JP3312766B2 - 電子内視鏡装置 - Google Patents

電子内視鏡装置

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JP3312766B2
JP3312766B2 JP07246893A JP7246893A JP3312766B2 JP 3312766 B2 JP3312766 B2 JP 3312766B2 JP 07246893 A JP07246893 A JP 07246893A JP 7246893 A JP7246893 A JP 7246893A JP 3312766 B2 JP3312766 B2 JP 3312766B2
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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、異なる種類の撮像素子
を各々の先端部に有した複数の電子内視鏡が使用可能な
電子内視鏡装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、体腔内臓器の観察、もしくは必要
に応じて処置を行うことの出来る内視鏡が広く普及して
いる。それらの内視鏡として、特に最近は、挿入部先端
に固体撮像素子を備え、ライトガイドを介して照明した
患部を撮像して、モニタに表示する、いわゆる電子内視
鏡装置も数多く使用されている。
【0003】固体撮像素子には、特開昭62一1159
85号公報に示されるインターライン転送方式電荷結合
素子(以下、IT一CCD)や、特開昭61−2121
号公報に示されるフレーム転送方式電荷結合素子(以
下、FT一CCD)、特開昭60−77730号公報に
示されるライン転送方式電荷結合素子(以下、LT一C
CD)等があり、以下の特徴を有する。
【0004】IT‐CCDは、図10(b)に示すよう
に、オプティカルブラック部99と、複数の感光部10
0と、遮光した垂直転送路兼用の蓄積部101と、水平
転送部102とを有している。被写体の光学像は、感光
部100に結像され、光電変換されて電荷として1フィ
ールド期間蓄積される。蓄積電荷は垂直ブランキング期
間の短い時間に1度に垂直転送部101に読みだされ、
水平ブランキング期間の短い時間毎に水平転送部102
に順次転送されるとともに水平走査に同期して読みださ
れる。この方式は、光電変換した電荷を非常に短い時間
で、遮光した垂直転送路兼用の蓄積部に転送できるた
め、電荷読みだしのために遮光期間を設ける必要が無
く、また、転送時の入射光の影響も無視できる利点を有
する。
【0005】FT−CCDは、図10(c)に示すよう
に、感光部103と遮光した電荷蓄積部104と水平転
送部105を有している。被写体の光学像は感光部10
3に結像され、光電変換れて電荷として1フィールド
期間蓄積・保持される。感光部103に保持された電荷
は、垂直ブランキング期間の短い時間に電荷蓄積部10
4に転送され、水平ブランキング期間の短い時間に水平
転送部105に順次転送されて、水平走査に同期して読
出される。この方式は、光電変換した電荷を短い時間
で、遮光した専用の蓄積部に転送できるため、電荷読み
出しのために遮光期間を設ける必要がなく、スメアが発
生し難い利点を有する。
【0006】LT−CCDは、図10(a)に示すよう
に、垂直転送路兼用の感光部106と水平転送部107
を有している。被写体の光学像は所定の露光期間に感光
部106に結像され、光電変換されて電荷として蓄積・
保持れる。蓄積電荷は所定の遮光期間に1ラインずつ
順次水平転送部107に転送され、水平走査に同期して
読み出される。この方式は、感光部と垂直転送部、蓄積
部を兼用しているため、開口率が大きく、素子自体の寸
法を非常に小さくできる利点を有する。
【0007】電子内視鏡の先端部に実装される固体撮像
素子は、その電子内視鏡の仕様に合わせて、上述の特徴
を考慮して決定される。
【0008】また、固体撮像素子を用いたカラー撮像方
式には、大きく分けて2種類あり、その特徴からそれぞ
れ同時方式、面順次方式と呼ばれている。
【0009】同時方式は、撮像面に色フィルターを張り
付けたカラー撮像素子を用いて白色光で照明した被写体
を撮像し、画素毎に異なる色成分を検出するもので、後
段の信号処理回路で輝度成分、色成分を分離して標準T
V信号に変換する方式である。被写体の照明に特殊な光
源を必要とせず、動きのある被写体に対して色ズレが
じないなどの利点を有する。
【0010】面順次方式は、モノクロの撮像素子を用
い、被写体を異なる色成分の光で順次照明してカラー撮
像するものである。通常、照明光源としてRGB面順次
照明手段が用いられる。モノクロの固体撮像素子を用い
るため、撮像ヘッドを小型にできる、画像の色再現性を
光源側で調整できる、などの利点を有する。
【0011】したがって、撮像方式も、その電子内視鏡
の仕様に合わせて、上述の特徴を考慮して最適に選ばれ
る。
【0012】以上述べたように、固体撮像素子およびカ
ラー撮像方法は、それらの組み合わせも含めると多種多
様であり、開発される電子内視鏡の種類も多様化してい
る。そこで本出願人は、特開平1−259833号公報
において、LT一CCDを使用した電子内視鏡とIT−
CCDを使用した電子内視鏡を共通の本体装置に接続し
て使用可能な電子内視鏡装置を提案している。また、特
開昭63−220836号公報において、面順次方式の
電子内視鏡と同時方式の電子内視鏡を共通の本体装置に
接続して使用可能な電子内視鏡装置を提案している。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の電子内視鏡装置は、固体撮像素子の種類に応じて、あ
るいは撮像方式の種類に応じて、必要な信号線の種類、
数、極性などがが異なる複数の電子内視鏡を同一の本体
装置に接続して使用可能とした場合に生ずる、種々の問
題点を解決するものではなかった。
【0014】すなわち、例えば、同一の本体装置に異な
る電子内視鏡につなぎ替えても、短絡や過電圧、過電流
による回路故障などが起こらないように、内視鏡に依っ
て極性、レベルが異なる信号や電源、GNDはピンを別
々に設ける等の工夫が必要で、結果として、内視鏡コネ
クタ部分のピン数が増加し、形状が大きくなり、原価も
高くなっていた。
【0015】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
であり、撮像手段や撮像方法の異なる複数種類の電子内
視鏡に対して、共通に使用することのできる、安価で小
型の電子内視鏡装置を提供することを目的としている。
【0016】
【課題を解決するための手段及び作用】本発明による電
子内視鏡装置は、異なる種類の撮像素子を各々の先端部
に有した、機械的に同一な接続手段を有する複数の種類
の電子内視鏡が選択的に接続可能な電子内視鏡装置であ
って複数の接続端子を有し前記複数の種類の電子内視
鏡を選択的に接続するための電気的接続手段と前記電
気的接続手段を介して入力された前記複数の種類の電子
内視鏡からの撮像信号を信号処理する信号処理手段と、
前記電気的接続手段の各端子と接続され、この各端子よ
り入出力する信号を切り換えて前記信号処理手段に入出
力する切り換え手段と、前記内視鏡との接続を検知する
接続検知手段と前記接続検知手段の検知結果に応じ
て、接続された前記電子内視鏡の種類を判別する判別手
段と前記判別手段で判別された前記電子内視鏡の種類
に応じて、前記電気的接続手段の各端子と前記信号処理
手段との電気的接続を所定の順序で切り換えるように前
記切り換え手段を制御する制御手段とを備えたことを特
徴としまた、前記判別手段は、該判別手段により、接
続された前記電子内視鏡の種類が判別されるまでは、前
記電気的接続手段の各端子と前記信号処理手段との接続
を開放状態となるように前記切り換え手段を制御するこ
とを特徴とする
【0017】
【実施例】以下、図面を参照しながら本発明の実施例に
ついて述べる。
【0018】図1ないし図は、本発明の第1実施例に
係わり、図1は本発明の電子内視鏡装置の第1実施例の
構成を示す構成図、図2は図1の内視鏡(B)の撮像素
子の種類を説明する説明図、図3は図1の信号ケーブル
のコネクタの接続ピンの配置を示す配置図、図4は図1
の信号経路切り換え手段及び信号切り換え手段の具体的
な構成を示す構成図、図5は図1の内視鏡識別手段の構
成を示すブロック図、図6は図5の内視鏡判別回路の構
成を示す回路図、図7は図6の内視鏡判別回路の信号タ
イミングを示すタイミングチャート、図8は図5の信号
経路切り換えシーケンス制御回路のシーケンス制御の流
れを示すフローチャートである。
【0019】第1実施例の電子内視鏡装置1は、図1に
示すように、異なる撮像素子が実装された、複数種類、
例えば、電子内視鏡(以下、単に内視鏡)(A)2、内
視鏡(B)3が接続される共通の光源装置4及び信号処
理装置5を備えて構成される。
【0020】前記光源装置4は、白色光を供給するラン
プ6と、このランプの点灯を制御するランプ駆動制御7
と、ランプ6の光を内視鏡(A)2あるいは内視鏡
(B)3のライトガイド8端面に集光するための光学系
9と、ランプ6から光学系9への光量を調節するための
絞り10を制御する絞り制御手段11と、モータ12に
より回転され撮像方式に応じて照明光路中に挿脱される
面順次照明光発生用の回転フィルタ13と、前記モータ
12の回転制御を行う回転フィルタ制御手段14とを備
えている。
【0021】内視鏡(A)2は、所定の第1の撮像方式
で撮像する、例えば、IT−CCDであるCCD(A)
15が実装された電子内視鏡であり、撮像方式、CCD
種類あるいは内視鏡の光学的、構造的仕様に応じたID
を発生するID手段16を有している。また、内視鏡操
作部17には、図示しないアングル操作スイッチ、吸引
や送気・送水を操作するスイッチ、前記光源装置4及び
信号処理装置5の動作を制御するための内視鏡スイッチ
等のSW18が設けられている。
【0022】内視鏡(B)3は、所定の第2の撮像方式
で撮像する、図2に示すような複数種類のLT−CCD
(a),(b),(c)のいずれかのCCD(B)19
が実装された複数の電子内鏡であり、他は内視鏡(A)
2と同様に構成されている。尚、内視鏡(B)3は、第
1の撮像方式とCCD(B)19の組み合わせ、あるい
は第2の撮像方式とCCD(A)15の組み合わせであ
ってもよい。
【0023】図1に戻り、前記信号処理装置5は、第
1、第2の撮像方式に対応して信号処理する信号処理手
段(A)20及び信号処理手段(B)21と、CCD
(A)15、CCD(B)19に対応して駆動制御する
CCD駆動手段(A)22及びCCD駆動手段(B)2
3と、内視鏡(A)2、内視鏡(B)3のID手段16
からのIDにより内視鏡を識別する内視鏡識別手段24
と、内視鏡識別手段24の結果に基づいて信号処理手段
(A)20と信号処理手段(B)21との切り換え及び
複数のCCD駆動手段(A)22とCCD駆動手段
(B)23との切り換えを行う信号切り換え手段(A)
25と、内視鏡識別手段24の結果に基づいて信号処理
手段(A)20の出力と信号処理手段(B)21の出力
との切り換え行い映像信号をモニタ26に出力する信号
切り換え手段(B)27とを備え、適応的に切り換えら
れて動作するように構成されている。
【0024】また、内視鏡(A)2、内視鏡(B)3に
着脱自在に接続される信号ケーブル28のコネクタ29
が接続される信号処理装置5の信号接続部30と、信号
切り換え手段(A)25との間には信号径路切り換え手
段31が設けられており、この信号径路切り換え手段3
1は、内視鏡を接続し直したときに、内視鏡識別手段2
4の識別結果に基づいて、信号接続部30の複数の接続
端子それぞれを後段の信号処理手段(A)20及び信号
処理手段(B)21及びCCD駆動手段(A)22及び
CCD駆動手段(B)23の複数の入出力信号に割り付
け、所定の順序で接続するように動作するようになって
いる。
【0025】前記コネクタ29は、図3に示すように複
数の接続ピン(n番目のピンをPnと記す)より構成さ
れ、各接続ピンに接続される信号は、内視鏡の種類によ
り異なり、表1に示されるようになっている。
【0026】
【表1】 即ち具体的には、図4に示すように、図3の接続ピンに
対応して設けられた信号接続部29の複数の接続端子に
対して、内視鏡識別手段24の識別結果により信号接続
部29の接続端子の信号経路を切り換える前記信号経路
切り換え手段31と、同じく内視鏡識別手段24の識別
結果により信号経路切り換え手段31の出力を信号処理
手段(A)20及び信号処理手段(B)21及びCCD
駆動手段(A)22及びCCD駆動手段(B)23に切
り換え接続する前記信号切り換え手段(A)25とから
構成されている。
【0027】例えば、接続ピンP16は、内視鏡(A)
2の電源ピン、接続ピンP27は内視鏡(B)3の電源
ピンなので、内視鏡識別手段24により内視鏡が接続さ
れ種類が識別されると、その識別結果に基づいて電源ピ
ンの接続がなされる。このとき、内視鏡の種類が判別さ
れるまでの間は、接続端子は何れの信号経路にも接続さ
れず、解放状態で保持される。
【0028】また、内視鏡(A)2では、CCD出力信
号(VOUT)を接続ピンP3、信号GND(VDM
Y)を接続ピンP4に割り当てているが、内視鏡(B)
3では、CCDの2つの出力信号(VOUT1,VOU
T2)を接続ピンP3,P4に、信号GND(VDM
Y)を接続ピンP5に割り当てている。従って、内視鏡
が接続されると、内視鏡識別手段24の出力に基づい
て、信号経路切り換え手段31で信号の割当を変更し、
信号切り換え手段(A)25によりそれぞれ対応する信
号処理手段5に入力される。
【0029】さらに、CCD駆動信号についても同様で
ある。例えば、接続ピンP8は、内視鏡(A)2ではリ
セット信号(ΦR)に相当し、内視鏡(B)3ではブル
ーミング抑圧信号(ΦAB)に相当する。従って、内視
鏡接続時、内視鏡識別手段24により内視鏡の種類が確
定するまでは信号経路切り換え手段31は解放状態で、
識別結果が出力されると、それに基づいて信号切り換え
手段(A)25が切り換えられて、CCD駆動手段
(A)22あるいはCCD駆動手段(B)23の所定の
出力に接続される。
【0030】前記内視鏡識別手段24は、図5に示すよ
うに、所定の接続端子からの信号が直接入力される内視
鏡接続検知回路41と、内視鏡の種類を判別する内視鏡
判別回路42と、この内視鏡判別回路42の判別結果に
基づいて信号経路切り換えシーケンスを制御する信号経
路切り換えシーケンス制御回路43と、シーケンス情報
を記億するシーケンスメモリ回路44によって構成され
ている。
【0031】内視鏡接続検知回路41は、内視鏡が信号
処理装置の接続端子に接続されるか、もしくは離脱した
ことを検知して内視鏡判別回路42に出力する。内視鏡
判別回路42は内視鏡の接続が検知されると、前記所定
の接続端子の状態に基づいて内視鏡の種類を判別して、
信号経路切り換えシーケンス制御回路43に結果を出力
する。また、内視鏡判別回路42は、内視鏡の離脱が検
知された場合にも、その結果を信号経路切り換えシーケ
ンス制御回路43に出力する。
【0032】前記内視鏡識別手段24では、内視鏡
(B)3が図2に示すような画素数の異なる複数種のバ
リエーションを有しているので、その種類の別は、ID
信号であるCJD1(ピン番号P29)、CJD2(ピ
ン番号P21)により行う。内視鏡(A)2と内視鏡
(B)3が信号処理装置5に共通のコネクク29により
接続されるため、接続された時点で、まず、接続された
内視鏡が内視鏡(A)2なのか内視鏡(B)3なのかを
判別し、内視鏡(A)2であればそれに適合するように
信号径路切り換え手段31をシーケンス制御する。接続
されたのが内視鏡(B)3であれば、さらにCJDl、
およびCJD2ピンのGNDとのオープン/ショートを
判断して、図2の何れのLT−CCD(a),(b),
(c)かを判断した後、信号経路切り換え手段31をシ
ーケンス制御する。同様に図示しない第3の内視鏡
(C)に対しても識別しシーケンス制御する。
【0033】具体的な前記内視鏡識別手段24では、図
6に示すように、コネクタのピンP29は、内視鏡
(A)ではCCDの駆動信号ΦVlの入力端子に接続さ
れており(表1参照)、数百〜千数百pFの容量を有し
ている。また、内視鏡(B)では、ピンP29はCJD
lに対応してGNDピンとショート、またはオープンに
なっている。いま、内視鏡が接続されると内視鏡接続検
知回路41から信号(d)が入力されスイッチ51が閉
じ、定電流回路52から供給される電流はコンデンサC
に充電されると共に、スイッチ51を介してコネクタピ
ンP29にも導かれる。この定電流回路52とコンデン
サCからなる時定数回路は、モノマルチ53の時定数入
力端子に接続されており、モノマルチ53は図示しない
制御回路からの判別開始指示信号(a)にトリガされ
て、コンデンサCとピンP29に接続される容量に応じ
たパルス幅の信号(b)を出力する。ー方、判別開始指
示信号(a)は別のモノマルチ54をトリガし、スイッ
チ41が閉じない場合のモノマルチ53と同じかやや広
いパルス幅の信号(c)を出力する。信号(b)はラッ
チ55のデータ入力に、信号(c)はラッチ55のクロ
ック入力にそれぞれ接続されており、信号(b)が信号
(c)の立ち上がりエッジでラッチされて信号(e)と
して出力される。従って、コネクタピンP29に容量5
0の負荷が接続された場合は、信号(b)のパルス幅が
広くなる(このときの信号を信号(b’))ので信号
(e)はH(このときの信号を信号(e’))になり、
ピンP29がオープンまたはショートの場合には、信号
(e)はLになるので、この信号(e)(あるいは
(e’))により内視鏡(A)2、内視鏡(B)3、あ
るいは図示しない第3の内視鏡(C)の何れの内視鏡が
接続されたかが判別される。この信号(e)とCJD
l、CJD2に基づいて、信号経路切り換え手段31及
び信号切り換え手段(A)を切り換える。そして内視鏡
識別手段24は、表2に示すように、内視鏡(A)2、
内視鏡(B)3を識別する。また、そのときの各信号の
タイミングを図7に示す。
【0034】
【表2】 図5に戻り、信号経路切り換えシーケンス制御回路43
は、内視鏡判別回路42からの信号に基づいて、シーケ
ンスメモリ回路44に格納された所定のシーケンス情報
を読みだし、それに基づいて信号経路切り換え手段31
及び信号切り換え手段(A)25に制御信号を出力す
る。
【0035】信号接続時のシーケンス制御の流れは、図
8(a)に示すように、内視鏡が接続され、種類が判別
された後、ステップ(以下、Sと記す)1で、まず、G
NDピンが接続され、内視鏡の信号GNDと信号処理装
置5のGNDの電位が一致する。次にS2でID手段1
6に接続されたIDピンが接続され、信号処理手段ある
いはCCD駆動手段に内視鏡のID情報が入力され、C
CD駆動手段の出力信号、信号処理の所定の特性が確定
する。次に、S3で電源ピン、S4でCCD駆動信号、
S5でCCD出力信号が接続され、処理を終了する。
【0036】内視鏡離脱時のシーケンス制御の流れは、
図8(b)に示すように、S11で内視鏡の離脱が検知
されると、接続端子の能動ピン(信号入出力ピンおよび
電源ピン)を解放し、次いでS12でGNDピンを解放
して処理を終了する。
【0037】このように本実施例の電子内視鏡装置によ
れば、共通の接続手段であるコネクタを29を有する撮
像方式あるいは撮像素子の異なる複数の電子内視鏡に対
して、内視鏡識別手段24により内視鏡の種別を識別
し、信号経路をシーケンス制御により切り換えているの
で、内視鏡の種別によらず、同一の信号処理装置に確実
に接続することができ、小型、低価格で、所望の複数種
類の電子内視鏡が使用できる。
【0038】次に第2実施例について説明する。図9は
第2実施例に係る電子内視鏡装置の内視鏡識別手段の構
成を示すブロック図である。第2実施例は第1実施例と
ほとんど同じであるので、異なる構成のみ説明する。
【0039】第2実施例では、ID手段16に接続され
たID信号ピンからの情報の他に、内視鏡着脱指示信号
が内視鏡接続検知回路41に入力されている。内視鏡
は、検査終了毎に信号処理装置5および光源装置4から
外されて、洗浄・消毒される。光源装置4は、内視鏡が
離脱したときに強力な照明光が外部に漏れないように、
図示はしないが内視鏡着脱検知手段を有する減光手段を
有しており、前記内視鏡着脱指示信号をこの内視鏡着脱
検知手段より出力される。従って、図9の構成とするこ
とにより、内視鏡着脱検知手段を光源と共用できる。そ
の他の構成、作用、効果は第1実施例と同じである。
【0040】尚、上記実施例において撮像手段としての
CCDの種類を図2に示したものとしたが、これに限ら
ず、従来例で説明した図10に示すCCDを備えた電子
内視鏡であっても、その他のCCDを備えた電子内視鏡
でも本実施例を適用できることは言うまでもない。
【0041】また、先端部に撮像素子を備えた電子内視
鏡に限らず、イメージガイドにより観察像を接眼部に伝
送するイメージスコープにおいて、接眼部に撮像手段を
着脱自在に設け、この撮像手段を上記実施例と同様なコ
ネクタにより信号処理装置に接続することにより、本発
明をイメージスコープに対しても適用できる。
【0042】
【発明の効果】以上説明したように本発明の電子内視鏡
装置によれば、切り換え手段により、接続手段と信号処
理手段との電気的接続切り換えを、識別された電子内
視鏡の種類によって行っているので、撮像手段や撮像方
法の異なる複数種類の電子内視鏡に対して共通に使用す
ることができ、安価かつ小型化が図れるという効果があ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施例に係る電子内視鏡装置の構成を示す
構成図。
【図2】図1の内視鏡(B)の撮像素子の種類を説明す
る説明図。
【図3】図1の信号ケーブルのコネクタの接続ピンの配
置を示す配置図。
【図4】図1の信号経路切り換え手段及び信号切り換え
手段の具体的な構成を示す構成図。
【図5】図1の内視鏡識別手段の構成を示すブロック
図。
【図6】図5の内視鏡判別回路の構成を示す回路図。
【図7】図6の内視鏡判別回路の信号タイミングを示す
タイミングチャート。
【図8】図5の信号経路切り換えシーケンス制御回路の
シーケンス制御の流れを示すフローチャート。
【図9】第2実施例に係る電子内視鏡装置の内視鏡識別
手段の構成を示すブロック図。
【図10】従来例に係る撮像素子の種類を説明する説明
図。
【符号の説明】
1…電子内視鏡装置 2…内視鏡(A) 3…内視鏡(B) 4…光源装置 5…信号処理装置 15…CCD(A) 16…ID手段 19…CCD(B) 20…信号処理手段(A) 21…信号処理手段(B) 22…CCD駆動手段(A) 23…CCD駆動手段(B) 24…内視鏡識別手段 25…信号切り換え手段(A) 27…信号切り換え手段(B) 31…信号経路切り換え手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) A61B 1/00 - 1/32 G02B 23/24 - 23/26 H04N 7/18

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 異なる種類の撮像素子を各々の先端部に
    有した、機械的に同一な接続手段を有する複数の種類の
    電子内視鏡が選択的に接続可能な電子内視鏡装置であっ
    複数の接続端子を有し前記複数の種類の電子内視鏡を選
    択的に接続するための電気的接続手段と前記電気的接続手段を介して入力された前記複数の種類
    の電子内視鏡 からの撮像信号を信号処理する信号処理手
    段と、前記電気的接続手段の各端子と接続され、この各端子よ
    り入出力する信号を切り換えて前記信号処理手段に入出
    力する 切り換え手段と、前記内視鏡との接続を検知する接続検知手段と前記接続検知手段の検知結果に応じて、接続された前記
    電子内視鏡の種類を判別する判別手段と前記判別手段で判別された前記電子内視鏡の種類に応じ
    て、前記電気的接続手段の各端子と前記信号処理手段と
    の電気的接続を所定の順序で切り換えるように前記切り
    換え手段を制御する制御手段と 、 を備えたことを特徴とする電子内視鏡装置。
  2. 【請求項2】 前記判別手段は、該判別手段により、接
    続された前記電子内視鏡の種類が判別されるまでは、前
    記電気的接続手段の各端子と前記信号処理手段との接続
    を開放状態となるように前記切り換え手段を制御する
    とを特徴とする請求項1記載の電子内視鏡装置。
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