JP3782550B2 - 眼底血流計 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、眼底上の血管内血流速度を測定する眼底血流計に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、眼底血流速度を測定する装置としては、特開昭55−75670号公報に記載されているように、測定光照射光学系の光路中にビーム径変換レンズとして凹レンズ又は凸レンズを挿入する装置が知られている。この場合に、凹レンズを入れたときはビーム径が大きく、凸レンズを入れたときはビーム径が小さく、何れも入らないときはそのままになるように構成することにより、測定光の大きさを3段階に変更して測定範囲を可変にする。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上述の従来例においては、測定光のビーム径を変えるだけでは、受光絞りの大きさをを最も大きいビーム径に合わせなくてはならないために、ビーム径が小さいときには、血管の周辺の組織等からの散乱光が測定光受光光学系に入ってきて、測定精度が低下するという問題が生ずる。
【0004】
一方、測定光受光光学系の眼底略共役位置に受光絞りを配置し、測定光照射光学系内に眼底上での測定光の大きさを規定する測定光絞りを配置した場合に、図8に示すように、測定光絞りによって絞られた測定光の像U及び眼底上での受光絞りの像Sと、被測定部位の血管径とがほぼ同じ大きさの場合は問題ないが、受光絞りは大きさが固定なので、例えば図9に示すように被測定部位の血管径が太い場合には、血流速度が最大となる血管中心部に測定光が照射されない可能性がある。また逆に、図10に示すように被測定部位の血管径が細い場合には、血管の周辺の部位からの不要な反射光が測定光受光光学系に入射し、測定精度が悪化するという問題がある。
【0005】
本発明の目的は、上述の問題点を解消し、血管径の大きさに関係なく精度の高い測定を行うことができる眼底血流計を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明に係る眼底血流計は、眼底血管内の血流を測定するための測定光照射光学系と、前記血管からの散乱光を受光する測定光受光光学系と、該測定光受光光学系内の眼底略共役位置に配置した受光絞りと、該受光絞りの大きさを変更する受光絞り可変手段と、前記血管の径を測定するための血管径計測光学系と、該血管径計測光学系を介して前記血管の径を測定する血管径計測手段と、該血管径計測手段で計測した前記血管の径に応じて前記受光絞り可変手段を制御する制御手段とを有することを特徴とする。
【0007】
【発明の実施の形態】
本発明を図1〜図8に図示の実施例に基づいて詳細に説明する。
図1は実施例の眼底血流計の構成図を示し、白色光を発するタングステンランプ等から成る観察用光源1から被検眼Eと対向する対物レンズ2へ至る照明光路上には、コンデンサレンズ3、例えば黄色城の波長光のみを透過するバンドバスフィルタ付フィールドレンズ4、被検眼Eの瞳孔Epとほぼ共役なリングスリット5、被検眼Eの水晶体とほぼ共役な遮光部材6、リレーレンズ7、光路に沿って移動自在な固視標表示素子である透過型液晶板8、リレーレンズ9、被検眼Eの角膜近傍と共役な遮光部材10、孔あきミラー11、黄色城の波長光を透過し他の光束を殆ど反射するバンドバスミラー12が順次に配列されている。
【0008】
なお、リングスリット5、遮光部材6、10は、被検眼Eの前眼部において眼底照明光と眼底観察光を分離するためのものであり、必要な遮光領域を形成するものであれば、その形状は問題とならない。
【0009】
孔あきミラー11の背後には眼底観察光学系が構成されており、光路に沿って移動自在なフォーカシングレンズ13、リレーレンズ14、スケール板15、光路中に挿脱自在な光路切換ミラー16、接眼レンズ17が順次に配列され、検者眼eに至っている。光路切換ミラー16が光路中に挿入されているときの反射方向の光路上には、テレビリレーレンズ18、CCDカメラ19が配置されており、CCDカメラ19の出力は液晶モニタ20に接続されている。
【0010】
バンドバスミラー12の反射方向の光路上には、イメージローテータ21、紙面に垂直な回転軸を有する両面研磨されたガルバノメトリックミラー22が配置され、ガルバノメトリックミラー22の下側反射面22aの反射方向には第2のフォーカスレンズ23が配置され、上側反射面22bの反射方向にはレンズ24、光路に沿って移動自在なフォーカスユニット25が配置されている。なお、レンズ24の前側焦点面は被検眼Eの瞳孔Epと共役関係にあり、その焦点面にガルバノメトリックミラー22が配置されている。
【0011】
また ガルバノメトリックミラー22の後方には、光路長補償半月板26、光路中に遮光部を有する黒点板27、凹面ミラー28が配置され、ガルバノメトリックミラー22の下側反射面22aで反射されずに通過する光束を、ガルバノメトリックミラー22の上側反射面22bへ導くリレー光学系が構成されている。なお、光路長補正用半月板26はガルバノメトリックミラー22の上側反射面22b及び下側反射面22aの位置が、そのミラー厚によって生ずる図面上下方向へのずれを補正するためのものであり、イメージローテータ21へ向かう光路中にのみ作用するようになっている。
【0012】
フォーカスユニット25においては、レンズ24と同一光路上にダイクロイックミラー29、集光レンズ30が配列され、ダイクロイックミラー29の反射方向の光路上には、整形用マスク31、ミラー32が配列されており、このフォーカスユニット25は一体的に矢印で示す方向に移動するようになっている。
【0013】
集光レンズ30の入射方向の光路上には、固定ミラー33、光路から退避可能な光路切換ミラー34が平行に配置され、光路切換えミラー34の入射方向の光路上には、瞳孔Epとほぼ共役な測定光絞り35、コリメータレンズ36、コヒーレントな例えば赤色光を発する測定用のレーザーダイオード37が配列されている。測定光絞り35が駆動手段38により駆動される測定光照射範囲可動手段39が構成され、測定光絞り35は図2に示すように円板に複数の大きさの異なる絞り孔35a、35b、35cを有し、選択された大きさの絞り孔が光路内に挿入されるようになっている。
【0014】
更に、ミラー32の入射方向の光路上には、シリンドリカルレンズ等から成るビームエクスバンダ40、高輝度の他の光源と異なる例えば緑色光を発するトラッキング用光源41が配置されている。
【0015】
ガルバノメトリックミラー22の下側反射面22aの反射光路上には、光路に沿って移動自在な第2のフォーカシングレンズ23、ダイクロイックミラー42、フィールドレンズ43、拡大レンズ44、イメージインテンシファイヤ付一次元CCD45が順次に配列され、血管検出系が構成されている。
【0016】
また、ダイクロイックミラー42の反射方向の光路上には、結像レンズ46、共焦点絞り47、被検眼Eの瞳孔Epとほぼ共役なミラー対48a、48bが配置され、ミラー対48a、48bの反射方向にはそれぞれフォトマルチプライヤ49a、49bが配置されて、測定用受光光学系が構成されている。
【0017】
共焦点絞り47が駆動手段50により駆動される受光絞り可変手段51が構成されており、共焦点絞り47は図3に示すように複数の絞り孔47a、47b、47cを有する円板になっており、測定光絞り35と同様に選択された大きさの絞り孔が光路内に挿入されるようになっている。なお、図示の都合上、全ての光路を同一平面上に示したが、ミラー対48a、48bの反射光路、トラッキング用光源41の出射方向の測定光路、レーザーダイオード37からマスク31に至る光路はそれぞれ紙面に直交している。
【0018】
更に、装置全体を制御するためのシステム制御部52が設けられ、このシステム制御部52には、検者が操作する入力手段53、フォトマルチプライヤ49a、49b及び血管径計測手段54の出力がそれぞれ接続されており、システム制御部52の出力は、ガルバノメトリックミラー22を制御する制御回路55、光路切換えミラー34、測定光絞り35の駆動手段38、共焦点絞り47の駆動手段50にそれぞれ接続されている。また、一次元CCD45の出力は、血管位置検出回路56を介してガルバノメトリックミラー制御回路55に接続されている。
【0019】
図4は被検眼Eの瞳孔Ep上の各光束の配置を示し、Iは黄色の照明光により照明される領域でリングスリット5の像、Oは眼底観察光束で孔あきミラー11の開口部の像、Vは測定/血管受光光束でガルバノメトリックミラー22の上下反射面22a、22bの有効部の像、Da、Dbは2つの測定受光光束でそれぞれミラー対48a、48bの像である。また、P2、P2’は測定光の入射位置で、光路切換えミラー34を切換えることによって選択される測定光の位置を示し、鎖線で示す領域Mはガルバノメトリックミラー22の下側反射面22aの像である。
【0020】
観察用光源1から発した白色光はコンデンサレンズ3を通り、バンドパスフィルタ付フィールドレンズ4により黄色の波長光のみが透過し、リングスリット5、遮光部材6、リレーレンズ7を通り、透過型液晶板8を背後から照明する。透過型液晶板8からの光束は、リレーレンズ9、遮光部材10を通って孔あきミラー11で反射され、黄色域の波長光のみがバンドパスミラー12を透過し、対物レンズ2を通り、被検眼Eの瞳孔Ep上で眼底照明光光束像Iとして一旦結像した後に、眼底Eaをほぼ一様に照明する。このとき、透過型液晶板8には固視標が表示されており、照明光により被検眼Eの眼底Eaに投影され、視標像として被検者に呈示される。
【0021】
眼底Eaからの反射光は同じ光路を戻り、瞳孔Ep上から眼底観察光光束Oとして取り出され、孔あきミラー11の中心の開口部、フオーカシングレンズ13、リレーレンズ14を通り、スケール板15で眼底像Ea’として結像した後に、光路切換えミラー16に至る。ここで、光路切換えミラー16が光路から退避しているときは、検者眼eにより接眼レンズ17を介して眼底像Ea’が観察可能となり、一方で光路切換えミラー16が光路に挿入されているときは、スケール板15上に結像された眼底像Ea’がテレビリレーレンズ18によりCCDカメラ19上に再結像され、液晶モニタ20に映出される。
【0022】
この眼底像Ea’を観察しながら、検者は接眼レンズ17又は液晶モニタ20により装置のアライメントを行う。レーザーダイオード37を発した測定光はコリメータレンズ36によりコリメートされ、測定光絞り35により所定の大きさに整形され、光路切換えミラー34が光路に挿入されている場合には、光路切換えミラー34、固定ミラー33でそれぞれ反射され、集光レンズ30の下方を通過し、光路切換えミラー34が光路から退避している場合には、直接集光レンズ30の上方を通過し、ダイクロイックミラー29を透過する。
【0023】
一方、トラッキング用光源41から発したトラッキング光は、ビームエクスパンダ40により縦横異なる倍率でビーム径が拡大され、ミラー32で反射された後に、マスク31で所望の形状に整形されダイクロイックミラー29で反射されて、集光レンズ30によりマスク31の開口部中心と共役な位置にスポット状に結像している測定光と重畳される。この重畳された測定光とトラッキング光は、レンズ24を通ってガルバノメトリックミラー22の上側反射面22bで一旦反射され、黒点板27を通った後に凹面鏡28で反射され、再び黒点板27、光路長補正用半月板26を通り、ガルバノメトリックミラー22の方へ戻される。
【0024】
ここで、ガルバノメトリックミラー22は被検眼Eの瞳孔Epの共役な位置に配置されており、その形状は瞳孔Ep上において図4の破線Mで示した形状となっている。そして、凹面鏡28、黒点板27、光路長補正用半月板26は光軸上に同心に配置され、かつ共働してガルバノメトリックミラー22上側反射面22bと下側反射面22aとを−1倍で結像するリレー光学系の機能が与えられている。従って、光路切換えミラー34を光路中へ挿入退避することにより、ガルバノメトリックミラー22の像Mの裏側の図4中に示すP1、P1’の何れかの位置で反射された両光束は、今度はガルバノメトリックミラー22の切欠き部に位置するP2、P2’の位置へ戻されることになり、ガルバノメトリックミラー22で反射されることなくイメージローテータ21へ向う。そして、イメージローテータ21を経て、バンドパスミラー12により対物レンズ2の方向に偏向された両光束は、対物レンズ2を介して被検眼Eの眼底Eaに照射される。
【0025】
このように、測定光とトラッキング光は、ガルバノメトリックミラー22の上側反射面22b内で反射され、再び戻されるときには対物レンズ2の光軸から偏心した状態でガルバノメトリックミラー22に入射し、その結果、図4に示すように瞳孔Ep上でスポット像P2又はP2’として結像した後に、眼底Eaを点状に照明することになる。
【0026】
眼底Eaでの散乱反射光は再び対物レンズ2に集光し、バンドパスミラー12で反射されてイメージローテータ21を通り、ガルバノメトリックミラー22の下側反射面22aで反射され、フォーカシングレンズ23を通り、ダイクロイックミラー42において測定光とトラッキング光は分離する。
【0027】
トラッキング光はダイクロイックミラー42を透過し、フィールドレンズ43を通り、結像レンズ44により一次元CCD45上で眼底観察光学系による眼底像Ea’よりも拡大された血管像として結像する。そして、一次元CCD45に撮像された血管像に基づいて、血管位置検出回路56において血管像の移動量を表すデータが作成され、ガルバノメトリックミラー制御回路55に出力される。制御回路55はこの移動量を補償するようにガルバノメトリックミラー22を駆動する。
【0028】
更に、一次元CCD45で撮像された血管像信号は、血管径計測手段54にも出力されて血管径が算出される。血管径のデータはシステム制御部52に出力され、システム制御部52は血管径に対する測定光絞り35と共焦点絞り47の大きさを決める第1表のようなテーブルを参照して、それぞれの大きさを決定し、例えばステッピングモータのような駆動手段38、50に駆動信号を出力する。
【0029】
Figure 0003782550
【0030】
一方、測定光はダイクロイックミラー42により反射され、共焦点絞り47の開口部を経てミラー対48a、48bで反射され、それぞれフォトマルチプライヤ49a、49bに受光される。フォトマルチプライヤ49a、49bの受光信号は、それぞれシステム制御部52に出力されて周波数解析される。このとき、バンドパスミラー12の分光特性のために、観察用光源1からの照明光は一次元CCD45には到達せず、更に撮像範囲が狭く設定されているために、有害なフレア光も混入し難くなっている。従って、一次元CCD45にはトラッキング光による血管像のみが撮像されることになる。また、血中ヘモグロビンと色素上皮上メラニンとは、緑色の波長域においてその分光反射率が大きく異なるために、トラッキング光を緑色光にすることによって、血管像をコントラスト良く撮像することが可能となる。
【0031】
また、測定光とトラッキング光による眼底Eaでの散乱反射光の一部は、バンドパスミラー12を透過し、孔あきミラー11の背後の眼底観察光学系に導かれ、トラッキング光はスケール板15上に後述する図5に示すような棒状のインジケータTとして結像し、測定光はこのインジケータTの中心部にスポット像として結像する。これらの像は接眼レンズ17又は液晶モニタ20を介して眼底像Ea’、視標像と共に観察される。このとき、インジケータTの中心にはスポット像が重畳して観察されており、インジケータTは入力手段53の操作桿等の操作部材により、眼底Ea上を一次元に移動させることができる。
【0032】
測定に際して、検者は先ず眼底像Ea’のピント合わせを行う。入力手段53のフォーカスノブを操作すると、図示しない駆動手段により透過型液晶板8、フォーカシングレンズ13、23、フォーカスユニット25が連動して光路に沿って移動する。眼底像Ea’のピントが合うと、透過型液晶板8、スケール板15、一次元CCD45、共焦点絞り47は同時に眼底Eaと共役になる。
【0033】
このときの共焦点絞り47は、所望の血管にピントを合わせるためのもので、特定の深さにある血管での反射光のみをフォトマルチプライヤ49a、49bに受光させることにより、所望の血管の血流速度を計測することが可能となる。
【0034】
即ち、図6において測定対象となる眼底Ea上の血管の位置を測定部位V1で表し、この血管の後方にある脈絡膜内の血管の位置を測定部位V2で表すと、図示しないレーザーダイオードからの光束はミラー65に下方から入射し、左右方向へ反射されて測定部位V1を照射する。測定部位V1での反射光は、ミラー対48a、48bと同様の受光方向決定機能を有する開口66を通過して、レンズ67により測定部位V1に共役とされ、小孔68を通過した後に図示しないフォトマルチプライヤへ受光される。この光学系では、点線で示す測定部位V2での反射光は、実線で示す測定部位V1で反射された光束と同様に、レンズ67により結像するが、小孔68を通ることはできないために、フォトマルチプライヤに受光されることはない。
【0035】
ピント合わせが終了した後に、検者は入力手段53を操作して視標像を移動し、被検眼Eの視線を誘導して観察領域を変更し、測定対象とする血管をスケール板15の所定位置に移動する。そして、入力手段53の操作桿によりイメージローテータ21を操作してインジケータTを回転し、測定対象とする血管の走行方向に対してインジケータTが垂直になるようにする。
【0036】
このとき、眼底観察光はイメージローテータ21を通過していないので、インジケータTのみが回転するように認識される。この結果、図6に示した瞳孔Ep上の各光学部材の像も原点を中心に同じ方向に同じ角度だけ回転し、測定受光光束Da、Dbの中心を結んだ直線とスポット像P1、P1の中心を結んだ直線、即ちx軸は血管の走行方向に一致する。
【0037】
本実施例では、一次元CCD45の素子はトラッキング光の長手方向に配列されており、測定部位の角度合わせが終了している場合は、トラッキング光を示すインジケータTの長手方向は測定血管の走行方向と直交しているので、血管検出系の一次元CCD45にはインジケータTで指示された眼底像Ea’が拡大して撮像されている。
【0038】
角度合わせが終了した後に、入力手段53の操作桿を操作してトラッキング光に重畳しているスポット像を測定部位に一致させて測定部位を選択する。一次元CCD45は、被測定部位血管の血管像信号を血管径計測手段54に出力し、血管径が算出される。算出された血管径のデータはシステム制御部52に出力され、制御部52は血管径に対する測定光絞り35と共焦点絞り47の対応を決めた第1表のテーブルを参照して、測定光照射範囲可変手段39と受光絞り可変手段51内の駆動手段38、50へ駆動信号を出力する。そして、駆動手段38、50はそれぞれ測定光絞り35と共焦点絞り47を駆動し、絞り孔を選択する。
【0039】
即ち、図2、図3の各可変絞り35、47と第1表のテーブルにおいて、例えば測定光絞り35は絞り孔35bが選択され、共焦点絞り47は絞り孔47bが選択されているとすると、図5に示すAのように、共焦点絞り47の像Sと測定光絞り35に絞られた測定光の像Uの大きさが血管径とほぼ同じである場合は、測定光絞り35と共焦点絞り47の大きさは変化しない。
【0040】
一方、図5に示すBのように血管径が太い場合には、システム制御部52は血管径計測手段54で算出した血管径に対して、現在選択されている絞りの大きさが不適切と判断し、測定光絞り35はより小さい径の35aに変更し、共焦点絞り47はより大きい径の47cに変更するように、それぞれ駆動手段38、50へ駆動信号が出力され、図7に示すB’のようになる。逆に、図5に示すCのように血管径が細い場合には、上述と逆の判断がなされ、測定光絞り35はより大きい径の絞り孔35cに変更され、共焦点絞り47はより小さい径の絞り孔47aに変更されて、図7に示すC’のようになる。その後に、再び入力手段53を操作してトラッキングの開始及び測定開始を入力して測定を続行する。
【0041】
このように、測定光照射光学系内の測定光の大きさを変える測定光照射範囲可変手段を設けることにより、被検眼Eの眼底に不要な光を入れることなく測定精度を向上することができる。また、被測定血管を撮像した血管像信号から血管径を算出して、血管径に対応して受光絞り及び測定光照射範囲の大きさを制御する制御部を設けることにより測定が容易になる。
【0042】
本実施例では、照射光学系の照射光の大きさと受光光学系の受光領域の大きさを絞りを使って変更するように構成したが、レンズの挿脱により光束の大きさを変更するようにしてもよい。また、可変絞り35、47は複数の絞り孔を有する円板を駆動手段により回転して、所望の径の絞り孔を光路に挿入するように構成したが、例えばカメラの絞りのように複数の羽根による構成で無段階に切換えるようにしてもよい。
【0043】
測定光絞り35は瞳孔Epとほぼ共役位置に配置したが、眼底Eaとほぼ共役位置に配置してもよく、更に眼底Ea上の照射範囲を変更するために測定光照射範囲可変手段を構成する部材として測定光絞り35を使用したが、レンズ群を光路に挿脱して光学的に照射範囲を変更するようにしても支障はない。
【0044】
また本実施例では、一次元CCD45により撮像された血管像信号により血管径計測手段54が血管径を演算し、システム制御部52において測定光絞り35と共焦点絞り47の最適な大きさの絞り孔を選択しているが、例えばスイッチのような切換入力手段を設けて、検者が眼底Ea上の血管と測定光であるレーザーダイオード27のスポットの大きさを観察し、検者自身が選択するように構成することもできる。
【0045】
更に、絞り孔の変更は測定光絞り35と共焦点絞り47を同時に行うことが好適であるが、測定光絞り35の絞り孔の大きさを十分大きくしておき、共焦点絞り47の絞り孔を受光絞りとして、その大きさのみを変更するようにしてもよい。
【0046】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る眼底血流計は、測定光受光光学系内の眼底共役位置に受光絞りを配置し、受光絞りの大きさを変更して眼底上の被測定血管からの光を受光するようにしたことにより、太い血管径の場合には受光絞りの大きさを大きくして確実に血管内血流の最大血流速度を測定することができ、逆に細い血管径の場合には受光絞りの大きさを小さくして周辺部からの不要な反射光による影響を防ぐことができ、精度の高い眼底血流速度の測定が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例の眼底血流計の構成図である。
【図2】測定光絞りの正面図である。
【図3】共焦点絞りの正面図である。
【図4】瞳孔Ep上の光束配置の説明図である。
【図5】ビーム径と共焦点絞りの大きさ調整の説明図である。
【図6】共焦点光学系の説明図である。
【図7】ビーム径と共焦点絞りの大きさ調整の説明図である。
【図8】従来例のビーム径と受光絞りの説明図である。
【図9】従来例のビーム径と受光絞りの説明図である。
【図10】従来例のビーム径と受光絞りの説明図である。
【符号の説明】
1 観察用光源
8 透過型液晶板
19 CCDカメラ
20 液晶モニタ
29、42 ダイクロイックミラー
32 ガルバノメトリックミラー
35 測定光絞り
37 レーザーダイオード
38、50 駆動手段
39 測定光照射範囲可変手段
41 トラッキング用光源
45 一次元CCD
47 共焦点絞り
49a、49b フォトマルチプライヤ
51 受光絞り可変手段
52 システム制御部
53 入力手段
54 血管径計測手段
55 ガルバノメトリックミラー制御回路
56 血管位置検出回路

Claims (7)

  1. 眼底血管内の血流を測定するための測定光照射光学系と、前記血管からの散乱光を受光する測定光受光光学系と、該測定光受光光学系内の眼底略共役位置に配置した受光絞りと、該受光絞りの大きさを変更する受光絞り可変手段と、前記血管の径を測定するための血管径計測光学系と、該血管径計測光学系を介して前記血管の径を測定する血管径計測手段と、該血管径計測手段で計測した前記血管の径に応じて前記受光絞り可変手段を制御する制御手段とを有することを特徴とする眼底血流計。
  2. 前記受光絞りは眼底と略共役な位置にある受光領域を制限するための共焦点絞りとしたことを特徴とする請求項1に記載の眼底血流計。
  3. 前記測定光照射光学系から照射される測定光の眼底上での大きさを変更する測定光照射範囲可変手段を有することを特徴とする請求項1に記載の眼底血流計。
  4. 前記制御手段は血管径計測手段からの出力を受けて前記測定光照射範囲可変手段を制御することを特徴とする請求項3に記載の眼底血流計。
  5. 前記測定光照射範囲可変手段と前記受光絞り可変手段とを切換える切換入力手段を有することを特徴とする請求項3に記載の眼底血流計。
  6. 前記測定光照射範囲可変手段は可変測定光絞りとしたことを特徴とする請求項3に記載の眼底血流計。
  7. 前記測定光照射範囲可変手段は光学的に照射範囲を変更するようにしたことを特徴とする請求項3に記載の眼底血流計。
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