JP6100195B2 - 撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、撮像素子とカバー部材とを備える撮像装置に関する。

従来から、医療分野において電子内視鏡を利用した医療診断が行われている。例えばスコープと呼ばれる電子内視鏡には、患者の体内に挿入される挿入部が設けられている。この挿入部の先端部の内部空間には、撮像光学系、及び撮像光学系により結像される光学像を撮像する撮像素子などにより構成される撮像装置が設けられている。医療診断に使用された電子内視鏡は、洗浄装置にて洗浄消毒処理やオートクレーブ装置にて高温高圧環境下での滅菌処理が施されるので、挿入部の先端部内の撮像装置、特に撮像素子は防湿（防水）・絶縁構造とすることが通常である。

例えば、特許文献１には、撮像素子と、撮像素子の撮像面（主面）側に透明接着剤で接着され、この撮像面に設けられた受光領域を覆うカバーガラスと、カバーガラスの側面、並びに撮像素子の撮像面のカバーガラスで覆われていない領域を覆う封止樹脂と、を備える撮像装置が記載されている。封止樹脂により撮像素子の防湿性や絶縁性を向上させることができる。

また、特許文献２には、基板と、基板の表面に重着された撮像素子と、基板と撮像素子とを電気的に接続するボンディングワイヤと、撮像素子のイメージエリアを覆う透明プラスチックと、透明プラスチック上に設けられ、基板の外形よりも大きなカバーガラスと、カバーガラスの裏面側で接続部材を覆う封止樹脂と、を備える撮像装置が記載されている。特許文献２に記載の撮像装置では、封止樹脂により基板、撮像素子、及び透明プラスチックの各々の側面が覆われるので、撮像素子の防湿性や絶縁性を向上させることができる。

特開２００８−２１９８５４号公報 特開平８−１８１２９８号公報

ところで、電子内視鏡に設けられる撮像装置は、貫通配線化、パッケージレスの実装など小型化が著しい一方で、小型になっても防湿などの品質観点は犠牲にすることができない。上記特許文献１に記載の撮像装置は、カバーガラスの外形が撮像素子よりも小さい場合には有効であるが、封止樹脂により撮像素子の側面を封止できていないという問題がある。

また、特許文献２に記載の撮像装置は、カバーガラスの外形が撮像素子よりも大きい場合には有効であり、封止樹脂により撮像素子の側面が封止されているが、撮像素子とカバーガラスとの間に透明プラスチックを設ける必要がある。このため、特許文献２に記載の撮像装置は、カバーガラスと透明プラスチックとを設けること、すなわち、透明部材を２重構造とすることによる厚みの増加により、小型化が困難であるという問題がある。なお、特許文献２に記載の撮像装置は、撮像素子等の側面だけでなく、ボンディングワイヤも封止樹脂で覆うため、封止樹脂により接続部材を覆う分だけ大型化してしまうという問題もある。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、撮像素子の防湿性及び絶縁性向上と、装置全体の小型化とが可能な撮像装置を提供することを目的とする。

本発明の目的を達成するための撮像装置は、複数の光電変換素子が配列された撮像素子と、撮像素子が設けられる基板であって、撮像素子よりも外形が大きい基板と、撮像素子の基板に対向する面とは反対面側に設けられた透明なカバー部材であって、撮像素子よりも外形が大きいカバー部材と、基板とカバー部材との間に充填され、撮像素子の側面を封止する封止樹脂と、を備える。

本発明の撮像装置によれば、カバー部材及び基板の外形を撮像素子の外形よりも大きく形成して、カバー部材及び基板の間に封止樹脂を充填することにより、撮像素子の側面を封止しているので、撮像素子の防湿性や絶縁性を向上することができる。また、特許文献２に記載の撮像装置と異なり、カバーガラス及び透明プラスチックの２種類の透明部材を設ける必要がないので、従来よりも厚みを薄く、すなわち、小型化することができる。

本発明の他の態様に係る撮像装置において、封止樹脂は、基板とカバー部材との外形の大きさが同じである場合に、基板及びカバー部材の外周よりも内側に設けられていることが好ましい。封止樹脂により撮像素子の側面を封止することができる。

本発明の他の態様に係る撮像装置において、封止樹脂は、基板とカバー部材との外形の大きさが異なる場合に、外形の大きい方の外周よりも内側に設けられていることが好ましい。封止樹脂により撮像素子の側面を封止することができる。

本発明の他の態様に係る撮像装置において、大きい方の撮像素子に対向する面上に、封止樹脂を囲む枠形状を有しかつ大きい方の外周に向かう封止樹脂の流れを規制するパターンが形成されていることが好ましい。カバー部材と基板との間に充填された封止樹脂が固化する前にカバー部材と基板との間から流れ出てしまうことが防止される。

本発明の他の態様に係る撮像装置において、大きい方がカバー部材である場合に、パターンがメッキもしくは蒸着により形成されていることが好ましい。カバー部材上にパターンを形成することができる。

本発明の他の態様に係る撮像装置において、封止樹脂には、封止樹脂よりも高い熱伝導性を有するフィラーが含まれていることが好ましい。これにより、封止樹脂の放熱性を高めることができるので、撮像素子から発生する熱が封止樹脂を通して撮像素子の外に放熱される。

本発明の他の態様に係る撮像装置において、封止樹脂の引張弾性率が１００Ｍｐａ以下であることが好ましい。加圧・減圧により封止樹脂に含まれているボイド等の体積が増減した場合でも、ボイド等の体積の増減を封止樹脂で吸収することができるので、ボイド等の体積の増減により撮像素子にダメージが与えられることが防止される。ここで、引張弾性率測定時の規格は「ＡＳＴＭ Ｄ６３８」である。

本発明の他の態様に係る撮像装置において、撮像素子には貫通配線部が形成されており、基板の撮像素子に対向する面上には貫通配線部と電気的に接続する接続部が形成されており、撮像素子と基板とは、貫通配線部及び接続部を介して電気的に接続されていることが好ましい。特許文献２に記載の撮像装置のようにボンディングワイヤを封止樹脂で覆う必要が無くなるので、撮像装置をより小型化することができる。

本発明の他の態様に係る撮像装置において、撮像素子は、裏面照射型であることが好ましい。一般的な表面照射型の撮像素子と比較して同じ光量でも明るい画像が得られる。

本発明の他の態様に係る撮像装置において、撮像素子とカバー部材との間にスペーサが設けられている。スペーサが設けられている撮像装置においても封止樹脂により撮像素子の側面を封止することができる。

本発明の他の態様に係る撮像装置において、カバー部材はガラス又は透明樹脂で構成されている。

本発明の撮像装置は、撮像素子の防湿性及び絶縁性向上と、装置全体の小型化とが可能である。

内視鏡装置の斜視図である。 電子内視鏡の挿入部先端部の正面図である。 電子内視鏡の可撓管部の断面図である。 電子内視鏡の挿入部先端部の断面図である。 第１実施形態の撮像装置の拡大図である。 図５（Ｂ）中のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 撮像素子の画素の断面の拡大図である。 図６に示した撮像装置の点線円Ｐで囲まれる部分の拡大図である。 第２実施形態の撮像装置の上面図である。 第２実施形態の撮像装置の断面図である。 第３実施形態の撮像装置の断面図である。 図１１に示した撮像装置の点線円Ｐで囲まれる部分の拡大図である。 第３実施形態の撮像装置の変形例である撮像装置の断面図である。 第４実施形態の撮像装置の断面図である。 第４実施形態の撮像装置の要部の断面図である。 図１５に示した撮像装置の点線円Ｐで囲まれる部分の拡大図である。 第４実施形態の撮像装置の変形例である撮像装置の断面図である。 図１７に示した撮像装置の点線円Ｐで囲まれる部分の拡大図である。 本発明の撮像装置を備えるカプセルシステムの概略図である。 他実施形態のカプセルシステムの概略図である。

以下、添付図面に従って本発明に係る撮像装置について説明する。

［内視鏡装置の全体構成］
図１は、内視鏡装置（内視鏡システムともいう）１０の外観斜視図である。内視鏡装置１０は、患者体内の観察部位を撮像するスコープ（ここでは軟性内視鏡）としての電子内視鏡１１、光源装置１２、プロセッサ装置１３、モニタ１４、及び送気・送水装置１５などを備えている。

光源装置１２は、観察部位を照明する照明光を電子内視鏡１１へ供給する。プロセッサ装置１３は、電子内視鏡１１により得られた撮像信号に基づいて観察部位の画像データを生成してモニタ１４に出力する。モニタ１４は、プロセッサ装置１３から入力される画像データに基づき観察部位の観察像を表示する。送気・送水装置１５は、光源装置１２に内蔵され、エアーや洗浄水といった流体の送出圧を発生する送気ポンプ１５ａと、光源装置１２の外部に設けられ、洗浄水を貯留する洗浄水タンク１５ｂとを有している。

電子内視鏡１１は、患者体内に挿入される可撓性の挿入部１６と、挿入部１６の基端部に連設され、電子内視鏡１１の把持及び挿入部１６の操作に用いられる操作部１７と、操作部１７を光源装置１２及びプロセッサ装置１３に接続するユニバーサルコード１８とを備えている。

挿入部１６の先端部位である挿入部先端部１６ａには、詳しくは後述するが、観察部位の照明や撮影に用いられる光学系、撮像素子などが内蔵されている。挿入部先端部１６ａの後端には、湾曲自在な湾曲部１６ｂが連設されている。また、湾曲部１６ｂの後端には、可撓性を有する可撓管部１６ｃが連設されている。

図２は挿入部先端部１６ａの正面図である。図２に示すように、挿入部先端部１６ａの先端カバー２０には、観察窓２１、照明窓２２、鉗子出口２３、及び噴射ノズル２４が設けられている。観察窓２１の奥には、前述の光学系や撮像素子などが設けられている。照明窓２２は、観察窓２１を基準に対称な位置に２つ配されており、患者体内の観察部位に光源装置１２から供給される照明光を照射する。鉗子出口２３は、操作部１７の鉗子入口３７（図１参照）に連通している。噴射ノズル２４は、送気・送水装置１５から供給されたエアーや洗浄水を観察窓２１に向けて噴射して、観察窓２１に付着した汚れを除去する。

図３は可撓管部１６ｃの断面図である。図３に示すように、可撓管部１６ｃの内部には、ライトガイド２８、鉗子チャンネル２９、送気・送水チャンネル３０、ケーブル３１等の複数本の内蔵物が遊挿されている。ライトガイド２８は、光源装置１２からの光を照明窓２２まで導光する。鉗子チャンネル２９は、鉗子出口２３と鉗子入口３７とを連通する。送気・送水チャンネル３０は、送気・送水装置１５から供給されたエアーや洗浄水を噴射ノズル２４へ送る。ケーブル３１は、プロセッサ装置１３と電子内視鏡１１の撮像素子とを電気的に接続する。

図１に戻って、操作部１７には、アングルノブ３５、操作ボタン３６、及び鉗子入口３７などが設けられている。アングルノブ３５は、湾曲部１６ｂの湾曲方向及び湾曲量を調整する際に回転操作される。操作ボタン３６は、送気・送水や吸引等の各種の操作に用いられる。鉗子入口３７は、鉗子チャンネル２９に連通している。

ユニバーサルコード１８には、前述のライトガイド２８、送気・送水チャンネル３０、及びケーブル３１などが組み込まれている。ユニバーサルコード１８の先端部には、光源装置１２及び送気・送水装置１５に接続されるコネクタ部２５ａと、プロセッサ装置１３に接続されるコネクタ部２５ｂとが設けられている。これにより、コネクタ部２５ａを介して、光源装置１２からライトガイド２８に照明光が供給されると共に、送気・送水装置１５から送気・送水チャンネル３０にエアーや水が供給される。また、コネクタ部２５ｂを介して、電子内視鏡１１により得られた撮像信号がプロセッサ装置１３に入力される。

図４は、挿入部先端部１６ａの断面図である。図４に示すように、挿入部先端部１６ａは、筒状体４１と、筒状体４１の先端側の開口を塞ぐ先端カバー２０と、先端カバー２０及び筒状体４１の外周を被覆するゴム４２と、挿入部先端部１６ａの内部空間に内蔵された各種内蔵物とにより構成される。

挿入部先端部１６ａの内部空間には、前述のライトガイド２８（図４では図示を省略）、鉗子チャンネル２９、送気・送水チャンネル３０（図４では図示を省略）、及びケーブル３１などが挿通されていると共に、撮像装置４５が内蔵されている。なお、図示は省略するが、挿入部先端部１６ａの内部空間には樹脂が充填されており、この樹脂により内部空間内の各種内蔵物が固定されている。

先端カバー２０の鉗子出口２３には鉗子チャンネル２９が接続している。なお、図４では図示を省略するが、照明窓２２の背後には照明用レンズが組み込まれており、この照明用レンズにはライトガイド２８の出射端が面している。また、図４では図示を省略するが、噴射ノズル２４には送気・送水チャンネル３０が接続している。これらライトガイド２８、鉗子チャンネル２９、及び送気・送水チャンネル３０は、一端が先端カバー２０に固定され、他端が湾曲部１６ｂ、可撓管部１６ｃ、操作部１７などの内部を通って、光源装置１２、鉗子入口３７、送気・送水装置１５にそれぞれ接続している。

［第１実施形態の撮像装置の構成］
観察窓２１の奥には、撮像装置４５が配設されている。撮像装置４５は、大別して、観察光学系（対物光学系ともいう）５０と、プリズム５１と、カバーガラス５２と、撮像素子５３と、裏面基板５４と、を備えている。なお、本実施形態では、カバーガラス５２及び撮像素子５３及び裏面基板５４は矩形状に形成されているが、その形状は特に限定はされない。

観察光学系５０は、先端カバー２０の観察窓２１に固定された鏡筒内に収納されている。観察光学系５０は、観察窓２１から入射した観察部位の像光をプリズム５１に入射する。

図５（Ａ），（Ｂ）は、撮像装置４５の拡大図である。図５（Ａ），（Ｂ）に示すように、プリズム５１は、観察光学系５０から入射する像光Ｃを内部で９０°屈曲して、撮像素子５３に向けて出射する。これにより、カバーガラス５２を通して観察部位の像光Ｃ（光学像）が撮像素子５３に結像する。なお、プリズム５１の像光Ｃの入射面は、観察光学系５０の鏡筒に接着固定されている。

カバーガラス５２は、本発明の透明なカバー部材の一形態に相当するものである。カバーガラス５２は、その一面が撮像素子５３の撮像面上に接着固定されると共に、その他面がプリズム５１の像光Ｃの出射面に接着固定されている。これにより、撮像素子５３の撮像面がカバーガラス５２により保護されると共に、カバーガラス５２を介して撮像素子５３がプリズム５１に固定される。カバーガラス５２は、撮像素子５３よりも外形が大きく形成、具体的には、カバーガラス５２の外周の位置が撮像素子５３の外周の位置よりも外側に位置するように形成されている。なお、カバーガラス５２の代わりに透明樹脂で形成されたカバー部材を用いてもよい。

図６は、図５（Ｂ）中のＡ−Ａ線に沿う断面図である。なお、図６中では、プリズム５１は図示を省略している（後述の他の断面図も同様）。図６に示すように、撮像素子５３の撮像面には、２次元配列された複数の光電変換素子（フォトダイオード）ＰＤにより構成される複数の画素５３ａが形成されている（図７参照）。撮像素子５３は、カバーガラス５２を通して入射する像光Ｃを各画素５３ａにて電気的な撮像信号に変換して出力する。

図７は、撮像素子５３の画素５３ａの断面の拡大図である。本実施形態の撮像素子５３は、裏面照射型のＣＭＯＳ（complementary metal oxide semiconductor）型撮像素子であり、配線層６０上に、画素５３ａごとに光電変換素子ＰＤが配列されてなる受光層６３が形成された構造を有している。また、各光電変換素子ＰＤ上には、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の各色のカラーフィルタ６４と、マイクロレンズ６５とが形成されている。裏面照射型の撮像素子５３は、受光層６３に配線層６０がない裏面側から像光Ｃを入射させることができるので、一般的な表面照射型のＣＭＯＳ型撮像素子と比較して同じ光量でも明るい画像が得られる。

なお、撮像素子５３は、裏面照射型のＣＭＯＳ型撮像素子に限定されるものではなく、表面照射型のＣＭＯＳ型撮像素子であってもよく、さらに、ＣＣＤ（charge coupled device）型の撮像素子であってもよい。

図６に戻って、撮像素子５３には、画素５３ａの形成領域以外の領域に、裏面基板５４と電気的に接続するための貫通配線部５３ｂが形成されている。貫通配線部５３ｂは、図示しない配線を介して、配線層６０等と電気的に接続している。

裏面基板５４は、本発明の基板の一形態に相当するものであり、撮像素子５３の撮像面とは反対側の裏面に固定される。換言すると、裏面基板５４上に撮像素子５３が固定されている。この裏面基板５４は、撮像素子５３及びカバーガラス５２よりも外形が大きく形成、具体的には、裏面基板５４の外周の位置が撮像素子５３の外周の位置及びカバーガラス５２の外周の位置よりも外側に位置するように形成されている。なお、裏面基板５４は、リジット基板、ＦＰＣ（Flexible printed circuits）基板のいずれであってもよい。

また、裏面基板５４上には、バンプ又はランドなどの接続部７０が形成されていると共に、前述の撮像素子５３の他に周辺回路７１（図４及び図５（Ａ），（Ｂ）参照）が固定もしくは電気的に接続されている。

接続部７０は、撮像素子５３の貫通配線部５３ｂと電気的に接続される。これにより、貫通配線部５３ｂ及び接続部７０を介して、撮像素子５３と裏面基板５４とが電気的に接続される。

周辺回路７１は、撮像素子５３の駆動を制御する。また、周辺回路７１には、図４に示したように、ケーブル３１の先端部であるケーブル先端部３１ａが電気的に接続されている。これにより、撮像素子５３から出力された撮像信号が周辺回路７１を介してケーブル３１に出力される。なお、撮像素子５３がＣＣＤ型である場合には、撮像素子５３から出力される撮像信号を、周辺回路７１にて撮像信号に変換、もしくはバッファリングしてからケーブル３１に出力する。

図８は、図６中に示した撮像装置４５の点線円Ｐで囲まれる部分の拡大図である。図６及び図８に示すように、カバーガラス５２及び裏面基板５４はそれぞれ撮像素子５３よりも外形が大きく形成されている。このため、カバーガラス５２と裏面基板５４との間には、カバーガラス５２、裏面基板５４、及び撮像素子５３の側面により隙間（空間）が形成され、この隙間に防湿性（防水性）及び絶縁性を有する封止樹脂８０が充填される。具体的には、表面張力による毛細管現象を利用して封止樹脂８０を隙間に充填した後、封止樹脂８０を固化させる。これにより、撮像素子５３の側面が封止樹脂８０により封止される。

この際に、撮像装置４５では、裏面基板５４がカバーガラス５２よりも外形が大きく形成されているので、封止樹脂８０は裏面基板５４の外周よりも内側に設けられている。なお、本実施形態では、カバーガラス５２及び裏面基板５４の外周の全ての部分において、裏面基板５４の外周の位置がカバーガラス５２の外周の位置よりも外側に位置しているが、部分的に裏面基板５４の外周の位置とカバーガラス５２の外周の位置とが同じであってもよい（例えば図１５参照）。この場合においても、封止樹脂８０は、裏面基板５４の外周よりも内側に設けられている。

封止樹脂８０としては、引張弾性率が１００Ｍｐａ以下（ＡＳＴＭ Ｄ６３８）、例えば、シリコン樹脂のような柔らかい樹脂が用いられる。これは、医療診断の使用後の電子内視鏡１１に対して施される滅菌処理工程の一部として、例えばエチレンオキサイドガスを用いた加圧・減圧処理が行われるが、この際に封止樹脂８０にボイド等の空間が含まれていると、加圧・減圧によりボイド等の体積が増減してしまう。そこで、封止樹脂８０としてシリコン樹脂のような柔らかい樹脂を用いることで、ボイド等の体積の増減を封止樹脂８０で吸収することができる。その結果、ボイド等の体積の増減により撮像素子５３等にダメージが与えられることが防止される。

また、封止樹脂８０にはフィラー８１が含まれている。フィラー８１としては、少なくとも封止樹脂８０よりも高い熱伝導性を有するアルミナ、酸化シリコンなどが用いられる。これにより、封止樹脂８０の放熱性を高めることができるので、撮像素子５３から発生する熱が封止樹脂８０を通して撮像素子５３の外に放熱される。

［第１実施形態の撮像装置の効果］
以上のように、上記構成の撮像装置４５では、カバーガラス５２及び裏面基板５４の外形を撮像素子５３の外形よりも大きく形成し、カバーガラス５２と裏面基板５４との間に封止樹脂８０を充填することにより撮像素子５３の側面を封止しているので、撮像素子５３が撮像装置４５の外部に露呈する部分が無くなる。その結果、撮像素子５３の側面を防湿構造・絶縁構造とすることができるので、撮像素子５３の防湿性や絶縁性を向上することができる。さらに、上記特許文献２に記載の撮像装置と異なり、透明部材（カバーガラスと透明プラスチック）を２重構造とする必要がないので、撮像装置４５は、特許文献２に記載の撮像装置よりも厚みを薄く、すなわち、小型化することができる。その結果、撮像装置４５では、撮像素子５３の防湿性・絶縁性の向上と、小型化とを両立させることができる。

また、撮像装置４５では、撮像素子５３と裏面基板５４とを、貫通配線部５３ｂ及び接続部７０を介して電気的に接続しているので、ボンディングワイヤを介して撮像素子と裏面基板とを電気接続している上記特許文献２に記載の撮像装置のようにボンディングワイヤを封止樹脂で覆う必要が無くなる。その結果、撮像装置４５をより小型化することができる。

また、封止樹脂８０として引張弾性率が１００Ｍｐａ以下を満たすシリコン樹脂等を用いることで、電子内視鏡１１の滅菌処理時の加圧・減圧に起因する封止樹脂８０内のボイド等の体積の増減を、封止樹脂８０で吸収することができる。その結果、ボイド等の体積の増減により撮像素子５３等にダメージが与えられることが防止される。

また、少なくとも封止樹脂８０よりも高い熱伝導性を有するフィラー８１を封止樹脂８０に含めることで、撮像素子５３の防湿性と共に放熱性を向上させることができる。

［第２実施形態の撮像装置］
次に、図９及び図１０を用いて、本発明の第２実施形態の撮像装置４５Ａについて説明を行う。図９は撮像装置４５Ａの上面図であり、図１０は撮像装置４５Ａの断面図である。上記第１実施形態の撮像装置４５では、カバーガラス５２と裏面基板５４との間に封止樹脂８０を充填して固化させているが、封止樹脂８０の粘度などによっては、充填した封止樹脂８０が固化する前にカバーガラス５２と裏面基板５４との間から流れ出てしまうおそれがある。

そこで、撮像装置４５Ａでは、裏面基板５４の撮像素子５３と対向する対向面Ｆ１上に、封止樹脂８０を囲む枠形状のパターン９０を形成している。なお、撮像装置４５Ａは、パターン９０が形成されている点を除けば基本的には第１実施形態の撮像装置４５と同じ構成であるので、上記第１実施形態と機能・構成上同一のものについては、同一符号を付してその説明は省略する。

パターン９０は、例えば裏面基板５４に形成されている図示しない配線パターンと同様にパターニングにより形成されるものであり、対向面Ｆ１に対して一定の高さを有している。このパターン９０は、カバーガラス５２と裏面基板５４との間に充填された封止樹脂８０の裏面基板５４の外周側に向かう流れを規制する、所謂ダムとして機能する。これにより、カバーガラス５２と裏面基板５４との間に充填された封止樹脂８０が固化する前にカバーガラス５２と裏面基板５４との間から流れ出てしまうことが防止される。その結果、カバーガラス５２と裏面基板５４との間において、撮像素子５３の側面が封止樹脂８０により確実に封止されるので、撮像素子５３の防湿性や絶縁性を確実に向上させることができる。

なお、上記の通り、撮像装置４５Ａは、パターン９０が形成されている点を除けば基本的には第１実施形態の撮像装置４５と同じ構成であるので、上記第１実施形態で説明した効果と同様の効果が得られる。

［第３実施形態の撮像装置］
次に、図１１及び図１２を用いて、本発明の第３実施形態の撮像装置４５Ｂについて説明を行う。図１１は撮像装置４５Ｂの断面図であり、図１２は図１１中に示した撮像装置４５Ｂの点線円Ｐで囲まれる部分の拡大図である。上記第１実施形態の撮像装置４５では、裏面基板５４がカバーガラス５２よりも外形が大きく形成されているが、撮像装置４５Ｂでは、カバーガラス５２Ｂが裏面基板５４Ｂよりも外形が大きく形成されている。具体的には、カバーガラス５２Ｂの外周の位置が、撮像素子５３の外周及び裏面基板５４Ｂの外周の位置よりも外側に位置するように形成されている。

なお、撮像装置４５Ｂは、第１実施形態のカバーガラス５２及び裏面基板５４の代わりに、カバーガラス５２Ｂ及び裏面基板５４Ｂを備える点を除けば基本的には第１実施形態の撮像装置４５と同じ構成であるので、上記第１実施形態と機能・構成上同一のものについては、同一符号を付してその説明は省略する。

撮像装置４５Ｂでは、カバーガラス５２Ｂが裏面基板５４Ｂよりも外形が大きく形成されているので、封止樹脂８０はカバーガラス５２Ｂの外周よりも内側に設けられている。これにより、カバーガラス５２Ｂと裏面基板５４Ｂとの間で、撮像素子５３の側面が封止樹脂８０により封止されるため、上記第１実施形態で説明した効果と同様の効果が得られる。

なお、本実施形態では、カバーガラス５２Ｂ及び裏面基板５４Ｂの外周の全ての部分において、カバーガラス５２Ｂの外周の位置が裏面基板５４Ｂの外周の位置よりも外側に位置しているが、部分的に両者の外周の位置が同じであってもよい。

［第３実施形態の撮像装置の変形例］
図１３は、第３実施形態の撮像装置４５Ｂの変形例である撮像装置４５Ｂ１の断面図である。図１３に示すように、撮像装置４５Ｂ１では、カバーガラス５２Ｂの撮像素子５３と対向する対向面Ｆ２上に、封止樹脂８０を囲む枠形状のパターン９０Ｂが形成されている。なお、撮像装置４５Ｂ１は、対向面Ｆ２上にパターン９０Ｂが形成されている点を除けば、第３実施形態の撮像装置４５Ｂと基本的に同じ構成であるので、上記第３実施形態と機能・構成上同一のものについては、同一符号を付してその説明は省略する。

パターン９０Ｂは、基本的には第２実施形態のパターン９０と同様の機能を有するものであり、カバーガラス５２Ｂと裏面基板５４Ｂとの間に充填された封止樹脂８０のカバーガラス５２Ｂの外周側に向かう流れを規制する、所謂ダムとして機能する。ただし、パターン９０Ｂは、カバーガラス５２Ｂ上に形成する必要があるので、対向面Ｆ２上にメッキ（例えば黒色クロムメッキなど）もしくは蒸着で形成される。なお、カバーガラス５２Ｂの代わりに透明樹脂で形成されたカバー部材を使用した場合も同様に黒色クロムメッキ等でパターンが形成される。対向面Ｆ２上にパターン９０Ｂを形成することで、第２実施形態と同様に、カバーガラス５２Ｂと裏面基板５４Ｂとの間に充填された封止樹脂８０が固化する前にカバーガラス５２Ｂと裏面基板５４Ｂとの間から流れ出てしまうことが防止される。その結果、上記第２実施形態で説明した効果と同様の効果が得られる。

［第４実施形態の撮像装置］
次に、図１４を用いて本発明の第４実施形態の撮像装置４５Ｃについて説明を行う。図１４は撮像装置４５Ｃの断面図である。上記第１実施形態の撮像装置４５では、撮像素子５３をその撮像面が観察光学系５０の光軸に対して平行になるように配置し、観察光学系５０からの像光Ｃをプリズム５１で９０°屈曲させて撮像面に入射させる、いわゆる横置き構造が採用されている。これに対して、撮像装置４５Ｃでは、撮像素子５３をその撮像面が観察光学系５０の光軸に対して垂直になるように配置した、いわゆる縦置き構造が採用されている。なお、上記第１実施形態と機能・構成上同一のものについては、同一符号を付してその説明は省略する。

撮像装置４５Ｃは、大別して、観察光学系５０と、カバーガラス５２Ｃと、撮像素子５３と、裏面基板５４Ｃと、第１周辺回路１００と、第２周辺回路１０１と、を備えている。

カバーガラス５２Ｃは、その一面が観察光学系５０の鏡筒に接着固定されると共に、その他面が撮像素子５３の撮像面上に接着固定される。これにより、撮像素子５３の撮像面がカバーガラス５２Ｃにより保護されると共に、カバーガラス５２Ｃを介して撮像素子５３が観察光学系５０の鏡筒に固定される。カバーガラス５２Ｃは、上記各実施形態と同様に撮像素子５３よりも外形が大きく形成されている。

撮像素子５３は、第１実施形態の撮像素子５３と同じものであり、２次元配列された複数の光電変換素子ＰＤ（複数の画素５３ａ）、及び貫通配線部５３ｂなどを備えている。

裏面基板５４Ｃは、本発明の基板の一形態に相当するものであり、撮像素子５３の撮像面とは反対側の裏面に固定される。この裏面基板５４Ｃは、外形の大きさが撮像素子５３よりも大きく且つカバーガラス５２Ｃと同じ大きさに形成されたリジット基板又はＦＰＣ基板である。また、裏面基板５４Ｃは、第１実施形態の裏面基板５４と同様に接続部７０を有しており、接続部７０等を介して撮像素子５３と電気的に接続されている。

裏面基板５４Ｃの撮像素子５３が固定されている面とは反対側の面には、第１周辺回路１００及び第２周辺回路１０１が固定されている。第１周辺回路１００は、撮像素子５３の駆動を制御する。第２周辺回路１０１は、第１周辺回路１００の裏面基板５４Ｃに対向する面とは反対面側に電気的に接続した状態で固定されている。第２周辺回路１０１は、ケーブル接続部１０４を介してケーブル３１に接続している。これにより、撮像素子５３から出力された撮像信号が第１及び第２周辺回路１００，１０１などを介してケーブル３１に出力される。第１周辺回路１００及び第２周辺回路１０１の機能については特に限定はされない。

図１５は、図１４中の撮像装置４５Ｃの要部（カバーガラス５２Ｃ、撮像素子５３、及び裏面基板５４Ｃ）の拡大図である。また、図１６は、図１５中に示した撮像装置４５Ｃの点線円Ｐで囲まれる部分の拡大図である。図１５及び図１６に示すように、カバーガラス５２Ｃと裏面基板５４Ｃとの間には、カバーガラス５２Ｃと裏面基板５４Ｃと撮像素子５３の側面とにより隙間が形成され、この隙間に表面張力による毛細管現象を利用してフィラー８１を含む封止樹脂８０が充填されて固化されている。

この際に、撮像装置４５Ｃでは、カバーガラス５２Ｃと裏面基板５４Ｃとの外形の大きさが同じであるので、封止樹脂８０は、カバーガラス５２Ｃ及び裏面基板５４Ｃの各々の外周よりも内側に設けられている。

このように第４実施形態の撮像装置４５Ｃにおいても、カバーガラス５２Ｃ及び裏面基板５４Ｃの外形を撮像素子５３の外形よりも大きく形成して、カバーガラス５２Ｃと裏面基板５４Ｃとの間に封止樹脂８０を充填することにより、撮像素子５３の側面を封止しているので、上記第１実施形態で説明した効果と同様の効果が得られる。

［第４実施形態の撮像装置の変形例］
次に、図１７及び図１８を用いて本発明の第４実施形態の撮像装置４５Ｃの変形例である撮像装置４５Ｃ１について説明を行う。図１７は撮像装置４５Ｃ１の断面図であり、図１８は図１７中に示した撮像装置４５Ｃ１の点線円Ｐで囲まれる部分の拡大図である。上記第４実施形態の撮像装置４５Ｃでは、撮像素子５３の撮像面上にカバーガラス５２Ｃが直接固定されているが、撮像装置４５Ｃ１ではカバーガラス５２Ｃと撮像素子５３との間にスペーサ１１０を設けている。

なお、撮像装置４５Ｃ１は、スペーサ１１０が設けられている点を除けば、第４実施形態の撮像装置４５Ｃと基本的に同じ構成であるので、上記第４実施形態と機能・構成上同一のものについては、同一符号を付してその説明は省略する。

封止樹脂８０は、カバーガラス５２Ｃと裏面基板５４Ｃとの間であって、かつカバーガラス５２Ｃ、裏面基板５４Ｃ、撮像素子５３の側面、及びスペーサ１１０により形成される隙間に充填されて固化される。これにより、撮像素子５３の側面が封止されるので、上記第１実施形態で説明した効果と同様の効果が得られる。

なお、上記第１実施形態から第３実施形態の各撮像装置においても、撮像装置４５Ｃ１と同様に、カバーガラスと撮像素子との間にスペーサを設けてもよい。

［撮像装置のカプセルシステムへの適用例］
上記構成の撮像装置が搭載される電子内視鏡としては、軟性内視鏡、硬性内視鏡、工業用内視鏡、カプセルシステム（カプセル型内視鏡ともいう）などが挙げられる。以下、カプセルシステムを例に挙げ、図面を参照しつつ、詳細に説明する。

図１９で示すように、カプセルシステム５０１は、照明システム５１２と、光学系５１４及び画像センサ５１６を備えるカメラとを含む。画像センサ５１６でキャプチャされた画像は、画像プロセッサ５１８によって処理される。画像プロセッサ５１８は、デジタル信号処理部（ＤＳＰ）又は中央処理装置（ＣＰＵ）で実行されるソフトウェアにて、又はハードウェアにて、或いはソフトウェア及びハードウェアの両者の組み合わせにて実装されるようにすることができる。処理された画像は、画像圧縮サブシステム５１９（実施形態によっては、画像プロセッサ５１８のＤＳＰで実行されるソフトウェアに実装されることもある）によって圧縮される。圧縮されたデータは、アーカイブメモリシステム５２０に保存される。カプセルシステム５０１は、バッテリ電源５２１及び出力ポート５２６を含む。カプセルシステム５０１は、蠕動によって消化管（ＧＩ管）５００の中を進むことができる。

照明システム５１２は、ＬＥＤが実装されるようにすることもできる。図１９では、ＬＥＤはカメラの開口に近接して配置されているが、他の配置も可能である。光源が、例えば、開口の後ろに備えられることもある。レーザダイオードのような他の光源が使用されることもある。別の方法として、白色光源又は２つ以上の狭い波長帯域の光源を組み合わせたものが用いられることもある。長い波長の光を放射するため、ＬＥＤの光によって励起されるリン光性材料とともに、白色ＬＥＤを使用することも可能である。白色ＬＥＤには、青色ＬＥＤ又は紫ＬＥＤが含まれることがある。光を通過させるためのカプセルハウジングの所定の部分は、生物学的に適合したガラス又はポリマから作られる。

光学系５１４は、画像センサ５１６にＧＩ管５００等の内腔の壁の画像が読み取られるようにするものであり、複数の屈折レンズ要素、回折レンズ要素、又は反射レンズ要素を含むものであって良い。

画像センサ５１６は、受光した光強度を対応する電気信号に変換するものであり、電荷結合素子（ＣＣＤ）又は相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）型デバイスによって提供されるようにすることができる。画像センサ５１６は、単色に反応するものであって良く、或いは（例えば、ＲＧＢ又はＣＹＭ表現を用いて）カラー画像をキャプチャすることができるカラーフィルタアレイを含むこともある。

画像センサ５１６は、本発明の撮像装置の一形態に相当するものであり、上記各実施形態のいずれかの撮像装置のカバーガラス、撮像素子、及び裏面基板と基本的に同じものを含んで構成されている。この画像センサ５１６においても、カバーガラス及び裏面基板の外形を撮像素子の外形よりも大きく形成し、カバーガラスと裏面基板との間に封止樹脂を充填して、撮像素子の側面を封止しているので、上記各実施形態で説明した効果と同様の効果が得られる。

画像センサ５１６からのアナログ信号は、デジタル形式で処理することができるようにデジタル形式に変換されることが好ましい。そのような変換は、センサ内（今回の実施形態の場合）、又はカプセルハウジング５１０の別の部分に備えられるアナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）コンバータを用いて実施される。Ａ／Ｄユニットは、画像センサ５１６とシステムの他の部分との間に備えられるようにすることもできる。照明システム５１２のＬＥＤは、画像センサ５１６の動作と同期化される。カプセルシステム５０１の制御モジュール（図示せず）には、機能の１つとして、画像のキャプチャ動作中にＬＥＤを制御するというものがある。

図２０は、本発明の一実施形態に係る飲み込み式カプセルシステム５０２を示す。カプセルシステム５０２は、アーカイブメモリシステム５２０及び出力ポート５２６を必要としていないという点を除いて、図１９のカプセルシステム５０１と実質的に同様な構成にすることができる。カプセルシステム５０２は、ワイヤレス送信に使用される通信プロトコルエンコーダ１３２０及び送信器１３２６も含む。カプセルシステム５０１及びカプセルシステム５０２の要素のうち、実質的に同一の要素は同じ参照符号が付与されている。したがって、それらの構造及び機能はここでは再び説明しない。制御モジュール５２２は、カプセルシステム５０２の全体を統括制御する。通信プロトコルエンコーダ１３２０は、ＤＳＰ又はＣＰＵで実行されるソフトウェアにて、ハードウェアにて、又はソフトウェア及びハードウェアの組み合わせにて実装される。送信器１３２６は、キャプチャされたデジタル画像を送信するためのアンテナシステムを含む。

［その他］
上記各実施形態では、本発明の撮像装置を有する電子内視鏡について説明したが、本発明の撮像装置は、撮像素子を有するデジタルカメラなどの各種の装置・システムに設けることができる。

本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の精神を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であることは言うまでもない。

１０…内視鏡装置，１１…電子内視鏡，１６…挿入部，１６ａ…挿入部先端部，４５…撮像装置，４５Ａ…撮像装置，４５Ｂ…撮像装置，４５Ｂ１…撮像装置，４５Ｃ…撮像装置，４５Ｃ１…撮像装置，５０…観察光学系，５１…プリズム，５２…カバーガラス，５２Ｂ…カバーガラス，５２Ｃ…カバーガラス，５３…撮像素子，５４…裏面基板，５４Ｂ…裏面基板，５４Ｃ…裏面基板，８０…封止樹脂，８１…フィラー，９０…パターン，９０Ｂ…パターン，１１０…スペーサ

Claims (8)

1. 複数の光電変換素子が配列された撮像素子と、
   前記撮像素子が設けられる基板であって、前記撮像素子よりも外形が大きい基板と、
   前記撮像素子の前記基板に対向する面とは反対面側に設けられた透明なカバー部材であって、前記撮像素子よりも外形が大きいカバー部材と、
   前記基板と前記カバー部材との間に充填され、前記撮像素子の側面を封止する封止樹脂と、
   を備え、
   前記封止樹脂は、前記基板と前記カバー部材との外形の大きさが異なる場合に、外形の大きい方の外周よりも内側に設けられ、
   前記大きい方の前記撮像素子に対向する面上に、前記封止樹脂を囲む枠形状を有しかつ当該大きい方の外周に向かう前記封止樹脂の流れを規制するパターンが形成されている撮像装置。
2. 前記大きい方が前記カバー部材である場合に、前記パターンがメッキもしくは蒸着により形成されている請求項１記載の撮像装置。
3. 前記封止樹脂には、前記封止樹脂よりも高い熱伝導性を有するフィラーが含まれている請求項１又は２に記載の撮像装置。
4. 前記封止樹脂の引張弾性率が１００Ｍｐａ以下である請求項１から３のいずれか１項に記載の撮像装置。
5. 前記撮像素子には貫通配線部が形成されており、前記基板の前記撮像素子に対向する面上には前記貫通配線部と電気的に接続する接続部が形成されており、
   前記撮像素子と前記基板とは、前記貫通配線部及び前記接続部を介して電気的に接続されている請求項１から４のいずれか１項に記載の撮像装置。
6. 前記撮像素子は、裏面照射型である請求項１から５のいずれか１項に記載の撮像装置。
7. 前記撮像素子と前記カバー部材との間にスペーサが設けられている請求項１から６のいずれか１項に記載の撮像装置。
8. 前記カバー部材はガラス又は透明樹脂で構成されている請求項１から７のいずれか１項に記載の撮像装置。

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