JP2021027878A - 眼科装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 左右被検眼を撮像する眼科装置において、左右被検眼をそれぞれアライメントする場合、時間がかかるため、被検者の負担となる。【解決手段】 左右被検眼にそれぞれ対向する2つの集光レンズと、前記左右被検眼で反射し、前記2つの集光レンズを経由してきた光を合波する合波手段と、前記合波手段で合波された光に基づき前記左右被検眼の位置情報を取得する取得手段と、前記左右被検眼の撮像を行う撮像手段とを有し、前記左右被検眼の位置情報に基づいて、前記撮像手段による前記左右被検眼の撮像のためのアライメントの制御を行う制御手段と、を有することを特徴とする眼科装置。【選択図】 図1

Description

本発明は眼科装置に関する。
従来の、眼底カメラやオートレフケラトメータといった眼科装置においては、左右の被検眼を迅速に撮影するために左右の被検眼にそれぞれ対応する光路を有し、撮影時に2つの光路を切り替えて用いる方法が知られている。2つの光路を切り替え可能な構成においては、左右の被検眼の撮影のためのアライメントを行うために長いストロークを有する移動機構が不要となるため小型化や低コスト化が容易である。このような構成として、特許文献1のように全反射プリズムを移動させることで左右の光路を切り替える方式が提案されている。このような2つの光路を切り替え可能な構成において、さらにアライメントを行うための可動部を小さくするために、複数のミラーを駆動することで被検眼のアライメントを行う構成が提案されている(特許文献2)。
特開昭62−253029号公報 特開2000−33076号公報
特許文献1および特許文献2のように二つの光路を切り替えて左右の眼のアライメントを行う構成の場合、片方の被検眼を撮影するごとにアライメントを行う必要があり、時間を要するという課題を見出した。このとき被検者は眼を含む顔全体を動かしてはならず、アライメントに要する時間が被検者への負担となる。一方で検眼光束を投受光する光学系全体を2つ有することで両眼を同時に位置合わせすることが可能となるが、その場合はコストが増大することが課題となっていた。
本発明に係る眼科装置は、左右被検眼にそれぞれ対向する2つの集光レンズと、前記左右被検眼で反射し、前記2つの集光レンズを経由してきた光を合波する合波手段と、前記合波手段で合波された光に基づき前記左右被検眼の位置情報を取得する取得手段と、前記左右被検眼の撮像を行う撮像手段とを有し、前記左右被検眼の位置情報に基づいて、前記撮像手段による前記左右被検眼の撮像のためのアライメントの制御を行う制御手段と、を有することを特徴とする。
本発明に係る眼科装置によれば、左右被検眼から反射して合波された光に基づく位置情報をもとにアライメントを行うため、簡易な構成でアライメントの時間を短できる。
本発明の第一の実施形態に係る眼科装置の断面模式図(Y−Z平面)である。 本発明の第一の実施形態に係る眼科装置の断面模式図(X−Y平面)である。 本発明の第一の実施形態係る眼科装置による撮像処理を示すフローチャートである。 本発明の第一の実施形態に係る眼科装置による、被検眼の前眼部のアライメントを行うときの撮像画像の一例である。 本発明の第一の実施形態に係る眼科装置による、被検眼の眼底部のアライメントを行うときの撮像画像の一例である。 本発明の第一の実施形態に係る眼科装置の光路の一方を遮断する場合の構成を示す断面模式図である。 本発明の第一の実施形態に係る眼科装置の光路の他方を遮断する場合の構成を示す断面模式図である。 本発明の第二の実施形態に係る眼科装置による撮像処理を示すフローチャートである。 本発明の第二の実施形態に係る眼科装置による、被検眼の眼底部のアライメントを行うときの撮像画像の図である。 本発明の第三の実施形態に係る眼科装置のシステム構成の図である。 本発明の第三の実施形態に係る眼科装置による撮像処理を示すフローチャートである。 本発明の第三の実施形態に係る眼科装置による、被検眼の前眼部のアライメントを行うときの撮像画像の図である。
以下では本発明の実施形態の詳細について説明するが、本発明はこれらに限られるものではない。
[第一の実施形態]
本発明の第一の実施形態では、眼底カメラ(眼科装置)において、左右被検眼のアライメントを同時に行い、被検眼の前眼部や眼底を撮影(撮像)するための構成および処理について説明する。
図1に眼底カメラを左右から見たときの断面模式図を示す。図1に示すように、光源ユニット101から対物レンズ(集光レンズ)107に至る光路上に、フォーカス指標ユニット102、孔あきミラー103、前眼部観察レンズ104、プリズム(合波手段)105、可動ミラー106を有する。対物レンズ107の下部には前眼部観察光源(光源手段)116が設けられており、前眼部の観察時に被検眼112に対して赤外光を照射する。光源ユニット(光源手段)101は眼底部観察用の赤外光と眼底部撮影用の可視光を不図示の光路切替手段を用いて切り替えて照射できる構成を有する。光源ユニット101から照射される撮影用の可視光は被検眼が縮瞳しない程度の光量であることが望ましい。
フォーカス指標ユニット102は眼底部へフォーカスするための指標となるスプリット輝線を生成する。前眼部観察レンズ104は光路に挿抜可能になっており、前眼部の観察時は光路に挿入され、眼底部観察および撮影時には光路外に離脱する。孔あきミラー103を光が透過する方向にはフォーカスレンズ109と撮像素子(撮像手段)110が配列されている。被検眼で反射され、対物レンズ107やプリズム105を経由した光は、撮像素子110で受光される。受光された光に基づいて、後述の取得手段115による左右被検眼の位置情報の取得や、撮影画像の取得が行われる。フォーカスレンズ109は図1中のY方向に駆動することで眼底部に対するフォーカス調整を行う。一連の撮影動作は操作部113によって実行することが可能となっており、撮像素子110で撮影された眼底画像は、不図示の表示制御手段によりディスプレイ(表示手段)111に表示される。
また、取得手段115は、撮像素子110で受光されたその光に基づいて、左右被検眼の位置情報が同時に取得される。制御手段114は、取得された左右被検眼の位置情報に基づいて、撮像素子110による撮影のためのアライメントを同時に行う。なお、本実施形態において、制御手段114は、アライメントの制御だけでなく、光源ユニット101の発光制御、フォーカスレンズ109のフォーカス制御、前眼部観察レンズ104の光路への挿抜など、撮影に関する制御を行うことができる。制御手段114及び取得手段115を含む情報処理手段120は、眼底カメラ100に含まれても良いし、眼底カメラとは別体として設けられていてもよい。情報処理手段120が眼底カメラ100に含まれていると、持ち運びが容易になる、という観点で好ましい。
被検者は顎を顎受け118に乗せ、額を額当て119に当てて眼底カメラの内部をのぞき込む。顎受け118および額受け119は一体的にY方向に駆動可能である。眼底カメラ110内には、被検眼112の視線は所定位置に固定させるための、不図示の固視手段を有している。
図2に本実施形態に係る眼底カメラを上から見たときの断面模式図を示す(図1のマイナスZ方向から眼底カメラを見た場合の断面模式図)。右被検眼(右眼)112−Rと左被検眼(左眼)112−Lに対向するようにそれぞれ対物レンズ107および可動ミラー106が配置されている。プリズム105はZ方向に回転可能であり、対物レンズ107はX、YおよびZ方向に駆動可能である。可動ミラー106はX、Z方向に駆動可能であり、Y方向およびZ方向に回転可能である。前眼部観察時には対物レンズ107−Lおよび107−Rの下部にそれぞれ設けられた前眼部観察光源116が被検眼112を照明する。眼底観察時および撮影時には、光源ユニット101から照射された観察用の赤外光または撮影用の可視光が、孔あきミラー103で反射される。そして、プリズム105で左右被検眼112−Rおよび112−Lへ照射する2つの光路に分割され、可動ミラー106、及び対物レンズ107を通って被検眼112に照射される。被検眼112−R、112−Lでそれぞれ反射した光は、対物レンズ107、及び可動ミラー106を通ってプリズム105で1つの光路に合波され、孔あきミラー103およびフォーカスレンズ109を透過して撮像素子110に投影される。ここで、プリズム105は上記の通り、光の進行方向によって光の合波と光の分波の両方の機能を担うことができる。本実施形態ではプリズム105を合波手段と呼んでいるが、分波手段と言い換えることもできる。
撮像素子110で撮影された画像データは制御手段114に送られる。以上によって被検眼112の前眼部および眼底部の画像を取得することができる。
本実施形態に係る眼底カメラによれば、上記の撮影に至るまでの一連のプロセスを全自動で行うことが可能に構成されている。また、左右被検眼のアライメントを同時に行うことが可能に構成されているため、短時間で前眼部や眼底部の撮影を行うことができる。したがって、被検者にとって負担の少ない眼底カメラを提供できる。 図3は本実施形態に係る眼底カメラによる撮影動作として行われる一連の処理のフローチャートである。
ステップS301では、ユーザによる操作部113の操作によって撮影動作をスタートする。
ステップS302では、左右被検眼(両眼)の前眼部のアライメント動作を行う。前眼部観察レンズ104を光路に挿入した状態で撮影される画像データから左右被検眼112の瞳孔位置(位置情報)を検出する。検出された左右被検眼112の瞳孔の位置情報に応じて、プリズム105、対物レンズ107および可動ミラー106を駆動することにより、左右被検眼112の瞳孔が撮像範囲の中央で撮像されるように3次元方向のアライメントを行う。例えば、プリズム105を回転させることでZ方向に光路を振り、可動ミラー106及び対物レンズ107がX及びY方向に動くことで被検眼112と撮像素子110との位置を合わせ、可動ミラー106が回転することでZ方向の光路が調節される。また顎受け118、額当て119および対物レンズ107をZ方向に駆動することにより、被検眼112、対物レンズ107、光源ユニット101の関係を一定に保つ。以上の動作によって得られる前眼部の撮影画像の一例を図4に示す。図4aはアライメント前の画像であり、左右被検眼の瞳孔が撮像範囲の中央からずれた状態である。この状態で左右被検眼の瞳孔位置を検出することで、正規のアライメント位置からのずれを算出し、アライメント動作を行う。図4bはアライメント後の画像であり、撮像範囲の中央に左右被検眼の瞳孔が重なるように撮影される。アライメントの動作開始時に瞳孔が撮像範囲に無いまたは左右被検眼の瞳孔が重なっている場合、正しくアライメント動作の調整量が計算できない場合がある。そのため、アライメント開始時は可動ユニットを調整可能な範囲の端の位置とし、順に走査することで瞳孔を探索するような動作をしてもよい。その結果、被検眼の前眼部が検出されたら、検出された前眼部の位置情報に基づいて、アライメントを行うことができる。
ステップS303では、図4bのように正しくアライメント動作を完了し、左右被検眼112の瞳孔が撮像範囲の中央にある場合、ステップS304へ進む。ここで、撮像範囲の中央とは、撮像範囲の中心近傍であればよく、撮像が適切に行われる範囲において、中心から若干ずれていてもよい。正しくアライメントを完了できていない場合は再度ステップS302へ進み、再度アライメント動作を実行する。
ステップS304では前眼部観察レンズ104を光路から退避させることにより、眼底部観察へと切り替える。また照明を前眼部観察光源116から光源ユニット101の観察用照明に切り替える。
ステップS305では左右被検眼の底部のフォーカス動作を行う。眼底観察時の画像を図5に示す。眼底観察時にはフォーカス指標ユニット102によって被検眼とのピント合わせ用指標であるスプリット輝線501が左右被検眼に投影されている。スプリット輝線501は焦点が合わない場合は左右方向に分離して見えるようになっており、スプリット輝線501を一直線に揃えるようフォーカスレンズ109をY方向に移動させることでフォーカスを合わせる。
ステップS306では左右被検眼の底部のアライメント動作を行う。左右被検眼の眼底画像から視神経乳頭502−L、502−Rを検出し、正規位置となるようプリズム105、可動ミラー106および対物レンズ107を駆動することによりX方向およびZ方向にアライメントの微調整を行う。
ステップS307では、ステップS305のフォーカス動作およびステップS306のアライメント動作が正しく完了したかを確認する。左右被検眼の眼底画像から視神経乳頭502−L、502−Rが所定位置に検出できるかを確認する。正しく検出できた場合はアライメント動作が完了した状態の可動ミラー106の位置および姿勢を記憶し、ステップS308へと進む。記憶は制御手段114が行うことができる。視神経乳頭502が正しく検出できない場合はステップS305のフォーカス動作とステップS306のアライメント動作を再度実行する。
ステップS308では左被検眼の眼底部の撮影を行う。その際、制御手段114は、被検眼から撮影素子に至る光の光路を切替える。すなわち、左被検眼で反射し、対物レンズ107のうちの一方を経由する光の光路と、右被検眼で反射し、他方を経由する光の光路のうち、いずれか一方の光路に切り替る制御を行う。具体的には、撮影時に片眼ずつの撮影を行うため、撮影しない側の光路を遮断する。図6に左被検眼112−Lを撮影する場合の眼底カメラを上から見たときの断面図を示す。可動ミラー106−R(第一のミラー)が駆動することにより、撮影光が右被検眼112−Rに向かう光路が遮断する。この際、可動ミラー106−Rで反射された撮影光は不図示の吸光部で吸光され、反射が低減されるようにする。この状態で照明を光源ユニット101の撮影用の照明に切り替えて眼底部の撮影を行う。撮影後には照明を光源ユニット101の観察用照明に切り替える。ここで用いる撮影用照明は被検眼が撮影時に必要な瞳孔径よりも縮瞳しない程度であることが好ましい。なぜなら一方の眼への刺激でもう一方も縮瞳を起こすことが知られており、左眼の眼底撮影時に縮瞳した場合、ステップS309で行う右眼の眼底撮影の前に再度散瞳するまで待つ時間が必要となるためである。可動ミラー106−R、106−Lは、少なくともいずれか一方が、向きを変える等の駆動を行い、アライメントが行われる。
ステップS309では右眼の眼底部の撮影を行う。可動ミラー106−Rを駆動してステップS307で記憶した位置および姿勢に戻す。またステップS308と同様に可動ミラー106−L(第二のミラー)を駆動し、被検眼112−L側の光路を遮蔽する。この状態で照明を光源ユニット101の撮影用照明に切り替え、眼底部の撮影を行う。撮影後には撮影用照明の照射を止める。
ステップS310ではステップS308およびS309で撮影した眼底画像をディスプレイ111に表示し、一連の撮影動作を終了する。
上記のフローによって撮影動作が実行される。ただし右眼と左眼の撮影順番に関しては操作部114を操作することにより変更することができる。また本実施形態においては可動ミラー106を駆動することで一方の光路を遮断するとしたが、光路中にシャッター(光路遮断手段)を挿入するなど他の方法で一方の光路を遮断して撮影を行ってもよい。例えば図6に示すように、光路中に挿脱可能にシャッター601−R、601−Lを有し、被検眼112−Lを撮影する場合、シャッター601−Rを挿入することで光路を遮断する。シャッター601は撮影用照明をプリズム側に反射しないように設置される。光路遮断手段は、左被検眼で反射し、2つの集光レンズのうちの一方を経由する光の光路と、右被検眼で反射し、2つの集光レンズのうちの他方を経由する光の光路に設けられる。制御手段114は、光路遮断手段を駆動することにより光路の切り替えの制御を行う。
以上、説明したように第一の実施形態では左右被検眼を同時にアライメントすることが可能となり、アライメントに要する時間を短縮できる。
[第二の実施形態]
第二の実施形態では第一の実施形態に対し、前眼部のアライメントを左右被検眼同時に行った後、眼底部のアライメントおよびフォーカスを片眼ずつ行う点のみが異なる。図8に第二の実施形態の撮影フローを示す。ステップS801〜S804およびステップS813は第一の実施形態と同様である。ステップS805〜S812について、第一の実施形態との違いを説明する。
ステップS805では左被検眼112−Lの眼底部へのフォーカスを行う。図6のように可動ミラー106−Rを駆動して被検眼112−R側の光路を遮断した状態で、図9のような被検眼112−Lの眼底画像を撮像する。フォーカス指標ユニット102によって投影されるスプリット輝線901が一直線となるようフォーカスレンズ109をY方向に駆動することで眼底部に対するフォーカスを合わせる。
ステップS806では左被検眼112−Lの眼底部へのアライメントを行う。被検眼112−R側の光路を遮断した状態のまま、眼底画像から視神経乳頭902を検出し、正規位置となるようプリズム105、可動ユニット201および可動ミラー106−Lを駆動することによりXおよびZ方向にアライメントの微調整を行う。
ステップS807では、ステップS805のフォーカス動作およびステップS806のアライメント動作が正しく完了したかを確認する。左眼底画像から視神経乳頭901が所定位置に検出できるかを確認する。正しく検出できた場合はステップS808へと進む。視神経乳頭901が所定位置に正しく検出できない場合はステップS805のフォーカス動作とステップS806のアライメント動作を再度実行する。
ステップS808では左被検眼112−Lの眼底部の撮影を行う。被検眼112−R側の光路を遮断した状態のまま、光源ユニット101の照明を撮影用照明に切り替えて眼底部の撮影を行う。撮影後には照明を光源ユニット101の観察用照明に切り替える。
ステップS809〜S812では、被検眼112−L側の光路を遮断し、ステップS805〜S808と同様にして右被検眼112−Rの眼底部の撮影を行う。また撮影後には光源ユニット101からの照明を止める。
ステップS813ではステップS808およびS812で撮影した眼底画像をディスプレイ111に表示し、一連の撮影動作を終了する。
以上のフローのように左右被検眼の前眼部を同時にアライメントした後に、眼底部を片眼ずつアライメント、フォーカスおよび撮影を行う。これにより被検者が左右被検眼の視線を内部の固視手段に合わせたまま静止できない場合や、左右被検眼の視力が大きく異なるために左右被検眼同時にフォーカスを合わせられない場合でも、前眼部のアライメントの時間を短縮し、左右被検眼の眼底撮影を行える。また操作部113の操作により第一の実施形態と第二の実施形態の撮影フローを切り替えられるようにしてもよい。また第二の実施形態では眼底部のフォーカス動作およびアライメント動作を片眼ずつ行うとしたが、一方を左右被検眼同時に実行しどちらか一方のみを片眼ずつ行うとしてもよい。
[第三の実施形態]
第三の実施形態ではアライメント動作を完了した際の可動ミラー106、対物レンズ107、プリズム105の位置および姿勢の情報を被検者の情報に紐づけて記憶する。そして、次回のアライメント動作時に記憶された情報を用いることでより迅速にアライメントを行う。
図10に第三の実施形態における眼底カメラ100を含んだシステム構成を示す。眼底カメラ100はコンピュータ1001に通信可能に接続されており、コンピュータ1001はLAN1003を通してサーバ1002に接続されている。サーバ1002には被検者のIDに紐づけて、撮影した眼底画像およびアライメント動作を完了した際の可動ミラー106、対物レンズ107、プリズム105の位置および姿勢の情報が保存される。LAN1003に他の医療機器を接続し、得られた被検者の情報をサーバ1002に保存してもよい。図10のシステム構成における処理フローを図11に示す。
S1101では眼底検査を開始する。
S1102ではコンピュータ1001に眼底撮影を受ける被検者のIDを入力する。
S1103ではコンピュータ1001はサーバ1002より、被検者のIDに紐づくアライメント動作を完了した際の可動ミラー106、対物レンズ107、プリズム105の位置および姿勢の情報を取得し、眼底カメラ100に送信する。ただし前回の検査が存在しない場合にはこの情報は得られない。
S1104ではS1103で取得した検査情報が存在するかを判定する。存在する場合はS1105へ進み、存在しない場合はS1106へ進む。
S1105では前回の検査情報を用いて眼底撮影を行う。具体的には可動ミラー106、対物レンズ107、プリズム105の位置および姿勢とが前回アライメント動作を完了した際と同様になるよう調整することで前眼部のアライメントに必要な瞳孔探索のための走査を短縮することができる。その後第一の実施形態同様に図3に示されるフローで一連の眼底撮影を行う。ただし前眼部のアライメントの初期時に図4のように既に左右被検眼の瞳孔が重なっている場合、片眼の瞳孔のみを検出していると誤認識する場合がある。そのため前眼部アライメントの初期位置を図12に示すように前回のアライメント完了時位置から左右被検眼が若干ずらした位置とし、左右被検眼の瞳孔を認識した後アライメント動作を行う。このとき被検者の顔は顎受け118によって略水平に保たれるため、図12のように前回のアライメント完了時位置からZ方向にずらすことで確実に左右被検眼の瞳孔を認識できる。
S1106では前回の検査情報を用いない眼底撮影として、第一の実施形態における図3に示されるフローで一連の眼底撮影を行う。
S1107では今回の検査で得られた眼底画像とアライメント完了時の可動ミラー106、対物レンズ107、プリズム105の位置および姿勢をサーバ1002に保存する。
S1108で一連の眼底検査を終了する。
以上の処理フローにより2回目以降の眼底検査の場合には、左右被検眼同時に行う前眼部のアライメント時に左右被検眼の瞳孔を検出するまで走査するための時間を短縮することができる。
以上、本発明を種々の実施形態と共に説明したが、本発明はこれらの実施形態にのみ限定されるものではない。眼底カメラの場合を説明したが、他の眼科装置、例えばオートレフケラトメータや眼圧計などであってもよい。
100 眼底カメラ(眼科装置)
101 光源ユニット(光源手段)
102 フォーカス指標ユニット
103 孔あきミラー
104 前眼部観察レンズ
105 プリズム(合波手段)
106 可動ミラー
107 対物レンズ(集光レンズ)
109 フォーカスレンズ
110 撮像素子(撮像手段)
201 可動ユニット

Claims (10)

  1. 左右被検眼にそれぞれ対向する2つの集光レンズと、前記左右被検眼で反射し、前記2つの集光レンズを経由してきた光を合波する合波手段と、
    前記合波手段で合波された光に基づき前記左右被検眼の位置情報を取得する取得手段と、前記左右被検眼の撮像を行う撮像手段とを有し、
    前記左右被検眼の位置情報に基づいて、
    前記撮像手段による前記左右被検眼の撮像のためのアライメントの制御を行う制御手段と、を有することを特徴とする眼科装置。
  2. 前記制御手段は、
    前記被検眼から前記撮像手段に至る光の光路を、
    左被検眼で反射し、前記2つの集光レンズのうちの一方を経由する光の光路と、前記右被検眼で反射し、前記2つの集光レンズのうちの他方を経由する光の光路のうち、いずれか一方の光路に切り替る制御を行うことを特徴とする請求項1に記載の眼科装置。
  3. 前記制御手段は、前記左右被検眼の前眼部の位置情報を用いてアライメントを行うように制御することを特徴とする請求項1または2に記載の眼科装置。
  4. 前記制御手段は、前記左右被検眼の撮像が可能な範囲の端から順に走査することにより、前記被検眼の前眼部を検出し、検出された前眼部の位置情報を用いてアライメントを行うように制御することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の眼科装置。
  5. 前記2つの集光レンズのうちの一方と、前記合波手段との間に第一ミラーを有し、前記2つの集光レンズのうちの他方と、前記合波手段との間に第二のミラーを有し、
    前記制御手段は前記第一のミラー及び前記第二のミラーのうち少なくともいずれか一方を駆動することでアライメントを行うことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の眼科装置。
  6. 前記制御手段は、アライメントを行う時の前記第一のミラー及び前記第二のミラーの少なくともいずれか一方の位置情報を記憶し、前記記憶されたミラーの位置情報に基づいて、次のアライメントを行うように制御することを特徴とする請求項5に記載の眼科装置。
  7. 前記制御手段は、前記左右被検眼のうち、前記第一のミラー及び前記第二のミラーのうち少なくともいずれか一方の向きを変えることによって、被検眼から前記撮像手段に至る光の光路の切り替えの制御を行うことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の眼科装置。
  8. 左被検眼で反射し、前記2つの集光レンズのうちの一方を経由する光の光路と、前記右被検眼で反射し、前記2つの集光レンズのうちの他方を経由する光の光路に、光路遮断手段を有し、
    前記制御手段は前記光路遮断手段を駆動することにより光路の切り替えの制御を行うことを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の眼科装置。
  9. 前記左右被検眼を観察、または撮像するための光源手段をさらに有することを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の眼科装置。
  10. 前記左右被検眼の前眼部を観察するための光源手段をさらに有することを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の眼科装置。
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