JP3270106B2 - 内視鏡装置 - Google Patents

内視鏡装置

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JP3270106B2
JP3270106B2 JP11180992A JP11180992A JP3270106B2 JP 3270106 B2 JP3270106 B2 JP 3270106B2 JP 11180992 A JP11180992 A JP 11180992A JP 11180992 A JP11180992 A JP 11180992A JP 3270106 B2 JP3270106 B2 JP 3270106B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、固体撮像素子等の撮像
手段を具備した内視鏡装置の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】近年になって、挿入部の先端部に固体撮
像素子等を内蔵した電子内視鏡装置が、医療や工業等の
分野において狭空間の観察用として用いられる様になっ
てきている。
【0003】代表的な電子内視鏡装置としては、特開平
2−21838号公報に記載される先行技術例が挙げら
れる。この公報では、撮像素子にモザイクフィルタを取
り付けた電子内視鏡装置と、R、G、B(レッド、グリ
ーン、ブルー)の照明光のもとでモノクロ撮像素子より
信号を得る面順次電子内視鏡装置とを例示しており、前
記両内視鏡装置はそれぞれ個別の装置となっている。
【0004】さらに近年になって、電子内視鏡装置は、
高画質の画像を得ることに加えてインテリジェント化が
図られている。このインテリジェント化された電子内視
鏡装置の例としては特開平2−244021号公報に記
載される複数の撮像素子を用いた三次元測定装置や、特
開平3−37028号公報に記載される内視鏡先端部の
重力方向を指示できる装置が挙げられる。しかしこれら
三次元測定機能や内視鏡先端部の重力方向を指示できる
機能を用いるためには、ユーザーはそれぞれ専用の電子
内視鏡装置を所有する必要があった。
【0005】こうして、ユーザーは複数の観察手段を要
する場合、各観察手段に対応した内視鏡装置を複数持つ
必要があった。また、技術の進歩等により、改良された
撮像素子等を用いた内視鏡装置を要する場合、新たな内
視鏡装置を購入する必要があった。これは、先端部から
の観察信号をモニタを介して観察し必要な情報を得ると
いう機能の共通性から判断すると、装置の数も増え経済
性の悪いものであった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】前述したように従来の
技術では、各種機能に応じた内視鏡をその機能毎用意す
る必要があった。
【0007】本発明は、これらの事情に鑑みてなされた
もので、各々の機能に応じた個別の内視鏡を用意するこ
とを不要として、一台で観察機能と付加機能を得ること
ができる内視鏡装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項1に係る
内視鏡装置は、被検対象内部に挿入可能な挿入部と、こ
の挿入部の先端部に着脱自在に接続可能であって、対物
光学系とこの対物光学系によって結像される光学像を光
電変換する撮像手段を有する第1のモジュールと、この
第1のモジュールと前記挿入部の先端部との間に着脱自
在に接続可能で、接続したときに付加機能を生じさせる
第2のモジュールとを備えたことを特徴としている。本
発明の請求項2に係る内視鏡装置は、前記第2のモジュ
ールが前記撮像手段からの出力信号を増幅する増幅回路
を備えたことを特徴としている。本発明の請求項3に係
る内視鏡装置は、前記第2のモジュールが重力検知セン
サを備えたことを特徴としている。
【0009】
【作用】この構成で、対物光学系とこの対物光学系によ
って結像される光学像を光電変換する撮像手段を有する
第1のモジュールを、挿入部の先端部に着脱自在に接続
できる以外に、付加機能を有する第2のモジュールを、
前記第1のモジュールと挿入部の先端部との間に着脱自
在に接続することができる。
【0010】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。図1ないし図3は本発明の第1実施例に係り、図
1は全体の概略図、図2は第1実施例における構成説明
図、図3は挿入部先端部と先端モジュールの断面の説明
図である。
【0011】図1に示されるように、内視鏡1は、操作
部2の先端側から前方へ細長な挿入部3を延設し、この
挿入部3の先端部4には、先端モジュール5が着脱自在
に取り付けられるようになっている。前記操作部2は外
周側面からライトガイドケーブル6を延出し、このライ
トガイドケーブル6の先端にはライトガイドコネクタ7
を備えている。ライトガイドコネクタ7は光源装置8に
接続するようになっており、照明光が光源装置8より供
給される。また前記操作部2の外周側面にはカメラコン
トロールユニットモジュール(以下CCUモジュールと
略す)9が着脱自在に接続されるようになっており、こ
のCCUモジュール9からは観察映像信号である標準T
V信号がモニタ10に出力され、モニタ10に観察画像
を表示する。
【0012】前記光源装置8によって供給された照明光
は、図2に示されるように、ライトガイドコネクタ7か
ら挿入部先端部4にかけて配設されたライトガイド18
により伝送され、先端モジュール5内に配設された照明
光学系11により前方の被写体に照射される。照明され
た被写体の像は、対物光学系12によって、絞り13で
最適な露光量と被写界深度とに調節されてから、焦点面
に配設されたモザイク撮像方式である固体撮像素子14
に結像される。この固体撮像素子14は、内視鏡を挿通
された信号線15と、電気接点19を介して接続される
ようになっている。
【0013】前記CCUモジュール9は、駆動パルス発
生回路16と映像信号処理回路17とを内蔵する。この
駆動パルス発生回路16により発せられた駆動信号は、
内視鏡内を挿通された駆動パルス線15aにより先端部
に向けて送られ、電気接点19を介して先端モジュール
5内の固体撮像素子14を駆動させる。固体撮像素子1
4より出力された撮像素子出力は電気接点19と信号線
15を介してCCUモジュール9内の映像信号処理回路
17に入力されて、標準TV信号に変換される。
【0014】尚、図3において、先端モジュール5は、
点線矢印の部分より先端部4と着脱する構造となってい
る。また、内視鏡内の信号線の内、未使用の信号線はN
Cと図示してある。
【0015】また、本実施例ではCCUモジュール9は
操作部2の外周側面に接続されるが、信号線15をライ
トガイドケーブル6まで延設してライトガイドコネクタ
7を介して接続しても良い。
【0016】第1実施例における構成で、例えばより高
画素の固体撮像素子を内蔵した新しい先端モジュール
と、それに対応する新しいCCUモジュールとに交換す
ることができる。これにより内視鏡装置の残りの部分は
全く交換することなしに、新しい高画素で高解像度の電
子内視鏡装置を、最小限の変更でユーザーに提供するこ
とが可能となる。
【0017】図4は第2実施例に係り、構成説明図であ
る。この第2実施例で前述の第1実施例と異なるところ
は、次の点である。
【0018】第2実施例では、先端部4と先端モジュー
ル5との間に、増感モジュール25が接続される。増感
モジュール25は、固体撮像素子14からの出力信号を
増幅する増幅回路26と、ライトガイド18により伝送
された照明光を中継する中継光学系27とより構成され
る。
【0019】駆動パルス発生回路16より発生した駆動
パルスは、内視鏡内の駆動パルス線15aを通り、増感
モジュール25内の信号線を介し、先端モジュール5に
伝達される。駆動信号を受けた固体撮像素子14は撮像
素子出力を増感モジュール25内の増幅回路26に伝達
し、この増幅回路26は撮像素子出力をレベル増幅す
る。増感モジュール25でレベル増幅された撮像素子出
力は、CCUモジュール9に伝達され、標準TV信号と
してモニタ10に出力される。
【0020】本第2実施例における構成では、前記第1
実施例で示した構成に加えて、先端部に増感モジュール
25を追加して映像信号を増幅することにより、十分に
照明光の届かない等の低照度における観察を実現するこ
とができる。ここでは、今まで観察が不可能であった低
照度環境下の撮像を、単に先端部にモジュールを1つ追
加することで可能としている点が優れている。
【0021】図5は第3実施例に係り、構成説明図であ
る。この第3実施例で前述の第1及び第2実施例と異な
るところは、次の点である。
【0022】先端部4には着脱可能な先端モジュール5
aが接続され、操作部2には面順次撮像用のCCUモジ
ュール9aが接続される。先端モジュール5aは、対物
光学系12と、絞り13と、モノクロ型の固体撮像素子
14aと、照明光学系11と、照明光学系の前後または
途中に存するカラー液晶プレート31とを内蔵してい
る。また、CCUモジュール9aは、駆動パルス発生回
路16aと、映像信号処理回路17aと、前記カラー液
晶プレート31を駆動するカラー液晶ドライバー32と
を内蔵する。
【0023】ライトガイド18により導かれた照明光
は、先端モジュール5a内の照明光学系11に、この照
明光学系11の途中に存在するカラー液晶プレート31
を透過して導かれ、被写体を照射する。カラー液晶プレ
ート31は、図5(b)に示す様に、R、G、Bの透過
光を得る微細なフィルタアレイになっている。カラー液
晶プレート31は、CCUモジュール9a内のカラー液
晶ドライバー32により、フィールドごとに透過光を
R、G、Bそれぞれ順次に切り替えるように動作する。
図5(b)において、R透過時には、図中の斜線部のR
フィルタ部分の液晶のみ作用させて、R透過光を照明光
として射出する。G透過時、B透過時にも同様に、斜線
で図示した液晶のみ作用させて、G透過光、B透過光を
フィールド周期ごとに射出する。
【0024】フィールド周期ごとにR、G、Bそれぞれ
の照明光を得て、モノクロ固体撮像素子14aは、撮像
素子出力をCCUモジュール9aの映像信号処理回路1
7aに導く。映像信号処理回路17aは、面順次撮像方
式に対応した映像信号処理を行って、標準TV信号を出
力する。
【0025】尚、本第3実施例では、第1及び第2実施
例中で使用していなかった内視鏡中の信号線を、カラー
液晶ドライバー32の駆動信号線として用いている。先
端部に装着する先端モジュール5を面順次撮像対応型の
先端モジュール5aに、また、CCUモジュール9を面
順次撮像対応型の先CCUモジュール9aに変更するこ
とにより、第1及び第2実施例で共通に使用した内視鏡
の部分を利用している。これにより、1本の内視鏡挿入
部をそのまま共通に使用して、モザイク撮像型電子内視
鏡装置と、面順次撮像型電子内視鏡装置を構築すること
ができる。
【0026】また、CCUモジュール9a内に具備する
駆動パルス発生回路16aは、従来技術、特開平2−2
1838号公報の実施例に示す様な、面順次型撮像の駆
動パルス発生回路である。同様に、映像信号処理回路1
7aは特開平2−21838号公報に例示される面順次
型の映像信号処理回路である。
【0027】尚、図示はしないが、カラー液晶プレート
に加えて新たに、もしくは、R、G、Bの色素子に変え
て、赤外光を透過する微小フィルタまたは紫外光のみ透
過する微小フィルタを設けることにより、特殊光観察可
能な先端モジュールも構成することができる。
【0028】本第3実施例ではCCUモジュール9aは
操作部2の外周側面に接続されるが、信号線15をライ
トガイドケーブル6まで延設してライトガイドコネクタ
7を介して接続しても良い。
【0029】以上に述べたように、先端モジュールを交
換し、この先端モジュールに対応するCCUモジュール
を交換することにより、内視鏡部分は共通なままで複数
の撮像方式が採用可能となるものであり、ユーザーにと
って利用範囲が広がるものとなる。
【0030】図6は第4実施例に係り、構成説明図であ
る。この第4実施例で前述の第1ないし第3実施例と異
なるところは、次の点である。
【0031】本第4実施例では、内視鏡の先端部2と先
端モジュール5との間に重力センサモジュール35を接
続する。この重力センサモジュール35内には、照明光
を中継する中継光学系27と特開平3−37028号公
報に示されるような重力検知センサ37が内蔵されてい
る。また、第1実施例中で未使用の信号線は、重力方向
検知装置36に接続されるようになっている。
【0032】本第4実施例における構成で、重力センサ
モジュール35内の重力検知センサ37が重力方向を指
示する信号を出力し、この出力信号は内視鏡内の信号線
を介して重力方向検知装置36に入力される。重力方向
検知装置36は観察画面のどの方向が重力方向であるか
指示する信号を作り出し、この重力指示信号と映像信号
処理回路17からの標準TV信号とを画像合成装置38
で合成する。合成された画像信号はモニタ10に出力さ
れ、例えば図6(b)に示すように、モニタ画面上に、
観察画像に対して、どの方向が重力方向であるかを矢印
等で示す。
【0033】尚、本第4実施例ではCCUモジュール9
及び重力方向検知装置36は操作部2の外周側面に接続
されるが、少なくともどちらか一方を、信号線15をラ
イトガイドケーブル6まで延設してライトガイドコネク
タ7を介して接続しても良い。
【0034】図7は第5実施例に係り、構成説明図であ
る。この第5実施例で前述の第1ないし第4実施例と異
なるところは、次の点である。
【0035】画像処理装置41は特開平2−24402
1号公報に示されるような複眼式の三次元測定装置であ
る。内視鏡の先端部4にイメージャーセレクトモジュー
ル42が装着される。イメージャーセレクトモジュール
42には、さらに、先端モジュール5と先端モジュール
5bとが同時に装着される。この先端モジュール5b
は、対物光学系12と、絞り13と、固体撮像素子14
とを内蔵する。イメージャーセレクトモジュール42
は、先端モジュール5または先端モジュール5bのどち
らかを選択して動作させるためのスイッチSW1とSW
2とを具備し、照明光を中継する中継光学系27を具備
する。
【0036】本第5実施例における構成で、CCUモジ
ュール9bの駆動パルス発生回路16より発生した駆動
信号は、イメージャーセレクトモジュール42のSW1
に入力される。SW1はフィールド判別信号(FLD)
により、フィールドごとに駆動信号を入力する先端モジ
ュールを切り換える。つまり、先端モジュール5と先端
モジュール5bがフィールドごとに交互に動作する。イ
メージャーセレクトモジュール42内のSW2では、先
端モジュール5と先端モジュール5bより出力される撮
像素子出力を選択して、CCUモジュール9b内の映像
信号処理回路17へ伝達する。映像信号処理回路17は
フィールドごとに先端モジュール5と先端モジュール5
bの映像を、標準TV信号に変換する。これは、一つの
被写体を先端モジュール5及び先端モジュール5bの視
差ある条件で撮像することになり、特開平2−2440
21で例示するステレオ内視鏡と同様のサンプル画像を
得ることができる。
【0037】尚、本第5実施例ではCCUモジュール9
bは操作部2の外周側面に接続されるが、信号線15を
ライトガイドケーブル6まで延設してライトガイドコネ
クタ7を介して接続しても良い。
【0038】図8は第6実施例に係り、構成説明図であ
る。この第6実施例で前述の第1ないし第5実施例と異
なるところは、次の点である。
【0039】図8においてCCUモジュール9は、第1
実施例のものと同一である。CCUモジュール9に内視
鏡1cは接続されている。さらに内視鏡1cの先端部4
に着脱自在な先端モジュール5cが接続されている。ま
た、内視鏡1cには、ランプ駆動回路45を含むランプ
電源モジュール46が接続されている。また、内視鏡1
cの内部にはランプ駆動線47が配線されている。先端
モジュール5c内には、先端照明ランプ48と、その照
明光を射出する照明光学系11が配設されている。
【0040】本第6実施例における構成では、照明方法
が先端モジュール5c内に設けられた先端照明ランプ4
8により行う点が、今まで述べてきた第1ないし第5実
施例とは異なる点である。このために、内視鏡1c内に
は照明光を光学的に伝達するライトガイド束のかわり
に、ランプ駆動線47が配線されている。内視鏡1cに
は、ランプ電源モジュール46が接続されており、ラン
プ照明のための電源回路であるランプ駆動回路45が電
気接点により接続されている。
【0041】本第6実施例の構成で、光源装置を必要と
せずに内視鏡にランプ照明のための簡単で小型なランプ
電源モジュール(小型のDCバッテリーパックなど)を
採用できることから、電子内視鏡装置を、コンパクトに
携帯性を良くすることができる。
【0042】尚、本第6実施例ではCCUモジュール9
及びランプ電源モジュール46は操作部2の外周側面に
接続されるが、少なくともどちらか一方を、信号線15
をライトガイドケーブル6まで延設してライトガイドコ
ネクタ7を介して接続しても良い。
【0043】また、第1ないし第5実施例において、内
視鏡1の代わりに内視鏡1cを用いて、第1ないし第5
実施例で例示したのと同様の機能を持つ内視鏡装置を構
築することができる。
【0044】ところで、図9について説明する。光源装
置100内に設けられたランプ102、103は、ラン
プ電流検知回路115を介して、ランプ点灯装置101
により点灯する。ランプ102、103の光はハーフミ
ラー104により合成され、レンズ105を介して内視
鏡106のライトガイド107に入射する。入射した光
は内視鏡106の先端まで伝導され被検査物113a、
113b,…を照明する。
【0045】内視鏡106の先端には図示しない対物レ
ンズがあり、図示しないイメージガイド、接眼レンズに
より被検査物113内部の映像が接眼部に結像される。
その像は、内視鏡接眼部に取り付けられたTVカメラ1
08により電気信号に変換された後カメラコントロール
ユニット109に送られ、さらに画像処理装置110
で、例えば2値化等の処理がなされ、判定装置111に
入力される。
【0046】上記判定装置111は被検査物113の内
部に異物、汚れ等がないかの判定をし、もし異物等が発
見された場合は、振り分け器112にコントロール信号
が出力され、図示しない不良品箱に被検査物は振り分け
られる。
【0047】被検査物113は搬送器114により移動
され、順次検査される。また、搬送器114は搬送器駆
動回路116により駆動される。
【0048】以上のような形で次々と検査がなされる
が、以下ランプがフィラメント切れなどで消灯してしま
った場合の動作について説明する。ランプ102、10
3は並列接続されているので、2個のランプが点灯して
いる時にランプ電流検知回路115に流れる電流を2と
すると、片方のランプがフィラメント切れを起こした場
合のランプ電流は1、2個のランプのフィラメントが切
れた場合のランプ電流は0となる。ランプ電流検知回路
115が1個のランプのフィラメント切れを検知した場
合は、その信号がカメラコントロールユニット109に
入力され、ゲインが2倍に設定される。また、2個のラ
ンプのフィラメント切れが検知された場合は、その信号
が搬送器駆動回路116に送られ搬送は停止される。
尚、判定装置111と搬送器駆動回路116のタイミン
グは、タイミングコントロール回路117により同期が
とられるようになっている。
【0049】図9に説明した構成により、次に述べる効
果がある。定格寿命が100時間のランプを例に取り説
明すると、従来、自動検査ラインに用いられる光源はラ
ンプが1個のみであったため、100時間ごとにランプ
を確実に交換する必要があり、また中には100時間以
下でフィラメント切れを起こすランプもあり、頻繁にラ
ンプ交換をする必要があった。しかし、上記で説明した
構成によれば、100時間以内に2つのランプがフィラ
メント切れを起こす確率はきわめて低いので、100時
間ごとにランプを交換すれば良い。また万が一、2つの
ランプともフィラメント切れを起こした場合は、検査を
停止させるように構成してあるので、無検査のまま被検
査物が搬送されるということはない。
【0050】図10について説明する。この図10の構
成において、前出図9の構成と異なるのは次の点であ
る。
【0051】図10における光源装置では、102、1
03のランプに対して、各々ランプ点灯装置101a、
101bと、ランプ電流検知回路115a,115bと
を設けてある。ランプ電流検知回路115a,115b
は、ランプ電流が0になった時、論理ハイ(high)
を出力するようになっており、図示のようにランプ電流
検知回路115a,115bの出力は各々ADN回路1
18と、OR回路119とに入力される。AND回路1
18は2入力ともにhighの時、言い替えれば2つの
ランプがフィラメント切れを起こした時に、搬送器駆動
回路116を停止する。また、OR回路119は、2入
力のうち少なくとも1つがhighの時、言い替えれば
少なくとも1つのランプがフィラメント切れを起こした
時に、カメラコントロールユニット109を制御してゲ
インを2倍に設定する。
【0052】図11について説明する。この図11にお
いて、前出図9および図10と異なるのは次の点であ
る。
【0053】ターレット128には、複数のランプ1
02a,102b,…を取り付けており、ターレット
128はモーター129により回転するようになってい
る。モーター129はモーター駆動回路130により回
転制御される。
【0054】ランプ点灯装置101は、ランプ電流検知
回路115と、ブラシ131と、図12に示されるター
レット128上に設けられた配線パターン132とを
介して光軸上にあるランプ102aと接続されるように
なっている。この構成により、光軸上のランプ102a
が点灯するようになっている。
【0055】ランプ電流検知回路115がランプ102
aのフィラメント切れを検知すると、その信号はモータ
ー駆動回路130に入力され、モーター129はターレ
ット128を一定角度回転させ、光軸上に移動してき
たランプ102bが点灯する。
【0056】前記ターレット128は非導電性材質で
出来ており、その表面には図12に図示されるように配
線パターン132が設けられている。ランプ点灯装置1
01の出力は、ランプ電流検知回路115とブラシ13
1とを介して伝送され、ブラシ131はターレット
28上の配線パターン132に押圧されて通電状態であ
るため、光軸上のランプは点灯する。
【0057】図11に説明した構成により、ランプがフ
ィラメント切れを起こすと自動的にランプを切り替える
ようにしているため、例えばターレット板に6個のラン
プを取り付けるように構成した場合、ランプ交換のため
に自動検査ラインを停止させる頻度を著しく低減させる
ことができる。また、無検査のまま被検査物を搬送する
こともない。
【0058】尚、図9ないし図11に説明した構成例で
は、内視鏡106の接眼部にTVカメラ108を取り付
けたが、スコープ先端部にCCD等を有するビデオ内視
鏡により構成しても、同様の機能を達成することができ
る。また、ランプはフィラメントを有するものを用いた
が、キセノンランプ等の放電灯を用いても同様に構成す
ることができる。
【0059】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、各
々の機能に応じた個別の内視鏡を用意することを不要と
して、一台で観察機能と付加機能を得ることができると
いった効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1ないし図3は本発明の第1実施例に係り、
図1は全体の概略図
【図2】第1実施例における構成説明図
【図3】挿入部先端部と先端モジュールの断面の説明図
【図4】第2実施例の構成説明図
【図5】第3実施例の構成説明図
【図6】第4実施例の構成説明図
【図7】第5実施例の構成説明図
【図8】第6実施例の構成説明図
【図9】ランプを2つ用いた場合の自動検査ラインの説
明図
【図10】図9における自動検査ラインの別構成例の説
明図
【図11】ターレットを用いた場合の自動検査ライン
の説明図
【図12】ターレットの構成説明図
【符号の説明】
4…先端部 5…先端モジュール 12…対物光学系 14…固体撮像素子 15…信号線 16…CCUモジュール 25…増感モジュール 35…重力センサモジュール 42…イメージャーセレクトモジュール 46…ランプ電源モジュール
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI H04N 7/18 H04N 7/18 M (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02B 23/24 A61B 1/00 300 A61B 1/04 372 G02B 23/26 H04N 7/18

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被検対象内部に挿入可能な挿入部と、 この挿入部の先端部に着脱自在に接続可能であって、
    物光学系とこの対物光学系によって結像される光学像を
    光電変換する撮像手段を有する第1のモジュールと、この第1の モジュールと前記挿入部の先端部との間に着
    脱自在に接続可能で、接続したときに付加機能を生じさ
    せる第2のモジュールと、 を備えたことを特徴とする内視鏡装置。
  2. 【請求項2】 前記第2のモジュールは前記撮像手段か
    らの出力信号を増幅する増幅回路を備えたことを特徴と
    する請求項1記載の内視鏡装置。
  3. 【請求項3】 前記第2のモジュールは重力検知センサ
    を備えたことを特徴とする請求項1記載の内視鏡装置。
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