JP2011050497A - 撮像装置及び電子内視鏡 - Google Patents

Abstract

【課題】高画質の画像を得られ、挿入部の細径化等を図れる小型の撮像装置を提供する。
【解決手段】撮像装置３０は、撮像素子５２と、撮像素子用バイパスコンデンサー５９を搭載した第１回路基板５４と、第２回路基板５５とを備えている。第１基板５４は撮像素子５２に接続される。第２基板５５は、脚部基板５５ｄ１、５５ｄ２とケーブル接続部５５ｅとを備える。脚部基板５５ｄ１、５５ｄ２は、第１基板５４上に配置されて、バイパスコンデンサー５９が配設される凹部１２５を構成すると共に、第１基板５４との接続部を構成する。接続部５５ｅには駆動信号線、映像信号線及び電源線が接続される。撮像素子５２と接続部５５ｅとを接続する配線は、脚部基板５５ｄ２を介して第１基板５４及び第２基板５５に設けられる。撮像素子５２と接続部５５ｅとを第１ＩＣ１２１を介して接続する配線は、脚部基板５５ｄ１を介して第１基板５４及び第２基板５５に設けられる。
【選択図】図５

Description

本発明は、撮像素子と、この撮像素子に接続される能動電子回路、電源用電子部品等を搭載した回路基板とを備える撮像装置に関する。

医療分野及び工業分野において、内視鏡が広く利用されている。内視鏡には撮像装置が組込まれた構成の所謂電子内視鏡がある。この電子内視鏡では、患者の体腔内、或いはジェットエンジン内部等の内視鏡画像を、外部装置であるモニタ等の表示装置に表示させて観察を行える。

例えば、特許文献１には、効率良く固体撮像素子の熱を放熱して、この固体撮像素子の電気特性を向上可能な小型の撮像装置が示されている。この撮像装置は、固体撮像素子、この固体撮像素子に接続される可撓性基板と、可撓性基板に搭載されたコンデンサー、ＩＣ等の電子部品とを備えている。そして、この特許文献１には、電子部品を積層基板に形成した凹部と、可撓性基板との空間に配置する構成が開示されている。

近年、撮像装置により取得する内視鏡画像の高画質化が進んでいる。そして、高画質の画像を取得するため、撮像装置では撮像素子の画素数が増加し、この撮像素子の駆動信号に高周波が使用される。

特開２００２−２９１６９３号公報

しかしながら、上述した撮像装置では、搭載される電子部品が増加されて撮像装置が大型化する不具合、或いは、信号線の本数の増加に伴って挿入部が太径化する不具合等が生じるおそれがある。また、映像信号にノイズが重畳する混信を防止して、高画質の内視鏡画像を安定して得られるようにしなければならない。さらに、駆動信号などを生成する能動電子回路部品が撮像装置の基板に搭載される場合、能動電子回路部品の駆動によるノイズが撮像素子用電源、或いは映像信号に重畳すると画像劣化が生じてしまう。そして、撮像素子、能動電子回路部品の電源にノイズが重畳してしまうと、撮像素子、能動電子回路部品に動作不良が生じることにより、画像劣化が生じてしまう。

本発明は上記事情に鑑みなされたもので、高画質の画像を得られ、挿入部の細径化等を図れる小型の撮像装置を提供することを目的にしている。

本発明の撮像装置は、撮像素子と、前記撮像素子に接続され、撮像素子と信号授受用の配線が形成された第１の回路基板と、前記第１の回路基板との電気的及び機械的に接続される接続部と、能動電子回路部品と前記能動回路電子部品が搭載される配線部と、複合ケーブルに挿通された駆動信号、映像信号を伝送する信号線及び電力を供給する電源線が接続されるケーブル接続部が形成された第２の回路基板とを備え、前記撮像素子と前記ケーブル接続部とを直接接続する配線を有する第１の接続部と、前記撮像素子と前記ケーブル接続部とを前記能動電子回路部品を介して接続する配線を有する第２の接続部とを所定距離離間する位置に形成してある。

本発明によれば、高画質の画像を得られ、挿入部の細径化等を図れる小型の撮像装置を実現することができる。

撮像装置を備える電子内視鏡を含む内視鏡システムを説明する図 撮像装置の構成を説明する図 第２回路基板に接続される１本の撮像ケーブルと撮像枠との関係を説明する図 第２回路基板に接続される２本に分けた撮像ケーブルと撮像枠との関係を説明する図 撮像装置の要部である撮像素子ユニットの構成を説明する図 撮像素子の画素面を正面から見たときの図 撮像素子電源用電子部品が搭載される第１回路基板の一面側を説明する展開図 切断して回路基板を形成したとき、基板の表裏の配線が短絡することを防止する回路基板の一構成例を示す図 切断して回路基板を形成したとき、基板の表裏の配線が短絡することを防止する回路基板の他の構成例にかかる正面図 図９の回路基板の側面図 図５の矢印Ａ方向から能動電子回路及び能動電子回路電源用電子部品を搭載した第２回路基板を見たときの図 図５の矢印Ｂ方向から能動電子回路及び能動電子回路電源用電子部品を搭載した一対の脚部を備える第２回路基板を見たときの図 撮像装置における映像信号の伝送経路と駆動信号の伝送経路と撮像素子用電源の供給経路とを説明する図 積層基板である第２回路基板のグランド用基板を説明する図 撮像素子の高さ寸法が低い撮像素子を備える撮像装置の構成例を説明する図

以下、図面を参照して本発明の撮像装置を説明する。
図１に示す電子内視鏡システム１は、本発明の撮像装置を備える電子内視鏡（以下、内視鏡と略記する）２と、光源装置３と、ビデオプロセッサ４と、表示装置であるモニタ５とを備えて構成されている。内視鏡２は、長尺で細長な挿入部９と、操作部１０と、電気ケーブルであるユニバーサルケーブル１７とを備えて構成されている。

内視鏡２の挿入部９は、先端から順に、先端部６、湾曲部７、可撓管部８を連設して構成されている。操作部１０は、挿入部９を構成する可撓管部８の基端側に連設されている。操作部１０には、挿入部９の湾曲部７を湾曲操作するための湾曲操作ノブ１１、送気送水ボタン１４ａ、吸引ボタン１４ｂ、各種内視鏡機能のスイッチ１５等が設けられている。湾曲操作ノブ１１は、湾曲部７を上下方向に湾曲操作するための上下湾曲操作ノブ１２と、湾曲部７を左右方向に湾曲操作するための左右湾曲操作ノブ１３とを備えている。

符号１６は処置具チャンネル挿通部であり、処置具チャンネルに連通する開口である。各種処置具は、処置具チャンネル挿通部１６を介して処置具チャンネルに挿通される。

操作部１０から延出されるユニバーサルケーブル１７は、その端部に光源装置３に着脱自在な内視鏡コネクタ１８を有している。内視鏡コネクタ１８には映像用ケーブル１９の映像用コネクタ１９Ｂが着脱自在に接続される。映像用ケーブル１９の他端部にはプロセッサ用コネクタ１９Ａが備えられており、ビデオプロセッサ４に着脱自在である。

ビデオプロセッサ４は、内視鏡画像を表示するモニタ５と電気的に接続される。ビデオプロセッサ４は、内視鏡２の撮像装置によって光電変換されて伝送された撮像信号を最適な映像信号に処理してモニタ５に出力する。

なお、本実施形態の内視鏡２は、ライトガイドバンドルによって、光源装置３から先端部６まで照明光を伝送するタイプである。符号２１は観察窓であり、撮像装置を構成する。符号２２は照明窓であり、ライトガイドバンドルによって伝送された照明光が観察部位に向けて照射される。符号２３は先端開口であり、処置具チャンネルの先端側開口と吸引用開口とを兼ねている。符号２４はノズルであり、観察窓２１に向けて洗浄液、或いは空気を噴出して、観察窓２１の表面に付着した体液等を除去する。

図２に示すように撮像装置３０は、対物レンズユニット４０と撮像素子ユニット５０とを備えて構成されている。対物レンズユニット４０は、観察窓２１である対物レンズ、両凸レンズ４１等の光学レンズと、フィルタ４２と、間隔環４３と、これら観察窓２１、両凸レンズ４１、フィルタ４２及び間隔環４３を固設するレンズ枠４４とを備えて構成されている。

撮像素子ユニット５０は、撮像素子５２と、撮像ホルダ５３と、第１回路基板５４と、第２回路基板５５と、例えば２本の複合ケーブル５６ａ、５６ｂと、撮像装置外装枠（以下、撮像枠と記載する）５７とを主に備えて構成されている。

本実施形態において、撮像素子ユニット５０は、２つの複合ケーブル５６ａ、５６ｂを第２回路基板５５に接続する構成である。これは、１本の複合ケーブルを使用した場合、図３の二点鎖線に示すようにケーブル５６の直径が太径になって、撮像枠５７の内面よりケーブル５６が大きくなり、撮像装置３０が大型化して挿入部９を太径にする要因になる。本実施形態の撮像装置３０では、図４に示すように撮像枠５７の内面にケーブルが収まるように、２つの複合ケーブル５６ａ、５６ｂに分けることで小型化を可能にしている。

図２−図１３を参照して撮像素子ユニット５０の詳細を説明する。
撮像素子５２は、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）チップ、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）チップ等である。図２、図５に示すように撮像素子５２の受光面５１側にガラスリッド５８ａが接着固定され、このガラスリッド５８aには更に受光面５１の中心に対して芯出しされたカバーガラス５８ｂが接着固定される。 図６に示すように撮像素子５２は、その受光面５１側に、複数のランド７１、７２、…を備えて構成される接続ランド７０を有している。符号７１は電源用ランドであり、符号７２はグランド用ランドであり、符号７３ａ、７３ｂ、７３ｃ、７３ｄは駆動信号用ランドであり、符号７４ａ、７４ｂは映像信号用ランドである。

図２に示す撮像ホルダ５３は、例えばステンレス鋼で形成されている。撮像ホルダ５３の内面所定位置には、撮像素子５２の受光面側に配設された芯出しカバーガラス５８ｂが接着によって一体的に固定されている。また、ガラスリッド５８ａの周囲にも接着剤２５が均等に塗布されている。つまり、撮像素子５２は、芯出しカバーガラス５８ｂ、ガラスリッド５８ａを介して撮像ホルダ５３に位置出しがなされ固定される。ガラスリッド５８ａは、このガラスリッド５８ａの周囲に塗布された接着剤２５によって、撮像ホルダ５３に安定して強固に固定されている。撮像ホルダ５３の先端部内面には、対物レンズユニット４０を構成するレンズ枠４４の基端部が配置される。レンズ枠４４と撮像ホルダ５３とは、ピント等の位置調整を完了した後、例えば半田、或いは接着剤２６によって接合される。

第１回路基板５４は、柔軟性を有する例えばフレキシブルプリント基板であり、第２回路基板５５、撮像素子５２の電源電圧安定化のための撮像素子用バイパスコンデンサー５９が搭載されている。図７に示すように第１回路基板５４は折り曲げ部５４ａを有し、第１回路基板５４は図５に示すように折り曲げ部５４ａで折り曲げられて撮像素子５２に接続される。

図７に示すように第１回路基板５４は、その一面に、撮像素子接続ランド８０、配線パターン９０、及び接続部用ランド１０１ａ、１０１ｂ、…を備えている。そして、接続部用ランド１０１ａ、１０２ａには、撮像素子用バイパスコンデンサー５９が実装される。

撮像素子接続ランド８０は、前記接続ランド７０が備える複数のランド７１、７２、…にバンプ７５を介して接続されるランド８１、８２、…である。符号８１は撮像素子電源用ランドであり、電源用ランド７１に接続される。符号８２は撮像素子グランド用ランドであり、グランド用ランド７２に接続される。符号８３ａ、８３ｂ、８３ｃ、８３ｄは撮像素子駆動信号用ランドであり、それぞれ駆動信号用ランド７３ａ、７３ｂ、７３ｃ、７３ｄに接続される。符号８４ａ、８４ｂは撮像素子映像信号用ランドであり、それぞれ映像信号用ランド７４ａ、７４ｂに接続される。

配線パターン９０は、一端側が撮像素子接続ランド８０のランド８１、８２、…に接続された配線９１ａ、９１ｂ、９２ａ、９２ｂ、…である。符号９１ａは先端側撮像素子電源用配線であり、先端が撮像素子電源用ランド８１に接続され、基端は第１コンデンサー接続部用ランド１０１ａに接続されている。符号９１ｂは基端側撮像素子電源用配線であり、先端が第１コンデンサー接続部用ランド１０１ａに接続され、基端は撮像素子電源接続部用ランド１０１ｂに接続されている。符号９２ａは先端側撮像素子グランド用配線であり、先端が撮像素子グランド用ランド８２に接続され、他端は第２コンデンサー接続部用ランド１０２ａに接続されている。符号９２ｂは基端側撮像素子グランド用配線であり、一端が第２コンデンサー接続部用ランド１０２ａに接続され、他端は撮像素子グランド接続部用ランド１０２ｂに接続されている。符号９３ａ、９３ｂ、９３ｃ、９３ｄは駆動信号用配線であり、一端がそれぞれ撮像素子駆動信号用ランド８３ａ、８３ｂ、８３ｃ、８３ｄに接続され、他端はそれぞれ駆動信号接続部用ランド１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃ、１０３ｄに接続されている。符号９４ａ、９４ｂは映像信号用配線であり、一端がそれぞれ撮像素子映像信号用ランド８４ａ、８４ｂに接続され、他端はそれぞれ映像信号接続部用ランド１０４ａ、１０４ｂに接続されている。

なお、撮像素子電源接続部用ランド１０１ｂ及び撮像素子グランド接続部用ランド１０２ｂは、第２回路基板５５の後述する第２脚部が配置される領域内の所定位置に設けられている。第１コンデンサー接続部用ランド１０１ａ及び第２コンデンサー接続部用ランド１０２ａは、撮像素子用バイパスコンデンサー５９が配置される領域内の所定位置に設けられている。駆動信号接続部用ランド１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃ、１０３ｄ及び映像信号接続部用ランド１０４ａ、１０４ｂは、第２回路基板５５の後述する第１脚部が配置される領域内の所定位置に設けられている。

図５に示す第２回路基板５５は積層基板で構成され、例えば、配線部である第１電子部品配線層１１１を備える第１搭載基板５５ａ、第２電子部品配線層１１２を備える第２搭載基板５５ｂ、第１グランド層１１３及び第２グランド層１１４を備えるグランド用基板５５ｃ、第１回路基板先端側接続層１１５ａを備え、第１脚部を構成する先端側脚部基板５５ｄ１、第１回路基板基端側接続層１１５ｂを備え、第２脚部を構成する基端側脚部基板５５ｄ２等を備えて構成されている。

第１回路基板５４の矢印Ｂ方向の面である一面側には図８に示すように導体膜が形成されたグランド用ベタ配線部９６（以下、ベタ配線部９６と略記する）が設けられている。ベタ配線部９６の周辺部であって、他面側に設けられている撮像素子ランド８０及び接続用ランド１０１ｂ、１０２ｂに対応する部分にはベタ配線除去部９７ａ、９７ｂが設けられている。
第１回路基板５４は、基板面を形成後に切断して作ることが一般的であるので、切断時に発生するダレによって、第１回路基板５４の一面側に設けられるベタ配線部９６と、他面側に設けられる撮像素子ランド８０及び接続用ランド１０１ｂ、１０２ｂの配線とが短絡しない構成となっている。

なお、第１回路基板４５は、上述の構成に限らず以下の図９、図１０に示すように構成して切断時に発生するダレによって、基板の表裏の配線が短絡しない構成にしてもよい。
すなわち、図９、図１０に示すように基板の端部の一方の面に信号線用ランド９８を設け、他方の面に配線パターン９９を設けている。信号線用ランド９８の基板端面側には配線パターン９９に対応する位置に、この配線パターン９９より大きなランド除去部１００が設けられている。
前述の通り、回路基板の表裏で異なる信号線が基板端部まで形成される場合、端部において、何れかの配線を基板端より内側に一部だけ逃がすことにより、切断時に発生する配線ダレによる短絡を防止できる構成になっている。

第１搭載基板５５ａの第１電子部品配線層１１１には、撮像素子出力信号の処理を行う第１能動電子回路（例えば、ＣＤＳ回路）を構成する第１ＩＣ１２１と、その第１ＩＣ１２１に近接して第１能動電子回路電源用電子部品である第１バイパスコンデンサー１２２とが実装されている。また、第２搭載基板５５ｂの第２電子部品配線層１１２には、撮像素子を駆動する駆動信号を生成する第２能動電子回路を構成する第２ＩＣ１２３と、その第２ＩＣ１２３に近接して第２能動電子回路電源用電子部品である第２バイパスコンデンサー１２４が実装されている。

先端側脚部基板５５ｄ１は、第１回路基板５４上の撮像素子近位側、すなわち撮像素子５２の折り曲げ部５４ａに近接して配置される。一方、基端側脚部基板５５ｄ２は、第１回路基板５４上の撮像素子遠位側、すなわち撮像素子５２から離間した、第１回路基板５４の基端側に配置される。第１回路基板５４上に配置される一対の脚部基板５５ｄ１、５５ｄ２は、第１回路基板５４に搭載された撮像素子用バイパスコンデンサー５９が配設される凹部１２５を構成する。本実施形態においては、凹部１２５の底面に第２電子部品配線層１１２を構成して第２ＩＣ１２３及び第２バイパスコンデンサー１２４を、撮像素子用バイパスコンデンサー５９に対して積層する形態で配設している。

本実施形態において、基端側脚部基板５５ｄ２よりさらに撮像素子遠位側に突出する凸部をケーブル接続部５５ｅとしている。

そして、ケーブル接続部５５ｅの第１回路基板５４に対向する一面側である第２電子部品配線層１１２側には複合ケーブル５６ｂが備える信号線、電源線をそれぞれ接続するための後述する信号線用ランド１４３、電源線用ランド１４１、１４２、１４３ａ、１４３ｂが設けられ、第２電子部品配線層１１２に対設する第１電子部品配線層１１１側には複合ケーブル５６ａが備える信号線、電源線をそれぞれ接続するための後述する映像信号線用ランド１３３ａ、１３３ｂ、電源線用ランド１３１、第１ＩＣグランド線用ランド１３２が設けられている。

第１ＩＣ１２１と第２ＩＣ１２３との位置関係は、第１ＩＣ１２１の外形と第２ＩＣ１２３との外形とを回路基板の配線面に平行な面に投影した際に互いに重なり合わない位置関係になっている。言い換えると、第１ＩＣ１２１と第２ＩＣ１２３とは、オーバーラップしない位置関係で配置されている。つまり、第１ＩＣ１２１と第２ＩＣ１２３とが離間して、クロストークの影響が受け難い構成となっている。

図１１に示すように第１ＩＣ１２１及び第１バイパスコンデンサー１２２が実装された第１搭載基板５５ａの第１電子部品配線層１１１には、映像信号用ランド１３４ａ、１３４ｂ、第１ＩＣ電源線用ランド１３１、第１ＩＣグランド線用ランド１３２、映像信号線用ランド１３３ａ、１３３ｂ、配線１３５ａ、１３５ｂ…が設けられている。

符号１３５ａ、１３５ｃは先端側映像信号用配線であって、映像信号用ランド１３４ａ、１３４ｂと第１ＩＣ１２１とをそれぞれ接続する。符号１３５ｂ、１３５ｄは基端側映像信号用配線であって、第１ＩＣ１２１と映像信号線用ランド１３３ａ、１３３ｂとをそれぞれ接続する。符号１３５ｅは先端側第１ＩＣ電源用配線であって、第１ＩＣ１２１と第１バイパスコンデンサー１２２とを接続する。符号１３５ｆは基端側第１ＩＣ電源用配線であって、第１バイパスコンデンサー１２２と第１ＩＣ電源線用ランド１３１とを接続する。符号１３５ｇは先端側第１ＩＣグランド用線であって、第１ＩＣ１２１と第１バイパスコンデンサー１２２とを接続する。符号１３５ｈは基端側ＩＣグランド用配線であって、第１バイパスコンデンサー１２２と第１ＩＣグランド線用ランド１３２とを接続する。符号１３６ａ、１３６ｂは映像信号用貫通ビアホールであり、映像信号用ランド１３４ａ、１３４ｂと、第１回路基板先端側接続層１１５ａに設けられた後述する映像信号用ランド１４４ａ、１４４ｂとをそれぞれ接続する。符号１３７はグランド用貫通ビアホールであり、第１ＩＣグランド線用ランド１３２とグランド用基板５５ｃの第１グランド層１１３とを接続する。

なお、映像信号用ランド１３４ａ、１３４ｂは、先端側脚部基板５５ｄ１が配置される領域内の所定位置に、映像信号接続部用ランド１０４ａ、１０４ｂに対応して設けられている。一方、第１ＩＣ電源線用ランド１３１、第１ＩＣグランド線用ランド１３２、及び映像信号線用ランド１３３ａ、１３３ｂはケーブル接続部５５ｅの所定位置に設けられている。

図１２に示すように先端側脚部基板５５ｄ１の第１回路基板先端側接続層１１５ａには、映像信号用ランド１４４ａ、１４４ｂ、駆動信号用ランド１４６ａ、１４６ｂ、１４６ｃ、１４６ｄが設けられ、基端側脚部基板５５ｄ２の第１回路基板基端側接続層１１５ｂには撮像素子電源用ランド１４８ａ、撮像素子グランド用ランド１４８ｂが設けられている。

一方、第２ＩＣ１２３及び第２バイパスコンデンサー１２４が実装された第２搭載基板５５ｂの第２電子部品配線層１１２には撮像素子電源線用ランド１４１、撮像素子グランド線用ランド１４２、パルス信号線用ランド１４３、第２ＩＣ電源線用ランド１４３ａ、第２ＩＣグランド線用ランド１４３ｂ、配線１４５ａ、１４５ｂ…が設けられている。符号１４５ａ、１４５ｂ、１４５ｃ、１４５ｄは駆動信号用配線であって、各駆動信号用配線１４５ａ、１４５ｂ、１４５ｃ、１４５ｄと、各駆動信号用ランド１４６ａ、１４６ｂ、１４６ｃ、１４６ｄとは駆動信号用貫通ビアホール１４７ａ、１４７ｂ、１４７ｃ、１４７ｄによってそれぞれ接続されている。符号１４５ｅは先端側第２ＩＣ電源用配線であって、第２ＩＣ１２３と第２バイパスコンデンサー１２４とを接続する。符号１４５ｆは基端側第２ＩＣ電源用配線であって、第２バイパスコンデンサー１２４と第２ＩＣ電源線用ランド１４３ａとを接続する。符号１４５ｇは先端側第２ＩＣグランド用配線であって、第２ＩＣ１２３と第２バイパスコンデンサー１２４とを接続する。符号１４５ｈは基端側第２ＩＣグランド用配線であって、第２バイパスコンデンサー１２４と第２ＩＣグランド線用ランド１４３ｂとを接続する。符号１４５ｉはパルス信号用配線であって、第２ＩＣ１２３とパルス信号線用ランド１４３とを接続する。符号１４５ｋは撮像素子電源用配線であって、この撮像素子電源用配線１４５ｋと撮像素子電源用ランド１４８ａとは撮像素子電源用貫通ビアホール１４９ａによって接続されている。符号１４５ｍは撮像素子グランド用配線であって、この撮像素子グランド用配線１４５ｍと撮像素子グランド用ランド１４８ｂとは撮像素子グランド用貫通ビアホール１４９ｂによって接続されている。符号１５０はグランド用貫通ビアホールであり、第２ＩＣグランド線用ランド１４３ｂとグランド用基板５５ｃの第２グランド層１１４とを接続する。

なお、撮像素子電源線用ランド１４１、撮像素子グランド線用ランド１４２、パルス信号線用ランド１４３、第２ＩＣ電源線用ランド１４３ａ、第２ＩＣグランド線用ランド１４３ｂはケーブル接続部５５ｅの所定位置に設けられている。また、映像信号用ランド１４４ａ、１４４ｂ、駆動信号用ランド１４６ａ、１４６ｂ、１４６ｃ、１４６ｄは、先端側脚部基板５５ｄ１の第１回路基板先端側接続層１１５ａの所定位置に、駆動信号接続部用ランド１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃ、１０３ｄ、映像信号接続部用ランド１０４ａ、１０４ｂに対応して設けられている。さらに、撮像素子電源用ランド１４８ａ、撮像素子グランド用ランド１４８ｂは、基端側脚部基板５５ｄ２の第１回路基板基端側接続層１１５ｂの所定位置に、撮像素子電源接続部用ランド１０１ｂ、撮像素子グランド接続部用ランド１０２ｂに対応して設けられている。

第１回路基板５４に配置された第２回路基板５５は、第１回路基板５４に設けられている駆動信号接続部用ランド１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃ、１０３ｄに第２回路基板５５に設けられている駆動信号用ランド１４６ａ、１４６ｂ、１４６ｃ、１４６ｄを、第１回路基板５４に設けられている映像信号接続部用ランド１０４ａ、１０４ｂに第２回路基板５５に設けられている映像信号用ランド１４４ａ、１４４ｂを、及び第１回路基板５４に設けられている撮像素子電源接続部用ランド１０１ｂ、撮像素子グランド接続部用ランド１０２ｂに、第２回路基板５５に設けられている撮像素子電源用ランド１４８ａ、撮像素子グランド用ランド１４８ｂを半田で接続されることによって、電気的及び機械的に接続される。つまり、第２回路基板５５が第１回路基板５４に一体に固定される。

また、撮像素子５２と第１回路基板５４とは、撮像素子５２に設けられている電源用ランド７１、グランド線用ランド７２、駆動信号用ランド７３ａ、７３ｂ、７３ｃ、７３ｄ、及び映像信号用ランド符号７４ａ、７４と、第１回路基板５４に設けられている撮像素子電源用ランド８１、撮像素子グランド線用ランド８２、撮像素子駆動信号用ランド８３ａ、８３ｂ、８３ｃ、８３ｄ、及び撮像素子映像信号用ランド８４ａ、８４ｂとをバンプ７５を介して半田で接続されることによって、電気的及び機械的に接続される。つまり、第１回路基板５４が撮像素子５２に一体に固定される。

このことによって撮像装置３０においては、図１３の実線に示すように撮像素子５２と複合ケーブル５６ａ、５６ｂとの間に、実線で示す映像信号経路と、第１の破線で示す駆動信号経路と、第１の破線より細かい第２の破線で示す撮像素子電源経路とが形成される。

映像信号経路は、映像信号用配線９４ａ、９４ｂ、映像信号用貫通ビアホール１３６ａ、１３６ｂ、先端側映像信号用配線１３５ａ、１３５ｃ、基端側映像信号用配線１３５ｂ、１３５ｄ、及び映像信号線用ランド１３３ａ、１３３ｂによって構成される。駆動信号経路は、駆動信号用配線９３ａ、９３ｂ、９３ｃ、９３ｄ、駆動信号用貫通ビアホール１４７ａ、１４７ｂ、１４７ｃ、１４７ｄ、駆動信号用配線１４５ａ、１４５ｂ、１４５ｃ、１４５ｄ、パルス信号用配線１４５ｉ、及びパルス信号線用ランド１４３によって構成される。撮像素子電源経路は、先端側撮像素子電源用配線９１ａ、基端側撮像素子電源用配線９１ｂ、先端側撮像素子グランド用配線９２ａ、基端側撮像素子グランド用配線９２ｂ、撮像素子電源接続部用ランド１０１ｂ、撮像素子グランド接続部用ランド１０２ｂ、撮像素子電源用貫通ビアホール１４９ａ、及び撮像素子グランド用貫通ビアホール１４９ｂによって構成される。つまり、撮像素子ユニット５０用の撮像素子用電源経路は、映像信号経路及び駆動信号経路の配線と干渉しないように所定距離、離間して形成されている。また、映像信号経路と駆動信号経路のクロストークを防止するために後述するグランド層１１３、１１４が形成されている。

図１４に示すようにグランド用基板５５ｃには、グランド用配線を施して構成したグランド層１１３、１１４が備えられている。グランド用基板５５ｃには第１グランド層１１３と第２グランド層１１４とを接続するグランド接続ビアホール１５１が例えば、複数設けられている。グランド用ビアホール１５１の数は、図示の通り、映像信号用貫通ビアホール１３６ａより多く、グランド同士の電気的な接続が他の信号線よりも強く、グランドが安定した構成となっている。

なお、この他にも、電源ビアホールの数をクロック信号用ビアホールより多くして電源を安定させる構成をとることもできる。上述した例に限らず安定化したい配線部のビアを他のビアより増やす構成をとることができる。

このことによって、パルス信号線用ランド１４３、電源線用ランド１４１、撮像素子グランド線用ランド１４２、第２ＩＣ電源線用ランド１４３ａ、及び第２ＩＣグランド線用ランド１４３ｂと、映像信号線用ランド１３３ａ、１３３ｂ、第１ＩＣ電源線用ランド１３１、第１ＩＣグランド線用ランド１３２とがグランド用基板５５ｃを挟んで異なる面に設けられる。

前記図２に示した第１複合ケーブル５６ａ内には、映像信号線用ランド１３３ａ、１３３ｂにそれぞれ接続される映像信号用同軸線と、第１ＩＣ電源線用ランド１３１及び第１ＩＣグランド線用ランド１３２に接続される第１能動電子回路用電線とが挿通している。一方、第２複合ケーブル５６ｂ内には撮像素子電源線用ランド１４１及び撮像素子グランド線用ランド１４２に接続される撮像素子グランド用電線、パルス信号線用ランド１４３に接続される駆動信号用同軸線、第２ＩＣ電源線用ランド１４３ａ及び第２ＩＣグランド線用ランド１４３ｂに接続される第２能動電子回路用電線とが挿通している。

なお、複合ケーブル５６ａ、５６ｂは、各同軸線、電線を縒り束ねた上、その外周をシールド線で覆っている。内視鏡は、長尺のケーブルで信号伝送するため、他の医療機器などが発生する外乱ノイズを前記シールド線で遮蔽することが可能となり、画像劣化を防止し高画質化を実現することができる。また、映像信号と駆動信号とをそれぞれ第１複合ケーブル５６ａ、第２複合ケーブル５６ｂに分割したことにより、信号間のクロストークを防止することが可能となり画像劣化を防止して高画質化を実現することができる。

各複合ケーブル５６ａ、５６ｂの基端部は、挿入部９、操作部１０、ユニバーサルケーブル１７内を挿通して前記内視鏡コネクタ１８内に延出している。
撮像枠５７は、撮像素子５２、電子部品を実装した回路基板５４、５５、第２回路基板５５に接続された複合ケーブル５６ａ、５６ｂの先端部等を覆い包む。撮像枠５７は、例えば、ステンレス製で長方形状の１枚の薄板を丸めて、或いは折り曲げて所定形状に形成される。撮像枠５７内には例えば絶縁性の封止樹脂（不図示）が充填される。封止樹脂は、回路基板５４、５５と撮像素子５２との電気的な接続部の周囲、回路基板５４、５５に実装された電子部品の周囲、及び撮像素子５２の周囲、複合ケーブル５６ａ、５６ｂと第２回路基板５５との接続部を封止する。

このように、映像信号を伝送する経路と撮像素子電源を供給する経路とを、ケーブル接続部から先端側脚部基板までの間で離間させて、映像信号を伝送する経路と撮像素子電源を供給する経路とが隣接する区間を先端側脚部基板が配置される第１回路基板の先端側から撮像素子までの間にしたことによって、撮像素子から出力される映像信号にノイズが重畳するクロストークを大幅に軽減することができる。加えて、駆動信号を伝送する経路と撮像素子電源を供給する経路とを分離することによってクロストークを防止し、映像信号を伝送する経路と撮像素子電源を供給する経路とを別々に構成して配線の取り回しを単純化させて、回路基板を小型にして撮像装置の小型化を実現できる。

また、第１複合ケーブルに内挿されている信号線及び電源線がそれぞれ接続されるランドと、第２複合ケーブルに内挿されている信号線及び電源線がそれぞれ接続されるランドとをグランド用基板を挟んでそれぞれ別な面に設けたことによって、第１複合ケーブルと第２複合ケーブルとの間のクロストークを確実に防止することができると共に、複合ケーブルを回路基板に接続する際の作業性を大幅に向上させることができる。

さらに、先端側脚部基板と基端側脚部基板とで構成される素子用コンデンサーを配設するための凹部の底面を電子部品配線層として構成したことによって、この凹部に設けた電子部品配線層にＩＣ、コンデンサー等の電子部品をさらに搭載して、高密度実装を実現することができると共に、凹部を有効活用した撮像装置の小型化を実現することができる。加えて、増加された複数の電子部品を、異なる面に配設することができるので、電子部品を増加させたにもかかわらず、配線の取り回しが複雑になることが防止される。

なお、本実施形態において、撮像素子５２の高さ寸法はＨであるが、図１５に示すように撮像素子５２の高さ寸法がＨよりも低いＨ１の撮像素子５２を使用する場合もある。このような場合には、先端側脚部基板５５ｄ１及び基端側脚部基板５５ｄ２よりも厚み寸法が小さな先端側脚部基板５５ｄ３及び基端側脚部基板５５ｄ４を使用する等して、第２の回路基板５５Ａの厚さを撮像素子５２の高さＨ１に対応させる。

そして、先端側脚部基板５５ｄ３と基端側脚部基板５５ｄ４とで構成される凹部１２６に、第２ＩＣ１２３、撮像素子用バイパスコンデンサー５９、第２バイパスコンデンサー１２４を積層して配置させる代わりに長手方向に１つずつ順番に配列する。

このことによって、上述した実施形態と同様の作用及び効果を得られる。なお、上述した実施形態と同部材には同符号を付して説明を省略している。なお、図１５は撮像素子の高さ寸法が低い撮像素子を備える撮像装置の構成例を説明する図である。

以上に記載した発明は、各実施の形態に限ることなく、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。

２…内視鏡 ３０…撮像装置 ４０…対物レンズユニット
５１…受光面 ５２…撮像素子 ５４…第１回路基板
５５…第２回路基板 ５５ｃ…グランド用基板 ５５ｄ１…先端側脚部基板
５５ｄ２…基端側脚部基板 ５５ｅ…ケーブル接続部 ５６ａ…第１複合ケーブル
５６ｂ…第２複合ケーブル ５９…撮像素子用コンデンサー
８１…撮像素子電源用ランド ８２…撮像素子グランド線用ランド
８３ａ、８３ｂ、８３ｃ、８３ｄ…撮像素子駆動信号用ランド
８４ａ、８４ｂ…撮像素子映像信号用ランド ９１ａ…先端側撮像素子電源用配線
９１ｂ…基端側撮像素子電源用配線 ９２ａ…先端側撮像素子グランド用配線
９２ｂ…基端側撮像素子グランド用配線
９３ａ、９３ｂ、９３ｃ、９３ｄ…駆動信号用配線
９４ａ、９４ａ…映像信号用配線 １０１ａ…コンデンサー接続部用ランド
１０１ｂ…撮像素子電源接続部用ランド １０２ａ…コンデンサー接続部用ランド
１０２ｂ…撮像素子グランド接続部用ランド １０３ａ…駆動信号接続部用ランド
１０４ａ…映像信号接続部用ランド １１１…第１電子部品配線層
１１２…第２電子部品配線層 １１３…第１グランド層 １１４…第２グランド層
１１５ａ…第１回路基板先端側接続層 １１５ｂ…第１回路基板基端側接続層
１２１…第１ＩＣ １２２…第１バイパスコンデンサー １２３…第２ＩＣ
１２４…第２バイパスコンデンサー １２５…凹部 １３１…電源線用ランド
１３２…グランド線用ランド １３３ａ、１３３ｂ…映像信号線用ランド
１３４ａ、１３４ｂ…映像信号用ランド １３５ａ、１３５ｃ…先端側映像信号用配線
１３５ｂ、１３５ｄ…基端側映像信号用配線
１３６ａ、１３６ｂ…映像信号用貫通ビアホール １４１…撮像素子電源線用ランド
１４２…撮像素子グランド線用ランド １４３…パルス信号線用ランド
１４３ａ…電源線用ランド １４３ｂ…グランド線用ランド
１４４ａ、１４４ｂ…映像信号用ランド
１４５ａ、１４５ｂ、１４５ｃ、１４５ｄ…駆動信号用配線
１４５ｉ…パルス信号用配線 １４５ｋ…撮像素子電源用配線
１４５ｍ…撮像素子グランド用配線
１４６ａ、１４６ｂ、１４６ｃ、１４６ｄ…駆動信号用ランド
１４７ａ、１４７ｂ、１４７ｃ、１４７ｄ…駆動信号用貫通ビアホール
１４８ａ…撮像素子電源用ランド １４８ｂ…撮像素子グランド用ランド
１４９ａ…素子電源用貫通ビアホール １４９ｂ…撮像素子グランド用貫通ビアホール
１５０…グランド用貫通ビアホール １５１…グランド接続ビアホール

Claims (14)

1. 撮像素子と、
   前記撮像素子に接続され、撮像素子と信号授受用の配線が形成された第１の回路基板と、
   前記第１の回路基板との電気的及び機械的に接続される接続部と、
   能動電子回路部品と前記能動回路電子部品が搭載される配線部と、
   複合ケーブルに挿通された駆動信号、映像信号を伝送する信号線及び電力を供給する電源線が接続されるケーブル接続部が形成された第２の回路基板とを備え、
   前記撮像素子と前記ケーブル接続部とを直接接続する配線を有する第１の接続部と、
   前記撮像素子と前記ケーブル接続部とを前記能動電子回路部品を介して接続する配線を有する第２の接続部とを所定距離離間する位置に形成することを特徴とする撮像装置。
2. 前記第２の回路基板は、前記第１の回路基板の撮像素子近位側、及び撮像素子遠位側に配置されて、電子部品が配置される凹部を構成する一対の脚部を形成することを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
3. 前記第１の回路基板は、少なくとも第２の回路基板の凹部底面に配置される電子部品と対向する位置に電子部品を設けることを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
4. 前記ケーブル接続部の一面側に設けた第１のケーブル接続部と前記撮像素子とを第１の接続部を介して電気的に接続し、前記ケーブル接続部の他面側に設けた第２のケーブル接続部と、前記撮像素子とを第２の接続部を介して電気的に接続することを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
5. 前記複合ケーブルは、前記ケーブル接続部の一面側に配置される第１の複合ケーブルと、他面側に配置される第２の複合ケーブルを設けることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
6. 前記第１の回路基板は、撮像素子電源用電子部品が配置されることを特徴とする請求項１又は請求項３に記載の撮像装置。
7. 前記第２の回路基板は、第１の回路基板に対向する一面に配置される第１の能動電子回路部品と、他面に配置される第２の能動電子回路部品と、それぞれの能動電子回路部品の電源用電子部品とを設けることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の撮像装置。
8. 前記能動電子回路部品は、駆動信号を生成する能動素子、もしくは映像信号を生成する能動素子であることを特徴とする請求項１、２、３、７の何れか１項に記載の撮像装置。
9. 前記第２の回路基板は積層基板であって、接続部を設けた一面側と他面側との間に、混信を防止するグランド層を設けることを特徴とする請求項１、２、３、７の何れか１項に記載の撮像装置。
10. 前記第１の接続部よりも前記第２の接続部を撮像素子近傍に形成することを特徴とする請求項１又は請求項４に記載の撮像装置。
11. 前記第１の接続部が前記第２の接続部よりもケーブル接続部近傍に形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項４に記載の撮像装置。
12. 撮像素子と、
    前記撮像素子に接続され、撮像素子と信号授受用の配線が形成された第１の回路基板と、
    前記第１の回路基板と電気的及び機械的に接続される接続部と、
    複合ケーブルに挿通された駆動信号、映像信号を伝送する信号線及び電力を供給する電源線が接続されるケーブル接続部が形成された第２の回路基板とを備え、
    前記接続部は、撮像素子電源配線用接続部と撮像素子駆動信号配線用接続部とが所定距離離間する位置に形成されていることを特徴とする撮像装置。
13. 撮像素子と、
    前記撮像素子に接続され、撮像素子電源用電子部品を搭載した第１の回路基板と、
    前記第１の回路基板の撮像素子近位側及び撮像素子遠位側に配置されて、前記撮像素子電源用電子部品が配設される凹部を構成すると共に、前記第１の回路基板との電気的及び機械的な接続部を構成する一対の脚部、少なくとも１つの能動電子回路部品及び能動電子回路電源用部品が搭載される配線部、及び撮像素子遠位側に設けられ、複合ケーブルに挿通された駆動信号、映像信号を伝送する信号線及び電力を供給する電源線が接続されるケーブル接続部を備える第２の回路基板とを備え、
    前記撮像素子と前記ケーブル接続部とを直接接続する配線を一方の脚部を介して前記第１の回路基板及び前記第２の回路基板に設ける一方、前記撮像素子と前記ケーブル接続部とを前記能動電子回路を介して接続する配線を他方の脚部を介して前記第１の回路基板及び前記第２の回路基板に設けることを特徴とする撮像装置。
14. 請求項１乃至請求項１２のいずれか１項に記載した撮像装置を用いた電子内視鏡。

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