(57)【要約】【課題】撮像素子の電源立上げ時に撮像素子のカバーガラスに結露、曇りが発生することを防止できるようにする。【解決手段】対物光学系１８に、プリズム３０とカバーガラス３１を介してＣＣＤ２０を光学的に接続する内視鏡装置において、上記ＣＣＤ２０に、電源立上げから所定時間の間、基準電圧（例えば１５Ｖ）よりも低い電圧となる発熱抑制のための抑制電圧（例えば１３．５Ｖ）を与え、その後に上記基準電圧を供給する。これにより、電源立上げ時にＣＣＤ２０とカバーガラス３１との温度差が大きくならず結露等が防止される。また、上記カバーガラス３１の近傍に周辺回路３３を配置したり、プリズム３０の裏面にヒータ３７を貼着したりして、カバーガラス３１に積極的に熱を与えることにより、ＣＣＤ２０とカバーガラス３１との温度差を更に低減する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被観察体を結像する対物光学系と、この対物光学系にカバーガラスを介して光学的に接続され、被観察体を撮像する撮像素子とを有する内視鏡装置において、
上記撮像素子に対し、電源立上げから所定時間の間、撮像素子駆動の基準電圧よりも低い電圧となる発熱抑制のための抑制電圧を供給し、その後に上記基準電圧を供給する撮像素子電源回路を設けたことを特徴とする内視鏡装置。
【請求項２】
上記カバーガラスに熱を与える発熱手段を設けたことを特徴とする請求項１記載の内視鏡装置。
【請求項３】
上記発熱手段として、上記カバーガラスに接続されたプリズム又は光学部材に、ヒータを設けたことを特徴とする請求項１又は２記載の内視鏡装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は内視鏡装置、特に撮像素子の撮像面側に配置されるカバーガラスへの結露、曇りを防止するための構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
内視鏡装置（電子内視鏡装置）は、照明光を被観察体（内）に照射し、内視鏡（スコープ）の挿入先端部に配置した対物光学系で得られる被観察体像を例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）等の固体撮像素子によって撮像することにより、被観察体の映像をモニタ画面上で観察するものである。
【０００３】
図５には、上記内視鏡装置の内視鏡先端部における撮像部の構成（下記特許文献１）が示されている。図示されるように、この内視鏡先端部には、対物光学系１とプリズム２が配置され、このプリズム２に、カバーガラス３を介してＣＣＤ４が光学的に接続されており、このカバーガラス３とＣＣＤ４の上面撮像面との間に、所定のエアーギャップ（空隙）が形成される。このＣＣＤ４は、ＣＣＤ基板５に電気的に接続されると共に、カバーガラス３の近傍に、周辺回路６を組み付けた周辺回路基板７が設けられており、このＣＣＤ基板５と周辺回路基板７には、電源線及び信号線からなる導電線８が接続される。
【０００４】
このような構成によれば、対物光学系１で結像した被観察体像がＣＣＤ４で撮像され、ＣＣＤ４からの出力信号を周辺回路６等を介してプロセッサ装置へ供給することにより、被観察体の映像がモニタ等で観察でき、そして、カバーガラス３に生じる結露を防止することが可能になる。即ち、ＣＣＤ４の駆動によってこのＣＣＤ４とカバーガラス３とに温度差が生じると、カバーガラス３の裏面（ＣＣＤ撮像面側）に結露や曇りが発生するが、カバーガラス３に近づけた上記周辺回路基板７の配置によれば、ＣＣＤ４の駆動に連動する形で周辺回路６も動作し、周辺回路６からの熱がカバーガラス３側にも伝わることになり、この結果、両者の温度差が軽減され、結露又は曇りが防止される。
【特許文献１】特開２００３‐２８４６８６号公報
【特許文献２】特開２００３‐２８２８４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記従来の図５の内視鏡装置によれば、周辺回路６で発生した熱がカバーガラス３に伝達されることにより結露防止の効果が発揮されるが、このカバーガラス３に対する周辺回路６からの熱の伝達よりも、ＣＣＤ４自体の発熱の方が早いため、ＣＣＤ４の電源立上げ時の比較的短い時間に、カバーガラス３の裏面（ＣＣＤ撮像面側）に結露や曇りが発生することがあるという問題があった。
【０００６】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、撮像素子の電源立上げ時に撮像素子のカバーガラスに結露、曇りが発生することを防止できる内視鏡装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、被観察体を結像する対物光学系と、この対物光学系にカバーガラスを介して光学的に接続され、被観察体を撮像する撮像素子とを有する内視鏡装置において、上記撮像素子に対し、電源立上げから所定時間の間、撮像素子駆動の基準電圧よりも低い電圧となる発熱抑制のための抑制電圧を供給し、その後に上記基準電圧を供給する撮像素子電源回路を設けたことを特徴とする。
請求項２の発明は、上記カバーガラスに熱を与える発熱手段を設けたことを特徴とする。
請求項３の発明は、上記発熱手段として、上記カバーガラスに接続されたプリズム又は光学部材（対物光学系の後端部材）に、ヒータを設けたことを特徴とする。
【０００８】
上記の構成によれば、例えば撮像素子が最適な電圧としての基準電圧で駆動される前に、電源立上げから例えば３０秒程度は、撮像素子駆動を駆動可能な最小電圧が抑制電圧として供給されることになり、これによって、電源立上げ時の撮像素子自体の温度上昇を従来に比べて緩やかにすることができ、カバーガラスへの結露、曇りの発生が防止される。
【０００９】
請求項２及び３の構成によれば、カバーガラスに積極的に熱を与えることにより、撮像素子の温度上昇に連動する形でカバーガラスの温度が上昇するので、撮像素子とカバーガラスとの温度差を解消することができ、特にプリズムや光学部材に設けたヒータ等の発熱手段を電源立上げと同時に動作させれば、電源立上げ時の撮像素子とカバーガラスとの温度差を確実になくし、結露、曇りの発生を良好に防止することが可能になる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の内視鏡によれば、撮像素子の電源立上げ時に、撮像素子のカバーガラスに結露や曇りが発生することを防止でき、被観察体映像の画質の劣化もなくすことが可能になるという効果がある。また、請求項２及び３の発明によれば、結露、曇りの発生防止の効果を更に高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１には、実施例に係る電子内視鏡装置の先端部に配置される撮像部の主要構成、図２には撮像部駆動回路内のＣＣＤ電源回路、図３には、電子内視鏡装置の全体の構成が示されている。図３に示されるように、電子内視鏡装置は、被観察体内に挿入される挿入部を有する内視鏡（スコープ）１０、この内視鏡１０から供給された信号につき各種の映像処理を施すプロセッサ装置１２、照明光を出力する光源装置１３及びモニタ１４等からなり、上記光源装置１３から出力される照明光は、ライトガイド１６を介して内視鏡１０の先端部（照明窓）から照射される。
【００１２】
この内視鏡１０には、その先端部に対物光学系１８及び固体撮像素子であるＣＣＤ２０が配置され、またこのＣＣＤ２０等の回路へ電源を供給すると共に映像信号読出しのための駆動信号をＣＣＤ２０に与える撮像部駆動（ＣＣＤ駆動）回路２１、上記ＣＣＤ２０の出力信号をサンプリングするＣＤＳ（相関二重サンプリング）回路２２、ＰＧＡ（可変ゲインアンプ）回路２３、Ａ／Ｄ変換器２４、これらの各回路を統括制御し、実施例では先端部撮像部（図１）の構成回路に対する電源供給の制御を実行するマイコン２５及び各種の制御データ等を格納するメモリ（ＥＥＰＲＯＭ）２６が設けられる。
【００１３】
図１において、内視鏡１０の先端部の上記対物光学系１８には、プリズム３０が接続され、このプリズム３０の下面にカバーガラス３１を介してＣＣＤ２０が配置され、このＣＣＤ２０の撮像面（上面）とカバーガラス３１との間には、エアーギャップ（例えば気密空間）が形成される。また、上記ＣＣＤ２０は、ＣＣＤ基板３２に電気的に接続され、このＣＣＤ基板３２には周辺回路３３を実装した周辺回路基板（バッファ基板）３４が接続されており、これらＣＣＤ基板３２及び周辺回路基板３４は電源線及び信号線からなる導電線３５を介して上記撮像部駆動回路２１及びＣＤＳ回路２２に接続される。実施例の上記周辺回路基板３４は、カバーガラス３１に近接した位置に配置することによって周辺回路３３から発生した熱をカバーガラス３１に与えるように構成されており、この周辺回路基板３４の周辺回路３３としては、バッファ回路を含みＣＣＤ２０からの信号の出力処理を行う回路が設けられる。
【００１４】
また、実施例では、プリズム３０の裏面に抵抗からなるヒータ３７が貼着されており、このヒータ３７も導電線３５を介して撮像部駆動回路２１へ接続されており、この撮像部駆動回路２１の電源の供給によってヒータ３７はプリズム３０を介してカバーガラス３１を暖めることができる。なお、上記プリズム３０を設けないタイプの内視鏡装置も存在するが、その場合は、対物光学系１８の後端に配置される光学部材にヒータを取り付けることになる。
【００１５】
図２には、上記撮像部駆動回路２１内に配置されたＣＣＤ電源回路が示されており、このＣＣＤ電源回路は、図示されるように、上記マイコン２５のＣＣＤ電源切換えポートから制御電圧（信号）を入力してスイッチ動作を行うアナログスイッチ（例えばＦＥＴスイッチ）３９、出力用トランジスタ４０、駆動電圧ＶＤ（１８Ｖ）を分圧するための抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３を含んで構成される。このＣＣＤ電源回路によれば、マイコン２５の制御に基づき、電源立上げ（投入）から所定時間だけ例えば約１３．５Ｖの抑制電圧を出力し、その後に約１５Ｖの基準電圧を出力することになる。
【００１６】
即ち、実施例のＣＣＤ２０を駆動する電源として、例えば最小値が１３．５Ｖ、最大値が１５．３Ｖで、最適な基準電圧として１５Ｖが推奨されている場合は、この最小電圧１３．５Ｖを発熱を抑制する抑制電圧として設定する。そして、図２の抵抗において、Ｒ１＝１．２ｋΩ、Ｒ２＝１０７０Ω、Ｒ３＝８．２ｋΩ、アナログスイッチ３９（オン時）の内部抵抗と抵抗Ｒ２との合成抵抗を１０４Ωとし、出力用トランジスタ４０のベース−エミッタ間の電圧を０．６Ｖとすると、駆動電圧ＶＤ＝１８Ｖであるから、
アナログスイッチ３９がオンしたとき、
１８÷（１２００＋１０４＋８２００）×８２００−０．６＝１４．９３（Ｖ）
の電圧が出力され、
アナログスイッチ３９がオフしたとき、
１８÷（１２００＋１０７０＋８２００）×８２００−０．６＝１３．５（Ｖ）
の電圧が出力される。
【００１７】
実施例は以上の構成からなり、図４に示されるように、内視鏡１０の電源（パワー）をオンすると（ステップ１０１）、マイコン２５はプロセッサ装置１２と通信を行い、初期化処理を実行する（ステップ１０２）。そして、次のステップ１０３では、マイコン２５のＣＣＤ電源切換えポートが１３．５Ｖ側へ切り換えられ、１３．５Ｖ設定のための制御電圧が撮像部駆動回路２１内のＣＣＤ電源回路へ供給される。これにより、図２のアナログスイッチ３９はオフし、出力用トランジスタ４０から約１３．５Ｖの抑制電圧が出力され、この抑制電圧がＣＣＤ２０へ供給される。次に、ステップ１０４では、所定時間（例えば３０秒）が経過したか否かが判定され、この所定時間が経過した後に、ステップ１０５では上記ＣＣＤ電源切換えポートが１５Ｖ側へ切り換えられ、１５Ｖ設定のための制御電圧がアナログスイッチ３９に供給される。これにより、アナログスイッチ３９はオンし、出力用トランジスタ４０から約１５Ｖの基準電圧が出力され、この基準電圧がＣＣＤ２０へ供給される。
【００１８】
このようにして、内視鏡１０又はＣＣＤ２０の電源立上げから所定時間（例えば３０秒）、抑制電圧がＣＣＤ２０に供給されることにより、ＣＣＤ２０の温度上昇を従来よりも緩やかにすることができ、この結果、電源立上げ時のカバーガラス３１とＣＣＤ２０との温度差が低減し、結露や曇りの発生を抑制することが可能になる。
【００１９】
また、実施例では、撮像部駆動回路２１から周辺回路基板３４を介して周辺回路３３へ電源が供給されると共に、ヒータ３７には例えば電源立上げ時のみ電源が供給されることになり、上記周辺回路３３の発熱とヒータ３７の発熱によってカバーガラス３１が暖められる。特に、ヒータ３７はプリズム３０を介して（空気を介さずに）カバーガラス３１の温度を即時に上げることができ、電源立上げ時のＣＣＤ２０の温度上昇に即応してカバーガラス３１を適度な温度まで上げることができ、両者の温度差を更に低減することが可能になる。
【００２０】
そして、上記ＣＣＤ２０の駆動で得られた信号は、図３のＣＤＳ回路２２にてサンプリングされ、ＰＧＡ回路２３にて増幅された後、プロセッサ装置１２へ供給され、ここで各種の映像処理が施されることにより、モニタ１４上に被観察体の映像が表示される。上述のように、電源投入時は最小電圧でＣＣＤ２０が駆動されるので、一時的に映像信号のＳ／Ｎ比が悪くなり、画質が劣化するが、この時間は短く、実際の観察時には良好な画質の被観察体が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施例に係る内視鏡装置の先端部に配置された撮像部の主要構成を示す図である。
【図２】実施例の撮像部駆動回路内のＣＣＤ電源回路の詳細な構成を示す回路図である。
【図３】実施例の内視鏡装置の全体構成を示すブロック図である。
【図４】実施例の主要動作を示すフローチャートである。
【図５】従来の内視鏡装置の撮像部の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００２２】
１，１８…対物光学系、        ２，３０…プリズム、
３，３１…カバーガラス、      ４，２０…ＣＣＤ、
６，３３…周辺回路、          １０…内視鏡、
２１…撮像部駆動回路、        ２５…マイコン、
３７…ヒータ、                ３９…アナログスイッチ、
４０…出力用トランジスタ。
【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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