JPH09285443A - 電子内視鏡装置 - Google Patents

電子内視鏡装置

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JPH09285443A
JPH09285443A JP8130913A JP13091396A JPH09285443A JP H09285443 A JPH09285443 A JP H09285443A JP 8130913 A JP8130913 A JP 8130913A JP 13091396 A JP13091396 A JP 13091396A JP H09285443 A JPH09285443 A JP H09285443A
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JP
Japan
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light
illumination lamp
light emission
electronic endoscope
emission control
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JP8130913A
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English (en)
Inventor
Seiji Matsumoto
征二 松本
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Fujinon Corp
Original Assignee
Fuji Photo Optical Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型照明ランプを使用して、携帯が可能とな
る小型軽量化、低消費電力化及び低コスト化を実現し、
またこの装置で光量調整が容易となるようにする。 【解決手段】 発光ダイオード等からなる小型照明ラン
プ30を、電子内視鏡の先端部や操作部等の任意の場所
又はプロセッサ装置内に配置し、この小型照明ランプ3
0は発光制御回路31により、例えば輝度信号に基づい
て制御された期間だけ発光させ、これによりCCD22
の電荷蓄積時間を制御する。また、面順次式装置では、
赤、緑、青の固定フィルタをそれぞれ配置した3個の小
型照明ランプを設け、発光制御回路では、各色光が順に
出力されるように上記3個の小型照明ランプを順次点灯
制御する。更に、液晶ディスプレイ27を装置として一
体に組み付け、上記各構成部材の作動電源として、バッ
テリー又はACアダプターからの直流電源を用いる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は電子内視鏡装置、特
に観察光の照明下において被写体を固体撮像素子で撮像
する工業用又は医療用の電子内視鏡装置に関する。
【0002】
【従来の技術】工業用又は医療用として用いられる電子
内視鏡装置は、内視鏡先端部(挿入部)に固体撮像素子
であるCCD(Charge Coupled Device)を備えると共
に、この先端部には光源からの照明光がライトガイドを
介して導かれる。このような内視鏡先端部を、構成管内
又は体腔内等へ挿入し、上記照明光を被写体へ向けて照
射することにより、この被写体が対物レンズを介して上
記CCDにより捉えられる。
【0003】この種の電子内視鏡装置において、カラ−
映像信号を得る方式として、いわゆる同時式と面順次式
があり、この面順次式の装置の構成が図8に示されてい
る。図8において、電子内視鏡装置はスコープである電
子内視鏡1A、映像信号を形成するためのプロセッサ装
置1B及び照明光を出力するための光源装置1Cから構
成され、上記電子内視鏡1Aには、対物レンズ系2に光
学的に接続されたCCD3、このCCD3を駆動するた
めのCCD駆動回路4が設けられ、また照明用レンズ5
に光学的に接続したライトガイド6が配設される。
【0004】一方、上記プロセッサ装置1Bでは、上記
CCD3から入力した映像信号に対し、所定の信号処理
を施す映像信号処理回路7、各回路にタイミングパルス
を供給するためのタイミングパルス発生回路8、このタ
イミングパルス発生回路8に接続された同期信号発生回
路9が設けられており、上述した映像信号処理回路7の
出力が外部に取り付けられたTVモニタ10へ供給され
るようになっている。
【0005】また、光源装置1Cでは、上記電子内視鏡
1A内に配設されているライトガイド6の入力端に光学
的に接続された絞り部材12、この絞り部材12の絞り
開口量を制御する絞り制御回路13、集光レンズ14、
ハロゲンランプ又はキセノンランプからなる光源15、
この光源15の点灯制御をする点灯回路16が設けられ
る。更に、上記絞り部材12の前側に、赤(R),緑
(G),青(B)の3色のカラーフィルタが形成された
回転板18が設けられ、この回転板18には回転板駆動
回路19が接続される。従って、上記光源15から出力
された光は絞り部材12により光量が制御され、また回
転板18のカラーフィルタを用いることにより、R,
G,Bの各色光が順に形成される。
【0006】上記面順次式装置の構成によれば、上述し
たカラーフィルタを有する回転板18の回転駆動によ
り、R,G,Bの各色光がライトガイド6を介して電子
内視鏡1Aの先端から被写体へ向けて順次照射されるこ
とになり、この各色光の照明時に上記CCD3では、
R,G,Bの各色の画像信号が形成される。即ち、この
CCD3では、CCD駆動回路4の制御に基づき、垂直
走査期間毎に電荷の蓄積及び転送を繰り返すことによ
り、RGB色の映像信号がフィールド毎に形成され、こ
の映像信号は映像信号処理回路7へ出力される。この映
像信号処理回路7では、RGB色毎の映像信号から、例
えば色差信号と輝度信号へ変換され、これらの信号に基
づいてモニタ10上に被写体のカラー映像が表示され
る。
【0007】このような面順次式の装置に対し、同時式
の装置は、上述したCCDの受光面上に、赤(R),緑
(G),青(B)の各色光を通過させるカラーフィルタ
アレイを市松模様に配置しており、このカラーフィルタ
アレイを介して受光面の各画素部に蓄積されたR,G,
Bの蓄積電荷を映像信号として読み出す。そしてこの映
像信号に対し、所定の信号処理を施すことによりカラー
映像信号を形成することができ、この場合もモニタ上に
被写体のカラー映像が表示される。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
電子内視鏡装置では、上述したように同時式、面順次式
を問わず、固定撮像素子により被写体を撮像する際に
は、その被写体を光で照明しなければならず、光源装置
が大型化し、また消費電力も高くなるという問題があ
る。
【0009】即ち、図8で示した絞り部材12等では、
機械的絞り機構が採用され、また回転板18においても
機械的に駆動する構成となることから、光源部の構造が
複雑かつ大型化することになり、コストも非常に高いも
のとなる。また、光源として用いられるハロゲンランプ
やキセノンランプは大型のものであり、これらのランプ
の消費電流も、約10〜20Aであり、ランプ点灯に要
する電流が大きく、これも大型化の原因となっている。
しかも、キセノンランプでは点灯させるための点灯回路
が必要となり、回路構造も複雑であり、装置が高価とな
っている。
【0010】更に、ハロゲンランプにおいては、キセノ
ンランプと比較してコストが低い反面、ランプ寿命が短
く、その寿命は標準で約50時間となっている。そのた
め、ハロゲンランプを使用する場合には、同じランプを
2個備え、一方のランプが故障した時、他方のランプに
代るためのランプ回転機構を設ける必要があり、ハロゲ
ンランプを用いる場合でも、同様に大型化、コスト高に
なるという問題があった。
【0011】本発明は上記問題点に鑑みてなされたもの
であり、その目的は、小型照明ランプを使用して携帯が
可能となる小型軽量化、低消費電力化及び低コスト化を
実現することができ、またこのような装置で光量調整が
容易にできる電子内視鏡装置を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、第1請求項記載の発明に係る電子内視鏡装置は、電
子内視鏡の先端部から光照射するための小型照明ランプ
と、この小型照明ランプにより光照射された被写体を撮
像する固体撮像素子と、この固体撮像素子の所定の電荷
蓄積時間に対応して、上記小型照明ランプの発光期間を
制御する発光制御回路と、を含んでなることを特徴とす
る。第2請求項記載の発明は、上記小型照明ランプは、
赤、緑、青の各色光ランプにより構成し、又は3個の白
色ランプ及びこの白色ランプの前方にそれぞれ配置した
赤、緑、青の固定フィルタにより構成し、上記発光制御
回路では、赤色光、緑色光、青色光が順に出力されるよ
うに、3個の小型照明ランプを順次、駆動制御したこと
を特徴とする。第3請求項記載の発明は、上記発光制御
回路では、被写体の明るさの判定信号を入力し、この判
定信号に基づいて上記小型照明ランプの発光期間を可変
制御することにより、上記固体撮像素子の電荷蓄積時間
を変化させ、映像の明るさを制御することを特徴とす
る。第4請求項記載の発明は、上記小型照明ランプと、
上記固体撮像素子と、この固体撮像素子を駆動し、かつ
これにより得られた映像信号を処理する信号処理部と、
この信号処理部から出力された映像信号に基づき被写体
の映像を表示する液晶ディスプレイと、を装置として一
体に組み付け、上記各構成部材の作動電源として、バッ
テリー又はACアダプターからの直流電源を用いるよう
にしたことを特徴とする。
【0013】上記第1請求項記載の構成によれば、発光
ダイオードやレーザーダイオードを含む小型照明ランプ
が電子内視鏡の先端部や操作部等の任意の場所又はプロ
セッサ装置内に配置される。そして、この小型照明ラン
プが垂直走査期間内で所定の期間だけ発光するように制
御される。このような小型照明ランプを用いることによ
り、大型キセノンランプの点灯装置やハロゲンランプの
回転機構をなくすことができ、また機械的絞り機構やカ
ラーフィルタを有する回転板及び駆動機構も不要とな
る。上記第2請求項記載の構成によれば、カラーフィル
タを有する回転板及びその駆動機構を用いることなく、
赤色光、緑色光、青色光が順次出力され、これにより得
られた各色光の映像信号により被写体の表示が行われ
る。そして、この場合も上記と同様の効果が得られる。
【0014】上記第3請求項記載の構成によれば、上記
小型照明ランプの発光期間を、例えば固体撮像素子で得
られた映像信号の輝度信号に基づいて可変制御すること
ができ、固体撮像素子の電荷蓄積時間を調整することに
より、映像の明るさを良好なものとすることが可能とな
る。上記第4請求項記載の構成によれば、表示部として
液晶ディスプレイが設けられ、この液晶ディスプレイを
含むすべての部材が一体の装置として組み付けられ、こ
の装置をバッテリー又はACアダプターからの直流電源
によって動作させることができる。従って、大型のTV
モニタを持運びする必要もなく、被観察体内の観察が容
易となる。
【0015】
【発明の実施の形態】図1には、実施形態の第1例であ
る同時式の電子内視鏡装置の回路構成が示されており、
図において、対物レンズ系21の後側に固体撮像素子で
あるCCD22が配置される。同時式におけるCCD2
2は、上述のように撮像面にカラーフィルタアレイが市
松模様に配置される。そして、このCCD22を駆動す
るためのCCD駆動回路23、CCD22から得られた
映像信号(ビデオ信号)に対し、増幅処理、ホワイトバ
ランス処理、ガンマ処理等を施すための映像信号処理回
路24が設けられており、この映像信号処理回路24て
は、例えば色差信号と輝度信号が形成される。
【0016】また、各回路にタイミングパルスを供給す
るためのタイミングパルス発生回路25及び同期信号発
生回路26が設けられる。更に、第1例では、従来のT
Vモニターの代りに液晶ディスプレイ27が配置され、
この液晶ディスプレイ27は上記映像信号処理回路24
の出力に基づいて被写体の映像を表示する。
【0017】そして、照明用レンズ29の後側に小型照
明ランプ30が配置されており、この小型照明ランプ3
0としては、例えば10W以下の小型照明ランプ或いは
発光ダイオード、レーザーダイオード等の小型のランプ
が用いられ、これらは上記従来から使用されているハロ
ゲンランプやキセノンランプに比較すると、1/100
から1/1000の小電流で動作することができるもの
である。この小型照明ランプ30には、発光制御回路3
1が接続されており、この発光制御回路31は上記映像
信号処理回路24で得られた輝度信号を明るさの判定信
号として入力し、これにより発光期間を制御するための
発光制御パルスを形成する。
【0018】図2乃至図4には、上記図1で示した各部
材の配置構成例が示されており、図2は上記小型照明ラ
ンプを内視鏡先端部に配置し、図3は上記小型照明ラン
プを内視鏡操作部に配置し、図4は上記小型照明ランプ
を信号処理部と共にプロセッサ部に配置したものであ
る。即ち、図2において、電子内視鏡33の先端部33
Aに、図1のCCD22を配置すると共に小型照明ラン
プ30を配置しており、操作部33BにはCCD駆動回
路23と発光制御回路31が配置される。また、電子内
視鏡33の後端側に、一体となるように(別体でもよ
い)プロセッサ部34が配置され、このプロセッサ部3
4には信号処理部回路24と液晶ディスプレイ27が配
置され、更に上述した各構成部材の電源としてバッテリ
ー35が設けられる。
【0019】図3の構成では、電子内視鏡37の先端部
37Aから操作部37Bにおいて、集光レンズ29と集
光レンズ38との間にライトガイド39が配設され、操
作部37B側の集光レンズ38の後側に小型照明ランプ
30が設けられる。その他の各部材の構成については図
2の場合と同様となっている。
【0020】図4の構成では、電子内視鏡41の後端側
にプロセッサ部42が一体(別体でもよい)に設けら
れ、このプロセッサ部42内の集光レンズ43と電子内
視鏡41の先端部41Aの集光レンズ29との間にライ
トガイド44が配設される。そして、上記プロセッサ部
42の集光レンズ43の後側に小型照明ランプ30が配
置されると共に、発光制御回路31もプロセッサ部42
内に設けられる。
【0021】実施形態の第1例は以上の構成からなり、
以下にその作用を図5を参照しながら説明する。まず、
図1で示した同期信号発生回路26から同期信号がタイ
ミングパルス発生回路25へ出力されると、タイミング
パルス発生回路25からは各種のタイミングパルスが各
回路へ供給される。そして、CCD駆動回路23では、
読出しパルス等の各種駆動パルスをCCD22へ出力す
ることになり、これによってCCD22では各画素毎に
蓄積された電荷が映像信号として取り出される。
【0022】一方、上記同期信号発生回路26から、図
5(A)に示される1/60秒(T)毎の垂直同期信号
VDが発光制御回路31へ供給されており、この発光制
御回路31では、映像信号処理回路24から供給された
輝度信号に基づいて発光制御パルス(電圧パルス)を形
成する。即ち、上記映像信号処理回路24から出力され
た輝度信号は、現在撮像中の被写体の明るさを示してお
り、この輝度信号のレベルに応じてパルス幅の異なる発
光制御パルスを形成する。例えば、標準的な使用状態
で、図5(B)に示されるパルス幅の発光制御パルスP
1 が形成されるとすると、内視鏡先端部が被写体に近接
して明るくなるような場合には、図5(D)に示される
小さなパルス幅の発光制御パルスP2 が形成され、内視
鏡先端が被写体から離れ奥行があり、被写体が暗くなる
ような場合には、図5(F)に示されるように、大きな
パルス幅の発光制御パルスP3 が形成される。
【0023】そして、発光制御回路31から、上記発光
制御パルスP1 が小型照明ランプ30へ与えられたと
き、図の垂直走査期間Tにおいて図5(C)に示される
発光期間t1 だけ小型照明ランプ30が発光し、上記発
光制御パルスP2 が与えられたとき、図5(E)に示さ
れる発光期間t2 だけ発光し、上記発光制御パルスP3
が与えられたとき、図5(G)に示される発光期間t3
だけ発光することになる。
【0024】一方、上記CCD22では、上述した発光
期間t1 ,t2 ,t3 の照明によって被写体が捉えられ
る。即ち、被写体からの反射光は、対物レンズ系21に
よりCCD22の撮像面に結像し、この結像による光信
号はCCD22の光電変換素子にて電気信号に変換さ
れ、その電荷が蓄積される。そして、読出しパルス等に
基づいて蓄積電荷を順次読み出すことにより被写体の映
像信号が取り出される。
【0025】このようなCCD22における蓄積電荷の
読み出しでは、上述したように小型照明ランプ30の発
光期間を制御することによって画像表示に必要な良好な
蓄積電荷を得ることができる。即ち、上述した図5
(C)に示される中程度の発光期間t1 、図5(E)に
示される比較的短い発光期間t2 、図5(G)に示され
る比較的長い発光期間t3 等により、光が被写体に照射
され、このような発光期間の可変制御によりCCD22
には最適な量の電荷が蓄積されることになり、最終的に
は図5(H)に示される映像信号が得られる。従って、
発光制御パルスP1からP3 による発光期間の可変制御
は光シャッター機能を果たすことになり、これによって
映像信号の光量調整が良好に行われる。
【0026】図6には、実施形態に係る第2例である面
順次式電子内視鏡装置の構成が示されており、この第2
例では、対物レンズ系21の後側に配置された白黒用の
CCD46、このCCD46を駆動するためのCCD駆
動回路47、タイミングパルス発生回路48、面順次式
の映像処理を行う映像信号処理回路49が設けられ、同
期信号発生回路26、液晶ディスプレイ27等も第1例
と同様に配置される。
【0027】また、照明用レンズ29の後側にライトガ
イド50が設けられ、このライトガイド50の入射端近
傍に、3個の小型照明ランプ51A,51B,51Cが
配置される。この小型照明ランプ(発光ダイオードを含
む)51A,51B,51Cの前側には、集光レンズ5
2を介して赤色の固定フィルタ53A、緑色の固定フィ
ルタ53B、青色の固定フィルタ53Cが配置されてお
り、これらの3色の固定フィルタ53A,53B,53
Cを介して赤(R),緑(G),青(B)の各色光がラ
イトガイド50を介して出力できるようになっている。
更に、上記小型照明ランプ51A,51B,51Cには
発光制御回路54が接続されており、この発光制御回路
54により小型照明ランプ51A,51B,51Cは垂
直走査期間毎に順に発光するように点灯制御される。
【0028】上記第2例の構成によれば、図7に示され
る制御動作が行われる。即ち、図7(A)に示される垂
直同期信号VDが同期信号発生回路26から発光制御回
路54へ供給され、この発光制御回路54では図7
(B)に示される発光制御パルスPR が赤色発光用のパ
ルスとして、図7(C)に示される発光制御パルスPG
が緑色発光用のパルスとして、図7(D)に示される発
光制御パルスPB が青色発光用パルスとして形成され
る。
【0029】そして、上記発光制御パルスPR が小型照
明ランプ51Aへ供給されると、図7(E)に示される
発光期間TR だけ小型照明ランプ51Aが点灯し、固定
フィルタ53aから出力された赤色光がライトガイド5
0を介して被写体へ照射される。また、上記発光制御パ
ルスPG が小型照明ランプ51Bへ供給されると、図7
(F)に示される発光期間TG だけ点灯し、固定フィル
タ53Bから出力された緑色光がライトガイド50を介
して被写体へ照射され、上記発光制御パルスPB が小型
照明ランプ51Cへ供給されると、図7(G)に示され
る発光期間TBだけ点灯し、固定フィルタ53Cから出
力された青色光がライトガイド50を介して被写体側へ
照射される。
【0030】そして、上記の赤色光、緑色光、青色光
は、図7で示されるように、1/60秒の垂直走査期間
T毎に順に被写体へ照射されることになり、これによっ
て観察される被写体はCCD46で捉えられ、このCC
D46では図7(H)に示されるようなR,G,Bの順
の映像信号が得られる。このような映像信号は、映像信
号処理回路49へ供給され、ここでRGBの映像信号毎
に所定の処理が施された後、上記同時式と同様の信号に
変換されることにより、液晶ディスプレイ27に被写体
の映像が表示される。
【0031】また、上記発光制御では、明るさの判定信
号に基づいて発光期間の可変制御を行うことができる。
即ち、上記発光制御回路54に映像信号処理回路49か
ら輝度信号を入力し、この輝度信号に基づいて、図5で
説明したように、発光制御パルスPR ,PG ,PB のパ
ルス幅を変えることにより、被写体の明るさが最適とな
る発光期間を設定することが可能となる。
【0032】更に、上記の第2例においても、小型照明
ランプ51、集光レンズ52及び固定フィルタ53から
なる光源部を、上記図3と同様に電子内視鏡の操作部へ
配置したり、また上記図4と同様にプロセッサ部へ配置
したりすることができる。
【0033】
【発明の効果】以上説明したように、第1請求項記載の
発明によれば、電子内視鏡の先端部、操作部又はプロセ
ッサ部等に、小型照明ランプを設け、固体撮像素子の所
定の電荷蓄積時間に対応して、上記小型照明ランプの発
光期間を制御するようにしたので、従来に比べて1/1
00から1/1000となる小電流で動作する発光ダイ
オード等の小型照明ランプにより電子内視鏡の光照射を
行うことができ、また従来のような機械的絞り機構、点
灯装置やカラーフィルタを有する回転板等が不要とな
る。従って、携帯可能な小型軽量化が可能となると共
に、低消費電力化及び低コスト化が実現できるという利
点がある。
【0034】第2請求項記載の発明によれば、赤、緑、
青の各色に対応して、小型照明ランプを3個設けると共
に各色の固定フィルタを配置したので、小型照明ランプ
を用いて面順次式の電子内視鏡装置を構成することがで
き、この面順次式装置において上記の利点を得ることが
可能となる。
【0035】第3請求項記載の発明によれば、上記発光
制御回路では、被写体の明るさの判定信号に基づいて、
ランプの発光期間を可変制御するようにしたので、いわ
ゆる光シャッタ機能により光量調整が可能となり、常に
良好な明るさの下で被写体を表示することが可能とな
る。
【0036】第4請求項記載の発明によれば、液晶ディ
スプレイを含む各構成部材を装置として一体に組み付
け、各構成部材の作動電源として、バッテリー又はAC
アダプターからの直流電源を用いるようにしたので、大
きくて重いTVモニタを持ち運びする必要がなく、携帯
型の電子内視鏡を得ることが可能となる。また、バッテ
リーを使用することによって商用電源がないような場所
においても、電子内視鏡の使用が可能となるという利点
がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態の第1例に係る同時式電子内
視鏡装置の回路構成を示す回路ブロック図である。
【図2】実施形態例での電子内視鏡装置における各部材
の配置構成例を示す図である。
【図3】実施形態例での電子内視鏡装置における各部材
の配置構成の他の例を示す図である
【図4】実施形態例での電子内視鏡装置における各部材
の配置構成の他の例を示す図である。
【図5】図1の第1例の装置における動作を示す信号波
形図である。
【図6】実施形態の第2例に係る面順次式電子内視鏡装
置の構成を示す図である。
【図7】図6の第2例の装置における動作を示す信号波
形図である。
【図8】従来の面順次式電子内視鏡装置の構成を示すブ
ロック図である。
【符号の説明】
1,33,37,41 … 電子内視鏡装置、 3,22,46 … CCD, 7,24,49 … 映像信号処理回路、 27 … 液晶ディスプレイ、 30,51A,51B,51C … 小型照明ランプ、 31,54 … 発光制御回路、 35 … バッテリー、 53A,53B,53C … 固定フィルタ。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電子内視鏡の先端部から光照射するため
    の小型照明ランプと、 この小型照明ランプにより光照射された被写体を撮像す
    る固体撮像素子と、 この固体撮像素子の所定の電荷蓄積時間に対応して、上
    記小型照明ランプの発光期間を制御する発光制御回路
    と、を含んでなる電子内視鏡装置。
  2. 【請求項2】 上記小型照明ランプは、赤、緑、青の各
    色光ランプにより構成し、又は3個の白色ランプ及びこ
    の白色ランプの前方にそれぞれ配置した赤、緑、青の固
    定フィルタにより構成し、 上記発光制御回路では、赤色光、緑色光、青色光が順に
    出力されるように、3個の小型照明ランプを順次、駆動
    制御したことを特徴とする上記第1請求項記載の電子内
    視鏡装置。
  3. 【請求項3】 上記発光制御回路は、被写体の明るさの
    判定信号を入力し、この判定信号に基づいて上記小型照
    明ランプの発光期間を可変制御することにより、上記固
    体撮像素子の電荷蓄積時間を変化させ、映像の明るさを
    制御することを特徴とする上記第1又は第2請求項記載
    の電子内視鏡装置。
  4. 【請求項4】 上記小型照明ランプと、 上記固体撮像素子と、 この固体撮像素子を駆動し、かつこれにより得られた映
    像信号を処理する信号処理部と、 この信号処理部から出力された映像信号に基づき被写体
    の映像を表示する液晶ディスプレイと、を装置として一
    体に組み付け、 上記各構成部材の作動電源として、バッテリー又はAC
    アダプターからの直流電源を用いるようにしたことを特
    徴とする上記第1及至第3請求項記載の電子内視鏡装
    置。
JP8130913A 1996-04-25 1996-04-25 電子内視鏡装置 Pending JPH09285443A (ja)

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