JP3811289B2 - 内視鏡装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、アクチュエータにより挿入部先端部に設けたレンズを移動して変倍する内視鏡装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、内視鏡は医療用分野及び工業用分野で広く用いられるようになった。
例えば、特開平9−322566号公報の内視鏡装置では、対物光学系の一部をズームレンズにて構成し、そのズームレンズを圧電アクチュエータにより移動される被移動体に連結した構造にして、ズームレンズを移動させることにより観察画像の倍率を変化させるものが開示されている。
このような構成の内視鏡装置では1本の内視鏡により、変倍することによってルーチン検査と精査観察ができるため、便利である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
前述した圧電アクチュエータを用いて内視鏡のズームレンズを構成する対物光学系等の被駆動体を駆動するようにした場合、電源の投入時に圧電アクチュエータの移動を安定化する必要がある。
【0004】
これは、しばらくズーム制御装置でアクチュエータを使用していないと、電源投入直後、ズーム速度が遅くなる現象があり、所望の速度となるまでアクチュエータを数回往復動作させてから検査を開始する必要があり、この操作が煩雑であった。
つまり、電源が投入された状態でアクチュエータが殆ど移動していない状態では、例えば図4に示す円管64とこれに摺接する移動体65の複数の脚部65aとの摺接状態が不安定になることが起こり、上述のように往復移動により摺動動作を繰り返すことによって平均化されて安定した摺接状態に設定できることになるが、この数回の往復動作の操作が大変煩わしいものとなっていた。
【0005】
(発明の目的)
本発明は、上述した点に鑑みてなされたもので、制御装置に設けられた電源スイッチを操作するだけで、対物光学系を2方向に移動させる安定化動作が行われるようにし、アクチュエータの移動を安定化させることができる内視鏡装置を提供することを目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明による内視鏡装置は、アクチュエータにより駆動される被写体像を結ぶ対物光学系を有する内視鏡と、前記内視鏡が着脱自在に接続され、前記アクチュエータを駆動制御する制御装置とを備えた内視鏡装置において、前記制御装置に設けられた電源スイッチの操作により発生される移動指示信号により、前記対物光学系を2方向に1往復以上移動させるように前記アクチュエータを駆動制御して当該アクチュエータの移動を安定化させる移動制御手段を備えたことを特徴とし、前記移動制御手段は、前記制御装置に格納された設定回数に基づいて、前記対物光学系を往復移動させるように前記アクチュエータを駆動制御することを特徴とする。
また、前記移動制御手段は、前記アクチュエータに流れる電流量を検出し、この検出された電流量の積分値に基づいて、前記対物光学系の移動を制御することを特徴とする。
【0007】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明を説明する。
まず、本発明の実施の形態を説明するに先立ち、本発明の適用される内視鏡装置の概略を図1ないし図7により説明すると、図1は内視鏡装置の外観を示し、図2は内視鏡装置の全体構成を示し、図3は内視鏡の外観を示し、図4は内視鏡の先端部に設けたアクチュエータの構造を示し、図5は駆動信号の波形を示し、図6はズーム制御装置の正面図を示し、図7はズーム制御装置内の概略の構成及び電源スイッチをONにした場合のアクチュエータに出力される出力波形等を示す。
【0008】
図1及び図2に示す内視鏡装置1はズーム(拡大から広角まで任意の倍率に調整できる)機能を備えたズーム式電子内視鏡(以下、単に内視鏡と略記)2と、この内視鏡2のライトガイドに照明光を供給する光源装置3と、撮像手段に対する信号処理を行うカメラコントロールユニット(CCUと略記)4と、CCU4から出力される映像信号を表示するカラーモニタ5と、拡大/広角制御(単にズーム制御とも言う)を行うズーム制御装置6と、このズーム制御装置6に接続されたフットスイッチ7とを有する。
【0009】
図3に示すように内視鏡2は患者の体内等に挿入される細長の挿入部8と、この挿入部8の基端に設けられた操作部9と、この操作部9から一端が延出されたユニバーサルコード11とを有し、このユニバーサルコード11の他端に設けたコネクタ12(図1参照)は光源装置3に着脱自在で接続される。
【0010】
挿入部8は撮像手段が内蔵された硬質の先端部13と、この先端部13の後端に設けられ湾曲自在の湾曲部14と、この湾曲部14の後端に設けられた可撓性を有する可撓管部15とからなり、操作部9に設けた湾曲操作ノブ16を操作することにより、湾曲部14を湾曲させることができる。
【0011】
図1に示すようにコネクタ12にはビデオケーブル17の一端のコネクタ18が接続され、このビデオケーブル17の他端のコネクタ19はCCU4に着脱自在で接続される。
【0012】
このコネクタ12にはズームケーブル20の一端も接続され、このズームケーブル20の他端のズームコネクタ21は接続コネクタ22を介して接続ケーブル23の一端と接続され、この接続ケーブル23の他端のコネクタ24はズーム制御装置6に着脱自在で接続される。なお、このズームコネクタ21はズームコネクタ用防水キャップ25を取り付けることにより防水構造にして洗滌などを行うことが可能である。また、ズームケーブル20は、接続コネクタ22とズームコネクタ21とがない、接続ケーブル23を兼ねる一体型としても良い。このときは、コネクタ24がズームコネクタ21に置き換えられる。また、このズームケーブル20は、コネクタ12と着脱自在に接続できるコネクタを有していても良い。
【0013】
このズーム制御装置6にはリモートスイッチとしてのフットスイッチ7に一端が接続された接続コード26の他端に設けたフットスイッチコネクタ27が着脱自在で接続される。このフットスイッチ7は拡大操作用フットスイッチ7aと、広角操作用フットスイッチ7bとが設けてある。図3に示すようにこのフットスイッチ7は足で踏んで操作し易いように斜面部分に拡大操作用フットスイッチ7aと、広角操作用フットスイッチ7bを設けている。例えば、フットスイッチ7の底面に傾斜板をネジ等で取り付けたり、接着剤等で一体的に取り付けたりしている。
【0014】
図2に示すように内視鏡2内にはライトガイドファイバ31が挿通され、コネクタ12を光源装置3に接続することにより、光源装置3内のランプ32からの照明光がライトガイドファイバ31の一端の入射端に入射され、この照明光は伝送されて挿入部8の先端部13に固定された他端からさらに照明レンズ33を経て出射され、患部等の被写体を照明する。
【0015】
この照明レンズ33が取り付けられた照明窓に隣接して設けられた観察窓(或いは撮像窓)には対物レンズ系34が設けられ、撮像素子、より具体的には固体撮像素子としての例えば電荷結合素子(以下、CCDと略記する)35に照明された被写体の光学像を結ぶようにして被写体像を撮像する撮像手段が設けてある。
【0016】
このCCD35で撮像された撮像信号はプリアンプ36で増幅された後、CCU4内のビデオ信号処理回路37に入力され、標準的な映像信号が生成され、この映像信号はモニタケーブルを介してカラーモニタ5に入力され、モニタ画面には被写体の画像が表示される。
【0017】
前記対物レンズ系34は一部のレンズが矢印で示すように光軸方向に移動可能に配置して、移動により変倍するズームレンズ38を設けている。このズームレンズ38は一般のいわゆるズームレンズ(変倍してもフォーカス点が変わらない)と異なり、変倍するとフォーカス点が変化する(変倍レンズである)。また、変倍した場合、広角側では例えば被写界深度が5〜100mmで、拡大側では被写界深度が2〜5mmに変化する。
【0018】
この先端部13にはズームレンズ38を光軸方向に移動するアクチュエータ39が設けられている。このアクチュエータ39はズーム制御装置6内に設けられた駆動部41からの駆動信号により駆動される。
【0019】
図4はアクチュエータ39の具体的な構造を示す。先端部13を構成する先端部本体61の観察窓62に隣接して設けられたアクチュエータ収納部63にアクチュエータ39が収納されている。
【0020】
このアクチュエータ収納部63に固定された円管(シリンダ)64内には、この内周面に嵌合する外径の円板ないしは円柱形状で、光軸と平行な円管64の軸方向に移動自在の移動体65が収納され、この移動体65の前端中央には出力軸39aが取付けられ、この移動体65の後端面の中央の取付穴には圧電特性を有する圧電体67の前端が固定されている。
【0021】
この移動体65は円管64の内周面に圧接するように外向きに弾性的に拡開する複数の脚部65aが円筒形状を形成するように設けてあり、各脚部65aの後端の凸部が円管64の内周面に圧接し、両者の間に摩擦力が働くようにしている。
【0022】
従って、この摩擦力より小さな力で移動体65を移動させようとする力が作用した場合には移動体65の移動は抑制され、この摩擦力より大きな力で移動体65を移動させる力が作用した場合には移動体65は摩擦力に打ち勝って移動する。本内視鏡装置ではこの摩擦力より大きい力を発生させるために急峻に変化する波形を持つ駆動信号をアクチュエータ39に印加するインパクト型圧電アクチュエータを採用している。
【0023】
前端が移動体65に取り付けられた圧電体67にはその電極に信号線68が接続され、この信号線68はズーム制御装置6内の駆動部41と接続され、この駆動部41から出力される駆動信号により駆動される。
【0024】
また、出力軸39aには連結アーム69の一端が連結され、この連結アーム69の他端側は移動体65により駆動(移動)される被駆動体を構成するズームレンズ38が取り付けられた移動可能なレンズ枠70に固定されている。
【0025】
そして、アクチュエータ39を駆動してその出力軸39aと共に、連結アーム69を介してズームレンズ38が取り付けられた移動可能なレンズ枠70が光軸方向に移動し、ズームレンズ38を広角側と拡大側とに移動設定できるようにしている。
【0026】
圧電体67は例えばチタン酸バリウム、チタン酸ジルコン酸鉛、磁器等のセラミックスの圧電部材を積層してそれらに電極を設けて形成されている。
駆動部41は図5に示すような駆動信号を発生し、圧電体67は駆動信号の印加により、図4で光軸と平行な方向に機械的に伸び或いは収縮をする。
【0027】
より具体的には、駆動部41は図5(A)に示すように正弦波を全波整流して反転したような波形の駆動信号(第1の駆動信号とも言う)と、図5(B)に示すように、正弦波を全波整流したような波形の駆動信号(第2の駆動信号とも言う)とを出力する。なお、図5で横軸は時間、縦軸は駆動信号の電圧を示し、各駆動信号は例えば90Vの振幅を有する。
これら駆動信号の波形は圧電体67を時間的にゆっくり伸び或いは縮ませる波形部分と、急峻に伸び或いは縮ませる波形部分とがある。
【0028】
例えば、第1の駆動信号が圧電体67に印加された場合には電圧波形がゆっくり上昇するように変化する部分からその時間微分波形が不連続で反転して急峻に下降する波形部分(この場合、圧電体67が急に縮む方向に変化する)部分において、移動体65は図3で左側に例えば駆動信号1周期あたり数ミクロン程度移動する。
【0029】
この移動体65の移動によりアクチュエータ39全体が図4で左側に移動し、このアクチュエータ39の移動と共に、ズームレンズ38も左側に移動して、この場合には対物レンズ系34は移動前より広角のレンズ状態になる。
【0030】
一方、第2の駆動信号が圧電体97に印加された場合にはアクチュエータ39は図4で右側に移動され、このアクチュエータ39の移動と共に、ズームレンズ38も右側に移動して、この場合には対物レンズ系34はより拡大のレンズ状態になる。
【0031】
本内視鏡装置では基本的には図5(A)或いは(B)の駆動信号における1周期分で微小距離を移動させ、この駆動信号の1周期を単位としてフットスイッチ7等のリモートスイッチが操作された場合に1回押された際に出力される駆動信号数を制御したり(ステップモード)或いは押された時間中での駆動信号が出力される時間(スピードモード)を段階的に設定可能にして、術者が選択したレベルのものでズームレンズ38の移動を行うことができるようにしている。
【0032】
図3に示すように操作部9には湾曲ノブ16の近傍にアクチュエータ操作用のズームスイッチ40が設けてある。なお、この湾曲ノブ16の近傍には送気・送水の操作を行う送気・送水ボタン10aと、吸引の操作を行う吸引ボタン10bも設けてある。
図2に示すようにリモートスイッチとしての上記ズームスイッチ40及びフットスイッチ7の操作によるその出力信号(スイッチ信号)はズーム制御装置6内の制御回路43に入力される。
【0033】
上記ズームスイッチ40は、拡大側(TELE側以下、T方向)と、広角側(WIDE方向以下、W方向)用にそれぞれ2つのスイッチを設けた構成にしている。
【0034】
本内視鏡装置では、上記ズームスイッチ40は、詳しくは、図2或いは図3に示す様に中立点を有する2段式スイッチになっておりT方向の1段目にT1スイッチ44a,2段目にT2スイッチ44bが割り振られている。W方向も同様に1段目にW1スイッチ45a,2段目にW2スイッチ45bが割り振られている。
【0035】
従って、中立点から一方及び他方に傾けた場合にそれぞれ傾き角に応じて2段階にスイッチがON/OFFする2段式スイッチであり、この2段式スイッチは例えば傾動されるレバーと、このレバーの一方及び他方への小さい角度の傾動位置にそれぞれ配置された位置センサとしてのフォトインタラプタと、さらに大きい角度の傾動位置にそれぞれ配置されたフォトインタラプタとにより構成できる。
【0036】
各フォトインタラプタはレバーがその発光素子と受光素子との間に設定された場合に、発光素子の光が遮られることにより、スイッチONとなり、間に設定されていない場合にはスイッチOFFとなるようにしている。
【0037】
なお、1段目のスイッチT1或いはW1は2段目のスイッチT2或いはW2よりも移動量或いは移動速度が大きい粗動用スイッチで、2段目のスイッチT2或いはW2は微動用スイッチである(フットスイッチ7は例えば粗動用スイッチ、つまりスイッチT1或いはW1の機能のみである)。
【0038】
なお、このように中立点を有する2段式のスイッチに限定されるものでなく、例えば2つの2段式スイッチでズームスイッチ40を構成しても良い。
他に、例えば、傾動されるレバーの動きに従って移動する電気的接点が、これとは別の2段に設けられた電気的接点とお互いに接触することによりON/OFFされる2段式スイッチとしても良い。また、上記ズームスイッチ40は、移動速度の切り換えができる2段式でなく、粗動用(微動用)のみの1段式としても良い。
【0039】
図6に示すようにズーム制御装置6の正面には電源スイッチ46とコネクタ24が着脱自在で接続されるコネクタ受け47とが設けられ、これらの上方側にモードの設定等を行うフロントパネル48が設けてある。
【0040】
このフロントパネル48には、リモートスイッチを1回押した場合にアクチュエータ39(或いはズームレンズ38)を所定量づつステップ移動させるステップモードで動作させる設定を行うステップモードスイッチ49と、リモートスイッチを押した場合に押した時間だけ連続的に移動させるスピードモードスイッチ(或いは連続移動モードスイッチ)50とが設けてある。
【0041】
また、ステップモード及びスピードモードにおいて、その移動量或いは移動速度を複数段階に設定するスイッチ49a〜49e、50a〜50eが設けてある。これらのスイッチ49a〜49e、50a〜50eは選択するスイッチ機能の他に選択されたことを示すインジケータ機能とを備えている。
【0042】
例えばスピードモードからステップモードに切り換えるためにステップモードスイッチ49を押すと、例えば初期設定状態のままでは(レベルが)3のスイッチ49cの選択状態のステップモードに設定され、このスイッチ49c部分が(内部のLED等のインジケータによる)点灯で術者に分かるようにしている。
【0043】
ステップモードではリモートスイッチを1回押した場合にある時間T1内に駆動信号が出力される信号数をスイッチ49a〜49eで5段階に設定できる。
【0044】
例えば図6で(レベルが)1のスイッチ49aはこの信号数が最も少なく、(レベルが)5のスイッチ49eではこの信号数が最も多くなるように順次段階的に設定されている。そして、(レベルが)3のスイッチ49cでは中間の信号数であり、通常はこの設定で十分に移動操作を行うことができる値に設定されている。
【0045】
また、長期の使用により、アクチュエータ39の特性が低下しても、その場合には(レベルが)4のスイッチ49d或いは(レベルが)5のスイッチ49eに設定することにより、(特性が低下していない)通常の使用状態と同等な操作性が得られるようにしている。
【0046】
また、スピードモードでも類似の機能を設けている。このスピードモードではリモートスイッチを押した場合にある単位の時間T1内に駆動信号が出力される時間T2をスイッチ50a〜50eで5段階に設定できる。
例えば図6で(レベルが)1のスイッチ50aは駆動信号が出力される時間T2が最も短く、(レベルが)5のスイッチ50eではこの時間T2が最も長くなるように順次段階的に設定されている。
【0047】
そして、(レベルが)3のスイッチ50cでは中間の時間T2であり、通常はこの設定で十分に移動操作を行うことができる値に設定される。例えば、このスイッチ50cの状態で、リモートスイッチを押した場合には最広角端から最拡大端まで、或いは最拡大端から最広角端までの移動を1秒で移動できるようにしている。
【0048】
また、長期の使用により、アクチュエータ39の特性が低下しても、その場合には(レベルが)4のスイッチ50d或いは(レベルが)5のスイッチ50eに設定することにより、(特性が低下していない)通常の使用状態と同等な操作性が得られるようにしている。
【0049】
図7(A)はズーム制御装置6の内部の機能的な構成を示す。
フットスイッチ7、ズームスイッチ40及びフロントパネル48のモードスイッチ49等を操作した場合には、それぞれの信号はI/Oポート52を介してCPU53に入力される。
【0050】
このCPU53にはモード選択情報等を格納したり、CPU53がプログラムに従って処理する作業エリアに使用されるRAM54が接続されている。
また、本内視鏡装置では、電源スイッチ46をONした場合には、図7(A)に示すような処理系でアクチュエータ39を駆動するようにしている。
【0051】
つまり、電源スイッチ46がONすると、そのON操作でズーム制御装置6内の図示しない電源回路がONすると共に、そのON操作の信号はI/Oポート52を介してCPU53に対しアクチュエータ39を最広角端に移動させる移動指示信号Sa(例えばOFFからONとなる2値信号で、その具体例は例えば図11(A)参照)として入力される。即ち、電源スイッチ46をONすると、その操作でアクチュエータ39を最広角端に移動させる移動指示信号Saを発生する。
【0052】
CPU53はこの移動指示信号Saを受け取ると、その指示内容に従ってフィールド・プログラマブル・ゲートアレイ(FPGAと略記)55に対してROM56に予め書き込んである駆動データを読み出す制御信号を送り、FPGA55はこの制御信号によりROM56に対応するアドレス信号を印加して、アクチュエータ39を広角側に移動する第1の駆動信号(図5(A)参照)のデジタルデータを読み出す。
【0053】
この駆動信号データはD/Aコンバータ57によりアナログの信号に変換され、駆動部41を構成する増幅回路58に入力され、この増幅回路58からアクチュエータ39に対し、図7(B)に示す信号Sbを例えば時間Taだけ、出力する。
【0054】
アクチュエータ39にはこの信号Sbが時間Taだけ継続して印加されることにより、ズームレンズ38をその光軸上で(対物レンズ系34が)最も広角状態となる最広角端まで移動する。
【0055】
この場合、時間Ta内で出力される信号Sbの第1の駆動信号数(パルス数とも略記)は例えば最も拡大側となる最拡大端の位置から最広角端まで移動するのに必要なパルス数よりも大きく設定してある。
【0056】
従って、本内視鏡装置によれば、図1或いは図2のように接続して、ズーム制御装置6の電源スイッチ46をONした場合には、初期設定動作で図7(B)に示すようにアクチュエータ駆動用の信号Sbがアクチュエータ39に印加され、ズームレンズ38はその前の状態でどの位置で有っても最広角端の位置に設定される。
【0057】
従って、体腔内に挿入して内視鏡検査を行おうとする場合、従来のように広角操作用スイッチ7b或いはズームスイッチ40のW1スイッチ45a、或いはW2スイッチ45bを操作しなくても、ズーム制御装置6の電源スイッチ46をONするのみの操作でその操作で自動的に最広角端に設定できる。
【0058】
このため、術者が内視鏡検査を行うのに必要な操作を削減でき、より簡単な操作でより迅速に内視鏡検査を行うことが可能となる。
なお、上述のように電源スイッチ46をONした場合にズームレンズ38を最広角端の位置に移動設定する信号Sbは図7(B)から分かるように第1の駆動信号が連続して出力されるので、第1の駆動信号により最大の速度、つまり最小の時間で最広角端に設定されることになる。
【0059】
なお、本内視鏡装置では上述のように電源スイッチ46をONした場合には、図7(B)に示す信号Sbをアクチュエータ39に印加してズームレンズ38をその光軸上で最も広角となる最広角端まで移動すると説明したが、図7(C)に示すような信号Sb′をアクチュエータ39に印加しても良い。
【0060】
つまり、図7(B)と同様に信号Sbを時間Taだけ継続して出力することにより、ズームレンズ38をその光軸上で最も広角となる最広角端まで移動した後、第2の駆動信号を時間Tbだけ継続して出力することにより、最広角端から拡大側に所定位置まで移動するようにしても良い(この所定位置は最広角端と最拡大端との中間の適宜の位置である)。
【0061】
また、術者が頻繁に使用するレンズ位置がある場合には、そのレンズ位置に設定するスイッチ或いはボタンを押した場合には、図7(C)に示すような信号Sb′を出力させて常に同じレンズ位置にズームレンズ38を設定できるようにしても良い。
【0062】
なお、CPU53が暴走した場合には、図示しないリセットスイッチを押すことにより、CPU53はリセットされ、電源スイッチ46がONされた場合と同様に例えば図7(B)に示す信号Sbをアクチュエータ39に印加してズームレンズ38を最広角端の位置に設定する。
【0063】
なお、CPU53の動作を監視して、CPU53が暴走したことを検出した場合には、その出力で図示しないリセットスイッチを押して、上記動作を自動的に行い、最広角端に自動復帰させるようにしても良い。
【0064】
図8(A)は、ズーム制御装置6の機能的な構成の一例を示したものである。この一例では、電源スイッチ46をON状態からOFF状態にした場合に、ズームレンズ38をその光軸上で最も広角となる最広角端まで移動するようにしたものである。
【0065】
このため、図7において、電源スイッチ46をONからOFFにした操作信号Sc(図8(B)参照)はI/Oポート52を介してCPU53に入力されると共に、ズーム制御装置6内に設けたタイマ回路71のトリガ入力端に印加されるようにしている。
【0066】
このタイマ回路71はトリガ入力端の信号レベルがHからLに立ち下がると、起動してその立ち下がりから所定の時間Tcの後にその出力端のレベルがHからLに立ち下がる信号Sd(図8(C)参照)を出力するタイマである。
【0067】
このタイマ回路71の出力信号Sdはこのズーム制御装置6内部の図示しない電源トランスと電源コード72の基端が接続される電源コンセント73との間に設けたリレースイッチ74のON/OFF制御端に印加され、信号SdがHの場合にはリレースイッチ74をONにし、Lの場合にはリレースイッチ74をOFFにする。電源コード72の他端のプラグ75は図示しない商用交流電源に接続される。
【0068】
一方、上記CPU53は操作信号Scを検出すると、図7で説明したのと同様に増幅回路58を経てアクチュエータ39を駆動する駆動信号Sb(図8(D)参照)を出力する。
【0069】
この駆動信号Sbは図7(B)に示した(電源スイッチ46がONされた場合に出力される)駆動信号Sbと同じである。つまり、時間Tcより短い時間Taだけ第1の駆動信号を出力し、ズームレンズ38を最広角端に移動設定することになる。
その他は図7で説明したものと同様の構成であり、その説明を省略する。
【0070】
この一例においても、電源スイッチ46をOFFにする操作を行うと、ズームレンズ38は最広角端に移動設定されるので、次に内視鏡検査を行う場合にはズームレンズ38を最広角端に移動する操作を行う必要がなく、内視鏡検査を迅速に行うことができる。
【0071】
図9(A)は、ズーム制御装置6の機能的な構成の他の例を示したものである。この他の例は、図7(A)に示すズーム制御装置6において、さらに優先して最広角端に復帰させる指示を行う優先ワイド復帰スイッチ59をフロントパネルに設けたものである。
【0072】
そして、この優先ワイド復帰スイッチ59を押してこのスイッチ59をONした場合に出力される優先ワイド復帰の指示信号SeはI/Oポート52を介してCPU53に入力される。
【0073】
CPU53はこの指示信号Seを検出すると、電源スイッチ46がONされた場合と同様に図9(B)に示す信号Sbをアクチュエータ39に出力する。
【0074】
つまり、この他の例では図7に示すズーム制御装置6と同様に、電源スイッチ46がONされた場合には 図9(B)に示す信号Sbをアクチュエータ39に出力すると共に、さらに優先ワイド復帰スイッチ59を押した場合にも図9(B)に示す信号Sbをアクチュエータ39に出力してズームレンズ38を最広角端に設定する。
【0075】
なお、優先ワイド復帰スイッチ59を操作した際の指示信号SeをCPU53は検出すると、他のスイッチによる指示よりも優先して、アクチュエータ39を最広角端に移動する処理を実行する。
【0076】
このように上記他の例では優先ワイド復帰スイッチ59を設けているので、例えば内視鏡検査中にある組織をズームレンズ38を拡大状態にして詳細に調べてその部分の検査を終了して、他の部位を検査しようとする時にこの優先ワイド復帰スイッチ59を操作すれば最広角状態に設定でき、周囲の状態を把握できるので、内視鏡先端を所望とする方向に移動する操作を迅速かつ容易に行うことができる。
【0077】
また、内視鏡検査により、検査部位に対して処置具により、例えば生検を行う必要が発生した場合にも、この優先ワイド復帰スイッチ59を操作すれば最広角状態に設定でき、処置具をチャンネル内に挿入した際にその処置具がチャンネルの先端から突出する状態を把握することができ、操作性を向上できる。
【0078】
通常の拡大観察では、観察画像の微妙なピント合わせが必要なため、ズームスピードは遅くなるよう設定されることが多い。しかし、この状態で緊急に広角像を見たいときには、このままではズームスピードが遅いため観察画像を最広角端まで移動させるのに時間がかかる。また、高速で移動させるためには、ズーム制御装置6でズーム速度を設定し直さなければならず、操作性が悪い。しかし、この他の例では優先ワイド復帰スイッチ59を設けているので、この優先ワイド復帰スイッチ59を操作すれば迅速に最広角端の状態に設定できる。
【0079】
つまり、内視鏡検査中等において、必要に応じて素早く最広角の状態に設定できるので、操作性を向上或いは使い勝手を良くすることができる。
また、例えばズームスイッチ40における広角側にズームするW1スイッチ45a等が壊れてしまい、観察画像を広角側へ復帰させて広角観察することができないような場合にも、優先ワイド復帰スイッチ59を操作して図9(B)に示す信号Sbでズームレンズ38を最広角端の位置に設定できる。
【0080】
このため、拡大側のスイッチ操作が故障したような場合にも、この優先ワイド復帰スイッチ59によるそれを補完する機能を持たせることができるという効果を有する。
【0081】
なお、優先ワイド復帰スイッチ59により、最広角端の位置にズームレンズ38を設定するものに限らず、広角側の所定の位置に設定するものでも良い。この場合には、図7(C)或いは図9(C)に示すような信号Sb′を出力すれば良い。つまり、まず図7(B)或いは図9(B)の信号Sb部分で最広角端に移動し、その後に第2の駆動信号を出力して、最広角端から拡大側に移動して所定の位置に設定するようにすれば良い。
【0082】
(第1の実施の形態)
次に本発明の第1の実施の形態を説明する。本実施の形態は前記図1〜図7に示した内視鏡装置の構成と同様の構成であるが、その制御機能を変更したものである(このため、以下の説明では図7(A)のズーム制御装置6を参照して説明する)。図10は第1の実施の形態における電源投入の際のフローチャートを示す。
【0083】
電源スイッチ46がONされると、まずステップS1に示すようにそのON信号、つまり移動指示信号Sa(図11(A)参照)がI/Oポート52に入力され、このI/Oポート52を経てステップS2のCPU53内のカウンタのセットを行う。
【0084】
つまり、CPU53はRAM54に格納されている往復回数Nの値を計数値とする設定を行った後、CPU53はステップS3の信号発生の指令を行う。
この信号発生の指令はFPGA55に送られ、FPGA55はこの指令によりステップS4のROM56のアドレス指定をする。つまり、ROM56における第2の駆動波形データが格納されたアドレスと第1の駆動波形データが格納されたアドレスとにそれぞれ時間Td及びTeだけアクセスして第2の駆動波形データと第1の駆動波形データとを時間Td及びTeだけ出力させる。
【0085】
第2の駆動波形データと第1の駆動波形データはD/Aコンバータ57でアナログ信号に変換され、さらに増幅されて図11(A)に示す信号Sb″がアクチュエータ39に印加される。
この信号Sb″により、ズームレンズ38は最初は拡大側に移動された後、広角側に移動される。
【0086】
FPGA55ではアドレス指定の後、ステップS5の減算処理を行う。つまり、カウンタの計数値(カウンタ値)Nを1つ減算し、さらに次のステップS6のカウンタ値Nが0か否かの判断を行い、0以外の場合にはステップS3に戻り再びステップS4、S5の処理を繰り返す。
【0087】
このようにして、N回、ステップS4、S5の処理を繰り返すとカウンタ値が0となり、0を検出した信号をCPU53に送り、CPU53はステップS7の信号停止指令をFPGA55に出す。すると、FPGA55はROM56に対し、アドレス指定を停止し、ROM56からは駆動波形データが出力されなくなり、ステップS8のアクチュエータ39への駆動信号の通電が停止することになる。
【0088】
この場合にはアクチュエータ39には図11(A)に示すように第2の駆動
信号が時間Td継続したものと第1の駆動信号が時間Te継続したものを単位として、N回繰り返されることになる。
このような往復移動の動作の後に、図7(B)に示す信号Sbを出力させて、最広角端の位置に設定するようにしても良い。
【0089】
本実施の形態ではこのように電源投入の際に、アクチュエータ39を適宜回数N、往復移動させるようにしているので、アクチュエータ39の移動を安定化することができる。
【0090】
しばらくズーム制御装置6でアクチュエータ39を使用していないと、電源投入直後、ズーム速度が遅くなる現象があり、所望の速度となるまでアクチュエータ39を数回往復動作させてから検査を開始する必要があり、操作が煩雑であったが、本実施の形態ではこの操作を不要とすることができる。
【0091】
つまり、電源投入された状態でアクチュエータ39が殆ど移動していない状態では例えば図4の円管64とこれに摺接する移動体65の複数の脚部65aとの摺接状態が不安定になることが起こっても、上述のように往復移動により摺動動作が繰り返すことにより平均化されて安定した摺接状態に設定できる。
なお、図11(B)に示すように例えば広角側に移動する信号Sb″′のみを例えば時間Tdを単位として2N回繰り返すようにしても良い。
【0092】
(第2の実施の形態)
次に本発明の第2の実施の形態を説明する。本実施の形態におけるズーム制御装置の機能的な構成を図12(A)に示す。電源が投入されると、CPU53等の有する機能による信号発生指令手段82から信号発生指令をFPGA83に出力し、このFPGA83はROM84から波形データを読み出す。
【0093】
この波形データは図示しないD/Aコンバータでアナログ信号に変換された後、増幅回路85で増幅されてアクチュエータ39に駆動信号として印加される。
アクチュエータ39に流れる駆動信号の電流値は電流検出回路86で検出され、さらにA/Dコンバータ87でデジタル信号に変換された後、FPGA83に入力され、積分が行われる。この積分された電流面積はCPU53等による判別回路88でしきい値設定回路89のしきい値と比較される。
【0094】
そしてしきい値以下の場合には、信号発生指令回路82の動作を継続させ、しきい値以上の場合には停止させる。なお、この場合におけるアクチュエータ39に流れる電流波形を図12(B)に示し、電流検出回路86は一方の極性の面積を算出する。
【0095】
本実施の形態では、アクチュエータ39が安定した通常の動作状態になると、安定化しない初期状態の場合よりも、アクチュエータ39に流れる駆動電流の値が大きくなることを利用したものである。
この場合のフローによる説明図を図13に示す。
【0096】
図13に示すように電源が投入されると、その操作信号がステップS11のI/Oポートに入力され、さらにこのI/Oポートを経てCPU53により検出され、CPUはステップS12に示すように信号発生指令の処理を行う。
【0097】
つまり、この信号発生指令をFPGA83に送る。このFPGA83はステップS13のROM84へアドレス指定の処理を行う。そして、このROM84から読み出された波形データを図示しないA/Dコンバータを経てさらに増幅回路85で増幅されてアクチュエータ39に出力される。つまり、ステップS14の駆動パルス通電の処理が開始する。
【0098】
ステップS15に示すように、アクチュエータ39に流れる駆動信号に対し、電流検出・積分計算が行われて面積が算出され、次のステップS16で算出された面積がしきい値より大きいか否かの判断が行われる。
【0099】
そして、算出された面積がしきい値以下の場合にはステップS12に戻り、同様の動作を繰り返し、算出された面積がしきい値より大きいと判断した場合には、ステップS17に示すように信号停止指令をFPGA83に出力する。そして、FPGA83はROM84から波形データの読み出しを行うのを停止し、ステップS18に示すようにアクチュエータ39への通電が停止することになる。
なお、この後に図7(B)に示す信号Sbをアクチュエータ39に印加してズームレンズ38を最広角端に設定しても良い。
【0100】
本実施の形態では、アクチュエータ39に駆動信号を連続的に印加し、その際に流れる電流値を検出して安定した使用状態に設定するものであり、その具体例として面積を算出してその値が(安定した動作状態に対応する場合の)しきい値より大きくなった場合に通電を停止する。
【0101】
このため、本実施の形態によれば、ズーム制御装置の電源を投入する操作を行うと、図13の処理によりアクチュエータ39を安定した動作状態に設定できるので、その後に術者がリモートスイッチを操作した場合には初期操作或いは初期操作に近い状態で、ズームレンズ38を安定して移動させることができる。
【0102】
なお、上述の説明では被駆動体としてのズームレンズ38をその移動範囲における最広角端となる一方の位置或いは中間位置に移動する手段を備えたものを説明したが、他方の最拡大端に移動設定する手段を設けるようにしても良い。
【0103】
なお、対物レンズ系34に設けたズームレンズ38としては、移動してフォーカス状態(合焦状態)に設定するフォーカス光学系でも良く、この場合にはズームレンズ(正確には変倍レンズ)38の代わりにフォーカスレンズを用いれば良い。
【0104】
また、対物レンズ系34は、変倍した場合にも、フォーカス距離が変動しないズーム光学系でも良く、この場合にはズームレンズ(正確には変倍レンズ)38の代わりにズームレンズを用いれば良い。
【0105】
また、対物レンズ系34に回動自在のミラーを設け、このミラーの回動角度をアクチュエータ39で駆動することにより、観察視野の方向を変更(変換)するようにしても良い。
【0106】
また、アクチュエータ39により駆動される被駆動体として、対物レンズ系34の代わりに鉗子起上台とし、この鉗子起上台を駆動して、鉗子起上台の起上角度を可変できるようにしても良い。
なお、上述した各実施の形態等を部分的等で組み合わせて構成される実施の形態等も本発明に属する。
【0107】
[付記]
1.アクチュエータにより駆動される被駆動体を有する内視鏡と、着脱自在に前記内視鏡に接続され前記アクチュエータを駆動制御する制御装置とを備えた内視鏡装置において、前記制御装置に設けられた前記アクチュエータの移動信号発生指示手段の出力に応じて、前記被駆動体を所定の位置に移動するよう前記アクチュエータを駆動制御する移動制御手段を前記制御装置内を有することを特徴とする内視鏡装置。
【0108】
1−1.上記移動信号発生指示手段は、前記制御装置のメイン電源スイッチであることを特徴とする付記1に記載の内視鏡装置。
1−1−1.上記移動信号発生指示手段が移動信号を発生すると、制御手段は、他の制御に優先して前記被駆動体を所定の位置に移動するよう制御することを特徴とする付記1−1に記載の内視鏡装置。
【0109】
1−1−2.上記メイン電源スイッチは、電源ONの操作を行うと移動信号発生手段は移動信号を発生することを特徴とする付記1−1に記載の内視鏡装置。
1−1−3.上記メイン電源スイッチの操作は、電源OFFの操作を行うと、移動信号発生指示手段は移動信号を発生することを特徴とする付記1−1に記載の内視鏡装置。
【0110】
1−2.上記移動信号発生手段は、前記制御装置のパネル上に設けられたスイッチであることを特徴とする付記1に記載の内視鏡装置。
1−2−1.上記移動信号発生手段が移動信号を発生すると、制御手段は、他の制御に優先して前記被駆動体を所定の位置に移動するよう制御することを特徴とする付記1−2.に記載の内視鏡装置。
【0111】
1−3.上記被駆動体はズームレンズであることを特徴とする付記1に記載の内視鏡装置。
1−4.上記被駆動体はフォーカスレンズであることを特徴とする付記1に記載の内視鏡装置。
【0112】
1−5.上記被駆動体は変倍レンズであることを特徴とする付記1に記載の内視鏡装置。
1−6.上記被駆動体は処置具起上台であることを特徴とする付記1に記載の内視鏡装置。
【0113】
1−7.上記被駆動体は観察視野方向変換手段であることを特徴とする付記1に記載の内視鏡装置。
1−8.上記所定の位置は前記アクチュエータの移動範囲の一端であることを特徴とする付記1に記載の内視鏡装置。
【0114】
1−8−1.上記一端は広角端であることを特徴とする付記1−8に記載の内視鏡装置。
1−9.上記所定の位置は前記アクチュエータの移動範囲の中間位置であることを特徴とする付記1に記載の内視鏡装置。
【0115】
1−10.上記移動制御手段は、上記移動信号発生指示手段の移動信号を判別する判別手段と、上記アクチュエータの駆動波形を記憶する波形記憶手段と、該判別手段の結果によって上記波形記憶手段に該駆動波形の出力を指示する通電指示手段と、上記波形記憶手段で記憶された駆動波形を増幅し、その出力が上記アクチュエータに接続される増幅回路とからなることを特徴とする付記1に記載の内視鏡装置。
【0116】
1−10−1.上記通電指示手段は、上記駆動波形を一定時間発生させるよう指示することを特徴とする付記1−10に記載の内視鏡装置。
1−10−1−1.上記一定時間は、被駆動体の可動範囲の一端から他端への移動に要する時間より若干大きめに設定されることを特徴とする付記1−10−1に記載の内視鏡装置。
【0117】
1−10−1−2.上記一定時間に発生させる駆動波形は、被駆動体を少なくとも1方向に移動させる波形であることを特徴とする付記1−10−1に記載の内視鏡装置。
1−10−1−3.上記一定時間に発生させる駆動波形は、被駆動体を2方向に、1往復以上移動させる波形であることを特徴とする付記1−10−1に記載の内視鏡装置。
【0118】
1−10−1−3−1.上記往復回数は、あらかじめ上記移動制御手段に設定された値であることを特徴とする付記1−10−1−3に記載の内視鏡装置。
1−10−1−3−2.上記往復回数は、上記アクチュエータに流れる電流量の大きさにより決められることを特徴とする付記1−10−1−3に記載の内視鏡装置。
【0119】
1−10−2.上記通電指示手段は、上記駆動波形を一定パルス数発生させるよう指示することを特徴とする付記1−10に記載の内視鏡装置。
1−10−2−1.上記一定パルス数は、被駆動体の可動範囲一端から他端への移動に要するパルス数以上に設定されることを特徴とする付記1−10−2に記載の内視鏡装置。
【0120】
1−10−2−2.上記駆動波形は、被駆動体を少なくとも1方向に移動させる波形であることを特徴とする付記1−10−2に記載の内視鏡装置。
1−10−2−3.上記駆動波形は、被駆動体を2方向に、1往復以上移動させる波形であることを特徴とする付記1−10−1に記載の内視鏡装置。
【0121】
1−11上記移動制御手段は、上記メイン電源スイッチのOFFを判別する電源遮断判別手段と、これとは別に設けられた電源遮断手段と、該電源遮断手段の遮断を制御する遮断制御手段と、上記アクチュエータの駆動波形を記憶する波形記憶手段と、電源遮断判別手段がメイン電源のOFFを検出すると上記波形記憶手段に該駆動波形の出力を指示する通電指示手段と、上記波形記憶手段で記憶された駆動波形を増幅し、その出力が上記アクチュエータに接続される増幅回路とからなり、上記電源スイッチがOFFされた後も、所定の時間だけ、上記遮断制御手段により上記電源遮断手段を遮断しないよう制御されることを特徴とする付記1に記載の内視鏡装置。
【0122】
1−11−1.上記通電指示手段は、上記駆動波形を一定時間発生させるよう指示することを特徴とする付記1−11に記載の内視鏡装置。
1−11−1−1.上記一定時間は、被駆動体の可動範囲の一端から他端への移動に要する時間より若干大きめに設定されることを特徴とする付記1−11−1に記載の内視鏡装置。
【0123】
1−11−1−2.上記一定時間に発生させる駆動波形は、被駆動体を少なくとも1方向に移動させる波形であることを特徴とする付記1−11−1に記載の内視鏡装置。
1−11−2.上記通電指示手段は、上記駆動波形を一定パルス数発生させるよう指示することを特徴とする付記1−11に記載の内視鏡装置。
【0124】
1−11−2−1.上記パルス数は、被駆動体の可動範囲一端から他端への移動に要するパルス数より若干大きめに設定されることを特徴とする付記1−11−2に記載の内視鏡装置。
1−11−2−2.上記駆動波形は、被駆動体を少なくとも1方向に移動させる波形であることを特徴とする付記1−11−2に記載の内視鏡装置。
【0125】
1−12.上記移動制御手段は、上記アクチュエータを最大スピードで移動させるよう制御することを特徴とする付記1に記載の内視鏡装置。
1−13.上記アクチュエータは、インパクト型アクチュエータであることを特徴とする付記1に記載の内視鏡装置。
【0126】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、電源スイッチを操作するだけで、対物光学系を2方向に1往復以上移動させる安定化動作が行われるので、アクチュエータの移動を安定化させることができ、簡単かつ迅速に内視鏡検査を行うことができる内視鏡装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明が適用される内視鏡装置の外観を示す斜視図。
【図2】内視鏡装置の全体構成を示すブロック図。
【図3】内視鏡の外観を示す斜視図。
【図4】内視鏡の先端部に設けたアクチュエータの構造を示す断面図。
【図5】駆動信号の波形を示す図。
【図6】ズーム制御装置の正面図。
【図7】ズーム制御装置内の概略の構成及び電源スイッチをONにした場合のアクチュエータに出力される出力波形等を示す図。
【図8】 内視鏡装置におけるズーム制御装置内の概略の構成及び電源スイッチをOFFにした場合のアクチュエータに出力される出力波形等を示す図。
【図9】 内視鏡装置におけるズーム制御装置内の概略の構成及び優先ワイド復帰スイッチを操作した場合のアクチュエータに出力される出力波形を示す図。
【図10】 本発明の第1の実施の形態におけるズーム制御装置の動作内容を示すフローチャート。
【図11】アクチュエータに印加される信号波形等を示す図。
【図12】 本発明の第2の実施の形態におけるズーム制御装置の機能的な構成及びアクチュエータに流れる電流波形例を示す図。
【図13】 第2の実施の形態における動作内容を示すフローチャート。
【符号の説明】
1…内視鏡装置
2…内視鏡
3…光源装置
4…ビデイオプロセッサ
5…カラーモニタ
6…ズーム制御装置
7…フットスイッチ
8…挿入部
9…操作部
13…先端部
34…対物レンズ系
35…CCD
38…ズームレンズ
39…アクチュエータ
40…ズームスイッチ
41…駆動部
43…制御回路
44a…T1スイッチ
44b…T2スイッチ
45a…W1スイッチ
45b…W2スイッチ
46…電源スイッチ
49…ステップモードスイッチ
50…スピードモードスイッチ(連続移動モードスイッチ)
52…I/O
53…CPU
54…RAM
55…FPGA
56…ROM
57…D/Aコンバータ
Claims (3)
- アクチュエータにより駆動される被写体像を結ぶ対物光学系を有する内視鏡と、前記内視鏡が着脱自在に接続され、前記アクチュエータを駆動制御する制御装置とを備えた内視鏡装置において、
前記制御装置に設けられた電源スイッチの操作により発生される移動指示信号により、前記対物光学系を2方向に1往復以上移動させるように前記アクチュエータを駆動制御して当該アクチュエータの移動を安定化させる移動制御手段を備えたことを特徴とする内視鏡装置。 - 前記移動制御手段は、前記制御装置に格納された設定回数に基づいて、前記対物光学系を往復移動させるように前記アクチュエータを駆動制御することを特徴とする請求項1に記載の内視鏡装置。
- 前記移動制御手段は、前記アクチュエータに流れる電流量を検出し、この検出された電流量の積分値に基づいて、前記対物光学系の移動を制御することを特徴とする請求項1に記載の内視鏡装置。
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