WO2023218633A1 - 撮像ユニット、内視鏡、および、撮像ユニットの製造方法 - Google Patents

撮像ユニット、内視鏡、および、撮像ユニットの製造方法 Download PDF

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optical
exit surface
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拓郎 巣山
Original Assignee
オリンパスメディカルシステムズ株式会社
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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

Definitions

  • the present invention provides an endoscope including an imaging unit in which an image sensor is bonded to an optical unit in which a plurality of optical elements are stacked, and an imaging unit in which an image sensor is bonded to an optical unit in which a plurality of optical elements are stacked.
  • the present invention also relates to a method of manufacturing an imaging unit in which an image sensor is bonded to an optical unit in which a plurality of optical elements are stacked.
  • the imaging unit disposed at the distal end of the insertion section of the endoscope it is important to make it smaller, especially smaller in diameter, in order to make it less invasive.
  • Japanese Patent Application Publication No. 2012-18993 discloses an optical unit made of a wafer level laminate as a method for efficiently manufacturing an ultra-thin optical unit.
  • This optical unit is manufactured by cutting a bonded wafer in which a plurality of lens wafers each including a plurality of lenses and an image sensor wafer including a plurality of image sensors are laminated into individual pieces.
  • the above-mentioned imaging unit is manufactured by, for example, disposing an image sensor using resin on the exit surface of a wafer level optical system whose notch is filled with resin and then hardened, and then hardened again.
  • the resin placement and curing treatment are each performed twice, so the productivity is not high.
  • Embodiments of the present invention aim to provide an imaging unit with high productivity, an endoscope including an imaging unit manufactured by a manufacturing method with high productivity, and a method of manufacturing an imaging unit with high productivity. .
  • An imaging unit has an entrance surface, an exit surface, and four side surfaces, and includes a plurality of stacked optical elements, and at least corners of the four side surfaces are directed from the exit surface toward the entrance surface.
  • an optical unit having a cutout, an image sensor that receives a subject image focused by the optical unit, and a first region on the incident surface where the optical unit and the image sensor are bonded; and a resin including a second region filling the notch of the optical unit and having no interface between the first region and the second region.
  • An endoscope includes an insertion section that is inserted into a subject, and an imaging unit provided at a distal end of the insertion section, and the imaging unit has an entrance surface and an exit surface.
  • an optical unit having four side surfaces, including a plurality of stacked optical elements, wherein at least corners of the four side surfaces have a notch cut out from the exit surface toward the input surface; an image sensor that receives a condensed subject image; a first area on the incident surface where the optical unit and the image sensor are bonded; and a second area that fills the notch of the optical unit.
  • a resin that includes a region and has no interface between the first region and the second region.
  • a method for manufacturing an imaging unit includes a step in which a stacked wafer is produced by stacking a plurality of optical element wafers each including an optical element, and a step in which a plurality of optical element wafers, each including an optical element, is stacked to form a stacked wafer, and an incident plane reaches an exit surface of the stacked wafer.
  • a hole forming step in which a plurality of grooves with a depth of about 100 mm are formed; a resin disposing step in which an uncured resin is disposed in the plurality of grooves and the exit surface of the laminated wafer; an image sensor mounting step in which at least one image sensor is mounted on the exit surface of the laminated wafer, a curing step in which the resin is solidified, and the laminated wafer to which the image sensor is bonded is and a cutting step of cutting along the plurality of grooves filled with resin.
  • an imaging unit with high productivity an endoscope including an imaging unit manufactured by a manufacturing method with high productivity, and a method of manufacturing an imaging unit with high productivity.
  • FIG. 1 is a perspective view of an endoscope according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a perspective view of the imaging unit of the first embodiment.
  • 3 is a cross-sectional view of the imaging unit of the first embodiment taken along line III-III in FIG. 2.
  • FIG. 2 is an exploded view of the imaging unit of the first embodiment.
  • 3 is a flowchart for explaining a method for manufacturing an imaging unit according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a perspective view of a groove forming process of the imaging unit of the first embodiment.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the groove forming process of the imaging unit of the first embodiment.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the resin disposing process of the imaging unit of the first embodiment.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the image sensor mounting process of the imaging unit of the first embodiment.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the cutting process of the imaging unit of the first embodiment.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of an imaging unit according to modification 1 of the first embodiment.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a step of mounting an image sensor in an imaging unit according to a second modification of the first embodiment.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of the cutting process of the imaging unit of Modification 2 of the first embodiment.
  • FIG. 3 is a perspective view of an imaging unit according to a second embodiment. 15 is a sectional view taken along the line XV-XV in FIG. 14 of the imaging unit of the second embodiment.
  • FIG. 3 is an exploded view of an imaging unit according to a second embodiment.
  • FIG. 7 is a top view of the hole forming process of the imaging unit of the second embodiment.
  • FIG. 7 is a top view of the cutting process of the imaging unit of the second embodiment.
  • FIG. 7 is a perspective view of an imaging unit of Modification 1 of the second embodiment.
  • the endoscope 9 of the embodiment includes a processor 5A, a monitor 5B, and an endoscope system 6.
  • the endoscope 9 includes an insertion section 3, a grip section 4 disposed at the proximal end of the insertion section 3, a universal cord 4B extending from the grip section 4, and a universal cord 4B disposed at the proximal end of the universal cord 4B.
  • a connector 4C provided therein is provided.
  • the insertion portion 3 includes a distal end portion 3A, a bendable portion 3B extending from the distal end portion 3A and for changing the direction of the distal end portion 3A, and a flexible portion 3C extending from the curved portion 3B.
  • the grip section 4 is provided with a rotating angle knob 4A which is an operation section for the operator to operate the bending section 3B.
  • the universal cord 4B is connected to the processor 5A by a connector 4C.
  • the processor 5A controls the entire endoscope system 6, performs signal processing on the imaging signal, and outputs an image signal.
  • the monitor 5B displays the image signal output by the processor 5A as an endoscopic image. Note that although the endoscope 9 is a flexible scope, it may be a rigid scope. Further, the endoscope 9 may be used for medical purposes or for industrial purposes.
  • the endoscope 9 includes an insertion section 3 that is inserted into a subject, and an imaging unit 1 (1A-1D) provided at a distal end 3A of the insertion section 3.
  • the imaging unit 1 includes an optical unit 10, an image sensor 30, and a resin 40.
  • the symbol "O" indicates the optical axis of the optical unit 10.
  • the resin 40 which is a transparent curable resin, is applied not only to the first region 40A to which the image sensor 30 is bonded, but also to the second region disposed in the notch C10 of the side surface 10SS of the optical unit 10. Including area 40B.
  • the first region 40A and the second region 40B are a continuous integral body. In other words, the first region 40A and the second region 40B do not have an interface therebetween.
  • the image sensor 30 has a light receiving surface 30SA and a back surface 30SB on the opposite side of the light receiving surface 30SA.
  • Image sensor 30 includes an image sensor 31, a cover glass 33, and an adhesive layer 32.
  • the image sensor 31 has a light receiving section 31A made of a CCD or CMOS, and a plurality of electrodes 34 connected to the light receiving section 31A via through-hole wiring (not shown) are arranged on the back surface 30SB.
  • the image sensor 31 receives a drive signal and transmits an imaging signal using wiring (not shown) connected to each of the plurality of electrodes 34 .
  • the image sensor 31 may be either a front-illuminated image sensor or a back-illuminated image sensor.
  • the optical unit 10 has an entrance surface 10SA, an exit surface 10SB opposite to the entrance surface 10SA, and four side surfaces 10SS.
  • a plurality of optical elements 11-15 are bonded together with resin 20 disposed between them.
  • the first optical element 11 is a plano-concave lens having an entrance surface 10SA.
  • the second optical element 12 is a convex-convex lens.
  • the third optical element 13 is a plano-convex lens.
  • the fourth optical element 14 is a spacer element with a through hole in the center serving as an optical path.
  • the fifth optical element 15 is a concave plano lens having an exit surface 10SB.
  • the optical unit 10 also includes other optical elements such as an infrared cut filter, a flare diaphragm, and an aperture diaphragm.
  • the optical element constituting the lens may be a hybrid lens element in which a resin lens is disposed on a transparent substrate. The configuration of the optical unit 10 is appropriately selected according to specifications.
  • the optical unit 10 has notches C10 cut out from the output surface 10SB toward the entrance surface 10SA on the four side surfaces 10SS.
  • the cut C10 reaches the side surface of the first optical element 11 having the entrance surface 10SA, but does not reach the entrance surface 10SA.
  • the notch C10 of the optical unit 10 is formed halfway up the side surface 10SS of the first optical element 11 having the entrance surface 10SA.
  • the entrance surface 10SA of the first optical element 11 is larger than the main surface of the other optical elements 12-15, for example, the exit surface 10SB of the fifth optical element.
  • the notch C10 is filled with resin 40. That is, the resin 40 is disposed not only on the output surface 10SB where the image sensor 30 and the optical unit 10 are bonded together, but also on the side surface 10SS (notch C10).
  • the mechanical strength of the optical unit 10 is improved because the resin 40 made of, for example, epoxy resin is disposed in the notch C10 of the side surface 10SS.
  • the optical unit 10 has an extremely thin incident surface 10SA of 5 mm square, for example. However, even if stress is applied to the optical unit 10 reinforced with the resin 40, there is no fear that the joint surface will peel off or break and be damaged. Since the resin 40 is accommodated in the notch C10, the optical unit 10 does not have an increased outer size due to the arrangement of the resin 40 on the side surface 10SS, and is extremely thin.
  • the resin 40 preferably has a Vickers hardness (ISO 6507-1) Hv of 5 GPa or more, for example. Further, the thickness T40 of the resin 40 on the side surface 10SS is preferably 5 ⁇ m or more, particularly preferably 20 ⁇ m or more.
  • the cut C10 reaches the side surface of the first optical element 11 having the entrance surface 10SA among the plurality of optical elements.
  • the resin 40 not only ensures mechanical strength but also adheres the image sensor 30.
  • the resin 40 is configured to have two functions by one placement process and one curing process on the laminated wafer forming the optical unit 10.
  • the resin that adheres the image sensor 30 and the optical unit 10 and the resin that seals the side surface of the optical unit 10 are made of the same material and are disposed integrally.
  • the imaging unit 1 is easy to manufacture. It goes without saying that the endoscope 9 equipped with the imaging unit 1 at the distal end portion 3A has high productivity.
  • Optical wafer fabrication process A plurality of optical element wafers 11W-15W (see FIG. 6) each including a plurality of optical elements 11-15 are fabricated.
  • Optical wafer stacking process A stacked wafer 10W (see FIG. 6) is produced by stacking and bonding a plurality of element wafers 11W to 15W. The plurality of optical element wafers 11W to 15W are bonded together using energy curing resin 20.
  • the entrance surface 10SA of the stacked wafer 10W is fixed to, for example, a dicing tape 95.
  • a plurality of grooves T90 are formed in the output surface 10SB of the stacked wafer 10W with a depth that does not reach the input surface 10SA. That is, a plurality of grooves T90 with openings are formed in the output surface 10SB of the laminated wafer 10W.
  • the cutting line CL is a cutting line for dividing the stacked wafer 10W into individual imaging units 1, and is made up of a plurality of lines that are orthogonal to each other. Optical elements 11-15 are located in areas surrounded by four cutting lines CL, respectively.
  • the groove T90 is formed on the bottom surface in the first element wafer 11W stacked at the bottom of the stacked wafer 10W using the first dicing blade 90 having a width (cutting margin) of W90, for example, so that the opening width becomes W90. is formed so that there is.
  • the groove T90 is formed to a depth of half (100 ⁇ m) of the thickness of the first element wafer 11W.
  • the groove formation may be performed by an etching method or the like instead of mechanical processing.
  • the groove T90 becomes a notch C10 in the side surface 10SS of the imaging unit 1. If the groove T90 reaches the entrance surface 10SA, it will not be easy to remove the imaging unit 1 from the dicing tape 95 after cutting. For this reason, it is preferable that the groove T90 (notch C10) has a depth that does not reach the entrance surface 10SA.
  • uncured resin 40 is disposed in the plurality of grooves T90 and the exit surface 10SB of the laminated wafer 10W.
  • the groove T90 is also filled with the resin 40. That is, the resin 40 in the first area 40A on the incident surface 10SA on which the image sensor 30 is mounted and the resin 40 in the second area 40B filling the groove T10 (notch C10 of the optical unit 10) are as follows. Since they are disposed at the same time, the resin 40 does not have an interface between the first region 40A and the second region 40B.
  • first region 40A and the second region 40B are made of the same resin, if they are disposed in different steps, an interface will exist between them. For example, when observing a cross section, the interface can be observed. It can be determined that the first region 40A and the second region 40B, which do not have an interface, were coated at the same time.
  • the resin 40 is an energy-curable transparent resin. Energy-curable resins undergo crosslinking or polymerization reactions when they receive external energy such as heat, ultraviolet light, or electron beams.
  • the resin 40 is, for example, an ultraviolet curable silicone resin, an epoxy resin, or an acrylic resin.
  • transparent means that the material has low light absorption and scattering to the extent that it can be used within the wavelength range of the imaging unit 1.
  • Step S60> Curing process The resin 40 of the stacked wafer 10W on which the image sensor 30 is mounted is cured and solidified. That is, the resin 40 in the first area 40A on the incident surface 10SA on which the image sensor 30 is mounted and the resin 40 in the second area 40B filling the groove T10 (notch C10 of the optical unit 10) are as follows. It is hardened at the same time.
  • heat treatment is performed using a heating furnace or a hot plate.
  • Step S70> Cutting process As shown in FIG. 10, the stacked wafer 10W to which the image sensor 30 is bonded is cut along the plurality of grooves T90 (cutting line CL) filled with the resin 40.
  • the laminated wafer 10W When the laminated wafer 10W is cut by the second dicing blade 91 having a width (cutting margin) of W91, it is diced into a plurality of imaging units 1.
  • the width W91 of the cutting allowance is smaller than the width W90 of the groove. Therefore, the cut surface of the laminated wafer 10W, that is, the side surface 10SS of the imaging unit 1, consists of a partial cut surface of the first element wafer 11W and a cut surface of the resin 40.
  • Laser dicing or plasma dicing may be used for cutting.
  • the imaging unit 1 whose mechanical strength is improved by the resin 40 can be efficiently manufactured.
  • imaging units 1A and 1B as modified examples of the first embodiment will be described.
  • the imaging units 1A and 1B are similar to the imaging unit 1 and have the same effects, so components with the same functions are given the same reference numerals and explanations will be omitted.
  • ⁇ Modification 1 of the first embodiment> As shown in FIG. 11, in the imaging unit 1A of this modification, the thickness T40 of the resin 40 in the second region 40B is continuously decreased from the exit surface 10SB toward the entrance surface 10SA.
  • a groove whose wall surface is inclined with respect to the output surface 10SB is formed, so the opening width of the groove T90 is wider than the inner width of the groove T90.
  • Such a groove T90 can be easily formed by selecting the shape of the first dicing blade 90, for example.
  • the imaging unit 1A it is easier to fill the groove T40 with the resin 40 in the resin disposing step (S40) than in the imaging unit 1.
  • a sensor block 30W including a plurality of image sensors 30B is mounted on the output surface 10SB of the stacked wafer 10W.
  • the sensor block 30W may be a circular wafer or a rectangular block obtained by cutting a circular wafer.
  • the outer dimensions of the image sensor 30B are the same as the outer dimensions of the optical unit 10 including the resin 40.
  • the imaging unit 1C of the second embodiment is similar to the imaging unit 1-1B and has the same effects, so the same components are denoted by the same reference numerals and a description thereof will be omitted.
  • the optical unit 10C has only the corners of the four side surfaces 10SS, in other words, the ridgeline where the two side surfaces intersect, from the exit surface 10SB to the entrance surface 10SA. It has a notch C10C cut toward the direction.
  • the resin 40 filled in the notch C10C is the resin in the second region 40C.
  • the mechanical strength of the imaging unit 1C is improved by the resin 40 in the second region 40C. Furthermore, as described later, the imaging unit 1C is easy to manufacture.
  • a hole forming step is performed. As shown in FIG. 17, a plurality of bottomed holes H40 are formed in the exit surface 10SB of the stacked wafer 10WC. The holes H40 are formed at the intersections of the cutting lines CL, that is, at the four corners of the optical element after cutting. The depth of the hole H40 reaches the side surface of the first optical element 11 having the entrance surface 10SA, but preferably does not reach the entrance surface 10SA.
  • uncured resin 40 is disposed in the plurality of holes H40 and the exit surface 10SB of the stacked wafer 10WC. Note that it is preferable that the area of the hole H40 parallel to the exit surface 10SB continuously decreases from the exit surface 10SB toward the entrance surface 10SA because filling the hole H40 with resin is easy.
  • the resin 40 in the first area 40A on the incident surface 10SA on which the image sensor 30 is mounted and the resin 40 in the second area 40B filling the groove T10 (notch C10C of the optical unit 10) are placed at the same time. Therefore, the resin 40 does not have an interface between the first region 40A and the second region 40B.
  • the resin 40 in the region 40B is cured at the same time.
  • the stacked wafer 10WC to which the image sensor 30 is bonded is cut along the cutting line CL that straddles the plurality of holes H40 filled with the resin 40.
  • the imaging unit 1C whose mechanical strength is improved by the resin 40 can be efficiently manufactured.
  • the imaging unit 1D of this modification is similar to the imaging unit 1C and has the same effects, so the same components are given the same reference numerals and the description thereof will be omitted.
  • the imaging unit 1D has a notch C10D not only at the corner of the side surface 10SS of the optical unit 10D but also at approximately the center of the side surface 10SS.
  • the notch C10D is filled with the resin 40C of the third region. That is, the resin 40 includes a resin 40A in a first region, a resin 40B in a second region, and a resin 40C in a third region.
  • the cutout C10D is formed by a hole formed in the stacked wafer, similar to the corner notch C10C of the side surface 10SS.
  • the resin 40 is placed on the output surface 10SB, the notch C10C, and the notch C10D at the same time, and is cured at the same time.
  • the resin 40 does not have an interface between the first region 40A, the second region 40B, and the third region resin 40C.
  • Imaging unit 1D has improved mechanical strength than imaging unit 1C.
  • an endoscope equipped with the imaging units 1A-1D at its tip has the effects of the endoscope 9 equipped with the imaging unit 1, and also has the respective effects of the imaging units 1A-1D. Not even.

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Abstract

撮像ユニット(1)は、積層された複数の光学素子(11—15)を含み、4側面(10SS)の少なくとも角が、出射面(10SB)から入射面(10SA)に向かって切りかかれた切り欠き(C10)を有する光学ユニット(1〇)と、イメージセンサ(30)と、前記光学ユニット(10)と前記イメージセンサ(3〇)とを接着している前記入射面(1OSA)上の第1領域(40A)、および、前記光学ユニット(1〇)の前記切り欠き(10C)を充填している第2領域(40B)を含み、前記第1領域(40A)と前記第2領域(40B)との間に界面を有していない樹脂(40)と、を有する。

Description

撮像ユニット、内視鏡、および、撮像ユニットの製造方法
　本発明は、複数の光学素子が積層された光学ユニットにイメージセンサが接着されている撮像ユニット、複数の光学素子が積層された光学ユニットにイメージセンサが接着されている撮像ユニットを含む内視鏡、および、複数の光学素子が積層された光学ユニットにイメージセンサが接着されている撮像ユニット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撮像ユニットは、低侵襲化のため小型化、特に細径化が重要である。
　日本国特開２０１２－１８９９３号公報には、極細の光学ユニットを効率良く製造する方法として、ウエハレベル積層体からなる光学ユニットが開示されている。この光学ユニットは、それぞれが複数のレンズを含む複数のレンズウエハと複数の撮像素子を含む撮像素子ウエハとを積層した接合ウエハを切断し個片化することで作製されている。
　国際公開第２０１７／２０３５９３号には、ウエハレベル光学系の機械的強度を改善するために、側面に切り欠きを形成し、切り欠きに樹脂を充填した撮像ユニットが開示されている。
　上記撮像ユニットは、例えば、切り欠きに樹脂を充填し硬化処理したウエハレベル光学系の出射面に、イメージセンサが樹脂を用いて配設され再度、硬化処理することで作製される。
　すなわち、上記撮像ユニットの製造方法は、樹脂の配設および硬化処理が、それぞれ２回行われるため、生産性が高くはない。
特開２０１２－１８９９３号公報 国際公開第２０１７／２０３５９３号
　本発明の実施形態は、生産性の高い撮像ユニット、生産性の高い製造方法により製造された撮像ユニットを含む内視鏡、および生産性の高い撮像ユニットの製造方法を提供することを目的とする。
　本発明の実施形態の撮像ユニットは、入射面と出射面と４側面とを有し、積層された複数の光学素子を含み、前記４側面の少なくとも角が、前記出射面から前記入射面に向かって切りかかれた切り欠きを有する光学ユニットと、前記光学ユニットが集光した被写体像を受光するイメージセンサと、前記光学ユニットと前記イメージセンサとを接着している前記入射面上の第１領域、および、前記光学ユニットの前記切り欠きを充填している第２領域を含み、前記第１領域と前記第２領域との間に界面を有していない樹脂と、を有する。
　本発明の実施形態の内視鏡は、被検体に挿入される挿入部と、前記挿入部の先端部に設けられた撮像ユニットと、を有し、前記撮像ユニットは、入射面と出射面と４側面とを有し、積層された複数の光学素子を含み、前記４側面の少なくとも角が、前記出射面から前記入射面に向かって切りかかれた切り欠きを有する光学ユニットと、前記光学ユニットが集光した被写体像を受光するイメージセンサと、前記光学ユニットと前記イメージセンサとを接着している前記入射面上の第１領域、および、前記光学ユニットの前記切り欠きを充填している第２領域を含み、前記第１領域と前記第２領域との間に界面を有していない樹脂と、を有する。
　本発明の実施形態の撮像ユニットの製造方法は、それぞれが光学素子を含む複数の光学素子ウエハが積層されることによって積層ウエハが作製される工程と、前記積層ウエハの出射面に入射面に達しない深さの複数の溝が形成される孔形成工程と、前記積層ウエハの前記複数の溝および前記出射面に、未硬化の樹脂が配設される樹脂配設工程と、前記樹脂が配設された前記積層ウエハの前記出射面に、少なくとも１つのイメージセンサが搭載されるイメージセンサ搭載工程と、前記樹脂が固形化される硬化工程と、前記イメージセンサが接着された前記積層ウエハが、前記樹脂が充填された前記複数の溝にそって切断される切断工程と、を具備する。
　本発明の実施形態によれば、生産性の高い撮像ユニット、生産性の高い製造方法により製造された撮像ユニットを含む内視鏡、および生産性の高い撮像ユニット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実施形態の撮像ユニットの斜視図である。 第１実施形態の撮像ユニットの図２のＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿った断面図である。 第１実施形態の撮像ユニットの分解図である。 第１実施形態の撮像ユニット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実施形態の撮像ユニットの溝形成工程の斜視図である。 第１実施形態の撮像ユニットの溝形成工程の断面図である。 第１実施形態の撮像ユニットの樹脂配設工程の断面図である。 第１実施形態の撮像ユニットのイメージセンサ搭載工程の断面図である。 第１実施形態の撮像ユニットの切断工程の断面図である。 第１実施形態の変形例１の撮像ユニットの断面図である。 第１実施形態の変形例２の撮像ユニットのイメージセンサ搭載工程の断面図である。 第１実施形態の変形例２の撮像ユニットの切断工程の断面図である。 第２実施形態の撮像ユニットの斜視図である。 第２実施形態の撮像ユニットの図１４のＸＶ－ＸＶ線に沿った断面図である。 第２実施形態の撮像ユニットの分解図である。 第２実施形態の撮像ユニットの穴形成工程の上面図である。 第２実施形態の撮像ユニットの切断工程の上面図である。 第２実施形態の変形例１の撮像ユニットの斜視図である。
＜内視鏡＞
　図１に示すように、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。
　なお、以下の説明において、各実施の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ものとは異なる。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。また、一部の構成要素の図示を省略する場合がある。
　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、画像信号を出力する。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は、被検体に挿入される挿入部３と、挿入部３の先端部３Ａに設けられた撮像ユニット１（１Ａ－１Ｄ）と、を有する。
＜第１実施形態＞
　図２―図４に本実施形態の撮像ユニット１を示す。撮像ユニット１は、光学ユニット１０と、イメージセンサ３０と、樹脂４０と、を具備する。光学ユニット１０に樹脂４０によって接着されているイメージセンサ３０は、光学ユニット１０が集光した被写体像を受光する。符号「Ｏ」は、光学ユニット１０の光軸を示している。
　後述するように、透明の硬化性樹脂である樹脂４０は、イメージセンサ３０を接着している第１領域４０Ａだけでなく、光学ユニット１０の側面１０ＳＳの切り欠きＣ１０に配設されている第２領域４０Ｂを含む。第１領域４０Ａと第２領域４０Ｂとは連続した一体物である。言い替えれば、第１領域４０Ａと第２領域４０Ｂとは間に界面を有していない。
　イメージセンサ３０は、受光面３０ＳＡと受光面３０ＳＡの反対側の裏面３０ＳＢとを有する。イメージセンサ３０は、撮像素子３１とカバーガラス３３と接着層３２とを含む。撮像素子３１は、ＣＣＤまたはＣＭＯＳからなる受光部３１Ａを有し、裏面３０ＳＢには貫通配線（不図示）を経由して受光部３１Ａと接続されている複数の電極３４が配設されている。撮像素子３１は、複数の電極３４のそれぞれに接続された配線（不図示）を用いて駆動信号を受信し撮像信号を送信する。撮像素子３１は、表面照射型イメージセンサおよび裏面照射型イメージセンサのいずれでもよい。
　光学ユニット１０は、入射面１０ＳＡと、入射面１０ＳＡの反対側の出射面１０ＳＢと、４側面１０ＳＳとを有する。光学ユニット１０は、複数の光学素子１１－１５が、それぞれの間に配設した樹脂２０によって接着されている。
　例えば、第１の光学素子１１は、入射面１０ＳＡを有する平凹レンズである。第２の光学素子１２は、凸凸レンズである。第３の光学素子１３は、平凸レンズである。第４の光学素子１４は、中央に光路となる貫通孔のあるスペーサ素子である。第５の光学素子１５は、出射面１０ＳＢを有する凹平レンズである。
　なお、図示しないが、光学ユニット１０は、赤外線カットフィルタ、フレア絞りおよび明るさ絞り等の他の光学要素も具備している。また、レンズを構成している光学素子は、透明基板に樹脂レンズが配設されたハイブリッドレンス素子でもよい。光学ユニット１０の構成は仕様に応じて適宜、選択される。
　光学ユニット１０は、４側面１０ＳＳに出射面１０ＳＢから入射面１０ＳＡに向かって切りかかれた切り欠きＣ１０がある。切りかきＣ１０は、入射面１０ＳＡを有する第１の光学素子１１の側面に達しているが、入射面１０ＳＡには達していない。光学ユニット１０の切り欠きＣ１０は、入射面１０ＳＡを有する第１の光学素子１１の側面１０ＳＳの途中まで形成されている。
　切り欠きＣ１０により第１の光学素子１１の入射面１０ＳＡは、他の光学素子１２－１５の主面、例えば、第５の光学素子の出射面１０ＳＢよりも大きい。
　そして、切り欠きＣ１０には、樹脂４０が充填されている。すなわち、樹脂４０は、メージセンサ３０と光学ユニット１０とを接着している出射面１０ＳＢだけでなく、側面１０ＳＳ（切り欠きＣ１０）にも配設されている。
　光学ユニット１０は、例えば、エポキシ樹脂からなる樹脂４０が、側面１０ＳＳの切り欠きＣ１０に配設されているため、機械的強度が改善されている。光学ユニット１０は、例えば入射面１０ＳＡが５ｍｍ角と極細である。しかし、樹脂４０で補強されている光学ユニット１０は、応力が印加されても、接合面が剥がれたり、折れたりして破損するおそれがない。そして、樹脂４０は切り欠きＣ１０に収容されているため、光学ユニット１０は樹脂４０の側面１０ＳＳへの配設により外寸が太くなることがなく、極細である。
　なお、樹脂４０としては、機械的強度を担保するために、例えばビッカース硬度（ＩＳＯ　６５０７－１）Ｈｖが、５ＧＰａ以上の硬性であることが好ましい。また、側面１０ＳＳの樹脂４０の厚さＴ４０は、５μｍ以上が好ましく、２０μｍ以上が特に好ましい。
　なお、切りかきＣ１０は、複数の光学素子のうちの入射面１０ＳＡを有する第１の光学素子１１の側面に達していることが機械的強度を担保するために好ましい。
　光学ユニット１０では、樹脂４０は、機械的強度を担保するだけでなく、イメージセンサ３０を接着している。後述するように、樹脂４０は、光学ユニット１０となる積層ウエハに対する、１回の配設処理、および、１回の硬化処理によって、２つの機能を有する状態に構成されている。
　言い替えれば、メージセンサ３０と光学ユニット１０とを接着している樹脂と、光学ユニット１０の側面を封止している樹脂とは、一体に配設された同じ材料からなる。
　このため、撮像ユニット１は、製造が容易である。そして、撮像ユニット１を先端部３Ａに具備する内視鏡９は生産性が高いことは言うまでも無い。
＜光学ユニットの製造方法＞
　次に図５に示すフローチャートに沿って、実施形態の撮像ユニットの製造方法を説明する。
＜ステップＳ１０＞光学ウエハ作製工程
　それぞれが複数の光学素子１１－１５を含む複数の光学素子ウエハ１１Ｗ―１５Ｗ（図６参照）が作製される。
＜ステップＳ２０＞光学ウエハ積層工程
　複数の素子ウエハ１１Ｗ―１５Ｗが積層され接着されることによって、積層ウエハ１０Ｗ（図６参照）が作製される。複数の光学素子ウエハ１１Ｗ―１５Ｗはエネルギー硬化型の樹脂２０により接着される。
＜ステップＳ３０＞溝形成工程
　図６および図７に示す様に、積層ウエハ１０Ｗの入射面１０ＳＡが、例えばダイシングテープ９５に固定される。そして、個片化のための切断線ＣＬに沿って、積層ウエハ１０Ｗの出射面１０ＳＢに入射面１０ＳＡに達しない深さの複数の溝Ｔ９０が形成される。すなわち、積層ウエハ１０Ｗの出射面１０ＳＢに開口のある複数の溝Ｔ９０が形成される。
　なお、切断線ＣＬは、積層ウエハ１０Ｗを撮像ユニット１に個片化するための切断線であり、互いに直交する複数の線からなる。周囲を４本の切断線ＣＬで囲まれた領域に、それぞれ光学素子１１―１５が位置している。
　溝Ｔ９０は、開口幅がＷ９０となるように、例えば幅（切り代）がＷ９０の第１のダイシングブレード９０により、積層ウエハ１０Ｗの最下部に積層されている第１の素子ウエハ１１Ｗ内に底面があるように形成される。例えば第１の素子ウエハ１１Ｗの厚さが２００μｍの場合、第１の素子ウエハ１１Ｗの厚さの半分（１００μｍ）の深さまで溝Ｔ９０が形成される。なお、溝形成は、機械的加工ではなく、エッチング法等により行ってもよい。
　溝Ｔ９０は、積層ウエハ１０Ｗが切断されると、撮像ユニット１の側面１０ＳＳの切り欠きＣ１０となる。溝Ｔ９０が入射面１０ＳＡに達していると、切断後に撮像ユニット１をダイシングテープ９５から取り外すのが容易ではなくなる。このため、溝Ｔ９０（切り欠きＣ１０）は、入射面１０ＳＡに達していない深さであることが好ましい。
＜ステップＳ４０＞樹脂配設工程
　図８に示すように、積層ウエハ１０Ｗの複数の溝Ｔ９０および出射面１０ＳＢに、未硬化の樹脂４０が配設される。例えば、インクジェット法を用いることによって、溝Ｔ９０にも樹脂４０が充填される。すなわち、イメージセンサ３０が搭載されている入射面１０ＳＡ上の第１領域４０Ａの樹脂４０、および、溝Ｔ１０（光学ユニット１０の切り欠きＣ１０）を充填している第２領域４０Ｂの樹脂４０は、同時に配設されるため、樹脂４０は第１領域４０Ａと第２領域４０Ｂとの間に界面を有していない。
　なお、第１領域４０Ａと第２領域４０Ｂとが同じ樹脂であっても、異なる工程で配設されると、両者の間には界面が存在する。例えば、断面を観察すると境界面が観察できる。界面を有していない第１領域４０Ａと第２領域４０Ｂとは、同時に塗布されたと判断できる。
　樹脂４０は、エネルギー硬化型の透明樹脂である。エネルギー硬化型の樹脂は、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り、架橋反応あるいは重合反応が進む。樹脂４０は、例えば紫外線硬化型のシリコーン樹脂、エポキシ樹脂、またはアクリル樹脂である。
　なお「透明」とは、撮像ユニット１の波長範囲で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。
＜ステップＳ５０＞イメージセンサ搭載工程
　図９に示すように、樹脂４０が配設された積層ウエハ１０Ｗの出射面１０ＳＢにイメージセンサ３０が搭載される。
＜ステップＳ６０＞硬化工程
　イメージセンサ３０が搭載された積層ウエハ１０Ｗの樹脂４０が硬化処理され、固形化する。すなわち、イメージセンサ３０が搭載されている入射面１０ＳＡ上の第１領域４０Ａの樹脂４０、および、溝Ｔ１０（光学ユニット１０の切り欠きＣ１０）を充填している第２領域４０Ｂの樹脂４０は、同時に硬化処理される。
　例えば、紫外線硬化／熱硬化併用型の樹脂の場合には、積層ウエハ１０Ｗの出射面１０ＳＢに紫外線が照射されてから、加熱炉またはホットプレートを用いて熱処理が行われる。
＜ステップＳ７０＞切断工程
　図１０に示すように、イメージセンサ３０が接着された積層ウエハ１０Ｗが、樹脂４０が充填された複数の溝Ｔ９０（切断線ＣＬ）にそって切断される。
　積層ウエハ１０Ｗは、幅（切り代）がＷ９１の第２のダイシングブレード９１により切断されると、複数の撮像ユニット１に個片化される。切り代の幅Ｗ９１は、溝の幅Ｗ９０よりも小さい。このため、積層ウエハ１０Ｗの切断面、すなわち、撮像ユニット１の側面１０ＳＳは、第１の素子ウエハ１１Ｗの一部の切断面および樹脂４０の切断面からなる。切断はレーザーダイシングまたはプラズマダイシングを用いてもよい。
　本実施形態の製造方法によれば、樹脂４０により機械的強度が改善されている撮像ユニット１を効率良く、製造できる。
＜第１実施形態の変形例＞
　次に第１実施形態の変形例の撮像ユニット１Ａ、１Ｂについて説明する。撮像ユニット１Ａ、１Ｂは、撮像ユニット１と類似し同じ効果を有しているので、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。
＜第１実施形態の変形例１＞
　図１１に示すように本変形例の撮像ユニット１Ａでは、第２領域４０Ｂの樹脂４０の厚さＴ４０は、出射面１０ＳＢから入射面１０ＳＡに向かって連続的に小さくなっている。
　撮像ユニット１Ａの製造方法では、溝形成工程Ｓ３０において、壁面が出射面１０ＳＢに対して傾斜している溝が形成されるため、溝Ｔ９０の開口幅が、溝Ｔ９０の内部の幅よりも広い。このような溝Ｔ９０は、例えば、第１のダイシングブレード９０の形状を選択することによって容易に形成できる。
　撮像ユニット１Ａは、樹脂配設工程（Ｓ４０）において、溝Ｔ４０に樹脂４０を充填するのが、撮像ユニット１よりも容易である。
＜第１実施形態の変形例２＞
　図１２に示す様に、撮像ユニット１Ｂの製造方法では、イメージセンサ搭載工程（Ｓ５０）において、積層ウエハ１０Ｗの出射面１０ＳＢに、複数のイメージセンサ３０Ｂを含むセンサブロック３０Ｗが搭載される。
　センサブロック３０Ｗは、円形のウエハでもよいし、円形のウエハが切断された矩形ブロックでもよい。
　図１３に示すように、撮像ユニット１Ｂでは、イメージセンサ３０Ｂの外寸は、樹脂４０を含む光学ユニット１０の外寸と同じである。
＜第２実施形態＞
　第２実施形態の撮像ユニット１Ｃは、撮像ユニット１―１Ｂ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。
　図１４－図１６に示すように、本実施形態の撮像ユニット１Ｃでは、光学ユニット１０Ｃは、４側面１０ＳＳの角、言い替えれば、２側面が交差する稜線、だけが、出射面１０ＳＢから入射面１０ＳＡに向かって切りかかれた切り欠きＣ１０Ｃを有する。切り欠きＣ１０Ｃに充填されている樹脂４０は、第２の領域４０Ｃの樹脂である。
　撮像ユニット１Ｃは、第２の領域４０Ｃの樹脂４０によって、機械的強度が改善している。また後述するように、撮像ユニット１Ｃは、製造が容易である。
　撮像ユニット１Ｃの製造方法では、撮像ユニット１の溝形成工程（Ｓ３０）に替えて、穴形成工程が行われる。図１７に示すように、積層ウエハ１０ＷＣの出射面１０ＳＢに複数の有底の穴Ｈ４０が形成される。穴Ｈ４０は、切断線ＣＬの交点、すなわち、切断後の光学素子の４つの角に、それぞれ形成される。穴Ｈ４０の深さは、入射面１０ＳＡを有する第１の光学素子１１の側面に達しているが、入射面１０ＳＡには達していないことが好ましい。
　樹脂配設工程（Ｓ４０）では、積層ウエハ１０ＷＣの複数の穴Ｈ４０および出射面１０ＳＢに、未硬化の樹脂４０が配設される。なお、穴Ｈ４０の出射面１０ＳＢと平行な面積は、出射面１０ＳＢから入射面１０ＳＡに向かって連続的に小さくなっていることが、穴Ｈ４０への樹脂充填が容易であるため好ましい。
　イメージセンサ３０が搭載されている入射面１０ＳＡ上の第１領域４０Ａの樹脂４０、および、溝Ｔ１０（光学ユニット１０の切り欠きＣ１０Ｃ）を充填している第２領域４０Ｂの樹脂４０は、同時に配設されるため、樹脂４０は第１領域４０Ａと第２領域４０Ｂとの間に界面を有していない。
　また、硬化工程（Ｓ６０）では、イメージセンサ３０が搭載されている入射面１０ＳＡ上の第１領域４０Ａの樹脂４０、および、穴Ｈ４０（光学ユニット１０の切り欠きＣ１０Ｃ）を充填している第２領域４０Ｂの樹脂４０は、同時に硬化処理される。
　図１８に示すように、切断工程（Ｓ７０）では、イメージセンサ３０が接着された積層ウエハ１０ＷＣが、樹脂４０が充填された複数の穴Ｈ４０をまたぐ切断線ＣＬにそって切断される。
　本実施形態の製造方法によれば、樹脂４０により機械的強度が改善されている撮像ユニット１Ｃを効率良く、製造できる。
＜第２実施形態の変形例＞
　本変形例の撮像ユニット１Ｄは、撮像ユニット１Ｃ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。
　図１９に示すように、撮像ユニット１Ｄは、光学ユニット１０Ｄの側面１０ＳＳの角だけでなく、側面１０ＳＳの略中央にも切り欠きＣ１０Ｄを有する。切り欠きＣ１０Ｄには、第３領域の樹脂４０Ｃが充填されている。すなわち、樹脂４０は、第１領域の樹脂４０Ａと、第２領域の樹脂４０Ｂと、第３領域の樹脂４０Ｃとを有する。
　切り欠きＣ１０Ｄは、側面１０ＳＳの角の切り欠きＣ１０Ｃと同じように、積層ウエハに形成した穴によって形成される。樹脂４０は、出射面１０ＳＢと切り欠きＣ１０Ｃと切り欠きＣ１０Ｄとに同時に配設され、同時に硬化処理される。樹脂４０は第１領域４０Ａと第２領域４０Ｂと第３領域の樹脂４０Ｃとの間に界面を有していない。
　撮像ユニット１Ｄは、撮像ユニット１Ｃよりも機械的強度が改善されている。
　なお、撮像ユニット１Ａ－１Ｄを先端部に具備する内視鏡が、撮像ユニット１を具備する内視鏡９の効果を有し、さらに、撮像ユニット１Ａ－１Ｄのそれぞれの効果を有することは言うまでも無い。
　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、本発明の要旨を変えない範囲において、種々の変更、改変等ができる。
１、１Ａ－１Ｄ・・・撮像ユニット
９・・・内視鏡
１０・・・光学ユニット
１０ＳＡ・・・入射面
１０ＳＢ・・・出射面
１０ＳＳ・・・側面
１０Ｗ・・・積層ウエハ
１１－１５・・・光学素子
２０・・・樹脂
３０・・・イメージセンサ
３１・・・撮像素子
３２・・・接着層
３３・・・カバーガラス
３４・・・電極
４０・・・樹脂
９０・・・第１のダイシングブレード
９１・・・第２のダイシングブレード
９５・・・ダイシングテープ

Claims (10)

  1. 　入射面と出射面と４側面とを有し、積層された複数の光学素子を含み、前記４側面の少なくとも角が、前記出射面から前記入射面に向かって切りかかれた切り欠きを有する光学ユニットと、
    　前記光学ユニットが集光した被写体像を受光するイメージセンサと、
    　前記光学ユニットと前記イメージセンサとを接着している前記入射面上の第１領域、および、前記光学ユニットの前記切り欠きを充填している第２領域を含み、前記第１領域と前記第２領域との間に界面を有していない樹脂と、を有することを特徴とする撮像ユニット。
  2. 　前記光学ユニットは、前記４側面が切りかかれていることを特徴とする請求項１に記載の撮像ユニット。
  3. 　前記光学ユニットは、前記４側面の角が切りかかれていることを特徴とする請求項１に記載の撮像ユニット。
  4. 　前記第２領域の前記樹脂の厚さは、前記出射面から前記入射面に向かって連続的に小さくなっていることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の撮像ユニット。
  5. 　前記光学ユニットの前記切りかきは、前記複数の光学素子のうちの前記入射面を有する光学素子の側面に達しているが、前記入射面には達していないことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の撮像ユニット。
  6. 　被検体に挿入される挿入部と、前記挿入部の先端部に設けられた撮像ユニットと、を有し、
    　前記撮像ユニットは、
    　入射面と出射面と４側面とを有し、積層された複数の光学素子を含み、前記４側面の少なくとも角が、前記出射面から前記入射面に向かって切りかかれた切り欠きを有する光学ユニットと、
    　前記光学ユニットが集光した被写体像を受光するイメージセンサと、
    　前記光学ユニットと前記イメージセンサとを接着している前記入射面上の第１領域、および、前記光学ユニットの前記切り欠きを充填している第２領域を含み、前記第１領域と前記第２領域との間に界面を有していない樹脂と、を有することを特徴とする内視鏡。
  7. 　それぞれが光学素子を含む複数の光学素子ウエハが積層されることによって積層ウエハが作製される工程と、
    　前記積層ウエハの出射面に入射面に達しない深さの複数の溝が形成される溝形成工程と、
    　前記積層ウエハの前記複数の溝および前記出射面に、未硬化の樹脂が配設される樹脂配設工程と、
    　前記樹脂が配設された前記積層ウエハの前記出射面に、少なくとも１つのイメージセンサが搭載されるイメージセンサ搭載工程と、
    　前記樹脂が固形化される硬化工程と、
    　前記イメージセンサが接着された前記積層ウエハが、前記樹脂が充填された前記複数の溝にそって切断される切断工程と、を具備することを特徴とする撮像ユニットの製造方法。
  8. 　それぞれが光学素子を含む複数の光学素子ウエハを積層され、入射面と前記入射面と反対側の出射面とを有する積層ウエハが作製される工程と、
    　前記積層ウエハの前記出射面の前記光学素子の角に、前記入射面に達しない深さの穴が形成される穴形成工程と、
    　前記積層ウエハの前記出射面および前記穴に、未硬化の樹脂が配設される樹脂配設工程と、
    　前記樹脂が配設された前記出射面に、少なくとも１つのイメージセンサが搭載されるイメージセンサ搭載工程と、
    　前記樹脂が固形化される硬化工程と、
    　前記イメージセンサが接着された前記積層ウエハが、前記樹脂が充填されている前記穴をまたぐ切断線にそって切断される切断工程と、を具備することを特徴とする撮像ユニットの製造方法。
  9. 　前記イメージセンサ搭載工程において、前記出射面に、複数のイメージセンサを含むセンサブロックが搭載されることを特徴とする請求項８に記載の撮像ユニットの製造方法。
  10. 　前記穴の前記出射面と平行な面積は、前記出射面から前記入射面に向かって連続的に小さくなっていることを特徴とする請求項８または請求項９に記載の撮像ユニットの製造方法。
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