WO2020195872A1 - 撮像モジュール及び内視鏡 - Google Patents

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WO2020195872A1
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passive component
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cable
mounting
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敦 小師
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Hoya株式会社
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    • A61B1/04—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor combined with photographic or television appliances
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    • G02B23/24—Instruments or systems for viewing the inside of hollow bodies, e.g. fibrescopes
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    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/50—Constructional details
    • H04N23/54—Mounting of pick-up tubes, electronic image sensors, deviation or focusing coils
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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    • H04N23/50—Constructional details
    • H04N23/555—Constructional details for picking-up images in sites, inaccessible due to their dimensions or hazardous conditions, e.g. endoscopes or borescopes

Definitions

  • the present invention relates to an imaging module and an endoscope including an imaging module.
  • An endoscope is a medical device that enables observation and treatment of a desired location by inserting it into the body cavity of a subject, and is an imaging module incorporated in the tip of an insertion tube inserted into the body cavity. It has.
  • the image pickup module includes an image pickup element such as CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) and a mounting substrate on which the image pickup element is mounted together with a plurality of passive components.
  • CMOS Complementary Metal Oxide Semiconductor
  • Patent Documents 1 and 2 disclose a miniaturized imaging module.
  • the image pickup module disclosed in Patent Document 1 is laminated and fixed to an element substrate on which an image pickup device is surface-mounted on one surface and another surface of the element substrate, and has a cable connection portion on an outer peripheral surface and a passive component on a bottom surface. It is provided with a bottomed tubular cable connection board provided with mounting portions, respectively, and the projected area is reduced by laminating the element board and the cable connection board. In this configuration, when it is necessary to mount a plurality of passive components, the projected area of the cable connection board provided with the mounting portion on the bottom surface becomes large, and it is difficult to meet the demand for miniaturization of the imaging module.
  • the imaging module disclosed in Patent Document 2 includes a circuit board having an element mounting surface on which an imaging element is surface-mounted and a component mounting surface of a passive component orthogonal to the element mounting surface, and the component mounting surface is axially oriented. By extending it, it is possible to mount multiple passive components. In this configuration, although it is possible to meet the demand for reducing the projected area, the axial dimension of the image pickup module is increased, which may affect the operation of changing the direction of the tip of the intubation tube in which the image pickup module is incorporated.
  • An object of the present disclosure is to provide an imaging module that can meet the demand for miniaturization and an endoscope equipped with this imaging module.
  • the imaging module according to the present disclosure is an imaging module including an imaging element and a mounting substrate on which the imaging element is mounted together with a plurality of passive components.
  • the mounting portion of the imaging element and the mounting portion of the passive component are described above.
  • the mounting portions of the passive components are located on opposite sides of the mounting board, and the mounting portions of the passive components are continuous with each other through a step, and include a plurality of mounting surfaces on which connection lands of the passive components are provided.
  • the imaging module according to the present disclosure is an imaging module including an imaging element and a mounting substrate on which the imaging element is mounted together with a plurality of passive components.
  • the mounting substrate is a first surface on which the imaging element is surface-mounted.
  • the second surface which is located on the opposite side of the first surface and is provided with the connection land for the passive component, and the second surface, which is continuous with the second surface via a step, are provided with the connection land for the passive component. It includes a third surface and a columnar cable connection block that rises from the second and third surfaces and to which cables are connected.
  • a fourth surface which is continuous with the second and third surfaces via a step and is provided with a connection land for the passive component is further provided.
  • cable connection lands for connecting a plurality of core wires of the cable are arranged side by side.
  • the cable is a shielded cable, and a grounding land for grounding the shield is provided on the end surface of the cable connection block.
  • the mounting substrate has a projected area smaller than that of the image sensor in a cross section perpendicular to the axis.
  • the endoscope according to the present disclosure is an endoscope including an image pickup module incorporated at the tip of an insertion tube, wherein the image pickup module is mounted with an image pickup element and the image pickup element together with a plurality of passive components.
  • the mounting board includes a first surface on which the image pickup device is mounted on a surface surface, and a second surface located on the opposite side of the first surface and provided with a connection land for the passive component.
  • a third surface that is continuous with the second surface via a step and is provided with a connection land for the passive component, and a columnar cable connection block that rises from the second and third surfaces and to which a cable is connected. Be prepared.
  • an imaging module capable of reducing the projected area in an axially perpendicular cross section by suppressing an increase in axial dimensions and meeting the demand for miniaturization, and an endoscope incorporating the imaging module.
  • FIG. It is a block diagram of an endoscope device. It is a side view of the image pickup module which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. It is a top view which shows the mounting mode of a passive component. It is a perspective view which shows the mounting mode of a passive component. It is explanatory drawing which illustrates the formation mode of a conductive pattern and a via hole. It is a side view of the image pickup module which concerns on Embodiment 2.
  • FIG. It is a top view which shows the mounting mode of a passive component.
  • FIG. 1 is a block diagram of an endoscope device.
  • the endoscope device includes an endoscope 1 and a processor device 2.
  • the endoscope 1 includes an insertion tube 10 to be inserted into the body cavity of a subject, and a connector portion 13 connected to the insertion tube 10 via an operation unit 11 and a universal tube 12. It is used by connecting to the processor device 2.
  • a light distribution lens 14 and an objective lens 15 are attached to the tip of the intubation tube 10.
  • One end of the light guide 16 faces the inside of the light distribution lens 14, and an imaging module 3 having a configuration described later is incorporated inside the objective lens 15 with the imaging surface facing the objective lens 15. ing.
  • the light guide 16 is configured by bundling a plurality of optical fibers, and extends to the connector portion 13 through the inside of the insertion tube 10, the operation portion 11, and the universal tube 12.
  • the image pickup module 3 is connected to a drive unit 18 provided in the connector unit 13 by a cable 17 passing through the inside of the intubation tube 10, the operation unit 11, and the universal tube 12.
  • the cable 17 is a shielded cable including a plurality of core wires such as a control line and a signal line.
  • the operation unit 11 is provided with operation buttons for performing various operations.
  • FIG. 1 shows the control button 19.
  • the control button 19 is provided for remotely controlling the processor device 2 connected by the connector unit 13.
  • the processor device 2 includes a control unit 20, a timing controller 21, and a signal processing circuit 22.
  • the control unit 20 includes a CPU, a ROM, and a RAM, and integrally controls the endoscope device by the operation of the CPU according to the control program stored in the ROM.
  • the control unit 20 is connected to a drive unit 18 provided in the connector unit 13 of the endoscope 1 and a control button 19 provided in the operation unit 11.
  • the drive unit 18 outputs the unique information (number of pixels, sensitivity, field rate, etc.) of the image pickup module 3 to the control unit 20.
  • the control unit 20 operates in response to the operation of the control button 19, performs various calculations based on the unique information given from the drive unit 18, and outputs a control command to each unit.
  • the timing controller 21 generates a clock pulse according to a control command given from the control unit 20 and outputs the clock pulse to the signal processing circuit 22 and the drive unit 18 provided in the connector unit 13.
  • the drive unit 18 drives the image pickup module 3 at a timing synchronized with the clock pulse output from the timing controller 21.
  • the image pickup module 3 outputs an image signal by an image pickup operation described later.
  • the image signal output by the image pickup module 3 is preprocessed by the drive unit 18 and input to the signal processing circuit 22 of the processor device 2 in a one-field cycle.
  • a clock pulse is input to the signal processing circuit 22 from the timing controller 21, and the signal processing circuit 22 performs image processing such as gamma correction and interpolation processing on the input image signal, and superimposes various characters and images.
  • the processing or the like is executed according to the clock pulse, converted into an image signal conforming to a predetermined standard, and output to the external monitor 23.
  • the monitor 23 is a display device such as a liquid crystal display or an organic EL display, and displays an image captured by the imaging module 3 based on an image signal output from the processor device 2.
  • the processor device 2 further includes a light source 24 and an operation panel 25.
  • the light source 24 is a high-intensity lamp such as a xenon lamp, a halogen lamp, or a metal halide lamp, and is turned on by power supply from the lamp power supply 26.
  • the lamp power supply 26 includes an igniter for turning on the light source 24, a stabilized power supply device for controlling current after lighting, and the like, and turns on and off the light source 24 according to a control command given from the control unit 20.
  • the end of the light guide 16 of the endoscope 1 is inserted into the processor device 2 by the connection of the connector portion 13 and faces the light source 24 via the condensing lens 27.
  • the light emitted from the light source 24 is condensed by the condensing lens 27 and introduced into the light guide 16 as shown by the alternate long and short dash line in FIG.
  • the light introduced into the light guide 16 is guided to the tip of the intubation 10 and diffused by the light distribution lens 14 to emit light, illuminating the inside of the body cavity into which the intubation 10 is inserted.
  • the imaging module 3 images the inside of the body cavity under illumination, and the captured image is displayed as a moving image or a still image on the monitor 23 after being image-processed by the signal processing circuit 22.
  • the user of the endoscope 1 can observe a desired position in the body cavity from the display image of the monitor 23 by changing the insertion position of the insertion tube 10 and further changing the direction of the tip portion at an appropriate insertion position. it can.
  • the imaging by the imaging module 3 is executed in response to the operation of the control button 19 provided on the operation unit 11.
  • the orientation of the tip of the intubation tube 10 is changed by operating an operation knob (not shown) provided on the operation unit 11.
  • the operation panel 25 is provided with operation buttons and a touch panel GUI (Graphical User Interface), and is equipped in the housing of the processor device 2 so that it can be operated from the outside.
  • the operation panel 25 is connected to the control unit 20, and various settings including imaging conditions such as brightness and contrast can be made by operating the operation panel 25.
  • FIG. 2 is a side view of the imaging module 3 according to the first embodiment.
  • the illustrated image pickup module 3 includes an image pickup element 4, three passive components 5, and a mounting board 6 on which the image pickup element 4 and the passive component 5 are mounted.
  • the image sensor 4 is, for example, CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor), CCD (Charge Coupled Device), or the like, and converts an optical image connected to a rectangular image pickup surface (lower surface in the figure) into an electric signal and outputs the image sensor 4.
  • a plurality of electrodes 40 for input / output are provided vertically and horizontally on the back surface of the image sensor 4 (the surface opposite to the image pickup surface), and the image sensor 4 is the first surface of the mounting substrate 6 by these electrodes 40. It is surface mounted on 60.
  • the passive component 5 processes the output signal of the image sensor 4, converts it into an image signal indicating the brightness of each pixel of the image sensor 4, and outputs the electronic component, for example, between the power supply line and the ground. It is a capacitor or the like that bypasses the above, and is mounted on the second surface 61 and the third surface 62 provided on the opposite side of the first surface 60 as described later.
  • FIG. 3 is a plan view showing a mounting mode of the passive component 5
  • FIG. 4 is a perspective view showing a mounting mode of the passive component 5.
  • the mounting board 6 includes a second surface 61, a third surface 62, and a cable connection block 63 on the opposite side of the first surface 60.
  • the second surface 61 and the third surface 62 are mounting surfaces of the passive component 5 parallel to the first surface 60.
  • the second surface 61 is formed with a predetermined width from the edge along the half length of one side of the mounting substrate 6, and the third surface 62 is the one side. It is formed with a width substantially equal to that of the second surface 61 along the remaining half length of the surface and the other side adjacent to the one side.
  • the second surface 61 and the third surface 62 are continuous through a step that rises vertically from the second surface 61 at the center position of the one side.
  • connection land 64 for connecting the passive component 5 are provided on the second surface 61.
  • the connection land 64 is a rectangular conductor pattern extending in the width direction of the second surface 61. As shown in FIGS. 3 and 4, one connecting land 64 is provided along the edge of the second surface 61 with an appropriate clearance, and the other connecting land 64 has no clearance at the rising edge of the step. It is along with.
  • the passive component 5 is mounted so as to be bridged over the above connection lands 64 and 64, and is connected and mounted by solder reflow.
  • connection lands 64 for mounting the passive component 5 are provided on the third surface 62.
  • a pair of connecting lands 64 are provided at a portion continuous with the second surface 61 via a step, and one connecting land 64 is provided along the falling edge of the step without clearance.
  • the other connecting land 64 is provided along the edge of the third surface 62 facing the falling edge with an appropriate clearance.
  • Another pair of connecting lands 64 are provided on the remaining portion of the third surface 62, as shown in FIG. 3, one connecting land 64 along the edge of the third surface 62 with an appropriate clearance. Yes, the other connecting land 64 is arranged at a predetermined length apart from the one connecting land 64.
  • Two passive components 5 are placed so as to be bridged on the connection lands 64 and 64 of each pair, and are connected and mounted by solder reflow. In FIG. 3, each connecting land 64 is hatched to clearly show the positional relationship between them.
  • the cable connection block 63 is a columnar block that rises from the second surface 61 and the third surface 62 at an appropriate height, and excludes the second surface 61 and the third surface 62 in the plane shown in FIG. It has a rectangular cross section that occupies almost the entire surface. Cable connection lands 65 are provided on the four side surfaces of the cable connection block 63, and ground lands 66 are provided on the end faces of the cable connection block 63.
  • the cable connection land 65 is a rectangular conductor pattern extending in the height direction of the cable connection block 63, and as shown in FIG. 3, two cable connection lands 65 are arranged side by side on three side surfaces of the cable connection block 63. A cable connection land 65 is provided on the remaining one side surface. As shown by the alternate long and short dash line in FIG. 2, a plurality of core wires of the cable 17 described above are connected to each cable connection land 65, respectively.
  • the grounding land 66 is a rectangular conductor pattern provided at the center of the end face, and the end of the shield provided by the cable 17 described above is connected to the grounding land 66 as shown by a two-dot chain line in FIG. Will be done.
  • the cable connection land 65 and the ground land 66 appearing respectively are hatched.
  • the mounting substrate 6 having the above configuration can be configured by, for example, laminating a plurality of ceramic substrates in the thickness direction.
  • the mounting substrate 6 shown in FIG. 2 is configured by laminating 12 ceramic substrates, and the image pickup element 4 surface-mounted on the first surface 60 is formed by a conductive pattern and via holes formed on the respective ceramic substrates.
  • FIG. 5 is an explanatory view illustrating the formation mode of the conductive pattern and the via hole. In each figure, the conductive pattern is hatched and the positions of the via holes penetrating each layer are indicated by small circles.
  • the lower right figure of FIG. 5 shows the lower surface of the ceramic substrate of the lowermost layer in FIG. 2, that is, the first surface 60, and on this surface, a plurality of conductive patterns corresponding to the plurality of electrodes 40 included in the image sensor 4. 41 are formed vertically and horizontally side by side.
  • the remaining three figures on the right side of FIG. 5 show the upper surface of the bottom layer, the second layer, and the third layer ceramic substrate in order from the bottom.
  • a second surface 61 having a pair of connection lands 64, 64 is provided on a part of the upper surface of the third layer ceramic substrate.
  • the six figures on the left side of FIG. 5 show the upper surfaces of the fourth, fifth, sixth, seventh, eighth, ninth, tenth, eleventh, and twelfth ceramic substrates in this order from the bottom. ing.
  • a third surface 62 having two pairs of connecting lands 64, 64 is provided on a part of the upper surface of the fifth layer ceramic substrate.
  • the sixth and subsequent layers of the ceramic substrate constitute the cable connection block 63, and the cable connection land 65 is formed as a conductive pattern continuous on the side surface of the eighth to eleventh layer ceramic substrate, and the eighth layer ceramic substrate is formed. It is connected to the inner via hole by the conductive pattern provided in.
  • a grounding land 66 is provided on the upper surface of the 12th layer (top layer) of the ceramic substrate.
  • connection lands 64 for a plurality of passive components 5 on the opposite side of the first surface 60.
  • the second surface 61 and the third surface 62 are provided, and the second surface 61 and the third surface 62 are continuous via a step.
  • the arrangement of the connection lands 64 needs to be set so as to maintain a predetermined clearance between the adjacent connection lands 64 in order to prevent a short circuit due to the solder bridge when connecting each of the passive components 5.
  • connection land 64 there is a step between the second surface 61 and the third surface 62, and this step is three-dimensional between the connection land 64 provided on the second surface 61 and the third surface 62. It functions as a clear clearance. Therefore, it is not necessary to secure a flat clearance between the connection land 64 provided on the second surface 61 and the connection land 64 provided on the third surface 62 adjacent to the connection land 64. As described above, it is possible to arrange the connection land 64 along the step without clearance.
  • the passive component 5 mounted on the second surface 61 and the passive component 5 mounted on the third surface 62 are arranged close to each other in the length direction in a plan view. Therefore, the dimension A in FIG. 3 can be reduced by a considerable amount of the clearance.
  • the two passive components 5 on the third surface 62 are arranged so that their length directions are orthogonal to each other, and it is easy to secure a clearance between adjacent connecting lands 64. It is possible to reduce the vertical and horizontal dimensions of the mounting substrate 6 and realize the mounting substrate 6 having a projected area of the image sensor 4 or less in a cross section perpendicular to the axis.
  • the minimum image pickup surface corresponding to the image pickup surface of the image pickup element 4 facing the objective lens 15 at the tip of the intubation tube 10 Only the occupied area is required, and it is possible to meet the demand for reducing the diameter of the insertion tube 10.
  • the axial dimension of the mounting board 6 increases by the height of the step between the second surface 61 and the third surface 62, but the amount of increase is small and hinders the operation of changing the direction of the tip portion. do not do.
  • the image pickup module 3 is provided with a columnar cable connection block 63, and a plurality of cable connection lands 65 are provided on the side surface of the cable connection block 63.
  • a plurality of core wires such as control lines and signal lines are pulled out from the ends of the cables 17 that face each other substantially coaxially with the cable connection block 63, and each core wire is connected. Can be easily and reliably realized by the procedure of connecting each of the corresponding cable connection lands 65.
  • a grounding land 66 is provided on the end surface of the cable connection block 63.
  • the shield provided in the cable 17 can be easily grounded by connecting to the grounding land 66, and the influence of electromagnetic noise and electrostatic noise can be eliminated.
  • FIG. 6 is a side view of the imaging module 3 according to the second embodiment
  • FIG. 7 is a plan view showing a mounting mode of the passive component 5.
  • the mounting substrate 6 has the second surface 61, the third surface 62, and the cable on the opposite side of the first surface 60 on which the image pickup element 4 is surface-mounted, as in the first embodiment.
  • a connection block 63 is provided, and a fourth surface 67 is further provided.
  • the second surface 61, the third surface 62, and the fourth surface 67 are mounting surfaces of the passive component 5 parallel to the first surface 60.
  • the second surface 61 is formed along the half length of one side of the mounting substrate 6, as in the first embodiment, and the third surface 62 is formed along the remaining half length of the one side.
  • the surface 61 and the third surface 62 are continuous via a step that rises vertically from the second surface 61.
  • the fourth surface 67 is formed along the other side adjacent to the one side, and the third surface 62 and the fourth surface 67 are continuous through a step rising vertically from the third surface 62.
  • connection lands 64 for connecting the passive components 5 are provided on the second surface 61, the third surface 62, and the fourth surface 67, and the passive components 5 are mounted on the pair of connection lands 64, 64. It is mounted so that it can be passed, and it is connected and mounted by solder reflow.
  • the connecting land 64 located on the step side is along with the step without a clearance, as in the first embodiment.
  • the connecting land 64 located on the step side is along the falling edge of the step without clearance.
  • one of the connecting lands 64 provided on the fourth surface 67 can be arranged along the falling edge of the step without clearance, as in the first embodiment.
  • the B dimension in FIG. 7 can be reduced by a considerable amount of clearance. Therefore, it is possible to further reduce the vertical and horizontal dimensions of the mounting substrate 6 and realize the mounting substrate 6 having a projected area of the image sensor 4 or less in the cross section perpendicular to the axis.
  • the third surface 62 and the fourth surface 67 are continuous via a step rising from the third surface 62, but are continuous via a step rising from the third surface 62. It may be configured to be used.
  • FIGS. 6 and 7 Other configurations of the imaging module 3 according to the second embodiment shown in FIGS. 6 and 7 are the same as those of the imaging module 3 according to the first embodiment shown in FIGS. 2 and 3, and the corresponding components are implemented.
  • the same reference numerals as those in the first embodiment are added and the description thereof will be omitted.

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Abstract

撮像モジュールは、撮像素子と、撮像素子が複数の受動部品と共に実装された実装基板とを備える。実装基板は、撮像素子が表面実装された第１面と、この第１面の反対側に位置し、受動部品が実装された第２面と、この第２面と段差を介して連続し、受動部品が実装された第３面と、第２面及び第３面から立ち上がり、ケーブルが接続される柱状のケーブル接続ブロックとを備える。

Description

撮像モジュール及び内視鏡
　本発明は、撮像モジュール及び撮像モジュールを備える内視鏡に関する。
　内視鏡は、被検者の体腔内に挿入することで所望の箇所の観察、処置を可能とする医療用機器であり、体腔内に挿入される挿入管の先端部に組み込まれた撮像モジュールを備えている。撮像モジュールは、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor ）等の撮像素子と、該撮像素子を複数の受動部品と共に実装する実装基板とを備えている。
　内視鏡においては、被検者の負担を軽減するため、挿入管の細径化が進められており挿入管の先端部に組み込まれる撮像モジュールの小型化、より詳しくは、軸直角断面における投影面積の削減が求められている。特許文献１、２には、小型化を図った撮像モジュールが開示されている。
特開２０１５－１７３７３６号公報 特開２０１６－３６５５８号公報
　特許文献１に開示された撮像モジュールは、一面に撮像素子を表面実装してある素子基板と、該素子基板の他面に積層固定され、外周面にケーブルの接続部を、底面に受動部品の実装部を夫々設けた有底筒形のケーブル接続基板とを備え、素子基板及びケーブル接続基板の積層により投影面積の削減を図っている。この構成においては、複数の受動部品の実装が必要な場合、底面に実装部を備えるケーブル接続基板の投影面積が大きくなり、撮像モジュールの小型化要求に応えることが難しい。
　特許文献２に開示された撮像モジュールは、撮像素子を表面実装する素子実装面と、該素子実装面に直交する受動部品の部品実装面とを有する回路基板を備え、部品実装面を軸方向に延ばすことにより複数の受動部品の実装を可能としている。この構成においては、投影面積の削減要求には応え得るが、撮像モジュールの軸方向寸法が増大し、この撮像モジュールが組み込まれる挿入管の先端部の向きを変える動作に影響を与える虞がある。
　本開示の目的は、小型化要求に応え得る撮像モジュール及びこの撮像モジュールを備える内視鏡を提供することである。
　本開示に係る撮像モジュールは、撮像素子と、該撮像素子が複数の受動部品と共に実装された実装基板とを備える撮像モジュールにおいて、前記撮像素子の実装部と前記受動部品の実装部とは、前記実装基板の互いに反対側に位置しており、前記受動部品の実装部は、段差を介して連続し、前記受動部品の接続ランドが夫々に設けられた複数の実装面を備える。
　また本開示に係る撮像モジュールは、撮像素子と、該撮像素子が複数の受動部品と共に実装された実装基板とを備える撮像モジュールにおいて、前記実装基板は、前記撮像素子が表面実装された第１面と、該第１面の反対側に位置し、前記受動部品の接続ランドが設けられた第２面と、該第２面と段差を介して連続し、前記受動部品の接続ランドが設けられた第３面と、前記第２面及び第３面から立ち上がり、ケーブルが接続される柱状のケーブル接続ブロックとを備える。
　また、前記第２面及び第３面と段差を介して連続し、前記受動部品の接続ランドが設けられた第４面を更に備える。
　また、前記ケーブル接続ブロックの側面には、前記ケーブルの複数の芯線を夫々接続するケーブル接続ランドが並設してある。
　また、前記ケーブルはシールドケーブルであり、前記ケーブル接続ブロックの端面には、シールドを接地する接地ランドが設けてある。
　また、前記実装基板は、軸直角断面において、前記撮像素子以下の投影面積を有している。
　また、本開示に係る内視鏡は、挿入管の先端部に組み込まれた撮像モジュールを備える内視鏡において、前記撮像モジュールは、撮像素子と、該撮像素子を複数の受動部品と共に実装する実装基板とを備え、該実装基板は、前記撮像素子が表面面実装された第１面と、該第１面の反対側に位置し、前記受動部品の接続ランドが設けられた第２面と、該第２面と段差を介して連続し、前記受動部品の接続ランドが設けられた第３面と、前記第２面及び第３面から立ち上がり、ケーブルが接続される柱状のケーブル接続ブロックとを備える。
　本開示によれば、軸直角断面における投影面積を軸方向寸法の増大を抑えて削減し、小型化要求に応え得る撮像モジュール、及び撮像モジュールを組み込んだ内視鏡を提供することができる。
内視鏡装置のブロック図である。 実施の形態１に係る撮像モジュールの側面図である。 受動部品の実装態様を示す平面図である。 受動部品の実装態様を示す斜視図である。 導電パターン及びビアホールの形成態様を例示する説明図である。 実施の形態２に係る撮像モジュールの側面図である。 受動部品の実装態様を示す平面図である。
　以下、本開示の実施の形態を図面に基づき説明する。
（実施の形態１）
　図１は、内視鏡装置のブロック図である。内視鏡装置は、内視鏡１とプロセッサ装置２とを備える。内視鏡１は、被検者の体腔内に挿入される挿入管１０と、該挿入管１０に操作部１１及びユニバーサルチューブ１２を介して連設されたコネクタ部１３とを備え、コネクタ部１３によりプロセッサ装置２に接続して使用される。
　挿入管１０の先端部には、配光レンズ１４及び対物レンズ１５が取り付けてある。配光レンズ１４の内側には、ライトガイド１６の一端部が臨ませてあり、対物レンズ１５の内側には、後述する構成を有する撮像モジュール３が、撮像面を対物レンズ１５に向けて組み込まれている。
　ライトガイド１６は、複数本の光ファイバを束ねて構成され、挿入管１０、操作部１１及びユニバーサルチューブ１２の内部を通してコネクタ部１３に延設されている。撮像モジュール３は、挿入管１０、操作部１１及びユニバーサルチューブ１２の内部を通したケーブル１７によりコネクタ部１３内に設けた駆動部１８に接続されている。ケーブル１７は、制御線、信号線等の複数の芯線を備えるシールドケーブルである。
　操作部１１には、各種の操作を行うための操作ボタンが設けられている。図１には、コントロールボタン１９が示されている。コントロールボタン１９は、コネクタ部１３により接続されたプロセッサ装置２を遠隔操作するために設けてある。
　プロセッサ装置２は、制御部２０、タイミングコントローラ２１及び信号処理回路２２を備えている。制御部２０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを備え、ＲＯＭに記憶された制御プログラムに従うＣＰＵの動作により内視鏡装置を統合制御する。制御部２０は、内視鏡１のコネクタ部１３に設けられた駆動部１８、及び操作部１１に設けられたコントロールボタン１９に接続されている。駆動部１８は、撮像モジュール３の固有情報（画素数、感度、フィールドレート等）を制御部２０に出力する。制御部２０は、コントロールボタン１９の操作に応じて動作し、駆動部１８から与えられる固有情報に基づいて各種演算を行って各部に制御指令を出力する。
　タイミングコントローラ２１は、制御部２０から与えられる制御指令に従ってクロックパルスを生成し、信号処理回路２２及びコネクタ部１３に設けられた駆動部１８に出力する。駆動部１８は、タイミングコントローラ２１から出力されるクロックパルスに同期したタイミングで撮像モジュール３を駆動する。撮像モジュール３は、後述する撮像動作により画像信号を出力する。
　撮像モジュール３が出力する画像信号は、駆動部１８において前処理され、プロセッサ装置２の信号処理回路２２に１フィールド周期で入力される。信号処理回路２２には、タイミングコントローラ２１からクロックパルスが入力されており、信号処理回路２２は、入力される画像信号に対し、ガンマ補正、補間処理等の画像処理、並びに各種文字及び画像の重畳処理等をクロックパルスに従って実行し、所定の規格に準拠した画像信号に変換して外部のモニタ２３に出力する。モニタ２３は、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ等の表示機器であり、プロセッサ装置２から出力される画像信号に基づいて撮像モジュール３による撮像画像を表示する。
　プロセッサ装置２は、光源２４及び操作パネル２５を更に備える。光源２４は、キセノンランプ、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ等の高輝度ランプであり、ランプ電源２６からの給電により点灯する。ランプ電源２６は、光源２４を点灯させるイグナイタ、点灯後の電流制御を行う安定化電源装置等を備え、制御部２０から与えられる制御指令に従って光源２４を点、消灯させる。
　内視鏡１のライトガイド１６の末端は、コネクタ部１３の接続によりプロセッサ装置２の内部に差し込まれ、集光レンズ２７を介して光源２４に臨ませてある。光源２４の発光は、図１中に２点鎖線により示す如く、集光レンズ２７により集光されてライトガイド１６に導入される。ライトガイド１６への導入光は、挿入管１０の先端部に導かれ、配光レンズ１４により拡散されて出光し、挿入管１０が挿入される体腔の内部を照明する。
　撮像モジュール３は、体腔の内部を照明下にて撮像し、この撮像画像は、信号処理回路２２による画像処理を経て、モニタ２３に動画又は静止画として表示される。内視鏡１の使用者は、挿入管１０の挿入位置を変え、更に適宜の挿入位置で先端部の向きを変えることにより、体腔内の所望の位置をモニタ２３の表示画像により観察することができる。撮像モジュール３による撮像は、操作部１１に設けたコントロールボタン１９の操作に応じて実行される。また、挿入管１０の先端部の向きは、操作部１１に設けた操作ノブ（図示せず）の操作により変更される。
　操作パネル２５は、操作ボタン、タッチパネル式ＧＵＩ（Graphical User Interface）を備え、プロセッサ装置２の筐体に外部からの操作可能に装備されている。操作パネル２５は、制御部２０に接続されており、操作パネル２５の操作により、明るさ、コントラスト等の撮像条件を含む種々の設定が可能である。
　図２は、実施の形態１に係る撮像モジュール３の側面図である。図示の撮像モジュール３は、撮像素子４と、３つの受動部品５と、撮像素子４及び受動部品５が実装された実装基板６とを備える。
　撮像素子４は、例えば、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor ）、ＣＣＤ（Charge Coupled Device ）等であり、矩形の撮像面（図における下面）に結ばれる光学像を電気信号に変換して出力する。撮像素子４の背面（撮像面の反対側の面）には、入出力用の複数の電極４０が縦横に並べて設けてあり、撮像素子４は、これらの電極４０により実装基板６の第１面６０に表面実装されている。
　受動部品５は、撮像素子４の出力信号を処理し、撮像素子４の各画素の輝度を示す画像信号に変換して出力する処理回路を構成する電子部品、例えば、電源ラインとグランドとの間をバイパスするコンデンサ等であり、第１面６０の反対側に後述の如く設けられた第２面６１及び第３面６２に実装されている。
　図３は、受動部品５の実装態様を示す平面図、図４は、受動部品５の実装態様を示す斜視図である。図示の如く実装基板６は、第１面６０の反対側に、第２面６１、第３面６２及びケーブル接続ブロック６３を備えている。
　第２面６１及び第３面６２は、第１面６０と平行をなす受動部品５の実装面である。第２面６１は、図３、図４に示す如く、実装基板６の一辺の半長に沿って、縁部から所定の幅を有して形成されている、第３面６２は、前記一辺の残りの半長と該一辺に隣接する他辺に沿って、第２面６１と略等しい幅を有して形成されている。第２面６１と第３面６２とは、図２、図４に示す如く、前記一辺の中央位置で第２面６１から垂直に立ち上がる段差を介して連続している。
　第２面６１には、受動部品５を接続するための接続ランド６４が一対設けられている。接続ランド６４は、第２面６１の幅方向に延びる矩形の導体パターンである。図３、図４に示す如く、一方の接続ランド６４は、適宜のクリアランスを隔てて第２面６１の端縁に沿わせてあり、他方の接続ランド６４は、前記段差の立ち上がり縁にクリアランスなしに沿わせてある。受動部品５は、以上の接続ランド６４、６４上に架け渡すように載置され、半田リフローにより接続して実装されている。
　第３面６２には、受動部品５を実装するための接続ランド６４が二対設けられている。図３に示す如く、一対の接続ランド６４は、段差を介して第２面６１と連続する部分に設けられ、一方の接続ランド６４は、前記段差の立ち下がり縁にクリアランスなしに沿わせてあり、他方の接続ランド６４は、前記立ち下がり縁に対向する第３面６２の端縁に適宜のクリアランスを隔てて沿わせてある。もう一対の接続ランド６４は、図３に示す如く、第３面６２の残りの部分に設けられ、一方の接続ランド６４は、適宜のクリアランスを隔てて第３面６２の端縁に沿わせてあり、他方の接続ランド６４は、一方の接続ランド６４から所定長離隔して配置されている。各対の接続ランド６４、６４上には、２つの受動部品５が夫々架け渡すように載置され、半田リフローにより接続して実装されている。図３においては、各接続ランド６４にハッチングを施し、夫々の位置関係を明示している。
　ケーブル接続ブロック６３は、第２面６１及び第３面６２から適宜の高さを有して立ち上がる柱状のブロックであり、図３に示す平面内で、第２面６１及び第３面６２を除く略全面を占める矩形断面を有している。ケーブル接続ブロック６３の４つの側面には、ケーブル接続ランド６５が設けられ、ケーブル接続ブロック６３の端面には、接地ランド６６が設けられている。
　ケーブル接続ランド６５は、ケーブル接続ブロック６３の高さ方向に延びる矩形の導体パターンであり、図３に示す如く、ケーブル接続ブロック６３の３つの側面には、各２つのケーブル接続ランド６５が並設され、残りの１つの側面には、１つのケーブル接続ランド６５が設けられている。各ケーブル接続ランド６５には、図２中に２点鎖線により示す如く、前述したケーブル１７の複数の芯線が夫々接続される。
　接地ランド６６は、端面の中央部に設けられた矩形の導体パターンであり、この接地ランド６６には、図２中に２点鎖線により示す如く、前述したケーブル１７が備えるシールドの端部が接続される。図２及び図３においては、夫々に現れるケーブル接続ランド６５及び接地ランド６６にハッチングを施してある。
　以上の構成を有する実装基板６は、例えば、複数枚のセラミックス基板を厚さ方向に積層して構成することができる。図２に示す実装基板６は、１２枚のセラミックス基板を積層して構成されており、第１面６０に表面実装された撮像素子４は、夫々のセラミックス基板に形成された導電パターン及びビアホールにより、第２面６１及び第３面６２に設けられた接続ランド６４、並びにケーブル接続ブロック６３に設けられたケーブル接続ランド６５に接続されている。図５は、導電パターン及びビアホールの形成態様を例示する説明図である。なお各図中には、導電パターンがハッチングを施して示され、各層を貫通するビアホールの位置が小円により示してある。
　図５の右下図は、図２における最下層のセラミックス基板の下面、即ち、第１面６０を示しており、この面には、撮像素子４が備える複数の電極４０に対応する複数の導電パターン４１が縦横に並べて形成されている。図５の右側の残りの３つの図は、下から順に、最下層、２層目、３層目のセラミックス基板の上面を示している。３層目のセラミックス基板の上面の一部には、一対の接続ランド６４、６４を備える第２面６１が設けられる。
　図５の左側の６つの図は、下から順に、４層目、５層目、６、７層目、８層目、９、１０、１１層目及び１２層目のセラミックス基板の上面を示している。５層目のセラミックス基板の上面の一部には、二対の接続ランド６４、６４を備える第３面６２が設けられる。６層目以降のセラミックス基板は、ケーブル接続ブロック６３を構成しており、ケーブル接続ランド６５は、８～１１層目のセラミックス基板の側面に連続する導電パターンとして形成され、８層目のセラミックス基板に設けられた導電パターンにより内側のビアホールに接続される。１２層目（最上層）のセラミックス基板の上面には、接地ランド６６が設けられる。
　実施の形態１に係る撮像モジュール３において、第１面６０に撮像素子４を表面実装してある実装基板６は、第１面６０の反対側に、複数の受動部品５の接続ランド６４が設けられた第２面６１及び第３面６２を備え、第２面６１と第３面６２とは、段差を介して連続している。接続ランド６４の配置は、夫々の受動部品５の接続に際し、半田ブリッジによる短絡を防止するため、相隣する接続ランド６４間に所定のクリアランスを保てるように設定する必要がある。
　ここで、第２面６１と第３面６２との間には段差が存在しており、この段差は、第２面６１及び第３面６２に設けられる接続ランド６４との間の３次元的なクリアランスとしての機能を果たす。従って、第２面６１に設けられる接続ランド６４と、この接続ランド６４と隣り合って第３面６２に設けられる接続ランド６４との間には、平面的なクリアランスを確保する必要がなく、前述したように、クリアランスなしに段差に沿わせた接続ランド６４の配置が可能である。
　このような配置により、図３に示す如く、第２面６１に実装される受動部品５と、第３面６２に実装される受動部品５とを、平面視において近接して長さ方向に並べることができ、図３中のＡ寸法を前記クリアランスの相当分だけ小さくすることができる。第３面６２上の２つの受動部品５は、長さ方向を直交させた配置であり、相隣する接続ランド６４間のクリアランスの確保は容易である。実装基板６の縦横寸法を小さくし、軸直角断面において撮像素子４以下の投影面積を有する実装基板６を実現することができる。
　以上の如く構成された撮像モジュール３は、前述の如く内視鏡１に組み込まれた場合、挿入管１０の先端部において、対物レンズ１５に対向する撮像素子４の撮像面に相当する最小限の占有面積しか必要とせず、挿入管１０の細径化要求に応えることができる。実装基板６の軸方向寸法は、第２面６１と第３面６２との間の段差の高さ相当分だけ増大するが、この増大量はわずかであり、先端部の向きを変える動作を阻害しない。
　また撮像モジュール３は、柱状のケーブル接続ブロック６３を備え、該ケーブル接続ブロック６３の側面には、複数のケーブル接続ランド６５が設けてある。撮像モジュール３へのケーブル１７の接続は、図２に示す如く、ケーブル接続ブロック６３と略同軸上に対向させたケーブル１７の端部から制御線、信号線等の複数の芯線を引き出し、各芯線を対応するケーブル接続ランド６５の夫々に接続する手順により、容易、且つ確実に実現することができる。
　ケーブル接続ブロック６３の端面には、接地ランド６６が設けてある。ケーブル１７が備えるシールドは、接地ランド６６への接続により容易に接地することができ、電磁ノイズ、静電ノイズの影響を排除することができる。
（実施の形態２）
　図６は、実施の形態２に係る撮像モジュール３の側面図、図７は、受動部品５の実装態様を示す平面図である。実施の形態２の撮像モジュール３において、実装基板６は、撮像素子４が表面実装された第１面６０の反対側に、実施の形態１と同様、第２面６１、第３面６２及びケーブル接続ブロック６３を備え、更に、第４面６７を備えている。
　第２面６１、第３面６２及び第４面６７は、第１面６０と平行をなす受動部品５の実装面である。第２面６１は、実施の形態１と同様、実装基板６の一辺の半長に沿って形成されている、第３面６２は、前記一辺の残りの半長に沿って形成され、第２面６１と第３面６２とは、第２面６１から垂直に立ち上がる段差を介して連続している。第４面６７は、前記一辺に隣接する他辺に沿って形成され、第３面６２と第４面６７とは、第３面６２から垂直に立ち上がる段差を介して連続している。
　第２面６１、第３面６２及び第４面６７には、受動部品５を接続するための接続ランド６４が各一対設けられ、受動部品５は、各対の接続ランド６４、６４上に架け渡すように載置され、半田リフローにより接続して実装されている。第２面６１及び第３面６２において、段差の側に位置する接続ランド６４は、実施の形態１と同様、段差との間にクリアランスなしに沿わせてある。第４面６７においても、段差の側に位置する接続ランド６４は、段差の立ち下がり縁にクリアランスなしに沿わせてある。
　実施の形態２に係る撮像モジュール３においては、第４面６７に設けられる一方の接続ランド６４を段差の立ち下がり縁にクリアランスなしに沿わせて配置することができ、実施の形態１と同様に、図７中のＡ寸法を小さくすることができる上、図７中のＢ寸法をクリアランスの相当分だけ小さくすることができる。従って、実装基板６の縦横寸法を更に小さくし、軸直角断面において撮像素子４以下の投影面積を有する実装基板６を実現することができる。
　以上の実施の形態２においては、第３面６２と第４面６７とが、第３面６２から立ち上がる段差を介して連続する構成としたが、第３面６２から立ち下がる段差を介して連続する構成としてもよい。
　図６、図７に示す実施の形態２に係る撮像モジュール３の他の構成は、図２、図３に示す実施の形態１に係る撮像モジュール３と同様であり、対応する構成要素に実施の形態１と同一の参照符号を付して説明を省略する。
　なお、今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等な意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
　１　　内視鏡
　３　　撮像モジュール
　４　　撮像素子
　５　　受動部品
　６　　実装基板
　１０　挿入管
　１７　ケーブル
　６０　第１面
　６１　第２面
　６２　第３面
　６３　ケーブル接続ブロック
　６４　接続ランド
　６５　ケーブル接続ランド
　６６　接地ランド
　６７　第４面

Claims (7)

  1. 　撮像素子と、該撮像素子が複数の受動部品と共に実装された実装基板とを備える撮像モジュールにおいて、
    　前記撮像素子の実装部と前記受動部品の実装部とは、前記実装基板の互いに反対側に位置しており、前記受動部品の実装部は、段差を介して連続し、前記受動部品の接続ランドが夫々に設けられた複数の実装面を備える撮像モジュール。
  2. 　撮像素子と、該撮像素子が複数の受動部品と共に実装された実装基板とを備える撮像モジュールにおいて、
    　前記実装基板は、
    　前記撮像素子が表面実装された第１面と、
    　該第１面の反対側に位置し、前記受動部品の接続ランドが設けられた第２面と、
    　該第２面と段差を介して連続し、前記受動部品の接続ランドが設けられた第３面と、
    　前記第２面及び第３面から立ち上がり、ケーブルが接続される柱状のケーブル接続ブロックと
    　を備える撮像モジュール。
  3. 　前記第２面及び第３面と段差を介して連続し、前記受動部品の接続ランドが設けられた第４面を更に備える請求項２に記載の撮像モジュール。
  4. 　前記ケーブル接続ブロックの側面には、前記ケーブルの複数の芯線を夫々接続するケーブル接続ランドが並設してある請求項２又は請求項３に記載の撮像モジュール。
  5. 　前記ケーブルはシールドケーブルであり、前記ケーブル接続ブロックの端面には、シールドを接地する接地ランドが設けてある請求項２から請求項４のいずれか１つに記載の撮像モジュール。
  6. 　前記実装基板は、軸直角断面において、前記撮像素子以下の投影面積を有している請求項１から請求項５のいずれか１つに記載の撮像モジュール。
  7. 　挿入管の先端部に組み込まれた撮像モジュールを備える内視鏡において、
    　前記撮像モジュールは、
    　撮像素子と、該撮像素子を複数の受動部品と共に実装する実装基板とを備え、
    　前記実装基板は、
    　前記撮像素子が表面面実装された第１面と、
    　該第１面の反対側に位置し、前記受動部品の接続ランドが設けられた第２面と、
    　該第２面と段差を介して連続し、前記受動部品の接続ランドが設けられた第３面と、
    　前記第２面及び第３面から立ち上がり、ケーブルが接続される柱状のケーブル接続ブロックと
    　を備える内視鏡。
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