JP5302138B2 - Imaging apparatus and electronic endoscope - Google Patents
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Description
本発明は、撮像素子、基板、撮像素子用受動素子、能動素子、及び能動素子用受動素子を備えた撮像装置に関する。 The present invention relates to an imaging element, a substrate, a passive element for an imaging element, an active element, and an imaging device including the passive element for an active element.
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。内視鏡には観察光学系として撮像装置を備えた所謂電子内視鏡がある。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。 Endoscopes are widely used in the medical field and the industrial field. There is a so-called electronic endoscope provided with an imaging device as an observation optical system. In an electronic endoscope, an endoscopic image inside a patient's body cavity or inside a jet engine can be displayed on a display device such as a monitor as an external device for observation.
例えば、特許文献１には、固体撮像素子と、対物レンズユニットと、能動素子であるＩＣと、受動素子である電源用電子部品等が搭載された回路基板と、信号ケーブルとを備える固体撮像装置が示されている。この撮像装置では、撮像素子の駆動電圧が例えば８Ｖ〜１０Ｖの範囲で、ＩＣの駆動電圧が例えば１０Ｖ〜１２Ｖの範囲であった場合、電源用電子部品によって双方に共通な１０Ｖを供給している。この構成では、１つの電源用電子部品を、撮像素子と能動素子とで共用することによって、撮像装置の小型化を図れる構成になっていた。
For example,
近年、電子内視鏡、特に医療用の電子内視鏡においては、挿入部の細径化と共に内視鏡画像の高画質化が求められている。 In recent years, electronic endoscopes, particularly medical electronic endoscopes, have been demanded to improve the image quality of endoscope images as well as to reduce the diameter of the insertion portion.
しかしながら、高画質化が望まれる電子内視鏡では、撮像装置に搭載される能動素子等電子部品の数が多くなることによって撮像装置が大型になるおそれがあると共に、複数の能動素子から発生する熱によって撮像装置の温度が上昇する懸念があった。そのため、高画質化が望まれる電子内視鏡の撮像装置においては、小型化を損なうことなく、ノイズ等の温度依存する特性をいかに改善するかが課題になっている。 However, in an electronic endoscope where high image quality is desired, the number of electronic components such as active elements mounted on the imaging apparatus may increase, and the imaging apparatus may become large, and may be generated from a plurality of active elements. There was a concern that the temperature of the imaging device would rise due to heat. Therefore, in an imaging apparatus for an electronic endoscope where high image quality is desired, there is a problem of how to improve temperature-dependent characteristics such as noise without impairing downsizing.
本発明は上記事情に鑑みなされたもので、小型で、高画質の画像を得る撮像装置を提供することを目的にしている。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an imaging apparatus that obtains a small, high-quality image.
本発明の撮像装置は、撮像素子と、この撮像素子が接続され、前記撮像素子の背面側に延出される第１の基板と、前記撮像素子専用の電源を構成する撮像素子用受動素子と、少なくとも前記撮像素子の出力信号を処理する能動素子と、前記能動素子の専用の電源を構成する能動素子用受動素子と、前記第１の基板が接続される撮像素子固定領域、前記撮像素子用受動素子と前記能動素子と前記能動素子用受動素子とが搭載される素子実装領域、及び複数のケーブル接続用ランドとして少なくとも撮像素子電源用電線の電源線が接続される撮像素子用電源ランドと能動素子用電線の電源線が接続される能動素子用電源ランドとが設けられるケーブル接続領域を備える第２の基板と、を具備し、前記第２の基板に、前記撮像素子の背面側から順に、前記撮像素子用受動素子、前記能動素子、前記能動素子用受動素子、前記ケーブル接続領域を配置している。 Imaging apparatus of the present invention includes an imaging element, the imaging element is connected, a first substrate and to an imaging device for a passive configuration the power for the imaging element dedicated to extend to the rear side of the imaging device element and, an active element for processing the output signals of at least the image sensor, and the ability kinematic elements for passive elements constituting the dedicated power of the active element, the first image sensor fixing region in which the substrate is Ru is connected, the imaging element mounting region and the image pickup device for the passive element and the front Symbol active element and the active element for passive elements Ru are mounted, and at least the image sensor power line of the power supply wire as a plurality of cable connection lands are connected A second substrate having a cable connection region provided with an element power land and an active element power land to which a power line of the active element electric wire is connected, and the image sensor on the second substrate. from the back side in order The imaging device for a passive element, the active element, the active element for a passive element, are placed the cable connection area.
この構成によれば、撮像素子用受動素子、能動素子、能動素子用受動素子、ケーブル接続用ランドを、撮像素子の背面側に各素子の機能に最適な順で配置したことによって、配線の取り回しを単純化して撮像装置の小型化を図れる。また、撮像素子及び能動素子に専用の電源である撮像素子用受動素子及び能動素子用受動素子を設けたことによって、撮像素子及び能動素子をそれぞれ最低限の電圧で駆動させて、省電力化を実現して発熱量の低減を図れる。 According to this configuration, by arranging the passive element for the image sensor, the active element, the passive element for the active element, and the cable connection land in the optimal order for the function of each element on the back side of the image sensor, the wiring is routed. Thus, the imaging apparatus can be reduced in size. In addition, by providing the image sensor and the active element with the image sensor passive element and the active element passive element, which are dedicated power sources, the image sensor and the active element can be driven with a minimum voltage, thereby saving power. This can be achieved to reduce the amount of heat generation.
本発明によれば、小型化が可能で、高画質の画像を得られる撮像装置を実現することができる。 According to the present invention, it is possible to realize an imaging apparatus that can be downsized and obtain a high-quality image.
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。
The imaging apparatus of the present invention will be described below with reference to the drawings.
An
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。
The insertion portion 9 of the endoscope 2 is configured by connecting a distal end portion 6, a
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。
The
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。
The
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は観察窓を構成する第１レンズであり、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、第１レンズ２１に向けて洗浄液、或いは空気を噴出して、第１レンズ２１の表面に付着した体液等を除去する。
Note that the endoscope 2 of the present embodiment is a type that transmits illumination light from the light source device 3 to the distal end portion 6 by a light guide bundle.
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、第１レンズ２１、第２レンズ４１、第３レンズ４２、第４レンズ４３等の光学レンズと、フレア絞り４４、複数の調整絞り４５、間隔環４６、固定環４７等の光学部材と、これらレンズ２１、４１、４２、４３、絞り４４、４５及び環４６、４７を固設するレンズ枠４８とを備えて構成されている。
As shown in FIG. 2, the
本実施形態において、フレア絞り４４の開口は例えばφＡであり、調整絞り４５の開口はφＡより十分に大きなφＢである。この構成において、フレア絞り４４には通常の黒処理が施される。一方、調整絞り４５については厚み寸法及び径寸法が黒処理の厚みの分、公差等に微妙な影響を与えることを防止するため、黒処理を不要にしている。
In the present embodiment, the opening of the
また、本実施形態において、レンズ枠４８に配設されるレンズ４１、４２、４３、間隔環４６は、その周囲に接着剤を塗布することなく、固定環４７で最後部の第４レンズ４３を押圧し、その押圧状態を保持するように接着剤４９で固定環４７をレンズ枠４８に固定して、レンズ４１、４２、４３、間隔環４６を所定の位置に配置させる構成にしている。
In this embodiment, the
この構成によれば、固定環４７をレンズ枠４８に固定してレンズ４１、４２、４３等をレンズ枠４８に対して固定する構成であるため、レンズ４２とレンズ４３との接合面を接着剤４９が硬化する際に生じる膨張、収縮によって剥離する不具合を防止することができる。
According to this configuration, the
一方、撮像素子ユニット５０は、撮像ホルダ５１と、撮像素子５２と、第１基板５３と、第２の基板である積層基板５４と、複合ケーブル５５と、撮像装置外装枠（以下、撮像枠と記載する）撮像枠５６とを主に備えて構成されている。
On the other hand, the
なお、撮像枠５６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、基板５３、５４と撮像素子５２との電気的な接続部の周囲、積層基板５４に実装された素子の周囲、及び撮像素子５２の周囲、複合ケーブル５５と積層基板５４との接続部を封止する。
The
図２−図４を参照して撮像素子ユニット５０の詳細を説明する。
図２に示す撮像素子５２は、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）等である。撮像素子５２の撮像面側には、例えば２枚の光学部材であるガラスリッド５７ａ、芯出しカバーガラス５７ｂが接着固定されている。撮像素子５２の撮像面側にガラスリッド５７ａが配置されている。
Details of the
2 is a CCD (Charge Coupled Device), a CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor), or the like. For example, two
撮像ホルダ５１は、例えばステンレス鋼で形成されている。撮像ホルダ５１の内面所定位置には、撮像素子５２に配設された芯出しカバーガラス５７ｂが接着によって一体的に固定される。また、ガラスリッド５７ａ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５７ｂ、ガラスリッド５７ａを介して撮像ホルダ５１に固定される。
The
撮像ホルダ５１の先端部内面には、レンズ枠４８の基端部が嵌合して配置される。レンズ枠４８と撮像ホルダ５１とは、ピント等の位置調整を完了した後、例えば接着剤、或いは半田２６によって接合固定される。
The proximal end portion of the
本実施形態において、撮像ホルダ５１の嵌合部内周面、又はレンズ枠４８の嵌合部外周面の一方にだけ黒処理が施されている。この構成によれば、撮像ホルダ５１の嵌合部内周面、及びレンズ枠４８の嵌合部外周面の両面に黒処理を施した場合に比べて、黒処理の厚みによって嵌合部の嵌め合いが変化する不具合を防止することができる。また、撮像ホルダ５１とレンズ枠４８との位置調整を行った際に、黒処理部がこすれることによって黒処理されたメッキがゴミとして発生してユニット内に混入することを防止することができる。
In the present embodiment, black processing is performed only on one of the inner peripheral surface of the fitting portion of the
第１基板５３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、撮像素子５２の撮像面の裏面である撮像素子背面側に延出されている。第１基板５３は折り曲げ部５３ａを有し、その折り曲げ部５３ａで折り曲げられて撮像素子５２の撮像面側に設けられている素子側ランド(不図示)と基板一端側に設けられた基板側ランドとが接続されている。
The
本実施形態において、第１基板５３は、撮像素子５２と積層基板５４とを接続する接続部と、一体に固定する固定部とを兼ねている。
In the present embodiment, the
図２、図３に示す積層基板５４は、撮像素子固定領域６０ａと、素子実装領域６０ｂと、ケーブル接続領域６０ｃとを備えている。
撮像素子固定領域６０ａには第１基板接続ランド（不図示）が設けられ、第１基板５３の図示しない配線に設けられたランドが接続される。素子実装領域６０ｂには後述するランド７１、７２、７３が設けられ、撮像素子電源用バイパスコンデンサ(以下、撮像素子用パスコンと略記する)６１と、ＩＣ６２と、ＩＣ電源用バイパスコンデンサ(以下、ＩＣ用パスコンと略記する)６３とが搭載される。ケーブル接続領域６０ｃには後述する複数のケーブル接続用ランドが設けられている。複数のケーブル接続用ランドには、複合ケーブル５５内を挿通する複数の信号線のうち、それぞれに対応する信号線が接続される。複合ケーブル５５内には電源線及びグランド線を備える撮像素子電源用電線５５ａ、ＩＣ電源用電線５５ｂと、映像信号用同軸線５６ａと、駆動信号用同軸線とが挿通されている。
The
A first substrate connection land (not shown) is provided in the image
撮像素子用パスコン６１は、撮像素子５２に配線（不図示）及びビアホール（不図示）を介して接続された撮像素子専用電源を構成する撮像素子用受動素子である。撮像素子用パスコン６１は、破線に示す撮像素子用パスコンランド７１に接続されて、撮像素子５２の直近である撮像素子背面近傍に配置される。撮像素子用パスコン６１は、撮像素子５２に対して最適な規格なものが使用され、本実施形態の撮像素子用パスコン６１は撮像素子５２の幅寸法と同一寸法以下の長辺を有している。そして、その長辺を撮像素子５２の幅方向に一致させて、積層基板５４に搭載されている。
The image
ＩＣ６２は能動素子であって、撮像素子５２から出力される撮像素子出力信号の処理を行う出力信号処理素子である。ＩＣ６２は、多数の接続端子（不図示）を有し、それぞれの接続端子を所定のＩＣ用ランド７２にバンプ（不図示）を介して接続して、撮像素子用パスコン６１の後方であるケーブル接続領域６０ｃ側に配設されている。ＩＣ６２も、撮像素子５２の幅寸法と同一寸法以下の長辺を有しており、その長辺を撮像素子５２の幅方向に一致させて、積層基板５４に搭載されている。
なお、接続端子は、ＩＣ６２が素子実装領域６０ｂ実装面に対して傾くことなく所定の状態で確実に配置されるように積層基板５４に形成されたビアホール７４にかからないように形成されている。
The
Note that the connection terminal is formed so as not to reach the via
ＩＣ用パスコン６３は、ＩＣ６２に配線及びビアホールを介して接続されたＩＣ専用電源を構成する能動素子用受動素子である。ＩＣ用パスコン６３は、破線に示すＩＣ用パスコンランド７３に接続されて、ＩＣ６２の直近であってＩＣ６２の後方であるケーブル接続領域６０ｃ側に配設される。ＩＣ用パスコン６３は、ＩＣ６２に対して最適な規格なものが使用される。そのため、本実施形態においてＩＣ用パスコン６３は、撮像素子用パスコン６１に比べて小型であり、長手方向を幅方向に向けて、積層基板５４に搭載されている。
The
このように、撮像素子用パスコン６１、ＩＣ６２の幅寸法を撮像素子５２の幅寸法と同一寸法以下とすることによって、積層基板５４の長さが必要以上に長くなることを防止している。また、積層基板５４に撮像素子用パスコン６１、ＩＣ６２、ＩＣ用パスコン６３を撮像素子５２側から順に容易に整列させて配設することができる。
Thus, by making the width dimension of the image
ケーブル接続領域６０ｃは、ＩＣ用パスコン６３の後方に位置して、素子実装領域６０ｂより基端側である。図３、図４に示すようにケーブル接続領域６０ｃの一面６４ｕ側及び他面６４ｄ側には、例えば７つのケーブル接続用ランド６５ａ、６５ｂ、６５ｃ、６６ａ、６６ｂ、６６ｃ、６６ｄが設けられている。
The
例えば、符号６５ａは撮像素子用電源ランドであり、符号６５ｂはＩＣ用電源ランド、符号６５ｃは電源用グランドランド、符号６６ａは映像信号用グランドランド、符号６６ｂは映像信号用ランド、符号６６ｃは駆動信号用ランド、符号６６ｄは駆動信号用グランドランドである。
For example,
一面６４ｕ側のランド６５ａ、６５ｂ、６５ｃには単線である撮像素子電源用電線５５ａ及びＩＣ電源用電線５５ｂが接続される。具体的には、撮像素子電源用電線５５ａの電源線５５ａ１が撮像素子用電源ランド６５ａに接続され、そのグランド線５５ａ２が電源用グランドランド６５ｃに接続される。また、ＩＣ電源用電線の電源線５５ｂ１がＩＣ用電源ランド６５ｂに接続され、そのグランド線５５ｂ２が電源用グランドランド６５ｃに接続される。つまり、電源用グランドランド６５ｃには、撮像素子電源用電線及びＩＣ電源用電線のグランド線５５ａ２、５５ｂ２が接続される。
The image sensor
他面６４ｄ側のランド６６ａ、６６ｂ、６６ｃ、６６ｄには映像信号用同軸線５６ａ及び駆動信号用同軸線が接続される。具体的には、映像信号用同軸線５６ａの外部導体が映像信号用グランドランド６６ａに接続され、その内部導体が映像信号用ランド６６ｂに接続される。また、駆動信号用同軸線の内部導体が駆動信号用ランド６６ｃに接続され、その外部導体が駆動信号用グランドランド６６ｄに接続される。
A video signal
そして、ケーブル接続用ランド６５ａ、６５ｂ、６５ｃと撮像素子用パスコン６１の撮像素子用パスコンランド７１及びＩＣ用パスコン６３のＩＣ用パスコンランド７３とは積層基板５４に設けられている図示しない配線、ビアホール等を介して接続されている。
The cable connection lands 65a, 65b, and 65c, the image sensor
また、ケーブル接続用ランド６６ａ、６６ｂ、６６ｃ、６６ｄと撮像素子５２の図示しない素子側ランドとが、回路基板５３、５４にそれぞれ設けられている図示しない配線、積層基板５４に設けられている図示しないビアホール、積層基板５４に搭載されたＩＣ６２を介して接続されている。
In addition, cable connection lands 66a, 66b, 66c, 66d and element side lands (not shown) of the
複合ケーブル５５内には、ケーブル接続用ランド６５ａ、６５ｂ、６５ｃ、６６ａ、６６ｂ、６６ｃ、６６ｄにそれぞれ接続される複数の単線、或いは同軸線が挿通されている。本実施形態において、駆動系の信号を伝送する同軸線は、複合ケーブル５５の中心軸近傍に配置される。すなわち、駆動系の信号を伝送する同軸線の周囲に、他の単線、他の同軸線を配置して、駆動系の信号を伝送する同軸線の内部導体をより強固に遮蔽している。
A plurality of single wires or coaxial wires connected to the cable connection lands 65a, 65b, 65c, 66a, 66b, 66c, 66d are inserted into the
一般に、同軸線の外部導体は、細い銅線を編んだ編組線として構成されている。しかし、本実施形態において、駆動系の信号を伝送する同軸線は、図５、図６に示す構成である。 In general, the outer conductor of the coaxial wire is configured as a braided wire knitted with a thin copper wire. However, in the present embodiment, the coaxial line for transmitting the drive system signal has the configuration shown in FIGS.
図５、図６に示すように本実施形態の同軸線３１は、内部導体３２と、内部導体３２の周囲に設けられた絶縁体３３と、外部導体３４と、外部導体３４を被覆するシース３５とで構成されている。本実施形態の外部導体３４は、遮蔽効果を高めるために、銅線を例えば径方向に対して二重巻きにして構成されている。
As shown in FIGS. 5 and 6, the
このことによって、絶縁体３３に巻回された一巻き目３４ａの隣り合う銅線が形成する凹み部に、二巻き目３４ｂを構成する銅線を配置することによって、隣り合う銅線同士の間の隙間が銅線によって塞がれて、遮蔽効果を大幅に向上させて放射ノイズを低減することができる。
そして、本実施形態の複合ケーブル５５においては、このように構成した同軸線３１を複合ケーブル５５の中心軸近傍に配置している。
Thus, by arranging the copper wire constituting the second winding 34b in the recess formed by the adjacent copper wire of the first winding 34a wound around the
In the
撮像枠５６は、撮像素子５２、電子部品を実装した積層基板５４、複合ケーブル５５、の先端部等を覆い包む。撮像枠５６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。
The
このように、撮像素子を駆動する電源及びＩＣを駆動する電源を、それぞれ専用に設けたことによって、撮像素子及びＩＣをそれぞれ最低の電圧で駆動させて小電力化を実現できると共に、電源ノイズ低減を図ることができる。 As described above, the power supply for driving the image pickup device and the power supply for driving the IC are provided exclusively, so that the image pickup device and the IC can be driven with the lowest voltage to reduce the power consumption and reduce the power noise. Can be achieved.
このことによって、撮像装置の発熱が防止されることによって撮像素子の温度依存特性の改善、及び電源電圧を安定化することにより、電源ノイズが映像信号を劣化させることを防止して高画質の画像を安定して得られる。 This prevents the heat generation of the image pickup device, improves the temperature-dependent characteristics of the image pickup element, and stabilizes the power supply voltage, thereby preventing the power supply noise from degrading the video signal and improving the image quality. Can be obtained stably.
また、撮像素子の背面側に配置される積層基板に撮像素子固定領域、素子実装領域、ケーブル接続領域を設け、撮像素子側から順に撮像素子用パスコンランド、ＩＣ用ランド、ＩＣ用パスコンランド、及び複数のケーブル接続用ランドを設け、各素子を所定の方向に向けて配置する構成にしたことによって、撮像素子からケーブル接続部に至る配線の取り回しを効率良く、言い換えれば単純化することができる。 In addition, an imaging element fixing area, an element mounting area, and a cable connection area are provided on the multilayer substrate disposed on the back side of the imaging element, and the imaging element bypass land, the IC land, the IC bypass path, By providing a plurality of cable connection lands and arranging each element in a predetermined direction, it is possible to efficiently route the wiring from the image sensor to the cable connection portion, in other words, to simplify it.
このことによって、撮像素子、ＩＣを駆動する電源をそれぞれ専用に設けることによって、素子点数が増加する構成にもかかわらず、基板上から配線を引き戻すためのスペース、配線を迂回させるためのスペースを無くして、基板が長くなること、或いは面積が大きくなることを防止して撮像装置の小型化を図れる。 This eliminates the space for pulling back the wiring from the board and the space for bypassing the wiring, despite the configuration in which the number of elements increases by providing dedicated power sources for driving the imaging device and the IC. Thus, the image pickup apparatus can be reduced in size by preventing the length of the substrate or the area from increasing.
また、配線密度の高い素子実装領域を撮像素子固定領域及びケーブル接続領域よりも広く形成することで、積層基板内に信号間のクロストークを防止するグランド層を十分に形成することができるので、画質向上を図れる。 In addition, by forming a device mounting region with a high wiring density wider than the image sensor fixing region and the cable connection region, a ground layer that prevents crosstalk between signals can be sufficiently formed in the laminated substrate. Improve image quality.
なお、図７に示すように第１基板をＴＡＢテープである第１回路基板５３Ａで構成して、この第１回路基板５３Ａに撮像素子用パスコン６１を搭載する一方、第１回路基板５３Ａに対向する積層基板５４Ａの撮像素子固定領域６０ａ側に撮像素子用パスコン６１が収納される凹部５４ｃを設けて撮像素子ユニット５０Ａを構成するようにしてもよい。
As shown in FIG. 7, the first substrate is composed of a
撮像素子ユニット５０Ａにおいて、撮像素子５２に電気的に接続されている第１回路基板５３Ａは、図８に示すように複数のインナーリード５３ｃ、５３ｄを備えている。インナーリード５３ｃ、５３ｄは、撮像素子５２の直近で積層基板５４Ａ側に電気的に接続される第１インナーリード５３ｃと、それ以外の例えば撮像素子用パスコン６１に電気的に接続される第２インナーリード５３ｄとである。本実施形態において、第１インナーリード５３ｃと、第２インナーリード５３ｄとは交互に配置している。即ち、図９の撮像素子ユニット５０Ａ１に示すように第１インナーリード５３ｃを一側面側に偏ること無く配置してある。
In the
これらの構成によれば、撮像素子用パスコン６１が元あった位置側に、二点鎖線に示すようにＩＣ６２、ＩＣ用パスコン６３を移動させることによって、撮像素子ユニット５０Ａにおいては、積層基板５４Ａの長さを二点鎖線に示すように短くしてさらなる小型化を図ることができる。また、撮像素子ユニット５０Ａにおいては、インナーリード５３ｃ、５３ｄを一方側に偏ることなくリード配置バランスを考慮した上で、電気的に接続している。このことによって、ＴＡＢテープ接続の強度を撮像素子ユニット５０Ａ１に比べて高め、安定した保持状態を得ることができる。
その他の作用及び効果は上述した実施形態と同様であり、上述した実施形態と同様の構成の部材には同符号を付して説明を省略している。
According to these configurations, the
Other operations and effects are the same as those of the above-described embodiment, and members having the same configurations as those of the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
図１０−図１３は本発明の第２実施形態に係り、図１０は２つの能動素子を第２回路基板に搭載した構成の撮像素子ユニットを説明する図、図１１は撮像素子用パスコンが搭載される基板表面に形成されたパターンを説明する図、図１２はケーブル接続用ランドに接続される各線と接続状態を説明する図、図１３は図１２の構成と異なるケーブル接続用ランドに接続される各線とその接続状態を説明する図である。
図１０に示すように本実施形態の撮像素子ユニット５０Ｂの積層基板５４Ｂは、両面に素子実装領域６０ｂ１、６０ｂ２を備えている。
10 to 13 relate to a second embodiment of the present invention, FIG. 10 is a diagram for explaining an image sensor unit having a configuration in which two active elements are mounted on a second circuit board, and FIG. 11 is mounted with a bypass capacitor for the image sensor. FIG. 12 is a diagram for explaining the patterns formed on the surface of the substrate to be connected, FIG. 12 is a diagram for explaining the connection state and each line connected to the cable connection land, and FIG. 13 is connected to a cable connection land different from the configuration of FIG. It is a figure explaining each line and its connection state.
As shown in FIG. 10, the
第２素子実装領域６０ｂ２側には、凹部５４ｃ１が設けられており、その凹部５４ｃ１には撮像素子用パスコン６１Ａが搭載されている。
凹部５４ｃ１に搭載される撮像素子用パスコン６１は、撮像素子５２の背面に近接して配設されている。
このことによって、撮像素子５２と撮像素子用パスコン６１との隙間に侵入する封止樹脂の量が少なくなる。すると、撮像素子５２を薄板状に構成した場合に、封止樹脂の応力によって、撮像素子５２が反る不具合、或いは撓む不具合等の変形を抑えて、撮像素子５２とガラスリッド５７ａとの剥離を低減することができる。
A recess 54c1 is provided on the second element mounting region 60b2 side, and an image
The image
As a result, the amount of sealing resin that enters the gap between the
第１素子実装領域６０ｂ１側には、第１ＩＣ６２Ａと第１ＩＣ用パスコン６３Ａとが搭載され、第２素子実装領域６０ｂ２側には第２ＩＣ６２Ｂと第２ＩＣ用パスコン６３Ｂとが搭載されている。
第１ＩＣ６２Ａは能動素子であって、撮像素子５２から出力される撮像素子出力信号の処理を行う相関二重サンプリング回路を構成する。ＩＣ６２Ａは、多数の接続端子（不図示）を有し、それぞれの接続端子を所定のＩＣ用ランド（不図示）に接続して、撮像素子用パスコン６１Ａの後方であるケーブル接続領域６０ｃ側に配設されている。
The
The
第２ＩＣ６２Ｂは能動素子であって、撮像素子駆動用素子であるタイミングジェネレータである。第２ＩＣ６２Ｂは、同期信号及びタイミングジェネレータ制御信号の入力に基づいて撮像素子駆動信号及び相関二重サンプリング回路用のサンプリング信号を発生し、撮像素子５２及び第１ＩＣ６２Ａのそれぞれに撮像素子駆動信号及びサンプリング信号を供給する。つまり、本実施形態において、第１ＩＣ６２Ａと第２ＩＣ６２Ｂとは信号授受を行う。
The second IC 62B is an active element, and is a timing generator that is an image sensor driving element. The second IC 62B generates an imaging element driving signal and a sampling signal for the correlated double sampling circuit based on the input of the synchronization signal and the timing generator control signal, and the imaging element driving signal and the sampling signal are respectively supplied to the
第２ＩＣ６２Ｂは、多数の接続端子（不図示）を有し、それぞれの接続端子を所定のＩＣ用ランド（不図示）に接続して、撮像素子用パスコン６１Ａの後方であるケーブル接続領域６０ｃ側に配設されている。
多数の接続端子を有するＩＣ６２Ａ、６２Ｂは、積層基板５４Ｂのうち層数の最も多い、素子実装領域中に配置されている。
The second IC 62B has a large number of connection terminals (not shown), and each connection terminal is connected to a predetermined IC land (not shown) to the
The
また、第１素子実装領域６０ｂ１に搭載された第１ＩＣ６２Ａと、第２素子実装領域６０ｂ２に搭載された第２ＩＣ６２Ｂとは、配線層に対して垂直な方向において第１ＩＣ６２Ａと第２ＩＣ６２Ｂとが長手方向で重なるオーバーラップ部７０を有するように配設されている。オーバーラップ部７０には、第１ＩＣ６２Ａと第２ＩＣ６２Ｂとを直線的に接続するビアホール７５が設けられている。
The
第１ＩＣ用パスコン６３Ａは、第１ＩＣ６２Ａに配線を介して接続された第１ＩＣ専用電源を構成する能動素子用受動素子である。第１ＩＣ用パスコン６３Ａは、第１ＩＣ６２Ａの直近であって第１ＩＣ６２Ａの後方であるケーブル接続領域６０ｃ側に配設されている。
The first
第２ＩＣ用パスコン６３Ｂは、第２ＩＣ６２Ｂに配線を介して接続された第２ＩＣ専用電源を構成する能動素子用受動素子である。第２ＩＣ用パスコン６３Ｂは、第２ＩＣ６２Ｂの直近であって第２ＩＣ６２Ｂの後方であるケーブル接続領域６０ｃ側に配設されている。
The second
図１１示すように凹部５４ｃ１の開口側基板５４ｄ面上には、グランド層７６と電源層７７とが設けられている。電源層７７の撮像素子側には、撮像素子５２に入力するためのビアホール７７ａが所定数設けられ、ケーブル接続領域側には図１２で説明するケーブル接続用ランド６５ａ１、６５ｂ１、６５ｃ１に対応するビアホール７７ｂが設けられている。
As shown in FIG. 11, a
一方、グランド層７６の撮像素子側には撮像素子５２に入力するためのビアホール７６ａが所定数設けられ、ケーブル接続領域側には図１２で説明するケーブル接続用ランド６６ａ１、６６ｂ１、６６ｃ１、６６ｄ１に対応するビアホール７６ｂが設けられている。加えて、このグランド層７６の中央付近には、第１ＩＣ６２Ａと第２ＩＣ６２Ｂとを直線的に接続する前記ビアホール７５が設けられている。そして、これらビアホール７５の周囲にはグランド用のビアホール７８ｇがそれぞれ設けられている。
On the other hand, a predetermined number of via
なお、積層基板５４Ｂを構成する他の基板にも図示は省略するが、信号用の配線が形成されていない面には、グランド層及び電源層が設けられており、各グランド層同士は複数のビアホールを介して接続され、各電源層同士は複数のビアホールを介して接続されている。
そして、ビアホール７５を囲むように、グランド用のビアホール７８ｇ、或いはビアホール７６を設けることによって、ビアホール７５によるクロストークを低減できる。
Although not shown in the other substrate constituting the
Then, by providing the ground via hole 78g or the via
このように、第２基板の両面に素子実装領域を設け、それぞれの素子実装領域に信号授受を行う第１ＩＣと第２ＩＣを配設する場合、オーバーラップ部を設け、そのオーバーラップ部に第１ＩＣと第２ＩＣとを接続する配線を設ける。すると、第１ＩＣと第２ＩＣとが最短距離で接続されて、第１ＩＣと第２ＩＣとの間における信号授受に遅延が発生することを確実に防止することができる。 As described above, when the device mounting areas are provided on both surfaces of the second substrate and the first IC and the second IC for transmitting and receiving signals are provided in the respective device mounting areas, an overlap portion is provided, and the first IC is provided in the overlap portion. And a wiring for connecting the second IC. Then, the first IC and the second IC are connected with the shortest distance, and it is possible to reliably prevent a delay from occurring in signal exchange between the first IC and the second IC.
このことによって、たとえ、ビデオプロセッサから出力された信号が鈍って送信された場合でも、撮像装置に設けられたタイミングジェネレータにて、撮像素子を駆動するのに十分な波形形状の信号を再生すると共に、劣化のない映像出力信号を出力することができる。 As a result, even when the signal output from the video processor is transmitted bluntly, the timing generator provided in the imaging device reproduces a signal having a waveform shape sufficient to drive the imaging device. A video output signal without deterioration can be output.
また、接続端子の多い第１ＩＣ、第２ＩＣを層数の最も多い領域に配設したことによって、能動素子を追加した構成にもかかわらず、複数の基板を用いて配線を単純化して、基板の長さが長くなること、或いは基板の面積が大きくなることを防止して撮像装置の小型化を図ることができる。
また、基板の層数が最も厚く剛性の高い領域にＩＣを実装することで、ＩＣと基板との接続不良による画質劣化を防止することができる。
In addition, by arranging the first IC and the second IC having many connection terminals in the region having the largest number of layers, the wiring is simplified using a plurality of substrates in spite of the configuration in which the active element is added. The imaging device can be reduced in size by preventing the length or the area of the substrate from increasing.
Further, by mounting the IC in an area where the number of layers of the substrate is the thickest and the rigidity is high, it is possible to prevent image quality deterioration due to poor connection between the IC and the substrate.
なお、本実施形態の複合ケーブル５５Ｂは、複合ケーブル５５が有する電源線及びグランド線を有する撮像素子電源用同軸線及び第１ＩＣ電源用同軸線と、映像信号用同軸線と、第１ＩＣ信号用同軸線とに加え、追加された第２ＩＣ６２Ｂに接続される第２ＩＣ信号用同軸線、第２ＩＣ用パスコン６３に接続される、電源線及びグランド線を有する、第２ＩＣ電源用同軸線とが備えられている。つまり、第２ＩＣ信号用同軸線及び第２ＩＣ電源用電線の分だけ複合ケーブル５５Ｂ内に挿通される線が増加している。
Note that the composite cable 55B of the present embodiment includes an imaging device power supply coaxial line and a first IC power supply coaxial line, a video signal coaxial line, and a first IC signal coaxial line, each having a power supply line and a ground line. In addition to the line, a second IC signal coaxial line connected to the added second IC 62B, a second IC power coaxial line having a power line and a ground line connected to the second
本実施形態のケーブル接続領域６０ｃは、凸字形状の突部であって、前記第１実施形態と同様、凸部一側面６４ｕ１側及び凸部他側面６４ｄ１側には、７つのケーブル接続用ランド６５ａ１、６５ｂ１、６５ｃ１、６６ａ１、６６ｂ１、６６ｃ１、６６ｄ１が設けられている。
The
本実施形態において、例えば、符号６５ａ１は第１実施形態と同様に撮像素子用電源ランドであり、符号６５ｂ１は第１実施形態と同様に第１ＩＣ用電源ランドであり、符号６５ｃ１は第１実施形態のグランドランドに変えて構成された第２ＩＣ用電源ランドであり、符号６６ａ１は第１実施形態と略同様な同軸線外部導体用ランドであり、符号６６ｂ１は第１実施形態と同様に映像信号用ランドであり、符号６６ｃ１は第１実施形態と同様に第１ＩＣ信号用ランドであり、符号６６ｄ１は第１実施形態の駆動信号用グランドランドに変えて構成された第２ＩＣ信号用ランドである。 In the present embodiment, for example, reference numeral 65a1 is an image sensor power land as in the first embodiment, reference numeral 65b1 is a first IC power land as in the first embodiment, and reference numeral 65c1 is the first embodiment. The power land for the second IC is configured in place of the ground land, and reference numeral 66a1 is a land for a coaxial line outer conductor that is substantially the same as that of the first embodiment, and reference numeral 66b1 is for a video signal as in the first embodiment. Similarly to the first embodiment, the reference numeral 66c1 is a first IC signal land, and the reference numeral 66d1 is a second IC signal land configured in place of the drive signal ground land of the first embodiment.
この結果、複合ケーブル５５Ｂ内を挿通する単線及び同軸線の数に比べて、ランドの数が少なくなっている。そのため、本実施形態においては、第２ＩＣ６２Ｂに接続されるジェネレータ用同軸線３６を単線として使用するため、この同軸線３６の内部導体３７に外部導体３８を絡げた単線みなし部３９を構成している。
なお、上述したようにランドの変更及びＩＣ、パスコンの配置位置の変更に伴って、積層基板内の配線、ビアホールも適宜変更されている。
As a result, the number of lands is smaller than the number of single wires and coaxial wires inserted through the composite cable 55B. Therefore, in this embodiment, since the generator
As described above, with the change of the land and the change of the arrangement position of the IC and the bypass capacitor, the wiring and the via hole in the multilayer substrate are also appropriately changed.
図１２に示すように各単線及び各同軸線の内部導体、外部導体を各ランド６５ａ１、６５ｂ１、６５ｃ１、６６ａ１、６６ｂ１、６６ｃ１、６６ｄ１に接続している。
すなわち、図１１に示すように撮像素子電源用同軸線の内部導体である電源線８１ａが撮像素子用電源ランド６５ａ１に接続され、その同軸線の外部導体であるグランド線８１ｂは同軸線外部導体用ランド６６ａ１に接続される。また、第１ＩＣ電源用同軸線の内部導体である電源線８２ａが第１ＩＣ用電源ランド６５ｂ１に接続され、その同軸線の外部導体であるグランド線８２ｂが同軸線外部導体用ランド６６ａ１に接続される。さらに、第２ＩＣ電源用同軸線の内部導体である電源線８３ａが第２ＩＣ用電源ランド６５ｃ１に接続され、その同軸線の外部導体であるグランド線８３ｂが同軸線外部導体用ランドに接続される。
As shown in FIG. 12, the inner conductor and the outer conductor of each single line and each coaxial line are connected to each land 65a1, 65b1, 65c1, 66a1, 66b1, 66c1, 66d1.
That is, as shown in FIG. 11, the
一方、映像信号用同軸線の外部導体８４ｂ及び第１ＩＣ信号用同軸線の外部導体８５ｂを一纏めにした外部導体部８６は、同軸線外部導体用ランド６６ａ１に接続される。そして、映像信号用同軸線の内部導体８４ａは、映像信号用ランド６６ｂ１に接続され、駆動信号用同軸線の内部導体８５ａが第１ＩＣ信号用ランド６６ｃ１に接続される。そして、同軸線３６の単線みなし部３９が第２ＩＣ信号用ランド６６ｄ１に接続される。
On the other hand, the
つまり、同軸線外部導体用ランド６６ａ１には、外部導体部８６が接続されると共に、その外部導体部８６にグランド線８１ｂ、８２ｂ、８３ｂが俵積み状態で配設され接続されている。
That is, the
本実施形態においては、単線みなし部３９が接続される第２ＩＣ信号用ランド６６ｄ１を同軸線外部導体用ランド６６ａ１から離間した幅広なランドに接続している。
In the present embodiment, the second IC signal land 66d1 to which the single wire deemed
このことによって、半田付け作業の際の熱が、予め外部導体部８６が接続されている同軸線外部導体用ランド６６ａ１に伝達されて半田を溶かす不具合が防止されるので、半田付け作業性の向上を図れる。
As a result, the heat at the time of the soldering work is transmitted to the coaxial line outer conductor land 66a1 to which the
また、接続される信号線が太い、同軸線外部導体ランド６６ａ１と第２ＩＣ信号用ランド６６ｄ１とが離間した位置に形成されているので、半田ごてを誤って意図しない信号線に接触させることを防止することができるので、半田付け作業性の向上を図れる。 In addition, since the signal line to be connected is thick and the coaxial line outer conductor land 66a1 and the second IC signal land 66d1 are formed at positions separated from each other, the soldering iron is erroneously brought into contact with an unintended signal line. Therefore, the soldering workability can be improved.
また、束ねられて太径に構成された単線みなし部３９、或いは外部導体部８６が配置される積層基板５４Ｂの段差高さｈを太径部の外形Ｈを考慮して設定することにより、半田作業の際、単線みなし部３９、外部導体部８６に半田ごてを当てやすくすることができる。
Also, by setting the step height h of the
なお、第１実施形態の撮像素子ユニット５０の構成において、部品の共通化を図るために複合ケーブル５５Ｂを使用する場合、余分な信号線はグランドランドに接続する。このことによって、余分な信号線が導体部に接触して発生する短絡を防止することができる。
In the configuration of the
また、図１３に示すように同軸線を単線化した信号線を接続するケーブル接続用ランド６６ｄ１を、ケーブル接続用ランドの数が少ない側の面に設けることによって、ケーブル接続用ランド６６ｄ１とケーブル接続用ランド６５ｂ１との距離を十分に確保することができるので、半田付け作業性の向上を図ることができる。本実施形態においては、ケーブル接続用ランド６６ｄ１以外のケーブル接続用ランドの幅寸法を同一寸法に設定してある。なお、同軸線外部導体ランド６６ａ１に接続される信号線は、映像信号用同軸線の外部導体８４ｂ及び第１ＩＣ信号用同軸線の外部導体８５ｂを一纏めにした外部導体部８６、撮像素子電源用同軸線のグランド線８１ｂ、第１ＩＣ電源用同軸線のグランド線８２ｂ、第２ＩＣ電源用同軸線のグランド線８３ｂを撚り束ねたジャンパー線８７である。
Further, as shown in FIG. 13, the cable connection land 66d1 for connecting the signal line obtained by converting the coaxial line into a single line is provided on the surface having the smaller number of cable connection lands, so that the cable connection land 66d1 and the cable connection are connected. Since a sufficient distance from the land for use 65b1 can be secured, the soldering workability can be improved. In this embodiment, the width dimensions of the cable connection lands other than the cable connection land 66d1 are set to the same dimension. The signal line connected to the coaxial line outer conductor land 66a1 includes an
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。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the invention.
１…電子内視鏡システム ２…内視鏡 ３０…撮像装置 ５０…撮像素子ユニット
５１…撮像ホルダ ５２…撮像素子 ５３…第１基板 ５４…積層基板
５５…複合ケーブル ５５ａ…撮像素子電源用電線 ５５ｂ…電源用電線
５６…撮像枠 ５６ａ…映像信号用同軸線 ５７ａ…ガラスリッド
６０ａ…撮像素子固定領域 ６０ｂ…素子実装領域 ６０ｃ…ケーブル接続領域
６１…撮像素子用パスコン ６２…ＩＣ ６３…ＩＣ用パスコン
７０…オーバーラップ部 ７１…撮像素子用パスコンランド
７３…ＩＣ用パスコンランド ７４、７５…ビアホール
DESCRIPTION OF
56 ...
70 ... Overlap
73 ...
Claims (10)
この撮像素子が接続され、前記撮像素子の背面側に延出される第１の基板と、
前記撮像素子専用の電源を構成する撮像素子用受動素子と、
少なくとも前記撮像素子の出力信号を処理する能動素子と、
前記能動素子の専用の電源を構成する能動素子用受動素子と、
前記第１の基板が接続される撮像素子固定領域、前記撮像素子用受動素子と前記能動素子と前記能動素子用受動素子とが搭載される素子実装領域、及び複数のケーブル接続用ランドとして少なくとも撮像素子電源用電線の電源線が接続される撮像素子用電源ランドと能動素子用電線の電源線が接続される能動素子用電源ランドとが設けられるケーブル接続領域を備える第２の基板と、を具備し、
前記第２の基板に、前記撮像素子の背面側から順に、前記撮像素子用受動素子、前記能動素子、前記能動素子用受動素子、前記ケーブル接続領域を配置したことを特徴とする撮像装置。 An image sensor;
A first substrate connected to the image sensor and extending to the back side of the image sensor;
A passive element for IMAGING elements constituting the power supply for the imaging element dedicated,
An active element that processes at least the output signal of the imaging element;
A passive element for ability kinematic elements forming a dedicated power supply of the active element,
Image sensor fixing region in which the first substrate is Ru is connected, as the imaging device for the passive element and the front Symbol active element and said element mounting region and active elements for passive elements Ru are mounted and a plurality of cable connection lands, A second substrate including a cable connection region provided with at least an imaging element power land to which an imaging element power source power line is connected and an active element power land to which an active element power line is connected ; Comprising
On the second substrate, in order from the back side of the imaging device, the imaging device for a passive element, the active element, the active element for a passive element, an image pickup apparatus characterized by being placed the cable connection area .
前記素子実装領域内の最も基板の層数が多い領域に、接続端子の多い能動素子を配置することを特徴とする請求項１記載の撮像装置。 In the configuration in which the second substrate is a multilayer substrate and the multilayer substrate is provided with the imaging element fixing region, the element mounting region, and the cable connection region.
2. The imaging apparatus according to claim 1, wherein active elements having a large number of connection terminals are arranged in an area where the number of layers of the substrate is the largest in the element mounting area.
前記素子実装領域は、双方の面において、前記ケーブル接続領域及び前記撮像素子固定領域よりも面積が大きいことを特徴とする請求項５記載の撮像装置。 In the configuration in which the element mounting area is provided on both surfaces of the multilayer substrate,
The imaging device according to claim 5 , wherein the element mounting area has an area larger than the cable connection area and the imaging element fixing area on both sides.
一方の面に搭載される能動素子と他方の面に搭載される能動素子とは、前記積層基板の配線層に対して垂直な方向においてオーバーラップ部を有することを特徴とする請求項６に記載の撮像装置。 In the configuration in which element mounting areas are provided on both surfaces of the multilayer substrate, and active elements that transmit and receive signals between the elements are mounted in the respective element mounting areas.
The active element mounted on the active element and the other surface to be mounted on one side, according to claim 6, characterized in that it comprises an overlapping portion in a direction perpendicular to the wiring layer of the multilayer substrate Imaging device.
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