(57)【要約】【課題】空隙の発生や貼り合せ部となる接着剤の剥離を防止し、その結果として温度変化に対する耐久性を向上することができる光学部品の固着方法を提供する。【解決手段】温度Ｔｏ（℃）にて、光学部品１１および１３接合面間に伸縮自在な弾性樹脂１９部を設けて接合部を固着する。この接合部は、温度Ｔｏ（℃）より高い温度Ｔ１（℃）で使用に供されたときは、スリーブ１５が熱膨張するので、光学部品１１および１３の接合面に引っ張り張力を発生させ、接合面間隔が広がるが、その分だけ弾性樹脂が伸びて対応する。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱ストレスに曝される光学系で光学部品を鏡筒部品内に収納して固定する光学部品の固着方法において、
前記複数の光学部品の接合面を伸縮自在な弾性樹脂により接合したことを特徴とする光学部品の固着方法。
【請求項２】
熱ストレスに曝される光学系で光学部品を鏡筒部品内に収納して固定する光学部品の固着方法において、前記複数の光学部品の接合面間に、空隙部を設けることを特徴とする光学部品の固着方法。
【請求項３】
請求項１および２記載の光学部品の固着方法により製作されたファイバスコープ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鏡筒の金具等と光学部品との熱膨張率差に起因する温度変化に伴う貼り合せ部の接着剤あるいは接合面の剥離を防止し、その結果として温度に対する耐久性を向上することができる光学部品の固着方法、およびファイバスコープに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、光学部品の固着方法により接続されたものとしては、図７に示すようなものが知られている。
【０００３】
例えば２５℃の常温度（Ｔｏ）において、固定すべきイメージファイバ１１１と光学レンズ１１３は、鏡筒部品としてのスリーブ１１５に内接して相対して収納されている。イメージファイバ１１１および光学部品１１３の外周部とスリーブ１１５内周部との隙間は接着剤等１１７が充填されることにより固定されている。この他の例としては、図１０に示すように、イメージファイバ１２１と光学レンズ１２３の接合面に接着剤等１２９が塗布・硬化され貼り合せられている場合もある。図７に示す接着剤等１１７および図１０に示す接着剤等１２７に代わって、機械的にイメージファイバおよび光学レンズを固定する方法も知られている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平９−１２７４３３号公報
【０００５】
【特許文献２】
特開２００２−１６２５０８号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図８および図９に示すように、この接合部が高温度Ｔ１（℃）で使用される場合、金属等の材料から成る鏡筒部品、ここではスリーブ１１５の熱膨張係数は、光学レンズ１１３およびガラス等を主成分とするイメージファイバ１１１の熱膨張係数より大きいため、イメージファイバ１１１と光学レンズ１１３の長さ方向に、接合面から互いに離れ合う引っ張り張力Ｔｓ１が発生する。この結果、イメージファイバ１１１と光学レンズ１１３の接合面間に空隙１１９を生じたり、空隙による干渉縞が発生したりする。あるいは空隙１１９が生じないまでもイメージファイバ１１１先端部に作用する残留張力により歪みが生じたり、場合によっては破断にいたることも考えられるので、画像情報の品質劣化が生じるという問題があった。
【０００７】
同様に、図１１および図１２に示すように、イメージファイバ１２１と光学レンズ１２３の接合面に貼り合せ部となる接着剤等１２９が存在する場合においても、高温度Ｔ１（℃）使用時に、スリーブ１２５の方がイメージファイバ１２１と光学レンズ１２３より伸びた状態になるため、イメージファイバ１２１と光学レンズ１２３の長さ方向に、接合面から互いに離れ合う引っ張り張力Ｔｓ１が発生し、貼り合せ部となる接着剤等１２９が剥離したり空隙１２８が生じたりする。
このような場合、剥離部分で等厚干渉が生じ、その結果、干渉縞が発生したり、反射が生じたりするなどして画像情報の品質劣化の原因となる。
【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたもので、その目的としては、空隙の発生や貼り合せ部となる接着剤の剥離を防止し、その結果として良好な画像情報の品質を保持することができる光学部品の固着方法、およびファイバスコープを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、上記課題を解決するため、スリーブ内の複数個の光学部品の固着方法において、前記光学部品の接合面間に伸縮自在な弾性樹脂部を設けて、前記光学部品を固着し、使用温度で、前記光学部品の接合面に引っ張り張力が作用しても接着面が剥離しにくくすることを回避することを要旨とする。
【００１０】
請求項２記載の発明は、上記課題を解決するため、複数の前記光学部品の固着時に、複数の前記光学部品の接合面間に、当初から使用温度範囲内で干渉縞が発生しない十分な距離、あるいは低温時に圧縮が加わらない十分な距離の空隙部を設ける方法を要旨とする。
【００１１】
請求項３記載の発明は、請求項１及び２の固着方法で製作されたファイバスコープを要旨とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１３】
（第１の実施の形態）
図１は、イメージファイバの接合部の状態を説明するための縦断面図であり、常温度Ｔｏ（℃）固着時における様子を示す図である。
【００１４】
固着すべきイメージファイバ１１と光学レンズ１３、これを収納する熱膨張係数の大きなスリーブ１５、これら両者の隙間を充填する接着剤等１７、およびイメージファイバ１１と光学レンズ１３の接合面間に設けた伸縮自在な弾性樹脂１９から構成される。
【００１５】
イメージファイバ１１は、実際は数百から十万を超えるコアを有するマルチコアファイバで、２次元画像をそのままイメージファイバの一端から他端に伝送できる媒体である。イメージファイバの材質は、石英、多成分ガラス、プラスチック等である。
【００１６】
光学レンズ１３は、主に石英あるいは多成分系ガラスからなり、対物レンズおよび接眼レンズとして使用され、画像をイメージファイバ１１に結合させる役割を果たしている。
【００１７】
鏡筒部品であるスリーブ１５は、通常金属製であり、イメージファイバ１１および光学レンズ１３より大きな熱膨張係数を有するものを用いる。一般的には耐腐食性を重要視してステンレスが使用されることが多いが、加工性の良い銅または銅合金、アルミニウムが用いられることもある。
【００１８】
接着剤等１７は、熱硬化型接着剤が使用されることが一般的であるが、これに代わるものとして、紫外線硬化型樹脂や、バネ・ねじを使用したり、半田付けするなど、機械的保持方法も存在する。
【００１９】
弾性樹脂１９は、スリーブ１５が温度により膨張・縮小することで光学部品接合面間距離が変動しても、それに応じて伸び縮みし、剥離を生じさせない。このため剥離し、空気との屈折率差によって生じる干渉縞や光学部品間の多重反射や画像劣化を回避するものである。この目的のためには、シリコーン、ウレタンなどが適している。通常、光学的な要求から光学部品の接合面間隔すなわち弾性樹脂の厚みは、１００ミクロンあるいはそれ以下である。ただし、温度による金属部品の伸びと弾性樹脂の伸びの限界を考慮して厚みが決定される。
【００２０】
次に、本発明の実施の形態に係る光学部品に適用可能な固着方法について具体的に説明する。
【００２１】
なお、以下の説明において用いる温度Ｔｏ、Ｔ１はそれぞれ、室内温度としての常温度をＴｏ（例：２５℃）、使用に供する高温度をＴ１（例：１００℃）として扱うこととする。ただし、ここでＴｏ＜Ｔ１である。
【００２２】
図１に示すように、イメージファイバ１１は、その被覆を除去された先端部の外周部分に、接着剤１７が塗布される。同様に光学レンズ１３外周部分にも接着剤１７が塗布される。接合面に相当する光学部品の端面には弾性樹脂１９が塗布され、通常はすでに硬化、接合されている。
【００２３】
接着剤等１７および弾性樹脂１９が塗布されたイメージファイバ１１と光学レンズ１３は、その直径より大きな内径を有する鏡筒部品、ここではスリーブ１５に収納され、固着される。
【００２４】
図１に示すように、雰囲気が常温度Ｔｏ（２５℃）のとき、スリーブ１５の長さをＬｏとする。
【００２５】
次に、図２に示すように高温度Ｔ１（℃）で使用に供されたときは、イメージファイバ１１と光学レンズ１３間には接合面をはさんで離れ合う引っ張り張力Ｔｓ１が生じる。このとき、スリーブ１５の長さは、Ｌｏ＋ΔＬ１となる。
【００２６】
ここで、ΔＬ１：  Ｔ１（℃）でのスリーブ長の変化量  ΔＬ１＝Ｌｏｋ（Ｔ１−２５）である。Ｔ１＞２５であるから、使用温度Ｔ１（℃）におけるスリーブ１５の長さは、固定作業時の温度Ｔｏ（℃）のときよりΔＬ１＝Ｌｏｋ（Ｔ１−２５）だけ伸び、イメージファイバ１１と光学レンズ１３の接合面に互いに離れ合う引っ張り張力Ｔｓ１が生じている。
【００２７】
しかしながら、イメージファイバ１１と光学レンズ１３の接合面間には、弾性樹脂１９部が設けられているので、仮に、接合面間距離が伸び縮みしても、弾性樹脂１９が追随して伸び縮みして、空隙の発生や不具合を回避できる。その結果として、良好な画像情報を得ることができる。
【００２８】
上記の固着方法が適用できる光学部品としては、イメージファイバ、光学レンズ、ウィンドー、絞り等が挙げられる。
【００２９】
（第２の実施の形態）
次に、図３に示すように、イメージファイバと光学レンズの固着以外の例として、光学レンズ２１とウィンドー２３の常温度Ｔｏ（℃）で固着された縦断面図を示す。
【００３０】
図３において、光学レンズ２１とウィンドー２３の外周部分に接着剤２７が塗布され、次に、接合面に弾性樹脂２９が塗布され、接合されている。
【００３１】
接着剤等２７および弾性樹脂２９が塗布された光学レンズ２１とウィンドー２３は、その直径より大きな内径を有するスリーブ２５に収納され、Ｔｏ（℃）で硬化、固定される。なお、以下の説明では、光学レンズ２１とウィンドー２３の熱膨張係数は、金属等から成るスリーブ２５の熱膨張係数に比較して十分小さいので無視できるものとする。固着時の温度Ｔｏ  （℃）での、光学レンズ２１とウィンドー２３に接しているスリーブ２５の長さを、Ｌｏとする。
【００３２】
次に、雰囲気を高温度Ｔ１（℃）にしたときは、前記スリーブ長はＬｏ＋ΔＬ１となり伸びるので、光学レンズ２１とウィンドー２３の接合面には互いに離れ合う引っ張り張力Ｔｓ１が生じる。ここで、Ｌｏ：常温度２５℃での前記スリーブ長、ΔＬ１：前記スリーブ長の変化量  ΔＬ１＝Ｌｏｋ（Ｔ１−２５）、ｋ：熱膨張係数（１／℃）である。
【００３３】
（第３の実施の形態）
次に、図４に示すように、イメージファイバと光学レンズの固着以外の例として、絞り３１とウィンドー３３の常温度Ｔｏ（℃）で固着された縦断面図を示す。
【００３４】
図４において、絞り３１とウィンドー３３の外周部分に接着剤３７が塗布され、次に、接合面に弾性樹脂３９が塗布される。
【００３５】
接着剤等３７および弾性樹脂３９が塗布された絞り３１とウィンドー３３は、その直径より大きな内径を有するスリーブ３５に収納され、常温度Ｔｏ（℃）で固着される。なお、以下の説明では、絞り３１とウィンドー３３の熱膨張係数は、金属等から成るスリーブ３５の熱膨張係数に比較して十分小さいので無視できるものとする。固着時の温度Ｔｏ  （℃）での、絞り３１とウィンドー３３に接しているスリーブ３５の長さを、Ｌｏとする。
【００３６】
次に、雰囲気を高温度Ｔ１（℃）にしたときは、前記スリーブ長はＬｏ＋ΔＬ１となり伸びるので、絞り３１とウィンドー３３の接合面には互いに離れ合う引っ張り張力Ｔｓ１が生じる。ここで、Ｌｏ：常温度２５℃での前記スリーブ長、ΔＬ１：前記スリーブ長の変化量  ΔＬ１＝Ｌｏｋ（Ｔ１−２５）、ｋ：熱膨張係数（１／℃）である。
【００３７】
（第４の実施の形態）
次に、図５に示すように、イメージファイバと光学レンズの固着以外の別の例として、イメージファイバ４１と光学レンズ４３の温度Ｔｏ（℃）で固着された縦断面図を示す。
【００３８】
図５において、イメージファイバ４１と光学レンズ４３の外周部分に接着剤４７が塗布され、次に、接合面に弾性樹脂４９が塗布される。
【００３９】
接着剤等４７および弾性樹脂４９が塗布されたイメージファイバ４１と光学レンズ４３は、その直径より大きな内径を有するスリーブ４５に収納され、温度Ｔｏ（℃）で固着される。なお、以下の説明では、イメージファイバ４１と光学レンズ４３の熱膨張係数は、金属等から成る鏡筒部品であるスリーブ４５の熱膨張係数に比較して十分小さいので無視できるものとする。固着時の温度Ｔｏ  （℃）での、イメージファイバ４１と光学レンズ４３に接しているスリーブ４５の長さを、Ｌｏとする。
【００４０】
次に、雰囲気を高温度Ｔ１（℃）にしたときは、前記スリーブ長はＬｏ＋ΔＬ１となり伸びるので、イメージファイバ４１と光学レンズ４３の接合面には互いに離れ合う引っ張り張力Ｔｓ１が生じる。ここで、Ｌｏ：常温度２５℃での前記スリーブ長、ΔＬ１：前記スリーブ長の変化量  ΔＬ１＝Ｌｏｋ（Ｔ１−２５）、ｋ：熱膨張係数（１／℃）である。
【００４１】
図６に示すように、本発明の光学部品の固着方法を適用した製品の例としてファイバスコープが挙げられる。
【００４２】
ファイバスコープは、基本構成として、直接画像伝送可能なイメージファイバ５１と、その両端に、対物側には１ないし複数の光学レンズ５３および５４、接眼側には接眼レンズ６３、構成部品を収納するシャーシ６５からなる。対物側の光学レンズの目的は、対象とする物体の像をイメージファイバ５１端面に結ばせることである。一方、接眼レンズ６３の目的は、イメージファイバ５１で伝送された画像を肉眼に投影することである。接眼レンズ６３を通して、肉眼で直接観測することも可能だが、接眼レンズ６３後方にカメラマウントを介してＣＣＤカメラに結合させ、モニタ画面で観測することもできる。
【００４３】
なお、対物側の最外部には、図６に示すように、防塵、防滴、防湿等を目的とするウィンドー５５を設けてもよい。
【００４４】
また、本実施の形態では、イメージファイバ５１と光学レンズ５４の接合、および光学レンズ５３とウィンドー５５の接合が挙げられる。
【００４５】
観測対象とする対物側領域に照明が全く存在しないか、あっても照度が不十分で接眼部側まで良好な画像伝送が困難なとき、接眼部側から照明に足りる光量を、光源６７から照明用バンドルファイバ６１を介して、対物側に伝送することもある。
【００４６】
【発明の効果】
請求項１記載の本発明によれば、複数の光学部品間の接合面に伸縮自在な弾性樹脂部を設けることで、空隙の発生や接着剤の剥離を防止し、その結果として温度変化に対する耐久性を向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】イメージファイバと光学レンズの接合部の状態を説明するための縦断面図であり、温度Ｔｏ（℃）使用時の様子を示す図である。
【図２】イメージファイバと光学レンズの接合部の状態を説明するための縦断面図であり、高温度Ｔ１（℃）下の様子を示す図である。
【図３】光学レンズとウィンドーの接合部の状態を説明するための縦断面図であり、温度Ｔｏ（℃）固着時における様子を示す図である。
【図４】絞りとウィンドーの接合部の状態を説明するための縦断面図であり、温度Ｔｏ（℃）固着時における様子を示す図である。
【図５】２個の光学レンズとイメージファイバの接合部の状態を説明するための縦断面図であり、温度Ｔｏ（℃）固着時における様子を示す図である。
【図６】イメージファイバの応用製品としてのファイバスコープの縦断面図である。
【図７】従来の実施の形態に係る、温度Ｔｏ（℃）での固着時における縦断面図である。
【図８】従来のイメージファイバと光学レンズの接合部の状態を説明するための縦断面図であり、高温度Ｔ１（℃）での使用時の様子を示す図である。
【図９】従来のイメージファイバと光学レンズの接合部の状態を説明するための断面図である。
【図１０】従来のイメージファイバと光学レンズの接合部の温度Ｔｏ（℃）での固着状態を説明するための縦断面図である。
【図１１】従来のイメージファイバと光学レンズの接合部の高温度Ｔ１（℃）での固着状態を説明するための縦断面図である。
【図１２】従来のイメージファイバと光学レンズの接合部の状態を説明するための断面図である。
【符号の説明】
１１、４１、５１  イメージファイバ
１３、２１、４２、４３、５３、５４  光学レンズ
１５、２５、３５、４５、５６  スリーブ
１７、２７、３７、４７、５７  接着剤等
１９、２９、３９、４９、５８、５９  貼り合せ部（弾性樹脂）
２３、３３、５５  ウィンドー
５２  イメージファイバ被覆
６１  照明用バンドルファイバ
６３  接眼レンズ
６５  シャーシ
【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５】
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【図６】
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【図７】
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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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