され外部の被撮像光を外囲器内部に取込むレ
ンズ系と、前記外囲器内部に配置され前記レンズ系で取
込まれた被撮像光をほぼ９０°折返すミラーと、前記外
囲器内部に配置され前記ミラーで９０゛折返された被撮
像光を取込む撮像手段とを備えた内視鏡において、前記
撮像手段が、チップキャリアと、このチップキャリア上
に搭載された固体撮像素子と、この固体撮像素子を覆う
ように配置され該固体撮像素子を気密封止する透光性窓
付き金属キャップと、この金属キャップの外周に沿って
配置された金属フレームとを有し、該撮像手段が、一方
に前記固体撮像素子からの撮像信号を処理するための回
路素子がｒ５ｔＩ！され他方に信号伝送ケーブルの端子
と接続される導体パッドが形成された２枚の可撓性配線
基板を貼着してなる可撓性配線基板上にｆ！載され、か
つ前記可撓性配線基板の導体パッドの前記撮像手段側の
端部位置の裏面が、該可撓性配線基板の回路素子搭載範
囲内に位置することを特徴としている。

（作　用） 本発明の内視鏡において、可撓性配線基板が、２枚の可
撓性配線基板を貼着してなるものであり、かつ可撓性配
線基板の導体パッドの撮像手段側の端部位置の裏面が、
該可撓性配線基板の回路素子搭載範囲内に位置するため
、外囲器の細径化を保持しつつ耐屈曲性の向上を図るこ
とができる。

（実施例） 以下、本発明の実施例の詳細を図面に基づいて説明する
。

第１図は本発明の一実施例に係る内視鏡のシステムを示
す図である。

同図において、符号１はシステム本体であり、このシス
テム本体１には、先端に内視鏡としての撮像部等が内蔵
された硬質で円筒状の外囲器２を有するケーブル３が接
続されている。

システム本体１は、カラーＣＲＴモニタ１ａ、データ入
力用キーボード１ｂ等を備えるとともに、制御・処理部
、Ｘｅランプ光源、フレームメモリ、記録写真用３５１
１カメラ等が内蔵されている。

また、外囲器２内は第２図に示す構造とされている。

すなわち同図に示すように、外囲器２の先端側面のほぼ
中央には、外部の被撮像光を外囲器２内部に取込むレン
ズ系４が配置されている。また、このレンズ系４の光軸
上の所定の位置には、このレンズ系４で取込まれた被撮
像光をほぼ９０”折返すミラー５が配置されている。さ
らに、ミラー５で９０°折返された光軸上には、被撮像
光を取込み光信号を電気信号に変換する撮像手段６が配
置されている。

第３図ないし第５図は上記した撮像手段６をさらに詳細
に説明するための図である。

これらの図において、符号７はチップキャリアであり、
このチップキャリア７上には固体撮像素子８が搭載され
ている。そして、この固体撮像素子８を気密封止するガ
ラスないし透光性サファイア等の透光性窓付（以下、ガ
ラス窓付きと呼ぶ、）金属キャップ９がこの固体撮像素
子８を覆うように配置されている。また、このガラス窓
付き金属キャップ９の外周に沿った金属フレーム１０が
配置されている。

そして、このような構造を有する撮像手段６は、固体撮
像素子８からの電気信号である撮像信号をインピーダン
ス変換するためのエミッタホロワ回路をなすトランジス
タおよび複数の抵抗チップ、電源線のノイズマージンを
得るための複数のディカップリングコンデンサ等の回路
素子１１が搭載された可撓性配線基板１２上に固着され
、チップキャリア７と可撓性配線基板１２との接合部が
、有機絶縁樹脂１３により封止される。

上記チップキャリア７は、アルミナ等のセラミック基体
からなる。そして、このチップキャリア７表面外周には
、ガラス窓付き金属キャップ９と溶着させるための熱膨
脹率が前記セラミック基体とほぼ等しいコバール、Ｆｅ
／Ｎｉ４２アロイ等からなる金属製リング１４がＡ（１
０−等の接着剤により固着されている。また、チップキ
ャリア７表面内部には、固体撮像素子８を搭載するため
のグイボンディングパッド１５が形成されているととも
に、ワイヤボンディングパッド１６が形成され、このワ
イヤボンディングパッド１６と固体撮像素子８の所定の
パッドとがボンディングワイヤ１７により電気的に接続
されている。さらに、このチップキャリア７裏面には、
ワイヤボンディングパッド１６と導通され可撓性配線基
板１２と半田等の接着剤で電気的に接続するための導体
パッド１８が形成されている。

上記ガラス窓付き金属キャップ９は、熱膨脹率がチップ
キャリア７とほぼ通しいコバール、Ｆｅ／Ｎｉ４２アロ
イ等からなるキャップ状金属製枠体１９内に熱膨脹係数
の整合のとれた透明ガラス２０を低融点ガラス等の接着
剤により固着した椹遣にされている。そして、透明ガラ
ス２０の表裏両面には、反射防止コーティング層（図示
せず）が形成され、さらに透明ガラス２０の裏面には、
赤外線カットフィルタ（図示せず）が形成されている。

上記金属フレーム１０は、透孔２１が穿設された突出部
２２を有し、ネジ２３をこの突出部２２の透孔２１に通
して外囲器２の所定の位置に螺入することによりこの金
属フレーム１０すなわち撮像手段６が外囲器２に固着さ
れている（第２図参照）。

上記可撓性配線基板１２は、半製品状態においは第６図
〜第９図に示す構造とされている。

すなわち、可撓性配線基板１２は、第６図に示す第１の
可撓性配線基板１２ａと第７図に示す第２の可撓性配線
基板１２ｂとを貼着しな構造にされており、第８図に示
すように先端部のチップキャリア７が搭載される位置で
は幅狭にされ、回路素子１１が搭載される位置からその
後方に向けて幅広にされている。

第６図に示した第１の可撓性配線基板１２ａのチップキ
ャリア７が搭載される幅狭位置には、チップキャリア７
裏面に形成された導体パッド１８の一部と対応した位置
にそれぞれ導体パターン２４が露出状態で突出され半田
めっきが施されている。また、回路素子１１が搭載され
る幅狭位置には、搭載される各トランジスタ、抵抗チッ
プ、ディカップリングコンデンサと対応した位置にそれ
ぞれ導体パッド２５．２６．２７が露出され半田めっき
が施されている。さらにまた、回路素子１１が搭載され
る位置からその後方に向かう幅広位置の終端には、第２
の可撓性配線基板１２ｂと電気的に接続される接続用露
出導体パッド２８が露出されその中央には透孔２８ａが
穿設され、これらに半田めっきが施されている。また、
この第１の可撓性配線基板１２ａ上には、これら導体パ
ターン２４、導体パッド２５．２６．２７、接続用露出
導体パッド２８間を電気的に導通させる配線パターン２
９が形成され、この上にポリイミド等の絶縁フィルム（
図示せず）が形成されている。

一方、第７図に示した第２の可撓性配線基板１２ｂのチ
ップキャリア７が搭載される幅狭位置には、チップキャ
リア７裏面に形成された導体パッド１８の一部と対応し
た位置にそれぞれ導体パターン３０が露出状態で突出さ
れ半田めっきが施されている。また、第１の可撓性配線
基板１２ａの回路素子１１が搭載される位置に対応する
幅狭位置には、第９図に示すように撮像手段６側の後述
する配線パターン３４との接続位置３１ａが第１の可撓
性配線基板１２ａの回路素子１１が搭載される範囲Ｒ内
に位置するようにシステム本体１と接続されるケーブル
３内の信号伝送ケーブルの端子（図示せず）と半田等の
接着剤で電気的に接続されつつかつ固着される導体パッ
ド３１が露出され半田めっきが施されている。さらにま
た、第１の可撓性配線基板１２ａの接続用露出導体パッ
ド２８が露出される位置に対応する幅狭位置には、この
第１の可撓性配線基板１２ａの接続用露出導体パッド２
８と電気的に接続される接続用露出導体パッド３２が露
出され半田めっきが施されている。また、この位置から
その後方に向かう幅広位置の終端には、導体入出力パッ
ド３３が露出され半田めっきが施されている。さらに、
この第２の可撓性配線基板１２ｂ上には、これら導体パ
ターン３０、導体パッド３１、接続用露出導体パッド３
２、導体入出力パッド３３間を電気的に導通させる配線
パターン３４が形成され、この上にポリイミド等の絶縁
フィルム（図示せず）が形成されている。

そして、第１の可撓性配線基板１２ａと第２の可撓性配
線基板１２ｂとは、第６図および第７図に示したものの
裏面が対向するように配置し、第１の可撓性配線基板１
２ａおよび第２の可撓性配線基板１２ｂの導体パターン
２４．３０とチップキャリア裏面に形成された導体パッ
ド１８問および接続用露出導体パッド２８．３２間がそ
れぞれ半田で接続されることにより、貼着されている。

このような構造を有する可撓性配線基板１２によれば、
この状態のまま第３図ないし第５図に示した構造に組立
て、可撓性配線基板１２の第２の可撓性配線基板１２ｂ
の終端に形成された導体入出力パッド３３に既存のコネ
クタ等を介して試験装置と電気的に接続し半製品の状態
で機能試験を行うことができる。そして、可撓性配線基
板１２の回路素子１１が搭載される位置からその後方に
向かう幅広位置を切断除去することにより製品の状態と
することができる。すなわち、製品の状態においては、
第２の可撓性配線基板１２ｂの導体パッド３１とシステ
ム本体１と接続されるケーブル３内に信号伝送ケーブル
の端子（図示せず）との接続により、撮像手段６とシス
テム本体１とが接続されることになる。

次に、外囲器２の撮像部以外の構成を第１０図に基づい
て説明する。

同図に示すように、外囲器２の先端側面のほぼ中央に配
置されたレンズ系４の周辺には、ケーブル３を介して外
部と接続された、外部より鉗子を導入するための鉗子口
３５、外部よりエアーを送出するための送気口３６、外
部より水を送出するための送水口３７および外部のＸｅ
ランプからの光を照射するための照明口３８が撮像手段
６と対向する側に配置されている。

しかして、このような構造を有する内視鏡によれば、撮
像部に固体撮像素子８が用いられているので、解像度が
約１０万画素となり、非常に高いものとなる。またこの
場合、テレビ信号として直接画像情報を取出すことがで
きるので、多人数による診断、共同作業による治療、医
学生への教育、静止画での観察、記録媒体への保存、画
像処理の容易化、病院間でのオンライン、オフラインに
よる情報交換等が可能となる。

また、この内視鏡からシステム本体１への映像信号はケ
ーブル３を介して電気信号として送出されるので、ケー
ブル３は光ファイバのような曲げによる劣化が生じるも
のを用いる必要はなくなる。

また、固体撮像素子８はガラス窓付き金属キャップ９に
より気密封止された構造、すなわちハーメティックシー
ル構造を有しているので、この固体撮像素子８の湿気に
よる劣化を防止することができる。かくして、このよう
な構造を有する内視鏡によれば、長寿命を確保すること
ができるようになる。

さらにまた、可撓性配線基板１２は、第１の可撓性配線
基板１２ａと第２の可撓性配線基板１２ｂとを貼着させ
た構造とされているため、必要とされる配線パターンを
これらに分割させることができ、配線領域幅を縮小させ
ることができる。これにより、可撓性配線基板１２を幅
狭にすることができ、外囲器２が細径化し、操作性の向
上および患者の負担軽減を図ることができるようになる
。

また、この可撓性配線基板１２は、２枚構造であり、特
にケーブル３内の信号伝送ケーブルの端子と接続される
導体パッド３１の撮像手段６側の配線パターン３４との
接続位ｆｆ３１ａが第１の可撓性配線基板１２ａの回路
素子１１が搭載される範囲Ｒ内に位置するものであるな
め、屈曲性にも優れ、クラックによる断線等を生じるこ
ともなくなり、この内視鏡の信頼性の向上、長寿命化を
もたらすことになる。

［発明の効果コ 以上説明したように本発明の内視鏡によれば、外囲器の
細径化を保持しつつ耐屈曲性の向上を図ることができる
ようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る内視鏡のシステムを示
す斜視図、第２図は第１図の内視鏡の構造を示す断面図
、第３図は第２図の内視鏡における撮像手段を示す平面
図、第４図は第３図の正面断面図、第５図は第３図の側
面断面図、第６図はこの実施例の第１の可撓性配線基板
を示す平面図、第７図はこの実施例の第２の可撓性配線
基板を示す平面図、第８図はこの実施例の可撓性配線基
板を示す平面図、第９図は第８図の側面図、第１０図は
第２図に示した内視鏡の撮像部具外の構成を示す図であ
る。 １・・・・・・・・・システム本体 ２・・・・・・・・・外囲器 ３・・・・・・・・・ケーブル ４・・・・・・・・・レンズ系 ５・・・・・・・・・ミラー ６・・・・・・・・・撮像手段 ７・・・・・・・・・チップキャリア ８・・・・・・・・・固体撮像素子 ９・・・・・・・・・ガラス窓付き金属キャップ１０・
・・・・・・・・金属フレーム １１・・・・・・・・・回路素子 １２・・・・・・・・・可撓性配線基板１２ａ・・・・
・・第１の可撓性配線基板１２ｂ・・・・・・第２の可
撓性配線基板出願人　　　　　　株式会社　東芝 代理人　弁理士　　須　山　佐　− 第１図 第２図 第３図 第４図 第　６図 第８図 第９図 第η図

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. （１）外囲器と、この外囲器の一側面に配置され外部の
   被撮像光を外囲器内部に取込むレンズ系と、前記外囲器
   内部に配置され前記レンズ系で取込まれた被撮像光をほ
   ぼ９０°折返すミラーと、前記外囲器内部に配置され前
   記ミラーで９０°折返された被撮像光を取込む撮像手段
   とを備えた内視鏡において、前記撮像手段が、チップキ
   ャリアと、このチップキャリア上に搭載された固体撮像
   素子と、この固体撮像素子を覆うように配置され該固体
   撮像素子を気密封止する透光性窓付き金属キャップと、
   この金属キャップの外周に沿って配置された金属フレー
   ムとを有し、該撮像手段が、一方に前記固体撮像素子か
   らの撮像信号を処理するための回路素子が搭載され他方
   に信号伝送ケーブルの端子と接続される導体パッドが形
   成された２枚の可撓性配線基板を貼着してなる可撓性配
   線基板上に搭載され、かつ前記可撓性配線基板の導体パ
   ッドの前記撮像手段側の端部位置の裏面が、該可撓性配
   線基板の回路素子搭載範囲内に位置することを特徴とす
   る内視鏡。
2. （２）チップキャリアが、セラミック基体からなり、該
   表面外周には金属キャップと溶着させるための熱膨脹率
   が前記セラミック基体とほぼ等しい金属製リングが固着
   されているとともに、該表面内部には固体撮像素子を搭
   載するためのダイボンディングパッドと固体撮像素子と
   電気的に接続するためのワイヤボンディングパッドとが
   形成され、かつ該裏面には可撓性配線基板と電気的に接
   続するための導体パッドが形成されていることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の内視鏡。
3. （３）透光性窓付き金属キャップが、熱膨脹率がチップ
   キャリアとほぼ等しいキャップ状金属製枠体内に熱膨脹
   係数の整合のとれた透光性板を固着した構造にされてい
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の内視鏡
   。
4. （４）透光性板の表裏両面に、反射防止コーティング層
   が形成されていることを特徴とする特許請求の範囲第３
   項記載の内視鏡。
5. （５）透光性板の裏面に、赤外線カットフィルタが形成
   されていることを特徴とする特許請求の範囲第３項記載
   の内視鏡。
6. （６）金属フレームが、透孔が穿設された突出部を有す
   ること特徴とする特許請求の範囲第１項記載の内視鏡。
7. （７）チップキャリアと可撓性配線基板との接合部が、
   有機絶縁樹脂により封止されていることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の内視鏡。
8. （８）可撓性配線基板上に搭載された固体撮像素子から
   の撮像信号を処理するための回路素子が、固体撮像素子
   からの撮像信号をインピーダンス変換するためのエミッ
   タホロワ回路をなすトランジスタおよび複数の抵抗チッ
   プと、電源線のノイズマージンを得るための複数のディ
   カップリングコンデンサとからなることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の内視鏡。
9. （９）２枚の可撓性配線基板を貼着してなる可撓性配線
   基板の一方の可撓性配線基板が、露出状態で突出されチ
   ップキャリア裏面に形成された導体パッドと電気的に接
   続される導体パターンと、固体撮像素子からの撮像信号
   を処理するための回路素子が搭載される露出導体パッド
   と、他方の可撓性配線基板と電気的に接続される接続用
   露出導体パッドと、これらの間を電気的に導通させる配
   線パターンとからなり、他方の可撓性配線基板が、露出
   状態で突出されチップキャリア裏面に形成された導体パ
   ッドと電気的に接続される導体パターンと、信号伝送ケ
   ーブルと電気的に接続される露出導体パッドと、一方の
   可撓性配線基板と電気的に接続される接続用露出導体パ
   ッドと、試験装置との電気的接続を可能にする導体入出
   力パッドと、これらの間を電気的に導通させる配線パタ
   ーンとからなることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の内視鏡。
10. （１０）一方の可撓性配線基板と他方の可撓性配線基板
    とは、各導体パターンとチップキャリア裏面に形成され
    た導体パッド間および接続用露出導体パッド間が接続さ
    れることにより、貼着されていることを特徴とする特許
    請求の範囲第９項記載の内視鏡。