WO2020079735A1 - 内視鏡用光学装置、内視鏡、および内視鏡用光学装置の製造方法 - Google Patents

内視鏡用光学装置、内視鏡、および内視鏡用光学装置の製造方法 Download PDF

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WO2020079735A1
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convex portion
main surface
endoscope
light receiving
optical device
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PCT/JP2018/038356
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純平 米山
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オリンパス株式会社
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • A61B1/04—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor combined with photographic or television appliances
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/28—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection
    • H01L23/29—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the material, e.g. carbon
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/28—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection
    • H01L23/31—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith

Definitions

  • the present invention provides an endoscope optical device in which a first optical member and a second optical member are laminated, and an endoscope optical device in which a first optical member and a second optical member are laminated.
  • the present invention relates to an endoscope including the same, and a method for manufacturing an endoscope optical device in which a first optical member and a second optical member are laminated.
  • the optical device for an endoscope provided at the distal end of the insertion portion of the endoscope is preferably ultra-compact, for example, a dimension of several mm square in the direction orthogonal to the optical axis, in order to make it less invasive.
  • ultra-compact for example, a dimension of several mm square in the direction orthogonal to the optical axis, in order to make it less invasive.
  • An optical member such as a cover glass is adhered to the light receiving surface of the individualized image pickup device.
  • a cover glass is bonded to an image sensor having a light-receiving surface of 2 mm ⁇ 3 mm and a light-receiving portion of 1.5 mm square
  • positioning accuracy in the in-plane direction orthogonal to the optical axis is required to be 0.01 mm or less.
  • the position of the cover glass may be displaced due to the shrinkage of the resin when the transparent resin is cured.
  • a cover glass that protects the light receiving portion is accurately arranged in the in-plane directions (XY directions) in a state of covering the light receiving portion and not covering the external electrode. It's not easy.
  • a convex portion is provided on the light receiving surface of the image pickup element, and the side surface and the bottom surface of the cover glass are brought into contact with the convex portion to facilitate the cover glass and the image pickup element.
  • a positionable imaging device is disclosed.
  • the cover glass is cut according to the size of the convex portion. Further, since the cover glass is smaller than the image pickup element having a small outer size, its handling is not easy. Further, the transparent resin between the cover glass and the light receiving surface may be peeled off due to curing shrinkage.
  • the present embodiment provides a small-sized endoscope optical device that is easy to manufacture, an endoscope that includes a small-sized endoscope optical device that is easy to manufacture, and a small-sized endoscope optical device manufacturing method that is easy.
  • the purpose is to provide.
  • the endoscope optical device includes a first optical member having a first main surface and a second main surface facing the first main surface, a third main surface, and the third main surface.
  • a second optical member having a fourth main surface facing the first main surface, and the fourth main surface facing the first main surface.
  • the surface has a first convex portion
  • the fourth main surface has a second convex portion arranged closer to the optical axis than the first convex portion
  • one of the second protrusions contacts the facing main surface, and the first side face of the first protrusion and the second side face of the second protrusion contact each other. Touching.
  • the endoscope of the embodiment includes an endoscope optical device.
  • the endoscope optical device includes a first optical member having a first main surface and a second main surface facing the first main surface, a third main surface, and the third main surface.
  • a second optical member having a fourth main surface facing the first main surface, the fourth main surface facing the first main surface, and the second main surface facing the first main surface.
  • Has a first convex portion the fourth main surface has a second convex portion arranged closer to the optical axis than the first convex portion, and the first convex portion and the One of the second protrusions is in contact with the facing main surface, and the first side face of the first protrusion is in contact with the second side face of the second protrusion.
  • the first main surface of the first optical member having a first main surface and a second main surface facing the first main surface is formed on the first main surface.
  • Of the first convex portion and the second convex portion are in contact with the facing main surface of the first convex portion and the first side surface of the first convex portion.
  • a compact endoscope optical device that is easy to manufacture, an endoscope that includes a compact endoscope optical device that is easy to manufacture, and an easy compact endoscope optical device. Can be provided.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line III-III in FIG. 2 of the image pickup apparatus according to the first embodiment.
  • 6 is a flowchart illustrating a method of manufacturing the image pickup apparatus according to the first embodiment. It is a perspective view of an image sensor of an image pick-up device of modification 1 of a 1st embodiment. It is a perspective view of the cover glass of the imaging device of the modification 1 of 1st Embodiment. It is a perspective view of an image sensor of an image pick-up device of modification 2 of a 1st embodiment.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view of the image pickup apparatus according to the second embodiment taken along line IX-IX in FIG. 8.
  • FIG. 13 is a top transparent view of an image pickup apparatus of Modification 1 of the second embodiment. It is a top side transparent figure of the optical device of the modification 2 of 2nd Embodiment.
  • FIG. 9 is a flowchart for explaining a method of manufacturing the image pickup apparatus according to the third embodiment.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view for describing the method for manufacturing the image pickup device according to the third embodiment.
  • the endoscope 9 of the embodiment shown in FIG. 1 constitutes an endoscope system 6 with a processor 5A, a monitor 5B.
  • the endoscope 9 includes an insertion portion 3, a grip portion 4 arranged at the proximal end portion of the insertion portion 3, a universal cord 4B extending from the grip portion 4, and a universal cord 4B at the proximal end portion.
  • the connector 4C is provided.
  • the insertion portion 3 includes a tip portion 3A, a bendable portion 3B extending from the tip portion 3A for changing the direction of the tip portion 3A, and a flexible portion 3C extended from the bending portion 3B.
  • the grasping portion 4 is provided with a rotating angle knob 4A which is an operating portion for an operator to operate the bending portion 3B.
  • the universal cord 4B is connected to the processor 5A by the connector 4C.
  • the processor 5A controls the entire endoscope system 6 and performs signal processing on the image pickup signal and outputs it as an image signal.
  • the monitor 5B displays the image signal output by the processor 5A as an endoscopic image.
  • the endoscope 9 is a flexible endoscope, it may be a rigid endoscope.
  • the endoscope 9 may be medical or industrial.
  • the imaging device 1 which is an optical device for an endoscope is arranged.
  • the image pickup apparatus 1 includes an image pickup element 10 and a cover glass 20.
  • the imaging device 1 is small and easy to manufacture. Therefore, the endoscope 9 is minimally invasive and easy to manufacture.
  • the endoscope optical device includes an image pickup device 10 that is a first optical member and a cover glass 20 that is a second optical member. Is.
  • the image sensor 10 has a first main surface 10SA that is a light-receiving surface and a second main surface 10SB that faces the first main surface 10SA.
  • the image sensor 10 is a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) image sensor, a CCD (Charge Coupled Device), or the like.
  • the light receiving portion 11 is formed on the first main surface 10SA of the image pickup device 10, and the image pickup device 10 picks up an image of a subject and outputs an image pickup signal.
  • a plurality of external electrodes 12 connected to the light receiving unit 11 are arranged on the outer periphery of the light receiving unit 11.
  • the cover glass 20 has a third main surface 20SA that is an incident surface and a fourth main surface 20SB that faces the third main surface 20SA.
  • the fourth main surface 20SB of the cover glass 20 faces the first main surface 10SA of the image sensor 10.
  • the cover glass 20 covers the entire light receiving portion 11 of the image sensor 10, but does not cover any of the external electrodes 12.
  • a conductor wire for transmitting electric power or a control signal to the image sensor 10 or a conductor wire for transmitting an image signal output from the image sensor 10 is joined to each of the plurality of external electrodes 12.
  • a frame-shaped first convex portion 15 that surrounds the light receiving portion 11 is provided on the first main surface 10SA of the image pickup device 10.
  • a frame-shaped second convex portion 25 surrounding the light receiving portion 11 is provided on the fourth main surface 20SB of the cover glass 20. That is, the first convex portion 15 and the second convex portion 25 have a frame shape surrounding the light receiving unit 11.
  • Both the first convex portion 15 and the second convex portion 25 have a rectangular outer shape in a cross section (XY plane) orthogonal to the optical axis O.
  • the first protrusion 15 has inner dimensions (distance between the opposing outer surfaces 15SSB) of the cross section of W15X and W15Y, and a height of H15.
  • the second convex portion 25 has an outer dimension of the cross section (interval between the opposing inner side surfaces 25SSA) of W25X and W25Y and a height of H25.
  • Inner dimensions W15X and W15Y of the first protrusion 15 are substantially the same as outer dimensions W25X and W25Y of the second protrusion 25.
  • the fourth main surface 20SB of the cover glass 20 When the fourth main surface 20SB of the cover glass 20 is arranged on the first main surface 10SA of the image sensor 10, the four first side surfaces (inner side surfaces) 15SSA of the first projection 15 have the second projections.
  • Four second side surfaces (outer surface) 25SSB of 25 abut.
  • the second convex portion 25 is arranged at a position closer to the optical axis O than the first convex portion 15, and each of the four second side surfaces of the second convex portion 25 has the first Abuts on each of the four first side surfaces of the convex portion 15. That is, the second convex portion 25 on the fourth main surface 20SB of the cover glass 20 is fitted into the first convex portion 15 on the first main surface 10SA of the image pickup device 10 in a state of fitting closely. Therefore, it is temporarily fixed.
  • the relative position of the image sensor 10 and the cover glass 20 in the direction orthogonal to the optical axis is defined. Further, the cover glass 20A is temporarily fixed. Therefore, there is no possibility that the cover glass 20A will move after the cover glass 20A is provided on the first main surface 10SA and before it is fixed by, for example, an ultraviolet curable resin.
  • the height H15 of the first convex portion 15 is larger than the height H25 of the second convex portion 25. Therefore, the first convex portion 15 contacts the fourth main surface 20SB of the facing cover glass 20, while the second convex portion 25 contacts the first main surface 10SA of the facing image sensor 10. Does not abut. Therefore, the height H15 of the first convex portion 15 defines the relative position between the image pickup device 10 and the cover glass 20 in the optical axis direction.
  • the first convex portion 15 and the second convex portion 25 are arranged on each wafer by the photolithography method, a highly accurate structure can be easily manufactured.
  • the image pickup apparatus 1 is small, it can be easily manufactured because the image pickup element 10 and the cover glass 20 can be easily and accurately aligned with each other. Further, the cover glass 20 is easy to manufacture because it is not necessary to increase the outer dimension accuracy, and the outer dimension can be made larger than the outer dimension of the image sensor 10. In particular, when the optical system including a plurality of lenses that collects light on the image sensor 10 is larger than the image sensor 10, the size of the cover glass 20 is preferably about the same as the size of the optical system.
  • the outer dimensions of the first protrusions 15 are substantially the same as the inner dimensions of the second protrusions 25, and the four outer surfaces 15SSB of the first protrusions 15 correspond to the four outer faces 15SSB of the second protrusions 25. You may contact
  • the height H15 of the first convex portion 15 and the height H25 of the second convex portion 25 may be the same, and both may be in contact with the facing main surfaces.
  • first convex portion 15 may be arranged closer to the optical axis O than the second convex portion 25.
  • one of the first convex portion 15 and the second convex portion 25 is in contact with the first main surface 10SA or the fourth main surface 20SB, and the first side surface of the first convex portion 15 is in contact. If the (inner surface / outer surface) and the second side surface (outer surface / inner surface) of the second convex portion 25 are in contact with each other, the optical axis direction and the optical axis of the image sensor 10 and the cover glass 20 Relative positions in three orthogonal directions (X axis, Y axis, Z axis) are defined.
  • the relative position of the image pickup device 10 and the cover glass 20 in the triaxial direction is defined by the first convex portion 15 and the second convex portion 25, and therefore the manufacturing is easy. is there.
  • the image pickup device 10 is manufactured by a so-called wafer level method.
  • a plurality of light receiving portions 11A and the like are arranged on a silicon wafer or the like by using a known semiconductor manufacturing technique.
  • Peripheral circuits that perform primary processing on the output signal of the light receiving unit 11A and process drive control signals may be formed on the imaging device wafer including the plurality of light receiving units 11A.
  • a plurality of external electrodes 12 connected to the light receiving portion 11A via wiring (not shown) are arranged around each light receiving portion 11A.
  • a frame-shaped first convex portion 15 is provided so as to surround each of the plurality of light receiving portions 11A of the image pickup element wafer.
  • the first convex portion 15 is, for example, a convex portion made of a polyimide resin and arranged using a photoresist.
  • the first protrusion 15 may be a metal, for example, nickel or copper, which is arranged by using an electroplating method with a photoresist as a mask.
  • the image pickup element wafer is diced into individual pieces of the image pickup element 10 having the first convex portions 15 on the first principal surface 10SA.
  • the second convex portion 25 is made of polyimide resin, nickel or copper.
  • the glass wafer is diced into individual pieces of the cover glass 20 on which the second convex portions 25 are arranged.
  • the width of the first convex portion 15 is 10 ⁇ m to 100 ⁇ m.
  • the height H15 of the first convex portion 15 is, for example, 5 ⁇ m to 20 ⁇ m.
  • the width of the second convex portion 25 may be the same as or different from the width of the first convex portion 15.
  • the height H25 of the second convex portion 25 is lower than the height H15 of the first convex portion 15 by 2 ⁇ m to 50 ⁇ m.
  • the relative position of the image pickup device 10 and the cover glass 20 in the optical axis direction, that is, the elastic modulus E15 of the first convex portion 15 that defines the interval between the first main surface 10SA and the fourth main surface 20SB is It is preferable that the elastic modulus E25 of the second convex portion 25 is equal to or larger than the elastic modulus E25 of the second convex portion 25. Since the distance between the first principal surface 10SA and the fourth principal surface does not change even when the image sensor 10 and the cover glass 20 are pressed, the elastic modulus E15 of the first convex portion 15 is the second convex. It is particularly preferable that the elastic modulus E25 of the portion 25 is larger than that.
  • Elastic modulus E (Young's modulus) is the tensile elastic modulus measured at 25 ° C based on the standard (ISO527-1, JISK7161).
  • resin phenol resin (E: 3GPa-8GPa), urea resin (E: 1GPa-5GPa), melamine resin (E: 5GPa-15GPa) , Epoxy resin (E: 3 GPa-10 GPa), silicone resin (E: 0.5 GPa-2 GPa), polyester resin (E: 1 GPa-3 GPa), silicone rubber (E: 0.01 GPa-1 GPa), and acrylic resin (E : 0.01-1 GPa).
  • the first convex portion 15 and the second convex portion 25 are selected from copper (E: 130 GPa), gold (E: 78 GPa), nickel (E: 200 GPa), which are metals, and an alloy containing them as a main component. To be done.
  • step S10 and step S20 may be reversed.
  • the first main surface 10SA of the image pickup device 10 and the fourth main surface 20SB of the cover glass 20 are arranged to face each other, and the fourth main surface 20SB to which the first convex portion 15 faces.
  • the first side surface 15SSA of the first convex portion 15 and the second side surface 25SSB of the second convex portion 25 are brought into contact with each other.
  • the relative positions of the image sensor 10 and the cover glass 20 in the optical axis direction and the optical axis orthogonal direction are defined by the first convex portion 15 and the second convex portion 25, and Since it is temporarily fixed, the small-sized imaging device 1 can be easily manufactured.
  • first convex portion 15 and the second convex portion 25 are in a frame shape surrounding the light receiving portion 11 and both are inserted and temporarily fixed, the relative position does not change after positioning.
  • the imaging devices 1A, 1B, 1C of Modifications 1, 2, and 3 of the first embodiment, or the endoscopes 9A, 9B, and 9C including the imaging devices 1A, 1B, and 1C are the same as the imaging device 1 or the endoscope 9. Since they are similar and have the same effect, the same components are denoted by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.
  • a frame-shaped first convex portion 15 surrounding the light receiving portion 11 is provided on the first main surface 10SA of the image pickup device 10A of the image pickup apparatus 1A.
  • four prisms 25A are provided as second convex portions on the fourth main surface 20SB of the cover glass 20A of the imaging device 1A.
  • the first convex portion 15 has inner dimensions (interval between the opposing inner side surfaces 15SSA) of the cross section in the direction orthogonal to the optical axis of W15X and W15Y, and a height of H15.
  • the intervals between the outer surfaces 25ASS of the two second convex portions 25A facing each other are L25X and L25Y, and the height is H25.
  • Inner dimensions W15X and W15Y of the first convex portion 15 are substantially the same as the intervals L25X and L25Y of the outer surface 25ASS of the second convex portion 25.
  • the outer surfaces 25ASS of the four second convex portions 25 of the cover glass 20A have a frame-like shape of the image sensor 10A. It comes into contact with the four first side faces (inner side faces) 15SSA of the first convex portion 15. Therefore, the relative position of the image pickup device 10A and the cover glass 20A in the direction orthogonal to the optical axis is defined and temporarily fixed.
  • the height H25 of the second convex portion 25A is lower than the height H15 of the first convex portion 15. Therefore, the height H15 of the first convex portion 15 defines the relative position between the image pickup device 10A and the cover glass 20A in the optical axis direction.
  • the relative position of the image pickup device 10A and the cover glass 20A in the direction orthogonal to the optical axis can be defined only by disposing one second convex portion 25 on the cover glass 20A. That is, the two outer surfaces 25ASS of the prism 25A may be in contact with the two inner surfaces 15ASS of one corner of the frame-shaped first protrusion 15.
  • the position in the direction orthogonal to the optical axis can be specified by only one second convex portion 25, but the position in the optical axis direction cannot be specified.
  • the cover glass 20A since the cover glass 20A is not temporarily fixed after the fourth main surface 20SB of the cover glass 20A is arranged on the first main surface 10SA of the image pickup device 10A, the cover glass 20A may move. For this reason, it is preferable that the cover glass 20A has two or more second convex portions 25 at positions facing each other across the optical axis.
  • the first convex portion of the prism is provided on the first main surface 10SA of the image sensor 10, and the frame-shaped second convex portion is provided on the fourth main surface 20SB of the cover glass 20A. Needless to say, the same effect as that of the image pickup apparatus 1A can be obtained if this is done.
  • ⁇ Modification 2 of the first embodiment> As shown in FIG. 6A, four L-shaped first convex portions 15B (15B1, 15B2, 15B3, 15B4) surrounding the light receiving portion 11 are formed on the first main surface 10SA of the image pickup device 10B of the image pickup apparatus 1B. It is arranged.
  • four cylinders 25B are provided as second protrusions on the fourth main surface 20SB of the cover glass 20B of the imaging device 1B.
  • the intervals between the opposing inner side surfaces 15BSSA in the direction orthogonal to the optical axis are L15X and L15Y, and the height is H15.
  • the intervals between the outer peripheral surfaces 25BSS of the two second convex portions 25B facing each other are L25X and L25Y, and the height is H25.
  • the intervals L15X and L15Y between the first protrusions 15 are substantially the same as the intervals L25X and L25Y between the second protrusions 25.
  • the outer peripheral surfaces 25BSS of the four second convex portions 25B of the cover glass 20B are L-shaped of the image sensor 10A.
  • the first convex portion 15B comes into contact with the first side surface (inner side surface) 15BSSA. Therefore, the relative position between the image pickup device 10B and the cover glass 20B in the direction orthogonal to the optical axis is defined and temporarily fixed.
  • the height H15 of the first convex portion 15B is larger than the height H25 of the second convex portion 25B. Therefore, the height H25 of the first convex portion 25B defines the relative position between the image pickup device 10B and the cover glass 20B in the optical axis direction.
  • first convex portion 15 or the second convex portion 25 is a ridge arranged in parallel with each other, and the other convex portion is formed with two ridges.
  • the width may be set so as to be fitted between the two. That is, if the first convex portion 15 and the second convex portion 25 can define the relative positions of the image pickup device 10B and the cover glass 20B in the three axial directions, and if they can be temporarily fixed, their configurations can be appropriately selected. .
  • the first convex portion 15C provided on the first main surface 10SA of the image pickup device 10C of the image pickup apparatus 1C has a flat plate shape that covers the light receiving unit 11.
  • a frame-shaped second convex portion 25C is provided on the fourth main surface 20SB of the cover glass 20C of the imaging device 1C.
  • the first convex portion 15C has an interval between the opposing side surfaces 15 CSSB, that is, a width in the direction orthogonal to the optical axis is W15X and W15Y, and a height is H15.
  • the intervals between the opposing inner side surfaces 25CSSA in the direction orthogonal to the optical axis are L25X and L25Y, and the height is H25.
  • the four inner side surfaces 25CSSA of the second convex portion 25C of the cover glass 20C are the first inner surface of the image pickup element 10C. It comes into contact with the four side surfaces 15 CSSB of the convex portion 15C. Therefore, the relative position of the image pickup device 10C and the cover glass 20C in the direction orthogonal to the optical axis is defined and temporarily fixed.
  • the imaging device 1D of the second embodiment or an endoscope 9D including the imaging device 1D is similar to the imaging device 1 or the endoscope 9 and has the same effect, and therefore, the same components are denoted by the same reference numerals. The description is omitted.
  • the image pickup device 1D is provided between the first main surface 10SA and the fourth main surface 20SB, and further includes the transparent resin 30 covering the light receiving unit 11. To have.
  • the imaging device 1D Since the image pickup device 1D has no space between the first main surface 10SA and the fourth main surface 20SB, there is no possibility that dew condensation will occur due to water that has entered the space. Therefore, the imaging device 1D has higher reliability than the imaging device 1 and the like.
  • the transparent resin 30 is solidified by curing treatment after disposing an uncured liquid transparent resin between the first principal surface 10SA and the fourth principal surface 20SB.
  • the liquid transparent resin has the fourth main surface 20SB of the cover glass 20C disposed on the first main surface 10SA of the image pickup device 10C, and the distance between the first main surface 10SA and the fourth main surface 20SB is predetermined.
  • the distance between the first principal surface 10SA and the fourth principal surface 20SB spreads in the direction orthogonal to the optical axis.
  • the first convex portion 15D and the second convex portion 25D are not frame-shaped but U-shaped with an opening. Therefore, when the air around the liquid resin is discharged from the opening, the liquid transparent resin spreads so as to cover the light receiving portion 11.
  • first convex portion 15D and the second convex portion 25D include ridges A15D and A25D that are elongated convex portions arranged between the plurality of external electrodes 12 and the light receiving portion 11, and the ridges The ridges are not arranged in the regions B15D and B25D which are opposed to A15D and A25D with the light receiving unit 11 in between, and the regions are openings.
  • any of the first convex portion 15D and the second convex portion 25D includes the ridges A15D and A25D arranged between the plurality of external electrodes 12 and the light receiving unit 11, and is located outside the ridges A15D and A25D. While the transparent resin 30 is not provided, the ridges are not provided in at least a part of each of the areas B15D and B25D that face the ridges A15D and A25D with the light receiving unit 11 in between. A transparent resin 30 is provided. That is, the air and the excessively disposed transparent resin 30 are discharged from the optical path boundary region to the outside through the ridge-free region.
  • the second convex portion 25D is fitted to the first convex portion 15D, and only the first convex portion 15D having a high height comes into contact with the opposing fourth main surface 20SB, whereby the image pickup device 10D and The relative position with respect to the cover glass 20D is defined in the optical axis orthogonal direction and the optical axis direction.
  • the imaging device 1E or the endoscope optical device 1F of the modified example of the second embodiment, or the endoscopes 9E and 9F including the imaging device 1E or the endoscope optical device 1F are the imaging device 1D or the endoscope. Since it is similar to 9D and has the same effect, the same reference numerals are given to the same components and the description thereof will be omitted.
  • the imaging device 1E includes a first convex part 15E1 that is the same U-shape as the first convex part 15D of the imaging device 1D and a first convex part 15E2 that is a ridge.
  • the second convex portion 25E includes four ridges 25E1, 25E2, 25E3, 25E4.
  • the transparent resin 30 spreads around the light receiving unit 11 from two openings in a region where the plurality of external electrodes 12 and the light receiving unit 11 face each other.
  • the first optical member 10D is not an imaging element, but is, for example, a hybrid lens element in which a resin lens is arranged on a glass substrate.
  • first convex portion 15F includes four ridges 15F1 to 15F4, and the second convex portion 25F includes four ridges 25F1 to 25F4.
  • the endoscope optical device of the present invention is not limited to an image pickup device including an image pickup element, and may be an optical device not including an image pickup element as long as a plurality of lens elements and the like are stacked.
  • the imaging device 1G of the third embodiment or an endoscope 9G including the imaging device 1G is similar to the imaging device 1D or the endoscope 9D and has the same effect, and therefore, the same components are denoted by the same reference numerals. The description is omitted.
  • the first convex portion 15G and the second convex portion 25G have the same height. However, the two have different elastic moduli.
  • the liquid resin is preferably provided on the light receiving portion 11 of the first main surface 10SA on which the U-shaped first convex portion 15G is provided.
  • liquid resin various UV-curable resins having a high refractive index and a predetermined refractive index, or UV-curable combined-use resins such as silicone resin or epoxy resin are used.
  • the first main surface 10SA of the image sensor 10G and the fourth main surface 20SB of the cover glass 20G are arranged to face each other, and the height of the first convex portion is higher than that of the second convex portion 25G. Only 15G contacts the opposing fourth main surface 20SB, and also contacts the first side surface 15SSA of the first protrusion 15G and the second side surface 25SSB of the second protrusion 25G.
  • the liquid resin spreads in a region where the ridges that face the plurality of external electrodes 12 and the light receiving unit 11 are not provided and which face each other. For this reason, there is no possibility that a bonding failure will occur when the conductor wire is bonded to the external electrode 12.
  • the height H15 of the first convex portion 15G temporarily defines the relative position between the first major surface 10SA and the fourth major surface 20SB.
  • the relative position between the first principal surface 10SA and the fourth principal surface 20SB is defined by the height H25 of the second convex portion 25G. Therefore, the height H15 of the first convex portion 15G is preferably 101% or more and 120% or less of the height H25 of the second convex portion 25G.
  • the first convex portion 15G is made of a material having a smaller elastic modulus than the second convex portion 25G.
  • the first protrusion 15G is made of resin and the second protrusion 25G is made of metal.
  • the first convex portion 15 and the second convex portion 25G may be made of resins having different elastic moduli.
  • Step S40> Curing Process The uncured liquid transparent resin is cured by ultraviolet irradiation or ultraviolet irradiation and heat application to become a solid transparent resin 30.
  • the first convex portion 15G and the second convex portion 25G have different heights and a high height. Only the first convex portion 15G is in contact with the opposing fourth main surface 20SB, and after the curing step S40, the first convex portion 15G and the second convex portion 25G have the same height. Thus, both are in contact with the facing main surface.
  • the height H15 of the first convex portion 15G and the height H25 of the second convex portion 25G are set in consideration of the curing shrinkage of the transparent resin 30 due to the curing reaction. Therefore, the transparent resin 30 is not likely to be peeled off from the first main surface 10SA or the fourth main surface 20SB.
  • the height H15 of the first convex portion 15G and the height H25 of the second convex portion 25G are designed in consideration of shrinkage of the transparent resin 30 in the height direction (optical axis direction). Since the shrinkage of the transparent resin 30 is 1% or more and 20% or less, the height H15 of the first convex portion 15G is 101% or more and 120% of the height H25 of the second convex portion 25G.

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Abstract

撮像装置１は、第１の主面１０ＳＡと第２の主面１０ＳＢとを有する撮像素子１０と、第３の主面２０ＳＡ第４の主面２０ＳＢとを有し、第４の主面２０ＳＢが第１の主面１０ＳＡと対向しているカバーガラス２０と、を具備し、第１の主面１０ＳＡに第１の凸部１５があり、第４の主面２０ＳＢに第２の凸部２５があり、第１の凸部１５および第２の凸部２５のいずれかが対向している主面と当接し、かつ、第１の凸部１５の第１の側面１５ＳＳと第２の凸部２５の第２の側面２５ＳＳとが当接している。

Description

内視鏡用光学装置、内視鏡、および内視鏡用光学装置の製造方法
　本発明は、第１の光学部材と第２の光学部材とが積層された内視鏡用光学装置、第１の光学部材と第２の光学部材とが積層された内視鏡用光学装置を含む内視鏡、および、第１の光学部材と第２の光学部材とが積層された内視鏡用光学装置の製造方法に関する。
　内視鏡の挿入部の先端部に配設される内視鏡用光学装置は、低侵襲化のため、例えば光軸に直交する方向の寸法が数ｍｍ角と超小型であることが好ましい。例えば、半導体ウエハに多数の受光部等を形成し、切断することによって多数の超小型の撮像素子を一括して作製できる。個片化された撮像素子の受光面には、カバーガラス等の光学部材が接着される。しかし、超小型の撮像素子の場合には、光学部材を正確に位置決めしてから接着することは容易ではない。
　例えば、受光面が２ｍｍ×３ｍｍであり、受光部が１．５ｍｍ角の撮像素子に、カバーガラスを接着する場合、光軸に直交する面内方向の位置決め精度は０．０１ｍｍ以下が要求される。さらにカバーガラスと受光面との間に透明樹脂を配設する場合には、透明樹脂を硬化処理するときに樹脂の収縮によってカバーガラスの位置がずれるおそれがある。
　特に、受光面に外部電極が配設されている撮像素子では、受光部を覆い外部電極を覆わない状態に、受光部を保護するカバーガラスを、正確に面内方向（ＸＹ方向）に配置することは容易ではない。
　日本国特開２０１７－１２０９００号公報には、撮像素子の受光面に、凸部を配設し、カバーガラスの側面および底面を凸部と当接することによって、カバーガラスと撮像素子とを容易に位置合わせできる撮像デバイスが開示されている。
　しかし、上記撮像デバイスでは、カバーガラスを凸部の寸法にあわせて切断する必要がある。また、カバーガラスは、外寸が小さな撮像素子よりも更に小さくなるため、その取り扱いは容易ではなかった。さらに、カバーガラスと受光面との間の透明樹脂に硬化収縮によって剥離が生じるおそれがあった。
特開２０１７－１２０９００号公報
　本実施形態は、製造が容易な小型の内視鏡用光学装置、製造が容易な小型の内視鏡用光学装置を含む内視鏡、容易な小型の内視鏡用光学装置の製造方法を提供することを目的とする。
　実施形態の内視鏡用光学装置は、第１の主面と前記第１の主面と対向する第２の主面とを有する第１の光学部材と、第３の主面と前記第３の主面と対向する第４の主面とを有し、前記第４の主面が前記第１の主面と対向している第２の光学部材と、を具備し、前記第１の主面には第１の凸部があり、前記第４の主面には前記第１の凸部よりも光軸に近い位置に配置された第２の凸部があり、前記第１の凸部および前記第２の凸部のいずれかが、対向している主面と当接し、かつ、前記第１の凸部の第１の側面と前記第２の凸部の第２の側面とが当接している。
　実施形態の内視鏡は、内視鏡用光学装置を含み。前記内視鏡用光学装置は、第１の主面と前記第１の主面と対向する第２の主面とを有する第１の光学部材と、第３の主面と前記第３の主面と対向する第４の主面とを有し、前記第４の主面が前記第１の主面と対向している第２の光学部材と、を具備し、前記第１の主面には第１の凸部があり、前記第４の主面には前記第１の凸部よりも光軸に近い位置に配置された第２の凸部があり、前記第１の凸部および前記第２の凸部のいずれかが、対向している主面と当接し、かつ、前記第１の凸部の第１の側面と前記第２の凸部の第２の側面とが当接している。
　実施形態の内視鏡用光学装置の製造方法は、第１の主面と前記第１の主面と対向する第２の主面とを有する第１の光学部材の前記第１の主面に、第１の凸部を配設する第１の凸部配設工程と、第３の主面と前記第３の主面と対向する第４の主面とを有する第２の光学部材の前記第４の主面に、第２の凸部を配設する第２の凸部配設工程と、前記第１の光学部材の前記第１の主面と前記第２の光学部材の前記第４の主面とを対向配置し、前記第１の凸部および前記第２の凸部のいずれかを、対向している主面と当接するとともに、前記第１の凸部の第１の側面と前記第２の凸部の第２の側面とを当接する積層工程と、を具備する。
　本発明の実施形態によれば、製造が容易な小型の内視鏡用光学装置、製造が容易な小型の内視鏡用光学装置を含む内視鏡、容易な小型の内視鏡用光学装置の製造方法を提供できる。
実施形態の内視鏡の斜視図である。 第１実施形態の撮像装置の斜視分解図である。 第１実施形態の撮像装置の図２のＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿った断面図である。 第１実施形態の撮像装置の製造方法を説明するためのフローチャートである。 第１実施形態の変形例１の撮像装置の撮像素子の斜視図である。 第１実施形態の変形例１の撮像装置のカバーガラスの斜視図である。 第１実施形態の変形例２の撮像装置の撮像素子の斜視図である。 第１実施形態の変形例２の撮像装置のカバーガラスの斜視図である。 第１実施形態の変形例３の撮像装置の撮像素子の斜視図である。 第１実施形態の変形例３の撮像装置のカバーガラスの斜視図である。 第２実施形態の撮像装置の斜視分解図である。 第２実施形態の撮像装置の図８のＩＸ－ＩＸ線に沿った断面図である。 第２実施形態の変形例１の撮像装置の上面透過図である。 第２実施形態の変形例２の光学装置の上面透過図である。 第３実施形態の撮像装置の断面図である。 第３実施形態の撮像装置の製造方法を説明するためのフローチャートである。 第３実施形態の撮像装置の製造方法を説明するための断面図である。
＜内視鏡＞
　図１に示す実施形態の内視鏡９は、プロセッサ５Ａおよびモニタ５Ｂと内視鏡システム６を構成している。
　内視鏡９は、挿入部３と、挿入部３の基端部に配設された把持部４と、把持部４から延設されたユニバーサルコード４Ｂと、ユニバーサルコード４Ｂの基端部に配設されたコネクタ４Ｃと、を具備する。挿入部３は、先端部３Ａと、先端部３Ａから延設された湾曲自在であり先端部３Ａの方向を変えるための湾曲部３Ｂと、湾曲部３Ｂから延設された軟性部３Ｃとを含む。把持部４には術者が湾曲部３Ｂを操作するための操作部である回動するアングルノブ４Ａが配設されている。
　ユニバーサルコード４Ｂは、コネクタ４Ｃによってプロセッサ５Ａに接続される。プロセッサ５Ａは内視鏡システム６の全体を制御するとともに、撮像信号に信号処理を行い画像信号として出力する。モニタ５Ｂは、プロセッサ５Ａが出力する画像信号を内視鏡画像として表示する。なお、内視鏡９は軟性鏡であるが、硬性鏡でもよい。また、内視鏡９は、医療用でも工業用でもよい。
　内視鏡９の先端部３Ａには、内視鏡用光学装置である撮像装置１が配設されている。撮像装置１は、撮像素子１０とカバーガラス２０とを含む。
　後述するように、撮像装置１は小型であり製造が容易である。このため、内視鏡９は低侵襲であり、かつ、製造が容易である。
＜第１実施形態＞
　図２および図３に示すように第１実施形態の内視鏡用光学装置は、第１の光学部材である撮像素子１０と第２の光学部材であるカバーガラス２０とを具備する撮像装置１である。
　なお、図面の記載において、同一部分には同一の符号を付している。また、図面は、模式的なものであり、各部材の厚みと幅との関係、各部材の比率等は、現実と異なることに留意する必要がある。また、図面の相互間においても、互いの寸法や比率が異なる部分が含まれている。また、一部の構成要素の図示、または、符号の図示を省略することがある。また、被写体の方向（図２等において、Ｚ軸の値が増加する方向）を「上」という。
　撮像素子１０は、受光面である第１の主面１０ＳＡと第１の主面１０ＳＡと対向する第２の主面１０ＳＢとを有する。撮像素子１０は、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサ、または、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）等である。撮像素子１０の第１の主面１０ＳＡには受光部１１が形成されており、撮像素子１０は被写体を撮像し撮像信号を出力する。受光部１１の外周には受光部１１と接続されている複数の外部電極１２が配設されている。
　カバーガラス２０は入射面である第３の主面２０ＳＡと第３の主面２０ＳＡと対向する第４の主面２０ＳＢとを有する。カバーガラス２０は第４の主面２０ＳＢが撮像素子１０の第１の主面１０ＳＡと対向している。カバーガラス２０は、撮像素子１０の受光部１１の全体を覆っているが、いずれの外部電極１２も覆っていない。図示しないが、複数の外部電極１２には、それぞれ、撮像素子１０に電力または制御信号を伝送する導線また撮像素子１０が出力する撮像信号を伝送する導線が接合されている。
　撮像素子１０の第１の主面１０ＳＡには、受光部１１を囲む額縁状の第１の凸部１５が配設されている。カバーガラス２０の第４の主面２０ＳＢには、受光部１１を囲む額縁状の第２の凸部２５が配設されている。すなわち、第１の凸部１５および第２の凸部２５は、受光部１１を囲む額縁状である。
　第１の凸部１５および第２の凸部２５は、ともに光軸Ｏに直交する断面（ＸＹ面）の外形が矩形である。第１の凸部１５は、前記断面の内寸（対向する外側面１５ＳＳＢの間隔）がＷ１５Ｘ、Ｗ１５Ｙであり、高さがＨ１５である。一方、第２の凸部２５は、前記断面の外寸（対向する内側面２５ＳＳＡの間隔）がＷ２５Ｘ、Ｗ２５Ｙであり、高さがＨ２５である。第１の凸部１５の内寸Ｗ１５Ｘ、Ｗ１５Ｙは、第２の凸部２５の外寸Ｗ２５Ｘ、Ｗ２５Ｙと略同じである。
　撮像素子１０の第１の主面１０ＳＡにカバーガラス２０の第４の主面２０ＳＢを配設すると、第１の凸部１５の４つの第１の側面（内側面）１５ＳＳＡに第２の凸部２５の４つの第２の側面（外側面）２５ＳＳＢが当接する。言い替えれば、第２の凸部２５は、第１の凸部１５よりも光軸Ｏに近い位置に配置されており、第２の凸部２５の４つの第２の側面のそれぞれが、第１の凸部１５の４つの第１の側面のそれぞれと当接している。すなわち、カバーガラス２０の第４の主面２０ＳＢにある第２の凸部２５は、撮像素子１０の第１の主面１０ＳＡにある第１の凸部１５に、ぴったりと合う状態に入れ込まれているため、仮固定されている。
　このため、撮像素子１０とカバーガラス２０との光軸直交方向の相対位置が規定される。また、カバーガラス２０Ａは仮固定されている。このため、第１の主面１０ＳＡにカバーガラス２０Ａを配設した後、例えば紫外線硬化型樹脂によって固定される前にカバーガラス２０Ａが移動するおそれがない。
　第１の凸部１５の高さＨ１５は、第２の凸部２５の高さＨ２５よりも大きい。このため、第１の凸部１５は対向しているカバーガラス２０の第４の主面２０ＳＢと当接するが、第２の凸部２５は対向している撮像素子１０の第１の主面１０ＳＡと当接しない。このため、第１の凸部１５の高さＨ１５によって、撮像素子１０とカバーガラス２０との光軸方向の相対位置が規定される。
　後述するように、第１の凸部１５および第２の凸部２５は、それぞれのウエハにフォトリソグラフィ法を用いて配設されるため、精度の高い構造を容易に作製できる。
　撮像装置１は、小型であるが、撮像素子１０とカバーガラス２０とを容易に精度良く位置合わせできるため、製造が容易である。また、カバーガラス２０は、外寸の寸法精度を高くする必要が無いため作製が容易であり、かつ、外寸を撮像素子１０の外寸よりも大きくできる。特に、撮像素子１０に光を集光する複数のレンズを含む光学系が撮像素子１０よりも大きい場合には、カバーガラス２０の大きさは、光学系の大きさと同じ程度であることが好ましい。
　なお、第１の凸部１５の外寸が、第２の凸部２５の内寸と略同じであり、第１の凸部１５の４つの外側面１５ＳＳＢが第２の凸部２５の４つの内側面２５ＳＳＡと当接してもよい。また、第２の凸部２５の高さＨ２５が、第１の凸部１５の高さＨ１５よりも大きく、第２の凸部２５が対向している撮像素子１０の第１の主面１０ＳＡと当接するが、第１の凸部１５は対向しているカバーガラス２０の第４の主面２０ＳＢと当接しなくてもよい。
　第１の凸部１５の高さＨ１５と第２の凸部２５の高さＨ２５が同じであり、両者が対向している主面とそれぞれ当接していてもよい。
　さらに、第１の凸部１５が、第２の凸部２５よりも、光軸Ｏに近い位置に配置されていてもよい。
　すなわち、第１の凸部１５および第２の凸部２５のいずれかが、第１の主面１０ＳＡまたは第４の主面２０ＳＢと当接し、かつ、第１の凸部１５の第１の側面（内側面／外側面）と第２の凸部２５の第２の側面（外側面／内側面）とが当接していれば、撮像素子１０とカバーガラス２０との、光軸方向および光軸直交方向の３軸方向（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）の相対位置は規定される。
　撮像装置１は、小型であるが、撮像素子１０とカバーガラス２０との３軸方向の相対位置が、第１の凸部１５および第２の凸部２５によって規定されるため、製造が容易である。
＜撮像装置の製造方法＞
　図４のフローチャートに沿って撮像装置１の製造方法を説明する。
＜ステップＳ１０＞第１の凸部配設工程
　撮像素子１０は、いわゆるウエハレベル法によって作製される。シリコンウエハ等に公知の半導体製造技術を用いて、複数の受光部１１Ａ等が配設される。複数の受光部１１Ａを含む撮像素子ウエハには、受光部１１Ａの出力信号を１次処理したり、駆動制御信号を処理したりする周辺回路が形成されていてもよい。それぞれの受光部１１Ａの周囲に、受光部１１Ａと配線（不図示）を経由して接続されている複数の外部電極１２が配設される。
　撮像素子ウエハの複数の受光部１１Ａのそれぞれを囲む状態に、額縁状の第１の凸部１５が配設される。第１の凸部１５は、例えば、フォトレジストを用いて配設されたポリイミド樹脂からなる凸部である。第１の凸部１５は、フォトレジストをマスクとして電気めっき法を用いて配設された金属、例えば、ニッケルまたは銅であってもよい。
　撮像素子ウエハは、ダイシングされることによって、第１の主面１０ＳＡに第１の凸部１５のある撮像素子１０に個片化される。
＜ステップＳ２０＞第２の凸部配設工程
　ガラスウエハの第４の主面２０ＳＢに複数の第２の凸部２５が配設される。第２の凸部２５は、ポリイミド樹脂、ニッケルまたは銅からなる。ガラスウエハは、ダイシングされることによって第２の凸部２５が配設されたカバーガラス２０に個片化される。
　例えば、第１の凸部１５の幅は１０μｍ～１００μｍである。第１の凸部１５の高さＨ１５は、例えば、５μｍ～２０μｍである。第２の凸部２５の幅は、第１の凸部１５の幅と同じでもよいし異なっていてもよい。また第２の凸部２５の高さＨ２５は、第１の凸部１５の高さＨ１５よりも、２μｍ～５０μｍ低い。
　撮像素子１０とカバーガラス２０との、光軸方向の相対位置、すなわち、第１の主面１０ＳＡと第４の主面２０ＳＢとの間隔を規定する第１の凸部１５の弾性率Ｅ１５は、第２の凸部２５の弾性率Ｅ２５と同じ、または、第２の凸部２５の弾性率Ｅ２５よりも大きいことが好ましい。なお、撮像素子１０とカバーガラス２０とを押圧しても第１の主面１０ＳＡと第４の主面との間隔が変化しないため、第１の凸部１５の弾性率Ｅ１５は第２の凸部２５の弾性率Ｅ２５よりも大きいことが特に好ましい。
　弾性率Ｅ（ヤング率）は、規格（ISO 527-1、JIS K 7161）に基づいて、２５℃において測定された引っ張り弾性率である。第１の凸部１５および第２の凸部２５が樹脂からなる場合には、フェノール樹脂（Ｅ：３ＧＰａ－８ＧＰａ）、尿素樹脂（Ｅ：１ＧＰａ－５ＧＰａ）、メラミン樹脂（Ｅ：５ＧＰａ－１５ＧＰａ）、エポキシ樹脂（Ｅ：３ＧＰａ－１０ＧＰａ）、シリコーン樹脂（Ｅ：０．５ＧＰａ－２ＧＰａ）、ポリエステル樹脂（Ｅ：１ＧＰａ－３ＧＰａ）、シリコーンゴム（Ｅ：０．０１ＧＰａ－１ＧＰａ）、およびアクリル樹脂（Ｅ：０．０1－1GPa）から選択される。第１の凸部１５および第２の凸部２５は、金属である銅（Ｅ：１３０ＧＰａ）、金（Ｅ：７８ＧＰａ）、ニッケル（Ｅ：２００ＧＰａ）、および、それらを主成分とする合金から選択される。
　例えば、第１の凸部１５は銅（Ｅ＝１３０ＧＰａ）からなり、第２の凸部２５はエポキシ樹脂（Ｅ＝５ＧＰａ）からなる。すなわち、撮像素子１０とカバーガラス２０との間隔を規定する第１の凸部１５は、凸形状のパンプである外部電極１２と同時に、配設される金属であってもよい。
　なお、ステップＳ１０とステップＳ２０との順序が逆であってもよいことは言うまでも無い。
＜ステップＳ３０＞積層工程
　撮像素子１０の第１の主面１０ＳＡとカバーガラス２０の第４の主面２０ＳＢとを対向配置し、第１の凸部１５が対向している第４の主面２０ＳＢと当接するとともに、第１の凸部１５の第１の側面１５ＳＳＡと第２の凸部２５の第２の側面２５ＳＳＢとを当接する。
　本実施形態の製造方法よれば、撮像素子１０とカバーガラス２０との光軸方向および光軸直交方向の相対位置は、第１の凸部１５および第２の凸部２５によって規定され、かつ、仮固定されるため、小型の撮像装置１を容易に製造できる。
　また、第１の凸部１５および第２の凸部２５が、受光部１１を囲む額縁状であり、両者が入れ込まれ仮固定されているため、位置決め後に相対位置が変化することがない。
＜第１実施形態の変形例＞
　第１実施形態の変形例１、２、３の撮像装置１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、または撮像装置１Ａ、１Ｂ、１Ｃを含む内視鏡９Ａ、９Ｂ、９Ｃは、撮像装置１または内視鏡９と類似し、同じ効果を有しているので、同じ構成要素には同じ符号を付し説明は省略する。
＜第１実施形態の変形例１＞
　図５Ａに示すように、撮像装置１Ａの撮像素子１０Ａの第１の主面１０ＳＡには、受光部１１を囲む額縁状の第１の凸部１５が配設されている。
　図５Ｂに示すように、撮像装置１Ａのカバーガラス２０Ａの第４の主面２０ＳＢには、第２の凸部として４本の角柱２５Ａ（２５Ａ１～２５Ａ４）が配設されている。
　第１の凸部１５は光軸直交方向の断面の内寸（対向する内側面１５ＳＳＡの間隔）がＷ１５Ｘ、Ｗ１５Ｙであり、高さがＨ１５である。一方、対向する２本の第２の凸部２５Ａの外側面２５ＡＳＳの間隔はＬ２５Ｘ、Ｌ２５Ｙであり、高さがＨ２５である。第１の凸部１５の内寸Ｗ１５Ｘ、Ｗ１５Ｙは、第２の凸部２５の外側面２５ＡＳＳの間隔Ｌ２５Ｘ、Ｌ２５Ｙと略同じである。
　撮像素子１０Ａの第１の主面１０ＳＡにカバーガラス２０Ａの第４の主面２０ＳＢを配設すると、カバーガラス２０Ａの４つの第２の凸部２５の外側面２５ＡＳＳが、撮像素子１０Ａの額縁状の第１の凸部１５の４つの第１の側面（内側面）１５ＳＳＡと当接する。このため、撮像素子１０Ａとカバーガラス２０Ａとの光軸直交方向の相対位置が規定され、仮固定される。
　例えば、第２の凸部２５Ａの高さＨ２５は、第１の凸部１５の高さＨ１５よりも低い。このため、第１の凸部１５の高さＨ１５によって、撮像素子１０Ａとカバーガラス２０Ａとの光軸方向の相対位置が規定される。
　なお、カバーガラス２０Ａに、１つの第２の凸部２５を配設するだけでも、撮像素子１０Ａとカバーガラス２０Ａとの光軸直交方向の相対位置を規定できる。すなわち、角柱２５Ａの２つの外側面２５ＡＳＳが、額縁状の第１の凸部１５の１つの角部の２つの内側面１５ＡＳＳと当接していればよい。
　ただし、１つの第２の凸部２５だけでは光軸直交方向の位置は規定できるが、光軸方向の位置は規定できない。さらに、撮像素子１０Ａの第１の主面１０ＳＡにカバーガラス２０Ａの第４の主面２０ＳＢを配設した後に、カバーガラス２０Ａが仮固定されていないために、移動するおそれがある。このため、カバーガラス２０Ａには、光軸をはさんで対向する位置に２つ以上の第２の凸部２５を有することが好ましい。
　なお、撮像素子１０の第１の主面１０ＳＡに、角柱の第１の凸部が配設されており、カバーガラス２０Ａの第４の主面２０ＳＢに額縁状の第２の凸部が配設されていれば、撮像装置１Ａと同じ効果を有することは言うまでも無い。
＜第１実施形態の変形例２＞
　図６Ａに示すように、撮像装置１Ｂの撮像素子１０Ｂの第１の主面１０ＳＡには、受光部１１を囲むＬ字形の４つの第１の凸部１５Ｂ（１５Ｂ１、１５Ｂ２、１５Ｂ３、１５Ｂ４）が配設されている。
　図６Ｂに示すように、撮像装置１Ｂのカバーガラス２０Ｂの第４の主面２０ＳＢには、第２の凸部として４本の円柱２５Ｂが配設されている。
　隣り合う第１の凸部１５Ｂは、光軸直交方向の対向する内側面１５ＢＳＳＡの間隔がＬ１５Ｘ、Ｌ１５Ｙであり、高さがＨ１５である。一方、対向する２本の第２の凸部２５Ｂの外周面２５ＢＳＳの間隔はＬ２５Ｘ、Ｌ２５Ｙであり、高さがＨ２５である。第１の凸部１５の間隔Ｌ１５Ｘ、Ｌ１５Ｙは、第２の凸部２５の間隔Ｌ２５Ｘ、Ｌ２５Ｙと略同じである。
　撮像素子１０Ｂの第１の主面１０ＳＡにカバーガラス２０Ｂの第４の主面２０ＳＢを配設すると、カバーガラス２０Ｂの４つの第２の凸部２５Ｂの外周面２５ＢＳＳが、撮像素子１０ＡのＬ字形の第１の凸部１５Ｂの第１の側面（内側面）１５ＢＳＳＡと当接する。このため、撮像素子１０Ｂとカバーガラス２０Ｂとの光軸直交方向の相対位置が規定され、仮固定される。
　なお、第１の凸部１５Ｂの高さＨ１５は、第２の凸部２５Ｂの高さＨ２５よりも大きい。このため、第１の凸部２５Ｂの高さＨ２５によって、撮像素子１０Ｂとカバーガラス２０Ｂとの光軸方向の相対位置が規定される。
　また、図示しないが、第１の凸部１５または第２の凸部２５のいずれかが、２本の平行に配置されている畝（ridge）であり、他方の凸部が、２本の畝の間に嵌合する状態に幅が設定されていてもよい。すなわち、第１の凸部１５および第２の凸部２５は、撮像素子１０Ｂとカバーガラス２０Ｂとの３軸方向の相対位置が規定でき、さらに、仮固定できれば、その構成は適宜選択可能である。
＜第１実施形態の変形例３＞
　図７Ａに示すように、撮像装置１Ｃの撮像素子１０Ｃの第１の主面１０ＳＡに配設されている第１の凸部１５Ｃは、受光部１１を覆っている平板状である。
　図７Ｂに示すように、撮像装置１Ｃのカバーガラス２０Ｃの第４の主面２０ＳＢには、額縁状の第２の凸部２５Ｃが配設されている。
　第１の凸部１５Ｃは、対向する側面１５ＣＳＳＢの間隔、すなわち、光軸直交方向の幅がＷ１５Ｘ、Ｗ１５Ｙであり、高さがＨ１５である。一方、額縁状の第２の凸部２５Ｃは、光軸直交方向の対向する内側面２５ＣＳＳＡの間隔がＬ２５Ｘ、Ｌ２５Ｙであり、高さがＨ２５である。
　撮像素子１０Ｃの第１の主面１０ＳＡにカバーガラス２０Ｃの第４の主面２０ＳＢを配設すると、カバーガラス２０Ｃの第２の凸部２５Ｃの４つの内側面２５ＣＳＳＡが、撮像素子１０Ｃの第１の凸部１５Ｃの４つの側面１５ＣＳＳＢと当接する。このため、撮像素子１０Ｃとカバーガラス２０Ｃとの光軸直交方向の相対位置が規定され仮固定される。
＜第２実施形態＞
　第２実施形態の撮像装置１Ｄ、または撮像装置１Ｄを含む内視鏡９Ｄは、撮像装置１または内視鏡９と類似し、同じ効果を有しているため、同じ構成要素には同じ符号を付し説明は省略する。
　図８および図９に示すように、撮像装置１Ｄは、第１の主面１０ＳＡと第４の主面２０ＳＢとの間に配設されており、受光部１１を覆っている透明樹脂３０を更に具備する。
　撮像装置１Ｄは第１の主面１０ＳＡと第４の主面２０ＳＢとの間に空間がないため、空間に浸入した水分によって結露が発生するおそれが無い。このため、撮像装置１Ｄは撮像装置１等よりも信頼性が高い。
　後述するように、透明樹脂３０は未硬化の液体の透明樹脂を第１の主面１０ＳＡと第４の主面２０ＳＢとの間に配設してから硬化処理によって固体化する。液体の透明樹脂は、撮像素子１０Ｃの第１の主面１０ＳＡにカバーガラス２０Ｃの第４の主面２０ＳＢを配設され、第１の主面１０ＳＡと第４の主面２０ＳＢとの間隔が所定値に規定されると、第１の主面１０ＳＡと第４の主面２０ＳＢとの間を光軸直交方向に広がる。
　撮像装置１Ｄでは、第１の凸部１５Ｄおよび第２の凸部２５Ｄが、額縁状ではなく、開口のあるＵ字形である。このため、液体樹脂の周囲の空気が開口から排出されることによって、液体の透明樹脂は受光部１１を覆うように広がる。
　さらに、第１の凸部１５Ｄおよび第２の凸部２５Ｄは、複数の外部電極１２と受光部１１との間に配置されている細長い凸部である畝（ridge）Ａ１５Ｄ、Ａ２５Ｄを含み、畝Ａ１５Ｄ、Ａ２５Ｄと受光部１１をはさんで対向している領域Ｂ１５Ｄ、Ｂ２５Ｄには畝が配置されておらず、開口となっている。
　液体樹脂は、領域Ｂ１５Ｄ、Ｂ２５Ｄに広がるため、複数の外部電極１２を覆うことがない。このため、外部電極１２に導線を接合するときに接合不良が発生するおそれがない。
　第１の凸部１５Ｄおよび第２の凸部２５Ｄのいずれかが、複数の外部電極１２と受光部１１との間に配置されている畝Ａ１５Ｄ、Ａ２５Ｄを含み、畝Ａ１５Ｄ、Ａ２５Ｄよりも外周には透明樹脂３０が配設されていない一方で、畝Ａ１５Ｄ、Ａ２５Ｄと受光部１１をはさんで対向している領域Ｂ１５Ｄ、Ｂ２５Ｄの、それぞれの少なくとも一部には畝が配設されておらず透明樹脂３０が配設されている。すなわち、畝のない領域を経由して、空気および過剰に配設された透明樹脂３０が光路境域から外側に放出される。
　なお、第２の凸部２５Ｄが第１の凸部１５Ｄと嵌合し、高さが高い第１の凸部１５Ｄだけが対向する第４の主面２０ＳＢと当接することによって、撮像素子１０Ｄとカバーガラス２０Ｄとは、光軸直交方向および光軸方向の相対位置が規定されている。
＜第２実施形態の変形例＞
　第２実施形態の変形例の撮像装置１Ｅもしくは内視鏡用光学装置１Ｆ、または、撮像装置１Ｅもしくは内視鏡用光学装置１Ｆを含む内視鏡９Ｅ、９Ｆは、撮像装置１Ｄまたは内視鏡９Ｄと類似し、同じ効果を有しているので、同じ構成要素には同じ符号を付し説明は省略する。
＜第２実施形態の変形例１＞
　図１０に示すように、撮像装置１Ｅでは、撮像装置１Ｄの第１の凸部１５Ｄと同じＵ字形である第１の凸部１５Ｅ１と、畝であるある第１の凸部１５Ｅ２とを含む。一方、第２の凸部２５Ｅは、４本の畝２５Ｅ１、２５Ｅ２、２５Ｅ３、２５Ｅ４を含む。
　撮像装置１Ｅでは、透明樹脂３０は複数の外部電極１２と受光部１１をはさんで対向している領域の２箇所の開口から、受光部１１の周囲に広がっている。
＜第２実施形態の変形例２＞
　図１１に示すように、内視鏡用光学装置１Ｆは、第１の光学部材１０Ｄが撮像素子ではなく、例えば、ガラス基板に樹脂レンズが配設されたハイブリッドレンズ素子である。
　また、第１の凸部１５Ｆが、４本の畝１５Ｆ１～１５Ｆ４を含み、第２の凸部２５Ｆが、４本の畝２５Ｆ１～２５Ｆ４を含む。
　すなわち、本発明の内視鏡用光学装置は、撮像素子を含む撮像装置に限られるものではなく、複数のレンズ素子等が積層されていれば撮像素子を含まない光学装置であってもよい。
＜第３実施形態＞
　第３実施形態の撮像装置１Ｇ、または撮像装置１Ｇを含む内視鏡９Ｇは、撮像装置１Ｄまたは内視鏡９Ｄと類似し、同じ効果を有しているため、同じ構成要素には同じ符号を付し説明は省略する。
　図１２に示すように、撮像装置１Ｇでは、第１の凸部１５Ｇと第２の凸部２５Ｇとは、高さが同じである。しかし、両者は弾性率が異なる。
　図１３のフローチャートに示すように、撮像装置１Ｇの製造方法では、図４に示した撮像装置１の製造方法と比較すると、積層工程Ｓ３０の前に行われる樹脂配設工程Ｓ２５と、積層工程Ｓ３０の後に行われる硬化工程Ｓ４０と、を更に具備する。
＜ステップＳ２５＞樹脂配設工程
　未硬化の液体の透明樹脂が第１の主面１０ＳＡと第４の主面２０ＳＢとの間に配設される。液体樹脂は、Ｕ字形の第１の凸部１５Ｇが配設された第１の主面１０ＳＡの受光部１１の上に配設されることが好ましい。
　液体樹脂としては、光透過性の高い所定の屈折率の各種の紫外線硬化型樹脂、または、紫外線熱硬化併用型樹脂、例えば、シリコーン樹脂、またはエポキシ樹脂を用いる。
＜ステップＳ３０＞積層工程
　撮像素子１０Ｇの第１の主面１０ＳＡとカバーガラス２０Ｇの第４の主面２０ＳＢとを対向配置し、高さが第２の凸部２５Ｇよりも高い第１の凸部１５Ｇだけが対向している第４の主面２０ＳＢと当接するとともに、第１の凸部１５Ｇの第１の側面１５ＳＳＡと第２の凸部２５Ｇの第２の側面２５ＳＳＢとを当接する。
　このとき、液体樹脂は、複数の外部電極１２と受光部１１を挾んで対向している畝が配設されていない領域に広がる。このため、外部電極１２に導線を接合するときに接合不良が発生するおそれがない。
　後述するように、第１の凸部１５Ｇの高さＨ１５は、第１の主面１０ＳＡと第４の主面２０ＳＢとの相対位置を一時的に規定する。しかし、完成品においては、第１の主面１０ＳＡと第４の主面２０ＳＢとの相対位置は第２の凸部２５Ｇの高さＨ２５によって規定される。このため、第１の凸部１５Ｇの高さＨ１５は、第２の凸部２５Ｇの高さＨ２５の、１０１％以上１２０％以下であることが好ましい。
　また、第１の凸部１５Ｇは第２の凸部２５Ｇよりも弾性率が小さい材料からなる。例えば、第１の凸部１５Ｇは樹脂からなり、第２の凸部２５Ｇは金属からなる。第１の凸部１５および第２の凸部２５Ｇが弾性率の異なる樹脂によって構成されていてもよい。
＜ステップＳ４０＞硬化工程
　未硬化の液体の透明樹脂が、紫外線照射、または、紫外線照射および熱印加、によって硬化され、固体の透明樹脂３０となる。
　液体樹脂が硬化反応によって、固体の透明樹脂３０となるときに、体積が収縮する。第４の主面２０ＳＢと当接していた第１の凸部１５Ｇは、弾性率が小さいため、透明樹脂３０の収縮によって第１の主面１０ＳＡと第４の主面２０ＳＢとの間で押圧されて高さが低くなる。一方、第１の主面１０ＳＡと当接していなかった第２の凸部２５Ｇは、透明樹脂３０の収縮によって第１の主面１０ＳＡと当接する。なお、透明樹脂３０が更に収縮しても、第２の凸部２５Ｇは弾性率が大きいため、高さＨ２５は変化しない。すなわち、第１の主面１０ＳＡと第４の主面２０ＳＢとの間隔は、最終的には、第２の凸部２５Ｇの高さＨ２５によって規定される。
　以上の説明のように、本実施形態の撮像装置１Ｇは、硬化工程Ｓ４０の前においては、第１の凸部１５Ｇと第２の凸部２５Ｇとは、高さが異なり、高さが高い第１の凸部１５Ｇだけが、対向している第４の主面２０ＳＢと当接しており、硬化工程Ｓ４０の後には、第１の凸部１５Ｇと第２の凸部２５Ｇとは高さが同じで、いずれも対向している主面と当接している。
　撮像装置１Ｇは、硬化反応による透明樹脂３０の硬化収縮を考慮して第１の凸部１５Ｇの高さＨ１５および第２の凸部２５Ｇの高さＨ２５が設定されている。このため、透明樹脂３０が、第１の主面１０ＳＡまたは第４の主面２０ＳＢから剥離するおそれがない。
　なお、第１の凸部１５Ｇの高さＨ１５と第２の凸部２５Ｇの高さＨ２５とは、透明樹脂３０の高さ方向（光軸方向）の収縮を考慮して設計される。透明樹脂３０の収縮は、１％以上２０％以下であるため、第１の凸部１５Ｇの高さＨ１５は第２の凸部２５Ｇの高さＨ２５の１０１％以上１２０％とされる。
　本発明は、上述した実施形態および変形例に限定されるものではなく、本発明の要旨を変えない範囲において、種々の変更、改変等が可能である。
１、１Ａ～１Ｅ、１Ｇ…撮像装置
１Ｆ…内視鏡用光学装置
９、９Ａ～９Ｇ…内視鏡
１０…撮像素子
１０ＳＡ…第１の主面
１０ＳＢ…第２の主面
１１…受光部
１２…外部電極
１５…第１の凸部
２０…カバーガラス
２０ＳＡ…第３の主面
２０ＳＢ…第４の主面
２５…第２の凸部
３０…透明樹脂

Claims (13)

  1. 　第１の主面と前記第１の主面と対向する第２の主面とを有する第１の光学部材と、
    　第３の主面と前記第３の主面と対向する第４の主面とを有し、前記第４の主面が前記第１の主面と対向している第２の光学部材と、を具備し、
    　前記第１の主面には、第１の凸部があり、
    　前記第４の主面には、前記第１の凸部よりも光軸に近い位置に配置された第２の凸部があり、
    　前記第１の凸部および前記第２の凸部のいずれかが、対向している主面と当接し、かつ、前記第１の凸部の第１の側面と前記第２の凸部の第２の側面とが当接していることを特徴とする内視鏡用光学装置。
  2. 　前記第１の光学部材が、前記第１の主面に受光部が形成されている撮像素子であり、
    　前記第２の光学部材が、カバーガラスであることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡用光学装置。
  3. 　前記第１の凸部および前記第２の凸部のいずれかが、前記受光部を囲む額縁状であることを特徴とする請求項２に記載の内視鏡用光学装置。
  4. 　前記第１の凸部が、前記受光部を覆っている平板状であることを特徴とする請求項２に記載の内視鏡用光学装置。
  5. 　前記第１の主面と前記第４の主面との間に配設されており、前記受光部を覆っている透明樹脂を更に具備することを特徴とする請求項２に記載の内視鏡用光学装置。
  6. 　前記撮像素子の前記受光部の外周に、複数の外部電極が配設されており、
    　前記第１の凸部および前記第２の凸部のいずれかが、前記複数の外部電極と前記受光部との間に配置されている畝を含み、前記畝よりも外周には前記透明樹脂が配設されていない一方で、前記畝と前記受光部をはさんで対向している領域の少なくとも一部には畝が配設されておらず前記透明樹脂が配設されていることを特徴とする請求項５に記載の内視鏡用光学装置。
  7. 　前記第１の凸部と前記第２の凸部とは、高さが異なり、高さが高い凸部だけが、対向している主面と当接しており、
    　前記高さが高い凸部の弾性率が、高さが低い凸部の弾性率よりも大きいことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の内視鏡用光学装置。
  8. 　前記第１の凸部と前記第２の凸部とは、高さが同じであり、弾性率が異なることを特徴とする請求項５または請求項６に記載の内視鏡用光学装置。
  9. 　請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の内視鏡用光学装置を含むことを特徴とする内視鏡。
  10. 　第１の主面と前記第１の主面と対向する第２の主面とを有する第１の光学部材の前記第１の主面に、第１の凸部を配設する第１の凸部配設工程と、
    　第３の主面と前記第３の主面と対向する第４の主面とを有する第２の光学部材の前記第４の主面に、第２の凸部を配設する第２の凸部配設工程と、
    　前記第１の光学部材の前記第１の主面と前記第２の光学部材の前記第４の主面とを対向配置し、前記第１の凸部および前記第２の凸部のいずれかを、対向している主面と当接するとともに、前記第１の凸部の第１の側面と前記第２の凸部の第２の側面とを当接する積層工程と、を具備することを特徴とする内視鏡用光学装置の製造方法。
  11. 　前記積層工程の前に行われる前記第１の主面と前記第４の主面との間に未硬化の透明樹脂を配設する樹脂配設工程と、
    　前記積層工程の後に行われる前記未硬化の透明樹脂を硬化処理する硬化工程と、を更に具備し、
    　前記硬化工程の前においては、前記第１の凸部と前記第２の凸部とは、高さが異なり、高さが高い凸部だけが、対向している主面と当接しており、
    　前記硬化工程の後には、前記第１の凸部と前記第２の凸部とは高さが同じであり、いずれも対向している主面と当接しており、
    　高さが高い凸部の弾性率が、高さが低い凸部の弾性率よりも小さいことを特徴とする請求項１０に記載の内視鏡用光学装置の製造方法。
  12. 　前記第１の光学部材が、前記第１の主面に受光部が形成されている撮像素子であり、
    　前記第２の光学部材がカバーガラスであり、
    　前記第１の主面には、受光部が形成されており、前記受光部の外周に複数の外部電極が配設されていることを特徴とする請求項１１に記載の内視鏡用光学装置の製造方法。
  13. 　前記第１の凸部および前記第２の凸部のいずれかが、前記複数の外部電極と前記受光部との間に配置されている畝を含み、
    　前記樹脂配設工程において、前記畝と前記受光部をはさんで対向している領域であって畝が配設されていない領域にも、前記透明樹脂が配設されることを特徴とする請求項１２に記載の内視鏡用光学装置の製造方法。
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