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技術 撮像モジュールおよび内視鏡装置

出願人 オリンパス株式会社
発明者 藤森紀幸
出願日 2013年9月30日 (6年2ヶ月経過) 出願番号 2013-204883
公開日 2015年4月13日 (4年8ヶ月経過) 公開番号 2015-066297
状態 特許登録済
技術分野 内視鏡 孔内観察装置 閉回路テレビジョンシステム スタジオ装置
主要キーワード 電源用ケーブル 電源用電極パッド 画像信号用ケーブル グランド信号 硬質部分 チップホルダ 水分浸入 実装数
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2015年4月13日)のものです。
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図面 (15)

課題

挿入部先端の小型化を図ると共に、高画質の画像を得ることができる撮像モジュールおよび内視鏡装置を提供すること。

解決手段

本発明における撮像モジュール40は、受光部および読み出し部を少なくとも有する第1チップ44と、第1チップ44の電極パッドに一端が接続されたフレキシブルプリント基板46と、フレキシブルプリント基板46に実装された伝送バッファを少なくとも有する第2チップ55と、フレキシブルプリント基板46の他端に接続された画像信用ケーブル48Bおよび駆動信号用ケーブル48Aを備え、フレキシブルプリント基板46は折り曲げ部46b-1、46b-2により折り曲げられて区分けされた領域46a−1、46a−2、46a−3を備えるとともに、第2チップ55と駆動信号用ケーブル48Aは、フレキシブルプリント基板46の異なる領域にそれぞれ接続されることを特徴とする。

概要

背景

従来から、医療分野および工業分野において、各種検査のために内視鏡装置が広く用いられている。このうち、医療用の内視鏡装置は、患者等の被検体体腔内に、先端に撮像素子が設けられた細長形状をなす可撓性の挿入部を挿入することによって、被検体を切開せずとも体腔内の体内画像を取得でき、さらに、必要に応じて挿入部先端から処置具を突出させて治療処置を行うことができるため、広く用いられている。

このような内視鏡装置の挿入部先端には、撮像素子と、該撮像素子の駆動回路を構成するコンデンサICチップ等の電子部品実装されたTAB(Tape Automated Bonding)等のフレキシブルプリント基板(以下、FPC基板という)を含む撮像ユニットが嵌め込まれ、撮像ユニットのFPC基板には信号ケーブル半田付けされている。

撮像ユニットは、撮像素子の高画素化に伴い、電子部品や信号ケーブルの実装数が増加して大型化しやすくなる。これに対し、FPC基板を折り曲げることにより撮像ユニットを小型化する技術が提案されている(例えば、特許文献1および2参照)。

概要

挿入部先端の小型化をると共に、高画質の画像を得ることができる撮像モジュールおよび内視鏡装置を提供すること。本発明における撮像モジュール40は、受光部および読み出し部を少なくとも有する第1チップ44と、第1チップ44の電極パッドに一端が接続されたフレキシブルプリント基板46と、フレキシブルプリント基板46に実装された伝送バッファを少なくとも有する第2チップ55と、フレキシブルプリント基板46の他端に接続された画像信用ケーブル48Bおよび駆動信号用ケーブル48Aを備え、フレキシブルプリント基板46は折り曲げ部46b-1、46b-2により折り曲げられて区分けされた領域46a−1、46a−2、46a−3を備えるとともに、第2チップ55と駆動信号用ケーブル48Aは、フレキシブルプリント基板46の異なる領域にそれぞれ接続されることを特徴とする。

目的

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、挿入部先端の小型化を図りながら、高画質の画像を得ることができる撮像モジュールおよび内視鏡装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

受光量に応じた撮像信号を生成して出力する複数の画素二次元マトリクス状に配置される受光部、および、前記撮像信号を読み出すために前記複数の画素から選択対象の画素を選択する読み出し部を少なくとも有する第1チップと、前記第1チップの電極パッドに一端から延出するインナーリードにより接続されたフレキシブルプリント基板と、前記フレキシブルプリント基板に実装された伝送バッファを少なくとも有する第2チップと、前記フレキシブルプリント基板の他端に接続された、画像信号が出力される画像信用ケーブル、および駆動信号を入力する駆動信号用ケーブルを含む信号ケーブルと、を備えた撮像モジュールにおいて、前記第1チップと前記第2チップとによりCMOS撮像素子が構成され、前記第1チップから出力された画像信号は前記第2チップで増幅され、前記フレキシブルプリント基板は、前記撮像モジュールの光軸方向に平行な少なくとも1つの折り曲げ部により折り曲げられて区分けされた2以上の領域を備えるとともに、前記第2チップと前記駆動信号用ケーブルは、前記フレキシブルプリント基板の異なる領域にそれぞれ接続されることを特徴とする撮像モジュール。

請求項2

前記フレキシブルプリント基板は、前記第1チップの電極パッドから延出する第1の領域と、前記第1の領域の幅方向の端面のいずれか一方に平行して形成される第2の領域とを有し、前記第1の領域と前記第2の領域との間に形成される前記折り曲げ部で、前記第1の領域と前記第2の領域とが直交するように折り曲げられ、前記第2チップおよび前記画像信号用ケーブルは前記第1の領域、前記駆動信号用ケーブルは前記第2の領域にそれぞれ接続されることを特徴とする請求項1に記載の撮像モジュール。

請求項3

前記駆動信号を伝送する駆動信号用配線パターンは、前記第2の領域の前記第1チップ側端面と前記第2チップの間で前記第2の領域から前記第1の領域へと配線されることを特徴とする請求項2に記載の撮像モジュール。

請求項4

前記フレキシブルプリント基板は、前記第1のチップの電極パッドから延出する第1の領域と、前記第1の領域の幅方向の端面のいずれか一方に平行して形成される第2の領域と、前記第2の領域の第1の領域と接する側と反対側に平行して形成される第3の領域とを有し、前記第1の領域と前記第2の領域、および前記第2の領域と前記第3の領域との間に形成される前記折り曲げ部で各領域が直交するように折り曲げられるとともに、前記第2チップおよび前記画像信号用ケーブルは前記第1の領域、前記駆動信号用ケーブルは前記第3の領域にそれぞれ接続されることを特徴とする請求項1に記載の撮像モジュール。

請求項5

前記駆動信号を伝送する駆動信号用配線パターンは、前記第3の領域の前記第1チップ側端面と前記第2チップの間で、前記第3の領域から前記第1の領域へと配線されることを特徴とする請求項4に記載の撮像モジュール。

請求項6

前記フレキシブルプリント基板は、前記第1のチップの電極パッドから延出する第1の領域と、前記第1の領域の幅方向の端面のいずれか一方に平行して形成される第2の領域と、前記第1の領域の幅方向の他の端面に平行して形成される第3の領域とを有し、前記第1の領域と前記第2の領域、および前記第1の領域と前記第3の領域との間に形成される前記折り曲げ部で、各領域が直交するように折り曲げられるとともに、前記第2チップおよび前記画像信号用ケーブルは前記第1の領域、前記駆動信号用ケーブルは前記第2の領域または前記第3の領域にそれぞれ接続されることを特徴とする請求項1に記載の撮像モジュール。

請求項7

前記駆動信号を伝送する駆動信号用配線パターンは、前記駆動信号用ケーブルが接続される前記第2の領域または前記第3の領域の、前記第1チップ側端面と前記第2チップの間で、前記第2の領域または前記第3の領域から前記第1の領域へと配線されることを特徴とする請求項6に記載の撮像モジュール。

請求項8

前記フレキシブルプリント基板は、前記第1のチップの電極パッドから延出する第1の領域と、前記第1の領域の幅方向の端面に平行して形成される3以上の領域とを有し、各領域の間に形成される前記折り曲げ部で外周が円弧状をなすように折り曲げられるとともに、前記第2チップおよび前記画像信号用ケーブルは前記第1の領域、前記駆動信号用ケーブルは前記第1の領域と最も離間した領域に接続されることを特徴とする請求項1に記載の撮像モジュール。

請求項9

前記駆動信号を伝送する駆動信号用配線パターンは、前記第1の領域と最も離間した領域の第1チップ側端面と前記第2チップの間で、接続された領域から前記第1の領域へと配線されることを特徴とする請求項8に記載の撮像モジュール。

請求項10

前記第1チップに形成される電極パッドは駆動信号用電極パッド画像信号用電極パッドとを少なくとも備え、前記駆動信号用電極パッドと前記画像信号用電極パッドは、離間して配置されるとともに、前記第1の領域の前記駆動信号用電極パッド側に前記駆動信号用ケーブルが接続される領域が形成されることを特徴とする請求項2〜9のいずれか一つに記載の撮像モジュール。

請求項11

請求項1〜10のいずれか一つに記載の撮像モジュールが先端に設けられた挿入部を備えたことを特徴とする内視鏡装置

技術分野

0001

本発明は、被検体内に挿入される内視鏡の挿入部の先端に設けられて被検体内を撮像する撮像モジュールおよび内視鏡装置に関する。

背景技術

0002

従来から、医療分野および工業分野において、各種検査のために内視鏡装置が広く用いられている。このうち、医療用の内視鏡装置は、患者等の被検体体腔内に、先端に撮像素子が設けられた細長形状をなす可撓性の挿入部を挿入することによって、被検体を切開せずとも体腔内の体内画像を取得でき、さらに、必要に応じて挿入部先端から処置具を突出させて治療処置を行うことができるため、広く用いられている。

0003

このような内視鏡装置の挿入部先端には、撮像素子と、該撮像素子の駆動回路を構成するコンデンサICチップ等の電子部品実装されたTAB(Tape Automated Bonding)等のフレキシブルプリント基板(以下、FPC基板という)を含む撮像ユニットが嵌め込まれ、撮像ユニットのFPC基板には信号ケーブル半田付けされている。

0004

撮像ユニットは、撮像素子の高画素化に伴い、電子部品や信号ケーブルの実装数が増加して大型化しやすくなる。これに対し、FPC基板を折り曲げることにより撮像ユニットを小型化する技術が提案されている(例えば、特許文献1および2参照)。

先行技術

0005

特開2000−210252号公報
特開2010−268077号公報

発明が解決しようとする課題

0006

近年、内視鏡装置において、CMOS撮像素子の適用が進められている。CMOS撮像素子は、一般的に駆動電圧が低く、消費電力を低減できる一方、画像信号振幅も低くなる。画像信号はバッファ回路等により増幅して送信されるが、特許文献1および2のように、信号ケーブルがFPC基板の同じ面に接続されると、画像信号と駆動信号とが近接するため、画像信号に駆動信号がノイズとして混入し、出力画像品質が低下するおそれがあった。

0007

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、挿入部先端の小型化を図りながら、高画質の画像を得ることができる撮像モジュールおよび内視鏡装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0008

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる撮像モジュールは、受光量に応じた撮像信号を生成して出力する複数の画素二次元マトリクス状に配置される受光部、および、前記撮像信号を読み出すために前記複数の画素から選択対象の画素を選択する読み出し部を少なくとも有する第1チップと、前記第1チップの電極パッドに一端から延出するインナーリードにより接続されたフレキシブルプリント基板と、前記フレキシブルプリント基板に実装された伝送バッファを少なくとも有する第2チップと、前記フレキシブルプリント基板の他端に接続された、画像信号が出力される画像信用ケーブル、および駆動信号を入力する駆動信号用ケーブルを含む信号ケーブルと、を備えた撮像モジュールにおいて、前記第1チップと前記第2チップとによりCMOS撮像素子が構成され、前記第1チップから出力された画像信号は前記第2チップで増幅され、前記フレキシブルプリント基板は、前記撮像モジュールの光軸方向に平行な少なくとも1つの折り曲げ部により折り曲げられて区分けされた2以上の領域を備えるとともに、前記第2チップと前記駆動信号用ケーブルは、前記フレキシブルプリント基板の異なる領域にそれぞれ接続されることを特徴とする。

0009

また、本発明の撮像モジュールは、上記発明において、前記フレキシブルプリント基板は、前記第1チップの電極パッドから延出する第1の領域と、前記第1の領域の幅方向の端面のいずれか一方に平行して形成される第2の領域とを有し、前記第1の領域と前記第2の領域との間に形成される前記折り曲げ部で、前記第1の領域と前記第2の領域とが直交するように折り曲げられ、前記第2チップおよび前記画像信号用ケーブルは前記第1の領域、前記駆動信号用ケーブルは前記第2の領域にそれぞれ接続されることを特徴とする。

0010

また、本発明の撮像モジュールは、上記発明において、前記駆動信号を伝送する駆動信号用配線パターンは、前記第2の領域の前記第1チップ側端面と前記第2チップの間で前記第2の領域から前記第1の領域へと配線されることを特徴とする。

0011

また、本発明の撮像モジュールは、上記発明において、前記フレキシブルプリント基板は、前記第1のチップの電極パッドから延出する第1の領域と、前記第1の領域の幅方向の端面のいずれか一方に平行して形成される第2の領域と、前記第2の領域の第1の領域と接する側と反対側に平行して形成される第3の領域とを有し、前記第1の領域と前記第2の領域、および前記第2の領域と前記第3の領域との間に形成される前記折り曲げ部で各領域が直交するように折り曲げられるとともに、前記第2チップおよび前記画像信号用ケーブルは前記第1の領域、前記駆動信号用ケーブルは前記第3の領域にそれぞれ接続されることを特徴とする。

0012

また、本発明の撮像モジュールは、上記発明において、前記駆動信号を伝送する駆動信号用配線パターンは、前記第3の領域の前記第1チップ側端面と前記第2チップの間で、前記第3の領域から前記第1の領域へと配線されることを特徴とする。

0013

また、本発明の撮像モジュールは、上記発明において、前記フレキシブルプリント基板は、前記第1のチップの電極パッドから延出する第1の領域と、前記第1の領域の幅方向の端面のいずれか一方に平行して形成される第2の領域と、前記第1の領域の幅方向の他の端面に平行して形成される第3の領域とを有し、前記第1の領域と前記第2の領域、および前記第1の領域と前記第3の領域との間に形成される前記折り曲げ部で、各領域が直交するように折り曲げられるとともに、前記第2チップおよび前記画像信号用ケーブルは前記第1の領域、前記駆動信号用ケーブルは前記第2の領域または前記第3の領域にそれぞれ接続されることを特徴とする。

0014

また、本発明の撮像モジュールは、上記発明において、前記駆動信号を伝送する駆動信号用配線パターンは、前記駆動信号用ケーブルが接続される前記第2の領域または前記第3の領域の、前記第1チップ側端面と前記第2チップの間で、前記第2の領域または前記第3の領域から前記第1の領域へと配線されることを特徴とする。

0015

また、本発明の撮像モジュールは、上記発明において、前記フレキシブルプリント基板は、前記第1のチップの電極パッドから延出する第1の領域と、前記第1の領域の幅方向の端面に平行して形成される3以上の領域とを有し、各領域の間に形成される前記折り曲げ部で外周が円弧状をなすように折り曲げられるとともに、前記第2チップおよび前記画像信号用ケーブルは前記第1の領域、前記駆動信号用ケーブルは前記第1の領域と最も離間した領域に接続されることを特徴とする。

0016

また、本発明の撮像モジュールは、上記発明において、前記駆動信号を伝送する駆動信号用配線パターンは、前記第1の領域と最も離間した領域の第1チップ側端面と前記第2チップの間で、接続された領域から前記第1の領域へと配線されることを特徴とする。

0017

また、本発明の撮像モジュールは、上記発明において、前記第1チップに形成される電極パッドは駆動信号用電極パッド画像信号用電極パッドとを少なくとも備え、前記駆動信号用電極パッドと前記画像信号用電極パッドは、離間して配置されるとともに、前記第1の領域の前記駆動信号用電極パッド側に前記駆動信号用ケーブルが接続される領域が形成されることを特徴とする。

0018

また、本発明に係る内視鏡装置は、上記のいずれか一つに記載の撮像モジュールが先端に設けられた挿入部を備えたことを特徴とする。

発明の効果

0019

本発明によれば、駆動信号用ケーブルを、FPC基板の折り曲げられた領域のうち、画像信号を増幅する第2のチップが実装される領域と異なる領域に接続することにより、駆動信号による画像信号への干渉を低減してノイズを防止することができる。

図面の簡単な説明

0020

図1は、本発明の実施の形態1にかかる内視鏡システムの全体構成を模式的に示す図である。
図2は、図1に示す内視鏡先端の部分断面図である。
図3は、図2の第1チップの受光面の正面図である。
図4は、図3のA−A線断面図である。
図5は、第1チップとガラスリッドの接続面の断面図である。
図6は、図2の撮像モジュールをフレキシブルプリント基板の開口側の側面を平面視した平面図である。
図7は、図2の撮像モジュールの後端側から平面視した平面図である。
図8は、図2フレキジブ基板展開図である。
図9は、図2の撮像モジュールを上方から平面視した平面図である。
図10は、撮像モジュールに補強部を形成した場合の上方から平面視した平面図である。
図11は、実施の形態2にかかる撮像モジュールの断面図である。
図12は、図11の撮像モジュールの後端側から平面視した平面図である。
図13は、実施の形態3にかかる撮像モジュールの断面図である。
図14は、実施の形態4にかかる撮像モジュールの断面図である。

実施例

0021

以下の説明では、本発明を実施するための形態(以下、「実施の形態」という)として、撮像モジュールを備えた内視鏡装置について説明する。また、この実施の形態により、この発明が限定されるものではない。さらに、図面の記載において、同一部分には同一の符号を付している。さらにまた、図面は、模式的なものであり、各部材の厚みと幅との関係、各部材の比率等は、現実と異なることに留意する必要がある。また、図面の相互間においても、互いの寸法や比率が異なる部分が含まれている。

0022

(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1にかかる内視鏡システムの全体構成を模式的に示す図である。図1に示すように、内視鏡装置1は、内視鏡2と、ユニバーサルコード6と、コネクタ7と、光源装置9と、プロセッサ制御装置)10と、表示装置13とを備える。

0023

内視鏡2は、挿入部4を被検体の体腔内に挿入することによって、被検体の体内画像を撮像し画像信号を出力する。ユニバーサルコード6内部の電気ケーブル束は、内視鏡2の挿入部4の先端まで延伸され、挿入部4の先端部31に設けられる撮像装置に接続する。

0024

コネクタ7は、ユニバーサルコード6の基端に設けられて、光源装置9およびプロセッサ10に接続され、ユニバーサルコード6と接続する先端部31の撮像装置が出力する画像信号に所定の信号処理を施すとともに、画像信号をアナログデジタル変換(A/D変換)して出力する。

0025

光源装置9は、例えば、白色LEDを用いて構成される。光源装置9が点灯するパルス状の白色光は、コネクタ7、ユニバーサルコード6を経由して内視鏡2の挿入部4の先端から被写体へ向けて照射する照明光となる。

0026

プロセッサ10は、コネクタ7から出力される画像信号に所定の画像処理を施すとともに、内視鏡装置1全体を制御する。表示装置13は、プロセッサ10が処理を施した画像信号を表示する。

0027

内視鏡2の挿入部4の基端側には、内視鏡機能を操作する各種ボタン類ノブ類が設けられた操作部5が接続される。操作部5には、被検体の体腔内に生体鉗子電気メスおよび検査プローブ等の処置具を挿入する処置具挿入口17が設けられる。

0028

挿入部4は、撮像装置が設けられる先端部31と、先端部31の基端側に連設された複数方向に湾曲自在な湾曲部32と、この湾曲部32の基端側に連設された可撓管部33とによって構成される。湾曲部32は、操作部5に設けられた湾曲操作用ノブの操作によって湾曲し、挿入部4内部に挿通された湾曲ワイヤ牽引弛緩にともない、たとえば上下左右の4方向に湾曲自在となっている。

0029

内視鏡2には、光源装置9からの照明光を伝送するライトガイドバンドル(不図示)が配設され、ライトガイドバンドルによる照明光の出射端照明レンズ(不図示)が配置される。この照明レンズは、挿入部4の先端部31に設けられており、照明光が被検体に向けて照射される。

0030

次に、内視鏡2の先端部31の構成について詳細に説明する。図2は、内視鏡2先端の部分断面図である。図2は、内視鏡2の先端部31に設けられた撮像モジュールの基板面に対して直交する面であって撮像モジュールの光軸方向と平行な面で切断した場合の断面図である。図2においては、内視鏡2の挿入部4の先端部31と、湾曲部32の一部を図示する。

0031

図2に示すように、湾曲部32は、後述する被覆管42内側に配置する湾曲管81内部に挿通された湾曲ワイヤ82の牽引弛緩にともない、上下左右の4方向に湾曲自在である。この湾曲部32の先端側に延設された先端部31内部に、撮像装置36が設けられる。

0032

撮像装置36は、レンズユニット43と、レンズユニット43の基端側に配置する撮像ユニット35とを有し、接着剤41aで先端部本体41の内側に接着される。先端部本体41は、撮像ユニット35を収容する内部空間を形成するための硬質部材で形成される。先端部本体41の基端外周部は、柔軟な被覆管42によって被覆される。先端部本体41よりも基端側の部材は、湾曲部32が湾曲可能なように、柔軟な部材で構成されている。先端部本体41が配置される先端部31が挿入部4の硬質部分となる。この「硬質部分の長さLaは、挿入部4先端から先端部本体41の基端までとなる。なお、長さLbは、挿入部4先端の外径に対応する。

0033

レンズユニット43は、複数の対物レンズ43a−1〜43a−4と、対物レンズ43a−1〜43a−4を保持するレンズホルダ43bとを有し、このレンズホルダ43bの先端が、先端部本体41内部に挿嵌固定されることによって、先端部本体41に固定される。

0034

撮像ユニット35は、表面に光を受光する受光面を有する第1チップ44と、伝送バッファを少なくとも有する第2チップ55とによって構成されるCMOSイメージャ45、第1チップ44から延出するフレキシブルプリント基板(FPC基板)46、FPC基板に実装された電子部品56〜58、ならびに、第1チップ44の受光面を覆った状態で第1チップ44に接着するガラスリッド49を有する。

0035

図3に示すように、第1チップ44の受光面側には、複数の画素単位が二次元マトリクス状に配置された受光部37と、電極パッド38が形成され、第1チップ44は、受光部37で光電変換された撮像信号を読み出す読み出し部(図示しない)を備える。また、第1チップ44は、図4に示すように、受光部37を被覆するように基材44a表面に絶縁性のLow−k膜44bからなる配線層が形成されてもよい。Low−k膜は、SIOC樹脂からなり、誘電率が低いため、配線層における信号伝送の速度を高めることができるが、水分に弱い。したがってLow−k膜を形成する場合、第1チップ44内への水分浸入による配線の腐食やLow−k膜の剥離を防止するために、第1チップ44の外周面ステップカット部44cを設けることが好ましい。第1チップ44の外周面にステップカット部44cを設けた場合、図5に示すように、ガラスリッド49と第1チップ44との接続の際に使用する封止樹脂44dを余分に塗布して、ステップカット部44cに封止樹脂44dをはみ出すようにして固定すると、Low−k膜44bを密封することができる。これにより、第1チップ44内への水分の混入を防止でき、信頼性を向上することができる。Low−k膜44bの密封と、ガラスリッド49と第1チップ44との接続を同時に封止樹脂44dで行なう場合、封止樹脂44dとして、可視光透過率が高く、透湿度の低い材料を使用することが好ましい。また、Low−k膜44bの密封と、ガラスリッド49と第1チップ44との接続は、別々の工程で別々の材料により行なってもよい。

0036

図3に示したように、第1チップ44の受光部37下部には、電極パッド38が形成される(基材44a表面にLow−k膜44bを形成する場合、電極パッド38下層にはLow−k膜44bが形成される)。電極パッド38は、駆動信号用電極パッド38a−1、電源用電極パッド38a−2および38a−3、グランド用電極パッド38a−4、および画像信号用電極パッド38a−5を含み、駆動信号用電極パッド38a−1と画像信号用電極パッド38a−5とは、最も離間するように配置される。駆動信号用電極パッド38a−1、電源用電極パッド38a−2および38a−3、グランド用電極パッド38a−4、および画像信号用電極パッド38a−5は、それぞれインナーリード39a−1、インナーリード39a−2、インナーリード39a−3、インナーリード39a−4およびインナーリード39a−5と(図8参照)が電気的に接続される。インナーリード39a−1は駆動信号、インナーリード39a−2はグランド信号、インナーリード39a−3およびインナーリード39a−4は電源信号、インナーリード39a−5は画像信号を伝送する。電極パッド38とインナーリード39の接続部は封止樹脂54bによって覆われ、第1チップ44とFPC基板46とが接続される。

0037

第1チップ44とFPC基板46との接続部は、金属製の補強部材52に覆われる。FPC基板46上の第2チップ55、および電子部品56〜58に対する外部静電気の影響を防止するため、補強部材52は、第1チップ44、およびFPC基板46から離間して設置される。

0038

撮像モジュール40は、レンズユニット43および撮像ユニット35とからなる撮像装置36と、第1チップ44を駆動するために第1チップ44と電気的に接続される駆動信号用ケーブル48Aと、第1チップ44から出力される画像信号を伝送する画像出力用信号ケーブル48Bと、第1チップ44、第2チップ55および電子部品56〜58に電源を供給する電源用ケーブル48C−1、48C−2と、グランド用信号ケーブル48Dとを備える。

0039

駆動信号用ケーブル48A、画像信号用ケーブル48B、電源用ケーブル48C−1、48C-2およびグランド用信号ケーブル48Dの基端は、電気ケーブル束47にまとめられ、挿入部4の基端方向に延伸する。電気ケーブル束47は、挿入部4に挿通配置され、図1に示す操作部5およびユニバーサルコード6を介して、コネクタ7まで延設されている。

0040

レンズユニット43の対物レンズ43a−1〜43a−4によって結像された被写体像は、対物レンズ43a−1〜43a−4の結像位置に配設された第1チップ44によって検出されて、画像信号に変換される。

0041

撮像ユニット35および電気ケーブル束47の先端部は、耐性向上のために、熱収縮チューブ50によって外周が被覆される。熱収縮チューブ50内部およびFPC基板46内部は、接着樹脂51によって部品間の隙間が埋められている。

0042

第1チップホルダ53は、第1チップホルダ53の基端側内周面にガラスリッド49の外周面が嵌め込まれることによって、ガラスリッド49に接着する第1チップ44を保持する。第1チップホルダ53の基端側外周面は、補強部材52の先端側内周面に嵌合する。第1チップホルダ53の先端側内周面には、レンズホルダ43bの基端側外周面が嵌合する。このように各部材同士が嵌合した状態で、レンズホルダ43bの外周面、第1チップホルダ53の外周面、ならびに、熱収縮チューブ50の先端側外周面が、接着剤41aによって先端部本体41の先端の内周面に固定される。

0043

次に、撮像モジュール40について説明する。図6は、図2の撮像モジュールをフレキシブルプリント基板の開口側の側面から平面視した平面図(図7のX矢視)である。図7は、図2の撮像モジュールの後端側から平面視した平面図である。図8は、図2のフレキジブル基板の展開図である。図9は、図2の撮像モジュールを上方から平面視した平面図である。図10は、補強部を形成した場合の撮像モジュールを上方から平面視した平面図である。

0044

FPC基板46は、第1チップ44の電極パッド38から受光面と反対側に延出する第1の領域46a−1と、第1の領域46a−1の幅方向の右側に、第1の領域46a−1に平行して形成される第2の領域46a−2と、第2の領域46a−2の第1の領域46a−1と接する側と反対側に平行して形成される第3の領域46a−3と、を有する。第1の領域46a−1と第2の領域46a−2との間には第1折り曲げ部46b−1が形成されるとともに、第2の領域46a−2と第3の領域46a−3との間に第2折り曲げ部46b−2が形成され、第1折り曲げ部46b−1および第2折り曲げ部46b−2を、各領域が直交するように折り曲げることにより、FPC基板46はコの字状をなしている。第1折り曲げ部46b−1および第2折り曲げ部46b−2は、他の領域より肉薄に形成されるか、または一部にスリットを形成することにより、容易に折り曲げ可能とする。

0045

FPC基板46の第1の領域46a−1には、第2チップ55および電子部品56が実装されており、第3の領域46a−3には、電子部品57および58が実装されている。また、第1の領域46a−1の第2チップ55等の実装面には、画像信号用ケーブルを接続する接続ランド63Bが形成され、第3の領域46a−3の電子部品57、58の実装面の裏面側には、駆動信号用ケーブル48A、電源用信号ケーブル48C−1、48C−2、およびグランド用ケーブル48Dを接続する接続ランド63A、63C−1、63C−2および63Dが形成されている。

0046

FPC基板46をコの字状に保持するために、接着樹脂51によってFPC基板46内の隙間が埋められるが、部材を芯としてFPC基板46内に巻き込み、コの字状を保持するようにしてもよい。

0047

実施の形態1では、画像信号は、第1チップ44の画像信号用電極パッド38a−5から、インナーリード39a−5を介しFPC基板46に伝送され、第1の領域46a−1に実装される第2チップ55に伝送される。画像信号は、伝送バッファを少なくとも有する第2チップ55により増幅された後、第1の領域46a−1上の画像信号用配線パターンおよび画像信号用ケーブル48Bを経由してプロセッサ10に出力される。画像信号用電極パッド38a−5から出力された画像信号は微弱であり、ノイズによる影響を受けやすいが、実施の形態1にかかる撮像モジュール40は、第1チップ44から延出する第1の領域に第2チップ55を実装することにより、最短で微弱な信号を第2チップに出力し増幅できるため、駆動信号のクロストークによる画像ノイズが発生しにくくなる。ノイズの影響を小さくするために、画像信号用配線パターンは直線的(長さが短くなるよう)に形成されることが好ましい。

0048

一方、第3の領域46a−3に接続された駆動信号用ケーブル48Aから入力された駆動信号は、主として第3の領域に形成された駆動信号用配線パターンを介して駆動信号用電極パッド38a−1に入力される。駆動信号用配線パターンは、第3の領域46a−3の後端側である駆動信号用ケーブル48Aとの接続部から、第3の領域の前方(第1のチップ44側)に配線され、第3の領域46a−3の前側端部e1から第2チップ55の第1チップ側e2の間の領域Rで、第3の領域46a−3から第2の領域46a−2を介し第1の領域46a−1へと配線されることが好ましい。駆動信号が主として第3の領域46a−3に形成された駆動信号用配線パターンを介して伝送される、すなわち、駆動信号と画像信号とが第2チップ55より第1チップ44側で異なる領域に分離されて伝送されることにより、駆動信号による画像信号へのクロストークの影響を低減することができる。

0049

撮像モジュール40においては、FPC基板46、第2チップ55、電子部品56〜58、駆動信号用ケーブル48A、画像信号用ケーブル48B、電源用ケーブル48C−1、48CC−2、グランド用信号ケーブル48Dを含めた撮像モジュール40全体が、第1チップ44を光軸方向に投影した投影領域内に収まるように配置されている。また、図9は、撮像モジュール40を上方から平面視した平面図であるが、図9に示すように、ガラスリッド49の幅方向の一端と、FPC基板46の第2の領域46a−2の一端は、面一に形成されている。ガラスリッド49および/または第1チップ44と、FPC基板46の第2の領域46a−2の幅方向を面一に形成することにより、撮像モジュール40が小型化した場合にも把持が容易となる。さらに、図10に示すように、面一とした面に、接着剤により板状の補強部59を接合しても良い。補強部59の形成により、把持が容易となるとともに、補強部59を接合する接着剤により、ガラスリッド49、第1チップ44およびFPC基板46間の接続強度も向上することができる。

0050

実施の形態1では、駆動信号用電極パッド38a−1と画像信号用電極パッド38a−5が最も離間するように形成されるとともに、第1の領域46a−1の駆動信号用電極パッド38a−1側に、駆動信号用ケーブル48Aが接続される第3の領域46a−3が形成されるため、駆動信号用配線パターンは画像信号用配線パターンと交差することがなく、駆動信号による画像信号へのクロストークを低減することができる。

0051

実施の形態1では、駆動信号用ケーブル48A、電源用ケーブル48C−1および48C−2、グランド用信号ケーブル48Dが、第3の領域46a−3の外側面(電子部品57および58の実装面の裏面側)に接続されているが、第3の領域46a−3の内側面(電子部品57および58の実装面と同一面)に実装されていてもよい。また、撮像モジュール40全体が、第1チップ44を光軸方向に投影した投影領域内に収まるように配置されていれば、画像出力用信号ケーブル48Bが、第1の領域46a−1の外側面(第2チップ55の実装面と反対側)に接続されていても良い。駆動信号や画像出力用信号が複数ある場合でも、同様に第1の領域、第3の領域にて接続すれば良い。

0052

(実施の形態2)
実施の形態2にかかる撮像モジュールは、FPC基板46がU字状をなし、第1の領域46a−1の幅方向の端面(右側)に平行して形成される第2の領域46a−2に駆動信号用ケーブル48Aが接続される点で実施の形態1と異なる。

0053

図11は、実施の形態2にかかる撮像モジュールをフレキシブルプリント基板面に対して鉛直、かつ、撮像モジュールの光軸方向と平行な面で切断した場合の断面図である。図12は、図11の撮像モジュールの後端側から平面視した平面図である。なお、図12において、第1チップ44の図示は省略している。

0054

実施の形態2にかかる撮像モジュール40Aにおいて、フレキシブルプリント基板46は、第1チップ44の電極パッド38から延出する第1の領域46a−1と、第1の領域46a−1の右側に平行して形成される第2の領域46a−2と、第1の領域46a−1の左側に平行して形成される第3の領域46a−3と、を有し、第1の領域46a−1と第2の領域46a−2、および第1の領域46a−1と第3の領域46a−3との間には、それぞれ第1折り曲げ部46b−1および第2折り曲げ部46b−2が形成される。第1折り曲げ部46b−1および第2折り曲げ部48b−2を、各領域が直交するように折り曲げることにより、FPC基板46はU字状をなす。

0055

実施の形態2は、FPC基板46の第1の領域46a−1に第2チップ55および電子部品56が実装され、第2の領域46a−2に電子部品57および58が実装されている。また、FPC基板46の第1の領域46a−1の外側面(第2チップ55の実装面の裏面側)に画像信号用ケーブル48Bが接続され、第2の領域46a−2の外側面(電子部品57および58の実装面の裏面側)に、駆動信号用ケーブル48Aとグランド用信号ケーブル48Dが接続され、第3の領域46a−3の外側面に電源用信号ケーブル48C−1、48C−2が接続されている。

0056

画像信号は、実施の形態1と同様に、第1チップ44の画像信号用電極パッド38a−5から、インナーリード39a−5を介しFPC基板46に伝送され、第1の領域46a−1に実装される第2チップ55に伝送される。画像信号は、第2チップ55により増幅された後、第1の領域46a−1上の画像信号用配線パターンおよび画像信号用ケーブル48Bを経由してプロセッサ10に出力される。

0057

一方、第2の領域46a−2に接続された駆動信号用ケーブル48Aから入力された駆動信号は、主として第2の領域に形成された駆動信号用配線パターンを介して駆動信号用電極パッド38a−1に入力される。駆動信号用配線パターンは、第2の領域46a−2の後端側である駆動信号用ケーブル48Aとの接続部から、第2の領域の前方(第1のチップ44側)に配線され、第2の領域46a−1の前側端部e3から第2チップ55の第1チップ44側面位置e2の間の領域R1で、第2の領域46a−2から領域46a−1へと配線されることが好ましい。実施の形態2では、駆動信号が主として第2の領域に形成された駆動信号用配線パターンを介して伝送される、すなわち、駆動信号と画像信号とが第2チップ55より第1チップ44側で異なる領域に分離されて伝送されることにより、駆動信号による画像信号へのクロストークの影響を低減することができる。

0058

また、実施の形態2においても、実施の形態1と同様に駆動信号用電極パッド38a−1と画像信号用電極パッド38a−5が最も離間するように形成されるとともに、第1の領域46a−1の駆動信号用電極パッド38a−1側に、駆動信号用ケーブル48Aが接続される第2の領域46a−2が形成されるため、駆動信号用配線パターンは画像信号用配線パターンと交差することがなく、駆動信号による画像信号へのクロストークを低減することができる。

0059

(実施の形態3)
実施の形態3にかかる撮像モジュールは、FPC基板46がL字状をなし、第1の領域46a−1の幅方向の端面に平行して形成される第2の領域46a−2に駆動信号用ケーブル48Aが接続される点で実施の形態1と異なる。図13は、実施の形態3にかかる撮像モジュールの後端側から平面視した平面図である。なお、図13において、第1チップ44の図示は省略している。

0060

実施の形態3にかかる撮像モジュール40Bにおいて、フレキシブルプリント基板46は、第1チップ44の電極パッド38から延出する第1の領域46a−1と、第1の領域46a−1の右側に平行して形成される第2の領域46a−2と、を有し、第1の領域46a−1と第2の領域46a−2との間の折り曲げ部46b-1を、第1の領域46a−1と第2の領域46a−2とが直交するように折り曲げられている。

0061

実施の形態3では、FPC基板46の第1の領域46a−1に第2チップ55および電子部品56が実装され、第2の領域46a−2に電子部品57および58が実装されている。また、FPC基板46の第1の領域46a−1の内側面(第2チップ55の実装面)に画像信号用ケーブル48Bが接続され、第2の領域46a−2の外側面(電子部品57および58の実装面の裏面側)に、駆動信号用ケーブル48Aとグランド用信号ケーブル48Dが接続され、第2の領域46a−2の内側面に電源用信号ケーブル48C−1、48C−2が接続されている。

0062

画像信号は、実施の形態1と同様に、第1チップ44の画像信号用電極パッド38a−5から、インナーリード39a−5を介しFPC基板46に伝送され、第1の領域46a−1に実装される第2チップ55に伝送される。画像信号は、第2チップ55により増幅された後、第1の領域46a−1上の画像信号用配線パターンおよび画像信号用ケーブル48Bを経由してプロセッサ10に出力される。一方、第2の領域46a−2に接続された駆動信号用ケーブル48Aから入力された駆動信号は、実施の形態2と同様に、主として第2の領域46a−2に形成された駆動信号用配線パターンを介して駆動信号用電極パッド38a−1に入力される。駆動信号用配線パターンは、第2の領域46a−2の後端側である駆動信号用ケーブル48Aとの接続部から、第2の領域46a−2の前方(第1のチップ44側)に配線され、第2の領域46a−1の前側端部から第2チップ55の第1チップ側面位置の間の領域で、第2の領域46a−2から領域46a−1へと配線されることが好ましい。実施の形態3では、駆動信号が主として第2の領域に形成された駆動信号用配線パターンを介して伝送される、すなわち、駆動信号と画像信号とが第2チップ55より第1チップ44側で異なる領域に分離されて伝送されることにより、駆動信号による画像信号へのクロストークの影響を低減することができる。

0063

また、実施の形態3においても、実施の形態1と同様に駆動信号用電極パッド38a−1と画像信号用電極パッド38a−5が最も離間するように形成されるとともに、第1の領域46a−1の駆動信号用電極パッド38a−1側に、駆動信号用ケーブル48Aが接続される第2の領域46a−2が形成されるため、駆動信号用配線パターンは画像信号用配線パターンと交差することがなく、画像信号への影響を低減することができる。

0064

(実施の形態4)
実施の形態3にかかる撮像モジュールは、FPC基板46が5つの領域を有し、画像信号用ケーブル48Bが接続される第1の領域46a−1と最も離間した第5の領域46a−5に駆動信号用ケーブル48Aが接続される点で実施の形態1と異なる。図14は、実施の形態4にかかる撮像モジュールの後端側から平面視した平面図である。なお、図14において、第1チップ44の図示は省略している。

0065

実施の形態4にかかる撮像モジュール40Cにおいて、フレキシブルプリント基板46は、第1チップ44の電極パッド38から延出する第1の領域46a−1と、第1の領域46a−1の右側に、第1の領域46a−1に平行して形成される第2の領域46a−2と、第2の領域46a−2の第1の領域46a−1と接する側と反対側に平行して形成される第3の領域46a−3と、第3の領域46a−3の第2の領域46a−2と接する側と反対側に平行して形成される第4の領域46a−4と、第4の領域46a−4の第3の領域46a−3と接する側と反対側に平行して形成される第5の領域46a−5と、を有する。第1の領域46a−1と第2の領域46a−2との間、第2の領域46a−2と第3の領域46a−3との間、第3の領域46a−3と第4の領域46a−4との間、および第4の領域46a−4と第5の領域46a−5との間には、それぞれ折り曲げ部が形成され、各折り曲げ部を折り曲げることにより、FPC基板46は略円弧状をなしている。

0066

実施の形態4では、FPC基板46の第1の領域46a−1に第2チップ55および電子部品56が実装され、第5の領域46a−5に電子部品57および58が実装されている。また、FPC基板46の第1の領域46a−1の内側面(第2チップ55の実装面)に画像信号用ケーブル48B、第5の領域46a−5の内側面(電子部品57および58の実装面)に駆動信号用ケーブル48A、第2の領域46a−2の内側面にグランド用信号ケーブル48D、第3の領域46a−3の内側面に電源用信号ケーブル48C−2、第4の領域46a−4の内側面に電源用信号ケーブル48C−1が接続されている。

0067

画像信号は、実施の形態1と同様に、第1チップ44の画像信号用電極パッド38a−5から、インナーリード39a−5を介しFPC基板46に伝送され、第1の領域46a−1に実装される第2チップ55に伝送される。画像信号は、第2チップ55により増幅された後、第1の領域46a−1上の画像信号用配線パターンおよび画像信号用ケーブル48Bを経由してプロセッサ10に出力される。一方、第5の領域46a−5に接続された駆動信号用ケーブル48Aから入力された駆動信号は、主として第5の領域に形成された駆動信号用配線パターンを介して駆動信号用電極パッド38a−1に入力される。駆動信号用配線パターンは、第5の領域46a−5の後端側である駆動信号用ケーブル48Aとの接続部から、第5の領域の前方(第1のチップ44側)に配線され、第5の領域46a−5の前側端部から、第2チップ55の第1チップ側面位置の間の領域で、第4の領域46a−4、第3の領域46a−3、および第2の領域46a−2を介し第1の領域46a−1へと配線される。実施の形態4では、駆動信号が主として第5の領域に形成された駆動信号用配線パターンを介して伝送される、すなわち、駆動信号と画像信号とが第2チップ55より第1チップ44側で異なる領域に分離されて伝送されることにより、駆動信号による画像信号へのクロストークの影響を低減することができる。

0068

また、実施の形態4においても、実施の形態1と同様に駆動信号用電極パッド38a−1と画像信号用電極パッド38a−5が最も離間するように形成されるとともに、第1の領域46a−1の駆動信号用電極パッド38a−1側に、駆動信号用ケーブル48Aが接続される第5の領域46a−5が形成されるため、駆動信号用配線パターンは画像信号用配線パターンと交差することがなく、画像信号への影響を低減することができる。

0069

1内視鏡装置
2内視鏡
4 挿入部
5 操作部
6ユニバーサルコード
7コネクタ
9光源装置
10プロセッサ
13表示装置
17処置具挿入口
31 先端部
32湾曲部
33可撓管部
35撮像ユニット
36撮像装置
37受光部
38電極パッド
38a−1駆動信号用電極パッド
38a−2、38a−3電源信号用電極パッド
38a−4グランド用電極パッド
38a−5画像信号用電極パッド
39、39a−1〜39a−5インナーリード
40、40A、40B、40C撮像モジュール
41 先端部本体
41a接着剤
42被覆管
43レンズユニット
43a−1〜43a−4対物レンズ
43bレンズホルダ
44 第1チップ
44a基材
44b Low−k膜
44cステップカット部
44d封止樹脂
45CMOSイメージャ
46フレキシブルプリント基板
46a−1 第1の領域
46a−2 第2の領域
46a−3 第3の領域
46b−1 第1折り曲げ部
46b−2 第2折り曲げ部
47電気ケーブル束
48A駆動信号用ケーブル
48B画像信号用ケーブル
48C−1、48C−2電源用ケーブル
48Dグランド用ケーブル
49ガラスリッド
50熱収縮チューブ
51接着樹脂
52補強部材
53 第1チップホルダ
54b 封止樹脂
55 第2チップ
56〜58電子部品
59補強部
81湾曲管
82 湾曲ワイヤ

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