WO2023002542A1 - レンズユニット、撮像装置、内視鏡、および、レンズユニットの製造方法 - Google Patents

レンズユニット、撮像装置、内視鏡、および、レンズユニットの製造方法 Download PDF

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Definitions

  • the present invention provides a lens unit having a hybrid lens element in which a resin lens is arranged on a glass substrate, an imaging apparatus including the lens unit having the hybrid lens element, and an endoscope having the imaging apparatus including the lens unit having the hybrid lens element. and to a method of manufacturing a lens unit comprising a hybrid lens element.
  • the lens unit of the imaging device installed at the tip of the endoscope, it is important to reduce the diameter in order to make it less invasive.
  • WO 2017/203592 discloses a method for efficiently manufacturing a thin lens unit, which is a wafer-level laminate, by cutting a laminated wafer in which optical wafers each including a plurality of optical elements are laminated. It is
  • a laminated wafer that includes a hybrid lens wafer in which a plurality of resin lenses are arranged on a glass wafer may cause cracks in the glass wafer when it is cut. Therefore, it is not easy to manufacture a lens unit including a hybrid lens. Also, if the glass substrate of the cut hybrid lens is chipped, there is a risk that the reliability of the lens unit will be lowered.
  • Embodiments of the present invention provide an easily manufactured and highly reliable lens unit, an easily manufactured and highly reliable imaging device, an easily manufactured and highly reliable endoscope, and an easily manufactured and highly reliable lens unit. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a high-quality lens unit.
  • a lens unit has a first main surface and a second main surface opposite to the first main surface, and the lens unit extends from the first main surface to at least one of the four corners.
  • a first glass substrate having a groove extending to a second principal surface; a first resin disposed in the groove of the first glass substrate; and disposed on the second principal surface. and a resin lens.
  • An imaging device has a lens unit, the lens unit has a first principal surface and a second principal surface opposite to the first principal surface, and has four corners of an outer edge. At least one of a first glass substrate having a groove extending from the first main surface to the second main surface, and a first resin disposed in the groove of the first glass substrate , and a resin lens disposed on the second main surface.
  • An endoscope of an embodiment includes an imaging device having a lens unit and an imaging unit, the lens unit having a first principal surface, a second principal surface opposite the first principal surface, and and a first glass substrate having a groove extending from the first main surface to the second main surface in at least one of the four corners of the outer edge, and disposed in the groove of the first glass substrate and a resin lens disposed on the second main surface.
  • a method for manufacturing a lens unit includes the steps of: forming a plurality of holes arranged in a grid pattern in at least one glass wafer; filling the plurality of holes with a first resin; forming a first lens wafer by arranging a plurality of resin lenses; and cutting a laminated wafer including the first lens wafer so as to include the plurality of holes filled with the first resin. and dicing along the lines.
  • a method for manufacturing a lens unit comprises steps of: producing a plurality of lens wafers each having a plurality of resin lenses arranged on a glass wafer; filling the plurality of holes with a first resin; and cutting the laminated wafer into grid-like cutting lines including the plurality of holes filled with the first resin. and a step of dicing along.
  • an easily manufactured and highly reliable lens unit an easily manufactured and highly reliable imaging device, an easily manufactured and highly reliable endoscope, and an easily manufactured and highly reliable It is possible to provide a method for manufacturing a lens unit with high performance.
  • FIG. 1 is a perspective view of an imaging device according to a first embodiment
  • FIG. FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II-II of FIG. 1
  • 4 is a flow chart of a method for manufacturing the imaging device of the first embodiment
  • It is a top view for demonstrating the manufacturing method of the imaging device of 1st Embodiment.
  • FIG. 4B is a cross-sectional view taken along line IVB-IVB of FIG. 4A; It is a top view for demonstrating the manufacturing method of the imaging device of 1st Embodiment.
  • FIG. 5B is a cross-sectional view along line VB-VB of FIG. 5A; It is a top view for demonstrating the manufacturing method of the imaging device of 1st Embodiment.
  • FIG. 6B is a cross-sectional view along line VIB-VIB of FIG. 6A; It is a top view for demonstrating the manufacturing method of the imaging device of 1st Embodiment.
  • FIG. 7B is a cross-sectional view along line VIIB-VIIB of FIG. 7A;
  • FIG. 4 is an exploded cross-sectional view for explaining the method of manufacturing the imaging device of the first embodiment; 4A to 4C are cross-sectional views for explaining the manufacturing method of the imaging device according to the first embodiment; It is a perspective view of the imaging device of 2nd Embodiment.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view along line XI-XI of FIG. 10; It is a perspective view of the lens unit of 3rd Embodiment.
  • FIG. 11 is a perspective view of an endoscope according to a fifth embodiment
  • the imaging device 2 of the embodiment shown in FIGS. 1 and 2 includes the lens unit 1 and the imaging unit 60 of the embodiment.
  • Reference O indicates the optical axis of the lens unit 1 .
  • the imaging unit 60 receives the subject image condensed by the lens unit 1 and converts it into an imaging signal.
  • the lens unit 1 includes a first optical element 10 having an entrance surface 1SA, a second optical element 20, a third optical element 30, and a fourth optical element having an exit surface 1SB opposite to the entrance surface 1SA. It is a substantially rectangular parallelepiped with an element 40 .
  • the first optical element 10, the second optical element 20, the third optical element 30, and the fourth optical element 40 are laminated in this order.
  • the first optical element 10 is based on a first glass substrate 11 having a first main surface 11SA, which is the incident surface 1SA, and a second main surface 11SB opposite to the first main surface 11SA.
  • the first optical element 10 is a hybrid lens element having a resin lens 12, which is a concave lens, on the second main surface 11SB.
  • a diaphragm layer 45 made of a metal containing chromium or titanium as a main component is provided on the second main surface 11SB.
  • the second optical element 20 is based on a second glass substrate 21 having a third principal surface 21SA and a fourth principal surface 21SB opposite to the third principal surface 21SA.
  • the third main surface 21SA is arranged to face the second main surface 11SB.
  • the second optical element 20 is a hybrid lens element having a resin lens 22, which is a convex lens, on the third main surface 21SA.
  • the third optical element 30 is based on a third glass substrate 31 having a fifth principal surface 31SA and a sixth principal surface 31SB opposite to the fifth principal surface 31SA.
  • the fifth main surface 31SA is arranged to face the fourth main surface 21SB.
  • the third optical element 30 is a hybrid lens element having a resin lens 32, which is a convex lens, on the fifth main surface 31SA.
  • the fourth optical element 40 is a fourth glass substrate 40 having a seventh principal surface 41SA and an eighth principal surface 41SB opposite to the seventh principal surface 41SA, which is the emission surface 1SB.
  • the seventh main surface 41SA is arranged to face the sixth main surface 31SB.
  • the fourth optical element 40 is a glass filter that removes unnecessary infrared rays (for example, light with a wavelength of 700 nm or longer).
  • the first glass substrate 11, the second glass substrate 21, the third glass substrate 31, and the fourth glass substrate 40 are made of borosilicate glass, quartz glass, or sapphire glass, for example.
  • the first optical element 10 and the second optical element 20, the second optical element 20 and the third optical element 30, and the third optical element 30 and the fourth optical element 40 are each made of resin. They are adhered by an adhesive layer 50 .
  • a lens unit of the present invention is not limited to the configuration of the lens unit 1 of this embodiment, and is set according to specifications.
  • a lens unit may have not only lens elements, but also spacer elements that define the distance between the lenses, and multiple aperture layers.
  • An imaging unit 60 is adhered to the eighth main surface 41SB (output surface 1SB) of the fourth optical element 40 with an adhesive layer 51.
  • the imaging unit 60 has an imaging element 61 and a cover glass 63 adhered thereto by an adhesive layer 62 .
  • the lens unit 1 forms a subject image on the imaging element 61 .
  • the imaging element 61 is a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) light receiving element or a CCD (Charge Coupled Device).
  • the first glass substrate 11 has grooves, which are notches extending from the first main surface 11SA to the second main surface 11SB, at four corners of the outer edge of the first main surface 11SA (second main surface 11SB). There is T11. A first resin 55 is filled in the trench T11. The first main surface 11SA (second main surface 11SB) filled with the first resin 55 is substantially square.
  • the first glass substrate 11 is produced by cutting the first glass wafer 11W.
  • the first glass wafer 11W has holes H11 in the four corner regions (regions where the cutting lines intersect) of the first glass substrate 11, and the holes H11 are filled with the first resin 55 (FIG. 8).
  • the hole H11 is cut to form a groove T11. Since the first resin 55 is filled in the four corners where chipping is likely to occur during cutting, the lens unit 1 and the imaging device 2 are easy to manufacture and have high reliability because the glass substrate is free from chipping. .
  • the first glass substrate 11 is a glass substrate having an incident surface 1SA that is most likely to be chipped during cutting among the plurality of glass substrates of the lens unit 1 .
  • the lens unit 1 is a substantially rectangular parallelepiped wafer-level optical unit manufactured by cutting a laminated wafer 1W obtained by laminating a plurality of lens wafers each having a plurality of optical elements arranged in a matrix.
  • a method of manufacturing the imaging device 2 by cutting the laminated wafer 2W in which a plurality of imaging units 60 are arranged on the laminated wafer 1W will be described below as an example along the flowchart of FIG.
  • the glass wafer 11W has a first main surface 11SA and a second main surface 11SB opposite to the first main surface 11SA.
  • a plurality of holes H11 are formed in a grid pattern in the glass wafer 11W.
  • the hole H11 is formed using etching or drilling.
  • the wall surface of the hole H11 is inclined.
  • the opening of the first major surface 11SA is larger than the second major surface 11SB, whereas in drilling and deep reactive ion etching (D-RIE) processing, the wall surface of the hole H11 is the first major surface. It is perpendicular to the surface 11SA.
  • the opening of the hole H11 may be rectangular.
  • each of the plurality of holes H11 is filled with the first resin 55 .
  • the first resin 55 which is a thermosetting or ultraviolet-curing epoxy resin, is placed in the plurality of holes H11 using, for example, an inkjet method, and then cured. If the first resin 55 protrudes from the hole H11 or is also arranged around the hole H11, for example, polishing or ashing is performed.
  • polishing or ashing is performed.
  • the diaphragm layer 45 is arranged on the second main surface 11SB of the glass wafer 11W before the resin lens arrangement.
  • a plurality of diaphragm layers 45 are produced by patterning the metal layer provided on the second main surface 11SB using, for example, a sputtering method.
  • the diaphragm layer 45 is mainly composed of chromium or titanium. "Main component" means 90% by weight or more. Note that the aperture layer 45 is not an essential component.
  • the first lens wafer 10W is manufactured by arranging the resin lens 12 on the second main surface 11SB of the glass wafer 11W on which the aperture layer is arranged. It is preferable to use an energy curable resin as the second resin of the resin lens 12 .
  • Energy curable resin undergoes a cross-linking reaction or a polymerization reaction by receiving energy such as heat, ultraviolet rays, and electron beams from the outside.
  • energy such as heat, ultraviolet rays, and electron beams from the outside.
  • it is made of a transparent UV-curable silicone resin, epoxy resin, or acrylic resin.
  • transparent means that the material absorbs and scatters light to the extent that it can withstand use in the wavelength range used.
  • a liquid or gel resin is placed on the glass wafer 11W, and in a state of being pressed against a mold having a concave portion with a predetermined inner surface shape, ultraviolet rays are applied to cure the resin by a molding method.
  • a resin lens 12 is produced.
  • the inner surface shape of the mold is transferred to the outer surface shape of the resin lens manufactured by using the molding method, it is possible to easily produce a configuration having an outer peripheral portion that also serves as a spacer and an aspherical lens.
  • Wafer Lamination Lens wafers 20W and 30W shown in FIG. 8 are manufactured in the same manner as the lens wafer 10W.
  • the lens wafer 20W is based on a glass wafer 21W having a third principal surface 21SA and a fourth principal surface 21SB opposite to the third principal surface 21SA.
  • a plurality of resin lenses 22 are arranged on the third main surface.
  • the lens wafer 30W is based on a glass wafer 31W having a fifth principal surface 31SA and a sixth principal surface 31SB opposite to the fifth principal surface 31SA.
  • a plurality of resin lenses 32 are arranged on the fifth main surface 31SA.
  • the filter wafer 40W has a seventh main surface 41SA and an eighth main surface 41SB opposite to the seventh main surface 41SA.
  • the filter wafer 40W may be a glass wafer on which a multilayer filter is arranged.
  • the adhesive layer 50 is disposed on each of the resin lens 12 of the lens wafer 10W, the resin lens 22 of the lens wafer 20W, and the resin lens 32 of the lens wafer 30W using a transfer method.
  • An adhesive layer 50 is also provided on at least one of the sixth main surface 31SB of the lens wafer 30W and the seventh main surface 41SA of the filter wafer 40W.
  • the adhesive layer 50 may be disposed using an inkjet method.
  • the adhesive layer 50 is, for example, a thermosetting epoxy resin.
  • the adhesive layer 50 disposed on the resin lens 22 and the like may be, for example, a light shielding layer containing light shielding particles.
  • the optical element wafers (lens wafers) 10W to 40W are laminated and bonded to form the laminated wafer 1W.
  • a laminated wafer 2W is produced by adhering a plurality of imaging units 60 to the eighth main surface 41SB of the optical element wafer 40W using the adhesive layer 51.
  • FIG. The image pickup unit 60 is manufactured by cutting an image pickup wafer obtained by bonding a glass wafer to an image pickup device wafer including a plurality of light receiving circuits using a transparent adhesive. Note that the laminated wafer 2W may be produced by adhering the imaging wafer to the laminated wafer 1W.
  • the incident surface 1SA (first main surface 11SA) of the first lens wafer 10W is attached to a fixing member such as a dicing tape 90 or the like.
  • the laminated wafer 2W is diced in a grid pattern along cutting lines CL including a plurality of holes H11 filled with the first resin 55 from the side of the exit surface 1SB (eighth main surface 41SB). are separated into individual imaging devices 2 (lens units 1).
  • the hole H11 becomes a groove T11 extending from the first main surface 11SA of the first glass substrate 11 to the second main surface 11SB.
  • the imaging device 2 Since the imaging device 2 is manufactured by the wafer level method, it has a small diameter and is easy to manufacture. Furthermore, when cutting the laminated wafer 1W, chipping of the glass substrate is particularly likely to occur. Further, the first resin 55 is filled in the hole H11. Therefore, the lens unit 1 and the imaging device 2 are easy to manufacture and have high reliability because the glass substrate is free from chipping.
  • the imaging device 2 may be manufactured by arranging the imaging unit 60 on the lens unit 1 manufactured by cutting the laminated wafer 1W.
  • the grooves T11 are provided in all four corners of the first glass substrate 11, and the grooves T11 are filled with the resin 55.
  • the lens unit in which the groove T11 is provided only at one of the four corners of the first glass substrate 11 and the groove T11 is filled with the resin 55 is superior to the lens unit in which the first glass substrate 11 has no grooves at the four corners. , needless to say, is easy to manufacture and highly reliable. That is, the first glass substrate 11 may have grooves T11 filled with resin in at least one of the four corners of the first main surface 11SA.
  • ⁇ Second embodiment> The imaging device and the lens unit of the embodiments described below are similar to the imaging device 2 and the lens unit 1 of the first embodiment and have the same effects. Description is omitted.
  • the second glass substrate 21, the third glass substrate 31, and the fourth glass substrate 41 are also similar to the first glass substrate 11, respectively.
  • the first resin 55 is filled in the second grooves T21, the third grooves T31, and the fourth grooves T41 at the four corners.
  • the glass wafer 21W that becomes the second glass substrate 21 is formed with a plurality of holes arranged in a grid pattern, and the plurality of holes are filled with the first resin 55.
  • the second glass substrate 21, the third glass substrate 31, and the fourth glass substrate 41 are also less likely to be chipped during cutting of the laminated wafer, like the first glass substrate 11. It is easy to manufacture and highly reliable.
  • the resin lens 12, the resin lens 22, the resin lens 32, and the adhesive layer 50 are also cut at the four corners of the outer edge. That is, in the lens unit 1B, the first resin 55 is filled in the square grooves T1 extending from the entrance surface 1SA at the four corners to the exit surface 1SB.
  • holes are not formed in the lens wafer 10W or the like before lamination.
  • holes H1W are formed in a grid pattern from the emission surface 1SB to the incidence surface 1SA.
  • the hole H1W having a circular opening is formed using a drill 95, for example.
  • the laminated wafer 1W is cut to form the square groove T1 in the hole H1W.
  • the lens unit 1B is easier to manufacture and more reliable than the lens unit 1A, in which holes are formed in a plurality of lens wafers 10W, 20W, 30W, and 40W and filled with resin.
  • the imaging device 2A is manufactured by disposing the imaging unit 60 in the lens unit 1A.
  • the imaging device 2A is easier to manufacture than the imaging device 2 and has higher reliability.
  • the lens unit 1C of this embodiment shown in FIG. 14 has side grooves TS1 extending from the entrance surface 1SA to the exit surface 1SB not only at the four corners but also at each of the four side surfaces 1SS. TS1 is also filled.
  • the side grooves TS1 are formed by cutting holes in the laminated wafers in the same manner as the square grooves T1.
  • the width of the side groove TS1, that is, the diameter of the hole in the laminated wafer may be smaller than the width of the square groove T1.
  • At least one of the four side surfaces 1SS may have a side groove TS1 extending from the incident surface 1SA to the output surface 1SB, and the resin 55 may be filled in the side groove TS1 as well.
  • the resin 55 filled in the side grooves TS1 has a function of protecting the resin lenses 12, 22, and 32.
  • the endoscope 9 of the present embodiment shown in FIG. 15 includes a distal end portion 9A, an insertion portion 9B extending from the distal end portion 9A, an operation portion 9C provided on the proximal end side of the insertion portion 9B, and an operation and a universal cord 9D extending from the portion 9C.
  • An imaging device 2 (2A-2C) including a lens unit 1 (1A-1C) is arranged at the tip portion 9A.
  • An imaging signal output from the imaging device 2 is transmitted to a processor (not shown) via a cable through which the universal cord 9D is inserted.
  • a drive signal from the processor to the imaging device 2 is also transmitted via a cable through which the universal cord 9D is inserted.
  • the endoscope 9 may be a flexible endoscope with a soft insertion portion 9B or a rigid endoscope with a hard insertion portion 9B. Further, the application of the endoscope 9 may be medical or industrial.
  • the endoscope 9 is equipped with the imaging device 2 (2A-2C) including the lens unit 1 (1A-1C), it is easy to manufacture and highly reliable.

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Abstract

レンズユニット１は、第１の主面１１ＳＡと第２の主面１１ＳＢと、を有し、外縁の四隅の少なくともいずれかに、前記第１の主面１１ＳＡから前記第２の主面１１ＳＢに至る溝Ｔ１１のある第１のガラス基板１１と、前記第１のガラス基板１１の前記溝Ｔ１１に配設されている第１の樹脂５５と、前記第２の主面１１ＳＢに配設されている樹脂レンズ１２と、を含む第１の光学素子１０を具備する。

Description

レンズユニット、撮像装置、内視鏡、および、レンズユニットの製造方法
　本発明は、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を具備するレンズユニット、ハイブリッドレンズ素子を有するレンズユニットを含む撮像装置、ハイブリッドレンズ素子を有するレンズユニット含む撮像装置を有する内視鏡、および、ハイブリッドレンズ素子を具備するレンズユニットの製造方法に関する。
　内視鏡の先端部に配設される撮像装置のレンズユニットは、低侵襲化のため細径化が重要である。
　国際公開第２０１７／２０３５９２号には、それぞれが複数の光学素子を含む光学ウエハを積層した積層ウエハを切断することによって、ウエハレベル積層体である細径のレンズユニットを効率良く製造する方法が開示されている。
　ガラスウエハに複数の樹脂レンズが配設されたハイブリッドレンズウエハを含む積層ウエハは、切断するときに、ガラスウエハに欠けが生じることがある。このため、ハイブリッドレンズを含むレンズユニットの製造が容易ではない。また、切断されたハイブリッドレンズのガラス基板に欠けがあるとレンズユニットの信頼性が低下するおそれがあった。
国際公開第２０１７／２０３５９２号
　本発明の実施形態は、製造が容易で信頼性の高いレンズユニット、製造が容易で信頼性の高い撮像装置、製造が容易で信頼性の高い内視鏡、および、製造が容易で信頼性の高いレンズユニットの製造方法を提供することを目的とする。
　実施形態のレンズユニットは、第１の主面と、前記第１の主面の反対側の第２の主面と、を有し、四隅の少なくともいずれかに、前記第１の主面から前記第２の主面に至る溝のある第１のガラス基板と、前記第１のガラス基板の前記溝に配設されている第１の樹脂と、前記第２の主面に配設されている樹脂レンズと、を含む第１の光学素子を具備する。
　実施形態の撮像装置は、レンズユニットを有し、前記レンズユニットは、第１の主面と、前記第１の主面の反対側の第２の主面と、を有し、外縁の四隅の少なくともいずれかに、前記第１の主面から前記第２の主面に至る溝のある第１のガラス基板と、前記第１のガラス基板の前記溝に配設されている第１の樹脂と、前記第２の主面に配設されている樹脂レンズと、を含む第１の光学素子を具備する。
　実施形態の内視鏡は、レンズユニットと撮像ユニットとを有する撮像装置を含み、前記レンズユニットは、第１の主面と、前記第１の主面の反対側の第２の主面と、を有し、外縁の四隅の少なくともいずれかに、前記第１の主面から前記第２の主面に至る溝のある第１のガラス基板と、前記第１のガラス基板の前記溝に配設されている第１の樹脂と、前記第２の主面に配設されている樹脂レンズと、を含む第１の光学素子を具備する。
　実施形態のレンズユニットの製造方法は、少なくとも１つのガラスウエハに格子状に配置された複数の孔を形成する工程と、前記複数の孔に第１の樹脂を充填する工程と、前記ガラスウエハに複数の樹脂レンズを配設することによって、第１のレンズウエハを作製する工程と、前記第１のレンズウエハを含む積層ウエハを、前記第１の樹脂が充填された前記複数の孔を含む切断線にそってダイシングする工程と、を具備する。
　実施形態のレンズユニットの製造方法は、それぞれが、ガラスウエハに複数の樹脂レンズが配設された複数のレンズウエハを作製する工程と、前記複数のレンズウエハを含む積層ウエハに格子状に配置された複数の孔を形成する工程と、前記複数の孔に第１の樹脂を充填する工程と、前記積層ウエハを、前記第１の樹脂が充填された前記複数の孔を含む格子状の切断線にそってダイシングする工程と、を具備する。
　本発明の実施形態によれば、製造が容易で信頼性の高いレンズユニット、製造が容易で信頼性の高い撮像装置、製造が容易で信頼性の高い内視鏡、および、製造が容易で信頼性の高いレンズユニットの製造方法を提供できる。
第１実施形態の撮像装置の斜視図である。 図１のＩＩ－ＩＩ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のフローチャートである。 第１実施形態の撮像装置の製造方法を説明するための平面図である。 図４ＡのＩＶＢ－ＩＶＢ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平面図である。 図５ＡのＶＢ－ＶＢ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平面図である。 図６ＡのＶＩＢ－ＶＩＢ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平面図である。 図７ＡのＶＩＩＢ－ＶＩＩＢ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分解断面図である。 第１実施形態の撮像装置の製造方法を説明するための断面図である。 第２実施形態の撮像装置の斜視図である。 図１０のＸＩ－ＸＩ線に沿った断面図である。 第３実施形態のレンズユニットの斜視図である。 第３実施形態のレンズユニットの製造方法を説明するための断面図である。 第４実施形態の撮像装置の斜視図である。 第５実施形態の内視鏡の斜視図である。
＜第１実施形態＞
　図１、図２に示す実施形態の撮像装置２は、実施形態のレンズユニット１と撮像ユニット６０とを含む。符号Ｏは、レンズユニット１の光軸を示す。撮像ユニット６０はレンズユニット１が集光した被写体像を受光して撮像信号に変換する。
　なお、以下の説明において、各実施形態に基づく図面は、模式的なものである。各部分の厚さと幅との関係、夫々の部分の厚さの比率および相対角度などは現実の構成とは異なる。図面の相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている。一部の構成要素の図示を省略する。
　レンズユニット１は、入射面１ＳＡを有する第１の光学素子１０と、第２の光学素子２０と、第３の光学素子３０と、入射面１ＳＡの反対側の出射面１ＳＢを有する第４の光学素子４０と、を具備する略直方体である。第１の光学素子１０と第２の光学素子２０と第３の光学素子３０と第４の光学素子４０とは、この順に積層されている。
　第１の光学素子１０は、入射面１ＳＡである第１の主面１１ＳＡと第１の主面１１ＳＡの反対側の第２の主面１１ＳＢを有する第１のガラス基板１１を基体とする。第１の光学素子１０は、第２の主面１１ＳＢに、凹レンズである樹脂レンズ１２を有するハイブリッドレンズ素子である。第２の主面１１ＳＢには、クロムまたはチタンを主成分とする金属からなる絞り層４５が配設されている。
　第２の光学素子２０は、第３の主面２１ＳＡと第３の主面２１ＳＡの反対側の第４の主面２１ＳＢを有する第２のガラス基板２１を基体とする。第３の主面２１ＳＡは第２の主面１１ＳＢと対向配置されている。第２の光学素子２０は、第３の主面２１ＳＡに、凸レンズである樹脂レンズ２２を有するハイブリッドレンズ素子である。
　第３の光学素子３０は、第５の主面３１ＳＡと第５の主面３１ＳＡの反対側の第６の主面３１ＳＢを有する第３のガラス基板３１を基体とする。第５の主面３１ＳＡは第４の主面２１ＳＢと対向配置されている。第３の光学素子３０は、第５の主面３１ＳＡに、凸レンズである樹脂レンズ３２を有するハイブリッドレンズ素子である。
　第４の光学素子４０は、第７の主面４１ＳＡと第７の主面４１ＳＡの反対側の、出射面１ＳＢである第８の主面４１ＳＢを有する第４のガラス基板４０である。第７の主面４１ＳＡは第６の主面３１ＳＢと対向配置されている。第４の光学素子４０は、不要な赤外線（例えば波長７００ｎｍ以上の光）を除去するガラスフィルタである。
　第１のガラス基板１１、第２のガラス基板２１、第３のガラス基板３１、第４のガラス基板４０は、例えば、ホウ珪酸ガラス、石英ガラス、または、サファイアガラスからなる。
　第１の光学素子１０と第２の光学素子２０、第２の光学素子２０と第３の光学素子３０、および、第３の光学素子３０と第４の光学素子４０、は、それぞれ樹脂からなる接着層５０によって接着されている。
　なお、本発明のレンズユニットの構成は、本実施形態のレンズユニット１の構成に限定されるものではなく、仕様に応じて設定される。例えば、レンズユニットが、レンズ素子だけなく、レンズ間の距離を規定するスペーサ素子および複数の絞り層を有していてもよい。
　第４の光学素子４０の第８の主面４１ＳＢ（出射面１ＳＢ）には、撮像ユニット６０が接着層５１によって、接着されている。撮像ユニット６０は、撮像素子６１にカバーガラス６３が接着層６２によって、接着されている。レンズユニット１は被写体像を撮像素子６１に結像する。撮像素子６１は、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）受光素子、またはＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ　Ｃｏｕｐｌｅｄ　Ｄｅｖｉｃｅ）である。
　第１のガラス基板１１は、第１の主面１１ＳＡ（第２の主面１１ＳＢ）の外縁の４隅に、第１の主面１１ＳＡから第２の主面１１ＳＢに至る切り欠き部である溝Ｔ１１がある。溝Ｔ１１には第１の樹脂５５が充填されている。第１の樹脂５５が充填された、第１の主面１１ＳＡ（第２の主面１１ＳＢ）は略正方形である。
　後述するように、第１のガラス基板１１は、第１のガラスウエハ１１Ｗの切断によって作製される。第１のガラスウエハ１１Ｗは、第１のガラス基板１１の四隅となる領域（切断線が交差する領域）には孔Ｈ１１があり、孔Ｈ１１には第１の樹脂５５が充填されている（図８参照）。孔Ｈ１１は、切断によって溝Ｔ１１となっている。切断時に欠けが発生しやすい四隅に第１の樹脂５５が充填されているため、レンズユニット１および撮像装置２は、製造が容易であり、かつ、ガラス基板に欠けがないため、信頼性が高い。なお、第１のガラス基板１１は、レンズユニット１の複数のガラス基板のうち、切断時に最も欠けが発生しやすい入射面１ＳＡを有するガラス基板である。
＜製造方法＞
　レンズユニット１は、それぞれに複数の光学素子がマトリックス状に配設されている複数のレンズウエハを積層した積層ウエハ１Ｗを切断することによって製造される略直方体のウエハレベル光学ユニットである。
　以下、図３のフローチャートにそって、積層ウエハ１Ｗに複数の撮像ユニット６０を配設した積層ウエハ２Ｗの切断によって撮像装置２を製造する方法を例に説明する。
＜工程Ｓ１０＞孔形成
　図４Ａ、図４Ｂに示すように、ガラスウエハ１１Ｗは、第１の主面１１ＳＡと第１の主面１１ＳＡの反対側の第２の主面１１ＳＢを有する。ガラスウエハ１１Ｗに格子状に複数の孔Ｈ１１を形成する。孔Ｈ１１は、エッチング加工、または、ドリル加工を用いて形成される。
　ＫＯＨ、または、ＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム)溶液などのアルカリ水溶液を用いた等方性ウエットエッチング加工では、孔Ｈ１１の壁面は傾斜している。例えば、第１の主面１１ＳＡの開口は、第２の主面１１ＳＢよりも大きい、一方、ドリル加工および深堀り反応性イオンエッチング（Ｄ－ＲＩＥ）加工では、孔Ｈ１１の壁面は第１の主面１１ＳＡに対して垂直となる。穴Ｈ１１の開口は、矩形でもよい。
＜工程Ｓ２０＞樹脂充填
　図５Ａ、図５Ｂに示すように、複数の孔Ｈ１１のそれぞれに第１の樹脂５５を充填する。熱硬化型または紫外線硬化型のエポキシ樹脂である第１の樹脂５５は、例えば、インクジェット法を用いて複数の孔Ｈ１１に配設されてから硬化処理が行われる。第１の樹脂５５が孔Ｈ１１から突出したり、孔Ｈ１１の周囲にも配設されたりした場合には、例えば、研磨加工またはアッシング加工が行われる。研磨加工によって、ガラスウエハ１１Ｗの主面が研磨される場合には、研磨後の厚さが仕様の厚さとなるように、ガラスウエハ１１Ｗの厚さが設定される。
＜工程Ｓ３０＞樹脂レンズ配設
　図６Ａ、図６Ｂに示すように、ガラスウエハ１１Ｗの第２の主面１１ＳＢに、樹脂レンズ配設前に、絞り層４５が配設される。例えばスパッタ法を用いて第２の主面１１ＳＢに配設された金属層を、パターニングすることで、複数の絞り層４５が作製される。絞り層４５は、クロムまたはチタンを主成分とする。「主成分」は、９０重量％以上であることを意味する。なお、絞り層４５は必須構成要素ではない。
　図７Ａ、図７Ｂに示すように、絞り層が配設されたガラスウエハ１１Ｗの第２の主面１１ＳＢに、樹脂レンズ１２を配設することによって第１のレンズウエハ１０Ｗが作製される。樹脂レンズ１２の第２の樹脂にはエネルギー硬化型樹脂を用いることが好ましい。
　エネルギー硬化型樹脂は、外部から熱、紫外線、電子線などのエネルギーを受けることによって、架橋反応あるいは重合反応が進む。例えば透明な紫外線硬化型のシリコーン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂からなる。なお「透明」とは、使用波長範囲において使用に耐えうる程度に、材料の光吸収および散乱が少ないことを意味する。
　未硬化であるため、液体状またはゲル状の樹脂をガラスウエハ１１Ｗに配設し、所定の内面形状の凹部のある金型を押し当てた状態において、紫外線を照射し樹脂を硬化するモールド法よって樹脂レンズ１２は作製される。なお、ガラスと樹脂の界面密着強度を向上させるために、樹脂配設前のガラスウエハにシランカップリング処理等を行うことが好ましい。
　モールド法を用いることによって製造される樹脂レンズの外面形状は金型の内面形状が転写されるために、スペーサを兼ねた外周部を有する構成および非球面レンズが容易に作製できる。
＜工程Ｓ４０＞ウエハ積層
　図８に示す、レンズウエハ２０Ｗ、３０Ｗは、レンズウエハ１０Ｗと同じように作製される。レンズウエハ２０Ｗは、第３の主面２１ＳＡと第３の主面２１ＳＡの反対側の第４の主面２１ＳＢとを有するガラスウエハ２１Ｗを基体とする。第３の主面には複数の樹脂レンズ２２が配設されている。レンズウエハ３０Ｗは、第５の主面３１ＳＡと第５の主面３１ＳＡの反対側の第６の主面３１ＳＢとを有するガラスウエハ３１Ｗを基体とする。第５の主面３１ＳＡには複数の樹脂レンズ３２が配設されている。フィルタウエハ４０Ｗは、第７の主面４１ＳＡと第７の主面４１ＳＡの反対側の第８の主面４１ＳＢとを有する。フィルタウエハ４０Ｗは、多層膜フィルタが配設されているガラスウエハでもよい。
　レンズウエハ１０Ｗの樹脂レンズ１２、レンズウエハ２０Ｗの樹脂レンズ２２、および、レンズウエハ３０Ｗの樹脂レンズ３２に、転写法を用いて、それぞれ接着層５０が配設される。レンズウエハ３０Ｗの第６の主面３１ＳＢまたはフィルタウエハ４０Ｗ第７の主面４１ＳＡの少なくともいずれかにも接着層５０が配設される。
　接着層５０は、インクジェット法を用いて配設されてもよい。接着層５０は、例えば、熱硬化型のエポキシ樹脂である。樹脂レンズ２２等に配設される接着層５０は、例えば、遮光性粒子を含んでいる遮光層でもよい。光学素子ウエハ（レンズウエハ）１０Ｗ－４０Ｗが積層され、接着されることで積層ウエハ１Ｗが作製される。
＜工程Ｓ５０＞撮像ユニット配設
　光学素子ウエハ４０Ｗの第８の主面４１ＳＢに、接着層５１を用いて、複数の撮像ユニット６０を接着することによって、積層ウエハ２Ｗが作製される。撮像ユニット６０は、複数の受光回路を含む撮像素子ウエハに、透明接着剤を用いてガラスウエハを接着した撮像ウエハを切断することによって製造される。なお、積層ウエハ１Ｗに撮像ウエハを接着して積層ウエハ２Ｗが作製されてもよい。
＜工程Ｓ６０＞切断
　図９に示すように、積層ウエハ１Ｗは、第１のレンズウエハ１０Ｗの入射面１ＳＡ（第１の主面１１ＳＡ）が、ダイシングテープ９０等の固定部材に貼り付けられる。そして、積層ウエハ２Ｗを出射面１ＳＢ（第８の主面４１ＳＢ）の側から、第１の樹脂５５が充填された複数の孔Ｈ１１を含む切断線ＣＬにそって格子状にダイシングすることによって複数の撮像装置２（レンズユニット１）に個片化される。積層ウエハ１Ｗが切断されると孔Ｈ１１は、第１のガラス基板１１の第１の主面１１ＳＡから第２の主面１１ＳＢに至る溝Ｔ１１となる。
　撮像装置２は、ウエハレベル法において製造されるため、細径であり、かつ、製造が容易である。さらに、積層ウエハ１Ｗを切断するときに、ガラス基板のチッピングが特に発生しやすい、ダイシングテープ９０に貼り付けられている第１のレンズウエハ１０Ｗは、ガラス基板１１の四隅となる領域が孔Ｈ１１であり、さらに、孔Ｈ１１には第１の樹脂５５が充填されている。このため、レンズユニット１および撮像装置２は、製造が容易であり、かつ、ガラス基板に欠けがないため、信頼性が高い。
　積層ウエハ１Ｗの切断によって製造されたレンズユニット１に、撮像ユニット６０が配設されることによって、撮像装置２が作製されてもよい。
　レンズユニット１では、第１のガラス基板１１の四隅の全てに溝Ｔ１１があり、溝Ｔ１１に樹脂５５が充填されていた。しかし、第１のガラス基板１１の四隅の１つだけに溝Ｔ１１があり、溝Ｔ１１に樹脂５５が充填されているレンズユニットが、第１のガラス基板１１の四隅に溝がないレンズユニットよりも、製造が容易で信頼性の高いことは言うまでも無い。すなわち、第１のガラス基板１１は、第１の主面１１ＳＡの四隅の少なくともいずれかに樹脂が充填されている溝Ｔ１１を有していればよい。
＜第２実施形態＞
　以下に説明する実施形態の撮像装置およびレンズユニットは、第１実施形態の撮像装置２およびレンズユニッ１トと類似しており同じ効果を有するため、同じ機能の構成要素には同じ符号を付し説明は省略する。
　図１０および図１１に示す本実施形態のレンズユニット１Ａは、第２のガラス基板２１、第３のガラス基板３１および第４のガラス基板４１も、第１のガラス基板１１と同じように、それぞれの四隅の第２の溝Ｔ２１、第３の溝Ｔ３１、第４の溝Ｔ４１に、それぞれ第１の樹脂５５が充填されている。
　すなわち、例えば、第２のガラス基板２１となるガラスウエハ２１Ｗには、格子状に配置された複数の孔が形成され、複数の孔に第１の樹脂５５が充填される。
　レンズユニット１Ａは、第２のガラス基板２１、第３のガラス基板３１および第４のガラス基板４１も、第１のガラス基板１１と同じように、積層ウエハの切断時に欠けが発生しにくいため、製造が容易で有り、かつ、信頼性が高い。
＜第３実施形態＞
　図１２に示す本実施形態のレンズユニット１Ｂは、樹脂レンズ１２、樹脂レンズ２２、樹脂レンズ３２および接着層５０も、外縁の四隅の角が切りかかれている。すなわち、レンズユニット１Ｂは、四隅の入射面１ＳＡから出射面１ＳＢ至る角溝Ｔ１に、第１の樹脂５５が充填されている。
　図１３に示すように、レンズユニット１Ｂの製造方法では、レンズウエハ１０Ｗ等には、積層前に孔は形成されない。積層ウエハ１Ｗの状態において、出射面１ＳＢから入射面１ＳＡに至る孔Ｈ１Ｗが格子状に形成される。開口が円形の孔Ｈ１Ｗは、例えば、ドリル９５を用いて形成される。そして、孔Ｈ１Ｗに樹脂５５を充填してから、積層ウエハ１Ｗを切断することで、孔Ｈ１Ｗは、角溝Ｔ１となる。
　レンズユニット１Ｂは、複数のレンズウエハ１０Ｗ、２０Ｗ、３０Ｗ、４０Ｗに、それぞれ孔を形成し樹脂を充填するレンズユニット１Ａよりも、製造が容易で信頼性が高い。レンズユニット１Ａに撮像ユニット６０が配設されることによって撮像装置２Ａは製造される。撮像装置２Ａは撮像装置２よりも、製造が容易で信頼性が高い。
＜第４実施形態＞
　図１４に示す本実施形態のレンズユニット１Ｃは、四隅の角だけでなく、４つの側面１ＳＳのそれぞれにも、入射面１ＳＡから出射面１ＳＢに至る側面溝ＴＳ１を有し、樹脂５５が側面溝ＴＳ１にも充填されている。側面溝ＴＳ１は、角溝Ｔ１と同じように積層ウエハの孔が切断されることによって形成される。側面溝ＴＳ１の幅、すなわち、積層ウエハの孔の径は、角溝Ｔ１の幅よりも小さくてもよい。４つの側面１ＳＳの少なくともいずれかが、入射面１ＳＡから出射面１ＳＢに至る側面溝ＴＳ１を有し、樹脂５５が側面溝ＴＳ１にも充填されていてもよい。
　側面溝ＴＳ１に充填された樹脂５５は、樹脂レンズ１２、２２、３２を保護する機能を有する。
＜第５実施形態＞
　図１５に示す本実施形態の内視鏡９は、先端部９Ａと、先端部９Ａから延設された挿入部９Ｂと、挿入部９Ｂの基端側に配設された操作部９Ｃと、操作部９Ｃから延出するユニバーサルコード９Ｄと、を含む。先端部９Ａに、レンズユニット１（１Ａ―１Ｃ）を含む撮像装置２（２Ａ－２Ｃ）が配設されている。撮像装置２から出力された撮像信号は、ユニバーサルコード９Ｄを挿通するケーブルを経由することによってプロセッサ（不図示）に伝送される。また、プロセッサから撮像装置２への駆動信号も、ユニバーサルコード９Ｄを挿通するケーブルを経由することによって伝送される。
　内視鏡９は、挿入部９Ｂが軟性の軟性鏡でも、挿入部９Ｂが硬性の硬性鏡でもよい。また内視鏡９の用途は、医療用でも工業用でもよい。
　内視鏡９は、レンズユニット１（１Ａ―１Ｃ）を含む撮像装置２（２Ａ－２Ｃ）を具備するため、製造が容易で信頼性が高い。
　本発明は、上述した実施形態等に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更、組み合わせおよび応用が可能である。
１、１Ａ－１Ｃ・・・レンズユニット
２・・・撮像装置
９・・・内視鏡
１０・・・第１の光学素子
１１・・・第１のガラス基板
１２・・・樹脂レンズ
２０・・・第２の光学素子
２１・・・第２のガラス基板
２２・・・樹脂レンズ
３０・・・第３の光学素子
３１・・・第３のガラス基板
３２・・・樹脂レンズ
４０・・・第４の光学素子
４５・・・絞り層
５０・・・接着層
５１・・・接着層
５５・・・第１の樹脂
６０・・・撮像ユニット
９０・・・ダイシングテープ
９５・・・ドリル

Claims (12)

  1. 　第１の主面と、前記第１の主面の反対側の第２の主面と、を有し、外縁の四隅の少なくともいずれかに、前記第１の主面から前記第２の主面に至る溝のある第１のガラス基板と、
    　前記第１のガラス基板の前記溝に配設されている第１の樹脂と、
    　前記第２の主面に配設されている樹脂レンズと、を含む第１の光学素子を具備することを特徴とするレンズユニット。
  2. 　前記第１のガラス基板は、前記四隅の全てに前記溝を有し、
    　前記第１の樹脂は、全ての前記溝に配設されていることを特徴とする請求項１に記載のレンズユニット。
  3. 　入射面と前記入射面の反対側の出射面とを有し、
    　前記第１の主面が前記入射面であることを特徴とする請求項２に記載のレンズユニット。
  4. 　第３の主面と、前記第３の主面の反対側の第４の主面と、を有する第２のガラス基板を含み、前記第２の主面と略同じ大きさの前記第３の主面が、前記第２の主面と対向配置されている第２の光学素子と、
    　前記第１の光学素子と前記第２の光学素子とを接着している接着層と、をさらに具備することを特徴とする請求項３に記載のレンズユニット。
  5. 　前記第２の光学素子は、前記第２のガラス基板の外縁の四隅の少なくともいずれかに、前記第３の主面から前記第４の主面に至る第２の溝を有し、前記第２のガラス基板の前記第２の溝に配設されている前記第１の樹脂を含むことを特徴とする請求項４に記載のレンズユニット。
  6. 　前記四隅の少なくともいずれかに、前記入射面から前記出射面に至る角溝を有し、前記角溝に前記第１の樹脂が配設されていることを特徴とする請求項５に記載のレンズユニット。
  7. 　４つの側面を有し、前記側面の少なくともいずれかは、前記入射面から前記出射面に至る第２の側面溝を有し、前記樹脂が前記側面溝に充填されていることを特徴とする請求項６に記載のレンズユニット。
  8. 　レンズユニットを有する撮像装置であって、
    　前記レンズユニットは、第１の主面と、前記第１の主面の反対側の第２の主面と、を有し、外縁の四隅の少なくともいずれかに、前記第１の主面から前記第２の主面に至る溝のある第１のガラス基板と、前記第１のガラス基板の前記溝に配設されている第１の樹脂と、前記第２の主面に配設されている樹脂レンズと、を含む第１の光学素子を具備することを特徴とする撮像装置。
  9. 　レンズユニットと撮像ユニットとを有する撮像装置を含む内視鏡であって、
    　前記レンズユニットは、第１の主面と、前記第１の主面の反対側の第２の主面と、を有し、外縁の四隅の少なくともいずれかに、前記第１の主面から前記第２の主面に至る溝のある第１のガラス基板と、前記第１のガラス基板の前記溝に配設されている第１の樹脂と、前記第２の主面に配設されている樹脂レンズと、を含む第１の光学素子を具備することを特徴とする内視鏡。
  10. 　少なくとも１つのガラスウエハに格子状に配置された複数の孔を形成する工程と、
    　前記複数の孔に第１の樹脂を充填する工程と、
    　前記ガラスウエハに複数の樹脂レンズを配設することによって、第１のレンズウエハを作製する工程と、
    　前記第１のレンズウエハを含む積層ウエハを、前記第１の樹脂が充填された前記複数の孔を含む切断線にそってダイシングする工程と、を具備することを特徴とするレンズユニットの製造方法。
  11. 　前記積層ウエハを、前記第１のレンズウエハがダイシングテープに貼り付けた状態において、ダイシングすることを特徴とする請求項１０に記載のレンズユニットの製造方法。
  12. 　それぞれが、ガラスウエハに複数の樹脂レンズが配設された複数のレンズウエハを作製する工程と、
    　前記複数のレンズウエハを含む積層ウエハに格子状に配置された複数の孔を形成する工程と、
    　前記複数の孔に第１の樹脂を充填する工程と、
    　前記積層ウエハを、前記第１の樹脂が充填された前記複数の孔を含む格子状の切断線にそってダイシングする工程と、を具備することを特徴とするレンズユニットの製造方法。
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