JP2008183106A - 眼科装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】連続的にアライメント検出を行い、装置を駆動させアライメントを行うことのできる眼科装置を提供する。
【解決手段】被検眼Eを照明する撮影用光源82、装置の位置検出を行うアライメント検出センサ88、アライメント検出センサ88の出力信号に基づいて装置を駆動するXYアライメント駆動手段122、該被検眼Eからの反射光束を受光して撮像するCCD28を備えている眼科装置において、アライメント光源82を発光させるアライメント光源発光駆動回路116、撮像用光源40を発光させる撮影光源発光駆動回路118、CCD28の電荷掃き捨てを行わせる電荷掃き捨て駆動回路114を制御する駆動制御部112とを備えている。
【選択図】図3

Description

本発明は、被検眼に対して連続的にアライメント制御を行い、被検眼を連続的に撮影または測定する眼科装置に関するものである。
従来から、被検眼に対する装置光学系のアライメントが完了した後、撮影光源を発光させ撮影または測定を行う眼科装置が知られている。
ところで、アライメント完了後から撮影または測定を実行するまでに時間差が生じるため、撮影または測定時にはアライメントがずれた状態になっているおそれがあり、鮮明な画像を得ることが難しいという問題がある。
そこで、従来では、例えば特許文献1(特開平6−63017号公報)に示されているように、アライメントが完了し、撮影を実行する前に再度アライメント検出を行い、撮影可能であるかどうかを判断するものが提案されている。
しかしながら、かかる特許文献1に記載の従来構造においては、アライメントが完了しているかどうかをチェックするものであるため、アライメントが完了していない場合には、アライメントをやり直す必要があるという問題があった。そのため、検者及び被検者の負担が大きくなるというおそれもあった。
また、例えば特許文献2(特開平6−63018号公報)に示されているように、複数枚の角膜内皮細胞像を連続撮影する装置が開示されている。
連続撮影中にアライメント光源を点灯すると、撮影画像にアライメント光が写ってしまうため、アライメントを行うことができなかったが、特許文献2において、撮影の際にアライメント光源の光束が撮像素子に受光されないように、アライメント光源の光束が通る経路の途中に遮光部材を挿入する装置が開示されている。
しかしながら、かかる特許文献2に記載の従来構造においては、撮影の際に遮光部材を挿入しなければならないため、制御に時間がかかるとともに、コストがかかるという問題があった。
特開平6−63017号公報 特開平6−63018号公報
ここにおいて、本発明は上述の如き事情を背景として為されたもので、連続的に撮影または測定を実行している間も継続してアライメント検出およびアライメント駆動を行うことを可能とすることにより、より精度の高い画像を取得するとともに、コストの低減、検査時間の短縮化による検者及び被検者の負担軽減を図ることができる眼科装置を提供することを目的とする。
本発明の第一の態様は、被検眼を照明する撮影光源を発光させる撮影光源発光手段と、アライメント光源を発光させるアライメント光源発光手段と、前記アライメント光源の該被検眼の反射光に基づいて該被検眼と装置の作動基準位置との左右上下方向の相対位置を光学的に検出するアライメント検出手段と、前記アライメント検出手段の出力信号に基づいて該被検眼に対して装置を駆動させるアライメント駆動手段と、前記撮影光源の該被検眼からの反射光束を受光して撮像する撮像素子と、前記撮像素子の制御信号を駆動させる撮像素子駆動手段とを有し、複数回数の撮影乃至測定を連続的に行う眼科装置において、
前記撮像素子駆動手段に応じて前記撮影光源発光手段と前記アライメント光源発光手段とを制御する駆動制御手段を備えていることを特徴とする。
本態様に従う構造とされた眼科装置においては、駆動制御手段を備えることにより、アライメント検出及びアライメント駆動を連続的に撮影または測定を実行している間も継続して行うことを可能とし、良質な画像を容易に得ることが可能となる。
また、本発明の第二の態様は、前記第一の態様に係る眼科装置において、前記駆動制御手段において、前記アライメント光源発光手段を、前記撮像素子駆動手段と同期して制御することを特徴とする。
本態様に従う構造とされた眼科装置においては、撮像素子の制御信号と同期してアライメント光源の点灯を行うことにより、遮光部材を用いることなく、撮影または測定画像へのアライメント光の映り込みの防止を可能とする。
また、本発明の第三の態様は、前記第一又は第二の態様に係る眼科装置において、前記駆動制御手段は、前記撮像素子の所定の垂直同期信号に同期させて、前記撮像素子駆動手段の駆動に応じて前記アライメント光源発光手段を駆動させ、前記アライメント検出手段を駆動しアライメント検出を行い、前記撮像素子駆動手段の駆動終了後、アライメント駆動手段を駆動させアライメントを行い、前記撮影光源発光手段を駆動するように制御されることを特徴とする。
本態様に従う構造とされた眼科装置においては、アライメントと撮影または測定とを同フレーム中に実行するため、撮影時のアライメントずれを防止することができ、さらに、撮像素子の所定の垂直同期信号において連続的に制御を行うことで、より良質な画像を容易に得ることができる。
以下、本発明を更に具体的に明らかにするために、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ、詳細に説明する。
先ず、図1に、本発明における角膜撮影装置の一実施形態としての装置光学系10を示す。装置光学系10は、被検眼Eの前眼部を観察する観察光学系12を挟んで、一方の側に撮像照明光学系14および位置検出光学系16が設けられ、他方の側に位置検出照明光学系18および撮像光学系20が設けられた構造とされている。なお、特に本実施形態においては、撮像照明光学系14および位置検出照明光学系18を含んで、照明光学系が構成されている。
観察光学系12は、被検眼Eに近い位置から順にハーフミラー22、対物レンズ24、ハーフミラー26、コールドミラー27、および光電素子としてのCCD28が光軸O1上に設けられて構成されている。また、被検眼Eの前方には、複数(本実施形態においては、2つ)の観察用光源30,30が配設されている。観察用光源30,30は、赤外光束を発する例えば赤外LEDなどが用いられる。そして、コールドミラー27は、赤外光を透過せしめる一方、可視光を反射するようにされており、観察用光源30,30から発せられて被検眼Eの前眼部で反射された反射光束が、対物レンズ24およびコールドミラー27を通して、CCD28上で結像されるようになっている。
撮像照明光学系14は、被検眼Eに近い位置から順に投影レンズ32、コールドミラー34、スリット36、集光レンズ38、撮像用光源40が設けられて構成されている。撮像用光源40は可視光束を発する例えばLED等が用いられる。コールドミラー34は、赤外光を透過せしめる一方、可視光を反射するようにされている。そして、撮像用光源40から発せられた光束は、対物レンズ38およびスリット36を通してスリット光束とされて、コールドミラー34により反射された後に投影レンズ32を通して、角膜Cに対して斜め方向から照射されるようになっている。
位置検出光学系16は、その光軸の一部が撮像照明光学系14の光軸と一致せしめられており、被検眼Eに近い位置から順に投影レンズ32、コールドミラー34、ラインセンサ44が設けられて構成されている。そして、後述する位置検出用光源54から照射されて角膜Cで反射された光束が、投影レンズ32、コールドミラー34を通して、ラインセンサ44上に結像されるようになっている。
一方、位置検出照明光学系18は、被検眼Eに近い位置から順に対物レンズ46、コールドミラー48、集光レンズ52、位置検出用光源54が設けられて構成されている。位置検出用光源54は、例えば赤外LEDなどの赤外光源が好適に採用される。そして、位置検出用光源54から発せられた赤外光束が、角膜Cに対して斜めから照射されるようになっている。なお、位置検出用光源54は、例えばハロゲンランプや可視光LEDなどの可視光源と赤外フィルタを組み合わせることによって構成しても良い。但し、位置検出用光源54は、必ずしも赤外光源とされる必要は無く、ハロゲンランプや可視光LEDなどの可視光源を用いても良い。可視光源を用いる場合には、その照度は撮像用光源40の照度よりも小さくされることが好ましい。これにより、アライメント等、位置検出用光源54による光束を照射せしめる際の被検者の負担を軽減することが出来る。
撮像光学系20は、その光軸の一部が位置検出照明光学系18の光軸と一致せしめられており、被検眼Eに近い位置から順に対物レンズ46、コールドミラー48、スリット56、変倍レンズ58、合焦レンズ60、コールドミラー27、CCD28が設けられて構成されている。そして、撮像用光源40から照射されて角膜Cで反射された光束が、対物レンズ46を介してコールドミラー48で反射された後に、スリット56によって平行光束とされて、変倍レンズ58、合焦レンズ60を介して、コールドミラー27で反射されてCCD28上に結像されるようになっている。
また、観察光学系12上に設けられるハーフミラー22は、固視標光学系64、アライメント光学系66の一部を構成している。
固指標光学系64は、被検眼Eに近い位置から順にハーフミラー22、投影レンズ68、ハーフミラー70、ピンホール板72、固視標光源74が設けられて構成されている。固視標光源74は例えばLEDなどの可視光を発する光源であり、固視標光源74から発せられた光束は、ピンホール板72、ハーフミラー70を透過した後、投影レンズ68によって平行光束とされて、ハーフミラー22によって反射されて被検眼Eに照射される。
アライメント光学系66は、被検眼Eに近い位置から順にハーフミラー22、投影レンズ68、ハーフミラー70、絞り76、ピンホール板78、集光レンズ80、アライメント光源82が設けられて構成されている。アライメント光源82からは赤外光が発せられるようになっており、かかる赤外光は集光レンズ80により集光されてピンホール板78を通過し、絞り76に導かれる。そして、絞り76を通過した光はハーフミラー70に反射されて、投影レンズ68によって平行光束とされた後に、ハーフミラー22によって反射されて被検眼Eに照射される。
また、観察光学系12上に設けられたハーフミラー26は、アライメント検出光学系84の一部を構成している。
アライメント検出光学系84は、被検眼Eに近い位置から順にハーフミラー26、位置検出可能なアライメント検出センサ88が設けられて構成されている。そして、アライメント光源82から照射されて、角膜Cで反射された光束が、ハーフミラー26で反射されて、アライメント検出センサ88に導かれるようになっている。
このような構造とされた装置光学系10は、図2に示す角膜撮影装置100に収容されている。角膜撮影装置100は、ベース102の上に本体部104が設けられており、かかる本体部104の上にケース106が前後左右および上下動可能に設けられて構成されている。ベース102には、電源装置が内蔵されていると共に、操作スティック108が設けられており、かかる操作スティック108を操作してケース106を駆動せしめることが出来るようにされている。また、本体部104には、後述する各制御回路などが収容されていると共に、例えば液晶モニタなどからなる表示画面110が設けられている。
さらに、図3に示すように、角膜撮影装置100には、装置光学系10による角膜像の撮像における作動制御を行う駆動制御部112が設けられている。駆動制御部112は、アライメント光源82を発光させるアライメント光源発光駆動回路116、撮像用光源40を発光させる撮像光源発光駆動回路118が接続されている。また、CCD28の電荷掃き捨てを行わせる電荷掃き捨て駆動回路114、CCD28が接続されている。また、アライメント検出センサ88、アライメント検出センサ88からの位置データを演算する演算回路120が接続されている。また、演算回路120よる結果に基づいて装置全体を移動するXYアライメント駆動手段122、Zアライメント駆動手段128が接続されている。さらに、CCD28で撮像される角膜内皮像を記憶する記憶装置124が接続されている。なお、図示は省略するが、駆動制御部112は、位置検出用光源54、ラインセンサ44も接続されている。
ここで、CCD28は、インターライン型撮像素子を用いている。インターライン型撮像素子は、蓄積している電荷を一括転送し保持する部位が設けられているため、垂直同期信号のブランキング期間付近にて、電荷保持部位に現在蓄積している電荷を一括転送した後では、電荷掃き捨て処理を実行しても、直前のフィールドに限り画像データを取得することが可能となる。さらに、CCD28は、偶数フィールドの画像データとして、直前の奇数フィールドと、1つ前の偶数フィールドの積算で出力し、奇数フィールドの画像データとして、直前の偶数フィールドと、1つ前の奇数フィールドの積算で出力する、フレーム読み出しにて制御している。
次に、このような構造とされた角膜撮影装置100において、駆動制御部112が実行する角膜内皮の撮像手順の概略を図4に示し、以降、順に説明する。
先ず、S1において、被検眼Eに対して、装置光学系10のX方向およびY方向の位置合わせ(XYアライメント)を行う。かかるXYアライメント時には、固視標光源74から照射された固視標光が被検眼Eに導かれる。そして、被検者にかかる固視標光を固視させることによって、被検眼Eの光軸方向を、観察光学系12の光軸O1の方向と一致させることが出来る。かかる状態下で、観察用光源30、30から照射されて、被検眼Eの前眼部で反射された光束がCCD28上に導かれる。これにより、図5に示すように、表示画面110上に、被検眼Eの前眼部が表示される。
さらに、表示画面110上には、例えばスーパーインポーズ信号などによって生成された、矩形枠形状のアライメントパターン130が、被検眼Eに重ねて表示される。それと共に、アライメント光源82から被検眼Eに向けて照射された光束が、被検眼Eの前眼部で反射されて、CCD28に導かれることによって、表示画面110に、点状のアライメント光132として表示されるようになっている。そして、操作者は操作スティック108を操作することによって、装置光学系10を駆動せしめて、アライメント光132がアライメントパターン130の枠内に入るように、装置光学系10の位置を調節する。
また、アライメント光源82から照射されて、被検眼Eの前眼部で反射された光束の一部は、ハーフミラー26で反射されて、アライメント検出センサ88に導かれるようになっている。なお、アライメント光源82からは被検者に認識されない赤外光束が照射されることによって、被検者の負担が軽減されている。ここにおいて、アライメント検出センサ88は、アライメント光132がアライメントパターン130の枠内に入ると、アライメント光132のX方向の位置とY方向の位置を検出し、演算回路120によりX方向位置とY方向位置の位置データを演算する。そして、演算回路120により得られたXY方向の位置情報に基づいて観察光学系10の光軸O1が被検眼Eの光軸に近づくようにXYアライメント駆動手段112により駆動させる。これにより、装置光学系10の被検眼Eに対するXY方向の位置合わせが行われる。
次に、S2において、Zアライメント駆動手段128を駆動せしめて、装置光学系10を、被検眼Eに対して接近する方向に前進作動せしめる。そして、位置検出用光源54を発光せしめて、位置検出用光源54から照射された赤外光束を、被検眼Eの角膜Cに対して斜め方向から照射すると共に、角膜Cから反射された光束を、ラインセンサ44によって受光する。特に本実施形態においては、位置検出用光源54から照射される光束が赤外光束とされていることから、被検者の負担が軽減されている。
そして、位置検出用光源54からの赤外光束は、角膜Cの上皮細胞や角膜実質、角膜内皮など、角膜Cの各層毎に異なる反射光量をもって反射せしめられる。図6に概略的に示すように、位置検出用光源54からの赤外光束Lは、空気と角膜Cとの境界面となる上皮細胞eでまず反射される。また、上皮細胞eを透過した光束の一部は角膜実質sや角膜内皮enで反射される。そして、上皮細胞eで反射された反射光束e’の光量が最も多く、角膜内皮enで反射された反射光束en’の光量は相対的に小さく、角膜実質sで反射された反射光束s’の光量が最も小さくなる。また、前房aは房水で満たされていることから、前房aでは赤外光束Lは殆ど反射されることはない。
これらの反射光束は、ラインセンサ44に検出されて、ラインセンサ44には、図7のような光量分布が検出される。図7において、光量の最も多い第一ピーク部134は、角膜上皮からの反射光を示す。次に光量の多い第二ピーク部136は、角膜内皮からの反射光を示す。そして、駆動制御部112は、Zアライメント駆動手段128を駆動せしめて、ラインセンサ44によって検出された角膜上皮の位置から人眼の生理学的な角膜厚みのばらつきを考慮した所定距離:D1だけ、装置光学系10を角膜Cに接近する方向に前進駆動せしめる。なお、角膜上皮からの移動距離は、例えば1000〜1500μmの範囲内で適宜に設定される。これにより、装置光学系10における撮像光学系20の合焦位置は、角膜Cにおける内皮細胞よりも後方に位置せしめられる。そして、かかる角膜上皮から所定距離:D1だけ後方の位置が、装置光学系10の反転位置とされる。
次に、装置光学系10が反転位置に位置せしめられると、S3において、Zアライメント駆動手段128が反対方向に駆動せしめられて、装置光学系10はZ軸上で被検眼Eから離隔する方向に後退作動せしめられる。ここにおいて、装置光学系10は、反転位置から後退作動が開始されて、撮像が終了するまでの間に、後退速度が変化せしめられるようになっている。ただし、本実施例において、後退速度変化についての詳細は省略する。
次に、S4において、角膜内皮細胞位置から所定距離:D2(図7参照)だけ後方の位置に到達した時点から、CCD28によって検出される角膜内皮像の連続的撮像が開始される。なお、本実施形態においては、角膜内皮細胞からの所定距離:D2は、予め定められた、ラインセンサ44によって検出される光量分布が第二ピーク部136よりもやや小さい所定の閾値となる位置からの離隔距離とされている。また、所定距離:D2の具体値としては、ラインセンサ44の検出精度や被検眼Eの位置ずれ等を考慮して確実に角膜内皮細胞を捉えられるように、或る程度余裕のある値が好ましいが、所定距離:D2が大きくなると撮像用光源40の発光時間が長くなって、被検者の負担を増加せしめることから、所定距離:D2は、200〜500μmの範囲内の値が好適に採用される。
そして、S5において、かかる連続的撮像は、所定の時間間隔(例えば、1/30秒)ごとにCCD28によって受像された撮影像(画像)を記憶装置124に入力することによって行われる。これにより、時間と位置が異ならされた複数の角膜像が記憶装置124に入力される。そして、かかる連続的撮像と共に、記憶装置124によって、入力された画像の取捨選択および撮影像(画像)の記憶が行われるようになっている。さらに、駆動制御部112の制御により、前記S1におけるXYアライメントが、撮像中も適宜のタイミングで実施される。ただし、本実施例において、記憶装置124における画像の取捨選択方法についての詳細は省略する。
以下に、図8により前記S5における、XYアライメントおよび撮影を行う方法について例示する。図8は、前記S5のXYアライメントと撮影のタイミングを具体的に示したものである。
まず、ある1フレーム期間(偶数フィールドと奇数フィールドの両期間)の偶数フィールドにおいて、偶数フィールド期間の時点t0で、駆動制御部112から電荷掃き捨て信号を出力させ、電荷掃き捨て駆動回路114を作動させると同時に、駆動制御部112からアライメント光源発光信号を出力させ、アライメント光源発光駆動回路116を作動させる。すなわち、電荷掃き捨て駆動回路114によりCCD28の電荷の掃き捨て(全画素の電荷掃き捨て)を行うと同時に、アライメント光源発光駆動回路116によりアライメント光源82を発光する。そして、アライメント検出センサ88によりアライメント検出が行われ(時点t1)、演算回路120により得られたXY方向の位置情報に基づいてXYアライメント駆動手段122により装置全体を駆動し、時点t2の同偶数フィールドにおいて、駆動制御部112から撮影光源発光信号を出力させ、これにより撮影光源発光駆動回路118を作動させる。撮影光源発光駆動回路118により撮影用光源40が発光して、角膜内皮細胞像が撮像され、記録装置124に記録される。
さらに、次の1フレーム期間の偶数フィールドにおいて、前述と同様にして、アライメント検出を行い、アライメント検出結果に基づき装置全体を駆動しアライメントを行い、角膜内皮細胞像が撮像される。このような制御を繰り返し行うことにより、連続的にアライメント検出および装置全体の駆動、撮影を行っている。
そして、S6において、被検眼Eの微動などを考慮して、例えば100μm程度後退せしめられた後に、後退作動を停止すると共に、撮像用光源40を消灯して、撮像を終了する。
以上、本発明の一実施形態について詳述してきたが、かかる実施形態における具体的な記載によって、本発明は、何等限定されるものでなく、当業者の知識に基づいて種々なる変更、修正、改良等を加えた態様で実施可能であり、また、そのような実施態様が、本発明の趣旨を逸脱しない限り、何れも、本発明の範囲内に含まれるものであることは、言うまでもない。
例えば、上記実施例はいずれも偶数フィールドにおいて、連続的にXYアライメント及び撮影を行う方法のものについて説明したが、奇数フィールドにおけるXYアライメント及び撮影を行う場合には、偶数フィールドと奇数フィールドとを逆にすればよい。
また、上記実施例では、CCD28の電荷掃き捨てを行っているときに、アライメント光源82のみ点灯しXYアライメントを行っているが、アライメント光源82に加えて位置検出用光源54を点灯させるなどしてもよい。これにより、XYアライメント検出だけでなくZアライメント検出が可能となり、より良質な画像を得ることができる。
さらに、上記実施例に示した角膜内皮撮影装置における採用はあくまでも例示であって、複数回数の撮影または測定を行う装置、例えば、角膜形状測定装置や眼屈折力測定装置等において採用可能であることは言うまでもない。
本発明の一実施形態としての光学系を説明するための説明図。 本発明の一実施形態としての角膜撮影装置を説明するための説明図。 図1に示した光学系に接続される制御回路等を説明するための説明図。 角膜撮影装置の撮影手順を示すフローチャート。 表示画面に表示される前眼部を説明するための説明図。 角膜各層における反射光束を説明するための説明図。 光量検出手段によって検出される光量分布を示す説明図。 撮影とアライメントのタイミングを説明するためのタイムチャート図。
符号の説明
10:装置光学系、12:観察光学系、14:撮像照明光学系、16:位置検出光学系、18:位置検出照明光学系、20:撮像光学系、28:CCD、30:観察用光源、40:撮像用光源、44:ラインセンサ、54:位置検出用光源、64:固視標光学系、66:アライメント光学系、74:固視標光源、82:アライメント光源、84:アライメント検出光学系、88:アライメント検出センサ

Claims (3)

  1. 被検眼を照明する撮影光源を発光させる撮影光源発光手段と、アライメント光源を発光させるアライメント光源発光手段と、前記アライメント光源の該被検眼の反射光に基づいて該被検眼と装置の作動基準位置との左右上下方向の相対位置を光学的に検出するアライメント検出手段と、前記アライメント検出手段の出力信号に基づいて該被検眼に対して装置を駆動させるアライメント駆動手段と、前記撮影光源の該被検眼からの反射光束を受光して撮像する撮像素子と、前記撮像素子の制御信号を駆動させる撮像素子駆動手段とを有し、複数回数の撮影乃至測定を連続的に行う眼科装置において、
    前記撮像素子駆動手段に応じて前記撮影光源発光手段と前記アライメント光源発光手段とを制御する駆動制御手段を備えていることを特徴とする眼科装置。
  2. 前記駆動制御手段において、前記撮像素子駆動手段と同期して前記アライメント光源発光手段を制御することを特徴とする請求項1に記載の眼科装置。
  3. 前記駆動制御手段は、前記撮像素子の所定の垂直同期信号に同期させて、前記撮像素子駆動手段の駆動に応じて前記アライメント光源発光手段を駆動させ、前記アライメント検出手段を駆動しアライメント検出を行い、前記撮像素子駆動手段の駆動終了後、アライメント駆動手段を駆動させアライメントを行い、前記撮影光源発光手段を駆動するように制御される請求項1又は2に記載の眼科装置。
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