CN113366359B - 内窥镜用摄像装置及内窥镜 - Google Patents

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Abstract

内窥镜用摄像装置(1)具备：摄像部(30)，其具有多个摄像侧面(30SS)；第一光学部(10)，其具有第一侧面(10SS)；第一粘接层(41)，其将摄像部(30)与第一光学部(10)粘接；第二光学部(20)，其具有第二侧面(20SS)；以及第二粘接层(42)，其将第二光学部(20)与第一光学部(10)粘接，多个第一侧面(10SS)具有比第二侧面(20SS)以及摄像侧面(30SS)更接近光轴(O)的第一近侧面(C10SS)，还具备覆盖第一近侧面(C10SS)、第一粘接层(41)的至少一部分以及第二粘接层(42)的密封树脂(60)。

Description

内窥镜用摄像装置及内窥镜
技术领域
本发明涉及具备层叠有多个光学元件的光学部和摄像部的内窥镜用摄像装置、以及包含具备层叠有多个光学元件的光学部和摄像部的内窥镜用摄像装置的内窥镜。
背景技术
配设于内窥镜的硬性前端部的内窥镜用摄像装置为了低侵袭化而细径化是重要的。作为高效地制造摄像装置的光学部的方法，存在如下的晶片级(wafer level)法：通过层叠分别包含多个光学元件的多个光学晶片来制作层叠光学晶片，切断层叠光学晶片，单片化为多个光学部。将通过晶片级方法制作的光学部称为晶片级光学部。
在日本特开2010-103493号公报中公开了包括晶片级光学部和摄像部的摄像装置。
为了获得规定的光学特性，晶片级光学部包括较多的光学元件。但是，一次层叠较多的晶片并不容易。通过制作分别层叠有多个晶片的2个以上的层叠晶片，并将2个以上的层叠晶片粘接，晶片级光学部的制作变得容易。
但是，通过粘接多个层叠晶片而制作的晶片级光学部的多个层叠晶片的粘接面有时会剥离，可靠性降低。
另外，如果为了改善晶片级光学部的可靠性而用密封树脂覆盖侧面，则外部尺寸变大。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2010-103493号公报
发明内容
发明要解决的问题
本发明的实施方式的目的在于，提供细径且可靠性高的内窥镜用摄像装置以及低侵袭且可靠性高的内窥镜。
用于解决问题的手段
本发明的实施方式的内窥镜用摄像装置具有：摄像部，其包含摄像元件，具有多个摄像侧面；第一光学部，其层叠有多个第一光学元件，具有多个第一侧面；第一粘接层，其粘接所述摄像部和所述第一光学部；第二光学部，其层叠有多个第二光学元件，具有多个第二侧面；以及第二粘接层，其粘接所述第二光学部和所述第一光学部，所述多个第一侧面中的至少任意一个第一侧面具有比所述第二侧面和所述摄像侧面更接近光轴的第一近侧面，所述多个第二侧面中的至少任意一个第二侧面具有比所述第一侧面和所述摄像侧面更接近所述光轴的第二近侧面，所述第一近侧面是形成于所述第一侧面的与所述光轴平行的第一槽的底面，所述第二近侧面是形成于所述第二侧面的与所述光轴平行的第二槽的底面，在从所述光轴的方向透明观察的情况下，所述第一槽和所述第二槽分别包括彼此重叠的重叠区域和彼此未重叠的非重叠区域，该内窥镜用摄像装置还具有密封树脂，所述密封树脂填充所述第一槽和所述第二槽，并且覆盖所述第一近侧面、所述第一粘接层的至少一部分以及所述第二粘接层的至少一部分。
另一实施方式的内窥镜包含内窥镜用摄像装置，所述内窥镜用摄像装置具有：摄像部，其包含摄像元件，具有多个摄像侧面；第一光学部，其层叠有多个第一光学元件，具有多个第一侧面；第一粘接层，其粘接所述摄像部和所述第一光学部；第二光学部，其层叠有多个第二光学元件，具有多个第二侧面；以及第二粘接层，其粘接所述第二光学部和所述第一光学部，所述多个第一侧面中的至少任意一个第一侧面具有比所述第二侧面和所述摄像侧面更接近光轴的第一近侧面，所述多个第二侧面中的至少任意一个第二侧面具有比所述第一侧面和所述摄像侧面更接近所述光轴的第二近侧面，所述第一近侧面是形成于所述第一侧面的与所述光轴平行的第一槽的底面，所述第二近侧面是形成于所述第二侧面的与所述光轴平行的第二槽的底面，在从所述光轴的方向透明观察的情况下，所述第一槽和所述第二槽分别包括彼此重叠的重叠区域和彼此未重叠的非重叠区域，该内窥镜用摄像装置还具有密封树脂，所述密封树脂填充所述第一槽和所述第二槽，并且覆盖所述第一近侧面、所述第一粘接层的至少一部分以及所述第二粘接层的至少一部分。
发明的效果
根据本发明的实施方式，能够提供细径且可靠性高的内窥镜用摄像装置以及低侵袭且可靠性高的内窥镜。
附图说明
图1是实施方式的内窥镜的外观图。
图2是第一实施方式的内窥镜用摄像装置的立体图。
图3是第一实施方式的内窥镜用摄像装置的分解剖视图。
图4是第一实施方式的内窥镜用摄像装置的第一光学部的剖视图。
图5是第一实施方式的内窥镜用摄像装置的第二光学部的剖视图。
图6是用于说明第一实施方式的内窥镜用摄像装置的层叠状态的截面示意图。
图7是第一实施方式的变形例1的内窥镜用摄像装置的立体图。
图8是第一实施方式的变形例1的内窥镜用摄像装置的第一光学部的剖视图。
图9是第一实施方式的变形例1的内窥镜用摄像装置的第二光学部的剖视图。
图10A是第一实施方式的变形例2的内窥镜用摄像装置的第一光学部的剖视图。
图10B是第一实施方式的变形例2的内窥镜用摄像装置的第二光学部的剖视图。
图10C是用于说明第一实施方式的变形例2的内窥镜用摄像装置的层叠状态的截面示意图。
图11A是第一实施方式的变形例3的内窥镜用摄像装置的第一光学部的剖视图。
图11B是第一实施方式的变形例3的内窥镜用摄像装置的第二光学部的剖视图。
图11C是用于说明第一实施方式的变形例3的内窥镜用摄像装置的层叠状态的剖面示意图。
图12是第二实施方式的内窥镜用摄像装置的分解剖视图。
图13A是第二实施方式的内窥镜用摄像装置的第一光学部的剖视图。
图13B是第二实施方式的内窥镜用摄像装置的第二光学部的剖视图。
图13C是用于说明第二实施方式的内窥镜用摄像装置的层叠状态的截面示意图。
图14是用于说明第二实施方式的内窥镜用摄像装置的第一光学部的制造方法的俯视图。
图15是用于说明第二实施方式的内窥镜用摄像装置的第二光学部的制造方法的俯视图。
图16是第三实施方式的内窥镜用摄像装置的立体图。
图17是第三实施方式的内窥镜用摄像装置的剖视图。
具体实施方式
＜内窥镜＞
如图1所示，本发明的实施方式的内窥镜9、9A～9E包括：插入部8B，其在硬性的前端部8A配设有内窥镜用摄像装置1、1A～1E(以下，也称为“摄像装置1、1A～1E”)；操作部8C，其配设于软性的插入部8B的基端侧；以及通用线缆8D，其从操作部8C延伸出来。摄像装置1配设于内窥镜9的插入部8B的前端部8A，输出摄像信号。从摄像装置1输出的摄像信号经由在通用线缆8D中贯穿插入的线缆而向处理器传送。另外，从处理器向摄像装置1的驱动信号也经由在通用线缆8D中贯穿插入的线缆而传输。
如后所述，摄像装置1、1A～1E的光轴正交方向的外部尺寸小、高性能且容易制造。因此，内窥镜9、9A～9E为低侵袭、高性能且容易制造。另外，内窥镜9、9A～9E可以是插入部为硬性的硬性镜，其用途可以是医疗用也可以是工业用。
＜第一实施方式＞
如图2、图3所示，本实施方式的内窥镜用摄像装置1具备第一光学部10、第二光学部20、摄像部30、第一粘接层41、第二粘接层42以及密封树脂60。
此外，在以下的说明中，基于各实施方式的附图是示意性的，各部分的厚度与宽度的关系、各个部分的厚度的比率以及相对角度等与现实不同。在附图的相互之间有时也包含相互的尺寸的关系、比率不同的部分。有时省略一部分构成要素的图示。例如，省略第一光学部10以及第二光学部20的构造的图示。将沿着光轴接近被摄体的方向称为“前”，将接近摄像部30的方向称为“后”。
摄像部30包括摄像元件31和玻璃罩35。摄像元件31具有由CCD等构成的受光部32。摄像元件31可以是表面照射型图像传感器或背面照射型图像传感器中的任一种。另外，摄像部30也可以不具备保护摄像元件31的受光部32的玻璃罩35。摄像部30是具有4个摄像侧面30SS的大致长方体。
第一光学部10是层叠有多个光学元件11～13的晶片级层叠光学系统。第二光学部20是层叠有多个光学元件21～24的晶片级层叠光学系统。
第一光学部10是具有4个第一侧面10SS的大致长方体。在4个第一侧面10SS各自的中央部分别具有第一槽C10。通过相邻的2个第一侧面10SS的2个第一槽C10，第一光学部10具有向角部突出的半岛形状的凸部。第一槽C10与光轴O平行。将比第一侧面10SS和摄像侧面30SS更接近光轴O的槽C10的、与光轴平行的底面称为第一近侧面C10SS。
第二光学部20是具有4个第二侧面20SS的大致长方体。在4个第二侧面20SS各自的端边部分具有第二槽C20。即，在相邻的2个第二侧面20SS的棱线部形成有第二槽C20的第二光学部20中，在角部存在切口。将与光轴O平行、且比第二侧面20SS和摄像侧面30SS更靠近光轴O的第二槽C20的、与光轴平行的底面称为第二近侧面C20SS。
第二光学部20与第一光学部10一起构成在摄像元件31上成像被摄体像的摄像光学系统19。由于第一槽C10和第二槽C20形成在光路的外侧，因此不会对摄像光学系统19的光学特性造成不良影响。
例如，光学元件包括玻璃板和树脂透镜。另外，另外的光学元件是具有阻断红外线的功能的红外线截止滤波器元件。第一光学部10和第二光学部20的结构根据摄像装置的规格来设计。
第一粘接层41粘接摄像部30和第一光学部10。第二粘接层42将第二光学部20粘接于第一光学部10的光学前侧(与摄像部30相反的一侧)。第一粘接层41和第二粘接层42是配设在光路上的透明的紫外线固化型树脂。
在第一槽C10和第二槽C20中配设有密封树脂60。填充第一槽C10的密封树脂60改善了多个光学元件11～13的粘接强度。填充第二槽C20的密封树脂60改善了多个光学元件21～24的粘接强度。
并且，在从光轴O的方向进行透明观察的情况下，第一槽C10和第二槽C20分别包含彼此重叠的重叠区域(重叠区域)和彼此未重叠的非重叠区域(非重叠区域)。因此，如图6所示，密封树脂60在从光轴O的方向透明观察的情况下，填充于第一槽C10中的密封树脂60(10)和填充于第二槽C20中的密封树脂60(20)包含两者重叠的密封树脂60W(10、20)。换言之，密封树脂60(10)与密封树脂60(20)在密封树脂60W(10、20)中相连。这样连接的密封树脂60(10)和密封树脂60(20)改善了第一光学部10和第二光学部20的粘接强度。
由于密封树脂60填充在第一槽C10及第二槽C20中，因此不会因配设密封树脂60而使摄像装置1的光轴正交方向的外部尺寸变大。即，作为密封树脂60的侧面的树脂侧面60SS与第一侧面10SS以及第二侧面20SS之间没有阶梯差。
密封树脂60不仅覆盖作为第一槽C10的底面的第一近侧面C10SS，还覆盖第一粘接层41的侧面的一部分以及第二粘接层42的侧面的整个面。通过被密封树脂60覆盖，从而第一粘合层41以及第二粘合层42也防止了水分的进入。
摄像装置1通过密封树脂60改善了可靠性，但是，是与未配置密封树脂60的摄像装置相同的外部尺寸。因此，包含摄像装置1的内窥镜9是低侵袭的。
另外，密封树脂60(10)与密封树脂60(20)相连的区域的密封树脂60覆盖将第一光学部10与第二光学部20粘接的第二粘接层42的侧面的整个面。因此，不仅改善了第二粘接层42的粘接强度，还具有防止水分进入第二粘接层42的效果。
例如，第一槽C10在将包含多个第一光学部10的第一层叠晶片切断后形成。也可以是，在包含多个第一光学部10的第一层叠晶片的相邻的第一光学部10之间形成规定形状的第一贯通孔之后，沿着跨越第一贯通孔的切断线进行切断，由此制作具有第一槽C10的第一光学部10。
进而，也可以将包含多个第一光学部10且具有第一贯通孔的第一层叠晶片、包含多个第二光学部20且具有第二贯通孔的第二层叠晶片和摄像晶片通过第二粘接层42粘接后，在第一贯通孔和第二贯通孔中填充密封树脂60，然后进行切断。由于第一贯通孔与第二贯通孔连通，因此密封树脂60的填充容易。
摄像装置1在2个晶片级光学部(第一光学部10、第二光学部20)的侧面配设有密封树脂60，但为细径。光学元件11～23的粘接强度、光学元件21～24的粘接强度以及第二粘接层42的粘接强度通过跨越第一槽C10以及第二槽C20而配设的密封树脂60得到改善，因此摄像装置1的可靠性高。包含摄像装置1的内窥镜9的可靠性高。
另外，即使是包含3个以上的晶片级光学部的摄像装置，只要其中的至少2个晶片级光学部具有与摄像装置1的第一光学部10和第二光学部20相同的结构，当然也具有与摄像装置1相同的效果。
＜第一实施方式的变形例＞
第一实施方式的变形例1～3的内窥镜用摄像装置1A～1C与内窥镜用摄像装置1类似且具有相同的效果，因此对相同功能的结构要素标注相同的标号并省略说明。
＜第一实施方式的变形例1＞
在图7～图9所示的第一实施方式的变形例1的内窥镜用摄像装置1A中，第一光学部10A的第一槽C10的深度D10A大于第二光学部20的第二槽C20的深度D20。
如图8及图9所示，配设在比第二光学部20更靠近摄像部30的位置的第一光学部10A的光路区域OR比第二光学部20的光路区域OR小。
第一槽C10比第二槽C20深，但不会对光路区域OR造成影响。填充在深槽中的密封树脂60的强度大于填充在浅槽中的密封树脂60的强度。
因此，内窥镜用摄像装置1A与内窥镜用摄像装置1相比可靠性更高。
另外，如图8所示，第一光学部10A的4个第一槽C10的深度D10A不相同。即，第一光学部10A以及第二光学部20各自的多个槽的深度也可以不同。
＜第一实施方式的变形例2、3＞
图10A、图10B所示的第一实施方式的变形例2的内窥镜用摄像装置1B仅在第一光学部10B的4个第一侧面10SS中的1个第一侧面10SS具有填充有密封树脂60的第一槽C10。第二光学部20C仅在4个第二侧面20SS中的1个第二侧面20SS的角部具有填充有密封树脂60的第二槽C20。另外，在第二光学部20B中，存在没有填充有密封树脂60的第一槽C10的第二侧面20SS。如图10C所示，配设于第一槽C10的密封树脂60和配设于第二槽C20的密封树脂60包含两者重叠的密封树脂60W。
在图11A、图11B所示的第一实施方式的变形例3的内窥镜用摄像装置1C中，第一光学部10C在2个第一侧面10SS具有填充有密封树脂60的第一槽C10C。第一槽C10C的与光轴平行的底面的光轴正交方向的截面由曲线以及直线构成。第二光学部20C在角部具有填充有密封树脂60的第二槽C20。第二槽C20的与光轴平行的底面的光轴正交方向的截面由曲线构成。如图11C所示，配设于第一槽C10的密封树脂60和配设于第二槽C20的密封树脂60包含两者重叠的密封树脂60W。
实施方式的内窥镜用摄像装置只要在第一光学部的多个第一侧面中的至少任意一个第一侧面具有至少1个所述第一槽，在第二光学部的多个第二侧面中的至少任意一个第二侧面具有至少1个所述第二槽即可。另外，槽的底面及侧面的光轴正交方向的截面可以是直线，也可以是曲线。
此外，密封树脂60覆盖第一粘接层41的侧面的至少一部分以及第二粘接层42的侧面的至少一部分。
＜第二实施方式＞
第二实施方式的内窥镜用摄像装置1D与内窥镜用摄像装置1类似且具有相同的效果，因此对相同功能的结构要素标注相同的标号并省略说明。
图12和图13A～图13C所示的第二实施方式的内窥镜用摄像装置1D的第一光学部10D和第二光学部20D为大致圆筒形，在各自的外周面形成有槽，该槽的与光轴O正交的各个截面的外周为曲率半径相同的多个圆弧。槽的与光轴O平行的底面成为近侧面C10DSS、C20DSS。
如图14所示，通过层叠光学晶片并切断层叠光学晶片10DW，制作第一光学部10D。例如，在使用激光进行切断的情况下，能够将切断线CL设为曲线。在层叠光学晶片10DW的切断中，沿着由半径R的圆构成的切断线CL进行切断，因此制作出图13A所示的第一光学部10D。
如图15所示，第二光学部20D也与第一光学部10D同样地，沿着由半径R的圆构成的切断线CL切断层叠光学晶片20DW。由于切断线CL的配置与第一光学部10D不同，因此制作出图13B所示的第二光学部20D。
第一光学部10D和第二光学部20D在切断层叠光学晶片时，能够同时形成侧面的槽，因此内窥镜用摄像装置1D比内窥镜用摄像装置1容易制造。另外，由于摄像装置1D为圆筒形，因此直径比摄像装置1的直径小。
＜第三实施方式＞
第三实施方式的内窥镜用摄像装置1E与内窥镜用摄像装置1类似且具有相同的效果，因此对相同功能的结构要素标注相同的标号并省略说明。
在图16和图17所示的内窥镜用摄像装置1E中，第一光学部10E的4个第一侧面10SS的整个面是比第二侧面20SS和摄像侧面30SS更接近光轴O的第一近侧面C10SS。换言之，在4个第一侧面10SS的整个面具有第一槽C10。
另一方面，在第二光学部20E的4个第二侧面20SS未形成槽。
填充于第一槽C10的密封树脂60不仅覆盖第一近侧面C10SS，还覆盖第一粘接层41的侧面的整个面以及第二粘接层42的侧面的整个面。
在内窥镜用摄像装置1E中，第一粘接层41和第二粘接层42的粘接强度比摄像装置1E进一步得到改善。并且，第一粘接层41和第二粘接层42的侧面的整个面被耐湿性良好的密封树脂60覆盖，因此内窥镜用摄像装置1E的耐湿性优异。
特别是，为了调整光路长度，第一粘接层41有时变厚。但是，由于第一粘接层41被密封树脂60覆盖，因此内窥镜用摄像装置1E的耐湿性不会劣化。
另外，包含摄像装置1A～1E的内窥镜9A～9E当然具有内窥镜9的效果，还具有各个摄像装置1A～1E的效果。
本发明并不限定于上述的实施方式等，在不脱离发明的主旨的范围内能够进行各种变更、组合以及应用。
标号说明
1、1A～1E···内窥镜用摄像装置
9、9A～9E···内窥镜
10...第一光学部
10SS...第一侧面
19...摄像光学系统
20E...第二光学部
20SS...第二侧面
30...摄像部
30SS...摄像侧面
31...摄像元件
41...第一粘接层
42...第二粘接层
60...密封树脂
C10···第一槽
C10SS···第一近侧面
C20···第二槽
C20SS···第二近侧面

Claims (6)

1.一种内窥镜用摄像装置，其特征在于，
该内窥镜用摄像装置具有：
摄像部，其包含摄像元件，具有多个摄像侧面；
第一光学部，其层叠有多个第一光学元件，具有多个第一侧面；
第一粘接层，其粘接所述摄像部和所述第一光学部；
第二光学部，其层叠有多个第二光学元件，具有多个第二侧面；以及
第二粘接层，其粘接所述第二光学部和所述第一光学部，
所述多个第一侧面中的至少任意一个第一侧面具有比所述第二侧面和所述摄像侧面更接近光轴的第一近侧面，
所述多个第二侧面中的至少任意一个第二侧面具有比所述第一侧面和所述摄像侧面更接近所述光轴的第二近侧面，
所述第一近侧面是形成于所述第一侧面的与所述光轴平行的第一槽的底面，
所述第二近侧面是形成于所述第二侧面的与所述光轴平行的第二槽的底面，
在从所述光轴的方向透明观察的情况下，所述第一槽和所述第二槽分别包括彼此重叠的重叠区域和彼此未重叠的非重叠区域，
该内窥镜用摄像装置还具有密封树脂，所述密封树脂填充所述第一槽和所述第二槽，并且覆盖所述第一近侧面、所述第一粘接层的至少一部分以及所述第二粘接层的至少一部分。
2.根据权利要求1所述的内窥镜用摄像装置，其特征在于，
所述密封树脂的树脂侧面与所述第一侧面、所述第二侧面以及所述摄像侧面之间没有阶梯差。
3.根据权利要求1所述的内窥镜用摄像装置，其特征在于，
所述第一槽比所述第二槽深。
4.根据权利要求1所述的内窥镜用摄像装置，其特征在于，
在所述第一光学部的所述多个第一侧面分别具有至少1个所述第一槽，
在所述第二光学部的所述多个第二侧面分别具有至少1个所述第二槽。
5.根据权利要求1所述的内窥镜用摄像装置，其特征在于，
所述第一光学部和所述第二光学部的与所述光轴正交的各个截面的外周由曲率半径相同的多个圆弧构成。
6.一种内窥镜，其特征在于，
该内窥镜包含内窥镜用摄像装置，
该内窥镜用摄像装置具有：
摄像部，其包含摄像元件，具有多个摄像侧面；
第一光学部，其层叠有多个第一光学元件，具有多个第一侧面；
第一粘接层，其粘接所述摄像部和所述第一光学部；
第二光学部，其层叠有多个第二光学元件，具有多个第二侧面；以及
第二粘接层，其粘接所述第二光学部和所述第一光学部，
所述多个第一侧面中的至少任意一个第一侧面具有比所述第二侧面和所述摄像侧面更接近光轴的第一近侧面，
所述多个第二侧面中的至少任意一个第二侧面具有比所述第一侧面和所述摄像侧面更接近所述光轴的第二近侧面，
所述第一近侧面是形成于所述第一侧面的与所述光轴平行的第一槽的底面，
所述第二近侧面是形成于所述第二侧面的与所述光轴平行的第二槽的底面，
在从所述光轴的方向透明观察的情况下，所述第一槽和所述第二槽分别包括彼此重叠的重叠区域和彼此未重叠的非重叠区域，
该内窥镜用摄像装置还具有密封树脂，所述密封树脂填充所述第一槽和所述第二槽，并且覆盖所述第一近侧面、所述第一粘接层的至少一部分以及所述第二粘接层的至少一部分。
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