(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体撮像素子と対物光学系との間にカバー部材が設けられた内視鏡の撮像装置において，
前記カバー部材近傍に発熱部材を配設し、
前記発熱部材は，前記固体撮像素子の周辺回路であり，
前記カバー部材近傍に，前記固体撮像素子の周辺回路が実装された基板を配置し，
前記基板は、前記周辺回路が実装された領域から延設された延設部を有し、
前記延設部と前記カバー部材とが接触して配置されることを特徴とする，内視鏡の撮像装置。
【請求項２】
前記基板を前記カバー部材と平行に配置し，前記延設部は、前記カバー部材の側面を囲むように配置されることを特徴とする，請求項１に記載の内視鏡の撮像装置。
【請求項３】
前記基板は，高い熱伝導率を有する部材であることを特徴とする，請求項１，又は請求項2に記載の内視鏡の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，内視鏡の撮像装置に関するものであり，特に結露防止機能を有する撮像装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
内視鏡は体腔内等に挿入される挿入部を有し，挿入部先端には観察や検査を行うための観察機構，照明機構，洗浄機構，処置具挿通チャンネル等が設けられている。
【０００３】
図５に，一般的な内視鏡の挿入部先端の斜視図を示す。挿入部１の先端には，硬質部材からなる先端部１ａが設けられ，先端部１ａは屈曲可能なアングル部１ｂに接続されている。図５に示すように，先端部１ａの先端面には，照明機構の一部である照明窓２，観察機構の一部である観察窓３，鉗子その他の処置具を挿通させる処置具挿通チャンネルの開口部４，洗浄機構の一部であるノズル５が設けられている。先端部１ａ内部には，観察窓３を有する対物レンズが設けられ，電子内視鏡の場合には，対物レンズの結像面に固体撮像素子が配設される。観察中に観察窓３が汚損した場合は，ノズル５から観察窓３に向けて，洗浄水および加圧エアを噴射して観察窓３を洗浄する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで，体腔内に挿入された挿入部の先端部は体温と同程度の温度となる。さらに，電子内視鏡の先端部内部に設けられた電子部品は，発熱のため体温より高温になりやすい。一方，洗浄水は特に加温されておらず，その温度は高くても室温程度である。このため，洗浄水が観察窓に噴射されると，挿入部先端が急激に冷却される。この時，内視鏡内部が湿気を有していると，結露による曇りが発生する。
【０００５】
上述のように，内視鏡の挿入部の先端部には度々洗浄水が噴射され，医療用内視鏡では，体腔内が観察対象となることから，内視鏡の使用環境は湿度が高い。したがって，経年変化により内視鏡内部が湿気を有することがあり，その場合，観察中に結露による曇りが発生し，観察像の画質が急激に低下する。
【０００６】
特開平１０−１４８７４５号公報では，対物レンズにおける結露防止方法が開示されている。この方法では熱伝導率の高いスペーサリングをレンズ間に配置し，レンズの結露を防いでいる。
【０００７】
しかし，結露による曇りは，対物レンズ以外の部位にも発生する。例えば，電子内視鏡では，対物レンズと固体撮像素子の間に配置されたカバーガラスに結露等が発生する。カバーガラスは固体撮像素子の撮像面を保護する機能を有し，撮像面上にマイクロレンズを配置する場合には，カバーガラスと撮像面の間にはエアギャップが設けられる。かかるエアギャップは，内視鏡製作時には気密状態にされるか，あるいは劣化防止ガスが封入されるが，経年使用に伴い湿気を有することがある。
【０００８】
観察中，固体撮像素子等の電子部品は発熱し，体温より高温になりやすく，カバーガラスの内面，すなわち撮像面に対向する面は高温になりやすい。一方，洗浄水は挿入部先端を急激に冷却し，カバーガラスの外面，すなわち対物レンズ側の面を冷却する。洗浄水等による急冷時，カバーガラスの内面と外面に温度差が生じ，エアギャップに湿気が含まれていると，カバーガラスの内面に結露による曇りが発生する。カバーガラスの内面は結像面に極めて近いため，結露が生じた場合には，得られる画像は単に視界がぼやけたものではなく，水滴が認識できるものとなり，観察性能が著しく劣化してしまう。
【０００９】
特開昭６３−２２６３３４号公報には，熱伝導率の高いパイプに固体撮像素子等を固設し，固体撮像素子等からの発熱を放熱させる方法が開示されている。しかし，かかる方法はコストがかかり，十分な効果が得られない。また，特開平７−１８４８４２号公報では観察光学系自体を加熱し，結露を防止する方法が開示されている。しかし，かかる方法では，加熱したために撮像装置が誤動作する可能性がある。
【００１０】
本発明は，このような問題に鑑みてなされたもので，その目的とするところは，撮像素子近傍の結露を防止可能な内視鏡の撮像装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために，本発明の第１の観点によれば，固体撮像素子と対物光学系との間にカバー部材が設けられた内視鏡の撮像装置において，前記カバー部材近傍に発熱部材を配設し，前記発熱部材は，前記固体撮像素子の周辺回路であり，前記カバー部材近傍に，前記固体撮像素子の周辺回路が実装された基板を配置し，前記基板は、前記周辺回路が実装された領域から延設された延設部を有し、前記延設部と前記カバー部材とが接触して配置されることを特徴とする内視鏡の撮像装置が提供される。かかる構成によれば，カバー部材の外面は発熱部材である周辺回路からの熱を，基板の延設部から直接受けることができる。よって，挿入部先端が急冷された時にも，カバー部材の内面と外面の温度差を軽減でき，結露の発生を防ぐことができる。
【００１２】
このとき，発熱部材は，固体撮像素子の周辺回路とすることも可能である。ここで，固体撮像素子の周辺回路とは，例えば，固体撮像素子を駆動する回路や，固体撮像素子からの出力信号の処理する回路等が考えられる。観察中，周辺回路は作動し，発熱する。カバー部材の外面はこの周辺回路からの熱を受けることができる。よって，挿入部先端が急冷された時にも，カバー部材の内面と外面の温度差を軽減でき，結露の発生を防ぐことができる。周辺回路の発熱を利用するため，新たに結露防止用の部材を設ける必要が無い。
【００１３】
また、前記基板を前記カバー部材と平行に配置し，前記延設部は、前記カバー部材の側面を囲むように配置されるものであってもよい。かかる構成によれば、周辺回路からの発熱を効率よく伝導できる。また，このときカバー部材近傍に，固体撮像素子の周辺回路に接続され，かつ高い熱伝導率を有する部材としての前記基板を配置させることも可能である。カバー部材の外面は周辺回路からの熱を熱伝導率の高い部材を介して受けることができる。よって，挿入部先端が急冷された時にも，カバー部材の内面と外面の温度差を軽減でき，結露の発生を防ぐことができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下，図面に基づいて本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお，以下の説明及び添付図面において，略同一の機能及び構成を有する構成要素については，同一符号を付すことにより，重複説明を省略する。
【００１５】
図１は，本発明の第１の実施の形態に係る内視鏡の撮像装置の構造を示す図である。なお，図１は撮像装置を側方向から見た図であり，エアギャップ近傍のカバーガラス，ＣＣＤ等は断面図として描かれている。この撮像装置は内視鏡の挿入部先端の観察機構に設けられる。
【００１６】
対物光学系９は，鏡胴１０の内部に複数のレンズが組み込まれ，その先端に，挿入部の先端面に位置する観察窓３を有し，基端にプリズム１２が接続されている。プリズム１２は，略直角三角形状の側面形状を有し，光路を折り曲げる機能を有する。その直角に隣接する２辺のうち１辺が鏡胴１０と接続され，他の１辺がカバーガラス１４に接続されている。
【００１７】
基板２２に設けられた凹部２２ａには固体撮像素子であるＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）１６が実装されている。ＣＣＤ１６の撮像面が鏡胴１０の結像面と一致するよう配置されている。ＣＣＤ１６の撮像面上には不図示の色フィルタやマイクロレンズが設けられている。カバーガラス１４は，ＣＣＤ１６の撮像面に対向するよう配置されている。カバーガラス１４はＣＣＤ１６の撮像面を覆うカバー部材であり，ＣＣＤ１６を保護する機能を有する。ＣＣＤ１６の周辺の複数箇所には電極として導体リード１８が設けられ，基板２２に圧着されている。
【００１８】
カバーガラス１４の外面，すなわちプリズム１２側の面はプリズムと密着しているが，カバーガラス１４の内面，すなわちＣＣＤ１６と対向する面はＣＣＤ１６と密着していない。カバーガラス１４の内面とＣＣＤ１６の間は導体リード１８の高さ分だけ間隔を有し，エアギャップ２０を構成している。カバーガラス１４の側方の外周から導体リード１８にわたり，エアギャップ２０を気密状態にするよう接着剤２４が塗布されている。なお，エアギャップ２０に劣化防止用ガスを封入してもよい。
【００１９】
図１に示すように，カバーガラス１４の近傍上方には，周辺回路２６と周辺回路２６が実装された基板２８が配置されている。周辺回路２６は，ここではＣＣＤ１６からの出力信号を処理する回路であるが，周辺回路２６の機能はこれに限定されるものではなく，例えばＣＣＤを駆動する回路であってもよい。基板２２と基板２８にはそれぞれ配線２３，２９が接続されており，これらは不図示の信号処理装置に接続される。
【００２０】
上記構成の撮像装置が挿入部先端に設けられた内視鏡を用いて観察する場合について説明する。挿入部が体腔内等に挿入され，観察窓３を通して得られた観察像は鏡胴１０によりＣＣＤ１６の撮像面上に結像される。ＣＣＤ１６は光電変換を行い，信号が出力される。この際に，ＣＣＤ１６は発熱する。内視鏡の挿入部先端は体腔内では体温と同程度の温度であるが，ＣＣＤ１６は発熱のために体温より高温となる。エアギャップ２０内は高温となり，カバーガラス１４の内面もまた高温になる。また，ＣＣＤ１６から出力された信号が処理される際に，周辺回路２６も発熱し，体温より高温となる。
【００２１】
一方，観察中に観察窓３に汚物が付着すると，観察窓３に向けて洗浄水が噴射される。洗浄水は特に加温されておらず，その温度は高くても室温程度である。このため，洗浄水が観察窓に噴射されると，挿入部先端が急激に冷却される。挿入部先端に設けられた鏡胴１０，プリズム１２が急冷され，それに接続されたカバーガラス１４も急冷されるところであるが，周辺回路２６があるために，これは回避される。
【００２２】
周辺回路２６の作動中，カバーガラス１４の外面は，その上方に配置された周辺回路２６からの発熱を絶えず受けることができるため，カバーガラス１４の温度が急激に低下することはない。よって，本実施の形態では，挿入部先端の急冷時においても，カバーガラス１４の内面と外面とで大きな温度差が生じることはない。
【００２３】
医療用内視鏡の使用環境は多湿であるため，エアギャップ２０は経年変化して湿気を含むようになることが多い。本実施の形態によれば，カバーガラス１４の内面と外面との温度差を従来に比べ大幅に低減できるため，エアギャップ２０が湿気を含んでいる場合でも，カバーガラス１４の内面に結露による曇りが生じることはない。よって，本実施の形態によれば，カバーガラス１４の内面の結露による曇りを防止でき，安定した画像を提供できる。
【００２４】
上記例では，エアギャップ２０は気密状態であるとしたが，エアギャップ２０が気密構造を有していない場合でも，同様の効果が得られる。また，本実施の形態では，温度差を低減するために，ＣＣＤ１６の周辺回路２６を用いていることから，以下のような効果が得られる。
【００２５】
電源投入等のＣＣＤ１６の駆動に付随した電気的要因による急激な温度変化が起こった場合でも，ＣＣＤ１６の駆動に連動して周辺回路１６が作動するため，カバーガラス１４の内面の結露による曇りを防ぐことができる。さらに，信号処理用の周辺回路２６を発熱部材として兼用しているため，結露防止用の新たな部材を設ける必要がなく，コスト的にも有利である。
【００２６】
図２，図３を参照して，本発明の第２の実施の形態に係る内視鏡の撮像装置について説明する。図２は，本撮像装置を側方向から見た図であり，図１同様，エアギャップ近傍のカバーガラス，ＣＣＤ等は断面図として描かれている。図３は本撮像装置の上面図である。本実施の形態では，周辺回路２６が実装された基板の形状，配置が第１の実施の形態と異なる。以下，この点に注目して説明を行い，重複する部分の説明は省略する。
【００２７】
カバーガラス１４の近傍上方に配置された周辺回路２６は延長基板３８に実装されている。延長基板３８は，周辺回路２６が実装された領域から延設された延設部３８ａを有する。延設部３８ａは図３に示すようにカバーガラス１４の３方の周囲を囲むように略コの字形の形状を有し，カバーガラス１４の側方向に配置されている。延長基板３８は熱伝導率の高い部材から構成されており，周辺回路２６からの発熱を効率よく伝導できる。なお，延長基板３８の形状は上記例に限定するものではなく，別の形状でもよい。
【００２８】
本実施の形態によれば，カバーガラス１４の外面は，周辺回路２６からの発熱を，周辺回路２６および延長基板３８の延設部３８ａから受けることができる。よって，挿入部先端の急冷時においても，カバーガラス１４の内面と外面との温度差を大幅に低減することができ，第１の実施の形態と同様に，カバーガラス１４の内面の結露による曇りを防止し，安定した画像の提供が可能である。
【００２９】
また，本実施の形態では，延設部３８ａを設けているため，カバーガラス１４は局部からではなくその周囲から広範囲にわたり熱を受けることができる。これにより，カバーガラス１４における温度の均一性を向上できる。さらに，カバーガラス１４のごく近傍には，必ずしも周辺回路２６を配置する必要はなく，周辺回路２６に接続された延長基板３８の延設部３８ａが配置されていればよいため，設計の自由度が向上する。
【００３０】
図４は，本発明の第３の実施の形態に係る内視鏡の撮像装置の構造を示す図である。図４は，本撮像装置を側方向から見た図であり，図１同様，エアギャップ近傍のカバーガラス，ＣＣＤ等は断面図として描かれている。本実施の形態では，第２の実施の形態の周辺回路２６に代わり，発熱部材としてのヒーター４８が設けられている。周辺回路２６は別の場所に配置されており，図４では図示されていない。以下，この点に注目して説明を行い，重複する部分の説明は省略する。
【００３１】
ヒーター４８は延長基板３８の延設部３８ａに設けられている。ヒーター４８は不図示の制御装置に接続されており，その発熱量は制御装置により制御可能である。本実施の形態によれば，カバーガラス１４の外面はヒーター４８から熱を受けることができ，挿入部先端の急冷時においても，カバーガラス１４の内面と外面との温度差を大幅に低減することができる。
【００３２】
したがって，第１の実施の形態と同様に，カバーガラス１４の内面の結露による曇りを防止し，安定した画像の提供が可能である。また，制御装置により，カバーガラス１４の受ける熱量を調節することができる。
【００３３】
以上，添付図面を参照しながら本発明にかかる好適な実施形態について説明したが，本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において，各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００３４】
【発明の効果】
以上，詳細に説明したように本発明によれば，内視鏡の挿入部先端の撮像装置において撮像素子近傍の結露による曇りを防止し，安定した画像を供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第1の実施の形態に係る撮像装置の構造を示す図である。
【図２】  本発明の第２の実施の形態に係る撮像装置の構造を示す図である。
【図３】  本発明の第２の実施の形態に係る撮像装置の上面図である。
【図４】  本発明の第３の実施の形態に係る撮像装置の構造を示す図である。
【図５】  一般的な内視鏡の挿入部先端の斜視図である。
【符号の説明】
１        挿入部
３        観察窓
９        対物光学系
１０        鏡胴
１２        プリズム
１４        カバーガラス
１６        ＣＣＤ
１８        導体リード
２０        エアギャップ
２２，２８        基板
２２ａ        凹部
２３，２９        配線
２４        接着剤
２６        周辺回路
３８        延長基板
３８ａ        延設部
４８        ヒーター
【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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