JPWO2019194295A1 - カメラモジュール、カメラ、およびカメラモジュールのケーブル接続方法 - Google Patents

カメラモジュール、カメラ、およびカメラモジュールのケーブル接続方法 Download PDF

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Abstract

カメラモジュール（４５）は、四角形で形成され、撮像面と反対の背面（５１）に複数のパッド（５３）が設けられる撮像素子（２９）と、同一平面上に線状の複数の導体（５５）が平行に並び導体（５５）の延在方向の一端部（５７）および他端部（６１）の辺が撮像素子（２９）の１辺より短い四角形の板状に絶縁被覆され一端部（５７）および他端部（６１）における導体（５５）が板面表裏の少なくとも一方で露出する基板（４９）と、基板（４９）の一端面（５９）を背面（５１）に当接して露出した一端部（５７）の導体（５５）をパッド（５３）にそれぞれ接続する低融点導電材（４１）と、を備える。

Description

本開示は、カメラモジュール、カメラ、およびカメラモジュールのケーブル接続方法に関する。
一般に電子内視鏡においては、撮像素子が、対物光学系との位置関係（つまり、ピント出し）を正確に調整した状態で金属製のシールドパイプ内に固着され、信号ケーブルが撮像素子の背面に配置された端子に後方から接合されている（例えば特許文献１参照）。信号ケーブルの心線は、撮像素子の裏面に配置された端子に半田付け等で接合される。なお、心線と端子との接合部は、シールドパイプ内に撮像素子を組み付ける作業中に破壊されないようにするため、周囲を接着剤でモールディングして補強される。
日本国特開２００４−１５９９７０号公報
しかしながら、例えば血管等の微細径の管や孔の挿入に使用される極細の電子内視鏡は、撮像素子の一辺が１ｍｍ以下の四角形となる場合がある。この場合、信号ケーブルの各心線の先端を撮像素子の背面に配置された端子（つまり、パッド）に手作業で半田付けするには、相当に熟練した技能を要し、かつ多大な実装工数が必要となった。例えば、信号ケーブルのそれぞれの心線の一部分を１本ずつ露出させるような微細加工が必要であった。このため、従来の電子内視鏡の撮像素子と信号ケーブルの接続構造および接続方法は、極細のカメラにおいては、相当に熟練した技能を要する作業者の人為的介在が必要であった点で自動化が困難となり、製造コストが高くなるという問題があった。また、極細のカメラは、電源とグランドとの間に、ノイズ低減などに効果があるバイパスコンデンサを実装したい場合がある。このような要請に対しては、新たにコンデンサ実装用の変換基板などを追加しなければならず、上記した従来の接続構造および接続方法では、さらに実装工数が増え、事実上、製造困難となった。
本開示は、上述した従来の状況に鑑みて案出され、熟練技能を必要とせずにパッドと導体を位置決めでき、自動化による組立を容易に可能とすることにより、量産化を実現し、製造コストを低減できるカメラモジュール、カメラ、およびカメラモジュールのケーブル接続方法を提供することを目的とする。
本開示は、四角形で形成され、撮像面と反対の背面に複数のパッドが設けられる撮像素子と、線状の複数の導体が並び前記導体の延在方向の一端部および他端部の辺が前記撮像素子の１辺より短い四角形の板状に絶縁被覆され、前記一端部および前記他端部における前記導体が板面表裏の少なくとも一方で露出する基板と、前記基板の一端面を前記背面に当接して露出した前記一端部の前記複数の導体を前記パッドにそれぞれ接続する導電材と、を備える、カメラモジュールを提供する。
また、本開示は、カメラモジュールと、前記撮像素子の撮像面側に配置されるレンズと、を備える、カメラを提供する。
また、本開示は、撮像素子を含むカメラモジュールにケーブルを接続する方法であって、前記撮像素子の撮像面と反対の背面に設けられた複数のパッドと、前記撮像素子の前記背面と接続される板状の基板の一端部から他端部までに露出して設けられた線状の複数のパッドと、前記撮像素子の前記背面と接続される板状の基板の一端部から他端部までに露出して設けられた線状の複数の導体と、のうち少なくとも一方に未固化の導電材を塗布する導電材塗布工程と、前記基板の一端面を前記背面に当接する端面当接工程と、前記導電材に、前記導電材の融点より高い温度の高温空気を吹き付け、溶融した前記導電材を介して前記パッドと前記導体とを導通接続する導電材固着工程と、前記他端部で露出した前記複数の導体にケーブルの複数の心線のそれぞれを接合するケーブル接続工程と、を含む、カメラモジュールのケーブル接続方法を提供する。
また、本開示は、撮像素子を含むカメラモジュールにケーブルを接続する方法であって、前記撮像素子の撮像面と反対の背面に設けられた複数のパッドと、前記撮像素子の前記背面と接続される板状の基板の一端部から他端部までに露出して設けられた線状の複数の導体と、のうち少なくとも一方に未固化の導電材を塗布する導電材塗布工程と、前記基板の一端面を前記背面に当接する端面当接工程と、前記導電材に、前記導電材の融点より高い温度のレーザ光を照射し、溶融した前記導電材を介して前記パッドと前記導体とを導通接続する導電材固着工程と、前記他端部で露出した前記複数の導体にケーブルの複数の心線のそれぞれを接合するケーブル接続工程と、を含む、カメラモジュールのケーブル接続方法を提供する。
また、本開示は、撮像素子を含むカメラモジュールにケーブルを接続する方法であって、前記撮像素子の撮像面と反対の背面に設けられた複数のパッドと、前記撮像素子の前記背面と接続される板状の基板の一端部から他端部までに露出して設けられた線状の複数の導体と、のうち少なくとも一方に未固化の導電材を塗布する導電材塗布工程と、前記基板の一端面を前記背面に当接する端面当接工程と、リフロー炉により加熱し、溶融した前記導電材を介して前記パッドと前記導体とを導通接続する導電材固着工程と、前記他端部で露出した前記複数の導体にケーブルの複数の心線のそれぞれを接合するケーブル接続工程と、を含む、カメラモジュールのケーブル接続方法を提供する。
本開示によれば、熟練技能を必要とせずにパッドと導体を位置決めでき、自動化による組立を容易に可能とすることにより、量産化を実現し、製造コストを低減できる。
実施の形態１に係る内視鏡システムの外観例を示す斜視図 図１に示したカメラの先端側の外観例を示す斜視図 カメラの要部を平面視、下面視および側面視で表した構成説明図 撮像素子の略１辺に渡る長さでパッドが形成された撮像素子の背面図 撮像素子の１辺の略半分の長さでパッドが形成された撮像素子の背面図 図４のパッドに基板が固定された撮像素子の背面図 図５のパッドに基板が固定された撮像素子の背面図 図３に示した基板の平面図 図８に示した基板の下面図 カメラモジュールのケーブル接続方法における手順の一例を表した工程図 実施の形態２に係るカメラの要部を平面視、下面視および側面視で表した構成説明図 基板の厚み方向に長い小長方形のパッドが形成された撮像素子の背面図 基板の幅方向に長い長方形が形成された撮像素子の背面図 円形のパッドが形成された撮像素子の背面図 図１２のパッドに基板が固定された撮像素子の背面図 図１３のパッドに基板が固定された撮像素子の背面図 図１１に示した基板の平面図 図１１に示した基板の下面図 実施の形態３に係るカメラの要部を平面視、下面視および側面視で表した構成説明図
以下、適宜図面を参照しながら、本開示に係るカメラモジュール、カメラ、およびカメラモジュールのケーブル接続方法を具体的に開示した各実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になることを避け、当業者の理解を容易にするためである。尚、添付図面および以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために提供されるものであり、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することは意図されていない。
（実施の形態１）
先ず、実施の形態１に係る内視鏡システム１１、ならびに内視鏡システム１１を構成するカメラ１００（例えば、内視鏡）について説明する。
図１は、実施の形態１に係る内視鏡システム１１の外観例を示す斜視図である。図１では、カメラ１００およびビデオプロセッサ１３を含む内視鏡システム１１の全体構成を斜視図にて示している。なお、本明細書において説明に用いる方向は、各図中の方向の記載に従う。ここで、「上」、「下」は、水平面に置かれたビデオプロセッサ１３の上と下にそれぞれ対応し、「前（先）」、「後」は、カメラ１００の挿入部１５の先端側とプラグ部１７の基端側（言い換えると、ビデオプロセッサ側）にそれぞれ対応する。
図１に示すように、内視鏡システム１１は、例えば医療用の軟性鏡であるカメラ１００（例えば、内視鏡）と、観察対象（例えば、人体の血管）の内部を撮影して得られた静止画または動画に対して周知の画像処理等を行うビデオプロセッサ１３と含む構成である。カメラ１００は、略前後方向に延在し、観察対象の内部に挿入される挿入部１５と、挿入部１５の後部が接続されるプラグ部１７と、を備える。
ビデオプロセッサ１３は、前壁１９に開口するソケット部２１を有している。ソケット部２１にはカメラ１００のプラグ部１７の後部が挿入される。これにより、カメラ１００は、ビデオプロセッサ１３との間で電力および各種信号（映像信号、制御信号など）の送受信が可能である。
上述した電力および各種信号は、軟性部２３の内部に挿通されたケーブル２５（図３参照）を介してプラグ部１７から軟性部２３に導かれる。先端部２７に設けられた撮像素子２９（図３参照）から出力された撮像画像データは、ケーブル２５を介してプラグ部１７からビデオプロセッサ１３に伝送される。ビデオプロセッサ１３は、プラグ部１７から伝送された撮像画像データに対し、例えば色補正や階調補正等の周知の画像処理を施し、画像処理後の撮像画像データを表示装置（図示略）に出力する。表示装置は、例えば液晶表示パネル等の表示デバイスを有するモニタ装置であり、カメラ１００によって撮像された被写体の撮像画像（例えば、被写体である人体の血管内の様子を示す撮像画像データ）を表示する。
挿入部１５は、プラグ部１７に後端が接続された可撓性の軟性部２３と、軟性部２３の先端に連なる先端部２７とを有している。軟性部２３は、各種の内視鏡検査、内視鏡手術等の方式に対応する適切な長さを有する。軟性部２３は、例えば螺旋状に巻回された金属薄板の外周にネットを被せ、さらに、その外周に被覆を被せることにより構成され、十分な可撓性を有するように形成される。軟性部２３は、先端部２７とプラグ部１７との間を接続する。
カメラ１００は、細径で形成されることにより、細径の体腔への挿入が可能となる。細径の体腔は、人体の血管に限定されず、例えば尿管、すい管、胆管、細気管支等が含まれる。つまり、カメラ１００は、人体の血管、尿管、すい管、胆管、細気管支等への挿入を可能とすることができる。言い換えると、カメラ１００は、血管内の病変の観察に用いることができる。カメラ１００は、動脈硬化性プラークの同定において有効となる。また、心臓カテーテル検査時の内視鏡による観察にも適用可能となる。さらに、カメラ１００は、血栓や動脈硬化性の黄色プラークの検出にも有効となる。なお、動脈硬化病変では、色調（白色、淡黄色、黄色）や、表面（平滑、不整）が観察される。血栓では、色調（赤色、白色、暗赤色、黄色、褐色、混色）が観察される。
また、カメラ１００は、腎盂・尿管がんや、特発性腎出血の診断・治療に用いることができる。この場合、カメラ１００は、尿道から膀胱内に挿入され、さらに尿管内にまで進めて、尿管と腎盂の中を観察することができる。
また、カメラ１００は、十二指腸に開口するファーター乳頭への挿入が可能となる。胆汁は、肝臓から造られ胆管を通って、また膵液は膵臓から造られ膵管を通って十二指腸にあるファーター乳頭から排出される。カメラ１００は、胆管および膵管の開口部であるファーター乳頭から挿入し、胆管または膵管の観察を可能とすることができる。
さらに、カメラ１００は、気管支への挿入が可能となる。カメラ１００は、背臥位となった検体（つまり、被施術者）の口腔または鼻腔から挿入される。カメラ１００は、咽頭、喉頭を過ぎ、声帯を視認しつつ気管へ挿入される。気管支は分岐するたびに細くなる。例えば最大外径Ｄｍａｘが２ｍｍ未満のカメラ１００によれば、亜区域気管支まで内腔の確認が可能となる。
図２は、図１に示したカメラ１００の先端側の外観例を示す斜視図である。カメラ１００は、先端部２７にモールド部３１を有する。モールド部３１には、先端部２７と同一の外径で形成されてモールド部３１の少なくとも一部を覆う管状のシース３３が接続される。モールド部３１は、モールド樹脂からなり、後述のレンズおよび撮像素子を埋入して柱状に成形される。シース３３は、その内径側がモールド部３１の後端から延出する小径延出部（図示略）の外周に接着剤等によって固定される。シース３３の内部には、後述のケーブルが挿通される。
先端部２７の先端面には、中央部に四角形の対物カバーガラス３５が設けられる。先端面には、対物カバーガラス３５の各辺の外側に、ライトガイド３７を構成する４つの光ファイバ３９の光出射端面が配置されている。
図３は、カメラ１００の要部を平面視、下面視および側面視で表した構成説明図である。なお図３には、カメラ１００の平面視を１００Ｕ、カメラ１００の下面視を１００Ｒ、カメラ１００の側面視を１００Ｓで示している。また、平面視１００Ｕでは、導電材の一例としての低融点導電材４１を省略している。
カメラ１００は、レンズ４３と、カメラモジュール４５と、を有する。レンズ４３は、先端部２７の最も対物側に配置される対物カバーガラス３５の後方に設けられ、単一レンズで構成される。レンズ４３の後方には、素子カバーガラス４７を挟んで撮像素子２９が設けられる。撮像素子２９には基板４９が接続される。撮像素子２９と基板４９とは、カメラモジュール４５を構成する。このカメラモジュール４５の後方には、撮像素子２９により撮像された撮像画像データの伝送に用いられるケーブル２５が接続される。これら対物カバーガラス３５、レンズ４３、素子カバーガラス４７、基板４９、およびケーブル２５の一部は、モールド部３１に埋入されている。
撮像素子２９は、１辺が１ｍｍ以下（例えば、０．５ｍｍ〜１ｍｍ程度）の四角形（例えば、正方形）で形成される。撮像素子２９は、撮像面と反対の背面５１に、複数のパッド５３が設けられる。
図４は、撮像素子２９の略１辺に渡る長さでパッド５３が形成された撮像素子２９の背面図である。パッド５３は、撮像素子２９の略正方形の背面５１において、長手方向が１辺よりも若干短い長方形を、長手方向に直交する方向に等間隔で複数（図４の図示例では４つ）配置できる。それぞれのパッド５３は、例えば電源、画像信号、ＧＮＤ（グランド）、ＣＬＫ（例えば、ビデオプロセッサ１３からのクロックおよびコマンドの入力）等の回路接続に用いられる。
図５は、撮像素子２９の１辺の略半分の長さでパッド５３が形成された撮像素子２９の背面図である。図５に示すように、パッド５３は、撮像素子２９の略正方形の背面５１において、長手方向が１辺の半分よりも若干短い長方形を、長手方向に直交する方向に等間隔で複数（図５の図示例では４つ）配置できる。この場合、複数のパッド５３は、１辺に近接させて、背面５１の略半分の領域に配置できる。
図６は、図４のパッド５３に基板４９が固定された撮像素子２９の背面図である。基板４９は、導体５５の延在方向の一端部５７における一端面５９（図３参照）が、撮像素子２９の背面５１に当接される。撮像素子２９の背面５１におけるパッド５３と、基板４９の一端部５７において露出した導体５５とは、導電材の一例としての低融点導電材４１により固着される。つまり、パッド５３と導体５５とは、それぞれが低融点導電材４１により導通接続される。基板４９は、導体５５の露出部にランドが形成されていてもよい。図６に示すパッド５３は、基板４９の下方へ延出する。実施の形態１において、基板４９は、下面に導体５５の露出部を有しない。基板４９の下方へ延出するパッド５３には、低融点導電材４１が固着されてもよい。基板４９は、パッド５３に固着した低融点導電材４１により一端部５７を表裏で挟むことができる。これにより、撮像素子２９と基板４９との固定強度を高くすることができる。
図７は、図５のパッド５３に基板４９が固定された撮像素子２９の背面図である。図７に示すように、パッド５３は、基板４９の一端部５７で露出する導体５５に接合する小さな面積で形成してもよい。この場合、低融点導電材４１が溶融する際の撮像素子２９への熱ストレスを抑制できる。
低融点導電材４１としては、例えばペースト状のフラックスにハンダ粉を練り込んだクリームハンダとすることができる。クリームハンダを用いることにより、微細なパターンを印刷装置によりパッド５３や導体５５に転写することができる。
図８は、図３に示した基板４９の平面図である。基板４９は、同一平面上に線状の複数（例えば、実施の形態では４本）の導体５５が平行に並び、これらが絶縁被覆された板状に成形される。基板４９は、導体５５の延在方向の一端部５７および他端部６１の辺が、撮像素子２９の１辺より短い四角形で形成される。基板４９は、一端部５７および他端部６１における導体５５が、板面表裏の少なくとも一方で露出する。実施の形態１では、上面側のみで一端部５７と他端部６１の導体５５が露出する。
基板４９としては、例えば可撓性を有するＦＦＣ（フレキシブル・フラット・ケーブル）等を用いることができる。
なお、基板４９は、導体５５が絶縁被覆されるものの他、絶縁基板に導体５５が印刷されるものであってもよい。この基板４９としては、可撓性を有する絶縁基板に導体５５をパターン印刷したＦＰＣ（フレキシブル・プリント・配線板）や、絶縁基板に導体５５をパターン印刷した積層基板等を用いることができる。この場合、パッド５３や心線６３との接続部以外の導体５５は、絶縁層により覆われることが好ましい。
導体５５の露出部は、予めマスキング等により板面表裏の少なくとも一方の絶縁被覆が被覆されないようにして形成することができる。また、導体５５の露出部は、板面表裏の少なくとも一方の絶縁被覆を除去して露出されてもよい。いずれの場合においても、導体同士の間には、絶縁被覆が挟まれた状態で存在する。
図９は、図８に示した基板４９の下面図である。カメラモジュール４５は、基板４９に、導体５５と導通する電装部品６５（図３参照）が実装される。電装部品６５としては、例えばノイズ低減などに効果があるバイパスコンデンサが上げられる。基板４９には、電装部品６５を実装するためのランド６７が形成される。実施の形態１では、ランド６７は、基板４９の下面側に形成される。ランド６７は、ビアホール６９を介して基板４９の表面側の導体５５に接続される。
また、カメラモジュール４５は、図３に示すように、基板４９の他端部６１で露出した導体５５に、ケーブル２５の複数の心線６３のそれぞれが接続される。実施の形態１において、ケーブル２５には、複数の心線６３が同一平面上に配置され、一括して絶縁被覆されるリボン状のケーブル２５が用いられる。
ケーブル２５は、心線６３がそれぞれ内部被覆に覆われる。内部被覆に覆われてそれぞれ絶縁された複数の心線６３は、一括して内部被覆の外側からシールドにより覆われる。
次に、実施の形態１に係るカメラモジュール４５のケーブル接続方法を、図１０を参照して説明する。
図１０は、カメラモジュール４５のケーブル接続方法における手順の一例を表した工程図である。
カメラモジュール４５のケーブル接続方法は、上面が水平面となる定盤７１などに撮像素子２９が配置される。撮像素子２９は、例えば背面５１が上側となるように載置される。この撮像素子２９のパッド５３と、基板４９の導体５５には、導電材塗布工程により予め低融点導電材４１が塗布される。
低融点導電材４１が塗布された基板４９は、端面当接工程により、基板４９の一端面５９を、撮像素子２９の背面５１に当接する。基板４９の一端面５９が背面５１に当接されることにより、パッド５３および導体５５に塗布された低融点導電材４１は、近接若しくは接触する。
次に、導電材固着工程により、低融点導電材４１の融点より高い温度の高温空気７３を低融点導電材４１に吹き付ける。低融点導電材４１の溶融の後、室温冷却して低融点導電材４１を固化させる。これにより、撮像素子２９と基板４９とは、溶融した固化した低融点導電材４１を介してパッド５３と導体５５とが導通接続される。
最後に、ケーブル接続工程により、基板４９の他端部６１で露出した導体５５に、ケーブル２５の複数の心線６３のそれぞれを接合する。これにより、カメラモジュール４５のケーブル接続が終了する。
なお、カメラモジュールのケーブル接続方法は、導電材固着工程が、低融点導電材４１に、低融点導電材４１の融点より高い温度のレーザ光を照射し、溶融した低融点導電材４１を介してパッド５３と導体５５とを導通接続するものであってもよい。
また、カメラモジュールのケーブル接続方法は、導電材固着工程が、リフロー炉により加熱し、溶融した低融点導電材４１を介してパッド５３と導体５５とを導通接続するものであってもよい。
また、基板４９への電装部品６５の実装は、撮像素子２９と基板４９の接合前、接合後、或いは、撮像素子２９と基板４９の接合と同時に行ってもよい。また、基板４９とケーブル２５との接合は、撮像素子２９と基板４９の接合前、接合後、或いは、撮像素子２９と基板４９の接合と同時に行ってもよい。
次に、上記した実施の形態１に係るカメラ１００の構成による作用を説明する。
実施の形態１に係るカメラモジュール４５は、例えば１辺が１ｍｍ以下の四角形で形成され、撮像面と反対の背面５１に複数のパッド５３が設けられる撮像素子２９を備える。カメラモジュール４５は、同一平面上に線状の複数の導体５５が平行に並び導体５５の延在方向の一端部５７および他端部６１の辺が撮像素子２９の１辺より短い四角形の板状に絶縁被覆され、一端部５７および他端部６１における導体５５が板面表裏の少なくとも一方で露出する基板４９を備える。カメラモジュール４５は、基板４９の一端面５９を背面５１に当接して露出した一端部５７の導体５５をパッド５３にそれぞれ接続する低融点導電材４１を備える。
このように、実施の形態１に係るカメラモジュール４５では、撮像素子２９の背面５１に、複数のパッド５３が設けられる。この撮像素子２９の背面５１には、基板４９の一端部５７における一端面５９が当接されている。基板４９は、導体同士の間に、絶縁被覆が挟まれた状態で存在する。従って、基板４９の一端面５９には、導体５５の端面と、絶縁被覆の端面とが同一平面上で配置されている。これにより、基板４９の一端部５７は、複数の導体５５と、導体同士を接続する絶縁被覆とにより複合構造の平坦な端面を有した板状となっている。
基板４９は、一端面５９が、板状の表裏面に対し直交面となることが好ましい。これにより、基板４９は、撮像素子２９の背面５１への位置あわせ時、一端面５９を背面５１に対して垂直方向から当てることができる。基板４９は、背面５１に対して一端面５９が平行に対向するので、背面５１への当接時に、滑りが生じにくい。換言すれば、基板４９は、撮像素子２９に対して位置決めしやすい。
また、基板４９は、板状に形成されるので、微細部品でありながらも極細心線１本に比べ、厚み方向でのチャックが比較的容易に行える。これにより、基板４９は、撮像素子２９のパッド５３に対して容易且つ高精度な位置決めが可能となる。その結果、基板４９は、自動化による位置決めも容易となる。
また、基板４９は、板状の一端部５７が、撮像素子２９の１辺（例えば１ｍｍ）よりも小さい四角形となる。一端部５７は、上記のように、導体同士の間に絶縁被覆が挟まれた複合構造となる。一端部５７は、導体５５とほぼ同一径の従来の極細心線１本に比べ、座屈荷重を大きくすることができる。これにより、基板４９は、従来の極細心線を軸線方向でパッド５３へ当ててろう付けする場合に比べ、変形を抑制しながら高精度に位置決めが可能となる。その結果、自動化の際におけるろう付け工程時の歩留まりを向上させることができる。
背面５１に一端面５９が当接した撮像素子２９および基板４９は、パッド５３と導体５５が直交して接触若しくは近接する。つまり、パッド５３と導体５５とは、直交方向の入隅部を形成する。この入隅部には、低融点導電材４１が固化される。パッド５３と導体５５とは、双方に密着して固化した低融点導電材４１により導通固定される。その結果、低融点導電材４１は、パッド５３と導体５５との導通に加え、撮像素子２９と基板４９とを固定することができる。
なお、基板４９は、一端面５９と表裏面との成す角度が９０度に限定されない。基板４９は、表裏面に対して一端面５９を９０度以外の角度で形成することにより、撮像素子２９の撮像方向を、水平方向の基板４９に対して仰角や伏角の方向へ向けることができる。このように、基板４９に対して撮像素子２９を傾斜させる構成は、挿入方向に対して観察方向が傾斜する例えば斜視内視鏡に好適に用いることができる。
従って、実施の形態１に係るカメラモジュール４５によれば、熟練技能を必要とせずにパッド５３と導体５５を位置決めでき、自動化による組立を容易に可能とすることにより、量産化を実現し、製造コストを低減できる。
また、カメラモジュール４５は、基板４９の他端部６１で露出した複数の導体５５に、ケーブル２５の複数の心線６３のそれぞれが接続される。
このカメラモジュール４５では、基板４９の他端部６１で露出した導体５５に、ケーブル２５の心線６３が接続される。四角形に形成される基板４９は、撮像素子２９の背面５１に当接する一端部５７の辺が、撮像素子２９の１辺（例えば１ｍｍ以下）よりも小さく形成される。一方、基板４９において、一端部５７の辺に直交する平行な一対の側辺は、撮像素子２９の１辺よりも小さくする制約がない。すなわち、この基板４９の側辺は、１辺よりも長く形成できる。このため、基板４９は、他端部６１で導体５５を一端部５７よりも大きく露出させることができる。基板４９の他端部６１では、延在方向に大きく露出した線状の導体５５に、ケーブル２５の平行な心線６３が容易にろう付け可能となる。
また、カメラモジュール４５は、ケーブル２５の内部被覆に覆われてそれぞれ絶縁された複数の心線６３が一括して内部被覆の外側からシールドにより覆われる。
このカメラモジュール４５では、ケーブル２５の心線６３に生じるクロストークが抑制される。例えばカメラモジュール４５を構成部材として用いたカメラ１００は、内視鏡の処置具挿通チャンネル（例えば、鉗子チューブ）に挿入されて使用される場合がある。この場合、カメラ１００に接続されるケーブル２５を覆うシールドは、例えば内視鏡側撮像素子に接続される画像信号用電線とのクロストークを有効に抑制できる。
また、カメラモジュール４５は、基板４９に、導体５５と導通する電装部品６５が実装される。
このカメラモジュール４５では、ノイズ低減などに効果がある電装部品６５（例えば、バイパスコンデンサ）を実装するとき、新たにコンデンサ実装用の変換基板などを追加せずに、基板４９に電装部品６５を直接実装することができる。これにより、追加部品を必要とせずに、電装部品６５の実装が行える。
また、実施の形態１に係るカメラ１００は、カメラモジュール４５と、レンズ４３とを備える。
このように、実施の形態１に係るカメラ１００では、撮像部位からの光をレンズ４３によってカメラモジュール４５における撮像素子２９の受光面に結像させる。撮像素子２９は、結像光を電気信号に変換し、この電気信号を画像信号として、カメラモジュール４５の構成部品である基板４９を介してケーブル２５へ出力する。カメラ１００は、微細部品である撮像素子２９に対するケーブル２５の接続が、基板４９を介することにより容易且つ高精度に行える。これにより、カメラ１００は、自動化による量産化が可能となる。
また、カメラモジュールのケーブル接続方法は、１辺が１ｍｍ以下の四角形で形成された撮像素子２９の撮像面と反対の背面５１に設けられた複数のパッド５３と、撮像素子２９の背面５１と接続される板状の基板４９の一端部５７から他端部６１までに露出して設けられた線状の複数の導体５５と、のうち少なくとも一方に未固化の低融点導電材４１を塗布する導電材塗布工程と、基板４９の一端面５９を背面５１に当接する端面当接工程と、低融点導電材４１に、低融点導電材４１の融点より高い温度の高温空気７３を吹き付け、溶融した低融点導電材４１を介してパッド５３と導体５５とを導通接続する導電材固着工程と、他端部６１で露出した複数の導体５５にケーブル２５の複数の心線６３のそれぞれを接合するケーブル接続工程と、を含む。
このように、実施の形態１に係るカメラモジュールのケーブル接続方法では、導電材固着工程によりパッド５３と導体５５とにクリームハンダが塗布される。クリームハンダが塗布されたパッド５３と導体５５とは、端面当接工程において、基板４９の一端面５９が撮像素子２９の背面５１に当接される。これにより、複数のパッド５３と複数の導体５５とは、容易且つ高精度に一括して位置決めされる。パッド５３と導体５５とは、この位置決め状態で保持されながら、導電材固着工程により高温空気７３が吹き付けられてクリームハンダが溶融される。溶融したクリームハンダは、パッド５３と導体５５とに固着される。一端部５７が撮像素子２９に接続される基板４９は、他端部６１で導体５５が延在方向に沿って大きな面積で露出される。これにより、ケーブル２５の心線６３と、基板４９の他端部６１における導体５５とのろう付けは、導体５５と心線６３とが双方の延在方向に平行となって容易に可能となる。
さらに、カメラモジュールのケーブル接続方法では、複数の導体５５が一端部５７で露出した基板４９の一端面５９を、撮像素子２９の背面５１に当接することにより、微細部品であるパッド５３および導体５５の位置決めを容易且つ同時に行うことができる。撮像素子２９に接続された基板４９には、線状の導体５５を延在方向に大きな面積で露出させることができる。また、線状の導体５５と心線６３とは、平行にろう付けできる。このため、カメラモジュールのケーブル接続方法は、撮像素子２９に設けられる複数のパッド５３にそれぞれの心線６３の先端を軸線方向で直接ろう付けする従来方法に比べ、ケーブル２５を容易に接続できる。つまり、カメラモジュールのケーブル接続方法では、基板４９を介することにより、従来では手作業での限界であった微細部品のパッド５３と導体５５とのろう付け作業が時間的、技術的に余裕を持って可能となり、撮像素子２９にケーブル２５を容易に接続できる。そして、これらの位置決めの容易性により、自動化による組立が容易に実現可能となる。
また、カメラモジュールのケーブル接続方法は、１辺が１ｍｍ以下の四角形で形成された撮像素子２９の撮像面と反対の背面５１に設けられた複数のパッド５３と、撮像素子２９の背面５１と接続される板状の基板４９の一端部５７から他端部６１までに露出して設けられた線状の複数の導体５５と、のうち少なくとも一方に未固化の低融点導電材４１を塗布する導電材塗布工程と、基板４９の一端面５９を背面５１に当接する端面当接工程と、低融点導電材４１に、低融点導電材４１の融点より高い温度のレーザ光を照射し、溶融した低融点導電材４１を介してパッド５３と導体５５とを導通接続する導電材固着工程と、他端部６１で露出した複数の導体５５にケーブル２５の複数の心線６３のそれぞれを接合するケーブル接続工程と、を含むものであってもよい。
このように、カメラモジュールのケーブル接続方法では、導電材固着工程における低融点導電材４１の溶融手段に、レーザ光が用いられる。レーザ光は、高温空気７３の吹き付けに比べ、照射領域を高精度に位置決めしながら、入熱量を低減しつつ局所的に深い溶け込みを可能にできる。このため、撮像素子２９に対する熱ストレスを抑制できる。また、レーザ光は、集光レンズを光軸に沿う方向に移動して、デフォーカスすることにより照射面積の増減を容易に制御できる。これにより、微細な低融点導電材４１の溶融池を高精度に形成できる。
また、カメラモジュールのケーブル接続方法は、１辺が１ｍｍ以下の四角形で形成された撮像素子２９の撮像面と反対の背面５１に設けられた複数のパッド５３と、撮像素子２９の背面５１と接続される板状の基板４９の一端部５７から他端部６１までに露出して設けられた線状の複数の導体５５と、のうち少なくとも一方に未固化の低融点導電材４１を塗布する導電材塗布工程と、基板４９の一端面５９を背面５１に当接する端面当接工程と、リフロー炉により加熱し、溶融した低融点導電材４１を介してパッド５３と導体５５とを導通接続する導電材固着工程と、他端部６１で露出した複数の導体５５にケーブル２５の複数の心線６３のそれぞれを接合するケーブル接続工程と、を含むものであってもよい。
このように、カメラモジュールのケーブル接続方法では、パッド５３と導体５５に、予めクリームハンダを塗布した撮像素子２９および基板４９がリフロー炉で加熱される。これにより、複数のパッド５３と導体５５とを、一括してろう付けできる。カメラモジュール４５は、基板４９の一端部５７と他端部６１とを別々に加熱することで、撮像素子２９への熱ストレスを抑制することができる。なお、カメラモジュール４５は、他端部６１における導体５５とケーブル２５の心線６３とにもクリームハンダを塗布して位置決めしておくことで、撮像素子２９とケーブル２５とを基板４９を介して同時にろう付けすることも可能となる。
（実施の形態２）
次に、実施の形態２に係る内視鏡システム１１、ならびに内視鏡システム１１を構成するカメラ２００（例えば、内視鏡）について説明する。実施の形態２において、実施の形態１に示した部材と同一の部材には、同一の符号を付して重複する説明は簡略化または省略する。
図１１は、実施の形態２に係るカメラ２００の要部を平面視、下面視および側面視で表した構成説明図である。なお、図１１には、カメラ２００の平面視を２００Ｕ、カメラ２００の下面視を２００Ｒ、カメラ２００の側面視を２００Ｓで示す。図１１において、平面視２００Ｕ、背面視２００Ｒでは、低融点導電材４１を省略している。
カメラ２００は、基板７５の一端部５７において、導体５５が表裏面で露出する。実施の形態２では、電装部品６５は、基板７５の上面側に実装される。
図１２は、基板７５の厚み方向に長い小長方形のパッド５３が形成された撮像素子７７の背面図である。カメラ２００は、撮像素子７７の背面５１に４つのパッド５３が設けられる。４つのパッド５３は、四角形の撮像素子７７のそれぞれの角部に近接して配置される。
カメラ２００は、カメラモジュール７９におけるパッド５３の形状が、円形、正方形または長方形のいずれかで形成される。
パッド５３は、四角形に形成されることにより、同一面積の円形に比べ、ハンダの固着強度を高くすることができる。
図１３は、基板７５の幅方向に長い長方形が形成された撮像素子７７の背面図である。パッド５３は、長方形で形成することにより、一方向の距離を大きくして、所望方向の固着強度を一方向以外の他方向に比べ高めることができる。
図１４は、円形のパッド５３が形成された撮像素子７７の背面図である。パッド５３は、円形で形成されることにより、四角形に比べ、隣接パッドとの干渉を小さくして、縦横に高密度な配置（例えば千鳥配列）が可能となる。
図１５は、図１２のパッド５３に基板７５が固定された撮像素子７７の背面図である。撮像素子７７の背面５１には、上側左右に２つの正方形のパッド５３が配置される。このパッド５３のそれぞれには、基板７５の一端部５７において露出した一対の導体５５が低融点導電材４１により導通接続される。また、撮像素子７７の背面５１には、下側左右に２つの正方形のパッド５３が配置される。このパッド５３のそれぞれには、基板７５の一端部５７において下面側で露出した一対の導体５５が低融点導電材４１により導通接続される。正方形のパッド５３には、低融点導電材４１が小さく固着するので、撮像素子７７への熱ストレスを抑制できる。
図１６は、図１３のパッド５３に基板７５が固定された撮像素子７７の背面図である。また、撮像素子７７は、パッド５３を長方形で形成した場合、四角形のパッド５３よりも大きな低融点導電材４１を固着させることができる。長方形のパッド５３には、低融点導電材４１が大きく固着するので、撮像素子７７の固定強度を高めることができる。
図１７は、図１１に示した基板７５の平面図である。基板７５の上面には、他端部６１に、４本の導体５５が露出する。この４本の導体５５のうち、右側２本の導体５５は、ビアホール６９を介して下面側へ接続される。左側２本の導体５５のうち一方は一端部５７で露出し、他方は後方のランド６７に接続される。前方のランド６７は、一端部５７で露出する導体５５に接続される。従って、基板７５は、上面の一端部５７に、２本の導体５５が露出する。
図１８は、図１１に示した基板７５の下面図である。一方、基板７５の下面には、一端部５７に、２本の導体５５が露出する。この２本の導体５５のうち、右側の一方は、上面の一方のビアホール６９に接続する。他方の一本は、上面の後方のランド６７に接続する。基板７５の下面には、１本の短導体８１が設けられる。短導体８１の後端は、上面の他方のビアホール６９に接続する。短導体８１の前端は、上面の前方のランド６７に接続する。
このカメラモジュール７９によれば、基板７５の一端部５７が、表裏から一対の低融点導電材４１により挟持されるので、片面側のみで導通接続される場合に比べ、撮像素子７７と基板７５との固定強度を高くすることができる。
実施の形態２に係るカメラモジュール７９においても、熟練技能を必要とせずにパッド５３と導体５５を位置決めでき、自動化による組立を容易に可能とすることにより、量産化を実現し、製造コストを低減できる。
（実施の形態３）
次に、実施の形態３に係る内視鏡システム１１、ならびに内視鏡システム１１を構成するカメラ３００（例えば、内視鏡）について説明する。実施の形態３において、実施の形態１に示した部材と同一の部材には、同一の符号を付して重複する説明は簡略化または省略する。
図１９は、実施の形態３に係るカメラ３００の要部を平面視、下面視および側面視で表した構成説明図である。なお、図１９には、カメラ３００の平面視を３００Ｕ、カメラ３００の下面視を３００Ｒ、カメラ３００の側面視を３００Ｓで示す。図１９において、平面視３００Ｕ、背面視３００Ｒでは、低融点導電材４１を省略している。
このカメラ３００は、実施の形態２と同じカメラモジュール７９が用いられる。一方、ケーブル８３が、複数の心線６３を束ねた丸型となる。ケーブル８３は、それぞれの心線６３が絶縁被覆される。それぞれの心線６３は、末端の絶縁被覆が除去されて露出した導体５５が、基板７５の他端部６１におけるそれぞれの導体５５に接続される。このように、カメラ３００には、一般的な丸型のケーブル８３が用いられてもよい。
実施の形態３に係るカメラモジュール７９においても、熟練技能を必要とせずにパッド５３と導体５５を位置決めでき、自動化による組立を容易に可能とすることにより、量産化を実現し、製造コストを低減できる。
以上、図面を参照しながら各種の実施の形態について説明したが、本開示はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例、修正例、置換例、付加例、削除例、均等例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。また、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した各種の実施の形態における各構成要素を任意に組み合わせてもよい。
なお、本出願は、２０１８年４月６日出願の日本特許出願（特願２０１８−０７４００４）に基づくものであり、その内容は本出願の中に参照として援用される。
本開示は、熟練技能を必要とせずにパッドと導体を位置決めでき、自動化による組立を容易に可能とすることにより、量産化を実現し、製造コストを低減できるカメラモジュール、カメラ、およびカメラモジュールのケーブル接続方法として有用である。
２５ ケーブル
２９ 撮像素子
４１ 低融点導電材
４３ レンズ
４５ カメラモジュール
４９ 基板
５１ 背面
５３ パッド
５５ 導体
５７ 一端部
５９ 一端面
６１ 他端部
６３ 心線
６５ 電装部品
７３ 高温空気
７５ 基板
７９ カメラモジュール
１００、２００、３００ カメラ

Claims (11)

  1. 四角形で形成され、撮像面と反対の背面に複数のパッドが設けられる撮像素子と、
    線状の複数の導体が並び前記導体の延在方向の一端部および他端部の辺が前記撮像素子の１辺より短い四角形の板状に絶縁被覆され、前記一端部および前記他端部における前記導体が板面表裏の少なくとも一方で露出する基板と、
    前記基板の一端面を前記背面に当接して露出した前記一端部の前記複数の導体を前記パッドにそれぞれ接続する導電材と、を備える、
    カメラモジュール。
  2. 前記基板の他端部で露出した前記複数の導体に、ケーブルの複数の心線のそれぞれが接続される、
    請求項１に記載のカメラモジュール。
  3. 前記ケーブルの内部被覆に覆われてそれぞれ絶縁された前記複数の心線が一括して前記内部被覆の外側からシールドにより覆われる、
    請求項２に記載のカメラモジュール。
  4. 前記基板に、前記導体と導通する電装部品が実装される、
    請求項１〜３のうちいずれか一項に記載のカメラモジュール。
  5. 前記パッドの形状が、円形、正方形または長方形のいずれかで形成される、
    請求項１〜４のうちいずれか一項に記載のカメラモジュール。
  6. 請求項１〜５のうちいずれか一項に記載のカメラモジュールと、
    前記撮像素子の撮像面側に配置されるレンズと、を備える、
    カメラ。
  7. 前記撮像素子は、１辺が１ｍｍ以下である、
    請求項１〜６のいずれか一項に記載のカメラモジュール。
  8. 撮像素子を含むカメラモジュールにケーブルを接続する方法であって、
    前記撮像素子の撮像面と反対の背面に設けられた複数のパッドと、前記撮像素子の前記背面と接続される板状の基板の一端部から他端部までに露出して設けられた線状の複数の導体と、のうち少なくとも一方に未固化の導電材を塗布する導電材塗布工程と、
    前記基板の一端面を前記背面に当接する端面当接工程と、
    前記導電材に、前記導電材の融点より高い温度の高温空気を吹き付け、溶融した前記導電材を介して前記パッドと前記導体とを導通接続する導電材固着工程と、
    前記他端部で露出した前記複数の導体にケーブルの複数の心線のそれぞれを接合するケーブル接続工程と、を含む、
    カメラモジュールのケーブル接続方法。
  9. 撮像素子を含むカメラモジュールにケーブルを接続する方法であって、
    前記撮像素子の撮像面と反対の背面に設けられた複数のパッドと、前記撮像素子の前記背面と接続される板状の基板の一端部から他端部までに露出して設けられた線状の複数の導体と、のうち少なくとも一方に未固化の導電材を塗布する導電材塗布工程と、
    前記基板の一端面を前記背面に当接する端面当接工程と、
    前記導電材に、前記導電材の融点より高い温度のレーザ光を照射し、溶融した前記導電材を介して前記パッドと前記導体とを導通接続する導電材固着工程と、
    前記他端部で露出した前記複数の導体にケーブルの複数の心線のそれぞれを接合するケーブル接続工程と、を含む、
    カメラモジュールのケーブル接続方法。
  10. 撮像素子を含むカメラモジュールにケーブルを接続する方法であって、
    前記撮像素子の撮像面と反対の背面に設けられた複数のパッドと、前記撮像素子の前記背面と接続される板状の基板の一端部から他端部までに露出して設けられた線状の複数の導体と、のうち少なくとも一方に未固化の導電材を塗布する導電材塗布工程と、
    前記基板の一端面を前記背面に当接する端面当接工程と、
    リフロー炉により加熱し、溶融した前記導電材を介して前記パッドと前記導体とを導通接続する導電材固着工程と、
    前記他端部で露出した前記複数の導体にケーブルの複数の心線のそれぞれを接合するケーブル接続工程と、を含む、
    カメラモジュールのケーブル接続方法。
  11. 前記撮像素子の１辺が１ｍｍ以下の四角形で形成された、
    請求項７〜９のうちいずれか一項に記載のカメラモジュールのケーブル接続方法。
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