JPH0738789A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】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、電磁シールドに適した良好な厚さに
し、これにより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できるようにす
る。 【構成】固体撮像素子１４を有し、この固体撮像素子１
４のノイズ信号となる電磁波を出力する処置機器と併用
される撮像装置において、電磁シールド層の導電率を
κ、透磁率をμ、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４０を、固体撮像素子１４の少
なくとも入射光路上に設け、これにより固体撮像素子へ
の入射光透過率を低下させることなく、固体撮像素子に
入射する電磁波が約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している。

Description

【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Ｔ
Ｖ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３００
ＫＨｚ〜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、該固体撮像素子のノ
イズ信号となる電磁波を出力する処置機器と併用される
撮像装置において、電磁シールド層の導電率をκ、透磁
率をμ、処置機器の出力信号周波数を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少なく
とも入射光路上に設け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２
８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Ｈ_Z を、 Ｈ_z ＝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】 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】 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】 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Ｂ_z 及び誘導電流ｉ_y の分布は、次式で与えら
れる。 〔数４〕 Ｂ_z ＝Ｋ₁exp｛− (ωκμ／２）^1/2 ・ｘ｝ × cos｛ωｔ− (ωκμ／２）^1/2 ・ｘ｝ ｉ_y ＝Ｋ₂exp｛− (ωκμ／２）^1/2 ・ｘ｝ × cos｛ωｔ− (ωκμ／２）^1/2 ・ｘ｝ 但し、Ｋ_{1 ,} Ｋ₂ はｘ＝０（シールド層表面）での磁界
Ｂ_z 及び誘導電流ｉ_yの値である。

【００２１】上記式からも明らかなように磁界Ｂ_z 及び
誘導電流ｉ_y 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Ｂ_z 及び誘導電流ｉ_y 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）１４
Ａ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Ｃ
ＣＤ１４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４
８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

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 23/02 Ｆ 27/14

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【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、 電磁シールド層の導電率をκ、透磁率をμ、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少なく
   とも入射光路上に設けたことを特徴とする撮像装置。
2. 【請求項２】 前記電磁シールド周波数ｆは、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請求項
   １の撮像装置。
3. 【請求項３】 前記電磁シールド層は前記固体撮像素子
   の入射光窓に蒸着され、かつ入射光窓以外に設けられた
   電磁シールド層と同電位になるように接続されているこ
   とを特徴とする請求項１又は２の撮像装置。
4. 【請求項４】 前記固体撮像素子の入射光路を除いて該
   固体撮像素子を囲繞する外周電磁シールド部材を設けこ
   とを特徴とする請求項１、２又は３の撮像装置。
5. 【請求項５】 前記外周電磁シールド部材は、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ことを特徴とする請求項４
   の撮像装置。
6. 【請求項６】 前記外周電磁シールド部材における光入
   射部に前記電磁シールド層を設け、且つ外周電磁シール
   ド部材と電磁シールド層とを同電位になるように接続し
   たことを特徴とする請求項４又は５の撮像装置。