JPWO2016203828A1 - 撮像ユニットおよび内視鏡 - Google Patents
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Abstract
さらなる小型化を実現することができる撮像ユニットおよび内視鏡を提供する。撮像ユニット４０は、光を受光して光電変換を行うことによって画像信号を生成する撮像素子４４と、撮像素子４４の受光面に対して撮像素子４４の反対側である背面側に設けられ、プレーナ型の電子デバイス４６１１，４６２１，４６３１が形成されたシリコン基板４６１，４６２，４６３からなり、撮像素子４４と画像信号を伝送する信号ケーブル４８とを中継する中継部材４６と、を備える。
Description
本発明は、被検体に挿入され、被検体内の体内を撮像して該体内の画像データを生成する撮像ユニット、該撮像ユニットを先端部に備えた内視鏡に関する。
従来、内視鏡は、先端に撮像装置が設けられた細長形状をなす可撓性の挿入部を患者等の被検体内に挿入することによって、被検体内の体内画像を取得する。このような内視鏡において使用される撮像ユニットは、撮像素子が形成された半導体チップと、この半導体チップの背面側に隣接して配置され、撮像素子の駆動回路を構成するコンデンサ、抵抗およびＩＣチップ等の電子部品が実装された回路基板と、を備える（特許文献１，２を参照）。
しかしながら、上述した特許文献１，２では、コンデンサ、抵抗およびＩＣチップ等の電子部品が半導体チップの背面から信号ケーブルの延出方向に設けられているため、撮像ユニットが縦長になってしまう。このため、患者の負担をさらに軽減するため、より一層の小型化が求められていた。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、さらなる小型化を実現することができる撮像ユニットおよび内視鏡を提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る撮像ユニットは、光を受光して光電変換を行うことによって画像信号を生成する撮像素子と、前記撮像素子の受光面に対する前記撮像素子の反対側である背面側に設けられ、プレーナ型の電子デバイスが形成されたシリコン基板を有し、前記撮像素子と前記画像信号を伝送する信号ケーブルとを中継する中継部材と、を備えたことを特徴とする。
また、本発明に係る撮像ユニットは、上記発明において、前記中継部材は、複数の前記シリコン基板が積層されていることを特徴とする。
また、本発明に係る撮像ユニットは、上記発明において、複数の前記シリコン基板は、前記信号ケーブルの延出方向と直交する方向に積層されていることを特徴とする。
また、本発明に係る撮像ユニットは、上記発明において、前記中継部材は、前記信号ケーブルの延出方向と平行に延出するフレキシブルプリント基板をさらに有し、複数の前記シリコン基板は、前記フレキシブルプリント基板に積層されることを特徴とする。
また、本発明に係る撮像ユニットは、上記発明において、複数の前記シリコン基板は、前記信号ケーブルの延出方向と平行な方向に積層されることを特徴とする。
また、本発明に係る撮像ユニットは、上記発明において、複数の前記シリコン基板の各々の面積は、前記撮像素子を前記信号ケーブルの延出方向へ投影したときの投影面積以下であることを特徴とする。
また、本発明に係る撮像ユニットは、上記発明において、複数の前記シリコン基板は、少なくとも隣接するシリコン基板を貫通する貫通ビアによって接続されていることを特徴とする。
また、本発明に係る撮像ユニットは、上記発明において、複数の前記シリコン基板の各々は、両面に前記電子デバイスが形成されていることを特徴とする。
また、本発明に係る撮像ユニットは、上記発明において、前記電子デバイスは、バッファ、コンデンサ、インダクタおよび抵抗の少なくとも一つであることを特徴とする。
また、本発明に係る内視鏡は、上記発明の撮像ユニットと、硬質部材によって形成された筒状をなす先端部を有し、被検体内に挿入可能な挿入部と、を備え、前記挿入部は、前記先端部の内部空間に前記撮像ユニットを有することを特徴とする。
本発明によれば、さらなる小型化を実現することができるという効果を奏する。
以下、本発明を実施するための形態（以下、「実施の形態」という）として、撮像装置を備えた内視鏡について説明する。また、この実施の形態により本発明が限定されるものではない。さらに、以下の説明において参照する各図は、本発明の内容を理解でき得る程度に形状、大きさ、および位置関係を概略的に示してあるに過ぎない。すなわち、本発明は、各図で例示された形状、大きさおよび位置関係のみに限定されるものではない。さらにまた、図面の相互間においても、互いの寸法や比率が異なる部分が含まれている。
（実施の形態１）
〔内視鏡システムの構成〕
図１は、本発明の実施の形態１に係る内視鏡システムの全体構成を模式的に示す図である。図１に示す内視鏡システム１は、内視鏡２と、ユニバーサルコード３（伝送ケーブル）と、コネクタ部５と、プロセッサ６（制御装置）と、表示装置７と、光源装置８と、を備える。
〔内視鏡システムの構成〕
図１は、本発明の実施の形態１に係る内視鏡システムの全体構成を模式的に示す図である。図１に示す内視鏡システム１は、内視鏡２と、ユニバーサルコード３（伝送ケーブル）と、コネクタ部５と、プロセッサ６（制御装置）と、表示装置７と、光源装置８と、を備える。
内視鏡２は、挿入部３０を被検体内に挿入することによって、被検体の体内画像を撮像して画像信号（画像データ）をプロセッサ６へ出力する。ユニバーサルコード３の内部の電気ケーブルの束は、内視鏡２の挿入部３０まで延伸され、挿入部３０の先端部３Ａに設けられた撮像装置に接続する。内視鏡２の挿入部３０の基端側には、内視鏡機能を操作する各種ボタン類やノブ類が設けられた操作部４が接続される。操作部４は、被検体の体腔内に生体鉗子、電気メスおよび検査プローブ等の処置具を挿入する処置具挿入口４ａを有する。
コネクタ部５は、ユニバーサルコード３の基端に設けられ、プロセッサ６および光源装置８に接続される。コネクタ部５は、ユニバーサルコード３と接続する先端部３Ａの撮像装置が出力する画像信号に所定の信号処理を施すとともに、この画像信号にＡ／Ｄ変換を行ってデジタルの画像信号をプロセッサ６へ出力する。
プロセッサ６は、コネクタ部５から出力された画像信号に所定の画像処理を施すとともに、この画像信号を表示装置７へ出力する。また、プロセッサ６は、内視鏡システム１全体を制御する。プロセッサ６は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等を用いて構成される。
表示装置７は、プロセッサ６から出力された画像信号に対応する画像を表示する。表示装置７は、液晶または有機ＥＬ（Electro Luminescence）等の表示パネル等を用いて構成される。
光源装置８は、コネクタ部５およびユニバーサルコード３を経由して内視鏡２の挿入部３０の先端から被写体に向けて照明光を照射する。光源装置８は、キセノンランプやＬＥＤ（Light Emitting Diode）ランプ等を用いて構成される。
挿入部３０は、撮像装置が設けられた先端部３Ａと、先端部３Ａの基端側に連設された複数方向に湾曲自在な湾曲部３Ｂと、この湾曲部３Ｂの基端側に連設された可撓管部３Ｃと、を有する。先端部３Ａに設けられた撮像装置が撮像した画像信号は、例えば数ｍの長さを有するユニバーサルコード３により、操作部４を介してコネクタ部５に接続される。湾曲部３Ｂは、操作部４に設けられた湾曲操作用ノブ４ｂの操作によって湾曲し、挿入部３０内部に挿通された湾曲ワイヤの牽引弛緩にともない、例えば上下左右の４方向に湾曲自在である。
また、内視鏡２は、光源装置８からの照明光を伝搬するためのライトガイド（不図示）が設けられ、このライトガイドによる照明光の出射端に照明レンズ（不図示）が設けられている。この照明レンズは、挿入部３０の先端部３Ａに設けられている。
〔内視鏡の先端部の構成〕
次に、内視鏡２の先端部３Ａの構成について詳細に説明する。図２は、内視鏡２の先端部３Ａの部分断面図であり、内視鏡２の先端部３Ａに設けられた撮像装置の基板面に対して直交する面であって、撮像装置の光軸方向と平行な面で切断した場合の部分断面である。また、図２においては、内視鏡２の挿入部３０の先端部３Ａと湾曲部３Ｂの一部を図示する。
次に、内視鏡２の先端部３Ａの構成について詳細に説明する。図２は、内視鏡２の先端部３Ａの部分断面図であり、内視鏡２の先端部３Ａに設けられた撮像装置の基板面に対して直交する面であって、撮像装置の光軸方向と平行な面で切断した場合の部分断面である。また、図２においては、内視鏡２の挿入部３０の先端部３Ａと湾曲部３Ｂの一部を図示する。
図２に示すように、湾曲部３Ｂは、後述する被覆管４２の内側に設けられた湾曲管８１内部に挿通された湾曲ワイヤ８２の牽引弛緩にともない、上下左右の４方向に湾曲自在である。この湾曲部３Ｂの先端側に延設された先端部３Ａの内部に、撮像装置３５が設けられている。
撮像装置３５は、レンズユニット４３と、レンズユニット４３の基端側に配置された撮像ユニット４０と、を有する。撮像装置３５は、接着剤４１ａによって先端部本体４１の内側に接着される。先端部本体４１は、撮像装置３５を収容する内部空間ｋ１を形成するための硬質部材等によって筒状に形成される。先端部本体４１の基端側外周部４１ｂは、柔軟な被覆管４２によって被覆される。先端部本体４１よりも基端側の部材は、湾曲部３Ｂが湾曲可能なように柔軟な部材によって形成される。先端部本体４１が配置される先端部３Ａが挿入部３０の硬質部分となる。
レンズユニット４３は、複数の対物レンズ４３ａ−１〜４３ａ−４と、複数の対物レンズ４３ａ−１〜４３ａ−４を保持するレンズホルダ４３ｂと、を有する。レンズユニット４３は、レンズホルダ４３ｂの先端が先端部本体４１の内部に挿嵌固定されることによって、先端部本体４１に固定される。複数の対物レンズ４３ａ−１〜４３ａ−４は、被写体像を結像する。
撮像ユニット４０は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）またはＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等の光を受光して光電変換を行うことによって電気信号（画像信号）を生成する受光部を有する撮像素子４４と、撮像素子４４の受光面の裏側から光軸方向に延出するフレキシブルプリント基板４５（以下、「ＦＰＣ基板４５」という）と、ＦＰＣ基板４５の表面に積層されるとともに、プレーナ型の電子デバイスが形成されたシリコン基板からなり、撮像素子４４と電気ケーブル束４７の各信号ケーブル４８とを中継する中継部材４６（インタポーザ）と、撮像素子４４の受光面を覆った状態で撮像素子４４に接着するガラススリッド４９と、を備える。なお、撮像ユニット４０の詳細な構成は、後述する。
信号ケーブル４８は、基端が挿入部３０の基端方向に延伸する。電気ケーブル束４７は、挿入部３０に挿通可能に先端部本体４１に配置され、図１に示す操作部４およびユニバーサルコード３を介してコネクタ部５まで延設されている。
レンズユニット４３の対物レンズ４３ａ−１〜４３ａ−４によって結像された被写体像は、対物レンズ４３ａ−１〜４３ａ−４の結像位置に配設された撮像素子４４によって受光されて光電変換されることによって、画像信号に変換される。撮像素子４４によって生成された画像信号は、ＦＰＣ基板４５、中継部材４６および中継部材４６に接続する信号ケーブル４８およびコネクタ部５を経由して、プロセッサ６に出力される。
撮像装置３５および電気ケーブル束４７の先端部は、耐性向上のために、熱収縮チューブ５０によって外周が被覆される。熱収縮チューブ５０の内部は、封止樹脂５１によって部品間の隙間が充填されている。
〔撮像ユニットの詳細な構成〕
次に、撮像ユニット４０について詳細に説明する。図３は、撮像ユニット４０の断面図である。図３に示す撮像ユニット４０は、上述したガラススリッド４９と、撮像素子４４と、ＦＰＣ基板４５と、中継部材４６と、を備える。
次に、撮像ユニット４０について詳細に説明する。図３は、撮像ユニット４０の断面図である。図３に示す撮像ユニット４０は、上述したガラススリッド４９と、撮像素子４４と、ＦＰＣ基板４５と、中継部材４６と、を備える。
撮像素子４４は、レンズユニット４３の対物レンズ４３ａ−１〜４３ａ−４によって結像された被写体像を受光して光電変換を行うことによって画像信号を生成する受光部４４１と、受光部４４１が形成された半導体基板４４２と、半導体基板４４２に設けられ、受光部４４１が生成した画像信号を伝搬する貫通ビア４４３（ＴＳＶ：Through-Silicon Via）と、貫通ビア４４３とＦＰＣ基板４５とを接続するバンプ４４４と、を有する。
ＦＰＣ基板４５は、撮像素子４４の裏面にバンプ４４４を介して接続される第１基板４５１と、第１基板４５１の一端から第１基板４５１と直交する基端方向（信号ケーブル４８の延出方向）に連続して連なるように延在して折り曲げられた第２基板４５２と、を有する。また、第２基板４５２の背面４５２１には、信号ケーブル４８が接続される。
中継部材４６は、撮像素子４４の受光部４４１に対する撮像素子４４の反対側である背面側に設けられ、ＦＰＣ基板４５の第２基板４５２の表面４５２２に積層された複数のシリコン基板４６１〜４６３（半導体層）を有する。複数のシリコン基板４６１〜４６３の各々は、プレーナ型で形成された複数の電子デバイス４６１１，４６２１，４６３１を有する。複数の電子デバイス４６１１，４６２１，４６３１は、信号ケーブル４８の延出方向（矢印Ａを参照）と直交する方向（垂直方向）に積層される。電子デバイス４６１１，４６２１，４６３１の各々は、少なくとも隣接するシリコン基板、具体的には各層を貫通する貫通ビア４６４によって接続される。複数の電子デバイス４６１１，４６２１，４６３１は、撮像素子４４が生成した画像信号を増幅して信号ケーブル４８へ出力するバッファ、コンデンサ、インダクタおよび抵抗のいずれかである。また、シリコン基板４６３の上面には、信号ケーブル４８が接続される。
以上説明した本発明の実施の形態１によれば、中継部材４６が撮像素子４４の受光部４４１に対して背面側に設けられ、プレーナ型で形成された複数の電子デバイス４６１１，４６２１，４６３１が形成されたシリコン基板４６１〜４６３からなり、撮像素子４４と信号ケーブル４８とを中継するので、撮像ユニット４０のさらなる小型化を実現することができる。
また、本発明の実施の形態１によれば、中継部材４６が複数のシリコン基板４６１〜４６３を積層することによって、撮像ユニット４０のさらなる小型化を実現することができる。
さらに、本発明の実施の形態１によれば、複数のシリコン基板４６１〜４６３が信号ケーブル４８の延出方向と平行な方向に積層され、この信号ケーブル４８が中継部材４６に接続されるので、撮像ユニット４０のさらなる小型化を実現することができる。
さらにまた、本発明の実施の形態１によれば、複数のシリコン基板４６１〜４６３がＦＰＣ基板４５に積層し、ＦＰＣ基板４５の裏面に信号ケーブル４８を接続しているので、自由度を持たせた設計を行うことができる。
また、本発明の実施の形態１によれば、複数のシリコン基板４６１〜４６３が内視鏡２における挿入部３０の先端部本体４１の内部空間に設けられているので、内視鏡２の先端部３Ａの小型化を実現することができる。
（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２について説明する。本実施の形態２は、上述した実施の形態１に係る撮像ユニット４０のみが異なる。以下においては、本実施の形態２に係る撮像ユニットについて説明する。なお、上述した実施の形態１に係る内視鏡システム１と同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
次に、本発明の実施の形態２について説明する。本実施の形態２は、上述した実施の形態１に係る撮像ユニット４０のみが異なる。以下においては、本実施の形態２に係る撮像ユニットについて説明する。なお、上述した実施の形態１に係る内視鏡システム１と同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
〔撮像ユニットの詳細な構成〕
図４は、本発明の実施の形態２に係る撮像ユニットの断面図である。図４に示す撮像ユニット４０ａは、ガラススリッド４９と、撮像素子４４と、ＦＰＣ基板４５ａと、中継部材４６ａと、受動素子１００と、を備える。
図４は、本発明の実施の形態２に係る撮像ユニットの断面図である。図４に示す撮像ユニット４０ａは、ガラススリッド４９と、撮像素子４４と、ＦＰＣ基板４５ａと、中継部材４６ａと、受動素子１００と、を備える。
中継部材４６ａは、撮像素子４４の受光部４４１に対する撮像素子４４の反対側である背面側に積層された複数のシリコン基板４６１ａ〜４６３ａを有する。複数のシリコン基板４６１ａ〜４６３ａの各々は、プレーナ型で形成された複数の電子デバイス４６１１，４６２１，４６３１を有する。複数のシリコン基板４６１ａ〜４６３ａの各々の面積は、撮像素子４４を信号ケーブル４８の延出方向へ投影したときの投影面積以下で撮像素子４４の背面側に積層される。複数のシリコン基板４６１ａ〜４６３ａは、信号ケーブル４８の延出方向（矢印Ａを参照）と平行な方向に積層される。複数のシリコン基板４６１ａ〜４６３ａの各々は、各層を貫通する貫通ビア４６４ａによって接続される。
ＦＰＣ基板４５ａは、中継部材４６ａの裏面にバンプ（不図示）を介して接続される第１基板４５１ａと、第１基板４５１ａの一端から第１基板４５１ａと直交する基端方向（信号ケーブル４８の延出方向）に連続して連なるように延在して折り曲げられた第２基板４５２ａと、を有する。また、ＦＰＣ基板４５ａの第２基板４５２ａの両面４５２１ａ，４５２２ａには、信号ケーブル４８がそれぞれ接続される。
受動素子１００は、ＦＰＣ基板４５ａの第１基板４５１ａの背面４５１１ａ側に接続される。受動素子１００は、チップコンデンサ、インダクタおよび抵抗の少なくとも１つである。
以上説明した本発明の実施の形態２によれば、複数のシリコン基板４６１ａ〜４６３ａが信号ケーブル４８の延出方向（矢印Ａを参照）と平行な方向に積層されるので、撮像ユニット４０ａのさらなる小型化を実現することができる。
さらに、本発明の実施の形態２によれば、複数のシリコン基板４６１ａ〜４６３ａの各々の面積は、撮像素子４４の投影面積以下で撮像素子４４の背面側に積層されるので、撮像ユニット４０ａのさらなる小型化を実現することができる。
（変形例１）
次に、本発明の実施の形態の変形例１について説明する。本実施の形態の変形例１は、上述した実施の形態１に係る中継部材４６と構成が異なる。具体的には、本実施の形態の変形例１に係る中継部材は、積層された複数のシリコン基板の各々の両面にプレーナ型の電子デバイスを形成する。以下においては、本実施の形態の変形例１に係る中継部材の構成を説明する。
次に、本発明の実施の形態の変形例１について説明する。本実施の形態の変形例１は、上述した実施の形態１に係る中継部材４６と構成が異なる。具体的には、本実施の形態の変形例１に係る中継部材は、積層された複数のシリコン基板の各々の両面にプレーナ型の電子デバイスを形成する。以下においては、本実施の形態の変形例１に係る中継部材の構成を説明する。
図５は、本発明の実施の形態の変形例１に係る中継部材の断面図である。図５に示す中継部材４６ｂは、複数のシリコン基板４６１ｂ，４６２ｂ，４６３ｂが積層されて形成される。複数のシリコン基板４６１ｂ，４６２ｂ，４６３ｂの両面には、プレーナ型の電子デバイス４６１１ｂ，４６１２ｂ，４６２１ｂ，４６２２ｂ，４６３１ｂ，４６３２ｂの各々が形成されている。さらに、複数のシリコン基板４６１ｂ，４６２ｂ，４６３ｂの各々は、貫通ビア４６４ｂとバンプ４６５ａ，４６５ｂによって電気的に接続されている。バンプ４６５ｂは、貫通ビア４６４ｂの垂直方向と異なる位置に配置され、シリコン基板４６１ｂ，４６２ｂ，４６３ｂを接続しても良いし、貫通ビア４６４ｂの垂直方向と同じ位置に配置され、シリコン基板４６１ｂ，４６２ｂ，４６３ｂを接続しても良い。複数のシリコン基板４６１ｂ，４６２ｂ，４６３ｂの各々の隙間に樹脂層（不図示）を形成して各シリコン基板間の接続強度を補強してもよい。さらに、電子デバイス４６１１ｂ，４６１２ｂ，４６２１ｂ，４６２２ｂ，４６３１ｂ，４６３２ｂは、撮像素子４４が生成した画像信号を増幅して信号ケーブル４８へ出力するバッファ、コンデンサ、インダクタおよび抵抗のいずれかである。
以上説明した本発明の実施の形態の変形例１によれば、シリコン基板４６１ｂ，４６２ｂ，４６３ｂの両面にプレーナ型の電子デバイス４６１１ｂ，４６１２ｂ，４６２１ｂ，４６２２ｂ，４６３１ｂ，４６３２ｂを形成することによって、さらなる小型化を図ることができる。
なお、本発明の実施の形態の変形例１では、シリコン基板４６１ｂ，４６２ｂ，４６３ｂの両面にプレーナ型の電子デバイス４６１１ｂ，４６１２ｂ，４６２１ｂ，４６２２ｂ，４６３１ｂ，４６３２ｂを形成していたが、例えばシリコン基板４６２ｂの一面に複数のプレーナ型の電子デバイスを並列させて形成してもよい。
（変形例２）
次に、本発明の実施の形態の変形例２について説明する。本実施の形態の変形例２は、上述した実施の形態１，２に係る中継部材の構成のみが異なる。具体的には、本実施の形態の変形例２に係る中継部材は、積層されたシリコン基板に、多層配線層をさらに積層して形成する。以下においては、本実施の形態の変形例２に係る中継部材の構成を説明する。
次に、本発明の実施の形態の変形例２について説明する。本実施の形態の変形例２は、上述した実施の形態１，２に係る中継部材の構成のみが異なる。具体的には、本実施の形態の変形例２に係る中継部材は、積層されたシリコン基板に、多層配線層をさらに積層して形成する。以下においては、本実施の形態の変形例２に係る中継部材の構成を説明する。
図６は、本発明の実施の形態の変形例２に係る中継部材の断面図である。図６に示す中継部材４６ｃは、複数のシリコン基板４６１ｃ，４６２ｃ，４６３ｃが積層されて形成される。さらに、シリコン基板４６３ｃの最表層には、多層配線層４６５ｃが積層されて形成される。複数のシリコン基板４６１ｃ，４６２ｃ，４６３ｃの各々の両面には、プレーナ型の電子デバイス４６１１ｃ，４６１２ｃ，４６２１ｃ，４６２２ｃ，４６３１ｃ，４６３２ｃが形成されている。さらに、複数のシリコン基板４６１ｃ，４６２ｃ，４６３ｃおよび多層配線層４６５ｃの各々は、貫通ビア４６４ｃによって電気的に接続されている。本変形例では、プレーナ型の電子デバイス４６１１ｃ，４６１２ｃ，４６２１ｃ，４６２２ｃ，４６３１ｃ，４６３２ｃは、それぞれ貫通ビア４６４ｃを直接接合することによってバンプを用いずに接続されている。電子デバイス４６１１ｃ，４６１２ｃ，４６２１ｃ，４６２２ｃ，４６３１ｃ，４６３２ｃは、撮像素子４４が生成した画像信号を増幅して信号ケーブル４８へ出力するバッファ、コンデンサ、インダクタおよび抵抗のいずれかである。
多層配線層４６５ｃの最表面には、はんだにより電子部品または信号ケーブルを接続可能な材料、例えばＣｕ層上にＮｉバリア層を介してＡｕめっき層を形成した電極が形成される。これにより、他の電子部品、受動素子および信号ケーブル４８をはんだによって接続することができる。なお、多層配線層４６５ｃとして、多層のＦＰＣ基板を積層してもよいし、周知のビルドアップ工法によりシリコン基板４６３ｃ上に形成してもよい。
以上説明した本発明の実施の形態の変形例２によれば、シリコン基板４６３ｃの最表層に多層配線層４６５ｃを積層して形成することによって、高密度配線を行うことができる。
さらに、本発明の実施の形態の変形例２によれば、シリコン基板４６３ｃの最表層に多層配線層４６５ｃを積層して形成することによって、他の電子部品、受動素子および信号ケーブル４８をはんだによって接続することができる。
さらにまた、本発明の実施の形態の変形例２によれば、複数のシリコン基板４６１ｃ，４６２ｃ，４６３ｃの各々の両面には、プレーナ型の電子デバイス４６１１ｃ，４６１２ｃ，４６２１ｃ，４６２２ｃ，４６３１ｃ，４６３２ｃを形成することによって、さらなる小型化を図ることができる。
（変形例３）
次に、本発明の実施の形態の変形例３について説明する。本実施の形態の変形例３は、上述した実施の形態１に係る撮像ユニット４０と構成が異なる。具体的には、本実施の形態の変形例３に係る撮像ユニットは、前面照射型（Front Side Illumination）の撮像素子（イメージャチップ）を用いて構成され、この撮像素子の背面に中継部を積層する。以下においては、本実施の形態の変形例３に係る撮像ユニットの構成について説明する。
次に、本発明の実施の形態の変形例３について説明する。本実施の形態の変形例３は、上述した実施の形態１に係る撮像ユニット４０と構成が異なる。具体的には、本実施の形態の変形例３に係る撮像ユニットは、前面照射型（Front Side Illumination）の撮像素子（イメージャチップ）を用いて構成され、この撮像素子の背面に中継部を積層する。以下においては、本実施の形態の変形例３に係る撮像ユニットの構成について説明する。
図７は、本発明の実施の形態の変形例３に係る撮像ユニットの断面の模式図である。図７に示す撮像ユニット４０ｄは、光を受光して光電変換を行うことによって画像信号（電気信号）を生成する撮像素子４４ｄと、撮像素子４４ｄと信号ケーブル４８とを中継する中継部材４６ｄと、を備える。
撮像素子４４ｄは、光を受光して光電変換を行うことによって電気信号を出力する複数の画素（フォトダイオード）が２次元マトリックス状に配列された受光部（画素部）が形成された半導体基板４４１ｄと、半導体基板４４１ｄ上に積層された配線層４４２ｄと、貫通ビア４６４ｄと、を有する。
中継部材４６ｄは、回路等が形成された半導体基板４６１ｄ（シリコン基板）と、この半導体基板４６１ｄに誘電体等が積層されることによって形成された電子デバイス層４６２ｄと、電子デバイス層４６２ｄの最表層に設けられ、撮像素子４４ｄと接続する接続部４６３ｄと、を有する。電子デバイス層４６２ｄは、撮像素子４４ｄから出力された画像信号を増幅して出力するバッファ、ノイズ等の交流成分をグランドに流すバイパスコンデンサのいずれかである。電子デバイス層４６２ｄは、電極４６５ｄを有する。電極４６５ｄは、貫通ビア４６４ｄおよびバンプ４４４ｄを介して貫通ビア４４３ｄに電気的に接続される。
以上説明した本発明の実施の形態の変形例３によれば、撮像素子４４ｄの背面側に中継部材４６ｄを設けることによって、さらなる小型化を図ることができる。
また、本発明の実施の形態の変形例３では、撮像素子４４ｄの半導体基板４４１ｄの背面側と中継部材４６ｄの半導体基板４６１ｄの背面側とを接続させて積層させてもよい。図８に示すように、撮像ユニット４０ｅは、半導体基板４６１ｄがバンプ４４４ｄおよび貫通ビア４４３ｄを介して半導体基板４４１ｄに電気的に接続される。これにより、撮像素子４４ｄの背面側に中継部材４６ｄを設けることによって、さらなる小型化を図ることができる。
（変形例４）
次に、本発明の実施の形態の変形例４について説明する。本実施の形態の変形例４は、上述した実施の形態１に係る撮像ユニット４０と構成が異なる。具体的には、本実施の形態の変形例４に係る撮像ユニットは、裏面照射型（Back Side Illumination）の撮像素子（イメージャチップ）を用いて構成され、この撮像素子の背面に中継部を積層する。以下においては、本実施の形態の変形例４に係る撮像ユニットの構成について説明する。
次に、本発明の実施の形態の変形例４について説明する。本実施の形態の変形例４は、上述した実施の形態１に係る撮像ユニット４０と構成が異なる。具体的には、本実施の形態の変形例４に係る撮像ユニットは、裏面照射型（Back Side Illumination）の撮像素子（イメージャチップ）を用いて構成され、この撮像素子の背面に中継部を積層する。以下においては、本実施の形態の変形例４に係る撮像ユニットの構成について説明する。
図９は、本発明の実施の形態の変形例４に係る撮像ユニットの断面の模式図である。図９に示す撮像ユニット４０ｆは、光を受光して光電変換を行うことによって画像信号（電気信号）を生成する撮像素子４４ｆと、上述した実施の形態の変形例３の中継部材４６ｄと、を備える。
撮像素子４４ｆは、光を受光して光電変換を行うことによって電気信号を出力する複数の画素（フォトダイオード）が２次元マトリックス状に配列された受光部（画素部）が形成された半導体基板４４１ｄと、半導体基板４４１ｄ上に積層された配線層４４２ｄと、貫通ビア４４３ｄと、を有する。撮像素子４４ｆは、貫通ビア４４３ｄおよびバンプ４４４ｄを介して中継部材４６ｄに電気的に接続される。
以上説明した本発明の実施の形態の変形例４によれば、撮像素子４４ｄの背面に中継部材４６ｄを積層するので、さらなる撮像ユニット４０ｆの小型化を図ることができる。
また、本発明の実施の形態の変形例４では、撮像素子４４ｆの受光部４４２ｄの前面側と、中継部材４６ｄの半導体基板４６１ｄの背面側とを接続して積層してもよい。図１０に示すように、撮像ユニット４０ｇは、撮像素子４４ｆの受光部４４２ｄ（配線層）の前面側と、中継部材４６ｄの半導体基板４６１ｄの背面側とをバンプ４４４ｄを介して電気的に接続される。これにより、さらなる小型化を図ることができる。
このように、本発明は、ここでは記載していない様々な実施の形態を含みうるものであり、請求の範囲によって特定される技術的思想の範囲内で種々の設計変更等を行うことが可能である。
１ 内視鏡システム
２ 内視鏡
３ ユニバーサルコード
３Ａ 先端部
３Ｂ 湾曲部
３Ｃ 可撓管部
４ 操作部
４ａ 処置具挿入口
４ｂ 湾曲操作用ノブ
５ コネクタ部
６ プロセッサ
７ 表示装置
８ 光源装置
３０ 挿入部
３５ 撮像装置
４０，４０ａ，４０ｄ，４０ｅ 撮像ユニット
４１ 先端部本体
４１ａ 接着剤
４２ 被覆管
４３ レンズユニット
４３ｂ レンズホルダ
４４，４４ｄ，４４ｆ 撮像素子
４５，４５ａ フレキシブルプリント基板
４６，４６ａ，４６ｂ，４６ｃ，４６ｄ 中継部材
４７ 電気ケーブル束
４８ 信号ケーブル
４９ ガラススリッド
５０ 熱収縮チューブ
５１ 接着樹脂
８２ 湾曲ワイヤ
１００ 受動素子
４４１，４４２ｄ 受光部
４４２，４４１ｄ 半導体基板
４４３，４６４，４６４ａ、４６４ｂ，４６４ｃ，４６４ｄ 貫通ビア
４４４，４４４ｄ バンプ
４６１〜４６３，４６１ａ〜４６３ａ シリコン基板
４６１ｄ 半導体基板
４６５ｃ 多層配線層
４６５ｄ 電極
４６１１，４６２１，４６３１，４６１１ｂ，４６１１ｃ，４６２１ｂ 電子デバイス
２ 内視鏡
３ ユニバーサルコード
３Ａ 先端部
３Ｂ 湾曲部
３Ｃ 可撓管部
４ 操作部
４ａ 処置具挿入口
４ｂ 湾曲操作用ノブ
５ コネクタ部
６ プロセッサ
７ 表示装置
８ 光源装置
３０ 挿入部
３５ 撮像装置
４０，４０ａ，４０ｄ，４０ｅ 撮像ユニット
４１ 先端部本体
４１ａ 接着剤
４２ 被覆管
４３ レンズユニット
４３ｂ レンズホルダ
４４，４４ｄ，４４ｆ 撮像素子
４５，４５ａ フレキシブルプリント基板
４６，４６ａ，４６ｂ，４６ｃ，４６ｄ 中継部材
４７ 電気ケーブル束
４８ 信号ケーブル
４９ ガラススリッド
５０ 熱収縮チューブ
５１ 接着樹脂
８２ 湾曲ワイヤ
１００ 受動素子
４４１，４４２ｄ 受光部
４４２，４４１ｄ 半導体基板
４４３，４６４，４６４ａ、４６４ｂ，４６４ｃ，４６４ｄ 貫通ビア
４４４，４４４ｄ バンプ
４６１〜４６３，４６１ａ〜４６３ａ シリコン基板
４６１ｄ 半導体基板
４６５ｃ 多層配線層
４６５ｄ 電極
４６１１，４６２１，４６３１，４６１１ｂ，４６１１ｃ，４６２１ｂ 電子デバイス
Claims (10)
- 光を受光して光電変換を行うことによって画像信号を生成する撮像素子と、
前記撮像素子の受光面に対する前記撮像素子の反対側である背面側に設けられ、プレーナ型の電子デバイスが形成されたシリコン基板を有し、前記撮像素子と前記画像信号を伝送する信号ケーブルとを中継する中継部材と、
を備えたことを特徴とする撮像ユニット。 - 前記中継部材は、複数の前記シリコン基板が積層されていることを特徴とする請求項１に記載の撮像ユニット。
- 複数の前記シリコン基板は、前記信号ケーブルの延出方向と直交する方向に積層されていることを特徴とする請求項２に記載の撮像ユニット。
- 前記中継部材は、前記信号ケーブルの延出方向と平行に延出するフレキシブルプリント基板をさらに有し、
複数の前記シリコン基板は、前記フレキシブルプリント基板に積層されることを特徴とする請求項２に記載の撮像ユニット。 - 複数の前記シリコン基板は、前記信号ケーブルの延出方向と平行な方向に積層されることを特徴とする請求項２に記載の撮像ユニット。
- 複数の前記シリコン基板の各々の面積は、前記撮像素子を前記信号ケーブルの延出方向へ投影したときの投影面積以下であることを特徴とする請求項５に記載の撮像ユニット。
- 複数の前記シリコン基板は、少なくとも隣接するシリコン基板を貫通する貫通ビアによって接続されていることを特徴とする請求項２に記載の撮像ユニット。
- 複数の前記シリコン基板の各々は、両面に前記電子デバイスが形成されていることを特徴とする請求項２に記載の撮像ユニット。
- 前記電子デバイスは、バッファ、コンデンサ、インダクタおよび抵抗の少なくとも一つであることを特徴とする請求項１に記載の撮像ユニット。
- 請求項１に記載の撮像ユニットと、
硬質部材によって形成された筒状をなす先端部を有し、被検体内に挿入可能な挿入部と、
を備え、
前記挿入部は、前記先端部の内部空間に前記撮像ユニットを有することを特徴とする内視鏡。
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