JPS63262613A - 立体視内視鏡装置 - Google Patents

立体視内視鏡装置

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Publication number
JPS63262613A
JPS63262613A JP62098404A JP9840487A JPS63262613A JP S63262613 A JPS63262613 A JP S63262613A JP 62098404 A JP62098404 A JP 62098404A JP 9840487 A JP9840487 A JP 9840487A JP S63262613 A JPS63262613 A JP S63262613A
Authority
JP
Japan
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image
state
rotation
stereoscopic
rotating
Prior art date
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Pending
Application number
JP62098404A
Other languages
English (en)
Inventor
Shinichiro Hattori
服部 眞一郎
Tetsuo Nonami
徹緒 野波
Susumu Kikuchi
菊地 奨
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Optical Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS63262613A publication Critical patent/JPS63262613A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は同一被写体に対し、大きな視差を有する複数の
画像を得ることのできる立体視内視鏡装置に関する。
「従来の技術」 近年、細長の挿入部を体腔内とか管腔内に挿入すること
によって、内部を診断したり、検査したりすることので
きる内視鏡が広く用いられるようになった。
ところで、生体内の患部等の凹凸の大きさを知ることが
診断を下す場合とか症状の進行具合等を知るために非常
に重要な要因となることがある。
従来、被写体く生体)の凹凸を計測する場合、実公昭6
1−20488号のごとく、被写体にスケールを接触さ
せ、凹凸を計測していた。別の方法として、レーザ光線
を利用した特開昭55−110208号の様な提案もな
されている。
[発明が解決しようとする問題点] 上記実公昭61.20488号の従来例は被写体とスケ
ールを接触させる必要があり、生体を傷つける恐れがあ
ると同時に内視鏡の操作がしにくく、さらに一点測定に
限定される為、広い範囲の計測が困難であった。
又、特開昭55−110208号の従来例は、レーザ装
置等の特別な装置が必要であったり、光のスポット間距
離単位でしか計測が出来ず、分解能が低かった。さらに
、レーザ光によって通常の観察が妨げられると言う不具
合があった。
本発明は上述した点にかんがみてなされたもので、内視
鏡の外径を太くすることを必要とぜず、且つ同一被写体
に対し大きな視差を有し、凹凸を立体的に観察できるよ
うにした立体視内視鏡装置を提供することを目的とする
[問題点を解決する手段及び作用] 本発明では観察手段の視野方向を変化できる機構を設け
、異る湾曲状態に対し、ほぼ平行となる視野方向に設定
してそれぞれの観察像に基づき立体画像を得ることによ
って、挿入部を殆んど太くすることなく大きな視差を有
する状態での立体観察を行えるようにしている。
[実施例] 以下、図面を参照して本発明を具体的に説明する。
第1図及び第2図は本発明の第1実施例に係り第1図は
第1実施例にお番ノる内視鏡挿入部の先端側を異る湾曲
状態に設定し、且つ視野方向を調整して立体視できるよ
うにした様子を示し、M2図は第1実施例の模式的構成
を示す。
第2図に示すように第1実施例の立体視内視鏡装置1は
、生体内等に挿入可能とする内視鏡2と、この内視鏡2
と接続され、信号処理系等を収納した制御装置3と、こ
の制御装置3がら出力される映像信号を表示する立体視
用表示部4とからなる。
上記内視鏡2は生体・内に挿入し易いように細長の挿入
部が形成され、この挿入部の先端側は第1図に示すよう
な構造になっている。
挿入部の先端部は透明でドーム状(半球状)のカバーガ
ラス5で覆われ、このカバーガラス5の後端は可撓性チ
ューブ6に取付けられ、防水構造にしである。
上記カバーガラス5で覆われた部分の後端近傍部分から
後方に至る適宜長さ部分には湾曲部7が形成されている
。この湾曲部7は第2図に示すように関節駒8.・・・
8を回動自在に縦列したアングル機構9で構成され、先
端の関節駒8に固定されたアングルワイヤ10.10の
後端が半円状外周に密着された回転ドラム11を回動づ
ることによって、一方のワイヤ10が牽引され、且つ他
方のワイヤ10が弛緩されることになって湾曲部7を屈
曲できるようにしである。この回転ドラム11はその回
転軸12に取付けられた超音波モータ等のモータ13に
よって、回転駆動できるようにしである。(第2図では
便宜上回転軸12を斜め方向に延設しであるが、実際に
は紙面垂直方向にあることになる。) 第1図に示すように上記ドラム状カバーガラス5の内側
には撮像手段として対物レンズ14及びCCD等の固体
撮像素子(以下SIDと記す。)15とが鏡筒16に取
付けである。この鏡筒16は軸17を中心として回動す
る回動板18に取付けである。この軸17を挾むように
して鏡筒16と反対側となる回動板部分にはライトガイ
ド19の先端が保護管21を介して取付けである。尚、
照明光を照射するこのライトガイド19の先端面には配
光を良くするため凹レンズ22が取付けである。
上記鏡筒16及びライトガイド19の先端を固定する保
護管21が取付Gノられた回動板18の両端に、回動ワ
イヤ23.23の先端が固定されている。しかして、こ
れら回動ワイヤ23.23の後端側(手元側)は上記ア
ングルワイヤ9の場合と同様に回転ドラム24の半円状
外周に密着させである。しかして、アングル機構9によ
り例えば第1図のAで示す状態から8で示す状態へと屈
曲させた場合、回転ドラム24を回転させることによっ
て、一方のワイヤ23を牽引、他方のワイヤ23を弛緩
してワイヤ23.23の先端が固定された回動板18を
軸17を中心として回動できるようにして視野方向変化
機構が形成しである。この場合、第2図に示す回転ドラ
ム24の回転量を制御することによって、第1図のへの
状態の視野方向25Aと8の状態での視野方向25Bと
を平行に設定でき、この場合距離dが視差となり、この
視差dでもって同一被写体を撮像(観察)できるように
しである。
上記回転ドラム24は、その回転軸26に取付けられた
超音波モータ等による駆動モータ27によって、回転駆
動される。
上記回転ドラム11.24にはその回転が伝わるように
、例えばその外周に接覆るようにしてそれぞれ回転エン
コーダ28.29が取付けてあり、それぞれ回転ドラム
11.24の回転量を検出できるようにしである。
上記回転エンコーダ28.29はポテンショメータとか
光学式エンコーダ等で構成され、回転量に対応した出力
信号はそれぞれモータ13,27に駆動信号を出力する
(モータ)駆動回路31゜32にそれぞれ入力されると
共に、高性能=1ンピュータ等で構成される画像処理手
段33に入力される。
尚、第2図では説明を分り易くするため、アングル機構
9側と対物レンズ14等により構成される視野方向変化
機構側とを分離して別の位置に有するように表わしであ
るが、実際には同一の内視鏡内に組み込まれている。
上記両駆動回路31.32は、マイクロプロセッサ等で
構成される制御回路34によってその出力信号が制御さ
れる。
第2図において、上記5ID15は複数のケーブル等で
構成される駆動線35を介してSID駆動回路36に接
続され、このSID駆動回路36からSID駆動信号が
印加されることによって、5ID15は光電変換した信
号を出力する。この信号は同軸ケーブル等で構成される
信号線37を介して増幅器38に入ツノされ、増幅され
た後、A/D変換器39でディジタル信号に変換され、
ディジタルスイッチ41を経てオンされた側の画像メモ
リ42又は43に記憶される。このディジタルスイッチ
41は、上記制御回路34によってその切換が制御され
る。
上記画像メモリ42.43は半導体メモリ等で構成され
、これら画像メモリ42.43に記憶された画像データ
は画像処理回路33に入力され、画像処理された後、テ
レビモニタ等で構成されるディスプレイ44..45に
入力され、カラー表示される。
上記両ディスプレイ44.’45の表示面には、外部か
ら光が入らないように、それぞれフード46.47が取
付けである。またこれらフード46゜47にはそれぞれ
接眼レンズ48.49が取付けである。
上記接眼レンズ48.49の距離は、通常の人の場合の
両眼50.50の距離だけ離れて設けである。しかして
同一対象物を第1図に示ずように平行な視野状態で撮像
したSID撮像信号をそれぞれ画像メモリ42.43に
記憶し、これら記憶した画像データを画像処理手段33
を介してそれぞれディスプレイ44.45に表示するこ
とによって、各ディスプレイ44.45を左右の眼50
゜50で観察する人は、視野を有する状態で同一対象物
を観察するのと同等の観察を行うことになり、SIDで
撮像した対象物を立体視的に観察でさるようにしである
と共に、のこ画像処理手段33で立体画像に関する三次
元情報を表示できるようにしである。
尚、制御回路34には三次元計測を行う目測スイッチ5
1が設けである。
このように構成された第1実施例の動作を以下に説明す
る。
内視鏡2の先端側が例えば第1図のAの状態であるとす
る。
次に三次元計測を開始するためにスイッチ51をオンす
る。すると制御回路34の指示によりディジタルスイッ
チ41は、画像メモリ42と導通する状態になる。しか
して5ID15にSID駆動回路36からSID駆動信
号が印加され、5ID15から出力される画像信号は信
号線37を経て増幅器38に入力され、信号整形とか増
幅された後A/D変換器39に入力され、ディジタル信
号に変換される。計測スイッチ51が押されるとA/D
変換器の出力はディジタルスイッチ41を通って画像メ
モリ42に入力され、画像が記憶される。
次に、制御回路34は駆動回路31に駆動制御信号を出
力し、モータ13を決められた量だけ回転させる。この
回転量は(内視鏡)湾曲部7の湾面状態によって変えら
れる。この理由は湾曲部7が湾曲していると、アングル
ワイヤ10の駆動量に対する湾曲量が湾曲していない場
合と比べて異るからである。
この回転量の制御は回転エンコーダ28からの出力によ
り、駆動回路31が行う。モータ13の回転は回転軸1
2を介して、回転ドラム11に伝えられアングルワイヤ
10.10が牽引、弛緩されるように駆動されアングル
機構9により、湾曲部7は第1図の8で示す状態になる
次に、制御回路34はディジタルスイッチ41を画像メ
モリ43.側がA/D変換器39と導通するように切換
える。しかして制御回路34は駆動回路32により、モ
ータ27を回転さぜ、回転軸26、回転ドラム24、回
動ワイヤ23を介して回動板18を回動させる。モータ
27の回転量は回転エンコーダ29によって検出され、
駆動回路32にフィードバックされ、回転量が正確に制
御される。このようにして制御される回転量は湾曲部7
の湾曲方向と反対向きで、第1図の8に示す状態に設定
するものである。つまり、対物レンズ14の向きが第1
図のへの状態における対物レンズ14の向きとほぼ平行
になるように、回動板18の回転量が・制御される。こ
の回転量は制御回路34により算出され、この算出され
た量に制御される。
上記回転板18の回動により、第1図のへの状態とBの
状態において、5ID15が共通に撮像する被写体(図
示せず)領域が、回動しない場合に比べて増加する。こ
の状態で制御回路34は画像メモリ43に5ID15で
撮像した画像データを記録させる。
画像メモリ42.43の出力は、画像処理手段33に入
力され、この画像処理手段33はこれら2枚の視差dの
ある画像から被写体の3次元情報を計算する。
この計算は公知の「ステレオ画像による3次元情報アル
ゴリズム」による。
上記画像処理手段33で計算された3次元情報はディス
プレイ44.45に表示されるが、各デイスプレイ44
.45に表示される画像は少しずれたものとなり、接眼
レンズ48.49を通して両眼50.50で観察したと
ぎに立体的に見える様になる。
以上の動作により、操作者は計測スイッチ51を押すだ
けで、接眼レンズ48.49を通して3次元内視鏡像を
立体的に観察できる。
この第1実施例によれば、挿入部を大径にすることなく
被写体を立体的に観察できると共に、3次元情報を得る
ことができるので例えば患部を診断する場合、その患部
のはれ具合をより足固的に知ることができ、より的確な
診断を行うことができる。また、癌等を早期に発見した
りすることにも役立ち、癌の診療にも有効である。
第3図ないし第6図は本発明の第2実施例を示す。
この第2実施例は、斜視型ファイバスコープ61を用い
たものである。
第3図は(斜視型)ファイパスコ−プロ1の挿入部先端
側を示し、斜視窓部は透明カバーガラス62で覆われ、
その内側に第4図に示す回動ブロック63を収納してい
る。
上記回動ブロック63は、回転軸64の回りで回動自在
であり、先端が固定された鋼鉄線等で構成した駆動ワイ
ヤ65を牽引することによって、前記回転軸64の回り
で回動できるようにしである。
上記回転軸64はその両端が該回転軸64の両端に対向
する側の先端構成部材66(第3図参照)で枢支されて
いる。また駆動ワイヤ65は内面が滑らかなチューブ6
7内に通してあり、このワイヤ65を通したチューブ6
7は先端構成部材66の透孔内を通し、その後端側は第
5図に示すように回転ドラム68の外周に密着させ、後
端を固定しである。この回転ドラム68の回転軸には回
転エン」−ダ69及び回動レバー71が連結してあり、
この回動レバー71を回動することによってワイヤ65
を進退でき、回動ブロック63を回動できるようにしで
ある。
尚、回転ドラム68には一般のブレーキで構成される回
転ロック機構72が設けである。
上記回動ブロック63には第4図に示すように2つの透
孔を設けてあり、一方の4角形状透孔にはライトガイド
73の先端が固定され、他方の円形状透孔には第3図に
も示すように対物レンズ74及びイメージガイド75の
先端が固定しである。
上記ファイバスコープ61にもアングル機構(図示せず
)が構成された湾曲部76(第3図参照)が形成されて
おり、アングルワイヤ77.77の後端側は第5図に示
すように回転ドラム78の外周に密着させてあり、この
回転ドラム78を回動することによって第3図に示すよ
うにAの状態から8の状態へと湾曲できるようにしであ
る。
上記回転ドラム7Bにも回転エンコーダ79が取付けて
あり、回転ドラム78の回転量を検出できるようにしで
ある。また、この回転ドラム78の回転は回転ロック機
構81でロックできる。尚、点線で示づ符号82はアン
グルノブ82を示す。
上記両回転エンコーダ69.79の出力は画像処理手段
83に入力される。
ところで、上記ファイバスコープ61の接眼部84には
、第5図に示すようにテレビカメラ85を装名すること
ができる。このテレビカメラ85は、結像レンズ86に
よって、COD等によって構成した5ID87に接眼部
84側に伝送された光学像を結ぶことができる。このテ
レビカメラ85の5ID87の出力は、A/D変換器8
8を介してディジタルスイッチ89でオンされた側の画
像メモリ91又は92に書ぎ込むことができる。
上記ディジタルスイッチ89は、制御回路93で制御さ
れると共に、画像メモリ91.92も制御される。尚、
制御回路93には計測スイッチ94が設けである。
上記画像メモリ91.92の出力は画像処理手段83に
入力され、画像処理された後例えば第6図に示すように
ディスプレイ95に立体的に表示される。
このように構成された第2実施例の動作を以下に説明す
る。
内視鏡操作者は、テレビカメラ85を内vAm接眼部8
4に装着し、モニタディスプレイ95によって画像を観
察しているとする。この時、モニタディスプレイ95に
は、図示しない経路によってテレビカメラ85から画像
信号が直接供給され、いわゆるリアルタイム画像が観察
できる様になっている。3次元計測をしたい画像を捉え
たとき、内視鏡操作者は、回転ロックI[81を用いて
回転ドラム78が回転しない様にける。次に、計測スイ
ッチ94を押すと、テレビカメラ85で撮像され、A/
D変換器88でディジタル変換された画像データが画像
メモリ91に記録される。その後、前述の回転ドラム7
8の固定を解除し、アングルノブ82を少し回転させる
。次に回転ロック機構72によって、回転ドラム68の
回転を止める。計測スイッチ94が押されると、テレビ
カメラ85で撮像され、A/D変換器88でディジタル
変換された画像データが画像メモリ92に記録される。
ディジタルスイッチ8つの制御やタイミングの制御は制
御回路93が行なう。回転量は任意であるが、回転エン
コーダ79から送られる信号を検知し、画像処理手段8
3を用いて回転量をモニタディスプレイ95に表示する
様にしても良い。この状態で再び回転ドラム78を固定
する。
次に、回動レバー71を操作し、前もって画像メモリ9
1に記録した画像とほぼ同じ領域が、テレビカメラ85
によって撮像され、モニタディスプレイ95に表示され
る様にする。画像処理手段83は、画像メモリ91、画
像メモリ92に記録された2枚の画像から公知の「ステ
レオ画像による3次元情報計算アルゴリズム」によって
、3次元情報の計算を行なう。この計算結果は、第6図
に示すJ:うに眺観図の形でモニタディスプレイ95に
表示される。
回転エンコーダ69.79の出力信号は画像処理手段8
3に入力され、これは第3図における視差dを計算する
のに用いられると同時に、対物レンズ74の収差による
像歪を補正するのに用いられる。
視差dの計算は、事前に回転ドラム68.78の全ての
位置の組合わせに対し、回転エンコーダ69.79の出
力と実際の対物レンズ74の位置をメモリに記憶してお
くことによって高速に算出できる。
なお、本実施例の応用として、画像メモリ91の記録画
像とリアルタイム画像をモニタディスプレイ95に重ね
て表示させ、両者がほぼ一致する様にアングルノブ82
及び回動レバー71を操作し、画像メモリ91の記録画
像を記録した時の回転エンコーダ69と79の値と、画
像が一致した時の回転エンコーダ69及び79の値から
「三角測量の原理」によって、手軽に測距が行える。
第7図は本発明の第3実施例の内?1aaioiの先端
側を示す。この実施例は対物レンズの方向を変える代り
に対物レンズに入射する光の方向を変えるようにしたも
のである。
内?j2g湾曲部102の側面にはガラス等で構成され
る観察窓103が、防水性を持って取り付けられている
上記湾曲部102内にはミラー等で構成される反射鏡1
04が、回転軸105を中心に回動する。
先端構成部材106には圧電バイモルフ等で構成される
圧電素子107の一方の端部が固定され、他方の端部に
は駆動棒108が直交する方向に取付けである。この駆
動棒108の先端は反射鏡104の妻面に接触している
。この反射鏡104には、スプリング109の一端が固
定され、このスプリング107の他端が固定された先端
寄り方向に付勢されている。(第7図では回転軸105
の回りで反時計方向の付勢力が作用している。)従って
、この反射鏡104はスプリング109の付勢力によっ
て常時駆動棒108と接触状態に保持されている。
上記圧電素子107には電線等で構成される圧電素子駆
動線111が取付けてあり、この駆動線111を介して
図示しない直流電源から電圧を印加することによって、
その印加電圧の大きさに応じて先端構成部材106に固
定された一端に対し、他端側をたわませることができる
ようにしである。
上記湾曲部102内には反射鏡104の回動中心に対向
するように、鏡筒112を用いて対物レンズ113及び
5ID114が配置しである。しかして反射l1105
を介して対物レンズ113を通り、5ID114に結像
される像は、反射鏡105の向きに依存して変化する。
尚、観察窓103に隣接する側面部分に凹レンズ115
が配設され、この凹レンズ115の内側にその端面が臨
むように配設されたライトガイド116によって伝送さ
れた照明光を拡開して出射する。
その他の構成は第1実施例と同様である。
このように構成された第3実施例の動作を以下に説明す
る。
第7図のAで示す状態で5ID114に結像された像を
、一方の画像メモリに記録する。しかして、湾曲部10
2を湾曲して同図のBで示す状態に設定する。この状態
で圧電素子駆動線111を介して図示しない直流電源の
直流電圧を変えて、その電圧を圧電素子107に印加し
、この圧電素子107をたわませる。すると、この圧電
素子1o7の先端に取付けた駆動棒108が、例えば後
方に移動し、反射#AlO4はスプリング108の力に
より回転軸105を中心として回動する。
その結果、対物レンズ113に入射する光の方向が変化
し、第7図のAの状態における入射光と平行またはほぼ
平行となる方向からの入射光が対物レンズ113に入射
され、5ID114の撮像面に像を結ぶ。この像データ
は他方の画像メモリに記録される。
以上の動作により、2つの画像メモリには視差dを有し
、重複する範囲が広い2枚の画像が得られる。その後の
処理は第1又は第2実施例と同様である。
このようにして第3実施例においても被写体に対し、立
体画像が得られる。
ところで上述の各実施例では視差を持った画像2枚で処
理をしているが、画像の数は2枚に限らず、多数枚であ
っても良い。
すなわち、内視鏡先端部の湾曲および対物L/レンズ方
向もしくは対物レンズに入射する光の方向を2枚に限定
せず複数とし、各状態に−おける画像を複数の画像メモ
リに記録して処理をしても良いことは言うまでもない。
尚、画像の数が多い方が、計算結果の平均を取る等する
ことにより精度を向上できる。
また、内視鏡湾曲部の湾曲状態としてAのまっすぐな状
態とBのやや湾曲した状態について述べているが、これ
に限らず、Aも湾曲状態でBはAと異る湾曲状態であっ
ても良い。
さらに内視鏡ば通常直交づる2方向(UP/DOWN。
RIGIIT/LERT)に湾曲可能であるが、本発明
で言う湾曲状態とは実施例で示した1方向の湾曲に限定
されるものでなく、前記2方向の湾曲の組合わせについ
ても適用できる。尚、湾曲という単語は屈曲という意味
も含む。
尚、第3実施例では鏡筒112は固定されているが、こ
れに限らず反射鏡104と鏡筒112を同時に回動させ
るようにしても良い。この場合にはこの鏡筒112の回
動は、第1又は第2実施例を応用すれば良い。
尚、本発明は医療用内視鏡にもプラント内部、パイプ内
部検査等の検査を行うのに用いられる工業用内視鏡のい
ずれに対しても適用できる。
[発明の効果] 以上述べたように本発明にJ:れば、観察手段の視野方
向を変化できる機構を設り、異る湾曲状態に対し、ほぼ
同一視野方向に設定できるようにしであるので、内視鏡
の挿入部の外径を殆んど太くすることなく、大きな視差
を有する状態での立体画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図は本発明の第1実施例に係り、第1図
は第1実施例における内視鏡挿入部の先端側を異る湾曲
状態に設定して立体観察できるJ:うにした様子を示寸
説明図、第2図は第1実施例の模式的構成図、第3図な
いし第6図は本発明の第2実施例に係り、第3図は第2
実流例の内視鏡挿入部の先端側を異る湾曲状態に設定し
て立体観察できるようにした様子を示す説明図、第4図
は観察手段が取付けられた回動ブロック部分を示す斜視
図、第5図は第2実施例の模式的構成図、第6図は立体
画像を表示したディスプレイを示す斜視図、第7図は本
発明の第3実施例における内視鏡挿入部の先端側を立体
観察する状態に設定した様子を示す説明図である。 1・・・立体視内視鏡装置 2・・・内視鏡3・・・制
御装置     5・・・カバーガラス7・・・湾曲部
      9・・・アングル機構10・・・アングル
ワイヤ 11・・・回転ドラム13・・・モータ   
  14・・・対物レンズ15・・・SID     
 17・・・軸18・・・回動板     19・・・
ライトガイド23・・・回動ワイヤ   24・・・回
転ドラム25A、25B・・・視野方向 27・・・モータ 28.29・・・回転エンコーダ 31.32・・・駆動回路 33・・・画像処理手段3
4・・・制御回路    39・・・A/D変換器42
.4.3・・・画像メモリ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 体腔内等に挿入可能とする挿入部の先端側に、被写体を
    照明する照明手段と、照明された被写体を観察する観察
    手段と、挿入部の先端側を湾曲す湾曲機構とを備えた内
    視鏡において、前記観察手段の視野方向を変える視野方
    向変化手段を設け、前記湾曲機構により異る湾曲状態に
    対し、ほぼ同一視野方向に設定して、共通する視野内の
    被写体に対し、立体視を可能とすることを特徴とする立
    体視内視鏡装置。
JP62098404A 1987-04-20 1987-04-20 立体視内視鏡装置 Pending JPS63262613A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP62098404A JPS63262613A (ja) 1987-04-20 1987-04-20 立体視内視鏡装置

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