JP6205110B2

JP6205110B2 - 撮像モジュール

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Publication number: JP6205110B2
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Inventors: 中村　幹夫; 幹夫中村; 七生根岸; 寛幸本原; 孝典関戸
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Description

本発明は、撮像素子を実装した撮像部、および信号に対して信号処理を行う信号処理部を有する撮像モジュールに関するものである。

従来から、デジタルカメラおよびデジタルビデオカメラを始め、撮像機能を備えた携帯電話機、被検者の臓器内部を観察するための内視鏡システムなど、各種に対応した撮像モジュールが登場している。このうち、内視鏡システムは、可撓性を有する細長の挿入具の先端部において、複数の画素を有する撮像素子を実装した撮像部と、撮像部が撮像した光量信号に対して信号処理を行う信号処理部とを有する撮像モジュールが内蔵されており、この挿入具を体腔内に挿入することによって、被検部位の観察等を行っている。

この撮像部は、レンズ等の光学系と、光学系が結像する光を光電変換して被写体の画像データを生成するＣＣＤイメージセンサまたはＣＭＯＳイメージセンサ等の撮像素子とを備える。撮像部が撮像した画像データは、光量信号として信号処理部に出力される。

ここで、上述した信号処理部における処理速度を向上させるため、撮像部と信号処理部とがマイクロバンプによって接続された撮像モジュールが提案されている（たとえば、特許文献１参照）。この撮像モジュールによれば、全画素または多数の画素を同時に駆動して読み出すことができるようになり、表示画像の画質を良好なものとすることが可能となる。

特開２００９−１７０９４４号公報

ところで、従来から内視鏡装置では、被験者の負担軽減などのために、挿入具先端部の細径化が求められている。この要望に応じて、撮像モジュールにおいても、小型化することが求められている。この小型化は、撮像部および信号処理部を小型化することによって実現される。このとき、信号処理部の小型化においては、処理能力の問題により、信号処理部の外形サイズを小型化することには限界がある。このため、撮像部が小型化した場合であっても、撮像モジュール自体を小型化することが困難であった。特に、高い画質の撮像画像を得ようとすると、それに応じて信号処理回路自体も大きくなるため、撮像モジュールの大型化を招いてしまう。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、高画質の画像を得ることができるとともに、小型化を実現することができる撮像モジュールを提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかるケーブル接続構造は、所定の形状に配置される複数の画素を有し、光を受光して光電変換する受光部を有し、被写体の画像を撮像して光量信号として出力する撮像部と、前記撮像部が出力した前記光量信号に対して信号処理を施した画像化用信号を外部接続用電極に出力する信号処理部と、前記外部接続用電極に接続することによって前記画像化用信号を外部に出力する配線ケーブルと、屈曲性の絶縁性フィルムからなり、前記撮像部、前記信号処理部および前記配線ケーブルが実装されるフレキシブル基板と、を備え、前記フレキシブル基板を屈曲させることにより、前記撮像部の入射面の外縁から、該外縁の形状を維持して前記入射面と直交する第１の方向に延びる空間内に、前記信号処理部および前記フレキシブル基板を配設し、前記撮像部は、前記受光部の前記複数の画素からそれぞれ出力された信号を画素列毎に並列処理して、前記光量信号として外部に出力し、前記信号処理部は、前記画素列毎の前記光量信号を並列信号処理して、前記画像化用信号として前記外部接続用電極に出力し、前記撮像部および前記信号処理部は、前記フレキシブル基板の同一面上に実装され、前記配線ケーブルは、屈曲した前記フレキシブル基板が互いに近づく側の面であり、かつ、前記フレキシブル基板における前記撮像部および前記信号処理部と接続する面と反対側の面と接続することを特徴とする。

また、本発明にかかる撮像モジュールは、上記の発明において、前記信号処理部と前記配線ケーブルとは、前記第１の方向と直交し、かつ前記フレキシブル基板を通過する第２の方向において、一部が前記フレキシブル基板を介して重なっていることを特徴とする。

また、本発明にかかる撮像モジュールは、上記の発明において、前記信号処理部は、略板状をなし、前記信号処理部の板面と前記第１の方向に平行な線分とがなす角度は、９０°より小さく、前記入射面は、前記受光部を含むことを特徴とする。

また、本発明にかかる撮像モジュールは、上記の発明において、前記信号処理部および前記フレキシブル基板を内部に封止する封止部材をさらに備え、前記封止部材の前記外縁を通過する面と平行な断面が、前記外縁の形状と相似かつ該形状以下の大きさであることを特徴とする。

また、本発明にかかる撮像モジュールは、上記の発明において、前記撮像部および前記信号処理部は、前記フレキシブル基板の同一面上に実装されることを特徴とする。

本発明によれば、フレキシブル基板を屈曲させて少なくとも信号処理部が、撮像部の受光部形成表面の外縁、または光学部材の入射面の外縁から入射面と直交する方向に延びる空間であって、この空間から突出しない位置に配置されるようにしたので、高画質の画像を得ることができるとともに、小型化を実現することができるという効果を奏する。

図１は、本発明の実施の形態１にかかる内視鏡装置の全体構成を示す模式図である。図２は、図１に示す内視鏡装置の先端部に搭載される撮像モジュールを示す斜視図である。図３は、図２に示す撮像モジュールを模式的に示す側面図である。図４は、図２に示す撮像モジュールを模式的に示す上面図である。図５は、図１に示す内視鏡装置の先端部に搭載される撮像モジュールの構成を模式的に示すブロック図である。図６は、本発明の実施の形態２にかかる内視鏡装置の先端部に搭載される撮像モジュールを示す斜視図である。図７は、図６に示す撮像モジュールを模式的に示す側面図である。図８は、本発明の参考例１にかかる内視鏡装置の先端部に搭載される撮像モジュールを示す斜視図である。図９は、本発明の参考例１にかかる内視鏡装置の先端部に搭載される撮像モジュールを示す部分断面図である。図１０は、本発明の参考例２にかかる内視鏡装置の先端部に搭載される撮像モジュールを示す部分断面図である。

以下、本発明を実施するための形態を図面と共に詳細に説明する。なお、以下の実施の形態により本発明が限定されるものではない。また、以下の説明において参照する各図は、本発明の内容を理解し得る程度に形状、大きさ、および位置関係を概略的に示してあるに過ぎない。すなわち、本発明は各図で例示された形状、大きさ、および位置関係のみに限定されるものではない。

（実施の形態１）
まず、実施の形態１における内視鏡装置について説明する。図１は、本実施の形態１における内視鏡装置１の全体構成を示す模式図である。図１に示すように、本実施の形態１における内視鏡装置１は、細長な挿入部２と、この挿入部２の基端側であって内視鏡装置操作者が把持する操作部３と、この操作部３の側部より延伸する可撓性のユニバーサルコード４とを備える。ユニバーサルコード４は、ライトガイドケーブルや電気系ケーブルなどを内蔵する。

挿入部２は、ＣＭＯＳイメージセンサなどを有する撮像モジュールを内蔵した先端部５と、複数の湾曲駒によって構成され湾曲自在の湾曲部６と、この湾曲部６の基端側に設けられた長尺であって可撓性を有する可撓管部７とを備える。

ユニバーサルコード４の延伸側端部にはコネクタ部８が設けられており、コネクタ部８には、光源装置に着脱自在に接続されるライトガイドコネクタ９、撮像モジュールで撮影した被写体像の電気信号を信号処理装置や制御装置に伝送するための電気接点部１０、先端部５のノズルに空気を送るための送気口金１１などが設けられている。なお、光源装置は、ハロゲンランプなどが内蔵されたものであり、ハロゲンランプからの光を、ライトガイドコネクタ９を介して接続された内視鏡装置１へ照明光として供給する。また、信号処理装置や制御装置は、撮像モジュールに電源を供給し、撮像モジュールから光電変換された電気信号が入力される装置であり、撮像モジュールによって撮像された電気信号を処理して接続する表示装置に画像を表示させるとともに、撮像モジュールのゲイン調整などの制御および駆動を行なう駆動信号の出力を行なう。

操作部３には湾曲部６を上下方向および左右方向に湾曲させる湾曲ノブ１２、体腔内に生検鉗子、レーザプローブ等の処置具を挿入する処置具挿入部１３、信号処理装置や制御装置あるいは送気、送水、送ガス手段などの周辺機器の操作を行なう複数のスイッチ１４が設けられている。処置具挿入口に処置具が挿入された内視鏡装置１は、内部に設けられた処置具挿通用チャンネルを経て処置具の先端処置部を突出させ、たとえば生検鉗子によって患部組織を採取する生検などを行なう。

つぎに、内視鏡装置１の先端部５に搭載される撮像モジュール１５の構成について説明する。図２は、図１に示す内視鏡装置１の先端部５に搭載される撮像モジュール１５を示す斜視図である。図３は、図２に示す先端部５に搭載される撮像モジュール１５を模式的に示す側面図である。図４は、図２に示す先端部５に搭載される撮像モジュール１５を模式的に示す上面図である。

図１に示す内視鏡装置１の先端部５に搭載される撮像モジュール１５は、少なくとも、撮像対象からの光を受光して光電変換する画素チップ３１からなる撮像部と、撮像部が撮像した光量信号に対して信号処理を施す信号処理チップ３３からなる信号処理部と、撮像部および信号処理部を接続する接続部と、によって構成される。また、撮像部の画素チップ３１の受光面側には、各々の中心が、軸Ｎ（図３参照）と一致する複数のレンズを有するレンズユニット（図示せず）が設けられ、レンズによって集光した光を画素チップ３１に入射する。

図２〜４に示す撮像モジュール１５は、画素チップ３１と信号処理チップ３３とにより一般的な撮像素子として機能し、略長方体状をなし、撮像対象からの光を受光して光電変換する画素チップ３１と、画素チップ３１と接続され、屈曲可能な絶縁性フィルムからなるフレキシブル基板３２と、フレキシブル基板３２に接続され、画素チップ３１から出力される光量情報を含む信号の信号処理を行う略平板状の信号処理チップ３３と、フレキシブル基板３２に実装され、例えばキャパシタや信号制御用の回路を有する部品３４と、フレキシブル基板３２に接続され、信号処理チップ３３が処理した画像化用信号を外部の信号処理装置や制御装置に伝送する配線ケーブル３５と、画素チップ３１の他方の面と連結し、フレキシブル基板３２、信号処理チップ３３、部品３４、および少なくとも配線ケーブル３５のフレキシブル基板３２との接続部分を封止して、その位置関係を固定する絶縁性の封止部材３６と、によって構成される。撮像モジュール１５は、たとえば耐食鋼で形成される撮像ホルダによって保持されて、先端部５に配設される。

画素チップ３１は、ベアチップ状の半導体素子であり、被写体からの光を受光して被写体の画像を撮像する撮像機能を有する。図３に示すように、画素チップ３１には、チップ基板の上面に、被写体からの光を受光し、この受光した光を光電変換処理する受光部３１１が形成されている。撮像モジュール１５完成時、上述したレンズユニットの光軸と、受光部３１１の受光面と、は互いに略垂直となるように配置される。

受光部３１１は、格子形状等の所定の形状に配置される複数の画素からなる画素群、および、光を効率よく集光するために画素群上に形成されるマイクロレンズ等を用いて実現される。また、画素チップ３１は、外部と接続するための外部接続用電極３１２と、を備える。

フレキシブル基板３２は、略帯状をなす屈曲可能な絶縁性フィルムからなる。フレキシブル基板３２は、この矩形の対向する辺の間の距離であって、一方の対向する辺の間の距離（幅方向）が、画素チップ３１の主面の幅方向の長さ以下である。

画素チップ３１とフレキシブル基板３２とは、外部接続用電極３１２と外部接続用電極３２１とが接続することによって、電気的に接続される。また、フレキシブル基板３２と信号処理チップ３３とは、外部接続用電極３２２と外部接続用電極３３１とが接続することによって、電気的に接続される。また、画素チップ３１および信号処理チップ３３は、フレキシブル基板３２において、同一面上に実装されている。また、フレキシブル基板３２と配線ケーブル３５とは、外部接続用電極３２３と配線ケーブル３５先端の導線とが接続することによって、電気的に接続される。このとき、フレキシブル基板３２は、画素チップ３１および信号処理チップ３３と接続する面と反対側の面に部品３４を実装するとともに、配線ケーブル３５と接続する。

図５は、先端部５に搭載される撮像モジュール１５の構成を模式的に示すブロック図である。受光部３１１は、それぞれが光を受光して光電変換処理を行う複数の画素Ｐ_ｍｋ（ｍ＝１，２，３，・・・，Ｍ、ｋ＝１，２，３，・・・，Ｋ）を有する。各画素Ｐ_ｍｋは、例えばＭ行Ｋ列として表現される格子形状に配置され、光電変換処理した信号を外部にそれぞれ出力する。また、画素チップ３１は、複数の画素Ｐ_ｍｋから出力される画素列ｋ毎の信号（例えば、ｋ＝１に関する画素列ｋの信号は、画素Ｐ_１１、画素Ｐ_２１、・・・、Ｐ_Ｍ１から出力される信号）に対して１：１で設けられ、各画素列ｋからの信号を列毎にそれぞれ並列信号処理する列並列信号処理回路４１を有する。

列並列信号処理回路４１は、画素選択スイッチ、アンプ（Amp）、サンプルホールド（Sample Hold）、ＣＤＳ（Correlated Double Sampling）等の一般的にＣＭＯＳイメージセンサ等に内蔵される回路を少なくとも一つ含む。また、列並列信号処理回路４１の中にアナログ／デジタル変換回路を含んでもよい。

また、画素チップ３１は、列並列信号処理回路４１から出力された信号を複数組にまとめて、この組毎にそれぞれ並列信号処理を行う第一並列信号処理回路４２をさらに有する。

第一並列信号処理回路４２はアンプ（Amp）、サンプルホールド（Sample Hold）、ＣＤＳ（Correlated Double Sampling）等の一般的にＣＭＯＳイメージセンサ等に内蔵される回路を少なくとも一つ含む。また、第一並列信号処理回路４２の中にアナログ／デジタル変換回路を含んでもよい。

また、信号処理チップ３３は、フレキシブル基板３２を介して入力される第一並列信号処理回路４２からの信号を複数組にさらにまとめて、この組毎にそれぞれ並列信号処理を行う第二並列信号処理回路４３を有する。

第二並列信号処理回路４３はアンプ（Amp）、サンプルホールド（Sample Hold）、ＣＤＳ（Correlated Double Sampling）等の一般的にＣＭＯＳイメージセンサ等に内蔵される回路を少なくとも一つ含む。また、第二並列信号処理回路４３の中にアナログ／デジタル変換回路を含んでもよい。なお、撮像モジュール１５は、フレキシブル基板３２を介して、電源Ｖが入力される。

画素チップ３１は、受光部３１１の各画素Ｐ_ｍｋでそれぞれ受光した光を光電変換処理し、列並列信号処理回路４１によって画素列を選択しながら並列に、アンプ、サンプルホールド、ＣＤＳ等の一般的にＣＭＯＳイメージセンサ等に内蔵される処理のいずれか一つ以上の処理を行う。

さらに、画素チップ３１は、第一並列信号処理回路４２によって複数の画素列の組毎に並列にアンプ、サンプルホールド、ＣＤＳ等の一般的にＣＭＯＳイメージセンサ等に内蔵される処理のいずれか一つ以上の処理を行う。

これにより、第一並列信号処理回路４２から出力される信号数は画素列数ｋより少なくなる。例えば画素列の３列分の信号を組にして出力すれば、画素Ｐ_ｍｋから出力される信号数に対してｋ／３の信号数となる。

第一並列信号処理回路４２によってそれぞれの画素列の組ごとに並列処理された信号は、外部接続用電極３１２および外部接続用電極３２１（図３参照）を介してフレキシブル基板３２に出力される。

第一並列信号処理回路４２からフレキシブル基板３２に出力された画素列の組ごとの信号は、信号処理チップ３３に入力され、信号処理チップ３３が画素列の組ごとの信号の信号処理を行う。信号処理チップ３３は、フレキシブル基板３２から出力された画素列の組ごとの信号に対して、第二並列信号処理回路４３がアンプ、サンプルホールド、ＣＤＳ等の一般的にＣＭＯＳイメージセンサ等に内蔵される処理のいずれか一つ以上の並列信号処理を行い、外部接続用電極３２２および外部接続用電極３３１（図３参照）を介してフレキシブル基板３２に画像化用信号を出力する。フレキシブル基板３２に出力された画像化用信号は、配線ケーブル３５によって外部に出力される。

以上、説明したように、撮像モジュール１５では、アンプ、サンプルホールド、ＣＤＳ等の一般的にＣＭＯＳイメージセンサ等に内蔵される処理を、列並列信号処理回路４１、第一並列信号処理回路４２、第二並列信号処理回路４３のいずれかで少なくとも１度行うことで画像化用信号を生成する。

このとき、画素チップ３１は、画素列の組毎の信号を並列に出力し、信号処理チップ３３は、画像化用信号を出力する。これにより、画素チップ３１が出力する信号の周波数が、信号処理チップ３３が出力する信号の周波数と比して低いため、画素チップ３１と信号処理チップ３３との間での信号劣化が発生し難いという効果を得ることができる。

ここで、図３，４にも示すように、フレキシブル基板３２、信号処理チップ３３、部品３４を内部に封止する封止部材３６は、画素チップ３１の受光部３１１の裏面内において、この裏面以下の面積となる矩形領域から略長方体状に延びる形状をなす。すなわち、画素チップ３１における受光部３１１が形成される表面（入射面）の外縁から、この外縁の形状を維持した断面形状で入射面と直交する方向に延びる空間内に、フレキシブル基板３２、信号処理チップ３３および部品３４が配設される。なお、封止部材３６において、受光面の外縁を通過する面と平行な断面の形状が、受光部３１１の裏面の外縁形状と相似、かつ外縁形状以下の大きさである。

このとき、フレキシブル基板３２を屈曲させて、信号処理チップ３３および部品３４の位置を適切に設定することによって、フレキシブル基板３２、信号処理チップ３３および部品３４が、画素チップ３１の受光部３１１の裏面から入射面と直交する方向に延びる空間（本実施の形態１では、図２の破線に相当）において、この空間から突出することなく配置される。この際、信号処理チップ３３の主面と、入射面と直交する方向（図３矢印Ｎ）に平行な線分Ｌとがなす角度θは、９０°より小さい。

なお、封止部材３６の受光面３１１と平行な断面の外縁形状は、図２〜４に示すように画素チップ３１の外縁形状と同じであればよく、画素チップ３１の外縁形状より小さければより好ましい。

上述した実施の形態１によれば、撮像モジュール１５において、フレキシブル基板３２を屈曲させて少なくとも信号処理チップ３３および部品３４が、画素チップ３１の受光部３１１の裏面から入射面と直交する方向に延びる空間であって、この空間から突出しない位置に配置されるようにしたので、撮像部によって高画質の画像を得ることができるとともに、小型化を実現することができる。

また、上述した実施の形態１によれば、画素チップ３１および信号処理チップ３３が、フレキシブル基板３３において同一面上に実装されるため、撮像モジュール１５に画素チップ３１および信号処理チップ３３を実装する際にフレキシブル基板３２を裏返すことや、画素チップ３１および信号処理チップ３３を異なる方向から実装したりする必要がなく、その実装工程を簡略化することが可能となる。

また、上述した実施の形態１によれば、フィルムからなるフレキシブル基板３２が各構成要素と接続するようにしたので、接続に必要な接続領域を広く取ることができるとともに、樹脂補強面積を大きく取ることができるため、小型化を維持してそれぞれの構成要素と強固に接続させることができる。

（実施の形態２）
次に、実施の形態２について説明する。本実施の形態２は、上述した実施の形態１の構成に加えて、受光部３１１と連結するプリズムを有する撮像モジュールについて説明する。図６は、本実施の形態２にかかる内視鏡装置１の先端部５に搭載される撮像モジュール１５ａを示す斜視図である。図７は、図６に示す撮像モジュール１５ａを模式的に示す側面図である。なお、図２等で上述したものと同じ構成要素には同じ符号を付してある。

撮像モジュール１５ａは、上述した画素チップ３１、フレキシブル基板３２、信号処理チップ３３、部品３４および封止部材３６と同等の構成および機能を有する画素チップ３１ａ、フレキシブル基板３２ａ、信号処理チップ３３ａ、部品３４ａおよび封止部材３６ａと、画素チップ３１ａの受光部３１１ａ上に載置されるプリズム３７とによって構成される。なお、画素チップ３１ａおよびプリズム３７によって撮像部を構成する。

画素チップ３１ａは、ベアチップ状の半導体素子であり、被写体からの光を受光して被写体の画像を撮像する撮像機能を有する。図６，７に示すように、画素チップ３１ａには、チップ基板の上面に、被写体からの光を受光し、この受光した光を光電変換処理する受光部３１１ａが形成されている。

受光部３１１ａは、格子形状等の所定の形状に配置される複数の画素からなる画素群、および、光を効率よく集光するために画素群上に形成されるマイクロレンズ等を用いて実現される。また、画素チップ３１ａは、外部と接続するための外部接続用電極３１２と、を備える。

フレキシブル基板３２ａは、略帯状をなす屈曲可能な絶縁性フィルムからなる。フレキシブル基板３２ａは、この矩形の対向する辺の間の距離であって、一方の対向する辺の間の距離（幅方向）が、画素チップ３１ａの主面の幅方向の長さ以下である。

画素チップ３１ａとフレキシブル基板３２ａとは、外部接続用電極３１２と外部接続用電極３２１とが接続することによって、電気的に接続される。また、フレキシブル基板３２ａと信号処理チップ３３ａとは、外部接続用電極３２２と外部接続用電極３３１とが接続することによって、電気的に接続される。ここで、画素チップ３１ａおよび信号処理チップ３３ａは、フレキシブル基板３２ａにおいて、同一面上に実装されている。また、フレキシブル基板３２ａと配線ケーブル３５とは、外部接続用電極３２３と配線ケーブル３５先端の導線とが接続することによって、電気的に接続される。このとき、フレキシブル基板３２ａは、画素チップ３１ａおよび信号処理チップ３３ａと接続する面と反対側の面に部品３４ａを実装し、かつ配線ケーブル３５と接続する。

プリズム３７は、画素チップ３１ａの受光部３１１ａ上に載置され、外部からの光を屈折させる。プリズム３７は、断面が直角三角形をなして延びる柱状であって、この直角三角形の直角部分の一方の辺に対応する面で軸Ｎ１方向の光を入射し、内部において直角に屈曲された光を、他方の辺に対応する面から軸Ｎ２方向に光を出射する。プリズム３７は、図７に示すように、直角三角形の斜辺に応じた面である斜面部３７ａと、直角三角形の斜辺と異なる側の辺であって、一方の辺に対応した面であり、外部からの光を入射する入射面３７ｂと、直角三角形の斜辺と異なる側の辺であって、他方の辺に対応した面であり、入射面３７ｂと直交する方向から入射し、斜面部３７ａのプリズム３７の内部側の面（反射面）で反射された光を直進させて外部に出射する出射面３７ｃと、を有する。

プリズム３７は、画素チップ３１ａの受光部３１１ａ上に出射面３７ｃが配置されるように積層される。入射面３７ｂに軸Ｎ１方向から入射して、斜面部３７ａによって軸Ｎ２方向に屈折された光は、出射面３７ｃから出射され、画素チップ３１ａの受光部３１１ａで受光される。また、プリズム３７の底面（出射面３７ｃ）には、受光部３１１ａのマイクロレンズの直上にエアギャップを形成するための図示しない凹部が形成される。

ここで、フレキシブル基板３２ａは、画素チップ３１ａとの接触部分からの信号処理チップ３３ａの先端の高さが、画素チップ３１ａにプリズム３７が積層された状態におけるプリズム３７の高さを越えないように、フィルムの主面に沿って屈曲している。このとき、フレキシブル基板３２ａは、画素チップ３１ａとの接続部分からプリズム３７側に延びて屈曲した形状をなす。このとき、フレキシブル基板３２ａは、側面視で、プリズム３７側に凸となる略Ｕ字状をなしている。

また、撮像モジュール１５ａは、画素チップ３１ａと連結する側（外部接続用電極３１２と外部接続用電極３２１との接続部分）において、画素チップ３１ａ、フレキシブル基板３２ａおよびプリズム３７の間の連結を補強する補強部材３８が配設されている。補強部材３８は、絶縁性の樹脂からなる。なお、封止部材３６ａによって画素チップ３１ａ、フレキシブル基板３２ａおよびプリズム３７が固定されるものであれば、この補強部材３８を配設しない構成であってもよい。

フレキシブル基板３２ａ、信号処理チップ３３ａ、部品３４ａを内部で封止する封止部材３６ａは、画素チップ３１ａにプリズム３７が積層された状態における画素チップ３１ａの側面および入射面３７ｂがなす領域から略長方体状に延びる形状をなす。このとき、フレキシブル基板３２ａを屈曲させて、信号処理チップ３３ａの位置を適切に設定することによって、フレキシブル基板３２ａ、信号処理チップ３３ａおよび部品３４ａが、画素チップ３１ａの側面および入射面３７ｂがなす領域（入射面３７ｂの外縁）から、この領域の形状を維持して入射面と直交する方向に延びる空間（本実施の形態２では、図６の封止部材３６ａと破線Ｓとで形成する空間であってプリズム３７側の空間に相当）において、この空間から突出することなく配置される。すなわち、フレキシブル基板３２ａ、信号処理チップ３３ａ、部品３４ａは、入射面３７ｂの外縁から、この外縁形状を維持して入射面と直交する方向に延びる空間において、この空間から突出することなく配置されている。なお、封止部材３６ａにおいて、受光面（入射面３７ｂおよび画素チップ３１ａの側面）の外縁を通過する面と平行な断面の形状が、画素チップ３１ａの側面および入射面３７ｂがなす領域の外縁形状と相似、かつ外縁形状以下の大きさである。

上述した実施の形態２によれば、実施の形態１と同様、撮像モジュール１５ａにおいて、フレキシブル基板３２ａを屈曲させて少なくとも信号処理チップ３３ａおよび部品３４ａが、画素チップ３１ａの側面およびプリズム３７の入射面３７ｂがなす領域から入射面と直交する方向に延びる空間であって、この空間から突出しない位置に配置されるようにしたので、撮像部によって高画質の画像を得ることができるとともに、小型化を実現することができる。

図８は、本発明の参考例１にかかる内視鏡装置１の先端部５に搭載される撮像モジュール１５ｂを示す斜視図である。図９は、本発明の参考例１にかかる内視鏡装置１の先端部５に搭載される撮像モジュール１５ｂを示す部分断面図である。上述した実施の形態２では、フレキシブル基板３２ａが、画素チップ３１ａとの接続部分からプリズム３７側に延びて屈曲した形状をなすものとして説明したが、図８，９に示すような画素チップ３１ａとの接続部分からプリズム３７側と反対側に延びるフレキシブル基板３２ｂであってもよい。

図８，９に示すフレキシブル基板３２ｂは、略帯状をなす屈曲可能な絶縁性フィルムからなる。また、フレキシブル基板３２ｂは、一方の端部側で画素チップ３１ａと連結するとともに、画素チップ３１ａとの接続部分からプリズム３７側と反対側に延び、他方の端部側で信号処理チップ３３ａと接続している。このとき、フレキシブル基板３２ｂは、側面視で、プリズム３７側と反対側に凸となる略Ｕ字状をなしている。

また、配線ケーブル３５ａは、フレキシブル基板３２ｂの屈曲部分、すなわち、画素チップ３１ａと信号処理チップ３３ａとの間に接続される。このとき、部品３４ａがフレキシブル基板３２ｂの内部側で接続された状態となっている。

また、撮像モジュール１５ｂは、画素チップ３１ａと連結する側（外部接続用電極３１２と外部接続用電極３２１との接続部分）において、画素チップ３１ａ、フレキシブル基板３２ｂおよびプリズム３７の間の連結を補強する補強部材３８ａが配設されている。補強部材３８ａは、絶縁性の樹脂からなる。なお、封止部材３６ｂによって画素チップ３１ａ、フレキシブル基板３２ｂおよびプリズム３７が固定されるものであれば、この補強部材３８ａを配設しない構成であってもよい。

フレキシブル基板３２ｂ、信号処理チップ３３ａ、部品３４ａを内部で封止する封止部材３６ｂは、画素チップ３１ａにプリズム３７が積層された状態における画素チップ３１ａの側面および入射面３７ｂがなす領域から略長方体状に延びる形状をなす。このとき、フレキシブル基板３２ｂを屈曲させて、信号処理チップ３３ａの位置を適切に設定することによって、フレキシブル基板３２ｂ、信号処理チップ３３ａおよび部品３４ａが、画素チップ３１ａの側面および入射面３７ｂがなす領域から入射面と直交する方向に延びる空間（本参考例１では、図８の封止部材３６ｂと破線Ｓとで形成する空間であってプリズム３７側の空間に相当）において、この空間から突出することなく配置される。

上述した参考例１によれば、実施の形態２と同様、撮像モジュール１５ｂにおいて、フレキシブル基板３２ｂを屈曲させて少なくとも信号処理チップ３３ａおよび部品３４ａが、画素チップ３１ａの側面およびプリズム３７の入射面３７ｂがなす領域から入射面と直交する方向に延びる空間であって、この空間から突出しない位置に配置されるようにしたので、撮像部によって高画質の画像を得ることができるとともに、小型化を実現することができる。

図１０は、本発明の参考例２にかかる内視鏡装置１の先端部５に搭載される撮像モジュール１５ｃを示す部分断面図である。上述した参考例１では、信号処理チップ３３ａが、フレキシブル基板３２ｂの帯状の端部側に設けられるものとして説明したが、図１０に示す参考例２のように、フレキシブル基板３２ｃの中央部に設けられるものであってもよい。このとき、配線ケーブル３５がフレキシブル基板３２ｃの画素チップ３１ａ側と異なる側の端部に接続されるとともに、キャパシタや信号制御用の回路等を有する部品３４ｂが、画素チップ３１ａ、信号処理チップ３３ｂおよび配線ケーブル３５と同一面上に配設される。また、フレキシブル基板３２ｃ、信号処理チップ３３ｂおよび部品３４ｂが、封止部材３６ｃによって封止される。

参考例２では、参考例１にかかる効果のほか、すべての部材を同一面上に配置することができるため、撮像モジュール１５ｃの製造にかかる実装工程を簡略化することが可能となる。

上述した本実施の形態１，２においては、封止部材がフレキシブル基板、信号処理部および部品を内部で封止するものとして説明したが、フレキシブル基板、信号処理部および部品の位置関係が固定可能であれば、封止部材を用いない構成であってもよい。この際、上述した補強部材が配設されることが好ましい。

また、本実施の形態１，２においては、撮像部が画素群、列並列信号処理回路、第一並列信号処理回路を有し、信号処理部が第二並列信号処理回路を有する場合についてのみ説明したが、これに限るものではない。例えば、撮像部が画素群、列並列信号処理回路、を有し、信号処理部が第一並列信号処理回路および第二並列信号処理回路を有するなど、一般的にＣＭＯＳイメージセンサ等に内蔵される回路を、撮像部と信号処理部のどちらに設けてもよい。

また、本実施の形態１，２においては、列並列信号処理回路が画素列ｋ分の数の信号を出力し、第一並列信号処理回路はｋ／３の数の信号を出力する場合にのみ説明したが、いずれも列毎に組にして出力する信号の数はこれに限るものではない。

また、本実施の形態１，２においては、信号処理部が出力する画像化用信号を一つとして説明したが、差動信号出力等、複数の画像化用信号出力形式でもよい。

また、本実施の形態１，２においては、内視鏡装置の挿入具の先端部に搭載される撮像モジュールを例に説明したが、もちろん、デジタルカメラおよびデジタルビデオカメラを始め、撮像機能を備えた携帯電話機など、各種態様の電子撮像モジュールに適用可能である。

１内視鏡装置
２挿入部
３操作部
４ユニバーサルコード
５先端部
６湾曲部
７可撓管部
８コネクタ部
９ライトガイドコネクタ
１０電気接点部
１１送気口金
１２湾曲ノブ
１３処置具挿入部
１４スイッチ
１５，１５ａ，１５ｂ，１５ｃ撮像モジュール
３１，３１ａ画素チップ
３２，３２ａ，３２ｂ，３２ｃフレキシブル基板
３３，３３ａ，３３ｂ信号処理チップ
３４，３４ａ，３４ｂ部品
３５，３５ａ配線ケーブル
３６，３６ａ，３６ｂ，３６ｃ封止部材
３７プリズム
３７ａ斜面部
３７ｂ入射面
３７ｃ出射面
３８，３８ａ補強部材
４１列並列信号処理回路
４２第一並列信号処理回路
４３第二並列信号処理回路
３１１，３１１ａ受光部

Claims

所定の形状に配置される複数の画素を有し、光を受光して光電変換する受光部を有し、被写体の画像を撮像して光量信号として出力する撮像部と、
前記撮像部が出力した前記光量信号に対して信号処理を施した画像化用信号を外部接続用電極に出力する信号処理部と、
前記外部接続用電極に接続することによって前記画像化用信号を外部に出力する配線ケーブルと、
屈曲性の絶縁性フィルムからなり、前記撮像部、前記信号処理部および前記配線ケーブルが実装されるフレキシブル基板と、
を備え、
前記フレキシブル基板を屈曲させることにより、前記撮像部の入射面の外縁から、該外縁の形状を維持して前記入射面と直交する第１の方向に延びる空間内に、前記信号処理部および前記フレキシブル基板を配設し、
前記撮像部は、前記受光部の前記複数の画素からそれぞれ出力された信号を画素列毎に並列処理して、前記光量信号として外部に出力し、
前記信号処理部は、前記画素列毎の前記光量信号を並列信号処理して、前記画像化用信号として前記外部接続用電極に出力し、
前記撮像部および前記信号処理部は、前記フレキシブル基板の同一面上に実装され、
前記配線ケーブルは、屈曲した前記フレキシブル基板が互いに近づく側の面であり、かつ、前記フレキシブル基板における前記撮像部および前記信号処理部と接続する面と反対側の面と接続することを特徴とする撮像モジュール。
前記信号処理部と前記配線ケーブルとは、前記第１の方向と直交し、かつ前記フレキシブル基板を通過する第２の方向において、一部が前記フレキシブル基板を介して重なっていることを特徴とする請求項１に記載の撮像モジュール。
前記信号処理部は、略板状をなし、
前記信号処理部の板面と前記第１の方向に平行な線分とがなす角度は、９０°より小さく、
前記入射面は、前記受光部を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の撮像モジュール。
前記撮像部は、前記入射面、該入射面から入射した光を前記入射面と異なる方向に反射する反射面、および前記入射面と直交する方向から入射した光であって、前記反射面で反射された光を直進させて外部に出射する出射面を有し、前記出射面が前記受光部に配置される光学部材を有することを特徴とする請求項１または２に記載の撮像モジュール。
前記信号処理部および前記フレキシブル基板を内部に封止する封止部材をさらに備え、
前記封止部材の前記外縁を通過する面と平行な断面が、前記外縁の形状と相似かつ該形状以下の大きさであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の撮像モジュール。