JP2018099161A

JP2018099161A - 光計測装置

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Publication number: JP2018099161A
Application number: JP2016245483A
Authority: JP
Inventors: 和征松下; Kazumasa Matsushita; 佳則白川; Yoshinori Shirakawa; 純一朗早川; Junichiro Hayakawa; 浩平湯川; Kohei Yukawa
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2016-12-19
Filing date: 2016-12-19
Publication date: 2018-06-28

Abstract

【課題】波長板の光学軸を回転させて光の偏光状態の変更を行う場合に比べ、偏光状態の変更をより高い精度で行えるようにする。【解決手段】（ａ）に示すように、変更機構２９には、光の偏光状態を変更する複数の波長板２９１が設けられている。具体的には、変更機構２９には、波長板２９１として、図中左側に位置する第１波長板２９１Ａと、図中右側に位置する第２波長板２９１Ｂとが設けられている。第１波長板２９１Ａの光学軸は０°となっており、第２波長板２９１Ｂの光学軸は４５°となっている。（ａ）に示す状態から、スライド部材２９３が移動すると、（ｂ）に示すように、入射光の光路上に、第２波長板２９１Ｂが位置する。【選択図】図６

Description

本発明は、光計測装置に関する。

特許文献１には、レーザ光を投光する手段と、投光部と同軸上に配置された受光部と、この光軸と所定の距離離れて光軸に平行に配置された鏡とからなり、この鏡がそのほぼ中央に立てた垂線が投光部と受光部を結ぶ直線とそのほぼ中央で交わる向きに配置される事を特徴とする、眼球の所定の部分に光を通す為に使用される眼球測定位置決め用具が記載されている。

特開２００２−５７０号公報

被計測者の眼球の前眼房に照射される光の偏光状態を、波長板の光学軸を回転させて変更する場合、波長板を回転させる機構の精度などに起因して、偏光状態の変更の精度を確保しにくい。
本発明の目的は、波長板の光学軸を回転させて光の偏光状態の変更を行う場合に比べ、偏光状態の変更をより高い精度で行えるようにすることにある。

請求項１に記載の発明は、被計測者の眼球の前眼房に照射される光の偏光制御を行う偏光手段と、前記偏光手段により偏光された光の偏光状態を変更する複数の波長板を備え、用いる当該波長板を切り替えることで、前記前眼房に照射される光の偏光状態を変更する変更手段と、前記前眼房からの光を受光する受光部と、を備える光計測装置である。
請求項２に記載の発明は、前記複数の波長板の各々は、光学軸が互いに異なる状態で配置されている請求項１に記載の光計測装置である。
請求項３に記載の発明は、前記複数の波長板は、スライド移動を行うスライド部材に取り付けられ、前記変更手段は、前記スライド部材を移動させて、用いる前記波長板の切り替えを行う請求項１に記載の光計測装置である。
請求項４に記載の発明は、前記スライド部材は、リニア駆動によって移動を行う請求項３に記載の光計測装置である。
請求項５に記載の発明は、前記複数の波長板が取り付けられた前記スライド部材は、複数設けられるとともに、複数の当該スライド部材は、前記変更手段に入射する光の進行方向において、互いにずらされた状態で配置されている請求項３に記載の光計測装置である。
請求項６に記載の発明は、前記複数の波長板は、回転部材に取り付けられ、前記変更手段は、前記回転部材を回転させて、用いる前記波長板の切り替えを行う請求項１に記載の光計測装置である。
請求項７に記載の発明は、前記複数の波長板が取り付けられた前記回転部材は、複数設けられるとともに、複数の当該回転部材は、前記変更手段に入射する光の進行方向において、互いにずらされた状態で配置されている請求項６に記載の光計測装置である。

請求項１の発明によれば、波長板の光学軸を回転させて光の偏光状態の変更を行う場合に比べ、偏光状態の変更をより高い精度で行える。
請求項２の発明によれば、波長板を切り替えることで光学軸を変更することができる。
請求項３の発明によれば、スライド部材を移動させることで、用いる波長板の切り替えを行える。
請求項４の発明によれば、駆動源および駆動力伝達機構を用いてスライド部材を移動させる場合に比べ、スライド部材を移動させる機構の小型化を図れる。
請求項５の発明によれば、スライド部材が単数である場合に比べ、前眼房に照射される光の偏光状態の種類を増やせる。
請求項６の発明によれば、回転部材を回転させることで、用いる波長板の切り替えを行える。
請求項７の発明によれば、回転部材が単数である場合に比べ、前眼房に照射される光の偏光状態の種類を増やせる。

光計測装置の構成の一例を示す図である。光計測装置によって、前眼房における眼房水に含まれる光学活性物質による偏光面の回転角の計測方法を説明する図である。（ａ）、（ｂ）は、眼球の概要を説明する図である。（ａ）、（ｂ）は、眼球と光学系との関係を説明する図である。光計測装置により前眼房における眼房水に含まれる光学活性物質の濃度を計測する光計測方法の基本的な処理の流れを説明するフローチャートである。（ａ）、（ｂ）は、変更機構を示した図である。変更機構の比較例を示した図である。（ａ）、（ｂ）は、変更機構の他の構成例を説明する図である。変更機構の他の構成例を示した図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本実施の形態が適用される光計測装置１の構成の一例を示す図である。
光計測装置１は、被計測者の眼球１０の前眼房１３における眼房水の特性の計測に用いる光学系２０、視線を設定する目印（ターゲット）３１を表示する表示部３０、光学系２０及び表示部３０を制御する制御部４０を備える。

また、光計測装置１は、保持部５０および算出部６０を備える。
保持部５０は、光学系２０、表示部３０、制御部４０を保持する。算出部６０は、光学系２０を用いて計測されたデータに基づいて眼房水の特性を算出する。
眼房水の特性とは、含まれる光学活性物質による直線偏光の偏光面の回転角（旋光度α_Ｍ）、円偏光に対する吸色度（円二色性）などをいう。ここで、直線偏光の偏光面とは、直線偏光において電界が振動する面をいう。

眼球１０における前眼房１３は、レンズとして働く水晶体１２（後述する図３参照）と角膜１４（図３参照）との間の領域に位置し、眼房水で満たされている。そして、前眼房１３は、正面から見た形状が円形である。眼球１０はほぼ球であるが、前眼房１３は球の表面からやや飛び出している。
なお、図１に示す眼球１０は左目であって、まぶた１７が開き、瞳孔１５が表示部３０に示された目印（ターゲット）３１を見ている。

光学系２０は、発光部２１、偏光子２２、変更機構２９、第１ミラー２３、第２ミラー２４、補償子２５、検光子２６、受光部２７を備えている。
発光部２１は、発光ダイオード（ＬＥＤ）やランプのような波長幅が広い光源であってもよく、レーザのような波長幅が狭い光源であってもよい。なお、波長幅が狭い方が好ましい。また、発光部２１は、少なくとも２以上の波長の光を出射するものであってもよい。

偏光手段の一例としての偏光子２２は、例えば、ニコルプリズムなどであって、入射した光から、予め定められた偏光面の直線偏光を通過させる。言い換えると、偏光子２２は、発光部２１に設けられた光源から出射され前眼房１３に照射される光の偏光制御を行い、予め定められた偏光面の直線偏光を通過させる。
変更手段の一例としての変更機構２９は、偏光子２２により偏光された光の偏光状態を変更する複数の波長板（後述）を備え、用いる波長板を切り替えることで、前眼房１３に照射される光の偏光状態を変更する。

第１ミラー２３及び第２ミラー２４は、光路２８を折り曲げるものであって、反射の前後において直線偏光をそのまま維持するものが好ましい。偏光面を回転させたり、直線偏光を楕円偏光にしたりするなど、偏光の状態を乱すものは好ましくない。
なお、光路２８を折り曲げる必要がない場合は、第１ミラー２３又は／及び第２ミラー２４を備えなくともよい。

補償子２５は、例えばガーネット等を用いたファラデー素子などの磁気光学素子であって、磁場によって直線偏光の偏光面を回転させる。
検光子２６は、偏光子２２と同様の部材であって、予め定められた偏光面の直線偏光を通過させる。
受光部２７は、シリコンダイオードなどの受光素子であって、前眼房１３からの光を受光する。そして、受光部２７は、光の強度に対応した出力信号を出力する。

表示部３０は、被計測者が目視できる目印（ターゲット）３１を表示して、眼球１０の向き（視線）を誘導する。なお、計測後に、算出部６０によって算出された眼房水の特性（光学活性物質の濃度など）を、表示部３０に表示してもよい。
制御部４０は、光学系２０における発光部２１、変更機構２９、補償子２５、受光部２７などを制御して、眼房水の特性に関する計測データを得る。また、制御部４０は、表示部３０に目印（ターゲット）３１を表示する。また、制御部４０は、計測データを算出部６０に送信する。また、制御部４０は、算出部６０が算出した結果を受信して、表示部３０に表示する。

保持部５０は、光学系２０及び制御部４０を保持するとともに、一方の端部を眼球１０の周辺の予め定められた位置に接触させることで、光学系２０に設定された光路２８が前眼房１３における眼房水中を通過するように設定する。また、保持部５０の他方の端部には、表示部３０が設けられている。

なお、破線で示す光路２８は、後述するように、眼球１０が、表示部３０に表示された目印（ターゲット）３１を見るように回転（後述する外転）したとき、発光部２１から出射された光が前眼房１３を横切るように通過し、受光部２７で受光できるように設定されていればよい。
なお、光が前眼房１３を横切るように通過するとは、前眼房１３の直径方向に光が通過することをいう。なお、直径方向から前後方向にずれて斜めに通過する場合も含む。

また、保持部５０は、一方の端部に、眼球１０に対して光計測装置１を固定し、光路２８がずれないようにするように加工された接眼部材５１を備えている。
図１に示す保持部５０は、円筒を、軸方向と平行な面で切断した形状であるが、これは、光学系２０を見やすくするためであって、円筒であってもよく、断面が四辺形の筒状であってもよく、円形、楕円形であってもよい。

また、保持部５０は、表示機能を備えたメガネのフレームであってもよい。すなわち、光計測装置１は、メガネに光学系２０、表示部３０及び制御部４０を設けたメガネタイプとしてもよい。
算出部６０は、制御部４０から計測データを受信し、眼房水の特性を算出する。

ここで、発光部２１から出射された光は、光路２８に沿って進み、受光部２７に入射する。すなわち、発光部２１から眼球１０に向かって出射された光は、偏光子２２、変更機構２９を通過後、第１ミラー２３により前眼房１３を横切る方向（目に平行な方向）に折り曲げられる。そして、この光は、前眼房１３を横切る方向に通過する。さらに、この光は、第２ミラー２４により、目から遠ざかる方向に折り曲げられた後、補償子２５、検光子２６を通過して、受光部２７に入射する。

ここで、光計測装置１を、前眼房１３における眼房水を計測してグルコース濃度の算出に用いる例を説明する。
糖尿病患者は、血液内のグルコース濃度により、投与するインスリンの量が制御される。よって、糖尿病患者には、血液内のグルコース濃度を常に把握することが求められる。血液中のグルコース濃度の計測は、指先などを注射針で穿刺し、微量な血液を採取する方法によるのが主流である。しかし、微量の血液でも採血時の痛みによる苦痛が伴う。そこで、穿刺などの侵襲式検査法に代わる非侵襲式検査法の要求が高まっている。

血清とほぼ同じ成分である前眼房１３における眼房水には、タンパク質、グルコース、アスコルビン酸等が含まれている。そして、血液中のグルコース濃度と眼房水中のグルコース濃度とは相関関係があることが知られている。さらに、眼房水中には、血液中の細胞物質が存在せず、光散乱の影響が小さい。そして、眼房水に含まれるタンパク質、グルコース、アスコルビン酸等は光学活性物質であって、旋光性を有している。
すなわち、眼房水は、旋光性を利用して光学的にグルコースなどの濃度を計測する部位として有利である。

眼房水に含まれる光学活性物質の濃度などを光学的に得る手法において、設定することのできる光路は以下の２つである。
一方は、眼球１０に対して垂直に近い角度で光を入射させ、角膜１４（図３参照）と眼房水との界面又は眼房水と水晶体１２（図３参照）との界面で光を反射させ、反射した光を受光（検出）する光路である。
他方は、眼球１０に対して平行に近い角度で光を入射させ、前眼房１３における眼房水を通過した光を受光（検出）する光路である。

眼球１０に対して垂直に近い角度で光を入射させる光路は、網膜１６（図３参照）に光が達するおそれがある。特に、発光部２１に、コヒーレント性が高いレーザを用いる場合、網膜１６に光が達することは好ましくない。
これに対し、眼球１０に対して平行に近い角度で光を入射させる光路では、角膜１４を通して前眼房１３を横切るように光を通過させ、眼房水を通過した光を受光（検出）する。このため、光が網膜１６に達することが抑制される。

しかし、眼球１０は、外形がほぼ球であること、光を入射させる側又は通過した光を受光する側のいずれかに鼻（鼻梁）が位置し、その影響を受けて、光学系２０における発光部２１、変更機構２９、偏光子２２、補償子２５、検光子２６、受光部２７などを配置するスペースが狭い。
そこで、本実施形態では、眼球１０に対して平行に近い角度で光を入射させ、前眼房１３を横切るように通過させるように光路２８を設定するため、図１に示すように、第１ミラー２３、第２ミラー２４を設け、光路２８を折り曲げることで、スペースを有効に利用しようとしている。
なお、光学系２０が小型であれば、光路２８を折り曲げることは必要でない。

図２は、光計測装置１によって、前眼房１３における眼房水に含まれる光学活性物質による偏光面の回転角（旋光度）の計測方法を説明する図である。
ここでは、説明を容易にするため、光路２８を折り曲げていない（直線である）として、第１ミラー２３及び第２ミラー２４の記載を省略している。また、ここでは、変更機構２９（図１参照）についての図示を省略するとともに、変更機構２９の役割の説明も省略する（変更機構２９の役割は後述する）。
さらに、図２では、発光部２１、偏光子２２、前眼房１３、補償子２５、検光子２６、受光部２７のそれぞれの間において、光の進行方向から見た偏光の様子を円内の矢印で示している。

発光部２１は、ランダムな偏光面を持つ光を出射するとする。すると、偏光子２２は、予め定められた偏光面の直線偏光を通過させる。図２においては、例として、紙面に対して平行な偏光面の直線偏光が通過するとする。
偏光子２２を通過した直線偏光は、前眼房１３における眼房水に含まれる光学活性物質により、偏光面が回転する。図２では、偏光面は角度α_Ｍ（旋光度α_Ｍ）回転するとする。

次に、補償子２５に磁界を印加することにより、前眼房１３における眼房水に含まれる光学活性物質により回転した偏光面を元に戻す。
そして、検光子２６を通過した直線偏光を受光部２７により受光し、光の強度に対応した出力信号に変換する。

ここで、光学系２０による旋光度α_Ｍの計測方法の一例を説明する。
まず、発光部２１を出射した光が前眼房１３を通過しない状態において、発光部２１、偏光子２２、変更機構２９（図２では不図示）、補償子２５、検光子２６、受光部２７からなる光学系において、受光部２７の出力信号が最小になるように、補償子２５及び検光子２６を設定する。
図２に示すように、光が前眼房１３を通過しない状態においては、偏光子２２を通過した直線偏光の偏光面が、検光子２６を通過する偏光面と直交している。

なお、図２では、偏光子２２の偏光面と検光子２６を通過する前の偏光面が共に、紙面に平行であるとしている。しかし、補償子２５によって予め偏光面が回転する場合には、検光子２６を通過する前の偏光面が紙面に平行な面から傾いていてもよい。
すなわち、光が前眼房１３における眼房水を通過しない状態において、受光部２７の出力信号が最小になるように、補償子２５と検光子２６とを設定すればよい。

次に、光が前眼房１３を通過する状態とする。すると、前眼房１３における眼房水に含まれる光学活性物質によって、偏光面が回転する。このため、受光部２７からの出力信号は、最小値から外れる。そこで、受光部２７からの出力信号が最小になるように、補償子２５に印加する磁場を設定する。すなわち、補償子２５により偏光面を回転させ、検光子２６を通過する偏光面と直交させる。

すなわち、補償子２５によって回転させた偏光面の角度が、眼房水に含まれる光学活性物質によって発生した旋光度α_Ｍに対応する。補償子２５に印加した磁場の大きさと回転した偏光面の角度との関係は、事前に知られているので、補償子２５に印加した磁場の大きさから、旋光度α_Ｍが分かる。

なお、旋光度α_Ｍを求める方法として補償子２５を用いた例を述べたが、補償子２５以外で旋光度α_Ｍを求めてもよい。また、図１、図２では、偏光面の回転角（旋光度α_Ｍ）を測定する最も基本的な測定法である直交偏光子法（ただし補償子２５を使用）について示したが、回転検光子法やファラデー変調法、光学遅延変調法といった他の測定方法を適用してもよい。

図３は、眼球１０の概要を説明する図である。図３（ａ）は、眼球１０の上下方向の断面図、図３（ｂ）は、眼球１０に対する座標系を示す。
図３（ａ）に示すように、眼球１０は、外形がほぼ球形であって、中央にガラス体１１がある。そして、レンズの役割をする水晶体１２が、ガラス体１１の一部に埋め込まれている。水晶体１２の外側に、前眼房１３があり、その外側に角膜１４がある。水晶体１２の周辺部は虹彩に囲まれ、その中心が瞳孔１５である。水晶体１２に接する部分を除いて、ガラス体１１は、網膜１６で覆われている。
すなわち、前眼房１３は、角膜１４と水晶体１２とで囲まれた領域であって、眼球１０の球形からは、凸状に飛び出している。なお、前眼房１３は、眼房水で満たされている。

図３（ｂ）に示す眼球１０は、左目であって、正面を向いているとする。すなわち、向って左側が鼻側、右側が耳側である。そして、眼球１０が行う回転運動の中心Ｏ（回旋点）を通って、向って右から左に向う軸をＸ軸、奥から手前に向う軸をＹ軸、下から上に向う軸をＺ軸とする。
ここでは、眼球１０が、Ｚ軸を中心として、鼻側に回転することを「内転」、耳側に回転することを「外転」と表記する。なお、右目では、Ｚ軸を中心とする回転の方向、すなわち、「内転」と「外転」の方向が逆になる。
ちなみに、眼球１０がＸ軸を中心として、上方向に回転することを「上転」、下方向に回転することを「下転」、Ｙ軸を中心として回転することを「回旋」という。

図４は、眼球１０と光学系２０との関係を説明する図である。図４（ａ）は、眼球１０が、正面を向いている場合、図４（ｂ）は、眼球１０が外転している場合を示す。ともに、人を頭側（上側）から見た状態を示している。これらは、顔をモデル化したシミュレーションにより作図した。なお、図４では発光部２１及び受光部２７が、顔内部に埋め込まれているように見えるが、これは顔表面の凹凸形状の関係でそのように見えているだけであり、実際は顔表面上に配置されている。

図４（ａ）、（ｂ）では、図１の第１ミラー２３の位置に発光部２１があるとし、第２ミラー２４の位置に受光部２７があるとしている。
図４（ａ）、（ｂ）は、発光部２１が出射した光が、前眼房１３における眼房水を通過して、受光部２７に到達するか否かを説明するものであり、図４における発光部２１は、偏光子２２、変更機構２９、第１ミラー２３を含むと考えてよい。また、受光部２７は、第２ミラー２４、補償子２５、検光子２６を含むと考えてよい。

図４（ａ）に示すように、眼球１０が正面を向いている場合、発光部２１から出射した光は、角膜１４を通過して、前眼房１３に入射する。角膜１４及び前眼房１３における眼房水の屈折率が空気より大きく、前眼房１３及び角膜１４が凸状であるため、光路２８は、眼球１０側に曲げられる。そして、前眼房１３を通過した後においても、光路２８は、さらに眼球１０側に曲げられる。鼻との位置関係に起因して受光部２７を設定できるスペースが限られており、図４（ａ）に示す例では、発光部２１が出射した光は、前眼房１３に入射するが、前眼房１３を通過した光は、受光部２７で受光できない。

これに対し、図４（ｂ）に示すように、眼球１０が外転している場合、すなわち、視線が鼻側とは反対側（耳側）に向いている場合、前眼房１３を通過後の光路２８は、図４（ａ）の場合に比べて、顔表面からより離れた軌跡を通る。この場合、前眼房１３を通過した光は、受光部２７で受光できるようになる。

顔の目（眼球１０）の周囲には、鼻（鼻梁）が位置し、その影響を受けて、光学系２０を設定するスペースが少ない。しかし、眼球１０を外転させることで、発光部２１から受光部２７に至る光路２８が設定しやすくなり、前眼房１３における眼房水の特性を光学的に計測することが容易になる。

本実施形態では、図４（ｂ）に示すように、計測の際に眼球１０を外転させた状態にするため、光計測装置１の表示部３０に目印（ターゲット）３１を表示する。すなわち、計測を開始する際に、表示部３０に目印３１を表示することで、自然に視線が目印３１を向くように誘導する。これにより、眼球１０が外転する。そして、眼球１０が外転している状態において、計測を実行する。

（光計測方法）
図５は、光計測装置１により前眼房１３における眼房水に含まれる光学活性物質の濃度を計測する光計測方法の基本的な処理の流れを説明するフローチャートである。
まず、被計測者が、光計測装置１の電源を入れて、光計測装置１を装着する（ステップ１１、図５ではＳ１１と表記する。以下同様である）。光計測装置１は、電源が入れられると、光学系２０、表示部３０、制御部４０、算出部６０が動作状態になる。

次に、制御部４０により、被計測者が光計測装置１の装着を完了（装着完了）したか否かが判断される（ステップ１２）。例えば、光計測装置１に装着完了を通知するボタンを設け、被計測者が光計測装置１の装着完了後に、装着完了を通知するボタンを押すようにする。そして、装着完了を通知するボタンが押されたか否かによって、制御部４０は、被計測者が光計測装置１の装着を完了したか否かを判断してもよい。
ステップ１２において、否定（Ｎｏ）の判断がされた場合、すなわち、装着完了でない場合は、ステップ１２に戻って、装着完了を待つ。

一方、肯定（Ｙｅｓ）の判断がされた場合、すなわち、装着完了の場合には、制御部４０は、表示部３０に目印（ターゲット）３１を表示する（ステップ１３）。
次に、計測を開始（計測開始）してよいか否かが判断される（ステップ１４）。例えば、光計測装置１に計測開始を指示するボタンを設け、被計測者が、この計測開始を指示するボタンを押すようにする。そして、計測開始を指示するボタンが押されたか否かによって、制御部４０が計測を開始してよいか否かを判断する。
ステップ１４において、否定（Ｎｏ）の判断がされた場合、すなわち、計測開始でない場合は、ステップ１４に戻って、計測開始を待つ。

一方、肯定（Ｙｅｓ）の判断がされた場合、すなわち、計測開始が指示された場合には、制御部４０は、発光部２１から光を出射して（ステップ１５）、前眼房１３における眼房水を通過した光の旋光度α_Ｍを計測する（ステップ１６）。次に、制御部４０は、計測した旋光度α_Ｍなどの計測データを算出部６０に送信する。
すると、算出部６０は、計測対象物である眼房水において求めたい光学活性物質の濃度を算出（計測対象物の濃度算出）する（ステップ１７）。
そして、制御部４０は、算出部６０が算出した計測対象物の濃度を受信すると、表示部３０に計測対象物の濃度を表示する（ステップ１８）。

図５のフローチャートでは、例として、眼房水に含まれる求めたい光学活性物質の濃度を算出する方法を説明したが、眼房水の他の特性を計測するように構成してもよい。
また、眼房水に関する特性のみならず、光路２８に存在する角膜等に関する特性を求めるために本実施の形態で説明した構成を応用してもよい。すなわち、眼球１０の外部から光を入射させて、眼球１０に関する特性を求めるものであれば、本実施の形態で説明した構成が適用できる。
なお、本実施の形態では、左目で説明したが、右目に適用してもよい。また、制御部４０と算出部６０とが一体に構成されてもよく、制御部４０と算出部６０とのデータの送受は有線で行っても、無線で行ってもよい。

本実施形態では、上記のように、光学活性物質が含まれる眼房水に対して直線偏光を照射し、眼房水を透過した後に観察される偏光面の回転角（観測旋光度α_Ｍ）を測定することにより、眼房水に含まれる光学活性物質の濃度を算出する。
ここで、眼房水に仮に一つの光学活性物質が含まれる場合に観測される旋光度を旋光度αと表記し、眼房水に複数の光学活性物質が含まれる場合に観測される旋光度を観測旋光度α_Ｍと表記する。この場合、観測旋光度α_Ｍは、含まれるそれぞれの光学活性物質による旋光度αの和となる。

上記では説明を省略したが、本実施形態では、変更機構２９に設けられた波長板の切り替えを行って、前眼房１３に照射される光の偏光状態を順次変更する。そして、測定に使用した光の偏光状態と観測旋光度α_Ｍとを組み合わせた測定データを算出部６０に送信する。
算出部６０は、受信したこの測定データに含まれる各数値を、予め定められた数式に含まれる未知数部分に当てはめて、求めたい光学活性物質の濃度を算出する。そして、算出部６０は、算出したこの濃度を、制御部４０に送信する。そして、制御部４０が、この濃度を表示部３０に表示する。

図６（ａ）、（ｂ）は、変更機構２９を示した図である。
図６（ａ）に示すように、本実施形態の変更機構２９には、光の偏光状態を変更する複数の波長板２９１が設けられている。具体的には、本実施形態の変更機構２９には、波長板２９１として、図中左側に位置する第１波長板２９１Ａと、図中右側に位置する第２波長板２９１Ｂとが設けられている。

ここで、この構成例では、第１波長板２９１Ａの光学軸が０°となっており、また、第２波長板２９１Ｂの光学軸が４５°となっており、第１波長板２９１Ａの光学軸と第２波長板２９１Ｂの光学軸とが異なる状態で、第１波長板２９１Ａおよび第２波長板２９１Ｂは、設けられている。
また、図６（ａ）に示す状態では、入射光の光路上に、第１波長板２９１Ａが位置している。

また、変更機構２９には、図６（ａ）に示すように、図中左右方向に移動するスライド部材２９３が設けられている。第１波長板２９１Ａおよび第２波長板２９１Ｂは、このスライド部材２９３に取り付けられ、スライド部材２９３が図中左右方向に移動すると、第１波長板２９１Ａおよび第２波長板２９１Ｂも図中左右方向に移動する。
さらに、本実施形態では、移動するスライド部材２９３の案内を行う案内部材２９５が設けられている。

本実施形態の変更機構２９では、いわゆるリニア駆動によって、スライド部材２９３の移動が行われる。具体的には、本実施形態では、案内部材２９５の内部に電磁石２９６が設けられ、さらに、スライド部材２９３に永久磁石（付図示）が取り付けられている。そして、本実施形態では電磁石２９６に対する通電制御が、制御部４０（図１参照）によって行われることで、スライド部材２９３が移動する。
図６（ａ）に示す状態から、スライド部材２９３が移動すると、図６（ｂ）に示すように、入射光の光路上に、第２波長板２９１Ｂが位置する。
第１波長板２９１Ａと第２波長板２９１Ｂとを入れ替えることで、眼球に向かう光の偏光状態が変更される。

ここで、本実施形態のように、リニア駆動によって、波長板２９１の移動（波長板２９１の切り替え）を行う場合、ベルト機構などの駆動力伝達機構およびステッピングモータなどの駆動源を用いて波長板２９１を移動させる場合に比べ、変更機構２９の小型化や軽量化を図れる。

また、本実施形態のように、波長板２９１を切り替える構成では、波長板２９１の光学軸を回転させて光の偏光状態を変更する場合（後述）に比べ、偏光状態の変更をより高い精度で行える。
また、本実施形態のように、波長板２９１を切り替える構成では、波長板２９１の光学軸を回転させて光の偏光状態を変更する場合（後述）に比べ、偏光状態の変更をより速やかに行える。

ここで、光の偏光状態の変更は、例えば、図７（変更機構の比較例を示した図）に示すように、ステッピングモータなどのモータＭ１を用い、一枚の波長板２９１を周方向へ回転させることにより行える。
ところで、このように、モータＭ１を用いて波長板２９１を回転させる構成では、波長板２９１の回転精度を確保しにくくなる。この場合、波長板２９１の光学軸が設定したい状態からずれるため、設定したい偏光状態が精度よく得られにくい。

これに対し、図６にて示した本実施形態の構成では、複数の波長板２９１を一方向にスライド移動させて波長板２９１の切り替えを行うものであり、一枚の波長板２９１を周方向に回転させる上記構成に比べ、設定したい偏光状態がより高い精度で得られる。
また、本実施形態の構成のように、複数の波長板２９１を一方向にスライド移動させて波長板２９１の切り替えを行う構成では、一枚の波長板２９１を回転させる上記構成に比べ、偏光状態の変更をより速やかに行える。

本実施形態の光計測装置１の計測対象は、生体であり、計測中に計測対象が動いてしまう。言い換えると、計測対象は、経時変化してしまう。この場合、偏光状態の変更は、１００ｍｓなどの短い時間で行う必要が生じる。
本実施形態のように、複数の波長板２９１を切り替える構成では、波長板２９１の切り替えを短い時間で行える。これに対し、一枚の波長板２９１を回転させる構成では、波長板２９１を回転させている最中に、計測対象が変化してしまうおそれがある。

また、本実施形態のように、液体に含まれる光学活性物質の濃度を測定する場合、光計測装置１にて得られる検出信号が小さくなりやすい。
このような場合、図７に示したように、波長板２９１の光学軸を変化（回転）させる構成では、例えば１mdegオーダーで、波長板２９１の回転制御を行う必要がある。言い換えると、波長板２９１の光学軸の設定を精度よく行う必要が生じ、制御が複雑化するおそれがある。これに対し、本実施形態の構成では、スライド部材２９３をスライド移動させるだけで済み、制御の簡素化を図れる。

図８（ａ）、（ｂ）は、変更機構２９の他の構成例を説明する図である。
図８（ａ）にて示す変更機構２９には、入射光の偏光状態を変更する第１変更部３０１〜第３変更部３０３が設けられている。
この変更機構２９では、変更機構２９に入射する入射光は、第１変更部３０１〜第３変更部３０３の順に通過していく。そして、第１変更部３０１〜第３変更部３０３を入射光が通過することにより、変更機構２９に入射する前の入射光の偏光状態と、変更機構２９を通過した後の入射光の偏光状態とが異なるようになる。

第１変更部３０１〜第３変更部３０３の各々には、上記と同様に、スライド部材２９３が設けられ、この構成例では、３個のスライド部材２９３が設けられている。
スライド部材２９３の各々は、入射光の進行方向と直交（交差）する方向に沿うように配置されている。さらに、３個設けられたスライド部材２９３は、入射光の進行方向において、互いにずらされた状態で配置されている。
以下、本明細書では、第１変更部３０１に設けられたスライド部材２９３を、第１スライド部材２９３Ａと称し、第２変更部３０２に設けられたスライド部材２９３を、第２スライド部材２９３Ｂと称し、第３変更部３０３に設けられたスライド部材２９３を、第３スライド部材２９３Ｃと称する場合がある。

この構成例では、入射光の進行方向において、第１変更部３０１が最も上流側に配置され、第３変更部３０３が最も下流側に配置されている。また、第２変更部３０２は、第１変更部３０１と第３変更部３０３との間に配置されている。

さらに、この構成例でも、第１変更部３０１〜第３変更部３０３の各々に、案内部材２９５が設けられている。
具体的には、第１変更部３０１に設けられた第１スライド部材２９３Ａの案内を行う第１案内部材２９５Ａ、第２変更部３０２に設けられた第２スライド部材２９３Ｂの案内を行う第２案内部材２９５Ｂ、第３変更部３０３に設けられた第３スライド部材２９３Ｃの案内を行う第３案内部材２９５Ｃが設けられている。

さらに、図示は省略するが、上記と同様、第１案内部材２９５Ａ〜第３案内部材２９５Ｃの各々の内部には、電磁石が設けられ、第１スライド部材２９３Ａ〜第３スライド部材２９３Ｃの各々には、永久磁石が設けられている。
この構成例でも、上記と同様、第１スライド部材２９３Ａ〜第３スライド部材２９３Ｃの各々は、リニア駆動によって移動する。

さらに、第１スライド部材２９３Ａには、第１波長板２９１Ｅと第２波長板２９１Ｆの２つの波長板２９１が取り付けられている。第２スライド部材２９３Ｂには、第３波長板２９１Ｇと第４波長板２９１Ｈの２つの波長板２９１が取り付けられている。第３スライド部材２９３Ｃには、第５波長板２９１Ｊと第６波長板２９１Ｋの２つの波長板２９１が取り付けられている。

ここで、この構成例では、第１スライド部材２９３Ａに取り付けられた２つの波長板２９１である、第１波長板２９１Ｅおよび第２波長板２９１Ｆは、位相差がπ／４の波長板である。さらに、第１波長板２９１Ｅ、第２波長板２９１Ｆの２つの波長板２９１は、図８（ｂ）の符号８Ａで示す欄に記載されているように、光学軸が互いに２２．５°異なる状態で配置されている。

また、第２スライド部材２９３Ｂに取り付けられた２つの波長板２９１である、第３波長板２９１Ｇ、第４波長板２９１Ｈは、位相差がπ／２の波長板である。
さらに、第３波長板２９１Ｇ、第４波長板２９１Ｈの２つの波長板２９１は、符号８Ａで示す欄に記載されているように、光学軸が互いに４５°異なるように配置されている。

また、第３スライド部材２９３Ｃに取り付けられた２つの波長板２９１である、第５波長板２９１Ｊ、第６波長板２９１Ｋは、位相差がπ／４の波長板である。
さらに、第５波長板２９１Ｊ、第６波長板２９１Ｋの２つの波長板２９１は、符号８Ａで示す欄に記載されているように、光学軸が互いに３０°異なるように配置されている。

図８（ｂ）の符号８Ｂで示す欄は、変更機構２９に入射する前の入射光の偏光状態（ストークスパラメータ）の一例を示している。
図８（ｂ）の符号８Ａで示す欄は、変更機構２９の状態を示している。本実施形態では、第１変更部３０１〜第３変更部３０３の各々が、２通りの状態をとれるようになっており、変更機構２９の全体では、状態１〜状態８の、８通りの状態をとれるようになっている。

図８（ｂ）の符号８Ｃで示す欄は、変更機構２９を通過した後の入射光の偏光状態（ストークスパラメータ）を示している。本実施形態では、上記のとおり、変更機構２９が８通りの状態をとれるようになっており、これにより、変更機構２９を通過した後の入射光の偏光状態も８通りとなる。

なお、図８に示す構成例では、第１変更部３０１〜第３変更部３０３の各々が何れの状態にあったとしても、入射光が通過していく波長板２９１の数が変化しないようになっている。具体的には、第１変更部３０１〜第３変更部３０３の各々が何れの状態にあったとしても、入射光が通過していく波長板２９１の数は、一定の数である３となっている。

ここで、例えば、入射光が通過していく波長板２９１の数が２や４となる場合があるなど、変更機構２９の状態によって波長板２９１の数が変化する場合、変更機構２９を通過した後の入射光の出力が変化する。この場合、光学活性物質の濃度の測定精度に影響を与える。これに対し、本実施形態のように、入射光が通過していく波長板２９１の数が変化しない場合、光学活性物質の濃度の測定精度を保ちやすくなる。

図９は、変更機構２９の他の構成例を示した図である。
この構成例では、回転中心Ｃを中心に回転する円盤状の回転部材５００が設けられている。そして、この構成例では、この回転部材５００に、光学軸が互いに異なるように配置された複数の波長板２９１が取り付けられている。さらに、回転部材５００を回転させる駆動源の一例である駆動モータＭ２が設けられている。

この構成例では、入射光の偏光状態を変更する場合、駆動モータＭ２を駆動して、回転部材５００を回転させる。これにより、上記と同様、波長板２９１の切り替えが行われ、変更機構２９を通過後の入射光の変更状態が、変更機構２９を通過前の入射光の偏光状態とは異なるようになる。

なお、回転部材５００を回転させる場合、波長板２９１自体を回転させる場合（図７参照）と同様に、位置決め誤差（回転部材５００の回転停止位置についての誤差）が生じる。しかしながら、本構成例のように、波長板２９１が取り付けられた回転部材５００を回転させる構成では、波長板２９１自体を回転させる場合に比べ、位置決め誤差は小さくなる。
言い換えると、回転部材５００を回転させる構成でも、位置決め誤差に起因して、波長板２９１が回転してしまう。しかしながら、このときの回転角度は、波長板２９１自体を回転させる場合に比べて小さくなる。

なお、図８（ａ）にて示した構成例と同様に、波長板２９１が複数設置された複数の回転部材５００を、入射光の進行方向に互いにずらして設置してもよく、この場合、図８にて示した構成例と同様に、３以上の偏光状態を生じさせられるようになる。

１…光計測装置、１０…眼球、１３…前眼房、２２…偏光子、２７…受光部、２９…変更機構、２９１…波長板、２９３…スライド部材、５００…回転部材

Claims

被計測者の眼球の前眼房に照射される光の偏光制御を行う偏光手段と、
前記偏光手段により偏光された光の偏光状態を変更する複数の波長板を備え、用いる当該波長板を切り替えることで、前記前眼房に照射される光の偏光状態を変更する変更手段と、
前記前眼房からの光を受光する受光部と、
を備える光計測装置。
前記複数の波長板の各々は、光学軸が互いに異なる状態で配置されている請求項１に記載の光計測装置。
前記複数の波長板は、スライド移動を行うスライド部材に取り付けられ、
前記変更手段は、前記スライド部材を移動させて、用いる前記波長板の切り替えを行う請求項１に記載の光計測装置。
前記スライド部材は、リニア駆動によって移動を行う請求項３に記載の光計測装置。
前記複数の波長板が取り付けられた前記スライド部材は、複数設けられるとともに、複数の当該スライド部材は、前記変更手段に入射する光の進行方向において、互いにずらされた状態で配置されている請求項３に記載の光計測装置。
前記複数の波長板は、回転部材に取り付けられ、
前記変更手段は、前記回転部材を回転させて、用いる前記波長板の切り替えを行う請求項１に記載の光計測装置。
前記複数の波長板が取り付けられた前記回転部材は、複数設けられるとともに、複数の当該回転部材は、前記変更手段に入射する光の進行方向において、互いにずらされた状態で配置されている請求項６に記載の光計測装置。