(57)【要約】  内視鏡用光学ユニットの製造方法は、複数の光学素子１０〜５０をそれぞれが含む複数の光学素子ウエハ１０Ｗ〜５０Ｗを積層し接合ウエハ６０Ｗを作製する工程と、接合ウエハ６０Ｗに、個片化のための切断線ＣＬに沿って溝Ｔ９０を形成する溝形成工程と、接合ウエハ６０Ｗを切断線ＣＬに沿って溝Ｔ９０の幅よりも狭い切りしろで、切断し個片化する切断工程と、を具備し、さらに、溝Ｔ９０に補強部材７０を配設する工程を具備する。
2017203593.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光学素子をそれぞれが含む複数の光学素子ウエハを積層し接合ウエハを作製する工程と、
前記接合ウエハに、個片化のための切断線に沿って溝を形成する溝形成工程と、
前記接合ウエハを前記切断線に沿って前記溝の幅よりも狭い切りしろで、切断し個片化する切断工程と、を具備し、
さらに、前記溝に補強部材を配設する工程を具備することを特徴とする内視鏡用光学ユニットの製造方法。
【請求項２】
前記接合ウエハの最下部に平行平板ガラスウエハを基体とする第１の光学素子ウエハが積層されており、
前記溝形成工程において形成される前記溝が、前記第１の光学素子ウエハ内に底面があることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡用光学ユニットの製造方法。
【請求項３】
前記補強部材を配設する工程が、前記切断工程の前に行われる、前記接合ウエハの前記溝に前記補強部材を配設する工程であることを特徴とする請求項２に記載の内視鏡用光学ユニットの製造方法。
【請求項４】
前記補強部材が、遮光材料からなることを特徴とする請求項３に記載の内視鏡用光学ユニットの製造方法。
【請求項５】
前記補強部材が、前記溝に充填された樹脂材料からなることを特徴とする請求項４に記載の内視鏡用光学ユニットの製造方法。
【請求項６】
前記補強部材が、前記溝の内面にコーティングされた無機材料膜またはめっき膜であることを特徴とする請求項３または請求項４に記載の内視鏡用光学ユニットの製造方法。
【請求項７】
前記接合ウエハの最上部に、複数の撮像素子を含む撮像素子ウエハが積層されていることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の内視鏡用光学ユニットの製造方法。
【請求項８】
入光面である第１の主面と前記第１の主面と対向する第２の主面とを有している平行平板ガラスを基体とする第１の光学素子を含む、前記入光面から入射した光を結像するように構成されている複数の光学素子が積層されており、
側面の切り欠きにより、前記第１の主面が、他の複数の光学素子のいずれの主面よりも大きくなっており、
前記切り欠きの内部に補強部材が収容されていることを特徴とする内視鏡用光学ユニット。
【請求項９】
前記第１の主面が前記第２の主面よりも大きいことを特徴とする請求項８に記載の内視鏡用光学ユニット。
【請求項１０】
前記補強部材が、遮光材料からなることを特徴とする請求項８に記載の内視鏡用光学ユニット。
【請求項１１】
前記補強部材が、樹脂材料からなることを特徴とする請求項９または請求項１０に記載の内視鏡用光学ユニット。
【請求項１２】
前記補強部材が、無機材料膜またはめっき膜からなることを特徴とする請求項９または請求項１０に記載の内視鏡用光学ユニット。
【請求項１３】
前記複数の光学素子が結像した光を受光する受光部が前記受光面に形成された撮像素子が、更に積層されていることを特徴とする請求項８から請求項１２のいずれか１項に記載の内視鏡用光学ユニット。
【請求項１４】
前記撮像素子の前記受光面の大きさが前記第１の光学素子の前記第２の主面の大きさ未満であることを特徴とする請求項１３に記載の内視鏡用光学ユニット。
【請求項１５】
請求項７から請求項１４のいずれか１項に記載の内視鏡用光学ユニットを、挿入部の先端部に具備することを特徴とする内視鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の光学素子が積層された内視鏡用光学ユニットの製造方法、複数の光学素子が積層された内視鏡用光学ユニットおよび複数の光学素子が積層された内視鏡用光学ユニットを先端部に有する内視鏡に関する。
【背景技術】
【０００２】
内視鏡の先端部に配設される内視鏡用光学ユニットは、低侵襲化のため小型化、特に細径化が重要である。【０００３】
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。【０００４】
しかし、極細のウエハレベル積層体からなる光学ユニットは、機械的強度が高くはない。このため、個片化された後に応力が印加されると接合面が剥がれたり、折れたりして破損するおそれがあり、生産性が高くはなかった。【０００５】
また、光学ユニットは、外光の光路内への入射を防止するために、側面に遮光部材を配設することが好ましい。しかし、遮光部材の配設は、光学ユニットの極細化に逆行する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１２−１８９９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の実施形態は、生産性の高い内視鏡用光学ユニットの製造方法、生産性の高い製造方法により製造された内視鏡用光学ユニット、および生産性の高い内視鏡用光学ユニットを具備する内視鏡を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の実施形態の内視鏡用光学ユニットの製造方法は、複数の光学素子をそれぞれが含む複数の光学素子ウエハを積層し接合ウエハを作製する工程と、前記接合ウエハに、個片化のための切断線に沿って溝を形成する溝形成工程と、前記接合ウエハを前記切断線に沿って前記溝の幅よりも狭い切りしろで、切断し個片化する切断工程と、を具備し、さらに、前記溝に補強部材を配設する工程を具備する。【０００９】
本発明の実施形態の内視鏡用光学ユニットは、入光面である第１の主面と前記第１の主面と対向する第２の主面とを有し、平行平板ガラスを基体とする第１の光学素子を含む、前記入光面から入射した光を結像するように構成されている複数の光学素子が積層されており、側面の切り欠きにより、前記第１の主面が、他の複数の光学素子のいずれの主面よりも大きく、前記切り欠きの内部に補強部材が収容されている。【００１０】
本発明の実施形態の内視鏡は、内視鏡用光学ユニットを挿入部の先端部に具備し、前記内視鏡用光学ユニットは、入光面である第１の主面と前記第１の主面と対向する第２の主面とを有し、平行平板ガラスを基体とする第１の光学素子を含む、前記入光面から入射した光を結像するように構成されている複数の光学素子が積層されており、側面の切り欠きにより、前記第１の主面が、他の複数の光学素子のいずれの主面よりも大きく、前記切り欠きの内部に補強部材が収容されている。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施形態の内視鏡の斜視図である。
【図２】第１実施形態の光学ユニットの斜視図である。
【図３】第１実施形態の光学ユニットの図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図である。
【図４】第１実施形態の光学ユニットの分解図である。
【図５】第１実施形態の光学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。
【図６】第１実施形態の光学ユニットの製造方法を説明するための分解図である。
【図７】第１実施形態の光学ユニットの製造方法を説明するための接合ウエハの斜視図である。
【図８】第１実施形態の光学ユニットの製造方法を説明するための溝形成工程の斜視図である。
【図９】第１実施形態の光学ユニットの製造方法を説明するための溝形成工程の断面図である。
【図１０】第１実施形態の光学ユニットの製造方法を説明するための補強部材配設工程の断面図である。
【図１１】第１実施形態の光学ユニットの製造方法を説明するための切断工程の断面図である。
【図１２】第１実施形態の変形例１の光学ユニットの製造方法を説明するための切断工程の断面図である。
【図１３】第１実施形態の変形例２の光学ユニットの断面図である。
【図１４】第１実施形態の変形例３の光学ユニットの底面図である。
【図１５】第２実施形態の光学ユニットの製造方法を説明するための断面図である。
【図１６】第３実施形態の光学ユニットの製造方法を説明するための斜視図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
＜第１実施形態＞
図１に示すように、本実施形態の内視鏡用光学ユニット１（以下、「光学ユニット１」ともいう。）は内視鏡９の挿入部３の先端部３Ａに配設される。【００１３】
なお、以下の説明において、各実施の形態に基づく図面は、模式的なものであり、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ことに留意すべきであり、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場合がある。また、一部の構成要素の図示を省略する場合がある。【００１４】
内視鏡９は、挿入部３と、挿入部３の基端部側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の基端部側に配設されたコネクタ４Ｃと、を具備する。挿入部３は、光学ユニット１が配設されている先端部３Ａと、先端部３Ａの基端側に延設された湾曲自在で先端部３Ａの方向を変えるための湾曲部３Ｂと、湾曲部３Ｂの基端側に延設された軟性部３Ｃとを含む。光学ユニット１は入光面１０ＳＡが、先端部３Ａの先端面３ＳＡに露出している（図３参照）。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。【００１５】
ユニバーサルコード４Ｂは、コネクタ４Ｃを介してプロセッサ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、光学ユニット１が出力する撮像信号に信号処理を行い画像信号として出力する。モニタ５Ｂは、プロセッサ５Ａが出力する画像信号を内視鏡画像として表示する。なお、内視鏡９は軟性鏡であるが、湾曲部を有していれば硬性鏡でもよい。すなわち、軟性部等は実施形態の内視鏡の必須の構成要素ではない。【００１６】
＜光学ユニットの構成＞
図２〜図４に示す様に、内視鏡用光学ユニット１は、撮像素子５０を含む複数の光学素子１０〜５５が積層された積層体である。複数の光学素子１０〜５５は、図示しないが、それぞれの間に配設した樹脂接着剤、例えば紫外線硬化型樹脂により接着されている。【００１７】
積層体の最上部に配置されている第１の光学素子１０は、入光面である第１の主面１０ＳＡと第１の主面１０ＳＡと対向する第２の主面１０ＳＢとを有する。平行平板ガラスを基体とする光学素子１０は第２の主面１０ＳＢに、負のパワーの樹脂レンズ１１が配設されているハイブリッドレンズ素子である。【００１８】
第２の光学素子２０は、中央に光路となる貫通孔のあるスペーサ素子である。例えば、シリコンからなる第２の光学素子２０は、第１の光学素子１０と第３の光学素子３０との距離を規定している。【００１９】
平行平板ガラスを基体とする第３の光学素子３０は、第３の主面３０ＳＡに正のパワーの樹脂レンズ３１が配設されているハイブリッドレンズ素子である。第４の光学素子４０は赤外線カットフィルタ素子である。【００２０】
第５の光学素子５５は撮像素子５０を保護するカバーガラス素子５５である。そして、積層体の最下部（最後方）に配置されている撮像素子５０は、受光面５０ＳＡと受光面５０ＳＡと対向する裏面５０ＳＢとを有する。受光面５０ＳＡにはＣＭＯＳ受光素子等の受光部５１が形成されている。裏面５０ＳＢには貫通配線（不図示）を介して受光部５１と接続されている複数の電極５２が配設されている。撮像素子５０は、複数の電極５２のそれぞれに接続された配線を介して駆動信号を受信し撮像信号を送信する。【００２１】
光学ユニット１は、第１の主面１０ＳＡが内視鏡９の先端部３Ａの先端面３ＳＡに露出するように配設される。そして、光学ユニット１は、複数の光学素子１０〜４０は入光面１０ＳＡから入射した光を、撮像素子５０の受光部５１に結像するように構成されている。【００２２】
なお、図示しないが、光学ユニット１は、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、光学ユニットの構成は、光学ユニット１の構成に限定されるものではなく、樹脂レンズ、スペーサおよび絞りの数等の構成は仕様に応じて適宜、選択される。【００２３】
光学ユニット１は、４側面に切り欠き（凹部）があり、切り欠きにより第１の主面１０ＳＡが他の複数の光学素子２０〜５０のいずれの主面、例えば、撮像素子５０の受光面５０ＳＡよりも大きい。言い替えれば切り欠きは、光学ユニット１の後端面である撮像素子５０の側面から、第１の光学素子１０は側面の途中まで形成されている。【００２４】
そして、光学ユニット１の側面の切り欠きの内部には補強部材７０が収容されている。ここで、「収容」とは、補強部材７０の全体が切り欠きの内部に位置しており、補強部材７０の光軸直交方向の全ての断面の大きさ（外寸）が第１の主面１０ＳＡの大きさ以下であることを意味する。【００２５】
なお、光学ユニット１では、補強部材７０は切り欠きの内部を完全に充填しており、補強部材７０の光軸直交方向の全ての断面の大きさは、第１の主面１０ＳＡと同じ大きさである。切り欠きが補強部材７０で充填されている光学ユニット１は、切り欠きが形成されていない光学ユニットと同じように、直方体である。【００２６】
光学ユニット１は、例えば、エポキシ樹脂からなる補強部材７０が、側面の切り欠き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１は、例えば第１の主面１０ＳＡが１ｍｍ角と極細であるが、個片化された後に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く、生産性が高い。そして、補強部材７０は切り欠きに収容されているため、光学ユニット１は補強部材７０の外周への配設により太くなることがなく、極細である。【００２７】
なお、側面の全面にわたって切り欠きが形成されていると、それは単に外寸が小さいだけである。これに対して、光学ユニット１では、第１の光学素子１０の第１の主面までは切り欠きが形成されていない。そして、光学ユニット１は、ガラスからなる第１の光学素子１０の第１の主面１０ＳＡだけが内視鏡９の先端部３Ａの先端面３ＳＡに外部に露出するように配設される。例えば、第１の光学素子１０の側面に当接したＯリング３Ｄ（図３参照）により封止されるため、光学素子１０〜５０を接着している樹脂接着層（不図示）の側面だけでなく、補強部材７０も、外部には露出しない。このため、補強部材７０または補強部材７０と光学素子との界面を介して、水蒸気等が光路内に進入しにくい。このため、光学ユニット１は信頼性に優れている。【００２８】
なお、補強部材７０としては、機械的強度を担保するために、各種の硬性材料、例えばビッカース硬度Ｈｖが５ＧＰａ以上の材料を用いることが好ましい。補強部材７０として、硬質樹脂に替えて、Ｃｕ、ＮｉもしくはＡｕ等の金属材料、または、酸化シリコンまたは窒化シリコン等の無機材料を用いてもよい。【００２９】
また、光路内への外光の進入を防止するため、補強部材７０として、黒色粒子を含む樹脂材料または金属材料を用いることが特に好ましい。【００３０】
そして、光学ユニット１を先端部３Ａに具備する内視鏡９は細径で、生産性が高いことは言うまでも無い。【００３１】
＜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、実施形態の光学ユニットの製造方法を説明する。光学ユニット１は、それぞれに複数の光学素子がマトリックス状に配置されている複数の素子ウエハを積層し接着した接合ウエハ６０Ｗ（図８参照）を切断し個片化することで製造されるウエハレベル光学ユニットである。【００３２】
＜ステップＳ１０＞ウエハ作製工程
図６に示す様に、複数の光学素子１０〜５１をそれぞれが含む複数の光学素子ウエハ１０Ｗ〜５９Ｗが作製される。【００３３】
複数の第１の光学素子１０が配置されている素子ウエハ１０Ｗは、基体である平行平板ガラスウエハの第２の主面１０ＳＢに、負のパワーを有する樹脂レンズ１１を配設することで作製される。樹脂レンズ１１にはエネルギー硬化型樹脂を用いることが好ましい。平行平板ガラスウエハは、撮像する光の波長帯域において透明であればよく、例えば、ホウケイ酸ガラス、石英ガラス、または単結晶サファイア等を用いる。【００３４】
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り、架橋反応あるいは重合反応が進む。硬化型樹脂は、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、またはアクリル樹脂である。なお「透明」とは、使用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。【００３５】
未硬化で液体状またはゲル状の紫外線硬化型樹脂をガラスウエハに配設し、所定の内面形状の凹部のある金型を押し当てた状態で、紫外線を照射し樹脂を硬化することで樹脂レンズ１１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。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、非球面レンズも容易に作製できる。【００３６】
複数の第２の光学素子２０が配置されている素子ウエハ２０Ｗは、例えばシリコンウエハにエッチング法により複数の貫通孔Ｈ２０を形成することで作製される。なお、素子ウエハ２０Ｗに替えて、例えば、素子ウエハ１０Ｗに樹脂レンズ１１を配設するときに、同時にエネルギー硬化型樹脂を用いて樹脂レンズ１１の周囲にスペーサを配設してもよい。【００３７】
第３の光学素子３０が配置されている素子ウエハ３０Ｗは、素子ウエハ１０Ｗと同様の方法で、平行平板ガラスウエハの一面（第１の主面３０ＳＡ）に、正のパワーを有する樹脂レンズ３１を配設することで作製される。【００３８】
第４の光学素子４０であるフィルタが配置されている素子ウエハ４０Ｗは、フィルタ材料からなる平行平板ウエハであるが、複数のフィルタ素子４０を含んでいると見なす。素子ウエハ４０Ｗは、不要な赤外線（例えば波長７００ｎｍ以上の光）を除去する赤外線カット材料からなるフィルタウエハである。なお、フィルタウエハとしては、所定波長の光だけを透過し、不要波長の光をカットするバンドパスフィルタが表面に配設されている平板ガラスウエハ等でもよい。【００３９】
シリコンウエハからなる撮像素子ウエハ５０Ｗには、公知の半導体製造技術により受光面５０ＳＡに受光部５１等が形成されている複数の撮像素子５０を含む。それぞれの撮像素子５０の裏面５０ＳＢには貫通配線（不図示）を介して受光部５１と接続されている電極５２が配設される。撮像素子ウエハ５０Ｗに読み出し回路が形成されていてもよい。【００４０】
第５の光学素子５５であるカバーガラス素子が配置されている素子ウエハ５５Ｗは、平行平板ガラスウエハであるが、複数のカバーガラス素子を含んでいると見なす。【００４１】
なお、撮像素子ウエハ５０Ｗは受光面５０ＳＡを保護するカバーガラスウエハ５５Ｗが透明接着樹脂を介して接着されてから、裏面５０ＳＢの電極５２の配設等が行われてもよい。この場合には、素子ウエハ５５Ｗが撮像素子ウエハ５０Ｗの受光面５０ＳＡに配設されている素子ウエハ５９Ｗが作製される。【００４２】
＜ステップＳ１１＞接合ウエハ作製工程
図７に示す様に、複数の素子ウエハ１０Ｗ〜５９Ｗが積層され接着されて、接合ウエハ６０Ｗが作製される。複数の素子ウエハ１０Ｗ〜５９Ｗは図示しない樹脂接着剤、例えば紫外線硬化型樹脂により接着される。【００４３】
＜ステップＳ１２＞溝形成工程
図８および図９に示す様に、接合ウエハ６０Ｗの第１の素子ウエハ１０Ｗの第１の主面１０ＳＡが、例えばダイシングテープに固定される。そして、個片化のための切断線ＣＬに沿って、接合ウエハ６０Ｗに溝Ｔ９０が形成される。すなわち、接合ウエハ６０Ｗの、撮像素子ウエハ５０Ｗの裏面５０ＳＢに開口のある溝Ｔ９０が形成される。【００４４】
なお、切断線ＣＬは、接合ウエハ６０Ｗを光学ユニット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本の切断線で囲まれた領域に、それぞれ光学素子１０〜５０が位置している。【００４５】
溝Ｔ９０は、開口幅がＷ９０となるように、例えば幅がＷ９０の第１のダイシングブレード９０により、接合ウエハ６０Ｗの最下部に積層されている第１の素子ウエハ１０Ｗ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１０Ｗの厚さが２００μｍの場合、第１の素子ウエハ１０Ｗの厚さの半分の位置まで溝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。【００４６】
＜ステップＳ１３＞補強部材配設工程
図１０に示す様に、接合ウエハ６０Ｗの溝Ｔ９０の内部に補強部材７０Ｗが充填される。例えば、エポキシ樹脂が、溝Ｔ９０にインクジェット法により充填される。また、カーボン粒子が分散された遮光材料であるエポキシ樹脂を溝Ｔ９０の内部に充填することもできる。補強部材７０Ｗとして、めっき膜を用いる場合には、溝Ｔ９０にＳｉＯ２等の絶縁層および下地導電膜を配設後に、ビアフィルめっき法により、銅等が配設される。この場合には、撮像素子ウエハ５０Ｗの裏面５０ＳＢは予め保護レジスト等で覆われる。補強部材７０Ｗを銅めっき膜により構成する場合には、撮像素子ウエハ５０Ｗの裏面５０ＳＢの電極５２の配設を補強部材７０Ｗの配設と同時に行ってもよい。【００４７】
＜ステップＳ１４＞切断工程
図１１に示す様に、接合ウエハ６０Ｗが、切断線ＣＬに沿って、切りしろ（cutting margin：切断によって失われてしまう部分）がＷ９１、すなわち幅がＷ９１の第２のダイシングブレード９１により切断され、複数の光学ユニット１に個片化される。切断により失われる部分である、切りしろの幅Ｗ９１は、溝の幅Ｗ９０よりも小さい。このため、接合ウエハ６０Ｗの切断面、すなわち、光学ユニット１の側面は、第１の素子ウエハ１０Ｗの一部の切断面および補強部材７０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。【００４８】
本実施形態の製造方法によれば、入光面１０ＳＡから入射した光を結像するように構成されている複数の光学素子１０〜５５が積層されており、側面の切り欠きにより、入光面１０ＳＡが他の複数の光学素子のいずれの主面よりも大きく、切り欠きの内部に補強部材７０が収容（充填）されている内視鏡用光学ユニットを効率良く、製造できる。【００４９】
すなわち、本実施形態の製造方法によれば、補強部材７０により機械的強度が改善されており生産性に優れている極細の光学ユニット１を効率良く、製造できる。また、本実施形態の製造方法によれば、側面に遮光材料が配設されている極細の光学ユニット１を効率良く、製造できる。【００５０】
＜第１実施形態の変形例＞
次に第１実施形態の変形例の光学ユニット１Ａ〜１Ｃについて説明する。光学ユニット１Ａ〜１Ｃは、光学ユニット１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。【００５１】
＜第１実施形態の変形例１＞
図１２に示す様に本変形例の光学ユニット１Ａでは、接合ウエハ６０ＷＡでは、補強部材７０ＷＡは、溝Ｔ９０の壁面にコーティングされており溝Ｔ９０の内部を完全には充填していない。【００５２】
例えば、スパッタ法、ＣＶＤ法、または、めっき法によりコーティングされた、酸化シリコン若しくは窒化シリコンからなる無機材料または金属材料は、樹脂材料よりも機械的強度が優れている。このため、補強部材７０Ａは側面の切り欠きの内部を充填していないが、機械的強度が担保されている。なお、補強部材７０Ａは、遮光性を有することが好ましい。【００５３】
補強部材７０Ａの膜厚は、１μｍ以上が好ましく、５μｍ以上が特に好ましい。前記範囲以上であれば機械的強度が担保される。さらに、補強部材７０Ａの膜厚が、１０μｍ以上であれば遮光性も担保される。補強部材７０Ａの膜厚の上限は、溝Ｔ９０の幅Ｗ９０の半分未満である。【００５４】
接合ウエハ６０ＷＡは接合ウエハ６０Ｗよりも切断が容易であり、さらに、光学ユニット１Ａは側面の切り欠きの補強部材７０Ａが充填されていない空間に他部材を配設できる。【００５５】
＜第１実施形態の変形例２＞
図１３に示す様に、光学ユニット１Ｂは、側面の切り欠きが２段階の深さを有する。光学ユニット１Ｂは、接合ウエハに第１の溝を形成した後に、幅が第１の溝よりも狭く、深さが第１の溝よりも深い第２の溝を形成し、個片化することで製造される。もちろん、接合ウエハに第２の溝を形成した後に、幅が第２の溝よりも広く、深さが第２の溝よりも浅い第１の溝を形成してもよい。【００５６】
光学ユニット１Ｂでは、撮像素子５０の受光面５０ＳＡの大きさが第１の光学素子１０の第２の主面１０ＳＢの大きさ未満である。【００５７】
広角系の光学ユニットにおいては、第１の主面１０ＳＡの面積に対して、撮像素子５０側の光路面積が小さくなることがある。このため、２段階の深さを有する切り欠きを形成できる。光学ユニット１Ｂでは、切り欠きの補強部材７０Bが充填されていない空間に、より多くの他部材を配設できる。【００５８】
＜第１実施形態の変形例３＞
図１４の底面図（撮像素子５０の裏面５０ＳＢ）に示す様に、光学ユニット１Ｃでは、対向する２つの側面にだけ補強部材７０Ｃが配設されている。【００５９】
すなわち、機械的強度が担保されれば、光学ユニット１のように４側面の全てに補強部材が配設されている必要はない。また、光学ユニットは、１側面または３側面に補強部材が配設されていてもよい。【００６０】
なお、光学ユニットは、切断時または切断後の加工により、側面が面取りされ断面が六角形等の多角柱形状でもよいし、円柱形状でもよい。また、これらの形状の光学ユニットでも、側面の全面に補強部材が配設されている必要はない。【００６１】
＜第２実施形態＞
第２実施形態の内視鏡用光学ユニット１Ｄは、光学ユニット１〜１Ｃ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。【００６２】
図１５に示す様に、第２実施形態の内視鏡用光学ユニット１Ｄは、ウエハレベル撮像光学系２と、撮像素子ユニット５９Ｂとの接着により製造される。【００６３】
すなわち、光学ユニット１Ｄの製造方法においては、接合ウエハは、カバーガラスウエハである素子ウエハ５５Ｗおよび撮像素子ウエハ５０Ｗを含んでいない。また、撮像素子ユニット５９Ｂはカバーガラスウエハである素子ウエハ５５Ｗが接着された撮像素子ウエハ５０Ｗの切断により製造される。【００６４】
例えば、検査により共に良品と判定されたウエハレベル撮像光学系２と撮像素子ユニット５９Ｂとにより光学ユニット１Ｄは製造される。このため、一方が不良品であるために、接着されたウエハレベル撮像光学系２および撮像素子ユニット５９Ｂが無駄になることがないため、光学ユニット１Ｄは光学ユニット１等よりも低コストで効率良く生産できる。【００６５】
＜第３実施形態＞
第３実施形態の内視鏡用光学ユニット１Ｅは、光学ユニット１〜１Ｄ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。【００６６】
図１６に示す様に、光学ユニット１Ｅでは補強部材７０Ｅは、例えば金属フレームからなるレンズ枠である。すなわち、補強部材７０Ｅは中空の角柱で、中空部に側面に切り欠きが形成されたウエハレベル光学ユニットが挿入される。補強部材７０Ｅはウエハレベル光学ユニットと弾性力により固定されていてもよいし、樹脂接着層を介して固定されていてもよい。【００６７】
光学ユニット１Ｅは、補強および遮光のために側面外周がレンズ枠である補強部材７０Ｅが配設されている。しかし、補強部材７０Ｅの厚さが、側面の切り欠きの深さ以下に設定されている。すなわち、側面に配設された補強部材７０Ｅが切り欠きの内部に収容されているため、光学ユニット１Ｅは極細であるが、機械的強度に優れている。【００６８】
また、切り欠きの先端面（第１の光学素子１０の溝の壁面）と、補強部材７０Ｅの先端とを当接することで、補強部材７０Ｅを所定位置に正確に配置することができる。すなわち、切り欠きは補強部材７０Ｅの組立基準としても利用される。【００６９】
なお、光学ユニット１Ａ〜１Ｅを先端部に具備する内視鏡が、光学ユニット１を具備する内視鏡９の効果を有し、さらに、光学ユニット１Ａ〜１Ｅのそれぞれの効果を有することは言うまでも無い。【００７０】
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。
【符号の説明】
【００７１】
１、１Ａ〜１Ｅ・・・内視鏡用光学ユニット
９・・・内視鏡
１０、２０、３０、４０、５０、５５・・・光学素子
１０Ｗ、２０Ｗ、３０Ｗ、４０Ｗ、５０Ｗ、５５Ｗ・・・素子ウエハ
１１、３１・・・樹脂レンズ
６０Ｗ・・・接合ウエハ
７０・・・補強部材
９０、９１・・・ダイシングブレード
【図１】
2017203593.tif 000003
【図２】
2017203593.tif 000004
【図３】
2017203593.tif 000005
【図４】
2017203593.tif 000006
【図５】
2017203593.tif 000007
【図６】
2017203593.tif 000008
【図７】
2017203593.tif 000009
【図８】
2017203593.tif 000010
【図９】
2017203593.tif 000011
【図１０】
2017203593.tif 000012
【図１１】
2017203593.tif 000013
【図１２】
2017203593.tif 000014
【図１３】
2017203593.tif 000015
【図１４】
2017203593.tif 000016
【図１５】
2017203593.tif 000017
【図１６】
2017203593.tif 000018
【手続補正書】
【提出日】平成29年9月19日(2017.9.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光学素子をそれぞれが含む複数の光学素子ウエハを積層し接合ウエハを作製する工程と、
個片化のための切断線に沿って、最下部の光学素子ウエハ内に底面を有するように、前記接合ウエハに、溝を形成する溝形成工程と、
前記接合ウエハを前記切断線に沿って前記溝の幅よりも狭い切りしろで、切断し個片化する切断工程と、を具備し、
さらに、前記溝に、補強部材を配設する工程を具備することを特徴とする内視鏡用光学ユニットの製造方法。
【請求項２】
前記接合ウエハの最下部に平行平板ガラスウエハを基体とする第１の光学素子ウエハが積層されており、
前記溝形成工程において形成される前記溝が、前記第１の光学素子ウエハ内に底面があることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡用光学ユニットの製造方法。
【請求項３】
前記補強部材を配設する工程が、前記切断工程の前に行われる、前記接合ウエハの前記溝に前記補強部材を配設する工程であることを特徴とする請求項２に記載の内視鏡用光学ユニットの製造方法。
【請求項４】
前記補強部材が、遮光材料からなることを特徴とする請求項３に記載の内視鏡用光学ユニットの製造方法。
【請求項５】
前記補強部材が、前記溝に充填された樹脂材料からなることを特徴とする請求項４に記載の内視鏡用光学ユニットの製造方法。
【請求項６】
前記補強部材が、前記溝の内面にコーティングされた無機材料膜またはめっき膜であることを特徴とする請求項３または請求項４に記載の内視鏡用光学ユニットの製造方法。
【請求項７】
前記接合ウエハの最上部に、複数の撮像素子を含む撮像素子ウエハが積層されていることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の内視鏡用光学ユニットの製造方法。
【請求項８】
入光面である第１の主面と前記第１の主面と対向する第２の主面とを有している平行平板ガラスを基体とする第１の光学素子を含む、前記入光面から入射した光を結像するように構成されている複数の光学素子が積層されており、
側面の切り欠きにより、前記第１の主面が、他の複数の光学素子のいずれの主面よりも大きくなっており、前記切り欠きは、前記第１の光学素子の側面の途中まで形成されており、
前記切り欠きの内部に補強部材が収容されていることを特徴とする内視鏡用光学ユニット。
【請求項９】
前記第１の主面が前記第２の主面よりも大きいことを特徴とする請求項８に記載の内視鏡用光学ユニット。
【請求項１０】
前記補強部材が、遮光材料からなることを特徴とする請求項８に記載の内視鏡用光学ユニット。
【請求項１１】
前記補強部材が、樹脂材料からなることを特徴とする請求項９または請求項１０に記載の内視鏡用光学ユニット。
【請求項１２】
前記補強部材が、無機材料膜またはめっき膜からなることを特徴とする請求項９または請求項１０に記載の内視鏡用光学ユニット。
【請求項１３】
前記複数の光学素子が結像した光を受光する受光部が前記受光面に形成された撮像素子が、更に積層されていることを特徴とする請求項８から請求項１２のいずれか１項に記載の内視鏡用光学ユニット。
【請求項１４】
前記撮像素子の前記受光面の大きさが前記第１の光学素子の前記第２の主面の大きさ未満であることを特徴とする請求項１３に記載の内視鏡用光学ユニット。
【請求項１５】
請求項８から請求項１４のいずれか１項に記載の内視鏡用光学ユニットを、挿入部の先端部に具備することを特徴とする内視鏡。
【手続補正書】
【提出日】平成30年7月18日(2018.7.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
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ウエハレベル積層体に個片化することで作製されている。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本発明の実施形態の内視鏡用光学ユニットの製造方法は、複数の光学素子をそれぞれが含む複数の光学素子ウエハを積層し接合ウエハを作製する工程と、個片化のための切断線に沿って最下部の光学素子ウエハ内に底面を有するように、前記接合ウエハに、溝を形成する溝形成工程と、前記接合ウエハを前記切断線に沿って前記溝の幅よりも狭い切りしろで、切断し個片化する切断工程と、を具備し、さらに、前記溝に補強部材を配設する工程を具備する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本発明の実施形態の内視鏡用光学ユニットは、入光面である第１の主面と前記第１の主面と対向する第２の主面とを有し、平行平板ガラスを基体とする第１の光学素子を含む、前記入光面から入射した光を結像するように構成されている複数の光学素子が積層されており、側面の切り欠きにより、前記第１の主面が、他の複数の光学素子のいずれの主面よりも大きく、前記切り欠きは、前記第１の光学素子の側面の途中まで形成されており、前記切り欠きの内部に補強部材が収容されている。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
本発明の実施形態の内視鏡は、内視鏡用光学ユニットを挿入部の先端部に具備し、前記内視鏡用光学ユニットは、入光面である第１の主面と前記第１の主面と対向する第２の主面とを有し、平行平板ガラスを基体とする第１の光学素子を含む、前記入光面から入射した光を結像するように構成されている複数の光学素子が積層されており、側面の切り欠きにより、前記第１の主面が、他の複数の光学素子のいずれの主面よりも大きく、前記切り欠きは、前記第１の光学素子の側面の途中まで形成されており、前記切り欠きの内部に補強部材が収容されている。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
光学ユニット１は、４側面に切り欠き（凹部）があり、切り欠きにより第１の主面１０ＳＡが他の複数の光学素子２０〜５０のいずれの主面、例えば、撮像素子５０の受光面５０ＳＡよりも大きい。言い替えれば切り欠きは、光学ユニット１の後端面である撮像素子５０の側面から、第１の光学素子１０の側面の途中（一部）まで形成されている。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３７】
第３の光学素子３０が配置されている素子ウエハ３０Ｗは、素子ウエハ１０Ｗと同様の方法で、平行平板ガラスウエハの一面（第３の主面３０ＳＡ）に、正のパワーを有する樹脂レンズ３１を配設することで作製される。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４２】
＜ステップＳ１１＞接合ウエハ作製工程
図７に示す様に、複数の素子ウエハ１０Ｗ〜５９Ｗが積層され接着されて、接合ウエハ６０Ｗが作製される。複数の素子ウエハ１０Ｗ〜５９Ｗは図示しない樹脂接着剤、例えば紫外線硬化型樹脂により接着される。接合ウエハ６０Ｗの最上部には、複数の撮像素子５０を含む撮像素子ウエハ５０Ｗが積層されている。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４５】
溝Ｔ９０は、開口幅がＷ９０となるように、例えば幅がＷ９０の第１のダイシングブレード９０により、個片化のための切断線に沿って、接合ウエハ６０Ｗの最下部に積層されている光学素子ウエハである第１の素子ウエハ１０Ｗ内に底面を有するように形成される。例えば第１の素子ウエハ１０Ｗの厚さが２００μｍの場合、第１の素子ウエハ１０Ｗの厚さの半分の位置まで溝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。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４７】
＜ステップＳ１４＞切断工程
図１１に示す様に、接合ウエハ６０Ｗが、切断線ＣＬに沿って、切断され、複数の光学ユニット１に個片化される。切りしろ（cutting margin：切断によって失われてしまう部分）の幅はＷ９１である。すなわち接合ウエハ６０Ｗは、幅がＷ９１の第２のダイシングブレード９１により切断される。切りしろの幅Ｗ９１は、溝の幅Ｗ９０よりも小さい。このため、接合ウエハ６０Ｗの切断面、すなわち、光学ユニット１の側面は、第１の素子ウエハ１０Ｗの一部の切断面および補強部材７０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。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５１】
＜第１実施形態の変形例１＞
図１２に示す様に本変形例の光学ユニット１Ａでは、接合ウエハ６０ＷＡでは、補強部材７０ＷＡは、溝Ｔ９０の壁面（内面）にコーティングされており溝Ｔ９０の内部を完全には充填していない。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光学素子をそれぞれが含む複数の光学素子ウエハを積層し接合ウエハを作製する工程と、
個片化のための切断線に沿って、最下部の光学素子ウエハ内に底面を有するように、前記接合ウエハに、溝を形成する溝形成工程と、
前記接合ウエハを前記切断線に沿って前記溝の幅よりも狭い切りしろで、切断し個片化する切断工程と、を具備し、
さらに、前記溝に、補強部材を配設する工程を具備することを特徴とする内視鏡用光学ユニットの製造方法。
【請求項２】
前記最下部の光学素子ウエハが、平行平板ガラスウエハを基体とする第１の光学素子ウエハであることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡用光学ユニットの製造方法。
【請求項３】
前記補強部材を配設する工程が、前記切断工程の前に行われる、前記接合ウエハの前記溝に前記補強部材を配設する工程であることを特徴とする請求項２に記載の内視鏡用光学ユニットの製造方法。
【請求項４】
前記補強部材が、遮光材料からなることを特徴とする請求項３に記載の内視鏡用光学ユニットの製造方法。
【請求項５】
前記補強部材が、前記溝に充填された樹脂材料からなることを特徴とする請求項４に記載の内視鏡用光学ユニットの製造方法。
【請求項６】
前記補強部材が、前記溝の内面にコーティングされた無機材料膜またはめっき膜であることを特徴とする請求項３または請求項４に記載の内視鏡用光学ユニットの製造方法。
【請求項７】
前記接合ウエハの最上部に、複数の撮像素子を含む撮像素子ウエハが積層されていることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の内視鏡用光学ユニットの製造方法。
【請求項８】
入光面である第１の主面と前記第１の主面と対向する第２の主面とを有している平行平板ガラスを基体とする第１の光学素子を含む、前記入光面から入射した光を結像するように構成されている複数の光学素子が積層されており、
側面の切り欠きにより、前記第１の主面が、他の複数の光学素子のいずれの主面よりも大きくなっており、前記切り欠きは、前記第１の光学素子の側面の途中まで形成されており、
前記切り欠きの内部に補強部材が収容されていることを特徴とする内視鏡用光学ユニット。
【請求項９】
前記第１の主面が前記第２の主面よりも大きいことを特徴とする請求項８に記載の内視鏡用光学ユニット。
【請求項１０】
前記補強部材が、遮光材料からなることを特徴とする請求項８に記載の内視鏡用光学ユニット。
【請求項１１】
前記補強部材が、樹脂材料からなることを特徴とする請求項９または請求項１０に記載の内視鏡用光学ユニット。
【請求項１２】
前記補強部材が、無機材料膜またはめっき膜からなることを特徴とする請求項９または請求項１０に記載の内視鏡用光学ユニット。
【請求項１３】
前記複数の光学素子が結像した光を受光する受光部が受光面に形成された撮像素子が、更に積層されていることを特徴とする請求項８から請求項１２のいずれか１項に記載の内視鏡用光学ユニット。
【請求項１４】
前記撮像素子の前記受光面の大きさが前記第１の光学素子の前記第２の主面の大きさ未満であることを特徴とする請求項１３に記載の内視鏡用光学ユニット。
【請求項１５】
請求項８から請求項１４のいずれか１項に記載の内視鏡用光学ユニットを、挿入部の先端部に具備することを特徴とする内視鏡。
【国際調査報告】
2017203593.tif 000019
2017203593.tif 000020
2017203593.tif 000021
2017203593.tif 000022