JP4495537B2 - 内視鏡用光源装置及び内視鏡システム - Google Patents

内視鏡用光源装置及び内視鏡システム Download PDF

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Description

この発明は、体腔内を照明する照明光を放射する光源を備えた内視鏡用光源装置、及び該内視鏡用光源装置を備えた内視鏡システムに関する。
体腔内を観察する為の内視鏡システムは、一般に、体腔内に光を導くライトガイドがその内部に挿通された内視鏡と、当該ライトガイドに導光される照明光であって、体腔内を照明する照明光を放射する光源を有した内視鏡用光源装置を備えている。このような装置に設けられた光源には、例えばメタルハライドランプやキセノンランプまたはハロゲンランプ等が採用されている(例えば特許文献1)。
また、このような内視鏡システムの光源装置において、先に列挙した主光源の他に補助光源を備えたものが提案され実用に供されている(例えば特許文献2)。このような補助光源は、上記主光源が例えば故障などによって点灯できない状態になった場合の代用光源として備えられたものである。
なお、上記特許文献2の光源装置では、補助光源を使用しない場合には主光源から放射される照明光を妨げない位置に当該補助光源を退避させており、補助光源を使用する場合にはその退避位置からライトガイド入射端面近傍の位置まで当該補助光源を移動させている。
特開2003−38437号公報 特開2004−167126号公報
しかしながら上記特許文献2に示されたような光源装置では、代用光源としての専用の補助光源を設置するスペース及び当該補助光源を退避させるスペースが必要となる為、装置自体が大型化してしまうという問題点があった。
そこで、本発明は上記の事情に鑑み、装置の大型化を抑えつつ代用光源を設置することができた内視鏡用光源装置、及び該内視鏡用光源装置を備えた内視鏡システムを提供することを目的とする。
上記の課題を解決する本発明の一態様に係る内視鏡用光源装置は、照明光を放射する主光源と、該照明光の光路上に内視鏡の光ファイバの入射端面を保持する光ファイバ保持手段と、各種情報を表示する液晶パネルと、該液晶パネルを照明するバックライトとを備えたものであり、該バックライトが放射するバックライト光を該光ファイバに入射させるバックライト光入射手段を備えたものである。
なお、上記内視鏡用光源装置において、バックライト光入射手段は、バックライトを、光ファイバ入射端面と対向するように主光源と光ファイバ保持手段との間のスペースに移動させることができる。また、上記内視鏡用光源装置は照明光の光量を検知する光量検知手段をさらに備えたものであっても良く、検知された光量が所定の閾値以下の場合、バックライト光入射手段は、バックライトを前記のスペースに移動させることができる。
また、上記内視鏡用光源装置において電源がオフされると、バックライト光入射手段は、液晶パネルを照明する為の位置にバックライトを移動させることができる。
また、上記内視鏡用光源装置において、バックライト光入射手段は、バックライト光が光ファイバに入射するように当該バックライト光を偏向させるバックライト光偏向手段と、該バックライト光偏向手段を該バックライト光の光路上に移動させる移動手段とを有したものであっても良い。また、上記内視鏡用光源装置は照明光の光量を検知する光量検知手段をさらに備えたものであっても良く、検知された光量が所定の閾値以下の場合、バックライト光入射手段は、バックライト光偏向手段を光路上に移動させることができる。
また、上記内視鏡用光源装置において電源がオフされると、バックライト光入射手段は、バックライト光偏向手段を上記光路から退避させることができる。
また、上記の課題を解決する本発明の一態様に係る内視鏡システムは、上述したいずれかの内視鏡用光源装置と、光ファイバ保持手段にその入射端面が保持される光ファイバを有した内視鏡とを備えたものである。
本発明の内視鏡用光源装置では、液晶パネルの照明光学系であるバックライトを代用光源として利用している為、装置に専用の代用光源を設置する必要がない。また、本発明のバックライトにおいて、従来の代用光源の退避位置に相当する位置は、液晶パネルを照明する為の位置であり、バックライトが本来設置されるべき位置である。この為、代用光源を退避させるスペースを装置内部に特別に確保する必要がない。従って、代用光源を備えつつも装置が大型化しない。
図1は、本発明の実施例1の電子内視鏡システム10を模式的に示した図である。以下に、図1を参照して、本実施例1の電子内視鏡システム10の構成及び作用について説明する。
本実施例1の電子内視鏡システム10は、体腔内に挿入されるものであり、当該体腔内の観察対象である生体組織を撮像する電子内視鏡100を有している。また、この電子内視鏡100が出力した信号を処理してモニタ表示可能な信号に変換する信号処理部と、体腔内を照明する為の照明光を放射する光源部とを兼ね備えたプロセッサ200を有している。またさらに、このプロセッサ200が出力した信号を映像として表示するモニタ300を有している。
本実施例1の電子内視鏡100は、プロセッサ200との接続を果たすコネクタユニット110を有している。コネクタユニット110は、各信号を伝送する複数の信号線を有した電気ケーブル111及び照明光を導光するファイバ束であるライトガイド162の一端を保持している。これらのライトガイド162及び電気ケーブル111は、コネクタユニット110から後述の先端部160に掛けて電子内視鏡100内部に挿通されている。ライトガイド162及び電気ケーブル111のもう一端は、この先端部160に保持されている。
また、電子内視鏡100は、当該内視鏡100を術者が操作する為の操作部130を備えている。コネクタユニット110と操作部130は、可撓性を有したユニバーサルコード140によって接続されている。さらに、この電子内視鏡100は、体腔内に挿入される部分として、可撓性を有した挿入部可撓管150、及びこの挿入部可撓管150の先端部に形成された先端部160を備えている。
プロセッサ200は、そのフロント部分に、電気コネクタ210及びライトガイド用コネクタ220を有している。電気コネクタ210は、上記信号処理部の入出力端子である。また、ライトガイド用コネクタ220は、上記光源部から放射された照明光を射出する射出部である。電子内視鏡100とプロセッサ200は、電気ケーブル111と電気コネクタ210によって電気的に接続されている。また、ライトガイド162とライトガイド用コネクタ220によって光学的に接続されている。
また、プロセッサ200は、そのフロント部分に、電子内視鏡システム10が有した各構成要素の操作や設定などを実行する為の操作部240、及び各種情報を表示する液晶パネル241を有している。操作部240を操作することによって例えば表示画面の輝度やカラーバランス等を調整することができる。
図2は、本実施例1の電子内視鏡システム10の構成を示したブロック図である。図2を参照すると、プロセッサ200は、上記光源部として、体腔内を照明する照明光(白色光)の光源であるメインランプ221、当該メインランプ221の前方に設置された集光レンズ222、及び当該メインランプ221の発光制御を司るメインランプ制御回路223を有している。なお、メインランプ221には、例えばメタルハライドランプや、キセノンランプ、ハロゲンランプ等が想定される。
操作部240に設けられたメインランプ221をオン/オフさせる点灯/消灯スイッチ(不図示)が操作されてオンされると、プロセッサ200全体を統括的に制御する制御部230に当該スイッチオンを示した信号が入力する。制御部230は、この入力信号に基づいてメインランプ制御回路223に制御信号を送信する。メインランプ制御回路223がこの制御信号に基づいてメインランプ221を発光制御すると、メインランプ221は点灯する。ここで、ライトガイド162とライトガイド用コネクタ220とが接続されている場合、ライトガイド162の一端である入射端面は、ライトガイド用コネクタ220に保持され、集光レンズ222の結像位置近傍に位置する。従って、メインランプ221から照射された白色光は、集光レンズ222のパワーによって結像して上記入射端面からライトガイド162に入射し、その内部を先端部160に向かって伝送される。
ライトガイド162のもう一端である出射端面は、先端部160に保持されている。この出射端面の前方であり且つ先端部160前面には配光レンズ163が設置されている。ライトガイド162によって伝送された白色光は、配光レンズ163から射出されて体腔内の観察対象である生体組織を照明し、当該組織で反射される。反射された白色光は、先端部160前面に設置された対物レンズ164に入射する。
対物レンズ164に入射した上記反射光は、当該対物レンズ164のパワーにより、固体撮像素子171の受光面(複数の受光素子がマトリクス状に配列された面)上に、生体組織の光学像として結像される。そしてこの受光面上で結像した生体組織の光学像は、各受光素子においてその光量に応じた電荷として蓄積されて当該生体組織の画像信号に変換される。
固体撮像素子171の後方には、当該固体撮像素子171を駆動制御する駆動回路181が設置されている。固体撮像素子171が生成した画像信号は、駆動回路181の駆動制御によって出力され、電気ケーブル111が有した信号線を伝送してプロセッサ200に入力される。
次に、プロセッサ200における信号処理について説明する。本実施例1のプロセッサ200は、上記信号処理部として、画像処理信号回路251、アンプ252、メモリ253、及び映像信号処理回路254を有している。
固体撮像素子171から出力された画像信号は、電気コネクタ210を介して画像処理信号回路251に入力する。そしてこの画像処理信号回路251により、サンプリング・ホールド処理、A/D変換され、さらに、R成分、G成分、及びB成分の各色成分の信号に色分離処理されてアンプ252に出力される。
アンプ252は、R成分の信号を増幅するアンプ252R、G成分の信号を増幅するアンプ252G、及びB成分の信号を増幅するアンプ252Bを有している。画像信号処理回路251から出力された各色成分の信号は、それぞれ対応するアンプに入力してその強度(信号レベル)が増幅され、メモリ253に出力される。
メモリ253は、R成分の信号を格納するメモリ253R、G成分の信号を格納するメモリ253G、及びB成分の信号を格納するメモリ253Bを有している。アンプ252から出力された各色成分の信号は、それぞれ対応するメモリに格納される。そして各メモリに格納された各色成分の信号は、制御部230の制御によって、メモリ253R、253G、及び253Bの各々から所定のタイミングで同時に読み出しされ、映像信号処理回路254に出力される。そしてこの映像信号処理回路254によってモニタ表示可能な映像信号(例えばコンポジットビデオ信号やSビデオ信号或いはRGBビデオ信号など)に変換される。ここで変換された映像信号がモニタ300に出力されると、モニタ300に現在観察中の体腔内の映像が表示される。
なお、モニタ300に表示される映像の輝度やカラーバランス等を調整する為に操作部240を操作すると、当該映像の輝度や色合いが調整されると共に、その調整レベルを示した情報が液晶パネル241に表示される。この液晶パネル241は、バックライト242に照明されることによって各種情報を表示することができる透過型の液晶パネルである。バックライト242は、バックライト制御回路243によって発光制御されている。
ここで、本実施例1の電子内視鏡システム10では、バックライト242を、メインランプ221の代用光源をして使用することができる。図3は、本実施例1のプロセッサ200の内部構成であって、代用光源に関わる構成のみを抽出して示した概略構成図である。以下に、図3を参照して、本実施例1のプロセッサ200の代用光源の構成及び作用について説明する。
先ず、プロセッサ200に備えられた主光源について詳説する。上述したように、本実施例1のプロセッサ200に備えられた主光源はメインランプ221である。このメインランプ221は、メインランプ制御回路223の発光制御によって白色光を放射するランプ221aを有している。また、ランプ221aから放射された白色光を集光して前方に進行させる放物面反射鏡221bを有している。またさらに、前方に進行する白色光を平行光に変換するコリメートレンズ221cを有している。
メインランプ221から平行光として射出された白色光は、上述したように集光レンズ222のパワーによって結像して上記入射端面からライトガイド162に入射する。これにより、体腔内がメインランプ221の白色光によって照明される。なお、メインランプ221近傍には、後述する代用光源切替処理を実行する為に当該メインランプ221の光量を検知する光量検知センサ224が設置されている。
次に、代用光源として用いられるバックライト242及びそれに関連した構成について説明する。このバックライト242は、バックライト制御回路243の発光制御によって光を放射する蛍光ランプ242aを有している。また、蛍光ランプ242aから放射された光を反射させる反射鏡242bを有している。また、反射された光を均一な面光源にする導光板242cを有している。またさらに、導光板242cからの光を液晶パネル241に向けて反射する反射膜242d、及び導光板242cから液晶パネル241に向けて放射された光を拡散する拡散フィルム242eを有している。
液晶パネル241中の各画素は、対応する各液晶分子の状態に応じてその透過率が変化する。この為、拡散フィルム242eを射出した光(以下、バックライト光と称する)が液晶パネル241を照明すると、各画素の透過率の違いによって液晶パネル241の画面上に明部と暗部ができる。このような明部と暗部の組み合わせによってその画面上に例えば上記調整レベルを示した図形や文字情報が現れる。
また、プロセッサ200には、代用光源として機能するようにバックライト242を移動させるバックライト移動機構244が設置されている。バックライト移動機構244は、バックライト242を移動させる為のステッピングモータ244aを有している。また、このステッピングモータ244aの回転軸Aとバックライト242とを相対的に固定させたアーム244bを有している。ステッピングモータ244aが回転駆動すると、回転軸Aに固定されたアーム244b及び該アーム244bに保持されたバックライト242が図3の紙面と直交する面内において回転する(図3中矢印方向)。
次に、バックライト242を代用光源に切り替える代用光源切替処理について説明する。図4は、本実施例1の制御部230が実行する代用光源切替処理を示したフローチャートである。
プロセッサ200の電源がオンされると、制御部230は、操作部240に設けられた上記点灯/消灯スイッチがオンされているか否かを判定する(ステップ1、以下、ステップを「S」と略記)。ここで、上記点灯/消灯スイッチがオンされていないと判定した場合(S1:NO)、制御部230は、所定のタイミング後に再びS1の判定処理を実行する。
また、上記点灯/消灯スイッチがオンされていると判定した場合(S1:YES)、制御部230は、光量検知センサ224の出力値を検出し、その値が所定の閾値以下か否かを判定する(S2)。
S2の処理において、光量検知センサ224の出力値が所定の閾値より高いと判定されると(S2:NO)、メインランプ221が観察対象を充分な明るさで照明している状態であり、術者が当該対象を明瞭に視認できることを意味する。従って代用光源を利用する必要がない。この為、制御部230は、本処理を進めることなく所定のタイミング後に再びS2の判定処理を実行する。
また、S2の処理において、光量検知センサ224の出力値が所定の閾値以下と判定されると(S2:YES)、メインランプ221が観察対象を充分な明るさで照明していない状態であり、術者が当該対象を明瞭に視認できない可能性があることを意味する。従って代用光源を利用する必要がある。この為、制御部230は、ステッピングモータ244aを180度回転駆動し(S3)、メインランプ221と集光レンズ222との間のスペース(図3の一点鎖線で示した位置であって、集光レンズ222と対向する位置)にバックライト242を移動させる。
集光レンズ222と対向する位置に移動されたバックライト242から放射されるバックライト光は、メインランプ221から照射された白色光と同様に、集光レンズ222のパワーによって結像して上記入射端面からライトガイド162に入射し、その内部を先端部160に向かって伝送される。これにより、体腔内は、メインランプ221の白色光の代わりに、バックライト242のバックライト光によって照明される。
なお、プロセッサ200の電源がオフされると、制御部230は、ステッピングモータ244aを180度回転駆動し、液晶パネル241を照明する為の位置にバックライト242を復帰させる。
上述した代用光源切替処理を実行することにより、メインランプ221が故障して点灯できない状態になったりその光量が著しく低下したりして明瞭な観察像を撮像できなくなった場合に、バックライト242を代用光源として利用して体腔内を照明し、観察作業を続行させることができる。
また、本実施例1の電子内視鏡システム10では、液晶パネル241用の照明光学系であるバックライト242を代用光源として利用している為、プロセッサ200に専用の代用光源を設置する必要がない。
またさらに、本実施例1のバックライト242において、従来の代用光源の退避位置に相当する位置は、液晶パネル241を照明する為の位置であり、バックライト242が本来設置されるべき位置である。この為、代用光源を退避させるスペースをプロセッサ200内部に特別に確保する必要がない。従って、代用光源を備えつつもプロセッサ200が大型化しない。
図5は、本発明の実施例2の内視鏡システムに備えられたプロセッサ200zの内部構成であって、代用光源に関わる構成のみを抽出して示した概略構成図である。なお、本実施例2のプロセッサ200zにおいて、図3に示す実施例1のプロセッサ200と同一の構成には、同一の符号を付してここでの詳細な説明は省略する。以下に、図5を参照して、本実施例2のプロセッサ200zの構成及び作用を説明する。
本実施例2のプロセッサ200zでは、本実施例1のプロセッサ200の如くバックライト242そのものを移動させて代用光源として利用するのではなく、当該バックライト242から放射されるバックライト光をバックライト光偏向機構245を用いて偏向させてそれを照明光として使用する。
本実施例2のプロセッサ200zが備えたバックライト光偏向機構245は、正転及び逆転方向に回転可能なステッピングモータ245aを有している。また、ステッピングモータ245aの回転軸Bに取り付けられたギア245bを有している。ステッピングモータ245aが回転駆動すると、回転軸Bに取り付けられたギア245bが図5の紙面と直交する面内において回転する(図5中矢印R方向)。なお、以下、時計回りの矢印R方向を正転方向とし、反時計回りの矢印R方向を逆転方向と称する。
バックライト光偏向機構245は、ギア245bの回転に従動して矢印S方向にスライドするキャタピラ245c、及びキャタピラ245cの両端部近傍の各々に保持された偏向プリズム245d、245eをさらに有している。偏向プリズム245dは、バックライト242近傍に位置するキャタピラ245cの端部に設置されている。また、偏向プリズム245eは、集光レンズ222近傍に位置するキャタピラ245cの端部に設置されている。なお、偏向プリズム245d及び245eの各々は、四角錐の光学部材を2つ貼り合わせたものであり、その貼り合わせ面が反射面となっている。以下、偏向プリズム245dが有する上記反射面をMとし、偏向プリズム245eが有する上記反射面をMと称する。
メインランプ221の白色光を照明光として使用しているとき、偏向プリズム245dは液晶パネル241とバックライト242との間のスペースから退避して位置し、偏向プリズム245eはメインランプ221の白色光の光路上から退避して位置する(すなわち図5において実線で示された位置に配置されている)。この為、通常の状態においては、偏向プリズム245dが液晶パネル241に進行するバックライト光を遮ることがなく、且つ偏向プリズム245eがメインランプ221の白色光メインランプ221の白色光を遮ることがない。
ここで、本実施例2のプロセッサ200zにおいて、上述したような代用光源切替処理を実行し、光量検知センサ224の出力値が所定の閾値以下と判定されると、制御部230は、バックライト242から放射されるバックライト光を照明光として利用する為にステッピングモータ244aを正転方向に回転駆動する。これにより、ギア245bが正転方向に回転し、キャタピラ245c及び偏向プリズム245d並びに偏向プリズム245eが集光レンズ222に接近するよう矢印S方向にスライドする。
矢印S方向にスライドされた偏向プリズム245dは、図5の一点鎖線で示された位置であり、液晶パネル241とバックライト242との間のスペースに挿入される。この為、バックライト光の一部は、偏向プリズム245dに入射し、その反射面Mによって偏向プリズム245eに直進するように偏向される。
またこのとき、偏向プリズム245eは、図5の一点鎖線で示された位置であり、メインランプ221と集光レンズ222との間のスペースに挿入される。偏向プリズム245eの反射面Mは集光レンズ222と対向するよう位置する為、反射面Mによって偏向されたバックライト光は、反射面Mによって90度偏向され、集光レンズ222に入射する。そして集光レンズ222のパワーによって結像して上記入射端面からライトガイド162に入射し、その内部を先端部160に向かって伝送される。これにより、体腔内は、本実施例1と同様に、メインランプ221の白色光の代わりに、バックライト242のバックライト光によって照明される。
なお、プロセッサ200zの電源がオフされると、制御部230は、ステッピングモータ244aを逆転方向に回転駆動し、偏向プリズム245d及び245eを退避位置に復帰させる。
以上が本発明の実施例である。本発明はこれらの実施例に限定されるものではなく様々な範囲で変形が可能である。
本発明の実施例1の電子内視鏡システムを模式的に示した図である。 本発明の実施例1の電子内視鏡システムの構成を示したブロック図である。 本発明の実施例1のプロセッサの内部構成であって、代用光源に関わる構成のみを抽出して示した概略構成図である。 本発明の実施例1の制御部が実行する代用光源切替処理を示したフローチャートである。 本発明の実施例2の内視鏡システムに備えられたプロセッサ200の内部構成であって、代用光源に関わる構成のみを抽出して示した概略構成図である。
符号の説明
10 電子内視鏡システム
100 電子内視鏡
110 コネクタユニット
111 電気ケーブル
160 先端部
162 ライトガイド
163 配光レンズ
200、200z プロセッサ
220 ライトガイド用コネクタ
221 メインランプ
222 集光レンズ
223 メインランプ制御回路
224 光量検知センサ
230 制御部
241 液晶パネル
242 バックライト
243 バックライト制御回路
244 バックライト移動機構
245 バックライト光偏向機構

Claims (8)

  1. 照明光を放射する主光源と、
    該照明光の光路上に内視鏡の光ファイバの入射端面を保持する光ファイバ保持手段と、
    各種情報を表示する液晶パネルと、
    該液晶パネルを照明するバックライトと、を備えた内視鏡用光源装置において、
    該バックライトが放射するバックライト光を該光ファイバに入射させるバックライト光入射手段を備えたこと、を特徴とする内視鏡用光源装置。
  2. 前記バックライト光入射手段は、前記バックライトを、前記入射端面と対向するように前記主光源と前記光ファイバ保持手段との間のスペースに移動させること、を特徴とする請求項1に記載の内視鏡用光源装置。
  3. 前記照明光の光量を検知する光量検知手段をさらに備え、
    検知された光量が所定の閾値以下の場合、前記バックライト光入射手段は、前記バックライトを前記スペースに移動させること、を特徴とする請求項2に記載の内視鏡用光源装置。
  4. 電源がオフされると、前記バックライト光入射手段は、前記バックライトを、前記液晶パネルを照明する為の位置に移動させること、を特徴とする請求項2または請求項3のいずれかに記載の内視鏡用光源装置。
  5. 前記バックライト光入射手段は、前記バックライト光が前記光ファイバに入射するように当該バックライト光を偏向させるバックライト光偏向手段と、該バックライト光偏向手段を該バックライト光の光路上に移動させる移動手段と、を有したこと、を特徴とする請求項1に記載の内視鏡用光源装置。
  6. 前記照明光の光量を検知する光量検知手段をさらに備え、
    検知された光量が所定の閾値以下の場合、前記バックライト光入射手段は、前記バックライト光偏向手段を前記光路上に移動させること、を特徴とする請求項5に記載の内視鏡用光源装置。
  7. 電源がオフされると、前記バックライト光入射手段は、前記バックライト光偏向手段を前記光路から退避させること、を特徴とする請求項5または請求項6のいずれかに記載の内視鏡用光源装置。
  8. 請求項1から請求項7のいずれかに記載の内視鏡用光源装置と、
    前記光ファイバ保持手段にその入射端面が保持される光ファイバを有した内視鏡と、を備えたこと、を特徴とする内視鏡システム。
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