(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体撮像素子を有し、該固体撮像素子の出力信号に電磁波ノイズを誘起させる処置機器と併用される撮像装置において、
前記固体撮像素子への入射光路となる開口部を除いて該固体撮像素子を囲繞し、前記処置機器において使用される電気信号の周波数以下の周波数に対しても電磁シールドする外周電磁シールド部材を設け、
電磁シールド層の導電率をκ、透磁率をμ、前記処置機器において使用される電気信号の周波数である電磁シールド周波数をｆとすると、電磁シールド層の厚みｘが、次式、
（２／ωκμ）1/2 ≦ｘ
但し、ω＝２πｆ
を満たす電磁シールド層を、前記固体撮像素子の入射光窓及び該固体撮像素子の基板を含む表面全体に蒸着し、前記電磁シールド層と前記外周電磁シールド部材とを同電位になるように接続したことを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は撮像装置に係り、特に固体撮像素子を有し、かつ固体撮像素子の出力信号に電磁波ノイズを誘起させる処置機器と併用される撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の撮像装置としては、高周波焼灼電源装置やＹＡＧレーザ装置等と併用される電子内視鏡装置がある。
一般に、電子内視鏡の挿入部先端には撮像レンズ及び固体撮像素子（ＣＣＤ）等が設けられており、観察像は撮像レンズを介してＣＣＤに結像され、ここで光電変換される。光電変換された観察像を示す電気信号は、プロセッサで適宜信号処理されたのちモニタＴＶに出力される。これによりモニタＴＶに観察像を表示させることができる。
【０００３】
一方、従来から上記モニタＴＶに映し出された画像を見ながら、電子内視鏡の処置具挿通チャンネルに高周波止血具、高周波スネア、高周波ナイフ等の高周波処置具を挿入し、高周波焼灼電源装置から高周波処置具に高周波電流を流することにより患部の止血／カット等の治療が行われている。例えば、止血治療をする場合には、高周波焼灼電源装置から高周波止血具に３００ＫＨｚ〜５ＭＨｚ  の範囲の高周波電流を間欠的に流すようにしている。
【０００４】
しかし、止血治療中に高周波止血具の先端の導線部及び患部を流れる高周波電流による電磁波のエネルギがＣＣＤとその周辺回路に加わり、ＣＣＤ出力信号にノイズ信号として重畳されるため、モニタＴＶの画像が著しく低下するという問題があった。
従来、これを防ぐために挿入部先端や、ＣＣＤとその周辺回路を電磁シールドしており、特にＣＣＤの受光面にも光透過性を有する電磁シールド層を設け、ＣＣＤ全体を電磁シールドするようにしたものもある（特開平５−５６９１６号公報）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記特開平５−５６９１６号公報に記載されている電磁シールド層の厚さは、光の透過率が最適となるような所定の厚さとしている。しかしながら、光も電磁波の一種であり、光の透過率が最適になるように電磁シールド層の厚さを決定したのでは、電磁シールドの効果がなくなるという問題がある。
【０００６】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、固体撮像素子への入射光透過率を低下させることなく、効率良くノイズを防止することができ、電磁波を発生する高周波電流等を用いた処置中にも良好な画像を見ることができる撮像装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記目的を達成するために、固体撮像素子を有し、該固体撮像素子の出力信号に電磁波ノイズを誘起させる処置機器と併用される撮像装置において、前記固体撮像素子への入射光路となる開口部を除いて該固体撮像素子を囲繞し、前記処置機器において使用される電気信号の周波数以下の周波数に対しても電磁シールドする外周電磁シールド部材を設け、電磁シールド層の導電率をκ、透磁率をμ、前記処置機器において使用される電気信号の周波数である電磁シールド周波数をｆとすると、電磁シールド層の厚みｘが、次式、
（２／ωκμ）1/2 ≦ｘ
但し、ω＝２πｆ
を満たす電磁シールド層を、前記固体撮像素子の入射光窓及び該固体撮像素子の基板を含む表面全体に蒸着し、前記電磁シールド層と前記外周電磁シールド部材とを同電位になるように接続したことを特徴としている。
【０００８】
【作用】
本発明によれば、電磁シールド層の厚みｘが、次式、
（２／ωκμ）１／２  ≦ｘ
を満たすように電磁シールド層を設けるようにしたため、固体撮像素子に入射する電磁波エネルギが約１／３よりも小さくなるように電磁シールドすることができるようになる。これにより、電磁波が発生される高周波電流等を用いた処置中における画質の低下を抑制することができる。
【０００９】
【実施例】
以下添付図面に従って本発明に係る撮像装置の好ましい実施例を詳説する。
図１は本発明に係る撮像装置が適用された電子内視鏡装置の第１実施例を示す全体構成図であり、高周波焼灼電源装置を用いて止血治療を行っている場合に関して示している。
【００１０】
この電子内視鏡装置の挿入部先端１０には、撮像レンズ１２、プリズム１３及びＣＣＤ１４が配設されており、撮像レンズ１２は、ライトガイド１６及びレンズ１８を介して照明された患部２０を撮像し、これをプリズム１３を介してＣＣＤ１４の受光部に結像し、ＣＣＤ１４は入射光を光電変換してＣＣＤ出力をケーブル２２を介してプロセッサ（図示せず）に出力する。
【００１１】
プロセッサはＣＣＤ１４を駆動制御する信号をケーブル２２を介してＣＣＤ１４に出力するとともに、ＣＣＤ１４から出力されるＣＣＤ出力信号をケーブル２２を介して入力し、これを信号処理して映像信号を生成し、この映像信号を図示しないモニタＴＶに出力する。これにより、モニタＴＶには患部２０の画像が映し出される。
【００１２】
一方、高周波止血具２４は内視鏡の処置具挿通チャンネル２６に挿入され、この高周波止血具２４の先端は、上述したモニタＴＶに映し出された画像を見ながら挿入部先端１０からは患部２０に向けて延出される。また、高周波止血具２４は、高周波焼灼電源装置２８と電気的に接続されている。
高周波焼灼電源装置２８は、フットスイッチ３０が操作されると、止血又はカットの治療内容に応じた３００ＫＨｚ〜５ＭＨｚ  の高周波の止血／カット動作信号を高周波処置具に出力する。尚、３２は電極プレート、３４は絶縁体である。
【００１３】
さて、止血処置時には、高周波焼灼電源装置２８から高周波止血具２４、人体に流れる高周波電流によって挿入部先端１０の全域に電磁波が伝播する。この電磁波はＣＣＤ１４やケーブル２２に対するノイズ信号となるが、ＣＣＤ１４やケーブル２２には、ノイズ信号が入らないように、挿入部先端１０には、ＣＣＤ１４の入射光路を除いてＣＣＤ１４等を囲繞する外周電磁シールド部材３６が設けられており、また、ケーブル２２はその周囲にシールド外皮線３８が設けれている。尚、外周電磁シールド部材３６は、例えば６０Ｈｚ  以上の電磁波をシールドできるように設計されている。
【００１４】
更に、ＣＣＤ１４の入射光窓を含む表面全体は、電磁シールド層４０によって被覆されている。また、上記外周電磁シールド部材３６及び電磁シールド層４０は、それぞれケーブル２２のシールド外皮線３８と同電位になるように電気的に接続されている。
次に、上記電磁シールド層４０の詳細について説明する。
【００１５】
まず、上記高周波電流にともなう電磁波がＣＣＤ１４の入射光窓に形成される電磁シールド層４０に入射する場合について考える。
いま、電磁波が電磁シールド層の任意の微小平面に入射する直前の電磁シールド層に平行な磁界ＨＺ  を、
Ｈｚ  ＝Ｈ０  ｅｘｐ  （ｊωｔ）
とする。ここで、ω＝２πｆであり、ｆは高周波電流の周波数である。また、電磁シールド層内でも磁界はＺ成分のみとする。
【００１６】
一方、電磁シールド層（導体）内の電流密度（ベクトルｉ）と、磁界の強さ（ベクトルＨ）は、次式の関係がある。
【００１７】
【数１】
0003590907.tif 000002
ここで、κ，μはそれぞれ電磁シールド層の導電率及び透磁率であり、ベクトルＥ，Ｂはそれぞれ電界及び磁束密度である。
【００１８】
上記式から下記の２式が得られる。
【００１９】
【数２】
0003590907.tif 000003
電磁シールド層内の位置で定まる電流と磁束密度分布は、次式となる。
【００２０】
【数３】
0003590907.tif 000004
この関係式により、電磁シールド層４０の厚み（ｘ）方向の磁界Ｂｚ  及び誘導電流ｉｙ  の分布は、次式で与えられる。
〔数４〕
Ｂｚ  ＝Ｋ１ｅｘｐ｛−  （ωκμ／２）１／２  ・ｘ｝×  ｃｏｓ｛ωｔ−  （ωκμ／２）１／２  ・ｘ｝
ｉｙ  ＝Ｋ２ｅｘｐ｛−  （ωκμ／２）１／２  ・ｘ｝×  ｃｏｓ｛ωｔ−  （ωκμ／２）１／２  ・ｘ｝
但し、Ｋ１ ，  Ｋ２  はｘ＝０（シールド層表面）での磁界Ｂｚ  及び誘導電流ｉｙ  の値である。
【００２１】
上記式からも明らかなように磁界Ｂｚ  及び誘導電流ｉｙ  の値は、シールド層の厚みｘが大きくなるにしたがって指数関数的に減衰し、厚みｘが、次式、
（２／ωκμ）１／２  ≦ｘ
を満たすようにすると、磁界Ｂｚ  及び誘導電流ｉｙ  の値は、１／ｅ  （≒０．３６８）以下に減衰することになる。
【００２２】
また、上記シールド層の厚みｘを決定するためのパラメータとして、減衰すべき周波数ｆ（＝ω／２π）があるが、この周波数ｆを、例えば３００ＫＨｚとすると、それ以上の周波数の高周波電流、即ち、高周波焼灼電源装置２８から発生される使用範囲の高周波電流（３００ＫＨｚ〜５ＭＨｚ  ）に対しても充分目的を達成することができる。
【００２３】
図２は図１の要部拡大図である。
同図に示すように、ＣＣＤ１４の入射光窓（カバーガラス）１４Ａ及びＣＣＤ基板１４Ｂを含む表面全体が電磁シールド層４０によって被覆されているが、入射光窓１４Ａの表面には、透明ネサ膜（例えば、Ｃｕ，Ｉｎ又はその酸化膜）を用いる。
【００２４】
尚、１ＭＨｚ  程度の高周波電流に対しては、シールド層の厚さは、非磁性部材を用いると、数ミクロン〜数十ミクロン程度となり、入射光透過率を考慮して決めることになる。即ち、入射光窓１４Ａに蒸着されるシールド層の厚さｘは、上記不等式を満たすように選定する必要があるが、その上限の厚みは、光の透過率を規定する厚みによって規制される。
【００２５】
一方、入射光窓１４Ａ以外のシールド層の厚みは、数十ミクロン〜数百ミクロン又は、上記不等式を考慮しつつ多少厚めにする。尚、入射光窓１４Ａのシールド層と、それ以外のシールド層とは同電位になるように電気的に接続されている。
このように外周電磁シールド部材３６を設けるとともに、入射光窓１４等を含むＣＣＤ１４の表面全体を電磁シールド層４０で被覆することにより、光電変換部の高周波焼灼電源装置２８からの高周波電流による電磁波に対して良好な電磁シールドが達成できる。
【００２６】
尚、上記第１実施例では、外周電磁シールド部材３６によって二重にシールドしているが、本発明はこれに限らず、外周電磁シールド部材３６を取り除いてもよく、この場合には挿入部先端１０の細径化を図ることができる。
図３は本発明の第２実施例を示す要部構成図である。尚、図２と共通する部分には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００２７】
この第２実施例では、図３に示すようにＣＣＤ１４等には電磁シールド層を設けずに、外周電磁シールド部材３６の前面開口部分に透明ガラス４２を配設し、この透明ガラス４２上に、前記ＣＣＤ１４の入射光窓１４Ａに蒸着したシールド層と同様な電磁シールド層４４が蒸着されている。また、この電磁シールド層４４は外周電磁シールド部材３６と同電位になるように電気的に接続されている。
【００２８】
尚、第２実施例において、ＣＣＤ１４の入射光窓１４Ａを除く表面を第１実施例と同様に電磁シールド層で被覆するようにしてもよい。
図４は本発明の第３実施例を示す要部構成図である。尚、図３と共通する部分には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
この第３実施例は、図３の透明ガラス４２の代わりにプリズム４６を利用するようにした点で、第２実施例と相違する。即ち、このプリズム４６は、その入射面が外周電磁シールド部材３６の前面開口部分まで延出しており、このプリズム４６の入射面上に電磁シールド層４８が蒸着されている。また、この電磁シールド層４８は外周電磁シールド部材３６と同電位になるように電気的に接続されている。
【００２９】
尚、本発明は電子内視鏡装置に限らず、例えば、溶接作業を行う機器等にも適用でき、要は固体撮像素子からの信号に基づいて被写体をモニタＴＶに表示し、その画像を見ながら高周波電流等を使用して作業を行うものであれば、如何なるものにも適用できる。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る撮像装置によれば、固体撮像素子の表面及び又は周囲全体を電磁シールドするとともに、少なくとも固体撮像素子の入射光路上に設けられる電磁シールド層の厚さを、処置中に発生する高周波電流の周波数に応じた好適な厚さにしたため、固体撮像素子等を介してＴＶ画面に表示される画像上のノイズを大幅に低減することができる。特に、固体撮像素子への入射光透過率を低下させることなく、効率良くノイズを防止することができる。また、固体撮像素子の表面を電磁シールド層で被覆するとともに、外周電磁シールド部材で固体撮像素子等を囲繞して二重シールド構造にすることにより、６０Ｈｚ  等の低周波数ノイズにも対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明に係る撮像装置が適用された電子内視鏡装置の第１実施例を示す全体構成図である。
【図２】図２は図１の要部拡大図である。
【図３】図３は本発明の第２実施例を示す要部構成図である。
【図４】図４は本発明の第３実施例を示す要部構成図である。
【符号の説明】
１０…挿入部先端
１２…撮像レンズ
１３、４６…プリズム
１４…ＣＣＤ
１４Ａ…入射光窓（カバーガラス）
１４Ｂ…ＣＣＤ基板
２０…患部
２２…ケーブル
２４…高周波止血具
２６…処置具挿通チャンネル
２８…高周波焼灼電源装置
３６…外周電磁シールド部材
３８…シールド外皮線
４０、４４、４８…電磁シールド層
４４…透明ガラス
【図１】
0003590907.tif 000005
【図２】
0003590907.tif 000006
【図３】
0003590907.tif 000007
【図４】
0003590907.tif 000008