JP2014039696A - 内視鏡用光源装置における回転チョッパ駆動装置 - Google Patents

内視鏡用光源装置における回転チョッパ駆動装置 Download PDF

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Abstract

【課題】モータの出力軸と回転チョッパの回転駆動軸の軸線が多少ずれていても、出力軸の振動を小さく抑えることが可能で、しかも装置全体の出力軸及び回転駆動軸の軸線方向寸法を極力小さくすることが可能な内視鏡用光源装置における回転チョッパ駆動装置を提供する。
【解決手段】光源23と受光部17の間で回転することにより、照明光を断続的に遮光する回転チョッパ40、42と、回転チョッパの回転駆動軸35と離間しながら対向する出力軸47を有するモータ45と、回転駆動軸と出力軸を接続し、出力軸の出力を回転駆動軸に伝達するフレキシブルジョイント49と、を備え、回転駆動軸が、出力軸側の端面に形成した、フレキシブルジョイントの少なくとも一部を収納する収納用凹部38と、収納用凹部内に形成した、フレキシブルジョイントと接続する接続部38aと、を備える。
【選択図】図3

Description

本発明は内視鏡用光源装置に設けた回転チョッパ駆動装置に関する。
特許文献1は内視鏡用光源装置の従来例を開示している。
この内視鏡用光源装置は、内視鏡のコネクタ部が着脱可能な接続孔を備えるケースと、ケース内に設けた光源(ランプ)と、接続孔と光源の間に位置するようにケース内に設けた回転チョッパ駆動装置と、を具備している。
回転チョッパ駆動装置としては様々な構造のものを利用することが可能であるが、その一例として図4に示すものがある(図4の回転チョッパ駆動装置は公知技術ではない)。
この回転チョッパ駆動装置は、回転チョッパ支持ブロックと、回転チョッパ支持ブロックに支持した2枚の回転チョッパ(第1回転チョッパ、第2回転チョッパ)と、回転チョッパ支持ブロックに固定状態で接続した2つのモータ(チョッパモータ、位相差モータ)と、を備えている。
回転チョッパ支持ブロックの構成部材である略円筒形状のメインステーの内周面には、前後一対のベアリングを介して第1回転駆動軸が回転可能(スラスト方向に移動不能)に支持してあり、第1回転駆動軸の先端部には、開口部を有する第1回転チョッパ(回転板)の中心部が固定してある。
回転チョッパ支持ブロックにはチョッパモータがネジにより固定してある。チョッパモータの第1出力軸は回転チョッパ支持ブロックの内部空間において、第1回転駆動軸と隙間を形成しながら対向している。さらにチョッパモータの第1出力軸と第1回転駆動軸はフレキシブルジョイントを介して互いに接続している。
回転チョッパ駆動装置はメインギヤ機構を具備しており、メインギヤ機構の構成要素であるギヤ歯車が第1回転駆動軸に固定してある。さらにメインギヤ機構は回転チョッパ支持ギヤ歯車と連係しており、この回転チョッパ支持ギヤ歯車が、第1回転チョッパと同心をなす第2回転チョッパ(回転板)の中心部に固定してある。
さらに回転チョッパ支持ブロックには位相差モータがネジにより固定してある。位相差モータの第2出力軸と回転チョッパ支持ギヤ歯車はサブギヤ機構を介して接続している。
内視鏡のコネクタ部をケースの接続孔に接続しかつ光源を点灯させた状態で、ケースに設けた操作パネルを操作することによりチョッパモータを回転させると(位相差モータは停止)、チョッパモータの回転力が第1回転駆動軸から第1回転チョッパに伝わり、かつ、メインギヤ機構及び回転チョッパ支持ギヤ歯車から第2回転チョッパに伝わる。そのため第1回転チョッパの開口部と第2回転チョッパの開口部が重なることにより形成される照明光透過孔の大きさが一定に維持された状態で、第1回転チョッパ及び第2回転チョッパが一緒に回転する。従って、2枚の回転チョッパ(及び開口部)によって、光源からコネクタ部に向かう照明光が断続的に遮光される。
一方、操作パネルを操作することによりチョッパモータ及び位相差モータを回転させると、チョッパモータの回転力に加えて、位相差モータの回転力がサブギヤ機構及び回転チョッパ支持ギヤ歯車を介して第2回転チョッパに伝わるので、第2回転チョッパの回転速度が第1回転チョッパの回転速度より速くなる。従って、第1回転チョッパと第2回転チョッパが相対回転し、照明光透過孔の大きさが変化する。このように位相差モータを利用して照明光透過孔の大きさを変化させると、コネクタ部に供給する照明光の光量が変化する。
さらにチョッパモータの第1出力軸と第1回転駆動軸をフレキシブルジョイントによって接続しているので、第1出力軸と第1回転駆動軸の軸線が互いに(僅かに)ずれていても、第1出力軸の振動を小さく抑えながら、第1出力軸の出力を第1回転駆動軸に確実に伝達できる。
なお、第1出力軸と第1回転駆動軸の軸線が(僅かに)ずれた状態で両者を直接接続した場合は、第1出力軸を回転させたときの第1出力軸の振動が大きくなってしまう。モータ本体内には第1出力軸を回転可能に支持するためのベアリングが設けてあるが、第1出力軸の振動が大きくなると、このベアリングが破損し易くなってしまう。
特開2005−287887号公報
しかし回転チョッパ駆動装置として図4のものを利用した場合は、第1回転駆動軸のチョッパモータ側の端面とチョッパモータの間にフレキシブルジョイントが位置することになるので、回転チョッパ駆動装置の(第1回転駆動軸の軸線方向の)寸法が大きくなってしまう。
例えば内視鏡用光源装置のケース内に光源や回転チョッパ駆動装置の他に様々な装置(部品)を内蔵させた結果、回転チョッパ駆動装置を設置するためのスペースが小さくなっている場合には、回転チョッパ駆動装置のケース内への取付作業が難しくなったり、ケース内に回転チョッパ駆動装置を設置できなくなる(他の部材と干渉してしまう)。
本発明は、モータの出力軸と回転チョッパの回転駆動軸の軸線が多少ずれていても、出力軸の振動を小さく抑えることが可能で、しかも装置全体の出力軸及び回転駆動軸の軸線方向寸法を極力小さくすることが可能な内視鏡用光源装置における回転チョッパ駆動装置を提供することを目的とする。
本発明の内視鏡用光源装置における回転チョッパ駆動装置は、内視鏡の受光部に対して照明光を供給する光源と上記受光部の間で回転することにより、上記照明光を断続的に遮光する回転チョッパと、該回転チョッパの回転駆動軸と離間しながら対向する出力軸を有するモータと、上記回転駆動軸と上記出力軸を接続し、上記出力軸の出力を上記回転駆動軸に伝達するフレキシブルジョイントと、を備え、上記回転駆動軸が、上記出力軸側の端面に形成した、上記フレキシブルジョイントの少なくとも一部を収納する収納用凹部と、該収納用凹部内に形成した、上記フレキシブルジョイントと接続する接続部と、を備えることを特徴としている。
上記フレキシブルジョイント全体を上記収納用凹部に収納してもよい。
本発明は、回転チョッパの回転駆動軸とモータの出力軸をフレキシブルジョイントで接続しているので、モータの出力軸と回転チョッパの回転駆動軸の軸線が多少ずれていても、出力軸の振動を小さく抑えることが可能である。
しかもフレキシブルジョイントの少なくとも一部を、回転駆動軸の端面に形成した収納用凹部に収納しているので、装置全体の(出力軸及び回転駆動軸の軸線方向の)寸法を極力小さくすることが可能である。
本発明を適用した一実施形態の光源兼画像処理装置と電子内視鏡を平面的に見た模式図である。 電子内視鏡、光源兼画像処理装置、及び、表示装置の構成を模式的に示すブロック図である。 回転チョッパ駆動装置の拡大縦断側面図である。 比較例の図3と同様の拡大縦断側面図である。
以下、図1から図3を参照しながら本発明の一実施形態について説明する。
まずは光源兼画像処理装置20に対して着脱可能な電子内視鏡10の簡単な構造について説明する。電子内視鏡10は、操作部11と、操作部11から前方に延びる挿入部12と、操作部11から挿入部12と反対側に延びるユニバーサルチューブ13と、ユニバーサルチューブ13の端部に設けたコネクタ部14と、を具備している。挿入部12の先端部には対物レンズ15と照明レンズ(図示略)が設けてある。挿入部12の前端近傍の内部には対物レンズ15の直後に位置する撮像素子16が設けてあり、撮像素子16から後方に延びる画像信号用ケーブルの後端部が、挿入部12、操作部11、及び、ユニバーサルチューブ13の内部空間を通り抜けてコネクタ部14に接続している。また、挿入部12、操作部11、ユニバーサルチューブ13、及び、コネクタ部14の内部にはライトガイドファイバ17が配設してある。ライトガイドファイバ17の前端部は上記照明レンズに接続している。
続いて電子内視鏡10に対して照明光を供給しかつ画像処理を行う光源兼画像処理装置20の詳しい構造について説明する。
光源兼画像処理装置20のケース21の側面には接続孔22が形成してある。ケース21の内部には、ランプ23(光源)、及び、接続孔22とランプ23の間に位置する集光レンズ24が配置してある。さらにケース21の内部には制御装置25と画像処理装置26が設けてあり、制御装置25はランプ23及び画像処理装置26と接続している。
図1に示すようにケース21の内部には回転チョッパ駆動装置30が設けてある。
回転チョッパ駆動装置30は、ケース21の底面に下端部を固定したベース部材31を備えている。ベース部材31の上部にはベース部材31を貫通する収納孔32が形成してある。収納孔32の内周面には略円筒形状のメインステー33が嵌合固定してある。メインステー33の円筒面からなる内周面には一対のベアリング34が設けてあり、各ベアリング34がメインステー33の内部空間を貫通する第1回転駆動軸35の外周面を回転可能に支持している(第1回転駆動軸35のスラスト方向への移動は不能)。
第1回転駆動軸35はその軸線方向位置に応じて外径を段階的に変化させる部材であり、その断面形状はいずれの位置においても円形である。第1回転駆動軸35のベアリング34によって支持された端部は最も大径の大径部36を構成しており、大径部36と反対側の端部は最も小径の先端支持部37を構成している。大径部36の端面には、第1回転駆動軸35の軸線方向に沿って先端支持部37側に延びる断面円形の収納用凹部38が凹設してある。さらに収納用凹部38の底面(先端支持部37側の端面)の中央部には先端支持部37と反対側に向かって延びる接続軸38a(接続部)が突設してある。
第1回転駆動軸35の先端支持部37にはチョッパ支持部材39が固定してあり、チョッパ支持部材39には第1回転チョッパ40の中心部が固定してある。金属製の第1回転チョッパ40は第1回転駆動軸35の軸線に対して直交する平板状部材であり、その外形形状は円形である。さらに第1回転チョッパ40には図示を省略した第1開口部(図示略)が形成してある。図1に示すように、第1回転チョッパ40の一部はランプ23と集光レンズ24を結ぶ直線上に位置する。
第1回転駆動軸35にはメインギヤ機構(図中に記載されているが、詳しい説明は省略)の構成要素であるギヤ歯車(説明略)が固定してあり、さらにメインギヤ機構にはチョッパ支持部材39と同軸をなす回転チョッパ支持ギヤ歯車41が連係している。そして回転チョッパ支持ギヤ歯車41には第2回転チョッパ42の中心部が固定してある。金属製の第2回転チョッパ42は第1回転駆動軸35の軸線に対して直交する平板状部材であり、その外形形状は円形である。さらに第2回転チョッパ42には図示を省略した第2開口部(図示略)が形成してある。図1に示すように、第2回転チョッパ42の一部はランプ23と集光レンズ24を結ぶ直線上に位置する。
ベース部材31のチョッパ支持部材39と反対側の端面には、取付板43を介してチョッパモータ45(モータ)が固定してある。チョッパモータ45は取付板43に止めネジ44を介して固定した円筒形状のモータケース46と、一端側がモータケース46内に位置しかつ他端側がモータケース46の外側に突出する第1出力軸47(出力軸)と、を具備している。図示するように第1出力軸47の上記他端部(チョッパ支持部材39側の端部)は収納孔32内に位置しており、接続軸38aと略同軸をなしている。モータケース46の内部には磁石やコイル等が内蔵してあり、コイルに電流を流すと第1出力軸47がモータケース46に対して自身の軸線周りに回転する。さらにモータケース46の内部には、第1出力軸47を回転可能に支持するベアリングが設けてある。
図3に示すように、フレキシブルジョイント49の両端部が接続軸38aと第1出力軸47にそれぞれ固定状態で接続している。図示するように、フレキシブルジョイント49全体が第1回転駆動軸35の収納用凹部38内に位置している。周知のようにフレキシブルジョイント49は、接続軸38aと第1出力軸47の軸線の(僅かな)ズレを吸収しながら、第1出力軸47の出力(回転力)を接続軸38a(第1回転駆動軸35)に伝達する機能を有している。
ベース部材31には取付板51を介して位相差モータ52が固定してある。位相差モータ52は取付板51に止めネジを介して固定した円筒形状のモータケース53と、一端側がモータケース53内に位置しかつ他端側がモータケース53の外側に突出する第2出力軸54と、を具備している。モータケース53の内部には磁石やコイル等が内蔵してあり、このコイルに電流を流すと第2出力軸54がモータケース53に対して自身の軸線周りに回転する。
第2出力軸54にはサブギヤ機構(図中に記載されているが、詳しい説明は省略)が連係しており、さらにサブギヤ機構は回転チョッパ支持ギヤ歯車41に連係している。このサブギヤ機構は、第2出力軸54が回転したときに第2出力軸54の出力(回転力)を回転チョッパ支持ギヤ歯車41に伝達するものである(第2出力軸54が回転するときもしないときも、サブギヤ機構はメインギヤ機構から回転チョッパ支持ギヤ歯車41への動力の伝達を妨げない)。
図2に示すようにチョッパモータ45及び位相差モータ52は制御装置25と接続している。さらにケース21の外面に設けた操作パネルには手動調光/自動調光選択ボタンS1と位相差モータ制御ボタンS2が設けてあり、手動調光/自動調光選択ボタンS1、及び、位相差モータ制御ボタンS2はいずれも制御装置25と接続している。
さらに図2に示すように光源兼画像処理装置20(画像処理装置26)は、光源兼画像処理装置20とは別体である表示装置56と接続している。
続いて電子内視鏡10、光源兼画像処理装置20、及び、表示装置56の動作について説明する。
電子内視鏡10のコネクタ部14を光源兼画像処理装置20の接続孔22に接続した上で、光源兼画像処理装置20のメインスイッチ(図示略)をON操作するとランプ23が点灯し、ランプ23の照明光が集光レンズ24側に向かう。さらに、このときシーソー式スイッチである手動調光/自動調光選択ボタンS1が「手動調光モード」側に押されている場合はチョッパモータ45が動作する(位相差モータ52は動作しない)。するとチョッパモータ45(第1出力軸47)の出力(回転力)がフレキシブルジョイント49を介して接続軸38aに伝わるので、第1回転駆動軸35が自身の軸線周りに回転し、第1回転駆動軸35と一体化している第1回転チョッパ40が回転する。さらに第1回転駆動軸35の回転力をメインギヤ機構及び回転チョッパ支持ギヤ歯車41を介して受ける第2回転チョッパ42が、第1回転チョッパ40と同方向に同じ速度で回転する。そのため第1回転チョッパ40の第1開口部と第2回転チョッパ42の第2開口部が重なることにより形成される照明光透過孔の大きさが一定の大きさに保持され、第1回転チョッパ40及び第2回転チョッパ42(照明光透過孔)がランプ23から集光レンズ24側に向かう照明光を断続的に遮光する。
このように第1回転チョッパ40及び第2回転チョッパ42によって調光された照明光は、集光レンズ24によって集光されながらコネクタ部14の端面(ライトガイドファイバ17の端面である受光部)に供給されるので、照明光が上記照明レンズから電子内視鏡10の外部に照射される。
術者が電子内視鏡10の挿入部12を患者の体腔内に挿入すると、対物レンズ15を透過した観察像を撮像素子16が撮像し、上記画像信号用ケーブルが撮像素子16の撮像データを画像処理装置26に送信する。画像処理装置26に送られた撮像データは画像処理装置26によって画像処理された上で表示装置56に表示される。
表示装置56に表示された画像の輝度が高すぎる場合は、光源兼画像処理装置20の位相差モータ制御ボタンS2をON操作して位相差モータ52を回転させる。するとチョッパモータ45の回転力に加えて位相差モータ52の回転力が第2回転チョッパ42に伝達されるので、第2回転チョッパ42の回転速度が第1回転チョッパ40より速くなる。そのため上記照明光透過孔の大きさが徐々に変化するので、電子内視鏡10(ライトガイドファイバ17の端面)に供給される光量が徐々に変化する。
表示装置56に表示された画像の輝度が適切な状態になったときに位相差モータ制御ボタンS2をOFF操作すると、位相差モータ52が回転を停止するので、第2回転チョッパ42の回転速度が再び第1回転チョッパ40と同じ速度になる。そのため表示装置56に表示される画像の輝度が一定(所望値)に維持される。
一方、上記操作パネルに設けた輝度設定ボタンを操作して「設定輝度」を入力した上で、手動調光/自動調光選択ボタンS1を「自動調光モード」側に切り換えると、チョッパモータ45及び位相差モータ52が回転して上記照明光透過孔の大きさが徐々に変化し、表示装置56に表示された画像の輝度が変化する。そして画像処理装置26が、撮像素子16から送られる撮像データ中の輝度信号に基づいて輝度が「設定輝度」と等しくなったと判断すると、画像処理装置26が位相差モータ52の回転を停止させ、表示装置56に表示される画像の輝度を一定(設定輝度)に維持する。
内視鏡術が終了したら光源兼画像処理装置20の上記メインスイッチをOFF操作する。するとランプ23が消灯し、さらにチョッパモータ45(及び位相差モータ52)が回転を停止する。
本実施形態の光源兼画像処理装置20は、チョッパモータ45の第1出力軸47と第1回転駆動軸35の接続軸38aをフレキシブルジョイント49で接続しているので、第1出力軸47と第1回転駆動軸35の軸線が多少ずれていても、第1出力軸47の振動を小さく抑えることが可能である。そのためモータケース46の内部に設けた(第1出力軸47を回転可能に支持するための)上記ベアリングを破損し難くすることが可能である。
しかもフレキシブルジョイント49を第1回転駆動軸35の収納用凹部38に収納しているので、(図4の構造と比べて)回転チョッパ駆動装置30全体の(第1回転駆動軸35及び第1出力軸47の軸線方向の)寸法を極力小さくすることが可能である。
以上、上記実施形態を利用して本発明を説明したが、本発明は様々な変形を施しながら実施可能である。
例えば、フレキシブルジョイント49全体ではなく、フレキシブルジョイント49の先端支持部37側の一部分のみを収納用凹部38に収納し、フレキシブルジョイント49の第1出力軸47側部分を収納用凹部38の外側に位置させてもよい。
10 電子内視鏡
11 操作部
12 挿入部
13 ユニバーサルチューブ
14 コネクタ部
15 対物レンズ
16 撮像素子
17 ライトガイドファイバ(受光部)
20 光源兼画像処理装置
21 ケース
22 接続孔
23 ランプ(光源)
24 集光レンズ
25 制御装置
26 画像処理装置
30 回転チョッパ駆動装置
31 ベース部材
32 収納孔
33 メインステー
34 ベアリング
35 第1回転駆動軸
36 大径部
37 先端支持部
38 収納用凹部
38a 接続軸(接続部)
39 チョッパ支持部材
40 第1回転チョッパ
41 回転チョッパ支持ギヤ歯車
42 第2回転チョッパ
43 取付板
44 止めネジ
45 チョッパモータ(モータ)
46 モータケース
47 第1出力軸(出力軸)
49 フレキシブルジョイント
51 取付板
52 位相差モータ
53 モータケース
54 第2出力軸
56 表示装置(ディスプレイ)
S1 手動調光/自動調光選択ボタン
S2 位相差モータ制御ボタン

Claims (2)

  1. 内視鏡の受光部に対して照明光を供給する光源と上記受光部の間で回転することにより、上記照明光を断続的に遮光する回転チョッパと、
    該回転チョッパの回転駆動軸と離間しながら対向する出力軸を有するモータと、
    上記回転駆動軸と上記出力軸を接続し、上記出力軸の出力を上記回転駆動軸に伝達するフレキシブルジョイントと、
    を備え、
    上記回転駆動軸が、
    上記出力軸側の端面に形成した、上記フレキシブルジョイントの少なくとも一部を収納する収納用凹部と、
    該収納用凹部内に形成した、上記フレキシブルジョイントと接続する接続部と、
    を備えることを特徴とする内視鏡用光源装置における回転チョッパ駆動装置。
  2. 請求項1記載の内視鏡用光源装置における回転チョッパ駆動装置において、
    上記フレキシブルジョイント全体を上記収納用凹部に収納した内視鏡用光源装置における回転チョッパ駆動装置。
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