JP4846912B2 - 眼科撮影装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
眼科医院等にて用いられる眼底カメラ等の眼科撮影装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
眼科撮影装置の例として、被検眼眼底の立体撮影を行うことができる装置がある。これには大きく、一回の撮影で同時に左右の立体画像を得る方法と、通常の撮影装置を左右にずらし2度撮影することにより左右の立体像を得る方法がある。また、主反射鏡と被検眼との間に平行平面板を配置してその角度を変えることで左右の立体像を得る方式(特開平8−196509号公報)もある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかし上記従来例には改良すべき点がいくつかある。
【0004】
第1に、同時立体撮影方法は、左右像の撮影をするために独立に二つの光学系を必要とするため複雑で高価である。さらに、大きさの限られた瞳孔から左右像を同時に撮影するため、瞳における照明光と撮影光の分離が困難となり、広い画角と十分な基線長を同時に得ることが難しい。
【0005】
第2に、通常の撮影装置を左右にずらし二度撮影して左右の立体像を得る方法は、撮影に時間がかかり、また左右の立体像を撮影する時間の間隔が長いため、その間に眼底が回転等の変化をして精確な立体像を得ることが難しい。
【0006】
第3に、主反射鏡と被検眼の間に平行平面板を配置し、角度を変えて立体撮影するものにおいては、主反射鏡の直前に動きのある平面板を配置するため物理的な配置上の制約が大きく、レンズの作動距離が短くなって撮影時の操作性を劣化させる。また平面板による収差が撮影画質を劣化させたりゴーストやフレアの発生を招く原因となる。
【0007】
本発明は上記従来例の改良を図り、被検眼の立体眼底画像を良好に得ることが出来る優れた眼科撮影装置を提供することを目的とする。より具体的な目的のひとつは、可動部の少ないシンプルで信頼性の高い構造でありながら極めて精度の高いステレオ撮影を可能とすること、すなわち高信頼性と高精度化を高い次元で両立する眼科撮影装置を提供することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
凹の反射面で反射した光を被検眼に照射する第1反射鏡と、 前記第1反射鏡に光源からの光を撮影絞りの穴部を有する反射鏡を介して照射する照明光学系と、
前記眼底からの反射光を前記第1反射鏡及び前記撮影絞りを介して撮影する撮影光学系と、
前記第1反射鏡の向きを変化させて複数回の撮影を行うことで異なる方向から複数の眼底画像を得るよう制御する制御装置と、
撮影スイッチと、を有し、
前記制御装置は、撮影スイッチの一回の操作で、前記第1反射鏡の角度を制御することにより前記撮影絞りの像を被検眼の瞳孔上の2個所へ順次投影し、前記光源を前記2個所の位置に対応して発光制御することを特徴とする。
【0009】
【発明の実施の形態】
眼科撮影装置の一例として、被検眼(患者眼)の眼底のステレオ撮影とモノラル撮影を選択することができる立体撮影眼底カメラの実施例を図1を示す。光路中、被検眼Eの手前に順に配置された全反射ミラーである主反射鏡1と、近赤外光のみ透過して可視光及び赤外光は反射する副反射鏡2から成る反射系によって対物反射光学系が構成される。また眼底の撮影光学系として、穴開きミラーである撮影絞り3、光軸上を移動可能なフォーカスレンズ4、撮影レンズ5、色分解プリズム6、撮像素子7b、7r、7gを有する。撮影絞り3は穴3aが形成され穴開きミラーとしての役割と撮影絞りとしての役割を兼ねている。
【0010】
ここで主反射鏡1は、副反射鏡2による撮影絞り3aの反射像を瞳孔Er近傍に結像する凹の反射面を持った凹面鏡である。その反射面形状は、瞳孔Erと前記反射像を二つの焦点とする二次曲面である。主反射鏡1はホルダー50に保持され、該ホルダー50は上部を支えるヒンジ51と下部を支えるヒンジ52によって物理的に支えられている。ヒンジ51とヒンジ52を結ぶ直線は仮想的な回転軸53を定義している。この回転軸53を基準に、ホルダー50(主反射鏡1)は回転偏向が可能となっている。図示するように主反射鏡1の反射面は回転軸53に対して傾いており、該反射面と回転軸53とが交わる点に入射光54の光軸がほぼ一致するように主反射鏡1が位置している。主反射鏡1の反射面からの反射光55は瞳孔Epに導かれる。反射光55の光軸と回転軸53とがなす角度は直角である。そして回転軸53、入射光54の光軸、および反射光55の光軸はすべて同一の面内(図1の紙面内)に含まれている。そして駆動源であるステッピングモータ1aによって主反射鏡1の偏向が行われ、反射面の角度を変更する。なお駆動源としてはステッピングモータにかぎらず、その他モータ、ソレノイド、ミラーの裏面にピエゾ素子を配置した構造などの変形例をとり得る。
【0011】
色分解プリズム6によって赤、青、緑の色分離がなされ、赤外光及び赤色光は撮像素子7rへ、青色光は撮像素子7bへ、緑色光は撮像素子7gに導かれて、それぞれ強度検出される。これらの撮像素子の出力する信号は、色バランス調整手段であり各色の増幅率を個別に変更可能な信号増幅器8b、8r、8gで増幅され、その後、画像処理部50に入力される。画像処理部50は、アナログ信号をデジタル信号に変換するA/D変換器9b、9r、9g、デジタル画像データを記憶する画像メモリ9bm、9rm、9gm、画像の歪みを調整する画像処理装置10、ビデオRAM11a、11bより構成される。画像処理装置10には画像記録部13が接続され、制御装置14により制御される。画像記録部13は、MO、MD、DVD−RAM、ハードディスク、VTRテープ等ドライブ装置を有し記録媒体13aへの書き込み及び読み出しを行う。ディスプレイ12はビデオRAM11aの内容を表示し、立体ディスプレイ15はビデオRAM11bの内容を立体的に視覚できるように表示する。
【0012】
また眼底照明光学系として、可視光及び赤外光の定常光を発するハロゲンランプ等の観察光源16、コンデンサレンズ17、可視光を遮断し赤外光を透過する可視カットフィルタ18、閃光を発するストロボ光源19、リング状の開口を有する絞り20、挿入離脱自在に配置された赤外光を遮断するフィルタ21、リレーレンズ22、そして撮影絞り3、対物反射光学系(主反射鏡1、副反射鏡2)を有する。また被検眼の前眼部を観察するために、反射鏡31、撮像素子32、近赤外光を発する照明光源33a、33bで構成される観察光学系を有する。また制御装置14には撮影スイッチ23が接続され、そして撮影光源であるストロボ19は、第一のコンデンサ27a、第二のコンデンサ27bを有するストロボ制御器27により発光を制御する。
【0013】
上記構成の装置の動作について以下説明する。図5は撮影の流れを示すフローチャートである。まず眼底を通常の単眼撮影する場合について説明する。単眼撮影を行なう場合には、モノラル撮影とステレオ撮影のいずれかを選択するためのスイッチ24のボタン24bを押す。この指令を検知した制御装置14はコンデンサ27aのみを充電する。撮影者は、被検者を眼底カメラの正面に着座させ、まず眼底を赤外光で観察しながら被検眼と眼底カメラとの位置合わせを行う。観察状態においてフィルタ21は光路外に待避している。観察光源16を発した光はコンデンサレンズ17により集光され、可視カットフィルタ18により赤外光のみが透過し、撮影光源19、リング状開口を有する絞り20の開口を通過し、レンズ22を通り、撮影絞り3の周辺のミラー部により上方に反射され、副反射鏡2、主反射鏡1、瞳孔Epを通して眼底Erを照明する。こうして赤外光で照明された眼底Erからの光は同じ光路を逆行し、撮影絞り3a、フォーカスレンズ4、撮影レンズ5を経て、前記色分解プリズム6に入射して赤外光が抽出され、撮像素子7rに赤外眼底画像が結像し電気信号に変換される。この信号は信号増幅器8rで増幅され、画像処理部50に入力され、ビデオRAM11aのディスプレイ12の領域12aに相当する部分に書き込まれ、ディスプレイ12の領域12aに映し出される。またディスプレイ12上の領域12bには被検眼の前眼部像も映出される。照明光源の発した近赤外光(波長720nm)は被検眼の前眼部を照明する。照明された前眼部の像は、主反射鏡1により反射され、副反射鏡2を透過し、反射鏡31により再び反射され、前眼部撮像素子32の撮像面に結像する。この信号は制御装置14に入力されデジタル信号に変換されビデオRAM11aのディスプレイ12bに対応した領域に書き込まれる。ディスプレイ12には被検眼の前眼部と眼底の像が別々に同時に映し出される。撮影者はこのディスプレイ12の領域12bに映った前眼部像を見ながら、不図示の操作手段を用いて被検眼瞳孔と指標12dとが同心になるように光学系を上下左右に位置合わせし、さらに被検者の虹彩の模様のピントが最良となるように光軸方向に光学系の位置合わせを行なう。また、領域12aに映った眼底像を観察し、フォーカスレンズ4を動かしてピント合わせを行ないさらに撮影範囲の確認を行う。
【0014】
以上の撮影準備が終了した後、撮影者は撮影スイッチ23を操作し静止画撮影を行なう。撮影スイッチ23の入力を検知したら、制御装置14は赤外光を遮断するフィルタ21を光路内に挿入し、撮像素子7r、7g、7bの光蓄積を開始し、ストロボ制御回路27に発光信号を送り撮影を行なう。発光信号を受けたストロボ制御回路27は、ストロボ19にトリガ信号を送り、第一のコンデンサ27aに蓄えられた電荷を放電し発光する。ストロボ19の閃光は前記観察光と同様、絞り20の開口を通過し、フィルタ21により赤外光が除去される。そして残りの可視光はレンズ22を通り、撮影絞り3の穴3a周囲のミラーにより左方に反射され、副反射鏡2、主反射鏡1を介して、図2に示すように被検眼瞳孔Epの中央より眼底Erを照明する。こうして照明された眼底の像は、図2に示すように、被検眼の瞳孔の中央部を通り、再び主反射鏡1、撮影絞り3a、フォーカスレンズ4、撮影レンズ5を通り、前記色分解プリズム6に入射し、赤、緑、青それぞれの色に分解され、撮像素子7r、7g、7bに結像し電気信号に変換される。信号増幅器8r、8g、8bは、これらの信号を各色ごとに所定の増幅率で増幅することにより色バランスを調整し、画像ボード9r、9g、9bはA/D変換部でこの電気信号をデジタル画像データに変換し、記憶手段である画像ボード9中のメモリ9rm、9gm、9bmに記憶する。それらの画像データは、画像処理装置10によりメモリ10aに記憶してあるパターンにしたがって画像の歪みを補正され、メモリ10bに記憶され、画像記録部13により記録媒体13aに記録されるとともにディスプレイ12の領域12aに表示され、その後、制御装置14はフィルタ21を光路外に離脱させモノラル撮影を終了する。
【0015】
次に眼底を立体撮影(ステレオ撮影)する場合について説明する。基本的な動作手順は、制御手段によって主反射鏡の角度を所定角度に変化させ、この変化に同期して光源を複数回(2回)発光させることで、異なる方向から複数の画像を得るものである。
【0016】
立体撮影を行なう場合には、撮影者はモード選択器24のボタン24aを押す。この指令を検知した制御装置14は、コンデンサ27a、27bの両方を充電する。撮影者は、被検者を眼底カメラの正面に着座させ、眼底を赤外光で観察しながら、被検眼と眼底カメラとの位置合わせを行う。観察光源16を発した光は、コンデンサレンズ17により集光され、可視カットフィルタ18により赤外光のみが透過し、撮影光源19、リング状開口を有する絞り20の開口を通過し、レンズ22を通り、撮影絞り3の周辺のミラー部により上方に反射され、副反射鏡2、主反射鏡1、瞳孔Epを通して眼底Erを照明する。このように赤外光で照明された眼底Erからの光は、同じ光路を逆行し撮影絞り3、フォーカスレンズ4、撮影レンズ5を経て、前記色分解プリズム6に入射し、撮像素子7rに結像し電気信号に変換される。この信号は、信号増幅器8rで所定の増幅率に増幅され、画像処理部50に入力され、ビデオRAM11のディスプレイ12の領域12aに相当する部分に書き込まれ、ディスプレイ12の領域12aに映し出される。また、ディスプレイ12上の領域12bには、前記単眼撮影の場合と同様に被検眼の前眼部像も映出される。ディスプレイ12には被検眼の前眼部と眼底の像が同時に映し出される。
【0017】
撮影者はこのディスプレイ12の領域12bに映った前眼部像を見ながら、不図示のジョイスティック等の操作手段を用いて被検眼瞳孔画像とこれに合成して表示される指標12dとが、同心になるように光学系を上下左右に位置合わせし、さらに被検者の虹彩の模様のピントが最良となるように光軸方向に光学系の位置合わせを行なう。また領域12aに映った眼底像を観察し、フォーカスレンズ4を動かしてのピントあわせ、さらに撮影範囲の確認を行う。
【0018】
以上の撮影準備が終了した後、撮影スイッチ23を操作し静止画立体撮影を行なう。撮影スイッチ23への入力を検知した制御装置14は、赤外光を遮断するフィルタ21を光路内に挿入し、ステッピングモータ1aを駆動して主反射鏡1を立体撮影用の第一の所定角度とする。これに同期して撮像素子7r、7g、7bの光蓄積を開始し、ストロボ制御回路27に発光信号を送り、立体撮影の第1回目の撮影を行なう。
【0019】
ここで主反射鏡の角度と被検眼瞳孔上での絞り位置について説明する。図2は、アライメントが完了した時の、瞳孔と絞りとの位置関係であり、瞳孔と絞りの像は同心に配置されている。この時ミラーは初期位置であり前記回転軸に対して傾いていない。図3は、立体撮影の第一のミラー角度の時の瞳孔と絞りの位置関係であり、瞳孔上で絞りの位置は左に偏心している。また図4は立体撮影の第二のミラー角度の時の瞳孔と絞りの位置関係であり、瞳孔上で絞りの位置は右に偏心している。この図3の絞り位置に対する図4の絞りの偏心量が基線長に相当する。発光信号を受けたストロボ制御手段27は、ストロボ19にトリガ信号を送り、前記第一のコンデンサ27aに蓄えられた電荷を放電しストロボ19が発光する。ストロボ19を発した光束は前記観察光と同様に、リング状開口を有する絞り20の開口を通過し、フィルタ21により赤外光は除去され、残りの可視光はレンズ22を通り、撮影絞り3周辺のミラー部により左方に反射され、副反射鏡2、主反射鏡1を介して、図3に示すように被検眼瞳孔Epの中央より左側に偏心した位置20Lより眼底Erを照明する。このように照明された眼底の像は、図3に示すように被検眼瞳孔の中央より左側に偏心した撮影絞り3aの結像位置3aLを通り、再び主反射鏡1、撮影絞り3a、フォーカスレンズ4、撮影レンズ5を通り、前記色分解プリズム6に入射し、赤、緑、青それぞれの色に分解され、撮像素子7r、7g、7bに結像する。信号増幅器8r、8g、8bは撮像装置の信号を各色ごとに所定の増幅率で増幅することにより色バランスを調整する。画像ボード9r、9g、9bはA/D変換部でデジタル画像データに変換してメモリ9rm、9gm、9bmに記憶する。そして画像処理装置10においてメモリ10aに記憶してある補正パターンに基づいて画像の歪みを補正して、メモリ10bに記憶する。
【0020】
上記動作に続いて立体撮影の第2回目の撮影を行なう。制御装置14は、主反射鏡を前記第1の所定角度とは異なる第2の所定角度にミラー角度を設定し、これに同期してストロボ制御回路27に信号を送り、ストロボ制御回路27はストロボ19にトリガ信号を送り、コンデンサ27bに貯えられた電荷を放電しストロボ19は発光する。ストロボ19を発した光は前記と同様の光路を通り、図4に示すように被検眼瞳Epの中央より右側に偏心した位置20Rより眼底を照明する。このように照明された眼底像は、図3に示すように、被検眼瞳孔の中央より右側に偏心した撮影絞り3aの結像位置3aRを通り、再び主反射鏡1、撮影絞り3a、フォーカスレンズ4、撮影レンズ5を通り、色分解プリズム6に入射し、赤、緑、青それぞれの色に分離され、撮像素子7r、7g、7bに結像し、電気信号に変換される。信号増幅器8r、8g、8bは、これらの信号を各色ごとに所定の増幅率で増幅することにより色バランスを調整し、画像ボード9r、9g、9bではA/D変換部でデジタル画像データに変換しメモリ9rm、9gm、9bmに記憶する。画像処理装置10はメモリ10aに記憶してある補正パターンに応じて画像の歪みを補正してメモリ10cに記憶する。メモリ10b、10cに記憶された画像は、画像記録装置13で記録媒体13aにストアする。同時にビデオRAM11aの領域12a、12bに相当する部分に書き込んでディスプレイ12上に独立に表示するとともに、ステレオディスプレイ用のビデオRAM11bにも書き込んで立体ディスプレイ15に表示する。撮影者はディスプレイ15上の立体眼底画像を観察することができる。またディスプレイ12に独立に映った左右の画像を見ることにより、フレア、画像の明るさの差を個々の画像について確認することができる。撮影終了後、制御装置14は主反射鏡1の位置を初期位置に戻し、フィルタ21を光路外に離脱する。
【0021】
なお上記例においては、一定の基線長の場合について説明したが、基線長を選択する手段とその選択された基線長に応じて前記主反射鏡を傾ける角度を変更する手段を設けても良い。瞳孔径の小さな被検眼に対しても良好な立体画像を得ることができるため使い勝手が向上する。また上記例においては、主反射鏡1の偏向角度を変化させて左右の立体撮影を行なったが、この代わりに副反射鏡2の偏向角度を変化させるようにしてもよい。副反射鏡2はサイズが小さいので早く動かすのに適している。また主反射鏡1と副反射鏡2の両方を互いに異なる方向の回転軸で偏向させるようにしてもよく、要は眼底画像を異なる方向から得ることが出来るように対物反射光学系の少なくとも1枚の反射鏡を偏向させるようにすればよい。
【0022】
以上説明した眼科撮影装置によれば、以下に列挙する作用効果を奏する。
(1)対物反射鏡の角度を変化させて立体撮影を行なうことにより、広い画角の眼底像を十分な基線長より立体撮影することができる。
(2)一度の動作で立体撮影ができるため操作が簡単であり、しかも精度の高い立体画像を得ることができる。
(3)ミラーを動かすという、簡単な構造で立体撮影が可能になるため、通常の単眼撮影の撮影装置を複雑化することなく、単眼撮影、一動作での立体撮影が可能な装置を提供することが可能になり、撮影者は2台の眼底カメラを持つ必要がなくなる。
(4)反射鏡を微少量だけ動かすことで異なる方向から複数回撮影ができ、可動部が少ないため、眼球の変位が無視できるほどの極めて短い撮影間隔で立体撮影ができる。
(5)対物反射鏡を使用しているため、黒点板等を配置する必要がなく、照明光学系を小型化することができる。また、ステレオ撮影とモノラル撮影で黒点を取り替える必要がないので、構造が簡単になり信頼性がより向上する。
【0023】
【発明の効果】
本発明によれば、異なる方向から複数の眼底画像を得て高精度なステレオ撮影を行うことができる。その際、反射鏡を微少量だけ動かすこだけで済むため、可動部の少ないシンプルで信頼性の高い構造でありながら極めて精度の高い撮影が可能である。これにより高信頼性と高精度化を高い次元で両立した眼科撮影装置を提供する。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例の眼底カメラの配置を表わす図
【図2】瞳孔と絞りの位置関係を示す図
【図3】瞳孔と絞りの位置関係を示す図
【図4】瞳孔と絞りの位置関係を示す図
【図5】撮影の流れを示すフローチャート
【符号の説明】
1 主反射鏡
2 副反射鏡
3 穴開きミラー
4 フォーカスレンズ
5 撮影レンズ
6 色分解プリズム
7 撮像素子
8 増幅回路
9 画像ボード
10 画像処理装置
11 ビデオRAM
12 ディスプレイ
13 画像記録部
14 制御装置
15 立体ディスプレイ
16 観察光源
17 コンデンサレンズ
18 可視光を遮断するフィルタ
19 ストロボ光源
20 絞り
21 赤外光遮断フィルタ
22 レンズ
23 撮影スイッチ
24 モード選択器
27 ストロボ制御器
31 反射鏡
32 撮像素子
33a、33b 照明光源
50 画像処理部

Claims (8)

  1. 凹の反射面で反射した光を被検眼に照射する第1反射鏡と、 前記第1反射鏡に光源からの光を撮影絞りの穴部を有する反射鏡を介して照射する照明光学系と、
    前記眼底からの反射光を前記第1反射鏡及び前記撮影絞りを介して撮影する撮影光学系と、
    前記第1反射鏡の向きを変化させて複数回の撮影を行うことで異なる方向から複数の眼底画像を得るよう制御する制御装置と、
    撮影スイッチと、を有し、
    前記制御装置は、撮影スイッチの一回の操作で、前記第1反射鏡の角度を制御することにより前記撮影絞りの像を被検眼の瞳孔上の2個所へ順次投影し、前記光源を前記2個所の位置に対応して発光制御することを特徴とする眼科撮影装置。
  2. 前記制御装置は前記第1反射鏡の角度変化に同期して前記光源を複数回発光させる請求項1に記載の眼科撮影装置。
  3. 前記照明光学系は前記第1反射鏡とは異なる第2反射鏡を有する請求項1又は2に記載の眼科撮影装置。
  4. 前記第1反射鏡は、前記撮影絞りの反射像を、前記被検眼の瞳孔近傍に結像することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の眼科撮影装置。
  5. 前記回転軸、前記第2反射鏡から前記第1反射鏡に入射する入射光の光軸、および前記第1反射鏡で反射して瞳孔に向かう反射光の光軸は同一の面内に含まれ、且つ、前記回転軸と前記反射光の光軸とがなす角度はほぼ直角である請求項3又は4に記載の眼科撮影装置。
  6. 前記撮影光学系は撮像素子を有し、該撮像素子からの信号をもとに画像情報を記憶する記憶装置と、前記撮像素子で撮像した画像を表示するディスプレイを更に有する請求項1乃至5のいずれか一項に記載の眼科撮影装置。
  7. 前記複数の方向から撮影した複数画像を元に、立体情報として眼底画像を表示する立体ディスプレイを更に有する請求項1乃至6のいずれか一項に記載の眼科撮影装置。
  8. ステレオ撮影とモノラル撮影のいずれかを選択するモード選択器を有し、該選択に応じて撮影回数が設定される請求項1乃至7のいずれか一項に記載の眼科撮影装置。
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