JPS63136781A

JPS63136781A - 固体撮像装置

Info

Publication number: JPS63136781A
Application number: JP61283267A
Authority: JP
Inventors: Mutsumi Yoshikawa; 睦吉川
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1986-11-28
Filing date: 1986-11-28
Publication date: 1988-06-08

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、撮像光学系と固体撮像チップとの位置合せを
容易にした固体撮像装置に関する。

［従来の技術と発明が解決しようとする問題点］近年、
電荷結合素子（ＣＯＤ）等の固体撮像素子を撮像手段に
用いた電子内視鏡が種々提案されている。

この電子内視鏡は、ファイバスコープに比べて解像度が
高く、画像の記録及び再生等が容易であり、また、拡大
や２画像の比較等の画像処理が容易である等の利点を有
する。

第１６図（ａ）〜（Ｃ）は前記固体撮像素子を示し、（
ａ）図は平面図、（ｂ）図は（ａ）図の△−八へ線断面
図、（ｃ）図は（ａ）図のＢ−Ｂ′線断面図である。

これらの図に示すように、固体撮像素子１は、ベース基
板２上に形成された凹部に固体撮像チップ３がダイボン
ディングされ、この固体撮像チップ３の撮像面４の周囲
に設けられた電極（ポンディングパッド）５と、前記ベ
ース基板２上の外部リード６とがボンディングワイヤ７
で接続され′ている。前記固体撮像チップ３の上面には
、例えば赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色をそれ
ぞれ透過する色フィルタをモザイク状等に配列したフィ
ルタアレイ８が固着されている。また、前記ベース基板
２上には、カバーガラス９が接着され、前記固体撮像チ
ップ３が密封されている。

ところで、例えば、前記固体撮像素子１の撮像面４を対
物レンズ等からなる対物光学系の光軸に平行に配置する
電子内視鏡では、前記対物光学系の光路をプリズムによ
って直角方向に変え、前記固体撮像素子１の泥像面４に
導くようにしている。

そして、従来、第１７図（ａ）及び（ｂ）に示すように
、前記プリズム１０は、前記固体撮像素子１のパッケー
ジ上面、すなわち前記カバーガラス９上に接着剤によっ
て固定されていた。

しかしながら、前記固体撮像素子１では、ベース基板２
と固体［１１像チツプ３との位置関係が必ずしも一定で
はなく、そのため、前記プリズム１０を固体撮像素子１
に接着する際には、プリズム１０と固体撮像デツプ３と
の光軸を一致させるための高精度の位置合ぜが難しく、
組立て作業の効率が悪かった。

なお、例えば、特開昭５９−１８６４７９号公報には、
光学系と固体撮像素子とを一体にした技術が開示されて
いるが、この従来例では、被写体を撮像しながら位置合
せを行なった後に固体撮像素子を光学系に接着固定する
ため、やはり、位置合せの作業が煩雑であるという問題
点がある。

［発明の目的］本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、撮像
光学系と固体撮像チップとの正確な位置合せを容易に行
なうことができ、組立ての作業性を向上できる固体撮像
装置を提供することを目的としている。

［問題点を解決するための手段及び作用］本発明による
固体撮像装置は、ベース上に固体撮像チップを固着し、
この固体撮像チップを撮像光学系の少なくとも一部を兼
ねた封止部材によって封止したものである。

すなわち、本発明によれば、固体撮像チップの封止時に
、撮像光学系を直接固体撮像チップに対して位置合せす
ることが可能になる。

［実施例］以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図ないし第６図は本発明の第１実施例に係り、第１
図は固体撮像装置の断面図、第２図（ａ）は固体撮像素
子の平面図、第２図（ｂ）は第２図（ａ）のｃ−ｃ′線
断面図、第３図は封止部材の形成方法を示す説明図、第
４図は電子内視鏡の全体を示す側面図、第５図は電子内
視鏡の先端部を示す断面図、第６図は第５図のＥ−Ｅ　
′線断面図である。なお、第１図は第２図（ａ）のＤ−
Ｄ′線断面図を示している。

本実施例は、本発明を電子内視鏡に適用したものである
。

第４図に示すように、電子内視鏡１１は、細長で例えば
可撓性の挿入部１２の後端に大径の操作部１３が連設さ
れている。前記操作部１３の後端部からは側方に可撓性
のケーブル１４が延設され、このケーブル１４の先端部
にコネクタ１５が設けられている。前記電子内視鏡１１
は、前記コネクタ１５を介して、光源装置及び映像信号
処理回路が内蔵された制御装置１６に接続されるように
なっている。さらに、前記制御装置１６には、表示手段
としてのカラーＣＲＴモニタ１７が接続されるようにな
っている。

前記挿入部２の先端側には、硬性の先端部１９及びこの
先端部１９に隣接する後方側に湾曲可能な湾曲部２０が
順次設けられている。また、前記操作部１３に設けられ
た湾曲操作ノブ２１を回動操作することによって、前記
湾曲部２０を左右／上下方向に湾曲できるようになって
いる。また、前記操作部１３には、前記挿入部１２内に
設けられた鉗子チャンネルに連通ずる挿入口２２が設け
られている。

前記先端部１９は、第５図及び第６図に示すように構成
されている。

すなわち、先端部１９は、金属等の硬性の材料からなる
略円柱状の先端部本体２４を備えている。

この先端部本体２４の先端側には、カバ一部材２５が被
着されている。前記先端部本体２４及びカバ一部材２５
には、前記挿入部１２の長手方向に平行に貫通する観察
用透孔２６、鉗子チャンネル用透孔２７、図示しない照
明用透孔及び送気送水チャンネル用透孔が形成されてい
る。

前記観察用透孔２６には、第１の対物レンズ枠２８が嵌
着され、この第１の対物レンズ枠２８に絶縁枠２９を介
して、第２の対物レンズ枠３０が内嵌固定されている。

そして、前記第１及び第２の対物レンズ枠２８．３０に
対物レンズ系３１が、対物レンズ枠３０の段部３０ａ及
びスペーサ３２によって位置決めされて装着されている
。

前記第２の対物レンズ枠３０の後端部には、固体撮像装
置固定部材３３が接続されており、この固体撮像装置固
定部材３３によって、基板３４上に固定された固体撮像
装置３５が保持されている。

前記固体撮像装置３５は、第１図及び第２図に示すよう
に構成されている。すなわち、セラミックまたはガラス
エポキシ等からなるベース基板３６上に形成された凹部
３６ａに固体撮像チップ３７がダイボンディングされ、
この固体撮像チップ３７の撮像面３８の周囲に設けられ
た電極（ポンディングパッド）３９と、前記ベース基板
３６上の外部リード４０とがボンディングワイヤ４１で
接続されている。前記固体撮像デツプ３７の上面には、
例えば赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色をそれぞ
れ透過する色フィルタをモザイク状等に配列したフィル
タアレイ４２が固着されている。

本実施例では、前記固体撮像チップ３７及びボンディン
グ部が、撮像光学系を兼ねた封止部材４３によって封止
されている。この封止部材４３は、低融点ガラスやエポ
キシ樹脂等からなり、前記固体撮像デツプ４３を封止す
る封止部４３ａと、前記固体撮像チップ３４の撮像面３
８の上方に位置する部分に前記封止部４３ａと一体に形
成された例えば三角プリズム形状のプリズム部４４とで
構成されている。

前記固体撮像装置３５の固体撮像チップ３７は、前記対
物レンズ系３１の光軸に平行に配置されている。また、
前記プリズム部４４は、入射面４４ａが前記対物レンズ
系３１の光軸に垂直になるように配置され、反射面４４
ｂによって前記対物レンズ系１９の光路が直角方向に変
えられ、前記固体撮像チップ３７の撮像面３８に導かれ
るようになっている。また、前記封止部材４３によって
封止された固体撮像チップ３７と、前記ベース基板３６
との間には、前記封止部材４３と同じあるいは別の低融
点ガラスやエポキシ樹脂等からなる封止材料４５が充填
されている。

前記封止部材４３は、例えば、第３図に示すようにして
形成することができる。すなわち、（ａ）図に示すよう
に、ベース基板３６上に固体撮像チップ３７をダイボン
ディングし、この固体撮像チップ３７上にフィルタアレ
イ４２を固着した後、前記ベース基板３６上に前記固体
撮像チップ３７を覆うように、封止用型５０を載置する
。この封止用型５０は、プリズム形状の前記封止部材４
３と同形同大の空間である封入部５１を有し、上部には
、前記封入部５１に連通ずる注入孔５２が形成されてい
る。また、下端部は前記収容部５１と連続するように開
口され、この開口部５３の内周部は、前記固体撮像チッ
プ３７の外周部に嵌合するようになっている。この封止
用型５０を、その開口部５３が前記固体撮像チップ３７
の外周部に嵌合するように、前記ベース基板３６上に載
置した後、低融点ガラスやエポキシ樹脂等を舶記註入孔
５２から注入し、前記封入部５１に充填し、固化させる
。そして、（ｂ）図に示すように、前記封止用型５０を
取除くと、前記封止部材４３が形成される。

前記封止用型５０は、前記固体撮像チップ３７に対して
、直接位置決めされるので、前記封止部材４３は前記固
体撮像チップ３７に対して正確に位置決めされている。

また、前記基板３４には、信号ケーブル５５が接続され
ている。この信号ケーブル５５は、前記挿入部１２内に
挿通されて、前記ケーブル１４内の信号ケーブルに接続
されており、前記信号ケーブル５５及び前記ケーブル１
４内の信号ケーブルを介して、前記固体撮像装置３５の
出力信号が前記制御装置６内の映像信号処理回路に送出
されるようになっている。

一方、前記鉗子チャンネル用透孔２７の後端側には、鉗
子チャンネル接続パイプ５６が嵌着されている。この鉗
子チャンネル接続パイプ５６は、後端部が拡径されてい
ると共に、この後端部に鉗子チャンネル５７を形成する
鉗子チャンネルチュ一７５８が接続されている。この鉗
子チャンネルチコーブ５８は、前記挿入部１２内に挿通
されて、前記操作部１３の挿入口２２に接続されている
。

また、図示しない照明用透孔には、図示しない配光レン
ズ系が装着され、この配光レンズ系の後端には、第６図
に示すように、チューブ６０に被覆されたライトガイド
が６１が接続されている。

このライトガイド６１は、前記挿入部１２内に挿通され
て前記ケーブル１４内のライトガイドに接続されており
、このケーブル１４を介して、前記制御装置１６内の光
源装置に接続されるようになっている。また、図示しな
い送気送水チャンネル用透孔には、図示しない送気送水
ノズルが装着され、この送気送水ノズルには、第６図に
示すように、送気送水チャンネル６２を形成する送気送
水チューブ６３が接続されている。この送気送水チュー
ブ６３は、前記挿入部１２内に挿通されて、前記操作部
１３内に設けられた図示しない送気送水口に接続されて
いる。

なお、本実施例では、前記ライトガイド６１、送気送水
チャンネル６２が、二つずつ設けられている。

また、前記先端部本体２４の後端部には、関節駒を兼ね
た先端バイブロ４が外嵌固定され、この先端バイブロ４
内に前記固体撮像装置３５等が収納されている。

前記先端部１９に隣接する湾曲部２０内には、多数の略
環状の関節駒６５が回動自在に長手方向に連結されおり
、最前端の関節駒６５が前記先端バイブロ４の後端部に
回動自在に接続されている。

前記関節駒６５は、金属等の細線を網状に編組したブレ
ード６６内に収納され、また、前記先端部１９及び湾曲
部２０は、外被としての湾曲管ゴム６７に被覆されてい
る。この湾曲管ゴム６７の先端部は、前記先端部本体２
４に外嵌され、例えば糸巻き後接着剤にて固定されてい
る。

また、先端部１９の細径化のために、前記先端バイブロ
４には、例えば鉗子チャンネルチューブ５８の先端部の
ような局部的な突出部に対応して、切欠部６８が設けら
れている。なお、前記切欠部６８に位置する局部的な突
出部は前記湾曲管ゴム６７によって覆われているため外
部に露出することはない。

以上のように構成された本実施例では、固体撮像チップ
３７を、撮像光学系の一部であるプリズム部４４が形成
された封止部材４３で封止している。この封止部材４３
は、前記固体撮像チップ３７に対して直接、正確に位置
決めされる。従って、前記プリズム部４４と固体撮像チ
ップ３７の位置合せを正確に、且つ容易に行なうことが
できる。

また、固体撮像チップ３７の封止と同時にプリズムを成
形できるので、固体撮像素子にプリズムの接着する工程
が不要になり、作業効率が向上する。

なお、前記プリズム部４４の形状は、三角プリズムに限
らすダハプリズム等でも良い。

第７図及び第８図は第１実施例の変形例に係り、第７図
は電子内視鏡の先端部を示す断面図、第８図は第７図の
Ｆ−Ｆ′線断面図である。

この変形例では、湾曲管ゴム６７を切欠部６８よりも後
側で先端バイブロ４に固定すると共に、この湾曲管ゴム
６７の先端部からカバ一部材２５の後端までの間の先端
部１９の外周部を、前記湾曲管ゴム６７の代りに、糸６
９を巻きつけ、その上に接着剤７０を積層させることに
よって外被を形成したものである。

このような構成によれば、前記切欠部６８から突出した
鉗子チャンネルチューブ５７等の局部的な突出部によっ
て湾曲管ゴム６７が押出され、先端部１９の全周または
一部が太くなることが防止され、先端部１９の細径化が
可能になる。

第９図は本発明の第２実施例の固体撮像装置の断面図で
ある。

本実施例は、固体撮像装置３５の封止部材４３の入射面
７１を凸レンズ状に形成したものである。

その他の構成は、第１実施例と同様である。

本実施例によれば、対物光学系３１の設計の自由度が増
すと共に、対物レンズ系３１の光路長を短くすることが
でき、電子内視鏡１１の硬質の先端部１９の長さを短く
することができる。

その他の作用及び効果は、第１実施例と同様である。

第１０図は本発明の第３実施例の固体撮像装置の断面図
である。

本実施例は、固体撮像装置３５の封止部材４３の入射面
７２を凹レンズ状に形成したものである。

その他の作用及び効果は、第１実施例と同様である。

第１１図は本発明の第４実施例の固体撮像装置の断面図
である。

本実施例は、第１実施例における封止部材４３のプリズ
ム部４４の入射面４４ａの前方に、前記封止部材４３と
屈折率の異なる、１つあるいは複数のレンズ７３を配設
し、このレンズ７３を、封止部材４３と同じ材質の封止
材料にて前記封止部材４３に一体的に封止固定したもの
である。

なお、前記レンズ７３は、プリズム部４４の入射面４４
Ｈの近傍、あるいは後方に埋設されていても良い。

その他の作用及び効果は、第１実施例と同様である。

第１２図及び第１３図は本発明の第５実施例に係り、第
１２図は電子内視鏡の先端部を示す断面図、第１３図は
固体撮像装置の断面図である。

本実施例は、本発明を、固体撮像チップ３７の撮像面３
８を対物レンズ系３１の光軸に垂直に配置した電子内視
鏡に適用した例である。

第１２図に示すように、第２の対物レンズ枠３０の後端
部には、枠状の固体撮像装置固定部材８１が接続されて
おり、この固体撮像装置固定部材８１に、基板８２上に
固定された固体撮像装置８３が保持されている。

本実施例では、第１３図に示すように、固体撮像チップ
３７を封止する封止部材８４が、板状あるいは略四角柱
状に形成されている。この封止部材８４の上端面、すな
わち入射面８５は、凸レンズ状に形成されている。なお
、この固体撮像装置８３は、前記固体撮像チップ３７の
撮像面３８が対物レンズ系３１の光軸に垂直になるよう
に前記固体撮像装置固定部材８１に嵌合固定されている
。

その他の構成９作用及び効果は第１実施例と同様である
。

第１４図は本発明の第６実施例の固体撮像装置の断面図
である。

本実施例は、封止部材８４の入射面８６を凹レンズ状に
形成したものである。

その他の構成９作用及び効果は第５実施例と同様である
。

第１５図は本発明の第７実施例の固体撮像装置の断面図
である。

本実施例は、封止部材８４に、封止部材８４とは屈折率
の異なる、１つあるいは複数のレンズ８７を埋設したも
のである。

その他の構成９作用及び効果は第５実施例と同様である
。

なお、本発明は、上記実施例に限定されず、例えば、モ
ノクロ画像で表示する電子内視鏡や、面順次方式の電子
内視鏡等に適用する場合には、フィルタアレイ４２は不
要である。また、本発明は、電子内視鏡以外にも適用で
きることは言うまでもない。

［発明の効果］以上説明したように本発明によれば、ベース上に固体撮
像チップを固着し、この固体搬像チップを撮像光学系の
少なくとも一部を兼ねた封止部材によって封止したので
、固体搬像チップの封止時に、撮像光学系を直接固体撮
像チップに対して位置合せすることが可能になり、撮像
光学系と固体搬像チップとの正確な位置合せを容易に行
なうことができ、組立ての作業性を向上できるという効
果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第６図は本発明の第１実施例に係り、第１
図は固体撮像装置の断面図、第２図（ａ゛）は固体撮像
素子の平面図、第２図（ｂ）は第２図（ａ）のＣ−Ｃ−
線断面図、第３図は封止部材の形成方法を示す説明図、
第４図は電子内視鏡の全体を示す側面図、第５図は電子
内視鏡の先端部を示す断面図、第６図は第５図のＥ−Ｅ
＝線断面図、第７図及び第８図は第１実施例の変形例に
係り、第７図は電子内？ｌ鏡の先端部を示す断面図、第
８図は第７図のＦ−Ｆ＝線断面図、第９図は本発明の第
２実施例の固体搬像装置の断面図、第１０図は本発明の
第３実施例の固体撮像装置の断面図、第１１図は本発明
の第４実施例の固体撮像装置の断面図、第１２図及び第
１３図は本発明の第５実施例に係り、第１２図は電子内
視鏡の先端部を示す断面図、第１３図は固体撮像装置の
断面図、第１４図は本発明の第６実施例の固体撮像装置
の断面図、第１５図は本発明の第７実施例の固体撮像装
置の断面図、第１６図は従来の固体撮像素子を示す説明
図、第１７図は従来の固体撮像素子に対するプリズムの
固定を示す説明図である。１１・・・電子内視鏡　　　１９・・・先端部３１・・
・対物レンズ系　　３５・・・固体撮像装置３６・・・
ベース基板　　　３７・・・固体撮像チップ４３・・・
封止部材　　　　４３ａ・・・封止部４４・・・プリズ
ム部 −２υ　− １４開昭６３−１３６７８１（８）第１４図第１５図第１６図第１７図（ａ）　　　　　　　　（ｂ）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ベース上に固体撮像チップが固着され、この固体
撮像チップが撮像光学系の少なくとも一部を兼ねた封止
部材によって封止されていることを特徴とする固体撮像
装置。
（２）前記封止部材は、プリズム形状に形成されている
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の固体撮像
装置。
（３）前記封止部材は、凹レンズまたは凸レンズ形状に
形成された光入射端面を有するプリズム形状に形成され
ていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の固
体撮像装置。
（４）前記封止部材は、プリズム形状に形成されている
と共に、この封止部材には、この封止部材とは屈折率の
異なるレンズが埋設されていることを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載の固体撮像装置。
（５）前記封止部材は、凹レンズまたは凸レンズ形状に
形成された光入射端面を有する板状または柱状に形成さ
れていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
固体撮像装置。
（６）前記封止部材は、板状または柱状に形成されてい
ると共に、この封止部材には、この封止部材とは屈折率
の異なるレンズが埋設されていることを特徴とする特許
請求の範囲第１項記載の固体撮像装置。