JP2005215213A - レンズ接合体の製造方法、レンズ接合体および内視鏡 - Google Patents

Abstract

【課題】 低コスト化を図りつつ、レンズと枠体との接合部の気密性および耐久性を優れたものとすることができるレンズ接合体の製造方法、レンズ接合体および内視鏡を提供すること。
【解決手段】 本発明のレンズ接合体の製造方法は、金属製の先端部材９にガラス製の平凹レンズ１３を接合して、レンズ接合体を得る。本発明では、先端部材９における平凹レンズ１３との接合部位９２に酸化膜９３を形成する第１の工程と、平凹レンズ１３を酸化膜９３に接触させた状態で、先端部材９および平凹レンズ１３のうち少なくとも接合部位９２を所定の加熱温度に加熱することにより先端部材９と平凹レンズ１３とを融着させて、レンズ接合体を得る第２の工程とを有する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、レンズ接合体の製造方法、レンズ接合体および内視鏡に関するものである。

医療の分野では、消化管等の検査、診断などに、内視鏡が使用されている。この内視鏡は、体腔内に挿入される挿入部（内視鏡用可撓管）と、この挿入部の基端側に設置され、挿入部の先端部を湾曲操作する操作部とを有している。

挿入部は、曲がった体腔内に挿入され、これに追従できるよう、可撓性を有する可撓管と、その先端側において湾曲操作される湾曲管とを有する。

内視鏡の端部には、対物レンズや接眼レンズ等が設けられており、これらは、一般に、内視鏡本体に対して接着剤により接着されている。

このような医療用の内視鏡は、体腔内に挿入して使用されることから、この挿入時に付着した生体組織、血液、病原菌等によって汚染される。このため、検査・処理終了後には、内視鏡には、洗浄、消毒、滅菌処理等が施される。

この内視鏡の滅菌処理には、例えば、薬液処理が広く用いられている。また、近年、感染症の発生をより確実に防止する目的で、過酸化水素プラズマ滅菌のように、滅菌処理を過酷な条件で行うことがある。

しかしながら、前述の接着剤による接着は、分子間力（ファン・デル・ワールス力）や水素結合のような物理的なアンカー力によるものであり、化学反応によって形成される共有結合に比べて強度が小さい。このため、滅菌を繰り返す間に、接着剤が劣化、剥離して、かかる接着剤の剥離部分から内視鏡内に薬液が侵入してしまうおそれがある。また、過酸化水素プラズマ滅菌等の過酷な条件で行われる滅菌処理に対して、従来の内視鏡は、十分な耐薬品性を発揮することができず、特に、接着により形成された接着部において、ダメージを受け易いという傾向があった。また、高温高圧蒸気滅菌の際には、接着剤が劣化、剥離して、内視鏡内部に水蒸気が侵入してしまうおそれがあった。

そこで、対物レンズの外周面をメタライズ処理するとともに、内視鏡先端部の部材を金属材料で構成し、この金属製の部材と対物レンズの外周部に形成されたメタライズ層（金属層）とを、ロウ接することにより接合部の耐性を向上させた内視鏡が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

ところが、特許文献１に記載されたような方法で対物レンズと金属材料とを接合すると、高いコストがかかるので、内視鏡も高コスト化するという問題があった。

特開２０００−２１２０７５号公報（図４、図５）

本発明の目的は、低コスト化を図りつつ、レンズと枠体との接合部の気密性および耐久性を優れたものとすることができるレンズ接合体の製造方法、レンズ接合体および内視鏡を提供することにある。

前記目的は、以下（１）〜（１５）の本発明により達成される。
（１） 金属製の枠体にガラス製のレンズを接合して、レンズ接合体を得るレンズ接合体の製造方法であって、
前記枠体における前記レンズとの接合部位に酸化膜を形成する第１の工程と、
前記レンズを前記酸化膜に接触させた状態で、前記枠体および前記レンズのうち少なくとも前記接合部位を所定の加熱温度に加熱することにより前記枠体と前記レンズとを融着させて、レンズ接合体を得る第２の工程とを有することを特徴とするレンズ接合体の製造方法。

これにより、低コスト化を図りつつ、レンズと枠体との接合部の気密性および耐久性を優れたものとすることができる。

（２） 前記第１の工程に先立って、前記枠体の前記接合部位に表面処理を行う前処理工程を有する上記（１）に記載のレンズ接合体の製造方法。

これにより、酸化膜形成時には、酸化膜の均一化が図られ、前記枠体に対する前記レンズの融着時には、前記枠体に対する前記レンズの融着がより均一で強固なものとなる。その結果、レンズと枠体との接合部の気密性および耐久性をより優れたものとすることができる。

（３） 前記前処理工程は、前記枠体の前記接合部位を脱脂し、次いで水素処理する上記（２）に記載のレンズ接合体の製造方法。

これにより、枠体に形成された不均一な酸化膜が一旦除去されるので、その後の酸化膜形成時に、前記枠体に形成される酸化膜がより均一なものとなる。

（４） 前記レンズの熱膨張係数と前記枠体の熱膨張係数との差は、８０×１０^−７℃^−１以下である上記（１）ないし（３）のいずれかに記載のレンズ接合体の製造方法。

これにより、枠体とレンズとの間に生じる応力が低減される。その結果、レンズと枠体との接合部の気密性および耐久性をより確実に優れたものとすることができる。

（５） 前記第１の工程にて、前記酸化膜は、前記枠体の前記接合部位を酸化することにより形成する上記（１）ないし（４）のいずれかに記載のレンズ接合体の製造方法。
これにより、枠体におけるレンズとの接合部位に酸化膜を比較的簡単に形成できる。

（６） 前記第１の工程にて、前記酸化膜は、前記枠体の前記接合部位に別途形成する上記（１）ないし（４）のいずれかに記載のレンズ接合体の製造方法。
これにより、枠体におけるレンズとの接合部位に酸化膜を比較的簡単に形成できる。

（７） 前記酸化膜の平均厚さは、０．０１〜２μｍである上記（１）ないし（６）のいずれかに記載のレンズ接合体の製造方法。

これにより、枠体とレンズとの間に生じる応力の低減がより確実になされる。その結果、レンズと枠体との接合部の気密性および耐久性をより確実に優れたものとすることができる。

（８） 前記レンズを構成するガラスの転移点は、３５０〜７５０℃である上記（１）ないし（７）のいずれかに記載のレンズ接合体の製造方法。

これにより、レンズがレンズとしての優れた特性を有しつつ、第２の工程で、加熱温度を比較的低く抑えることができるので、枠体を変質等させることなく、枠体とレンズを融着させることができる。

（９） 前記枠体は、Ｆｅを含み、かつ、Ｎｉ、Ｃｏのうち少なくとも１種を成分として含んでいるものである上記（１）ないし（８）のいずれかに記載のレンズ接合体の製造方法。

これにより、ガラスと熱膨張特性の近い枠体を構成することができ、枠体とレンズとの間に生じる応力がより確実に低減される。その結果、レンズと枠体との接合部の気密性および耐久性をより確実に優れたものとすることができる。

（１０） 前記第２の工程において、前記レンズおよび前記枠体を加熱した後に徐冷する上記（１）ないし（９）のいずれかに記載のレンズ接合体の製造方法。

これにより、枠体とレンズとの間に生じる応力がより確実に低減される。その結果、レンズと枠体との接合部の気密性および耐久性をより確実に優れたものとすることができる。

（１１） 前記徐冷は、前記加熱後の前記レンズおよび前記枠体を冷却速度０．１〜１５℃／分で冷却することにより行う上記（１０）に記載の接合体の製造方法。

これにより、枠体とレンズとの間に生じる応力をさらに確実に低減される。その結果、レンズと枠体との接合部の気密性および耐久性をさらに確実に優れたものとすることができる。

（１２） 上記（１）ないし（１１）のいずれかに記載の製造方法によって得られたことを特徴とするレンズ接合体。

これにより、得られたレンズ接合体は、低コスト化を図りつつ、レンズと枠体との接合部の気密性および耐久性が優れたものとなる。

（１３） 金属製の枠体にガラス製のレンズが接合されたレンズ接合体であって、
前記枠体は、前記枠体における前記レンズとの接合部位に酸化膜が形成され、
前記レンズは、融着により前記酸化膜と不明確な境界面をもって接合していることを特徴とするレンズ接合体。

これにより、得られたレンズ接合体は、低コスト化を図りつつ、レンズと枠体との接合部の気密性および耐久性が優れたものとなる。

（１４） 上記（１２）または（１３）に記載のレンズ接合体を備えることを特徴とする内視鏡。

これにより、得られた内視鏡は、低コスト化を図りつつ、レンズと枠体との接合部の気密性および耐久性が優れたものとなる。

（１５） 上記（１４）のレンズ接合体のレンズが、平行平面板であることを特徴とする内視鏡。

これにより、得られた内視鏡は、低コスト化を図りつつ、レンズと枠体との接合部の気密性および耐久性が優れたものとなる。

前述の本発明によれば、低コスト化を図りつつ、レンズと枠体との接合部の気密性および耐久性を優れたものとすることができるレンズ接合体の製造方法、レンズ接合体および内視鏡を提供する。

以下、本発明の内視鏡の製造方法および内視鏡を添付図面に示す好適実施形態に基づいて詳細に説明する。

図１は、本発明の内視鏡の実施形態を示す全体図、図２は、図１に示す内視鏡の先端部材と湾曲部との連結部付近を示す縦断面図、図３は、本発明のレンズ接合体の製造方法を説明するための図（縦断面図）である。なお、以下の説明では、図１中の右側を「一端」、左側を「他端」、下側（図２〜図３中の左側）を「先端」、上側（図２〜図３中の右側）を「基端」と言う。また、図中の一部においては、内視鏡の内蔵物を省略して示す。

まず、本発明の内視鏡の全体構成について説明する。
図１に示す内視鏡（電子スコープ）１は、挿入部可撓管（内視鏡用可撓管）２と、該挿入部可撓管２の基端側に接続された操作部３と、挿入部可撓管２の先端側に接続された湾曲部４と、湾曲部４の先端側に接続された先端部材（枠体）９と、光源プロセッサ装置に差し込む光源差込部５と、操作部３と光源差込部５とを接続する接続部可撓管（内視鏡用可撓管）６とを備えている。以下、各部の構成について説明する。

挿入部可撓管２と湾曲部４と先端部材９とは、生体の管腔（管状器官）の内部に挿入する挿入部を構成するものである。

挿入部可撓管２、湾曲部４および先端部材９で構成される挿入部の内部（中空部内）には、撮像手段１１、光ファイバー束によるライトガイド１２、湾曲操作ワイヤー（図示せず）、処置具挿通チャンネル管（図示せず）、送気・送液用チューブ（図示せず）等が設けられている。

図２に示すように、撮像手段１１は、対物レンズ系（光学系）１１２と、かかる対物レンズ系１１２の基端側に設置された撮像素子（ＣＣＤ）１１１とを有し、これらは、湾曲部４の先端部材９に形成された孔部１１３内に設置されている。また、撮像素子１１１には、挿入部可撓管２（および接続部可撓管６）の長手方向に沿って配設された画像信号ケーブル１１１１が接続されている。

本実施形態においては、対物レンズ系１１２は、４枚のレンズ１１２１〜１１２４で構成される対物レンズ（内視鏡用レンズ）１１２０を有している。具体的には、対物レンズ系１１２は、先端部材９の先端に設置された第１レンズ１１２１と、この第１レンズ１１２１から基端側（結像側）に向かって、互いの中心軸（光軸）がほぼ一致するように設置された第２レンズ１１２２、第３レンズ１１２３、第４レンズ１１２４とで構成される対物レンズ１１２０を有している。

第１レンズ１１２１は、その先端面が平坦面であり、またその基端面（結像側の面）が凹面である平凹レンズで構成されている。この第１レンズ１１２１は、孔部１１３が先端部材９の先端で開放する先端開口１１３１の縁部に融着により接合している。

第２レンズ１１２２は、その先端面が平坦面であり、またその基端面が凸面である平凸レンズで構成されている。
また、第３レンズ１１２３と第４レンズ１１２４とは、接合レンズで構成されている。

第２レンズ１１２２、第３レンズ１１２３および第４レンズ１１２４は、それぞれ、円筒状の枠体１１２５に融着により接合している。また、この状態で、枠体１１２５は、孔部１１３内に挿入され、円筒状のスペーサ１１２６を介して先端部材９の内部（孔部１１３）に支持・固定（接合）されている。

なお、第２レンズ１１２２と第３レンズ１１２３との間には、これらの間隔を規定する間隔リング１１２７が介在している。

また、撮像素子１１１の先端面には、撮像素子１１１の受光面に導かれる前記反射光から高周波成分を除去する光学フィルター１１２８が固着（固定）されている。

このように、本実施形態では、対物レンズ（内視鏡用レンズ）１１２０、これをそれぞれ支持する部材（これにそれぞれ接合される部材）である枠体１１２５、スペーサ１１２６および間隔リング１１２７、さらに、光学フィルター１１２８のような複数の光学部品により、対物レンズ系（光学系）１１２が構成されている。

各レンズ１１２１〜１１２４（対物レンズ１１２０）を構成する材料としては、レンズとして適した特性を有していれば特に限定されず、各種ガラス材料を用いることができる。

例えば、硼珪酸ガラス等は、一般に、主としてＦｅ、Ｎｉ、Ｃｏを含む金属材料（例えば、コバール）等と広い温度範囲で熱膨張特性が似ている。したがって、レンズを硼珪酸ガラス等で構成するとともに枠体を前記合金等で構成すると、後述のレンズ接合体の製造の際に、前記レンズと前記枠体との間に生じる応力をより確実に低減できる。その結果、各レンズ１１２１〜１１２４（対物レンズ１１２０）と、枠体１１２５もしくは先端部材９との接合部の気密性および耐久性をより確実に優れたものとすることができる。

また、各レンズ１１２１〜１１２４を構成するガラスの転移点は、３５０〜７５０℃であるのが好ましく、５００〜７５０℃であるのがより好ましい。これにより、各レンズ１１２１〜１１２４がレンズとしての優れた特性（例えば、高屈折率、高光透過性など）を有しつつ、後述するように各レンズ１１２１〜１１２４と先端部材９や枠体１１２５とを融着により接合する際（融着工程の際）に、加熱時間を短くすることができるので、先端部材９や枠体１１２５を変質等させることなく、各レンズ１１２１〜１１２４と先端部材９や枠体１１２５とを融着させることができる。

各レンズ１１２１〜１１２４を構成するガラスの転移点が前記下限値未満であると、各レンズ１１２１〜１１２４がレンズとして優れた特性を得ることが難しくなる。一方、各レンズ１１２１〜１１２４を構成するガラスの転移点が前記上限値を超えると、後述の融着工程での加熱時間が長くなりすぎて、先端部材９や枠体１１２５の材料などによっては、先端部材９や枠体１１２５が変質等するおそれがある。

枠体１１２５は、各レンズ１１２２〜１１２４との接合部位に酸化膜（図示せず）が形成され、この酸化膜が不明確な境界面をもって各レンズ１１２２〜１１２４に融着により接合されている。

枠体１１２５を構成する材料としては、特に限定されず、各種金属を用いることができるが、この中でも特に、Ｆｅを含み、Ｎｉ、Ｃｏのうち少なくとも１種を成分として含んでいる金属材料を用いるのが好ましい。これにより、前述したように、このような金属材料は硼珪酸ガラス等と広い温度範囲で熱膨張特性が似ているので、レンズを硼珪酸ガラス等で構成するとともに枠体を前述の金属材料で構成すると、後述のレンズ接合体の製造の際に、前記レンズと前記枠体との間に生じる応力をより確実に低減できる。その結果、各レンズ１１２２〜１１２４と枠体１１２５との接合部の気密性および耐久性をより確実に優れたものとすることができる。

前述の各レンズ１１２１〜１１２４の熱膨張係数と、枠体１１２５もしくは先端部材９の熱膨張係数との差は、８０×１０^−７℃^−１以下であるのが好ましく、５０×１０^−７℃^−１以下であるのがより好ましい。これにより、枠体１１２５もしくは先端部材９と各レンズ１１２１〜１１２４との間に生じる応力がより確実に低減される。その結果、各レンズ１１２１〜１１２４と枠体１１２５もしくは先端部材９との接合部の気密性および耐久性をより確実に優れたものとすることができる。

これらの熱膨張係数の差が前記上限値を超えると、各レンズ１１２１〜１１２４と、枠体１１２５もしくは先端部材９との接合部におけるこれらの寸法差などによっては、後述の融着工程時などに前記接合部に比較的大きな応力が生じてしまうおそれがある。

挿入部可撓管２は、図示しない、螺旋管と、該螺旋管の外周を被覆する網状管（編組体）と、該網状管の外周を被覆する外皮とを有して構成され、内蔵物を収納する中空部（内腔）が形成されている。前記外皮の構成材料としては、特に限定されないが、例えば、可撓性を有する各種樹脂や、各種エラストマーのうち少なくとも１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。

挿入部可撓管２の先端に接続された湾曲部４は、図２に示すように、互いに回動自在に連結された複数の節輪４１と、節輪４１の外周に被覆された網状管４２と、該網状管の外周に被覆された外皮４３とで構成されている。このような湾曲部４は、後述するように、その湾曲の方向・度合いを操作部３から遠隔操作することができるようになっている。外皮４３の構成材料は、特に限定されないが、例えば、挿入部可撓管２の外皮の構成材料として例示したもの等を用いることができる。
さらに、湾曲部４の先端には、先端部材９が設けられている（図２参照）。

前述したように、挿入部可撓管２、湾曲部４および先端部材９で構成される挿入部の内部（中空部内）には、撮像手段１１、光ファイバー束によるライトガイド１２、湾曲操作ワイヤー（図示せず）、処置具挿通チャンネル管（図示せず）、送気・送液用チューブ（図示せず）等が配されている。

また、先端部材９の先端部付近には、ガラス製の平凹レンズ１３や、対物レンズ１１２０、鉗子（処置具）チャンネル（図示せず）、送気・送液口（図示せず）等が設けられている。

平凹レンズ１３は、先端部材９に融着により接合しており、ライトガイド１２を構成する光ファイバーの先端から出射された光を、観察部位（被写体）に向けて、拡散、均一化して照射する機能を有するものである。

平凹レンズ１３を構成する材料としては、レンズとして適した特性を有していれば特に限定されず、各種ガラス材料を用いることができる。

例えば、平凹レンズ１３を構成する材料として硼珪酸ガラス等を用いると、前述の各レンズ１１２１〜１１２４と、枠体１１２５もしくは先端部材９との接合部と同様に、平凹レンズ１３と先端部材９との接合部の気密性および耐久性をより確実に優れたものとすることができる。

また、平凹レンズ１３を構成するガラスの転移点は、３５０〜７５０℃であるのが好ましく、５００〜７５０℃であるのがより好ましい。これにより、平凹レンズ１３がレンズとしての優れた特性（例えば、高屈折率、高光透過性など）を有しつつ、後述するように平凹レンズ１３と先端部材９とを融着により接合する際（融着工程の際）に、加熱温度を比較的低く抑えることができるので、先端部材９を変質等させることなく、先端部材９と平凹レンズ１３を融着させることができる。

平凹レンズ１３を構成するガラスの転移点が前記下限値未満であると、平凹レンズ１３がレンズとして優れた特性を得ることが難しくなる。一方、平凹レンズ１３を構成するガラスの転移点が前記上限値を超えると、後述の融着工程での加熱温度が高くなりすぎて、先端部材９の材料などによっては、先端部材９が変質するおそれがある。

また、対物レンズ１１２０は、観察部位で反射された光（被写体像を形成する反射光）を、撮像素子１１１の受光面に結像するように導く機能を有するものである。

先端部材９は、レンズ１１２１や平凹レンズ１３との接合部位に酸化膜（図示せず）が形成され、この酸化膜が不明確な境界面をもってレンズ１１２１や平凹レンズ１３に融着により接合されている。

先端部材９を構成する材料としては、特に限定されず、各種金属材料を用いることができるが、前述の枠体１１２５と同様に、この中でも特に、Ｆｅを含み、Ｎｉ、Ｃｏのうち少なくとも１種を成分として含んでいるものが好ましい。これにより、平凹レンズ１３やレンズ１１２１と先端部材９との接合部の気密性および耐久性が優れたレンズ接合体をより確実に得ることができる。

前述の平凹レンズ１３やレンズ１１２１の熱膨張係数と、先端部材９の熱膨張係数との差は、前述の枠体１１２５の熱膨張係数とレンズ１１２２〜１１２４の熱膨張係数との差と同様に、８０×１０^−７℃^−１以下であるのが好ましく、５０×１０^−７℃^−１以下であるのがより好ましい。これにより、先端部材９と平凹レンズ１３やレンズ１１２１との間に生じる応力がより確実に低減される。その結果、平凹レンズ１３やレンズ１１２１と先端部材９との接合部の気密性および耐久性をより優れたものとすることができる。

これらの熱膨張係数の差が前記上限値を超えると、平凹レンズ１３やレンズ１１２１と、先端部材９との接合部におけるこれらの寸法差などによっては、後述の融着工程時などに前記接合部に比較的大きな応力が生じてしまうおそれがある。

また、本実施形態の内視鏡１では、先端部材９（小径部９１）と外皮４３とが接着により固定されている。

先端部材９（小径部９１）と外皮４３とは、液密に固定されているのが好ましい。また、先端部材９（小径部９１）と外皮４３とは、全周にわたって接着部１０により固定されているのが好ましい。

挿入部可撓管２の基端部は、操作部３に連結（接続）されている。操作部３は、術者が把持して、内視鏡１全体を操作する部分であり、ハウジング（筐体）３１と、操作ノブ３２、３３とを有している。操作ノブ３２、３３を操作すると、挿入部可撓管２および湾曲部４内に配設された湾曲操作ワイヤー（図示せず）が牽引され、湾曲部４の湾曲方向および湾曲の度合いを自由に操作することができる。

光源差込部５と、接続部可撓管６とは、光源プロセッサ装置（図示せず）に対する接続部を構成するものである。

光源差込部５は、ケーシング５３と、画像信号用コネクタ５１と、光源用コネクタ５２とを有している。この画像信号用コネクタ５１と光源用コネクタ５２とを光源プロセッサ装置に差し込むことにより、内視鏡１は、光源プロセッサ装置と電気的および光学的に接続される。なお、光源プロセッサ装置は、ケーブルを介してモニタ装置（図示せず）に接続される。

接続部可撓管６は、可撓性を有する長尺物であり、操作部３と光源差込部５とを接続するように設けられている。

接続部可撓管６は、可撓性（弾力性）を有する長尺物であり、前述した挿入部可撓管２とほぼ同様の構成になっている。

光源プロセッサ装置内の光源から発せられた光は、光源差込部５内、接続部可撓管６内、操作部３内、挿入部可撓管２内および湾曲部４内に連続して配設されたライトガイド１２を通り、平凹レンズ１３を介して、先端部材９の先端部より観察部位に照射され、照明する。

前記照明光により照明された観察部位からの反射光（被写体像）は、撮像素子（ＣＣＤ）１１１で撮像される。撮像素子１１１で撮像された被写体像に応じた画像信号は、バッファ（図示せず）を介して出力される。

この画像信号は、挿入部可撓管２内、操作部３内および接続部可撓管６内に連続して配設され、撮像素子１１１と画像信号用コネクタ５１とを接続する画像信号ケーブル１１１１を介して、光源差込部５に伝達される。

そして、光源差込部５内および光源プロセッサ装置内で所定の処理（例えば、信号処理、画像処理等）がなされ、その後、モニタ装置に入力される。モニタ装置では、撮像素子１１１で撮像された画像（電子画像）、すなわち動画の内視鏡モニタ画像が表示される。

以上説明したように、本実施形態の内視鏡１では、平凹レンズ１３、レンズ１１２１と先端部材９との接合が融着によりなされ、これと同様に、レンズ１１２２〜１１２４と枠体１１２５との接合も融着によりなされている。本発明では、このような接合部および接合部の形成方法に特徴を有する。以下、接合部の形成方法を図３に基づいて詳細に説明する。以下の説明では、接合部として、先端部材（枠体）９と平凹レンズ１３との接合部について説明するが、先端部材９とレンズ１１２１との接合部、レンズ１１２２〜１１２４と枠体１１２５との接合部等についても同様である。

本実施形態では、先端部材９の前処理工程、先端部材９に酸化膜を形成する酸化膜形成工程、先端部材９に平凹レンズ１３を溶着させる溶着工程を順次行って、先端部材９と平凹レンズ１３とを接合する。以下、各工程の詳細を順に説明する。

＜前処理工程＞
まず、図３（Ａ）に示すような、平凹レンズ１３を接合するべき先端部材９を用意する。このような先端部材９は、プレス、切削など公知の加工方法により形成することができる。また、必要に応じて、例えば、平凹レンズ１３との接合前に先端部材９をアニールして、前記加工時などにより先端部材９に生じた残留応力を除去することが好ましい。これにより、後述の溶着工程の後に、先端部材９と平凹レンズ１３との間に生じる応力を低減でき、当該応力によって先端部材９と平凹レンズ１３との接合部が割れることを確実に防止できる。加工方法や先端部材９の形状によって先端部材９の接合部位９２に生じる汚染や変質が異なるので、このアニールは、加工方法や先端部材９の形状に応じて、先端部材９の接合部位９２の汚染や変質を除去することが好ましい。

そして、後述の酸化膜形成に先立って、先端部材９の接合部位の表面処理を行う。これにより、後述の酸化膜形成工程時には、酸化膜９３の均一化が図られ、後述の融着工程時には、先端部材９に対する平凹レンズ１３の融着がより均一で強固なものとなる。その結果、低コスト化を図りつつ、平凹レンズ１３と先端部材９との接合部の気密性および耐久性をより確実に優れたものとすることができる。

本工程（前処理工程）における表面処理としては、例えば、先端部材９の酸化膜９３の形成されるべき部位９２を脱脂し、次いで水素処理（ウエット水素処理）する。これにより、先端部材９に形成された不均一な酸化膜が一旦除去されるので、後述の酸化膜形成工程時に、先端部材９に形成される酸化膜９３がより均一なものとなる。

なお、本工程は、先端部材９、そして先端部材９の酸化膜９３の形成されるべき部位９２がすでに後述の酸化膜形成工程に適した状態となっている場合などには、必ずしも行わなくてもよい。

＜酸化膜形成工程（第１の工程）＞
次に、先端部材９の酸化膜９３の形成されるべき部位（接合部位）９２に酸化膜９３を形成する。これにより、後述の融着工程で平凹レンズ１３が先端部材９に好適に融着できるようになる。

酸化膜９３を形成する方法としては、特に限定されないが、例えば、先端部材９を酸化雰囲気下で電気炉、バーナ、レーザ、高周波（電磁誘導）等で加熱することなどが挙げられる。これにより、比較的簡単な方法で酸化膜９３を形成できる。

酸化膜９３の平均厚さは、０．０１〜２μｍであるのが好ましく、０．０５〜１μｍであるのがより好ましい。これにより、酸化膜９３が先端部材９の熱膨張にほとんど影響を与えることがないので、先端部材９と平凹レンズ１３との間に生じる応力の低減がより確実になされる。その結果、先端部材９と平凹レンズ１３との接合部の気密性および耐久性をより確実に優れたものとすることができる。

酸化膜９３の平均厚さが前記下限値未満であると、先端部材９や平凹レンズ１３を構成する材料などによっては、先端部材９と平凹レンズ１３との溶着による接合強度が十分に得られないおそれがある。一方、酸化膜９３の平均厚さが前記上限値を超えると、酸化膜９３を構成する材料などによっては、先端部材９の熱膨張に影響を与えて、先端部材９と平凹レンズ１３との間に生じる応力が大きくなってしまうおそれがある。

＜融着工程（第２の工程）＞
しかる後に、図３（Ｃ）に示すように、先端部材９の酸化膜９３に平凹レンズ１３を接触させ、この状態で、先端部材９と平凹レンズ１３とを加熱して、平凹レンズ１３を先端部材９との接触部位にて、これらを融着（封着）させる。その際、前述の酸化膜が、平凹レンズ１３における先端部材９との接触部位に拡散されて、平凹レンズ１３と先端部材９との接合がなされる。

本工程における前記加熱の方法としては、特に限定されないが、例えば、電気炉、バーナ、レーザ、高周波（電磁誘導）等による加熱が挙げられる。このような加熱は、非酸化性雰囲気下で行われるのが好ましい。

なお、本工程における前記加熱は、先端部材９と平凹レンズ１３とを融着できれば、先端部材９および平凹レンズ１３のうち少なくとも接合部位９２が加熱されていればよい。先端部材９および平凹レンズ１３を部分的に加熱した場合には、先端部材９および平凹レンズ１３の全体をアニールして残留応力を除去するのが好ましい。

かくして、先端部材９は、酸化膜９３が不明確な境界面をもって平凹レンズ１３に融着により接合されている。

平凹レンズ１３を構成するガラスの転移点は、３５０〜７５０℃であるのが好ましく、５００〜７５０℃であるのがより好ましい。これにより、平凹レンズ１３がレンズとしての優れた特性（例えば、高屈折率、高光透過性など）を有しつつ、後述するように平凹レンズ１３と先端部材９とを融着により接合する際（融着工程の際）に、加熱温度を比較的低く抑えることができるので、先端部材９を変質等させることなく、先端部材９と平凹レンズ１３を融着させることができる。

平凹レンズ１３を構成するガラスの融点が前記下限値未満であると、平凹レンズ１３がレンズとして優れた特性を得ることが難しくなる。一方、平凹レンズ１３を構成するガラスの融点が前記上限値を超えると、後述の融着工程での加熱温度が高くなりすぎて、先端部材９の材料などによっては、先端部材９が変質するおそれがある。

融着時における加熱温度は、ガラス転移点以上〜１６００℃程度であることが望ましい。

また、平凹レンズ１３および先端部材９を加熱した後に徐冷して、平凹レンズ１３を先端部材９に融着させることが好ましい。これにより、得られたレンズ接合体における、先端部材９と平凹レンズ１３との間に生じる応力が低減される。その結果、平凹レンズ１３と先端部材９との接合部の気密性および耐久性をより優れたものとすることができる。

前記徐冷は、前記加熱後の前記レンズおよび前記枠体を、冷却速度０．１〜１５℃／分で冷却するのが好ましく、１〜１０℃／分で冷却するのがより好ましい。これにより、先端部材９と平凹レンズ１３との間に生じる応力の低減がより確実になされる。その結果、先端部材９と平凹レンズ１３との接合部の気密性および耐久性をさらに確実に優れたものとすることができる。

前記冷却速度が前記下限値未満であると、レンズ接合体の製造に長時間を要するだけでなく、平凹レンズ１３や先端部材９の材料などによっては、平凹レンズ１３や先端部材９の変質などをもたらすおそれがある。一方、前記冷却速度が前記上限値を超えると、平凹レンズ１３や先端部材９の材料や形状などによっては、平凹レンズ１３や先端部材９の内部応力や残留ひずみなどを十分に除去できないことがある。

かくして、接着剤を使うことなく、安価に、先端部材９と平凹レンズ１３とが気密そして強固に接合される。

以上、本発明のレンズ接合体の製造方法、レンズ接合体および内視鏡について説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。

例えば、本発明の内視鏡は、前述した実施形態のものに限定されず、内視鏡を構成する各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換することができる。

また、前述した実施形態では、電子内視鏡について説明したが、本発明は、ファイバー内視鏡を含め各種の内視鏡に適用することができる。

また、前述したようなレンズと枠体との融着による接合は、前述したような部位に限定されず、いかなる部位であってもよい。例えば、接眼レンズとその枠体とを前述と同様に融着して接合してもよい。

また、前述した実施形態は、医療用に用いられる内視鏡であるが、本発明は、これに限られず、工業用等に用いられる内視鏡であってもよい。

次に、本発明の具体的実施例について説明する。
１．内視鏡の作製
（実施例１）
まず、５４ｗｔ％Ｆｅ−２９ｗｔ％Ｎｉ−１７ｗｔ％Ｃｏの合金材料を切削して、図２に示す先端部材９および枠体１１２５のような形状の枠体をそれぞれ得た。

その後、各枠体を不活性ガス雰囲気のもと９００℃に１時間保持した。しかる後に、前記枠体を脱脂し、次いでウエット水素処理により表面処理（前処理）を行った。

次に、前記枠体におけるレンズの接合されるべき部位を酸化性雰囲気下のもと５００℃で３０分間加熱して、前記枠体の表面に酸化膜を形成した。この酸化膜の平均厚さは、０．９μｍであった。

しかる後に、図２に示す平凹レンズ１３やレンズ１１２１〜１１２４のような形状をもつ硼珪酸ガラス製（転移点５６０℃）のレンズを各枠体のそれぞれの対応部位に組み込み接触させた。このようにレンズの組み込まれた各枠体を、不活性ガス雰囲気のもと、高周波加熱により、１秒間加熱（約１３００℃）し、その後当該各枠体を冷却速度１５℃／分で冷却（徐冷）して、レンズが接合された各枠体、すなわちレンズ接合体を得た。

前述のレンズ接合体において、各レンズの熱膨張係数Ａは、４６．０×１０^−７℃^−１であり、各枠体の熱膨張係数Ｂは、５４．０×１０^−７℃^−１であり、これらの熱膨張係数の差は、８．０×１０^−７℃^−１であった。

次に、このようなレンズ接合体を用いて、図１に示すような電子内視鏡（上部消化管用内視鏡）を製造した。

（実施例２〜３）
枠体の構成材料を、表１に示すものに変更した以外は、前記実施例１と同様にしてレンズ接合体を製造し、このレンズ接合体を用いて電子内視鏡を製造した。

（実施例４）
アニール処理を省略した以外は、前記実施例１と同様にしてレンズ接合体を製造し、このレンズ接合体を用いて電子内視鏡を製造した。

（実施例５）
前処理を省略した以外は、前記実施例１と同様にしてレンズ接合体を製造し、このレンズ接合体を用いて電子内視鏡を製造した。

（実施例６）
各レンズをランタン系ガラスレンズ（融点７３０℃）で構成し、各枠体を５４ｗｔ％Ｆｅ−２９ｗｔ％Ｎｉ−１７ｗｔ％Ｃｏで構成した以外は、前記実施例１と同様にしてレンズ接合体を製造し、このレンズ接合体を用いて電子内視鏡を製造した。

前述のレンズ接合体において、各レンズの熱膨張係数は、７９．０×１０^−７℃^−１であり、各枠体の熱膨張係数は、５４．０×１０^−７℃^−１であり、これらの熱膨張係数の差は、２５．０×１０^−７℃^−１であった。

（比較例）
まず、図２に示すようなレンズと枠体とを用意し、これらをエポキシ系接着剤により接合した。これにより、レンズ接合体を得た。

次に、このレンズ接合体を用いて、図１に示すような電子内視鏡（上部消化管用内視鏡）を製造した。

［評価］
２−１ 高温高圧水蒸気耐性評価
各実施例および比較例で製造した電子内視鏡に対して、それぞれ、オートクレーブ滅菌（気圧：約２気圧、温度１３２℃、滅菌時間：５分）を２００回繰り返し行った。

そして、各電子内視鏡について、それぞれ、各回の滅菌処理後、第１レンズおよび各投射レンズのレンズの曇りを目視により観察し、以下の４段階の基準に従って評価した。
◎：滅菌処理２００回後においても、レンズの曇りが認められない。
○：滅菌処理２００回後において、僅かにレンズの曇りが認められた。
△：滅菌処理１５０回程度から、レンズの曇りが認められた。
×：滅菌処理１００回程度から、レンズの曇りが認められた。

２−２ 過酸化水素耐性評価
容器内に入れられた３０ｗｔ％の過酸化水素水溶液（液温：２５℃）中に、各実施例および比較例で得られた各内視鏡を６０分間浸漬し、その後、各内視鏡を容器内から取り出し、温度：２５℃、湿度：６０％ＲＨの雰囲気下に、３０分間放置した。

上記のような操作（溶液の浸漬、溶液外での放置）を５０００回繰り返し行った。
その後、各内視鏡について、接着部における外観を以下の４段階の基準に従って評価した。
◎：外観変化が認められない。
○：変色または着色がわずかに認められる。
△：変色または着色がはっきりと認められる。
×：接着部の劣化が著しく、接着による固定が不可能。または、外皮等の変形
、劣化が著しく内視鏡としての使用に適さない。
これらの結果を表２に示す。

高温高圧水蒸気耐性評価に関し、表２に示すように、実施例１〜７の電子内視鏡（本発明の内視鏡）は、いずれも、滅菌処理２００回後においても、レンズの曇りが認められなかった。これは、各レンズと支持部材との接合状態が良好に保たれ、電子内視鏡の内部への水蒸気の侵入がないことを示すものである。

これに対して、比較例の電子内視鏡は、早い段階でレンズの曇りが認められ、滅菌処理２００回後には、レンズが支持部材から脱落してしまった。

また、過酸化水素耐性評価に関し、表２から明らかなように、実施例１〜７の内視鏡は、いずれも過酸化水素に対する優れた耐性を有していた。

これに対し、比較例の内視鏡は、本発明の内視鏡に比べて過酸化水素に対する耐性に劣っていた。

本発明のレンズ接合体を備える電子内視鏡（電子スコープ）を示す全体図である。 図１に示す電子内視鏡の挿入部可撓管の先端部を示す縦断面図である。 本発明のレンズ接合体の製造方法を説明するための図（縦断面図）である。

符号の説明

１ 内視鏡
２ 挿入部可撓管
３ 操作部
３１ ハウジング
３２、３３ 操作ノブ
４ 湾曲部
４１ 節輪
４２ 網状管
４３ 外皮
５ 光源差込部
５１ 画像信号用コネクタ
５２ 光源用コネクタ
５３ ケーシング
６ 接続部可撓管
９ 先端部材
９１ 小径部
９２ 接合部位
９３ 酸化膜
１０ 接着部
１１ 撮像手段
１２ ライトガイド
１３ 平凹レンズ
１１１ 撮像素子（ＣＣＤ）
１１１１ 画像信号ケーブル
１１２ 対物レンズ系
１１２０ 対物レンズ
１１２１ 第１レンズ
１１２２ 第２レンズ
１１２３ 第３レンズ
１１２４ 第４レンズ
１１２５ 枠体
１１２６ スペーサ
１１２７ 間隔リング
１１２８ 光学フィルター
１１３ 孔部
１１３１ 先端開口

Claims (15)

1. 金属製の枠体にガラス製のレンズを接合して、レンズ接合体を得るレンズ接合体の製造方法であって、
   前記枠体における前記レンズとの接合部位に酸化膜を形成する第１の工程と、
   前記レンズを前記酸化膜に接触させた状態で、前記枠体および前記レンズのうち少なくとも前記接合部位を所定の加熱温度に加熱することにより前記枠体と前記レンズとを融着させて、レンズ接合体を得る第２の工程とを有することを特徴とするレンズ接合体の製造方法。
2. 前記第１の工程に先立って、前記枠体の前記接合部位に表面処理を行う前処理工程を有する請求項１に記載のレンズ接合体の製造方法。
3. 前記前処理工程は、前記枠体の前記接合部位を脱脂し、次いで水素処理する請求項２に記載のレンズ接合体の製造方法。
4. 前記レンズの熱膨張係数と前記枠体の熱膨張係数との差は、８０×１０^−７℃^−１以下である請求項１ないし３のいずれかに記載のレンズ接合体の製造方法。
5. 前記第１の工程にて、前記酸化膜は、前記枠体の前記接合部位を酸化することにより形成する請求項１ないし４のいずれかに記載のレンズ接合体の製造方法。
6. 前記第１の工程にて、前記酸化膜は、前記枠体の前記接合部位に別途形成する請求項１ないし４のいずれかに記載のレンズ接合体の製造方法。
7. 前記酸化膜の平均厚さは、０．０１〜２μｍである請求項１ないし６のいずれかに記載のレンズ接合体の製造方法。
8. 前記レンズを構成するガラスの転移点は、３５０〜７５０℃である請求項１ないし７のいずれかに記載のレンズ接合体の製造方法。
9. 前記枠体は、Ｆｅを含み、かつ、Ｎｉ、Ｃｏのうち少なくとも１種を成分として含んでいるものである請求項１ないし８のいずれかに記載のレンズ接合体の製造方法。
10. 前記第２の工程において、前記レンズおよび前記枠体を加熱した後に徐冷する請求項１ないし９のいずれかに記載のレンズ接合体の製造方法。
11. 前記徐冷は、前記加熱後の前記レンズおよび前記枠体を冷却速度０．１〜１５℃／分で冷却することにより行う請求項１０に記載の接合体の製造方法。
12. 請求項１ないし１１のいずれかに記載の製造方法によって得られたことを特徴とするレンズ接合体。
13. 金属製の枠体にガラス製のレンズが接合されたレンズ接合体であって、
    前記枠体は、前記枠体における前記レンズとの接合部位に酸化膜が形成され、
    前記レンズは、融着により前記酸化膜と不明確な境界面をもって接合していることを特徴とするレンズ接合体。
14. 請求項１２または１３に記載のレンズ接合体を備えることを特徴とする内視鏡。
15. 請求項１４のレンズ接合体のレンズが、平行平面板であることを特徴とする内視鏡。
    

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