JP5302138B2 - 撮像装置及び電子内視鏡 - Google Patents

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。

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。

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。

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。

特開２００３−３０５００４号公報

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。

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。

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。

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。

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。

図１から図８は本発明の第１実施形態に係り、図１は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 図２の撮像素子ユニットを矢印Ａ方向から見たときの図 ケーブル接続領域に設けられたケーブル接続用ランドを説明する図 駆動系の信号を伝送する同軸線の構成を説明する斜視図 図５の同軸線の中心軸に対して直交する断面図 撮像素子用バイパスコンデンサを第２回路基板に設けた構成の撮像素子ユニットを説明する図 撮像素子の直近で積層基板側に電気的に接続される第１インナーリードと、それ以外のインナーリードとを交互にした第１回路基板を説明する図 撮像素子の直近で積層基板側に電気的に接続される第１インナーリードを一側面側に集約した第１回路基板を説明する図 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 凹部の開口側から見える基板面にグランド層及び電源層を設けた基板を説明する図 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

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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

Claims (10)

1. 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たことを特徴とする撮像装置。
2. 前記ケーブル接続領域は、グランド線が接続されるグランドランドと、その他の信号線が接続される信号線ランドと、を具備することを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
3. 前記撮像素子用受動素子は、前記第１の基板、若しくは前記第２の基板と同一寸法以下の辺を有することを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
4. 前記能動素子は、前記第１の基板、若しくは前記第２の基板と同一寸法以下の辺を有することを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
5. 前記第２の基板は積層基板であり、この積層基板に前記撮像素子固定領域と、前記素子実装領域と、前記ケーブル接続領域とを設ける構成において、
   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。
6. 前記積層基板の両面に前記素子実装領域を設ける構成において、
   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。
7. 前記能動素子の接続端子は、前記積層基板に形成されたビアホールにかからないように形成されることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の撮像装置。
8. 前記積層基板の両面に素子実装領域を備え、それぞれの素子実装領域に素子間で信号の授受を行う能動素子をそれぞれ搭載する構成において、
   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。
9. 前記積層基板が備える両面の前記素子実装領域にそれぞれ搭載される能動素子は、一方が前記撮像素子の出力信号を処理する出力信号処理素子であって、他方が撮像素子駆動用素子であることを特徴とする請求項８記載の撮像装置。
10. 請求項１乃至請求項９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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