JP4700849B2 - 眼科装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、検眼部を被検眼に位置合わせして所定の眼情報を得る眼科装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来のこの種の眼科装置として多種のものが知られており、例えば特開平1−277535号公報には眼屈折力、眼圧、眼底写真などを得るための眼科装置が開示されている。この眼科装置で検眼部を被検眼に位置合わせする際には、操作桿であるジョイスティックを左右及び前後方向に傾動することによって検眼部を同方向にそれぞれ手動で駆動し、ジョイスティックを回動することによって検眼部を上下方向に手動で駆動している。
【0003】
図8は検眼部を手動で位置合わせする眼科装置を示し、電源回路や制御回路を内蔵した固定台1の上に可動台2を水平な左右及び前後方向に移動自在に設置し、可動台2の上には検眼のための光学系、制御回路を内蔵した検眼部3を上下動機構4を介して上下動自在に設置している。
【0004】
可動台2は検眼部3を手動で駆動するためのジョイスティック5を回動かつ傾動自在に備え、ジョイスティック5の下端部の硬球6と、内部軸が左右方向に摺動かつ回転できる水平ガイドユニット7とにより固定台1に支持している。また、ジョイスティック5に同軸に設けたギア8と上下動機構4の内部軸9とをベルト10を介して連結している。これにより、ジョイスティック5の回転がベルト10を介して上下動機構4の内部軸9を回転し、検眼部3を上下方向に駆動できるようになっている。
【0005】
そして、固定台1に内蔵した電気回路や制御回路と検眼部3の内部の電気回路とを電線束11で接続しており、この電線束11は固定台1と可動台2の間において水平面内で或る程度移動できるようにしている。なお、電線束11は固定台1の内部に供給した商用電源を必要なDC電源に変換して検眼部3に給電したり、検眼部3で得たデータを主制御回路に伝送したり、主制御回路から制御信号を検眼部3に伝送したりするようになっている。
【0006】
一方、近年では検眼部3を三次元方向に電動駆動する眼科装置が、例えば特開平8−150115号公報に開示されている。この眼科装置は検眼部3をX、Y、Z方向にそれぞれ駆動するためのDCモータやステッピングモータから成る駆動手段を個々に備えていると共に、各駆動手段は所定位置を検出するための位置センサや、移動範囲の限界を検出するための位置センサなどを備えている。従って、この検眼部3を電動駆動する眼科装置は、各駆動手段に電力や制御信号を供給するための配線を必要としている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図8に示す眼科装置において、検眼部3に新たな機能を追加する場合には、検眼部3に各種のデバイスを追加することになり、それらのデバイスに接続する新たな電線が必要となって、電線束11の太さが許容限界に達する場合がある。特に、検眼部3を三次元方向に電動駆動する眼科装置は、検眼部3をX、Y、Zの各方向に駆動するための3つの駆動ユニットと、これらの位置を検知するための位置センサとを備えているので、駆動ユニットと位置センサに対する電力や制御信号を伝送するための配線が必要となって、電線束11が益々太くなる。
【0008】
また、駆動ユニットや位置センサに対する電力用や制御信号用の配線を電線束11から分岐させるようにしても、電線束11が太くなるばかりでなく、電線束11の必要な屈曲曲率半径も大きくなり、固定台1の内部に収まらない場合がある。これに対し、電線束11を固定台1の内部に無理に収めた場合には、屈曲曲率半径の内側と外側を通る電線に応力差や内部張力が発生し、電線束11を構成する電線が切断し易くなる。
【0009】
また、図9に示すように従来の眼科装置では、上下動機構4をX方向駆動部、Z方向駆動部及びY方向駆動部から構成し、X方向駆動部とZ方向駆動部を電線束15により接続し、Z方向駆動部とY方向駆動部を電線束16により接続し、Y方向駆動部と検眼部3を電線束17により接続している。このため、電力や制御信号を3段に分割して伝送するので、電気的な接触抵抗が増加すると共に放射ノイズが発生し、検眼部3の動作が不安定になり易い。
【0010】
本発明の目的は、上述の課題を解決し、伝送部材の破損を防止して信頼性を向上させた眼科装置を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための請求項1に係る本発明は、被検眼の眼情報を得る検眼手段と、該検眼手段を被検眼に位置合わせするために水平1方向のX、上下方向のY、水平多方向のZ方向に駆動する駆動手段と、前記検眼手段で得たデータ信号又は前記検眼手段を制御する制御信号を伝送する伝送部材を前記駆動手段を介して配置した眼科装置において、前記駆動手段は前記検眼手段をX方向に駆動するX方向駆動手段と、前記検眼手段をY方向に駆動するY方向駆動手段と、前記検眼手段をZ方向に駆動するZ方向駆動手段とから成り、前記伝送部材は前記Y方向駆動手段に電力又は制御信号を伝送するY方向伝送部を有し、該伝送部は前記X方向駆動手段の内部空間に移動可能に配置したことを特徴とする眼科装置せある。
【0012】
請求項2に係る本発明は、前記伝送部材は厚みの薄いテープ状電線としたことを特徴とする請求項1に記載の眼科装置である。
【0013】
請求項3に係る本発明は、前記Y方向伝送部の一端部を前記Y方向駆動手段の駆動モータに固定したことを特徴とする請求項1に記載の眼科装置である。
【0014】
【発明の実施の形態】
本発明を図1〜図7に図示の実施の形態に基づいて詳細に説明する。
図1は検者側から見た眼科装置の実施の形態の一部を切欠した斜視図である。この検眼装置は固定部21の上面に駆動部22を備え、駆動部22の上部に検眼部23を備えている。そして、検眼部23を駆動部22により電動駆動して被検眼Eにアライメントし、被検眼Eの眼屈折力、眼圧、眼底写真などの眼情報を得ることができるようになっている。
【0015】
固定部21には、検眼部23を左右及び前後方向に移動させる際に操作するためのトラックボール24と、検眼部23を上下方向に移動させる際に操作するためのローラ25と、選択設定スイッチ、測定開始スイッチ、プリンタ印字スイッチなどを有するスイッチパネル26とを設けている。そして、駆動部22の検者側に面する側板には、被検眼Eの画像、測定モード、測定値、撮影結果などを表示するための液晶モニタやCRTモニタなどの表示手段27を設け、更には装置の全体を制御するための制御ボード28を設けている。
【0016】
なお、固定部21の被検者側には、被検者の顔を固定するための図示しない顔受け部を設け、被検眼Eを検眼部23の内部の対物レンズの前方に位置させることを可能としている。
【0017】
図2は駆動部22の内部の拡大斜視図であり、駆動部22は検眼部23を被検眼Eの幅方向、即ちX方向に駆動するためのX方向駆動ユニット31と、検眼部23を被検眼Eに対して接近又は離間する方向、即ちZ方向に駆動するためのZ方向駆動ユニット32と、検眼部23を上下方向、即ちY方向に駆動するためのY方向駆動ユニット33とから構成している。
【0018】
X方向駆動ユニット31では、左右フレーム34に2本のガイド軸35と1本の送りねじ36を水平方向に向けて相互に平行に支持し、送りねじ36はガイド軸35の間に配置している。ガイド軸35には直動軸受37をそれぞれ嵌合し、送りねじ36には図示しないナットを螺合し、これらの直動軸受37とナットの上面には左右動フレーム38を支持している。そして、送りねじ36はX方向駆動モータ39に図示しないカップリングを介して連結している。なお、左右動フレーム38の移動範囲は90mm程度とし、双方の被検眼Eの瞳孔の間の距離を充足して双方の被検眼Eをそれぞれ検査できるようにしている。
【0019】
Z方向駆動ユニット32はX方向駆動ユニット31と同様な構成としており、左右動フレーム38の上面に固定した前後フレーム40には、2本のガイド軸41と1本の送りねじ42をX方向駆動ユニット31のガイド軸35又は送りねじ36と直交する水平方向に向けて相互に平行に支持し、送りねじ42はガイド軸41の間に配置している。ガイド軸41には直動軸受43をそれぞれ嵌合し、送りねじ42には図示しないナットを螺合し、これらの直動軸受43とナットには、前後動フレーム44を支持している。そして、送りねじ42は図示しないカップリングを介してZ方向駆動モータ45に連結している。
【0020】
Y方向駆動ユニット33もZ方向駆動ユニット32と同様な構成としており、前後動フレーム44に立設した上下フレーム46に、2本のガイド軸47と1本の送りねじ48をZ方向駆動ユニット32のガイド軸41又は送りねじ42と直交する鉛直方向に向けて相互に平行に支持し、送りねじ48はガイド軸47の中間に配置している。ガイド軸47には直動軸受49をそれぞれ嵌合し、送りねじ48にはナット50を螺合し、これらの直動軸受49とナット50には検眼部23の底面に固定した支持フレーム51を支持している。
【0021】
そして、Y方向駆動ユニット33の下部をZ方向駆動ユニット32の前後フレーム40に設けた開口と、X方向駆動ユニット31の左右動フレーム38の中央に設けた開口に組み込み、Y方向駆動モータ52を上下フレーム46の下面に取り付け、送りねじ48とY方向駆動モータ52はカップリング53を介して連結している。この際に、左右動フレーム38の開口の大きさは、Y方向駆動モータ52のZ方向への移動を妨げない大きさとしている。
【0022】
なお、図示はしないが、左右動フレーム38、前後動フレーム44、支持フレーム51の移動範囲と初期位置を検知するための後述の位置センサをX、Y、Zの各方向に組み込んでいる。また、それらが移動範囲の限界に達した場合には、その旨を表示手段27に表示すると共に、駆動モータ39、45、52の作動を停止するようにしている。更に、電源を投入した際やスイッチパネル26のプリンタ印字スイッチを操作した際に、検眼部23を初期位置に移動させるようにしている。
【0023】
これにより、駆動部22には表示手段27と制御ボード28を搭載せず、駆動部22が検眼部23のみを駆動するようにしたので、駆動部22に加わる負荷が減少し、駆動モータ39、45、52の小型化が可能となり、それに伴う全体の小型化と省力化が可能となっている。
【0024】
図3は検眼装置を制御する電気ブロック回路構成図である。制御ボード61は検眼部23の内部に配置し、検眼部23の内部の各種デバイスに接続している。眼屈折測定装置や眼圧計の場合に、LED62は測定及びアライメント兼用光源、前眼部照明光源、固視灯光源などを用いている。そして、眼底カメラの場合には、LED62の代りに赤外観察光源、ストロボ光源、固視灯光源などを用いている。
【0025】
センサ63は眼屈折測定装置の場合に、固視誘導のアクチュエータが所定位置にあるか否かを検知する位置センサとし、眼圧計の場合には被検眼Eが接近し過ぎた場合に危険を警報する近接センサとし、眼底カメラの場合には撮影のためのスプリット照明用の反射部材の移動や変倍レンズの移動を検知する位置センサとするか、アライメント検知のための光学部材の挿入や退避を検知する位置センサとしている。
【0026】
アクチュエータ64は眼屈折装置の場合には固視誘導用とし、角膜曲率測定装置の場合には絞りの挿入又は退避用とし、眼圧計の場合には空気を被検眼Eに噴射する際のソレノイドとし、眼底カメラの場合にはスプリット照明用の反射部材の駆動や前眼部の観察を切換えるレンズ駆動用としている。
【0027】
これらのLED62はドライバ65を介して入出力デバイスであるI/O66に接続し、センサ63は直接I/O66に接続し、アクチュエータ64はドライバ67を介してI/O66に接続している。また、I/O66にはその他のセンサ68をAD変換器69を介して接続している。その他のセンサ68は、角膜曲率測定装置の場合に環境温度によって変動する測定値を補正する際に使用する温度センサとし、眼圧計の場合には測定値を算出するための空気室の圧力を検出するために使用する圧力センサとし、或いは検眼部23が被検眼Eに接近したことを検知してそれらの衝突を防止するために使用する近接センサとしている。
【0028】
CCD70はビデオケーブル71を介して上述の制御ボード28に接続し、映像信号を制御ボード28に伝送するようになっている。このCCD70は複数個設ける場合があり、眼屈折・角膜曲率測定装置の場合には眼屈折力を測定するための眼底反射光を検出するセンサ、前眼部観察用のセンサ、角膜にリング状光源を投影してその反射光を検出するセンサなどとしている。
【0029】
なお、I/O66は検眼部23の各種デバイスのデータ信号の入力を受けるだけではなく、制御信号を制御ボード28からメイン電線72を介して、各デバイスに割り振る役目を担っている。この場合に、メイン電線72はデータ信号や制御信号を伝送するばかりでなく、各種デバイスの電源供給線や共通の接地線として使用している。
【0030】
一方、制御ボード28にはX方向駆動モータ39と、左右動フレーム38のX方向への移動範囲の限界や初期位置を検知する位置センサ73とを、モータドライバ74に接続している。同様に、制御ボード28にはZ方向駆動モータ45と、前後動フレーム44のZ方向への移動範囲の限界や初期位置を検知する位置センサ75とを、Z方向駆動ユニット32と制御ボード28を接続する電線76を介してモータドライバ74に接続している。そして、制御ボード28にはY方向駆動モータ52と、検眼部23のY方向への移動範囲の限界や初期位置を検知する位置センサ77とを、Y方向駆動ユニット33と制御ボード28を接続する電線78を介してモータドライバ74に接続している。
【0031】
トラックボール24、ローラ25、スイッチパネル26はI/O79を介してMPU80に接続し、表示手段27はビデオケーブル71に接続している。顎受け台駆動モータ81とプリンタ82は、ドライバ83を介してI/O84に接続している。これにより、顎受け台駆動モータ81はドライバ83からの制御信号に基づいて作動し、被検者の顎を載せた顎受け台を昇降するようになっている。また、プリンタ82は検眼部23で得た情報、例えば眼屈折測定値、眼圧測定値、眼底画像などを印字するようになっている。
【0032】
そして、CCD70で検知した映像信号は、ビデオケーブル71を介して表示手段27に直接映像として出力する経路と、映像信号をAD変換IC85でAD変換してフレームメモリ86に入力する経路とを取るようになっている。また、MPU80はROM87に格納してあるシステムプログラムをロードして、検眼のための一連の動作を実施するようになっている。そして、制御ボード28には、商用電源から得た電気エネルギを各種デバイスに供給し電源を分配するための電源回路88を接続している。
【0033】
ここで、同じ材質と同じ構造の電線を大きく屈曲した場合、即ち電線の屈曲曲率を小さくした場合には、その電線が切断するまでの屈曲回数を少なくなる反面、同じ材質と同じ構造の電線を小さく屈曲した場合、即ち電線の屈曲曲率を大きくした場合には、その電線が切断するまでの屈曲回数を多くすることができる。これに対し、顎受け台の高さの調整や電動光学台の高さの調整があるので、検眼部23のY方向への移動範囲は30mm程度で充分となっている。また、被検者の顔の彫りの深さは被検者毎に異なっているので、検眼部23のZ方向への移動範囲は被検者の額や顎から角膜の支軸方向の距離のばらつきに対処できる40mm程度で充分となっている。しかし、被検者の双方の被検眼Eを測定する必要があるので、X方向への移動範囲は90mm程度となっている。
【0034】
そこで、この実施の形態では、制御ボード28と制御ボード61を電気的に接続するビデオケーブル71、メイン電線72、電線76、78は、扁平な複数本の導体を一体に被覆して成るテープ状電線、所謂フラットケーブル89としている。このフラットケーブル89は駆動部22の内部に位置し、制御ボード28側から順次に第1屈曲部89a、平坦部89b、第2屈曲部89cを有している。この場合に、第1屈曲部89aはビデオケーブル71、メイン電線72、電線76、78を含んでおり、平坦部89bと第2屈曲部89cはビデオケーブル71とメイン電線72を含んでいる。
【0035】
第1屈曲部89aは制御ボード28から上方に少し延びた後に、X方向駆動ユニット31のガイド軸35と送りねじ36の間において水平方向に弯曲し、Y方向駆動モータ52の側面を略一周している。そして、平坦部89bはY方向駆動モータ52を略一周した第1屈曲部89aの端部から上方へ制御ボード61の近傍まで平坦に延在し、第2屈曲部89cは平坦部89bの上端部からU字状に屈曲して制御ボード61に連なっている。
【0036】
第1屈曲部89aの両端部を固定していると共に、第2屈曲部89cの両端部も固定し、第1屈曲部89aの長さや第2屈曲部89cの長さが変動しないようにしている。これに対し第1屈曲部89aは、X方向駆動ユニット31のガイド軸35と送りねじ36の間においてX方向とZ方向に移動し得るようにしている。なお、フラットケーブル89は柔軟性を有する部材によって固定し、フラットケーブル89が屈曲しても部分的な応力が発生しないようにしている。
【0037】
この検眼装置では、被検者が顔受け部の顎受け台に顎を載せると、検者はスイッチパネル26の顎受け台駆動用スイッチを操作し、被検眼Eの高さを顔受け部の目印に合わせる。また、被検眼Eが表示手段27に映っていない場合には、トラックボール24とローラ25を操作し、検眼部23を移動させて被検眼Eが表示手段27に映るようにする。この際に、トラックボール24とローラ25の操作量に応じたデータがI/O79を介してMPU80に入力し、MPU80は入力したデータに基づいて検眼部23のX、Y、Z方向へのそれぞれの駆動量を算出し、X方向駆動モータ39、Z方向駆動モータ45、Y方向駆動モータ52をそれぞれ制御する。
【0038】
次に、検者は被検眼Eが表示手段27に映ったことを確認し、その後にスイッチパネル26の測定開始用スイッチを操作する。これにより、オートアライメントが開始し、CCD70で検出した映像信号がビデオケーブル71を介して画像AD変換IC85に入力し、画像データに変換されてフレームメモリ86に記憶される。
【0039】
そして、MPU80は検眼部23の光源から発光して被検眼Eの角膜で反射した角膜反射像を画像データから抽出し、X、Y、Z方向の適正位置からのずれ量を算出し、これらのずれ量に基づいて検眼部23のX、Y、Z方向への移動量を算出し、モータドライバ74を介してX方向駆動モータ39、Z方向駆動モータ45、Y方向駆動モータ52に出力する。この間に、MPU80はCCD70からアライメント検出用の映像信号を逐次に取り込み、検眼部23を適正位置にアライメントしたか否かを繰り返して確認する。そして、検眼部23を適正位置にアライメントしたときに検眼動作を自動的に開始する。
【0040】
屈折値を測定する場合には、MPU80は眼底に投影した光源の反射光を別のCCDで検出すると共に、画像AD変換IC85を介してフレームメモリ86に記憶する。そして、MPU80は眼球度数を演算し、固視誘導の動作で固視標の雲霧動作を行い、眼底反射光を再度記憶し、最終的に球面度数、乱視度数、乱視軸角度を演算する。
【0041】
眼圧値を測定する場合には、アライメントが完了した後にソレノイドを制御してピストンを駆動し、空気室の空気をノズルから被検眼Eに向けて噴出する。そして、被検眼Eが変形したときの角膜反射光を受光し、最大受光時の空気室の圧力値を眼圧値に換算する。
【0042】
眼底カメラの場合には、アライメントが完了した後に、前眼部観察から眼底観察に切換えるレンズやスプリット反射部材を駆動し、眼底反射のスプリット像をCCD70で検出し、フォーカスレンズのずれ量を演算する。次に、このずれ量に応じてフォーカスレンズを駆動し、CCD70で検出した眼底画像のピントを自動的に調整する。そして、ピントを適正に調整した後にストロボ光源が自動的に発光し、眼底画像がCCD70から画像AD変換IC85を介してフレームメモリ86に入力し、眼底画像がフレームメモリ86に記憶される。
【0043】
この実施の形態では、最も広い空間を有するX方向駆動ユニット31と、次に広い空間を有するZ方向駆動ユニット32にフラットケーブル89の第1屈曲部89aを配置したので、フラットケーブル89の屈曲曲率半径を大きくすることができる。従って、フラットケーブル89に発生する応力を低減でき、フラットケーブル89の切断を防止できる。
【0044】
また、芯線を被覆で保護して成る従来の複数本の電線を束ねるのではなく、扁平な複数本の導体を一体に被覆して成るフラットケーブル89を使用したので、屈曲部で応力がばらつくという問題、即ち或る電線には応力が発生せず或る電線には引張張力が発生するという問題や、電線同士が絡まるという問題が発生することはなく、組立作業が容易になる。
【0045】
また、フラットケーブル89は固定部21側の制御ボード28と検眼部23内の制御ボード61とを分割することなく直接接続したので、フラットケーブル89に電気的な接触抵抗が増加することもなく、放射ノイズが発生することもなく、検眼部23を安定して駆動できて信頼性を向上させることができる。
【0046】
なお、上述の実施の形態では、フラットケーブル89の第1屈曲部89aの内端部を、Y方向駆動モータ52の側面を略一周してY方向駆動モータ52に固定したが、第1屈曲部89aがその他の形状を呈するようにY方向駆動モータ52のその他の部分に固定しても、フラットケーブル89に発生する応力は抑制できる。
【0047】
例えば、図4に示すように第1屈曲部89aがY方向駆動モータ52を全く囲まないように固定したり、図5に示すように第1屈曲部89aがガイド軸35とY方向駆動モータ52の間に位置するように固定したり、図6に示すように第1屈曲部89aがガイド軸35側からY方向駆動モータ52を略半周するように固定したり、図7に示すように第1屈曲部89aが送りねじ36側からY方向駆動モータ52を略半周するように固定したりすることもできる。
【0048】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る眼科装置は、伝送部材の上下のY方向伝送部をX方向駆動手段の内部空間に移動可能に配置したので、Y方向伝送部の屈曲曲率を大きくすることができる。従って、伝送部材の破損を防止でき、信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施の形態の一部を切欠した斜視図である。
【図2】駆動部の内部の拡大斜視図である。
【図3】電気ブロック回路構成図である。
【図4】フラットケーブルの配置の変形例の説明図である。
【図5】フラットケーブルの配置の変形例の説明図である。
【図6】フラットケーブルの配置の変形例の説明図である。
【図7】フラットケーブルの配置の変形例の説明図である。
【図8】従来例の斜視図である。
【図9】従来例の配線の説明図である。
【符号の説明】
21 固定部
22 駆動部
23 検眼部
24 トラックボール
25 ローラ
26 スイッチパネル
27 表示手段
28 制御ボード
31 X方向駆動ユニット
32 Z方向駆動ユニット
33 Y方向駆動ユニット
39 X方向駆動モータ
45 Z方向駆動モータ
52 Y方向駆動モータ
71 ビデオケーブル
72 メイン電線
76、78 電線
80 MPU
89 フラットケーブル
89a 第1屈曲部
89b 平坦部
89c 第2屈曲部

Claims (3)

  1. 被検眼の眼情報を得る検眼手段と、該検眼手段を被検眼に位置合わせするために水平1方向のX、上下方向のY、水平多方向のZ方向に駆動する駆動手段と、前記検眼手段で得たデータ信号又は前記検眼手段を制御する制御信号を伝送する伝送部材を前記駆動手段を介して配置した眼科装置において、前記駆動手段は前記検眼手段をX方向に駆動するX方向駆動手段と、前記検眼手段をY方向に駆動するY方向駆動手段と、前記検眼手段をZ方向に駆動するZ方向駆動手段とから成り、前記伝送部材は前記Y方向駆動手段に電力又は制御信号を伝送するY方向伝送部を有し、該伝送部は前記X方向駆動手段の内部空間に移動可能に配置したことを特徴とする眼科装置。
  2. 前記伝送部材は厚みの薄いテープ状電線としたことを特徴とする請求項1に記載の眼科装置。
  3. 前記Y方向伝送部の一端部を前記Y方向駆動手段の駆動モータに固定したことを特徴とする請求項1に記載の眼科装置。
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