透镜单元、摄像装置、内窥镜以及透镜单元的制造方法

技术领域

本发明涉及透镜单元、包含有透镜单元的摄像装置、具备包含有透镜单元的摄像装置的内窥镜、以及透镜单元的制造方法，所述透镜单元具有在玻璃基板配置有树脂透镜的混合透镜元件。

背景技术

为了低侵入化，配置于内窥镜的前端部的摄像装置的透镜单元的细径化是很重要的。

在国际公开第2017/203592号中公开了能够高效地制造细径的透镜单元的晶片级层叠体即透镜单元。晶片级层叠体通过层叠晶片的切断来制造，所述层叠晶片是将分别包含多个透镜元件的多个元件晶片隔着粘接层层叠而成的。

包含有在玻璃基板配置有树脂透镜的混合透镜元件的层叠晶片在切断时，有时在玻璃基板发生破碎(缺口)，因此有可能使制造变得不容易，或者可靠性降低。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2017/203592号

发明内容

发明所要解决的课题

本发明的实施方式的目的在于提供制造容易且可靠性高的透镜单元、制造容易且可靠性高的摄像装置、制造容易且可靠性高的内窥镜以及可靠性高的透镜单元的容易的制造方法。

用于解决课题的手段

实施方式的透镜单元具备第一光学元件，该第一光学元件包含：第一玻璃基板，其具有作为入射面的第一主面、所述第一主面的相反侧的第二主面、以及4个第一侧面，在所述第一主面的外缘具有边框状的缺口；以及第一树脂，其配置于所述缺口。

实施方式的摄像装置包含透镜单元和摄像单元，所述透镜单元具有第一光学元件，所述第一光学元件包含：第一玻璃基板，其具有作为入射面的第一主面、所述第一主面的相反侧的第二主面以及4个第一侧面，在所述第一主面的外缘具有边框状的缺口；以及第一树脂，其配置于所述缺口。

实施方式的内窥镜具有摄像装置，所述摄像装置包含透镜单元和摄像单元，所述透镜单元具有第一光学元件，所述第一光学元件包含：第一玻璃基板，其具有作为入射面的第一主面、所述第一主面的相反侧的第二主面以及4个第一侧面，在所述第一主面的外缘具有边框状的缺口；以及第一树脂，其配置于所述缺口。

实施方式的透镜单元的制造方法具有如下工序：槽形成工序，在以玻璃晶片为基体的第一元件晶片的第一主面，沿着切断线以格子状设置多个第一宽度的槽，其中所述玻璃晶片具有作为入射面的所述第一主面和所述第一主面的相反侧的第二主面；第一树脂配置工序，在所述槽中填充第一树脂；以及切断工序，在将包含所述第一树脂和所述第一元件晶片的层叠晶片的所述第一主面固定于固定部件的状态下，使用切割量为比所述第一宽度窄的第二的切割刀片从所述第二主面沿着所述多个槽进行切断。

发明效果

根据本发明的实施方式，能够提供制造容易且可靠性高的透镜单元、制造容易且可靠性高的摄像装置、制造容易且可靠性高的内窥镜以及可靠性高的透镜单元的容易的制造方法。

附图说明

图1是第一实施方式的摄像装置(透镜单元)的立体图。

图2是沿着图1的II-II线的剖视图。

图3是第一实施方式的摄像装置的制造方法的流程图。

图4是用于说明第一实施方式的摄像装置的制造方法的立体分解图。

图5是用于说明第一实施方式的摄像装置的制造方法的剖视图。

图6是用于说明第一实施方式的摄像装置的制造方法的剖视图。

图7是用于说明第一实施方式的摄像装置的制造方法的剖视图。

图8A是用于说明第一实施方式的变形例1的摄像装置的剖视图。

图8B是用于说明第一实施方式的变形例2的摄像装置的剖视图。

图9是第二实施方式的摄像装置的立体图。

图10是沿着图9的X-X线的剖视图。

图11是用于说明第二实施方式的摄像装置的制造方法的剖视图。

图12是用于说明第二实施方式的摄像装置的剖视图。

图13是第三实施方式的内窥镜的立体图。

具体实施方式

<第一实施方式>

如图1和图2所示，本实施方式的摄像装置1具有透镜单元10和摄像单元20。标号O表示透镜单元10的光轴。摄像单元20接收由透镜单元10会聚的被摄体像并转换为摄像信号。

此外，在以下的说明中，基于各实施方式的附图是示意性的。各部分的厚度与宽度的关系、各个部分的厚度的比率以及相对角度等与实际的结构不同。在附图的相互间也包含彼此的尺寸的关系、比率不同的部分。省略一部分构成要素的图示。

透镜单元10具有入射面10SA和入射面10SA的相反侧的出射面10SB。透镜单元10包括具有入射面10SA的第一光学元件11、第二光学元件12、第三光学元件13和具有出射面10SB的第四光学元件14。第一光学元件11、第二光学元件12、第三光学元件13和第四光学元件14依次层叠，并且它们的主面的尺寸大致相同。

第一光学元件11以第一玻璃基板11A为基体，该第一玻璃基板11A具有第一主面11SA、第一主面11SA的相反侧的第二主面11SB、四个第一侧面11SS。第一主面11SA是入射面10SA的第一光学元件11是在第二主面11SB具有由树脂构成的凹透镜11B的混合透镜元件。

在第一主面11SA的外缘具有边框状的缺口N11。在缺口N11配置有第一树脂30。

第二光学元件12以第二玻璃基板12A为基体，该第二玻璃基板12A具有第三主面12SA、第三主面12SA的相反侧的第四主面12SB和四个第二侧面12SS。第三主面12SA与第二主面11SB相对配置。第二光学元件12是在第三主面12SA具有由树脂构成的凸透镜12B的混合透镜元件。

第三光学元件13以第三玻璃基板13A为基体，该第三玻璃基板13A具有第五主面13SA和第五主面13SA的相反侧的第六主面13SB。第五主面13SA与第四主面12SB相对配置。第三光学元件13是在第五主面13SA具有由树脂构成的凸透镜13B的混合透镜元件。

第四光学元件14具有第七主面14SA和第七主面14SA的相反侧的第八主面14SB。第八主面14SB是出射面10SB。第四光学元件14是去除不需要的红外线(例如波长700nm以上的光)的滤光元件。第四光学元件14也可以是在玻璃基板配置有多层膜滤光片的滤光片元件。另外，将第四光学元件14设为配置有滤光片的滤光片元件，但也可以去掉第四光学元件，使第一～第三光学元件具有滤光功能。

第一玻璃基板11A、第二玻璃基板12A、第三玻璃基板13A例如由硼硅酸玻璃、石英玻璃或蓝宝石玻璃构成。

第一光学元件11与第二光学元件12、第二光学元件12与第三光学元件13、以及第三光学元件13与第四光学元件14分别通过由树脂构成的粘接层15粘接。

另外，本发明的透镜单元的结构不限于透镜单元10的结构，可根据规格进行设定。例如，透镜单元不仅可以具有透镜元件，而且可以具有规定透镜之间的距离的间隔元件和光圈层。

在透镜单元10的出射面10SB(第八主面14SB)通过粘接层25粘接有摄像单元20。摄像单元20在摄像元件21上通过粘接层22粘接有玻璃盖23。摄像元件21是CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor：互补金属氧化物半导体)受光元件或CCD(Charge Coupled Device：电荷耦合器件)。

如已经说明的那样，包含在玻璃基板配置有树脂透镜的混合透镜元件的层叠晶片在切断时，有时会在玻璃基板发生破碎(缺口)。特别是，在粘贴于切割带、最后被切断的玻璃基板的主面容易发生破碎。在透镜单元10中，第一玻璃基板11A的第一主面11SA是最后被切断的主面。

在透镜单元10中，在第一主面11SA的外缘具有边框状的缺口N11，在缺口N11配置有第一树脂30。由于利用第一树脂30防止第一玻璃基板11A发生破碎，因此透镜单元10(摄像装置1)的制造容易且可靠性高。

<制造方法>

将参考图3的流程图来说明摄像装置1(透镜单元10)的制造方法。

透镜单元10是通过将层叠晶片切断而制造的晶片级透镜单元，该层叠晶片是将分别呈矩阵状配置有多个光学元件的多个元件晶片层叠而成的。此外，以下，以通过在层叠晶片配置有多个摄像单元20的层叠晶片的切断来制造摄像装置1的方法为例进行说明。

<工序S10>元件晶片制作

制作图4所示的多个元件晶片11W、12W、13W。

通过在玻璃晶片11AW的第二主面11SB配置多个树脂透镜11B来制造包括多个第一光学元件11的元件晶片11W。另外，标号CL为后述的切断工序(S60)中的切断线。树脂透镜11B优选使用能量固化型树脂。

能量固化型树脂通过从外部接受热、紫外线、电子束等能量，进行交联反应或聚合反应。例如由透明的紫外线固化型的硅树脂、环氧树脂、丙烯酸树脂构成。需要说明的是，“透明”是指材料的光吸收和散射少到在使用波长范围内能够耐受使用的程度。

由于未固化，因此在玻璃晶片11AW配置液体状或凝胶状的树脂，通过在按压具有规定的内表面形状的凹部的模具的状态下照射紫外线使树脂固化的模制法来制作。另外，为了提高玻璃与树脂的界面密合强度，优选对配置树脂前的玻璃晶片进行硅烷偶联处理等。通过与元件晶片11W相同的方法，制作以玻璃晶片12AW为基体的元件晶片12W、以玻璃晶片13AW为基体的元件晶片13W。元件晶片14W是滤光片晶片。

由于通过使用模制法制造的树脂透镜的外表面形状被转印了模具的内表面形状，所以能够容易地制造具有也用作间隔件的外缘部的构造和非球面透镜。

<工序S20>层叠元件晶片

例如，使用转印法在元件晶片11W的树脂透镜11B设置粘接层15。例如也可以使用喷墨法来配置粘接层15。粘接层15例如是热固化型的环氧树脂。粘接层15例如也可以是包含遮光性粒子的遮光层。通过将多个元件晶片11W、12W、13W、14W层叠并粘接而制作层叠晶片10W。

<工序S30>形成槽

如图5所示，将层叠晶片10W的出射面10SB(第八主面14SB)固定于第一切割带90A等第一保持部件。使用第一切割刀片90A，在层叠晶片10W的入射面(第一主面11SA)沿着切断线CL以格子状形成多个槽T11。槽T11是开口宽度为W91的V槽。例如通过使用前端面的角度为90度的双刃(V型)的第一切割刀片91A来形成槽T11。此外，槽T11也可以形成至树脂透镜11B。槽T11相对于第一主面11SA的角度θ例如为40度至50度。

<工序S40>配置第一树脂

如图6所示，在层叠晶片10W的槽T11配置第一树脂30，对第一树脂30进行固化处理，由此制作层叠晶片10W1。例如，热固化性的第一树脂30为BCB(苯并环丁烯)树脂、环氧树脂或硅树脂。第一树脂30例如优选为包含遮光性粒子的遮光树脂。遮光性的第一树脂30不透光，不存在外部光侵入光路的可能性。

例如，通过在槽形成工序前在入射面10SA粘贴膜，在使用第一切割刀片91A形成槽T11时，在膜形成开口。通过在从膜的上方涂布第一树脂30后将膜剥离，从而仅在槽T11配置第一树脂30。

也可以在形成有槽T11的第一主面11SA涂布第一树脂30后，通过氧等离子体处理或研磨处理等，将除了填充于槽T11的第一树脂30以外的区域的第一树脂30去除。

<工序S50>配置摄像单元

从第一切割带90A取下层叠晶片10W1。然后，如图7所示，将上下反转的层叠晶片10W1的入射面10SA(第一主面11SA)固定于第二切割带90B等第二保持部件。然后，使用粘接层25将多个摄像单元20粘接于出射面10SB(第八主面14SB)，制作层叠晶片1W。

通过将在包含多个摄像元件21的元件晶片上使用粘接层22粘接有作为玻璃盖23的玻璃晶片的摄像元件晶片切断，来制造摄像单元20。此外，也可以将摄像晶片粘接于层叠晶片10W来制作层叠晶片1W。

<工序S60>切断

使用第二切割刀片91B，沿着以填充有第一树脂30的格子状的多个槽T11为中心的切断线CL将层叠晶片1W切断，由此单片化为摄像装置1。

第二切割刀片91B的切割量W91B小于槽T11的宽度W91。因此，如已经说明的那样，透镜单元10在最容易发生破碎的入射面10SA的外缘具有边框状的缺口N11，在缺口N11配置有第一树脂30。由于利用第一树脂30防止了第一玻璃基板11A发生破碎，因此透镜单元10(摄像装置1)的制造容易且可靠性高。

可以通过将摄像单元20配置在通过层叠晶片10W的切断而制造的透镜单元10来制造摄像装置1。

形成于层叠晶片10W的第一主面11SA的槽T11不限于V槽，例如，图8A所示的变形例1的槽的截面为半圆，图8B所示的变形例2的槽的截面为矩形。也可以通过蚀刻来形成槽，以代替使用切割刀片来形成。

<第二实施方式>

本实施方式的透镜单元与透镜单元10类似且具有相同的效果，因此对相同功能的构成要素标注相同的标号并省略说明。

如图9、图10所示，在本实施方式的摄像装置1A的透镜单元10A中，配置于第一玻璃基板11A的缺口N11中的第一树脂30从4侧面10SS突出。而且，在包含第一侧面11SS及第二侧面12SS的侧面10SS、及第一树脂30的侧面30SS配置有第二树脂35。

入射面10SA中的第一树脂30在光轴正交方向上的外部尺寸与出射面10SB中的第二树脂35在光轴正交方向上的外部尺寸相同。

利用第二树脂35使得透镜单元10A的机械强度比透镜单元10高。另外，通过使用遮光树脂作为第二树脂35，透镜单元10A防止外部光进入光路以及从光路漏光。

如图11所示，在透镜单元10A中，在切断层叠晶片10W1时，使用前端面的长轴平行方向上的截面为曲面的第三切割刀片91C。第三切割刀片91C的切割量W91C小于槽T11的宽度W91。而且，层叠晶片10W1被切断成作为第一树脂30的切断面的侧面30SS从侧面10SS突出的状态。即，在第三切割刀片91C的前端到达切割带90B的状态下完成切断。第三切割刀片91C的前端可以为V形状。

在摄像装置1A的制造方法中，摄像单元20粘接于单片化的透镜单元10A。

虽然未图示，但在单片化后的透镜单元10A的侧面10SS及第一树脂30的侧面30SS配置第二树脂35。由于第三树脂30的侧面30SS从侧面10SS突出，因此在配置第二树脂35时不会将第二树脂35还配置到入射面10SA。

图12所示的第一树脂30从侧面10SS的突出长度L例如超过50μm且小于400μm，优选超过100μm且小于200μm。突出长度L成为第二树脂35的厚度。如果突出长度L超过所述下限，则第二树脂35的效果显著。如果突出长度L小于所述上限，则会使透镜单元的外部尺寸小于规格值。

<第三实施方式>

如图13所示，本实施方式的内窥镜9包括前端部9A、从前端部9A延伸设置的插入部9B、配置于插入部9B的基端侧的操作部9C、以及从操作部9C延伸的通用缆线9D。

包括透镜单元10(A)的摄像装置1(A)配置在前端部9A。从摄像装置1输出的摄像信号经由插通于通用缆线9D中的线缆而向处理器(未图示)传送。另外，从处理器向摄像装置1传送的驱动信号也经由插通于通用缆线9D中的线缆而被传送。

如上所述，透镜单元10(A)的制造容易且可靠性高。因此，内窥镜9制造容易且可靠性高，

本发明并不限定于上述的实施方式等，在不脱离发明的主旨的范围内能够进行各种变更、组合以及应用。

标号说明

1、1A···摄像装置

1W...层叠晶片

9...内窥镜

10、10A…透镜单元

10W...层叠晶片

11...第一光学元件

11A...第一玻璃基板

11B...树脂透镜

12...第二光学元件

12A...第二玻璃基板

12B...树脂透镜

13...第三光学元件

13A...第三玻璃基板

13B...树脂透镜

14...第四光学元件

15...粘接层

20...摄像单元

25...粘接层

30...第一树脂

35...第二树脂

90A...第一切割带

90B...第二切割带

91A...第一切割刀片

91B...第二切割刀片

91C...第三切割刀片