WO2020217302A1 - 内視鏡の先端ユニットおよび内視鏡 - Google Patents

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WO2020217302A1
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tip
unit
endoscope
main body
tip frame
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拓郎 堀部
寛幸 本原
建二郎 神野
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オリンパス株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a tip unit and an endoscope equipped with an electronic module provided at the tip of the insertion portion of the endoscope.
  • endoscopes are widely used for observing and treating the inside of a living body (inside the body cavity), or for inspection and repair in industrial plant equipment.
  • Such an endoscope has an insertion portion for insertion into a flexible conduit. It is known that such an endoscope is provided with an imaging device or the like, which is an electronic module, at the tip of an insertion portion.
  • the conventional imaging device as an electronic module is not for an endoscope, but is disclosed in, for example, International Publication WO 2008-102575.
  • a conventional image pickup apparatus is a technique in which a conductive member is insert-molded inside a resin plate, and the conductive member is made to conduct wiring from an image pickup element and wiring of a substrate.
  • This conventional image pickup device has a configuration in which a resin plate in which a conductive member is insert-molded is attached to the back surface of the image pickup element, and a terminal exposed on the surface of the resin plate is electrically connected to a terminal of another member such as a substrate. It has a structure to connect.
  • the conventional imaging device it is necessary to mount a wiring component such as a different substrate after insert molding the resin plate and electrically connect the resin plate.
  • the conventional imaging device has a problem that the number of parts increases and the accuracy of positioning the terminals is required, so that the number of assembly steps increases and the manufacturing cost increases.
  • the conventional imaging device has problems that the accuracy of the mounting position of the wiring component and the stable electrical connection are difficult and the yield is reduced.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and is an endoscope tip unit that can stably electrically connect an insert-molded electronic module, improve the yield, and reduce the manufacturing cost.
  • the purpose is to provide an endoscope.
  • the tip unit of the endoscope is the tip unit of the endoscope provided at the tip of the insertion portion, and is an electronic module having at least an optical system and electrodes, and an incident surface of the optical system. Is provided with a resin tip frame body in which the electronic module is integrally mounted by insert molding so that the electrode is exposed on the outer surface and the electrode is exposed on one surface located inside the tip portion.
  • the endoscope according to one aspect of the present invention is provided at the tip of an insertion portion, and an electronic module having at least an optical system and electrodes and an incident surface of the optical system are exposed on the outer surface, and the electrodes are the tips.
  • a tip unit provided with a resin tip frame main body in which the electronic module is integrally mounted by insert molding so as to be exposed on one surface located inside the section is provided at the tip of the insertion section.
  • an endoscope tip unit and an endoscope that can stably electrically connect an insert-molded electronic module, improve the yield, and reduce the manufacturing cost.
  • the figure which shows the appearance of the endoscope of one aspect of this invention The perspective view which shows the structure of the tip part of the insertion part.
  • the front view showing the structure of the tip of the insertion part.
  • the cross-sectional view which shows the structure of the tip part of the insertion part along the IV-IV line of FIG.
  • the same, perspective view of the imaging unit as seen from the front side The same, perspective view of the imaging unit as seen from the back side
  • the cross-sectional view showing the configuration of the tip unit along the IX-IX line of FIG. Similarly, a partial cross-sectional view showing an example in which the electrodes of the imaging unit insert-molded in the tip frame are exposed.
  • FIG. 1 a partial cross-sectional view showing an example in which the electrodes of the image pickup unit insert-molded in the tip frame are exposed, and the configuration of the tip unit of the molded circuit component in which the conductive pattern is formed is shown.
  • the same is a partial cross-sectional view showing the configuration of the tip unit of the molded circuit component in which the conductive pattern is formed, showing another example in which the electrodes of the image pickup unit insert-molded in the tip frame are exposed.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing the configuration of a tip unit in which a flexible printed circuit board is connected to an imaging unit according to the second modification.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing the configuration of a tip unit in which a flexible printed circuit board is previously connected to the image pickup unit and insert-molded into the tip frame according to the third modification.
  • the perspective view which shows the structure of the holding member which holds the image pickup unit to which the flexible printed circuit board is connected, according to the 4th modification.
  • the cross-sectional view showing the configuration of the tip unit in which the image pickup unit to which the flexible printed circuit board is connected together with the holding member is insert-molded into the tip frame.
  • a partial cross-sectional view showing the configuration of the tip portion of the insertion portion in which the tip frame is provided with an observation window on the tip surface and the imaging unit in which the image sensor is placed horizontally is insert-molded.
  • a partial cross-sectional view showing the configuration of the tip portion of the insertion portion in which the tip frame is provided with an observation window on the side surface orthogonal to the tip surface and the imaging unit in which the image sensor is placed horizontally is insert-molded.
  • the drawings based on each embodiment are schematic, and the relationship between the thickness and width of each part, the ratio of the thickness of each part, and the like are different from the actual ones. It should be noted that the drawings may include parts having different dimensional relationships and ratios from each other.
  • the endoscope in the following configuration description exemplifies an endoscope having a small diameter insertion portion such as a bronchoscope and a urinary mirror, but the present invention is not limited to this, and the upper or lower part of the living body is digested. It can be applied to a so-called flexible scope in which the insertion portion is flexible for insertion into an organ, and a so-called rigid scope in which the insertion portion used for surgery is hard.
  • the endoscope 1 which is an electronic endoscope of the present embodiment includes an insertion portion 2 formed in an elongated tubular shape and an operation portion 3 connected to the base end of the insertion portion 2. It is mainly composed of a universal cord 4 which is an endoscope cable extending from the operation unit 3, an endoscope connector 5 arranged at the tip of the universal cord 4, and the like.
  • the insertion portion 2 is a tubular member having flexibility formed by connecting the tip portion 6, the curved portion 7, and the flexible tube portion 8 in order from the tip side.
  • the tip portion 6 houses and arranges an imaging unit 30 as an imaging device, a lighting means, and the like, which will be described later.
  • the bending portion 7 is a mechanical portion of the operating member of the operating portion 3 that is configured to be able to actively bend the insertion portion 2 in two vertical directions (UP-DOWN) by the rotation operation of the bending lever 13. is there.
  • the curved portion 7 is not limited to a type that actively curves in two vertical directions, and the curved portion 7 is not limited to a type that actively bends in two vertical directions, and the curved portion 7 is not limited to a type that actively bends in two vertical directions. It may be a type that can be curved in the circumferential direction (UP-DOWN / LEFT-RIGHT), a type that can be curved in only one direction in the up (UP) direction, and an active force by the bending lever 13. It does not have a mechanism for bending in a positive manner, and may simply be a type that bends passively.
  • the flexible tube portion 8 is a tubular member formed with flexibility so as to be passively flexible.
  • the inside of the flexible tube portion 8 extends from the image pickup device built in the tip portion 6, and further extends from the operation portion 3 to the inside of the universal cord 4.
  • a cable, a light guide bundle described later for guiding the illumination light from the light source device and emitting it from the tip portion 6 and the like are inserted (these are not shown here).
  • the operation unit 3 is provided on the tip side and covers the base end of the flexible pipe portion 8 and is connected to the flexible pipe portion 8, and is connected to the break stopper portion 9 so that the user can see inside. It is composed of a grip portion 10 that is gripped by hand when using the mirror 1, an operating means for operating various endoscopic functions provided on the outer surface of the grip portion 10, a treatment tool insertion portion 11, a suction valve 15, and the like. Will be done.
  • the operating means provided in the operation unit 3 for example, a plurality of operations for performing each corresponding operation such as a bending lever 13 for performing a bending operation of the bending portion 7, an air supply / water supply operation or a suction operation, an imaging means, and a lighting means.
  • a member 14 and the like There is a member 14 and the like.
  • the treatment tool insertion unit 11 is provided with a treatment tool insertion port for inserting various treatment tools (not shown), and is a component portion that communicates with the treatment tool insertion channel (not shown) inside the operation unit 3 via a branch member. Is.
  • the treatment tool insertion portion 11 is provided with a forceps plug 12 which is a lid member for opening and closing the treatment tool insertion port and which is detachably (replaceable) with respect to the treatment tool insertion portion 11. ing.
  • the treatment tool insertion channel is configured to communicate with the suction valve 15 by a branch member inside the operation unit 3.
  • the universal cord 4 is a light guide bundle that transmits illumination light from a signal cable bundle, a light source device (not shown), etc. from the tip portion 6 of the insertion portion 2 through the inside of the insertion portion 2 to reach the operation unit 3. Is a composite cable inserted.
  • the endoscope connector 5 has an electric connector portion 16 on the side surface to which a signal cable for connecting to a video processor (not shown) of an external device is connected, and also connects to a light source device which is an external device. It is configured to include a light source connector portion 17 having a light source connection plug 18 to which a light guide bundle described later and an electric cable (not shown) are connected.
  • the configuration of the tip portion of the insertion portion 2 of the endoscope 1 of the present embodiment will be described below based on FIGS. 2 to 4. In the following description, the description of the well-known configuration of the insertion portion 2 will be omitted.
  • the tip portion 6 of the insertion portion 2 has a tip frame main body 21 constituting a resin tip frame having a bullet shape here.
  • the tip frame main body 21 is a rectangular observation window in which observation light is incident on the tip surface 22, an incident surface 32 of an optical system 31 provided in the imaging unit 30, and a substantially circular illumination window here.
  • a certain illumination optical system 26 and a certain one are provided.
  • the tip frame main body 21 is provided with an opening of a channel 25 for leading in and out a treatment tool or the like.
  • the number of the illumination optical system 26 is not limited to one, and may be a plurality.
  • the tip frame main body 21 is covered with the tip portion of the curved rubber 28 which is the outer skin of the curved portion 7 on the outer peripheral portion of the base end.
  • the curved rubber 28 is provided with a pincushion adhesive portion 27 on the outer periphery of the tip portion, and is fixed to the base end outer peripheral portion of the tip frame main body 21.
  • an imaging unit 30 is provided in the tip frame main body 21 of the tip portion 6.
  • the tip unit 20 of the endoscope 1 of the present embodiment is configured by the tip frame main body 21 and the imaging unit 30 that is integrally insert-molded with the tip frame main body 21.
  • an imaging unit 30 which is an imaging device will be applied for explanation.
  • the electronic modules include optical systems such as lenses, image sensors, optical systems and image sensors, image sensors and substrates, optical systems, image sensors and cables, optical systems, image sensors and holding members, optical systems, and image sensors. It includes configurations such as a substrate and a holding member, an optical system, an image sensor, a cable and a holding member, an optical system, an image sensor, a substrate, a cable and a holding member.
  • the tip frame main body 21 here is composed of two members, and after the signal line 47 of the image pickup cable 48 is electrically connected to each of the plurality of electrodes 35 which are the electric terminals of the image pickup unit 30.
  • the cover body 21a is adhesively fitted.
  • the tip frame main body 21 has two members having a cover body 21a so that the signal line 47 of the image pickup cable 48 can be easily connected to the plurality of electrodes 35 of the image pickup unit 30 by soldering or the like, but it is merely a member. It may be a molded structure.
  • the imaging unit 30 is loaded into a mold (not shown) and integrally molded (insert molded) with the resin tip frame main body 21.
  • the configuration of the imaging unit 30 will be described in detail later.
  • the tip frame main body 21 of the tip portion 6 is fitted with a state-of-the-art first curved piece 41 provided in the curved portion 7 at the base end portion.
  • a second curved piece 42 is rotatably connected to the base end of the state-of-the-art curved piece 41, and a plurality of curved pieces are rotatably connected in the curved portion 7.
  • a plurality of curved pieces including the first curved piece 41 and the second curved piece 42 are covered with the curved rubber 28.
  • the plurality of bending pieces including the first bending piece 41 and the second bending piece 42 are rotated and curved by pulling and relaxing two bending operation wires (not shown) in response to the operation of the bending lever 13.
  • the portion 7 actively bends in two vertical directions.
  • a metal tube connecting tube 43 is fitted to the base end portion of the channel 25.
  • the tip of the channel tube 44 which serves as a treatment tool channel, is connected to the base end of the tube connecting tube 43.
  • metal tube connecting tubes 43 and the like may be integrally formed with the tip frame main body 21 by insert molding.
  • the rigidity of the base end portion of the tip frame main body 21 can be increased, the tip frame main body 21 can be thinned, and the outer diameter can be reduced.
  • the tip portion 6 and the curved portion 7 of the endoscope can be miniaturized. Further, the step of assembling the tube connecting pipe 43 becomes unnecessary, and as a result, the assembly man-hours are reduced, which leads to cost reduction.
  • the imaging unit 30 shown in FIGS. 5 and 6 has an optical system 31 made of a laminated body manufactured by using wafer level optics technology.
  • the optical system 31 includes at least one lens and forms a subject image on the light receiving surface of the image sensor 34.
  • An image sensor 34 equipped with an image sensor as an electronic component such as a CCD or CMOS attached to the optical system 31 is continuously provided along the photographing optical axis O, and here, it becomes a rectangular block-shaped image pickup package. There is.
  • the optical system 31 is manufactured, for example, by manufacturing a plurality of lens wafers in which lenses are formed on a base material such as a glass substrate, and laminating and dicing these lens wafers.
  • the surface of the optical system 31 provided on the subject side of the imaging unit 30 is an incident surface (tip surface of the imaging unit 30) 32 on which light from the subject is incident, but a side surface (of the imaging unit 30) excluding the incident surface 32.
  • the side surface) 33 needs to be shielded from light. Since the image pickup unit 30 is insert-molded integrally with the tip frame main body 21, the side surface 33 of the optical system 31 other than the incident surface 32 can be shielded from light.
  • the optical system 31 can be regarded as an optical lens (convex lens, concave lens).
  • the optical system 31 constitutes a lens necessary for forming a subject image on the light receiving surface of the image sensor 34, which is an image sensor.
  • a plurality of electrodes 35 as electrodes which are four solder balls in this case, are provided.
  • the electrode 35 is not limited to the solder ball, and may be a lead frame, a pin-shaped terminal, or the like.
  • the image pickup unit 30 may have a configuration in which a plurality of objective optical systems are held by a lens holding frame.
  • the imaging unit 30 is integrated with the tip frame body 21 by insert molding so that the longitudinal axis C of the tip frame body 21 and the photographing optical axis O of the optical system 31 are substantially parallel to each other. Is formed and mounted on the tip frame main body 21.
  • the incident surface 32 of the optical system 31 into which the light of the photographing optical axis O enters is exposed on the tip surface 22 which is the outer surface of the tip frame main body 21, and at least the electrode 35 of the image sensor 34 is exposed. It is mounted on the tip frame main body 21 so that a part of the tip frame main body 21 protrudes from one surface 23 on the base end side of the tip frame main body 21 and is exposed.
  • the tip frame main body 21 is a region in which the light required to form an optical image is incident on the entire incident surface 32 of the optical system 31 of the imaging unit 30 or at least the effective imaging region by the image sensor 34 on the incident surface 32. Is exposed on the outer surface, and at least a part of the electrode 35 of the image sensor 34 is exposed in the mold so as to protrude from one surface 23 on the base end side of the tip frame main body 21 located inside the tip portion 6.
  • the loaded image pickup unit 30 is formed of resin so as to be integrated.
  • the optical system 31 of the imaging unit 30 is provided so as to slightly project toward the subject side, which is the tip insertion portion side, with respect to the tip surface 22 which is the outer surface of the tip frame main body 21.
  • the surface of the optical system 31 protrudes from the tip surface 22.
  • the structure is such that dirt does not easily accumulate, cleaning and sterilization are improved, and the risk of cross-infection of patients can be reduced.
  • the exposed side surface 33 may be partially covered with a resin or the like to block light.
  • the hole 29 shown in FIG. 8 is an arrangement hole for an illumination optical system such as a light guide bundle and an illumination lens.
  • an illumination optical system such as a light guide bundle and an illumination lens.
  • a plurality of holes 29 may be provided in the tip frame main body 21, and some of them may be used for purposes other than the illumination optical system, such as air supply / water supply, suction mechanism, forceps holes for treatment, and the like. Is also good.
  • the tip frame main body 21 is such that a part of the electrode 35 is exposed from the one surface 23.
  • the imaging unit 30 is insert-molded into the image unit 30.
  • a concave step portion 23a that exposes the entire back surface of the image sensor 34 of the imaging unit 30 is provided.
  • the imaging unit 30 may be insert-molded on the tip frame main body 21 so as to be formed on one surface.
  • the image pickup unit 30 is insert-molded so that the electrode 35 is embedded in the tip frame body 21, and then as shown in FIG.
  • the resin on the one side 23 side may be scraped off by laser processing, grinding processing, or the like to form a recess 23b to expose the electrode 35.
  • a tapered surface 31a is provided on the optical system 31 of the imaging unit 30 exposed on the tip surface 22 of the tip frame main body 21, and the tip is formed at a portion formed so as to cover the tapered surface 31a.
  • the resin of the frame body 21 may be filled and formed.
  • the resin of the tip frame main body 21 acts as a stopper to suppress the optical system 31, and the image pickup unit 30 is prevented from being displaced or dropped toward the subject side.
  • the tip unit 20 of the endoscope 1 of the present embodiment configured as described above has a structure in which the imaging unit 30 is integrally mounted on the tip frame main body 21 by insert molding.
  • the tip unit 20 of the endoscope 1 is insert-molded so that the optical system 31 of the image pickup unit 30 and the electrode 35 on the back surface are exposed to the tip frame main body 21, and the image pickup cable 48 to the electrode 35 of the image pickup unit 30 is formed.
  • the signal line 47 is configured to be easily electrically connected.
  • the tip unit 20 of the endoscope 1 can be easily assembled by connecting the signal line 47 of the image pickup cable 48 to the electrode 35 of the image pickup unit 30 exposed on one surface 23 of the tip frame main body 21 by soldering or the like.
  • the manufacturing cost can be reduced.
  • the signal line 47 of the image pickup cable 48 is individually connected to the electrode 35 of the image pickup unit 30, stable electrical connection can be made and the yield is improved.
  • the tip unit 20 of the endoscope 1 of the present embodiment can stably electrically connect the insert-molded imaging unit 30, improve the yield, and reduce the manufacturing cost. It becomes a configuration that can be done.
  • the tip frame main body 21 is laser-machined and metal-plated on one back surface 23 located in the tip portion 6 and one side surface 24 connected to the one surface 23.
  • a molded circuit component MID: Molded Interconnect Device
  • MID Molded Interconnect Device
  • the conductive pattern 40 constituting the wiring and the electrodes is electrically connected to the electrodes 35 of the imaging unit 30 and is formed on the surfaces of one surface 23 and the inner surface 24 of the tip frame main body 21.
  • the signal line 47 of the imaging cable 48 is electrically connected to each of the plurality of, here, four conductive patterns 40 formed on the inner surface 24 of the tip frame main body 21 by soldering or the like.
  • the resin molded circuit component (MID) for the tip frame body 21 in this way, even if the shape of the tip frame body 21 is complicated, the signal lines 47 of the insert-molded image pickup unit 30 and the image pickup cable 48 are formed. And can be stably electrically connected via the conductive pattern 40.
  • the tip unit 20 of the molded circuit component does not require a wiring board or the like, and does not require an assembly process of these boards or the like, so that the structure can be simplified and the cost can be reduced. Since the tip frame main body 21 is not required to have component accuracy for electrically connecting the insert-molded image pickup unit 30 to the wiring board or the like, the assembling property is improved and the size can be reduced.
  • the tip unit 20 can eliminate metal frames as much as possible, and the tip 6 of the endoscope 1 can be miniaturized (diameter reduced, hard length shortened).
  • the tip unit 20 has a configuration in which the signal line 47 of the imaging cable 48 is electrically connected to the conductive pattern 40 on the one surface 23 and the inner surface 24 located in the tip portion 6, so that the core wire and the shield are easily electrically connected. can do.
  • the signal line 47 can be connected by forming the conductive pattern 40 in a region larger than the image pickup unit 30.
  • the tip frame main body 21 may further form a conductive pattern (not shown) on the surrounding surfaces of the image pickup unit 30, the electrode 35, and the like, whereby a shielding effect can also be obtained.
  • a plurality of conductive patterns 40 electrically connected to each electrode 35 are formed on the tip frame main body 21. It is formed on one surface 23 and an inner surface 24.
  • a plurality of conductive patterns 40 electrically connected to each electrode 35 form the back surface and the tip frame of the image sensor 34. It is formed on one surface 23 and an inner surface 24 from the surface of the step portion 23a of the main body 21.
  • a plurality of conductors electrically connected to each electrode 35 The pattern 40 is formed on one surface 23 and the inner surface 24 from the surface of the recess 23b formed on the tip frame main body 21 by laser processing, grinding, or the like.
  • an electronic component such as a capacitor (not shown) that stably drives the image sensor 34 of the image pickup unit 30 can be mounted in the vicinity of the image sensor 34 by interposing it on the conductive pattern 40.
  • a flexible printed circuit board (FPC) 50 may be interposed between the electrode 35 of the imaging unit 30 of the tip unit 20 and the signal line 47 of the imaging cable 48 to be electrically connected.
  • the electrode that is electrically connected to the image pickup unit 30 and is exposed on the FPC 50 extending from one side 23 of the tip frame main body 21 to the base end side and the signal line 47 of the image pickup cable 48 can be easily connected by soldering or the like.
  • the configuration is as follows.
  • An electronic component such as a capacitor 37 that stably drives the image sensor 34 of the image sensor 30 can be provided in the FPC 50 in the vicinity of the image sensor 34.
  • the substrate interposed between the image pickup unit 30 and the signal line 47 of the image pickup cable 48 is not limited to the FPC 50, and may be various substrates such as a ceramic substrate, a glass epoxy substrate, a silicon substrate, and a glass substrate.
  • the flexible printed circuit board (FPC) 50 is connected to the electrode 35 of the image pickup unit 30 in advance, the FPC 50 is loaded into a mold (not shown) together with the image pickup unit 30, and a resin tip frame main body is formed by insert molding. It may be integrally molded with 21.
  • the electrodes exposed on the FPC 50 are exposed so as to project from one surface 23 of the tip frame main body 21 toward the base end side, and the signal line 47 of the imaging cable 48 can be connected by soldering or the like.
  • the GND electrode 51 and the FPC 50 formed on the outer peripheral portion of the tip frame main body 21 may be electrically connected by the GND wire 52. As a result, a larger GND region can be secured, and the image sensor 34 can be stably driven.
  • the GND electrode 51 and the FPC 50 may not be connected, but may be electrically connected to the GND electrode 51 and the state-of-the-art curved piece 41, the curved operation wire, the cable general sheath, etc., as an electrostatic countermeasure for the imaging unit 30.
  • the tip frame main body 21 may be a resin molding circuit component (MID) on which the GND electrode 51 is surface-formed.
  • MID resin molding circuit component
  • various substrates such as a ceramic substrate, a glass epoxy substrate, a silicon substrate, and a glass substrate may be used.
  • a holding member 60 for holding the image pickup unit 30 and the flexible printed circuit board (FPC) 50 electrically connected to the image pickup unit 30 is provided and held together with the image pickup unit 30 and the FPC 50.
  • the member 60 may be loaded into a mold (not shown) and integrally molded with the resin tip frame main body 21 by insert molding.
  • the holding member 60 is composed of two arm members. Each arm member is provided with a claw portion 61 at the tip portion for preventing the optical system 31 of the imaging unit 30 from falling off.
  • the arm member is provided with a fixing portion 62 fixed to the side surface 33 of the image pickup unit 30 and a lead portion 63 extending from the fixing portion 62 to the proximal end side.
  • the two fixing portions 62 hold the image pickup unit 60 by sandwiching the two opposite side surfaces 33.
  • the fixing portion 62 may be fixed to the side surface 33 of the imaging unit with an adhesive.
  • the shape of the fixing portion 62 may be a shape other than the plate-like shape shown in the figure, for example, a shape for gripping the image pickup unit 60.
  • the FPC 50 is provided with a first connection portion 50A on the tip end side, a second connection portion 50C on the base end side, and a relay portion 50B between these two connection portions.
  • a connection land that electrically connects to the electrode 35 of the image sensor 34 is formed in the first connection portion 50A, and electronic components (cable wires, capacitors, semiconductor elements, etc.) are soldered to the second connection portion 50C.
  • a connecting land is formed.
  • the relay unit 50B is formed with a wiring pattern that electrically connects these connection lands.
  • the tip portion 6 manufactured by integrally molding the imaging unit 30 with the tip frame main body 21 has the following structural features.
  • the surface of the optical system 31 of the image pickup unit 30, which is the incident surface 32, is exposed from the tip surface 22 of the tip frame main body 21.
  • the end face 61 on the tip end side of the arm member is exposed from the tip face 22 of the tip frame body 21. Further, the fixing portion 62 of the arm member is inside the tip frame main body 21, but the lead portion 63 projects from one surface 23 of the tip frame main body 21 by extending toward the base end side, and is outside the tip frame main body 21. Exposed to.
  • the exposed lead member 63 may be connected to the GND of the endoscope with some kind of conductive member.
  • the first connection portion is inside the tip frame main body 21, and the relay portion 50B extends toward the base end side so as to protrude from one surface 23 of the tip frame main body 21, and the second connection portion is the tip frame main body 21. It is exposed to the outside of.
  • the FPC 50 needs to have at least the first connection portion in the tip frame main body 21.
  • a required portion is inside the tip frame main body 21, and other portions are exposed to the outside of the tip frame main body 21.
  • the material of the holding member 60 can be freely selected. For example, by forming the holding member 60 with a conductive member, a path for releasing a current such as static electricity or high frequency applied to the tip portion 6 of the insertion portion 2 of the endoscope 1 is released. Can be. Further, when the holding member 60 is used as a path for allowing currents such as static electricity and high frequency to escape, by increasing the distance between the image sensor 34 and the holding member 60 only in the vicinity of the image sensor 34, currents such as static electricity and high frequency can be further increased. It becomes difficult to apply it to the image sensor 34. As a result, the endoscope can be made highly resistant to static electricity and high frequency.
  • the configuration of the imaging unit 30 inserted into the tip frame body 21 described above is an incident surface of the optical system 31 on which the light of the subject image of the photographing optical axis O substantially parallel to the longitudinal axis C of the tip frame body 21 is incident.
  • the structure is such that 32 is in the same plane as the tip surface 22 of the tip frame main body 21 provided on the tip 6 of the endoscope 1 or protrudes from the tip surface 22 of the tip frame main body 21, and the image sensor 34 has a structure.
  • the configuration of a so-called direct-view endoscope in which the light of the subject image having the photographing optical axis O is linearly incident is illustrated, it may be in the form of various endoscopes 1 described below.
  • the image pickup unit 30 is arranged such that the incident surface 32 of the optical system 31 is in the same plane as the tip surface 22 of the tip frame body 21 or protrudes from the tip surface 22 of the tip frame body 21.
  • the image sensor 34 is arranged laterally orthogonal to the tip surface 22.
  • the imaging unit 30 makes the light of the subject image having the photographing optical axis O substantially orthogonal to the longitudinal axis C of the tip frame main body 21 (intersection angle ⁇ ⁇ between the photographing optical axis O and the longitudinal axis C of the tip frame main body 21).
  • the optical system 31 is provided with optical elements (not shown) such as a prism unit and a mirror having a refracting surface that refracts in the direction of 90 degrees).
  • the endoscope 1 here is a so-called direct-view type. With this configuration, the hard length can be shortened.
  • the imaging unit 30 is arranged in the same plane as the side surface 28 in which the incident surface 32 of the optical system 31 is substantially orthogonal to the front end surface 22 of the tip frame main body 21, or is arranged so as to project from the side surface 28.
  • the image sensor 34 placed horizontally parallel to the longitudinal axis C is substantially orthogonal to the longitudinal axis C of the tip frame body 21 (intersection angle ⁇ 90 degrees between the photographing optical axis O and the longitudinal axis C of the tip frame body 21).
  • the light of the subject image having the photographing optical axis O is linearly incident.
  • the endoscope 1 here is a so-called side-view type. With this configuration, the lateral direction of the endoscope can be observed, and the body cavity can be observed with the minimum curvature of the endoscope in a narrow tubular body cavity or the like.
  • the imaging unit 30 has an incident surface 32 of the optical system 31 arranged in the same plane as the side surface 28 of the tip frame main body 21 or protruding from the side surface 28, and has a photographing optical axis O.
  • a prism having a refracting surface that refracts the light of the subject image in a direction substantially orthogonal to the longitudinal axis C of the tip frame body 21 (intersection angle ⁇ ⁇ 90 degrees between the photographing optical axis O and the longitudinal axis C of the tip frame body 21).
  • Optical elements (not shown) such as a unit and a mirror are provided, and the image sensor 34 is arranged vertically so as to be orthogonal to the longitudinal axis C.
  • the endoscope 1 here is also a so-called side-view type. With this configuration, the lateral direction of the endoscope can be observed, and the body cavity can be observed with the minimum curvature of the endoscope in a narrow tubular body cavity or the like. Furthermore, the diameter of the endoscope can be reduced.
  • the incident surface 32 of the optical system 31 is arranged in the same plane as the slope 29 having a predetermined angle with the tip surface 22 of the tip frame main body 21, or is arranged so as to protrude from the slope 29. It is installed.
  • the optical system 31 of the imaging unit 30 directs the light of the subject image having the photographing optical axis O to a predetermined angle ⁇ (the photographing optical axis O and the tip frame body 21) of less than 90 degrees with respect to the longitudinal axis C of the tip frame body 21.
  • An optical element such as a prism unit or a mirror that refracts at an intersection angle ⁇ ⁇ 90 degrees of the longitudinal axis C of the above is provided.
  • the image sensor 34 is arranged vertically so that the image sensor 34 is parallel to the tip surface 22 of the tip frame main body 21 and is orthogonal to the longitudinal axis C. That is, the endoscope 1 has a so-called perspective type. With this configuration, the perspective direction can be observed with the minimum curvature of the endoscope.
  • the incident surface 32 of the optical system 31 is arranged in the same plane as the slope 29 having a predetermined angle with the tip surface 22 of the tip frame main body 21, or is arranged so as to protrude from the slope 29. It is installed.
  • the optical system 31 of the imaging unit 30 directs the light of the subject image having the photographing optical axis O to a predetermined angle ⁇ (the photographing optical axis O and the tip frame body 21) of less than 90 degrees with respect to the longitudinal axis C of the tip frame body 21.
  • An optical element such as a prism unit or a mirror that refracts at an intersection angle ⁇ ⁇ 90 degrees of the longitudinal axis C of the above is provided.
  • the image sensor 34 here is arranged horizontally so that the image sensor 34 is substantially orthogonal to the tip surface 22 of the tip frame main body 21. That is, the endoscope 1 is also in a so-called perspective type. With this configuration, the perspective direction can be observed with the minimum curvature of the endoscope. Further, since it can be configured by a simple prism unit, an optical element such as a mirror (not shown), the cost can be reduced.
  • the image pickup unit 30 provided in the tip frame main body 21 as one of the functional components is, for example, as shown in FIG. 28, an image pickup composed of a lens laminate manufactured by using wafer level optics technology. It is composed of a lens unit 55, a cover glass 56, and a CSP (Chip Size Package) in which an image sensor 34, which is an image sensor attached to the cover glass 56 via an adhesive layer 57, is integrally packaged.
  • CSP Chip Size Package
  • the imaging lens unit 55 is manufactured, for example, by producing a plurality of lens wafers in which lenses are formed on a base material such as a glass substrate, and laminating and dicing these lens wafers. ..
  • the imaging lens unit 55 of the present embodiment is a lens unit having a rectangular shape in a plan view and having no lens frame. Further, since the image sensor 34 is also formed into a rectangular shape in a plan view by dicing or the like, the image pickup unit 30 of the present embodiment has a substantially rectangular parallelepiped shape as a whole.
  • the imaging lens unit 55 has an effective imaging region 58 which is an optically effective region shown by a broken line. Light that forms an optical image is incident on the effective imaging region 58.
  • the electronic module includes passive elements (resistors, coils, etc.), active elements (transistors, ICs, etc.), light emitting devices (LEDs, laser diodes, lamps, etc.), observation / communication equipment, and so on.
  • the electronic module includes a temperature observation device, a humidity observation device, an internal information measuring device, a wireless transmission device, and the like.
  • An imaging unit with at least an optical system and an image sensor,
  • a flexible substrate in which a first connection portion electrically connected to the electrodes of the image sensor and a second connection portion to which electronic components are connected are formed.
  • Arm members arranged (adhered) on the opposite side surfaces of the imaging unit,
  • a resin tip frame body in which the imaging unit, the flexible substrate, and the arm member are integrally mounted by insert molding. Equipped with In the image pickup unit, only the surface of the optical system is exposed from the tip surface of the tip frame body.
  • the end face on the tip side is exposed from the tip surface of the tip frame body, the fixing portion to which the imaging unit is fixed (adhesive) is present (inserted) in the tip frame body, and the lead portion on the base end side is Exposed from one side located inside the tip frame body,
  • the flexible substrate is an endoscope tip unit in which at least the first connection portion is inside (inserted) in the tip frame main body and the second connection portion is exposed.
  • the arm member may be at least one.
  • a connection land electrically connected to the electrode of the image sensor is arranged in the first connection portion, and a connection land to which a capacitor, a lead wire, etc. is connected is arranged in the second connection portion. It is what has been done.
  • the arm member can be partially divided, and in addition to the end face, a fixed portion (a portion where the imaging unit is adhered or gripped and fixed) and a lead portion (extended toward the proximal end) are extended. It has an exposed part) and.

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Abstract

内視鏡１の先端ユニット２０は、挿入部２の先端部６に設けられ、少なくとも光学系３１および電極３５を備えた電子モジュール３０と、光学系３１の入射面３２が外表面２２で露出し、電極３５が先端部６の内部に位置する一面２３で露出するように電子モジュール３０がインサート成形により一体的に搭載された樹脂製の先端枠本体２１と、を具備する。

Description

内視鏡の先端ユニットおよび内視鏡
　本発明は、内視鏡の挿入部の先端に設けられる電子モジュールが搭載された先端ユニットおよび内視鏡に関する。
　周知の如く、内視鏡は、生体の体内（体腔内）の観察、処置など、または工業用のプラント設備内の検査、修理などのため広く用いられている。このような、内視鏡は、屈曲する管路に挿入するための挿入部を有している。このような内視鏡には、挿入部の先端部には電子モジュールである撮像装置などが設けられた構成が知られている。
　電子モジュールとしての従来の撮像装置としては、内視鏡用ではないが、例えば、国際公開ＷＯ２００８-１０２５７５号報に開示されている。従来の撮像装置は、樹脂板の内部に導電部材をインサート成形し、この導電部材を撮像素子からの配線と基板の配線を導通させる技術となっている。
　この従来の撮像装置は、導電部材がインサート成形された樹脂板が撮像素子の裏面に取り付けられた構成となっており、樹脂板表面に露出する端子を基板などの別部材の端子を電気的に接続させる構造となっている。
　しかしながら、従来の撮像装置では、樹脂板をインサート成形後に、異なる基板などの配線構成部材を搭載して電気的に接続させる必要がある。これにより、従来の撮像装置は、部品点数が増えると共に、端子同士の位置合わせの精度が要求されるため、組立工数が増加して製造コスト高となるという問題があった。
　さらに、従来の撮像装置は、配線構成部材の搭載位置の精度、安定的な電気的接続が難しく歩留まりが低減するという課題があった。
　そこで、本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、インサート成形された電子モジュールの電気的接続を安定的に行え、歩留まりを向上させて、製造コストを低減する内視鏡の先端ユニットおよび内視鏡を提供することを目的とする。
　本発明の一態様における内視鏡の先端ユニットは、挿入部の先端部に設けられる内視鏡の先端ユニットであって、少なくとも光学系および電極を備えた電子モジュールと、上記光学系の入射面が外表面で露出し、上記電極が上記先端部の内部に位置する一面で露出するように上記電子モジュールがインサート成形により一体的に搭載された樹脂製の先端枠本体と、を具備する。
　本発明の一態様における内視鏡は、挿入部の先端部に設けられ、少なくとも光学系および電極を備えた電子モジュールと、上記光学系の入射面が外表面で露出し、上記電極が上記先端部の内部に位置する一面で露出するように上記電子モジュールがインサート成形により一体的に搭載された樹脂製の先端枠本体と、を備えた先端ユニットが挿入部の先端部に設けられている。
　本発明によれば、インサート成形された電子モジュールの電気的接続を安定的に行え、歩留まりを向上させて、製造コストを低減する内視鏡の先端ユニットおよび内視鏡を提供することができる。
本発明の一態様の内視鏡の外観を示す図 同、挿入部の先端部分の構成を示す斜視図 同、挿入部の先端部の構成を示す正面図 同、図３のＩＶ－ＩＶ線に沿った挿入部の先端部分の構成を示す断面図 同、撮像ユニットを正面側から見た斜視図 同、撮像ユニットを背面側から見た斜視図 同、先端ユニットの構成を示す断面図 同、図８のＩＸ－ＩＸ線に沿った先端ユニットの構成を示す断面図 同、先端枠にインサート成形された撮像ユニットの電極が露出する一例を示す部分断面図 同、先端枠にインサート成形された撮像ユニットの電極が露出する他の例を示す部分断面図 同、レーザ、研削などにより先端枠が加工されて、撮像ユニットの電極が露出される構成を示す部分断面図 同、先端枠にインサート成形された撮像ユニットを示す部分断面図 同、第１の変形例に係り、先端枠の表面に導電パターンが形成された成形回路部品の先端ユニットの構成を示す断面図 同、図１３のＸＩＶ－ＸＩＶ線に沿った先端ユニットの構成を示す断面図 同、図１４のＸＶ－ＸＶ線に沿った先端ユニットの構成を示す断面図 同、先端枠にインサート成形された撮像ユニットの電極が露出する一例を示し、導電パターンが形成された成形回路部品の先端ユニットの構成を示す部分断面図 同、先端枠にインサート成形された撮像ユニットの電極が露出する他の例を示し、導電パターンが形成された成形回路部品の先端ユニットの構成を示す部分断面図 同、レーザ、研削などにより先端枠が加工されて、撮像ユニットの電極が露出され、導電パターンが形成された成形回路部品の先端ユニットの構成を示す部分断面図 同、第２の変形例に係り、撮像ユニットにフレキシブルプリント基板が接続された先端ユニットの構成を示す断面図 同、第３の変形例に係り、撮像ユニットにフレキシブルプリント基板が予め接続され、先端枠にインサート成形された先端ユニットの構成を示す断面図 同、第４の変形例に係り、フレキシブルプリント基板が接続された撮像ユニットを保持する保持部材の構成を示す斜視図 同、保持部材と共に、フレキシブルプリント基板が接続された撮像ユニットが先端枠にインサート成形された先端ユニットの構成を示す断面図 同、第５の変形例に係り、先端枠に先端面に観察窓が設けられ、イメージセンサが横置きの撮像ユニットがインサート成形された挿入部の先端部分の構成を示す部分断面図 同、先端枠に先端面と直交する側面に観察窓が設けられ、イメージセンサが横置きの撮像ユニットがインサート成形された挿入部の先端部分の構成を示す部分断面図 同、先端枠に先端面と直交する側面に観察窓が設けられ、イメージセンサが縦置きの撮像ユニットがインサート成形された挿入部の先端部分の構成を示す部分断面図 同、先端枠に先端面と所定の角度を有する斜面に観察窓が設けられ、イメージセンサが縦置きの撮像ユニットがインサート成形された挿入部の先端部分の構成を示す部分断面図 同、先端枠に先端面と所定の角度を有する斜面に観察窓が設けられ、イメージセンサが横置きの撮像ユニットがインサート成形された挿入部の先端部分の構成を示す部分断面図 同、ウエハレベルオプティクス技術を用いて作製された撮像用レンズユニットを有する撮像ユニットの構成を示す斜視図
　以下、本発明である内視鏡の先端ユニットおよび内視鏡の一態様を説明する。なお、以下の説明において、各実施の形態に基づく図面は、模式的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、夫々の部分の厚みの比率などは現実のものとは異なることに留意すべきであり、図面の相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。　
　また、以下の構成説明における内視鏡は、気管支鏡、泌尿器鏡などの挿入部が細径の内視鏡を例示しているが、これに限定されることなく、生体の上部または下部の消化器官に挿入するため挿入部が可撓性のある所謂軟性鏡、外科用に用いられる挿入部が硬質な所謂硬性鏡にも適用できるものである。
　以下、本発明の一態様の内視鏡について、図面に基づいて説明する。　
　図１に示すように、本実施形態の電子内視鏡である内視鏡１は、細長管状に形成される挿入部２と、この挿入部２の基端に連設される操作部３と、この操作部３から延設される内視鏡ケーブルであるユニバーサルコード４と、このユニバーサルコード４の先端に配設される内視鏡コネクタ５などによって主に構成されている。
　挿入部２は、先端側から順に、先端部６、湾曲部７および可撓管部８が連設されて形成され可撓性を備えた管状部材である。このうち、先端部６には、後述する撮像装置としての撮像ユニット３０、照明手段などが収納配置されている。
　湾曲部７は、操作部３の操作部材のうち湾曲レバー１３の回動操作によって、挿入部２の上下２方向（ＵＰ－ＤＯＷＮ）へと能動的に湾曲させ得るように構成される機構部位である。
　なお、湾曲部７は、上下２方向へ能動的に湾曲するタイプのものに限定されることはなく、上下方向に加えて左右方向をも含めた４方向（上下左右の操作によって軸回りの全周方向、ＵＰ－ＤＯＷＮ／ＬＥＦＴ－ＲＩＧＨＴ）に湾曲し得るタイプのものであっても良いし、上（ＵＰ）方向の１方向にのみ湾曲し得るタイプのものでもよく、さらに湾曲レバー１３による能動的に湾曲する機構を有しておらず、単に受動的に湾曲するタイプのものであってもよい。
　可撓管部８は、受動的に可撓可能となるように柔軟性を持たせて形成される管状部材である。この可撓管部８の内部には、後述する処置具挿通チャンネルのほか、先端部６に内蔵される撮像装置から延出し、さらに操作部３からユニバーサルコード４の内部へと延設される撮像ケーブル、光源装置からの照明光を導光し先端部６から出射させるための後述するライトガイドバンドルなどが挿通している（ここでは、何れも不図示）。
　操作部３は、先端側に設けられ可撓管部８の基端を覆って可撓管部８と接続される折れ止め部９と、この折れ止め部９に連設され使用者が内視鏡１を使用する時に手によって把持する把持部１０と、この把持部１０の外表面に設けられる各種内視鏡機能を操作する操作手段と、処置具挿通部１１と、吸引バルブ１５などによって構成される。
　操作部３に設けられる操作手段としては、例えば湾曲部７の湾曲操作を行う湾曲レバー１３、送気送水操作または吸引操作、撮像手段、照明手段などの各対応する操作を行うための複数の操作部材１４などがある。
　処置具挿通部１１は、各種の処置具（不図示）を挿入する処置具挿通口を備え、操作部３の内部で、分岐部材を介して処置具挿通チャンネル（不図示）に連通する構成部である。
　この処置具挿通部１１には、処置具挿通口を開閉するための蓋部材であって、この処置具挿通部１１に対して着脱自在（交換可能）に構成される鉗子栓１２が配設されている。なお、処置具挿通チャンネルは、操作部３の内部において、分岐部材によって吸引バルブ１５とも連通した構成となっている。
　ユニバーサルコード４は、挿入部２の先端部６から、この挿入部２内部を挿通して操作部３に至り、信号ケーブル束、光源装置（不図示）からの照明光を伝送するライトガイドバンドルなどが挿通された複合ケーブルである。
　内視鏡コネクタ５は、外部機器のビデオプロセッサ（不図示）との間を接続する信号ケーブルが接続される電気コネクタ部１６を側面部に有すると共に、外部機器である光源装置との間を接続する後述のライトガイドバンドルおよび電気ケーブル（不図示）が接続される光源接続プラグ１８を備えた光源コネクタ部１７などを有して構成されている。
　ここで、本実施の形態の内視鏡１の挿入部２の先端部分の構成について、図２から図４に基づき、以下に説明する。なお、以下の説明において、挿入部２の周知の構成に関しては、説明を省略する。
　図２および図３に示すように、挿入部２の先端部６は、ここでは砲弾形状をしている樹脂製の先端枠を構成する先端枠本体２１を有している。先端枠本体２１は、先端面２２に観察光が入射する、ここでは矩形状の観察窓であって撮像ユニット３０に設けられた光学系３１の入射面３２と、ここでは略円形の照明窓である１つの照明光学系２６と、が設けられている。また、先端枠本体２１には、処置具などを導出入するチャンネル２５の開口部が設けられている。なお、照明光学系２６は、１つに限定されることなく、複数であってもよい。
　この先端枠本体２１は、基端外周部分に湾曲部７の外皮となる湾曲ゴム２８の先端部分が被覆されている。そして、湾曲ゴム２８は、先端部分の外周に糸巻接着部２７が設けられて、先端枠本体２１の基端外周部に固着されている。
　図４に示すように、先端部６の先端枠本体２１内には、撮像ユニット３０が設けられている。先端枠本体２１と、この先端枠本体２１と一体的にインサート成形される撮像ユニット３０と、によって、本実施の形態の内視鏡１の先端ユニット２０が構成されている。
　本実施形態では電子モジュールの一実施例として、撮像装置である撮像ユニット３０を適用して説明を行う。なお、電子モジュールとしては、レンズなどの光学系、イメージセンサ、光学系とイメージセンサ、イメージセンサと基板、光学系、イメージセンサおよびケーブル、光学系、イメージセンサおよび保持部材、光学系、イメージセンサ、基板および保持部材、光学系、イメージセンサ、ケーブルおよび保持部材、光学系、イメージセンサ、基板、ケーブルおよび保持部材などの構成を含むものである。
　なお、ここでの先端枠本体２１は、２部材から構成されており、撮像ユニット３０の電気端子である複数の電極３５のそれぞれに撮像ケーブル４８の信号線４７が電気的に接続された後、カバー体２１ａが接着嵌合される構成となっている。
　なお、先端枠本体２１は、撮像ケーブル４８の信号線４７を撮像ユニット３０の複数の電極３５に半田などにより接続し易いように、カバー体２１ａを有する２部材としているが、単に１つの部材として成形された構成としてもよい。
　また、撮像ユニット３０は、図示しない金型に装填され、樹脂製の先端枠本体２１に一体成形（インサート成形）された構成となっている。この撮像ユニット３０の構成については、後に詳しく説明する。
　先端部６の先端枠本体２１は、基端部分に湾曲部７内に設けられた最先端の第１湾曲駒４１が嵌合されている。この最先端湾曲駒４１の基端には、第２湾曲駒４２が回動自在に連結されており、湾曲部７内に複数の湾曲駒が回動自在に連設されている。
　これら第１湾曲駒４１および第２湾曲駒４２を含む複数の湾曲駒は、湾曲ゴム２８に被覆されている。なお、第１湾曲駒４１および第２湾曲駒４２を含む複数の湾曲駒は、湾曲レバー１３の操作に応じて図示しない２本の湾曲操作ワイヤが牽引弛緩されることによりそれぞれ回動して湾曲部７が能動的に上下２方向に湾曲する。
　先端枠本体２１は、チャンネル２５の基端部分に金属製のチューブ接続管４３が嵌合されている。このチューブ接続管４３の基端には、処置具チャンネルとなるチャンネルチューブ４４の先端が接続されている。
　なお、これら金属製のチューブ接続管４３などは、インサート成形により先端枠本体２１に一体形成してもよい。
　金属製のチューブ接続管４３などをインサート成形することで、先端枠本体２１の基端部分の剛性を高めることができるとともに、先端枠本体２１を薄肉化でき、外径を小さくすることができる。
　これにより、内視鏡の先端部６、湾曲部７を小型化することができる。さらに、チューブ接続管４３を組み付ける工程が不要となり、その結果、組立工数が減るためコスト低減にも繋がる。
　ここで、本実施の形態の撮像ユニット３０の構成について、図５および図６に基いて、以下に説明する。　
　図５および図６に示す、撮像ユニット３０は、ウエハレベルオプティクス技術を用いて作製された積層体からなる光学系３１を有している。光学系３１は、少なくとも１つのレンズを含み、被写体像をイメージセンサ３４の受光面に形成する。この光学系３１に貼着されたＣＣＤ、ＣＭＯＳなどの電子部品としての撮像素子を備えたイメージセンサ３４が撮影光軸Ｏに沿って連設されて、ここでは矩形ブロック状の撮像パッケージとなっている。
　なお、光学系３１は、例えば、ガラス基板などの基材上にレンズを形成したレンズウエハを複数製作し、これらレンズウエハを積層、ダイシングするなどによって製造されるものである。
　撮像ユニット３０の被写体側に設けられる光学系３１の表面は、被写体からの光を入射する入射面（撮像ユニット３０の先端面）３２となるが、この入射面３２を除く側面（撮像ユニット３０の側面）３３は、遮光される必要がある。撮像ユニット３０が先端枠本体２１と一体的にインサート成形されることで、光学系３１の入射面３２を除く側面３３は遮光することが出来る。
　また、光学系３１の入射面或は射出面に曲面形状を形成することでパワーを持たせるならば、光学系３１は、光学レンズ（凸レンズ、凹レンズ）と見なすことが可能となる。この場合、光学系３１は、撮像素子であるイメージセンサ３４の受光面に被写体像を形成するために必要なレンズを構成する。
　イメージセンサ３４の背面には、複数、ここでは４つの半田ボールである電極としての電極３５が設けられている。なお、電極３５は、半田ボールに限定されることなく、リードフレーム、ピン状などの端子でもよい。また、撮像ユニット３０は、レンズ保持枠により複数の対物光学系が保持された構成としてもよい。
　この撮像ユニット３０は、図７および図８に示すように、先端枠本体２１の長手軸Ｃと光学系３１の撮影光軸Ｏが略平行となるように、インサート成形により先端枠本体２１と一体的に形成され、先端枠本体２１に搭載される。
　このとき、撮像ユニット３０は、撮影光軸Ｏの光が入光する光学系３１の入射面３２が先端枠本体２１の外表面である先端面２２に露出し、イメージセンサ３４の電極３５の少なくとも一部が先端部６の内部となる先端枠本体２１の基端側の一面２３から突出して露出するように先端枠本体２１に搭載される。
　即ち、先端枠本体２１は、撮像ユニット３０の光学系３１の入射面３２の全部または、入射面３２における少なくともイメージセンサ３４による有効撮像領域へ光学像を形成するために必要な光が入射する領域が外表面で露出し、且つ、イメージセンサ３４の電極３５の少なくとも一部が先端部６の内部に位置する先端枠本体２１の基端側の一面２３から突出して露出するように、金型に装填された撮像ユニット３０が一体となるように樹脂により成形される。
　撮像ユニット３０の光学系３１は、先端枠本体２１の外表面である先端面２２よりも先端挿入部側となる被検体側に向けて僅かに突出するように設けられている。これにより、光学系３１の表面(被写体からの光を取り込む入射面）は先端面２２をから突出する。このことで、汚れがたまり難くい構造となり、洗浄・滅菌性が向上し、患者の交差感染リスクを低減することができる。
　なお、光学系３１を僅かに突出させることで側面３３の一部が露出し、迷光、フレアなどが発生する場合には、露出した側面３３の一部を樹脂などで覆い遮光してもよい。
　なお、図８に示される孔部２９は、ライトガイドバンドル、照明レンズなどの照明光学系用の配置孔である。また、ここでは、撮像ユニット３０を先端枠本体２１にインサート成形する構成を例示しているが、例えば、ＬＥＤなどの光源を備えた照明系の電子モジュールなどを撮像ユニット３０と同様に先端枠本体２１にインサート成形してもよい。
　また、孔部２９は先端枠本体２１に複数設けてもよく、このうちのいくつかを照明光学系とは別の用途、例えば送気送水、吸引機構、処置用の鉗子孔などとして使用しても良い。
　ところで、撮像ユニット３０の電極３５を先端枠本体２１の一面２３から露出させる構成としては、図９に示すように、電極３５の一部が一面２３から突出して露出するように、先端枠本体２１に撮像ユニット３０をインサート成形する形態となっている。
　また、撮像ユニット３０の電極３５を先端枠本体２１の一面２３から露出させる構成としては、図１０に示すように、撮像ユニット３０のイメージセンサ３４の背面全体を露出させる凹部状の段部２３ａが一面に形成されるように、先端枠本体２１に撮像ユニット３０をインサート成形する形態としてもよい。
　さらに、撮像ユニット３０の電極３５を先端枠本体２１の一面２３から露出させる構成としては、先端枠本体２１に電極３５が埋設されるように撮像ユニット３０をインサート成形した後、図１１に示すように、レーザ加工、研削加工などによって一面２３側の樹脂を削り取って凹部２３ｂを形成して電極３５を露出させてもよい。
　さらに、図１２に示すように、先端枠本体２１の先端面２２で露出する撮像ユニット３０の光学系３１にテーパ面３１ａを設けて、このテーパ面３１ａを覆うように欠成された部位に先端枠本体２１の樹脂が充填形成されるようにしてもよい。
　このような構成により、撮像ユニット３０は、先端枠本体２１の樹脂がストッパとなって光学系３１が抑えられ、被写体側へズレたり抜け落ちたりすることが防止される。
　以上のように構成された本実施の形態の内視鏡１の先端ユニット２０は、インサート成形により撮像ユニット３０を先端枠本体２１に一体的に搭載した構造となっている。
　そして、内視鏡１の先端ユニット２０は、撮像ユニット３０の光学系３１と背面の電極３５を先端枠本体２１に露出するようにインサート成形して、撮像ユニット３０の電極３５への撮像ケーブル４８の信号線４７を容易に電気的接続が行える構成としている。
　これにより、内視鏡１の先端ユニット２０は、先端枠本体２１の一面２３に露出する撮像ユニット３０の電極３５に撮像ケーブル４８の信号線４７を半田などにより接続して組立性を容易にして製造コストを低減することができる。
　また、撮像ケーブル４８の信号線４７を個別に撮像ユニット３０の電極３５に接続するため、安定的な電気的接続が行え、歩留まりが向上する。
　以上の説明から、本実施の形態の内視鏡１の先端ユニット２０は、インサート成形された撮像ユニット３０の電気的接続を安定的に行え、歩留まりを向上させて、製造コストを低減することができる構成となる。
（第１の変形例）
　図１３から図１５に示すように、先端枠本体２１は、先端部６内に位置する一背面となる一面２３と、この一面２３に接続される一側面となる内面２４にレーザ加工と金属メッキ、マスキングと金属メッキなどにより配線および電極の導電パターン４０が表面形成された成形回路部品（ＭＩＤ：Ｍｏｌｄｅｄ　Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ　Ｄｅｖｉｃｅ）としてもよい。
　この配線および電極を構成する導電パターン４０は、撮像ユニット３０の電極３５と電気的に接続されて先端枠本体２１の一面２３および内面２４の表面に形成されている。
　そして、先端枠本体２１の内面２４に形成された複数、ここでは４つの導電パターン４０のそれぞれに撮像ケーブル４８の信号線４７が半田などによって電気的に接続される。
　このように先端枠本体２１を樹脂製の成形回路部品（ＭＩＤ）とすることで、先端枠本体２１の形状が複雑であっても、インサート成形された撮像ユニット３０と撮像ケーブル４８の信号線４７とを、導電パターン４０を介して安定的に電気的な接続が行える。
　さらに、成形回路部品（ＭＩＤ）の先端ユニット２０は、配線基板などが不要であり、また、これら基板などの組み付工程が不要となり、構造の簡略化とコスト低減が行える。なお、先端枠本体２１は、インサート成形された撮像ユニット３０と配線基板などとの電気的な接続を行うための部品精度が求められないため組立性も向上され、小型化することができる。
　なお、先端ユニット２０は、金属製の枠類を極力なくすことでき、内視鏡１の先端部６を小型化（細径化、硬質長の短縮）することができる。
　また、先端ユニット２０は、先端部６内に位置する一面２３および内面２４に導電パターン４０に撮像ケーブル４８の信号線４７を電気的に接続する構成により、芯線およびシールドを容易に電気的に接続することができる。例えば、撮像ユニット３０より大きい領域に導電パターン４０を形成して、信号線４７を接続できる。
　なお、先端枠本体２１は、撮像ユニット３０、電極３５などの周囲の表面に、導電パターンを（不図示）さらに形成してもよく、これによりシールド効果も得られる。
　ところで、図１６に示すように、撮像ユニット３０の電極３５の一部が一面２３から突出して露出する形態の場合、各電極３５と電気的に接続される複数の導電パターン４０が先端枠本体２１の一面２３および内面２４に形成される。
　また、図１７に示すように、撮像ユニット３０のイメージセンサ３４の背面全体が露出する形態の場合、各電極３５と電気的に接続される複数の導電パターン４０がイメージセンサ３４の背面と先端枠本体２１の段部２３ａの表面から一面２３および内面２４に形成される。
　さらに、図１８に示すように、レーザ加工、研削加工などによって一面２３側の樹脂を削り取ってイメージセンサ３４の電極３５を露出させる形態の場合、各電極３５と電気的に接続される複数の導電パターン４０が先端枠本体２１にレーザ加工、研削加工などによって形成された凹部２３ｂの表面から一面２３および内面２４に形成される。
　また、撮像ユニット３０のイメージセンサ３４を安定駆動させるコンデンサ（不図示）などの電子部品を、導電パターン４０上に介在させることでイメージセンサ３４の近傍に実装させることもできる。
（第２の変形例）
　図１９に示すように、先端ユニット２０の撮像ユニット３０の電極３５と撮像ケーブル４８の信号線４７の間にフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）５０を介在させて電気的に接続する構成としてもよい。
　これにより、撮像ユニット３０と電気的に接続され、先端枠本体２１の一面２３から基端側に延設されたＦＰＣ５０上に露出する電極と撮像ケーブル４８の信号線４７を半田などにより接続できる簡単な構成となる。
　撮像ユニット３０のイメージセンサ３４を安定駆動させるコンデンサ３７などの電子部品をイメージセンサ３４の近傍となるＦＰＣ５０に設けることもできる。
　なお、撮像ユニット３０と撮像ケーブル４８の信号線４７の間に介在される基板は、ＦＰＣ５０に限定されることなく、セラミック基板、ガラスエポキシ基板、シリコン基板、ガラス基板など種々の基板としてもよい。
（第３の変形例）
　図２０に示すように、フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）５０は、予め撮像ユニット３０の電極３５に接続し、撮像ユニット３０と共にＦＰＣ５０を図示しない金型に装填してインサート成形により樹脂製の先端枠本体２１と一体成形する構成としてもよい。
　ここでも、ＦＰＣ５０上に露出する電極は、先端枠本体２１の一面２３から基端側に突出するように露出され、撮像ケーブル４８の信号線４７を半田などにより接続できる簡単な構成となる。
　さらに、先端枠本体２１の外周部に形成されたＧＮＤ電極５１とＦＰＣ５０をＧＮＤ線５２により電気的に接続する構成としてもよい。これにより、より大きなＧＮＤ領域を確保でき、イメージセンサ３４を安定駆動させることができる。
　また、このＧＮＤ電極５１とＦＰＣ５０とを接続せず、ＧＮＤ電極５１と最先端湾曲駒４１、湾曲操作ワイヤ、ケーブル総合シースなどと電気的に接続し、撮像ユニット３０の静電対策としてもよい。
　なお、先端枠本体２１は、ＧＮＤ電極５１が表面形成された樹脂製の成形回路部品（ＭＩＤ）としてもよい。
　また、ＦＰＣ５０に変えて、セラミック基板、ガラスエポキシ基板、シリコン基板、ガラス基板など種々の基板としてもよい。
（第４の変形例）
　図２１および図２２に示すように、撮像ユニット３０と、この撮像ユニット３０に電気的に接続されたフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）５０を保持する保持部材６０を設けて、撮像ユニット３０およびＦＰＣ５０と共に保持部材６０を図示しない金型に装填してインサート成形により樹脂製の先端枠本体２１と一体成形する構成としてもよい。
　なお、保持部材６０は、２つのアーム部材から構成されている。各アーム部材には、撮像ユニット３０の光学系３１を抑える脱落防止用のツメ部６１が先端部分に設けられている。
　更に、アーム部材は、撮像ユニット３０の側面３３に固定された固定部６２と、この固定部６２から基端側へ延びたリード部６３が設けられている。２つの固定部６２は対向した２つの側面３３を挟むことで撮像ユニット６０を保持する。或は、固定部６２は、撮像ユニットの側面３３に接着剤により固定されてもよい。
　固定部６２が側面６３へ接着されることにより撮像ユニット３０を保持可能であるならば、アーム部材は必ずしも２つ設ける必要は無い。少なくとも一つのアーム部材を設けることで、必要な機能は満足する。固定部６２の形状は、図示された板状の形状以外の形状、例えば、撮像ユニット６０を把持するような形状としてもよい。
　ＦＰＣ５０は、先端側に第１接続部５０Ａ、基端側に第２接続部５０Ｃ、これら２つの接続部の間に、中継部５０Ｂが設けられている。第１接続部５０Ａには、イメージセンサ３４の電極３５と電気的に接続する接続ランドが形成され、第２接続部５０Ｃには、電子部品（ケーブルワイヤー、コンデンサ、半導体素子、等）がハンダ接続される接続ランドが形成されている。中継部５０Ｂには、これらの接続ランドを電気的に接続する配線パターンが形成されている。
　インサート成形する撮像ユニット３０およびＦＰＣ５０に予め保持部材６０を固定することで、金型への位置決めが容易となる。先端枠本体２１へ撮像ユニット３０が一体成形されることで製造された先端部６には以下に示す構造上の特徴を有する。撮像ユニット３０の光学系３１の入射面３２である表面が先端枠本体２１の先端面２２から露出する。
　アーム部材の先端側の端面６１は、先端枠本体２１の先端面２２から露出する。更に、アーム部材の固定部６２は先端枠本体２１の内部に在るが、リード部６３は基端側へ延出することで、先端枠本体２１の一面２３から突出し、先端枠本体２１の外部へ露出する。
　この露出されたリード部材６３を何らかの導電部材で内視鏡のＧＮＤへ接続してもよい。ＦＰＣ５０は、第1接続部が先端枠本体２１内に在り、中継部５０Ｂは基端側へ延出することで、先端枠本体２１の一面２３から突出し、上記第２接続部は先端枠本体２１の外部へ露出する。ＦＰＣ５０は、少なくとも第1接続部が、先端枠本体２１内に在る必要がある。中継部５０Ｂに関しては、必要とされる部分が先端枠本体２１内に在り、その他の部分が先端枠本体２１の外部へ露出する。
　また、保持部材６０は、材質を自由に選択でき、例えば、導電性部材により形成することで、内視鏡１の挿入部２の先端部６に印加される静電気、高周波などの電流を逃がす経路とすることができる。また、保持部材６０によって静電気、高周波などの電流を逃がす経路とする場合、イメージセンサ３４の近傍のみ、イメージセンサ３４と保持部材６０との距離を大きくすることで、さらに静電気、高周波などの電流がイメージセンサ３４に印加しづらくなる。これにより、静電気、高周波に対する耐性が高い内視鏡とすることができる。
（第５の変形例）
　上述した先端枠本体２１にインサートされる撮像ユニット３０の構成は、先端枠本体２１の長手軸Ｃに対して略平行となる撮影光軸Ｏの被写体像の光が入射する光学系３１の入射面３２が内視鏡１の先端部６に設けられた先端枠本体２１の先端面２２と同一面内、もしくは、先端枠本体２１の先端面２２よりも突出した構造であって、イメージセンサ３４に撮影光軸Ｏを有する被写体像の光が直線的に入射される所謂直視型内視鏡の構成を例示しているが、以下に説明する種々の内視鏡１の形態としてもよい。
　図２３に示すように、撮像ユニット３０は、光学系３１の入射面３２が先端枠本体２１の先端面２２と同一面内、もしくは、先端枠本体２１の先端面２２よりも突出して配設され、イメージセンサ３４が先端面２２に直交する横向きに配設されている。なお、撮像ユニット３０は、撮影光軸Ｏを有する被写体像の光を先端枠本体２１の長手軸Ｃに対して略直交（撮影光軸Ｏと先端枠本体２１の長手軸Ｃの交差角度θ≒９０度）する方向に屈折する屈折面を有するプリズムユニット、ミラーなどの光学素子（不図示）が光学系３１に設けられている。
　これにより、光学系３１に入光する撮影光軸Ｏの光が長手軸Ｃに対して平行な横置きのイメージセンサ３４に入射される。ここでの内視鏡１は、所謂直視型の形態である。この構成とすることで硬質長を短縮することができる。
　図２４に示すように、撮像ユニット３０は、光学系３１の入射面３２が先端枠本体２１の先端面２２に略直交する側面２８と同一面内、もしくは、側面２８よりも突出して配設され、長手軸Ｃに対して平行な横置きのイメージセンサ３４に先端枠本体２１の長手軸Ｃに対して略直交（撮影光軸Ｏと先端枠本体２１の長手軸Ｃの交差角度θ≒９０度）する撮影光軸Ｏを有する被写体像の光が直線的に入射される。
　ここでの内視鏡１は、所謂側視型の形態である。この構成とすることで内視鏡の側面方向を観察することができ、狭い管状の体腔内等において、最小限の内視鏡の湾曲で体腔を観察することができる。
　図２５に示すように、撮像ユニット３０は、光学系３１の入射面３２が先端枠本体２１の側面２８と同一面内、もしくは、側面２８よりも突出して配設され、撮影光軸Ｏを有する被写体像の光を先端枠本体２１の長手軸Ｃに対して略直交（撮影光軸Ｏと先端枠本体２１の長手軸Ｃの交差角度θ≒９０度）する方向に屈折する屈折面を有するプリズムユニット、ミラーなどの光学素子（不図示）が設けられて、イメージセンサ３４が長手軸Ｃに対して直交する縦置きに配設されている。
　ここでの内視鏡１も、所謂側視型の形態である。この構成とすることで内視鏡の側面方向を観察することができ、狭い管状の体腔内等において、最小限の内視鏡の湾曲で体腔を観察することができる。さらに、内視鏡を細径化することができる。
　図２６に示すように、撮像ユニット３０は、光学系３１の入射面３２が先端枠本体２１の先端面２２に所定の角度を有する斜面２９と同一面内、もしくは、斜面２９よりも突出して配設されている。
　撮像ユニット３０の光学系３１には、撮影光軸Ｏを有する被写体像の光を先端枠本体２１の長手軸Ｃに対して９０度未満の所定の角度θ（撮影光軸Ｏと先端枠本体２１の長手軸Ｃの交差角度θ＜９０度）に屈折するプリズムユニット、ミラーなどの光学素子（不図示）が設けられている。
　なお、ここでの撮像ユニット３０は、イメージセンサ３４が先端枠本体２１の先端面２２に平行であって、長手軸Ｃに対して直交する縦置きに配設されている。即ち、内視鏡１は、所謂斜視型の形態である。この構成とすることで、最小限の内視鏡の湾曲で斜視方向を観察することができる。
　図２７に示すように、撮像ユニット３０は、光学系３１の入射面３２が先端枠本体２１の先端面２２に所定の角度を有する斜面２９と同一面内、もしくは、斜面２９よりも突出して配設されている。
　撮像ユニット３０の光学系３１には、撮影光軸Ｏを有する被写体像の光を先端枠本体２１の長手軸Ｃに対して９０度未満の所定の角度θ（撮影光軸Ｏと先端枠本体２１の長手軸Ｃの交差角度θ＜９０度）に屈折するプリズムユニット、ミラーなどの光学素子（不図示）が設けられている。
　なお、ここでの撮像ユニット３０は、イメージセンサ３４が先端枠本体２１の先端面２２に略直交する横置きに配設されている。即ち、内視鏡１も、所謂斜視型の形態である。この構成とすることで、最小限の内視鏡の湾曲で斜視方向を観察することができる。さらに、簡易なプリズムユニット、ミラーなどの光学素子（不図示）で構成できるため、コストを低減することができる。
　ところで、本実施形態において、機能部品の１つとして先端枠本体２１に設けられる撮像ユニット３０は、例えば、図２８に示すように、ウエハレベルオプティクス技術を用いて作製されたレンズ積層体からなる撮像用レンズユニット５５と、カバーガラス５６と、接着層５７を介してカバーガラス５６に貼着された撮像素子であるイメージセンサ３４が一体にパッケージされたＣＳＰ（Ｃｈｉｐ　Ｓｉｚｅ　Ｐａｃｋａｇｅ）から構成されている。
　このような撮像ユニット３０において、撮像用レンズユニット５５は、例えば、ガラス基板などの基材上にレンズを形成したレンズウエハを複数作製し、これらレンズウエハを積層、ダイシングするなどによって製造されている。
　このため、本実施形態の撮像用レンズユニット５５は、平面視形状が矩形形状をなし、且つ、レンズ枠を持たないレンズユニットとなっている。また、イメージセンサ３４についてもダイシングなどによって平面視形状が矩形形状に形成されるため、本実施形態の撮像ユニット３０は、全体として略直方体形状をなしている。
　さらに、撮像用レンズユニット５５は、破線で示す光学的な有効領域である有効撮像領域５８を有している。この有効撮像領域５８へ光学像を形成する光が入射する。
　なお、電子モジュールの構成には、撮像ユニット３０の他、受動素子（抵抗、コイルなど）、能動素子（トランジスタ、ＩＣなど）、発光装置（ＬＥＤ、レーザーダイオード、ランプなど）、観測・通信機器、例えば、温度観測装置、湿度観測装置、体内情報の測定装置、無線伝送装置などを含むものである。
　以上の実施の形態および変形例に記載した発明は、それら実施の形態および変形例に限ることなく、その他、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々の変形を実施し得ることが可能である。さらに、上記実施の形態および変形例には、種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組合せにより種々の発明が抽出され得るものである。
　例えば、実施の形態および変形例に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、述べられている課題が解決でき、述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得るものである。
　（付記）
　挿入部の先端部に設けられる内視鏡の先端ユニットであって、
　少なくとも光学系およびイメージセンサを備えた撮像ユニットと、
　上記イメージセンサの電極と電気的に接続される第１接続部と電子部品が接続される第２接続部とが形成されたフレキシブル基板と、
　上記撮像ユニットの対向する側面に配置（接着）されたアーム部材と、
　上記撮像ユニット、上記フレキシブル基板、上記アーム部材をインサート成形により一体的に搭載された樹脂製の先端枠本体と、
　を具備し、
　上記撮像ユニットは、上記光学系の表面のみが先端枠本体の先端面から露出し、
　上記アーム部材は、先端側の端面が先端枠本体の先端面から露出し、上記撮像ユニットが固定（接着）された固定部が先端枠本体に有り（インサートされ）、基端側のリード部が先端枠本体の内部に位置する一面から露出し、
　上記フレキシブル基板は、少なくとも上記第1接続部が先端枠本体内に有り（インサートされ）、上記第２接続部が露出している内視鏡の先端ユニット。
　なお、上記アーム部材は、一対の保持部材を上記実施の形態では例示したが、少なくとも１つあればよい。また、上記フレキ基板は、上記第１接続部にはイメージセンサの電極と電気的に接続される接続ランドが配置され、上記第２接続部にコンデンサ、リード線などが接続される接続ランドが配置されているものである。
　さらに、上記アーム部材は、部分的に分割でき、端面の他にも固定部（撮像ユニットが接着または把持されて固定されている部分）と、リード部（基端方向へ延出して伸びている露出部分）と、を有しているものである。

Claims (6)

  1. 　挿入部の先端部に設けられる内視鏡の先端ユニットであって、
    　少なくとも光学系および電極を備えた電子モジュールと、
    　上記光学系の入射面が外表面で露出し、上記電極が上記先端部の内部に位置する一面で露出するように上記電子モジュールがインサート成形により一体的に搭載された樹脂製の先端枠本体と、
    　を具備することを特徴とする内視鏡の先端ユニット。
  2. 　上記光学系の上記入射面が上記先端枠本体の上記外表面と同一面内に配設されている、もしくは上記光学系の上記入射面が上記先端枠本体の上記外表面よりも先端挿入部方向に突出していることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡の先端ユニット。
  3. 　上記電子モジュールは、イメージセンサを備えた撮像ユニットであることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡の先端ユニット。
  4. 　上記電極は、前記一面から少なくとも一部が突出するように露出していることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡の先端ユニット。
  5. 　上記先端枠本体は、表面に上記電極と電気的に接続された導電パターンが形成された成形回路部品であることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡の先端ユニット。
  6. 　請求項１に記載の先端ユニットが挿入部の先端部に設けられていることを特徴とする内視鏡。
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