(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体に挿入可能な挿入部と、
前記挿入部の先端側に設けられ前記被検体の像を撮像するための撮像素子と、
表面側に配置された、前記撮像素子を駆動するための電気信号線の外部導体と電気的に接続可能な駆動信号線ＧＮＤ接続部と、裏面側に配置された、前記撮像素子から延出したＧＮＤ端子と電気的に接続可能な撮像素子ＧＮＤ接続部とが設けられた回路基板と、
前記回路基板の前記駆動信号ＧＮＤ接続部と前記撮像素子ＧＮＤ接続部とを電気的に接続するとともに、前記回路基板における一側面側の外周に形成された切り欠き部に沿って設けられた、当該切り欠き部の切り欠き深さより細径の線径を有するケーブルと、
とを有することを特徴とする内視鏡装置。
【請求項２】
被検体に挿入可能な挿入部と、
前記挿入部の先端側に設けられ前記被検体の像を撮像するための撮像素子と、
前記撮像素子の信号処理を行うための回路基板と、
前記回路基板の表面側に配置された、前記撮像素子を駆動するための電気信号線の外部導体と電気的に接続可能な駆動信号線ＧＮＤ接続部と、
前記回路基板の裏面側に配置された、前記撮像素子から延出したＧＮＤ端子と電気的に接続可能な撮像素子ＧＮＤ接続部と、
前記駆動信号ＧＮＤ接続部と前記撮像素子ＧＮＤ接続部とを電気的に接続するとともに、前記回路基板における一側面側の外周に形成された切り欠き部に沿って設けられた、当該切り欠き部の切り欠き深さより細径の線径を有するケーブルと、
とを有することを特徴とする内視鏡装置。
【請求項３】
前記ケーブルは被覆の無いジャンパー線であることを特徴とする請求項１または２に記載の内視鏡装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、固体撮像素子を内視鏡の挿入部の先端部に配設した内視鏡に関し、特に、挿入部の先端部の細径化を図る内視鏡に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、細長な挿入部を体腔内に挿入して、体腔内を観察する医療用の内視鏡や機械及び化学プラントなどの管内、或いは、機械内の観察及び検査に用いる工業用の内視鏡が広く利用されている。
【０００３】
これら内視鏡には挿入部の先端部に、固体撮像素子（以下ＳＩＤと略記する）などを備えた撮像装置を配設した電子内視鏡がある。この電子内視鏡は、ＳＩＤを内蔵した細長な挿入部の先端部を、細径で曲がりくねった管内や管腔内に挿入しなければならないので先端部の外径寸法を細径化することが望まれていた。また、体腔内に挿入される電子内視鏡では、挿入部を細径にして、内視鏡の挿入部を少しでもスムーズに挿通して、患者の苦痛を和らげることが望まれていた。
【０００４】
一般的に、被写体像は、内視鏡の先端部に配設されている撮像装置を構成する対物レンズを介して、ＳＩＤの撮像面に結像するようになっている。このＳＩＤの前記対物レンズの逆方向には信号処理回路を構成する１枚ないし２枚の回路基板が配設されており、この回路基板とＳＩＤから延出する外部リードとが半田などによって固定されている。また、前記回路基板には外部装置である信号処理装置（ビデオプロセッサ）から延出する信号ケーブルの信号線が接続されている。このことにより、前記ＳＩＤの入出力信号であるＳＩＤ駆動信号やＳＩＤ出力信号及びＳＩＤ駆動電源などが前記信号ケーブル，回路基板を介してＳＩＤに伝送される。
【０００５】
前記回路基板上には駆動及び信号処理を行う周辺回路を構成する、ＳＩＤに供給する電源を整流したり、ノイズを除去したりするコンデンサや、ＳＩＤ出力を処理するＩＣや、抵抗などの電気部品が搭載されている。前記ＳＩＤとビデオプロセッサとの配線は、同軸線、単純線混合の複合ケーブルによって行われており、配線の一部としてジャンパー線が用いられている。前記ジャンパー線は特に、周辺回路を搭載した回路基板の表面と裏面とを接続するのに有効である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、一般的にコンデンサや、ＩＣ、抵抗などを搭載した回路基板の幅寸法と、ＳＩＤパッケージの幅寸法とが略々同寸法に作られていたため、ジャンパー線によって回路基板の表面側と裏面側とを接続する場合、ジャンパー線が基板外周面より外側にはみ出すことによって、撮像装置が大きくなる要因になっていた。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、撮像装置の更なる小型化を図って、内視鏡の挿入部の先端部を細径にした内視鏡を提供することを目的にしている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の内視鏡装置は、被検体に挿入可能な挿入部と、前記挿入部の先端側に設けられ前記被検体の像を撮像するための撮像素子と、表面側に配置された、前記撮像素子を駆動するための電気信号線の外部導体と電気的に接続可能な駆動信号線ＧＮＤ接続部と、裏面側に配置された、前記撮像素子から延出したＧＮＤ端子と電気的に接続可能な撮像素子ＧＮＤ接続部とが設けられた回路基板と、前記回路基板の前記駆動信号ＧＮＤ接続部と前記撮像素子ＧＮＤ接続部とを電気的に接続するとともに、前記回路基板における一側面側の外周に形成された切り欠き部に沿って設けられた、当該切り欠き部の切り欠き深さより細径の線径を有するケーブルと、とを有することを特徴とする。
本発明の第２の内視鏡装置は、被検体に挿入可能な挿入部と、前記挿入部の先端側に設けられ前記被検体の像を撮像するための撮像素子と、前記撮像素子の信号処理を行うための回路基板と、前記回路基板の表面側に配置された、前記撮像素子を駆動するための電気信号線の外部導体と電気的に接続可能な駆動信号線ＧＮＤ接続部と、前記回路基板の裏面側に配置された、前記撮像素子から延出したＧＮＤ端子と電気的に接続可能な撮像素子ＧＮＤ接続部と、前記駆動信号ＧＮＤ接続部と前記撮像素子ＧＮＤ接続部とを電気的に接続するとともに、前記回路基板における一側面側の外周に形成された切り欠き部に沿って設けられた、当該切り欠き部の切り欠き深さより細径の線径を有するケーブルと、とを有することを特徴とする。
本発明の第３の内視鏡装置は、第１または第２の内視鏡装置において、前記ケーブルは被覆の無いジャンパー線であることを特徴とする。
【０００９】
この構成によれば、回路基板上の配線に被覆の無いジャンパー線を用いることにより、被覆のあるジャンパー線に比べて、被覆厚分だけ撮像装置の小型化を図れる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図１ないし図３は本発明の一実施形態に係り、図１は内視鏡装置の概略構成を示す説明図、図２は撮像ユニットの概略構成を説明する内視鏡の先端部の長手方向断面図、図３は撮像ユニットを構成する周辺回路基板の配線状態を示す説明図である。
【００１１】
図１に示すように内視鏡装置１０は、例えば体腔内に挿入可能で挿入部２ａの先端部２ｂに対物レンズやＣＣＤなどの固体撮像素子（以下ＳＩＤと略記する）を配設して形成された撮像ユニット１を内蔵した内視鏡２と、この内視鏡２の外部装置であって内視鏡２に設けられている図示しないライトガイドファイバなどを介して照明光を供給する光源装置３や前記内視鏡２の先端部２ｂに配設した撮像ユニット１のＳＩＤへ駆動電源の供給やＳＩＤの撮像面に結像した被写体像の信号処理制御などを行なう信号処理装置であるビデオプロセッサ４を有する周辺装置５と、このビデオプロセッサ４に伝送された電気信号を変換した映像信号を受けて内視鏡画像を画面上に表示するモニタ６などによって構成されている。
【００１２】
前記内視鏡２は、体腔内などに挿入される挿入部２ａと、この挿入部２ａの手元側に位置する操作部２ｃと、この操作部２ｃの側部から延出するユニバーサルコード９などで構成されており、このユニバーサルコード９の手元側端部には前記周辺装置５に着脱自在に接続されるユニバーサルコネクタ９ａが設けられている。
【００１３】
前記撮像ユニット１内に内蔵されているＳＩＤを駆動する駆動電源の供給やＳＩＤの撮像面に結像して光電変換された被写体像の電気信号の送受は、前記挿入部２ａ，操作部２ｃ及びユニバーサルコード９内を挿通する複数の信号線からなる信号ケーブル７によって行われる。
【００１４】
なお、前記撮像ユニット１，ビデオプロセッサ４及び前記撮像ユニット１と前記ビデオプロセッサ４とを接続する信号ケーブル７とによって撮像装置８が構成されている。
【００１５】
図２に示すように撮像ユニット１は、対物レンズ群２０と撮像部３０とで構成されている。
前記撮像部３０は、ＳＩＤチップ３１，セラミックベース３３，コバール板３３ａ，カバーガラス３４及び複数の外部リード３６，３６，…とで主に構成されており、このＳＩＤチップ３１に配設されたカバーガラス３４の前面に設けられているフィールドレンズ３２をＳＩＤホルダー２５に一体的に固定している。
【００１６】
前記対物レンズ群２０は、第１のレズ枠２１，第２のレンズ枠２２，第３のレンズ枠２３及び絶縁枠２４とで構成されており、前記第１のレンズ枠２１及び第２のレンズ枠２２には必要な光学レンズが組み込まれている。そして、前記対物レンズ群２０でとらえた光学像が前記ＳＩＤチップ３１の撮像面に結像するように第１のレンズ枠２１と第２のレンズ枠２２との位置関係を調節してピント出し調整を行った後、この対物レンズ群２０をＳＩＤホルダー２５に水密に接着固定している。
【００１７】
前記撮像部の電装部である外部リード３６は、駆動系外部リード３６ａと画像出力系外部リード３６ｂとに分けられている。
前記駆動系外部リード３６ａにはコの字板４６を通して信号ケーブル７の同軸線７１ａの芯線７１ｂが電気的に接続され、前記画像出力系外部リード３６ｂにはＩＣチップ４１、コンデンサ４４等を搭載して周辺回路を形成する回路基板４０の回路パターン４７に電気的に接続されている。
【００１８】
前記ＩＣチップ４１は、回路基板４０にダイボンディングされた後、ボンディングワイヤ４２により配線され、封止樹脂４３によって封止されている。
【００１９】
本実施例では図２及び図３に示すようにＧＮＤの配線に、回路基板４０の表面側と裏面側とを接続する被覆のない例えば軟銅線からなるジャンパー線７７を使用し、このジャンパー線７７が回路基板４０の外周面から出っ張ることがないように、切り欠き部４８を形成している。この切り欠き部４８を形成する際、前記ジャンパー線７７に被覆のないジャンパー線７７を使用しているので、ジャンパー線７７の線径よりやや大きめの切り欠き部４８を形成することにより、切り込み量を小さくして回路基板４０の小型化を図っている。
【００２０】
なお、前記ジャンパー線７７の一端は、信号線７１の外部導体とＧＮＤとを束ねてコの字板４６に半田によって電気的、機械的に接続固定され、他端を画像出力系外部リード３６ｂのＧＮＤ端子に電気的に接続している。
【００２１】
また、前記撮像部３０には補強接着剤層８１、絶縁接着剤層８２、充填接着剤層８３などが設けられており、各接着剤層によって電気部品等を段階的に覆う一方、最外装にシールド枠２６を設け、このシールド枠２６に熱収縮チューブ２７を被覆して絶縁構造に構成している。
【００２２】
さらに、前記ジャンパー線７７のように細かいきんくのある線の材質を軟銅線の代わりに銀メッキ高張力銅合金とすることにより、曲げに対する耐性が向上して断線などの不具合を無くせる。
【００２３】
このように、周辺回路基板の表面側と裏面側とを切り欠き部を介して接続する配線に被覆のないジャンパー線を使用することによって、ジャンパー線が周辺回路基板の外周面から出っ張らないように形成する切り欠き部の切り込み量を最小にして周辺回路基板の小型化を図ることができる。このことにより、撮像部の細径化、しいては内視鏡の先端部の細径化が可能になる。
【００２４】
また、周辺回路基板の配線に被覆のないジャンパー線を使用することによって、予めジャンパー線の長さを決め、各ジャンパー線の長さ毎に所定の長さだけ被覆を剥がす作業が不要になると共に、ジャンパー線の硬度が全長に渡って一定になるので配線時の３次元的なフォーミング作業が向上して、撮像部組立の作業性が大幅に向上させることができる。
【００２５】
なお、図２に示すように信号ケーブル７は、複数の同軸線と複数の単純線とからなる信号線７１を寄り合わせ、その外周に図示しない総合シールドを巻き、この総合シールドの外周に、前記信号線７１を保護するため例えば合成樹脂からなるケーブル保護チューブ７２を設けて構成されている。このケーブル保護チューブ７２端部には信号線７１とケーブル保護チューブ７２とを一体的に連結固定する糸巻部７３が設けられている。
【００２６】
このように、信号線とケーブル保護チューブとを一体的に連結固定する糸巻部をケーブル保護チューブ端部に設けることによって、内視鏡の挿入部を湾曲させたときなどに信号線とケーブル保護チューブとが一体になって伸縮するので、信号線を保護するケーブル保護チューブだけが引けて、信号線等がむき出しの状態になって断線することを防止して、信号線の耐性の向上を図ることができる。
【００２７】
また、図２に示すように対物レンズ群２０のＳＩＤ側を構成する第２のレンズ枠２２のＳＩＤ側外周面に、接着剤を流し込んで溜めておくことのできる接着剤溜まりとなる凹部２２ａを設けられている。この凹部２２ａに接着剤を溜めておくことにより、第２のレンズ枠２２がＳＩＤホルダー２５に確実に接着固定される。そして、外観がほとんど同じ形状で光学特性である明るさやしぼりなどが異なる前記対物レンズ群２０については、レンズの種類を外観を見て判別することができるよう、前記第２のレンズ枠２２のＳＩＤ側外周面に設ける凹部２２ａを判別手段としている。即ち、前記第２のレンズ枠２２のＳＩＤ側外周面に設ける凹部２２ａの本数を変えることによって、対物レンズ群２０の明るさや絞りの判別が行えるようにしている。本図においては第２のレンズ枠２２に２本の凹部２２ａを設けている。
【００２８】
このように、対物レンズ群を構成するＳＩＤ側のレンズ枠のＳＩＤ側外周面に接着剤溜まりと対物レンズ群の光学特性の判別手段となる凹部を設けることによって、レンズ枠とＳＩＤホルダーとの接着信頼性を大幅に向上させることができると共に、外観が略々同形状の対物レンズ群の光学特性を凹部の本数によって容易に識別することができる。このことにより、撮像部の組立効率が向上する。
【００２９】
さらに、前記シールド枠２６とＳＩＤホルダー２５とは放射ノイズの防止や外部から受けるノイズによる悪影響を防止するため、電気的に導通されていることが望ましい。一般的にＳＩＤホルダー２５は、対物光学系の一部であるので、黒色部材を塗装や蒸着、腐食処理等の黒染処理によって、このＳＩＤホルダー２５の内周面に黒染部を設けるようにしていた。しかし、ＳＩＤホルダー２５の内周面に黒染処理を施す際、内周面だけに選択的に処理を施すことが理想的であるが、ほとんどの場合外周面にも黒染処理が施されてしまう。このため、シールド枠２６とＳＩＤホルダー２５との電気的導通を図るために、意図的に黒染部を取り除く作業を行わなければならず、この作業が煩わしいものであった。そこで、本実施形態では図２に示すようにＳＩＤホルダー２５の外周面とシールド枠２６の内周面とを重ね合わせて電気的導通を図るのではなく、図３に示すようにＳＩＤホルダー２５の端面をシールド枠２６の端面に突き当てて導通を図っている。
【００３０】
このように、シールド枠及びＳＩＤホルダー両者の端面どおしを突き当てて導通を図ることによって、シールド枠の内周面とＳＩＤホルダの外周面との導通を図るために、シールド枠の内周面の黒染部を除去する作業を無くして、シールド効果を確実に得ることができる。
【００３１】
ところで、撮像部３０を構成する回路基板４０上には、例えばＳＩＤチップ３１に供給する電源を整流したり、ノイズを除去したりするコンデンサとしてチップコンデンサなどの電気部品が用いられている。しかし、このチップコンデンサが小さいため、回路基板４０上にチップコンデンサを配置する際、正規の位置に配置させることが難しく、実装密度を低下させる要因の１つになっていた。このため、実装部品の実装精度の向上が望まれていた。
【００３２】
図４に示すように本実施形態においてはチップコンデンサ５１やチップコンデンサ５２を実装するにあたって、チップコンデンサ５１の横幅寸法ａと回路基板４０上の回路パターン５１ａの幅寸法ｂとを略々同寸法に設定して、半田付け後に、チップコンデンサ５１の位置ずれを防止している。なお、チップコンデンサー５２についても同様であり、コンデンサー５２の幅寸法ｃに対する回路パターン５２ａの幅寸法ｄとを略々同寸法に設定している。
【００３３】
即ち、チップコンデンサと、このチップコンデンサが接続される回路パターン（ランド）幅とを略同寸法にすることにより、半田が溶融したときチップコンデンサが溶融半田の表面張力によって、所定の実装位置から位置ずれすることなく配置されるようになっている。
【００３４】
このように、回路基板上に実装される電気部品の幅寸法に対する回路パターンの幅寸法を略々同寸法に設定することにより、半田が溶融したとき実装部品の位置を溶融半田の表面張力で保持して、実装部品の位置ずれを防止して所定の位置に実装することができる。このことにより、実装部品の実装精度が向上して実装密度が高まり小型化が可能になって、内視鏡の挿入部を小型化して患者の苦痛軽減、術者の操作性の向上が図れる。
【００３５】
ところで、内視鏡を構成する際、ＳＩＤパッケージが１種類だけしか用意されていない場合、異なる内部レイアウトになる異機種の内視鏡を構成することが難しく、設計の自由度が損なわれるという問題があった。そこで、図５に示すように本実施形態では同一種類のＳＩＤチップ６１を、図に示すように左下端部に切り欠き部６２ａを形成したＳＩＤパッケージ６２と、右下端部に切り欠き部６３ａを形成したＳＩＤパッケージ６３とに実装している。
【００３６】
このように、同一のＳＩＤチップを、左下端部に切り欠き部を有するＳＩＤパッケージと右下端部に切り欠き部を有するＳＩＤパッケージとに実装して２種類のＳＩＤパッケージを構成することにより、レイアウトに適したＳＩＤパッケージを選択的に使用することができる。このことにより、異なる内部レイアウトをもつ異機種の内視鏡の構成が可能になって設計の自由度が増す。
【００３７】
ところで、電子内視鏡ではシールド性を確保するためにＳＩＤチップ及び周辺回路基板を金属製のシールド枠で覆って撮像ユニットとして構成しているが、湾曲部を湾曲させた際などに撮像ユニットに外力が働き、この外力が周辺回路基板に直接的な影響を与えて導通不良などの電気的な不具合を生じさせることがあった。そこで、図６に示すように本実施形態においては撮像ユニット８０に加えられた外力が回路基板８１に直接的に働いて信号線７の断線などの不具合を防止するため、前記回路基板８１がシールド枠８２内に納まるように配置している。つまり、回路基板８１の後端部とシールド枠８２の後端部との位置関係を比べると、前記回路基板８１の後端部がシールド枠８２の後端部に対して寸法ｅだけ内側に配置されるようになっている。
【００３８】
このように、回路基板の後端部の位置をシールド枠の後端部の位置より所定寸法だけ内側に配置させることによって、たとえ外部応力が撮像ユニットにかかった場合でも回路基板に外部応力が係ることを防止して、撮像ユニットの耐性を向上させることができる。
【００３９】
ここで、図７に示すように外部リード３６ａと回路基板１０１のランドとの接続を、配線ケーブル１０２を切り欠き部１０３を介して行うときの配線手順の１例を説明する。
【００４０】
まず、信号ケーブル７のプレフォームを行う。次に、信号ケーブル７の信号線７１とコの字板４６とを半田付けする。次いで、回路基板１０１と外部リード３６ｂとを半田付けする。そして、信号ケーブル７１と外部リード３６ａとの半田付けを行う。そして、最後に、配線ケーブル１０２の外部リード３６ａ及びランドへの半田付けを行う。
上述に示した組立順序で行うことにより、組立て性を向上させることができる。
【００４１】
なお、図８に示すように信号線７１を回路基板１０１の裏面側から切り欠き部１０３を介して表面側にまわして配線する際、切り欠き部１０３の切り欠き寸法が限られた寸法値であるので、この切り欠き部１０３に複数の信号線７１を通す際には、これら複数の信号線７１を並べて通すことが望ましく、回路基板１０１に配線する際に、信号線７１どおしを予めよじって束ねておくことにより、信号線７１がばらばらにならず、可撓性が増して作業性が向上する。
【００４２】
尚、本発明は、以上述べた実施形態のみに限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能である。
【００４３】
［付記］
以上詳述したような本発明の上記実施形態によれば、以下の如き構成を得ることができる。
【００４４】
（１）挿入部の先端部に内蔵された固体撮像素子及びこの固体撮像素子の駆動または出力信号の処理を行う周辺回路を設けた回路基板を設けた内視鏡と、前記回路基板の周辺回路の信号を処理する外部装置である信号処理装置とを有する内視鏡装置において、
前記回路基板上の周辺回路を構成する配線に、被覆のないジャンパー線を用いた内視鏡装置。
【００４５】
（２）挿入部の先端部に内蔵された固体撮像素子及びこの固体撮像素子の駆動または出力信号の処理を行う周辺回路を設けた回路基板を設けた内視鏡と、前記回路基板の周辺回路の信号を処理する外部装置である信号処理装置とを有する内視鏡装置において、
回路基板上に設ける回路パターンの幅寸法をこの回路パターンに接続する電気部品の幅寸法と同寸法に設定した内視鏡装置。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、撮像装置の更なる小型化を図って、内視鏡の挿入部の先端部を細径にした内視鏡を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１ないし図３は本発明の一実施形態に係り、図１は内視鏡装置の概略構成を示す説明図
【図２】撮像ユニットの概略構成を説明する内視鏡の先端部の長手方向断面図
【図３】撮像ユニットを構成する周辺回路基板の配線状態を示す説明図
【図４】回路基板上に実装される電気部品の幅寸法と回路パターンの幅寸法との関係を示す説明図
【図５】ＳＩＤパッケージの外観形状を示す説明図
【図６】回路基板とシールド枠との位置関係を説明する図
【図７】撮像部の配線手順の１例を説明する図
【図８】回路基板の裏面側から切り欠き部を介して表面側に配線するときの信号ケーブルの状態を示す説明図
【符号の説明】
３１…ＳＩＤチップ
４０…回路基板
７７…ジャンパー線
【図１】
0003850077.tif 000002
【図２】
0003850077.tif 000003
【図３】
0003850077.tif 000004
【図４】
0003850077.tif 000005
【図５】
0003850077.tif 000006
【図６】
0003850077.tif 000007
【図７】
0003850077.tif 000008
【図８】
0003850077.tif 000009