JP2008043570A - 眼底撮像装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】アライメント視標像の視認性を向上させ、効率のよいアライメント作業が可能となる眼底撮像装置を提供する。
【解決手段】第1の赤外光で照射された眼底が眼底とほぼ共役な位置に配置された視野絞り33を介して赤外CCD32により撮像され、モニタで観察される。第2の赤外光で照射された被検眼角膜からのワーキングディスタンス視標63a、64aの視標像が、第1の赤外光を遮断し第2の赤外光を透過させる波長特性を有する撮影絞り33の外部領域を透過してモニタに表示され、その視標像に基づき被検眼と装置本体との位置合わせが行われる。このような構成では、眼底像の赤外光と、視標像の赤外光の波長帯域が異なるので、視標像にコントラストがでて、アライメントの調整が容易となる。
【選択図】図5

Description

本発明は、眼底撮像装置、更に詳細には、眼底アライメントを行って被検眼との位置合わせを行い眼底を撮像する眼底撮像装置に関する。
従来から、赤外光からなるワーキングディスタンス視標(以下WD視標という)を被検眼角膜に照射し、そのWD視標の角膜反射像を観察して、2つの角膜反射像の中心が眼底像のほぼ中心に来るように、被検眼と眼底カメラの位置合わせを行い、ワーキングディスタンスを適正に調節している。このとき、角膜反射像が観察できる範囲が広いほど、位置合わせが容易となるので、眼底と共役な位置に配置される視野絞りの開口周辺部に角膜反射像が通過できる切り欠け部あるいは赤外光を透過できる周辺領域をを設け、角膜反射像の観察できる領域を広くしてワーキングディスタンスの調整を行うようにした眼底カメラが知られている(特許文献1)。
特開2000−287936号公報
しかしながら、特許文献1に記載されているような方法では、眼底が照射される赤外光と、WD視標の赤外光は、同一波長帯域にあるために、WD視標像が眼底像に対してコントラストがなく、WD視標像の観察が困難となり、アライメント作業の効率が悪くなる、という問題があった。
本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、WD視標像の視認性を向上させ、効率のよいアライメント作業が可能となる眼底撮像装置を提供することを課題とする。
本発明(請求項1)は、
第1の赤外光で照射された被検眼眼底を眼底とほぼ共役な位置に配置された視野絞りを介して撮像する第1の撮像手段と、
前記撮像された被検眼眼底を観察する観察手段と、
第2の赤外光で照射された被検眼角膜からの前記視野絞りを介した反射像に基づき被検眼と装置本体との位置合わせを行う位置合わせ手段と、
可視光で照射された被検眼眼底を静止画として撮像する第2の撮像手段とを備え、
前記視野絞りが、第1の赤外光を遮断し第2の赤外光を透過させる波長特性を有する領域を有していることを特徴とする。
また、本発明(請求項3)は、
第1の赤外光で照射された被検眼眼底を眼底とほぼ共役な位置に配置された光学フィルタを介して撮像する第1の撮像手段と、
前記撮像された被検眼眼底を観察する観察手段と、
第2の赤外光で照射された被検眼角膜からの前記光学フィルタを介した反射像に基づき被検眼と装置本体との位置合わせを行う位置合わせ手段と、
可視光で照射された被検眼眼底を、前記光学フィルタと切り替えられる視野絞りを介して静止画として撮像する第2の撮像手段とを備え、
前記光学フィルタが、第1の赤外光を透過させる波長特性を有する中心領域と、その中心領域外部に形成された、第1の赤外光を遮断し第2の赤外光を透過させる波長特性を有する領域とを有していることを特徴とする。
また、本発明(請求項7)は、
第1の赤外光で照射された被検眼眼底を撮像する撮像手段と、
前記撮像された被検眼眼底を観察する観察手段と、
第2の赤外光で照射された被検眼角膜からの反射像に基づき被検眼と装置本体との位置合わせを行う位置合わせ手段と、
前記撮像手段からの画像に対してマスキング処理する画像処理装置とを備え、
前記画像処理装置は、眼底観察時には、画像中心領域外部での撮像手段からの赤外光による画像信号に対するマスキングが画像中心領域よりも強くなるように、マスキング処理を行うことを特徴とする。
本発明では、眼底を観察するために眼底を照射する赤外光と、アライメント視標としてのWD視標を形成する赤外光を異なるようにしているので、WD視標像にコントラストがでてその視認性が向上しWD視標の観察が容易となる。また、WD視標の見える範囲が広くなるので、アライメント未調整でもWD視標を容易に見つけることができるので、効率的なアライメント作業が可能となる。
以下、実施例に基づき本発明を詳細に説明する。
図1において、眼底撮像装置としての眼底カメラには、眼底を照明する照明光学系と、照明された眼底を撮影、観察する撮影光学系が設けられている。照明光学系には、図2に示したように約850nmを中心に±15nmの波長帯域12aで発光する赤外LED(発光ダイオード)12からなる照明光源12が配置され、この照明光源12からの赤外光が、ストロボ14を通過して、被検眼1の前眼部(瞳)1bと共役な位置に配置されたリングスリット15を照明する。このリングスリット15からの照明光は、ハーフミラー16、対物レンズ22の反射を除去するための黒点板17、リレーレンズ18を通過し、中心に穴の開いた穴あき全反射ミラー20で反射されてから対物レンズ22を経て、被検眼1の前眼部1bより眼底1aに入射し、眼底1aを赤外光(第1の赤外光)で照明する。
眼底1aからの反射光は、対物レンズ22を介して受光され、穴あき全反射ミラー20の穴を通過して撮影絞り23、フォーカスレンズ24、結像レンズ25を通過して、視野絞り33を介して光路分割手段としての赤外透過可視反射ミラー26に入射する。対物レンズ22、フォーカスレンズ24、結像レンズ25などは、撮影光学系を構成しており、視野絞り33の撮影光軸27における位置は眼底とほぼ共役な位置となっている。
なお、図1には眼底とその眼底共役位置がRで、また瞳とその瞳共役位置がPで図示されている。
視野絞り33は、図4に示すように、中央に円形の空洞となった開口33cを備えた矩形の形状をしており、視野絞りの外部周辺領域33aはすべての光を完全に遮光する遮光部となっていて、外部周辺領域33aの内部に開口33cに隣接して開口33cを取り囲む矩形の中間領域33bが形成されている。領域33bは、図2で濃い点線で示したように、900nmまでの光線をほぼ遮光し、900nmから1000nmの赤外線を透過させる波長帯域特性を持っている。視野絞り33の周辺領域33a、中間領域33b並びに開口33cの中心は、それぞれ撮影光学系の撮影光軸27に一致している。なお、図4で一点鎖線で示した区画33dが、後述するモニタ70で表示される領域である。
また、図1において、ワーキングディスタンスを調節するために、WD指標用光源61、レンズ62からなるWD指標ユニット60が設けられ、そのWD指標光源61は、図2に示すように、約950nmを中心に±15nmの波長帯域61aで赤外光(第2の赤外光)を発光する赤外LEDからなり、その光源61からの赤外光はレンズ62、光ファイバー63を介して撮影絞り23の近辺に導かれ、その端面によりWD指標63aが形成される。
図1の上部に図示されたWD指標ユニット60の上から見た構成から明らかなように、WD指標ユニット60からは光ファイバー63と同様なもう一つの光ファイバー64が撮影絞り23の近辺に導かれており、その端面により他のWD指標64aが形成される。被検眼1と対物レンズ22が所定距離となるように位置合わせてされたとき、いわゆるワーキングディスタンスが適正な場合には、このWD指標63a、64aは、いずれも対物レンズ22により被検眼1の角膜に投影されて被検眼の角膜で正反射され、その反射光がほぼアフォーカルになるように、その位置が設定される。
赤外光の眼底像は、視野絞り33の開口33cを通過し、赤外透過可視反射ミラー26を透過して反射ミラー29、30で反射された後、結像レンズ31により、図2で一点鎖線で示したような赤外に感度を有する観察用の撮像手段(第1の撮像手段)としての赤外CCD32の撮像面に結像される。そして、赤外CCD32で撮像された眼底像は、モニタ(観察手段)70に表示されて検者により観察される。図3には、モニタ70に表示される視野絞り33の像が図示されており、中央の円形領域55に撮像された眼底像が表示される。63a、64aは、ワーキングディスタンスが適正な場合にモニタ70に表示されるWD指標像を示している。
一方、赤外透過可視反射ミラー26で反射された可視光の眼底像は、反射ミラー34で反射された後、変倍レンズ35あるいは35’を介して、図2にRGBで示したような可視光に感度を有する撮像手段(第2の撮像手段)としての可視CCD36の撮像面に再結像される。この可視CCD36は眼底の静止画を撮影するために使用される。変倍レンズに狭角のレンズが使用された場合には、図4で点線33eで示した領域(図3において54で示した範囲)の眼底像が撮像され、一方、広角の変倍レンズを用いた場合には、図4の領域33d内の範囲の眼底像が撮影される。これらの狭角あるいは広角で撮影されるときの範囲は、いずれもモニタ70に表示されるものとする。
また、眼底カメラには、眼底にピントを合わせるためのフォーカス指標投影光学系が設けられる。この投影光学系において、図2に示したように、WD指標光源61と同様な、約950nmを中心に±15nmの波長帯域61aで赤外光を発光する赤外LEDからなるフォーカス指標光源40が設けられる。この指標光源40からの赤外光は、プリズム41を介して眼底共役位置に配置されたフォーカス指標42に入射し、フォーカス指標はフォーカスレンズ24と連動して移動するレンズ43を介してハーフミラー16で反射された後、被検眼1の眼底1aにフォーカスドットとして投影される。眼底でピントが合う場合には、フォーカスドットが一点になるように、またピントがずれている場合には、分離するようになっており、検者は、フォーカスレンズ24を移動させフォーカス調整すると、それに連動してレンズ43の位置が移動し、フォーカスドットの分離状態が変化するので、眼底の指標投影像を観察することにより、眼底にピントを合わせることができる。
このような構成において、照明光源12が点灯され、被検眼眼底が波長帯域12aを有する第1の赤外光で照明される。被検眼と装置本体を位置合わせしてワーキングディスタンスを適正なものとするためにアライメントを行う。そのために、WD指標用光源61が点灯され、波長帯域61aの第2の赤外光のWD指標63a、64aが対物レンズ22を介して被検眼1の前眼部1bに投影される。
被検眼眼底からの反射光は、視野絞り33の開口33cを通過して赤外CCD32で撮像される。図5(a)には、赤外CCD32に撮像される像が図示されており、図4で示した領域33bと開口33cを含む範囲の像が赤外CCD32に受像される。第1の赤外光の眼底像は、領域33bでほぼ遮光されるために、赤外CCD32には、図5(a)に示したように、視野絞り33の開口33cに対応する眼底像が撮像される。
このとき、ワーキングディスタンスが不適正であると、WD指標63a、64aの角膜反射像はモニタ70に表示されないので、検者はアライメントを行う。アライメントに従って、例えば一方のWD指標64aの像が視野絞り33の領域33bにかかると、領域33bは第2の赤外光を透過させるので、赤外CCD32には、WD指標64aが受像される。このとき、不図示の制御部により、図5(b)に示したように、モニタ70には装置を移動すべき方向を示す矢印が表示される。そこで、検者はジョイスティック(不図示)などで装置本体を移動させて、図5(c)、(d)に示した状態にアライメントを調整する。図5(c)は、WD指標64aが、視野絞り33の開口33cを通過し、WD指標63aが領域33bを透過したときのモニタ像であり、図5(d)は、両指標63a、64aが開口33cを通過するときのモニタ像であり、ワーキングディスタンスが適正になったときの状態である。
このように、ワーキングディスタンス調整時に、WD指標は視野絞りの領域33bを透過してモニタ70に表示されるので、眼底の観察ないし撮影範囲よりも広い範囲でWD指標の観察が可能となり、ワーキングディスタンスの調整が容易となる。また、WD視標像の赤外光の波長帯域は、眼底像の赤外光の波長帯域と異なるので、WD視標像の眼底像に対するコントラストが高くなり、WD視標の視認が容易になる。
アライメント調整が終了すると、検者はフォーカス指標42の眼底像に基づき眼底にピントを合わせる。そして、シャッタボタン(不図示)を操作すると、ストロボ14が発光し、可視光で照明された眼底が可視CCD36により静止画として撮像される。このとき、変倍レンズに狭角のレンズが使用された場合には、図4で点線33eで示した領域内の眼底像が撮像され、一方、広角の変倍レンズを用いた場合には、図4の領域33d内の範囲の眼底像が撮影される。
図6には、視野絞りの他の例が符号73を付して図示されており、この視野絞り73のうち、第2の赤外光のWD指標63a、64aのみを透過させる領域73b、73cは、撮像手段側から視野絞り73を見て、その開口73dの径方向に対向して開口73dに隣接して左右の位置に切欠部として設けられる。これらの領域73b、73c並びに開口73dを除く他の部分73aはすべての光を遮光する領域となっている。73eは、モニタに表示される領域で、図6(b)に図示したように、ワーキングディスタンスが適正な場合には、モニタ70には、切欠部73b、73cに対応する部分にWD指標63a、64aが現れるようになる。
図7には、眼底像を赤外CCD32への光路と可視CCD36への光路に分割する赤外透過可視反射ミラー26の代わりに、光路切替手段としてのリターンミラー45を用いて、両光路を切り替える実施例が図示されている。この実施例で、実施例1と同様な部分には同じ符号が付されており、その機能の詳細な説明は省略する。
実施例2では、実施例1の視野絞り33の代わりに、視野絞り75が眼底共役位置に配置され、その視野絞りに光学フィルタ76が取り付けられる。光学フィルタ76は、図8に示したように、すべての光を遮光する帯状の外部周辺領域76aと、円形の中心領域76cと、中心領域76cと外部周辺領域76a間の中間領域76bを有している。中心領域76cは、図2に示したように、約800nmから900nmの帯域で透過特性を有し、照明光源12からの波長帯域12aの赤外光を透過させ、また、領域76bは、図2に示したように、実施例1の視野絞り33の領域33bと同様な波長透過特性を有しており、WD視標像を透過させ、モニタ70に表示される範囲を形成している。光学フィルタ76の領域76a、76b、並びに76cは、その中心がいずれも撮影光軸27と一致しており、その機能は、実施例1の視野絞り33の領域33a、33b並びに開口33cに対応してる。
視野絞り75は、光学フィルタ76の外部周辺領域76aとほぼ同じ大きさの領域を有し、その内部領域は空洞な開口となっている。視野絞り75により光学フィルタ76の外部周辺領域76aの機能を持たせれば、その領域76aは、領域76bと同様な波長特性とすることができ、一方、図8のような光学フィルタ76を用いる場合には、視野絞り75を省略することもできる。
なお、図8において、符号78は狭角の変倍レンズを用いたときの眼底の撮影範囲を、また符合79は広角の変倍レンズを用いたときの撮影範囲を示しており、いずれもモニタ70に表示されるものである。
リターンミラー45によって光路が可視CCD36側に切り替えられた場合には、視野絞り75と光学フィルタ76が光路から離脱し、それに代わり撮影用視野絞り77が光路に挿入される。撮影用視野絞り77は、図9に示したように、すべての光を完全に遮光する遮光部77aと空洞となった開口77bを有し、開口77bの大きさは、図8の79で示した広角撮影時の大きさに対応している。
このような構成で、アライメントやフォーカス調整など眼底観察が行われるときには、視野絞り75、光学フィルタ76、リターンミラー45が光路に挿入される。照明光源12で第1の赤外光により照明された眼底は、視野絞り75の開口、光学フィルタ76の中心領域76cを透過して赤外CCD32により撮像され、モニタ70に表示される。
WD指標63a、64aは、第2の赤外光の波長帯域を有するので、視野絞り75の開口と光学フィルタ76の領域76bを透過し、これらのWD指標の像に基づき、図5に関連して説明したのと同様にしてワーキングディスタンスが適正となるようにアライメントが行われる。フォーカス指標42も同様に視野絞り75の開口、光学フィルタ76の中心領域76cを透過して赤外CCD32により受像されるので、検者は、実施例1と同様にフォーカス調整を行うことができる。
アライメント並びにフォーカス調整が終了すると、シャッタボタン(不図示)が操作され、それにより、図7の下方に図示されたように、リターンミラー45が光路から離脱するとともに、視野絞り75と光学フィルタ76が光路から離脱し、それに代わり撮影用視野絞り77が光路に挿入される。続いて、ストロボ14が発光し、眼底が可視CCD36により静止画として撮像される。このとき、狭角の変倍レンズが使用された場合には、図8で領域78内の眼底像が撮像され、一方、広角の変倍レンズを用いた場合には、領域79内の眼底像が撮影される。
この実施例2においても、実施例1と同様な効果を得ることができる。

図10には、眼底撮像装置の他の実施例が図示されており、この実施例では、電子マスクが生成され、この電子マスクにより撮像手段からの画像信号に対してマスキング処理が行われる。この実施例で、実施例1、2と同様な部分には同じ符号が付されており、その機能の詳細な説明は省略する。
図10において、赤外CCD32により撮像される画像が画像処理部81と電子マスク生成部82を備えた画像処理装置80に入力される。電子マスク生成部82から生成される電子マスクにより赤外CCD32からのR,G、B信号がマスキング処理されてR’、G’、B’信号に変換され、マスキング処理された画像が、スイッチ83を介してモニタ70あるいはメモリ91に入力される。
電子マスク生成部82は、スイッチ84が図示位置にあると、図11(a)、(b)に示されたような電子マスク86を生成する。電子マスク86は、眼底観察時に生成されるマスクで、図11(a)、(b)に示されたように、第1と第2のマスク部86aと86bを有し、第2のマスク部86bは眼底を観察可能にする円形の中心領域に生成され、第1のマスク部86aは第2のマスク部86bの外部を取り囲む領域に生成される。
第1のマスク部86aは、赤外CCD32からの画像のR、G、B信号のうちR信号、つまり赤外光による画像信号の約90%をマスキングし、G,B信号のすべてをほぼマスキングするように構成されており、第2のマスク部86bは、R信号に対するマスキングは行わず、G、B信号に対してはほぼマスキングするように構成されている。
一方、スイッチ84が点線位置に切り換えられると、電子マスク生成部82は、眼底撮影のために、図11(c)に示したような電子マスク87を生成する。電子マスク87は、その中心領域87bでは赤外CCD32のR、G、B信号に対してマスキングは行わず、外部領域87aでは、R、G、B信号のすべて、つまり可視光成分をほぼマスキングするように構成されている。
このような構成において、眼底観察時には、スイッチ83、84は図示した位置にあり、赤外CCD32からのR、G、B信号が画像処理部81に入力される。電子マスク生成部82では、図11(a)、(b)に図示されたような電子マスク86が生成される。この電子マスク86により画像中心領域の外部では、R信号に対して約90%がマスキングされ、強いマスキング処理が行われ、それに対して画像中心領域では、R信号に対してマスキングが行われないので、第1のマスク部86aに対応する部分では赤外光による眼底像は殆ど見えなくなり、またWD視標64aの像が暗い輝点となって現れる。一方、第2のマスク部86bに対応する部分では、R信号に対してマスキングが行われないので、眼底像並びにWD視標63aの像が明るい像となって現れる。
そこで、検者はモニタ70で眼底像並びにWD視標63a、64aの像を観察して、図11(b)に示すように、両視標像が明るい輝点として眼底像とともに観察されるように、アライメントを行う。なお、このとき、変倍レンズは撮影時の変倍レンズより広角のものを用いるようにして、広い範囲の眼底像を観察できるようにしておく。
そのあとフォーカス調整が終了すると、シャッタボタンを操作する。このとき、スイッチ83並びに84が点線位置に切り替わり、それにより電子生成部82において、図11(c)に図示したような電子マスク87が生成され、赤外CCD32により観察された眼底像が電子マスク87でマスキングされて静止画としてメモリ91に格納される。このメモリ91に格納された眼底像は、キーボード93を備えたコンピュータ(PC)90によりハードディスク92の外部記憶装置に保存されたり、あるいはモニタ94に表示されたりする。
このように、実施例3においても、実施例1と2に関連して述べたのと同様な効果を得ることができる。
なお、この実施例においても、観察時にモニタ70に撮影される眼底像の範囲を表示させることもできる。その場合には、撮影範囲に対応する電子マスク86の部分で、R、B、G信号のすべてをマスキングするようにして、モニタ70に撮影範囲が黒で表示されるようにしておく。
本発明の眼底撮像装置の全体の構成を示す光学図である。 撮影絞り、光学フィルタの分光特性並びに可視及び赤外CCDの分光感度特性を示した線図である。 眼底観察時のモニタ画面を示す画面図である。 視野絞りの構成を示す構成図である。 アライメント調整の流れを示す説明図である。 視野絞りの他の構成例を示す構成図である。 本発明の眼底撮像装置の他の実施例を示す光学図である。 図7実施例の光学フィルタの構成を示す構成図である。 図7実施例の撮影用視野絞りの構成を示す構成図である。 本発明の眼底撮像装置の更に他の実施例を示す光学図である。 図10実施例の電子マスクの機能を説明する説明図である。
符号の説明
12 照明光源
25 結像レンズ
26 赤外透過可視反射ミラー
32 赤外CCD
33 視野絞り
36 可視CCD
40 フォーカス指標光源
60 WD視標ユニット
63a、64a WD視標
70 モニタ
75 視野絞り
76 光学フィルタ
77 撮影用視野絞り
86、87 電子マスク

Claims (9)

  1. 第1の赤外光で照射された被検眼眼底を眼底とほぼ共役な位置に配置された視野絞りを介して撮像する第1の撮像手段と、
    前記撮像された被検眼眼底を観察する観察手段と、
    第2の赤外光で照射された被検眼角膜からの前記視野絞りを介した反射像に基づき被検眼と装置本体との位置合わせを行う位置合わせ手段と、
    可視光で照射された被検眼眼底を静止画として撮像する第2の撮像手段とを備え、
    前記視野絞りが、第1の赤外光を遮断し第2の赤外光を透過させる波長特性を有する領域を有していることを特徴とする眼底撮像装置。
  2. 前記第1と第2の撮像手段は、波長透過特性をもつ光路分割手段で分割された光路上に配置されることを特徴とする請求項1に記載の眼底撮像装置。
  3. 第1の赤外光で照射された被検眼眼底を眼底とほぼ共役な位置に配置された光学フィルタを介して撮像する第1の撮像手段と、
    前記撮像された被検眼眼底を観察する観察手段と、
    第2の赤外光で照射された被検眼角膜からの前記光学フィルタを介した反射像に基づき被検眼と装置本体との位置合わせを行う位置合わせ手段と、
    可視光で照射された被検眼眼底を、前記光学フィルタと切り替えられる視野絞りを介して静止画として撮像する第2の撮像手段とを備え、
    前記光学フィルタが、第1の赤外光を透過させる波長特性を有する中心領域と、その中心領域外部に形成された、第1の赤外光を遮断し第2の赤外光を透過させる波長特性を有する領域とを有していることを特徴とする眼底撮像装置。
  4. 前記第1の撮像手段での結像倍率は、第2の撮像手段での結像倍率より低倍率であることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の眼底撮像装置。
  5. 被検眼眼底は、第2の撮像手段により複数の結像倍率で撮像されることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の眼底撮像装置。
  6. 第2の撮像手段における結像倍率に従って、静止画撮影範囲が観察手段に表示されることを特徴とする請求項5に記載の眼底撮像装置。
  7. 第1の赤外光で照射された被検眼眼底を撮像する撮像手段と、
    前記撮像された被検眼眼底を観察する観察手段と、
    第2の赤外光で照射された被検眼角膜からの反射像に基づき被検眼と装置本体との位置合わせを行う位置合わせ手段と、
    前記撮像手段からの画像に対してマスキング処理する画像処理装置とを備え、
    前記画像処理装置は、眼底観察時には、画像中心領域外部での撮像手段からの赤外光による画像信号に対するマスキングが画像中心領域よりも強くなるように、マスキング処理を行うことを特徴とする眼底撮像装置。
  8. 前記画像処理装置は、眼底を静止画として撮像するときは、画像中心領域外部での可視色の信号がほぼなくなるように、マスキング処理を行うことを特徴とする請求項7に記載の眼底撮像装置。
  9. 前記眼底像が観察される場合は、静止画として撮影される場合よりも低倍率であることを特徴とする請求項7又は8に記載の眼底撮像装置。
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