摄像模块及内窥镜的制作方法

1.本发明涉及一种摄像模块及具备摄像模块的内窥镜。


背景技术：

2.内窥镜是通过将其插入到受试者的体腔内来对所希望的部位进行观察、治疗的医疗用设备，并且具备摄像模块，该摄像模块用于组装在插入到体腔内的插入管的前端部。摄像模块具备cmos(complementary metal oxide semiconductor)等摄像元件和用于将该摄像元件与多个无源部件一起安装的安装基板。
3.在内窥镜中，为了减轻受试者的负担，需要推动插入管的细径化以及用于组装在插入管的前端部的摄像模块的小型化，更详细地说，需要减小径向横截面的投影面积。在专利文献1、2中，公开了一种实现小型化的摄像模块。
4.现有技术文献
5.专利文献
6.专利文献1：日本特开2015-173736号公报
7.专利文献2：日本特开2016-36558号公报


技术实现要素：

8.发明所要解决的课题
9.专利文献1中公开的摄像模块具备在一面的表面安装有摄像元件的元件基板、以及层叠固定于该元件基板的另一面且分别在外周面上设有线缆的连接部而在底面上设有无源部件的安装部的有底筒状线缆连接基板，并且其通过元件基板及线缆连接基板的层叠来减小投影面积。在这种结构中，当需要安装多个无源部件时，在底面上具备安装部的线缆连接基板的投影面积增大，并且难以满足摄像模块的小型化要求。
10.专利文献2中公开的摄像模块具备电路基板，该电路基板具有表面安装有摄像元件的元件安装面和与该元件安装面正交的无源部件的部件安装面，并且其可以通过在轴向上延伸部件安装面来安装多个无源部件。在这种结构中，尽管可以满足减小投影面积的要求，但是摄像模块的轴向尺寸增大，这有可能对改变组装有此摄像模块的插入管的前端部的朝向的动作产生影响。
11.本发明的目的在于提供一种能够满足小型化要求的摄像模块及具备此摄像模块的内窥镜。
12.用于解决课题的方案
13.本公开所涉及的摄像模块是一种具备摄像元件和用于将该摄像元件与多个无源部件一起安装的安装基板的摄像模块，其中，所述摄像元件的安装部和所述无源部件的安装部彼此位于所述安装基板的相反侧，所述无源部件的安装部经由阶梯连续，并且具备用于分别设有所述无源部件的连接盘的多个安装面。
14.此外，本公开所涉及的摄像模块是一种具备摄像元件和用于将该摄像元件与多个
无源部件一起安装的安装基板的摄像模块，其中，所述安装基板具备：第1面，其表面安装有所述摄像元件；第2面，其位于该第1面的相反侧并且设有所述无源部件的连接盘；第3面，其经由阶梯与该第2面连续并且设有所述无源部件的连接盘；以及柱状线缆连接块，其从所述第2面和第3面处竖起并且连接有线缆。
15.此外，还具备第4面，其经由阶梯与所述第2面和第3面连续并且设有所述无源部件的连接盘。
16.此外，在所述线缆连接块的侧面上并列设置有用于分别连接所述线缆的多根芯线的线缆连接盘。
17.此外，所述线缆是屏蔽线缆，并且在所述线缆连接块的端面上设置有用于使防护罩接地的接地焊盘。
18.此外，所述安装基板在径向横截面上具有不大于所述摄像元件的投影面积。
19.此外，本公开所涉及的内窥镜是一种具备用于组装在插入管的前端部的摄像模块的内窥镜，其中，所述摄像模块具备摄像元件和用于将该摄像元件与多个无源部件一起安装的安装基板，该安装基板具备：第1面，其表面安装有所述摄像元件；第2面，其位于该第1面的相反侧并且设有所述无源部件的连接盘；第3面，其经由阶梯与该第2面连续并且设有所述无源部件的连接盘；以及柱状线缆连接块，其从所述第2面和第3面处竖起并且连接有线缆。
20.发明效果
21.根据本公开，能够提供一种通过抑制轴向尺寸的增大来减小径向横截面中的投影面积并满足小型化要求的摄像模块、以及组装有摄像模块的内窥镜。
附图说明
22.图1是内窥镜装置的框图。
23.图2是实施方式1所涉及的摄像模块的侧视图。
24.图3是示出无源部件的安装形态的平面图。
25.图4是示出无源部件的安装形态的立体图。
26.图5是示出导电图形及通孔的形成形态的说明图。
27.图6是实施方式2所涉及的摄像模块的侧视图。
28.图7是示出无源部件的安装形态的平面图。
具体实施方式
29.下面，将参照附图对本公开的实施方式进行说明。
30.(实施方式1)
31.图1是内窥镜装置的框图。内窥镜装置具备内窥镜1和处理器装置2。内窥镜1具备用于插入到受试者的体腔内的插入管10、以及经由操作部11和通用管12与该插入管10连接设置的连接器部13，并且通过连接器部13与处理器装置2连接后使用。
32.在插入管10的前端部安装有配光透镜14和物镜15。光导16的一端部面向配光透镜14的内侧，并且具有后述结构的摄像模块3以拍摄面朝向物镜15的方式组装在物镜15的内侧。
33.光导16通过捆扎多根光纤而成，并通过插入管10、操作部11和通用管12的内部而延伸设置于连接器部13上。摄像模块3通过穿过插入管10、操作部11以及通用管12的内部的线缆17与设置在连接器部13内的驱动部18相连接。线缆17是具备控制线、信号线等多根芯线的屏蔽线缆。
34.在操作部11上设置有用于进行各种操作的操作按钮。图1示出了控制按钮19。控制按钮19是为了对通过连接器部13连接的处理器装置2进行远程操作而设置的。
35.处理器装置2具备控制部20、时序控制器21以及信号处理电路22。控制部20具备cpu、rom、ram，并根据存储在rom中的控制程序通过cpu的动作来集成控制内窥镜装置。控制部20与设置在内窥镜1的连接器部13上的驱动部18以及设置在操作部11上的控制按钮19相连接。驱动部18将摄像模块3的特有信息(像素数、灵敏度、场频等)输出到控制部20中。控制部20根据控制按钮19的操作而进行动作，基于从驱动部18给出的特有信息来执行各种运算，并且向各部输出控制指令。
36.时序控制器21根据从控制部20给出的控制指令来生成时钟脉冲，并将其输出到设置在信号处理电路22和连接器部13上的驱动部18中。驱动部18在与从时序控制器21输出的时钟脉冲同步的时间来驱动摄像模块3。摄像模块3通过后述的拍摄动作来输出图像信号。
37.摄像模块3输出的图像信号在驱动部18中进行预处理，并且在1个场周期内输入到处理器装置2的信号处理电路22中。在信号处理电路22中，从时序控制器21输入时钟脉冲，信号处理电路22根据时钟脉冲对所输入的图像信号执行伽马校正、插补处理等图像处理、以及各种字符和图像的叠加处理等，将其变换为符合预定标准的图像信号，并输出到外部的监视器23中。监视器23是液晶显示器、有机el显示器等显示设备，并且根据从处理器装置2输出的图像信号来显示摄像模块3的拍摄图像。
38.处理器装置2还具备光源24和操作面板25。光源24是氙气灯、卤素灯、金属卤化物灯等高亮度灯，并且通过来自灯用电源26的供电来点亮。灯用电源26具备用于点亮光源24的点火器、用于控制点亮后的电流的稳定化电源装置等，并且根据从控制部20给出的控制指令来点亮或熄灭光源24。
39.内窥镜1的光导16的末端通过连接器部13的连接来插入到处理器装置2的内部，并且经由聚光透镜27面向光源24。如图1中双点划线所示，从光源24发出的光通过聚光透镜27聚光后引导到光导16中。引导到光导16中的光被引导至插入管10的前端部，通过配光透镜14扩散后射出，以对插入管10所插入的体腔的内部进行照明。
40.摄像模块3在照明下对体腔的内部进行拍摄，此拍摄图像通过信号处理电路22进行图像处理后，将其作为运动图像或静态图像显示在监视器23上。内窥镜1的用户通过改变插入管10的插入位置，进而在适当的插入位置改变前端部的朝向，从而可以通过监视器23的显示图像来观察体腔内的所期望位置。摄像模块3根据设置在操作部11上的控制按钮19的操作来执行拍摄。此外，插入管10的前端部的朝向通过设置在操作部11上的操作旋钮(图中未示出)的操作来变更。
41.操作面板25具备操作按钮、触摸面板式gui(graphical user interface)，并且从外部可操作地安装在处理器装置2的壳体上。操作面板25与控制部20连接，并且可以通过操作面板25的操作，来进行包括明亮度、对比度等摄像条件在内的各种设定。
42.图2是实施方式1所涉及的摄像模块3的侧视图。图示的摄像模块3具备摄像元件4、
3个无源部件5、安装有摄像元件4及无源部件5的安装基板6。
43.摄像元件4例如是cmos(complementary metal oxide semiconductor)、ccd(charge coupled device)等，并且将在矩形的拍摄面(图中的下面)上结成的光学图像转换为电信号后输出。在摄像元件4的背面(拍摄面相反侧的面)上纵横排列地设置有输入输出用的多个电极40，并且摄像元件4通过这些电极40表面安装在安装基板6的第1面60上。
44.无源部件5是构成用于处理摄像元件4的输出信号并将其转为表示摄像元件4的各像素亮度的图像信号后输出的处理电路的电子部件，例如是绕在电源线和地线之间的电容器等，并且如后所述，将其安装在设置在第1面60的相反侧的第2面61和第3面62上。
45.图3是示出无源部件5的安装形态的平面图，图4是示出无源部件5的安装形态的立体图。如图所示，安装基板6在第1面60的相反侧具备第2面61、第3面62及线缆连接块63。
46.第2面61和第3面62是与第1面60平行的无源部件5的安装面。如图3、图4所示，第2面61被形成为沿着安装基板6的一边的一半长度并且从边缘部起具有预定宽度，而第3面62被形成为沿着所述一边剩余的一半长度和与该一边相邻的另一边，并且具有与第2面61大致相等的宽度。如图2、图4所示，第2面61和第3面62在所述一边的中心位置经由从第2面61垂直竖起的阶梯而连续。
47.在第2面61上设有一对用于连接无源部件5的连接盘64。连接盘64是在第2面61的宽度方向上延伸的矩形导体图形。如图3、图4所示，其中一个连接盘64间隔适当的间隙后攀沿在第2面61的边缘，而另一个连接盘64没有间隙地攀沿在所述阶梯的竖起边边缘。无源部件5以架设在以上连接盘64、64上的方式来放置，并且通过焊料回流而连接安装。
48.在第3面62上设有两对用于安装无源部件5的连接盘64。如图3所示，一对连接盘64经由阶梯设置在与第2面61连续的部分，其中一个连接盘64没有间隙地攀沿在所述阶梯的下降边缘，而另一个连接盘64间隔适当的间隙后攀沿在与所述下降边缘相对的第3面62的边缘。如图3所示，另一对连接盘64设置在第3面62的剩余部分，其中一个连接盘64间隔适当的间隙后攀沿在第3面62的边缘，而另一个连接盘64被配置为与其中一个连接盘64间隔预定长度。在每对连接盘64、64上，以分别架设的方式放置2个无源部件5，并通过焊料回流而连接安装。在图3中，对每个连接盘64施加阴影线，以明确示出其各自的位置关系。
49.线缆连接块63是以适当的高度从第2面61和第3面62竖起的柱状块，并且在图3所示的平面内，其具有占据除了第2面61和第3面62之外的大致整个面的矩形截面。在线缆连接块63的4个侧面上设置有线缆连接盘65，并且在线缆连接块63的端面上设置有接地焊盘66。
50.线缆连接盘65是在线缆连接块63的高度方向上延伸的矩形导体图形，并且如图3所示，在线缆连接块63的3个侧面上并列设置有2个线缆连接盘65，在剩余的1个侧面上设置有1个线缆连接盘65。如图2中的双点划线所示，前述线缆17的多个芯线分别与各个线缆连接盘65连接。
51.接地焊盘66是设置在端面的中心部的矩形导体图形，如图2中双点划线所示，在此接地焊盘66上连接有前述线缆17所具备的防护罩的端部。在图2和图3中，对分别出现的线缆连接盘65和接地焊盘66施加了阴影线。
52.具有以上结构的安装基板6例如可以通过在厚度方向上层叠多个陶瓷基板而构成。图2中所示的安装基板6通过层叠12个陶瓷基板而构成，并且表面安装在第1面60上的摄
像元件4通过形成在各个陶瓷基板上的导电图形和通孔，与设置在第2面61和第3面62上的连接盘64、以及设置在线缆连接块63上的线缆连接盘65相连接。图5是示出形成导电图形及通孔的方式的说明图。另外，在各图中，用阴影线表示导电图形，并且用小圆圈表示贯穿各层的通孔的位置。
53.图5的右下图示出了图2中的最下层的陶瓷基板的下面、即第1面60，并且在此面上纵横排列地形成有与摄像元件4所具备的多个电极40相对应的多个导电图形41。图5的右侧的剩余的3个图从下开始依次示出了最下层、第2层、第3层的陶瓷基板的上面。在第3层的陶瓷基板的上面的一部分上设置有一对连接盘64，具备64的第2面61。
54.图5的左侧的6个图从下开始依次示出了第4层、第5层、第6和第7层、第8层、第9和第10和第11层以及第12层的陶瓷基板的上面。在第5层的陶瓷基板的上面的一部分上设置有两对连接盘64、具备64的第3面62。第6层之后的陶瓷基板构成线缆连接块63，并且线缆连接盘65被形成为与第8～11层的陶瓷基板的侧面相连续的导电图形，通过设置在第8层的陶瓷基板上的导电图形与内侧的通孔相连接。在第12层(最上层)的陶瓷基板的上面设置有接地焊盘66。
55.在实施方式1所涉及的摄像模块3中，在第1面60上表面安装有摄像元件4的安装基板6在第1面60的相反侧具备设置有多个无源部件5的连接盘64的第2面61和第3面62，并且第2面61和第3面62经由阶梯连续。需要将连接盘64的配置设定为在相邻的连接盘64之间保持预定间隙，以防止在连接各个无源部件5时由焊锡桥引起的短路。
56.在此，在第2面61和第3面62之间存在阶梯，并且此阶梯作为设置在第2面61和第3面62上的连接盘64之间的三维间隙起作用。因此，不需要在设置于第2面61的连接盘64和与此连接盘64相邻且设置于第3面62的连接盘64之间确保平面间隙，如前所述，可以无间隙地沿着阶梯配置连接盘64。
57.通过这样的配置，如图3所示，可以使安装在第2面61上的无源部件5和安装在第3面62上的无源部件5在平面视图中沿长度方向紧密排列，并且可以使图3中的a尺寸减小相当于所述间隙的量。第3面62上的2个无源部件5被配置为与长度方向正交，并且很容易地确保相邻的连接盘64间的间隙。可以减小安装基板6的纵横尺寸，并实现在径向横截面中的投影面积不大于摄像元件4的安装基板6。
58.如前所述，当将以上述方式构成的摄像模块3组装于内窥镜1时，在插入管10的前端部，仅仅只需要相当于与物镜15相对的摄像元件4的拍摄面的最小限度的占有面积，就可以满足插入管10的细径化要求。安装基板6的轴向尺寸增加至与第2面61和第3面62之间的阶梯的高度相当的量，但此增加量很小，并不妨碍改变前端部的朝向的动作。
59.此外，摄像模块3具备柱状线缆连接块63，并且在该线缆连接块63的侧面上设置有多个线缆连接盘65。如图2所示，通过从与线缆连接块63大致同轴相对的线缆17的端部处引出控制线、信号线等多条芯线，并且按照将各芯线分别与对应的线缆连接盘65相连接的步骤，可以很容易且可靠地实现线缆17与摄像模块3的连接。
60.在线缆连接块63的端面上设置有接地焊盘66。可以通过与接地焊盘66的连接而很容易地使线缆17所具备的防护罩接地，并且可以消除电磁噪声和静电噪声的影响。
61.(实施方式2)
62.图6是实施方式2所涉及的摄像模块3的侧视图，图7是示出无源部件5的安装形态
的平面图。在实施方式2的摄像模块3中，与实施方式1相同，安装基板6在表面安装有摄像元件4的第1面60的相反侧上具备第2面61、第3面62以及线缆连接块63，还具备第4面67。
63.第2面61、第3面62和第4面67是与第1面60平行的无源部件5的安装面。与实施方式1相同，第2面61沿着安装基板6的一边的一半长度而形成，而第3面62沿着所述一边剩余的一半长度而形成，第2面61和第3面62经由从第2面61垂直竖起的阶梯而连续。第4面67沿着与所述一边相邻的另一边而形成，第3面62和第4面67经由从第3面62垂直竖起的阶梯而连续。
64.在第2面61、第3面62以及第4面67上各设置一对用于连接无源部件5的连接盘64，并且无源部件5以架设在各对连接盘64、64上的方式放置，并通过焊料回流而连接安装。与实施方式1相同，在第2面61及第3面62上，位于阶梯侧的连接盘64无间隙地攀沿在阶梯之间。在第4面67上，位于阶梯侧的连接盘64也无间隙地攀沿在阶梯的下降边缘。
65.在实施方式2所涉及的摄像模块3中，能够将设置于第4面67的其中一个连接盘64无间隙地配置在阶梯的下降边缘，并且与实施方式1相同，可以减小图7中的a尺寸，并在此基础上将图7中的b尺寸减小至相当于间隙的量。因此，可以用进一步减小安装基板6的纵横尺寸，并实现在径向横截面中的投影面积不大于摄像元件4的安装基板6。
66.在上面的实施方式2中，第3面62和第4面67形成经由从第3面62竖起的阶梯而连续的结构，但也可以形成经由从第3面62竖起的阶梯而连续的结构。
67.图6、图7中所示的根据实施方式2所涉及的摄像模块3的其他结构与图2、图3中所示的根据实施方式1所述的摄像模块3相同，对于与实施方式1相同的构成要素标注相同的参照符号,并省略说明。
68.另外，应该理解的是，本次公开的实施方式在所有方面均为例示性的，而非限制性的。本发明的范围不是上述含义，而是由权利要求示出，并且旨在包括与权利要求等同的含义和范围内的所有修改。
69.符号说明
[0070]1…
内窥镜；3
…
摄像模块；4
…
摄像元件；5
…
无源部件；6
…
安装基板；10
…
插入管；17
…
线缆；60
…
第1面；61
…
第2面；2
…
第3面；63
…
线缆连接块；64
…
连接盘；65
…
线缆连接盘；66
…
接地焊盘；67
…
第4面。