JP4938936B2 - 固体撮像装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子内視鏡装置に用いる固定撮像素子に関し、特に、体腔内に挿入される挿入部先端に配置される固体撮像素子の小型化に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、固体撮像素子の小型化と高画素化により内視鏡装置の体腔内挿入部の先端に固体撮像素子を配置した電子内視鏡装置が実用化されている。この電子内視鏡装置は、固体撮像素子で撮像生成した被写体画像信号をモニターに画像として表示し、多くの人が被写体観察できたり、または各種信号記録装置に被写体画像信号を記録保存できることから医療分野を始めとする構造部の内部観察等にも用いられている。
【０００３】
医療用の電子内視鏡装置で観察する体腔は、複雑な形状と数々の寸法を有しており、体腔内に挿入される固体撮像素子とその固体撮像素子を駆動制御する駆動制御回路を搭載した回路基板の小型化が求められている。
【０００４】
しかしながら、固体撮像素子を駆動制御する駆動制御回路構成は、固体撮像素子の駆動条件によって異なるために、回路基板の形状も異なる。このため、従来は、固体撮像素子の駆動制御回路を搭載する回路基板に応じた固体撮像素子を製作することが行われていた。しかし、回路基板に応じた固体撮像素子を製作することは、煩雑でコスト上昇の要因となる。
【０００５】
このため、固体撮像素子の撮像素子チップを汎用として、回路基板と前記撮像素子チップとを接続する外部入出力端子を有するプラグ側を回路基板に応じて製作できる固体撮像素子が特許第２９０２７３４号公報に開示されている。
【０００６】
この特許第２９０２７３４号公報には、前記撮像素子チップとプラグとの関係以外に、固体撮像素子の前面に透明接着剤層を介してカバーガラスを装着している。このカバーガラスは、前記固体撮像素子の撮像面を保護するために設けられている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
前記特許第２９０２７３４号公報の開示されている固体撮像素子の前面に設けたカバーカラスは、前記固体撮像素子の撮像面の対向辺にバンプを介して、箔状リード線が側面及び裏面方向に延在された前記箔状リード線上透明接着剤層を介して装着されている。
【０００８】
しかしながら、前記固体撮像素子の小型化を推進すると、固体撮像素子の対向する辺から箔状リード線を延出させずに、固体撮像素子の一辺からのみ前記箔状リード線を延出させることになる。
【０００９】
このように小型化のために、固体撮像素子の一辺から箔状リード線を延出させて、前記カバーガラスを前記固体撮像素子の前面に配置すると、カバーカラスの一端は、前記固体撮像素子の一辺に設けたバンプを介して設けられた箔状リード線上に設置され、前記カバーガラスの他端は、前記バンプと箔状リード線の配置されていない固体撮像素子の一辺に配置されることになる。つまり、カバーカラスは、前記固体撮像素子の撮像面と平行な状態に配置されず、撮像面に対してカバーガラス面が傾いて配置されることになる。
【００１０】
このように、前記固体撮像素子の撮像面前方に配置される対物光学系により得られる観察部の光線が撮像面に入射する際に、前記カバーガラスが傾いて設置されていると、前記観察部の光線は、カバーガラスで意図しない方向へ屈折してしまい、前記撮像面に良好な観察部の光線が入射できなる。このため、固体撮像素子で撮像生成する画像に歪み等の画像不良が生じる課題があった。
【００１１】
本発明は、固体撮像素子の小型化を実現するために、固体撮像素子の一辺から箔状リード線であるインナーリードを配置した固体撮像素子において、観察部からの観察光が入射される固体撮像素子の撮像面前面に配置されるカバーガラスによる意図せぬ屈折を排除して撮像画像不良の生じない固体撮像装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の固体撮像装置は、略四辺形に形成された固体撮像素子の撮像面側の一辺に配置された複数のボンディングパッドからなるボンディングパッド列と、このボンディングパッド列上に配置されたバンプと、このバンプ上に配置され前記固体撮像素子の撮像面から略一様な高さに揃えられた上面を有する複数のインナーリードと、前記ボンディングパッド列の対辺上に配置される高さ調整手段と、前記インナーリード上面と高さ調整手段上に配置されるカバーガラスより構成される固体撮像素子において、前記高さ調整手段は、前記固体撮像素子の撮像面上に、前記複数のインナーリードの上面までの高さと等しい高さを有し、かつ前記固体撮像素子の内部回路に電気的に接続されない構成よりなり、カバーガラス端面と撮像面とを平行としたことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の固体撮像装置の前記高さ調整手段は、前記固体撮像素子の内部回路に電気的に接続されないボンディングパッドに固定されることを特徴とする。
また、本発明の固体撮像装置の前記高さ調整手段は、ダミーバンプであることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の固体撮像装置の前記高さ調整手段は、前記固体撮像素子の撮像面側の一辺に設けた複数の前記ボンディングパッド列と対向する辺側に前記カバーガラスから延出させた段部であることを特徴とする。
さらに、本発明の固体撮像装置の前記高さ調整手段は、前記固体撮像素子の撮像面側の一辺に設けた複数の前記ボンディングパッド列と対向する前記固体撮像素子の基体対向辺から延出させた段部であることを特徴とする。
【００１５】
本発明の固体撮像装置は、固体撮像素子の撮像面側の一辺には、バンプを介してインナーリードと接続されるボンディングパッドが列上に配置されている。このボンディングパッド列の対辺側には、前記バンプ上のインナーリード上面の高さと等しい高さを有する高さ調整部材、例えば、電気的には作用しないダミーバンプが固体撮像素子の投影面積内に収まる位置に配置され、この高さ調整部材とインナーリードの上面にカバーガラスが配置されるようになっている。
【００１６】
これにより、インナーリードを固体撮像素子の撮像面の片側一辺に配置することができるので、固体撮像装置の小型化が可能となり、固体撮像素子の撮像面とカバーガラス面とを平行に配置することができ、歪みのない観察部位の画像表示が可能となる。
【００１７】
【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について詳細に説明する。図１は本発明に係る固体撮像装置の一実施の形態の構成を示す側面図で、図２は本発明に係る固体撮像装置を用いた電子内視鏡システムを説明する説明図で、図３は本発明に係る固体撮像装置を用いた撮像装置を説明する断面図で、図４は本発明に係る固体撮像素子と接続する信号ケーブルの構成を説明する断面図である。
【００１８】
図２を用いて、電子内視鏡システムの全体構成を説明する。
電子内視鏡システム１は、撮像手段を備えた電子内視鏡２と、電子内視鏡２に設けられたライトガイドに照明光を供給する光源装置３と、電子内視鏡２と接続ケーブル４を介して接続されて電子内視鏡２の撮像手段を駆動制御すると共に、撮像手段で撮像生成した画像信号を処理するビデオプロセッサ５と、ピデオプロセッサ５から出力される被写体画像信号の基で被写体画像を表示するモニタ６から構成されている。
【００１９】
前記電子内視鏡２は、可撓性の細長の挿入部７と、この挿入部７の基端側に接続された操作部８と、この操作部８の側部から延出した可撓性の連結コード９と、この連結コード９の端部に設けられ、前記光源装置３と着脱自在に接続されるコネクタ部１０と、このコネクタ部１０の側部に設けられ、前記ビデオプロセッサ５と接続された前記接続ケーブル４が着脱自在に接続可能な電気コネクタ部１１とを有している。
【００２０】
なお、前記電気コネクタ部１１には、電子内視鏡２の内部と外部と連通する図示しない通気部が設けられている。
【００２１】
前記挿入部７と前記操作部８との接続部分には、接続部分の急激な曲がりを防止する弾性部材を有する挿入部側折れ止め部材１２が設けられており、前記操作部８と前記連結コード９の接続部分には、同様の操作部側折れ止め部材１３が、さらに、前記連結コード９と前記コネクタ部１０の接続部分には、同様のコネクタ部側折れ止め部材１４が設けられている。
【００２２】
前記挿入部７は、可撓性の柔軟な可撓管部１５と、可撓管部１５の先端側に設けられ操作部８の操作により湾曲可能な湾曲部１６と、観察部位の光学系を構成する後述する撮像装置１８、及び照明光学系等が配設された先端部１７から構成されている。また、前記先端部１７には、図示していないが、送気操作及び送水操作によって観察部位光学系の外表面の光学部材に向けて洗浄液体や洗浄気体を噴出するために、前記液体や気体を導く送水送気チャンネルを有する送水送気ノズルと、前記挿入部７に配置された処置具を挿通したり、及び体腔内の液体を吸引するための処置具チャンネルの先端側開口である吸引口が設けられている。また、観察部位に向けて開口し、液体を噴出するための送液口が設けられている。
【００２３】
前記コネクタ部１０には、前記光源装置３に内蔵された図示しない気体供給源と着脱自在に接続される気体供給口金２１と、液体供給源である送水タンク２２と着脱自在に接続される送水タンク加圧口金２３及び液体供給口金２４とが設けられている。また、前記先端部１７の前記吸引口より体腔内の液体を吸引するための図示しない吸引源と接続される吸引口金２５が設けられ、かつ、送液口より送水を行うための図示しない送水手段と接続する注入口金２６が設けられている。
【００２４】
さらに、前記コネクタ部１０には、高周波処置等を行った際に、電子内視鏡２に高周波漏れ電流が発生した場合に、漏れ電流を高周波処置装置に帰還させるためのアース端子口金２７が設けられている。
【００２５】
前記操作部８には、送気操作と送水操作を操作する送気送水操作ボタン２８と、吸引操作を操作するための吸引操作ボタン２９と、前記湾曲部１６の湾曲操作を行うための湾曲操作ノブ３０と、前記ピデオプロセッサ５を遠隔操作する複数のリモートスイッチ３１と、及び前記処置具チャンネルと挿通した開口である処置具挿入口３２が設けられている。
【００２６】
また、前記電子内視鏡２の電気コネクタ部１１には、電気コネクタ部１１を液密にシールするための図示しない防水キャップが着脱自在に接続可能である。
【００２７】
次に、図３を用いて、前記電子内視鏡２の先端部１７に配置されている観察部位の光学系を構成する撮像装置１８について説明する。
【００２８】
撮像装置１８は、大別すると対物レンズユニット６７と固体撮像装置ユニット６８からなっている。対物レンズユニット６７は、複数の対物レンズ３３と、対物レンズ３３のフレア防止用の光学絞り６５及び明るさ絞り１９と、前記複数の対物レンズ３３を所定のレンズ間距離に保つための間隔管６６を対物レンズ枠３４の中に介在させることで構成されている。
【００２９】
前記固体撮像装置ユニット６８は、前記対物レンズユニット６７の対物レンズ枠３４と嵌合される固体撮像装置枠６４内に、最後端レンズ２６と、固体撮像装置３７が紫外線硬化型の接着剤等により接合されて配置されている。なお、固体撮像装置３７の詳細構成は後述する
前記固体撮像装置３７から延出され、かつ、前記固体撮像装置３７の固体撮像素子と電気的に接続された接続線が設けられたフレキシブル基板５８は、複数の電子部品４４と信号ケーブル５０の複数の信号線４６が接続される複数の接続電極１２０を有する回路基板４５に接続されている。
【００３０】
前記信号ケープ５０は、図４に示すように、複数の信号線４６をケブラー等の繊維からなる介在６０を中心として撚り束ねられ、その外周にはＰＴＦＥ等からなるテープ４７が螺旋状に被覆されている。このテープ４７の外周には、錫メッキ銅合金製のシールド導体４８が形成され、このシールド導体４８の外周には、ＰＦＡからなる絶縁体４９が被覆された構成となっている。
【００３１】
前記信号ケーブル５０の外周には、電子内視鏡２の内蔵物からの干渉による破損を防止するためのケーブル保護５１が絹糸５２により抜けないように結束されている。
【００３２】
前記固体撮像装置３７、回路基板４５、及び信号線４６とが接続された後、前記固体撮像装置３７，回路基板４５，及び信号線４６からなる電装構成部周囲には湿気等が侵入しないようにエポキシ樹脂よりなる封止樹脂５３が充填される。この封止樹脂５３は、前記固体撮像装置枠６４の外周と嵌合されたシールド枠５４内に充填されて、前記電装構成部の防湿や衝撃防護が図られる。
【００３３】
前記シールド枠５４の外周と前記ケーブル保護５１にかけては熱収縮チューブ５５が被覆されている。
【００３４】
このような構成の固体撮像装置ユニット６８と対物レンズユニット６７は、対物レンズユニット６７の結像位置に固体撮像装置３７の撮像面が位置するように調整された後、対物レンズ枠３４と固体撮像装置枠６４とが嵌合固定されることにより撮像装置１８が生成される。この撮像装置１８は、前記電子内視鏡２の挿入部７の先端部１７を構成する絶縁カバーと先端構成部材に形成した観察孔に嵌装され接着剤にて固定される。
【００３５】
次に、前記固体撮像装置３７の詳細構成について図１を用いて説明する。
前記固体撮像装置３７に用いる固体撮像素子３９は、小型化を図るために、略四辺形状の固体撮像素子３９の撮像面２０側の一辺に、前記撮像面２０にマトリクス状に設けられた複数の光電荷素子を水平・垂直方向に走査駆動させる接続線が列状に形成された複数のボンディングパッド５６が設けられている。このボンディングパッド５６の上には、Ａｕ製のバンブ５７が配置され、かつ、このバンプ５７にはインナーリード４２を有するフレキシブル基板５８が接続されている。
【００３６】
このフレキシブル基板５８は、前記バンプ５７を介して、前記ボンディングパッド５６に接続される箔状に形成されたインナーリード４２と、前記回路基板４５に接続されるアウターリード４３がポリイミドテープ４１上に銅箔により配線形成され、湾曲可能な基板である。
【００３７】
このフレキシブル基板５８のインナーリード４２は、湾曲されて、前記バンプ５７に接続され、かつ、接着剤３５で補強固定され、かつ、前記インナーリード４２の湾曲部は、封止樹脂４０にて覆うことにより、固体撮像素子３９と確実に接続固定される。
【００３８】
前記固体撮像素子３９の撮像面２０の前記ボンディングパッド５６とバンプ５７が配置された一辺と対向する辺側に設けられたダミーバンプ用ボンディングパッド３６上には、、ダミーバンプ５９が配置さけている。このダミーバンプ用ボンディングパッド３６は、固体撮像素子３９の内部回路配線とは電気的に接続されていない。このダミーバンプ５９は、前記撮像面２０から前記バンプ５７とインナーリード４２の上面までの高さｈと等しい高さｈを有する高さ調整部材である。なお、このダミーバンプ５９を電気的絶縁性を有する部材で構成し、ダミーバンプ用ボンディングパッド３６の上に接着剤３５で接着固定しても良い。
【００３９】
このダミーバンプ５９と前記インナーリード４２の上にカバーガラス３８を載置接着固定すると、前記固体撮像素子３９の撮像面２０と平行にカバーガラス３８を配置することができる。これにより、カバーガラス３８を透過した観察部位からの透過光は、固体撮像素子３９の撮像面２０に意図したとおりの入射角にて入射される。
【００４０】
なお、前記ダミーバンブ５９は固体撮像素子３９の撮像面２０の投影面積内に収められており、かつ、前記カバーガラス３８は、ダミーバンプ５９とインナーリード４２の近傍に紫外線硬化型の接着剤、もしくは、エポキシ系の接着剤にて撮像面２０を覆わないように固定されている。
【００４１】
以上説明したように、本発明の固体撮像装置３７は、前記固体撮像素子３９の撮像面２０側の一辺にバンプ５７と、バンプ５７上にインナーリード４２を配置したことで、固体撮像素子３９の小型化が実現できる。さらに、前記固体撮像素子３９の撮像面２０側の一辺のバンプ５７と、バンプ５７上のインナーリード４２の上面までの高さｈと等しい高さｈを有する高さ調整部材である電気的に作用しないダミーバンプ５９を対辺側に設け、かつ、前記固体撮像素子３９の投影面積内に収まるように配置したことで、前記インナーリード４２と前記ダミーバンプ５９の上にカバーガラス３８の端面を配置することで、固体撮像素子３９の撮像面２０と平行にカバーガラス３８が設置でき、固体操像装置３７の小型化ができると共に良好な画像を得ることができる。
【００４２】
次に、本発明に係る固体撮像装置の第１の他の実施形態を図５と図６を用いて説明する。なお、図１と同一部分は同一符号を付して詳細説明を省略する。
最初に図５に示すように、前記固体撮像素子３９の撮像面２０の前面に設けるカバーガラス７０は、前記固体撮像素子３９の撮像面２０の一辺に設けられたボンディングパッド５６とバンプ５７に接続されるインナーリード４２の上面までの高きｈと等しい高さｈを有し、かつ、前記固体撮像素子３９の撮像面２０の前記バンプ５７の設置辺と対向する辺に当接される段部６９が形成されている。このカバーガラス７０の一端は、前記撮像面２０の前記バンプ５７と接続されたインナーリード４２の上面に載置し、前記カバーガラス７０の段部６９は、前記撮像面２０の対向辺の投影面積内に収められるように載置し、接着剤で固着する。これにより、撮像面２０とカバーガラス７０とは平行に設置される。
【００４３】
また、図６に示すように、前記ボンディングパッド５６，バンプ５７，及びインナーリード４２が設けられた前記撮像面２０の一辺に対向する辺に固体撮像素子７２の基体から延在させた段部７１を設けた固体撮像素子７２とする。この段部７１の高さは、前記ボンディングパッド５７とインナーリード４２で形成される高さｈと同じ高さｈとなるように形成されている。前記カバーガラス７３の端部は、前記インナーリード４２の上面と前記固体撮像素子７２の段部７１の上面に載置固着することで、前記撮像面２０とカバーガラス７３が平行設置される。
【００４４】
以上説明したように、カバーガラス７０または７３の高さ調整手段である段部６９または７１は、固体撮像素子３９、７２の撮像面２０にはみ出すことなく、カバーガラス７０、７３と固体撮像素子３９、７２に一体形成することで固体撮像装置の小型化が実現できる。また、撮像面２０とカバーガラス７０、７３端面とを容易に平行配置することができると共に、固体撮像装置を構成する部材の削減と、組立て工数の削減が可能となり、安価な固体撮像装置を提供することができる。
【００４５】
次に本発明に係る固体撮像装置の第２の他の実施形態を図７を用いて説明する。図７（ａ）は、固体撮像素子を表面から見た平面図で、図７（ｂ）は、固体撮像素子を横から見た側面図である。なお、図１と同一部分は、同一符号を付して詳細説明は省略する。
【００４６】
固体撮像素子３９の撮像面２０の一辺には、ボンディングパッド５６、バンプ５７、及びフレキシブル基板５８のインナーリード４２が配置され、かつ、前記撮像面２０の対向辺に高さ調整部材であるダミーバンプ５９が配置された固体撮像装置１２２と、この固体撮像装置１２２の固体撮像素子３９とインナーリード４２を有するフレキシブル基板５８を覆うように形成されたカバーガラス１２３を設け、このカバーガラス１２３を前記固体撮像装置１２２の撮像面２０と平行に固着した後、前記カバーガラス１２３の外形をシールド枠１２４で直接嵌合固定させる。これにより、前述した固体撮像装置枠６４（図３参照）が不要となり、撮像装置１２５の外形を小型化することができる。
【００４７】
図３に示した前記撮像装置１８の対物レンズユニット６７の画角や焦点調整は、前記対物レンズユニット６７の対物レンズ枠３４と、前記固体撮像装置ユニット６８の固体撮像装置枠６４の嵌合位置を調整することで行われている。しかし、前記対物レンズユニット６７の複数の対物レンズ３３の間に湿気が侵入した際には、前記固体撮像装置枠６４から前記対物レンズ枠３４を取り外し、その取り外した対物レンズ枠３４から前記複数の対物レンズ３３をさらに取り外して清掃して、再度組立直されている。この対物レンズ３３の取り外し清掃と再組み立て作業を安易に効率よく行われることが望まれている。
【００４８】
このために、対物レンズ３０の清掃と焦点調整の容易性の要望を具現化するための対物レンズユニットを図８乃至図１３を用いて説明する。
【００４９】
対物レンズユニット６７ａを図８を用いて説明する。先端構成部材７４の観察孔７５には、先端側に絶縁カバー７６の端面と同一面を有するフランジ部７７が形成された第１対物レンズ枠７８と、第２対物レンズ枠７９が装着されている。前記第１対物レンズ枠７８には、第１対物レンズ８０と第２対物レンズ８１が配置され前群対物レンズ枠ユニット８２が構成されている。
【００５０】
また、第２対物レンズ枠７９の中には、前記第１と第２対物レンズ８０，８１以降の複数の対物レンズ８３が配置された後群対物レンズ枠ユニット８４が構成されるようになっている。この前群対物レンズ枠ユニット８２と後群対物レンズユニット８４とが前記先端構成部材７４の観察孔７５内で所定の間隔を保つ位置に固定され、対物レンズユニット６７ａが生成されるようになっている。
【００５１】
なお、前記先端構成部材７４の先端部側の一部には工具溝８５が形成されている。そして、前記絶縁カバー７６には工具溝に対して、冶具を挿入する冶具孔８５ａが形成されている。
【００５２】
このような構成の対物レンズユニット６７ａにおいて、前記第１対物レンズ８０と第２対物レンズ８１の間に湿気が侵入し、視野くもりが発生した場合は、前記絶縁カバー７６の冶具孔８５ａから前記先端構成部材７４の先端側に設けた工具溝８５に治具を挿入し（図中矢印で示す）、前記前群対物レンズ枠ユニット８２を前記先端構成部材７４の観察孔７５から取り外し、前記第１対物レンズ８０と第２対物レンズ８１の清掃または交換を行う。これにより、前記前群対物レンズユニット８２の補修が容易となり、かつ、前記前群対物レンズユニット８２の前記先端構成部材７４の観察孔７５への嵌合固定位置の調整により、再組立時の画角と焦点調整が容易にできる。
【００５３】
次に、対物レンズユニット６７の他の実施形態である対物レンズユニット６７ｂを図９を用いて説明する。第１対物レンズ８６は絶縁カバー８７に形成された観察孔８８に固定されている。この第１対物レンズ８６以降の対物レンズ系８９は、先端構成部材９０内に取り付けられた対物レンズ枠９１内に保持固定されている。
【００５４】
つまり、前記第１対物レンズ８６が固定された絶縁カバー８７を、前記対物レンズ枠９１が固定されている先端構成部材９０に対して光軸方向に移動調整することで前記第１対物レンズ８６及び対物レンズ８９による焦点調整及び画角調整が容易に実行できる構成である。
【００５５】
また、このような構成の対物レンズユニット６７ｂにおいて、第１対物レンズ８６に視野くもりが発生したり、傷がついて画像不良が発生した場合は、絶縁カバー８７と共に第１対物レンズ８６を前記先端構成部材９０から取り外し、第１対物レンズ８６の清掃、または交換された第１対物レンズ８６を固定した絶縁カバー８７を前記先端構成部材９０に再度取り付け、新たに焦点と画角調整を行うことで補修作業が容易となる。
【００５６】
次に、対物レンズユニット６７の他の実施形態である対物レンズユニット６７ｃを図１０を用いて説明する。先端構成部材９２に形成された観察孔９３の後端側には、固体撮像装置９４が取り付け固定されている。前記観察孔９３の前端側には、複数の対物レンズ９５が保持固定された対物レンズ枠９６からなる対物レンズユニット９７が取り付け固定されている。この対物レンズユニット９７は、前記対物レンズ枠９６に形成されたフランジ９８を有しており、このフランジ９８は、前記先端構成部材９２の観察孔９３に設けられた観察孔段部９９に嵌合されるようになっている。この観察孔段部９９は、前記対物レンズ枠９６のフランジ９８の幅よりも大きく、前記観察段部９９に前記フランジ９８を嵌合した際に、複数のスペーサー１００が介在させることができるようになっている。
【００５７】
前記対物レンズ枠９６のフランジ９８の先端側は、先端構成部材９２と挟み込む形で絶縁カバー１０１が装着され、前記対物レンズユニット９７が前記先端構成部材９２に取り付け固定されるようになっている。
【００５８】
このような構成の対物レンズユニット６７ｃにより、対物レンズ９５に視野くもりが発生したり、傷ついた場合は、前記絶縁カバー１０１を取り外すことで、対物レンズユニツト９７が前記観察孔９３から取り外しが可能となり、対物レンズユニット９７の清掃または交換後、前記観察孔９３に再装着する際に、前記スペーサー１００の装着個数や厚みを調整することで固体撮像装置９４と前記対物レンズユニット９７の焦点や画角調整が実行でき、補修作業の効率が改善できる。
【００５９】
次に、対物レンズユニット６７の他の実施形態である対物レンズユニット６７ｄを図１１を用いて説明する。第１対物レンズ１０２が配置された第１対物レンズ枠１０３の外周には、所定のピッチの凸状の突起部１０４が形成された突起部材１０５が配置されている。この第１対物レンズ枠１０３は、前記突起部１０４と係合しあう凹状の溝部１０６が形成された先端構成部材１０７の内部に収納配置される。この先端構成部材１０７の内部には、第２対物レンズ１０８が配置された第２対物レンズ枠１６０が前記第１対物レンズ１０２と所定の距離を保つ位置に固定されている。
【００６０】
なお、前記凸状の突起部１０４と前記凹状の溝部１０６は、共にネジ状に形成されている。
【００６１】
このような構成の対物レンズユニット６７ｄの第１対物レンズ１０２に視野くもりが発生したり、あるいは傷ついた場合に、前記突起部１０４を有する第１対物レンズ枠１０３を回動させて、図中矢印で示すレンズ光軸方向と逆方向に移動させて、前記先端構成部材１０７から取り出し、かつ、その取り出した第１対物レンズ枠１０３に設置されている第１対物レンズ１０２を清掃、あるいは交換する。清掃あるいは交換後、第１対物レンズ１０２を設置された前記第１対物レンズ枠１０３は、再度前記先端構成部材１０７内に装着し、かつ、前記突起部１０５を前記溝部１０６に係合させながら前記第１対物レンズ枠１０３を回動させて、図中矢印で示す光軸方向に移動させて、位置調整することにより第１対物レンズ１０２の球欠Ｒ変化による焦点調整と画角の調整が可能となり、補修作業の効率向上が図れる。また、突起部材１０５を弾性部材にて形成し、溝部１０６に対して押し込むように装着しても良い。
【００６２】
次に、対物レンズユニット６７の他の実施形態である対物レンズユニット６７ｅを図１２を用いて説明する。第１対物レンズ１０９は、第１対物レンズ１０９後端面から焦点・画角調整するために必要な所定距離が確保された位置に、接着剤止め１１０が形成された対物レンズ枠１１１内に接着剤１２１にて固定されている。この第１対物レンズ１０９を対物レンズ枠１１１に固定する接着剤１２１は、前記接着剤止め１１０により、前記対物レンズ枠１１１内に配置される第１対物レンズ１０９以降の対物レンズ群への接着剤の流出が防止できるように構成されている。
【００６３】
このような構成の対物レンズユニット６７ｅの第１対物レンズ１０９に視野くもりが発生したり、あるいは第１対物レンズ１０９に傷がついた場合には、前記第１対物レンズの清掃及び交換をする際に、前記第１対物レンズ１０９の位置を接着剤止め１１０までの範囲内で位置調整し固定することができるので、前記第１対物レンズ１０９の清掃または交換時の補修作業の向上が可能となる。よって、補修作業の時間の短縮が可能となり、補修作業の効率化が可能となる。
【００６４】
次に、対物レンズユニットの他の実施形態である対物レンズユニット６７ｆを図１３を用いて説明する。対物レンズ枠１１２の前方側には、平板状の第２対物レンズ１１３と、この第２対物レンズ１１３と略同等の厚みで、レンズ外形が前記第２対物レンズ１１３よりも大きな第１対物レンズ１１４が配置されている。前記対物レンズ枠１１２の後方側には、複数の対物レンズ１１５が配置されている。
【００６５】
また、前記対物レンズ枠１１２の第２対物レンズ１１３が配置された外周位置には、先端構成部材１１６の外面から内面へ貫通させたネジ孔１１７ａに螺合される固定ネジ１１７と係合される固定溝１１８が設けられている。
【００６６】
前記対物レンズ枠１１２は前記先端構成部材１１６内装着される際に、前記固定ネジ１１７の先端を前記固定溝１１８に当接させて、前記対物レンズ枠１１２を所定位置に固定している。
【００６７】
このような構成の対物レンズユニット６７ｆは、第１対物レンズ１１４と第２対物レンズ１１３とは同じ厚みであるが、レンズ外形が第１対物レンズ１１４が第２対物レンズ１１３よりも大きいために、前記第１対物レンズ１１４は、第２対物レンズ１１３よりも割れ等の破損がしやくなる。よって、第１対物レンズ１１４と第２対物レンズ１１３に視野くもりが発生したり、第１対物レンズ１１４に傷がついた場合、第１対物レンズ１１４のみを破壊して交換することが可能となるので、補修作業の効率化改善が可能となった。
【００６８】
また、先端構成部材１１６に設けた固定ビス１１７と係合される固定溝１１８をレンズ外形の小さな第２対物レンズ１１３が配置される対物レンズ枠１１２の外周面に形成することで、対物レンズ枠１１２の外形を小さく形成することができる。
【００６９】
次に、付記１３に記載の電子内視鏡装置の観察光学系の光軸中心と、電子内視鏡装置で撮像生成した観察部位の画像をモニタ表示する電気マスク中心との整合を行う電子内視鏡システムを説明する。
【００７０】
従来、電子内視鏡システムにおいて、図２と図３に示すように、電子内視鏡２の挿入部７の先端部１７に設けられた撮像装置１８で撮像生成された観察部位の画像信号は、ビデオプロセッサ５に供給されて、所定の画像信号処理が行われた後、その画像信号を基にモニタ６に観察像が表示されるようになっている。
【００７１】
また、撮像装置１８を構成する観察光学系を形成する対物レンズユニット６７に内蔵される対物レンズ３３と、固体撮像装置ユニット６８に内蔵される固体撮像装置３７の位置調整は、それぞれが固定装着される枠部材３４，６４の嵌合状態の調整によって行われる。
【００７２】
前記撮像装置１８の対物レンズユニット６７に配置される対物レンズ３３からなる観察光学系の光軸中心の設定は、作業の容易性から固体撮像装置３７の固体撮像素子３９の有効画素領域の中心と一致させるように設定している。
【００７３】
しかし、前記固体撮像装置３７は、固体撮像装置枠６４に取り付け固定されたり、または、シールド枠５４の中に封止樹脂５３で固定されるために、前記固体撮像装置３７の取り付け固定位置の精度が低く、前記対物レンズ３３の観察光学系中心と固体撮像素子３９の有効画素中心とを一致させることが難しく、モニタ６に表示される画像に偏角等の画像不良が発生していた。
【００７４】
さらに、モニタ６に表示される観察部位の画像は、前記ビデオブロセッサ５の画像信号処理において、輸郭強調等の画像処理のために前記固体撮像素子３９の有効画素領域の四辺形外側の一部を使用するために、前記固体撮像素子３９の有効画素領域すべてを表示することはできない。
【００７５】
よって、この輪郭強調等の信号処理に用いられる画素領域がモニタ６に表示されないように、ピデオブロセッサ５の画像信号処理において、電気的にマスクが施される。この電気的マスクは、画像処理に使用される有効画素領域の四辺形外側の一部の大きさが上下左右それぞれで異なるため、モニタ６に表示される観察部位の画像の中心、つまり電気マスクの中心と有効画素領域の中心とは一致せず、仮に観察光学系の中心を有効画素領域の中心と一致させたとして電気マスクの中心が観察光学系の中心とずれてしまうために、前記偏角等の画像不良が発生する課題があった。
【００７６】
そこで、付記１３の電子内視鏡システムは、観察光学系の中心を有効画素領域中心ではなく電気マスク形状を有効画素領域に投影した時の電気マスク中心と一致させることで、偏角等のない良好な画像を得ることができる。
【００７７】
そのため、観察光学系の最後端対物レンズの中心を、電気マスク形状を有効画素領域に投影した時の電気マスク中心と一致する位置にて固体撮像装置のカバーガラスと接合する必要がある。
【００７８】
具体的には、図１４に示すように、複数の対物レンズ１２９は、対物レンズ枠１３０の中に光学絞り１３１と、対物レンズ１２９のそれぞれが所定の間隔距離を保つための間隔管１３２を介在させた状態で固定されている。
【００７９】
固体撮像装置１２８は、固体撮像素子１３３、固体撮像素子１３３の撮像面１３４を覆うカバーガラス１３５、固体撮像素子１３３の裏面に配置された接続電極１２７，１３６により構成されている。
【００８０】
前記カバーガラス１３５の前面で、かつ、前記対物レンズ１２９が固定された前記対物レンズ枠１３０の最終後端には、最後端対物レンズ１３７が前記対物レンズ１２９と光軸が一致するように嵌合固定されている。前記対物レンズ枠１３０に嵌合固定されている前記対物レンズ１２９と最後端対物レンズ１３７とカバーガラス１３５は、紫外線硬化形接着剤によって接着固定されている。
【００８１】
前記固体撮像装置１２８の接続電極１３６には、複数の電子部品１４１が実装された回路基板１４２が接続されている。この回路基板１４２の後方、及び、前記接続電極１２７には、複数の信号線４６が接続されている。
【００８２】
前記固体操像装置１２８、回路基板１４２、及び信号線４６とが接続れた周囲には、湿気等が進入しないようにエポキシ樹脂よりなる封止樹脂１４３がシールド枠１４４内に充填され、このシールド枠１４４の外周は、熱収縮チューブ１４５により被覆されている。
【００８３】
このように構成された撮像装置１４６は、図１で説明した電子内視鏡２の先端部１７を構成する観察孔を有する絶縁カバー内に、装着されて接着剤で固定されている。なお、この撮像装置１４６以外は、図２に示す内視鏡システムと同じである。
【００８４】
次に、前記撮像装置１４６の固体撮像装置１２８に設けられている前記カバーガラス１３５と前記最後端対物レンズ１３７との取付位置関係について、図１５と図１６を用いて説明する。
【００８５】
前記最後端対物レンズ１３７の中心を、電気マスク１３８の形状を有効画素領域１３４に投影した時の表示画素領域１４７の中心（つまり、電気マスク１３８中心）と一致する位置にて、固体撮像装置１２８のカバーガラス１３５と接合することで、複数の対物レンズ１２９より構成される観察光学系の中心と、前記モニタ６に内視鏡観察画像が表示される電気マスク１３８中心とを一致させることができるので、偏角等のない良好な画像を得ることができる。
【００８６】
次に、高解像度の画像を得る為の電気マスク、固体撮像素子、カバーガラス、及び最後端対物レンズの関係について、図１７を用いて説明する。
【００８７】
高解像度の画像を得るためには、固体撮像装置１５２が有する有効画素領域１４９において、モニタ６に表示される電気マスク１５０の形状を最大限に投影した表示画素領域１５１を形成する必要がある。なお、この時、最後端対物レンズ１５３の外径は、イメージハイトＩ１に対応する大きさが必要となるので、固体撮像装置１５２よりも大きい構成となる。
【００８８】
一方、前記固体撮像装置１５２を使用して前記電子内視鏡１の先端部１７を細径化するためには、固体撮像装置１５２と組み合わされる観察光学系の外径を小さくし、最後端対物レンズ１５５と、固体撮像装置１５５とを図１８（ａ）（ｂ）に示すように同じ外形寸法以下にする必要がある。
【００８９】
そのためには、図１７のイメージハイトＩ１よりも小さいイメージハイトＩ２を有する表示画素領域１５４を形成し、この表示画素領域１５４の中心を有効画素領域１４９の中心とは異なる最後端対物レンズ１５５が固体撮像装置１５２の投影面積内に収まるべく設定された最後端対物レンズ１５５中心と一致させる必要がある。
【００９０】
以上のように、有効画素領域中心とは異なる位置に、観察光学系中心と電気マスク中心とを一致させることで、１つの固体撮像装置にて複数の観察画像を得ることができると共に、撮像装置の小型化することができる。
【００９１】
［付記］
以上詳述した本発明の実施形態によれば、以下のごとき構成を得ることができる。
【００９２】
（付記１） 略四辺形に形成された固体撮像素子の撮像面側の一片に配置された複数のボンディングパッドからなるボンディングパッド列と、このボンディングパッド列上に配置されたバンプと、このバンプ上に配置され前記固体撮像素子の撮像面から略一様な高さに揃えられた上面を有する複数のインナーリードと、前記ボンディングパッド列の対辺上に配置される高さ調整手段と、前記インナーリード上面と高さ調整手段上に配置されるカバーガラスより構成される固体撮像素子において、
前記固体撮像素子の撮像面上に、前記複数のインナーリードの上面までの高さと等しい高さを有する高さ調整手段を設けたことで、カバーカラス端面と撮像面とを平行としたことを特徴とする固体撮像装置。
【００９３】
（付記２） 前記高さ調整手段は、ダミーバンプであることを特徴とする付記１記載の固体撮像装置。
【００９４】
（付記３） 前記固体撮像素子は、電子内視鏡装置に用いたことを特徴とする付記１記載の固体撮像装置。
【００９５】
（付記４） 前記高さ調整手段は、前記固体撮像素子の撮像面側の一辺に設けた複数のボンディング列と対向する辺側に前記カバーガラスから延出させた段部であることを特徴とする付記１記載の固体撮像装置。
【００９６】
（付記５） 前記高さ調整手段は、前記固体撮像素子の撮像面側の一辺に設けた複数のボンディング列と対向する前記固体撮像素子の対向辺から延出させた段部であることを特徴とする付記１記載の固体撮像装置。
【００９７】
（付記６） 略四辺形に形成された固体撮像素子の撮像面側の一片に配置された複数のボンディングパッドからなるボンディングパッド列と、このボンディングパッド列上に配置されたバンプと、このバンプ上に配置され前記固体撮像素子の撮像面から略一様な高さに揃えられた上面を有する複数のインナーリードと、前記ボンディングパッド列の対辺上に配置される高さ調整手段と、前記インナーリード上面と高さ調整手段上に配置されるカバーガラスより構成される固体撮像素子において、
前記カバーカラスの外周面をシールド材で直接嵌合固定したことを特徴とする撮像装置。
【００９８】
（付記７） 略四辺形に形成された固体撮像素子とカバーガラスを嵌合固定する固体撮像素子枠と、
前記固体撮像素子に観察部位の観察光導く複数の対物レンズを嵌合固定する対物レンズ枠と、
前記固体撮像素子枠と前記対物レンズ枠を内蔵固定する絶縁カバーで被覆された先端構成部材と、
前記先端構成部材を嵌合収納すると共に、前記観察部位からの観察光を前記対物レンズに取り込むための観察孔を有する絶縁カバー部材と、
前記絶縁カバー部材の観察孔の周囲に設けられた工具溝と、
を具備し、前記工具溝に冶具を差し込み前記対物レンズ枠を取り外し可能としたことを特徴とする電子内視鏡。
【００９９】
（付記８） 略四辺形に形成された固体撮像素子とカバーガラスを嵌合固定する固体撮像素子枠と、
前記固体撮像素子に観察部位の観察光導く複数の対物レンズからなる第２の対物レンズを嵌合固定する対物レンズ枠と、
前記固体撮像素子枠と前記対物レンズ枠を内蔵固定する絶縁カバーで被覆された先端構成部材と、
前記先端構成部材を嵌合収納すると共に、前記観察部位からの観察光を前記対物レンズに取り込むための観察孔を有する絶縁カバー部材と、
前記絶縁カバーの観察孔に固定された前記第２の対物レンズと同軸の第１の対物レンズと、
を具備し、前記第１の対物レンズを固定した前記絶縁カバー部材と前記先端構成部材とを光軸方向に位置調整することで、前記第１と第２の対物レンズの焦点調整を行うことを特徴とする電子内視鏡。
【０１００】
（付記９） 前記対物レンズ枠の外周に設けられたフランジと、
前記先端構成部材の内周に設けられ、前記対物レンズ枠のフランジを内装される観察孔段部と、
前記観察孔段部と前記フランジとの間に介挿される複数のスペーサと、
を具備し、前記スペーサの介挿枚数により、前記対物レンズ枠に設置されている対物レンズと焦点調整を行うことを特徴とする付記８記載の電子内視鏡。
【０１０１】
（付記１０） 前記対物レンズ枠は、第１の対物レンズを収納固定する第１の対物レンズ枠と、第２の対物レンズを収納固定する第２の対物レンズ枠とからなり、前記第１の対物レンズ枠の外周に設置され、かつ、弾性部材を用いて所定間隔の凸状ネジ部を形成された突起部と、前記第１の対物レンズ枠の突起部と嵌合する凹部ネジ部を形成された溝部と、かつ、前記第２の対物レンズ枠を収納固定する絶縁カバーと、
を具備し、前記第１の対物レンズ枠の突起部と前記絶縁カバーの凹部との嵌合位置を調整することで前記第１対物レンズと第２の対物レンズの焦点調整を可能とした付記８記載の電子内視鏡。
【０１０２】
（付記１１） 前記対物レンズ枠には、第１の対物レンズと第２の対物レンズを収納固定され、前記対物レンズ枠の第１の対物レンズが収納固定される観察孔の入射側に設けられた所定の寸法距離を有する接着剤止め部と、
を有し、前記第１の対物レンズは、前記接着剤止め部までの寸法距離の間で対物レンズの焦点調整することを特徴とする付記８記載の対物レンズユニット。
【０１０３】
（付記１２） 前記対物レンズ枠の前記観察孔の先端には、少なくとも外形寸法の大きい第１の対物レンズが収納配置され、この第１の対物レンズの後方側に前記第１の対物レンズと同じ厚さ寸法で、外径が小さい第２の対物レンズが収納配置されると共に、前記対物レンズ枠の外周には固定ネジの先端が嵌合する固定溝が設けられ、かつ、前記対物レンズ枠が嵌合固定される前記先端構成部材の側面から前記固定溝に対して前記固定ネジが螺合進出させるネジ孔を有したことを特徴とする付記８記載の電子内視鏡。
【０１０４】
（付記１３） 観察光学系の結像位置に固体撮像装置が配置された撮像装置が先端部に配置された電子内視鏡と、ビデオプロセッサと、モニタにより構成される電子内視鏡システムにおいて、
観察光学系の光軸中心とモニタ表示される電気マスク中心とが一致し、前記一致した光軸中心と電気マスク中心とが固体撮像装置の有効画衆領域中心とは異なることを特徴とする電子内視鏡システム。
【０１０５】
（付記１４） 前記観察光学系の最後端対物レンズ中心が電気マスク中心と一致していることを特徴とする付記１３に記載の電子内視鏡システム。
【０１０６】
【発明の効果】
本発明の固体撮像装置は、固体撮像素子の撮像面の一辺に設けられたボンディングパッド、バンプ、及びインナーリードまでの高さ寸法と同等の高さを有する高さ調整用のダミーバンプを対向辺に配置し、カバーガラスを前記インナーリードとダミーバンプの上に配置することで、前記カバーカラスと固体撮像素子の撮像面とが簡単確実に平行設定でき、固体撮像素子の撮像面に入射される観察光の意図しない屈折が解消でき、観察部位の歪みのない画像が表示できる効果を有している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る固体撮像装置の一実施の形態の構成を示す側面図。
【図２】本発明に係る固体撮像装置を用いた電子内視鏡システムを説明する説明図。
【図３】本発明に係る固体撮像素子を用いた撮像装置を説明する断面図。
【図４】本発明の固体撮像装置と接続する信号ケーブルの構成を説明する断面図。
【図５】本発明の固体撮像装置の第１の他の実施例を説明する側面図。
【図６】本発明の固体撮像装置の第１の他の実施例を説明する側面図。
【図７】本発明の固体撮像装置の第２の実施の形態を示し、図７（ａ）は平面図、図７（ｂ）は側面図。
【図８】本発明の固体撮像装置の対物レンズの補修やレンズ焦点調整を説明する側面図。
【図９】本発明の固体撮像装置の対物レンズの補修やレンズ焦点調整を説明する側面図。
【図１０】本発明の固体撮像装置の対物レンズの補修やレンズ焦点調整を説明する側面図。
【図１１】本発明の固体撮像装置の対物レンズの補修やレンズ焦点調整を説明する側面図。
【図１２】本発明の固体撮像装置の対物レンズの補修やレンズ焦点調整を説明する側面図。
【図１３】本発明の固体撮像装置の対物レンズの補修やレンズ焦点調整を説明する側面図。
【図１４】第２の発明の固体撮像装置の実施形態を説明する断面図。
【図１５】第２の発明の固体撮像装置に用いる電子マスクを説明する説明図。
【図１６】第２の発明の固体撮像装置のカバーガラス、電子マスク、対物レンズ等の配置位置関係を説明する説明図。
【図１７】第２の発明の固体撮像装置のカバーガラス、電子マスク、対物レンズ等の他の配置位置関係を説明する説明図。
【図１８】第２の発明の固体撮像装置のカバーガラス、電子マスク、対物レンズ等の他の配置位置関係を説明する説明図。
【符号の説明】
１…電子内視鏡システム
２…電子内視鏡
３…光源装置
４…接続ケーブル
５…ビデオプロセッサ
６…モニタ
２０…撮像面
３５…接着剤
３６…ダミーバンプ用ボンディングパッド
３７…固体撮像装置
３８…カバーガラス
３９…固体撮像素子
４０…封止樹脂
４１…ポリイミドテープ
４２…インナーリード
４３…アウターリード
５６…ボンディングパッド
５７…バンプ
５８…フレキシブル基板

Claims (5)

1. 略四辺形に形成された固体撮像素子の撮像面側の一辺に配置された複数のボンディングパッドからなるボンディングパッド列と、このボンディングパッド列上に配置されたバンプと、このバンプ上に配置され前記固体撮像素子の撮像面から略一様な高さに揃えられた上面を有する複数のインナーリードと、前記ボンディングパッド列の対辺上に配置される高さ調整手段と、前記インナーリード上面と高さ調整手段上に配置されるカバーガラスより構成される固体撮像素子において、
   前記高さ調整手段は、前記固体撮像素子の撮像面上に、前記複数のインナーリードの上面までの高さと等しい高さを有し、かつ前記固体撮像素子の内部回路に電気的に接続されない構成よりなり、カバーガラス端面と撮像面とを平行としたことを特徴とする固体撮像装置。
2. 前記高さ調整手段は、前記固体撮像素子の内部回路に電気的に接続されないボンディングパッドに固定されることを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。
3. 前記高さ調整手段は、ダミーバンプであることを特徴とする請求項２に記載の固体撮像装置。
4. 前記高さ調整手段は、前記固体撮像素子の撮像面側の一辺に設けた複数の前記ボンディングパッド列と対向する辺側に前記カバーガラスから延出させた段部であることを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。
5. 前記高さ調整手段は、前記固体撮像素子の撮像面側の一辺に設けた複数の前記ボンディングパッド列と対向する前記固体撮像素子の基体対向辺から延出させた段部であることを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。

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