JP4276039B2 - 眼科測定装置 - Google Patents

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Description

本発明は、被検眼内に光を投射し、この投射した光による被検眼内の測定対象部分の散乱光を受光することにより、例えば前房内の浮遊する細胞数や蛋白質濃度等の生体特性を測定する眼科測定装置及び位置合わせ方法に関するものである。
眼科測定装置として、フレアメータやフレアセルメータが知られている。これらの眼科測定装置は、被検眼の前房内に浮遊している細胞数や蛋白質濃度(フレア濃度)を測定するものである。
眼科測定装置は、被検眼の眼球光軸に対して斜め方向から被検眼内に光を投射させ、投射した光とは眼球光軸の反対側で斜め方向から散乱光を受光する方式を採用している(特許文献1〜4参照)。
これらの眼科測定装置では、散乱光を好適に測定するため、実際に散乱光を測定する測定前に、測定を行う眼科測定装置の測定部と測定される被検眼との位置合わせ(アライメント)を行っている。
アライメントとしては、観察光として上下に細長いスリット光(可視光)を用いて被検眼に対する測定部の位置を調節するものや、CCDにて虚像を撮像して表示モニタ上に表示された像を用いて被検眼に対する測定部の位置を調節する等の方法が行われている。
ここで、スリット光を用いたアライメントでは、スリット光(観察光)の光量は、被検眼の前眼部を見易いように検者によって任意に手動で調整できるものである。また、表示モニタ上の像を用いたアライメントでも、位置の合致を正確に確認するためには可視光による観察が必要であり、観察光の光量を一定以上必要としている。すなわち、いずれの方法のアライメントを行う場合にも、観察光が必要不可欠である。
特開平3−264044号公報 特開平6−217939号公報 特開平7−178052号公報 特開平9−84763号公報
従来のアライメント時に必要不可欠な観察光は、被検眼の前眼部に投射される。このため、光量を一定量以上に大きくした観察光による散乱光、反射光等を受光光学系で受光してしまうと、測定前のアライメントの良否を判断するための仮測定において測定される測定値やバックグラウンド値(BG)を増加させてしまう。
そして、被検眼の状態によっては仮測定でBGが高すぎ、アライメント不十分を理由とするエラーと判断されてしまう。こうなると眼科測定装置はアライメントモードから測定モードへモードが切り替わらず、測定不能となる。特に白内障の患者の被検眼では仮測定でBGが高くなり易く、測定不能となり易い。
本発明は上記従来技術に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、観察光による弊害を排除した測定容易な眼科測定装置及び位置合わせ方法を提供することにある。
本発明の眼科測定装置にあっては、被検眼内に光を投射して散乱光を受光することにより被検眼内の生体特性を測定すると共に、投射光学系と受光光学系と観察光投射手段とを有する測定部を備える眼科測定装置であって、前記投射光学系は、投射光光源から被検眼内へ被検眼の眼球光軸に対して斜めに投射光を投射し、前記受光光学系は、前記投射光学系の投射光が被検眼内の測定対象部分で散乱した散乱光を受光し、前記観察光投射手段は、測定前における測定部と被検眼との位置合わせ時に観察光を被検眼に対して投射し、前記測定部と被検眼との位置合わせは、
検者が前記測定部を被検眼に位置合わせする間、観察光を投射する第1段階と、該第1段階後に、前記第1段階よりも光量を少なく観察光を投射しつつ前記投射光学系から投射光を投射して前記受光光学系で受光した散乱光によって位置合わせの良否を判断する第2段階と、に分けて行われ、前記第2段階での位置合わせの良否の判断は、散乱光が測定対象部分を走査する直前直後の光量を検出し、直前時と直後時との光量の均一性を演算して、均一性の良否の結果により行うことを特徴とする。
前記第2段階にて位置合わせが良と判断した場合に、観察光の被検眼への投射を止め、測定を開始することがよい。
投射光と観察光は、それぞれの波長が異なることがよい。
前記測定部は被検眼に対して左右遠近に移動可能な架台上に配置され、前記架台の移動が単位時間当たり所定量以上となる場合に、前記第1段階の状態へと遷移することがよい。
前記測定部は被検眼に対して左右遠近に移動可能な架台上に配置され、前記架台が所定領域へ移動する場合又は前記架台が所定の境界を越えて移動する場合に、前記第1段階の状態へと遷移することがよい。
本発明では、観察光による弊害を排除し、測定を容易にできる。
以下に図面を参照して、この発明の実施の形態を例示的に詳しく説明する。
「全体構成」
図1は実施の形態に係るレーザフレアメータ(以下、LFMと称す)の概略構成図である。図2、図3は実施の形態に係るLFMの外観図である。
本実施の形態では、LFMを眼科測定装置の一例として説明を進める。なお、本実施の形態のLFMは、通常の被検眼前房内の浮遊する細胞(セル)数や蛋白質濃度(フレア濃度)等の生体特性を測定するだけでなく、その他に被検眼水晶体の混濁度の生体特性も測定できるものである。
図1において、被検者の眼球である被検眼1が示されており、被検眼1に対向してLFMの測定部2が配置されている。
LFMの測定部2は、概略、投射光光軸3に沿った投射光学系4と、受光光軸5に沿った受光光学系6と、を備えている。
また、LFMの測定部2は、各種表示を1箇所で行うための1つの表示部7と、各種データ解析等を行う解析部8と、位置合わせ(アライメント)の良否を判断するアライメント判別部9と、表示部7に表示するデータを切り換える切換器10と、を備えている。
本実施の形態では、図2、図3に示すように、LFMの測定部2内に内蔵された全ての構成が測定部2を載置した架台11の移動によって移動する。架台11上には、測定部2の他に、検者がアライメントのために操作するジョイスティック12や不図示の各種ボタン等が配置されている。ジョイスティック12の上部には、モードを切り替えるためや測定を実行するためのスタートボタン13が配設されている。
ここで、眼球光軸L0は、被検眼1の角膜頂点から正面へ真直ぐに延びている。眼球光軸L0は、投射光光軸3及び受光光軸5の交点である測定対象部分Sに重ならずにずれている。
投射光光軸3と受光光軸5は、被検眼1内の所定位置、すなわち被検眼1の前房内にて、交わって両光軸3,5の交点を形成している。この両光軸3,5の交点位置が測定対象部分Sを指す。このように交わることにより、投射光学系4からの投射光が被検眼の前房内の測定対象部分Sで散乱した受光光軸5上の散乱光を、受光光学系6で受光することができる。
この投射光光軸3と受光光軸5の交点での角度は、測定対象の散乱光を好適に測定できるように、直角に設定される。言い換えると、投射光学系4の投射光光軸3に対して略直角となる方向から測定対象の散乱光を受光するように受光光学系6の受光光軸5を配置して、投射光光軸3と受光光軸5とが被検眼1内の測定対象部分Sを頂点に直角となっている。
「各構成要素の具体的な説明」
(投射光学系)
LFMの測定部2の投射光学系4について説明する。投射光学系4は、可視レーザダイオード等のレーザ光源14から発せられた投射光としてのレーザ光が集光レンズ15を介して投射光光軸3に沿って被検者の被検眼1の前房内に投射される。
集光レンズ15は、不図示の駆動手段によって投射光光軸3と紙面との垂直方向に駆動
され、レーザ光を微細に1次元的に走査する。
このように、レーザ光の走査を単純な集光レンズ15の移動だけで行うので、簡易な構成で走査を実現でき、低コスト化が図れる。また、レーザフレアセルメータとして前房内の浮遊する細胞(セル)数を測定するためにレーザ光を複数方向に走査する場合にも、移動可能な他の集光レンズを追加するだけで良く、装置の改良も簡易である。
加えて、投射光学系4には、観察光を発光する観察光光源16と、観察光をスリット光に規定するスリット17と、測定時等に観察光を遮断するためのシャッター18と、観察光の光路を投射光光軸3に一致させるハーフミラー19と、が配置されている。上記の観察光光源16、スリット17及びハーフミラー19が観察光投射手段を構成している。
観察光光源16が発光し、観察光が投射されると、観察光はスリット17で規定された直進成分(スリット光)だけが投射光学系4に進む。そして、投射光光軸3上のハーフミラー19で観察光が被検眼に向かう投射光光軸3に一致するように反射され、観察光が被検眼1に導かれる。
これにより、観察光で被検眼1の測定部分外観を明るく示すことができる。そして、検者は、観察光で示された被検眼1の測定部分外観を見ながら、アライメントを行うことができる。
また、シャッター18が閉じられることによって、観察光がハーフミラー19まで進むことが妨げられ、測定時等に観察光が被検眼1内へ投射されることを防止する。
なお、レーザ光源14と観察光光源16のそれぞれの光は、検者がどちらを示すか認識し易いように異なる波長となっている。
(受光光学系)
次に、受光光学系6について説明する。受光光学系6は、レーザ光源14からのレーザ光による被検眼1内の測定対象部分Sにおける散乱光を受光光軸5に沿ってレンズ20、遮光部材としての受光マスク21を介して受光素子である光電子増倍管等の光電検出器22で検出する。
レンズ20は、受光光軸5に対してレンズ20の光軸を傾けた球面レンズである。レンズ20は、大きな収差を発生させている角膜を透過した散乱光の像を結像させた際に発生する大きな非点収差を除去するために用いられる。これにより、容易に収差を除去することができ、測定精度を向上することができる。
受光マスク21は、受光光軸L2方向の視野を限定し、測定範囲を規定するために用いられる。受光マスク21は、光電検出器22までの受光光軸5に沿った受光光路中に設けられて測定対象部分Sと光学的に共役な位置に所定の大きさの開口を有する。そして、受光マスク21は、開口を透過する散乱光のみを光電検出器22に導く。
光電検出器22は、受光マスク21で限定された散乱光のみを受光し、受光した光強度を電気信号に変換して出力信号として出力する。
なお、被検眼1内の散乱光は、例えば被検眼1の前房内に存在する蛋白質からの散乱光であったり、前房内の浮遊する細胞(セル)からの散乱光であったり、被検眼1の水晶体からの散乱光であったりする。
また、受光光学系6では、レンズ20と受光マスク21の間に、非測定時に散乱光を遮断するためのシャッター23が配置されている。シャッター23が閉じられることによって、非測定時に光電検出器22に散乱光や外部の外乱光が受光されることを防止する。
そして、受光光学系6において散乱光を受光した光電検出器22からの出力信号は、解析部8に供給される。解析部8では、散乱光の出力信号から蛋白質濃度等の生体特性が計算され、その計算に基づき表示部7に測定結果が表示される。
例えば、生体特性の計算としては、光子計数法を用いてデジタル化した出力信号を解析部8で解析したりする。この光子計数法の場合、受光強度はフォトカウント値を用いる。レーザ光の走査によって得られる各フォトカウント値は、解析部8内のメモリに時系列的に格納される。
加えて、受光光学系6には、光路を分岐するハーフミラー24と、ハーフミラー24で分岐された光路上の第2撮像手段としてのCCDカメラ25と、CCDカメラ25の前方に設けられたレンズ26と、が配置されている。
ハーフミラー24は受光光軸5上から観察光の散乱光や反射光等を分岐させ、ハーフミラー24で分岐した光をレンズ26で集光し、その集光した像をCCDカメラ25で受光する。
これにより、CCDカメラ25で受光光学系6からの観察光によって示された被検眼1の測定部分外観を撮影できる。そして、CCDカメラ25の出力を表示部7に表示させることで、検者は、被検眼1の測定部分外観の様子を表示部7に拡大表示して観察することができる。
(表示部)
表示部7は、(1)測定時の解析部8からの測定結果、(2)アライメント時のCCDカメラ25からの被検眼1の測定部分外観の様子が表示されるものである。つまり、(1),(2)の2つの表示が切り換えられて表示されるものである。その表示の切り換えは解析部8の制御によって切換器10により切り換えられる。
表示部7は1つだけ設けられており、上記のように表示を切り換えるので、検者はこの表示部7の画面を常に観察するだけでよく、検者がアライメント時と測定時とで異なる部分に視点を動かす必要がなく、検者にとっての操作性を向上している。
(解析部)
解析部8は、情報解析や操作制御を行う部分である。つまり、予め記憶したプログラムに従いハードウエア構成を用いて解析作業や操作作業等の処理を実行する。ハードウエア構成としては、例えば一般的なコンピュータ構成を採用することができる。
解析部8は、一方で出力信号の解析等を行い、他方で検者の入力に応じて切換器10を制御して表示部7に表示する表示対象の切り換えを行うと共に検者のジョイスティック等の入力動作に応じて駆動モータを駆動する。
(アライメント判別部)
アライメント判別部9は、アライメントの良否を判断する部分である。解析部8と同様なコンピュータ構成であり、解析部8と一体に設けられてもよいが、本実施の形態では個別に設けられている。
アライメント判別部9には、
均一性値={2×(BG1−BG2)×100}/(BG1+BG2)
という式が格納されている。
そして、アライメント時のアライメントの良否を判断するための仮測定でBG1(測定走査幅の直前のバックグラウンド値)とBG2(測定走査幅の直後のバックグラウンド値)を測定した場合に、上記式にBG1,BG2の測定結果を代入して演算を行う。
演算結果において、均一性値が±15%以下であると、アライメントの第2段階が完全に完了したと判断し、自動的に測定の実行を行う。また、均一性値が±15%よりも大きく±20%以下であると、アライメントの第2段階がほぼ完了したと判断し、検者のスタートボタン13の押下によって測定の実行を開始できるようになっている。
「測定動作」
次にLFMを用いた測定動作について説明する。測定は、測定開始前のアライメントと、実際の測定の実行と、に分かれる。測定動作の概略は図4に示すフローチャートとなる。
「アライメント」
LFMの測定部と被検眼1との位置を合わせるアライメントを行う場合について説明する。本実施の形態では、アライメントは、検者がジョイスティックを用いて手動でアライメントするアライメントの第1段階(S1)と、手動で行われたアライメントの良否を判断するアライメントの第2段階(S2)と、に分けて行われる。
(アライメントの第1段階)
先に行われるアライメントの第1段階について述べる。第1段階は、図4のS1であり、検者がジョイスティックを用いて手動でLFMの測定部2を移動させ、測定部2を被検眼1に対して位置合わせする。
LFMの測定部2は、測定部2の載置された架台11ごと全てがジョイスティック12の操作で移動する。ジョイスティック12を傾けることで、測定部2は左右遠近に移動し、ジョイスティック12を回すことで、測定部2は上下に移動する。
第1段階では、検者が被検眼1の前眼部を肉眼で見ながら、スリット光となった観察光を被検眼1の瞳孔中心付近に合わせ、アライメントを行う。このため、言い換えると、LFMは、第1段階では、検者が測定部2を被検眼1に位置合わせする間、観察光を投射する。
ここでの観察光は、所定光量が投射されているが、検者の要望に合わせて手動で増減することができる。なお、第1段階ではレーザ光源14からレーザ光は投射されない。
(アライメントの第2段階)
観察光が被検眼1の瞳孔中心付近に合い、アライメントの第1段階が完了となると、次に図4のS2であるアライメントの第2段階を行う。
第1段階から第2段階への遷移は、検者が第1段階のアライメントが完了したと判断してジョイスティック12のスタートボタン13を押下することで行われる。
なお、第2段階は、第1段階での架台の移動量が単位時間当たりに所定量よりも少なくなった場合に、測定部が被検眼に対して位置が合ってきたと判断し、自動的に第1段階か
ら第2段階へ遷移するように設けてもよい。また、第2段階は、表示部7の画像が第1段階開始時では図5(a)の黒1色であったものが、測定部2が被検眼1に対して位置が合ってくると、図5(b)のように観察光の角膜反射、水晶体反射が映るので、表示部7に出力されるCCDカメラ25の出力信号の変化を検知し、自動的に第1段階から第2段階へ遷移するように設けてもよい。
第2段階では、測定前のアライメントの良否を判断するために、投射光を投射し、かつ、受光光学系6のシャッター23を開き、光電検出器22で受光を行えるようにして、被検眼1の前眼部を1次元高速走査する(仮測定)。
ここで、この第2段階では、観察光は第1段階よりも少ない光量に調整不能に画一的に設定される。
そして、1次元高速走査を行う仮測定で、BG1,BG2を求める。BG1は測定走査幅の直前のバックグラウンド値であり、BG2は測定走査幅の直後のバックグラウンド値である。
BG1,BG2が仮測定の結果として求まったら、BG1,BG2の値を、[均一性値]={2×(BG1−BG2)×100}/(BG1+BG2)という式に代入して演算を行う。均一性値の式はアライメント判別部9に格納されているので、BG1,BG2の値を解析部8からアライメント判別部9に伝達することで、アライメント判別部9で演算が行われる。
この演算結果で、第2段階が終わりアライメント完了となったかどうかを判断する(S3)。判断はアライメント判別部9で行う。均一性値が±15%以下という演算結果であると、アライメントの第2段階が完全に完了したと判断し、解析部8に測定実行の指示が行き、自動的に測定の実行を行う。また、均一性値が±15%より大きく±20%以下という演算結果であると、アライメントの第2段階がほぼ完了したと判断し、解析部8に測定実行はスタートボタン13が押下された場合に行うという指示が行き、検者のスタートボタン13の押下によって測定の実行を開始できるようになっている。
加えて、第2段階では、表示部7に表示されたCCDカメラ25からの被検眼1の測定部分外観の様子を観察しながら、微小なアライメントを行う。
このように、第2段階では、投射する観察光の光量を第1段階よりも少なくしているので、アライメントの判断を行うための仮測定の時に観察光の光量でBGが増加してしまうことがなく、アライメントモードから測定モードへ容易にモード切り替えができる。また、仮測定時に観察光が不要な外乱光となることも低減できる。さらに、仮測定時に被検眼1の周辺が暗くなり、被検眼1の瞳孔径がより大きな状態となるため、測定点の候補領域をより広く確保することができる。
「測定の実行」
以上の操作によってアライメントが完了した後はS4において実際に測定を開始する。
(本測定)
アライメントの第2段階が完了した場合、すなわち、アライメントモードから測定モードへモードを切り替えた場合には、投射光学系4のレーザ光源14からレーザ光を照射開始して、測定を実行開始する。
ここで、本測定では、言い換えるとアライメントの第2段階が終了した時点では、観察
光は投射光学系4の手前のシャッター18が閉じ、投射光学系4へ進むことが妨げられている。または、観察光光源16を消灯して同様に観察光を消滅させることでもよい。
レーザ光の照射開始点は、集光レンズ15の走査による被検眼1の測定走査幅を超えた上方の位置(直前位置)に設定されており、照射終点は、集光レンズ15の走査による被検眼1の測定走査幅を超えた下方の位置(直後位置)に設定されている。このため、集光レンズ15が微細に1次元低速走査を行うことで、レーザ光は被検眼1の上方から下方に測定走査幅をまたいで走査が行われる。
よって、受光光学系6では、照射されたレーザ光の被検眼1内の散乱光を、測定走査幅をまたいだレーザ光の照射開始位置(被検眼上方)から照射終了位置(被検眼下方)までの範囲で検出する。この測定走査幅以外の部分がBGとなる。
(散乱光の強度)
光電検出器22で検出される散乱光の強度は、図6に示す表図のようになる。ここで、この図6の表図では、シャッター23が開いた状態で、レーザ光が照射開始された時T1、測定開始時T2、測定終了時T3、レーザ光が照射完了した時T4までの時系列に散乱光の強度が示されている。
図6において、領域A,Cはレーザ光の照射もあるが未だ測定対象部分での走査を行っていない、測定対象部分の上下部分の外乱光による光強度(BG1,BG2)である。領域Aが測定走査幅の直前のバックグラウンド値BG1である。領域Cが測定走査幅の直後のバックグラウンド値BG2である。
領域Bは実際に測定対象部分をレーザ光が走査している測定中(測定走査幅)の光強度である。領域B中において、高さHが被検眼の前房内の蛋白質濃度であるフレア量(フレア)Hを示している。また、所々突き出して高くなる値が被検眼1の前房内に浮遊する細胞(セル)P1,P2を示す。
(測定結果表示)
測定が完了すると、光電検出器22の出力信号は解析部8で解析され、測定結果が表示部7に表示画面として表示される。この表示部7の表示は解析部8が切換器10を制御してCCDカメラ25の画像表示から解析部8内のデータ表示に表示を切り換えることで表示される。
(測定終了後の復帰)
また、測定が完了すると、眼科測定装置は、測定モードからアライメントモードへモードが切り替えられ、図4に示すようにアライメントの第2段階の状態に戻る。これにより、同一被検眼で連続して測定を繰り返すことができる。
そして、測定を全く実行しない場合には、アライメントの第2段階において、架台11の移動が単位時間当たり所定量以上となるように移動し、アライメントの整合を崩したと判断して、アライメントの第1段階の状態へと遷移する。
または、架台11が所定領域へ移動する場合又は架台11が所定の境界を越えて移動する場合に、アライメントの整合を崩したと判断して、アライメントの第1段階の状態へと遷移することとしてもよい。さらには、架台11を移動させることで、第2段階での仮測定で計測するBG1,BG2を用いた均一性値が所定よりも大きくし(20%超)、アライメント判別部9にアライメント不良であると判断させて第1段階の状態へ遷移するようにしてもよい。
このようにして、測定モードからアライメントの第1段階まで遷移されることにより、眼科測定装置は、非測定時に第1段階で待機することができる。
実施の形態に係るLFMの測定部の概略構成を示す図である。 実施の形態に係るLFMの測定部の外観を示す斜視図である。 実施の形態に係るLFMの測定部の外観を示す側面図である。 実施の形態に係るLFMの測定動作を示すフローチャートである。 実施の形態に係るLFMのCCDカメラから見える被検眼の様子を示す図である。 実施の形態に係るLFMの測定結果を示す表図である。
符号の説明
1 被検眼
2 測定部
3 投射光光軸
4 投射光学系
5 受光光軸
6 受光光学系
7 表示部
8 解析部
9 アライメント判別部
10 切換器
11 架台
12 ジョイスティック
13 スタートボタン
14 レーザ光源
15 集光レンズ
16 観察光光源
17 スリット
18 シャッター
19 ハーフミラー
20 レンズ
21 受光マスク
22 光電検出器
23 シャッター
24 ハーフミラー
25 CCDカメラ
26 レンズ

Claims (5)

  1. 被検眼内に光を投射して散乱光を受光することにより被検眼内の生体特性を測定すると共に、投射光学系と受光光学系と観察光投射手段とを有する測定部を備える眼科測定装置であって、
    前記投射光学系は、投射光光源から被検眼内へ被検眼の眼球光軸に対して斜めに投射光を投射し、
    前記受光光学系は、前記投射光学系の投射光が被検眼内の測定対象部分で散乱した散乱光を受光し、
    前記観察光投射手段は、測定前における測定部と被検眼との位置合わせ時に観察光を被検眼に対して投射し、
    前記測定部と被検眼との位置合わせは、
    検者が前記測定部を被検眼に位置合わせする間、観察光を投射する第1段階と、
    該第1段階後に、前記第1段階よりも光量を少なく観察光を投射しつつ前記投射光学系から投射光を投射して前記受光光学系で受光した散乱光によって位置合わせの良否を判断する第2段階と、
    に分けて行われ
    前記第2段階での位置合わせの良否の判断は、散乱光が測定対象部分を走査する直前直後の光量を検出し、直前時と直後時との光量の均一性を演算して、均一性の良否の結果により行うことを特徴とする眼科測定装置。
  2. 前記第2段階にて位置合わせが良と判断した場合に、観察光の被検眼への投射を止め、測定を開始することを特徴とする請求項1に記載の眼科測定装置。
  3. 投射光と観察光は、それぞれの波長が異なることを特徴とする請求項1又は2に記載の眼科測定装置。
  4. 前記測定部は被検眼に対して左右遠近に移動可能な架台上に配置され、前記架台の移動が単位時間当たり所定量以上となる場合に、前記第1段階の状態へと遷移することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の眼科測定装置。
  5. 前記測定部は被検眼に対して左右遠近に移動可能な架台上に配置され、前記架台が所定
    領域へ移動する場合又は前記架台が所定の境界を越えて移動する場合に、前記第1段階の状態へと遷移することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の眼科測定装置。
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