CN113272707A - 内窥镜用摄像装置的制造方法、内窥镜用摄像装置和内窥镜 - Google Patents
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Abstract
内窥镜用摄像装置(1)的制造方法具备下述工序:晶片制作工序(S10),制作分别以玻璃晶片(21W)、(31W)为基体且为包含多个树脂透镜(22)、(32)的复合透镜晶片的光学晶片(20W)、(30W)、以及包含多个间隔物(29)的由无机材料构成的间隔物晶片(29W);接合工序,将光学晶片(20W)、(30W)与间隔物晶片(29W)在低于多个树脂透镜(22、32)的软化点的温度下进行直接接合,由此制作配设有多个树脂透镜(22)、(32)中的各透镜的空间被气密密封的接合晶片(10W);摄像部配设工序(S30),将多个摄像部(50)配设于接合晶片(10W);以及单片化工序(S40),对配设有多个摄像部(50)的接合晶片(10W)进行切割。
Description
技术领域
本发明涉及具备包含树脂透镜的光学部的内窥镜用摄像装置的制造方法、具备包含树脂透镜的光学部的内窥镜用摄像装置、以及具有具备包含树脂透镜的光学部的内窥镜用摄像装置的内窥镜。
背景技术
为了实现内窥镜用摄像装置的低侵袭化,使其小型化是重要的。
作为高效地制造小型摄像装置的方法,有对分别包含多个光学元件的多个元件晶片接合而成的接合晶片进行切割的基于晶片级的制作方法。
日本特开2012-18993号公报中公开了一种由晶片级层积体构成的摄像模块。该摄像模块通过将包含多个光学元件的光学晶片与包含多个摄像元件的摄像晶片接合之后进行切割而形成单片来制作。
日本特开2015-38538号公报中公开了一种在平行平板玻璃板上配设有由树脂构成的透镜的所谓复合透镜元件。
通过使用晶片级方法来制作包含多个复合透镜元件的光学部,能够高效地制造光轴正交方向的外部尺寸小的细径的摄像装置。
但是,复合透镜元件的树脂透镜的吸湿性比玻璃高。内窥镜在高湿环境下使用、或被施以高压釜处理(高温高压蒸气处理)。因此,将包含复合透镜元件的摄像装置用于内窥镜中时,会由于树脂透镜吸湿而发生形状变化或起雾,光学特性可能会发生劣化。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2012-18993号公报
专利文献2:日本特开2015-38538号公报
发明内容
发明所要解决的课题
本发明的实施方式的目的在于提供耐湿性优异的细径的内窥镜用摄像装置的制造方法、耐湿性优异的细径的内窥镜用摄像装置、以及耐湿性优异的低侵袭的内窥镜。
用于解决课题的手段
本发明的实施方式的内窥镜用摄像装置的制造方法具备下述工序:晶片制作工序,制作多个光学晶片以及由无机材料构成的至少一个间隔物晶片,该多个光学晶片分别以玻璃晶片作为基体,至少任一个光学晶片为包含多个树脂透镜的复合透镜晶片,该至少一个间隔物晶片分别包含多个间隔物;接合工序,在上述间隔物晶片被夹在两个上述光学晶片之间的状态下,在低于上述多个树脂透镜的软化点的温度下进行直接接合,由此制作配设有上述多个树脂透镜中的各透镜的空间被气密密封的、包含上述多个光学晶片和上述至少一个间隔物晶片的接合晶片;摄像部配设工序,将多个摄像部配设于上述接合晶片;以及单片化工序,通过对配设有上述多个摄像部的上述接合晶片进行切割来制作包括光学部和摄像部的内窥镜用摄像装置,该光学部具备分别以玻璃板作为基体的至少两个光学元件、以及分别配置在上述至少两个光学元件之间的至少一个间隔物。
本发明的实施方式的内窥镜用摄像装置具备:光学部,其具备分别以玻璃板作为基体的至少两个光学元件、以及配置在上述两个光学元件之间的由无机材料构成的至少一个间隔物,上述两个光学元件中的至少任一个为包含树脂透镜的复合透镜元件;以及摄像部,其接收上述光学部进行聚光而得到的被摄体像,通过上述光学元件与上述间隔物进行直接接合,配设有上述树脂透镜的空间被气密密封。
本发明的实施方式的内窥镜包含下述内窥镜用摄像装置,该内窥镜用摄像装置具备:光学部,其具备分别以玻璃板作为基体的至少两个光学元件、以及配置在上述两个光学元件之间的由无机材料构成的至少一个间隔物,上述两个光学元件中的至少任一个为包含树脂透镜的复合透镜元件;以及摄像部,其接收上述光学部进行聚光而得到的被摄体像,通过上述光学元件与上述间隔物进行直接接合,配设有上述树脂透镜的空间被气密密封。
发明的效果
根据本发明的实施方式,能够提供耐湿性优异的细径的内窥镜用摄像装置的制造方法、耐湿性优异的细径的内窥镜用摄像装置、以及耐湿性优异的低侵袭的内窥镜。
附图说明
图1是包含实施方式的内窥镜的内窥镜系统的立体图。
图2是第1实施方式的内窥镜用摄像装置的立体图。
图3是第1实施方式的内窥镜用摄像装置的沿图2的III-III线的截面图。
图4是第1实施方式的内窥镜用摄像装置的制造方法的流程图。
图5是用于说明第1实施方式的内窥镜用摄像装置的制造方法的截面图。
图6是用于说明第1实施方式的内窥镜用摄像装置的间隔物的制造方法的截面图。
图7是用于说明第1实施方式的内窥镜用摄像装置的制造方法的截面图。
图8是第1实施方式的内窥镜用摄像装置的间隔物的截面图。
图9是第1实施方式的内窥镜用摄像装置的间隔物的截面图。
图10是第2实施方式的内窥镜用摄像装置的截面图。
图11是第3实施方式的内窥镜用摄像装置的截面图。
图12是第4实施方式的内窥镜用摄像装置的截面图。
图13是用于说明第4实施方式的内窥镜用摄像装置的间隔物的制造方法的截面图。
具体实施方式
<内窥镜>
如图1所示,包含实施方式的内窥镜9的内窥镜系统8具备处理器80、光源装置81、以及监视器82。内窥镜9的插入部90插入到被检体的体腔内,拍摄被检体的体内图像并输出摄像信号。
在内窥镜9的插入部90的基端部配设有操作部91,该操作部91设有用于操作内窥镜9的各种按钮类。插入部90由配设有内窥镜用摄像装置1的硬性前端部90A、与硬性前端部90A的基端部连接设置的弯曲自如的弯曲部90B、以及与弯曲部90B的基端部连接设置的软性部90C构成。弯曲部90B通过操作部91的操作而弯曲。
从操作部91延伸设置的通用线缆92经由连接器93与处理器80和光源装置81连接。传送内窥镜用摄像装置1输出的电信号的信号电缆94贯穿插入于插入部90、操作部91和通用线缆92中。
处理器80对内窥镜系统8整体进行控制,同时对内窥镜用摄像装置1输出的摄像信号进行信号处理并以图像信号的形式输出。监视器82对处理器80输出的图像信号进行显示。
光源装置81例如具有白色LED。光源装置81射出的照明光经由贯穿插入通用线缆92和插入部90的光导(未图示)被导光至硬性前端部90A,对被摄体进行照明。
如下文所述,内窥镜9的内窥镜用摄像装置1为细径且耐湿性优异,因此内窥镜9具有低侵袭性,且耐湿性优异。
需要说明的是,内窥镜9是医疗用的软性镜,其他实施方式的内窥镜也可以是工业用的内窥镜,也可以是硬性镜。
<第1实施方式>
如图2和图3所示,本实施方式的内窥镜用摄像装置1(下文中也称为“摄像装置1”)具备光学部10和摄像部50。
需要说明的是,在以下的说明中,基于各实施方式的附图是示意性的图,应当注意各部分的厚度与宽度的关系、各个部分的厚度的比例等与现实情况不同,在附图相互之间有时也包括相互的尺寸关系、比例不同的部分。另外,有时省略一部分构成要素的图示、标号的标注。另外,将被摄体的方向称为“前”。
光学部10是具有入射面10SA、与入射面10SA对置的后面10SB、以及四侧面10SS的四棱柱。光学部10是将多个光学元件20、30、40与多个间隔物29、39、49接合而成的晶片级层积体。间隔物29、39、49具有分别成为光路区域的贯通孔。如下文所述,光学部10通过多个光学晶片20W、30W、40W与多个间隔物晶片29W、39W、49W接合而成的接合晶片10W的切割来制作(参照图5),因此多个光学元件20等在与光轴O正交的方向上的外部尺寸相同,四侧面10SS为切割面。
光学元件20、30是以玻璃板21、31作为基体并配设有树脂透镜22、32的复合透镜元件。构成树脂透镜22、32的透镜用透明树脂例如为丙烯酸系树脂或环氧树脂。
摄像部50具有前面50SA、以及与前面50SA对置的背面50SB。摄像部50包含摄像元件51和玻璃罩52。玻璃罩52的前面50SA与光学部10的后面10SB接合。光学部10进行聚光而得到的被摄体像通过摄像元件51的受光部53被转换成电信号,电信号从背面50SB的外部电极54输出。
多个光学元件20、30、40和摄像部50的间隔分别由间隔物29、39、49来规定。间隔物29、39、49由作为低透湿性无机材料的硅构成,构成光路的区域为圆柱形的空间。
需要说明的是,如下文所述,关于间隔物29、39、49的材料,只要是能够分别与光学元件20、30、40、玻璃罩52直接接合的低透湿性的无机材料即可,例如可以为玻璃、氮化硅等陶瓷、金、钛、铝等金属。另外,玻璃板21、31、光学元件40和玻璃罩52的玻璃的种类并不限于硼硅酸盐玻璃或石英玻璃,只要是可与间隔物29、39、49直接接合的低透湿性的透明无机材料即可,例如可以是蓝宝石玻璃等。
光学元件20是具备玻璃板21(该玻璃板21具有第1主面21SA以及与上述第1主面21SA对置的第2主面21SB)以及配设在第2主面21SB上的树脂制造的非球面的凹透镜22的复合透镜元件。第1主面21SA为光学部10的入射面10SA。光学元件30为具备玻璃板31(该玻璃板31具有第3主面31SA以及与上述第3主面31SA对置的第4主面31SB)、以及配设在第3主面31SA上的树脂制造的非球面的凸透镜32的复合透镜元件。
具有第5主面40SA以及与第5主面40SA对置的第6主面40SB的光学元件40是由具有屏蔽红外线的功能的玻璃构成的红外截止滤光片元件,也可以不具备树脂透镜。即,光学部10中,至少任一个光学元件为复合透镜元件即可。
需要说明的是,光学部10的构成、即光学元件的种类、数量和层积顺序可根据规格进行各种变形。例如,可以在光学元件的主面上配设有具有光圈功能的图案化的遮光膜。
即,光学部10具有至少两个光学元件和配置在两个光学元件之间的间隔物。但是,本发明的实施方式的光学部具备分别以玻璃板作为基体的至少两个光学元件、以及配置在上述两个光学元件之间的由无机材料构成的至少一个间隔物,上述两个光学元件中的至少任一个为包含树脂透镜的复合透镜元件即可。
需要说明的是,在多个光学元件20、30、40中的作为配置在与被摄体最接近的最前部的第1光学元件的光学元件20的第1主面21SA上、即光学部10的入射面10SA上未配设有树脂透镜。
摄像装置1被收纳在内窥镜9的硬性前端部90A中时,光学部10的侧面10SS不露出到外部。但是,光学部10的入射面10SA(光学元件20的第1主面21SA)露出。即,摄像装置1以摄像装置1的最前端侧的光学元件从内窥镜9的前端面露出的状态被配设于内窥镜9中。树脂透镜的可靠性不如玻璃透镜充分。另外,露出的树脂透镜可能会发生破损。
摄像装置1在光学元件20的入射面10SA上未配设树脂透镜,因此可靠性高。
此外,如下文所述,多个光学元件20、30、40与多个间隔物29、39、49各自的接合部直接接合。此处,直接接合是指下述接合形态:在被接合的两个部件的接合界面处,不使用粘接材料等接合部件,露出于各自的接合面中的原子彼此相互结合。
作为直接接合的方法,例如如下文所述应用表面活化接合(SAB:Surface-Activated Bonding)或阳极接合(Anodic Bonding)。
需要说明的是,在直接接合的两个部件的接合面之间未夹有粘接材料等其他部件。换言之,在其间未夹有其他部件的两个部件可被视作直接接合。
摄像装置1具备由晶片级层积体构成的光学部10,因此为细径。此外,树脂透镜22、32容易制造、成本低。树脂透镜22、32的吸湿性高,但由于配设有树脂透镜22、32的空间被由硅构成的间隔物29和直接接合的玻璃板21、31所包围而进行了气密密封,因此摄像装置1的耐湿性优异。包含摄像装置1的内窥镜9具有低侵袭性、并且耐湿性优异。
在光学部的光学元件与间隔物通过粘接剂被粘接的摄像装置中,为了确保耐湿性,需要在侧面配设耐湿膜。本实施方式的摄像装置1由于具有高耐湿性,因此能够省略耐湿膜的配设或者能够薄膜化,成为细径。
需要说明的是,间隔物29的热膨胀系数α29优选为玻璃板21、31的热膨胀系数α21、α31的50%以上200%以下。热膨胀系数α为上述范围内时,即使在接合时或使用时存在温度变化,施加至接合面的热应力也小,因此摄像装置1的可靠性高。
例如,由硅构成的间隔物29的热膨胀系数α29为3.9ppm/℃。这种情况下,玻璃板21、31优选选择热膨胀系数α21、α31为1.95ppm/℃以上7.8ppm/℃以下的种类的玻璃、例如硼硅酸盐玻璃。
<摄像装置的制造方法>
接着,按照图4所示的流程图对内窥镜用摄像装置1的制造方法进行说明。
<步骤S10>晶片制作工序
例如,如图5所示,准备玻璃晶片21W。玻璃晶片21W的厚度根据摄像装置1的规格来决定,例如,为了小型化,优选为50μm以上1mm以下。需要说明的是,将玻璃晶片21W沿切割线CL切割时,形成光学元件20的玻璃板21。
之后,在玻璃晶片21W的第2主面21SB的规定位置上分别配设多个树脂透镜22。例如,在涂布透镜用透明树脂并将规定形状的模具(未图示)按压在第2主面21SB上的状态下,从第1主面21SA的方向照射紫外线(UV),由此,当透镜用透明树脂固化时,模塑成型的树脂透镜22被配设在第2主面21SB上。
需要说明的是,光学晶片20W、30W可以利用不同的树脂配设树脂透镜22、32。
另一方面,如图6所示,在形成多个间隔物29的间隔物晶片29W的制作工序中,在硅晶片29AW的主面上配设用于形成构成光路的空间的蚀刻掩模29M。在与配设有蚀刻掩模29M的主面对置的主面(背面)上粘接支撑晶片27W。
在蚀刻工序(步骤S15)中,制作具有作为构成光路的空间的多个贯通孔H29的间隔物晶片29W。例如,进行基于ICP-RIE法等的干蚀刻、或者基于氢氧化钾(KOH)或四甲基氢氧化铵(TMAH)等碱溶液的湿蚀刻。在蚀刻工序S15后,除去蚀刻掩模29M和支撑晶片27W。贯通孔H29也可以通过喷砂或激光加工来形成。
利用与间隔物晶片29W相同的方法来制作形成多个间隔物39、49的间隔物晶片39W、49W(参照图5)。
间隔物晶片29W、39W、49W的材料并不限于硅,只要是透湿性低、能够与玻璃晶片直接接合的无机材料即可,例如可以为氮化硅等陶瓷、玻璃、或者金、钛、铝等金属。
如以上所说明,在晶片制作工序S10中,制作两个光学晶片20W、30W以及由无机材料构成的间隔物晶片29W、39W、49W,该两个光学晶片20W、30W分别以玻璃晶片21W、31W作为基体且至少任一个光学晶片为包含多个树脂透镜22、32的复合透镜晶片,该间隔物晶片29W、39W、49W包含多个间隔物29、39、49。
需要说明的是,如上文中已说明,例如构成间隔物29的间隔物晶片29W的热膨胀系数α29优选为构成玻璃板21、31的玻璃晶片21W、31W的热膨胀系数α21、α31的50%以上200%以下。
另外,光学部10的构成可以根据规格进行各种变形。即,在实施方式的晶片制作工序中,制作多个光学晶片以及由无机材料构成的至少一个间隔物晶片,该多个光学晶片分别以玻璃晶片作为基体且至少任一个光学晶片为包含多个树脂透镜的复合透镜晶片,该至少一个间隔物晶片分别包含多个间隔物。
<步骤S20>接合工序
如图5所示,将光学晶片20W、30W、40W与间隔物晶片29W、39W、49W在低于树脂透镜22、32的软化点的温度下进行直接接合,由此制作配设有多个树脂透镜22、32中的各树脂透镜的空间被气密密封的接合晶片10W。例如,间隔物晶片29W在夹在两个光学晶片20W、30W之间的状态下直接接合。
例如,在使用表面活化接合作为直接接合的情况下,例如首先对光学晶片20W、30W和间隔物晶片29W的接合面进行例如照射3分钟氩原子光束的离子铣削处理,由此进行表面的活化。
之后,在达到真空度为10-4Pa以下的高真空下,将光学晶片20W、30W以其间夹入间隔物晶片29W的方式进行层积,在室温下进行10分钟压接接合(1N/mm2),之后在120℃进行1小时的热处理。
由于接合温度为低于树脂透镜22、32的软化点的温度,因此不会由于树脂透镜22、32的形状变化而发生光学特性的劣化。
需要说明的是,接合面优选通过CMP(化学机械抛光:Chemical MechanicalPolishing)等进行研磨直至达到原子级的平滑为止。例如,各自的接合面的表面粗糙度加工至由JIS-B0601:2001定义的最大高度(Rmax)为10nm以下、或者中心线平均粗糙度(Ra)为1nm以下。
另一方面,在使用阳极接合作为直接接合的情况下,例如将光学晶片20W、30W以其间夹入间隔物晶片29W的方式进行层积并压接(1N/mm2),在150℃的加热状态下,以间隔物晶片29W处于接地电位的状态对光学晶片20W、30W施加400V左右的负电压。
在阳极接合的情况下,光学晶片20W、30W的玻璃晶片21W、31W优选使用锂添加玻璃。锂添加玻璃能够在低于玻璃树脂透镜22、32的软化点、例如在低于250℃的加热状态下与硅进行阳极接合。
直接接合条件根据光学晶片20W、30W的材料和间隔物晶片29W的材料适当地选择。例如,在表面活化接合的活化中可以使用等离子体照射处理。另外,压接条件例如从压力:0.1N/mm2~10N/mm2、时间:1分钟~1小时、温度:室温~200℃的条件中进行选择。
光学晶片40W和间隔物晶片39W、49W也通过与光学晶片30W等相同的方法进行直接接合。全部晶片可以同时进行接合、也可以依次进行接合。此外,接合晶片10W的多个晶片也可以通过不同的方法进行直接接合。例如,可以将光学晶片20W、30W与间隔物晶片29W进行表面活化接合,将光学晶片30W、40W与间隔物晶片39W、49W进行阳极接合。另外,也可以将树脂透镜配设在预先接合了间隔物晶片的玻璃晶片上。
需要说明的是,构成未配设有树脂透镜的光路的间隔物晶片39W、49W可以通过粘接剂进行粘接。但是,为了防止水分渗入到光路中,优选按照与光学晶片30W同样的方式进行直接接合。
<步骤S30>摄像部配设工序
如图7所示,在接合晶片10W的后面10SB接合多个摄像部50的前面50SA。
在摄像部50的制作方法中,首先在半导体晶片上通过公知的半导体制造方法形成CMOS受光元件等受光部53。之后制作贯通配线(未图示),由此制作受光部53与背面50SB的外部电极54连接的摄像元件晶片(未图示)。
利用粘接层(未图示)将玻璃罩晶片与摄像元件晶片接合,之后进行切割,由此制作具有摄像元件51和玻璃罩52的摄像部50。也可以在制作贯通配线之前将玻璃罩晶片与摄像元件晶片接合。
<步骤S40>单片化工序
通过接合有多个摄像部50的接合晶片10W的切割而制作出图3所示的具有光学部10和摄像部50的摄像装置1。在利用切割锯等进行了单片化的光学部10的四侧面10SS上具有微细的凹凸即切割痕。即,作为晶片级结构体的光学部10的四侧面10SS为切割面。构成光学部10的多个光学元件以及间隔物的与光轴O正交的截面的外形形状和外部尺寸相同。多个光学元件20等全部为长方体,光轴正交方向的截面为相同形状且为相同尺寸,因此光学部10为四棱柱。
单片化工序例如也可以为通过激光切割进行的切割工序、通过喷砂或蚀刻来形成切割槽的工序。
需要说明的是,摄像装置1中,摄像部50的光轴正交方向的截面与光学部10的光轴正交方向的截面为大致相同的形状且为大致相同的尺寸,但形状和尺寸中的至少一者也可以不同。
为了将摄像装置1细径化,优选摄像部50的光轴正交方向的截面的尺寸为光学部10的光轴正交方向的截面的尺寸以下,摄像部50被收纳在将光学部10的入射面10SA沿光轴方向延长的空间内。
另外,也可以通过将包含多个摄像部的摄像晶片与接合晶片10W直接接合或粘接之后进行切割来制作摄像装置1。即,可以在摄像部配设工序S30中将包含多个摄像部的摄像晶片配设在接合晶片10W上,在单片化工序S40中对包含多个摄像部的摄像晶片和接合晶片10W进行切割。这种情况下,摄像部50的光轴正交方向的截面与光学部10的光轴正交方向的截面为相同形状且为相同尺寸。
通过上述制造方法,能够容易且大量地制作细径且耐湿性优异的摄像装置1。摄像装置1被配设在内窥镜9的硬性前端部90A。
需要说明的是,玻璃罩52相当于以玻璃板作为基体的光学元件。换言之,玻璃罩晶片也是光学晶片。
即,在间隔物晶片被夹在玻璃罩晶片与包含多个树脂透镜的复合透镜晶片之间的状态下、在低于树脂透镜的软化点的温度下进行直接接合,由此制作配设有多个树脂透镜的空间被气密密封的接合晶片。
可以在将不包含玻璃罩的多个摄像元件51粘接在包含玻璃罩晶片的接合晶片上之后进行单片化。另外,也可以通过将预先设有多个摄像元件51的玻璃罩晶片与复合透镜晶片接合来制作接合晶片,将该接合晶片进行单片化。
需要说明的是,为了防止外部光进入到光路中,优选将摄像装置1的侧面用遮光材料覆盖。在遮光材料兼为耐湿材料的情况下,摄像装置1的耐湿性优异,因此能够将该遮光材料(耐湿材料)薄膜化,不会有损于细径化。
如图8所示,间隔物29等中,与光轴O正交的截面的外形为矩形,而光路区域OS为圆柱形。并且,间隔物29的上下面的整个面为接合面AS,与光学元件20、30在其间未夹有粘接剂等其他部件的情况下进行接合。需要说明的是,由间隔物29规定的光路区域OS并不限于圆柱形,也可以为例如棱柱形、椭圆柱形或其他形状。
在使用粘接剂将间隔物与两个光学元件粘接的情况下,粘接剂可能会渗入到光路区域OS中,因此为了确保大的粘接面积,需要增大外部尺寸。
在摄像装置1中,由于间隔物的上下面的整个面成为接合面,因此接合强度高,并且粘接剂不会侵入到内周的光路区域OS中。摄像装置1中,能够将光路区域OA与接合面AS的间隔设计得很小,因此外部尺寸小、为细径。例如,光路区域OA与接合面AS的间隔可以设定为作为定位公差的数μm~100μm。包含摄像装置1的内窥镜9由于硬性前端部90A为细径,因此具有低侵袭性。
需要说明的是,如图9所示,间隔物29中,与光轴O正交的截面的外形也可以是角部进行了倒角的多边形(八边形),也可以为圆形。即,摄像装置1的外形可以是与光轴O正交的截面小于四棱柱的多棱柱、也可以是圆柱。
<第2实施方式>
以下说明的第2实施方式~第4实施方式的内窥镜用摄像装置1A~1C和包含摄像装置1A~1C的内窥镜9A~9C与摄像装置1或内窥镜9类似、具有相同的功能,因此对于功能相同的构成要素标注相同的标号,并省略说明。
图10所示的第2实施方式的内窥镜用摄像装置1A中,光学部10A包含三个光学元件20A、30A、40以及一个间隔物39。光学元件20A是具有凹透镜和间隔物的功能的玻璃部件。光学元件30A以玻璃板31为基体,在第3主面31SA上配设有树脂透镜32A,在第4主面31SB上配设有树脂透镜32B。光学元件40是具有红外线屏蔽功能的红外截止滤光片元件。
另外,摄像部50的与光轴O正交的截面的外部尺寸小于光学部10A。因此,光学部10A的侧面10SS与摄像部50的侧面50SS不位于相同平面上。
摄像装置1A与第1实施方式的摄像装置1具有相同的效果,并且可以省略间隔物29,因此能够简化结构,容易制造。
<第3实施方式>
在图11所示的本实施方式的内窥镜用摄像装置1B中,间隔物29B、39B、49B由与玻璃板21、31、40相同种类的玻璃构成。
因此,玻璃板21、31、40与间隔物29B、39B、49B能够容易地直接接合。另外,由于玻璃板21、31、40与间隔物29B、39B、49B的热膨胀系数α相同,因此摄像装置1B和内窥镜9B的可靠性不会由于制造时和使用时的温度变化而降低。
需要说明的是,在第3实施方式中,只要至少将配设有树脂透镜22、32的空间气密密封的间隔物29B由与玻璃板21、31相同种类的玻璃构成即可。例如,间隔物39B、49B可以由硅构成。
需要说明的是,除了间隔物29B以外的间隔物只要能够与光学元件的玻璃板容易地直接接合并且热膨胀系数α为玻璃板的热膨胀系数α的50%以上200%以下即可,可以为各种无机材料、例如氮化硅等陶瓷或者金、钛、铝等金属。
<第4实施方式>
图12所示的本实施方式的内窥镜用摄像装置1C中,例如在以硅作为母材的间隔物29C、39C、49C的接合面上形成有氧化硅层29S、39S、49S。
例如,如图13所示,在间隔物29C的制造方法中,在晶片制作工序S10中,在蚀刻工序S15之后具有将间隔物晶片29W进行表面氧化而形成间隔物晶片29BW的氧化工序(步骤S16)。
氧化工序S16为氧等离子体处理或氧化气氛下的加热处理。
之后,在接合工序的表面活化工序(步骤S25)中,形成有氧化硅层29S的间隔物晶片29BW的接合面29SS1的表面被稍微去除。因此,间隔物晶片29CW的接合面29SS1的氧化硅层29S的厚度T29B比内面29SS2的氧化硅层29S的厚度T29A薄。
换言之,接合面的氧化物层的厚度比内面的氧化物层的厚度薄的间隔物可以视作通过表面活化接合进行了接合。另外,在间隔物的侧面未形成氧化层的光学部10C可以视作通过接合晶片的单片化而制作的晶片级光学部。
内窥镜用摄像装置1C中,例如将作为氧化物的玻璃板21、31与间隔物29C等的氧化层进行接合,因此容易进行直接接合、特别是容易进行表面活化接合,接合可靠性高。需要说明的是,间隔物29C等的氧化层是间隔物29C的硅发生了氧化的层,不能被视作间隔物29C的另一部件。即,玻璃板21、31与间隔物29C在其间未夹有其他部件的情况下进行了接合。
内窥镜用摄像装置1C中,光学元件40C在由玻璃构成的红外截止滤光片基板40上配设有树脂透镜42。此外,摄像部50的玻璃罩52与间隔物49S直接接合。
即,树脂透镜42被气密密封在由红外截止滤光片基板40、玻璃罩52和间隔物49S包围的空间中。
需要说明的是,间隔物晶片29C等只要是在氧化工序S16中在表面形成氧化层的无机材料即可,并不限于硅,例如也可以为铝或钛。
包含摄像装置1A~1C的内窥镜9A~9C除了具有内窥镜9所具有的效果以外,还具有摄像装置1A~1C所具有的效果,这一点是不言而喻的。
本发明并不限于上述的实施方式等,可以在不脱离发明主旨的范围内进行各种变更、组合和应用。
标号的说明
1、1A~1C···内窥镜用摄像装置
8···内窥镜系统
9、9A~9C···内窥镜
10···光学部
10W···接合晶片
20、30、40···光学元件
20W、30W、40W···光学晶片
21、31、40···玻璃板
21W、31W···玻璃晶片
22、32···树脂透镜
29、39、49···间隔物
29S、39S、49S···氧化硅层
29SS1、29SS1···接合面
29SS2···内面
29W、39W、49W···间隔物晶片
50···摄像部
51···摄像元件
52···玻璃罩
Claims (14)
1.一种内窥镜用摄像装置的制造方法,其特征在于,其具备下述工序:
晶片制作工序,制作多个光学晶片以及由无机材料构成的至少一个间隔物晶片,该多个光学晶片分别以玻璃晶片作为基体,至少任一个光学晶片为包含多个树脂透镜的复合透镜晶片,该至少一个间隔物晶片分别包含多个间隔物;
接合工序,在所述间隔物晶片被夹在两个所述光学晶片之间的状态下,在低于所述多个树脂透镜的软化点的温度下进行直接接合,由此制作配设有所述多个树脂透镜中的各透镜的空间被气密密封的、包含所述多个光学晶片和至少一个所述间隔物晶片的接合晶片;
摄像部配设工序,将多个摄像部配设于所述接合晶片;以及
单片化工序,通过对配设有所述多个摄像部的所述接合晶片进行切割来制作包括光学部和摄像部的内窥镜用摄像装置,该光学部具备分别以玻璃板作为基体的至少两个光学元件、以及分别配置在所述至少两个光学元件之间的至少一个间隔物。
2.如权利要求1所述的内窥镜用摄像装置的制造方法,其特征在于,所述间隔物晶片的热膨胀系数为所述玻璃晶片的热膨胀系数的50%以上200%以下。
3.如权利要求1或2所述的内窥镜用摄像装置的制造方法,其特征在于,所述间隔物晶片由与所述玻璃晶片相同种类的玻璃构成。
4.如权利要求1或2所述的内窥镜用摄像装置的制造方法,其特征在于,在所述晶片制作工序中,所述间隔物晶片通过对硅晶片进行蚀刻加工的蚀刻工序来制作。
5.如权利要求4所述的内窥镜用摄像装置的制造方法,其特征在于,在所述晶片制作工序中,所述间隔物晶片通过在所述蚀刻工序后对表面进行氧化的氧化工序来制作。
6.一种内窥镜用摄像装置,其特征在于,
该内窥镜用摄像装置具备:
光学部,其具备分别以玻璃板作为基体的至少两个光学元件、以及配置在所述两个光学元件之间的由无机材料构成的至少一个间隔物,所述两个光学元件中的至少任一个为包含树脂透镜的复合透镜元件;以及
摄像部,其接收所述光学部进行聚光而得到的被摄体像,
通过所述光学元件与所述间隔物进行直接接合,配设有所述树脂透镜的空间被气密密封。
7.如权利要求6所述的内窥镜用摄像装置,其特征在于,
所述光学元件与所述间隔物中,与光轴正交的截面的外部尺寸相同;
所述光学元件和所述间隔物中,它们的侧面为切割面;
所述间隔物具有构成光路区域的贯通孔。
8.如权利要求7所述的内窥镜用摄像装置,其特征在于,所述贯通孔为圆柱形。
9.如权利要求7或8所述的内窥镜用摄像装置,其特征在于,所述间隔物的热膨胀系数为所述玻璃板的热膨胀系数的50%以上200%以下。
10.如权利要求6至9中任一项所述的内窥镜用摄像装置,其特征在于,所述间隔物由与所述玻璃板相同种类的玻璃构成。
11.如权利要求6至9中任一项所述的内窥镜用摄像装置,其特征在于,所述间隔物由硅构成。
12.如权利要求11所述的内窥镜用摄像装置,其特征在于,在所述间隔物的接合面和内面形成有氧化硅层,在所述间隔物的侧面未形成所述氧化硅层。
13.如权利要求12所述的内窥镜用摄像装置,其特征在于,所述间隔物中,所述接合面的所述氧化硅层的厚度比所述内面的所述氧化硅层的厚度薄。
14.一种内窥镜,其特征在于,其包含权利要求6至13中任一项所述的内窥镜用摄像装置。
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