JP4903844B2 - 小型イメージング装置 - Google Patents

Description

本発明は固体イメージング装置（solid state imaging device：ＳＳＩＤ）に関し、特に小さな開口の内方を観測したり、小さな径の領域に挿入されるのに適する小型イメージング装置に関する。これらの装置は、患者の体内においてカテーテルを介して医療用のイメージングを行う目的及びそれ以外の用途に用いることができる。

集積回路技術の進歩を利用した小型のイメージング装置として様々なものが知られている。このような小型のイメージング装置は、医療用の診断及び治療の目的に特に有用である。イメージング装置を対象となる部位を観測するのに十分小さいものとすることができれば、従来は外科的な方法によってのみ観測し得るような人体の部位を、侵襲性が最小化されたカテーテルの使用により観測することができる。

極めて小型のイメージング装置の他の用途も認識されている。例えば、このような装置は、監視用として、機器内部の状態や機能をモニターしたり、宇宙工学においてサイズ及び重量が重要であるようなイメージングに用いたりする等、様々な用途に適用することができる。

本発明はこのように様々な用途に適用し得るものであるが、本発明の利点は、特に医療用のイメージングの用途において最も顕著である。生体、特に人体の、小さな開口（orifice）若しくは管腔（lumen）の内方に位置する部位をイメージングすることの重要性が従来から認識されている。そのような目的のために、様々な形式の内視鏡が開発されている。

イメージングの技術において特に目覚ましい発展がなされたのは、ＳＳＩＤの分野である。電荷注入素子（ＣＩＤ）、電荷結合素子（ＣＣＤ）及び相補形金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）素子を含むこのようなイメージング装置は、内視鏡において用いられて従来形式の小型イメージング装置や光ファイバの束にとって替わるものとなっている。しかしながら、カテーテルを媒介とするイメージング装置を設計する際には、カテーテルの末端が破損したり損傷を受けたりすることなく曲折または湾曲し得る能力を有するようにする必要がある。これは、生体に対するトラウマを最小化し、末端部を所望の位置に向けて操縦するために必要なことである。

米国特許第６，４２８，４８９号明細書

このように、操縦可能であって、与えられたサイズについて良好な質のイメージを提供し得るような小型の装置を製造することが望まれている。

カテーテルまたは他のフレキシブルなアンビリカル（umbilical）の末端に設けられたＳＳＩＤを用いたイメージング装置を更に小型化するには、従来の装置及び技術を超えた領域に着目する必要がある。第一の実施例においては、小型イメージング装置はユーティリティガイド、ＳＳＩＤ、レンズ及びアンビリカルを有する。ユーティリティガイドは、ユーティリティをサポートするべく構成された少なくとも一つの開口を有する。ＳＳＩＤは、ユーティリティガイドにより支持することができ、その上面にイメージングアレイを、その側面に導電要素をそれぞれ有するものであってよく、イメージングアレイは導電要素に電気的に結合される。レンズはイメージングアレイに光学的に結合される。導電ラインを含むアンビリカルは、前記した少なくとも一つの開口により支持することができ、導電ラインはＳＳＩＤの側面上の導電要素に電気的に接続される。ある実施例においては、導電要素は、上面に設けられた導電パットを介してイメージングアレイに電気的に結合された金属細線（metal trace）からなるものとすることができる。更に、ユーティリティガイド及びＳＳＩＤは単一の一体化された部品からなるものであってよい。また、導電ラインは、ワイヤボンディングではなく直接ボンディング結合（direct bonding joint）により導電要素に接続することができる。

別の実施例において、小型イメージング装置は、ＳＳＩＤ、レンズ及びアンビリカルを有する。ＳＳＩＤは、一体的な構造として、導電パッドに電気的に接続されたイメージングアレイを含み、更に少なくとも一つの貫通したユーティリティ開口を有する。レンズは、イメージングアレイに光学的に結合することができる。アンビリカルは少なくとも一つの開口により支持された導電ラインを含み、導電ラインは導電パッドに直接電気的に結合される。導電ラインは、ワイヤボンディングではなくボンディング結合により導電パッドに直接電気的に結合される。更に、ＳＳＩＤは複数の開口が貫通されているものであってよい。

前記両実施例について、固体イメージング装置は、装置により支持された光源または流体源を有するものであってよい。更に、ＳＳＩＤに対して遠隔位置に設けられたモニタ及びプロセッサを設け、ＳＳＩＤにより得られたイメージをリアルタイムで観測し得るようにすることもできる。これは通常、導電ラインを含むアンビリカルによって達成される。アンビリカルの導電ラインは、パワー、アース、クロック信号及び出力信号を提供するべく構成された導電ワイヤを提供するものであってよい。

本発明のより詳細な実施例において、光学的インサートをレンズとイメージングアレイとの間に光学的に配置することができる。このようなインサートは、広角レンズのような他のレンズあるいは光ファイバ（fiber optic）またはカラーフィルタからなるものであってよい。カラーフィルタインサートの一例としては、単色のカメライメージを多色イメージに変換するべく構成されたものがある。更に、いずれの実施例についてもＳＳＩＤは、ＣＣＤ、ＣＩＤ及びＣＭＯＳからなる群から選ばれたイメージング素子からなるものであってよく、レンズはＧＲＩＮレンズからなるものであってよい。

関連する方法について、マイクロカメラの操作方法は、（ａ）レンズを、ＳＳＩＤのイメージングアレイに光学的に結合する過程と、（ｂ）複数の導電路を確保し、そのうちの少なくとも１本を、前記ＳＳＩＤの複数の非同一面に沿って配置する過程と、（ｃ）前記導電路のうちの第１の導電路を介して前記ＳＳＩＤにパワーを供給する過程と、（ｄ）前記導電路のうちの第２の導電路を介して前記ＳＳＩＤから信号を受け取る過程とを有するものとすることができる。

別の実施例に於いて、マイクロカメラの操作方法は、（ａ）レンズを、ＳＳＩＤのイメージングアレイに光学的に結合する過程と、（ｂ）第１の導電路を介して前記ＳＳＩＤにパワーを供給する過程と、（ｃ）第２の導電路を介して前記ＳＳＩＤからイメージ観測用信号を送信する過程とを有し、前記第１の導電路が、第１の導電性アンビリカルワイヤと、第１の導電性パッドと、前記第１の導電性アンビリカルワイヤの端部を前記第１の導電性パッドに直接結合する第１のボンディング結合とを含み、前記第２の導電路が、第２の導電性パッドと、第２の導電性アンビリカルワイヤと、前記第２の導電性アンビリカルワイヤの端部を前記第２の導電性パッドに直接結合する第２のボンディング結合とを含むものであって良い。

これら両実施例に於いて、前記レンズの周囲を照明する過程や前記ＳＳＩＤに対するアース及び制御を、第３及び第４の導電路を介して提供する過程などの他の過程を所望に応じて含むことができる。より詳細な点として、前記光学的に結合する過程は、前記レンズを前記イメージングアレイに直接取り付ける過程を含むことができる。或いは前記光学的に結合する過程は、前記レンズと前記イメージングアレイとの間に光学的インサートを配置する過程を含むものであって良い。

上記したようなＳＳＩＤの製造方法は、（ａ）或る厚さを有する基板上の所定の領域に、イメージングアレイに電気的に結合された導電パッドを含む特徴部を形成する過程と、（ｂ）前記基板の前記所定の領域以外の部分の厚さを減じるように前記所定の領域以外の部分を除去し、ＳＳＩＤを、前記導電パッドが形成された上面及び該上面に隣接する側面を有し、厚さが減じられた基板に取り付けられた状態で形成する過程と、（ｃ）前記導電パッド及び前記側面が露出するように前記ＳＳＩＤを３次元的にマスクする過程と、（ｄ）前記導電パッド及び前記側面に導電材料を被膜し、前記導電パッド及び前記側面を互いに電気的に結合する過程とを有するものであって良い。所望に応じて、それ以外の過程を追加することができる。例えば、前記基板部分を除去する過程において、前記所定の領域を第１のフォトレジストによりマスクし、前記所定の領域が前記除去過程に対して保護されるようにすることができる。また、所望に応じて、前記ＳＳＩＤを３次元的にマスクする過程の前に、前記第１のフォトレジストを除去する過程を更に有することができる。或る実施例では、前記導電材料を被膜する過程の後に、厚さが減じられた前記基板から前記ＳＳＩＤを切り離す過程を更に有する。前記ＳＳＩＤを３次元的にマスクする過程が、第２のフォトレジストを用いて行われるものとしたり、前記導電材料を被膜する過程の後に、前記第２のフォトレジストを除去する過程を更に有することができる。

別の実施例では、ＳＳＩＤの製造方法は、（ａ）或る厚さを有する基板上の所定の領域に、イメージングアレイに電気的に結合された導電パッドを含む特徴部を形成する過程と、（ｂ）前記基板の前記所定の領域以外の部分の厚さを減じるように前記所定の領域以外の部分を除去し、ＳＳＩＤを、厚さが減じられた基板に取り付けられた状態で形成する過程と、（ｃ）前記ＳＳＩＤを貫通する複数のユーティリティ開口を形成する過程と、（ｄ）厚さが減じられた前記基板から前記ＳＳＩＤを切り離す過程とを有する。

更に別の実施例では、小型イメージング装置は、（ａ）イメージングアレイを含むＳＳＩＤと、（ｂ）前記ＳＳＩＤの前記イメージングアレイに光学的に結合されたＧＲＩＮレンズとを有する。前記ＧＲＩＮレンズは概ね円筒形をなすものであって良い。或る実施例では、前記ＧＲＩＮレンズが、受光用の第１の平坦な端部と、前記イメージングアレイに光を伝送するための第２の平坦な端部と、非透光性の被膜またはスリーブにより外囲され、前記ＧＲＩＮレンズ内に不要光が入射しないようにされた外側曲面とを有する。前記ＧＲＩＮレンズが、前記第２の平坦な端部と前記イメージングアレイとの直接的接触により、前記イメージングアレイに光学的に結合されているものとすることができる。前記直接的接触は、前記第２の平坦な端部と前記イメージングアレイとの間に透光性または半透光性の接着剤を介在させることにより実現することができる。

前記ＳＳＩＤは更に、前記イメージングアレイに電気的に結合するよう構成された導電パッドを含むものであって良い。この場合、アンビリカルを、導電ラインを含み、前記導電パッドを介して前記イメージングアレイにパワーを供給するとともに、前記イメージングアレイから信号を送り出すべく構成されたものとすることができる。或る実施例では、前記導電ラインは、半田付け、ワイヤボンディング、半田バンピング、共融ボンディング（eutectic bonding）、電気めっきまたは導電エポキシにより複数の導電パッドに個別に結合された複数の導電ワイヤを含む。前記ＳＳＩＤは、ＣＣＤ、ＣＩＤ及びＣＭＯＳからなる群から選択されたイメージング素子からなるものであって良い。

当該装置に結合され、ユーティリティを支持するべく構成されたユーティリティガイドを更に有することもできる。このようなユーティリティとしては、前記ＳＳＩＤ及び前記ユーティリティガイドの少なくとも一方に支持された光源または流体源が含まれ得る。プロセッサ及び遠隔配置されたモニタを有し、前記ＳＳＩＤにより得られたイメージをリアルタイムで見得るようにすることもできる。

更に別の実施例では、小さな管腔の開口内またはそれよりも内方の部分を観測するための方法は、（ａ）ＳＳＩＤのイメージングアレイに光学的に結合されたＧＲＩＮレンズを含むマイクロカメラを小さな管腔の開口内に挿入する過程と、（ｂ）前記小さな管腔の開口内またはそれよりも内方の部分にて前記ＧＲＩＮレンズの周囲を照明する過程と、（ｃ）前記小さな管腔の開口内またはそれよりも内方の部分の対象から反射された光または光子エネルギーを前記ＧＲＩＮレンズ内に受光し、前記イメージングアレイにフォーカスされた光または光子エネルギーを提供する過程と、（ｄ）前記フォーカスされた光または光子エネルギーをデジタルデータに変換する過程と、（ｅ）遠隔配置されたモニタで観測し得るように、前記デジタルデータを処理する過程とを有する。このような方法は、レンズとしてＧＲＩＮレンズを用いることにより実施することができる。前記ＧＲＩＮレンズは、受光用の第１の平坦な端部と、前記イメージングアレイに光を伝送するための第２の平坦な端部と、非透光性の被膜またはスリーブにより外囲され、前記ＧＲＩＮレンズ内に不要光が入射されないようにされた外側曲面とを有するものであって良い。前記ＳＳＩＤは、ＣＣＤ、ＣＩＤ及びＣＭＯＳからなる群から選択されたイメージング素子からなるものであって良い。

更に別の小型イメージング装置も開示される。この小型イメージング装置は、ＳＳＩＤによりそれぞれ支持された複数のイメージングアレイと、前記複数のイメージングアレイにそれぞれ光学的に結合された複数のＧＲＩＮレンズとを有する。或る実施例では、前記複数のイメージングアレイが共通のＳＳＩＤにより支持されるものとすることができる。別の実施例では、前記複数のイメージングアレイが複数のＳＳＩＤによりそれぞれ支持されるものとすることができる。いずれの実施例でも、前記複数のイメージングアレイが共通の面上に配置されていれば、ステレオ視イメージングを提供することができる。或いは、ＳＳＩＤが複数であれば、複数のマイクロカメラを共通のアンビリカルに沿って配置することができる。更に別の実施例では、前記複数のイメージングアレイが、複数の非平行視イメージングを提供するように配置されてもよい。

更に別の実施例では、小型イメージング装置は、レンズと、ＳＳＩＤと、アンビリカルと、アダプタとを有する。必須ではないが、レンズはＧＲＩＮレンズからなるものであると良い。ＳＳＩＤは、前記レンズに光学的に結合されたイメージングアレイを含むもので良い。アンビリカルは導電ラインを含むものとすることができ、アダプタは、レンズを支持するとともに前記ＳＳＩＤと前記導電ラインとの間の導通を提供するものとすることができる。或いは、アダプタは、導電路を介して前記ＳＳＩＤと前記導電ラインとの間の導通を提供する剛体をなすもので良い。前記アダプタの第１の面にて前記ＳＳＩＤが前記導電路に電気的に接続され、前記アダプタの非同一面をなす第２の面にて前記導電ラインが前記導電路に電気的に接続されるように、前記導電路が、前記アダプタの複数の互いに隣接する面に沿って設けられているものとすることができる。

いずれの実施例でも、前記導電ラインは、パワー、アース、クロック信号及び出力信号を提供するワイヤを含むもので良い。ＳＳＩＤは更に、前記イメージングアレイに電気的に結合され、前記ＳＳＩＤと前記アダプタとの間の導通を提供する導電パッドを含むものとすることができる。この場合も、前記ＳＳＩＤは、ＣＣＤ、ＣＩＤ及びＣＭＯＳからなる群から選択されたイメージング素子からなるものでよい。

アダプタについては、アダプタの長さ、幅及び高さはいずれも５００μｍよりも小さいものとすることができる。前記アダプタは、少なくとも４つの異なる電気信号を互いに干渉することなく同時に伝送し得るように構成されているものとすることができる。更に、前記アダプタは、剛固な結合をなすように、導電性材料により前記ＳＳＩＤに電気的に結合されたり、第２の剛固な結合をなすように、導電性材料により前記導電ラインに電気的に結合されたりすることができる。

上記したように、光学的インサートを、前記レンズと前記ＳＳＩＤの前記イメージングアレイとの間に設けることができる。しかしながら、アダプタを用いた実施例では、カラーフィルタインサートをアダプタに一体化することができる。

前記ＳＳＩＤ、アダプタまたはレンズにユーティリティをサポートするべく構成されたユーティリティガイドを更に有することができる。典型的なユーティリティとしては、光源或いは流体源があるが、当業者であれば理解できるように、他の種類のユーティリティも存在し得る。或る実施例では、ユーティリティが、前記ＳＳＩＤ、アダプタまたはユーティリティガイドに支持される。

更に別のマイクロカメラの操作方法は、（ａ）レンズを、剛体をなすアダプタに電気的に結合されたＳＳＩＤのイメージングアレイに光学的に結合する過程と、（ｂ）複数の導電路を確保し、そのうちの少なくとも１本を、前記アダプタの複数の非同一面に沿って配置する過程と、（ｃ）前記導電路のうちの第１の導電路を介して前記ＳＳＩＤにパワーを供給する過程と、（ｄ）前記導電路のうちの第２の導電路を介して前記ＳＳＩＤから信号を受け取る過程とを有する。この場合、前記レンズが、前記アダプタによっても支持されるものとすることが可能である。

所望に応じて追加し得る過程としては、前記レンズの周囲を照明する過程がある。より詳しい実施例では、前記光学的に結合する過程が、前記レンズを前記イメージングアレイに直接取り付ける過程或いは前記レンズと前記ＳＳＩＤの前記イメージングアレイとの間に光学的インサートを配置する過程を含む。前記導電路を確保する過程は、少なくとも４本の導電路を確保する過程を含むもので良い。

アダプタの製造方法は、（ａ）アダプタ基板に導電材料層を形成する過程と、（ｂ）前記導電材料層上にフォトレジスト層を形成する過程と、（ｃ）前記導電材料層の第１の部分が露出し、前記導電材料層の第２の部分が保護されるように、前記フォトレジスト層の一部を現像する過程と、（ｄ）前記アダプタ基板から前記導電材料層の前記第１の部分を除去する過程とを有するもので良い。

所望に応じて追加し得る過程としては、前段過程として、除去可能層を作業用基板上に設けた後、前記アダプタ基板を前記除去可能層上に設ける過程が含まれる。また、所望に応じて、前記アダプタ基板から前記導電材料層の前記第１の部分を除去した後に、前記アダプタ基板を前記除去可能層から取り外す過程を実施することができる。或る実施例では、前記フォトレジスト層を現像する前記過程が、前記作業用基板の下から加熱する過程と、前記導電材料層の第１の部分を保護する前記フォトレジスト層の部分にＵＶライトを照射する過程とを含む。前記アダプタ基板から前記導電材料層の前記第１の部分を除去する過程の後に、前記フォトレジスト層を完全に除去することができる。

このようなアダプタは、例えばその長さ、幅及び高さがいずれも５００μｍよりも小さいような極めて小型のものであり、上記した方法は、このような有用な装置を製造する固有の方法を提供する。レンズを支持するためにアダプタを用いる場合、前記アダプタ基板を貫通する開口を設けることができる。

上記したいずれの小型イメージング装置の場合でも、テンションワイヤやマイクロ加工管などの、任意の様々な制御或いは操縦装置を用いることができる。

本発明の上記した以外の特徴及び利点は、本発明の特徴を例示的に説明する発明の詳細な説明を、添付の図面と併せて参照することにより、自ずと明らかになろう。

本発明の原理に基づく例示的な医用イメージングシステムの模式図である。 本発明の一実施例の側面図であり、図１の装置１４を拡大して示している。 本発明の実施例に基づいて使用可能なユーティリティガイドの上面図である。 本発明の実施例に基づいて使用可能なＳＳＩＤの上面図である。 図３のユーティリティガイド及び図４のＳＳＩＤを用いた本発明の例示的マイクロカメラの側面図である。 本発明の別の実施例の分解組立斜視図である。 図６の実施例の組立状態の斜視図である。 本発明の別の実施例に基づくユーティリティ開口が一体に設けられたＳＳＩＤの上面図である。 図８のＳＳＩＤを用いた本発明の例示的マイクロカメラの斜視図である。 本発明の別の実施例の分解組立斜視図である。 図１０の実施例の組立状態の斜視図である。 製造プロセスのある段階における共通基板上の複数のＳＳＩＤを示す上面図である。 製造プロセスのある段階における共通基板上の複数のＳＳＩＤの別の態様を示す上面図である。 本発明の一実施例に基づく製造プロセスを示す模式的斜視図である。 本発明の一実施例に基づく製造プロセスを示す模式的斜視図である。 本発明の一実施例に基づく製造プロセスを示す模式的斜視図である。 本発明の一実施例に基づく製造プロセスを示す模式的斜視図である。 本発明の一実施例に基づく製造プロセスを示す模式的斜視図である。 本発明の一実施例の断面図である。 本発明の別の実施例の断面図である。 第１の構成における本発明の別の実施例の断面図である。 第２の位置における図８の装置の断面図である。 コーティングが施されたＧＲＩＮレンズに光学的に結合されたＳＳＩＤの斜視図。 単一のＳＳＩＤとアレイ状に配置された複数のＧＲＩＮレンズの一実施例を示す斜視図である。 単一のＳＳＩＤとアレイ状に配置された複数のＧＲＩＮレンズの別の実施例を示す斜視図である。 アレイとしてアンビリカルに沿って順に配置された複数のマイクロカメラを示す模式的斜視図である。 従来技術による通常のワイアボンディング接続システムの模式的な斜視図である。 本発明に基づくコネクタシステムの一実施例の模式的な分解組立斜視図である。 本発明に基づくコネクタシステムの一実施例の模式的な分解組立斜視図であり、ここでＳＳＩＤはアンビリカルに対し様々な角度を見ることができるよう可動となっている。 本発明の別の実施例の斜視図である。 図２６の装置の上面図である。 図２７に関して９０度回転させた、図２６の装置の側面図である。 本発明の別の実施例の分解組立斜視図である。 一実施例における導電路が組み込まれたアダプタの斜視図である。 図３０のアダプタを含む２つのチップ（例えばＳＳＩＤ）間の接続を示す模式的な側面図である。 別の実施例における導電路が組み込まれたアダプタの斜視図である。 図３２のアダプタを含む２つのチップ（例えばＳＳＩＤ）間の接続を示す模式的な側面図である。 コネクタボディを改変して内部を貫通する導電路を形成しアダプタを得るための製造方法を示す模式的な斜視図であり、ここでアダプタはまだ切り出されておらず、より大きな予備形成品材料ブロック内において外形が示されている。 ライン２−２に沿った図３４に示したコネクタボディの横断面図である。 内部を貫通する一乃至複数の導電路を有するアダプタを形成するための別の製造技法を示す模式的な斜視図で、一実施例に基づいて形成された予備形成品ブロックを示しており、それから形成されるコネクタボディは外形線で示されている。 ブロックから機械加工により形成した後の図３６のコネクタボディの斜視図である。 本発明の別の実施例の分解組立斜視図であり、コネクタブロックはレンズの支持もしている。 図３８の実施例の分解組立断面図である。 本発明の別の実施例の分解組立斜視図である。 図４０の実施例の組立状態における斜視図である。 本発明の別の実施例の断面図である。 図４２のアダプタまたはコネクタブロックの斜視図である。 様々な製造段階における２つのアダプタを示す断面図である。 様々な製造段階における２つのアダプタを示す断面図である。 様々な製造段階における２つのアダプタを示す断面図である。 様々な製造段階における２つのアダプタを示す断面図である。 様々な製造段階における２つのアダプタを示す断面図である。 様々な製造段階における２つのアダプタを示す断面図である。 様々な製造段階における２つのアダプタを示す断面図である。 様々な製造段階における２つのアダプタを示す断面図である。 本発明に基づくイメージング装置とともに用いることが可能な例示的なカラーフィルタインサートの光学軸に沿った平面図である。 図４５のカラーフィルタインサートの側面図である。 図４６に対して９０度回転させた、図４５のカラーフィルタインサートの第２の側面図である。 図４０に示したのと同様の装置の一例を示す模式的な断面図であり、図４５のカラーフィルタインサートが挿入されている。 カラーフィルタインサートが一体に設けられた例示的なアダプタまたはコネクタブロックの底面側斜視図である。 カラーフィルタインサートが一体的に設けられた例示的なアダプタまたはコネクタブロックの上面側斜視図である。 図４５のカラーフィルタインサートが挿入された別の実施例を示す模式的な側面図である。 光ファイバが挿入された別の実施例を示す模式的な側面図である。

以下に、図面に示された実施形態について説明する。説明においては特定の用語が用いられるが、それによって発明の範囲を限定することは意図されていないことを理解されたい。例示された発明の特徴の変形変更や、例示された発明の原理の更なる応用が本明細書を読んだ当業者には可能であるが、それらは本発明の範囲内であると考えられるべきである。

実施例における「ＳＳＩＤ」、「固体イメージング装置」、または「ＳＳＩＤチップ」は一般にイメージデータを収集するためのイメージングアレイまたは画素アレイを担う基板を含み、更に、イメージングアレイに電気的に結合されてそれらの間の導通を容易にする導電パッドを有することができる。一実施例では、ＳＳＩＤはシリコンまたはシリコンのような基板若しくはアモルファスシリコン薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を含むことができ、通常、そこに様々な特徴部（features）が形成される。そのような特徴部には、イメージングアレイ、導電パッド、金属細線（metal traces）、回路等が含まれ得る。所望の用途に応じて他の集積回路部品を備えることもできる。しかしながら、視覚データまたは光子データを収集する手段及び視覚イメージまたはイメージ再構成を提供するべくそれらのデータを送信する手段があれば、これらの部品を全て具備する必要はない。ある実施例では、ＳＳＩＤは様々なユーティリティ（utilities）を支持するため、該ＳＳＩＤを貫通するユーティリティ開口を有することもできる。

「アンビリカル（umbilical）」という用語は、ＳＳＩＤやマイクロカメラを動作させるユーティリティの集合を全体として含み得る。典型的には、アンビリカルは、ＳＳＩＤに関するパワー、アース、クロック信号及び出力信号を提供するための、１または複数の導電ワイヤのような、導電ラインを含むが、これら全てが必ず必要というわけではない。例えば、アースを、アンビリカルラインを通じてではなく別の手段で、例えばカメラハウジングなどへ供給することが可能である。アンビリカルは、例えば、光源、温度センサ、力センサ、流体注入または吸引器（fluid irrigation or aspiration members）、圧力センサ、光ファイバ、マイクロピンセット、物質採取ツール、薬物投与装置、放射線発生装置、レーザダイオード、電気焼灼器、及び電気刺激装置といった他のユーティリティを含むこともできる。他のユーティリティも当業者には明らかであり、本明細書により理解されるだろう。

「ＧＲＩＮレンズ」または「分布屈折率レンズ」は、レンズの中心光学軸から外径へと半径方向に変化する屈折率を有する特殊なレンズを指す。一実施例では、そのようなレンズは円筒形で、光学軸が第１の平坦な端部から第２の平坦な端部へと延在するものとして形成することができる。光学軸から径方向に屈折率が変化することにより、この形状のレンズはより伝統的な形状のレンズの効果をシミュレートすることができる。ＧＲＩＮレンズが図面に示されているが、当業者に知られているような、他のレンズを本発明において用いることも可能である。

これらの定義を念頭におき、以下、本発明の実施例を例示する添付の図面について説明する。

図１及び図２を見ると、カテーテル１２を含む医用イメージングシステム１０として本発明が具現されている。このカテーテル１２は、その末端１５に設けられた全体的に符号１４が付されたイメージング装置によって、撮像能力を有する。このシステムは更に、鮮明な像を得るべく、透明食塩水のようなイメージング用流体を貯蔵器１８からカテーテルの末端部分へ送って、体液と置換するのを可能とする装備１６を含む。また、ポンプ２０が具備されており、医用イメージングを行う医師が手動で動作させたり、或いは、自動化して電気的に制御可能として、医師またはセンサからの制御信号に基づいて、またはソフトウェアコマンドに基づいて、必要に応じ流体が施されるようにすることができる。

また、イメージングシステム１０を制御し、患者（図示せず）内の、末端部分１５に近接した部位の像を生成し、モニタ２４で表示したり、データストレージ装置２６に格納したりするのを可能とするべく、適切にプログラムされたコンピュータのようなプロセッサ２２が設けられている。インタフェース２８は、カテーテル１２内を通る導電ワイヤ３２、流体ディスペンサ３４、及び光源４４を含む電気的アンビリカル３０を介して、イメージング装置１４にパワーを供給し、また、イメージング装置から受信した信号に基づいてプロセッサへとデジタルイメージ信号を送る。このインタフェースは、プロセッサまたはイメージング処理を行う医師からの制御信号に基づいてポンプ２０を制御するように構成することもできる。

図２をより詳細に見ると、末端１５のイメージング装置１４は、導電ワイヤ３２、流体ディスペンサ３４及び光源４４を含み得るアンビリカル３０をサポートまたは支持するためのユーティリティガイド３６を含むことができる。ユーティリティガイドによって支持することのできる他の部品には、温度センサ、力センサ、流体注入または吸引器、圧力センサ、光ファイバ、マイクロピンセット、物質採取ツール、薬物投与装置、放射線発生装置、レーザダイオード、電気焼灼器、及び電気刺激装置が含まれ得る。またユーティリティガイドはＳＳＩＤまたは固体イメージング装置３８を支持する。ＳＳＩＤは、イメージングアレイ（図示せず）及び導電ワイヤをＳＳＩＤに接続するための導電パッド４２を含む。ユーティリティガイド及びＳＳＩＤは２つの別個のユニットとして示されているが、単一の一体化ユニットを形成することもできることを理解されたい。図示されている光源はユーティリティガイドによって支持された光ファイバである。しかしながら、ＳＳＩＤに支持されるような、別の光源を用いることもできる。例えば、ＳＳＩＤは、末端部分のすぐ近くの領域を照らすように構成された発光ダイオード（ＬＥＤ）を含むことができる。このような構成のＳＳＩＤとともに、ＧＲＩＮレンズ４０がＳＳＩＤのイメージングアレイに光学的に結合されるものとして示されている。

ＧＲＩＮレンズ４０が用いられる場合、レンズは概ね円筒形とすることができる。一実施例では、ＧＲＩＮレンズは受光する第１の平坦な端部と、光をイメージングアレイへと通過させる第２の平坦な端部と、不所望な光がＧＲＩＮレンズに入らないように不透明な被覆またはスリーブ部材によって外囲された外側曲面とを有することができる。ＧＲＩＮレンズは、その第２の平坦な端部がＳＳＩＤ３８のイメージングアレイに直接的に接触することで、イメージングアレイに光学的に結合することができる。そのような直接的接触は、第２の平坦な端部とイメージングアレイとの境界に、光学的に透明なまたは半透明の接着剤を含み得る。別の方法として、ＧＲＩＮレンズはＳＳＩＤのイメージングアレイに、光ファイバやカラーフィルタ、または、任意の形状の光学レンズ（プリズムや広角レンズなど）のような中間光学素子を介して光学的に結合することもできる。

カテーテル１２は患者の体内で操縦可能で且つ外傷を極力与えないように、曲折可能で可撓性を有するように構成することができる。例えば、カテーテルは末端部分にマイクロ加工された管４６を備えることができ、図示しない切り欠き部（cut-out portions）によって管の可撓性を高めるとともに、イメージング用流体の流出によって末端部分の近傍領域において体液を置換して、よりクリアなイメージを得るのを可能とすることができる。また、そのようなマイクロ加工管は、曲折によって、カテーテルが進行する際に所望の経路を選択し所望の位置に案内され易くすることができる。

カテーテル１２は、末端部分の一側面に隣接して、テンションを加えることが可能な内部ワイヤを有することができ、本分野では知られているように、このワイヤはテンションを加えられると末端部分１５を反らせるように働く。カテーテルの末端部分の反りと回転の組み合わせによって、装置が操縦可能となる。末端部分を所望の場所へと導くのを可能とする別の方法は、電流信号の印加に応じて伸張または収縮する要素のようなマイクロアクチュエータ（図示せず）を設けることである。例えば、そのような要素をテンションワイヤと置き換えることができる。

また理解されるように、このシステムは医用イメージングシステムの実施例として示されているが、このような構造は、非常に小さなイメージング装置が有用であるような他の用途及び他の装置（例えば他の装置の視覚センサ、監視装置など）において用いることもできる。

更に、本明細書で説明される全ての実施例について、意図されている装置は寸法が非常に小さいものとすることができ、ＳＳＩＤのイメージングアレイは、別の用途において望ましいとされているよりも少ない画素数を有するものであってよい。技術の進歩につれ、画素サイズが小さくなり、より鮮明なイメージ及びデータを提供することが可能となる。しかしながら、イメージングアレイにおいて少数の画素を用いる場合、装置によって提供されるイメージの解像度はＳＳＩＤから受信されるイメージデータを処理するソフトウェアによって向上することができる。図１に示されるプロセッサは、例えば、制御された振動などによって、僅かに動かされたＳＳＩＤから受信される情報に基づき、ＳＳＩＤのアレイからのスキャンイメージの分解能を向上するよう適切にプログラムすることができる。プロセッサは、振動によってどのようにイメージングアレイからのイメージデータが影響されたか分析し、その情報に基づいてイメージを改善することができる。

図３を参照すると、ユーティリティガイド３６の実施例が示されている。このユーティリティガイドは、複数のユーティリティ開口６０と一つの中央開口６２とを有する。ユーティリティガイドはＳＳＩＤ（図示せず）の機能に干渉しない材料であればどのような材料からなってもよい。例えば、ユーティリティガイドは、所望の構造をなすように深堀の反応性イオンエッチング（deep reactive ion etching）で加工されたシリコンからなるものとすることができる。別の方法として、ＩＢＭによって製造されているＳＵ−８高分子材料、Corningによる感光性ガラスであるFoturan、或いはＬＩＧＡ (Lithographie Galvanoformung Abformung)プロセスによってモールドされたポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）のような高分子材料を、そのような構造を形成するのに用いることもできる。ユーティリティガイドはＳＳＩＤの支持と、アンビリカルによって提供されるユーティリティの支持の２つの機能を有する。

図４は、本発明の実施例に基づいて使用可能なＳＳＩＤ３８の実施例を示す。このＳＳＩＤは、電気結合部５２によって導電パッド４２に電気的に結合されたイメージングアレイ４８を有する。これらの特徴部（features）４８、４２、５２は全て、ＳＳＩＤ製造時に基板５４中に形成される。更に、導電ストリップまたは金属細線５６がＳＳＩＤ上に設けられ、導電パッドとＳＳＩＤの側面（図示せず）との間の導通を提供している。ＧＲＩＮレンズ４０のイメージングアレイに対する位置も図示されている。

図５は、図３のユーティリティガイド３６及び図４のＳＳＩＤ３８を用いた組立状態のマイクロカメラ５０を示している。ユーティリティガイドは複数のユーティリティ開口６０と一つの中央開口（図示せず）を有している。ＳＳＩＤはユーティリティガイドによって支持され、エポキシ材料、陽極接合（anodic bonding）、共融ボンディング（eutectic bonding）によって、ユーティリティガイドに結合される。別の方法として、ＳＳＩＤを出発材料として深堀の反応性イオンエッチング（ＤＲＩＥ）プロセスによってマイクロ加工することでユーティリティガイドを形成し、それによって、ユーティリティガイドをＳＳＩＤに接続する過程をなくすこともできる。ＳＳＩＤは、その上面７２から側面７４への導通を提供する導電ストリップ５６を有する。それにより、アンビリカル３０の導電ワイヤ３２をユーティリティガイドのユーティリティ開口によって支持するとともに、側面において例えば半田結合部などのボンディング結合部５８によって導電ストリップに取着することができる。半田結合部は、銀または金含有エポキシ（silver or gold filled epoxy）、銀または金半田、或いは、他の適切な接着性または共晶を形成するような導電性材料などの、導電性ボンディング材料からなるものとすることができる。別の方法として、導電ストリップと導電ワイヤとの間の接続をワイヤボンディング、半田バンピング、共融ボンディング、電気めっき、または導電エポキシを通じて行うこともできる。しかしながら、本構成では、導電ストリップと導電ワイヤの間にワイヤボンディングを含まない直接ボンディング結合が、電気的結合が破損するリスクが小さく且つ良好な操縦性が得られるので好ましい。導電ストリップは導電パッド（図示せず）に電気的に結合され、導電パッドはイメージングアレイ（図示せず）に電気的に結合されるので、イメージングアレイとアンビリカルの導電ワイヤとの間に電気的結合が確立される。

ＳＳＩＤは、ＣＣＤ、ＣＩＤまたはＣＭＯＳイメージング装置のような、任意の固体イメージング素子とすることができる。ＳＳＩＤ３８の基板５４は、シリコンまたはシリコンのような材料を含むものとしたり、或いは、アモルファスシリコン薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）からなるものとすることができ、通常様々な特徴部がそこに形成される。そのような特徴部には、イメージングアレイ（図示せず）、導電パッド（図示せず）、及び導電ストリップまたは金属細線５６（これらは、通常、ＳＳＩＤファンドリ工程の後に局所的に設けられる）が含まれ得る。所望の用途に応じて、例えば光をレンズの周囲に照射する発光ダイオード（ＬＥＤ）（図示せず）のような、他の集積回路部品を備えることもできる。上記した部品は例示であり、視覚または光子データを収集する手段及びそのデータを視覚イメージまたは視覚再構成に変換する何らかの手段があれば、これらの部品を全て具備する必要はない。

導電ワイヤ３２は、ＳＳＩＤの方向を例えばテンションを加えることでガイドする機能と、任意の電源／信号プロセッサ（図示せず）とＳＳＩＤの間の電気的接続を提供する機能の２つの機能を提供することができるが、このように２つの機能を有することは必須ではない。別の方法として、本分野では公知のように、マイクロ加工された管によって操縦可能とすることもできる。そのようなマイクロ加工管の例が米国特許第６，４２８，４８９号明細書（特許文献１）に記載されており、この文献はここで引用したことにより本願の一部とされる。アンビリカルについてより詳細に説明すると、アンビリカルの導電ワイヤは、パワー、アース、クロック信号または制御及び出力信号をＳＳＩＤに供給することができる。更に、導電ワイヤを含む電気的アンビリカル３０は、個々のユーティリティの周囲及び／またはアンビリカル全体の周囲に絶縁被膜部を含むことができる。

マイクロカメラのレンズ４０、ＳＳＩＤ３８及びユーティリティガイド３６は、所望に応じて一体に融合または接合することができる。例えば、ＵＶ硬化エポキシのようなエポキシを用いてレンズをＳＳＩＤのイメージングアレイ４８に接合することができる。同様に、エポキシを用いてユーティリティガイドをＳＳＩＤに接合することもできる。そのようなエポキシを用いる場合、ＳＳＩＤ或いは装置の他の構造に損傷を与えるような強さでＵＶ光を用いないように注意が必要である。

図６及び図７は、別のマイクロカメラアセンブリ７０を示しており、ここでは、レンズ４０はレンズホルダ６４によって所定の場所に保持される。レンズホルダは、光源または流体吸引器／ディスペンサ（fluid aspirators/dispensers）のようなユーティリティを支持またはガイドするためのユーティリティ開口を含み得る。またレンズホルダは、レンズをサポートするためのレンズ開口６６を有する。レンズがＧＲＩＮレンズである場合、ＳＳＩＤから離れた側の平坦面以外の場所からレンズに光が入るのを防止するためレンズの曲面または周囲を覆う不透明な被膜またはスリーブを設けることができる。レンズホルダを不透明な材料から形成すると、レンズホルダは、部分的に、不所望な光が側面から入るのを防ぐ不透明スリーブとして働くことができる。

ＳＳＩＤ３８及びユーティリティガイド３６は、図５を参照して説明したのと同様に構成されている。詳述すると、ＳＳＩＤは、イメージングアレイ４８及び導電ストリップまたは金属細線５６を担う基板５４を有する。ユーティリティガイド３６は、レンズホルダ６４のユーティリティ開口６８と整合したユーティリティ開口６０を有する。導電ワイヤ（図示せず）のような、ＳＳＩＤにパワーを供給したりそれに関する信号伝達を行ったりするユーティリティは、通常、ＳＳＩＤにおいて終端するため、レンズホルダのユーティリティ開口によって支持される必要はない。レンズホルダのユーティリティ開口は、例えば流体ディスペンサ／吸引器、光ユーティリティ、ピンセットなどのようにレンズにおいて或いはレンズの近くで使用されるユーティリティを支持するのを主たる目的としている。

次に図８を参照すると、ユーティリティ開口８２ａ、８２ｂが一体に設けられている別のＳＳＩＤ３８が示されている。このＳＳＩＤは、導電パッド４２及びイメージングアレイ４８が形成された基板５４を有している。ＳＳＩＤは５つのユーティリティ開口８２ａ、８２ｂを有しているので、図５に関連して説明したような別個のユーティリティガイドを用いなくても、ＳＳＩＤによって様々なユーティリティを支持することができる。レンズ４０はイメージングアレイに関連して位置決めすることができるものとして示されている。

図９は、図８のＳＳＩＤ３８を用いたシステム８０を示している。この実施例では、ＳＳＩＤは、イメージングアレイ（図示せず）、導電パッド４２及びイメージングアレイと導電パッドの間に設けられた電気結合部５２を担う基板５４を含む。このＳＳＩＤは導電パッド４２においてアンビリカル３０に電気的に結合されている。詳述すると、アンビリカルの導電ワイヤ３２は４つのユーティリティ開口８２ａによって支持され、それぞれの半田結合部５８によって導電パッド４２に電気的に結合されている。これら４つの導電ワイヤはパワー、アース、クロック信号をＳＳＩＤに供給するとともに、ＳＳＩＤからのイメージ信号をリモートプロセッサ／モニタ装置（図示せず）に送るのに用いることができる。導電ワイヤを支持するのに５つの開口のうち４つのみが用いられている。より大きな第５の開口８２ｂは、光源、流体吸引器及び／またはディスペンサ、温度センサ、力センサ、圧力センサ、光ファイバ、マイクロピンセット、物質採取ツール、薬物投与装置、放射線発生装置、レーザダイオード、電気焼灼器、及び電気刺激装置などの他のユーティリティを支持することができる。また第５の開口８２ｂは複数のユーティリティ装置を支持することも可能であり、或いは、別のユーティリティを支持するために、更なる開口（図示せず）をＳＳＩＤに設けることもできる。レンズ４０は、イメージングアレイに光学的に結合されるように、ＳＳＩＤに対して位置決めすることができる。レンズ、ＳＳＩＤ、アンビリカル、開口などに関して例えば図５などの別の実施例において述べたことは全て本実施例にも適用され得る。

図１０及び図１１は、レンズ４０がレンズホルダ６４によって所定の位置に保持された別のマイクロカメラアセンブリ９０を示す。図６及び図７と同様に、このレンズホルダはユーティリティを支持またはガイドするためのユーティリティ開口６８を含むことができる。またレンズホルダは、レンズを支持するためのレンズ開口６６を有する。図８に示したＳＳＩＤと同様に、このＳＳＩＤは、一体的なユニットとして形成された導電パッド４２、ユーティリティ開口８２ａ、８２ｂ及びイメージングアレイ４８を有する。導電ワイヤ（図示せず）のような、ＳＳＩＤにパワーを供給したりそれに関する信号伝達を行ったりするユーティリティは、レンズホルダのユーティリティ開口によって支持される必要はない。レンズホルダのユーティリティ開口は、レンズにおいて或いはレンズの近くで使用されるユーティリティを支持するのを主たる目的としている。図１１に示すように、レンズホルダがＳＳＩＤに対して所定の場所に設置されると、ユーティリティティ開口８２ａ及び導電パッド４２は露出され、導電ワイヤ（図示せず）がレンズホルダに干渉されることなく導電パッドに取着されるように支持する手段を提供する。

図１２及び図１３は、複数のＳＳＩＤ３８を共通の基板１０２上に形成するための準備過程を模式的に示している。図１２は、図８のＳＳＩＤの複数形成を示しており、図１３は、図４のＳＳＩＤの複数形成を示している。どちらの製造方法も、イメージングアレイ４８及び導電パッド４２が形成された基板５４を含む複数のＳＳＩＤを提供する手段を与える。図１２は、更に、ＳＳＩＤ自身に形成された開口８２ａ、８２ｂを含む。図１３には導電パッドが示されていないが、これは導電ストリップ５６があるために見えないからである。

次に、ＳＳＩＤの製造方法の詳細について、図１４ａ〜図１４ｅに一つの可能な実施例を示す。このプロセスは例として説明される。以下に説明するプロセスによって、または、別の公知のチップ製造方法によって、一つのＳＳＩＤを個別に製造することも可能であるし、或いは、上記したように４つより多いＳＳＩＤをまとめて製造することもできる。予備的に、ＶＬＳＩの設計仕様をＣＭＯＳファンドリへ送ることができ、そこで複数の“チップ”または特徴部集合体（feature groupings）８８を単一のシリコン製造基板１０２上に製造することができる。製造基板上の個々の特徴部集合体は処理されて切り離され、個別のＳＳＩＤを形成する。

図１４ａは、複数の特徴部集合体８８（各特徴部集合体が個々のＳＳＩＤになる）を支持する製造基板１０２を示している。個々の特徴部集合体は、イメージングアレイ４８、導電パッド４２及び他の回路部品（図示せず）を含んでいる。ファンドリから送られてくると、通常、基板はその全体がオキシナイトライド（oxy-nitride）、二酸化シリコンなどによってコーティングされる。反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）によってこの保護コーティング及び他の薄膜層全てを除去し、シリコン上面を露出させることができる。

図１４ｂを参照すると、後に行う分離工程において必要な領域を保護するため、各特徴部集合体８８をフォトレジスト材料１１０で覆うことができる。一実施例では、フォトレジストは約１０μｍの厚さに被膜することができる。図１４ｃを参照すると、非保護領域、即ち、個々の特徴部集合体の間の領域を、例えば深堀の反応性イオンエッチングプロセスなどの公知のプロセスでエッチングすることができる。エッチングは製造基板１０２が薄くなり、ＳＳＩＤ基板５４（製造基板と同じ材料）が露出されるまで行うことができる。薄くなった製造基板の厚さは、例えば約５０μｍである。

図１４ｄ及び図１４ｅは、一つのＳＳＩＤがどのようにマスクされ導電ストリップで被覆されるかを示すべく、（図１４ａ乃至図１４ｃのように２行２列のアレイではなく）３行３列のＳＳＩＤのアレイを示している。尚、ただ一つの完全なＳＳＩＤ（アレイの中央）のマスキング及び金属被覆が示されているが、通常、このプロセスはアレイ上に存在する全てのＳＳＩＤに対してなされる。更に、マスキングの前に、フォトレジスト材料は除去され、続いて１．５μｍの二酸化シリコン（図示せず）が、プラズマエンハンスト化学蒸着法を用いて、ＳＳＩＤアレイ及び製造基板１０２上に成膜される。そうして反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）を用いて二酸化シリコンを導電パッド（図示せず）から除去することができる。エッチングが終了すると、導電パッドのみが露出され、薄肉化された製造基板上のＳＳＩＤのアレイをマスクする準備ができる。

図１４ｄは、複数の切り欠き１１６を有するフォトマスク１１４を示している。フォトマスクは、各ＳＳＩＤの上面１１８及び側面１２０が所望の領域においてのみ部分的に露出されるように３次元構造として形成される。言い換えると、フォトマスクはＳＳＩＤの３次元構造のアレイ上に形成され、露出した導電パッドの設けられた場所を含む各ＳＳＩＤの側面及び上面の部分が選択的に金属被覆され得るように、パターニングされる。マスキングがなされると、スパッタリングにより金属被覆を行い各個別のＳＳＩＤの露出表面を被覆することができる。例えば、リフトオフプロセスを介するＴｉ／Ｐｔのスパッタリングを金属被覆に用いることができる。

このプロセスにより、図１４ｅに示すように、各ＳＳＩＤの４つの側面の各々を加工して、ＳＳＩＤの上面と側面を結合する導電ストリップ５６を有するようにすることができる（導電パッドはイメージングアレイを制御するために存在する）。続いて、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）を再度用いてシリコン製造基板１０２を除去し、各ＳＳＩＤを製造基板から分離することができる。

本発明の実施例に基づく他のＳＳＩＤも同様の手順を用いて作成することができる。例えば、図８に示したＳＳＩＤでは“角を曲がる（around the corner）”金属細線は存在しないので、図１４ｄに示した３次元マスキング工程は必要ないが、それ以外は上記したのと同様にして形成することができる。更に、ＳＳＩＤを貫通するユーティリティ開口を形成する過程を、ドリル穴明け、開口でのエッチングによる材料除去を可能とする（図１４ｂのような）マスキング、若しくは他の公知のプロセスによって行うことができる。

図１５を参照すると、全体的に符号１３０が付された別のシステムが示されている。この実施例では、カテーテル１２の末端部１５が示されている。外側スリーブ１３８がカテーテルの外側を覆うようにテレスコープ式に設けられている。このカテーテルは、装置の基端側（図示せず）における差動運動（differential movement）により、所望に応じてスリーブ内へと引き込むことができる。カテーテルの外側管は、ＳＳＩＤ３８の近くで曲がる傾向を有するようにマイクロ加工を施すことができる。例えば、図示されているように、マイクロ加工によって管の一面側に複数の開口１３２を形成し、管を折り曲げて一部が逆向きに折り重なるような湾曲構造とすることができる。先端部は、カテーテルの湾曲した部分を部分的に、または完全に、外側スリーブ内へと引き込むことによって、所望の方向に向けることができる。一実施例では、このようなマイクロ加工管は形状記憶能力が組み込まれた、例えばＮｉＴｉ合金のような超弾性材料から形成され、それによって、材料にくせ（set）を生じることなく繰り返し先端部の方向変更を行うことができる。この構造をサポートするべく、ＧＲＩＮレンズ４０及びＳＳＩＤに隣接して更なる外側スリーブ１３４が設けられている。上記したように、導電ワイヤ３２を含む、導電ストリップ５６を設けることができる。

別の実施例では、カテーテル１２の大径部分または外側部分に近接したカテーテル内の管腔中にテンションワイヤ１３６を設けることができる。テンションワイヤ１３６は、カテーテルの先端部１５を真っ直ぐにしようとする張力を与えることによって先端部を所望の方向に向けるのを可能とする。テンションワイヤはＳＳＩＤ３８に取着され、カテーテルを通って基端部へと延在し、イメージング作業を行っている医師によって操作可能である。また上記したように、カテーテルは、イメージング用流体、光、その他のユーティリティを供給するための装備を有することができる。

図１６を参照すると、全体的に符号１４０が付されたシステムが、形状記憶能力が組み込まれた超弾性材料から形成されたヒンジ１４２に取り付けられたＳＳＩＤ３８を有している。このヒンジは、カテーテル１２の管腔１４６を定める管１４４に接続されている。テンションワイヤ１４８がヒンジに取着され、ＳＳＩＤがカテーテルの長手方向軸に沿って１８０度逆を向いた第１の方向から、長手方向軸と概ね一致してカテーテルから遠ざかる方向の第２の位置へと向けられるのを可能とする。これをカテーテルの回転と組み合わせることで、先端部を様々な方向に向けることが可能となる。管の末端部分には角を丸められたガイド１４９が取着され、テンションワイヤ及びヒンジが丸みを持って曲がるようにし、それらがキンクを生じることなく、図示したように弾性的に変形するようにしている。上記したように、導電ワイヤ（図示せず）を設けることもできる。

続いて図１７及び図１８を参照すると、別のシステムが全体的に符号１５０を付されて示されている。図示されているように、カテーテル１２及び／またはカテーテルの末端部分１５に設けられたＳＳＩＤ３８の視界の向きを変えるための制御手段が例示されている。末端にミラー要素１５４を有する変形可能な外側スリーブ１５２が設けられている。ＧＲＩＮレンズ４０及びミラー要素に近接した開口１５６が、適切なイメージングを可能とする。

図１７に示した配置状態においては、ミラーの角度付けられた表面によって、カテーテルの長手方向軸に対し２５乃至５０度の角度１５８でカテーテルの横側後方を見ることができる。このような配置、間隔及び要素間の角度関係に基づく視界１６０は、約１５乃至２５度とすることができる。ＳＳＩＤは、カテーテルの末端部分にイメージング用流体を運んだり、ＳＳＩＤのイメージングアレイ（図示せず）にパワーを供給するため、１または複数の管腔１６２を有することができる。理解されるように、イメージング用流体は別の管腔１６４またはガイドカテーテル若しくは全く別のカテーテル（図示せず）を介してイメージング部位に運ぶこともできる。

図１８に示す別の配置状態では、変形可能な外側スリーブ１５２が曲がり、開口１５６を通じて直接前方を見ることが可能となっている。また、変形可能な外側スリーブ１５２をより大きくまたは小さく反らせることで、様々な角度で後方を見ることができる。管の一側面（図１８における底面）に隣接して取着されたテンションワイヤ１６６は、テンションが加えられると、変形可能な外側スリーブを反らせる。スリーブを変形させる別の方法は、スリーブをＮｉＴｉ合金で形成することである。それによって、例えば異なる温度のイメージング用流体を導入したり、電流を流したりすることによって温度変化を生ずることで、図１７に示した第１の配置から図１８に示した第２の配置へと形状が変化する。最後の２つの実施例では、先端部は基本的に二つの状態、変形状態と非変形状態、を有する。

次に図１９を参照すると、全体的に符号１７０を付されたシステムが、ＧＲＩＮレンズ４０とＳＳＩＤ３８を有している。ＳＳＩＤはシリコンまたはシリコンのような基板若しくはアモルファスシリコン薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）１７６を有することができ、通常様々な特徴部が形成される。イメージングアレイ４８、導電パッド４２、金属細線（図示せず）、回路（図示せず）などを含む特徴部が形成され得る。導電パッドに関し、導電パッドとアンビリカル（図示せず）の導電ラインとの間の接続は、半田付け、ワイヤボンディング、半田バンピング、共融ボンディング、電気めっき及び導電エポキシで行うことができる。しかしながら、電気的アンビリカルと導電パッドの間にワイヤボンディングを含まない直接半田結合が、電気的ボンディングが破損するリスクが小さく且つ良好な操縦性が得られるので好ましい。一実施例では、アンビリカルの導電ラインは、ＳＳＩＤに関して、パワー、アース、クロック信号及び出力信号を与えることができる。例えばＧＲＩＮレンズの周囲に光を照射するための発光ダイオード（ＬＥＤ）１７４のような別の集積回路部品を所望の用途に応じて設けてもよい。

視覚データ収集及びイメージ送信装置があり、且つ、このデータ収集及び送信装置を視覚データ信号プロセッサに接続する手段があれば、上記した部品を全て具備する必要はない。また、図１９には示していないが、アンビリカル、ハウジング、アダプタ、ユーティリティガイドなどの他の部品を設けることもできる。ＳＳＩＤ３８は、ＣＣＤ、ＣＩＤまたはＣＭＯＳイメージング素子などの任意の固体イメージング素子からなるものとすることができる。また図示されているように、ＧＲＩＮレンズ４０は不透明なコーティング１７８で曲面を被覆され、ＳＳＩＤから最も離れた側の平坦面以外から光が入るのが防止されている。

図２０は、複数のイメージングアレイ４８ａ、４８ｂ、４８ｃが共通のＳＳＩＤ３８上に設けられた別のシステム１８０を示している。この斜視図には３つのイメージングアレイしか示されていないが、この実施例では５つのイメージングアレイが存在する（即ち、基板１７６の５つの面の各々に一つのイメージングアレイが設けられ、基板の背面はアンビリカルとの接続に用いられる）。各イメージングアレイは、それぞれＧＲＩＮレンズ４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ、４０ｅに光学的に結合される。理解されるように、これは、複数のイメージングアレイを複数のＧＲＩＮレンズとともに使用し得る一構成に過ぎない。他の同様の実施例では、より少ないまたは多くのイメージングアレイを用いることも可能であり、及び／または、複数のＳＳＩＤの一部とすることが可能である。アンビリカルの接続は示されていないが、ＳＳＩＤ及びその複数のイメージングアレイを動作させるため（信号スプリット、または、個別のパワー及び／または信号源の使用を可能とするべく）アンビリカルを設け得ることを理解されたい。

図２１には、ステレオ視イメージングが可能なシステムが全体的に符号１９０を付されて示されている。詳述すると、複数のイメージングアレイ４８ａ、４８ｂが共通のＳＳＩＤ３８上に同一面内に配置されて示されている。一対のＧＲＩＮレンズ４０ａ、４０ｂが、２つのイメージングアレイに光学的に結合されるものとして示されている。イメージングアレイの他、アンビリカル（図示せず）への導通を提供するための導電パッド４２を含む他の特徴もＳＳＩＤに備わっている。

図２２を参照すると、システム２００は、アンビリカル３０に沿って配置され、アンビリカルの導電ワイヤに取り付けられた複数のマイクロカメラ１７０ａ、１７０ｂ、１７０ｃを有している。アンビリカルは、イメージを見るためのプロセッサ／モニタ（図示せず）に接続することのできる基端（proximal end）２０４と、末端（distal end）２０６とを有している。各マイクロカメラはＳＳＩＤ３８とＧＲＩＮレンズ４０とを有する。図示した実施例では、末端に最も近いマイクロカメラ１７０ｃは、後に図５２に示すようにその末端部にＧＲＩＮレンズを有し得る光ファイバ２０２に光学的に結合されている。しかしながら、末端に最も近接したマイクロカメラは実際にはカテーテルの末端部に設けることができる。本発明のマイクロカメラの大きさを近似的に示すべく、米国のダイム硬貨のような小さな硬貨のサイズを概ね表す構造２０８が示されている。

図２３を参照すると、ＳＳＩＤ３８上の導電パッド４２と別の構造１１との間の導通を提供する従来の方法が、システム２１０において、半田付けされたまたはボンディングされたワイヤ１３を用いるものとして示されている。この接続方法はワイヤボンディングとして知られている。このようにして形成された接続は本質的に脆く、ダメージを受けやすいが、特にＳＳＩＤが他の構造に対して動くことができる場合にそうである。そのような動きはデリケートなワイヤを撓ませて応力を加え、損傷を発生させて、２またはより多くのワイヤ間に望ましくない短絡を生じ得る。

図２４を参照すると、対照的に、全体的に符号２２０が付されたシステムは、機械的取り付けと電気的接続を提供するコネクタブロックまたはアダプタ５２を有している。言い換えると、コネクタボディまたはアダプタ本体がＳＳＩＤ３８とアンビリカル３０との間の安定及び結合と、電気的接続の両方を与える。

アダプタ５２は、図示された実施例では、非導電性の基板材料中に導電ストリップ５６を有しており、これら導電ストリップ５６は、アンビリカル３０との接続用に構成された第１の面１７と、ＳＳＩＤ３８との接続用に構成された第２の面１９との間を角を回ってつないでいる。導電ストリップは、アンビリカルの導電ワイヤ３２及びＳＳＩＤの導電パッド４２と整合するよう構成されている。また、レンズ４０がＳＳＩＤに光学的に結合されるものとして図示されている。尚、アダプタはアンビリカルに接続されるものとして示されているが、他の構造がアダプタによってＳＳＩＤに接続されてもよい。そのような他の構造としては、別のチップ、そのチップが設けられたボードその他の構造、導電ストリップ、ワイヤストリップまたはケーブルなどの付加的な構造に更に結合されたコネクタ、導体が取着された可撓ストリップなどがある。

図２５を参照すると、システム２３０に示すように、直線で囲まれた形状のアダプタ５２の代わりに、断面が円形のまたは円筒形状のアダプタを具備することができる。円筒形のコネクタボディが他の構造の平坦面に押し付けられることで導体に圧力が加わって僅かに変形する結果、アダプタと、ＳＳＩＤ３８上の導電パッド（図示せず）と、導電ストリップ５６の間の良好な接続が実現される。エポキシその他の接着剤が、このようなアセンブリを一体に保持するとともに円筒形状ボディの周りの隙間を埋めるために用いられる。ここでもまた、ＳＳＩＤはイメージングアレイ４８を含み、レンズ４０がイメージングアレイに光学的に結合されるよう構成されている。

次に図２６〜図２８を参照すると、本発明の別の実施例がシステム２４０として具現されている。このシステムでは、カテーテル１２の末端部分１５がＳＳＩＤ３８に光学的に結合されたレンズ４０を含んでいる。またＳＳＩＤはアダプタ５２に電気的に結合されている。アダプタはマイクロ加工された管部４６によって支持されており、管部の末端部においてその中に適合するよう構成されている。アダプタにはチャネル５５が形成されており、アンビリカル３０のワイヤ３２または導電ストリップが通過可能となっている。マイクロ加工された管部自身はテレスコープ式に動作可能なように構成されている。これによって、カテーテルの末端部分を組み立ててカテーテルの残りの部分に容易に接続することができる。導電ストリップは、ＫＡＰＴＯＮなどの非導電材料から形成されたリボンに導電性の細線（traces）を設けその上に誘電体を被せたものを有することができ、アダプタを通してＳＳＩＤに電気的アンビリカルを提供する。上記したように、導電ストリップはカテーテルを通してその基端部の器具（図示せず）へと戻すことができる。導電ストリップの末端部では、個々の導電ワイヤ３２が非導電ストリップから分離され、アダプタ上の導電パッド（図２６乃至２８には図示せず）にボンディングされる。このように、アダプタはアンビリカルからＳＳＩＤへの電力路を提供する。

図２９を参照すると、全体的に符号２５０が付された別の実施例では、カテーテル１２は、中央の管腔２５２と、その周囲に設けられた複数の補助管腔２５４とを有する押し出し成形された管部を有する。この構成では、中央管腔または１または複数の補助管腔を通じてイメージング用流体をカテーテルの末端部分１５へと送ることができる。中央または補助管腔は、ＳＳＩＤに対して電気信号、パワー、アース及び／または制御を送受する導電ワイヤ３２などの導電ラインを支持することもできる。電気信号は、アダプタ５２上の導電ストリップを介してアンビリカルからＳＳＩＤへと伝えられる。導電ストリップは、ＳＳＩＤとアンビリカルの導電ワイヤとの間の導通を提供する。導電ストリップは、導電性の金属や前記したようなＫＡＰＴＯＮストリップ上に形成された導体、若しくは、絶縁ワイヤまたは非絶縁ワイヤを適宜含むことができる。この実施例では、ＳＳＩＤは、末端部分の近傍の領域を照らすべく構成された発光ダイオード（ＬＥＤ）６６と、イメージングアレイ４８とを有する。

上記したように、アダプタ５２によってＳＳＩＤ３８の電気的接続及び取り付けが容易になる。アダプタはＳＳＩＤ３８を支持し、マイクロ加工された部分４６を含むカテーテルの残りの部分に結合される。また、ＳＳＩＤ３８に結合可能なレンズ４０が設けられる。このレンズはイメージングアレイ４８の焦点面にイメージをフォーカスするよう構成することができる。或いは、ＳＳＩＤ３８やフィルタまたは付加的な光学要素を単に保護することもできる。非導電性の光学的に透明な接着剤またはエポキシを用いて、チップをレンズに取着することができる。

マイクロ加工された部分４６は、カテーテル１２の末端部分１５により大きなフレキシビリティを与えるべく、図示されているように、管中に交互パターンをなすように形成された横方向スロット４７を有する。同様のスロットが設けられたマイクロ加工管及び部分の構造の更なる詳細を、米国特許第６，４２８，４８９号明細書（特許文献１）に見ることができる。この文献はここで引用したことで本願の一部となる。マイクロ加工により形成されたスロットは補助管腔２５４を横切ってもよく、或いは、中央管腔２５２を横切る程度に深く形成することもできる。これにより、カテーテル内からスロットを通じてカテーテルの末端部分の近傍領域へと流体を送ることが可能となる。上記したように、これは、カテーテルが患者の体内の所定部位に位置されたとき、透明食塩水のようなイメージング用流体を供給したり、カテーテルの末端部分の近傍の対象部位の治療のための薬物を送ったりするのに用いることができる。また、カテーテルの１または複数の管腔を通じて末端部近くの体液をサンプル用に採取することも可能となる。

別の実施例では、テンションワイヤ（図示せず）をカテーテルの補助管腔２５４内に通し、アダプタ５２の近位端に取着してもよい。カテーテル管の可撓部をよりフレキシブルにするとともに、テンションワイヤを用いることで、本分野では知られているように、１または複数のテンションワイヤにテンションを加えてカテーテルの末端部分１５を所望の方向に反らせ、末端部分を様々な方向に向けることができる。一実施例では、テンションワイヤは、末端部分１５に対してカテーテル１２に沿ってパワー、制御、アース、及び／またはイメージ信号を送受するべく構成可能なアンビリカルの導電ワイヤ３２からなるものとすることができる。

図３０を参照すると、全体的に符号２６０が付されたシステムが示されている。この実施例では、コネクタブロックまたはアダプタ５２はそのボディまたは基板７８の周囲を取り巻く導電路を有する。例えば、導電性金属からなる導電ストリップ５６をリソグラフィやマスキングを用いた成膜または他の公知技術によって表面上に形成することができる。或いは、導電材料と非導電材料を積層した後、積層面を横切る複数のブロックを切り出し、アダプタの主体（bulk body）または基板を形成することで、アダプタを作成することもできる。導電層がコネクタボディの周囲に渡って表面上に露出されるので、このアダプタは表面上に配置された導体を有することができる。理解されるように、カウンタブロックの周囲に渡って表面の様々な箇所を導体で相互接続することは有用であり得る。例えば、この実施例の一応用では、アダプタをその長手方向軸周りの任意の回転角度で使用することができる。

図３１のシステム２７０において、図３０において説明したようなアダプタ５２が、チップを他の構造に様々な方法で接続するのに有用である。詳述すると、導電ストリップ５６を有する基板７８を含むアダプタ５２が、アダプタの２つの対向面を接続している。図示した例では、各々導電パッド４２を有する２つのＳＳＩＤ３８のような２つの装置が示されている。図示されているように、ＳＳＩＤの導電パッドの間の導電路及び２つのＳＳＩＤの間の機械的結合の両方を形成することができる。外形で示す２つのＳＳＩＤ３８′がアダプタに別の構成で接続されているように、多くの別の構成が可能である。

図３２を参照すると、システム２８０は、上記したように構成された導電ストリップ５６を備えた基板７８を含み得るアダプタ５２を有しており、各導電ストリップは第１の側面２１から第２の側面２３への導電路を有している。導電ストリップは上記したようなものとすることができ、即ち、マスキング過程、リソグラフィ過程及びその後にエッチングを行うことによってコネクタボディ上に成膜したものとしたり、或いは、そのような導電ストリップを形成する多くの他の方法によるものとしたりすることができる。別の実施例では、機械加工、エッチング或いは他の方法により基板７８から材料を除去してスロット（図示せず）を形成することにより、導体を形成することもできる。スロットは導電材料で埋められ、そうしてできた導体ブロックを機械加工仕上げして、最終形状において各スロット内に材料面が露出するようにすることができる。

図３３では、全体的に符号２９０が付されて、２つのＳＳＩＤ３８（または他の複数チップインタフェース）が示されている。ＳＳＩＤ３８は導電パッド４２を有し、これら導電パッド４２は２つのアダプタ５２に接続することができる。各アダプタ５２は、少なくとも２つの側面の間に導通を提供する導体または導電ストリップ５６を有する。基板７８または各アダプタは互いに結合され、導体が接触して導電路をなすようにすることができる。別の実施例では、まず導体を互いに結合し、続いて２つのチップに結合して接続を実現してもよい。ある実施例では、２つのコネクタボディをつなぐ更なるブロックを用い、これらコネクタブロックに跨った状態で結合させるなどして、更に機械的結合を強化することができる。

図３４及び図３５を参照すると、本発明の更なる実施態様を実現するための更なる方法が、それぞれ、全体的に符号３００及び３１０が付されて示されている。このシステムは、非導電材料から形成されたプレフォームブロック（preform block）２５から開始する。ブロックの所定の箇所を改変することで導電路が形成される。例えば、プレフォームをマスクして、結晶拡散（crystal diffusion）によりプレフォームブロック中に導電材料を導入することなどにより、図示したような導電材料２７による改変が可能である。マスクは単純に一連の長寸ストリップとすることができ、プレフォームを結晶拡散プロセス後の平坦基板から切り出すこともできる。プレフォームの材料は深さ２９まで改変され、その後、アダプタ５２がプレフォームから機械加工により形成される。その結果得られたアダプタ５２は基板７８を有し、材料の改変がなされた導電ボディまたはストリップ５６は第１の面３１と第２の面３３を横切る。

別の実施例では、所望の幅及び深さにスロットを形成するチップ製造用鋸（chip fabrication saw）を用いるなどして、プレフォームに単にスロットを設けてもよい。その後、スロットに導電材料を充填することができる。導電材料が硬化すると、アダプタ５２をプレフォーム２５から機械加工により取り出すことができ、結果として得られる構造は上記したのと同じになる。

図３６及び図３７を参照すると、全体的に符号３２０及び３３０が付された別の実施例では、個別に分離した導電路を形成するように交互に配置された長いストリップ状の導電材料２７と非導電材料３５が非導電性の基板上に設けられた層構造を生成することでコネクタボディが形成されている。この上に更に非導電材料の層３７が形成される。理解されるように、このような層構造を得るのに用いられる接着剤その他の方法は材料に依存する。しかしながら、溶剤などの接着剤、溶接などを用いる従来のボンディング技術を用いることができる。

別の実施例では、このような構造をプレフォーム２５に溝を形成し、これらの溝を導電材料２７で埋めて導体を形成し、更にその上に他の非導電材料の層３７を設けることで形成することが可能である。例えば、セラミック基板に軟化性導体（emollient conductor）で埋められた溝を設け、導体が硬化した後に、ラップ仕上げして平坦にすることができる。そして、やはりセラミックからなる上層を接着剤で取着する。プレフォームブロックが完成すると、アダプタ５２をマイクロ加工、研削などにより切り離すことができる。得られたアダプタは、基板７８と、導電ストリップ５６を介して第１の面３９から第２の面４１へと伸びる導電路とを有することができる。

図３８及び図３９を参照すると、全体に符号３４０が付された別のシステムが、ＳＳＩＤ３８のイメージングアレイ４８に光学的に結合するＧＲＩＮレンズのようなレンズ４０を有している。一実施例では、レンズはイメージングアレイに透明な接着剤によって結合することができる。ＳＳＩＤ上には導電パッドも設けられ、電気信号、パワー、アース及び／または制御をＳＳＩＤに対して送受可能とするよう構成されている。

ＳＳＩＤ３８はシリコンまたはシリコンのような基板或いはアモルファスシリコン薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を有することができ、通常様々な特徴部が形成されている。イメージングアレイ４８、導電パッド４２、金属細線（図示せず）、回路（図示せず）等を含む特徴部を形成することができる。導電パッドに関し、導電パッドとアダプタ５２との間の接続は、半田付け、ワイヤボンディング、半田バンピング、共融ボンディング、電気めっき及び導電エポキシで行うことができる。しかしながら、この構造では、導電ストリップと導電パッドの間にワイヤボンディングを含まない直接半田結合が、電気的ボンディングが破損するリスクが小さく良好な操縦性が得られるので好ましい。アンビリカルの導電ワイヤとアダプタの導電ストリップとの間の電気接続についても同様である。一実施例では、アンビリカルは、アダプタを介してＳＳＩＤにパワー、アース、クロック信号及び出力信号を与えることができる。ＧＲＩＮレンズの周囲の領域に光を照射するための発光ダイオード（ＬＥＤ）（図示せず）のような別の集積回路部品を所望の用途に応じて設けてもよい。ＬＥＤがＳＳＩＤ上にある場合、アダプタは光が通過できるように透明な材料からなるものとすることができる。上記した部品は例示的なものであって、従って、視覚または光子データを収集する手段及びそのデータを視覚イメージまたは視覚再構成に変換する何らかの手段があれば、これらの部品を全て具備する必要はない。ＳＳＩＤは、ＣＣＤ、ＣＩＤまたはＣＭＯＳイメージング装置のような、任意の固体イメージング素子からなるものとすることができる。

レンズ４０は、不透明なコーティングで曲面を被覆され、ＳＳＩＤから最も離れた側の平坦面以外から光が入るのが防止されたＧＲＩＮレンズとすることができる。別の方法として、開口６８を有するアダプタ５２によってレンズ４０が支持されている場合、アダプタが不透明コーティングと同様の機能を果たすことができる。

アダプタ５２は、“角を曲がった”構造において導通を提供するよう構成された４つの導電ストリップ５６を有している。これらの導電ストリップは、アダプタとＳＳＩＤが組み合わされたとき、ＳＳＩＤ３８上の導電パッド４２に接触するよう配置されている。この構造では、導電ワイヤ３２を含むアンビリカル３０は導電ストリップに電気的に結合することができる。組立時、導電ストリップに導電ワイヤを接続することで、導電パッドを活性化し、ＳＳＩＤに対してパワー、信号、アース及び／または制御の送受が可能となる。

次に図４０及び図４１を参照すると、全体に符号３５０が付された実施例において、レンズ４０がコネクタブロックまたはアダプタ５２と補助レンズホルダ７６とによって支持されている。このアダプタと補助レンズホルダは、それぞれの開口６８、６９を介してＧＲＩＮレンズを受容し保持するよう構成されている。アダプタは２つの異なる材料を含むものとすることができる。第１の材料は基板７８を形成する非導電材料とすることができる。基板は、例えば金属などの導電材料からなる１または複数の導電ストリップ５６を支持する。導電ストリップは、この実施例では絶縁処理を施された導電ワイヤ３２を含むアンビリカルと、ＳＳＩＤ３８上の導電パッド４２との間の導通を提供する働きをする。導電ワイヤは、銀または金充填エポキシ、銀または金半田または他の適切な接着剤若しくは共融導電材料などの導電性ボンディング材料を用いて導電ストリップに結合することができる。

導電ワイヤ３２の各々もユーティリティまたはワイヤガイド３６によって、より詳細には、各ワイヤをユーティリティガイドによって画定された管腔６０に通すことによって、適切な位置に支持することができる。導電ワイヤは、アンビリカルを通じてアダプタ５２（最終的にはＳＳＩＤチップ）とコンピュータインタフェース（図示せず）との間に導通を提供し、ＳＳＩＤを、電源、信号プロセッサ、アースまたは制御装置（図示せず）などの他の構造とリンクする。また導電ワイヤはテンションワイヤとして操縦のために用いることもできる。しかしながら、カメラヘッドの向きを制御する別の手段を設けることが可能であるので、これは必ずしも必要ではない。

導電ストリップ５６の各々はアダプタ５２の側面の或る場所からアダプタの底面の或る場所へと電流を流すことができるよう構成されている。導電ストリップの詳細は図１９及び２０を参照することで理解できる。図１７及び図１８を参照すると、導電パッド４２はＳＳＩＤ３８のイメージングアレイ４８に電気的に結合されている。更に、導電ワイヤ３２の各々は対応する導電ストリップ５６に電気的に結合されている。従って、アダプタをＳＳＩＤに組み合わせる際、導電ストリップと導電パッドとを整合させることで、電力及びデータ信号を、それらの発生源からアンビリカルの導電ワイヤを通って、対応する導電ストリップを介し、更に対応する導電パッドを通じてイメージングアレイへと送る（或いはイメージングあれいから受け取る）ことができる。

次に図４２及び図４３を参照すると、全体的に符号３６０が付されたシステムでは、イメージングカテーテルの末端部分１５にＧＲＩＮレンズなどのレンズ４０が含まれている。レンズはコネクタブロックまたはアダプタ５２によって横方向に支持されている。上記したような補助レンズホルダを用いることもできるが、本実施例では用いていない。本実施例でも、アダプタは、レンズを支持する機能と、電気的アンビリカル３０とＳＳＩＤ３８との間を電気的に接続する機能の２つの機能を有する。アダプタは典型的には非導電基板材料７８と導電ストリップ５６とを含む。非導電基板材料は、ＩＢＭによって製造されているＳＵ−８ポリマー材料、Corningによって製造されている感光性ガラスであるFoturan、ＬＩＧＡ (Lithographie Galvanoformung Abformung)によってモールドされたポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、または酸化された深堀の反応性イオンエッチング（ＤＲＩＥ）で処理されたシリコンなどの、耐火性材料や高分子材料とすることができる。一実施例では、材料を実質的に透明とすることができ、それによってアダプタのＳＳＩＤへの取り付けの確認を、顕微鏡を用いるなどして視認検査することにより、より容易に行うことができる。ＳＳＩＤが、それに組み込まれたＬＥＤなどの光源を有する場合、透明なブロック材料は光を前方に送るのを可能とする。上記したように、導電ストリップをアダプタに取着することができ、それにより、アダプタの側面から底面にかけて角を曲がって導電路を確保することができる。レンズを支持する中央開口６９をアダプタに設けることもできる。

導電ワイヤ３２を含む電気的アンビリカル３０は、絶縁被覆部８８を有することができる。導電ワイヤは、複数の管腔６０を有するユーティリティガイド３６によって支持される。この実施例では、絶縁被覆部はワイヤの末端付近では除去されている。これは、導電ワイヤ３２が導電ストリップ５６に接触するのを可能とするためであり、それによってＳＳＩＤ３８と電源、制御装置、及び／またはプロセッサ（図示せず）との間に導電ワイヤを介した電気的接続を提供することができる。この実施例では、各導電ワイヤは側面において導電ストリップに取着されており、上記したように２つの導電ラインを電気的に結合するのに用いることのできる導電性ボンディング材料８２によって、それらの間の電気的接触が保持されている。

アダプタ５２の底面において、導電ストリップ５６はＳＳＩＤ３８の導電パッド４２にも接触している。この接触も、上記したような導電性ボンディング材料８４を用いることで固定される。ＳＳＩＤはイメージングアレイ４８、付加的なＩＣ要素（図示せず）、導電パッド、及び導電パッドとイメージングアレイとの間の電気接続部５２を有することができる。それに加えて、ＳＳＩＤはマイクロプロセッサや、上記したＬＥＤのような光源を更に有することもできる。

小型イメージング装置の部品は、所望に応じて一体に結合または融合することができる。例えば、ＵＶ硬化エポキシなどのエポキシを用いてレンズ４０をＳＳＩＤのイメージングアレイ４８に結合することができる。しかしながら、そのようなエポキシを使用する場合、ＳＳＩＤや装置の他の構造を損傷するような強度でＵＶ光を用いないように注意が必要である。部品を一体に保持するのにエポキシなどのボンディング材料を用いることのできる他の場所としては、レンズとアダプタ５２の間、ＳＳＩＤの基板とユーティリティガイド３６の間、ユーティリティガイドと電気的アンビリカル（テンションワイヤとして働いても働かなくてもよい）との間がある。ユーティリティガイドを、同様にして、カテーテルの残りの部分（図示せず）に結合することもできる。

上記実施例の構造は、レンズをＳＳＩＤ３８上の所定位置に保持する働きをするだけでなく、電力、アース、制御及び／またはデータ信号を側面に隣接する導電ワイヤからＳＳＩＤ上の導電パッドへと供給する働きもする非常に小型のアダプタ５２によって容易に実現されている。しかしながら、アダプタには他の利点もある。例えば、この構造では、ＳＳＩＤ上におけるレンズの位置決め及びアライメントが容易に実現される。イメージング装置の全幅は約０．５ｍｍより小さいこともあるので、このことは特に有益である。更に、ワイヤはアダプタの側面に取着されるので、導電ワイヤを曲げる必要がない。これにより、ワイヤ及び小型イメージング装置全体の強度を増し、接続や組立を容易にすることができる。このように、本実施例では、アダプタ構造によって非常に小型のイメージング装置の製造が容易になっている。

次に、一実施例においてアダプタ５２がどのように形成可能かを説明する。図４４ａ〜図４４ｈは２つのアダプタの製造について示している。これは一例であって、個々のアダプタを個別に作ることも、或いは、３以上のアダプタを同時に作ることも、以下に述べるプロセスで、または他の公知のチップ製造プロセスを用いて、可能である。図は断面図として示されており、２つのアダプタのうちの一つは図４３のライン４−４に沿って示されている。以下、図４４ａ〜図４４ｈについてまとめて順に説明する。

図４４ａを参照すると、アダプタの作成に用いられる基板１０２が示されている。基板は、例えば、シリコンウェハとすることができる。基板上には除去可能層１０４が形成または成長される。基板１０２がシリコンウェハの場合、除去可能層１０４は熱二酸化シリコン層（thermal silicon dioxide layer）とすることができる。適切な厚さは約０．５μｍとすることができる。これは、１または複数の主レンズホルダを製造する作業ベースを提供する。

例えばＩＢＭによって製造されているＳＵ−８のようなポリマー層１０６を所望の厚さを有する二酸化シリコン層上にスピンコーティングすることができる。続いて、これらの層をマスクを用いて選択的にＵＶ光に露出し、所望の構造を形成する。これらのポリマーブロックは各々アダプタの基板となることができる。この構造のサイズの例としては、高さ３００μｍ、長さ３６０μｍ、幅３８０μｍとすることができる。レンズを保持する中央開口は約３００μｍの直径とすることができる。このように、長さが３６０μｍで開口の直径が３００μｍである本実施例の場合、開口の端とポリマーの端との間には、たかだか３０乃至３５μｍの距離があることとなる。上記した寸法は例として挙げたものである。より大きなまたはより小さなブロックを、開示される方法に基づいて形成することができる。

ポリマー１０６の上面に、金属細線材料１０８がスパッタリングまたは蒸着により適切な厚さに形成される。金属細線材料は最終的に導電ストリップとなる。例えば金を金属細線材料として用いることができる。また、形成される金属細線の適切な厚さは、製造されるＳＳＩＤのサイズに依存する。しかしながら、本例に合った厚さとしては、約０．５μｍの厚さを用いることができる。

そうして、フォトレジスト材料１１０を金属細線材料の上に加えることができる。フォトレジスト材料は、熱やＵＶ光などのエネルギーに曝すことで変質し得る任意の材料とすることができる。また、フォトレジスト材料は、用途に応じて、所望の結果が得られるように希釈することができる。一実施例では、溶剤の蒸散により熱に感受性を有するフォトレジスト材料を用いることができる。ＵＶ光を用いて選択的にフォトレジストを露光することができ、ＵＶ露光されたフォトレジストは現像器で現像することで除去したり（ポジ型フォトレジストを使用）、露光されなかったフォトレジストを現像器で現像して除去したりすることができる（ネガ型フォトレジストを使用）。厚みにばらつきがあるため、フォトレジストは異なる速度で蒸発して、例えば図４４ｂに示すような形状のフォトレジスト材料が残る。使用されるフォトレジスト材料によって、厚みの差は１０倍程度或いはそれ以上になることがあり、例えばある領域では２μｍで別の領域では２０μｍということもあり得る。所望の形状のフォトレジスト材料１１０が形成されると、基板１０２とは反対の側から、フォトレジスト材料にＵＶ光１１６が照射される。フォトマスク１１４を用いて、図４４ｃに示すように、フォトレジスト材料の離散した所望の部分のみが現像されるようにすることができる。また、このときフォトレジスト材料の薄い部分、即ち、上部のみが除去される。

図４４ｃでは、フォトレジスト材料が除去され金属細線要素の露出された部分が、例えばウェットエッチングまたはドライエッチングにより除去可能となっている。図４４ｄは、上述したように部分的に除去された後のフォトレジスト材料の状態を示している。続いて、図４４ｅに示すように、フォトレジスト材料が完全に除去される。フォトレジスト材料は、選択されたフォトレジスト材料と反応することが知られている材料を用いて除去することができる。一実施例では、フォトレジスト材料の除去にアセトンを用いることができる。

次に、図４４ｆに示すように、基板中に切れ込み（saw cut）１１２を、例えば、チップ製造用鋸を用いて例えば基板の概ね半分に達するように形成することができる。この過程によって、図４４ｇに示すように除去可能層１０４を除去するための開口が形成される。例えば除去可能層１０４が二酸化シリコンからなる場合、フッ化水素酸（ＨＦ）を用いて除去可能層と反応させ、ポリマー１０６を基板との接続から解放することができる。二酸化シリコンが除去されると、ポリマー１０６に付着していない金属細線部分１０８は図４４ｈに示すように破り捨てることができる。こうして、２つのアダプタ５２を基板１０２から分離して、各々を上述したようなＳＳＩＤを担うカテーテルと共に使用することができる。

これまで説明した実施例は、直接ボンディングまたは結合によってＳＳＩＤのイメージングアレイに光学的に結合されたＧＲＩＮレンズを示していた。しかしながら、“光学的に結合”という用語は、ＧＲＩＮレンズから光を集めるとともにＳＳＩＤのイメージングアレイにレンズを結合する更なる手段も提供する。例えば、ＧＲＩＮレンズとＳＳＩＤの間に、カラーフィルタ、光ファイバ、或いはプリズムや広角レンズのような所望の形状のレンズなどの別の光学素子を設けることができる。特に、ベイヤー（Bayer）フィルタパターンのような所定のパターンを有するフィルタを用いることにより、単色イメージングを多色カラーへと変換するシステムを実現することができる。ベイヤーフィルタパターンの基本構成ブロックは、１つの青（Ｂ）、１つの赤（Ｒ）、及び２つの緑（Ｇ）の四角形領域を有する２×２パターンである。ベイヤーフィルタパターンを用いる利点は、一つのセンサのみを用いて、全カラー情報を同時に記録することができ、より小さな且つ安価な装置を提供することができることである。一実施例では、分離された色のモザイクを真の色の同じ大きさのモザイクに変換するのにデモザイク（demosaicing）アルゴリズムを用いることができる。各カラー画素を２回以上用いることができ、一つの画素の真の色は周囲の直近の画素の値を平均することによって定めることができる。

具体的には、図４５乃至図４７を参照すると、全体に符号３７０が付されたカラーフィルタインサートが、概ね光学的に透明なフィルタ基板３７２とカラーフィルタモザイク部３７４とを有している。このフィルタインサートは全体的に緑色透明カラー材料３７６、青色透明カラー材料３７８、及び赤色透明カラー材料３７７とからなる。透明カラー材料３７６、３７８、３７７の各々はBrewer Scienceから入手可能な重合カラー樹脂からなるものとすることができる。一実施例では、緑色カラー材料３７６を最初に透明なフィルタ基板上に配置し、続いて赤色カラー材料３７７及び青色カラー材料３７８を緑色材料によって定められた適切な空間に配置することができる。各透明カラー材料は、ＳＳＩＤイメージアレイ画素の大きさとなるように構成することができる。光学的に透明なフィルタ基板は、例えば、ＩＢＭから入手可能なＳＵ−８のようなポリマー材料とし、約２０μｍの厚さとすることができるが、他の厚さを用いてもよい。

図４８を参照すると、システム３８０では、光学的に透明なフィルタ基板３７２とカラーフィルタモザイク部３７４を有するカラーフィルタインサート３７０が、レンズ４０とＳＳＩＤ３８のイメージングアレイ４８との間に配置されている。ＳＳＩＤをカラーフィルタインサートまたは光ファイバを介してレンズに接続して光学的接続を達成するのに、例えば光学的に透明なボンディング用エポキシによるボンディングなど、任意のボンディング技術または機械的結合を用いることができる。図４８には、図４２に関連して説明したのと同様の他の構造も示されている。

図４９及び図５０は、それぞれ、下側斜視図及び上側斜視図として、カラーフィルタインサート３７０及びアダプタ５２の関係の一例を示しており、カラーフィルタはアダプタ上に直接的に一体化することができる。アダプタは、上述したように、基板７８と導電ストリップ５６とを有する。

図５１を見ると、システム３９０において、光学的に透明なフィルタ基板３７２とカラーフィルタモザイク部３７４を有するカラーフィルタインサート３７０が、レンズ４０とＳＳＩＤ３８のイメージングアレイ（図示せず）との間に配置されている。図５２は、別のシステム４００を示しており、そこでは、レンズ４０をＳＳＩＤ３８のイメージングアレイ（図示せず）に光学的に結合するのに光ファイバ２０２が用いられている。ＳＳＩＤをカラーフィルタインサートまたは光ファイバを介してレンズに接続して光学的接続を達成するのに、例えば透明なボンディング用エポキシによるボンディングなど、任意のボンディング技術または機械的結合を用いることができる。上記したように、図５１及び図５２のどちらでも、末端部分１５に設けられたイメージング装置は、導電ワイヤ３２や他のユーティリティ（図示せず）を含み得るアンビリカル３０を支持するためのユーティリティガイド３６を有することができる。また、図５１及び図５２のどちらも、カメラを支持するとともに方向を変えられるようにするマイクロ加工された管４６を示している。

理解されるように、本発明の原理に基づくイメージング装置は非常に小型とすることができ、様々なイメージングにおける問題を解決するのに有用であり、特に、例えば人体における小さな開口または管腔（トロカール管腔のように人工的なもの或いは解剖学的構造上のもの）の内方に位置する部位をイメージングしたり、小さな切れ目などを通じてイメージングしたりする場合のように、小さな開口の内方の離れた場所をイメージングする際の問題を解決するのに有用であり、本構造によってアセンブリの小型化及び単純化が容易となる。実際、ＳＳＩＤが固体素子であることや他の特徴によって、これらのカメラをミクロンオーダーで作成することができ、従前はアクセスできなかった領域（歯科／歯列矯正、ファロピーオ管、心臓、肺、耳の前庭、など）に到達することが可能となる。また、結腸、胃、食道、その他の同様の体内構造を含むより大きな管腔や腔所を、患者にかける負担はより小さく、より快適に観察することができる。更に、このような装置はその場（in situ）での組織分析に用いることもできる。

上記した実施例は本発明の原理の適用例を示すものであることを理解されたい。本発明は、本発明の実施例に基づいて説明され且つ図面に示されているが、様々な変形変更が本発明の思想及び範囲を逸脱することなく可能である。当業者には明らかなように、特許請求の範囲に記載された本発明の原理及び概念を逸脱することなく様々な変形を行うことができる。

Claims (7)

1. ＳＳＩＤの製造方法であって、
   （ａ）或る厚さを有する基板上の所定の領域に、イメージングアレイに電気的に結合された導電パッドを含む特徴部を形成する過程と、
   （ｂ）前記基板の前記所定の領域以外の部分の厚さを減じるように前記所定の領域以外の部分を除去し、ＳＳＩＤを、前記導電パッドが形成された上面及び該上面に隣接する側面を有し、厚さが減じられた基板に取り付けられた状態で形成する過程と、
   （ｃ）前記導電パッド及び前記側面が露出するように前記ＳＳＩＤを３次元的にマスクする過程と、
   （ｄ）前記導電パッド及び前記側面に導電材料を被膜し、前記導電パッド及び前記側面を互いに電気的に結合する過程とを有することを特徴とする方法。
2. 前記基板部分を除去する過程が、前記所定の領域を第１のフォトレジストによりマスクし、前記所定の領域が前記除去過程に対して保護されるようにしてなされることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記ＳＳＩＤを３次元的にマスクする過程の前に、前記第１のフォトレジストを除去する過程を更に有することを特徴とする請求項２に記載の方法。
4. 前記導電材料を被膜する過程の後に、厚さが減じられた前記基板から前記ＳＳＩＤを切り離す過程を更に有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
5. 前記ＳＳＩＤを３次元的にマスクする過程が、第２のフォトレジストを用いて行われることを特徴とする請求項１に記載の方法。
6. 前記導電材料を被膜する過程の後に、前記第２のフォトレジストを除去する過程を更に有することを特徴とする請求項５に記載の方法。
7. ＳＳＩＤの製造方法であって、
   （ａ）或る厚さを有する基板上の所定の領域に、イメージングアレイに電気的に結合された導電パッドを含む特徴部を形成する過程と、
   （ｂ）前記基板の前記所定の領域以外の部分の厚さを減じるように前記所定の領域以外の部分を除去し、ＳＳＩＤを、厚さが減じられた基板に取り付けられた状態で形成する過程と、
   （ｃ）前記ＳＳＩＤを貫通する複数のユーティリティ開口を形成する過程と、
   （ｄ）厚さが減じられた前記基板から前記ＳＳＩＤを切り離す過程とを有することを特徴とする方法。

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