JP6210656B2 - 撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、光学装置に用いられる撮像装置に関する。

光学装置の１つである内視鏡は、挿入部の先端部に撮像装置を搭載している。撮像装置は、挿入部先端部の細径化を図る目的で小型化が望まれている。

例えば、特許文献１には、撮像面平行配置構造を有する超小型の内視鏡対物光学系が開示されている。そして、特許文献１の図１（ａ）には、対物光学系の光軸をプリズムによって直角に屈曲させ、挿入部の長手軸方向に平行に設けた固体撮像素子に光軸を導く撮像装置が示されている。

特開２００９−２８８６８２

しかしながら、特許文献１の内視鏡対物光学系では、内視鏡挿入部の細径化を図る目的で撮像装置を構成する固体撮像素子の厚みを薄く形成することによって、固体撮像素子の機械的強度が低下する。そして、厚みを薄くした固体撮像素子上に例えば特許文献１の図１（ｃ）に示すようにプリズムを固設した場合、固体撮像素子上のプリズムが配置された領域の機械強度とプリズムが配置されていない領域の機械強度との間に大きな差が生じる。この結果、プリズムが配置されていない機械的強度の低い領域で、クラック、或いは、割れが生じ易くなる。このため、厚みを薄くした固体撮像素子を備える撮像装置においては、クラック、割れ等の不具合が生じることを防止するために取り扱いを慎重に行う必要が生じる。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、固体撮像素子の厚みをより薄くして内視鏡挿入部の細径化を図ることが可能で、取り扱いの容易な撮像装置を提供することを目的にしている。

本発明の一態様における撮像装置は、一面を、撮像した被検体の光学像の撮像信号を生成する受光部を設けた受光部領域、前記受光部で生成した撮像信号の信号処理及び当該受光部を駆動する駆動信号の生成を行う回路部を設けた回路部領域、及び前記回路部と外部装置との間で信号を入出力する際に用いる複数の端子を設けた端子部領域に区分した固体撮像素子と、被検体の光学像を結像するための対物レンズ群を備えたユニット本体および前記ユニット本体が固設される保持枠を備えて構成される対物レンズユニット、及び前記ユニット本体の光軸を折り曲げて前記対物レンズユニットを通過した光学像を前記固体撮像素子の前記受光部に導くプリズムを有する対物光学部と、備え、前記固体撮像素子は、先端側から基端に向かって、順に前記回路部領域、前記受光部領域が設けられており、前記対物光学部の前記プリズムを前記受光部領域に固設し、前記対物光学部の前記対物レンズユニットを構成する前記保持枠を前記回路部領域に固設した。

本発明によれば、固体撮像素子の厚みをより薄くして内視鏡挿入部の細径化を図ることが可能で、取り扱いが容易な撮像装置を実現できる。

第１実施形態の撮像装置を示す図 第１実施形態の撮像装置の構成を説明する分解斜視図 図２のユニット本体の長手方向断面図 第２実施形態の撮像装置の構成を説明する分解斜視図 第２実施形態の撮像装置において、固体撮像素子を構成する基板の表面にフレキシブル基板、保持枠、及びプリズムを実装した状態を説明する図 第２実施形態の撮像装置において、固体撮像素子を構成する基板の表面にフレキシブル基板、保持枠、及びプリズムを実装した状態における電極パッドとパッド接続電極との接続関係を説明する図 第２実施形態の撮像装置を示す図 フレキシブル基板の他の構成例を説明する図 固体撮像素子の表面に図８のフレキシブル基板、保持枠、及びプリズムを実装した状態におけるプリズムと受光部との関係を説明する図 第３実施形態の撮像装置を示す図 第３実施形態の撮像装置の構成を説明する分解斜視図 固体撮像素子を構成する基板の表面に保持枠、及びプリズムを実装した状態における電極パッドとパッド接続電極との接続関係及び第２接点と信号線との接続状態を説明する図 図１２の撮像装置を矢印１３側から見たときの説明図

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図１−図３を参照して本発明の第１の実施形態を説明する。
図１に示すように本実施形態の撮像装置１は、固体撮像素子２と、対物光学部３とを備えている。本実施形態において、対物光学部３は、固体撮像素子２を構成する後述する基板２ａの一面側である表面に一体に固定されている。なお、以下の説明において、一面は表面を表し、他面は裏面を表すものとする。

図２に示すように固体撮像素子２は、略長方形形状の基板２ａの表面に、受光部２ｂ、回路部２ｃ、及び複数の電極パッド２ｄを設けて構成されている。基板２ａは、例えばシリコンなどからなる。

本実施形態において、基板２ａの表面は、基板２ａの先端側である第１短辺２Ｓ１側から基端に向かって順に、回路部領域Ａ２ｃ、受光部領域Ａ２ｂ、端子部領域Ａ２ｄに区分されている。

そして、回路部領域Ａ２ｃの予め定めた位置には回路部２ｃが設けられ、受光部領域Ａ２ｂの予め定めた位置には受光部２ｂが設けられ、端子部領域Ａ２ｄの予め定めた位置には複数の端子として電極パッド２ｄが設けられている。

複数の電極パッド２ｄは、例えばアルミニウムなどからなり、基板２ａの基端側である第２短辺２Ｓ２に沿って第２短辺２Ｓ２近傍に配列されている。電極パッド２ｄは、回路部２ｃと外部装置であるカメラコントロールユニット（不図示）との間で信号を入出力するために用いられる。

受光部２ｂは、被検体の光学像を撮像して撮像信号を生成する。受光部２ｂは、複数のフォトダイオードで予め定めた大きさ、形状に構成されている。受光部２ｂは、フォトダイオード上に形成されたカラーフィルター（不図示）、およびカラーフィルター上に形成されたマイクロレンズ（不図示）を備えている。

回路部２ｃは、受光部２ｂで生成した撮像信号の信号処理、及び受光部２ｂを駆動する駆動信号の生成を行う駆動用／信号処理用の回路を有している。この回路は、例えばシフトレジスタ、出力アンプ、Ａ／Ｄ変換器、およびメモリー回路等を備えて構成される。

そして、受光部２ｂと回路部２ｃとは複数の第１配線２ｅ１によって電気的に接続され、回路部２ｃと各電極パッド２ｄとは、第２配線２ｅ２によって電気的に接続されている。

複数の第１配線２ｅ１は、基板２ａの長辺２Ｌ１、２Ｌ２に対して平行な配線である。複数の第１配線２ｅ１は、基板２ａの長辺２Ｌ１、２Ｌ２に平行な受光部２ｂの第１辺２ｂ１と第２辺２ｂ２との間に収まるように形成され、長辺２Ｌ１、２Ｌ２に平行な回路部２ｃの第１辺２ｃ１と第２辺２ｃ２との間に収まるように形成されている。

一方、第２配線２ｅ２は、長辺２Ｌ１側に配置される配線と長辺２Ｌ２側に配置される配線とに二分割されている。二分割された第２配線２ｅ２の一方は、長辺２Ｌ１と受光部２ｂの第１辺２ｂ１との間を通過した後、対応する電極パッド２ｄに接続されるように形成されている。他方は、長辺２Ｌ２と受光部２ｂの第２辺２ｂ２との間を通過した後、対応する電極パッド２ｄに接続されるように形成されている。

図１、図２に示すように対物光学部３は、対物レンズユニット４とプリズム５とを備えて構成されている。対物レンズユニット４は、保持枠６と、ユニット本体７とを備えて構成されている。

ユニット本体７は、図３に示すようにレンズ枠７ａと、対物レンズ群７ｂとを備えて構成されている。
レンズ枠７ａは、例えはパイプ形状であって、軸方向貫通孔７ａｈを有する。レンズ枠７ａの軸方向貫通孔７ａｈ内には被検体の光学像を結像するための対物レンズ群７ｂを構成する複数の光学レンズ７ｂ１、７ｂ２、７ｂ３が予め定めた位置に例えば接着によって固定されている。
なお、対物レンズ群７ｂを構成する光学レンズの数は３つに限定されるものではなく、それ以上であっても、それ以下であってもよい。また、符号７ｃは、レンズカバーである。

図２に示すように保持枠６は、例えば直方体形状であって、遮光性材質である、例えば、金属、或いはカーボン粒子、或いは顔料等の遮光物質を含む樹脂製である。保持枠６は、基板２ａの表面の回路部領域Ａ２ｃ上に配置される設置面６ａを有する。また、保持枠６にはレンズ枠７ａが挿入される、長手軸方向に平行な中心軸を有する、貫通孔６ｂが形成されている。なお、符号６ｄは側面、符号６ｅは天面である。

設置面６ａの幅寸法は、基板２ａの短辺２Ｓ１、２Ｓ２と同寸法である。保持枠６の長さ寸法は、設置面６ａの先端辺６ｆを基板２ａの第１短辺２Ｓ１に一致させた状態で、設置面６ａの基端辺６ｒが基板２ａ上の予め定めた位置、具体的には複数の第１配線２ｅ１の例えば中間部を横切るように設定されている。

符号６ｃ１、６ｃ２は、面取り部であって、側面６ｄの一部を構成する。本図において、面取り部６ｃ１、６ｃ２は、平面で構成したいわゆるＣ面である。しかし、面取り部６ｃ１、６ｃ２は、Ｃ面に限定されるものではなく曲面で構成したいわゆるＲ面であってもよい。また、面取り部６ｃ１、６ｃ２を設けること無く保持枠６を構成するようにしてもよい。

プリズム５は、例えばガラス製であり、図２に示すように入射面５ａと、出射面５ｂと、反射面５ｃとを備えている。入射面５ａは、保持枠６の基端面に配置される。出射面５ｂは、基板２ａの表面の受光部領域Ａ２ｂに配置されて受光部２ｂを覆う。プリズム５は、対物レンズユニット４を通過して入射面５ａから入射した光学像を直角に折り曲げて、固体撮像素子２の受光部２ｂに導く。

プリズム５の幅寸法は、保持枠６の設置面６ａの幅寸法と同様に基板２ａの短辺２Ｓ１、２Ｓ２と同寸法である。一方、プリズム５の長さ寸法は、入射面５ａを保持枠６の基端面に配置した状態で、出射面５ｂ及び反射面５ｃを構成する基端辺５ｒが基板２ａ上の予め定めた位置に配置されるように設定されている。この結果、電極パッド２ｄは、予め定めた状態で外部に露出する。

本実施形態において、保持枠６の設置面６ａは、基板２ａ表面の回路部領域Ａ２ｃ上に配置されて、例えば熱硬化型接着剤などによって基板２ａに一体に接着固定される。この結果、基板２ａの回路部領域Ａ２ｃは、保持枠６によって支持される。

一方、プリズム５の出射面５ｂは、基板２ａ表面の受光部領域Ａ２ｂ上に配置され、例えば紫外線硬化型接着剤などによって基板２ａに一体に接着固定される。この結果、基板２ａの受光部領域Ａ２ｂは、プリズム５によって支持される。プリズム５と基板２ａとを接着する接着剤は、撮像する光の波長領域において９０％以上の透過率があることが望ましい。

そして、図１に示すように基板２ａの表面に設けられて外部に対して露出した状態の電極パッド２ｄには、それぞれ対応する信号線（不図示）が電気的に接続されるようになっている。

ここで、撮像装置１の組み立て手順の一例を説明する。
作業者は、撮像装置１を組み立てるに当たって、固体撮像素子２、プリズム５、保持枠６、及びユニット本体７等を用意する。
次に、作業者は、例えば固体撮像素子２の基板２ａ上の回路部領域Ａ２ｃに保持枠６の設置面６ａを接着固定する。

次いで、作業者は、プリズム５の入射面を保持枠６の基端面に配置し、固体撮像素子２の基板２ａ上の重厚部領域Ａ２ｃにプリズム５の出射面５ｂを接着固定する。このことによって、基板２ａ上の電極パッド２ｄが露出された状態になる。

次に、作業者は、図示しない信号線を複数の電極パッド２ｄに電気的に接続する。
この後、作業者は、ユニット本体７を保持枠６の貫通孔６ｂ内に挿入する。そして、作業者は、ユニット本体７を保持枠６の長手方向に進退させてピント出し調整を行う。ピント出し調整完了後、作業者は、ユニット本体７を保持枠６に対して接着等によって一体に固定する。

この結果、図１に示した撮像装置１が構成される。
なお、組み立て手順は、上述した順序に限定されるものではなく、作業性を考慮して適宜変更可能である。

このように、固体撮像素子２を構成する基板２ａ上の予め定めた位置に保持枠６及びプリズム５を固定して、端子部領域Ａ２ｄに配列されている複数の電極パッド２ｄを露出させて撮像装置１を構成する。
この構成によれば、固体撮像素子２を構成する基板２ａの端子部領域Ａ２ｄを残して他の領域が保持枠６及びプリズム５によって支持される。したがって、固体撮像素子２にクラック及び割れが発生する不具合を大幅に低減することができる。この結果、固体撮像素子２の厚みを薄くして撮像装置１の小型化を図れる。また、小型の撮像装置１の取り扱いを容易に行えるので作業性の向上、歩留まりの向上を図れる。

図４−図９を参照して本発明の第２の実施形態を説明する。
図４は第２実施形態の撮像装置の構成を説明する分解斜視図、図５は第２実施形態の撮像装置において、固体撮像素子を構成する基板の表面にフレキシブル基板、保持枠、及びプリズムを実装した状態を説明する図、図６は第２実施形態の撮像装置において、固体撮像素子を構成する基板の表面にフレキシブル基板、保持枠、及びプリズムを実装した状態における電極パッドとパッド接続電極との接続関係を説明する図、図７は第２実施形態の撮像装置を示す図、図８はフレキシブル基板の他の構成例を説明する図、図９は固体撮像素子の表面に図８のフレキシブル基板、保持枠、及びプリズムを実装した状態におけるプリズムと受光部との関係を説明する図である。
なお、以下の第２実施形態の説明において、前記第１実施形態と同様の構成については同符号を付して説明を省略する。

本実施形態の撮像装置１Ａは、図４に示すように固体撮像素子２Ａと、対物光学部３と、フレキシブル基板８とを備えて構成されている。図５に示すようにフレキシブル基板８の少なくとも一部は、基板２Ａａの表面と保持枠６の設置面６ａ１との間に配置される。

図４に示すように本実施形態の固体撮像素子２Ａは、略長方形形状の基板２Ａａの表面に、前記第１実施形態と同様に受光部２ｂ、回路部２ｃ、及び複数の電極パッド２ｄを設けて構成されている。
本実施形態においては、基板２Ａａの先端側である第１短辺２Ｓ１側からの各領域の配設順が異なっている。すなわち、本実施形態においては、第１短辺２Ｓ１側から順に端子部領域Ａ２ｄ、回路部領域Ａ２ｃ、受光部領域Ａ２ｂが設けられている。この結果、本実施形態において、複数の電極パッド２ｄは、基板２Ａａの第１短辺２Ｓ１に沿って第１短辺２Ｓ１近傍に配列されている。

本実施形態において、各電極パッド２ｄと回路部２ｃとは、第１配線２ｅ１と同様に基板２Ａａの長辺２Ｌ１、２Ｌ２に対して平行な複数の第３配線２ｅ３によって電気的に接続されている。そして、第３配線２ｅ３は、基板２Ａａの長辺２Ｌ１、２Ｌ２に平行な回路部２ｃの第１辺２ｃ１と第２辺２ｃ２との間に収まるように形成されている。

フレキシブル基板８は、例えばポリイミド製でＬ字形状に形成されている。フレキシブル基板８の一面である表面は、設置面領域Ａ８ａ、側面領域Ａ８ｂ、天面領域Ａ８ｃ、および接続領域Ａ８ｄに区分されている。設置面領域Ａ８ａには、保持枠６の設置面６ａ１が配置固定される。側面領域Ａ８ｂは、保持枠６の側面６ｄ及び面取り部６ｃ１に配置固定される。天面領域Ａ８ｃは、保持枠６の天面６ｅに配置固定される。接続領域Ａ８ｄは、保持枠６の基端辺６ｅｒから更に基端側に突出して配置される。

フレキシブル基板８の他面である裏面の予め定めた位置には、複数のパッド接続電極８ｅ、複数の信号線接続電極８ｆ、および複数の配線８ｇが設けられている。複数のパッド接続電極８ｅは、基板２Ａａの端子部領域Ａ２ｄに配置された複数の電極パッド２ｄと電気的に接続される第１電極である。複数のパッド接続電極８ｅは、設置面領域Ａ８ａを構成する先端辺８ｈに沿って先端辺８ｈ近傍の設置面領域Ａ８ａの裏面に配列されている。

一方、複数の信号線接続電極８ｆは、対応する信号線（不図示）が電気的に接続される第２電極である。複数の信号線接続電極８ｆは、接続領域Ａ８ｄを構成する基端辺８ｊに沿って基端辺８ｊ近傍の接続領域Ａ８ｄの裏面に配列されている。
そして、複数のパッド接続電極８ｅと複数の信号線接続電極８ｆとはそれぞれ複数の配線８ｇによって電気的に接続されている。複数の配線８ｇは、設置面領域Ａ８ａの裏面、側面領域Ａ８ｂの裏面、天面領域Ａ８ｃの裏面、および接続領域Ａ８ｄの裏面の定められた位置に設けられている。

フレキシブル基板８の第１の幅寸法ｗ１は、フレキシブル基板８の先端辺８ｈを基板２Ａａの第１短辺２Ｓ１に一致させた状態で、先端辺８ｈに対向する対辺８ｋが基板２Ａａに形成されている複数の第１配線２ｅ１の中間部を横切るように設定されている。

一方、フレキシブル基板８の先端辺８ｈに対向する基端辺８ｊの幅寸法（第２の幅寸法）ｗ２は、天面６ｅの基端辺６ｅｒと同寸法に設定されている。また、フレキシブル基板８の第１側辺８ｍ１の長さ寸法は、基板２Ａａの長さ寸法と略同寸法である寸法Ｌに設定されている。

本実施形態の撮像装置１Ａは以下に示す手順で組み立てられる。
作業者は、撮像装置１Ａを組み立てるに当たって、固体撮像素子２Ａ、プリズム５、保持枠６、ユニット本体７、及びフレキシブル基板８等を用意する。

次に、作業者は、フレキシブル基板８の設置面領域Ａ８ａに保持枠６の設置面６ａ１を載置する。このとき、作業者は、保持枠６の先端辺６ｆをフレキシブル基板８の先端辺８ｈに一致させると共に、保持枠６の長辺６Ｌ２をフレキシブル基板８の第２側辺８ｍ２に一致させる。この後、作業者は、フレキシブル基板８と保持枠６とを例えば熱硬化型接着剤によって一体固定する。

次いで、作業者は、例えば固体撮像素子２Ａの基板２Ａａの端子部領域Ａ２ｄ上及び回路部領域Ａ２ｃ上に保持枠６に一体なフレキシブル基板８の裏面を載置する。このことによって、フレキシブル基板８の一部である設置面領域Ａ８ａ部分が、基板２Ａａの表面と保持枠６Ａの設置面６ａ１の間に配置される。このとき、設置面６ａ１は、フレキシブル基板８を介して基板２Ａａの表面の端子部領域Ａ２ｄ及び回路部領域Ａ２ｃ上に配置される。

ここで、作業者は、フレキシブル基板８の先端辺８ｈを基板２Ａａの第１短辺２Ｓ１に一致させると共に、フレキシブル基板８の第２側辺８ｍ２を基板２Ａａの長辺２Ｌ２に一致させる。加えて、作業者は、複数の電極パッド２ｄと複数のパッド接続電極８ｅとを対向した位置関係に設定すると共に、電極パッド２ｄと複数のパッド接続電極８ｅとを電気的に接続するための接続部材である金バンプ９ａを予め定めた状態に配置する。

この後、作業者は、基板２Ａａとフレキシブル基板８とを接着剤によって一体的に固定する。このことによって、図６に示すように電極パッド２ｄと複数のパッド接続電極８ｅとが金バンプ９ａを介して電気的に接続される。符号９ｂは接着層である。
なお、上述した接着剤は、例えば熱硬化型接着剤である。また、接続部材は、金バンプ９ａに限定されるものではなく、半田パンプ等であってもよい。

次に、作業者は、図５に示すようにプリズム５の入射面を保持枠６の基端面に配置し、固体撮像素子２Ａの基板２Ａａの受光部領域Ａ２ｂにプリズム５の出射面５ｂを例えば紫外線硬化型接着剤によって一体固定する。このことによって、基板２Ａａの表面の全面は、対物光学部３を構成する対物レンズユニット４の保持枠６及びプリズム５によって支持される。

次いで、作業者は、基板２Ａａから延出されているフレキシブル基板８を折曲して、フレキシブル基板８の側面領域Ａ８ｂを保持枠６の側面６ｄ及び面取り部６ｃ１に配置し、フレキシブル基板８の天面領域Ａ８ｃを保持枠６の天面６ｅに配置する。その後、作業者は、例えば熱硬化型接着剤によって、図７に示すように側面領域Ａ８ｂを側面６ｄ及び面取り部６ｃ１に一体固定し、天面領域Ａ８ｃを天面６ｅに一体固定する。

最後に、作業者は、ユニット本体７を保持枠６の貫通孔６ｂ内に挿入する。そして、作業者は、ユニット本体７を保持枠６の長手方向に進退させてピント出し調整を行う。ピント出し調整完了後、作業者は、ユニット本体７を保持枠６に対して接着等によって一体固定する。
このことによって、図７に示すようにフレキシブル基板８の接続領域Ａ８ｄが保持枠６の基端側に突出した撮像装置１Ａが構成される。

なお、本図において図示は省略しているが、複数の信号線接続電極８ｆにはそれぞれ信号線を電気的に接続されている。また、組み立て手順は、上述した順序に限定されるものではなく、作業性を考慮して適宜変更可能である。

このように、固体撮像素子２を構成する基板２Ａａ上の全面に、フレキシブル基板８を介して対物光学部３を構成する対物レンズユニット４の保持枠６及びプリズム５を固定して撮像装置１Ａを構成する。
この構成によれば、基板２Ａａの全領域が保持枠６及びプリズム５によって支持されることにより、固体撮像素子２にクラック及び割れが発生する不具合を解消することができる。この結果、小型の撮像装置１の作業性の大幅な向上、および歩留まりの大幅な向上を図れる。

また、保持枠６から延出するフレキシブル基板８を、保持枠６の側面６ｄ、面取り部６ｃ１、及び天面６ｅに一体固定することによって撮像装置１Ａが大型化することを確実に防止することができる。

なお、本実施形態の固体撮像素子２Ａの基板２Ａａにおいては、第１実施形態の基板２ａのように長辺２Ｌ１と受光部２ｂの第１辺２ｂ１との間、および、長辺２Ｌ２と受光部２ｂの第２辺２ｂ２との間に配線スペースを設ける必要が無くなる。
したがって、基板２Ａａ上に第１実施形態と同形状の受光部２ｂおよび回路部２ｃを設けた場合、基板２Ａａの幅寸法を、基板２ａの幅寸法より一対の配線スペース分小さく設定することができる。この結果、撮像装置の更なる小型化が可能になる。

また、フレキシブル基板８の配線間に部品実装用の電極を設け、その電極にチップコンデンサなどの電子部品を実装する構成を採るようにしてもよい。

さらに、フレキシブル基板８は、上述した実施形態に限定されるものではなく、図８に示すフレキシブル基板８Ａであってもよい。
図８に示すフレキシブル基板８Ａは、表面に、対物光学部領域Ａ８ｎ、側面領域Ａ８ｂ、天面領域Ａ８ｃ、および接続領域Ａ８ｄに区分されている。本実施形態において、対物光学部領域Ａ８ｎには、保持枠６の設置面６ａ１が配置固定されるとともに、プリズム５の出射面５ｂが配置固定される。

そのため、対物光学部領域Ａ８ｎの長さ寸法は、基板２Ａａの長さ寸法と略同寸法の寸法Ｌに設定してある。すなわち、対物光学部領域Ａ８ｎは、基板２Ａａの表面全面に配置される構成である。このため、対物光学部領域Ａ８ｎの予め定めた位置には、基板２Ａａに設けられている受光部２ｂを開放するための開口８ｏが形成されている。

そして、フレキシブル基板８Ａにおいては、対物光学部領域Ａ８ｎの表面に、保持枠６の設置面領域Ａ８ａ及びプリズム５の出射面５ｂを配置してそれぞれ接着剤によって一体固定される。符号９ｃは空隙であり、接着層９ｂに形成される。

この構成によれば、図９に示すように基板２Ａａの表面全領域がフレキシブル基板８Ａを介して保持枠６及びプリズム５によって支持されることにより、固体撮像素子２にクラック及び割れが発生する不具合を解消することができる。

図１０−図１３を参照して本発明の第３の実施形態を説明する。
図１０は第３実施形態の撮像装置を示す図、図１１は第３実施形態の撮像装置の構成を説明する分解斜視図、図１２は固体撮像素子を構成する基板の表面に保持枠、及びプリズムを実装した状態における電極パッドとパッド接続電極との接続関係及び第２接点と信号線との接続状態を説明する図、図１３は図１２の撮像装置を矢印１３側から見たときの説明図である。
なお、以下の第３実施形態の説明において、上述した実施形態と同様の構成については同符号を付して説明を省略する。

図１０に示すように本実施形態の撮像装置１Ｂは、固体撮像素子２Ａと、対物光学部３Ｂとを備えて構成されている。対物光学部３Ｂは、対物レンズユニット４Ｂとプリズム５とを備えて構成されている。対物レンズユニット４Ｂは、保持枠６Ｂと、ユニット本体７とを備えて構成されている。符号６ｇは、立体配線である。

図１０、図１１に示すように保持枠６Ｂは、略直方体形状であって、庇部６ｈを有する。庇部６ｈは、保持枠６Ｂの天面６ｅの基端辺６ｅｒから長手軸方向に予め定めた距離、突出する凸部である。庇部６ｈの第１面６ｈ１と天面６ｅとは同一な平面である。

保持枠６Ｂは、基板２Ａａの表面の端子部領域Ａ２ｄ及び回路部領域Ａ２ｃ上に配置される設置面６ａ１を有する。また、保持枠６Ｂには貫通孔６ｂが形成されている。なお、保持枠６Ｂは、例えば遮光性を有すると共に、絶縁性を有する樹脂などからなる。
符号６ｃ１、６ｃ２は、面取り部であり、符号６ｄ１は第１側面である。

保持枠６Ｂの設置面６ａ１には複数の第１接点６ｊが先端辺６ｆに沿って先端辺６ｆ近傍に配列して設けられている。第１接点６ｊは、基板２Ａａの端子部領域Ａ２ｄに設けられている複数の電極パッド２ｄとそれぞれ電気的に接続される。

図１２に示すように保持枠６Ｂの庇部６ｈの第２面６ｈ２には、複数の第２接点６ｋが設けられている。第２接点６ｋは、第１接点６ｊを介して基板２Ａａの回路部２ｃと外部装置との間で信号を入出力する際に用いられる。第２面６ｈ２は、第１面６ｈ１に対向する面、言い換えれば、第１面６ｈ１の裏面である。複数の第２接点６ｋは、庇部６ｈの基端辺６ｈｒに沿って基端辺６ｈｒ近傍に配列されている。

立体配線６ｇは、保持枠６の設置面６ａ１、第１側面６ｄ１、第１面取り部６ｃ１、天面６ｅ、庇部６ｈの第１面６ｈ１、基端面６ｈ３及び庇部６ｈの第２面６ｈ２に設けられている。立体配線６ｇは、複数の第１接点６ｊと複数の第２接点６ｋとをそれぞれ電気的に接続している。

本実施形態の撮像装置１Ｂは以下に示す手順で組み立てられる。
作業者は、撮像装置１Ｂを組み立てるに当たって、固体撮像素子２Ａ、プリズム５、保持枠６Ｂ、及びユニット本体７等を用意する。

次に、作業者は、例えば固体撮像素子２Ａの基板２Ａａの端子部領域Ａ２ｄ上及び回路部領域Ａ２ｃ上に保持枠６Ｂの設置面６ａ１を載置する。ここで、作業者は、複数の電極パッド２ｄと複数の第１接点６ｊとを対向した位置関係に設定すると共に、電極パッド２ｄと複数の第１接点６ｊとを電気的に接続するための接続部材である金バンプ９ａを予め定めた状態に配置する。

この後、作業者は、基板２Ａａと保持枠６Ｂとを接着剤によって一体的に固定する。このことによって、図１２に示すように電極パッド２ｄと複数の第１接点６ｊとが金バンプ９ａを介して電気的に接続される。符号９ｂは接着層である。接着剤としては、絶縁性を有する熱硬化型接着剤を用いる。

次に、作業者は、プリズム５の入射面を保持枠６の基端面に配置し、固体撮像素子２Ａの基板２Ａａの受光部領域Ａ２ｂにプリズム５の出射面５ｂを例えば紫外線硬化型接着剤によって一体固定する。このことによって、基板２Ａａの表面の全面は、対物光学部３を構成する対物レンズユニット４の保持枠６Ｂ及びプリズム５によって支持される。

次いで、作業者は、複数の信号線１０の芯線１０ａをそれぞれ第２接点６ｋに接続する。
最後に、作業者は、ユニット本体７を保持枠６の貫通孔６ｂ内に挿入し、ピント出し調整後、保持枠６に対して接着固定する。
このことによって、図１２に示す撮像装置１Ｂが構成される。

なお、組み立て手順は、上述した順序に限定されるものではなく、作業性を考慮して適宜変更可能である。

このように、固体撮像素子２Aを構成する基板２Ａａ上の全面に、対物光学部３を構成する対物レンズユニット４の保持枠６Ｂ及びプリズム５を固定して撮像装置１Ｂを構成することにより、固体撮像素子２にクラック及び割れが発生する不具合を解消することができる。また、保持枠６Ｂに第１接点６ｊ、第２接点６ｋ、及び第１接点６ｊと第２接点６ｋとを接続する立体配線６ｇを設けたことによって、フレキシブル基板８を不要にして部品点数の削減、及び組立工数の低減を図ることができる。

また、第２面６ｈ２に設けた第２接点６ｋにそれぞれ信号線１０の芯線１０ａを接続したことにより、図１３に示すように第２接点６ｋに芯線１０ａが接続された信号線１０の外皮１０ｂが、撮像装置１Ｂの極太線Ｌ１３で示す側面外形線内に収まる。

この結果、第２接点６ｋに接続される信号線１０が、撮像装置１Ｂの側面外形線より外側に配置されて、撮像装置１Ｂの外形が大型化することを防止することができる。

なお、本実施形態において、庇部６ｈの第２面６ｈ２にチップコンデンサなどの電子部品を実装してもよい。

また、第２実施形態の撮像装置１Ａにおいて、保持枠６に庇部を設け、その庇部の第２面にフレキシブル基板８の接続領域Ａ８ｄを折り曲げて、信号線接続電極８ｆを第２面に配置するようにしてもよい。この構成によれば、信号線を庇部の第２面に折り曲げ配置された信号線接続電極８ｆに接続することにより、撮像装置１Ａの側面外形線より外側に信号線が配置されて、撮像装置１Ａの外形が大型化することが防止される。

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…撮像装置 ２…固体撮像素子 ２ａ…基板 ２Ｌ１、２Ｌ２…長辺
２Ｓ１…第１短辺 ２Ｓ２…第２短辺 ２ｂ…受光部 ２ｂ１…第１辺
２ｂ２…第２辺 ２ｃ…回路部 ２ｃ１…第１辺 ２ｃ２…第２辺
２ｄ…電極パッド ２ｅ１…第１配線 ２ｅ２…第２配線 ２ｅ３…第３配線
３…対物光学部 ４…対物レンズユニット ５…プリズム ５ａ…入射面
５ｂ…出射面 ５ｃ…反射面 ５ｒ…基端辺 ６…保持枠 ６Ｌ２…長辺
６ａ…設置面 ６ｂ…貫通孔 ６ｃ１…第１面取り部 ６ｃ２…第２面取り部
６ｄ…側面 ６ｄ１…第１側面 ６ｅ…天面 ６ｆ…先端辺 ６ｇ…立体配線
６ｈ…庇部 ６ｈ１…第１面 ６ｈ２…第２面 ６ｈ３…基端面
６ｈｒ…基端辺 ６ｊ…第１接点 ６ｋ…第２接点 ６ｒ…基端辺
７…ユニット本体 ７ａ…レンズ枠 ７ａｈ…軸方向貫通孔 ７ｂ…対物レンズ群
７ｂ１…光学レンズ ７ｃ…レンズカバー ８…フレキシブル基板
８ｅ…パッド接続電極 ８ｆ…信号線接続電極 ８ｇ…配線 ８ｈ…先端辺
８ｊ…基端辺 ８ｋ…対辺 ８ｍ１…第１側辺 ８ｍ２…第２側辺 ８ｏ…開口
９ａ…金バンプ ９ｂ…接着層 ９ｃ…空隙 １０…信号線 １０ａ…芯線
１０ｂ…外皮

Claims (8)

1. 一面を、撮像した被検体の光学像の撮像信号を生成する受光部を設けた受光部領域、前記受光部で生成した撮像信号の信号処理及び当該受光部を駆動する駆動信号の生成を行う回路部を設けた回路部領域、及び前記回路部と外部装置との間で信号を入出力する際に用いる複数の端子を設けた端子部領域に区分した固体撮像素子と、
   被検体の光学像を結像するための対物レンズ群を備えたユニット本体および前記ユニット本体が固設される保持枠を備えて構成される対物レンズユニット、及び前記ユニット本体の光軸を折り曲げて前記対物レンズユニットを通過した光学像を前記固体撮像素子の前記受光部に導くプリズムを有する対物光学部と、備え、
   前記固体撮像素子は、先端側から基端に向かって、順に前記回路部領域、前記受光部領域が設けられており、
   前記対物光学部の前記プリズムを前記受光部領域に固設し、前記対物光学部の前記対物レンズユニットを構成する前記保持枠を前記回路部領域に固設したことを特徴とする撮像装置。
2. 前記固体撮像素子の先端側から順に前記回路部領域、前記受光部領域、及び前記端子部領域を設ける構成において、
   前記回路部領域上に前記保持枠を固設し、前記受光部領域上に前記対物光学部の前記プリズムを固設して、前記端子部領域を外部に対して露出させたことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記固体撮像素子の先端側から順に前記端子部領域、前記回路部領域、及び前記受光部領域を設ける構成において、
   前記端子部領域の複数の端子とそれぞれ電気的に接続される複数の第１電極、前記第１電極を介して前記回路部と外部装置との間で信号を入出力する際に用いる複数の第２電極、及び前記第１電極と前記第２電極とを電気的に接続する配線を、他面の予め定めた位置に有する、フレキシブル基板を介して前記保持枠かつ／または前記対物光学部の前記プリズムを固設することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
4. 前記フレキシブル基板は、他面側に前記第１電極及び前記配線を有し、一面側が前記保持枠の設置面が固定される設置面領域、他面側に前記配線を有し、一面側が前記保持枠の側面が固定される側面領域、他面側に前記配線を有し、一面側が前記保持枠の天面が固定される天面領域、及び他面側に前記配線及び前記第２電極を有する接続領域を備え、
   前記端子部領域及び前記回路部領域に、前記保持枠が固定された前記フレキシブル基板の設置面領域裏面を固定する一方、前記プリズムの出射面を前記受光部領域に固定して、前記固体撮像素子の一面側全面を対物光学部で支持することを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
5. 前記フレキシブル基板は、一面側に、前記受光部を露出させる開口および他面側に前記第１電極及び前記配線を有し、一面側が前記保持枠の前記設置面及び前記プリズムの前記出射面が固定される対物光学部領域、他面側に前記配線を有し、一面側が前記保持枠の側面が固定される側面領域、他面側に前記配線を有し、一面側が前記保持枠の天面が固定される天面領域、及び他面側に前記配線及び前記第２電極を有する接続領域を備え、
   前記端子部領域、前記回路部領域、及び前記受光部領域を有する前記固体撮像素子の一面に、前記保持枠及び前記プリズムが固定された前記フレキシブル基板の設置面領域裏面を固定して、前記固体撮像素子の一面側全面を対物光学部で支持することを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
6. 前記保持枠に、前記保持枠の天面基端辺からさらに基端側に突出する、前記天面と同一な第１面を有する、凸部を設け、
   前記凸部の第１面上に、前記フレキシブル基板の前記接続領域の一部を配置した後、折り曲げて、前記接続領域に設けられている前記第２電極を前記第１面の裏面である第２面に配置することを特徴とする請求項４または請求項５に記載の撮像装置。
7. 前記固体撮像素子の一面に、先端側から順に前記端子部領域、前記回路部領域、及び前記受光部領域を設ける構成において、
   前記保持枠は、
   前記保持枠の設置面に設けられ、前記端子部領域の複数の端子とそれぞれ電気的に接続される複数の第１接点と、
   前記保持枠の庇部に設けられ、前記第１接点を介して前記回路部と外部装置との間で信号を入出力する際に用いる複数の第２接点と
   前記保持枠の設置面、側面、天面及び前記庇部に設けられ、前記第２接点と前記第１接点とを電気的に接続する配線と、を有することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
8. 前記庇部は、前記保持枠の天面基端から基端側に突出する前記天面と同一な第１面を有する凸部であって、
   前記複数の第２接点は、前記凸部の第１面の裏面である第２面の基端側に設けられることを特徴とする請求項７に記載の撮像装置。

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