(57)【要約】【課題】製造が容易な遮光機能を有する細径の内視鏡用光学ユニット１を提供する。【解決手段】内視鏡用光学ユニット１は、光路部１１〜３１と周辺部１２〜３２とをそれぞれが含む光学素子１０〜３０と、光学素子１０〜３０の間に、それぞれ配設されたスペーサ５０Ａ、５０Ｂと、を具備し、周辺部１２〜３２に貫通溝Ｔ１０〜Ｔ３０があり、貫通溝Ｔ１０〜Ｔ３０が中に配設された遮光材料からなる遮光壁６１〜６３により、外光が光路部１１〜３１に直進入射しないように配置されており、周辺部１２〜３２が、貫通溝Ｔ１０〜Ｔ３０の内側の内周部１２Ａ〜３２Ａと、外側の外周部１２Ｂ〜３２Ｂと、内周部１２Ａ〜３２Ａと外周部１２Ｂ〜３２Ｂとをつないでいる接続部１２Ｃ〜３２Ｃと、からなる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光軸を中心とする光路部と前記光路部の周囲の周辺部とを含む光学素子であって、
前記周辺部に少なくとも１つの貫通溝があり、前記貫通溝が中に配設された遮光材料からなる遮光壁により、前記周辺部の外側からの外光が前記光路部に直進入射しないように配置されており、
前記周辺部が、光路部側の内周部と、側面側の外周部と、前記内周部と前記外周部とをつないでいる接続部と、を具備することを特徴とする光学素子。
【請求項２】
光軸を中心とする光路部と前記光路部の周囲の周辺部とをそれぞれが含む複数の光学素子と
前記複数の光学素子の間に、それぞれ配設された、光路を囲むスペーサと、を具備し、
前記周辺部に少なくとも１つの貫通溝があり、前記貫通溝が中に配設された遮光材料からなる遮光壁により、前記周辺部の外側からの外光が前記光路部に直進入射しないように配置されており、
前記周辺部が、光路部側の内周部と、側面側の外周部と、前記内周部と前記外周部とをつないでいる接続部と、を具備することを特徴とする内視鏡用光学ユニット。
【請求項３】
樹脂を含む前記遮光材料が、前記スペーサの周囲および前記貫通溝の中に充填されてい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。
【請求項４】
前記周辺部に、複数の貫通溝があり、前記光学素子の側面と光路部とを結ぶ全ての直線は前記複数の貫通溝のうち少なくとも１つと交差することを特徴とする請求項２または請求項３に記載の内視鏡用光学ユニット。
【請求項５】
それぞれの前記光学素子の前記複数の貫通溝が同じ形状で、前記光軸を中心に回転対称に配置されてい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。
【請求項６】
前記周辺部に、前記貫通溝が１つだけあり、前記光学素子の側面と光路部とを結ぶ全ての直線は前記１つの貫通溝と交差することを特徴とする請求項２または請求項３に記載の内視鏡用光学ユニット。
【請求項７】
前記複数の光学素子が集光した光を受光する撮像素子を更に具備することを特徴とする請求項２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。
【請求項８】
請求項２から請求項７のいずれか１項に記載の内視鏡用光学ユニットを具備することを特徴とする内視鏡。
【請求項９】
それぞれが光学素子を含む複数の素子ウエハを作製するウエハ作製工程と、
前記複数の素子ウエハのそれぞれの前記光学素子に、少なくとも１つの貫通溝を形成する溝形成工程と、
前記複数の素子ウエハを、それぞれスペーサを介して積層し積層ウエハを作製する積層工程と、
前記積層ウエハを切断する個片化工程と、を具備し、
前記貫通溝よりも内側の内周部と、前記貫通溝よりも外側の外周部とが接続部を介してつながっており、
前記貫通溝の中に遮光材料を配設し、外光が光路部に直進入射しないように構成された遮光壁を作製する遮光壁配設工程と、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１０】
前記積層ウエハの前記複数の素子ウエハの前記貫通溝が、前記スペーサの周囲の空間を介して連通しており、
前記積層工程の後に行われる前記遮光壁配設工程において、前記遮光材料が、前記スペーサの周囲および前記貫通溝の中に配設されることを特徴とする請求項９に記載の内視鏡用光学ユニットの製造方法。
【請求項１１】
前記積層工程の前に行われる前記遮光壁配設工程において、それぞれの前記複数の素子ウエハの前記貫通溝の中に遮光材料が配設されることを特徴とする請求項９に記載の内視鏡用光学ユニットの製造方法。
【請求項１２】
金型成形工程において、前記ウエハ作製工程と前記溝形成工程とが同時に行われることを特徴とする請求項９から請求項１１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１３】
前記積層工程において、撮像素子を含む撮像ウエハが、前記複数の素子ウエハとともに積層されることを特徴とする請求項９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の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学素子、複数の光学素子が積層された内視鏡用光学ユニット、複数の光学素子が積層された内視鏡用光学ユニットを具備する内視鏡、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の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
内視鏡に配設される内視鏡用光学ユニットは低侵襲化のため細径化が重要である。細径の光学ユニットを効率良く製造する方法として、複数の光学素子をそれぞれが含む素子ウエハを積層して積層ウエハを作製し、その積層ウエハを切断し、ウエハレベル積層体に個片化する方法がある。
【０００３】
特開２０１２−１８９９３号公報には、ウエハレベル積層体からなる撮像モジュールが開示されている。この撮像モジュールは、複数のレンズを含むレンズウエハと複数の撮像素子を含む撮像ウエハとを接合後に、切断し個片化することで作製されている。
【０００４】
光学ユニットは、光路への外光の進入を防止するために遮光することが好ましい。しかし、遮光膜を配設したり、遮光機能を有する枠を設けたりすると、製造工程が複雑になるだけでなく、外寸が大きくなり、細径化に逆行する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【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】
【０００６】
本発明の実施形態は、製造が容易な遮光機能を有する光学素子、製造が容易な遮光機能を有する細径の内視鏡用光学ユニット、製造が容易な遮光機能を有する細径の内視鏡、および遮光機能を有する細径の内視鏡用光学ユニットの容易な製造方法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】
【０００７】
本発明の実施形態の光学素子は、光軸を中心とする光路部と前記光路部の周囲の周辺部とを含み、前記周辺部に少なくとも１つの貫通溝があり、前記貫通溝が中に配設された遮光材料からなる遮光壁により、前記周辺部の外側からの外光が前記光路部に直進入射しないように配置されており、前記周辺部が、光路部側の内周部と、側面側の外周部と、前記内周部と前記外周部とをつないでいる接続部と、を具備する。
【０００８】
本発明の実施形態の内視鏡用光学ユニットは、光軸を中心とする光路部と前記光路部の周囲の周辺部とをそれぞれが含む複数の光学素子と、前記複数の光学素子の間に、それぞれ配設された、光路を囲むスペーサと、を具備し、前記周辺部に少なくとも１つの貫通溝があり、前記貫通溝が中に配設された遮光材料からなる遮光壁により、前記周辺部の外側からの外光が前記光路部に直進入射しないように配置されており、前記周辺部が、光路部側の内周部と、側面側の外周部と、前記内周部と前記外周部とをつないでいる接続部と、を具備する。
【０００９】
別の実施形態の内視鏡は内視鏡用光学ユニットを具備し、前記内視鏡用光学ユニットは、光軸を中心とする光路部と前記光路部の周囲の周辺部とをそれぞれが含む複数の光学素子と、前記複数の光学素子の間に、それぞれ配設された、光路を囲むスペーサと、を具備し、前記周辺部に少なくとも１つの貫通溝があり、前記貫通溝が中に配設された遮光材料からなる遮光壁により、前記周辺部の外側からの外光が前記光路部に直進入射しないように配置されており、前記周辺部が光路部側の内周部と、側面側の外周部と、前記内周部と前記外周部とをつないでいる接続部と、を具備する。
【００１０】
別の実施形態の内視鏡用光学ユニットの製造方法は、それぞれが少なくとも１つの光学素子を含む複数の素子ウエハを作製するウエハ作製工程と、前記複数の素子ウエハの前記少なくとも１つの光学素子のそれぞれに、少なくとも１つの貫通溝を形成する溝形成工程と、前記複数の素子ウエハを、それぞれ少なくとも１つのスペーサを介して積層し積層ウエハを作製する積層工程と、前記積層ウエハを切断する個片化工程と、を具備し、前記貫通溝よりも内側の内周部と外側の外周部とが接続部を介してつながっており、前記貫通溝の中に遮光材料を配設し、外光が光路部に直進入射しないように構成された遮光壁を作製する遮光壁配設工程と、を具備する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の実施形態によれば、製造が容易な遮光機能を有する細径の内視鏡用光学ユニット、製造が容易な遮光機能を有する細径の内視鏡、および遮光機能を有する細径の内視鏡用光学ユニットの容易な製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１実施形態の内視鏡用光学ユニットの斜視図である。
【図２】第１実施形態の内視鏡用光学ユニットの図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。
【図３】第１実施形態の内視鏡用光学ユニットの分解図である。
【図４】第１実施形態の内視鏡用光学ユニットの遮光壁の斜視図である。
【図５】第１実施形態の光学素子の上面図である。
【図６】第１実施形態の内視鏡用光学ユニットの製造方法のフローチャートである。
【図７Ａ】第１実施形態の内視鏡用光学ユニットの製造方法を説明するための斜視断面図である。
【図７Ｂ】第１実施形態の内視鏡用光学ユニットの製造方法を説明するための斜視断面図である。
【図７Ｃ】第１実施形態の内視鏡用光学ユニットの製造方法を説明するための斜視断面図である。
【図７Ｄ】第１実施形態の内視鏡用光学ユニットの製造方法を説明するための斜視断面図である。
【図８】第１実施形態の内視鏡用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。
【図９Ａ】第１実施形態の変形例１の光学素子の上面図である。
【図９Ｂ】第１実施形態の変形例２の光学素子の上面図である。
【図９Ｃ】第１実施形態の変形例３の光学素子の上面図である。
【図１０Ａ】第１実施形態の変形例４の光学素子の上面図である。
【図１０Ｂ】第１実施形態の変形例５の光学素子の上面図である。
【図１０Ｃ】第１実施形態の変形例６の光学素子の上面図である。
【図１１】第２実施形態の内視鏡用光学ユニットの製造方法を説明するための斜視断面図である。
【図１２】第２実施形態の内視鏡用光学ユニットの製造方法のフローチャートである。
【図１３】第２実施形態の光学素子の斜視断面図である。
【図１４】第３実施形態の内視鏡用光学ユニットの製造方法を説明するための斜視断面図である。
【図１５】第４実施形態の内視鏡用光学ユニットの断面図である。
【図１６】第５実施形態の内視鏡の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
＜第１実施形態＞
図１〜図５に示すように、本実施形態の内視鏡用光学ユニット（以下「光学ユニット」という）１は、光学素子１０〜３０がスペーサ５０Ａ、５０Ｂを介して積層された略直方体のウエハレベル積層体であるレンズユニットである。
【００１４】
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および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。
【００１５】
また、同じ構成の複数の構成要素のそれぞれをいう場合、符号の末尾を省略する。例えば、スペーサ５０Ａ、５０Ｂのそれぞれをスペーサ５０という。
【００１６】
光学素子１０は、光軸Ｏを中心とする光路部１１と光路部１１の周囲の周辺部１２とを含む。光路部１１は、第１の主面１０ＳＡは平坦面であるが、第２の主面１０ＳＢが凹形状で、凹レンズとなっている。光学素子２０の光路部２１は、両主面が凸形状で、凸レンズとなっている。光学素子３０の光路部３１は、両主面が平坦面であるが、赤外線を遮断する赤外線カットフィルタからなる。
【００１７】
光学ユニット１は、光路を隙間無く囲むリング状のスペーサ５０Ａ、５０Ｂと、スペーサ５０Ａ、５０Ｂの周囲に充填された接着層６９Ａ、６９Ｂと、を含む。スペーサ５０は光学素子１０〜３０の間隔を規定している。接着層６９の上下の光学素子を強固に接着している。
【００１８】
そして、光学素子１０の周辺部１２には、第１の主面１０ＳＡと第２の主面１０ＳＢとを貫通している４つの貫通溝（through-trench）Ｔ１０Ａ〜Ｔ１０Ｄがある。貫通溝Ｔ１０Ａ〜Ｔ１０Ｄは、それぞれの壁面が光学素子１０の４側面１０ＳＳと平行である。そして、貫通溝Ｔ１０Ａ〜Ｔ１０Ｄは、その中に充填されている樹脂により遮光壁（Shading-wall）６１Ａ〜６１Ｄが構成されている。遮光壁６１は、樹脂に炭素粒子が混合された遮光材料からなる。なお、後述するように、光学素子１０では、遮光壁６１と接着層６９とは同じ遮光材料からなる。
【００１９】
図４および図５に示す様に、貫通溝Ｔ１０よりも光路部側の内周部１２Ａと、貫通溝Ｔ１０よりも側面側の外周部１２Ｂとは、光路部２１等と同じ透明材料からなる接続部１２Ｃを介してつながっている。言い替えれば、周辺部１２は、内周部１２Ａと外周部１２Ｂと接続部１２Ｃとからなる。なお、図５では説明のため、接続部１２Ｃをハッチング表示しているが、内周部１２Ａと外周部１２Ｂと接続部１２Ｃとは同じ材料からなる一体物である。
【００２０】
貫通溝Ｔ１０Ａ〜Ｔ１０Ｄ（遮光壁６１Ａ〜６１Ｄ）の間には、透明材料からなる接続部１２Ｃがある。しかし、光学素子１０の側面１０ＳＳから観察した場合に、貫通溝Ｔ１０Ａ〜Ｔ１０Ｄは、オーバーラップするように配置されている。すなわち、光路部１１は、貫通溝Ｔ１０Ａ〜Ｔ１０Ｄ（遮光壁６１Ａ〜６１Ｄ）により、完全に囲まれている。
【００２１】
遮光壁６１Ａ〜６１Ｄは、光軸Ｏに直交する方向から入射する光に対しては、隙間の無い１枚の壁として機能する。このため、側面１ＳＳから光路部１１に向かって入射する外光（ノイズ光）が光路部１１に直進入射しない。言い替えれば、光学素子１０の側面１０ＳＳと光路部１１とを結ぶ全ての直線は複数の遮光壁６１Ａ〜６１Ｄのうち少なくとも１つと交差する。
【００２２】
光学素子２０、３０も、光学素子１０と略同じ構成の遮光壁６２Ａ〜６２Ｄ、６３Ａ〜６３Ｄを有する。
このため、光学ユニット１の側面１ＳＳと光路部１１とを結ぶ全ての直線は、複数の遮光壁のうち少なくとも１つ、またはスペーサ５０と交差する。
【００２３】
後述するように、光学素子１０は、複数の光学素子がマトリックス状に配置された素子ウエハの切断により作製される。もし、光路部１１を囲む貫通溝が連続した環状であると、貫通溝を形成すると、光路部１１および光路部側の内周部１２Ａは、側面側の外周部１２Ｂから分離し外れてしまう。内周部１２Ａと外周部１２Ｂとを固定しておくためには、例えば、素子ウエハをサポートウエハに接着する必要がある。サポートウエハは、貫通溝を遮光材料で充填した後に取り外される。
【００２４】
これに対して、光学ユニット１では、例えば、光学素子１０には、外光が光路部１１に直進入射しないように取り囲んでいる貫通溝Ｔ（Ｔ１０Ａ〜Ｔ１０Ｄ）があるが、内周部１２Ａと外周部１２Ｂとが接続部１２Ｃを介してつながっている。このため、サポートウエハ等を用いることなく、貫通溝Ｔ１０Ａ〜Ｔ１０Ｄを形成できる。
【００２５】
光学素子１０と同じように、光学素子２０の周辺部２２は、内周部２２Ａと外周部２２Ｂと接続部２２Ｃとからなる。また、光学素子３０の周辺部３２は、内周部３２Ａと外周部３２Ｂと接続部３２Ｃとからなる。
【００２６】
光学ユニット１（光学素子２０）は外光が光路に入射しない遮光機能を有するが、遮光膜を配設したり、遮光枠を設けたりていないため、細径である。また、ウエハ状態で遮光壁を配設するために、光路部を囲む貫通溝を形成しても光路部が周辺部から分離しないように、サポートウエハに貼付する必要がないため、光学ユニット１は製造が容易である。
【００２７】
光学ユニット１は、ウエハレベルで製造され切断により個片化されるため、例えば平面視寸法が５００μｍ×５００μｍ、高さが８００μｍと超小型の直方体である。そして、透明材料からなる光学素子１０〜３０は、光路直交方向、すなわち光軸Ｏに直交する方向の断面が同じ形状および同じ大きさである。
【００２８】
光学ユニット１は、ウエハレベルで製造されるため、外径（直方体においては光軸直交方向の断面の最大外寸）が、例えば、２ｍｍ以下と超小型である。そして、光学ユニット１は、外光が光路部１１〜３１に直進入射しないように配置されている遮光壁６１Ａ〜６３Ｄを有するが、製造が容易である。
【００２９】
なお、実施形態の光学ユニットは、仕様に応じて、４つ以上の光学素子が積層されていてもよいことは言うまでも無い。また、光学素子として光路部が中空のスペーサ素子が含まれていてもよい。さらに、光学ユニットには、他の構成要素、例えば、絞り等が光学素子の間に配置されていてもよい。
【００３０】
＜光学ユニットの製造方法＞
図６に示すフローチャートに沿って、光学ユニット１の製造方法を説明する。光学ユニット１は、複数の光学ユニット１を含む積層ウエハ１Ｗ（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。
【００３１】
＜ステップＳ１０＞（金型成形工程）：Ｓ１１素子ウエハ作製工程／Ｓ１２溝形成工程
複数の素子ウエハ１０Ｗ〜３０Ｗ（図８参照）が、仕様に基づいて作製される。例えば、図７Ａおよび図８に示すように、素子ウエハ２０Ｗは、それぞれが光路部２１と光路部２１を囲む周辺部２２とを有する複数の光学素子２０がマトリックス状に配置されている。隣り合う光学素子２０の境界線は後述する個片化工程（Ｓ１５）における切断線ＣＬ（図８参照）である。
【００３２】
素子ウエハ１０Ｗ、２０Ｗは、ポリカーボネート等の透明の光学樹脂からなる。例えば、光学樹脂を射出成形法、またはプレス成形法等で金型成形することで、所定の形状の光路部１１および貫通溝Ｔ１０のある複数の光学素子２０を含む素子ウエハ２０Ｗが作製される。
【００３３】
すなわち、本実施形態の製造方法は、素子ウエハの作製工程（ステップＳ１１）と溝形成工程（ステップＳ１２）とが同時に行われる金型成形工程（ステップＳ１０）を具備する。
【００３４】
すでに説明したように、例えば素子ウエハ２０Ｗには、光路部２１の周囲を囲んでいる４つの貫通溝Ｔ２０Ａ〜Ｔ２０Ｄがあるが、側面１ＳＳから観察した場合に、貫通溝Ｔ２０Ａ〜Ｔ２０Ｄは、オーバーラップするように配置されている。そして、周辺部２２は、貫通溝Ｔ２０の内側の内周部２２Ａと貫通溝Ｔ２０の外側の外周部２２Ｂとが接続部２２Ｃを介してつながっている。このため、光路部２１を囲む貫通溝Ｔ２０があっても、内周部２２Ａが外周部２２Ｂから抜け落ちることなく、素子ウエハ２０Ｗを作製できる。
【００３５】
素子ウエハ２０Ｗの形状は金型の形状が転写されるために、光路部２１として非球面レンズも容易に作製できる。素子ウエハ１０Ｗは素子ウエハ２０Ｗと同じ方法で作製される。
【００３６】
素子ウエハ３０Ｗは、赤外線を除去する赤外線カット材料からなる平行平板のフィルタウエハである。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。素子ウエハ３０Ｗは、素子ウエハ２０Ｗと同じ方法で作製してもよいし、平行平板ウエハに複数の貫通溝をエッチング法で形成してもよい。
【００３７】
素子ウエハ１０Ｗ〜３０Ｗは、仕様の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の透明ウエハのエッチング処理により作製されてもよい。また、後述するように、平行平板透明ウエハに樹脂からなる光路部１１を配設したハイブリッドレンズウエハでもよい。
【００３８】
素子ウエハ１０Ｗ〜３０Ｗの構成、すなわち、材料、配置されている光学素子１０〜３０の形状、数、配置、および外形形状等は仕様に応じて設計される。ただし、素子ウエハ１０Ｗ〜３０Ｗの光学素子１０〜３０の数と配置とは同じであることが好ましい。素子ウエハ１０Ｗ〜３０Ｗの光学素子１０〜３０の貫通溝の形状等は異なっていてもよい（図９Ａ〜図１０Ａ参照）。
【００３９】
＜ステップＳ１３＞ウエハ積層工程
図７Ｂに示す様に、例えば、素子ウエハ２０Ｗの第１の主面２０ＳＡに感光性の樹脂フィルムを貼り付けて、フォトマスクを介して紫外線露光し現像することで、複数の光学素子１０に、それぞれリング状のスペーサ５０Ａが配設される。
【００４０】
なお、金型成形工程Ｓ１０において、リング状のスペーサ５０を有する素子ウエハを作製してもよい。スペーサ５０が光路部等と同じ透明材料からなる場合には、素子ウエハを積層する前に、スペーサ５０および周辺部に遮光膜を配設することが好ましい。
【００４１】
図７Ｃに示す様に、複数の素子ウエハ１０Ｗ〜３０Ｗが、それぞれスペーサ５０Ａ、５０Ｂを介して積層され圧着接合されることで、積層ウエハ１Ｗが作製される。このとき、素子ウエの外周領域に、所定の厚さＤの硬質部材、例えば、金属箔を挟み込んで、加熱接合することで、素子ウエハの間隔をより厳密に所定値Ｄに管理できる。
【００４２】
積層ウエハ１Ｗの複数の素子ウエハ１０Ｗ〜３０Ｗの貫通溝Ｔ１０、Ｔ２０、Ｔ３０は、スペーサ５０の周囲の空間を介して連通している。
【００４３】
＜ステップＳ１４＞遮光壁配設工程
図７Ｄに示す様に、樹脂を含む遮光材料が、スペーサ５０Ａ、５０Ｂの周囲および貫通溝Ｔ１０〜Ｔ３０の中に充填される。例えば、炭素粒子を含む液状の硬化型のシリコーン樹脂が、上下面または側面から注入される。光路は、リング状のスペーサ５０により、隙間無く囲まれているため、樹脂が光路に侵入することはない。
【００４４】
本実施形態の製造方法では、遮光壁６１〜６３およびスペーサの周囲の接着層６９Ａ、６９Ｂは、同じ樹脂からなり、同時に注入され硬化処理される。
【００４５】
遮光壁６１〜６３の厚さ、すなわち、貫通溝Ｔ１０等の幅Ｗ（図５参照）は、遮光および生産性の観点から、１０μｍ以上が好ましく、３０μｍ以上が特に好ましい。貫通溝の幅の上限は、細径化の観点から例えば２００μｍである。なお複数の貫通溝の幅Ｗは同じである必要はない。また、遮光壁６１〜６３がオーバーラップしている接続部の長さＬ（図５参照）は、遮光および機械的強度の観点から、１０μｍ以上が好ましい。
【００４６】
貫通溝の幅Ｗおよび素子ウエハ１０Ｗ〜３０Ｗの間隔Ｄ（スペーサ５０の厚さ）が、５０μｍ以下の場合には、液体樹脂が毛細管現象により広がるため、特に効率良く充填できる。毛細管現象によって広がる液体樹脂は、光路部１１にまで広がることはない。内部に空洞ができることを防止するために、樹脂は減圧下で注入することが好ましい。
【００４７】
なお、治具などを用いて、素子ウエハ１０Ｗ〜３０Ｗの間隔を所定の距離Ｄに保持する場合には、スペーサ５０は必要ない。
【００４８】
液状樹脂を注入後に、例えば紫外線を照射したり、熱処理したりすることで、液状樹脂が硬化し固体となる。
【００４９】
＜ステップＳ１５＞個片化工程
図８に示す様に、積層ウエハ１Ｗが切断され、複数の光学ユニット１に個片化される。切断には、ブレードを用いたダイシング装置、または、高出力のレーザ加工機等を用いる。
【００５０】
本実施形態の光学ユニット１の製造方法によれば、遮光機能を有する小型で細径の内視鏡用光学ユニットを、サポートウエハ等を用いることなく、ウエハレベルで容易に製造できる。
【００５１】
さらに、光学ユニット１の製造方法では、金型成形工程（ステップＳ１０）において、素子ウエハの作製（Ｓ１１）と同時に溝形成（Ｓ１２）が行われるため製造が容易である。
【００５２】
また、光学ユニット１の製造方法では、積層工程（Ｓ１３）のあとに行われる遮光壁配設工程（Ｓ１４）において、樹脂を含む遮光材料が、スペーサ５０Ａ、５０Ｂの周囲および貫通溝Ｔ１０〜Ｔ３０の内部に同時に配設できるため、製造が容易である。
【００５３】
＜第１実施形態の変形例＞
第１実施形態の変形例の光学ユニット１Ａ〜１Ｆは、光学ユニット１と類似し同じ機能を有するため、相違点である貫通溝の構成について、光学素子１０Ａ〜１０Ｆを例に説明する。
【００５４】
変形例の光学ユニット１Ａ〜１Ｆは、遮光壁（貫通溝）が、外光が光路部１１に直進入射しないように配置されている。そして、光学素子を含む素子ウエハは、貫通溝が光路部１１を囲むように配置されているが、周辺部１２の内周部と外周部は接続部によりつながっている。
【００５５】
＜変形例１＞
図９Ａに示す様に、光学ユニット１Ａの光学素子１０Ａは、２つの貫通溝Ｔ１０Ａ１、Ｔ１０Ａ２に充填された遮光樹脂からなる遮光壁６１Ａ１、６１Ａ２を有する。
【００５６】
＜変形例２＞
図９Ｂに示す様に、光学ユニット１Ｂの光学素子１０Ｂは、４つの貫通溝Ｔ１０Ｂ１と４つの貫通溝Ｔ１０Ｂ２に充填された遮光樹脂からなる遮光壁６１Ｂ１、６１Ｂ２を有する。
【００５７】
＜変形例３＞
図１０Ａに示す様に、光学ユニット１Ｃの光学素子１０Ｃには、貫通溝Ｔ１０Ｃ１が１つしかない。しかし、貫通溝Ｔ１０Ｃ１は、側面から観察したときに、端部が、オーバーラップするように形成されている。このため、貫通溝Ｔ１０Ｃ１に充填された遮光材料からなる遮光壁６１Ｃ１により、外光が光路部１１に直進入射しない。すなわち、光学ユニットには、少なくとも１つの貫通溝（遮光壁）があればよい。
【００５８】
＜変形例４＞
図１０Ａに示す様に、光学ユニット１Ｄの光学素子１０Ｄには、光軸Ｏを中心に回転対称に配置されている、同じ形状の４つの貫通溝Ｔ１０Ｄ１（遮光壁６１Ｄ１）がある。
【００５９】
光学ユニット１Ｄは、応力が光軸Ｏを中心に回転対称に分散して均一に印加されるため機械的強度が強い。
【００６０】
＜変形例５＞
図１０Ｂに示す様に、光学ユニット１Ｅの光学ユニット１Ｅは、光軸直交方向の断面が円形の略円柱であり、光軸Ｏを中心に回転対称に配置されている、同じ形状の４つの貫通溝Ｔ１０Ｅ１（遮光壁６１Ｅ１）がある。
【００６１】
光学ユニット１Ｅは、同じ形状の４つの貫通溝Ｔ１０Ｅ１が光軸Ｏを中心に回転対称に配置されている。光学素子１０Ｅは、応力が光軸Ｏを中心に回転対称に、分散して均一に印加されるため、機械的強度が強い。
【００６２】
また、光学ユニット１Ｅは略円柱であるため、同じ外寸の直方体の光学ユニットと比較すると、光軸直交方向の断面の四隅に、他部材、例えば信号線を配設する空間があるため、光学ユニット１Ｅを有する内視鏡は細径化が容易である。
【００６３】
＜変形例６＞
図１０Ｃに示す様に、光学ユニット１Ｆ光学ユニット１Ｆは、光軸直交方向の断面が六角形の略六角柱であり、光軸Ｏを中心に回転対称に配置されている、同じ形状の貫通溝Ｔ１０Ｆ１、Ｔ１０Ｆ１（遮光壁６１Ｆ１、６１Ｆ２）がある。
【００６４】
光学ユニット１Ｆは、応力が光軸Ｏを中心に回転対称に、分散して均一に印加されるため、機械的強度が強い。
【００６５】
また、六角柱の光学ユニット１Ｆは、直方体の光学ユニット１等と比較すると、他部材を配設する空間が周囲にある。このため、光学ユニット１Ｆを有する内視鏡は細径化が容易である。
【００６６】
なお、略直方体の光学ユニット１等においても、光軸に平行に角部が面取りされていたり、曲面加工されていたりしてもよい。すなわち、光学ユニットの形状は略直方体に限定されるものではない。
【００６７】
＜第２実施形態＞
本実施形態の光学ユニット１Ｇ、および光学ユニット１Ｇの製造方法は、光学ユニット１、および光学ユニット１の製造方法と類似し同じ機能を有するため、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。
【００６８】
図１１に示す様に、光学ユニット１Ｇでは、積層工程で積層された積層ウエハ１ＷＧには、遮光壁６１〜６３が配設されているが、スペーサ５０Ａ、５０Ｂの周囲は空間となっている。
【００６９】
すなわち図１２のフローチャートに示す様に、光学ユニット１Ｇの製造方法では、積層工程（Ｓ１３Ｂ）の前に行われる遮光壁配設工程（Ｓ１３Ａ）において、それぞれの素子ウエハ１０Ｗ〜３０Ｗの貫通溝の中に遮光材料が配設され、遮光壁６１〜６３が作製される。
【００７０】
例えば、遮光壁６１〜６３は電気めっき法により形成される金属、例えば、銅からなる。具体的には、ＣＶＤ法により素子ウエハ１０Ｗ〜３０Ｗの主面および貫通溝の壁面に下地導電膜が配設されてから、めっきマスク膜が光路部の表面を覆うように配設され、電気めっき法により貫通溝の内部および周辺部の表面に銅めっき膜（遮光膜）が配設される。貫通溝の内部の遮光膜と、周辺部の表面の遮光膜とは、つながっているため、剥離しにくい。
【００７１】
なお、例えば貫通溝の幅が５０μｍ以上の場合には、遮光材料（遮光膜）が貫通溝の内部を完全に充填している必要はない。少なくとも貫通溝の壁面が所定厚以上（例えば１０μｍ以上）の遮光膜で覆われていれば、貫通溝の内部に空間があってもよい。
【００７２】
もちろん、光学ユニット１Ｇの遮光壁６１〜６３が、光学ユニット１と同じように、遮光材料を含む樹脂で構成されていてもよい。
【００７３】
積層工程（Ｓ１３Ｂ）の後の接着剤注入工程（Ｓ１３Ｃ）において、スペーサ５０Ａ、５０Ｂの周囲に、例えば、炭素粒子を含む液状の硬化型のシリコーン樹脂からなる接着剤が側面から注入される。
【００７４】
スペーサ５０が遮光材料により構成されている場合には、接着層６９は透光性であってもよい。逆に接着層６９が遮光材料により構成されている場合には、スペーサ５０は透光性であってもよい。なお、光学ユニット１Ｇの側面が遮光膜で覆われていてもよい。
【００７５】
また、光学ユニット１Ｇでは、積層工程で配設されるスペーサ５０が、接着層６９を兼ねていてもよい。例えば、素子ウエハに感光性の樹脂フィルムを貼り付けて、フォトマスクを介して紫外線露光し現像することで、光路領域に開口のあるスペーサフィルムが作製される。切断工程により個片化されると、スペーサフィルムは外寸が、光学素子の外寸と同じ、スペーサ兼接着層となる。
【００７６】
遮光機能を有する感光性樹脂フィルムでスペーサフィルムを構成する場合には、開口を形成するための露光は、紫外線よりも透過性の高い電子線またはＸ線を用いる。なお、感光性樹脂を素子ウエハ上にスピンコートし、フォトマスクを介して紫外線露光し現像して形成しても良い。
【００７７】
なお、第２実施形態では、図１１で示したように、素子ウエハ１０Ｗ〜３０Ｗを積層し切断して光学ユニット１Ｇが製造された。これに対して、図１３に示す様に、例えば１つの凸レンズのみを有する光学ユニットを製造する場合には、積層工程は不要で、素子ウエハ２０Ｗだけが切断され、光学素子２０が作製される。
【００７８】
すなわち、実施形態の光学素子２０は、光軸を中心とする光路部と前記光路部の周囲の周辺部とを含み、前記周辺部に少なくとも１つの貫通溝があり、前記貫通溝が中に配設された遮光材料からなる遮光壁により、前記周辺部の外側からの外光が前記光路部に直進入射しないように配置されており、前記周辺部が、光路部側の内周部と、側面側の外周部と、前記内周部と前記外周部とをつないでいる接続部と、を具備する。
【００７９】
＜第３実施形態＞
本実施形態の光学ユニット１Ｈ、および光学ユニット１Ｈの製造方法は、光学ユニット１、および光学ユニット１の製造方法と類似し同じ機能を有するため、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。
【００８０】
図１３に示すように、光学ユニット１Ｈは、素子ウエハ１０Ｗ〜３０Ｗの対向する面が接触している。すなわち、光学ユニット１Ｈは、スペーサ５０および接着層６９を有していない。
【００８１】
素子ウエハ１０Ｗ〜３０Ｗの対向面を、他部材を介さずに接合するには、例えば表面活性化常温接合法を用いる。例えば素子ウエハ１０Ｗ〜３０Ｗは、表面にアルゴンイオンビームが照射され活性化した状態とし真空中で積層することで常温で接合される。または、遮光壁６１〜６３を遮光樹脂で構成する場合には、素子ウエハ１０Ｗ〜３０Ｗの表面に露出した遮光樹脂の粘着性によって、素子ウエハを接合してもよい。
【００８２】
＜第４実施形態＞
本実施形態の光学ユニット１Ｉは、光学ユニット１と類似し同じ機能を有するため、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。
【００８３】
図１５に示す様に、光学ユニット１Ｉでは、素子ウエハ１０ＷＩの光学素子１０Ｉは、平行平板ガラスの第２の主面１０ＳＢに樹脂からなる非球面の凹レンズ（光路部１１Ｉ）が配設されている、（ガラス＋樹脂）からなるハイブリッドレンズ素子である。素子ウエハ２０ＷＩの光学素子２０Ｉは、平行平板ガラスの両面に樹脂からなる非球面の凸レンズ２１Ａ、２１Ｂが配設されているハイブリッドレンズ素子である。
【００８４】
ハイブリッドレンズは、例えば、平行平板ガラスウエハにレンズ用透明樹脂を塗布し、所定形状の金型をレンズ用透明樹脂に押し付けて、紫外線（ＵＶ）を照射してレンズ用透明樹脂を硬化させることで配設される。
【００８５】
平行平板ガラスからなる素子ウエハへの貫通溝の形成は、例えば、フッ酸溶液を用いたウエットエッチングにより行われる。
【００８６】
さらに、光学素子３０Ｉの第２の主面３０ＳＢには、光学素子１０Ｉ〜３０Ｉが集光した光を受光する撮像素子４０が配設されている。
【００８７】
すなわち、半導体基板からなる撮像素子４０の撮像面４０ＳＡには、ＣＭＯＳ受光素子等の受光部４１と、スペーサ５０Ａ、５０Ｂと同じ構成のスペーサ５０Ｃとが配設されている。受光部４１は光学ユニット１の光学素子１０Ｉ〜３０Ｉが集光した光を受光する。スペーサ５０Ｃは、光学素子３０Ｉの第２の主面３０ＳＢと当接している。すなわち、光学素子３０Ｉの裏面３０ＳＢと、撮像素子４０の撮像面４０ＳＡとの間の距離は、スペーサ５０Ｃの厚さにより規定されている。なお、貫通配線４２を介して、受光部４１は裏面４０ＳＢの外部接続電極４９と接続されている。
【００８８】
光学ユニット１Ｉの製造方法では、素子ウエハ作製工程（Ｓ１１）において、公知の半導体製造技術により、複数の撮像素子４０を含む撮像素子ウエハ４０Ｗが作製される。そして、ウエハ積層工程（Ｓ１３）において撮像素子ウエハ４０Ｗも積層された積層ウエハ１ＷＩが作製される。
【００８９】
積層ウエハ１ＷＩの切断により作製された光学ユニット１Ｉの撮像素子４０の光路直交方向の断面は、光学素子１０Ｉ〜３０Ｉの断面と同じ大きさの矩形である。このため、遮光機能を有する撮像ユニットである光学ユニット１Ｉは細径の直方体であり製造が容易である。
【００９０】
なお、第２実施形態または第３実施形態の光学ユニットにおいても、貫通溝が、第１実施形態の変形例の光学ユニット１Ａ〜１Ｆのような構成であってもよい。また、第３実施形態の光学ユニットの製造方法においても、第２実施形態の光学ユニット１Ｇの製造方法のように、ウエハ積層工程の後に、接着層樹脂が注入されてもよい。さらに、第１実施形態または第２実施形態の光学ユニットにおいても、第３実施形態の光学ユニット１Ｉのように、光学素子が、ハイブリッドレンズ素子でもよいし、撮像素子４０を含んでいてもよい。
【００９１】
＜第５実施形態＞
図１６に示すように、本実施形態の内視鏡９は挿入部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。なお、先端部９Ａに配設された光学ユニット１が集光した光は、撮像素子により撮像信号となり、ユニバーサルコード９Ｄを挿通するケーブルを介してプロセッサに伝送される。
【００９２】
実施形態の内視鏡９は、遮光機能を有する小型／細径の光学ユニット１を先端部９Ａに具備するため、細径で製造が容易である。
【００９３】
光学ユニット１Ａ〜１Ｉを具備する内視鏡が、内視鏡９と同じ効果を有することは言うまでも無い。また、また、内視鏡９は軟性鏡であるが、硬性鏡でもよい。また、実施形態の内視鏡は、光学ユニット１（１Ａ〜１Ｉ）を具備するカプセル型でもよい。
【００９４】
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。
【符号の説明】
【００９５】
１、１Ａ〜１Ｉ・・・光学ユニット
１Ｗ・・・積層ウエハ
１０、２０、３０・・・光学素子
１０Ｗ、２０Ｗ、３０Ｗ・・・素子ウエハ
１１、２１、３１・・・光路部
１２・・・周辺部
１２Ａ・・・内周部
１２Ｂ・・・外周部
１２Ｃ・・・接続部
４０・・・撮像素子
４０Ｗ・・・撮像素子ウエハ
５０・・・スペーサ
６１、６２、６３・・・遮光壁
６９・・・接着層
【図１】
2018050769.tif 000003
【図２】
2018050769.tif 000004
【図３】
2018050769.tif 000005
【図４】
2018050769.tif 000006
【図５】
2018050769.tif 000007
【図６】
2018050769.tif 000008
【図７Ａ】
2018050769.tif 000009
【図７Ｂ】
2018050769.tif 000010
【図７Ｃ】
2018050769.tif 000011
【図７Ｄ】
2018050769.tif 000012
【図８】
2018050769.tif 000013
【図９Ａ】
2018050769.tif 000014
【図９Ｂ】
2018050769.tif 000015
【図９Ｃ】
2018050769.tif 000016
【図１０Ａ】
2018050769.tif 000017
【図１０Ｂ】
2018050769.tif 000018
【図１０Ｃ】
2018050769.tif 000019
【図１１】
2018050769.tif 000020
【図１２】
2018050769.tif 000021
【図１３】
2018050769.tif 000022
【図１４】
2018050769.tif 000023
【図１５】
2018050769.tif 000024
【図１６】
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