WO2015019671A1

WO2015019671A1 - 内視鏡用撮像ユニット

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Publication number: WO2015019671A1
Application number: PCT/JP2014/062466
Authority: WO
Inventors: 石川　真也
Original assignee: オリンパスメディカルシステムズ株式会社
Priority date: 2013-08-05
Filing date: 2014-05-09
Publication date: 2015-02-12
Also published as: JPWO2015019671A1; JP5767414B2; US20160029879A1; US9462933B2

Abstract

　撮像素子、電気ケーブル、電子部品及び前記撮像素子と前記電子部品と前記電気ケーブルとを電気的に接続する電子回路部を具備してなる内視鏡用撮像ユニットにおいて、前記電子回路部を、厚さ方向に積層されたリジッドプリント配線板及びフレキシブルプリント配線板によって構成し、前記ケーブルの先端部を前記リジッドプリント配線板に略直交するように接合し、前記電子部品を前記フレキシブルプリント基板の後方に延出する延出部上に実装する。

Description

内視鏡用撮像ユニット

　本発明は、裏面に接続用端子部を有する撮像素子を備えた内視鏡用撮像ユニットに関する。

　生体の体内や構造物の内部等の観察が困難な箇所を観察するために、生体や構造物の外部から内部に導入可能であって、光学像を撮像するための撮像ユニットを具備した内視鏡が、例えば医療分野や工業分野において利用されている。

　内視鏡用撮像ユニットは、被写体像を結像する対物レンズと、対物レンズの結像面に配設された一般にＣＣＤ（電荷結合素子）やＣＭＯＳ（相補型金属酸化膜半導体）センサ等と称される撮像素子を具備してなる。

　撮像素子には、基板上への実装面積を小さくするために、撮像素子の光が入射する面（受光面）とは反対側である裏面に、基板との電気的な接続を行うための接続用端子部が設けられた形態のものがある。例えば日本国特開２００７－７３９５８号公報には、裏面に接続用端子部が設けられた撮像素子のパッケージが開示されている。このような裏面に接続用端子部を有する撮像素子を用いれば、実装面積を小さくすることが可能である。

　日本国特開２００７－７３９５８号に開示されているような、裏面に接続用端子部を有する撮像素子を内視鏡用撮像ユニットに用いる場合、撮像素子をフレキシブルプリント配線板上に実装し、当該フレキシブルプリント配線板を屈曲させて光軸に沿って後方（被写体とは反対方向）へ延出させ、その先端部において内視鏡内に配設された電気ケーブルを接続する形態が採用され得る。このように、撮像素子が実装されたフレキシブルプリント配線板を屈曲させて後方へ延出させることによって、撮像ユニットの外形の光軸に直交する平面への投影面積を小さくすることが可能となる。

　日本国特開２００７－７３９５８号に開示されているように、撮像素子を実装したフレキシブルプリント配線板を後方へ延出させ、この延出部に電子部品を実装し、さらに電気ケーブルを接続する場合には、フレキシブルプリント配線板の面積が増大する。特に、複数の電子部品をフレキシブルプリント配線板に実装する場合には、配線を配置するために必要な面積も広くなる。フレキシブルプリント配線板の面積の増大は、内視鏡用撮像ユニットの大型化に繋がるため、好ましくない。

　本発明は、上述した点に鑑みてなされたものであって、電子部品の実装に必要な基板の面積を確保しつつ、内視鏡用撮像ユニットの細径化と光軸方向の短縮化を実現することを課題とする。

　本発明の一態様による内視鏡用撮像ユニットは、受光面とは反対側の面である裏面上に配列された複数の接続用端子部を有する撮像素子、前記撮像素子と外部機器とを電気的に接続する電気ケーブル、前記撮像素子に電気的に接続される電子部品、及び前記撮像素子と前記電子部品が実装され、かつ前記撮像素子と前記電気ケーブルとを電気的に接続する電子回路部、を具備する、内視鏡に設けられる内視鏡用撮像ユニットであって、前記電子回路部は、平板状のリジッドプリント配線板、可撓性を有するフレキシブルプリント配線板、及び前記リジッドプリント配線板及び前記フレキシブルプリント配線板のいずれか一方に形成され、前記複数の接続用端子部が接合された複数のパッド、を有して構成され、前記フレキシブルプリント配線板は、前記受光面に直交する軸に沿って前記撮像素子を前記受光面側から見た場合に前記撮像素子の後方に隠れる領域内において、前記リジッドプリント配線板の一方の主面上に固着し、当該フレキシブルプリント配線板と前記リジッドプリント配線板とを電気的に接続する固着部、前記固着部の外周部から延出し、前記電子部品が実装される延出部、及び前記延出部が前記撮像素子から遠ざかる方向へ延出するように、前記固着部と前記延出部との境界に沿って当該フレキシブルプリント配線板を折り曲げた屈曲部、を有して構成され、前記リジッドプリント配線板は、前記電気ケーブルの先端部が接合され、当該リジッドプリント配線板と前記電気ケーブルとを電気的に接続する電気ケーブル接続部を有して構成されており、前記電気ケーブル接続部は、前記リジッドプリント配線板の厚さ方向に沿って延在する金属膜部、及び前記電気ケーブルの先端部が前記金属膜部の延在方向に沿った状態で前記金属膜部に接合されるように、前記先端部を案内する案内部、を有して構成される。

内視鏡の構成を説明する図である。内視鏡の先端部の構成を説明する図である。撮像素子、電子回路部及び電気ケーブルの先端部の側面図である。電子回路部の斜視図である。電子回路部の分解図である。ケーブル接続部の第１の変形例を示す図である。ケーブル接続部の第２の変形例を示す図である。ケーブル接続部の第３の変形例を示す図である。第２の実施形態における、撮像素子、電子回路部及び電気ケーブルの先端部の側面図である。

　以下に、本発明の好ましい形態について図面を参照して説明する。なお、以下の説明に用いる各図においては、各構成要素を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、構成要素毎に縮尺を異ならせてあるものであり、本発明は、これらの図に記載された構成要素の数量、構成要素の形状、構成要素の大きさの比率、及び各構成要素の相対的な位置関係のみに限定されるものではない。

（第１の実施形態）　
　以下に、本発明の実施形態の一例を説明する。まず、図１を参照して、本発明に係る内視鏡用撮像ユニット１を具備する内視鏡１０１の構成の一例を説明する。なお、以下では、内視鏡用撮像ユニット１を、単に撮像ユニット１と称するものとする。

　本実施形態の内視鏡１０１は、人体等の被検体内に導入可能であって被検体内の所定の観察部位を光学的に撮像する構成を有する。なお、内視鏡１０１が導入される被検体は、人体に限らず、他の生体であってもよいし、機械や建造物等の人工物であってもよい。

　本実施形態の内視鏡１０１は一例として、被検体の内部に導入される挿入部１０２と、この挿入部１０２の基端に位置する操作部１０３と、この操作部１０３の側部から延出するユニバーサルコード１０４とで主に構成されている。

　挿入部１０２は、先端に配設される先端部１１０、先端部１１０の基端側に配設される遠隔操作によって湾曲する湾曲部１０９、及び湾曲部１０９の基端側に配設され操作部１０３の先端側に接続される可撓性を有する可撓管部１０８が連設されて構成されている。なお、内視鏡１０１は、挿入部に可撓性を有する部位を具備しない、いわゆる硬性鏡と称される形態のものであってもよい。また、内視鏡１０１は、遠隔操作によって湾曲する湾曲部を有していない形態であってもよい。

　先端部１１０には、撮像ユニット１及び照明光出射部１１３（図１には不図示）が設けられている。また、操作部１０３には、湾曲部１０９の湾曲を操作するためのアングル操作ノブ１０６が設けられている。

　ユニバーサルコード１０４の基端部には外部装置１２０に接続される内視鏡コネクタ１０５が設けられている。内視鏡コネクタ１０５が接続される外部装置１２０は、例えば、光源部、画像処理部及び画像表示部１２１を具備して構成されている。

　また、内視鏡１０１は、ユニバーサルコード１０４、操作部１０３及び挿入部１０２内に挿通された、電気ケーブル１１５及び光ファイバ束１１４（図１には不図示）を具備している。

　電気ケーブル１１５は、コネクタ部１０５と撮像ユニット１とを電気的に接続するように構成されている。コネクタ部１０５が外部装置１２０に接続されることによって、撮像ユニット１は、電気ケーブル１１５を介して外部装置１２０に電気的に接続される。この電気ケーブル１１５を介して、外部装置１２０から撮像ユニット１へのグランド（接地電位）への接続、電力の供給及び外部装置１２０と撮像ユニット１との間の信号の入出力が行われる。

　外部装置１２０に設けられた画像処理部は、撮像ユニット１から出力された撮像素子出力信号に基づいて映像信号を生成し、画像表示部１２１に出力する構成を有している。すなわち、本実施形態では、撮像ユニット１により撮像された光学像が、映像として表示部１２１に表示される。なお、画像処理部及び画像表示部１２１の一部又は全部は、内視鏡１０１に配設される構成であってもよい。

　また、光ファイバ束は、外部装置１２０の光源部から発せられた光を、先端部１１０の照明光出射部１１３にまで伝えるように構成されている。なお、光源部は、内視鏡１０１の操作部１０３や先端部１１０に配設される構成であってもよい。

　次に、先端部１１０の構成を説明する。図２に示すように、先端部１１０には、撮像ユニット１及び照明光出射部１１３が、保持部１１１に対して固定された状態で配設されている。保持部１１１は、先端部１１０の先端面に露出する硬質な部材である。

　本実施形態では一例として、撮像ユニット１は、図２中に矢印Ｌで示す先端部１１０の長手方向（挿入軸方向）に沿って先端方向を撮像するように配設されている。より具体的には、撮像ユニット１は、後述する対物レンズ４の光軸Ｏが挿入部１０２の長手方向に沿うように配設されている。なお、撮像ユニット１は、光軸Ｏが、挿入部１０２の長手方向に対して所定の角度をなすように配設されるものであってもよい。

　また、照明光出射部１１３は、光ファイバ束１１４から出射された光を、撮像ユニット１の被写体を照明するように出射する構成を有している。本実施形態では、照明光出射部１１３は、挿入部１０２の長手方向に沿って、先端部１１０の先端面から先端方向に向かって光を出射するように構成されている。

　撮像ユニット１は、対物レンズ４、撮像素子１０及び電子部品２３を具備して構成されている。撮像ユニット１を構成するこれらの部材は、略枠形状の保持枠３によって保持されている。本実施形態では、保持枠３は、光軸Ｏの周囲を囲う筒状の部材である。

　なお以下において、撮像ユニット１の光軸Ｏに沿って、撮像ユニット１から被写体へ向かう方向（図２において左方）を前方と称し、その反対の方向を後方と称するものとする。

　対物レンズ４は、筒形状のレンズ鏡筒２内に配設され、被写体像を撮像素子１０の受光面１０ａ上に結像するための１つ又は複数のレンズ等の光学部材からなる。なお、対物レンズ４は、反射鏡、プリズム又は光学フィルタ等の光学素子を含む形態であってもよい。また、対物レンズ４は、焦点距離の変更が可能な構成を有する形態であってもよい。

　撮像素子１０は、ＣＣＤやＣＭＯＳセンサ等のイメージセンサである。本実施形態では、一例として、撮像素子１０は、受光面１０ａ上に接着された透明な部材である保護ガラス１１を介して、保持枠３内の所定の位置に固定されている。撮像素子１０は、受光面１０ａが、光軸Ｏと略直交するように配設されている。

　撮像素子１０は、詳しくは後述する電子回路部２０を介して、撮像ユニット１から内視鏡１０１内に延出する電気ケーブル１１５の先端部に電気的に接続されている。電気ケーブル１１５は、撮像素子１０と外部機器とを電気的に接続するように構成されている。ここで、外部機器とは、本実施形態ではコネクタ部１０５であるが、外部機器の形態は特に限定されるものではない。例えば、撮像ユニット１とコネクタ部１０５とを電気的に接続する電気ケーブル１１５が分割可能な構成である場合には、外部機器とは、この電気ケーブル１１５を分割可能とするコネクタ等の構成となる。また例えば、内視鏡が画像処理部を備えた電子回路部を内部に備える形態のものである場合には、外部機器はこの電子回路部となる。

　電子回路部２０には、１つ又は複数の電子部品２３が実装されており、電子部品２３は、電子回路部２０を介して撮像素子１０及び電気ケーブル１１５の少なくとも一方に電気的に接続されている。

　撮像素子１０の構成、及び撮像素子１０と電気ケーブル１１５とを接続する電子回路部２０の構成について、以下に説明する。図３は、撮像素子１０、電子回路部２０及び電気ケーブル１１５の先端部の側面図である。図４は、撮像素子１０、電子回路部２０及び電気ケーブル１１５の先端部の斜視図である。図５は、電子回路部を分解した図である。

　撮像素子１０は、受光面１０ａとは反対を向く面である裏面１０ｂ上に、金属等の導電性の材料からなる複数の接続用端子部１２が配列されている。本実施形態の撮像素子１０のように、電子部品の所定の面に複数の接続用端子部が配列された表面実装用電子部品の形態は、一般にＢＧＡ（Ｂａｌｌ　Ｇｒｉｄ　Ａｒｒａｙ）やＬＧＡ（Ｌａｎｄ　Ｇｒｉｄ　Ａｒｒａｙ）等と称される。このような形態の表面実装用電子部品の接続用端子部と回路基板のパッドとは、例えば半田接合等の金属接合や導電性接着剤等の公知の技術によって接合され、電気的な導通がとられる。

　近年では、シリコン貫通電極（ＴＳＶ：Ｔｈｒｏｕｇｈ　Ｓｉｌｉｃｏｎ　Ｖｉａ）と称される技術によって、シリコンウェハから切り出された集積回路を有するチップ（ダイ）の裏面に、複数の接続用端子部を形成することが可能であり、当該集積回路を有するチップの実装面積を小さくすることができるようになっている。

　本実施形態の内視鏡用の撮像ユニット１に使用される撮像素子１０は、このようなシリコン貫通電極を用いたチップサイズレベル（ダイサイズレベル）の大きさのものであり、受光面１０ａに直交する方向から見た場合の大きさが例えばおよそ３ｍｍ四方である。

　本実施形態では一例として、撮像素子１０は、ＢＧＡと称される形態を有し、実装される前の状態において、複数の接続用端子部１２のそれぞれに半田製の略球状の部位である半田ボールが形成されている。

　前記撮像素子１０は、電子回路部２０に実装されている。電子回路部２０は、所定の厚さを有する略平板状の電子回路基板であるリジッドプリント配線板２１と、可撓性を有する略フィルム状の電子回路基板であるフレキシブルプリント配線板２２と、を有して構成されている。

　電子回路部２０は、撮像素子１０の複数の接続用端子部１２が接合される複数の導電性のパッド２０ａを有している。パッド２０ａは、リジッドプリント配線板２１及びフレキシブルプリント配線板２２のいずれか一方に設けられている。

　本実施形態では一例として、パッド２０ａは、リジッドプリント配線板２１に設けられている。すなわち、撮像素子１０は、リジッドプリント配線板２１に実装される。リジッドプリント配線板２１は、主面である第１面２１ａ及び第２面２１ｂ上に導電層を有し、所定の剛性を有する硬質な電子回路基板である。リジッドプリント配線板２１は、内部に配設される導電層を含めて３層以上の導電層を有する形態であってもよい。

　図５に示すように、リジッドプリント配線板２１は、所定の厚さの略矩形の平板形状を有している。リジッドプリント配線板２１は、光軸Ｏに沿う方向から見た場合において、撮像素子１０と略同等の外形を有している。

　撮像素子１０の接続用端子部１２は、リジッドプリント配線板２１の一方の主面である第１面２１ａ上に形成されたパッド２０ａに接合される。すなわち、リジッドプリント配線板２１の第１面２１ａは、撮像素子１０の受光面１０ａと略平行であり、受光面１０ａと同じ方向（撮像ユニット１の前方前方）を向く面である。撮像素子１０を所定の剛性を有するリジッドプリント配線板２１に実装することによって、撮像素子１０の接続用端子部１２とパッド２０ａとの接続の信頼性を向上させることができる。

　リジッドプリント配線板２１には、電気ケーブル１１５の先端部が接合されるケーブル接続部２１ｄが形成されている。ケーブル接続部２１ｄは、電気ケーブル１１５が接合された状態において、リジッドプリント配線板２１に形成された電子回路と電気ケーブル１１５とを電気的に接続するように構成されている。また、ケーブル接続部２１ｄに電気ケーブル１１５が接合された状態において、電気ケーブル１１５の先端部は、リジッドプリント配線板２１の第２面２１ｂに対して略直交し、電気ケーブル１１５は、この接合部から第１面２１ａとは反対方向（撮像ユニット１の後方）に向かって延出する。

　より具体的には、ケーブル接続部２１ｄは、リジッドプリント配線板２１の厚さ方向に沿って延在する金属膜部２１ｆと、電気ケーブル１１５の先端部が金属膜部２１ｆの延在方向に沿った状態で金属膜部２１ｆに接合されるように、電気ケーブル１１５の先端部を案内する案内部２１ｅとを有して構成されている。

　案内部２１ｅは、例えば電気ケーブル１１５の先端部を嵌め込むことが可能であって、リジッドプリント配線板の厚さ方向に沿って設けられた溝状もしくは孔状の部位である。

　金属膜部２１ｆは、リジッドプリント配線板２１に形成された電子回路と電気的に接続されている。金属膜部２１ｆは、リジッドプリント配線板２１の厚さ方向について、リジッドプリント配線板２１の厚さと略同一の長さを有して設けられている。

　本実施形態では一例として、図５に示すように、ケーブル接続部２１ｄは、リジッドプリント配線板２１の側面部２１ｃに形成されている。ケーブル接続部２１ｄは、側面部２１ｃにおいて第２面２１ｂに略直交する方向、すなわちリジッドプリント配線板２１の厚さ方向に沿ってリジッドプリント配線板２１の厚さ方向全体にわたって設けられた溝状の案内部２１ｅと、案内部２１ｅの内面全体を覆うように配設されリジッドプリント配線板２１の厚さ方向に延在する金属膜部２１ｆとを有して構成されている。

　なお、図示する本実施形態では、ケーブル接続部２１ｄは断面形状が略半円形状の溝部であるが、ケーブル接続部２１ｄは、断面形状が略Ｖ字形状や略矩形状の溝部であってもよい。

　電気ケーブル１１５は、溝状の案内部２１ｅ内において、案内部２１ｅの延在方向に沿った姿勢で、金属膜部２１ｆに半田付けされる。このように、案内部２１ｅは、半田付け作業時におけるリジッドプリント配線板２１対する電気ケーブル１１５の位置決めをして作業を容易にするとともに、半田付け後（接合後）におけるリジッドプリント配線板２１対する電気ケーブル１１５の先端部の姿勢を定める作用を有する。ここで、リジッドプリント配線板２１対する電気ケーブル１１５の先端部の姿勢とは、前述のように、電気ケーブル１１５の先端部が第２面２１ｂに略直交し、かつ電気ケーブル１１５がリジッドプリント配線板２１から後方に向かって延出する状態のことである。

　電気ケーブル１１５は、ケーブル接続部２１ｄの金属膜部２１ｆに半田付けされることにより、リジッドプリント配線板２１に形成された電子回路と電気的に接続される。この状態において、電気ケーブル１１５は、リジッドプリント配線板２１に実装された撮像素子１０と電気的に接続される。

　本実施形態のように、リジッドプリント配線板２１の側面部２１ｃに外側に向かって開いた溝状の案内部２１ｅを設け、前記案内部２１ｅの内面に電気ケーブル１１５が半田付けされる金属膜部２１ｆを設けることにより、半田付け作業時に半田ごてを当てることが容易となり、電気ケーブル１１５の先端部を金属膜部２１ｆに半田付けする作業を容易なものとすることができる。

　電気ケーブル接続部２１ｄの配置は特に限定されるものではないが、本実施形態では、図示するように、略矩形状であるリジッドプリント配線板２１の４つの側面のうちの、互いに平行な１対の側面に複数の電気ケーブル接続部２１ｄが形成されている。また、電気ケーブル接続部２１ｄの数は、撮像素子１０の駆動に必要となる電気ケーブル１１５の本数に応じて適宜に定められる。

　また、リジッドプリント配線板２１には、リジッドプリント配線板２１に形成された電子回路と、後述するフレキシブルプリント配線板２２に形成された電子回路とを電気的に接続するための基板接続部２１ｇが形成されている。

　本実施形態では、基板接続部２１ｇは、リジッドプリント配線板２１の第２面２１ｂ上に設けられた金属製のパッドである。基板接続部２１ｇは、リジッドプリント配線板２１に形成された電子回路と電気的に接続されている。

　フレキシブルプリント配線板２２は、フィルム状で可撓性を有する電子回路基板である。このような、可撓性を有する電子回路基板は、一般にＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ　Ｐｒｉｎｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔ）基板等と称される。フレキシブルプリント配線板２２の基本的な構造は公知の技術であるため、詳細な説明は省略するものとする。フレキシブルプリント配線板２２は、主面である第１面２２ａ及び第２面２２ｂ上に導電層を有する。なお、フレキシブルプリント配線板２２は、３層以上の導電層を有する形態であってもよい。

　フレキシブルプリント配線板２２は、撮像素子１０の後方において、リジッドプリント配線板２１と厚さ方向に積層される部位である固着部２２ｃと、固着部２２ｃから延出する部位である延出部２２ｄと、固着部２２ｃ及び延出部２２ｄの境界に沿って当該フレキシブルプリント配線板２２を折り曲げた部位である屈曲部２２ｅと、を有して構成されている。

　固着部２２ｃは、撮像ユニット１において、厚さ方向が光軸Ｏと略平行となるように配設される部位である。言い換えれば、固着部２２ｃは、撮像ユニット１において、主面が光軸Ｏと略直交するように配設される。

　以下においては、フレキシブルプリント配線板２２の一対の主面のうち、固着部２２ｃにおいて撮像ユニット１の前方を向く主面を、第１面２２ａと定める。すなわち、フレキシブルプリント配線板２２の第１面２２ａは、固着部２２ｃ内においては、撮像素子１０の受光面１０ａと略平行であり、かつ受光面１０ａと同じ方向（撮像ユニット１の前方）を向く面である。

　固着部２２ｃは、撮像ユニット１を光軸Ｏに沿って前方から見た場合に、撮像素子１０の後方に隠れる領域内において、リジッドプリント配線板２１の第１面２１ａまたは第２面２１ｂ上に固着される。ここで、リジッドプリント配線板２１及び固着部２２ｃの厚さ方向は一致していることから、リジッドプリント配線板２１及び固着部２２ｃは、厚さ方向に積層される。固着部２２ｃをリジッドプリント配線板２１に固着する方法は、接着剤や両面粘着テープ等、特に限定されるものではない。

　また、固着部２２ｃには、固着部２２ｃがリジッドプリント配線板２１に固着された状態において、リジッドプリント配線板２１に設けられた基板接続部２１ｇと、フレキシブルプリント配線板２２に形成された電子回路とを電気的に接続するように構成された基板接続部（不図示）が形成されている。リジッドプリント配線板２１の基板接続部２１ｇとフレキシブルプリント配線板２２の基板接続部との電気的な接続の形態は特に限定されるものではなく、例えば導電性接着剤、導電性接着フィルム、半田接合等が適用され得る。また、リジッドプリント配線板２１の基板接続部２１ｇとフレキシブルプリント配線板２２の基板接続部との接続は、両者に設けられた接点同士が機械的に直接接触することによって確立される形態であってもよい。

　固着部２２ｃがリジッドプリント配線板２１に固着されることによって、フレキシブルプリント配線板２２に形成された電子回路と、リジッドプリント配線板２１に形成された電子回路とが電気的に接続される。なお、導電性接着剤、導電性接着フィルム、もしくは半田接合であれば、リジッドプリント配線板２１とフレキシブルプリント配線板２２の電気的な接続と、リジッドプリント配線板２１とフレキシブルプリント配線板２２との機械的な固着と、両者間の電気的な接続を、同一の手段によって実現することが可能である。

　本実施形態では一例として、固着部２２ｃは、リジッドプリント配線板２１の後方を向く面である第２面２１ｂ上に固着される。すなわち、リジッドプリント配線板２１の第２面２２ｂと、フレキシブルプリント配線板２２の第１面２２ａとが向き合うように、リジッドプリント配線板２１と固着部２２ｃとが厚さ方向に積層されている。

　また、本実施形態では固着部２２ｃはリジッドプリント配線板２２よりも小さい略矩形状であり、外辺がリジッドプリント配線板２１の外辺と略平行となるように配設されている。なお、固着部２２ｄは、略三角形上や略六角形状等の他の多角形状であってもよい。

　延出部２２ｄは、固着部２２ｃの外周部から延出し、リジッドプリント配線板２１には固着されていない部位である。延出部２２ｄと固着部２２ｃとの境界部には、フレキシブルプリント配線板２２を折り曲げる屈曲部２２ｅが形成されている。

　屈曲部２２ｅは、フレキシブルプリント配線板２２を、第２面２２ｂを内側として折り曲げた部位である。フレキシブルプリント配線板２２に屈曲部２２ｅが形成されることによって、延出部２２ｄは、固着部２２ｃから撮像ユニット１の後方に向かうように延出する。

　延出部２２ｄは、固着部２２ｃがリジッドプリント配線板２１に固着され、かつ屈曲部２２ｅが形成された状態において、固着部２２ｃの外周部のうちの電気ケーブル１１５と干渉しない位置に設けられている。このような配置とすることにより、電気ケーブル１１５と、延出部２２ｄ及び電子部品２３との干渉を防ぐことができる。

　なお、リジッドプリント配線板２１が１つの延出部２２ｄを有する形態であってもよいし、複数の延出部２２ｄを有する形態であってもよい。また、屈曲部２２ｅにおいて固着部２２ｃと延出部２２ｄとが成す角度（内角）は、特に限定されるものではなく、鋭角であってもよいし、直角であってもよいし、鈍角であってもよい。

　延出部２２ｄには、電子部品２３が実装されている。電子部品２３は、フレキシブルプリント配線板２２に形成された電子回路に電気的に接続されている。電子部品２３は、例えばドライバＩＣや、コンデンサ、抵抗等であり、撮像素子１０を駆動に必要な形態のものが適宜に配設される。電子回路部２０に含まれる電子部品２３の種類や数は特に限定されるものではない。

　電子部品２３は、固着部２２ｃがリジッドプリント配線板２１に固着されることによって、撮像素子１０及び電気ケーブル１１５と電気的に接続される。

　本実施形態では一例として、フレキシブルプリント配線板２２は、２つの延出部２２ｄを有している。２つの延出部２２ｄは、略矩形状である固着部２２ｃの４つの外辺のうちの互いに平行な１対の外辺から、当該外辺に略直交する方向に延出している。ここで、延出部２２ｄが設けられる固着部２２ｃの外辺は、固着部２２ｃがリジッドプリント配線板２１に固着された状態において、リジッドプリント配線板２１のケーブル接続部２１ｄが配されていない外辺に沿った辺である。

　また、本実施形態では、屈曲部２２ｅにおいて固着部２２ｃと延出部２２ｄとが成す角度（内角）は、略直角である。したがって、フレキシブルプリント配線板２２に屈曲部２２ｅが形成されることによって、２つの延出部２２ｄは略平行な関係で、撮像ユニット１の後方に向かって延出する。

　したがって本実施形態では、撮像ユニット１を光軸Ｏに沿って前方から見た場合に、リジッドプリント配線板２１のケーブル接続部２１ｄが配されている外辺に対して、一対の延出部２２ｄは、略直交する関係となるように配設されている。この一対の略平行な延出部２２ｄの向かい合う面である第２面２２ｂ上に電子部品２３が実装されている。よって、撮像ユニット１を前方側から見た場合に、一対の延出部２２ｄ及び電子部品２３は、撮像素子１０の後方に隠れる。

　以上に説明したように、本実施形態の撮像ユニット１では、撮像素子１０はリジッドプリント配線板２１に実装されており、電子部品２３はリジッドプリント配線板２１に固着されるフレキシブルプリント配線板２２の延出部２２ｄに実装されている。そして、撮像ユニット１を前方側から見た場合に、リジッドプリント配線板２１は、撮像素子１０の後方に隠れる外形を有している。またフレキシブルプリント配線板２２及び電子部品２３も、撮像ユニット１を前方側から見た場合に、撮像素子１０の後方に隠れるように配設されている。

　また、電気ケーブル１１５は、先端部が、リジッドプリント配線板２１の厚さ方向に沿って後方に向かって延出するように、リジッドプリント配線板２１のケーブル接続部２１ｄに接合されている。

　ここで、一般に、電気ケーブルをプリント配線板のパッドとの接合強度を得るためには、接合面の面積を所定の値以上確保することが必要である。このため、例えばプリント配線板の主面上に設けられた複数のパッドに、複数の電気ケーブルを半田付けする場合には、電気ケーブルの先端部をプリント配線板の主面にたいして略平行に寝かせた状態で、パッドに半田付けしなければ、接合面の面積を増やすことができない。

　一方、本実施形態では、撮像素子１０がおよそ３ｍｍ四方の大きさである場合、リジッドプリント配線板２１も同様におよそ３ｍｍ四方の大きさとなる。このような僅かな面積のプリント配線板に複数の電気ケーブルを接合するための複数のパッドを設けた場合、小さなパッドが狭い間隔で密集するため、半田付け作業は難易度が高い。また、電気ケーブルの先端部がプリント配線板の主面に沿う方向に延出するため、電気ケーブルを配置するために必要な空間を、プリント配線板の外周よりも外側に設ける必要があり、撮像ユニットの細径化の妨げとなってしまう。

　しかし、本実施形態では、接合された電気ケーブル１１５の先端部が、リジッドプリント配線板２１の厚さ方向に沿ってケーブル接続部２１ｄに接合される構成を有することによって、撮像ユニット１を光軸Ｏに沿って前方から見た場合において、電気ケーブル１１５がリジッドプリント配線板２１の後方に隠れるように配置することが可能である。すなわち、本実施形態では、撮像ユニット１を光軸Ｏに沿って前方から見た場合において、電気ケーブル１１５の先端部を、撮像素子１０の外形よりも外側に突出させることなく、配設することができる。

　また、本実施形態では金属膜部２１ｆと電気ケーブル１１５の先端部との接合部を、リジッドプリント配線板２１の厚さ方向に広げることによって、両者間の接合の強度を所定の値以上とするのに必要な接合面積を確保することができる。このことは、ケーブル接続部２１ｄがリジッドプリント配線板２１の主面の面積に占める割合を小さくすることにも繋がり、リジッドプリント配線板２１をより小型化することに寄与する。

　以上のように、本実施形態の撮像ユニット１では、撮像素子１０を受光面１０ａに直交する方向から見た場合に、撮像素子１０の外形にほぼ収まる範囲内に、リジッドプリント配線板２１、フレキシブルプリント配線板２２、電子部品２３及び電気ケーブル１１５の先端部を配置することができ、撮像ユニット１の細径化を実現できる。

　また、従来のように、撮像素子が実装されたフレキシブルプリント配線板を、撮像素子の後方に延出させ、この延出部に電子部品を実装し、さらに電気ケーブルを接続する場合には、電子部品及び電気ケーブルを実装するために必要な面積を得るために、延出部が後方に長くなってしまう。

　この従来の技術に対し、本実施形態では、フレキシブルプリント配線板２２の延出部２２ｄには、電気ケーブル１１５の先端部を接合せずに、電子部品２３のみを実装している。電気ケーブル１１５の先端部は、上述したように、リジッドプリント配線板２１に接合されている。

　したがって、フレキシブルプリント配線板２２の延出部２２ｄの面積は、従来の技術に比して小さくすることができる。すなわち、本実施形態の撮像ユニット１では、撮像素子１０の後方に延出するフレキシブルプリント配線板２２の延出部２２ｄの長さを短くすることができ、撮像ユニット１の光軸方向の短縮化を実現できる。

　また、本実施形態のように、延出部２２ｄを複数設ければ、延出部２２ｄにおける電子部品２３の実装可能面積を減ずることなく、延出部２２ｄの延出長を短くすることができ、さらに撮像ユニット１を光軸方向に短縮することができる。

　以上に説明したように、本実施形態の内視鏡用撮像ユニット１は、電子部品２３の実装に必要な基板の面積を確保しつつ、細径化と光軸方向の短縮化を実現することができる。

　なお、上述した実施形態では、フレキシブルプリント配線板２２は２つの延出部２２ｄを有しているが、図６に示す第１の変形例のように、フレキシブルプリント配線板２２は、１つの延出部２２ｄを有する形態であってもよい。図６に示す変形例では、ケーブル接続部２１ｄは、略矩形であるリジッドプリント配線板２１の３つの側面部２１ｃに設けられている。

　また、上述した実施形態では、リジッドプリント配線板２１のケーブル接続部２１ｄは、リジッドプリント配線板２１の側面部２１ｃに配設されているが、ケーブル接続部２１ｄは、リジッドプリント配線板２１の側面部２１ｃ以外に配設される形態であってもよい。例えば、図７に示す第２の変形例のように、ケーブル接続部２１ｄは、リジッドプリント配線板２１の側面部２１ｃにおいて外側に開いておらず、リジッドプリント配線板２１を厚さ方向に貫通する孔状の案内部２１ｅと、案内部２１ｅの内面に設けられた金属膜部２１ｆとによって構成される形態であってもよい。

　また、ケーブル接続部２１ｄが貫通孔状の案内部２１ｅ及び金属膜部２１ｆによって形成される場合には、図８に示す第３の変形例のように、電気ケーブル１１５の先端部は、フレキシブルプリント配線板２２の固着部２２ｃを貫通するように配設される形態であってもよい。この変形例のように、電気ケーブル１１５の先端部をフレキシブルプリント配線板２２の固着部２２ｃに貫通させる場合には、例えば電気ケーブル１１５の先端部を屈曲部２２ｅに近接して配置すれば、屈曲部２２ｅを形成する工程におけるフレキシブルプリント配線板２２の曲げの起点とすることができる。

　また、第３の変形例のように、屈曲部２２ｅよりも内側に複数の電気ケーブル１１５の先端部を配置すれば、複数の電気ケーブル１１５を上述した実施形態よりも近接した状態で配置することができ、複数の電気ケーブル１１５を１本に束ねる位置をより先端部に近づけることが可能となる。すなわち、撮像ユニット１のより前方において複数の電気ケーブル１１５を１本に束ねることができれば、撮像ユニット１を光軸方向に短くすることができる。

（第２の実施形態）　
　次に、本発明の第２の実施形態について説明する。なお、以下では第１の実施形態との相違点のみを説明するものとし、第１の実施形態と同様の構成要素については同一の符号を付し、その説明を適宜に省略するものとする。

　本実施形態は、フレキシブルプリント配線板２２に、撮像素子１０が実装される点が、第１の実施形態と異なる。すなわち、第１の実施形態では、撮像ユニット１の前方から、撮像素子１０、リジッドプリント配線板２１、フレキシブルプリント配線板２２の順に配置されているが、本実施形態では、撮像素子１０、フレキシブルプリント配線板２２、リジッドプリント配線板２１の順に配置されている。

　具体的には、図９に示すように、本実施形態では、フレキシブルプリント配線板２２の固着部２２ｃの第１面２２ａ上に、複数のパッド２０ａが形成されている。そして、固着部２２ｃのパッド２０ａが形成された主面とは反対側の主面である第２面２２ｂ上に、リジッドプリント配線板２１の第１面２１ａが固着されている。

　ここで図示しないが、固着部２２ｃの第２面２２ｂ及びリジッドプリント配線板２１の第１面２１ａには、フレキシブルプリント配線板２２とリジッドプリント配線板２１の間で電気的な接続を確立するための基板接続部が設けられている。

　このような本実施形態であっても、上述した第１の実施形態と同様に、電子部品２３の実装に必要な基板の面積を確保しつつ、内視鏡用撮像ユニット１の細径化と光軸方向の短縮化を実現することができる。また、本実施形態であっても、ケーブル接続部２２ｄに、上述した第１の実施形態で説明した第１又は第２の変形例を適用することが可能である。

　なお、本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う内視鏡用撮像ユニットもまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。

　本出願は、２０１３年８月５日に日本国に出願された特願２０１３－１６２４５０号を優先権主張の基礎として出願するものであり、上記の開示内容は、本願明細書、請求の範囲、図面に引用されたものとする。

Claims

　受光面とは反対側の面である裏面上に配列された複数の接続用端子部を有する撮像素子、
　前記撮像素子と外部機器とを電気的に接続する電気ケーブル、
　前記撮像素子に電気的に接続される電子部品、及び
　前記撮像素子と前記電子部品が実装され、かつ前記撮像素子と前記電気ケーブルとを電気的に接続する電子回路部、
を具備する、内視鏡に設けられる内視鏡用撮像ユニットであって、
　前記電子回路部は、
　平板状のリジッドプリント配線板、
　可撓性を有するフレキシブルプリント配線板、及び
　前記リジッドプリント配線板及び前記フレキシブルプリント配線板のいずれか一方に形成され、前記複数の接続用端子部が接合された複数のパッド、
を有して構成され、
　前記フレキシブルプリント配線板は、
　前記受光面に直交する軸に沿って前記撮像素子を前記受光面側から見た場合に前記撮像素子の後方に隠れる領域内において、前記リジッドプリント配線板の一方の主面上に固着し、当該フレキシブルプリント配線板と前記リジッドプリント配線板とを電気的に接続する固着部、
　前記固着部の外周部から延出し、前記電子部品が実装される延出部、及び
　前記延出部が前記撮像素子から遠ざかる方向へ延出するように、前記固着部と前記延出部との境界に沿って当該フレキシブルプリント配線板を折り曲げた屈曲部、
を有して構成され、
　前記リジッドプリント配線板は、
　前記電気ケーブルの先端部が接合され、当該リジッドプリント配線板と前記電気ケーブルとを電気的に接続する電気ケーブル接続部
　を有して構成されており、
　前記電気ケーブル接続部は、前記リジッドプリント配線板の厚さ方向に沿って延在する金属膜部、及び
　前記電気ケーブルの先端部が前記金属膜部の延在方向に沿った状態で前記金属膜部に接合されるように、前記先端部を案内する案内部、
を有して構成されることを特徴とする内視鏡用撮像ユニット。
　前記案内部は、前記リジッドプリント配線板の側面部において、前記リジッドプリント配線板の厚さ方向に延在する溝部であって、
　前記金属膜部は、前記溝部の内面に配設されることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡用撮像ユニット。
　前記延出部は、当該延出部及び当該延出部に実装された前記電子部品が前記電気ケーブルと干渉しない位置に配設されることを特徴とする請求項２に記載の内視鏡用撮像ユニット。
　前記複数のパッドは、前記リジッドプリント配線板の、前記固着部が固着されていない他方の主面上に形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の内視鏡用撮像ユニット。
　前記複数のパッドは、前記固着部の、前記リジッドプリント配線板と固着する面とは反対側の面に形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の内視鏡用撮像ユニット。