(57)【要約】【課題】  搭載されたイメージセンサで画像情報を得るイメージセンサ応用装置では、断面が円形の装置内に長方形のイメージセンサを搭載しているため、高解像度化、高感度化、さらには、装置外形の小型化に限界が存在していた。【解決手段】  金属などから成る管の先端部に搭載され、少なくともレンズとイメージセンサと画像処理ＩＣとから構成されている撮像装置を有するイメージセンサ応用装置であって、前記イメージセンサの形状を円形あるいは五角形以上の多角形にする。【選択図】図２
2010273757.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属、あるいは樹脂、あるいは金属と樹脂との組合せ、から成る管の先端部に搭載され、少なくともレンズとイメージセンサと画像処理ＩＣとから構成されている撮像装置を有するイメージセンサ応用装置であって、
前記イメージセンサの形状が円形あるいは少なくとも五角形であることを特徴とするイメージセンサ応用装置。
【請求項２】
前記撮像装置の構成要素であるレンズには、前記管の内部に斜めに配置され、かつ、前記管の軸の周りに回転できる機構を有している反射鏡が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のイメージセンサ応用装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載した前記円形あるいは少なくとも五角形の形状を有するイメージセンサであって、
前記イメージセンサを構成する半導体基板の表面には、
複数の感光素子が配列された四角形形状の感光素子領域と、
該感光素子領域の周囲には、前記イメージセンサの駆動回路および信号処理回路を含む周辺回路領域と、が配置され、
該半導体基板の裏面には、
前記イメージセンサからの信号、あるいは、前記イメージセンサへの信号を伝達する電気的接続手段が配置されていること
を特徴とするイメージセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、狭い空間の中で画像情報を得るためのイメージセンサ応用装置に関するものである。より具体的には、医療機器分野や工業計測分野で用いられるイメージセンサを用いたイメージセンサ応用装置や観測装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、医療機器分野や工業計測分野での画像を利用したイメージセンサ応用装置の高度化要請が強まっている。例えば、医療機器分野においては、開腹手術をすることなく、腹腔鏡やカニューレ（体内への挿入管）を活用した所謂「日帰り手術」が普及し始めている。この事例では、腹部に数ミリメータサイズの穴を複数開け、ここから複数の装置を体内へ挿入し、画像を観察しながら施術が行われる。このような目的のイメージセンサ応用装置は内視鏡とも称され、装置先端部（遠位端とも称される）から光ファイバあるいはリレーレンズなどで画像を光学情報として装置の手元部（近位端とも称される）まで伝送し、肉眼あるいはテレビカメラで施術者へ画像を提供している。また、工業機器分野では、工場プラント配管内の損傷を検査し、事故を未然に防ぐため、内視鏡と類似した構造のイメージセンサ応用装置（「ボアスコープ」とも称される）が利用されている。一般に、「ボアスコープ」には直管型とフレキシブル型とがある。前者では、直径６ｍｍ程度のステンレス直円管の内部にリレーレンズが搭載されている。後者では、自由に曲げることができるフレキシブルなステンレス円管（蛇腹管）の内部に、細径（数マイクロメータ）のガラスファイバが数万本束ねられている。この構成から「ファイバスコープ」とも呼ばれている。しかし、これらのイメージセンサ応用装置では、金属管内部で画像を光学的に伝送しているため、画像の先鋭度が劣り、視野角も狭い欠点があった。
【０００３】
前記した応用分野は、検査対象が狭い空間内にあるため、また人体への低侵襲性確保のため、イメージセンサ応用装置の大きさ、例えば、カニューレ（腹腔鏡手術などで用いられ、腹腔内へ液体は気体を送り込む挿管であり、中空部分に内視鏡や手術器具が挿入されることもある）やステンレス円管での「管」の直径が制限されている。この結果、光学系の明るさを高めたり、画像の先鋭さ（上記例では、ガラスファイバの総本数に依存する）を向上させるには限界があった。一方、近年の高齢化社会の進展、医療技術の進展、工場プラントの安全確保への要請増大に伴い、これらのイメージセンサ応用装置の高度化、例えば、明るく高分解能で広視野の画像情報が強く求められている。
【０００４】
かかる要求に応えるため、内視鏡を電子化する試みが進められている。具体的には、内視鏡の装置先端部（遠位端）に光学レンズとイメージセンサを搭載し、画像情報を電気信号で装置の手元部（近位端）まで伝送し、テレビモニタで画像を提供する「電子式内視鏡」がある。下記引用特許文献１では、このような電子式内視鏡の構造が提案されている。また、下記引用特許文献２では、ラパロポートのポート管に平行して広視野のイメージセンサを収納した構造が提案されている。さらに、下記引用特許文献３では、血管内壁の検査用として近赤外光を利用した電子式内視鏡の構成が提案されている。
【０００５】
図１６は下記引用特許文献１の図１（ａ）と図１（ｂ）に記載されている図である。同図（ａ）は腹腔鏡の断面図であり、２はカニューレ、３は前記２内に挿入された内視鏡、１は照明光を導くライトガイド、３１ａは撮像用の広角レンズである。カニューレの先端部（図では右端）の詳細が同図（ｂ）に示されている。同図において、３２は連結筒、３１は撮像手段であり、前記広角レンズ３１ａと、３１ｂのＣＣＤで構成されている。かかる構造では、カニューレ先端に装着された撮像手段で電気信号に変換された画像信号が接続ケーブル３４を介して図示されていないテレビモニタに表示される。下記引用特許文献１では、かかる構成により、従来のファイバスコープと比較して、広視野で鮮明で細かい画像が得られるとしている。
【０００６】
図１７は下記引用特許文献２の図１に記載されている図である。同図において、１００はラパロポート（前記したカニューレと類似しており、体外と腹腔内とのアクセスを容易にする管）、１１はポート管で内部の中空部分には内視鏡１４が挿入されている事例が示されている。１３はイメージセンサであり、先端のレンズにより広角な視野の撮像ができる。かかる構成は「広角アシストモニタシステム」と記載されており、手術対象が１４の内視鏡で、当該手術対象の周辺部が１３のイメージセンサで観察でき、臓器損傷の危険が少なく、かつ、迅速な手術が可能とされている。
【０００７】
図１８（ａ）と（ｂ）はそれぞれ下記引用特許文献３の図２と図３に記載されている図である。同図（ａ）において、１００はカテーテル先端の断面図であり、１０８ａと１０８ｂはレンズ、１１２は光検出器アレイ、１１４は半導体チップ、８０はケーブルである。同図（ｂ）では光検出器アレイ１１２の組立を概念的に示した図である。下記引用特許文献では、１１２は３族５族化合物やＩｎＧａＡｓなどの半導体で構成され、１．５〜１．８マイクロメータ、あるいは、２．１〜２．３マイクロメータの近赤外波長域で動作することが好ましいとされている。また、１１２はアレイ表面が１１４側に相対するように配置され、１１２と１１４はフリップチップボンディングで結合されることも示されている。かかる構成は心臓血管検査に適しているとされている。すなわち、血液は可視光に対しては不透明であるが、前記した近赤外波長域では透過性があるので、血管壁の観察が容易になるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０００−２２５０９０号公報
【特許文献２】特開２００８−６２２７号公報
【特許文献３】特開２００８−５０６４７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記したように、引用特許文献１では「ファイバスコープ」を電子化した事例が、引用特許文献２では内視鏡と併用した「広角アシストモニタシステム」の事例が、引用特許文献３では近赤外波長域での電子化された内視鏡の事例が、それぞれ提案されている。いずれの事例においても、イメージセンサ応用装置先端部に搭載されたレンズとイメージセンサにより画像が電気信号に変換されることに特徴がある。かかる電子化により、狭視野、不鮮明で粗い画像といった従来の「ファイバスコープ」などの欠点が排除され、医療機器分野や工業計測分野へ多大な貢献に寄与することが可能となった。
【００１０】
しかしながら、上記した構成のイメージセンサ応用装置では、「断面が円形の管内に四角形のイメージセンサを搭載する」ことに起因する高解像度化、高感度化の限界が存在する。すなわち、内視鏡などで代表される体内挿入型の医療機器は断面が円形である。これは、腹部に５〜１０ミリメータ程度の穴を開ける必要があるため、断面形状に突起部分が存在しない円形が好ましいからである。一方、イメージセンサは半導体技術を用いて作成されるが、その形状は正方形あるいは長方形である。図１８で示した引用特許文献３からの引用図でもかかる構成が図示されている。図１に示すように、円形形状の管の内側に四角形のイメージセンサを搭載すると、当該イメージセンサ周辺に空間が存在することは避けられない。同図は断面が円形形状の管３００に各種形状のイメージセンサが収納される様子が模式的に示されている。同図（ａ）には正方形形状のイメージセンサ３０１が、同図（ｂ）と（ｃ）にはそれぞれ円形形状のイメージセンサ３０２と六角形形状のイメージセンサ３０３とが示されている。同図（ａ）と（ｃ）に示すように、イメージセンサが正方形を含む多角形である場合には、当該イメージセンサの外周部と、円形形状の管の内壁間に空間が発生することが避けられない。例えば、前記した管の内径（半径）がｒである場合、この内径に内接する正方形（３０１）の一辺の長さＬ１と、その面積Ｓ１は以下の式で表される。
2010273757.tif 000003
円管３００の断面積（Ｓ０）は
2010273757.tif 000004
であるので、イメージセンサが占有する面積比は  ２／π、即ち、６４％に過ぎない。一方、図１（ｃ）のような正六角形のイメージセンサ（３０３）の場合には、その面積Ｓ３は
2010273757.tif 000005
となり、イメージセンサが占有する面積比は３√３／２π、即ち、８３％となる。さらに、図４（ｂ）のような円形のイメージセンサ（３０２）の場合には、そのイメージセンサが占有する面積比は１００％となる。
【００１１】
前段落で記載したように、断面が円形の管内部にイメージセンサを搭載する場合、利用可能な断面積に対して、正方形では６４％、正六角形では８３％しか有効に利用できないことになる。この結果、後述するように、イメージセンサに集積化できる画素数が制限されたり、光感度が制限されたり、さらには円管の直径を減少できないため、前記イメージセンサ応用装置の高度化要求に応えることが困難となっている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
金属、あるいは樹脂、あるいは金属と樹脂との組合せ、から成る管の先端部に搭載され、少なくともレンズとイメージセンサと画像処理ＩＣとから構成されている撮像装置を有するイメージセンサ応用装置であって、前記イメージセンサの形状を円形あるいは少なくとも五角形にする。
【００１３】
なお、前記した画像処理ＩＣの「ＩＣ」なる用語はトランジスタなどが多数集積化された半導体素子であり、その集積化されたトランジスタの数によっては、ＶＬＳＩあるいはＵＬＳＩとも呼ばれている。本明細書では「ＩＣ」なる用語にこれらを含ませている。
【００１４】
なお、前記した管の材料としては、ステンレスなどの金属や、ＡＢＳやアクリルなどの樹脂であって良い。また、金属と樹脂との組合せ、例えば、金属の表面に樹脂を被覆した材料、樹脂の表面に金属を被覆した材料などであっても良い。
【００１５】
なお、医療機器や工業計測機器においては、前記管は断面形状が円形である場合が多い。この理由としては、例えば医療分野で腹腔内へ前記検査機器を挿入する際、周辺からの抵抗が少なくなるように「角が無い」円形あるいは、楕円形状が低侵襲性の観点からは好ましいからである。医療分野では感染防止や衛生上の観点から、前記イメージセンサ応用装置の先端部分や前記管の外周は酸化チタンなどで被覆されていることが好ましく、また、滅菌処理などに耐えるような構造であることが好ましい。前記イメージセンサ応用装置の先端部の撮像装置が湿気などで曇り撮像機能が低下しないよう、当該先端部は親水性であることが好ましい。一般に、前記レンズは画像歪みが少なく、かつ、広角の視野を有していることが好ましい。かかるレンズは１枚構成であっても良いがこれに限ることはない。例えば、複群複数枚のレンズ構成、非曲面レンズを用いた構成、さらには、より広い視野を得るために魚眼レンズ構成であっても良い。前記撮像装置は可視光でのカラー撮像機能を有していることが多いが、これに限らない。例えば、可視光での白黒撮像機能を有していても良い。さらに、例えば、１〜２マイクロメータ程度の近赤外波長領域や、赤外波長領域での撮像機能を有していても良い。前記イメージセンサ応用装置の先端部には、対象物を照明するためのＬＥＤなどで構成された照明装置を有していることが好ましい。この照明装置は対象物に影がでないよう、前記管の周囲に沿って複数個配置され、リングライトのような形態であっても良い。
【００１６】
なお、前記管の形状は円形に限らず、楕円形であっても良い。さらに、前記管が腹腔などの体内に挿入される先端部分のみが円形であり、体外に露出している部分が円形以外の形状であっても良い。
【００１７】
なお、前記管の断面内部には、前記撮像装置以外の装置類が配置されていても良い。一般的な内視鏡では、前記撮像装置以外に、チャネルと呼ばれる空洞が設けられている。このチャネルは、例えば、鉗子などの手術器具の挿入路や、生理食塩水などの薬液噴射路として利用される。このチャネルの断面形状は円形であることが多く、前記管内でチャネル部分以外の部分に前記撮像装置が配置される。かかる構成では、金属などから成る管（例えば、内視鏡本体の筒）の内側に、前記管が偏心して配置された構成になる。かかる構成においても、前記撮像装置の構成要素である前記イメージセンサの形状を円形あるいは五角形以上の多角形にすることができる。
【００１８】
なお、前記撮像装置を構成するイメージセンサと画像処理ＩＣとは積層構造であることが好ましい。かかる積層構造を採用することにより、当該イメージセンサへの電気的接続手段を当該積層方向に配置することが可能となる。この結果、従来多用されてきたボンディングワイヤによる電気的接続手段と比較して、当該イメージセンサの周囲に当該ボンディングワイヤのためのスペースを準備する必要がなくなり、狭い面積への搭載が可能となる利点が発生する。また、かかる構造では、当該画像処理ＩＣの外形は、前記イメージセンサと類似形状であることが好ましいが、この限りではない。例えば、円形形状のイメージセンサに長方形形状の画像処理ＩＣが組み合わされていても良い。さらに、前記画像処理に配線基板が付随していても良い。当該配線基板には、前記撮像装置と当該イメージセンサ応用装置の外部とをつなぎ、所望の情報伝達を行う配線が接続されていても良い。かかる配線基板は、通常の半導体素子でのパターン寸法が小さく（数１０マイクロメータ程度）、前記配線を接続するのに必要な比較的大きな寸法（１ミリメータ程度）へ変換するために使用されても良い。前記イメージセンサには駆動回路や出力信号を処理する回路が含まれていることが多い。前記画像処理ＩＣに、画像信号のデジタル変換機能、画像の先鋭化機能、画像の帯域圧縮機能、無線通信機能などの機能を持たせても良い。また、前記配線基板にも、トランジスタなどの能動素子や静電容量、抵抗などの受動素子を搭載しても良い。
【００１９】
なお、前記イメージセンサの形状が、少なくとも五角形（すなわち、五角形以上の多角形）である場合、必ずしも正多角形である必要はない。
【００２０】
なお、前記撮像装置は少なくともレンズとイメージセンサと画像処理ＩＣとから構成されるが、必ずしもこの限りではない。例えば、当該イメージセンサに画像処理機能が搭載されている場合には、前記画像処理ＩＣが不要になる場合もある。また、前記画像処理ＩＣの代替として、インターポーザを用いても良い。かかる場合には、インターポーザに、前記イメージセンサの配線を変更したり、配線ピッチを変更したりする「再配線」機能を持たせても良い。
【００２１】
なお、前記イメージセンサはウェーハに複数個配列されている状態から、単一のイメージセンサに切り出す必要がある。かかる切り出し工程では、レーザによる溶融や、レーザによる局所加熱により発生した歪が誘起するクラックを利用しても良い。さらに、サンドブラストや、ウォータージェットなどの手法を用いても良い。また、切り出し工程では、（１）前記イメージセンサが配列されているウェーハと、前記画像処理ＩＣが配列されているウェーハとを相対させ、ウェーハレベルで積層化し、（２）当該積層構造から、単一のイメージセンサと単一の画像処理ＩＣとが積層された構造体を、前記した各種の手法で切り出すという２段階を採用しても良い。また、かかる切り出し工程では、ウェーハから分離した前記イメージセンサなどが散逸しないように、当該イメージセンサなどの下面にクッションを張り付けても良い。さらに、前記した切り出しには、湿式、乾式のエッチングを用いても良い。
【００２２】
なお、前記イメージセンサには、感光素子が配列された領域と、駆動回路や信号処理回路といった周辺回路が配列された領域とが存在する。前記イメージセンサの外形を円形形状とすることにより、配列された感光素子の数を増大することが可能となり、解像度特性の向上や画像の鮮鋭度を向上させることができる。また、感光素子の占有面積を大きくすることが可能となり、光感度特性を向上させ、暗い被写体に対しても良好な画像を得ることができる。
【００２３】
なお、前記イメージセンサの外形を正六角形形状とすることによっても、前段落に記載したような、感光素子数の増大や感光素子の占有面積を大きくすることが可能となる。さらに、断面が円形の前記管内に当該正六角形のイメージセンサを搭載すると、当該管の内壁と当該イメージセンサの外周部との間に空間が残されることになるが、この空間を他の機能に利用することもできる。例えば、前記照明系への配線を当該空間に収納することがある。
【００２４】
前記撮像装置の構成要素であるレンズに、前記管の内部に斜めに配置され、かつ、前記管の軸の周りに回転できる機構を有している反射鏡を設ける。
【００２５】
なお、前記反射鏡はモータの回転部（ロータ）に取り付けられ、当該モータの静止部（ステータ）は前記管に固定されている。当該ロータの回転中心は、前記レンズの光軸と一致し、さらに、当該光軸は前記イメージセンサの感光素子領域の中心位置と一致していることが好ましい。また、前記反射鏡は当該光軸に対して４５度の角度をなしていることが好ましいが、この限りではない。
【００２６】
なお、当該反射鏡は前記イメージセンサ応用装置が動作中に絶えず回転しているとは限らない。例えば、当該イメージセンサ応用装置を体内へ挿入していく過程では、絶えず回転させることにより、当該イメージセンサ応用装置の先端部の周辺を３６０度に亘って観察することができるようになり、検査対象への近接が容易となる。一方、検査対象に近接してからは、当該反射鏡の回転を停止すれば、当該イメージセンサ応用装置の先端部の周辺の一方向のみを詳細に観察することができる。
【００２７】
なお、前々段落に記載した構成を「飲み込み型」のイメージセンサ応用装置に適用することも容易である。かかる適用形態では、前記した円形の管に代替して、断面が円形の錠剤カプセル型容器を用いて良い。当該形態では、撮像装置とイメージセンサ応用装置外部との間の情報伝達は、前記した配線を介して行うのではなく、前記撮像装置に近接して配置された無線装置を介して行うことが好ましい。当該形態では、人体内を当該イメージセンサ応用装置が移動しながら検査情報を送出するので、前記した反射鏡は絶えず回転していることが好ましい。
【００２８】
なお、前記した「飲み込み型」のイメージセンサ応用装置では、反射鏡を搭載せず、前記撮像装置が当該イメージセンサ応用装置の「前方」のみを撮像するような形態であっても良い。かかる構成においては、広い観察視野を得るために、当該撮像装置のレンズは広角、あるいは、魚眼レンズであることが好ましい。
【００２９】
前記円形あるいは少なくとも五角形の形状を有するイメージセンサを構成する半導体基板の表面には、１）複数の感光素子が配列された四角形形状の感光素子領域と、２）該感光素子領域の周囲に、前記イメージセンサの駆動回路および信号処理回路を含む周辺回路領域とを配置し、該半導体基板の裏面には、前記イメージセンサからの信号、あるいは、前記イメージセンサへの信号を伝達する電気的接続手段を配置する。
【００３０】
なお、前記電気的接続手段は、前記イメージセンサと前記画像処理ＩＣとの間で、電気信号を伝達するために利用される。前記電気的接続手段は、前記半導体基板の表面側に配置された電極パッドに向けて、前記半導体基板の裏面側から形成された貫通電極を含んでいても良い。また、電極パッドは、前記半導体基板の周辺に配置されているとは限らない。前記イメージセンサの感光素子領域あるいは周辺回路領域に前記電極パッドが配置されていても良い。
【発明の効果】
【００３１】
前記イメージセンサの外形形状を円形あるいは多角形にすることにより、高解像度化、あるいは、高感度化が容易に達成できる。
【００３２】
例えば、同一内径の円管内に前記イメージセンサを搭載する場合、当該イメージセンサが正方形の場合と比較して、
円形形状のイメージセンサでは、面積を１．５７倍に
正六角形のイメージセンサでは、面積を１．２１倍に
増大させることが可能である。この面積増大の効果は、（１）感光素子数の増大、（２）感光素子の面積の増大に寄与できる。例えば、（１）イメージセンサの面積が、感光素子の面積と感光素子の数との積で表される、（２）イメージセンサの感度が感光素子の面積に比例する、の２点を仮定して、具体的な数値例を下記に挙げる。
１）：円形形状のイメージセンサでは、感光素子数を１．５７倍に増大できる。
〔例えば、従来３０万画素であるとすれば、４７万画素へ増大〕
２）：正六角形形状のイメージセンサでは、感光素子数を１．２１倍に増大できる。
〔例えば、従来３０万画素であるとすれば、３６万画素へ増大〕
３）：円形形状のイメージセンサでは、感度を１．５７倍に増大できる。
〔例えば、従来の６４％の明るさで撮像可能〕
４）：正六角形形状のイメージセンサでは、感度を１．２１倍に増大できる。
〔例えば、従来の８３％の明るさで撮像可能〕
【００３３】
さらに、前記した面積増大の効果として、前記イメージセンサ応用装置が搭載された前記円管の直径を小さくすることも挙げられる。具体的な数値例を下記に挙げる。
１）：円形形状のイメージセンサでは、円管の直径を８０％に低減できる。
〔例えば、従来５ミリメータであるとすれば、４ミリメータへ低減〕
２）：正六角形形状のイメージセンサでは、円管の直径を９０％に低減できる。
〔例えば、従来５ミリメータであるとすれば、４．５ミリメータへ低減〕
かかる具体例で示したように、体内への挿入を想定した応用分野では、低侵襲性の観点からは大きな効果が得られることになる。
【００３４】
前記撮像装置の構成要素であるレンズに、前記管の内部に斜めに配置され、かつ、前記管の軸の周りに回転できる機構を有している反射鏡を設けることにより、当該イメージセンサ応用装置の先端部の周辺を３６０度に亘って観察することができるようになる。この機構により、当該イメージセンサ応用装置の検査対象への誘導が安全かつ容易となる。当該検査対象へ近接してからは、当該反射鏡の回転を停止して、当該イメージセンサ応用装置の先端部の周辺の一方向のみを詳細に観察することができる。また、当該反射鏡を微小量回転させることにより、検査対象の場所を変更することもできる。
【００３５】
本発明による構成においては、イメージセンサの占有面積を前記円形金属管の断面積と同一（あるいは、ほぼ同一）にすることができるため、前記したように、イメージセンサの解像度特性や光感度特性の大幅な向上が可能で、さらには、前記イメージセンサ応用装置の小型化が可能で、本発明の効果は多大であると言える。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】円形形状の管の内側に搭載されたイメージセンサの形状を説明する図である。
【図２】イメージセンサ応用装置の構成を示す図である。    ＜実施例１＞                〔円形形状のセンサを搭載したイメージセンサ応用装置−１〕
【図３】イメージセンサ応用装置の構成を示す図である。    ＜実施例２＞                〔六角形形状のセンサを搭載したイメージセンサ応用装置〕
【図４】イメージセンサの構成を示す図である。    ＜実施例３＞
【図５】イメージセンサなどの形状を示す図である。    ＜実施例４＞
【図６】ウェーハ内でのイメージセンサなどの配列形態を示す図である。                                                    ＜実施例５＞
【図７】ウェーハからイメージセンサを切り出す手法を示す図である。                〔ウェーハからイメージセンサを切り出す手法−１〕    ＜実施例６＞
【図８】ウェーハからイメージセンサを切り出す手法を示す図である。                〔ウェーハからイメージセンサを切り出す手法−２〕    ＜実施例７＞
【図９】ウェーハからイメージセンサを切り出す手法を示す図である。                〔ウェーハからイメージセンサを切り出す手法−３〕    ＜実施例８＞
【図１０】ウェーハからイメージセンサを切り出す手法を示す図である。              〔ウェーハからイメージセンサを切り出す手法−４〕    ＜実施例９＞
【図１１】円形形状イメージセンサのレイアウトを示す図である。  ＜実施例１０＞
【図１２】六角形形状イメージセンサのレイアウトを示す図である。＜実施例１１＞
【図１３】イメージセンサ応用装置の断面を示す図である。                              〔管内にチャネルが併設されている構造〕    ＜実施例１２＞
【図１４】イメージセンサ応用装置の構成を示す図である。    ＜実施例１３＞        〔円形形状のセンサを搭載したイメージセンサ応用装置−２〕
【図１５】実施例１３での回転機構を概念的に示した図である。
【図１６】腹腔鏡の構造断面図である。  ＜従来例＞
【図１７】ラパロポートの構造断面図である。  ＜従来例＞
【図１８】カテーテル先端に光検出器アレイを搭載した図である。  ＜従来例＞
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下、図面に示した本発明によるイメージセンサ応用装置を詳細に説明する。
【実施例１】
【００３８】
＜円形形状のセンサを搭載したイメージセンサ応用装置−１＞
図２は本発明の実施例１であり、装置先端部に円形形状のイメージセンサを搭載したイメージセンサ応用装置の構成を示す図である。同図（ａ）は当該装置先端部の構成を示す概念図、同図（ｂ）はその断面図である。同図において、３１０は断面が円形の金属や樹脂などから成る管（例えば、カニューレやカテーテル）、３１１は当該３１０の先端部も設けられて透明な保護板で、その周辺部分には照光用の光源３１２が複数個配置されている。この光源には発光ダイオード（ＬＥＤ）などが利用されており、当該発光ダイオードを円周上に配置することにより、いわゆるリングライトが構成でき、被写体に影が出ない撮像が可能となる。前記金属などの管や前記透明な保護板の表面は平坦であり、酸化チタンなどで表面が被覆されていることが、衛生上好ましい。特に、保護板３１１の表面は親水性であって、検査対象の雰囲気に含まれる湿度で表面が曇らないように表面処理されていることが好ましい。また、前記イメージセンサ応用装置を複数回の手術に繰り返し利用するためには、前記イメージセンサ応用装置の少なくとも先端部分が滅菌処理などに耐えうるような構成になっている必要がある。図２において、３１３はレンズ、３１４は円形形状のイメージセンサ、３１５は当該イメージセンサからの信号を処理するための画像処理ＩＣ、３１６はプリント基板などで構成された配線基板、３１７は前記金属管内部に配置され、３１６からの電気信号を当該装置の外部へ供給するための配線である。当該３１３から当該３１６は撮像装置３１８を構成している。同図（ｂ）では、３１３、３１４、３１５が積層され一体化された場合が示されている。レンズ３１３は１枚構成の場合が示されているが、一般には、画像歪を低減したり、被写体からの光を減少させることなく通過させるために、複数のレンズが複群構成されることが多い。また、当該３１３は広角レンズであることが好ましく、魚眼レンズである場合もある。さらに、当該装置の小型化を図るために、非球面レンズを用いることもあり得る。図示していないが、当該レンズは自動焦点機構を備えていても良い。また、イメージセンサ３１３は可視光の撮像だけではなく、１〜２マイクロメータの近赤外波長域や、３マイクロメータ以上の赤外波長域で撮像できるように当該イメージセンサの材料や構成を選択して良い。
【００３９】
図２に示した実施例１では、円形の金属管が体内あるいは工場配管内に挿入され、検査対象は光源３１２で照射され、この検査対象から反射した光がレンズ３１３でイメージセンサ３１４の表面上に結像され、光電変換される。光電変換された画像信号は３１５の画像処理ＩＣで処理され、配線基板３１６と配線３１７を介して当該イメージセンサ応用装置の外部へ導かれる。画像処理ＩＣ３１５は必ずしも必要としない場合もあるが、前記金属管が細いため、配線３１７の数を低減するために画像処理ＩＣを採用することが好ましい。また、イメージセンサ３１３には一般にセンサを駆動する回路や、光電変換された電気信号に対して波形整形、増幅、温度補償といった前処理回路を集積化させることが多い。しかし、これらの回路を３１４に集積化せず、３１５に集積化することもある。
【００４０】
前記した実施例１では、金属管３１０の断面形状は「円形」であるとしたが、その形状に限らない。例えば、楕円形状であっても良い。また、当該金属管が体内あるいは配管に挿入される部分のみが円形あるいは楕円形の断面形状を有し、当該部分以外は他の形状（例えば多角形）であっても良い。
【実施例２】
【００４１】
＜六角形形状のセンサを搭載したイメージセンサ応用装置＞
図３は本発明の実施例２であり、装置先端部に六角形形状のイメージセンサを搭載したイメージセンサ応用装置の構成を示す図である。同図（ａ）は当該装置先端部の構成を示す概念図、同図（ｂ）はその断面図である。同図において、図２と同一番号は同一構成要素を示している。同図において、３２４は形状が六角形のイメージセンサ、３２５は画像処理ＩＣである。本実施例２は前記した実施例１に類似しており、イメージセンサおよび画像処理ＩＣの形状が異なっていることに特徴がある。なお、本実施例２では、六角形形状のイメージセンサを例示したが、当該イメージセンサは六角形に限らず、八角形などの多角形であっても良い。また、この六角形を含む多角形は、各辺の長さと各頂点の内角が等しい正多角形であることが好ましいが、この限りではない。
【実施例３】
【００４２】
＜イメージセンサの構成＞
図４は本発明の実施例３であり、イメージセンサ、画像処理ＩＣ、配線基板などの構成を示している。同図（ａ）はイメージセンサ（３４２）、同図（ｂ）は画像処理ＩＣ（３５０）、同図（ｃ）は配線基板（３６０）をそれぞれ示している。同図（ａ）において、３３０は半導体技術で作成されたセンサ部分であり、Ｓｉなどの半導体基板３３１の表面側には感光素子（フォトダイオード）３３２が複数個配列されている。３３３は絶縁層であり、その内部にはイメージセンサを駆動したり、前記感光素子からの信号を伝達するための複数層の配線層が配置されている。３３４は前記感光素子毎に配置されたカラーフィルタであり、感光素子毎に光透過特性が異なっている。例えば、選択された一つの感光素子に対しては「赤色」を透過し、右側に隣接する他の感光素子に対しては「青色」を透過し、左側に隣接する他の感光素子に対しては「緑色」を透過するように設定されている。かかる構成により、単一の前記イメージセンサでカラー画像の検出が可能となっている。なお、上記した例では、光の三原色構成の場合が示されているが、カラーフィルタの透過特性や配列はこれに限らず、他の構成であって良い。例えば、光の補色を通過させる補色フィルタ構成や、緑色フィルタの数を多くするようなことが挙げられる。３３５は前記感光素子毎に配置されたマイクロレンズであり、入射した光を効率良く前記感光素子へ導く機能を有している。３３６は前記絶縁層内に設けられた電極パッドである。図４（ａ）の構成例では、前記半導体基板３３１の裏側から前記電極パッドに向かって貫通穴が形成され、この内部には貫通電極３３７が埋め込まれている。３３８は当該貫通電極と電気的に接続されている配線パターンであり、半導体基板３３１の裏側面に配置されている。３３９は当該配線パターン３３８に電気接続されている半球状のボールグリッドアレイである。かかる構成により、前記イメージセンサへの電気的接続は、３３６〜３３９を介して、半導体基板の裏側から行うことが可能となる。３４０は、センサ部分３３０の上部に接着層３４１を介して配置されたセンサ保護のためのカバーガラスである。以上のように、センサ部分３３０と接着層３４１とカバーガラス３４０が前記イメージセンサ３４２を構成している。
【００４３】
前段落に記載した構成では、当該イメージセンサの電気的接続を当該イメージセンサの裏側から全て行うことが可能である。現在多用されている一般の半導体集積回路では、半導体基板の表面側から「ボンディングワイヤ」と称される金属細線で外部との電気接続を行うことが多い。本実施例３においても、かかる「表面側からの電気接続」を行うことは可能である。かかる場合においては、図４（ａ）の電極パッドへ前記金属細線の一端を接続し、他端をパッケージやプリント基板（いずれも図示せず）へ接続する。しかしながら、「表面側からの電気接続」では金属細線を配置するための空間が、前記イメージセンサンの周囲に必要となってしまう。一方、図４（ａ）に示した構成、即ち、「裏面側からの電気接続」では、前記した空間が不要であり、前記イメージセンサの面積と同一サイズで実装が可能となっている。本発明が想定している応用分野においては、イメージセンサが必要とする面積を可能な限り小さくし、イメージセンサ応用装置の小型化、小口径化を図ることが強く要請されているため、かかる構成の有効性は大きい。
【００４４】
なお、図４では、前項での「ボンディングワイヤによる表面側からの電気接続」を説明することが容易であるよう、電極パッド３３６がワイヤボンディング可能な構成（層内での空間的位置、材質、大きさなど）であるかのように図示されている。しかしながら、電極パッド３３６はその構成に制限されることはなく、貫通電極３３７との電気接続が可能であれば良い。例えば、ボンディングワイヤによる電気接続では電極パッドの大きさは１００マイクロメータ程度必要であるが、貫通電極が接続できるような当該電極パッドの大きさは１０マイクロメータ程度、あるいはそれ以下である。また、ボンディングワイヤによる電気接続の場合には、当該電極パッドはイメージセンサを構成する半導体基板の周辺部に配置されることが多い。もし、当該電極パッドが当該半導体基板の中央部分の信号に対応している場合には、この中央部分から前記周辺部まで距離の長い配線で接続することになる。しかしながら、貫通電極による電気接続では、当該電極パッドの位置はこれに限ることがなく、イメージセンサのパターンレイアウト上、適切な場所に配置することが可能となる。即ち、半導体基板の中央部分に当該電極パッドを配置することもできる。また、イメージセンサの処理速度を増大させるため、並列信号処理を採用する場合には、当該イメージセンサの出力を複数個所から取り出す構成になる。かかる構成では、当該イメージセンサ内に複数配置された電極パッド（その一部は中央部分に配置されることになる）を介して信号が出力される。このように、当該電極パッドの構成はイメージセンサを設計する際の設計事項である。
【００４５】
図４（ｂ）において、３５０は画像処理ＩＣである。なお、同図においては、トランジスタなどの構成要素は図示されていない。同図（ｂ）において、３５２はＳｉなどで構成された半導体基板であり、その表面側（図の上方側）には電極パッド３５１が配列されている。３５０の内部には当該画像処理ＩＣの駆動のための配線層が設けられており、その一部には電極パッド３５６が含まれている。当該電極パッドには、図４（ａ）で詳述したような電気接続のための、貫通電極３５７、配線パターン３５８、ボールグリッドアレイ３５９が接続されている。かかる構成では、前記したイメージセンサ３４２のボールグリッドアレイ３３９が、対抗して配置された画像処理ＩＣの電極パッド３５１と接続される。この結果、前記イメージセンサへの信号と前記イメージセンサからの信号は、前記画像処理ＩＣと結合することになる。かかる構成は３次元ＩＣの一形態とも言える。
【００４６】
図４（ｃ）は配線基板３６０の構成を示している。同図（ｃ）において、３６６は配線基板の表面側（図の上方側）に設けられた電極パッドであり、貫通電極３６７を介して配線パターン３６８へ接続されている。かかる構成は、プリント基板などに周知の加工を施すことにより実現される。当該配線基板３６０上の電極パッド３６６は、対抗して配置された前記画像処理ＩＣのボールグリッドアレイ３５９と接続される。この結果、前記画像処理ＩＣへの信号と前記画像処理ＩＣからの信号は、当該配線基板３６０と結合することになる。さらに、配線基板３６０の裏面側（図の下方側）に設けられた配線パターンには、
３６０からの電気信号を当該装置の外部へ供給するための配線（同図には図示されていないが、図２の３１７に相当）が接続される。
【００４７】
図４（ａ）〜（ｃ）に示された、イメージセンサ３４２と画像処理ＩＣ３５０と配線基板３６０は垂直方向に積層化されるので、当該イメージセンサが占有する面積は、イメージセンサ３４２と同一になる。なお、図４（ｂ）では３５０が画像処理ＩＣとして記載されているが、必ずしもこれに限らない。例えば、３５０には、イメージセンサ３４２の駆動回路や、３４２からの電気信号を整形したり、増幅したり、温度特性を補正したりする複数の回路などから構成されていても良い。また、配線基板３６０の機能は３４２と３５０からの電気信号を当該イメージセンサ応用装置の外部へ引き出すことにある。一般的に、半導体集積回路での配線パターンのピッチは小さく、数１０マイクロメータ程度であり、前記配線（図２の３１７に相当）を直接接続するには小さすぎる。このため、プリント基板（配線ピッチは数１００マイクロメータからミリメータ）を介することにより、前記配線の接続が容易となる。かかる状況から判断すると、３６０は必ずしも必要でないこともある。例えば、３５０の裏面側の配線パターン３５８のピッチを十分に大きく設定でき、かつ、当該配線パターンに前記配線を直接接続できるような構成になっている場合には、３６０が不要となる場合である。
【００４８】
さらに、イメージセンサ３４２に駆動回路、信号処理回路、画像処理回路などが集積化されている場合には、図４（ｃ）の画像処理ＩＣが必ずしも必要とは限らない。かかる場合においては、イメージセンサ３４２が配線基板３６０に直接接続されていて良い。また、画像処理ＩＣの代替として、インターポーザを３５０に代替させても良い。インターポーザとは、例えば、イメージセンサのボールグリッドアレイ３３９の配列順序を入れ替えて前記配線の取り出しを容易にしたり、より広いピッチの配線パターンに変換して前記配線の取り出しを容易にする機能を有している構造体である。かかるインターポーザを採用する場合には、インターポーザにトランジスタなどの能動素子を集積化する必要は必ずしもなく、単に導電性のパターンだけが含まれていて良い。
【００４９】
本実施例３では、配線基板３６０には単なる導電性パターンのみが含まれている場合が示されている。しかしながら、配線基板３６０には小規模なＩＣやトランジスタなどの能動素子、雑音除去のための静電容量素子などが搭載されていても良い。かかる構成は、一般的なプリント基板と同様である。
【００５０】
図４（ａ）に示したイメージセンサは、感光素子が設けられた半導体基板３３１の表面側（図で上方側）から光が入射する構成になっている。イメージセンサの構成としては、半導体基板の裏面側から光を入射させる「裏面入射型センサ」があり、本実施例３においては、かかる構成のイメージセンサであっても構わない。また、感光素子としては、可視光を光電変換する場合以外に、近赤外線や赤外線に対して感度を有する構成を採用しても良い。
【００５１】
本段落では、図４（ａ）から同図（ｂ）で示したイメージセンサ３４２と画像処理ＩＣ３５０の結合方法について記載する。この結合は前記したように、ボールグリッドアレイ３３９と電極パッド３５１を相対させてから、高温雰囲気（場合によっては上方から圧力を印加することもある）で処理することにより達成される。かかる結合方法は、図４に示した単一のイメージセンサと単一の画像処理ＩＣとを組み合わせるだけではない。製造の容易性やコストを考慮すると、「ウェーハレベル」で結合させ、その後、単一のイメージセンサと画像処理ＩＣへとウェーハを分割することも可能である。より具体的に記載するならば、前記したイメージセンサが多数配列されたウェーハと、前記画像処理ＩＣが多数配列されたウェーハとを結合させ、その後、スクライブと称されるプロセスで、２枚の重なったウェーハを分割する。当該イメージセンサの大きさと画像処理ＩＣの大きさが一致している場合には有効な製造方法である。しかしながら、両者が必ずしも一致しているとは限らないため、かかる結合方法の適用には限界がある。もちろん、両者が一致していない場合には、「ウェーハ・チップレベル」（例えば、イメージセンサが配列されているウェーハの裏側に、単一の画像処理ＩＣを結合させる）や、「チップレベル」（単一のイメージセンサと単一の画像処理ＩＣを別個に作成しておき両者を結合させる）で結合される。
【実施例４】
【００５２】
＜イメージセンサなどの形状＞
図５は本発明の実施例４であり、各種形状の組み合わせが示されている。
同図（ａ）：イメージセンサ３７０、画像処理ＩＣ３７１、配線基板３７２の全てが円形形状であり、それぞれの大きさが等しい場合である。
同図（ｂ）：イメージセンサ３７４、画像処理ＩＣ３７５、配線基板３７６の全てが六角形形状であり、それぞれの大きさが等しい場合である。
同図（ｃ）：イメージセンサ３７８が円形形状、画像処理ＩＣ３７９と配線基板３８０が長方形形状であり、イメージセンサの面積が大きい場合である。
同図（ｄ）：イメージセンサ３８２が六角形形状、画像処理ＩＣ３８３と配線基板３８４が長方形形状であり、イメージセンサの面積が大きい場合である。
なお、同図に例示した以外の形状の組み合わせであっても良い。一般に、イメージセンサは高い光感度や高い解像度特性を実現するために、面積が大きくなる傾向がある。一方、画像処理ＩＣは半導体技術の微細化に伴い面積を小さくすることが容易な傾向がある。また、汎用の画像処理ＩＣを流用する場合には、その形状は長方形であることが多い。さらに、配線基板については、形状を長方形にした方が製造が容易になる。かかる状況を鑑みると、イメージセンサ、画像処理ＩＣ、配線基板のそれぞれの形状を規定された形状（例えば、全て円形形状）に制限する必要はなく、多くの組み合わせが本実施例４に含まれることになる。
【実施例５】
【００５３】
＜ウェーハ内でのイメージセンサなどの配列形態＞
図６は本発明の実施例５であり、イメージセンサの形状によりウェーハ（４００で示す）内での配列状態が異なることが示されている。同図（ａ）は３つのイメージセンサが並んで配置された構造体３９０の断面図であり、３９１の一点鎖線がそれぞれのイメージセンサの境界を示している。なお、３９０を構成している単一のイメージセンサの構成は図４（ａ）の３４２と同一である。
同図６（ｂ）：イメージセンサの形状が長方形（４０１）である場合の配列状態である。
同図６（ｃ）：イメージセンサの形状が正六角形（４０２）である場合の配列状態である。
同図６（ｄ）：イメージセンサの形状が円形（４０３）である場合の配列状態である。
図６（ｂ）では、各イメージセンサが整列配置されているので、当該イメージセンサの周辺端部に沿って、図面上の縦方向と横方向に切断することが可能である。この配置は通常の半導体集積回路の場合と同一である。同図（ｃ）では、正六角形のイメージセンサが「蜂の巣状」に密接して配列されており、各イメージセンサ間に無駄なスペースは発生しない。一方、同図（ｄ）のような円形のイメージセンサの場合には、各イメージセンサを円周の一端で互いに接するように配置できるが、各イメージセンサ間には無駄なスペースが発生することになる。かかるスペースの存在は、ウェーハ１枚当たりに配列できるイメージセンサの数を低減するので、半導体製造上からは好ましくない。しかしながら、本発明では「円管内部に円形形状のイメージセンサを配置」することにより、多くの利点が生じるので、かかる無駄なスペースの存在を許容できると言える。また、同図（ｃ）と同図（ｄ）の場合は、ウェーハを分割して、多数のイメージセンサを切り出すためには、同図（ｂ）について記載した従来の簡便な分割手法が採用できない。
【実施例６】
【００５４】
＜ウェーハからイメージセンサを切り出す手法−１＞
図７は本発明の実施例６であり、正六角形あるいは円形形状のイメージセンサを１枚のウェーハから切り出す手法について説明する図である。同図（ａ）には六角形形状のイメージセンサを切り出す場合が示されている。同図において４００は多数のイメージセンサ（４０２）が蜂の巣状に配列されたウェーハ、４１０から４１３は切断に使用するレーザ光の軌跡である。当該レーザは赤外線レーザであり、ビーム位置が制御できる専用装置で駆動される。また、当該専用装置には、シャッタなどでレーザを遮蔽する機構が含まれており、この機構により、レーザ光のオン状態（レーザ光が照射される状態）とオフ状態（レーザ光が遮断される状態）が設定可能となっている。レーザ光がオン状態でウェーハ面に照射されると、局所的な発熱が起こり、その部分が溶融して蒸発で穴が開けられる。このオン状態で当該レーザ光を移動させると、切断溝が形成される。図７（ａ）の軌跡４１０に沿ってレーザ光を動かし（走査し）、太い実線部分ではオン状態に、太い破線部分ではオフ状態に設定する。４１０の軌跡に沿った走査が完了すると、４１１の軌跡に沿って同様な走査を行う。４１０と４１１の斜め方向で、この走査を繰り返す。当該斜め方向の走査がウェーハ４００の全面に渡って完了すると、レーザ光の軌跡の方向を右側へ６０度傾斜させ、軌跡４１２に沿って同様な走査が繰り返される。続いて、軌跡４１３に沿って同様な走査が繰り返される。このように異なる３方向での、オン状態とオフ状態が断続的に繰り返される走査により、ウェーハ４００から単一のイメージセンサ（４０２）が切り出されることになる。以上の工程により、正六角形形状のイメージセンサが容易に製造できる。
【００５５】
図７（ｂ）には円形形状のイメージセンサを切り出す場合が示されている。同図において４００は多数のイメージセンサ（４０３）が隣接して配列されたウェーハ、４１５は切断に使用するレーザ光の軌跡である。同図（ｂ）ではレーザ光をオン状態にしたまま、イメージセンサの周囲に沿って円状に走査し、この走査を繰り返すことにより、単一のイメージセンサ４０３をウェーハ４００から切り出すことが可能である。
【００５６】
前段落では、レーザ光の照射により、ウェーハの一部を溶融、蒸発させる手法が記載された。しかしながら、ウェーハが溶融する時に、液状となったウェーハの一部が蒸発時に周囲に飛び散り、イメージセンサの表面に付着する可能性がある。この付着が発生すると、イメージセンサの一部が前記入射光を遮るため、センサを不良品にしてしまう可能性がある。これを防止するため、最近では「ステルスダイシング」と称されるレーザ切断技術が開発されている。この技術では、赤外光レーザをウェーハの内部に集光させ、内部に大きな歪を発生させ、この歪が内部から表面に到達する「裂け目」を誘起することを利用している。当該裂け目の発生により、ウェーハに衝撃力を印加すればウェーハから単一のイメージセンサを分離することができる。図７（ａ）と図１０（ｂ）に示したイメージセンサの切り出しに、かかるステルスダイシングを用いても良い。
【実施例７】
【００５７】
＜ウェーハからイメージセンサを切り出す手法−２＞
図８は本発明の実施例７であり、円形形状のイメージセンサを１枚のウェーハから切り出す他の手法について説明する図である。本実施例７では、サンドブラストを用いていることに特徴がある。図８（ａ）において、４２０はウェーハ、４２１は円形形状のイメージセンサであり、複数個のイメージセンサが配列されている。同図（ａ）の一点鎖線４２２での断面図が同図（ｂ）に示されている。同図（ｂ）において、４２３はイメージセンサであり、３個のイメージセンサが横方向に並んでいる場合が示されている。４２４は各イメージセンサの境界を示す線である。４２５はサンドブラストでのマスク層であり、当該工程で除去しない部分（ウェーハ内のイメージセンサが存在する領域）のみに積層化されている。４２６はサンドブラストでの砥粒の流れを示している。以下では、４２５のマスク層の形成法について記載する。
（１）シート状のドライフィルムをウェーハ上に張り付ける。マスク層の素材として
は感光性ウレタン樹脂であることが多い。
（２）周知の露光技術を用いて、イメージセンサが存在する領域に紫外線を照射する。
当該ドライフィルムがネガ型である場合には、この露光によりイメージセンサ
が存在する領域の組成が変化する。
（３）紫外線が照射されていない領域のドライフィルムは、現像液により溶融除去さ
れる。この結果、図８（ｂ）に示すように、イメージセンサの上部のみにドラ
イフィルムが残り、マスク層となる。
（４）残されたドライフィルムをベーキング（焼き締め）する。
（５）サンドブラストで高速の砥粒を衝突させ、マスク層以外の領域を物理的に除去
する。
（６）マスク層からドライフィルムを剥離して、イメージセンサを洗浄する。
マスク層となるドライフィルムは柔らかいので、砥粒が衝突しても、衝撃力を吸収することができる。一方、マスク層で覆われていない領域は、保護ガラス、接着層、半導体などの硬い材料で構成されているので、砥粒の衝突により、衝撃力で破壊される。砥粒の大きさは適宜選択されて良いが、微細な面積に対して加工を行う場合には、小口径の砥粒を選択する。また、サンドブラストでは、極度に加工面積が小さくなると、砥粒が対象物に埋まってしまい、加工が進まないことが知られている。一例として挙げると、加工面積５０マイクロメータ程度が限界と言われている。このため、図８（ａ）でのイメージセンサの配列では、その間隔が５０マイクロメータ以上であることが必要となる。この間隔が大きいと、口径が大きい砥粒を使うことができ、加工時間の短縮が可能になる利点がある。
【００５８】
図８では、イメージセンサが円形形状である場合が例示されている。しかしながら、本実施例７はこれに限らず、円形以外の形状、例えば、六角形や八角形のイメージセンサに対しても適用できる。また、同図では、イメージセンサの表面側（図では上方側）から砥粒を衝突させることが示されているが、イメージセンサの裏面側（図では下方側）にマスク層を設け、裏面側から砥粒を衝突させても良い。前段落でのマスク層の形成には、シート状のドライフィルムにパターンを形成する手法が例示されているが、その限りではない。例えば、ドライフィルム単体を露光、現像、ベーキングして、円形のドライフィルムを予め作成しておき、この円形のドライフィルムをウェーハ上に複数個貼り付けても良い。さらに、図８（ｂ）では、イメージセンサの下側にクッションとなるシート（図示せず）を張り付けても良い。この場合には、当該クッションは、サンドブラストが完了して、個々の円形形状のイメージセンサが作成された段階で、個々のイメージセンサがばらばらに散逸することを防止できる利点がある。当該クッションはラミネートされても良く、場合によってはスピンコートされても良い。当該クッションは半導体製造工程のスクライブ（チップ分離）工程で使用されるダイシングシートであっても良い。また、図８の実施例７では、「サンドブラスト」を利用する場合が記載されているが、高圧の水を対象物に衝突させて加工する「ウォータジェット」技術も利用できる。
【実施例８】
【００５９】
＜ウェーハからイメージセンサを切り出す手法−３＞
図９は本発明の実施例８であり、円形形状のイメージセンサを１枚のウェーハから切り出す他の手法について説明する図である。本実施例８においても、サンドブラストを用いる例が記載される。図９に示すように、本実施例８は、前記した実施例７と異なり、前記イメージセンサ（４２３として表示）と前記画像処理ＩＣ（３５０として表示）とがウェーハレベルで積層化された構造体４３０に対してサンドブラストを行うことに特徴がある。なお、図９において、一点鎖線４３１は、ウェーハ内での単一のイメージセンサの境界を示しており、この鎖線に沿ってイメージセンサと画像処理ＩＣとがウェーハから分離される。なお、前記した実施例７では、イメージセンサと画像処理ＩＣとは、それぞれが配列されているウェーハを個別にサンドブラストし、ウェーハから分離された、単一のイメージセンサと単一の画像処理ＩＣとを積層することが必要になる。これに対して、本実施例８は、構造体４３０をウェーハレベルで構成してから、ウェーハを裁断するため、製造工程が簡略化され、製造技術面からは実施例７よりも好ましい実施形態と言える。また、本段落では記載していないが、実施例７で記載したように、六角形形状への適用、裏面側からのサンドブラスト、クッションの貼り付けなど、多くの変形が含まれる。
【実施例９】
【００６０】
＜ウェーハからイメージセンサを切り出す手法−４＞
図１０は本発明の実施例９であり、円形形状のイメージセンサを１枚のウェーハから切り出す他の手法について説明する図である。同図において、図８と同一番号は同一構成要素を示している。同図（ｂ）は同図（ａ）の一点鎖線４２２で示した部分の構造断面図である。同図（ｂ）において、４４１は前記イメージセンサを構成するセンサ部分（図４（ａ）での３３０に相当）であり、表面側にはマイクロレンズが露出した構造となっている。一点鎖線４４２は単一のセンサ部分の境界である。４４３は当該４４１上に配置されたレジスト層である。かかるレジスト層は周知の露光技術で作成される。４４４は当該４４３の存在しない領域をエッチング（食刻）する溶液あるいは気体の流れを示している。かかるエッチングには溶液を用いる湿式と、気体を用いる乾式とがある。湿式では、多くの溶液が利用できる。例えば、酸化シリコンに対しては弗酸系の溶液、シリコンに対しては硝弗酸系の溶液、ＥＤＰ（エチレンジアミンピロカテコール）、ＫＯＨ（水酸化カリウム）、ヒドラジン、ＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）などがある。また、乾式では、弗素系の気体イオンを用いたイオンエッチング手法がある。かかるエッチングにより、レジスト層４４３で覆われていないウェーハ領域が除去でき、単一のセンサ部分を切り出すことが可能となる。なお、かかるエッチングでは、ウェーハの厚さ方向に沿ってエッチングが進むため、エッチングの深さが大きくなると、横方向にもエッチングが進み、前記レジスト層４４３の形状とは異なった（一般には、より面積が小さくなる方向）形状になりがちである。かかる形状の変化が好ましくない場合には、エッチングがウェーハの厚さ方向のみに進行する「異方性エッチング」を採用することが好ましい。
【００６１】
前段落まででは、ウェーハからイメージセンサを切り出す各種の手法について記載してきた。いずれの手法も、ウェーハから最終形状のイメージセンサを切り出している。しかしながら、本発明はかかる手法に限らず、「ウェーハから途中形状のイメージセンサを切り出し、単一のイメージセンサに対して最終形状への加工を施す」ことも含まれる。一例として、ウェーハからイメージセンサを含む（望むらくは外接するような）「長方形」領域を切り出し、その後に、分離された長方形から最終形状（例えば円形や多角形）へ加工することが挙げられる。かかる手法においては、長方形への切り出しに、通常の半導体製造工程で利用されているスクライブが利用できる利点がある。
【００６２】
なお、前段落までに記載したような、ウェーハからイメージセンサを切り出す各種の手法は、当該イメージセンサが六角形や円形以外の形状、例えば、五角形以上の多角形に対しても適用されることは明らかである。
【実施例１０】
【００６３】
＜円形形状イメージセンサのレイアウト＞
図１１は本発明の実施例１０であり、円形形状イメージセンサ表面でのレイアウトを示している。同図（ａ）は従来例であり、４５１は、円管の内壁４５０に沿って配置された正方形形状のイメージセンサであり、その表面には、感光素子が配列された領域（以後は「感光素子領域」と表示）４５２と、駆動回路や信号処理回路が配列された周辺回路の領域（以後は「周辺回路領域」と表示）４５３とが配列されている。同図（ｂ）では、内壁４５０に沿って円形形状のイメージセンサ４６１が配置された状況が示されている。４６２は感光素子領域、４６３は周辺回路領域である。同図（ｂ）では、同図（ａ）の感光素子と同一サイズの感光素子が配列されているが、その数は大きくなっている。例えば、同図（ａ）の３６素子に対して、同図（ｂ）では８１素子となっており、２．２５倍に増加している。即ち、イメージセンサを正方形から円形にすることにより、感光素子数の増大が可能で、イメージセンサの解像度特性を容易に向上させ、画像の鮮鋭化を図ることができる。
【００６４】
同図（ｃ）では、内壁４５０に沿って円形形状のイメージセンサ４７１が配置された状況が示されている。４７２は感光素子領域、４７３は周辺回路領域である。同図（ｃ）では、同図（ａ）の感光素子と同じ数の感光素子が配列されているが、その面積（いわゆる「画素面積」）は大きくなっている。例えば、同図（ａ）の感光素子の面積に対して、同図（ｃ）では２．２５倍の感光素子面積になっている。一般的に、イメージセンサでは単位となる感光素子（画素）の面積が大きくなると、光感度が増大し、低照度の被写体でも撮像可能となることが知られている。即ち、イメージセンサを正方形から円形にすることにより、感光素子の面積を増大させることが可能で、イメージセンサの光感度特性を容易に向上させることができる。
【００６５】
同図（ｄ）では、内壁４５０に沿って円形形状のイメージセンサ４８１が配置された状況が示されている。同図では周辺回路領域がなく、全ての面積が感光素子領域４８２に割り当てられている場合が示されている。かかる構成は、イメージセンサの動作原理と駆動／信号処理方法に依存するが、前記した画像処理ＩＣに、駆動／信号処理回路を割り振ることにより実現可能となる。同図（ｄ）では、同図（ａ）の感光素子と同一サイズの感光素子が配列されているが、その数は大きくなっている。例えば、同図（ａ）の３６素子に対して、同図（ｂ）では１２８素子となっている。もちろん、同図（ａ）においても周辺回路領域４５３をなくすことにより、正方形内の感光素子を１００程度まで増加させることが可能である。いずれにしても、イメージセンサの外形形状を正方形から円形にすることにより、感光素子数の増大が容易に図れることになる。
【００６６】
前段落までで記載したように、イメージセンサを正方形から円形に変えることにより、イメージセンサの面積を大きくすることが可能であり、この面積増大を、感光素子数の増加や、感光素子面積の増大に利用することができる。この結果、イメージセンサの解像度特性や光感度特性の大幅な向上が期待でき、本発明の効果は多大であると言える。
【実施例１１】
【００６７】
＜六角形形状イメージセンサのレイアウト＞
図１２は本発明の実施例１１であり、六角形形状イメージセンサ表面でのレイアウトを示している。同図において、図１１と同一番号は同一構成要素を示している。同図（ａ）は従来例であり、円管の内壁４５０に沿って配置された正方形形状のイメージセンサ４５１が示されている。同図（ｂ）では、内壁４５０に沿って六角形形状のイメージセンサ４９１が配置された状況が示されている。４９２は感光素子領域、４９３は周辺回路領域である。同図（ｂ）では、同図（ａ）の感光素子と同一サイズの感光素子が配列されているが、その数は大きくなっている。例えば、同図（ａ）の３６素子に対して、同図（ｂ）では６４素子となっており、１．７８倍に増加している。即ち、イメージセンサを正方形から六角形にすることにより、感光素子数の増大が可能で、イメージセンサの解像度特性を容易に向上させ、画像の鮮鋭化を図ることができる。また、実施例１０で記載したように、感光素子の数を同じにして、感光素子の面積を増大することも可能である。さらに、イメージセンサの外形を六角形ではなく、八角形を含む多角形にしても同様な効果が得られる。図１２（ｂ）では、イメージセンサ４９１と内壁４５０との間に空間が発生することは避けられない。当該空間は無駄な面積とはならず、他の目的に利用可能である。例えば、前記したＬＥＤなどで構成された照光用の光源（図２の３１２）への電力供給用の配線４９４のために利用することができる。
【００６８】
前段落で記載したように、イメージセンサを正方形から六角形に変えることにより、イメージセンサの面積を大きくすることが可能であり、この面積増大を、感光素子数の増加や、感光素子面積の増大に利用することができる。この結果、イメージセンサの解像度特性や光感度特性の大幅な向上が期待でき、本発明の効果は多大であると言える。
【００６９】
図１１と図１２を用いて、それぞれ詳記した実施例１０と実施例１１では、当該イメージセンサの信号は、当該イメージセンサの裏面側から電気接続されている。即ち、これらの実施例では、当該電気接続を当該イメージセンサの表面側から実現することはない。この電気接続手段は、図４で記載したように、「基板裏面からの貫通電極」などで実現される。
【００７０】
さらに、前記した円形あるいは少なくとも五角形のイメージセンサを採用する効果として、前記イメージセンサ応用装置の前記円管の直径を小さくすることが挙げられる。即ち、円管の内部で円管壁に内接する正方形の面積と等しい面積を有する円管を採用することにより、前記円管の直径を低減できる。より詳細に記述するならば、前記円管壁に内接するような正方形イメージセンサの面積と等しい面積を有する円形イメージセンサ（すなわち、正方形イメージセンサと同一の撮像機能が実現できることになる）を想定すると、この円形イメージセンサを収納できる円管の直径は低減できることになる。例えば、円形形状のイメージセンサでは、円管の直径を８０％に低減できる。具体的に例示すると、当該イメージセンサ応用装置の外径が従来５ミリメータであったとすれば、当該低減により、外径を４ミリメータにすることができる。体内への挿入を想定した応用分野では、低侵襲性の観点からは大きな効果と言える。また、前記したイメージセンサが多角形である場合も同様な効果が得られる。
【実施例１２】
【００７１】
＜管内にチャネルが併設されている構造＞
図１３は本発明の実施例１２であり、イメージセンサ応用装置の内部に撮像装置と他の装置が収納されていることを示す図である。図において、５００はイメージセンサ応用装置の外壁を構成する金属などの管、５０１は当該イメージセンサ応用装置の内部に配置されたチャネルと呼ばれる空洞である。一般的な内視鏡では、前記撮像装置以外に、チャネルと呼ばれる空洞が設けられている。このチャネルは、例えば、鉗子などの手術器具の挿入路や、生理食塩水などの薬液噴射路として利用されることが多い。チャネルの数も１本だけではなく、大きさの異なる複数本であることもある。このチャネルの断面形状は円形であることが多い。同図において、撮像装置を収納している管５０２は、前記管内でチャネル部分以外の部分に配置されている。かかる構成では、金属などから成る管５００（例えば、内視鏡本体の筒）の内側に、前記管５０２が偏心して配置された構成になる。かかる構成においても、前記撮像装置の構成要素である前記イメージセンサの形状を円形あるいは五角形以上の多角形にすることにより、本明細書に記載した多くの利点が発生する。
【実施例１３】
【００７２】
＜円形形状のセンサを搭載したイメージセンサ応用装置−２＞
図１４は本発明の実施例１３であり、装置先端部に円形形状のイメージセンサを搭載したイメージセンサ応用装置の他の構成を示す図である。本実施例においては、前記撮像装置の構成要素であるレンズに、回転する反射鏡が設けられていることが特徴となっている。同図において、図２と同一番号は同一構成要素を示している。同図は図２と異なり、イメージセンサが検出する対象が、当該装置の前方ではなく、横方向に存在することを想定して描かれている。同図（ａ）は当該装置先端部の構成を示す概念図、同図（ｂ）はその断面図である。同図において、５１０は、断面が円形の金属管３１０の一部に相当し、検出すべき光に対して透明な素材で構成されている円柱窓である。５１１は３１０の先端に位置する保護板であり、前記した光に対して不透明な素材で構成されている。５１５はレンズの前方に設けられた反射鏡であり、前記円形の金属管の内部で斜めに配置され、回転する機構により駆動される。かかる回転は５１６で示されている。
【００７３】
図１５は図１４の回転機構を概念的に示した図であり、同図において、図１４と同一番号は同一構成要素を示している。図において、５２０はレンズ３１３、撮像装置３１８の光軸を示す一点鎖線である。５２１と５２２は、それぞれ、超音波モータを形成するロータとステータである。５２２は前記管に固定され、５２１に入り込んだ部分には超音波振動エレメント（図示せず）が設けられている。５２１には反射鏡５１５が取り付けられている。５１５と５２１と５２２は、レンズ３１３に設けられた「回転する反射鏡」の機構５２５を構成している。かかる構成では、前記超音波振動エレメントに電気信号を印加することにより、ロータ５２１を、光軸５２０を中心軸として回転させたり、停止させたりできる。すなわち、超音波モータの制御により、反射鏡５１５を光軸の周りに回転／停止させることができる。なお、同図では、回転／停止の動作は超音波モータで制御される例が示されているが、他の駆動源、例えば、ステッピングモータなどで制御されていても良い。反射鏡５１５の取り付け角度（５２３で示す）は光軸に対して４５度をなしていることが好ましいが、この限りではない。例えば、４５度である場合には撮像装置は前記イメージセンサ応用装置の「真横」を観察することができ、４５度よりも大きい場合には「真横よりも少し手前」を、また、４５度より小さい場合には「真横よりも少し先」を観察することができる。また、ロータ５２１の回転の中心軸は光軸５２０と一致しており、さらに、撮像装置を構成しているイメージセンサ３１４の感光素子領域の中心が当該光軸５２０と一致していることが好ましい。かかる場合には、反射鏡５１５が回転しても、得られる画像の中心が変動せず、観察者にとって望ましい画像が得られることになる。
【００７４】
本実施例１３では、当該イメージセンサ応用装置の前方ではなく、先端部周囲の画像を３６０度に亘って検出することが可能となる。かかる構成においては、イメージセンサの占有面積を前記円形金属管の断面積と同一（あるいは、ほぼ同一）にすることができるため、前記したように、イメージセンサの解像度特性や光感度特性の大幅な向上が期待でき、本発明の効果は多大であると言える。
【００７５】
なお、前記した反射鏡は前記イメージセンサ応用装置が動作中に絶えず回転しているとは限らない。例えば、体内へ挿入される当該イメージセンサ応用装置の応用を想定すると、
１）：当該イメージセンサ応用装置を体内へ挿入していく過程
絶えず回転させることにより、当該イメージセンサ応用装置の先端部の周辺を
３６０度に亘って観察することができるようになる。この結果、検査対象への
近接が安全でかつ容易となる。
２）：当該イメージセンサ応用装置が検査対象に近接してからの過程
当該反射鏡の回転を停止することにより、当該イメージセンサ応用装置の先端
部の周辺の一方向のみを詳細に観察することができる。また、観察場所を変更
したい場合には、当該反射鏡を微小量回転させる。
といった動作が可能である。
【００７６】
なお、本実施例では反射鏡を利用しているので、撮像された画像は左右逆転している。この逆転画像は、周知の画像処理手法で正常な画像に変換することができる。
【００７７】
実施例１３で例示した構成を、「スマートピル」、「カプセル内視鏡」などと称される「飲み込み型」のイメージセンサ応用装置に適用することも容易である。かかる適用形態では、前記した円形の管に代替して、断面が円形の錠剤カプセル型容器を用いる。当該適用形態では、人体内を当該イメージセンサ応用装置が移動しながら検査情報を送出するので、前記した反射鏡は絶えず回転していることが好ましい。また、前記配線基板３１６からの配線３１７は不要となり、代替として画像処理ＩＣ３１５および配線基板３１６の領域に無線通信機能を持たせ、外部との情報伝達を行うことになる。さらに、当該適用分野では、イメージセンサ応用装置の小型化が強く要求され、当該装置内の有効利用が必須となっている。本発明では、円形あるいは多角形のイメージセンサを搭載することにより、かかる要求を満足させると同時に、イメージセンサの特性向上を図ることが可能である。
【００７８】
なお、前段落に記載した「飲み込み型」のイメージセンサ応用装置では、反射鏡を搭載せず、前記撮像装置が当該イメージセンサ応用装置の「前方」のみを撮像するような形態であっても良い。かかる構成においては、広い観察視野を得るために、当該撮像装置のレンズは広角、あるいは、魚眼レンズであることが好ましい。
【００７９】
本明細書では、イメージセンサ応用装置にイメージセンサを搭載した事例を記載した。当該イメージセンサは、可視光、近赤外光、赤外光などの「光」を検出する場合が多いが、必ずしもこれらに限らない。例えば、イメージセンサの感光素子の代替に、超音波検出素子を搭載することにより、「超音波イメージング」が可能なイメージセンサ応用装置にも適用可能である。かかる場合においても、センサを円形などにすることにより、超音波イメージングの解像度特性や感度特性を増大させることが可能である。
【００８０】
なお、本明細書では図４で示したように、標準的な構成と考えられるイメージセンサの構成を例として記載されている。しかしながら、イメージセンサの構成には多種あり、本発明はこれらの全てに適用できる。一例として挙げるならば、マイクロレンズが搭載されていない構成、カラーフィルタが搭載されていないモノクロ撮像の構成、感度増大のために画素毎に増幅機能を持たせたりフォトダイオード自身が増幅機能を有すると言ったいわゆる増幅型イメージセンサの構成、水平垂直レジスタを介して画素からの信号読み出しを実行するＣＣＤ型イメージセンサ、さらには、イメージセンサ自体が積層構造をなしていて各層毎に撮像機能、信号処理機能、メモリ機能、入出力制御機能などが割り当てられているような３次元の構成などがある。かかる複数の構成例に対しても本発明は容易に適用される。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
本発明は医療機器分野や工業機器分野における、イメージセンサを搭載したイメージセンサ応用装置への適用以外にも、他の分野へ広く適用できる。例えば、細い管内に電子回路を収納することが要求される分野（例えば、光通信分野での中継器、削孔機で地下を掘削するボーリングの先端など）へ適用した場合の効果は大きい。
【符号の説明】
【００８２】
３００、３１０、５００    円形形状の管
３０１、４０１、４５１    正方形形状のイメージセンサ
３０２、３１４、４０３、４２１、４６１、４７１、４８１
円形形状のイメージセンサ
３０３、３２４、４０２、４９１    六角形形状のイメージセンサ
３１１、５１１    保護板
３１２    光源
３１３    レンズ
３１５、３２５、３５０、３７１、３７５、３７９、３８３    画像処理ＩＣ
３１６、３６０、３７２、３７６、３８０、３８４    配線基板
３１７、４９４    配線
３１８    撮像装置
３３０、４４１    センサ部分
３３１、３５２    半導体基板
３３２    感光素子
３３３    絶縁層
３３４    カラーフィルタ
３３５    マイクロレンズ
３３６、３５１、３５６、３６６    電極パッド
３３７、３５７、３６７    貫通電極
３３８、３５８、３６８    配線パターン
３３９、３５９    ボールグリッドアレイ
３４０    カバーガラス
３４１    接着層
３４２、３７０、３７４、３７８、３８２、４２３    イメージセンサ
３９０、４３０    構造体
３９１、４２４、４３１、４４２    境界
４００、４２０    ウェーハ
４１０、４１１、４１２、４１３、４１５    レーザ光の軌跡
４２５    マスク層
４２６    砥粒の流れ
４４３    レジスト層
４４４    エッチングする溶液あるいは気体の流れ
４５０    円管の内壁
４５２、４６２、４７２、４８２、４９２    感光素子領域
４５３、４６３、４７３、４９３    周辺回路領域
５０１    チャネル
５０２    撮像装置を収納している管
５１０    透明な円柱窓
５１５    反射鏡
５１６    回転の方向
５２０    光軸
５２１    超音波モータのロータ
５２２    超音波モータのステータ
５２３    角度
５２５    レンズに設けられた「回転する反射鏡」の機構
【図５】
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【図７】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図６】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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