(57)【要約】  光モジュール１は、発光部３１を有する光素子３０と、第１の主面１０ＳＡに光素子３０が実装されている第１の配線板１０と、貫通孔Ｈ４０があり第１の配線板１０の第２の主面１０ＳＢに配設されている保持部材であるフェルール４０と、フェルール４０の貫通孔Ｈ４０に挿入されている光ファイバ５０と、第３の主面２０ＳＡが光軸Ｏに平行に配置され、端部が第１の配線板１０と接続されており、第４の主面２０ＳＢに電極２１が配設されている側面配線板２０と、先端部が側面配線板２０の電極２１と接合されている信号ケーブルと、を具備する。
2018092233.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光部または受光部を有する光素子と、
第１の主面と前記第１の主面と対向している第２の主面とを有し、前記第１の主面に前記光素子が実装されている第１の配線板と、
前記第１の配線板の前記第２の主面に、貫通孔の中心軸が前記光素子の光軸と一致するように配設されている保持部材と、
前記保持部材の前記貫通孔に挿入されている光ファイバと、
第３の主面と前記第３の主面と対向している第４の主面とを有し、前記第３の主面が前記光軸に平行に配置され、端部が前記第１の配線板と接続されており、前記第３の主面または前記第４の主面の少なくともいずれかに電極が配設されている側面配線板と、
先端部が前記側面配線板の前記電極と接合されている信号ケーブルと、を具備することを特徴とする光モジュール。
【請求項２】
前記第１の配線板を前記光軸の方向に延長した第１の空間内に、前記光素子、前記保持部材、前記側面配線板および前記信号ケーブルの前記先端部が含まれており、
前記保持部材を前記光軸に直交する方向に延長した第２の空間内に、前記側面配線板の前記電極が含まれていることを特徴とする請求項１に記載の光モジュール。
【請求項３】
前記側面配線板の前記第４の主面に前記電極が配設されており、前記第４の主面が、前記光軸と平行に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の光モジュール。
【請求項４】
前記側面配線板の前記第４の主面に前記電極が配設されており、前記第４の主面が、前記光軸に対して傾斜していることを特徴とする請求項２に記載の光モジュール。
【請求項５】
複数の側面配線板が、前記フェルールを囲むように直交位置、または、対向配置に配置されていることを特徴とする請求項３または請求項４に記載の光モジュール。
【請求項６】
前記複数の側面配線板で囲まれており、前記保持部材が配置されている空間を充填している樹脂部材を有することを特徴とする請求項５に記載の光モジュール。
【請求項７】
前記第１の配線板と前記側面配線板とが、セラミックまたはＭＩＤからなる一体の立体配線板であることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の光モジュール。
【請求項８】
前記保持部材の外周面と、前記側面配線板の前記第３の主面とが、当接していることを特徴とする請求項７に記載の光モジュール。
【請求項９】
少なくとも、前記第１の配線板と前記側面配線板との接続部が可撓性の一体の配線板であることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の光モジュール。
【請求項１０】
発光部または受光部を有する光素子と、
第１の主面と前記第１の主面と対向している第２の主面とを有し、前記第１の主面に前記光素子が実装されている第１の配線板と、
前記第１の配線板の前記第２の主面に、貫通孔の中心軸が前記光素子の光軸と一致するように配設されている保持部材と、
前記保持部材の前記貫通孔に挿入されている光ファイバと、
第３の主面と前記第３の主面と対向している第４の主面とを有し、前記第３の主面が前記光軸に平行に配置され、端部が前記第１の配線板と接続されており、前記第３の主面または前記第４の主面の少なくともいずれかに電極が配設されている側面配線板と、
先端部が前記側面配線板の前記電極と接合されている信号ケーブルと、
受光面と前記受光面と対向している裏面とを有し、撮像信号を出力する撮像素子と、
第５の主面と前記第５の主面と対向する第６の主面とを有し、前記第５の主面に前記撮像素子が接合されている第２の配線板と、
前記第１の配線板と前記第２の配線板とを接続している中継配線板と、を具備することを特徴とする撮像モジュール。
【請求項１１】
前記撮像素子を光軸方向に延長した空間内に、前記第１の配線板、前記第２の配線板、前記側面配線板、前記中継配線板、前記光素子、前記保持部材、および前記信号ケーブルの先端部が含まれていることを特徴とする請求項１０に記載の撮像モジュール。
【請求項１２】
前記第２の配線板と前記中継配線板とが、セラミックまたはＭＩＤからなる一体の立体配線板であることを特徴とする請求項１１に記載の撮像モジュール。
【請求項１３】
前記側面配線板と前記第１の配線板と前記中継配線板と前記第２の配線板とが、少なくとも接続部が可撓性の一体の配線板であることを特徴とする請求項１１に記載の撮像モジュール。
【請求項１４】
前記第１の配線板、前記第２の配線板、前記側面配線板および前記中継配線板のいずれかに、電子部品が実装されていることを特徴とする請求項１０から請求項１３のいずれか１項に記載の撮像モジュール
【請求項１５】
請求項１０から請求項１４のいずれか１項に記載の撮像モジュールを、具備することを特徴とする内視鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光信号を送信または受信する光素子と、前記光信号を伝送する光ファイバと、前記光ファイバを保持する保持部材と、電気信号を伝送する信号ケーブルと、を具備する光モジュール、前記光モジュールと撮像素子とを具備する撮像モジュール、および、前記撮像モジュールを含む内視鏡に関する。
【背景技術】
【０００２】
内視鏡は、細長い挿入部の先端部にＣＣＤ等の撮像素子を含む撮像モジュールを有する。近年、高画素数の撮像素子の内視鏡への使用が検討されている。高画素数の撮像素子を使用した場合には、撮像素子から信号処理装置へ伝送する信号量が増加するため、電気信号によるメタル配線を介した電気信号伝送に替えて光信号による光ファイバを介した光信号伝送が好ましい。光信号伝送には、電気信号を光信号に変換するＥ／Ｏ光伝送モジュール（電気−光変換器）と、光信号を電気信号に変換するＯ／Ｅ光伝送モジュール（光−電気変換器）とが用いられる。【０００３】
光モジュールおよび撮像モジュール、特に、内視鏡の先端部に配置される光モジュールおよび撮像モジュールでは、細径化および短小化が重要な課題である。【０００４】
例えば、特開２０１４−１３７５８４号公報には、撮像素子が出力する電気信号を光素子である面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）にて光信号に変換し、フェルールで保持された光ファイバを介して光信号を伝送する撮像モジュールが開示されている。撮像素子、光素子およびフェルールが配設された配線板には、撮像素子および光素子に電気信号を伝送する信号ケーブルが接続されている。【０００５】
しかし、上記撮像モジュールでは、撮像素子よりも、平面視サイズの大きい配線板の外面に信号ケーブルが接続されているため、接続信頼性の改善、および細径化には限界があった。また、撮像モジュールの短小化については、光素子と駆動ＩＣとの配置しか検討されていなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１４−１３７５８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の実施形態は、細径かつ短小の光モジュール、細径かつ短小の撮像モジュール、および低侵襲の内視鏡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】
本発明の実施形態の光モジュールは、発光部または受光部を有する光素子と、第１の主面と前記第１の主面と対向している第２の主面とを有し、前記第１の主面に前記光素子が実装されている第１の配線板と、前記第１の配線板の前記第２の主面に、貫通孔の中心軸が前記光素子の光軸と一致するように配設されている保持部材と、前記保持部材の前記貫通孔に挿入されている光ファイバと、第３の主面と前記第３の主面と対向している第４の主面とを有し、前記第３の主面が前記光軸に平行に配置され、端部が前記第１の配線板と接続されており、前記第３の主面または前記第４の主面の少なくともいずれかに電極が配設されている側面配線板と、先端部が前記側面配線板の前記電極と接合されている信号ケーブルと、を具備する。【０００９】
本発明の別の実施形態の撮像モジュールは、発光部または受光部を有する光素子と、第１の主面と前記第１の主面と対向している第２の主面とを有し、前記第１の主面に前記光素子が実装されている第１の配線板と、前記第１の配線板の前記第２の主面に、貫通孔の中心軸が前記光素子の光軸と一致するように配設されている保持部材と、前記保持部材の前記貫通孔に挿入されている光ファイバと、第３の主面と前記第３の主面と対向している第４の主面とを有し、前記第３の主面が前記光軸に平行に配置され、端部が前記第１の配線板と接続されており、前記第３の主面または前記第４の主面の少なくともいずれかに電極が配設されている側面配線板と、先端部が前記側面配線板の前記電極と接合されている信号ケーブルと、受光面と前記受光面と対向している裏面とを有し、撮像信号を出力する撮像素子と、第５の主面と前記第５の主面と対向する第６の主面とを有し、前記第５の主面に前記撮像素子が接合されている第２の配線板と、前記第１の配線板と前記第２の配線板とを接続している中継配線板と、を具備する。【００１０】
さらに本発明の別の実施形態の内視鏡は、撮像モジュールを具備し、前記撮像モジュールは、発光部または受光部を有する光素子と、第１の主面と前記第１の主面と対向している第２の主面とを有し、前記第１の主面に前記光素子が実装されている第１の配線板と、前記第１の配線板の前記第２の主面に、貫通孔の中心軸が前記光素子の光軸と一致するように配設されている保持部材と、前記保持部材の前記貫通孔に挿入されている光ファイバと、第３の主面と前記第３の主面と対向している第４の主面とを有し、前記第３の主面が前記光軸に平行に配置され、端部が前記第１の配線板と接続されており、前記第３の主面または前記第４の主面の少なくともいずれかに電極が配設されている側面配線板と、先端部が前記側面配線板の前記電極と接合されている信号ケーブルと、受光面と前記受光面と対向している裏面とを有し、撮像信号を出力する撮像素子と、第５の主面と前記第５の主面と対向する第６の主面とを有し、前記第５の主面に前記撮像素子が接合されている第２の配線板と、前記第１の配線板と前記第２の配線板とを接続している中継配線板と、を具備する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の実施形態によれば、細径かつ短小の光モジュール、細径かつ短小の撮像モジュール、および低侵襲の内視鏡を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１実施形態の光モジュールの分解図である。
【図２】第１実施形態の光モジュールの斜視図である。
【図３】第１実施形態の光モジュールの図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図である。
【図４】第１実施形態の光モジュールの図３のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図である。
【図５】第１実施形態の変形例１の光モジュールの斜視図である。
【図６】第１実施形態の変形例２の光モジュールの断面図である。
【図７】第１実施形態の変形例３の光モジュールの断面図である。
【図８】第１実施形態の変形例４の光モジュールの断面図である。
【図９】第１実施形態の変形例５の光モジュールの断面図である。
【図１０】第２実施形態の撮像モジュールの分解図である。
【図１１】第２実施形態の撮像モジュールの斜視図である。
【図１２】第２実施形態の撮像モジュールの図１１のＸＩＩ−ＸＩＩ線に沿った断面図である。
【図１３】第２実施形態の変形例１の撮像モジュールの斜視図である。
【図１４】第２実施形態の変形例２の撮像モジュールの断面図である。
【図１５】第２実施形態の変形例３の撮像モジュールの断面図である。
【図１６】第２実施形態の変形例４の撮像モジュールの配線板の模式図である。
【図１７】第２実施形態の変形例４の撮像モジュールの配線板の展開図である。
【図１８】第３実施形態の内視鏡の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
＜第１実施形態＞
図１から図４を用いて、本実施形態の光モジュール１について説明する。光モジュール１は、電気信号を光信号に変換し光信号を伝送するＥ／Ｏモジュールである。
【００１４】
なお、図面は、いずれも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、一部の構成要素、例えば、樹脂部材４５、の図示を省略する場合がある。
【００１５】
光モジュール１は、光素子３０と、第１の配線板１０と、保持部材であるフェルール４０と、光ファイバ５０と、側面配線板２０Ａ、２０Ｂと、信号ケーブル６０と、を具備する。
【００１６】
なお、複数の同じ構成の構成要素のそれぞれを言うときは、符号の末尾の１文字を省略することがある。例えば、側面配線板２０Ａ、２０Ｂのそれぞれを、側面配線板２０という。
【００１７】
光素子３０は、おもて面３０ＳＡに垂直な光軸Ｏに沿って光信号を出力する発光部３１を有するＶＣＳＥＬ（Vertical Cavity Surface Emitting ＬＡＳＥＲ：垂直共振器面発光レーザ）である。光素子３０は、光軸直交方向の断面の大きさ、すなわち平面視寸法が２５０μｍ×２５０μｍと超小型である。光素子３０は、直径が１０μｍの発光部３１と、発光部３１と接続された直径が７０μｍの２つの外部端子３２とを、おもて面３０ＳＡに有する。
【００１８】
第１の配線板１０は、第１の主面１０ＳＡと第１の主面１０ＳＡと対向している第２の主面１０ＳＢとを有する。第１の主面１０ＳＡには光素子３０が実装されている。すなわち、光素子３０の外部端子３２は、図示しないが、第１の主面１０ＳＡの接合電極と接合され、接合電極は配線を介して、側面配線板２０の電極２１等と接続されている。
【００１９】
側面配線板２０Ａ、２０Ｂは略同じ構成である。側面配線板２０は、第３の主面（内面）２０ＳＡと第３の主面２０ＳＡと対向している第４の主面（外面）２０ＳＢとを有し、第３の主面２０ＳＡおよび第４の主面２０ＳＢが光軸Ｏ（Ｚ軸）に平行に配置され、端面２０ＳＳが第１の配線板１０の第２の主面１０ＳＢの外周部に接続されている。
【００２０】
なお、本実施形態では、第１の配線板１０と側面配線板２０Ａ、２０Ｂとは、セラミックからなる一体の立体配線板１９であり、図示しない配線を有している。
【００２１】
光素子３０のおもて面３０ＳＡは、第１の配線板１０の第１の主面１０ＳＡ（ＸＹ平面）と平行である。すなわち光軸Ｏは第１の主面１０ＳＡに対して垂直なＺ軸と平行である。なお、第１の配線板１０は、光透過率が高くはないため、光路となる貫通孔Ｈ１０が形成されている。
【００２２】
２つの側面配線板２０Ａ、２０Ｂは光軸Ｏ（フェルール４０）をはさんで対向配置されている。
【００２３】
側面配線板２０Ａ、２０Ｂの第４の主面２０ＳＢには、それぞれ電極２１が配設されている。電極２１の数は、信号ケーブル６０の数と同じである。
【００２４】
信号ケーブル６０は、例えば、光素子３０に電気信号を伝送する。信号ケーブル６０は、先端部の導線が側面配線板２０Ａ、２０Ｂの電極２１と、図示しない半田を介して接合されている。すなわち、電極２１および信号ケーブル６０の先端部は、光軸Ｏ（Ｚ軸）と平行に配置されている。
【００２５】
例えば光ファイバ５０は、光信号を伝送する直径が５０μｍのコアと、コアの外周を覆う直径が１２５μｍのクラッドとからなる。
【００２６】
フェルール４０は光軸直交方向の断面形状が矩形の直方体で、４つの側面４０ＳＳを有する。フェルール４０には、上面と下面とを貫通している貫通孔（Through hole）Ｈ４０がある。貫通孔Ｈ４０には光ファイバ５０の先端部が挿入されている。
【００２７】
光ファイバ５０を貫通孔Ｈ４０に挿入し嵌合することで、光素子３０の発光部３１と光ファイバ５０との位置決めが行われる。すなわち、フェルール４０は、貫通孔Ｈ４０の中心軸が光素子３０の光軸と一致するように配置された状態で、第１の配線板１０の第２の主面１０ＳＢに配設されている。貫通孔Ｈ４０の内形は、円柱のほか、その壁面で光ファイバ５０を保持できれば、四角柱または六角柱等の角柱状であってもよい。
【００２８】
フェルール４０の材質は、ＳＵＳ等の金属部材、セラミック、シリコン、またはガラスである。後述するように、フェルール４０は、略円柱、円錐、多角柱であってもよい。
【００２９】
側面配線板２０Ａ、２０Ｂで囲まれ、フェルール４０が配置されている空間には、樹脂部材４５が充填されている。樹脂部材４５は、例えば、エポキシ樹脂からなる。なお、樹脂部材４５は光モジュールの必須構成要素ではないが、樹脂部材４５によりフェルール４０が強固に固定されている光モジュール１は、信頼性が高い。
【００３０】
なお、図３および図４に示すように、第１の配線板１０を光軸Ｏの方向に延長した第１の空間Ｓ１０内に、光素子３０、フェルール４０、側面配線板２０Ａ、２０Ｂおよび信号ケーブル６０の先端部が含まれている。このため、光モジュール１は、光軸直交方向のサイズが小さく細径である。
【００３１】
さらに、図３に示すように、フェルール４０を光軸Ｏに直交する方向に延長した第２の空間Ｓ４０内に、側面配線板２０Ａ、２０Ｂの電極２１を有する。
【００３２】
フェルール４０は光ファイバ５０を光素子３０に対して垂直に保持するためのガイドの役割を果たす。そのためフェルール４０は、ある程度の長さ（高さ）、例えば０．４ｍｍ〜１．０ｍｍが必要である。一方、信号ケーブル６０の電極２１との接合部の接合信頼性を担保するために必要な、接合部の長さは、０．３ｍｍ〜０．４ｍｍである。すなわち空間Ｓ４０内に信号ケーブル６０の接合部が含まれるため、光モジュール１は短小である。
【００３３】
なお、光モジュール１では、光素子は発光部を有する発光素子であった。しかし、光素子が、フォトダーオード等の受光部を有する受光素子である光モジュールでも、光モジュール１と同じ効果を有することは言うまでも無い。
【００３４】
＜第１実施形態の変形例＞
第１実施形態の変形例の光モジュールは、光モジュール１と類似し同じ効果を有しているので、同じ機能の構成要素には同じ符号を付し説明は省略する。
【００３５】
＜第１実施形態の変形例１＞
図５に示すように、第１実施形態の変形例１の光モジュール１Ａは、１つの側面配線板２０Ａを有している。側面配線板２０Ａの端面は、第１の配線板１０の第２の主面１０ＳＢに垂直に接続されている。
【００３６】
また、光モジュール１Ａでは、第１の配線板１０と側面配線板２０Ａとは、一体の立体配線板ではない。第１の配線板１０および側面配線板２０Ａは、それぞれが第１の配線板１０および側面配線板２０Ａは、ＦＰＣ配線板、セラミック配線板、ガラスエポキシ配線板、ガラス配線板、シリコン配線板のリジット配線板である。
【００３７】
側面配線板２０Ａは端面が第１の配線板１０の第２の主面１０ＳＢに接着剤等で固定されている。第１の配線板１０の配線と側面配線板２０Ａの配線とは、例えば導電性ペーストを介して導通している。
【００３８】
＜第１実施形態の変形例２＞
図６に示すように、第１実施形態の変形例２の光モジュール１Ｂでは、第１の配線板１０Ｂおよび側面配線板２０ＢＡ、２０ＢＢは、非導電性樹脂を母材とし配線（不図示）および電極２１を有する成形回路部品（ＭＩＤ：Molded Interconnect Device）からなる一体の立体配線板１９Ｂである。
【００３９】
さらに、電極２１が配設されている側面配線板２０ＢＡ、２０ＢＢの第４の主面（外面）２０ＳＢが、光軸０に対して傾斜している。すなわち、立体配線板１９Ｂの光軸直交方向の断面の外寸は、後部に向かって小さくなっている。
【００４０】
複数の信号ケーブル６０は後部において束ねられている。しかし、信号ケーブル６０を大きく曲げることは容易ではないため、光モジュールの接合部から結束部までの長さＬ（Ｚ方向寸法）が長くなることがあった。
【００４１】
これに対して、電極２１が光軸Ｏに対して傾斜するように配設されている光モジュール１Ｂでは、信号ケーブル６０は、先端部から後部に向かって光軸Ｏに近接していく。このため、光モジュール１Ｂは、結束部までの長さＬが短く、短小である。
【００４２】
さらに、光モジュール１Ｂでは、側面配線板２０ＢＡの第３の主面２０ＳＡに、コンデンサ、インダクタ、または信号処理ＩＣ等のチップ形状の表面実装部品（ＳＭＤ）である電子部品９６が、実装されている。電子部品９６は、フェルール４０を光軸Ｏに直交する方向に延長した第２の空間Ｓ４０内に含まれている。
【００４３】
すなわち、光モジュール１Ｂは、第１の配線板１０Ｂが大きいため、側面配線板２０とフェルール４０との間には、隙間がある。電子部品９６は、その隙間に配設されている。
【００４４】
光モジュール１Ｂは、光素子３０と近接した場所に電子部品９６が実装されているため、光素子３０と電子部品９６との間の配線が短い。このため、光モジュール１Ｂは、例えば、ノイズの影響を受けにくい。
【００４５】
＜第１実施形態の変形例３＞
図７に示すように、第１実施形態の変形例３の光モジュール１Ｃは、側面配線板２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃを含む。側面配線板２０Ａ、２０Ｂは対向配置され、側面配線板２０Ｃは、側面配線板２０Ａ、２０Ｂと直交配置されている。
【００４６】
側面配線板２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃは、セラミックからなる立体配線板１９Ｃの一部である。このため、側面配線板２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃは明確に区分されるものではない。
【００４７】
そして、直交配置されている側面配線板２０Ｂ、２０Ｃの第３の主面２０ＳＡに、フェルール４０の４つの外周面４０ＳＳのうち２面が当接している。
【００４８】
フェルール４０は２つの外周面４０ＳＳが、それぞれ、側面配線板２０Ｂ、２０Ｃの第３の主面２０ＳＡと当接することで、光素子３０の光軸Ｏと、貫通孔Ｈ４０の中心軸、すなわち、光ファイバ５０の光軸Ｏとの面内方向（ＸＹ方向）の位置合わせが行われている。
【００４９】
なお、フェルール４０は、側面配線板２０の１面だけと当接していても、面内１方向（Ｘ方向またはＹ方向）の位置決めを行うことができる。またフェルール４０は、側面配線板２０の３面または４面と当接していてもよいが、この場合には、例えばフェルール４０の外寸の正確な加工精度が要求される。このため、フェルール４０は、側面配線板２０の直交する２面だけと当接していることが好ましい。
【００５０】
なお、側面配線板２０を用いてフェルール４０の位置決めをする場合には、第１の配線板１０と側面配線板２０とは一体の立体配線板１９であることが好ましい。第１の配線板１０の光路となる貫通孔Ｈ１０と側面配線板２０との相対位置が立体配線板１９の作製時に決定されるためである。
【００５１】
さらに、光モジュール１Ｃでは、第４の主面２０ＳＢに信号ケーブル６０の先端部の形状に応じて、断面が半円形の溝Ｔ６０がある。そして、溝Ｔ２０の内面に電極２１が配設されている。
【００５２】
このため、光モジュール１Ｃは、信号ケーブル６０と電極２１との接合信頼性が高い。
【００５３】
なお、光モジュール１Ｃは、多くの信号ケーブル６０を有する。すなわち、光モジュール１Ｃは、信号ケーブル６０により光素子３０以外の図示しない他部材へも、電気信号の伝送を行う。
【００５４】
＜第１実施形態の変形例４＞
図８に示すように、第１実施形態の変形例４の光モジュール１Ｄでは、４つの側面配線板２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄを含む。フェルール４０を囲むように配置されている側面配線板２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄは、立体配線板１９Ｄの一部である。
【００５５】
すきまなく連設されている側面配線板２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄにより、フェルール４０Ｄは囲まれている。
【００５６】
また、信号ケーブル６０は、側面配線板２０の第３の主面２０ＳＡおよび第４の主面２０ＳＢの電極２１と接合されている。なお、第３の主面２０ＳＡだけに電極２１が配設されていてもよい。
【００５７】
さらに、フェルール４０Ｄは、光軸直交方向の断面形状が円形である。
【００５８】
すなわち、本発明の光モジュールの側面配線板２０の数は１以上４以下である。複数の側面配線板２０は、フェルール４０を囲むように配置されていれば、直交位置、または、対向配置に配設されていればよい。例えば、３つの側面配線板２０を含む場合には、２つの側面配線板は、対向する位置に、１つは他の２つと直交する位置に配置される。なお、光軸Ｏからそれぞれの側面配線板２０までの距離は同じでなくても良い。また、複数の側面配線板２０は、形状（幅／厚さ）が異なっていてもよい。
【００５９】
側面配線板２０は、第３の主面２０ＳＡまたは第４の主面２０ＳＢの少なくともいずれかに電極２１が配設されている。複数の側面配線板を含む場合には、少なくともいずれかの側面配線板に電極２１が配設されていればよい。
【００６０】
＜第１実施形態の変形例５＞
図９に示すように、第１実施形態の変形例５の光モジュール１Ｅでは、第１の配線板１０Ｅおよび側面配線板２０Ｅは、接続部１９ＥＡが可撓性の一体の配線板１９Ｅである。第１の配線板１０Ｅおよび側面配線板２０Ｅは、リジット配線板である。
【００６１】
なお、配線板１９Ｅは、その全体が可撓性であってもよい。例えば、配線板１９Ｅの可撓性基体がポリイミド等のように光透過性が高い場合には、光信号の光路となる貫通孔Ｈ１０は不要である。すなわち、第１の配線板１０の貫通孔Ｈ１０は必須構成要素ではない。
【００６２】
光モジュール１Ｅでは、配線板１９Ｅ等は、筒状部材９９の内部に配設されている。筒状部材９９の内部の空間には、樹脂４５が充填されている。
【００６３】
光モジュール１Ｅでは、平板状の配線板１９Ｅに光素子３０、信号ケーブル６０およびフェルール４０を配設できる。配線板１９Ｅは、構成部材を配設した後に、接続部１９ＥＡを曲げることで立体化され、筒状部材９９の内部に配設される。このため、光モジュール１Ｅは製造が容易である。
【００６４】
なお、筒状部材９９は、光モジュール１Ｄの外装部材ではなく、他の部材との共通部材であってもよい。例えば、内視鏡の先端硬性部に形成された貫通孔に配線板１９Ｅ等が挿入され樹脂４５により固定されてもよい。
【００６５】
＜第２実施形態＞
図１０〜図１２に示すように、本実施形態の撮像モジュール２は、第１実施形態の光モジュール１と、撮像素子９０と、第２の配線板７０と、中継配線板８０Ａ、８０Ｂと、を具備する。
【００６６】
信号ケーブル６０は撮像素子９０等に電気信号を伝送する。撮像素子９０が出力した撮像信号は、光素子３０により光信号に変換され、光ファイバ５０を介して伝送される。
【００６７】
撮像素子９０は、受光面９０ＳＡと受光面９０ＳＡと対向している裏面９０ＳＢとを有し、撮像信号を出力する。撮像素子９０の受光面９０ＳＡには、ＣＣＤまたはＣＭＯＳ受光回路等の受光部９１が形成されており、受光部９１は、ＴＳＶ（Through-Silicon Via）等による貫通配線（不図示）を介して裏面９０ＳＢの接合端子９２と接続されている。受光面９０ＳＡには、受光部９１を保護するカバーガラス９５が接着されている。
【００６８】
第２の配線板７０は、第５の主面７０ＳＡと第５の主面７０ＳＡと対向する第６の主面７０ＳＢとを有し、第５の主面７０ＳＡに撮像素子９０が接合されている。
【００６９】
中継配線板８０Ａ、８０Ｂは、第１の配線板１０と第２の配線板７０とを接続している。すなわち、本実施形態では、２つの同じ構成の中継配線板８０Ａ、８０Ｂを有する。中継配線板８０は、一方の端面が第１の配線板１０の第１の主面１０ＳＡに、もう一方の端面が第２の配線板７０の第６の主面７０ＳＢに、それぞれ垂直に配設されている。
【００７０】
なお、本実施形態では、第２の配線板７０と中継配線板８０Ａ、８０Ｂとは、セラミックからなる一体の立体配線板１９である。
【００７１】
そして、図１２に示すように、撮像素子９０を光軸Ｏ方向に延長した空間Ｓ１０内に、第１の配線板１０、第２の配線板７０、側面配線板２０Ａ、２０Ｂ、中継配線板８０Ａ、８０Ｂ、光素子３０、フェルール４０、および信号ケーブル６０の先端部が含まれている。このため、撮像モジュール２は細径である。
【００７２】
特に高画素数の撮像素子９０は平面視サイズが大きい。このため、フェルール４０の周囲に、側面配線板２０Ａ、２０Ｂおよび信号ケーブル６０を容易に配置することができる。
【００７３】
なお、光素子３０は、中継配線板８０Ａ、８０Ｂにより形成された空間に収容されている。また、本実施形態では、コンデンサ、インダクタ、または信号処理ＩＣ等のチップ形状の電子部品９６が、撮像素子９０の裏面９０ＳＢと対向している第２の配線板７０の第６の主面７０ＳＢに実装され、光素子３０と同じ空間に収容されている。
【００７４】
撮像素子９０と電子部品９６との間の距離は、第２の配線板７０の厚さより僅かに大きいだけで近接している。撮像素子９０と近接した位置に、例えば、デカップリングコンデンサを配置していると、ノイズの影響を効率的に低減できる。
【００７５】
なお、電子部品９６は、撮像素子９０を光軸Ｏ方向に延長した空間Ｓ１０内であれば、第１の配線板１０、第２の配線板７０、側面配線板２０Ａ、２０Ｂおよび中継配線板８０Ａ、８０Ｂのいずれの主面に実装されていてもよい。
【００７６】
＜第２実施形態の変形例＞
第２実施形態の変形例の撮像モジュール２Ａ、２Ｂ、２Ｅ、２Ｆは、撮像モジュール２と類似し同じ効果を有しているので、同じ機能の構成要素には同じ符号を付し説明は省略する。
【００７７】
＜第２実施形態の変形例１＞
図１３に示すように、第２実施形態の変形例１の撮像モジュール２Ａは、１つの側面配線板２０Ａを有する光モジュール１Ａと、撮像素子９０と、第２の配線板７０Ａと、１つの中継配線板８０Ａと、を有する。
【００７８】
第１の配線板１０Ａと第２の配線板７０とを接続している中継配線板８０Ａは、主面が光軸Ｏに平行に配置され、主面は第１の主面１０ＳＡおよび第６の主面７０ＳＢに垂直に配置されている。
【００７９】
なお、中継配線板８０Ａの数は、すでに説明した光モジュール１の側面配線板と同じように１〜４つであればよい。また、中継配線板の数と側面配線板の数は異なっていてもよい。
【００８０】
＜第２実施形態の変形例２＞
図１４に示すように、第２実施形態の変形例２の撮像モジュール２Ｂは、光モジュール１Ｂと、撮像素子９０と、２つの中継配線板８０Ａ、８０Ｂおよび第２の配線板７０Ｂとからなる立体配線板７９Ｂと、を有する。
【００８１】
撮像モジュール２Ｂは、信号ケーブル６０と電極２１との接合信頼性が高く、かつ、信号ケーブル６０をより光軸Ｏに近い位置に配設できるため、細径化が容易である。
【００８２】
＜第２実施形態の変形例３＞
図１５に示すように、第２実施形態の変形例３の撮像モジュール２Ｅは、光モジュール１Ｅと類似している。撮像モジュール２Ｅでは、側面配線板２０Ｅと第１の配線板１０Ｅと中継配線板８０Ｅと第２の配線板７０Ｅとが、可撓性の一体の立体配線板１９Ｅである。なお、立体配線板１９Ｅは、基体がポリイミド等の光透過材料からなるため、光信号の光路となる貫通孔は形成されていない。
【００８３】
撮像モジュール２Ｅは、撮像素子９０等が、筐体９９の中空部に収納され、樹脂４５により封止されている。また、第２の配線板７０Ｅの第６の主面７０ＳＢには、電子部品９６が実装されている。
【００８４】
撮像モジュール２Ｅは、平板状態の配線板１９Ｅに、撮像素子９０等を実装後に、接続部を折り曲げて筐体９９に収容される。このため、製造が容易である。
【００８５】
＜第２実施形態の変形例４＞
図１６に示すように、第２実施形態の変形例４の撮像モジュール２Ｆは、撮像モジュール２Ｅと類似している。撮像モジュール２Ｅの立体配線板１９Ｅは、１つの側面配線板２０Ｅと第１の配線板１０Ｅと１つの中継配線板８０Ｅと第２の配線板７０とを有していた。これに対して撮像モジュール２Ｆは、３つの側面配線板２０Ａ（Ｆ）、２０Ｂ（Ｂ）、２０Ｃ（Ｅ）と第１の配線板１０（Ａ）と３つの中継配線板８０Ａ（Ｃ）、８０Ｂ（Ｇ）、８０Ｃ（Ｈ）と第２の配線板７０Ｆ（Ｄ）と含み、接続部が可撓性の一体の立体配線板１９Ｆを有する。
【００８６】
図１７に示すように平板状の配線板１９Ｆは、例えば、側面配線板２０Ａ（Ｆ）と側面配線板２０Ｃ（Ｅ）とが側面の接続部を介してつながっている。また、例えば、側面配線板２０Ｂ（Ｂ）は、直交する２側面が、それぞれの接続部を介して、側面配線板２０Ｃ（Ｅ）および第１の配線板１０（Ａ）とつながっている。
【００８７】
平板状の配線板１９Ｆは、接続部を折り曲げ加工することにより、立体配線板１９Ｆとなる。折り曲げ加工の前に、光素子、信号ケーブル、フェルール等を配線板１９Ｆに配設することができるため、撮像モジュール２Ｆは製造が容易である。
【００８８】
なお、立体配線板１９Ｆは、全体が可撓性であってもよい。また、立体配線板１９Ｆは、１〜４つの側面配線板および１〜４つの中継配線板を有していてもよい。
【００８９】
＜第３実施形態＞
第３実施形態の内視鏡９は、既に説明した撮像モジュール２（または、２Ａ、２Ｂ、２Ｅ、２Ｆ）を具備する。
【００９０】
図１８に示すように、内視鏡９は細径かつ短小の撮像モジュール２が先端部９Ａに収容された挿入部９Ｂと、挿入部９Ｂの基端側に配設された操作部９Ｃと、操作部９Ｃから延出するユニバーサルコード９Ｄと、を具備する。ユニバーサルコード９Ｄは、撮像モジュールの信号ケーブル６０と接続されている。
【００９１】
内視鏡９は、短小かつ短小の撮像モジュール２を挿入部９Ｂの先端部９Ａに有するため、低侵襲である。なお、内視鏡９は軟性鏡であるが、硬性鏡でもよい。また、実施形態の内視鏡は、医療用内視鏡でも工業用内視鏡でもよい。
【００９２】
本発明は、上述した各実施形態または変形例に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更、組み合わせ、および応用が可能である。
【符号の説明】
【００９３】
１、１Ａ〜１Ｄ・・・光モジュール
２、２Ａ、２Ｂ、２Ｅ、２Ｆ・・・撮像モジュール
９・・・内視鏡
１０・・・第１の配線板
１９・・・立体配線板
２０・・・側面配線板
２１・・・電極
３０・・・光素子
４０・・・フェルール
４５・・・樹脂
５０・・・光ファイバ
６０・・・信号ケーブル
７０・・・第２の配線板
８０・・・中継配線板
９０・・・撮像素子
９６・・・電子部品
【図１】
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【図２】
2018092233.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2018092233.tif 000012
【図１１】
2018092233.tif 000013
【図１２】
2018092233.tif 000014
【図１３】
2018092233.tif 000015
【図１４】
2018092233.tif 000016
【図１５】
2018092233.tif 000017
【図１６】
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【図１７】
2018092233.tif 000019
【図１８】
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【手続補正書】
【提出日】平成29年3月24日(2017.3.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光部または受光部を有する光素子と、
第１の主面と前記第１の主面と対向している第２の主面とを有し、前記第１の主面に前記光素子が実装されている第１の配線板と、
前記第１の配線板の前記第２の主面に、貫通孔の中心軸が前記光素子の光軸と一致するように配設されている保持部材と、
前記保持部材の前記貫通孔に挿入されている光ファイバと、
第３の主面と前記第３の主面と対向している第４の主面とを有し、前記第３の主面が前記光軸に平行に配置され、端部が前記第１の配線板と接続されており、前記第３の主面または前記第４の主面の少なくともいずれかに電極が配設されている側面配線板と、
先端部が前記側面配線板の前記電極と接合されている信号ケーブルと、を具備し、
前記側面配線板が、前記第１の配線板の前記第２の主面側に延出していることを特徴とする光モジュール。
【請求項２】
前記第１の配線板を前記光軸の方向に延長した第１の空間内に、前記光素子、前記保持部材、前記側面配線板および前記信号ケーブルの前記先端部が含まれており、
前記保持部材を前記光軸に直交する方向に延長した第２の空間内に、前記側面配線板の前記電極が含まれていることを特徴とする請求項１に記載の光モジュール。
【請求項３】
前記側面配線板の前記第４の主面に前記電極が配設されており、前記第４の主面が、前記光軸と平行に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の光モジュール。
【請求項４】
前記側面配線板の前記第４の主面に前記電極が配設されており、前記第４の主面が、前記光軸に対して傾斜していることを特徴とする請求項２に記載の光モジュール。
【請求項５】
複数の側面配線板が、前記フェルールを囲むように直交位置、または、対向配置に配置されていることを特徴とする請求項３または請求項４に記載の光モジュール。
【請求項６】
前記複数の側面配線板で囲まれており、前記保持部材が配置されている空間を充填している樹脂部材を有することを特徴とする請求項５に記載の光モジュール。
【請求項７】
前記第１の配線板と前記側面配線板とが、セラミックまたはＭＩＤからなる一体の立体配線板であることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の光モジュール。
【請求項８】
前記保持部材の外周面と、前記側面配線板の前記第３の主面とが、当接していることを特徴とする請求項７に記載の光モジュール。
【請求項９】
少なくとも、前記第１の配線板と前記側面配線板との接続部が可撓性の一体の配線板であることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の光モジュール。
【請求項１０】
発光部または受光部を有する光素子と、
第１の主面と前記第１の主面と対向している第２の主面とを有し、前記第１の主面に前記光素子が実装されている第１の配線板と、
前記第１の配線板の前記第２の主面に、貫通孔の中心軸が前記光素子の光軸と一致するように配設されている保持部材と、
前記保持部材の前記貫通孔に挿入されている光ファイバと、
第３の主面と前記第３の主面と対向している第４の主面とを有し、前記第３の主面が前記光軸に平行に配置され、端部が前記第１の配線板と接続されており、前記第３の主面または前記第４の主面の少なくともいずれかに電極が配設されている側面配線板と、
先端部が前記側面配線板の前記電極と接合されている信号ケーブルと、
受光面と前記受光面と対向している裏面とを有し、撮像信号を出力する撮像素子と、
第５の主面と前記第５の主面と対向する第６の主面とを有し、前記第５の主面に前記撮像素子が接合されている第２の配線板と、
前記第１の配線板と前記第２の配線板とを接続している中継配線板と、を具備し、
前記側面配線板が、前記第１の配線板の前記第２の主面側に延出していることを特徴とする撮像モジュール。
【請求項１１】
前記撮像素子を光軸方向に延長した空間内に、前記第１の配線板、前記第２の配線板、前記側面配線板、前記中継配線板、前記光素子、前記保持部材、および前記信号ケーブルの先端部が含まれていることを特徴とする請求項１０に記載の撮像モジュール。
【請求項１２】
前記第２の配線板と前記中継配線板とが、セラミックまたはＭＩＤからなる一体の立体配線板であることを特徴とする請求項１１に記載の撮像モジュール。
【請求項１３】
前記側面配線板と前記第１の配線板と前記中継配線板と前記第２の配線板とが、少なくとも接続部が可撓性の一体の配線板であることを特徴とする請求項１１に記載の撮像モジュール。
【請求項１４】
前記第１の配線板、前記第２の配線板、前記側面配線板および前記中継配線板のいずれかに、電子部品が実装されていることを特徴とする請求項１０から請求項１３のいずれか１項に記載の撮像モジュール
【請求項１５】
請求項１０から請求項１４のいずれか１項に記載の撮像モジュールを、具備することを特徴とする内視鏡。
【国際調査報告】
2018092233.tif 000021
2018092233.tif 000022
2018092233.tif 000023
2018092233.tif 000024