JP4648780B2

JP4648780B2 - 電子内視鏡用撮像素子パッケージ

Info

Publication number: JP4648780B2
Application number: JP2005201111A
Authority: JP
Inventors: 隆之荻野; 和之山本; 哲弘伊東; 誠一郎岡村; 友和山下
Original assignee: Hoya Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 2005-07-11
Filing date: 2005-07-11
Publication date: 2011-03-09
Anticipated expiration: 2025-07-11
Also published as: DE102006032078A1; JP2007014651A; US20070007360A1

Description

この発明は、電子内視鏡の挿入部先端に内蔵される電子内視鏡用撮像素子パッケージに関する。

電子内視鏡用撮像素子パッケージは一般に、固体撮像素子を保持する電気絶縁材からなる絶縁基体に、固体撮像素子の周囲を気密に囲む金属製のパッケージハウジングの基部が気密に取り付けられ、パッケージハウジングの前面に形成された窓部に透明なカバーガラスが気密に取り付けられた構成になっている（例えば、特許文献１）。
特開２００３−２５８２２１

内視鏡検査終了後に内視鏡を高圧蒸気滅菌装置内に収容すると、滅菌装置のプレバキューム工程において内視鏡内部の気圧が著しく低下するが、撮像素子パッケージを囲む状態に気密に取り付けられたパッケージハウジング内は大気圧のまま変化しないので、内外圧力差によりパッケージハウジングが膨らみ方向に変形して、対物光学系との芯ずれやピントずれ等が発生して、固体撮像素子で撮像される内視鏡観察像の品質が低下してしまう場合がある。また、比較的薄い筒状に形成されているパッケージハウジングはその他の外力によっても容易に変形する場合がある。

そこで、部品としてのパッケージハウジングの肉厚を厚く形成して、上述のような内外圧力差等ではパッケージハウジングが変形しないようにすることが考えられるが、製造技術上及び製造コスト上必ずしもパッケージハウジングの肉厚を十分に確保することができない場合が少なくない。

そこで本発明は、滅菌装置内でのパッケージハウジングの内外圧力差等でパッケージハウジングが変形しない、外圧変化等に対する耐久性の優れた電子内視鏡用撮像素子パッケージを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明の電子内視鏡用撮像素子パッケージは、固体撮像素子を保持する電気絶縁材からなる絶縁基体に、固体撮像素子の周囲を気密に囲む金属製のパッケージハウジングの基部が気密に取り付けられ、パッケージハウジングの前面に形成された窓部には透明なカバーガラスが気密に取り付けられた電子内視鏡用撮像素子パッケージにおいて、パッケージハウジングの耐変形強度を越える力が作用しても変形しない強度に形成されたハウジング補強部材をパッケージハウジングの内面に沿って配置して、パッケージハウジングの耐変形強度を越える力が作用してもパッケージハウジングが変形しないようにしたものである。

なお、パッケージハウジングの断面形状が矩形状に形成されていて、ハウジング補強部材の外面が、パッケージハウジングの四つの内周面に内接する断面形状に形成されていてもよい。

また、ハウジング補強部材の後端面が絶縁基体の先端面に当接していてもよく、その場合、ハウジング補強部材の前方向きの面が、カバーガラスの後面に重ねて配置された部材の後面又はカバーガラスの後面に当接して配置され、それによってカバーガラスと固体撮像素子の撮像面との間の間隔が位置決めされていてもよい。

なお、カバーガラスの後面に重ねて配置された部材が、被写体像を撮像面に投影する投影光路の周辺部の不要光を遮るための遮光マスクと、不要な波長の光線をカットするための光学フィルタの少なくとも一方であってもよく、ハウジング補強部材の先端面が、パッケージハウジングの先端面の裏面に直接当接していてもよい。

本発明によれば、パッケージハウジングの耐変形強度を越える力が作用しても変形しない強度に形成されたハウジング補強部材をパッケージハウジングの内面に沿って配置したことにより、組み立て時に大きな外力が作用したり、滅菌装置内で大きな内外圧力差が発生する環境下に置かれる等して、パッケージハウジングの耐変形強度を越える力が作用してもパッケージハウジングが変形しないので、対物光学系との芯ずれやピントずれ等が発生せず、固体撮像素子で撮像される内視鏡観察像の品質が低下しない。

固体撮像素子を保持する電気絶縁材からなる絶縁基体に、固体撮像素子の周囲を気密に囲む金属製のパッケージハウジングの基部が気密に取り付けられ、パッケージハウジングの前面に形成された窓部には透明なカバーガラスが気密に取り付けられた電子内視鏡用撮像素子パッケージにおいて、パッケージハウジングの耐変形強度を越える力が作用しても変形しない強度に形成されたハウジング補強部材をパッケージハウジングの内面に沿って配置して、パッケージハウジングの耐変形強度を越える力が作用してもパッケージハウジングが変形しないようにする。

図面を参照して本発明の実施例を説明する。
図４は電子内視鏡の挿入部１の先端部分を示しており、可撓性の挿入部１の先端面には観察窓２が配置されていて、その内側には、対物光学系３が対物光学系ユニット枠４内に収納された状態に配置されている。

対物光学系３の後方に撮像素子パッケージ１０が配置されており、その内部に収納されている固体撮像素子１１の撮像面１１ａが、対物光学系３による被写体の投影面に位置するように撮像素子パッケージ１０が配置されている。

固体撮像素子１１は絶縁基体１２に保持されてパッケージハウジング１３とカバーガラス１４とで気密に封止された空間内に配置されており、絶縁基体１２から後方に延出する複数の接続端子１５に、挿入部１内に挿通配置された信号ケーブル５の信号線５ａが接続されている。

図１は撮像素子パッケージ１０を拡大して示す側面断面図であり、１２は、例えばセラミック等のような電気絶縁材からなるブロック状の絶縁基体であり、その前面側に固体撮像素子１１が接合固着されて保持されている。

１６は、固体撮像素子１１の内部回路と接続されているボンディングワイヤであり、絶縁基体１２内に埋設された抵抗やコンデンサ、ＩＣ等の電気回路（図示せず）を介して接続端子１５と電気的に接続されている。

絶縁基体１２の後半部分は前半部分に比べて外周が一段細く形成されており、その部分には金属製の環状部材１７がピッタリと配置されて、無機質の接着剤で絶縁基体１２側と気密に接合されている（接合部Ａ）。

１３は、高温高圧蒸気滅菌に際しても固体撮像素子１１に蒸気等が浸入しないように固体撮像素子１１の周囲を気密に囲む状態に設けられた金属製のパッケージハウジングであり、その後半部分は絶縁基体１２の周囲を囲む状態に配置されて、後端部が環状部材１７の後端外縁部に全周にわたって気密に溶接されている（溶接部Ｂ）。

透明な光学ガラスで矩形状に形成された平板状のカバーガラス１４は、無機質の接着剤により、パッケージハウジング１３の前端の中央位置に形成された窓部に気密に接合されている。そして、例えば赤外領域付近の波長の光線とＹＡＧレーザ光線等のような特定の波長をカットするためのコーティングが施された光学フィルタ１８が、カバーガラス１４の裏面に重ねて貼り付けられている。

そして、さらに光学フィルタ１８の裏面には、対物光学系３により固体撮像素子１１の撮像面１１ａに投影される被写体像の投影光路の周辺部の不要光を遮るための遮光マスク１９が重ねて貼り付けられている。なお、この実施例においては、遮光マスク１９が光学フィルタ１８と同じ外径寸法に形成されている。

２０は、パッケージハウジング１３の変形を防止するためのハウジング補強部材であり、例えばＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン)又はＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）等のような高剛性のプラスチック材又は絶縁基体１２と同様のセラミック材或いは金属材等により、パッケージハウジング１３の耐変形強度を越える力が作用しても変形しない強度に形成されている。

ハウジング補強部材２０は、図１におけるII−II断面を図示する図２や、部分分解斜視図である図３等に示されるように、外面がパッケージハウジング１３の四つの内周面に内接する矩形状の断面形状に形成されていて、四隅はパッケージハウジング１３と干渉しないように各々面取りされている。１９ａは遮光マスク１９の窓の外縁部、２２は、遮光マスク１９とハウジング補強部材２０との係合の回転方向の位置決めをするための係合部である。

ハウジング補強部材２０の先側半部には、光学フィルタ１８と遮光マスク１９が嵌め込まれる受け孔２１が前面側から形成されていて、図１に示されるように、前方を向いているその底面に遮光マスク１９の裏面が当接し（当接面Ｃ）、ハウジング補強部材２０の後端面が絶縁基体１２の外縁寄りの部分の前端面に当接する状態になっている。

したがって、カバーガラス１４と固体撮像素子１１の撮像面１１ａとの間の間隔がハウジング補強部材２０によって一定に位置決めされており、パッケージハウジング１３を環状部材１７に溶接固定する作業の際に特段の気を使わなくても、カバーガラス１４と撮像面１１ａとの間の間隔を正確に設定することができる。

そして、そのようにしてパッケージハウジング１３の内面に沿ってハウジング補強部材２０が配置されていることにより、組み立て時に大きな外力が作用したり、滅菌装置内で大きな内外圧力差が発生する環境下に置かれる等して、撮像素子パッケージ１０にパッケージハウジング１３の耐変形強度を越える力が作用してもパッケージハウジング１３が変形しない。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、例えば図５及び図６に示されるように、カバーガラス１４の裏面に重ね合わせて貼り付けられているのが光学フィルタ１８と遮光マスク１９の一方だけの構成であっても差し支えない。

また、図７に示されるように、ハウジング補強部材２０の先端面がカバーガラス１４の裏面に直接当接する構成であっても差し支えなく、図８に示されるように、ハウジング補強部材２０の先端面がパッケージハウジング１３の先端面の裏面に直接当接するように構成しても差し支えない。

本発明の第１の実施例の電子内視鏡用撮像素子パッケージの側面断面図である。本発明の第１の実施例の電子内視鏡用撮像素子パッケージの図１におけるII−II断面図である。本発明の第１の実施例の電子内視鏡用撮像素子パッケージの部分分解斜視図である。本発明の第１の実施例の電子内視鏡の挿入部の先端部分の側面略示断面図である。本発明の第２の実施例の電子内視鏡用撮像素子パッケージの側面断面図である。本発明の第３の実施例の電子内視鏡用撮像素子パッケージの側面断面図である。本発明の第４の実施例の電子内視鏡用撮像素子パッケージの側面断面図である。本発明の第５の実施例の電子内視鏡用撮像素子パッケージの側面断面図である。

符号の説明

１０撮像素子パッケージ
１１固体撮像素子
１１ａ撮像面
１２絶縁基体
１３パッケージハウジング
１４カバーガラス
１８光学フィルタ
１９遮光マスク
２０ハウジング補強部材

Claims

固体撮像素子を保持する電気絶縁材からなる絶縁基体に、上記固体撮像素子の周囲を気密に囲む金属製のパッケージハウジングの基部が気密に取り付けられ、上記パッケージハウジングの前面に形成された窓部には透明なカバーガラスが気密に取り付けられた電子内視鏡用撮像素子パッケージにおいて、
上記パッケージハウジングの耐変形強度を越える力が作用しても変形しない強度に形成されたハウジング補強部材を上記パッケージハウジングの内面に沿って配置して、上記パッケージハウジングの耐変形強度を越える力が作用しても上記パッケージハウジングが変形しないようにしたことを特徴とする電子内視鏡用撮像素子パッケージ。
上記パッケージハウジングの断面形状が矩形状に形成されていて、上記ハウジング補強部材の外面が、上記パッケージハウジングの四つの内周面に内接する断面形状に形成されている請求項１記載の電子内視鏡用撮像素子パッケージ。
上記ハウジング補強部材の後端面が上記絶縁基体の先端面に当接している請求項１又は２記載の電子内視鏡用撮像素子パッケージ。
上記ハウジング補強部材の前方向きの面が、上記カバーガラスの後面に重ねて配置された部材の後面又は上記カバーガラスの後面に当接して配置され、それによって上記カバーガラスと上記固体撮像素子の撮像面との間の間隔が位置決めされている請求項３記載の電子内視鏡用撮像素子パッケージ。
上記カバーガラスの後面に重ねて配置された部材が、被写体像を上記撮像面に投影する投影光路の周辺部の不要光を遮るための遮光マスクと、不要な波長の光線をカットするための光学フィルタの少なくとも一方である請求項４記載の電子内視鏡用撮像素子パッケージ。
上記ハウジング補強部材の先端面が、上記パッケージハウジングの先端面の裏面に直接当接している請求項１又は２記載の電子内視鏡用撮像素子パッケージ。