JP2018102765A - 眼科装置 - Google Patents

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晃一 星野
Koichi Hoshino
晃一 星野
真司 三田
Shinji Mita
真司 三田
遠藤 雅和
Masakazu Endo
雅和 遠藤
城久 小林
Shirohisa Kobayashi
城久 小林
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Abstract

【課題】 より少ない光源でリングパターンをムラなく被検眼に投影できる眼科装置を提供することを技術課題とする。【解決手段】 被検眼の角膜形状を測定する眼科装置であって、照明光源と、前記被検眼に投影するためのパターンが設けられたパターン部材と、前記照明光源から出射された照明光を導光し、前記パターンを前記被検眼に投影する導光体と、を備え、前記導光体は、前記被検眼に向けて縮径するテーパ面を有することを特徴とする。【選択図】 図4

Description

本開示は、被検眼の検査を行う眼科装置に関する。
被検眼の角膜に多数のリングパターンを投影し、角膜に形成された指標像を撮影することで角膜形状を測定する眼科装置が知られている(特許文献1参照)。
従来の装置において、被検眼角膜へのリングパターンの投影は、例えば、リング形状の透光部と遮光部(マスク部)が交互に同心円状に形成されたプラチド板を複数の光源によって背後から照明することで行っていた。
特開平7−194550号公報
しかしながら、従来の方法を用いる場合、リングパターンをムラなく被検眼に投影させるためには、多数の光源が必要であった。
本開示は、従来の問題点に鑑み、より少ない光源でリングパターンをムラなく被検眼に投影できる眼科装置を提供することを技術課題とする。
上記課題を解決するために、本開示は以下のような構成を備えることを特徴とする。
(1) 被検眼の角膜形状を測定する眼科装置であって、照明光源と、前記被検眼に投影するためのパターンが設けられたパターン部材と、前記照明光源から出射された照明光を導光し、前記パターンを前記被検眼に投影する導光体と、を備え、前記導光体は、前記被検眼に向けて縮径するテーパ面を有することを特徴とする。
装置の内部構成を示す概略図である。 パターン投影部の前面を示す図である。 パターン投影部の後面を示す図である。 パターン投影部を横から見た断面図である。
<実施形態>
以下、本開示に係る眼科装置について説明する。本実施形態の眼科装置(例えば、眼科装置10)は、主に被検眼の角膜形状を測定するための装置である。眼科装置は、例えば、パターン投影部(例えば、パターン投影部50)を備える。パターン投影部は、例えば、被検眼にプラチドパターン(例えば、同心円状の複数のリングパターン、または規則的に並んだドットパターンなど)を投影する。パターン投影部は、例えば、照明光源(例えば、照明光源59)、パターン部材(例えば、プラチド板51)、導光体(例えば、導光板52)を備える。
照明光源は、例えば、LEDなどの光源である。照明光源からの照明光によって被検眼にプラチドパターンが投影される。パターン部材は、例えば、被検眼に投影させるパターン(例えば、プラチドパターンなど)が設けられる。導光体は、例えば、照明光源から出射された照明光を導光し、パターン部材に設けられたパターンを被検眼に投影する。例えば、照明光源からの照明光によって導光体内部が照明される。
導光体は、例えば、照明ムラを小さくするためのテーパ面(例えば、テーパ面56a、56bまたはテーパ面57a)を有する。テーパ面は、例えば、被検眼(測定目標を配置させる所定の作動位置)に向けて縮径する。つまり、テーパ面は、例えば、照明光源側(導光体後面)から被検眼側(導光体前面)に向けて縮径する。テーパ面は、照明光を効率的に反射する。
テーパ面は、例えば、内側テーパ部(例えば、内側テーパ部56)に設けられる。内側テーパ部は、例えば、導光体に設けられる。内側テーパ部は、例えば、導光板の後面の中央部に設けられたテーパ状の凹面である。例えば、内側テーパ部は、導光体に入射された照明光を効率的に前方に出射させる。
内側テーパ部は、例えば、テーパ穴である。例えば、テーパ穴は、被検眼の前眼部を撮影する撮像光学系(例えば、撮像系30)の光軸上に設けられてもよい。撮像光学系は、テーパ穴を通して前眼部を撮像することができる。
なお、テーパ面は、拡散反射する面であってもよい。これによって、導光体内部に入射した照明光がテーパ面によって拡散反射し、照明ムラが低減される。もちろん、テーパ面は、鏡面反射する面であってもよい。
なお、テーパ面は、少なくとも2つの異なる傾斜角を有してもよい。パターン部材のパターンに応じてテーパ面の傾斜角に段階が設けられることによって、照明ムラが低減される。
なお、テーパ面は、例えば、外側テーパ部(例えば、外側テーパ部57)に設けられてもよい。外側テーパ部は、導光体に入射した照明光源からの照明光を、導光体の中央部(例えば、内部テーパ部)に向けて反射させる。これによって、パターン投影部は、少ない光源からの照明光によって効率的に導光体内部を照明できる。外側テーパ部によって反射された光は、主に内部テーパ部によって被検眼に向けて反射される。
導光体は、被検眼とは反対側に反射部材を備えてもよい。反射部材は、例えば、反射板であってもよいし、反射塗装(例えば、白塗装)であってもよい。これによって、照明光を効率的に被検眼に向けて反射できる。
なお、パターン部材は、遮光部(例えば、遮光部51a)と、透光部(例えば、透光部51b)を備えてもよい。遮光部は、例えば、導光体から出射された照明光を被検眼に対して遮蔽する。透光部は、導光体から出射された照明光を被検眼に向けて透過させる。つまり、パターンは、遮光部と透光部によって形成される。なお、遮光部は、被検眼とは反対側に反射部材(例えば、反射率の高い白塗装など)を備えてもよい。これによって、透光部から出射されるまでに導光体およびパターン部材の内部で光量が減衰することを抑制できる。
<実施例>
以下、本開示に係る眼科装置10を図面に基づいて説明する。図1は本実施例に係る眼科装置10の測定部200について示す概略構成図である。なお、以下の光学系は、図示無き筐体に内蔵されている。また、その筐体は、周知のアライメント移動機構の駆動によって、操作部材(例えば、タッチパネル、ジョイスティックなど)を介して被検眼Eに対して3次元的に移動される。なお、以下の説明においては、被検眼(眼E)の光軸方向をZ方向、水平方向をX方向、鉛直方向をY方向として説明する。
本実施例の眼科装置は、例えば、OCT光学系100と、角膜形状測定部300を備える。OCT光学系100は、被検眼Eの断層画像の撮影、または眼軸長の測定などに用いられる。角膜形状測定部300は、角膜形状を測定するために用いられる。
OCT光学系100は、眼Eに測定光を照射する。OCT光学系100は、被検眼の各部(例えば、角膜、水晶体、眼底など)から反射された測定光と,参照光との干渉状態を受光素子(検出器120)によって検出する。OCT光学系100は、被検眼上の撮像位置を変更するため、被検眼上における測定光を走査する走査部(例えば、光スキャナ)108を備える。制御部80は、設定された撮像位置情報に基づいて走査部108の動作を制御し、検出器120からの受光信号に基づいて断面画像を取得する。
OCT光学系100は、いわゆる眼科用光断層干渉計(OCT:Optical coherence tomography)の構成を持つ。OCT光学系100は、測定光源102から出射された光をカップラー(光分割器)104によって測定光(試料光)と参照光に分割する。そして、OCT光学系100は、測定光学系106によって測定光を被検眼に導き,また、参照光を参照光学系110に導く。その後、被検眼の各部によって反射された測定光と,参照光との合成による干渉光を検出器(受光素子)120に受光させる。
光源102から出射された光は、カップラー104によって測定光束と参照光束に分割される。そして、測定光束は、光ファイバーを通過した後、空気中へ出射される。その光束は、走査部108、及び測定光学系106の光学部材を介して被検眼に集光される。被検眼の各部で反射された光は、同様の光路を経て光ファイバーに戻される。
走査部108は、眼E上でXY方向(横断方向)に測定光を走査させる。走査部108は、例えば、2つのガルバノミラーを備え、その反射角度が駆動機構109によって任意に調整される。これによって、光源102から出射された光束はその反射(進行)方向が変化され、被検眼上における撮像位置が変更される。走査部108としては、光を偏向させる構成であればよい。例えば、反射ミラー(ガルバノミラー、ポリゴンミラー、レゾナントスキャナ)の他、光の進行(偏向)方向を変化させる音響光学素子(AOM)等が用いられる。
参照光学系110は、眼Eでの測定光の反射によって取得される反射光と合成される参照光を生成する。参照光学系110は、マイケルソンタイプであってもよいし、マッハツェンダタイプであっても良い。参照光学系110は、例えば、反射光学系(例えば、参照ミラー)によって形成され、カップラー104からの光を反射光学系により反射することにより再度カップラー104に戻し、検出器120に導く。他の例としては、参照光学系110は、透過光学系(例えば、光ファイバー)によって形成され、カップラー104からの光を戻さず透過させることにより検出器120へと導く。
参照光学系110は、参照光路中の光学部材を移動させることにより、測定光と参照光との光路長差を変更する構成を有する。例えば、参照ミラーが光軸方向に移動される。光路長差を変更するための構成は、測定光学系106の測定光路中に配置されてもよい。
検出器120は、測定光と参照光との干渉状態を検出する。フーリエドメインOCTの場合では、干渉光のスペクトル強度が検出器120によって検出され、スペクトル強度データに対するフーリエ変換によって所定範囲における深さプロファイル(Aスキャン信号)が取得される。ここで、制御部80は、走査部108によって測定光を被検眼の各部で所定の横断方向に走査することによって断面画像を取得できる。例えば、被検眼の前眼部断面画像を撮像する。例えば、X方向もしくはY方向に走査することにより、被検眼のXZ面もしくはYZ面における断面画像を取得できる(なお、本実施例においては、このように測定光を前眼部に対して一次元走査し、断層像を得る方式をBスキャンとする)。なお、取得された断面画像は、制御部80に接続されたメモリ85に記憶される。さらに、測定光をXY方向に二次元的に走査することにより、被検眼の三次元画像を取得することも可能である。
例えば、フーリエドメインOCTとしては、Spectral-domain OCT(SD−OCT)、Swept-source OCT(SS−OCT)が挙げられる。また、Time-domain OCT(TD−OCT)であってもよい。
SD−OCTの場合、光源102として低コヒーレント光源(広帯域光源)が用いられ、検出器120には、干渉光を各周波数成分(各波長成分)に分光する分光光学系(スペクトルメータ)が設けられる。スペクトルメータは、例えば、回折格子とラインセンサからなる。
SS−OCTの場合、光源102として出射波長を時間的に高速で変化させる波長走査型光源(波長可変光源)が用いられ、検出器120として、例えば、単一の受光素子が設けられる。光源102は、例えば、光源、ファイバーリング共振器、及び波長選択フィルタによって構成される。そして、波長選択フィルタとして、例えば、回折格子とポリゴンミラーの組み合わせ、ファブリー・ペローエタロンを用いたものが挙げられる。
<角膜形状測定部>
角膜形状測定部300は、被検眼に指標を投影した状態で撮影された画像を解析することによって角膜形状(曲率、乱視軸角度など)を測定する。角膜形状測定部300は、例えば、パターン投影部50、作動距離検出部60、撮像系30、固視標投影部1を備える。
<パターン投影部>
パターン投影部50は、被検眼の角膜にプラチドリングパターンを投影する。パターン投影部は、例えば、プラチド板51、導光板52、照明光源59などを備える。パターン投影部50は、測定光軸L1を中心に配置される。本実施例のプラチド板51および導光板52は、フラット形状(例えば、円盤形状)であるため、開瞼スペースが充分確保でき、加工しやすい。もちろん、プラチド板51および導光板52は、平板形状に限らず、球形状、コーン形状であってもよい。
プラチド板51は、例えば、透光体の板にプラチドリングパターンが形成されたものである。例えば、図2に示すように、プラチド板51には、黒塗装された遮光部51aと、塗装されない透光部51bが、光軸L1を中心として同心円状に交互に多数形成される。照明光源59からの照明光が導光板52を介してプラチド板51を後方から照明することによって、被検眼にプラチドリングパターンが投影される。
導光板52は、例えば、透光体の板である。材質としては、例えば、アクリル樹脂等の透明樹脂が用いられる。図2および図3に示すように、導光板52は、例えば、中央に開口部(または投光部)55を有する円盤形状(ドーナッツ形状)である。図4に示すように、導光板52は、例えば、外側テーパ部57を有する。外側テーパ部は、導光板52の外縁に設けられる。外側テーパ部57は、光源側から被検者側に向かって縮径するテーパ面57aを有する。つまり、外側テーパ部57のテーパ面57aは、導光板52の後面側から前面側に向かって縮径する。テーパ面57aは、光軸に対して傾斜角θ(例えば、49.4°、約50°)だけ傾斜する。外側テーパ部57は、照明光源から導光板の内部に入射した光束を導光板の中央部に向けて折り曲げる。
また、導光板52は、内側テーパ部56を有する。内側テーパ部56は、導光板52の内縁に設けられる。内側テーパ部56は、例えば、導光板52の内側に削られたテーパ穴である。内側テーパ部は、導光板52の後面側から前面側に向かって縮径するテーパ面を有する。本実施例の内側テーパ部56は、2段階で傾斜する。つまり、2つの角度のテーパ面が存在する。例えば、光軸L1と垂直な面に対して、1段目のテーパ面56aは傾斜角α(例えば、5.71°、約6°)だけ傾斜しており、2段目のテーパ面56bは傾斜角β(例えば、18.43°、約18°)だけ傾斜している。
なお、図3に示すように、本実施例の導光板52には開口部55の他に10ヶ所の穴が開いている。水平方向にある2つの長穴54は作動距離検出部40の光路のための穴であり、残りの穴は前眼部照明用のLEDがはめ込まれる。
導光板52は、照明光源の光を導光板52の内部に入射させるための透過面53を備える。透過面53は、導光板52の後面の外縁付近に設けられる。透過面53を除く導光板52の後面には、磨りガラス状の微細な凹凸を有する拡散面(磨り面)が形成される。照明光は拡散面によって拡散し、照明ムラが抑制される。また、透過面53または出射させる部分以外の導光板52の表面には、光の伝播効率を上げるために白塗装が施されている。例えば、外側テーパ部57、遮光部の内側、導光板52の後面などに白塗装が施されている。なお、白塗装の代わりに反射板などが用いられてもよい。
光のムラは、テーパの形状とテーパ面の散乱の強さと反射率によって決まる。したがって、テーパ形状とテーパ面の散乱の強さと反射率は、光量シミュレーションによって、プラチド板51の各リングから出射される光量が均一になるように決定される。
照明光源59は、例えば、赤外光または可視光を発するLEDである。照明光源59は、導光板52に照明光を入射させ、導光板52の内部を照明する。図4に示すように、照明光源59は、導光板52の後面に形成された透過面53の後方に複数並べて配置される。つまり、照明光源59は、導光板52の背後にリング状に配置される。
図4に示すように、照明光源59から出射された照明光は、例えば、導光板52の後面に設けられた透過面53から導光板52の内部に入射し、主に外側テーパ部57によって導光板52の中央部に向けて反射される。そして、外側テーパ部57によって反射された照明光は、導光板52の後面に形成された内側テーパ部56によって拡散反射し、導光板52の前面から出射される。導光板52から出射された照明光は、導光板52の前面に配置されたプラチド板51の透光部51bを通過することによって、リングパターンとして被検眼に投影される。
上記のように、導光板52に内側テーパ部56を設け、外縁部から入射した照明光を効率的に前方に反射させることによって、より少ない数の光源でムラなく被検眼を照明することができる。
なお、本実施例の場合、OCT光学系100の測定光を走査部108によって走査するため、眼底上の広い領域をOCT光学系100で撮影するためには、できるだけ開口部55が大きいほうがよい。このため、光源59を外側に配置し、導光板52の外縁に設けられた外側テーパ部57で測定光を内側に反射させることによって、開口部55を大きく、OCT光学系100の撮影範囲を広くできる。
<作動距離検出部>
作動距離検出部60は、例えば、投光光学系と、受光光学系を備える。投光光学系は、赤外光を発する光源61とレンズ62を備える。受光光学系は、レンズ63と受光素子64を備える。光源61からの光はレンズ62によって略平行光束にされ、導光板52およびプラチド板51に設けられた長穴54を通って被検眼Eの角膜に斜め方向から照射される。受光光学系の受光光軸は光軸L1に対して投光光学系の投光光軸と対称となるように設けられており、光源61による角膜反射光は、長穴54、レンズ63を介して受光素子64に入射する。被検眼Eが前後方向(光軸方向)に相対的に移動すると、被検眼角膜に形成された指標像も受光素子上を移動するため、その偏位から被検眼の作動距離のアライメント状態を検知することができる。
<撮像系>
撮像系30は、前眼部正面像を撮像(取得)する。撮像系30は、ダイクロイックミラー33、対物レンズ47、ダイクロイックミラー32、フィルタ34、撮像レンズ37、二次元撮像素子35等を備える。撮像素子35は、被検眼前眼部と略共役な位置に配置されている。撮像素子35からの出力信号は前眼部の観察、角膜に投影されたプラチドリング像の撮影等に使用される。
前述のパターン投影部50による前眼部反射光は、対物レンズ47、ダイクロイックミラー33、ダイクロイックミラー32、フィルタ34、及び撮像レンズ37を介して撮像素子35に結像される。撮像素子35に撮像されたパターン指標像の位置に基づいて測定光軸Lの上下左右方向(XY方向)のアライメント状態が検知される。
<固視標投影部>
固視標投影部1は、例えば、固視光源2、レンズ3等を備える。固視光源2からの光はレンズ3、ダイクロイックミラー33を通過した後、被検眼に向かう。被検眼に照射された固視光源2からの光は、前眼部によって反射され、ダイクロイックミラー33およびダイクロイックミラー32によって反射され、撮像系30によって結像される。
<制御部>
次に、制御系について説明する。制御部80は、装置全体の制御及び測定結果の算出を行う。制御部80は、OCTデバイス5の各部材、角膜形状測定デバイス300の各部材、モニタ82、操作部84、メモリ85、等と接続されている。なお、メモリ85には、各種制御プログラムの他、後述するIOL度数算出プログラム等が記憶されている。
<制御動作>
以下、本装置の制御動作について説明する。まず、制御部80は、被検眼に対する測定部200のアライメントを行う。アライメントの際、制御部80は、光源2、照明光源59及び光源61を点灯する。制御部80は、撮像系30によって被検眼の前眼部画像を撮影し、取得された前眼部画像に基づいて、被検眼と装置のXY方向のアライメントを行う。例えば、制御部80は、前眼部画像に写るプラチドリング指標を検出し、プラチドリングの中心が前眼部画像の中央にくるように測定部を上下左右方向に移動させ、XY方向のアライメントを行う。また、制御部80は、作動距離検出部60によって検出されたZ方向の被検眼の位置に基づいて、測定部を前後方向に移動させる。
前眼部に対するアライメントが完了されると、制御部80は、撮像光学系30によって被検眼の前眼部の正面画像を撮影する。また、制御部80は、予め設定された走査パターンに基づき、OCT光学系100によって被検眼の断面画像を撮影する。取得された前眼部画像および断面画像は、メモリ85等に記憶される。
続いて、制御部80は、眼形状パラメータを取得する。例えば、制御部80は、メモリ85に記憶された前眼部画像におけるプラチドリングパターンに基づいて被検眼の角膜形状を算出する。また、制御部80は、OCT光学系100を用いて撮影された断面画像を解析する。例えば、制御部80は、断面画像のエッジ検出によって角膜、水晶体などの位置を検出し、その位置に基づいて角膜厚、前房深度、水晶体厚を測定する。また、例えば、制御部80は、検出された角膜および水晶体の前面または後面の近似曲線を求め、この近似曲線に基づいて角膜後面の曲率半径、水晶体前面曲率、水晶体後面曲率等を測定する。さらにOCT光学系100によって撮影された断層画像に基づいて眼軸長を測定してもよい。取得された眼形状パラメータは、例えば、メモリ85等に記憶され、モニタ82等に表示される。以上のように、本装置10は、被検眼の眼形状パラメータを測定する。
なお、上記の実施例において、内側テーパ部56の傾斜は2段階であったが、これに限らない。例えば、内部テーパ部56の傾斜は1段階であってもよいし、3階段以上であってもよい。
なお、内側テーパ部56の形状は、上記の実施例のように直線的であってもよいし、曲線的であってもよい。また、内側テーパ部56の形状は、階段状であってもよい。この場合も、導光板52に入射した照明光は、内側テーパ部56によって反射されることによって照明ムラが低減された状態で導光板の前面から出射される。
なお、導光板52の後面は、前面に対して平行な面を有していてもよし、すべてテーパ面であってもよい。例えば、本実施例にように、外縁側が光軸L1に対して垂直な面で、内縁側に2段階のテーパ面が形成されていてもよいし、外縁から内縁までテーパ面が形成されてもよい。
なお、上記の実施例において、照明ムラを抑えるために導光板52は拡散面を有していたが、これに限らない。例えば、導光板52の表面が鏡面であっても、内部テーパ部56の形状によって照明ムラを低減させることはできる。
なお、導光板56の内部を照明する方法は上記に限らない。例えば、導光板52の周囲にLEDを配置し、光軸に垂直な方向から導光板52の内部に光を入射させてもよい。このように、外側テーパ部57を設けずに導光板52の内部を照明してもよい。
なお、プラチド板51と導光板52は一体的に構成されてもよい。この場合、例えば、導光板52にプラチドパターンが形成されていてもよい。
10 眼科装置
50 パターン投影部
51 プラチド板
52 導光板
56 内側テーパ部
57 外側テーパ部
59 照明光源
80 制御部
100 OCT光学系
300 角膜形状測定部

Claims (14)

  1. 被検眼の角膜形状を測定する眼科装置であって、
    照明光源と、
    前記被検眼に投影するためのパターンが設けられたパターン部材と、
    前記照明光源から出射された照明光を導光し、前記パターンを前記被検眼に投影する導光体と、を備え、
    前記導光体は、前記被検眼に向けて縮径するテーパ面を有することを特徴とする眼科装置。
  2. 前記導光体は、前記テーパ面を有する内側テーパ部を備えることを特徴とする請求項1の眼科装置。
  3. 前記内側テーパ部は、前記導光体に設けられたテーパ穴であることを特徴とする請求項2の眼科装置。
  4. 前記被検眼の前眼部を撮影する撮像光学系をさらに備え、
    前記テーパ穴は、前記撮像光学系の光軸上に設けられることを特徴とする請求項3の眼科装置。
  5. 前記内側テーパ部は、拡散反射面を有することを特徴とする請求項2〜4のいずれかの眼科装置。
  6. 前記内側テーパ部は、鏡面反射面を有することを特徴とする請求項2〜4のいずれかの眼科装置。
  7. 前記テーパ面は、少なくとも2つの異なる傾斜角を有することを特徴とする請求項1〜6のいずれかの眼科装置。
  8. 前記導光体は、前記テーパ面を有する外側テーパ部を備えることを特徴とする請求項1〜7のいずれかの眼科装置。
  9. 前記外側テーパ部は、拡散反射面を有することを特徴とする請求項8の眼科装置。
  10. 前記外側テーパ部は、鏡面反射面を有することを特徴とする請求項8の眼科装置。
  11. 前記導光体は、平板形状であることを特徴とする請求項1〜10のいずれかの眼科装置。
  12. 前記パターン部材は、導光体と一体的に設けられることを特徴とする請求項1〜11のいずれかの眼科装置。
  13. 前記導光体は、前記被検眼とは反対側に反射部材を備えることを特徴とする請求項1〜12のいずれかの眼科装置。
  14. 前記パターンは、前記導光体からの照明光を前記被検眼に対して遮蔽する遮光部と、前記導光体からの照明光を前記被検眼に向けて透過させる透光部によって形成され、
    前記遮光部は、前記被検眼とは反対側に反射部材を備えることを特徴とする請求項1〜12のいずれかの眼科装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021065344A1 (ja) * 2019-10-04 2021-04-08 株式会社エンプラス 照明装置および観察装置

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