JPS614015A - Lighting device for endoscope - Google Patents
Lighting device for endoscopeInfo
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- JPS614015A JPS614015A JP59126224A JP12622484A JPS614015A JP S614015 A JPS614015 A JP S614015A JP 59126224 A JP59126224 A JP 59126224A JP 12622484 A JP12622484 A JP 12622484A JP S614015 A JPS614015 A JP S614015A
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B23/00—Telescopes, e.g. binoculars; Periscopes; Instruments for viewing the inside of hollow bodies; Viewfinders; Optical aiming or sighting devices
- G02B23/24—Instruments or systems for viewing the inside of hollow bodies, e.g. fibrescopes
- G02B23/26—Instruments or systems for viewing the inside of hollow bodies, e.g. fibrescopes using light guides
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- Instruments For Viewing The Inside Of Hollow Bodies (AREA)
- Endoscopes (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
「技術分野」
本発明は、内視鏡の体内挿入部先端に、ライトガイドフ
ァイバ(光学繊維束)を介して照明光を与える照明装置
に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field] The present invention relates to an illumination device that provides illumination light to the distal end of an endoscope inserted into the body via a light guide fiber (optical fiber bundle).
「従来技術およびその問題点」
内視鏡は周知のように、その体内挿入部内に、像観察用
のイメージファイバおよび照明用のライトガイドファイ
バ等の要素を収納しており、ライトガイドファイバの後
端入射面から入射させた光源ランプの光を、先端出射面
から出射させて体内を照明し、照明された体内の像を対
物レンズ、イメージファイバおよび接眼レンズを介して
観察するようになっている。"Prior Art and its Problems" As is well known, an endoscope houses elements such as an image fiber for image observation and a light guide fiber for illumination inside its body insertion part. The light from the light source lamp enters from the end entrance surface and is emitted from the end exit surface to illuminate the inside of the body, and the illuminated image inside the body is observed through the objective lens, image fiber, and eyepiece lens. .
このような内視鏡の照明装置では、内視鏡視野角と同等
またはそれ以上の角度を照明可能であること、およびそ
の視野内を極力均一に照明することが要求され、従来そ
の要求に応えるための多くの提案がなされている。この
結果、近年の内視鏡視野角の広角化に対しても、これに
対処し得る、より広角な照明が得られるに至っている。Such endoscope illumination devices are required to be able to illuminate an angle equal to or greater than the endoscope viewing angle, and to illuminate the field of view as uniformly as possible. Many proposals have been made for this purpose. As a result, it has become possible to obtain wider-angle illumination that can cope with the recent widening of the viewing angle of endoscopes.
しかしながら照明の広角化は、ライトガイドファイバか
ら出射した照明光が、直ちに拡散することを意味(する
ため、どうしても照明が暗くなることが避けられず、こ
の結果、観察可能距離が照明窓の先端から5cm以下、
写真やTV撮影においては、同2〜3cm以下となって
しまう例が生じている。また内視鏡による観察では、内
視鏡視野の周辺の近距離に管腔壁があり、中央部に管腔
の奥部が見えることが多いが、このような場合、特に写
真、TV等の撮影時に周辺は露光オーバで、中央の特に
観察を要する部分が露光アンプになってしまうという問
題がある。However, widening the angle of illumination means that the illumination light emitted from the light guide fiber is immediately diffused (therefore, it is unavoidable that the illumination becomes darker, and as a result, the observable distance is reduced from the tip of the illumination window. 5cm or less,
In photography and TV shooting, there are cases where the diameter is less than 2 to 3 cm. Furthermore, when observing with an endoscope, the lumen wall is located close to the periphery of the endoscopic field of view, and the deep part of the lumen can often be seen in the center. There is a problem in that when photographing, the periphery is overexposed, and the central part that requires special observation becomes an exposure amplifier.
以上の問題点を図に基づいて説明する。第5図は内視鏡
11およびその光源装置12の外観図で、光源装置12
内の光源ランプの光は、ライトガイドケーブル13、内
視鏡11の操作部14および体内挿入部15内に連続さ
せて挿入したライトガイドファイバを通って体内挿入部
15の先端に至り、照明窓を介して外部に照射される。The above problems will be explained based on the figures. FIG. 5 is an external view of the endoscope 11 and its light source device 12.
The light from the light source lamp inside passes through the light guide cable 13, the operation part 14 of the endoscope 11, and the light guide fiber inserted continuously into the body insertion part 15, and reaches the tip of the body insertion part 15, and then passes through the illumination window. It is irradiated to the outside through.
第6図は、この照明光学系の模式図で、光源装置12内
の光源ランプ16の光は、集光ミラー17を介してライ
トガイドファイバ18の一端の入射端面18aに入射し
、他端の出射端面18bから出射する。ライトガイドフ
ァイバ18は、入射角2θがファイバの臨界角(θ=3
0°)以下であれば、出射角2びも入射角2θにほぼ等
しいという特性を持っている。すなわちθ=びである。FIG. 6 is a schematic diagram of this illumination optical system, in which light from the light source lamp 16 in the light source device 12 enters the incident end surface 18a of one end of the light guide fiber 18 via the condensing mirror 17, and The light is emitted from the emission end face 18b. The light guide fiber 18 has an incident angle 2θ that is the critical angle of the fiber (θ=3
0°) or less, the output angle 2 and the incident angle 2θ have a characteristic that they are almost equal to the incident angle 2θ. That is, θ=bi.
第7図は内視鏡の広角化に対応するために、ライトガイ
ドファイバ18の出射端面18bの先端に、出射角増大
光学装置(凹レンズ)20を設置した例である。この例
では、集光ミラー17の代わりに集光レンズ19を用い
ている。この構成によると、凹レンズ系20のパワーに
応じた広角化照明を行なうことができる。すなわち入射
角θく出射角びとすることができ、び″=r80°程度
は可能である。しかしながら、このように照明光を広角
化をすると、観察可能な距離dが著しく低下する。第8
図(a) 、 (b)は距離dと照度の関係を示すもの
で、ライトガイドファイバ18の出射端面18bからの
出射角を2び、照射物体21迄の距離をdとすると、照
射物体21における被照明面積Sおよび照度りは、
5=rrd2tan2び”
L=CX (1/5)(Cは定数)
= C/ πd 2tan 2び (1
)で与えられる。この式は、照度りは照明角度θの正接
の自乗に反比例し、また距離の自乗にも反比例すること
を示している。したがって、ある照度りまで観察(写真
撮影)可能な場合、ライトガイドファイバ18の出射角
度びが大きい程、観察(撮影)可能な距離dが小さくな
る。FIG. 7 shows an example in which an output angle increasing optical device (concave lens) 20 is installed at the tip of the output end face 18b of the light guide fiber 18 in order to accommodate the widening of the angle of the endoscope. In this example, a condenser lens 19 is used instead of the condenser mirror 17. According to this configuration, wide-angle illumination can be performed according to the power of the concave lens system 20. In other words, it is possible to increase the incident angle θ and the output angle, and it is possible to have a width of about 80°.However, when the illumination light is widened in this way, the observable distance d is significantly reduced.8th
Figures (a) and (b) show the relationship between the distance d and the illuminance. If the output angle from the output end face 18b of the light guide fiber 18 is 2, and the distance to the irradiation object 21 is d, then the irradiation object 21 The illuminated area S and illuminance at
) is given by This equation shows that illuminance is inversely proportional to the square of the tangent of the illumination angle θ, and also inversely proportional to the square of the distance. Therefore, when observation (photography) is possible up to a certain illuminance, the greater the emission angle of the light guide fiber 18, the smaller the distance d at which observation (photography) is possible.
「発明の概説」
本発明は、このような従来の内視鏡の照明装置の問題点
を解消し、観察(写真撮影)可能距離を増大するととも
に、管腔臓器の撮影における視野中心付近と周辺付近の
露光のアンバランスを解消できるようにすることを目的
になされたもので、光源ランプおよび集光手段と、ライ
トガイドファイバの入射端面との間に、集光手段による
入射光線の入射角を一旦小さくして後、該入□射端面へ
入射させる入射角変換光学装置を設けたことを特徴とし
ている。このような入射角変換光学装置により、入射角
を変化させると、ライトガイドファイバの出射端面から
の出射角を縮小し、中心照度を上げることができる。"Outline of the Invention" The present invention solves the problems of conventional endoscope illumination devices, increases the possible observation (photographing) distance, and improves the visibility near the center of the field of view and the periphery when photographing hollow organs. This was done to eliminate the unbalance of exposure in the vicinity, and the angle of incidence of the incident light by the condensing means is adjusted between the light source lamp and condensing means and the input end face of the light guide fiber. The feature is that an incident angle converting optical device is provided to make the light incident on the incident end face after the light is made small. By changing the incident angle using such an incident angle conversion optical device, it is possible to reduce the output angle from the output end face of the light guide fiber and increase the central illuminance.
「発明の実施例」
以下図示実施例について本発明を説明する。第1図は本
発明の内視鏡用照明装置の基本構成例を示すもので、光
源ランプ16および集光ミラー17と、ライトガイドフ
ァイバ18の入射端面18aとの間に、入射角変換光学
装置として、凹レンズ系22を配している。この他の構
成は、第6図、第7図の従来装置と同一であり、ライト
ガイドファイバ18の出射端面18b側には、出射角増
大光学装置として凹レンズ系20が配置されている。凹
レンズ系22は、光源ランプ16および集光ミラー17
を介して該凹レンズ系22に入射する光の角度(2θ)
を小さくしてライトガイドファイバ18の入射端面18
aに入射させるもので、凹レンズ系20と丁度逆の作用
をする。この凹レンズ系22は、この機能が得られる範
囲で、自由にその焦点距離を変化させることができる−
が・例えば・四″′系20と同一の焦点距離と
して、両者を逆向きに、かつライトガイドファイバ18
の両端面から同一の距離に置くと、凹レンズ系22に対
する光の入射角2θと、凹レンズ系20から出射する光
の出射角2びを等しくすることができる。"Embodiments of the Invention" The present invention will be described below with reference to illustrated embodiments. FIG. 1 shows an example of the basic configuration of the illumination device for an endoscope according to the present invention, in which an incident angle converting optical device is provided between the light source lamp 16, the condensing mirror 17, and the incident end surface 18a of the light guide fiber 18. As such, a concave lens system 22 is arranged. The other configuration is the same as the conventional device shown in FIGS. 6 and 7, and a concave lens system 20 is disposed on the output end face 18b side of the light guide fiber 18 as an optical device for increasing the output angle. The concave lens system 22 includes a light source lamp 16 and a condensing mirror 17.
The angle (2θ) of the light incident on the concave lens system 22 via
The incident end surface 18 of the light guide fiber 18 is
a, and has exactly the opposite effect to the concave lens system 20. This concave lens system 22 can freely change its focal length within the range that provides this function.
For example, if the focal length is the same as that of the 4'' system 20, and the light guide fiber 18 is
When placed at the same distance from both end faces of the concave lens system 20, the incident angle 2θ of the light into the concave lens system 22 and the exit angle 2θ of the light emitted from the concave lens system 20 can be made equal.
いま仮に、θ吋306程度の集光ミラー17を用い、凹
レンズ系20でびイ60°程度に広げた広角の照明光学
系に、以上の条件で凹レンズ系22を設置したとすると
、60°の入射角Oを30°程度に落すことができる。Assuming that the concave lens system 22 is installed under the above conditions in a wide-angle illumination optical system with a condensing mirror 17 of about 306 θ inches and a concave lens system 20 widened to about 60 degrees, then the concave lens system 22 is installed under the above conditions. The incident angle O can be reduced to about 30°.
入射角θが30″の場合と、60°の場合につき、上記
(1)式につS観察可能距離を計算すると、30°の場
合は60°の場合の約3倍、観察可能距離が伸びること
が解る。このため、本発明の照明装置は、管腔臓器の観
察、撮影に効果的である。When the S observable distance is calculated using equation (1) above for cases where the incident angle θ is 30'' and 60°, the observable distance is approximately three times longer in the case of 30° than in the case of 60°. Therefore, the illumination device of the present invention is effective for observing and photographing hollow organs.
第2図は、管腔臓器として気管Kから気管支KSに体内
挿入部15の先端を挿入した状態の模式図であるが、体
内挿入部15の先端を気管支の」−葉に入れるためには
、体内挿入部15を大きく湾曲させねばならず、特に上
葉の末梢気管支Ba等には体内挿入部15の先端を接近
させることは困難である。このような場合、従来の照明
装置では、体内挿入部15の先端を末梢気管支Baを内
視可能な方向に向けることはできても、末梢気管支Ba
には照明光が到達せず、大変暗くなって見にくい。しか
し本発明の照明装置のように、ライトガイドファイバ1
8の入射端面18aへの入射角度を狭くすれば、観察可
能距離は前述の例の場合で約3倍に伸びるから、末梢気
管支Baにも観察に必要な照明光を与えることができる
。FIG. 2 is a schematic diagram of the state in which the distal end of the intracorporeal insertion section 15 is inserted from the trachea K into the bronchus KS as a luminal organ. The body insertion part 15 must be greatly curved, and it is difficult to bring the distal end of the body insertion part 15 close to the peripheral bronchus Ba of the upper lobe in particular. In such a case, with the conventional illumination device, although it is possible to orient the distal end of the in-body insertion section 15 in a direction in which the distal bronchus Ba can be viewed internally, the distal bronchus Ba
No illumination light reaches the area, making it very dark and difficult to see. However, as in the lighting device of the present invention, the light guide fiber 1
If the angle of incidence on the incident end surface 18a of 8 is narrowed, the observable distance will be approximately three times longer than in the case of the above-mentioned example, so that the illumination light necessary for observation can also be provided to the peripheral bronchus Ba.
さらに本発明による照明装置は、出射角びを縮小した結
果、ファイバの特性により、中央部程、多量の照明光が
当てられ、その周辺には少ない照明光量が当てられる。Further, in the illumination device according to the present invention, as a result of reducing the emission angle, a larger amount of illumination light is applied to the central portion and a smaller amount of illumination light is applied to the periphery due to the characteristics of the fiber.
このため第2図の気管支観察の場合には、周辺の光量が
抑えられ、中心部の光量が多くなって、露光のバランス
に優れた写真やTV画像を得ることができる。従来の出
射角を広角化した照明装置では、比較的フラットな光量
分布特性を示すため、体内挿入部15の先端からの距離
が3〜10mmと非常に近い気管支壁は、露光オーバと
なり、他方視野中心部の末梢気管支Ba等は30〜50
ffiI11の距離となるので、露光アンプとなる傾向
が強い。このため露光のオーツく、アンプの激しい写真
となって診断には役に立たないことが多かった。Therefore, in the case of bronchial observation as shown in FIG. 2, the amount of light in the periphery is suppressed and the amount of light in the center is increased, making it possible to obtain photographs and TV images with excellent exposure balance. Conventional illumination devices with a wide output angle exhibit relatively flat light intensity distribution characteristics, so the bronchial wall, which is very close to the tip of the body insertion part 15 at a distance of 3 to 10 mm, is overexposed and the other field of view is Central peripheral bronchus Ba etc. is 30-50
Since the distance is ffiI11, there is a strong tendency to use it as an exposure amplifier. As a result, the photographs were often poorly exposed and over-amplified and were of no use in diagnosis.
第3図は本発明の別の実施例を示すもので、凹レンズ系
22を矢印Aで示すように光軸方向番と移動可能とした
ものである。このように凹レンズ系22の光軸方向位置
を調節可能とすると、光源ランプ16および集光ミラー
17から凹レンズ系22に入射し、凹レンズ系2?から
ライトガイドファイバ18の入射端面18aに入射する
光の入射角を調節することができる。つまり凹レンズ系
22を入射端面18aに近づければ、ライトガイドファ
イバ18への入射角度は増加し、離せば、入射角度は減
少する。したがって管腔観察、撮影の際には観察像を目
視しながら、凹レンズ系22の位置を調節することによ
り、そのときの状況に応じた適切な照明を与えることが
できる。同様に、凹レンズ系22を光軸と直交する矢印
B方向に移動可能として、光軸外に退避できるようにす
れば、広角照明と、中心重点照明とに切り変えることが
できる。FIG. 3 shows another embodiment of the present invention, in which a concave lens system 22 is movable in the direction of the optical axis as indicated by arrow A. If the position of the concave lens system 22 in the optical axis direction can be adjusted in this way, the light enters the concave lens system 22 from the light source lamp 16 and the condensing mirror 17, and the concave lens system 2? It is possible to adjust the angle of incidence of light incident on the incident end face 18a of the light guide fiber 18 from the angle of incidence. In other words, when the concave lens system 22 is brought closer to the incident end surface 18a, the angle of incidence on the light guide fiber 18 increases, and when it is moved away from it, the angle of incidence decreases. Therefore, by adjusting the position of the concave lens system 22 while visually viewing the observation image during lumen observation and photographing, it is possible to provide appropriate illumination according to the situation at that time. Similarly, if the concave lens system 22 is made movable in the direction of arrow B perpendicular to the optical axis and retracted off the optical axis, it is possible to switch between wide-angle illumination and center-weighted illumination.
第4図は、光源ランプ16および集光ミラー17と、ラ
イトガイドファイバ18の入射端面18aとの間に設け
る入射角変換光学系として、凸ミラー系23を用いた例
である。凸ミラー系23によっても、凹レンズ系22と
同様の効果を得ることができる。FIG. 4 shows an example in which a convex mirror system 23 is used as an incident angle conversion optical system provided between the light source lamp 16 and the condensing mirror 17 and the incident end face 18a of the light guide fiber 18. The same effect as the concave lens system 22 can be obtained by using the convex mirror system 23 as well.
「発明の効果」
以上のように本発明によれば、内視鏡用照明装置におい
て、ライトガイドケーブル先端の出射端面からの光線の
出射角を小さくして、中心部の照明光量を上げることが
できる。このため特に挿入が極めて難しい末梢気管を観
察するための支気管支鏡に用いて好適である。また食道
、十二指腸、大腸、小腸、気管支等の管腔を観察、撮影
する場合には、管腔の伸びる方向と同じ方向に内視鏡視
野の中心が来ることが多く、均一な照明では必然1
的に視野の周辺が露光オーバ・中心が露光ア′ダと
なり、診断に用いることができない写真や、シネ、TV
画像となることが多いが、本発明は、中心の光量を増大
させて周辺の光量を減少させることができるから、適正
な露光の写真や画像を得ることができる。また胃におい
ても、内視鏡先端の一部が胃壁に接近もしくは接してい
るような場合には、同様の効果を期待することができる
。"Effects of the Invention" As described above, according to the present invention, in an endoscope illumination device, it is possible to reduce the emission angle of the light ray from the emission end face of the tip of the light guide cable and increase the amount of illumination light at the center. can. Therefore, it is particularly suitable for use in a bronchoscope for observing the peripheral trachea, which is extremely difficult to insert. Furthermore, when observing and photographing the lumen of the esophagus, duodenum, large intestine, small intestine, bronchi, etc., the center of the endoscopic field of view is often aligned in the same direction as the lumen, and uniform illumination inevitably
The periphery of the field of view is overexposed and the center becomes overexposed, making it impossible to use photographs, cinema, or TV for diagnosis.
However, since the present invention can increase the amount of light at the center and reduce the amount of light at the periphery, it is possible to obtain photographs and images with appropriate exposure. Further, in the stomach, a similar effect can be expected when a portion of the endoscope tip is close to or in contact with the stomach wall.
第1図は本発明の内視鏡用照明装置の実施例を示す光学
系の概念図、第2図は内視鏡の体内挿入部を気管支に挿
入した場合の概念図、第3図、第4図はそれぞれ本発明
の他の実施例を示す光学系の概念図、第5図は内視鏡と
光源装置の一般的構成例を示す概念図、第6図は従来の
照明装置の例を示す光学系の概念図、第7図は同広角照
明装置の光学系の概念図、第8図(a) 、 (b)は
照明距離と照度の関係を説明するための光学系の概念図
である。
11・・・内視鏡、12・・・光源装置、15・・・体
内挿入部、16・・・光源ランプ、17・・・集光ミラ
ー、18・・・ライトガイドケーブル、19・・・集光
レンズ、20・・・凹レンズ系(出射角増大光学装置)
、22・・・凹レンズ系(入射角変換光学装置)、23
・・・凸ミラー系(入射角変換光学装置)。
特許出願人 旭光学工業株式会社
同代理人 三 浦 邦 夫
第1図
第2図
に
第3図
第5図
第6図FIG. 1 is a conceptual diagram of an optical system showing an embodiment of the illumination device for an endoscope according to the present invention, FIG. Fig. 4 is a conceptual diagram of an optical system showing another embodiment of the present invention, Fig. 5 is a conceptual diagram showing a general configuration example of an endoscope and a light source device, and Fig. 6 is a conceptual diagram showing an example of a conventional illumination device. Figure 7 is a conceptual diagram of the optical system of the same wide-angle illumination device, and Figures 8 (a) and (b) are conceptual diagrams of the optical system for explaining the relationship between illumination distance and illuminance. be. DESCRIPTION OF SYMBOLS 11... Endoscope, 12... Light source device, 15... Body insertion part, 16... Light source lamp, 17... Condensing mirror, 18... Light guide cable, 19... Condenser lens, 20...concave lens system (output angle increasing optical device)
, 22... concave lens system (incident angle conversion optical device), 23
...Convex mirror system (incident angle conversion optical device). Patent applicant: Asahi Optical Industry Co., Ltd. Agent: Kunio Miura Figure 1 Figure 2 Figure 3 Figure 5 Figure 6
Claims (6)
ドファイバの一端の入射端面に入射させ、このライトガ
イドファイバの他端の出射端面から出射させる内視鏡用
照明装置において、上記光源ランプおよび集光手段と、
ライトガイドファイバの入射端面との間に、集光手段に
よる入射光線の入射角を一旦小さくして後、該入射端面
へ入射させる入射角変換光学装置を設けたことを特徴と
する内視鏡用照明装置。(1) In an endoscope illumination device in which light from a light source lamp is made to enter an input end face of one end of a light guide fiber through a condensing means and exit from an output end face of the other end of the light guide fiber, the light source a lamp and a light collecting means;
An endoscope, characterized in that an incident angle converting optical device is provided between the incident end face of the light guide fiber and the incident angle of the incident light beam once reduced by the condensing means, and then made to enter the incident light beam into the incident end face. lighting equipment.
装置は、入射端面への入射角を連続的に変化させるべく
、光軸方向に移動調節可能である内視鏡用照明装置。(2) An illuminating device for an endoscope according to claim 1, wherein the incident angle converting optical device is movable and adjustable in the optical axis direction so as to continuously change the incident angle to the incident end surface.
装置は、光源ランプおよび集光手段と、ライトガイドフ
ァイバの入射端面との間の光軸上から退避可能である内
視鏡用照明装置。(3) In claim 1, the incident angle conversion optical device is an endoscope illumination device that can be retracted from the optical axis between the light source lamp, the condensing means, and the incident end surface of the light guide fiber. Device.
において、入射角変換光学装置は、少なくとも一つの凹
レンズを含むレンズ系からなっている内視鏡用照明装置
。(4) An illumination device for an endoscope according to any one of claims 1 to 3, wherein the incident angle conversion optical device is a lens system including at least one concave lens.
において、入射角変換光学装置は、少なくとも一つのミ
ラーを含む反射系からなっている内視鏡用照明装置。(5) An illumination device for an endoscope according to any one of claims 1 to 3, wherein the incident angle conversion optical device is a reflection system including at least one mirror.
において、ライトガイドファイバの出射端面側には、出
射光線の出射角を拡大する出射角増大光学装置が設けら
れている内視鏡用照明装置。(6) In any one of claims 1 to 5, the end face of the light guide fiber is provided with an output angle increasing optical device for enlarging the output angle of the output light beam. Mirror lighting device.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59126224A JPS614015A (en) | 1984-06-18 | 1984-06-18 | Lighting device for endoscope |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP59126224A JPS614015A (en) | 1984-06-18 | 1984-06-18 | Lighting device for endoscope |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS614015A true JPS614015A (en) | 1986-01-09 |
Family
ID=14929823
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP59126224A Pending JPS614015A (en) | 1984-06-18 | 1984-06-18 | Lighting device for endoscope |
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