JP5239545B2 - Glucose concentration measuring device, optical device, ring-shaped light beam forming device, and glucose concentration measuring method - Google Patents

Glucose concentration measuring device, optical device, ring-shaped light beam forming device, and glucose concentration measuring method Download PDF

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この発明は、グルコース濃度測定装置、このグルコース濃度測定装置に用いられる光学装置、この光学装置に用いられるリング状光束形成装置、およびグルコース濃度測定方法に関する。   The present invention relates to a glucose concentration measuring device, an optical device used in the glucose concentration measuring device, a ring-shaped light beam forming device used in the optical device, and a glucose concentration measuring method.

「血液中のグルコース濃度」は、個人により平均レベルは異なるが、特に糖尿病疾患に対する投薬の要否を決定する重要な指標値となっている。グルコース濃度は、食餌、運動、疾患の併発等により「短時間の間に大きく変動する特性」を有しており、血中グルコース濃度の急激な上昇によって投薬に緊急を要する場合も少なくない。   The “glucose concentration in the blood” is an important index value for determining the necessity of medication particularly for diabetic diseases, although the average level varies depending on the individual. The glucose concentration has “characteristics that fluctuate greatly in a short period of time” due to diet, exercise, disease, etc., and urgent administration is often required due to a rapid increase in blood glucose concentration.

近時「人の眼球における角膜と水晶体との間にある前眼房を満たす前眼房内媒質のグルコース濃度」が、個人差はあるが「血中グルコース濃度と極めて高い相関関係」を有することが知られている。   Recently, the “glucose concentration of the anterior chamber that fills the anterior chamber between the cornea and the lens in the human eyeball” has an “very high correlation with blood glucose concentration” although there are individual differences. It has been known.

さらに「前眼房内媒質のグルコース濃度と前眼房内媒質の屈折率との間に極めて高い相関がある」との知見に基づき、前眼房内媒質の屈折率を測定することにより「前眼房内媒質のグルコース濃度を非侵襲的に測定」することが提案されている(特許文献1)。   Furthermore, based on the finding that “the glucose concentration in the anterior chamber medium and the refractive index of the anterior chamber medium have a very high correlation”, the refractive index of the anterior chamber medium is It has been proposed to non-invasively measure the glucose concentration of the intraocular medium (Patent Document 1).

特許文献1に「第5のグルコース濃度測定方法を実施するための第5のグルコース濃度測定装置の一実施形態」として記載されたものは、共焦点光学系の利用により「特定波長の単一光源のみでグルコース濃度測定を可能にしたもの」である。   Patent Document 1 describes as “one embodiment of a fifth glucose concentration measuring device for carrying out the fifth glucose concentration measuring method” by using a confocal optical system “single light source of a specific wavelength” It is possible to measure the glucose concentration only by "."

特開平11−239567号公報JP 11-239567 A

眼球には、周知の如く、外部から内部に向って「角膜、前眼房、水晶体、硝子体」が順に配置し、硝子体の最奥部に網膜が存在する。
特許文献1のグルコース濃度測定方式で前眼房材質の屈折率を求める場合、集光光束を角膜と前眼房との境界面、前眼房と水晶体との境界面上に順次に集光させて、前眼房の光学的厚さを検出するが「集光光束が集光している境界面」以外の面(角膜表面や水晶体と硝子体との境界面等)からの反射光が測定ノイズとして作用しやすい。
As is well known, in the eyeball, “cornea, anterior chamber, lens, and vitreous body” are arranged in order from the outside to the inside, and the retina is present in the innermost part of the vitreous body.
When the refractive index of the anterior chamber material is obtained by the glucose concentration measurement method of Patent Document 1, the condensed light beam is sequentially condensed on the boundary surface between the cornea and the anterior chamber and the boundary surface between the anterior chamber and the crystalline lens. In addition, the optical thickness of the anterior chamber is detected, but the reflected light from surfaces other than the “boundary surface where the condensed light beam is focused” (such as the corneal surface or the boundary surface between the crystalline lens and the vitreous body) is measured. It is easy to act as noise.

この発明は、グルコース濃度測定において、測定ノイズを有効に軽減もしくは防止し、測定精度を高めることを課題とする。   An object of the present invention is to effectively reduce or prevent measurement noise and improve measurement accuracy in glucose concentration measurement.

この発明のグルコース濃度測定装置は「眼球における前眼房の光学的厚さを光学的方法により検出し、検出された光学的厚さに基づき前眼房内媒質の屈折率を演算し、演算された屈折率を用い、予め設定された屈折率とグルコース濃度の対応関係に基づき、前眼房内媒質のグルコース濃度を演算算出する装置であって、光学装置および演算手段を有する。   The glucose concentration measuring apparatus according to the present invention is “calculated by detecting the optical thickness of the anterior chamber in the eyeball by an optical method and calculating the refractive index of the anterior chamber medium based on the detected optical thickness. A device that calculates and calculates the glucose concentration of the anterior chamber medium based on a correspondence relationship between a refractive index and a glucose concentration that is set in advance, and includes an optical device and a calculation means.

なお「前眼房内媒質」は前眼房内部を満たす液状の媒質であり、「眼房水」とも呼ばれている。   The “anterior chamber medium” is a liquid medium that fills the interior of the anterior chamber and is also called “aqueous humor”.

「光学装置」は、眼球の前眼房の光学的厚さを光学的に検出する装置である。
「演算手段」は、光学装置により検出される前記光学的厚さに基づき前眼房内媒質の屈折率を演算し、演算された屈折率に対応する前記前眼房内媒質のグルコース濃度を演算する機能を有する。
An “optical device” is a device that optically detects the optical thickness of the anterior chamber of the eyeball.
“Calculation means” calculates the refractive index of the anterior chamber medium based on the optical thickness detected by the optical device, and calculates the glucose concentration of the anterior chamber medium corresponding to the calculated refractive index. Has the function of

光学装置は、具体的には、照明用光源、コリメートレンズ、集光レンズ、光検出器、光路分離手段、検出レンズ、ピンホール板、集光位置変位手段、リング状光束形成手段を有する。   Specifically, the optical device includes an illumination light source, a collimating lens, a condensing lens, a photodetector, an optical path separation unit, a detection lens, a pinhole plate, a condensing position displacement unit, and a ring-shaped light beam forming unit.

「照明用光源」は、照明光を放射する光源でレーザ光源である。従って、照明用光源からは「レーザ光」が放射される。
照明用光源としては公知の各種のレーザ光源を用いることができるが、小型で低コストであることから「半導体レーザ」は好適なものの一つである。他のレーザ光源として面発光型レーザ(VCSEL)も好適である。
照明用光源がレーザ光源であることから、放射されるレーザ光は実質的な「直線偏光状態」である。
The “illumination light source” is a laser light source that emits illumination light. Therefore, “laser light” is emitted from the illumination light source.
Various known laser light sources can be used as the illumination light source. However, the “semiconductor laser” is one suitable because of its small size and low cost. A surface emitting laser (VCSEL) is also suitable as another laser light source.
Since the illumination light source is a laser light source, the emitted laser light is in a substantially “linear polarization state”.

「コリメートレンズ」は、照明用光源から放射されるレーザ光束を平行光束化する。このように平行光束化されたレーザ光束を「照明用光束」と呼ぶ。
照明用光束は、その全てが照明に用いられるのではなく、後述のように「少なくとも光束中心部を除かれた残り」が照明に用いられる。
The “collimating lens” converts a laser beam emitted from the illumination light source into a parallel beam. The laser beam converted into a parallel beam in this way is referred to as an “illumination beam”.
Not all of the illumination light beam is used for illumination, but as described later, “at least the remainder from which the central portion of the light beam is removed” is used for illumination.

「集光レンズ」は、コリメートレンズにより平行光束化された照明用光束を、眼球に向って集光する集光光束に変換する。
「光検出器」は、照明用光束を照射された眼球から集光レンズを介して戻る測定光束を受光して電気信号に変換する。「測定光束」は、眼球の角膜表面や内部の境界面で反射されて集光レンズを逆向きに透過した光である。
The “condensing lens” converts the illumination light beam converted into a parallel light beam by the collimating lens into a condensed light beam that is condensed toward the eyeball.
The “photodetector” receives the measurement light beam returned from the eyeball irradiated with the illumination light beam via the condenser lens and converts it into an electrical signal. The “measurement light beam” is light that is reflected by the cornea surface of the eyeball or an internal boundary surface and passes through the condenser lens in the reverse direction.

光検出器としては従来から広く知られた各種の受光素子を用いることができる。   As the photodetector, various types of light receiving elements that have been widely known can be used.

「光路分離手段」は、測定光束を「照明用光束の光路から光検出器側へ分離」する手段であり、半透鏡や各種ビームスプリッタを適宜に用いることができる。光路分離手段は従って、コリメートレンズから集光レンズへ向う照明用光束の光路上に配置される。   The “optical path separating means” is means for “separating the measurement light beam from the light path of the illumination light beam to the photodetector side”, and a semi-transparent mirror and various beam splitters can be used as appropriate. Therefore, the optical path separating means is arranged on the optical path of the illumination light beam from the collimating lens to the condenser lens.

「検出レンズ」は、光路分離手段により分離された測定光束を、光検出器の受光面近傍に向けて集光させるレンズである。
「ピンホール板」は、光検出器の受光面近傍の所定位置に(固定的に)配置される。
The “detection lens” is a lens that condenses the measurement light beam separated by the optical path separation unit toward the vicinity of the light receiving surface of the photodetector.
The “pinhole plate” is (fixed) disposed at a predetermined position near the light receiving surface of the photodetector.

即ち、ピンホール板は「集光レンズによる照明用光束の集光位置」を物点とするとき、集光レンズと検出レンズとによる「物点に対する像点」位置に、所定開口径のピンホールを有する。   That is, the pinhole plate has a pinhole with a predetermined aperture at the “image point with respect to the object point” by the condensing lens and the detection lens when the “condensing position of the illumination light beam by the condensing lens” is an object point. Have

「集光位置変位手段」は、集光レンズによる照明用光束の集光位置を、集光レンズの光軸方向に変位させる手段である。
「リング状光束形成手段」は、コリメートレンズと集光レンズとの間の光路上に配置され、コリメートレンズにより平行光束化された照明用光束の断面形状を「リング状に整形してリング状照明光束とする」手段である。
“Condensing position displacing means” is means for displacing the condensing position of the illumination light beam by the condensing lens in the optical axis direction of the condensing lens.
The “ring-shaped light beam forming means” is arranged on the optical path between the collimating lens and the condensing lens, and the cross-sectional shape of the illumination light beam converted into a parallel light beam by the collimating lens is shaped into a ring shape to form a ring-shaped illumination. It is a means to make a luminous flux.

「照明用光束の断面形状」は、コリメートレンズにより平行光束化された照明用光束の伝搬方向(コリメートレンズの光軸方向)に直交する仮想的な平面による光束の断面形状である。   The “cross-sectional shape of the illumination light beam” is a cross-sectional shape of the light beam by an imaginary plane orthogonal to the propagation direction of the illumination light beam converted into a parallel light beam by the collimator lens (the optical axis direction of the collimator lens).

コリメートレンズにより平行光束化された照明用光束の断面形状は一般に「円形状もしくは楕円形状」である。そして、このような断面形状をもつ照明用光束が、その断面形状をリング状、即ち「円環状あるいは楕円環状」に変換されて照明に供されるのである。   The cross-sectional shape of the illumination light beam converted into a parallel light beam by the collimator lens is generally “circular or elliptical”. Then, the illumination light beam having such a cross-sectional shape is converted into a ring shape, that is, an “annular or elliptical ring”, and used for illumination.

「演算手段」は、前眼房基礎データおよび「前眼房内媒質の屈折率とグルコース濃度との対応関係」についてのデータを設定可能であり、照明用光束が、前眼房の前側境界面および後側境界面に集光するときの「集光位置の変位量」として検出される「前眼房の光学的厚さ」に基づき房媒質の屈折率を演算し、さらに、演算された屈折率に基づき「前眼房内媒質のグルコース濃度」を演算する機能を有する。 The “calculation means” can set the data on the anterior chamber basic data and the “correspondence relationship between the refractive index of the medium in the anterior chamber and the glucose concentration”, and the illumination light beam is the front boundary surface of the anterior chamber. And the refractive index of the chamber medium is calculated based on the “optical thickness of the anterior chamber” detected as the “displacement amount of the condensing position” when condensing on the rear boundary surface, and the calculated refraction Based on the rate, it has a function of calculating the “glucose concentration in the anterior chamber medium”.

「前眼房基礎データ」は、グルコース測定装置を使用する使用者(グルコース濃度を測定される被測定者)の個人データであり、予め測定された「前眼房の厚さ」と前眼房内媒質の「基準的な屈折率」である。「前眼房の厚さ」は実質的に一定である。   “Anterior chamber basic data” is personal data of a user who uses the glucose measuring device (a person to be measured for glucose concentration), and the “anterior chamber thickness” and the anterior chamber measured in advance. This is the “standard refractive index” of the inner medium. “Anterior chamber thickness” is substantially constant.

「前眼房内媒質の屈折率とグルコース濃度との対応関係」は、基本的には被測定者における両者の対応関係であるが、例えば、特許文献1に記載された関係:
n=1.33322+1.6×10−6×G (n:前眼房内媒質の、G:グルコース濃度(mg/dl)。)
を用いることができる。
The “correspondence between the refractive index of the anterior chamber medium and the glucose concentration” is basically the correspondence between both in the measurement subject. For example, the relationship described in Patent Document 1:
n = 1.333322 + 1.6 × 10 −6 × G (n: G: glucose concentration (mg / dl) of anterior chamber medium)
Can be used.

「前眼房の前側境界面(以下、単に「前側境界面」と言う)」は、前眼房と角膜との境界面を謂う。
「前眼房の後側境界面(以下、単に「後側境界面」と言う。)」は、前眼房と水晶体との境界面を言う。
また、角膜の空気との境界面は前述の如く「角膜表面」と呼び、水晶体と硝子体との境界面は「水晶体後側境界面」と呼ぶことにする。
“Anterior boundary surface of the anterior chamber (hereinafter, simply referred to as“ anterior boundary surface ”) refers to a boundary surface between the anterior chamber and the cornea.
The “rear interface of the anterior chamber (hereinafter simply referred to as“ rear interface ”) refers to the interface between the anterior chamber and the crystalline lens.
The boundary surface between the cornea and the air is referred to as the “corneal surface” as described above, and the boundary surface between the crystalline lens and the vitreous body is referred to as the “rear lens boundary surface”.

「前眼房内媒質のグルコース濃度」は、前眼房を満たしている前眼房内媒質に含まれるグルコースの濃度である。前述の如く、このグルコース濃度は血中グルコース濃度と高い相関を有する。   The “glucose concentration in the anterior chamber medium” is the concentration of glucose contained in the anterior chamber medium filling the anterior chamber. As described above, this glucose concentration has a high correlation with the blood glucose concentration.

「リング状光束形成手段」は、測定用光束が眼球における1つの境界面(上記「角膜表面」、「前側境界面」、「後側境界面」、「水晶体後側境界面」)に集光されるとき、他の境界面により反射された戻り光が「ピンホール板上に形成するリング像」の内径が、ピンホールの開口径以上となるように、リング状照明光束の内径(リング状照明光束の「リング状の断面形状」の内径)を規制する機能を有する。   The “ring-shaped light beam forming means” focuses the measurement light beam on one boundary surface (the “corneal surface”, “front boundary surface”, “rear boundary surface”, “rear lens boundary surface”) of the eyeball. The inner diameter of the ring-shaped illumination light beam (ring-shaped) so that the inner diameter of the “ring image formed on the pinhole plate” is equal to or larger than the opening diameter of the pinhole. It has the function of regulating the “inner diameter of the“ ring-shaped cross-section ”” of the illumination light beam.

集光レンズによる集光光束は「眼球に向って集束しつつ入射する」ので、例えば、照明用光束が、角膜表面に集光しているときは、前側境界面、後側境界面、水晶体後側境界面を照射する光は発散性であり、これらの境界面上をリング状に照射する。   Condensed light from the condensing lens is “incident while converging toward the eyeball.” For example, when the illumination light is focused on the corneal surface, the front boundary surface, the rear boundary surface, and the back of the lens The light that irradiates the side boundary surfaces is divergent, and these boundary surfaces are irradiated in a ring shape.

角膜、前眼房、水晶体、硝子体はそれぞれ屈折率の異なる媒質で構成されているので、上記境界面では屈折率が不連続に変化しており、従ってこれら境界面で反射が生じる。   Since the cornea, the anterior chamber, the crystalline lens, and the vitreous body are composed of media having different refractive indexes, the refractive index changes discontinuously at the boundary surface, and thus reflection occurs at these boundary surfaces.

このとき、角膜表面を照射する光は角膜表面に集光しているので、角膜表面からの反射光は「集光位置」を物点とし、集光レンズと検出レンズとの作用により、ピンホール板のピンホール位置に集光する。このピンホール位置への集光光束のビームウエスト径を、ピンホールの開口径より大きくとれば、角膜表面からの反射光(測定光束)はもれなく光検出器の受光面に入射する。   At this time, the light that irradiates the corneal surface is focused on the corneal surface, so the reflected light from the corneal surface has the “condensing position” as an object point, and the pinhole is caused by the action of the condensing lens and the detection lens Condensed at the pinhole position of the plate. If the beam waist diameter of the condensed light beam at the pinhole position is larger than the opening diameter of the pinhole, the reflected light (measurement light beam) from the corneal surface is incident on the light receiving surface of the photodetector.

上記各境界面の「リング状に照射された部分」からの反射光は、集光レンズと検出レンズとによりピンホール板の近傍に「リング状の像(リング像)」を結像するが、その結像位置はピンホール板とは「ずれている」ため、ピンホール板上では「若干ぼけた状態」になる。   The reflected light from the “ring-irradiated portion” of each boundary surface forms a “ring-shaped image (ring image)” in the vicinity of the pinhole plate by the condenser lens and the detection lens. Since the image forming position is “deviation” from the pinhole plate, it is “slightly blurred” on the pinhole plate.

また、集光レンズによる集光光束が前側境界面に集光する状態では、角膜表面は集束途上の光束によりリング状に照射され、後側境界面、水晶体後側境界面は発散状態の光束によりリング状に照射される。
前側境界面からの反射光は、ピンホールの位置に集光する。角膜表面、後側境界面、水晶体後側境界面の「リング状の照射部分からの反射光」は、やはり、ピンホール板上に若干ぼけた「リング状」部分を照射する。
Also, in the state where the condensed light beam from the condensing lens is focused on the front boundary surface, the corneal surface is irradiated in a ring shape by the light beam during focusing, and the rear boundary surface and the rear boundary surface of the lens are diverged. Irradiated in a ring shape.
The reflected light from the front boundary surface is collected at the pinhole position. The “reflected light from the ring-shaped irradiated portion” on the corneal surface, the rear boundary surface, and the rear surface boundary surface of the lens again irradiates the “ring-shaped” portion slightly blurred on the pinhole plate.

同様に、集光レンズによる集光光束が「後側境界面に集光する状態」では、角膜表面と前側境界面は集束途上の光束によりリング状に照射され、水晶体後側境界面は発散状態の光束によりリング状に照射される。
後側境界面からの反射光はピンホールの位置に集光する。角膜表面、前側境界面、水晶体後側境界面の「リング状の照射部分からの反射光」は、やはり、ピンホール板を若干ぼけた「リング状」に照射する。
Similarly, in a state in which the condensed light beam from the condenser lens is “condensed on the rear boundary surface”, the corneal surface and the front boundary surface are irradiated in a ring shape by the light beam during focusing, and the rear boundary surface of the crystalline lens is in a divergent state. It is irradiated in a ring shape with the luminous flux.
The reflected light from the rear boundary surface is condensed at the pinhole position. The “reflected light from the ring-shaped irradiated portion” on the corneal surface, the front boundary surface, and the rear surface boundary surface of the lens is also irradiated in a “ring shape” slightly blurred from the pinhole plate.

「水晶体後側境界面に集光光束が集光する」ときは、角膜表面、前側境界面、後側境界面は何れも集束途上の光束によりリング状に照射され、これらの照射部分からの反射光は、ピンホール板上の「若干ぼけたリング状部分(リング像)」を照射する。水晶体後側境界面での反射光はピンホール位置に集光する。   When the condensed light beam is focused on the lens rear boundary surface, the cornea surface, the front boundary surface, and the rear boundary surface are all irradiated in a ring shape by the light beam during focusing, and reflected from these irradiated portions The light irradiates a “slightly blurred ring-shaped portion (ring image)” on the pinhole plate. The reflected light at the rear boundary surface of the crystalline lens is collected at the pinhole position.

従って、ピンホールの開口径が「ピンホール位置に集光する光束のビームウエスト」よりも大きく、ピンホール板上に生成される「リング状に照射される部分(リング像)のうちで最小のものの内径」よりも小さければ、集光光束が集光している「角膜表面や他の境界面」からの各反射光を適正にピンホールを通して光検出器に導き得るとともに、「集光光束が集光することなくリング状に照射している面」からの反射光はピンホール板により、光検出器に対して有効に遮断され測定に対するノイズ光となることがない。   Therefore, the opening diameter of the pinhole is larger than the “beam waist of the light beam condensed at the pinhole position” and is the smallest among the “ring-shaped irradiated portions (ring images) generated on the pinhole plate”. If it is smaller than the "inner diameter of the object", each reflected light from the "corneal surface or other boundary surface" where the condensed light beam is condensed can be properly guided to the photodetector through the pinhole, and Reflected light from the “surface irradiated in a ring shape without condensing” is effectively blocked by the pinhole plate to the photodetector and does not become noise light for measurement.

上記請求項1や後述する請求項2、3記載のグルコース濃度測定装置に用いられる「集光位置変位手段」は、集光レンズをその光軸方向へ変位させるレンズ変位装置であることができる(請求項4)。
集光位置変位手段としてはまた、上記光学装置の「照明用光源、コリメートレンズ、集光レンズ、光検出器、光路分離手段、検出レンズ、ピンホール板、リング状光束形成手段」を一体的に構成し、これらを一体として集光レンズの光軸方向へ変位させる変位手段として構成しても良い。
The “condensing position displacing means” used in the glucose concentration measuring device according to claim 1 or claims 2 and 3 described later can be a lens displacing device that displaces the condensing lens in the optical axis direction ( Claim 4 ).
As the condensing position displacement means, the “illumination light source, collimating lens, condensing lens, light detector, optical path separating means, detection lens, pinhole plate, ring-shaped light beam forming means” of the above-mentioned optical device are integrated. It may be configured as a displacement means that integrally displaces them in the optical axis direction of the condenser lens.

請求項1や後述する請求項2記載のグルコース濃度測定装置はまた「集光レンズと、光路分離手段の光路分離位置との間」に1/4波長板を有し、光路分離位置と1/4波長板との間に、リング状光束形成手段を配置した構成である。The glucose concentration measuring apparatus according to claim 1 or claim 2 described later also includes a quarter-wave plate “between the condenser lens and the optical path separating position of the optical path separating means”, and the optical path separating position 1 / A ring-shaped light beam forming means is arranged between the four-wavelength plate.

「光路分離位置」は、測定光束の光路が、照明光束用の光路から分離する位置である。 The “optical path separation position” is a position where the optical path of the measurement light beam is separated from the optical path for the illumination light beam.

請求項1記載のグルコース濃度測定装置では、リング状光束形成手段は「コリメートレンズにより平行光束化された照明用光束の少なくとも光束中心部を遮光し、眼球から集光レンズと1/4波長板とを介して戻る測定光束を、そのまま光路分離位置側へ透過させる偏光選択型の遮光板」である。
請求項2記載のグルコース濃度測定装置では、リング状光束形成手段は「コリメートレンズにより平行光束化された照明用光束の少なくとも光束中心部を回折させて照明用光束から除去し、眼球から集光レンズと1/4波長板とを介して戻る測定光束をそのまま光路分離位置側へ透過させる偏光選択型の回折素子」である。
In the glucose concentration measuring apparatus according to claim 1, the ring-shaped light beam forming means “shields at least the light beam central portion of the illumination light beam converted into a parallel light beam by the collimating lens, and collects the condensing lens, the quarter-wave plate, and the like from the eyeball. Is a polarization-selective light-shielding plate that transmits the measurement light beam returning through the light path to the optical path separation position side as it is.
3. The glucose concentration measuring apparatus according to claim 2, wherein the ring-shaped light beam forming means “diffracts at least the light beam central portion of the illumination light beam converted into a parallel light beam by the collimating lens and removes it from the illumination light beam, and collects the light from the eyeball. And a polarization-selective diffractive element that transmits the measurement light beam returning through the ¼ wavelength plate to the optical path separation position side as it is.

参考例として「リング状光束形成手段」を、コリメートレンズにより平行光束化された照明用光束の「少なくとも光束中心部を回折させて前記照明用光束から除去する回折素子」とすることも考えられる。 As a reference example, it is conceivable that the “ring-shaped light beam forming means” is a “diffractive element that diffracts at least the central part of the light beam and removes it from the illumination light beam” of the illumination light beam that is collimated by a collimator lens .

請求項3記載のグルコース濃度測定装置における「リング状光束形成手段」は、コリメートレンズにより平行光束化された照明用光束の光束断面形状を「リング状の発散光」に変換する第1の光学素子と、リング状の発散光に変換された光束を「リング状の光束断面を持つ平行光束」に変換する第2の光学素子とを有するThe “ring-shaped light beam forming means” in the glucose concentration measuring apparatus according to claim 3 is a first optical element that converts a cross-sectional shape of a light beam for illumination that has been converted into a parallel light beam by a collimating lens into a “ring-shaped divergent light”. When, and a second optical element for converting the light beam that has been converted into a ring-shaped divergent light "parallel beam having a ring-shaped light flux cross-section."

上記請求項1〜4の任意の1に記載のグルコース濃度測定装置は、集光レンズの眼球側に「照明用光束の波長の光は透過させるバンドパスフィルタ」を有することができる(請求項5)。
「バンドパスフィルタ」は、測定に対して外乱となる外部光を有効に除去できるものであればよく、照明用光束の光を含む波長帯域の光を適宜に通過させるものであればよい。
Glucose concentration measuring apparatus according to any one of the preceding claims 1 to 4, may have a "band-pass filters light of a wavelength of the illumination light flux is transmitted" to the eyeball side of the condenser lens (claim 5 ).
The “band-pass filter” may be any filter that can effectively remove external light that causes disturbance to the measurement, and may be any filter that appropriately passes light in a wavelength band including the illumination light beam.

請求項5記載のグルコース濃度測定装置は、照明用光源とバンドパスフィルタの何れかが「光路を偏向させる偏向ミラー」を備えることができる(請求項6)。 In the glucose concentration measuring apparatus according to claim 5 , any one of the light source for illumination and the band pass filter may include a “deflection mirror for deflecting the optical path” (claim 6).

この発明の「光学装置」は、上記請求項1〜6の任意の1に記載のグルコース濃度測定装置に用いられる光学装置である(請求項7)。 The “optical device” of the present invention is an optical device used in the glucose concentration measuring device according to any one of claims 1 to 6 ( claim 7 ).

また、請求項8記載の「リング状光束形成装置」は、上記請求項1〜6の任意の1に記載のグルコース濃度測定装置にリング状光束形成手段として用いられるリング状光束形成装置である。 An “ring-shaped light beam forming device ” according to claim 8 is a ring-shaped light beam forming device used as a ring-shaped light beam forming unit in the glucose concentration measuring device according to any one of claims 1 to 6 .

請求項9記載のグルコース濃度測定方法は、上記請求項1〜6の任意の1に記載のグルコース濃度測定装置を用いるグルコース濃度測定方法である。 A glucose concentration measuring method according to claim 9 is a glucose concentration measuring method using the glucose concentration measuring device according to any one of claims 1 to 6 .

以上に説明したように、この発明によればグルコース測定装置における測定ノイズを有効に軽減させ、もしくは防止させることができ、グルコース濃度を精度良く測定できる。   As described above, according to the present invention, measurement noise in the glucose measuring device can be effectively reduced or prevented, and the glucose concentration can be measured with high accuracy.

また、後述する実施の形態のようにこの発明のグルコース測定装置は小型に形成でき、携帯を容易とすることができる。   Further, the glucose measuring device of the present invention can be formed in a small size as in the embodiments described later, and can be easily carried.

以下、実施の形態を説明する。
図1はグルコース濃度測定装置と測定を説明するための図である。
図1(a)において、符号11は照明用光源、符号12はコリメータレンズ、符号13は遮光板、符号14は偏光ビームスプリッタ、符号15は1/4波長板、符号16は集光レンズ、符号17は眼球、符号18は検出レンズ、符号19はピンホール板、符号20は光検出器、符号21は外光カットフィルタ、符号22は変位手段、符号23は制御・演算表示手段を示す。
Hereinafter, embodiments will be described.
FIG. 1 is a diagram for explaining a glucose concentration measuring apparatus and measurement .
In FIG. 1A, reference numeral 11 denotes a light source for illumination, reference numeral 12 denotes a collimator lens, reference numeral 13 denotes a light shielding plate, reference numeral 14 denotes a polarizing beam splitter, reference numeral 15 denotes a quarter-wave plate, reference numeral 16 denotes a condensing lens, reference numeral Reference numeral 17 denotes an eyeball, reference numeral 18 denotes a detection lens, reference numeral 19 denotes a pinhole plate, reference numeral 20 denotes a photodetector, reference numeral 21 denotes an external light cut filter, reference numeral 22 denotes a displacement means, and reference numeral 23 denotes a control / calculation display means.

照明用光源11はレーザ光源で、この例においては「端面発光型の半導体レーザ」が用いられている。放射される光は赤外領域の「不可視光領域(例えば、波長:850nm)のレーザ光」で不可視光であるので、これを眼球に照射しても「瞳が閉じる」こともないので、適正な測定を行なうことができる。   The illumination light source 11 is a laser light source, and in this example, an “edge-emitting semiconductor laser” is used. The emitted light is “invisible light region (for example, wavelength: 850 nm) laser light” in the infrared region and is invisible light, so even if this is irradiated to the eyeball, it does not “close the pupil”. Measurement can be performed.

照明用光源11から放射されたレーザ光は、コリメートレンズ12により平行光に変換されて照明用光束LAとなり、照明用光束LAの主光線に直交するように配置された遮光板13を通過する。   The laser light emitted from the illumination light source 11 is converted into parallel light by the collimator lens 12 to become the illumination light beam LA, and passes through the light shielding plate 13 disposed so as to be orthogonal to the principal ray of the illumination light beam LA.

遮光板13は「コリメートレンズ12により平行光束化された照明用光束LAの断面形状をリング状に整形してリング状照明光束LBとするリング状光束形成手段」を構成するものである。   The light shielding plate 13 constitutes “a ring-shaped light beam forming means that shapes the cross-sectional shape of the illumination light beam LA converted into a parallel light beam by the collimator lens 12 into a ring shape to obtain a ring-shaped illumination light beam LB”.

即ち、遮光板13は、透明な平行平板の片面に「例えば、金属蒸着等による遮光パターン」が形成されたものであり、図1(c)に示すように、円環状の光透過部13aと遮光部13b、13cとを有している。遮光部13b、13cによる遮光は吸収により行なっても良いし反射により行なっても良い。   That is, the light shielding plate 13 is formed by forming a “light shielding pattern by metal vapor deposition, etc.” on one side of a transparent parallel flat plate, and as shown in FIG. It has light shielding parts 13b and 13c. Light shielding by the light shielding portions 13b and 13c may be performed by absorption or reflection.

従って図1(d)に示すように、照明用光束LAが遮光板13を通過すると、通過した光束は「光束断面形状LB1がリング状」であるリング状照明光束LBとなる。遮光板13の円環状の光透過部13aの中心は、照明用光束LAの主光線の位置と合致する。   Therefore, as shown in FIG. 1D, when the illumination light beam LA passes through the light shielding plate 13, the passed light beam becomes a ring-shaped illumination light beam LB whose “beam cross-sectional shape LB1 is ring-shaped”. The center of the annular light transmitting portion 13a of the light shielding plate 13 coincides with the position of the principal ray of the illumination light beam LA.

即ち、遮光板13は「コリメートレンズ12により平行光束化された照明用光束LAの少なくとも光束中心部」を遮光する。   In other words, the light shielding plate 13 shields “at least the light flux central portion of the illumination light beam LA converted into a parallel light beam by the collimator lens 12”.

このように「光束断面形状がリング状となった平行光束」であるリング状照明光束LBは、偏光ビームスプリッタ14に入射する。
照明用光源11から放射されるレーザ光は「実質的な直線偏光状態」にあり、偏光ビームスプリッタ14は、リング状照明光束LBをP偏光として透過させるように態位を調整されている。
In this way, the ring-shaped illumination light beam LB which is “a parallel light beam whose beam cross-sectional shape is a ring shape” enters the polarization beam splitter 14.
The laser light emitted from the illumination light source 11 is in a “substantially linear polarization state”, and the state of the polarization beam splitter 14 is adjusted so as to transmit the ring-shaped illumination light beam LB as P-polarized light.

偏光ビームスプリッタ14を透過したリング状照明光束LBは、ついで1/4波長板15を透過して「円偏光」に変換され、集光レンズ16により集光光束に変換され、外光カットフィルタ21を介して眼球17に向って集光する。   The ring-shaped illumination light beam LB transmitted through the polarization beam splitter 14 is then transmitted through the quarter-wave plate 15 and converted to “circularly polarized light”, converted into a condensed light beam by the condenser lens 16, and the external light cut filter 21. To the eyeball 17 through the lens.

外光カットフィルタ21は「外部の光がノイズとして作用するのを防止」する上で有効であり、これを用いることが好ましいが測定の原理上は必ずしも必要ではない。   The external light cut filter 21 is effective in “preventing external light from acting as noise”, and it is preferable to use this, but it is not always necessary in terms of measurement.

眼球17により反射された光は「戻り光」となり、外光カットフィルタ21と集光レンズ16とを介して「測定光束LC」となる。   The light reflected by the eyeball 17 becomes “return light” and becomes “measurement light beam LC” via the external light cut filter 21 and the condenser lens 16.

この測定光束LCは、1/4波長板15を透過すると直線偏光状態となるが、その偏光面はリング状照明光束LBの偏光面とは直交しており、従って偏光ビームスプリッタ14に対してS偏光状態となり、偏光ビームスプリッタ14により反射されてリング状照明光束LBの光路から分離する。   The measurement light beam LC is in a linearly polarized state when transmitted through the quarter-wave plate 15, but its polarization plane is orthogonal to the polarization plane of the ring-shaped illumination light beam LB, so It becomes a polarization state, is reflected by the polarization beam splitter 14, and is separated from the optical path of the ring-shaped illumination light beam LB.

即ち、偏光ビームスプリッタ14と1/4波長板15とは「光路分離手段」を構成している。   That is, the polarization beam splitter 14 and the quarter wavelength plate 15 constitute “optical path separating means”.

このように、リング状照明光束LBの光路(照明用光束LAの光路でもある。)から分離した測定光束LCは検出レンズ18により集光されて、ピンホール板19に向う。
測定光束LCが平行光束であれば、検出レンズ18による「測定光束LCの集光位置」は検出レンズ18の焦点位置であり、この焦点を含む焦点面に合致させてピンホール板19が配置され、ピンホール19aの位置は上記「焦点」に合致している。
従って、集光レンズ16と検出レンズ18とは「共焦点光学系」を構成する。
Thus, the measurement light beam LC separated from the optical path of the ring-shaped illumination light beam LB (also the optical path of the illumination light beam LA) is condensed by the detection lens 18 and directed toward the pinhole plate 19.
If the measurement light beam LC is a parallel light beam, the “condensing position of the measurement light beam LC” by the detection lens 18 is the focal position of the detection lens 18, and the pinhole plate 19 is arranged so as to coincide with the focal plane including this focal point. The position of the pinhole 19a coincides with the above "focus".
Therefore, the condensing lens 16 and the detection lens 18 constitute a “confocal optical system”.

ピンホール板19は図1(e)に示すように、中央部にピンホール19aを形成されて、光検出器20の受光面の近傍に配置され、ピンホール19aの部分でのみ測定光束LCを通過させる。
そして、測定光束LCのうち「ピンホール19aを通過した部分」のみが光検出器20の受光面に入射する。
ピンホール19aの開口径は、検出レンズ18に平行光束状態の測定光束LCが入射するときに、検出レンズ18によって集光される集光径(ビームウエスト径)に略等しく設定されている。
As shown in FIG. 1 (e), the pinhole plate 19 is formed with a pinhole 19a at the center and is disposed in the vicinity of the light receiving surface of the photodetector 20, and the measurement light beam LC is emitted only at the pinhole 19a. Let it pass.
Then, only “the portion that has passed through the pinhole 19 a” of the measurement light beam LC is incident on the light receiving surface of the photodetector 20.
The opening diameter of the pinhole 19a is set to be approximately equal to the condensing diameter (beam waist diameter) collected by the detection lens 18 when the measurement light beam LC in a parallel light beam state enters the detection lens 18.

光検出器20は受光した光量に応じた電気信号を出力し、この出力は制御・演算表示装置23に入力する。制御・演算表示装置23は、この実施の形態において「演算手段」を構成する。   The photodetector 20 outputs an electrical signal corresponding to the amount of light received, and this output is input to the control / calculation display device 23. The control / calculation display device 23 constitutes “calculation means” in this embodiment.

変位手段22は「集光位置変位手段」を構成するものであり、集光レンズ16を光軸方向(図1(a)で上下方向)に変位させる。この変位手段22としては、モータと案内機構等「従来から知られた適宜のもの」を用いることができる。   The displacing means 22 constitutes “condensing position displacing means” and displaces the condensing lens 16 in the optical axis direction (vertical direction in FIG. 1A). As the displacing means 22, a “suitable one conventionally known” such as a motor and a guide mechanism can be used.

集光レンズ16に入射するリング状照明光束LBは平行光束であるから、集光レンズ16と「集光レンズ16によるリング状照明光束LBの集光位置」との間隔は不変であり、集光レンズ16光軸方向に変位させることにより、上記集光位置を(集光レンズ16との間隔を一定に保ちつつ)上記光軸方向に変位させることができる。   Since the ring-shaped illumination light beam LB incident on the condensing lens 16 is a parallel light beam, the distance between the condensing lens 16 and the “condensing position of the ring-shaped illumination light beam LB by the condensing lens 16” is invariable. By displacing the lens 16 in the optical axis direction, the condensing position can be displaced in the optical axis direction (while keeping the distance from the condensing lens 16 constant).

「演算手段」を構成する制御・演算表示装置23は、変位装置22による集光レンズ16の変位を制御し、集光レンズ16の変位量を決定する。   The control / calculation display device 23 constituting the “calculation means” controls the displacement of the condenser lens 16 by the displacement device 22 and determines the displacement amount of the condenser lens 16.

ここで、眼球17の構造を「測定に必要な部分」のみに簡略化して説明する。
図1(b)において、符号17aで示す部分は「角膜」、符号17cで示す部分は「水晶体」、符号17dで示す部分は「硝子体」である。
Here, the structure of the eyeball 17 will be described by simplifying only the “portion necessary for measurement”.
In FIG. 1B, the portion indicated by reference numeral 17a is the “cornea”, the portion indicated by reference numeral 17c is the “crystal”, and the portion indicated by reference numeral 17d is the “vitreous body”.

角膜17aと水晶体17cとで挟まれた部分が「前眼房」であり、符号17bで示す。   A portion sandwiched between the cornea 17a and the crystalline lens 17c is an “anterior chamber” and is denoted by reference numeral 17b.

図1(b)において符号R1は「角膜表面」であり、以下単に「面R1」と称する。   In FIG. 1B, reference numeral R1 is a “corneal surface”, which will be simply referred to as “surface R1”.

符号R2は角膜17aと前眼房17bとの境界面(「前側境界面」)であり以下単に「面R2」と称する。同様に、符号R3は前眼房17bと水晶体17cとの境界面(「後側境界面」)で以下単に「面R3」と称し、符号R4は水晶体17cと硝子体17dの境界面で以下単に「面R4」と称する。   Reference symbol R2 is a boundary surface (“anterior boundary surface”) between the cornea 17a and the anterior chamber 17b, and is simply referred to as “surface R2”. Similarly, the reference symbol R3 is a boundary surface between the anterior chamber 17b and the crystalline lens 17c (“rear boundary surface”), hereinafter simply referred to as “surface R3”, and a reference symbol R4 is simply the boundary surface between the crystalline lens 17c and the vitreous body 17d. This is referred to as “surface R4”.

以下の説明において「眼球内における面間隔」は、図1(b)に示された眼球の「中心を通る左右方向の直線(眼球光軸)」を考えるとき、この直線上において隣接する面間の間隔である。
前眼房17bについて言えば「上記直線上における面R2と面R3の間の部分」であり、以下「面R2とR3との間隔」を前眼房17bの厚さ:dとする。前眼房17bの厚さ:dは「個人に固有の量」であるが、環境や経時で実質的に変化せず、従って、光学的厚さの算出に当たっては「定数」として扱うことができる。
In the following description, the “surface interval in the eyeball” is the distance between adjacent surfaces on this straight line when considering the “horizontal line (eyeball optical axis) passing through the center” of the eyeball shown in FIG. Is the interval.
Speaking of the anterior chamber 17b, it is “the portion between the plane R2 and the plane R3 on the straight line”, and the “interval between the planes R2 and R3” is hereinafter referred to as the thickness of the anterior chamber 17b: d. The thickness of the anterior chamber 17b: d is an “individual amount”, but does not substantially change with the environment and time, and therefore can be treated as a “constant” in calculating the optical thickness. .

一方、前眼房17bを満たす「前眼房内媒質」の屈折率は、身体状況に応じて変化する量であり、これを「n」で表すこととする。このとき、前眼房17bの光学的厚さは「n・d」である。   On the other hand, the refractive index of the “anterior chamber medium” that fills the anterior chamber 17b is an amount that changes according to the physical condition, and is represented by “n”. At this time, the optical thickness of the anterior chamber 17b is “n · d”.

「前眼房内媒質の屈折率」は被測定者において予め測定され、基準となる屈折率:n0(適正なグルコース濃度に対応する。)を与えるときの値が基準値として制御・演算表示装置23に予め設定されている。即ち、上記「d」と「n0」とが「前眼房基礎データ」である。   The “refractive index of the anterior chamber medium” is measured in advance by the measurement subject, and the control / calculation display device uses the value when giving a reference refractive index: n0 (corresponding to an appropriate glucose concentration) as a reference value. 23 is set in advance. That is, “d” and “n0” are “anterior chamber basic data”.

また、前眼房内媒質の屈折率:nとグルコース濃度との対応関係(予め、測定により決定されている。)も制御・演算表示装置23に予め設定されているのである。   Further, the correspondence between the refractive index n of the anterior chamber medium and the glucose concentration (predetermined by measurement) is also preset in the control / calculation display device 23.

後述するように、集光レンズ16の変位量として前眼房17bの光学厚さが測定され、この光学厚さと上記前眼房基準データとから前眼房内媒質の屈折率:nが制御・演算表示装置23により算出される。   As will be described later, the optical thickness of the anterior chamber 17b is measured as the amount of displacement of the condenser lens 16, and the refractive index n of the anterior chamber medium is controlled from the optical thickness and the anterior chamber reference data. Calculated by the calculation display device 23.

このように算出された屈折率:nと上記「前眼房内媒質の屈折率:nとグルコース濃度との対応関係」に基づき、グルコース濃度が制御・演算表示装置23により決定される。
決定されたグルコース濃度は制御・演算表示装置23の「表示部(ディスプレイ 図示されず)」に表示される。なお、表示部を「外部装置」としてグルコース濃度測定装置と別体にしてもよい。
Based on the refractive index n thus calculated and the above-mentioned “refractive index of the anterior chamber medium: correspondence between n and glucose concentration”, the glucose concentration is determined by the control / calculation display device 23.
The determined glucose concentration is displayed on a “display unit (display not shown)” of the control / calculation display device 23. The display unit may be an “external device” and separate from the glucose concentration measuring device.

以上に説明したように、図1に示すグルコース濃度測定装置は、眼球17における前眼房17bの光学的厚さ:(n・d)を光学的方法により検出し、検出された光学的厚さに基づき前眼房内媒質の屈折率:nを演算し、演算された屈折率:nを用い、予め設定された「屈折率とグルコース濃度の対応関係」に基づき、前眼房内媒質のグルコース濃度を演算算出するグルコース濃度測定装置である。 As described above, the glucose concentration measurement apparatus shown in FIG. 1 detects the optical thickness of the anterior chamber 17b in the eyeball 17: (n · d) by an optical method, and detects the detected optical thickness. Based on the above, the refractive index: n of the anterior chamber medium is calculated, and the calculated refractive index: n is used to set the glucose of the anterior chamber medium based on a preset “correlation between refractive index and glucose concentration”. It is a glucose concentration measuring device that calculates and calculates the concentration.

そして、この装置は、眼球の前眼房17bの光学的厚さ:(n・d)を光学的に検出する光学装置および、この光学装置により検出される光学的厚さに基づき前眼房内媒質の屈折率を演算し、演算された屈折率に対応する前眼房内媒質のグルコース濃度を演算する演算手段23とを有する。   This device is an optical device that optically detects the optical thickness of the anterior chamber 17b of the eyeball: (n · d), and the inside of the anterior chamber based on the optical thickness detected by this optical device. And calculating means 23 for calculating the refractive index of the medium and calculating the glucose concentration of the anterior chamber medium corresponding to the calculated refractive index.

「光学装置」は、照明用光源11と、この照明用光源から放射されるレーザ光束を平行光束化するコリメートレンズ12と、このコリメートレンズ12により平行光束化された照明用光束LAを、眼球17に向って集光する集光光束に変換する集光レンズ16と、眼球17から集光レンズ16を介して戻る測定光束LCを受光して電気信号に変換する光検出器20と、測定光束LCを照明用光束LAの光路から光検出器20側へ分離する光路分離手段14、15と、この光路分離手段により分離された測定光束LCを、光検出器20の受光面近傍に向けて集光させる検出レンズ18と、光検出器の受光面近傍の所定位置に配置され、集光レンズ16による照明用光束LA(LB)の集光位置を物点とするとき、集光レンズ16と検出レンズ18とによる「物点に対する像点位置」に所定開口径のピンホール19aを有するピンホール板19と、集光レンズ16による照明用光束の集光位置を集光レンズ16の光軸方向に変位させる集光位置変位手段22と、コリメートレンズ12と集光レンズ16との間の光路上に配置され、コリメートレンズ12により平行光束化された照明用光束LAの断面形状をリング状に整形してリング状照明光束LBとするリング状光束形成手段13とを有する。   The “optical device” includes an illumination light source 11, a collimator lens 12 that collimates a laser beam emitted from the illumination light source, and an illumination beam LA that has been collimated by the collimator lens 12. A condensing lens 16 for converting to a condensing light beam that converges toward the light source, a photodetector 20 that receives the measurement light beam LC returned from the eyeball 17 via the condensing lens 16 and converts it into an electrical signal, and a measurement light beam LC. Are separated from the light path of the illumination light beam LA to the light detector 20 side, and the measurement light beam LC separated by the light path separation device is condensed toward the light receiving surface of the light detector 20. When the condensing position of the light beam LA (LB) for illumination by the condensing lens 16 is set as an object point, the condensing lens 16 and the detecting lens 1 The condensing position of the light flux for illumination by the pinhole plate 19 having the pinhole 19a having a predetermined aperture at the “image point position with respect to the object point” and the condenser lens 16 is displaced in the optical axis direction of the condenser lens 16. The cross-sectional shape of the illumination light beam LA arranged on the optical path between the condensing position displacement means 22 and the collimating lens 12 and the condensing lens 16 and converted into a parallel light beam by the collimating lens 12 is shaped into a ring shape to form a ring. And a ring-shaped light beam forming means 13 for forming a ring-shaped illumination light beam LB.

演算手段23は、前眼房基礎データ:(d、n0)および、前眼房内媒質の屈折率:nとグルコース濃度との対応関係についてのデータを設定可能である。   The calculation means 23 can set data on the correspondence between the anterior chamber basic data: (d, n0) and the refractive index of the anterior chamber medium: n and the glucose concentration.

以下に、測定のあらましを説明する。
図1(a)において、変位手段22により集光レンズ16を光軸上で眼球17に向けて変位させていくと、先ず、集光レンズ16による集光光束は角膜17aの表面である面R1上に集光する。図1(a)はこの状態を示している。
The outline of measurement will be described below.
In FIG. 1A, when the condensing lens 16 is displaced toward the eyeball 17 on the optical axis by the displacing means 22, first, the condensed light beam by the condensing lens 16 is a surface R1 which is the surface of the cornea 17a. Concentrate on top. FIG. 1A shows this state.

このとき、面R1で反射した光は測定光束として光検出器20の受光面に入射するが、面R1で反射される光の反射点と、ピンホール19aの位置とが、集光レンズ16と検出レンズ18とによる共焦点光学系により共役関係となるので、測定光束はピンホール19aを通過して光検出器20に最大光量として入射する。   At this time, the light reflected by the surface R1 enters the light receiving surface of the photodetector 20 as a measurement light beam, but the reflection point of the light reflected by the surface R1 and the position of the pinhole 19a are Since the confocal optical system with the detection lens 18 has a conjugate relationship, the measurement light beam passes through the pinhole 19a and enters the photodetector 20 as the maximum light amount.

集光レンズ16がさらに眼球側へ変位するにつれて、集光光束の集光位置は眼球17の内部へ向い、集光光束は、面R2、R3、R4の位置に順次に集光する。その集光の度ごとに、前記共焦点光学系の共役関係がなりたち、光検出器20の受光面に入射する光量が大きくなる。   As the condensing lens 16 is further displaced toward the eyeball side, the condensing position of the condensed light beam is directed toward the inside of the eyeball 17, and the condensed light beam is sequentially condensed on the positions of the surfaces R2, R3, and R4. Each time the light is condensed, the confocal optical system has a conjugate relationship, and the amount of light incident on the light receiving surface of the photodetector 20 increases.

図1(f)は、上記集光レンズの「変位量」を横軸とし、光検出器20の「出力」を縦軸として、集光レンズ16の変位量と光検出器20の出力の関係を示したものである。横軸の変位量は、集光レンズ16の「眼球側への変位を正」としている。   FIG. 1F shows the relationship between the displacement amount of the condenser lens 16 and the output of the photodetector 20 with the “displacement amount” of the condenser lens as the horizontal axis and the “output” of the photodetector 20 as the vertical axis. Is shown. The amount of displacement on the horizontal axis is “the displacement toward the eyeball side is positive” of the condenser lens 16.

集光レンズ16の変位に従い、出力には4つの極大LR1、LR2、LR3、LR4が順次に生じる。前述の説明から明らかなように、極大LR1は集光光束が面R1に集光している状態で発生し、以下、極大LR2、LR3、LR4は集光光束が面R2、R3、R4に集光している状態で発生する。   According to the displacement of the condensing lens 16, four maxima LR1, LR2, LR3, and LR4 are sequentially generated in the output. As is clear from the above description, the maximum LR1 occurs in the state where the condensed light beam is condensed on the surface R1, and the maximum light beams LR2, LR3, and LR4 are collected on the surfaces R2, R3, and R4. Occurs when illuminated.

このとき、図1(f)に示す変位量:DSは、集光光束が面R2(角膜と前眼房の境界面である前側境界面)に集光した状態から、集光光束が面R3(前眼房と水晶体の境界面である後側境界面)に集光した状態となるまでに「集光レンズ16が変位した変位量」であり、これは「前眼房17bの光学的厚さ:n・d」に等しい。   At this time, the displacement amount DS shown in FIG. 1 (f) indicates that the condensed light beam is focused on the surface R3 from the state where the condensed light beam is condensed on the surface R2 (an anterior boundary surface that is a boundary surface between the cornea and the anterior chamber). This is the “displacement amount of the condensing lens 16 that is displaced until the light is focused on the rear boundary surface that is the boundary surface between the anterior chamber and the crystalline lens”. This is “the optical thickness of the anterior chamber 17b”. Is equal to n: d ”.

演算手段である制御・演算表示装置23は、上記変位量:DSを持って「前眼房の光学的厚さ:n・d」として特定する。   The control / calculation display device 23 which is a calculation means specifies the optical amount of the anterior chamber: n · d with the displacement amount: DS.

前述の如く、前眼房基礎データ:(d、n0)は予め制御・演算表示装置23に設定されているから、前眼房17bの「基準の光学的厚さ:d・n0」は既知である。
そして、前眼房基礎データにおける「前眼房17bの厚さ:d」は、環境や経時で実質的に変化せず、光学的厚さの算出に当たっては「定数」として扱うことができるので、既知の量:d、n0と、上記変位量:DSとして特定された「測定された光学的厚さ:n・d」とから、測定時における前眼房媒質の屈折率:nを算出できる。
As described above, since the anterior chamber basic data: (d, n0) is set in the control / calculation display device 23 in advance, the “reference optical thickness: d · n0” of the anterior chamber 17b is known. is there.
And, “the thickness of the anterior chamber 17b: d” in the anterior chamber basic data does not substantially change with the environment and time, and can be treated as a “constant” in calculating the optical thickness. The refractive index n of the anterior chamber medium at the time of measurement can be calculated from the known amounts d and n0 and the “measured optical thickness: n · d” specified as the displacement amount DS.

即ち、測定された光学的厚さ:DSと基準の光学的厚さ:n0・dとの差が「ΔD」であるとすると、この差は、測定時の屈折率:nと基準の屈折率:n0との差:Δnによるものであり、従って、
ΔD=Δn・d
となって、屈折率の変化量:Δnは、
Δn=ΔD/d
となり、これから、測定により特定される前眼房媒質の屈折率:nは、
n=n0+ΔD/d
として算出できる。
That is, if the difference between the measured optical thickness: DS and the reference optical thickness: n0 · d is “ΔD”, the difference is the refractive index at the time of measurement: n and the reference refractive index. : Difference from n0: by Δn, therefore
ΔD = Δn · d
The amount of change in refractive index: Δn is
Δn = ΔD / d
From this, the refractive index of the anterior chamber medium specified by measurement: n is
n = n0 + ΔD / d
Can be calculated as

制御・演算表示装置23は、上記演算を行なって前眼房媒質の屈折率:nを算出する。   The control / calculation display device 23 performs the above calculation to calculate the refractive index: n of the anterior chamber medium.

このように算出された屈折率:nを用い、制御・演算表示装置23内に予め設定されている「屈折率:nとグルコース濃度との対応関係(この関係はテーブルとして与えられていても良いし、演算式の形で与えられていても良い。)」に従い、グルコース濃度が決定され、表示部に表示される。従って「グルコース濃度の演算」は、演算式による演算という形で行なうこともできるし、テーブルの参照という形で行なうこともできる。   The refractive index: n calculated in this way is used, and the “refractive index: correspondence between n and glucose concentration preset in the control / calculation display device 23 (this relationship may be given as a table). And may be given in the form of an arithmetic expression.) ”), The glucose concentration is determined and displayed on the display unit. Therefore, the “calculation of glucose concentration” can be performed in the form of calculation using an arithmetic expression or in the form of reference to a table.

決定されたグルコース濃度を、表示部への表示で被測定者にリアルタイムで知らせる代わりに、あるいは表示部への表示とともに、外付けメモリカード(SDカード)などによりデータとして記録しておくことも可能である。   The determined glucose concentration can be recorded as data using an external memory card (SD card) instead of notifying the measurement subject in real time by displaying on the display unit, or together with displaying on the display unit. It is.

上記の如く「演算手段」である制御・演算表示装置23は、照明用光束(LA、LB)が、前眼房17bの前側境界面R2に集光した後、後側境界面R3に集光するまでの「集光位置の変位量:DS」として検出される「前眼房の光学的厚さ」に基づき前眼房内媒質の屈折率:nを演算し、さらに、演算された屈折率:nに基づき前記前眼房内媒質のグルコース濃度を演算する機能を有する。   As described above, the control / calculation display device 23 which is the “calculation means” condenses the illumination light beam (LA, LB) on the front boundary surface R2 of the anterior chamber 17b and then condenses it on the rear boundary surface R3. The refractive index n of the anterior chamber medium is calculated based on the “optical thickness of the anterior chamber” detected as “displacement amount of the condensing position: DS” until the calculation is performed, and the calculated refractive index is calculated. : Has a function of calculating the glucose concentration of the anterior chamber medium based on n.

ピンホール板19におけるピンホール19aの開口径は、これを小さくしすぎると光検出器へ到達する測定光束の光量が少なくなり、測定精度が低下したり測定に長時間を要する等の問題があり、上記「開口径」は、測定光束が「平行光束である場合」に検出レンズ18により集光されたときの集束径、所謂ビームウエスト径以上の大きさが必要である。   If the opening diameter of the pinhole 19a in the pinhole plate 19 is made too small, there is a problem that the amount of the measurement light beam reaching the photodetector is reduced and the measurement accuracy is lowered or the measurement takes a long time. The “aperture diameter” needs to be larger than the so-called beam waist diameter when the measurement light beam is condensed by the detection lens 18 when “the parallel light beam”.

しかし、ピンホール19aの開口径が大きい場合、測定光束LCに含まれるノイズ成分が検出されて測定精度を低下させる虞がある。
この発明においては、上記「測定光束に含まれるノイズ成分」の影響を以下のようにして除去もしくは有効に軽減させる。
However, when the opening diameter of the pinhole 19a is large, a noise component included in the measurement light beam LC may be detected and the measurement accuracy may be reduced.
In the present invention, the influence of the “noise component contained in the measurement light beam” is removed or effectively reduced as follows.

前述の如く、集光レンズ16がその光軸方向に於いて眼球17の側へ変位するに従い、集光光束は面R1〜R4に順次に集光して、光検出器20の出力に図1(f)に示す極大LR1〜LR4を生じる。   As described above, as the condensing lens 16 is displaced toward the eyeball 17 in the direction of the optical axis, the condensed light beam is sequentially condensed on the surfaces R1 to R4, and is output to the output of the photodetector 20 as shown in FIG. The maximums LR1 to LR4 shown in (f) are generated.

前述の如く、集光光束が面R1〜R4の何れか1つ、例えば面R2に集光しているとき、他の面、即ち面R1、R3、R4はリング状照明光束LBの一部が「リング状に照射」されており、これらリング状の照射部で反射された光束は、測定光束の一部となって検出レンズ18に入射し、ピンホール板19に向けて集束する。   As described above, when the condensed light beam is condensed on any one of the surfaces R1 to R4, for example, the surface R2, the other surfaces, that is, the surfaces R1, R3, and R4 are part of the ring-shaped illumination light beam LB. The light beam which has been “irradiated in a ring shape” and is reflected by these ring-shaped irradiation parts becomes a part of the measurement light beam, enters the detection lens 18, and converges toward the pinhole plate 19.

このように、集光レンズ16による集光光束がある面Ri(i=1〜4)に集光しているとき、他の面Rj(j≠i)からの反射光は「測定光束の一部」となって光検出器20へ向い、光検出器20に受光されると光検出器20の出力にノイズ成分として影響する。   As described above, when the condensed light beam collected by the condenser lens 16 is condensed on the surface Ri (i = 1 to 4), the reflected light from the other surface Rj (j ≠ i) is “one of the measurement light beams. When the light is received by the light detector 20, the output of the light detector 20 is affected as a noise component.

このようなノイズ成分の影響は、図1(f)に示した「出力の極大」の幅をブロード化し、変位距離:DSの制度を低下させ、ひいては前眼房の光学的厚さ、グルコース濃度に対する誤差の原因となる。   The influence of such noise components broadens the width of the “maximum output” shown in FIG. 1 (f), lowers the system of displacement distance: DS, and consequently the optical thickness of the anterior chamber and the glucose concentration. Cause an error.

このようなノイズ成分の影響を、この発明では、リング状光束形成手段13により、リング状照明光束LBの「円環状の光束断面の内径」を調整することにより除去又は有効に軽減するのである。   In the present invention, the influence of such a noise component is eliminated or effectively reduced by adjusting the “inner diameter of the annular light beam cross section” of the ring-shaped illumination light beam LB by the ring-shaped light beam forming means 13.

集光レンズ16と検出レンズ18とは前述の如く「共焦点光学系」を構成するので、集光レンズ16により集光される集光光束の集光位置と、ピンホール19aの位置とは、前述の如く、共役の関係にある。   Since the condensing lens 16 and the detection lens 18 constitute a “confocal optical system” as described above, the condensing position of the condensed light beam condensed by the condensing lens 16 and the position of the pinhole 19a are: As described above, there is a conjugate relationship.

従って、集光レンズ16による集光光束が「ある面Ri(i=1〜4)」に集光しているとき、他の面Rj(j≠i)からの反射光が、集光レンズ16と検出レンズ18とにより集光する位置は、検出レンズ18の光軸上で「ピンホール板19の前後方向」にずれる。   Therefore, when the condensed light beam from the condenser lens 16 is condensed on the “certain surface Ri (i = 1 to 4)”, the reflected light from the other surface Rj (j ≠ i) is reflected on the condenser lens 16. The position where light is collected by the detection lens 18 is shifted in the “front-rear direction of the pinhole plate 19” on the optical axis of the detection lens 18.

集光レンズ16による集光光束が「ある面Ri(i=1〜4)に集光している場合」において、面Riよりも後側(集光レンズ16から遠い側)の面Rjによる反射光が「検出レンズ18により集光する位置」は、図2(a)に示すように、ピンホール板19よりも「検出レンズ18側」にずれる。   Reflection by the surface Rj on the rear side (the side far from the condensing lens 16) from the surface Ri in the case where the condensed light beam by the condensing lens 16 is “condensed on a certain surface Ri (i = 1 to 4)”. As shown in FIG. 2A, the “position where light is collected by the detection lens 18” is shifted to the “detection lens 18 side” from the pinhole plate 19.

逆に、集光レンズ16による集光光束がある面Ri(i=1〜4)に集光している場合において、面Riよりも前側(集光レンズ16に近い側)の面Rkによる反射光が「検出レンズ18により集光する位置」は、図2(b)に示すように、ピンホール板19よりも「検出レンズ18から離れる側」にずれる。   On the contrary, in the case where the condensed light beam by the condenser lens 16 is condensed on the surface Ri (i = 1 to 4), the reflection by the surface Rk on the front side (side closer to the condenser lens 16) than the surface Ri. As shown in FIG. 2B, the “position where light is collected by the detection lens 18” is shifted to the “side away from the detection lens 18” with respect to the pinhole plate 19.

図2で、符号Pで示す面が上記面Rj、Rkによる反射光の集光する位置である。   In FIG. 2, the surface indicated by the symbol P is the position where the reflected light from the surfaces Rj and Rk is collected.

上記面Rj(j≠i)、Rk(k≠i)による反射光は測定光束に含まれるノイズ成分であるが、図2に示すように、ピンホール板19上では「リング状」になる。これは、眼球が「リング状照明光束を集光させた光」で照明されるからである。   Reflected light from the surfaces Rj (j ≠ i) and Rk (k ≠ i) is a noise component included in the measurement light beam, but is “ring-shaped” on the pinhole plate 19 as shown in FIG. This is because the eyeball is illuminated with “light that has condensed the ring-shaped illumination light beam”.

これら「Rj(j≠i)、Rk(k≠i)による反射光」を以下「ノイズ光」と呼ぶ。   These “reflected light by Rj (j ≠ i) and Rk (k ≠ i)” are hereinafter referred to as “noise light”.

ピンホール19aの開口径(図2において符号「φp」で示す。)に対し、上記ノイズ光がピンホール板19をリング状に照射する部分(前述の「リング像」であるが、これを以下「照射リング」と呼ぶ。)の内径が常に大きくなるようにすれば、上記ノイズ光の影響を除去できる。
これは、リング状照明光束LBの「円環状の光束断面の内径」を、リング状光束形成手段13により規制することにより可能である。
The portion where the noise light irradiates the pinhole plate 19 in a ring shape with respect to the opening diameter of the pinhole 19a (indicated by the symbol “φp” in FIG. 2). If the inner diameter of the “irradiation ring” is always increased, the influence of the noise light can be eliminated.
This is possible by restricting the “inner diameter of the annular light beam cross section” of the ring-shaped illumination light beam LB by the ring-shaped light beam forming means 13.

即ち、リング状光束形成手段に「集光レンズ16による集束光が、眼球17における1つの面Riに集光されるとき、他の面Rj(j≠i)により反射された「ノイズ光」が、ピンホール板19上を照射する「照射リング」の内径が、ピンホール19aの開口径:φp以上となるように、リング状照明光束LBの内径を規制する機能」を持たせる。   In other words, the ring-shaped light beam forming means receives “noise light” reflected by the other surface Rj (j ≠ i) when the focused light from the condensing lens 16 is condensed on one surface Ri of the eyeball 17. The function of regulating the inner diameter of the ring-shaped illumination light beam LB is provided so that the inner diameter of the “irradiation ring” that irradiates the pinhole plate 19 is equal to or larger than the opening diameter of the pinhole 19a: φp.

ノイズ光が検出レンズ18により集光する位置の「ピンホール板19に対するずれ量:L」は、ノイズ光が反射される面Rj(j≠i)の「面Riからの距離」に対応して変化する。   The “deviation amount with respect to the pinhole plate 19: L” at the position where the noise light is collected by the detection lens 18 corresponds to the “distance from the surface Ri” of the surface Rj (j ≠ i) where the noise light is reflected. Change.

具体的に説明すると、照明用光源10から放射されるレーザ光の波長:λ、コリメートレンズ12により平行光束化された照明用光束LAの光束径(遮光板13の透過部13aの外径):φC、集光レンズ16の焦点距離:fO、検出レンズ18の焦点距離:fC、眼球17の面RiとRjの距離:ΔTを用いて計算する。   More specifically, the wavelength of the laser beam emitted from the illumination light source 10: λ, the beam diameter of the illumination beam LA converted into a parallel beam by the collimator lens 12 (the outer diameter of the transmission part 13a of the light shielding plate 13): Calculation is performed using φC, the focal length of the condenser lens 16: fO, the focal length of the detection lens 18: fC, and the distance Ri between the surfaces Ri and Rj of the eyeball 17: ΔT.

(A)「ピンホール19aの径:φP」
ピンホール19aの直径(開口径):φPは、正規の測定光束(面Riに集光して反射された測定光束)が検出レンズ18によって集光されたときのビームウエスト径に対応し、下記の式(1)によって計算される。
(A) “Pinhole 19a diameter: φP”
The diameter (opening diameter) of the pinhole 19a: φP corresponds to the beam waist diameter when the normal measurement light beam (measurement light beam condensed and reflected on the surface Ri) is collected by the detection lens 18, and (1).

式(1)によって計算されるピンホール19aの直径:φPは「検出レンズ18によって集光される正規の反射光を通過させるために必要な最低の直径」であるから「式(1)によって算出される値以上の値」をもって直径:φPとすればよい。
φP=K×λ/NA=K×λ/{φC/(2×fC)} (1)
(1)において、Kは「レーザ光の光強度分布により設定される係数」、NAは「検出レンズ18の開口数」であり「{φC/(2×fC)}」により近似する。
The diameter of the pinhole 19a calculated by the equation (1): φP is “the minimum diameter necessary for allowing the regular reflected light collected by the detection lens 18 to pass”, and is calculated by the equation (1). The diameter may be set to φP with a value greater than or equal to the value to be obtained.
φP = K × λ / NA = K × λ / {φC / (2 × fC)} (1)
In (1), K is “a coefficient set by the light intensity distribution of laser light”, and NA is “the numerical aperture of the detection lens 18”, which is approximated by “{φC / (2 × fC)}”.

(B)「他の面Rj(j≠i)からの反射光(ノイズ光)の検出レンズ18による集光位置(図2に符号:Pで示す位置)とピンホール板19との距離:L」
距離:Lは、以下の近次式(2)により算出される。
(B) “Distance between the condensing position of the reflected light (noise light) from the other surface Rj (j ≠ i) by the detection lens 18 (position indicated by the symbol P in FIG. 2) and the pinhole plate 19: L "
Distance: L is calculated by the following near-order expression (2).

L=(2×ΔT)×(fC/fO) (2)
「(fC/fO)」は、集光レンズ16と検出レンズ18とによる「共焦点光学系」の縦倍率であり、ΔTは、面Ri(集光レンズ16による集光光束が集光している)と面Rjとの間隔である。
L = (2 × ΔT) × (fC / fO) 2 (2)
“(FC / fO) 2 ” is the vertical magnification of the “confocal optical system” formed by the condenser lens 16 and the detection lens 18, and ΔT is the surface Ri (the condensed light beam by the condenser lens 16 is condensed). And the surface Rj.

(C)「遮光板13の内径・外径」
遮光板13の遮光部13bの直径:φSを計算する。
(C) “Inner diameter / outer diameter of shading plate 13”
The diameter: φS of the light shielding portion 13b of the light shielding plate 13 is calculated.

図2(a)、(b)に示すように、ノイズ光の集光点Pの位置により「集光するノイズ光の光軸に対する角度」が異なり、遮光部13bの直径:φSも集光点Pの位置により異なる。   As shown in FIGS. 2A and 2B, the “angle with respect to the optical axis of the condensed noise light” differs depending on the position of the condensing point P of the noise light, and the diameter of the light shielding portion 13b: φS is also the condensing point. It depends on the position of P.

集光点Pが、図2(b)のように「ピンホール板19の後方」に位置する場合には、ノイズ光の「光軸に対する角度」が小さく、ピンホール板19に形成される「照射リング」の内径が「ピンホール19aの直径:φPより小さくなる場合」には、ピンホール19aを通過する光束部分がノイズの原因となるので、この集光光束がピンホール板19を照射する照射リングの内径がピンホール19aの直径:φP以上となるように、遮光部13bの直径:φSを設定しなければならない。   When the condensing point P is positioned “behind the pinhole plate 19” as shown in FIG. 2B, the “angle with respect to the optical axis” of the noise light is small and formed on the pinhole plate 19. When the inner diameter of the “irradiation ring” is “when the diameter of the pinhole 19a is smaller than φP”, the light flux portion that passes through the pinhole 19a causes noise, so this condensed light flux irradiates the pinhole plate 19. The diameter: φS of the light shielding portion 13b must be set so that the inner diameter of the irradiation ring becomes equal to or larger than the diameter: φP of the pinhole 19a.

「他の面Rjの検出レンズ18による集光点位置Pが、図2(a)に示すようにピンホールPaの手前側にある場合の遮光部13bの直径:φSF」
集光点Pを介してピンホール板19上に形成される面Rjからのノイズ光による照射リングの内径をピンホール径:φPと同一とし、この場合における「検出レンズ18に入射するノイズ光における「光束中央部の遮光された部分」の直径、即ち、遮光部13bの直径をφSFとすると式(3)が成立する。
“Diameter of the light shielding portion 13b when the condensing point position P by the detection lens 18 on the other surface Rj is on the near side of the pinhole Pa as shown in FIG. 2A: φSF”
The inner diameter of the ring irradiated with noise light from the surface Rj formed on the pinhole plate 19 through the condensing point P is the same as the pinhole diameter: φP. In this case, “in the noise light incident on the detection lens 18 When the diameter of the “light-shielded portion at the center of the light beam”, that is, the diameter of the light-shielding portion 13b is φSF, Expression (3) is established.

(φP/2)/L=(φSF/2)/(fC−L) (3)
これは式(4)のように変形できる。
(ΦP / 2) / L = (φSF / 2) / (fC−L) (3)
This can be transformed as shown in equation (4).

φSF=fC×φP/L−φP (4)
この場合、遮光部13bの直径:φSFは遮光部13bの「最低の大きさ」を表すものであるから、遮光部13bの直径:φSFを下記の式(5)によって規定できる。
φSF≧fC×φP/L−φP (5)
「他の面Rjによるノイズ光の「検出レンズ18による集光点P」の位置が図2(b)のようにピンホール19aの後側にある場合の遮光部13bの直径:φSR」
この場合、検出レンズ18によって集光される他の面Rjからのノイズ光の一部、具体的には、同ノイズ光がピンホール板19のピンホール19aの周辺部を照射する照射リングにおける「ピンホール19aより内側の部分」は、ピンホール19aを通過してピンホール板19の後方で集光する。
φSF = fC × φP / L−φP (4)
In this case, since the diameter of the light shielding part 13b: φSF represents the “minimum size” of the light shielding part 13b, the diameter of the light shielding part 13b: φSF can be defined by the following equation (5).
φSF ≧ fC × φP / L−φP (5)
“The diameter of the light-shielding portion 13b when the position of the“ condensing point P by the detection lens 18 ”of the noise light from the other surface Rj is behind the pinhole 19a as shown in FIG. 2B: φSR”
In this case, a part of the noise light from the other surface Rj collected by the detection lens 18, specifically, the irradiation ring in which the noise light irradiates the peripheral portion of the pinhole 19 a of the pinhole plate 19. The “portion inside the pinhole 19 a” passes through the pinhole 19 a and is condensed behind the pinhole plate 19.

したがって、ノイズ光がピンホール19に到達したノイズ光の「中央部の遮光部分」の直径をピンホール径:φPと同一とし、この場合における遮光部13bの直径をφSRとすれば、式(3)と同様に下記の式(6)が成立し、上記と同様、遮光部13bの直径:φSRを式(6)に基づき式(7)によって規定できる。
(φP/2)/L=(φSR/2)/(fC+L) (6)
φSR≧fC×φP/L+φP (7)
式(5)と(7)によって規定される、遮光部13bの直径:φSFと直径:φSRの大小を比較すると、直径:φSFよりも直径:φSRの方が常に大きい。
Therefore, if the diameter of the “light shielding portion at the center” of the noise light that has reached the pinhole 19 is the same as the pinhole diameter: φP, and the diameter of the light shielding portion 13b in this case is φSR, then the equation (3 The following equation (6) is established in the same manner as above, and the diameter: φSR of the light shielding portion 13b can be defined by the equation (7) based on the equation (6) as in the above.
(ΦP / 2) / L = (φSR / 2) / (fC + L) (6)
φSR ≧ fC × φP / L + φP (7)
Comparing the diameter: φSF and the diameter: φSR of the light shielding part 13b defined by the expressions (5) and (7), the diameter: φSR is always larger than the diameter: φSF.

従って、遮光部13bの直径:φSとして直径:φSRを採用するのがよい。   Therefore, it is preferable to adopt the diameter: φSR as the diameter: φS of the light shielding portion 13b.

図3にはグルコース濃度測定装置の実施の1形態を説明図的に示す。繁雑を避けるため、混同の虞がないと思われるものについては図1におけると同一の符号を用いた。 FIG. 3 is an explanatory view showing one embodiment of the glucose concentration measuring apparatus. In order to avoid complications, the same reference numerals as in FIG. 1 are used for those that are not likely to be confused.

この実施の形態は、集光レンズ16と光路分離手段における光路分離位置(偏光ビームスプリッタ14の分離面)の間に1/4波長板15を有し、光路分離位置と1/4波長板15との間に、リング状光束形成手段31が配置された構成である。
リング状光束形成手段31は、コリメートレンズ12により平行光束化された照明用光束LAの少なくとも光束中心部を遮光し、眼球17から集光レンズ16と1/4波長板15とを介して戻る測定光束をそのまま、光路分離位置側へ透過させる「偏光選択型の遮光板」である。
In this embodiment , a quarter-wave plate 15 is provided between the condenser lens 16 and the optical path separation position (the separation surface of the polarization beam splitter 14) in the optical path separation means, and the optical path separation position and the quarter-wave plate 15 are provided. The ring-shaped light beam forming means 31 is disposed between the two.
The ring-shaped light beam forming means 31 shields at least the light beam central portion of the illumination light beam LA converted into a parallel light beam by the collimator lens 12 and returns from the eyeball 17 through the condenser lens 16 and the quarter wavelength plate 15. This is a “polarization-selective light shielding plate” that transmits the light beam as it is to the optical path separation position side.

偏光選択性の遮光板31は、図3(b)に示すように、リング状の光透過部31aを挟んで遮光部31b、31cが形成されておいる。
照明用光源11から放射され、コリメートレンズ12により平行光束化された照明用光束LAは、偏光ビームスプリッタ14を透過し、光遮光部31b、31cは、この直線偏光状態の照明用光束LAを遮光してリング状照明光束LBとする。
As shown in FIG. 3B, the polarization-selective light shielding plate 31 is formed with light shielding portions 31b and 31c with a ring-shaped light transmission portion 31a interposed therebetween.
The illumination beam LA emitted from the illumination light source 11 and converted into a parallel beam by the collimator lens 12 is transmitted through the polarization beam splitter 14, and the light shielding units 31b and 31c block the illumination beam LA in the linearly polarized state. Thus, the ring-shaped illumination light beam LB is obtained.

眼球17から戻る測定光束は、1/4波長板15を透過して、偏光面を往路と直交する方向に変換されており、リング状光束形成手段31をそのまま透過して偏光ビームスプリッタ14に戻り、照明用光束LAの光路から分離される。   The measurement light beam returning from the eyeball 17 is transmitted through the quarter-wave plate 15 and converted in the direction orthogonal to the forward path through the polarization plane, and is transmitted through the ring-shaped light beam forming means 31 as it is to return to the polarization beam splitter 14. , Separated from the light path of the illumination light beam LA.

偏光選択型の遮光板31の遮光部31b、31cとしては、偏光子、例えば、一般に知られた「オートクローニング方式などを用いた多層膜構成のもの」等を用いれば良い。   As the light-shielding portions 31b and 31c of the polarization-selective light-shielding plate 31, a polarizer, for example, a generally known “multilayer film structure using an autocloning method” or the like may be used.

偏光選択型の遮光板31における遮光部31b、31cの形状は、先に説明した図1の実施の形態の場合と同様に設定される。   The shapes of the light-shielding portions 31b and 31c in the polarization-selective light-shielding plate 31 are set in the same manner as in the above-described embodiment of FIG.

図3の実施の形態においては、集光レンズ16と1/4波長板15と偏光選択性の遮光板31とをハウジングHSにより一体化し、変位手段16によりハウジングHSごと集光レンズ16の光軸方向へ変位可能としている。   In the embodiment of FIG. 3, the condenser lens 16, the quarter-wave plate 15, and the polarization-selective light-shielding plate 31 are integrated by the housing HS, and the optical axis of the condenser lens 16 along with the housing HS by the displacing means 16. Displaceable in the direction.

このようにすることにより、変位装置22によりハウジングHSが一体として変位するので「集光レンズ16と遮光板31との位置関係の変動」を低減でき、眼球17における所定の面に光スポットを正確に形成できる。   By doing so, the housing HS is integrally displaced by the displacement device 22, so that “variation in the positional relationship between the condenser lens 16 and the light shielding plate 31” can be reduced, and the light spot can be accurately applied to a predetermined surface of the eyeball 17. Can be formed.

偏光選択型の遮光板と1/4波長板とは、これらを、例えば、図3(c)に示すように透明平行平板310の両面に、遮光膜311および1/4波長膜312として形成することにより一体化しても良い。
このようにすると、部品点数の削減、軽量化に伴い、変位装置22の動作負荷を低減でき、より安定した「集光レンズ16の位置制御」が可能となる。
For example, the polarization-selective light shielding plate and the quarter wavelength plate are formed as a light shielding film 311 and a quarter wavelength film 312 on both surfaces of the transparent parallel plate 310 as shown in FIG. May be integrated.
In this way, the operation load of the displacement device 22 can be reduced as the number of parts is reduced and the weight is reduced, and more stable “position control of the condenser lens 16” is possible.

図4はグルコース濃度測定装置の別の例を説明するための図である。
繁雑を避けるため、混同の虞がないと思われる部分に付いては、図1におけると同一の符号を付した。
FIG. 4 is a diagram for explaining another example of the glucose concentration measuring apparatus .
In order to avoid confusion, parts that are not likely to be confused are given the same reference numerals as in FIG.

図4の装置は、図1(a)に示す構成において、リング状光束形成手段としての遮光板13を、回折素子32で置き換えたものである。
回折素子32は図4(b)に示すように「同心円状の回折格子」を形成されている。
The apparatus of FIG. 4 is obtained by replacing the light shielding plate 13 as a ring-shaped light beam forming unit with a diffraction element 32 in the configuration shown in FIG.
As shown in FIG. 4B, the diffractive element 32 is formed with a “concentric diffraction grating”.

「回折格子」は、図4(c)に示す領域32b、32cの部分に形成され、領域32aの部分は「透過領域」となっている。   The “diffraction grating” is formed in the regions 32b and 32c shown in FIG. 4C, and the region 32a is a “transmission region”.

従って、図4(d)に示すように、コリメートレンズで平行光束化された照明用光束LAが回折素子32に入射すると、領域32a(図4(c))に入射する光束はそのまま透過して、リング状の光束断面LB1を有するリング状照明光束LBとなる。   Therefore, as shown in FIG. 4D, when the illumination light beam LA converted into a parallel light beam by the collimator lens is incident on the diffraction element 32, the light beam incident on the region 32a (FIG. 4C) is transmitted as it is. A ring-shaped illumination light beam LB having a ring-shaped light beam cross section LB1.

透過領域32a以外の部分に入射した照明用光束LAは、回折素子32により回折光LCとして回折されて照明用光束LAから除去され、測定に関与しなくなる。   The illumination light beam LA incident on the part other than the transmission region 32a is diffracted as the diffracted light LC by the diffraction element 32 and removed from the illumination light beam LA, and is not involved in the measurement.

回折格子32において、回折格子の形成される領域32b、32cの形状は、先に説明した図1の実施の形態の場合と同様に設定される。
回折素子の断面の溝形状としては矩形状のようなものを用いればよく、溝深さは1次回折光が最も強くなる深さを選択すればよい。
In the diffraction grating 32, the shapes of the regions 32b and 32c where the diffraction grating is formed are set in the same manner as in the embodiment of FIG. 1 described above.
As the groove shape of the cross section of the diffractive element, a rectangular shape may be used, and the groove depth may be selected so that the first-order diffracted light is the strongest.

回折格子の溝ピッチは「回折される回折光LCが眼球17に集光せず、眼球17から戻るノイズ光が光検出器20に入射しないように散乱されるのに十分な狭ピッチ構造」であればよい。なお回折溝の形状は矩形に限定されず、階段形状、鋸歯形状であってもよく、とくに鋸歯形状は高回折効率を有するため遮光機能として好適である。   The groove pitch of the diffraction grating is “a narrow pitch structure sufficient to scatter the diffracted diffracted light LC so that the diffracted light LC does not converge on the eyeball 17 and noise light returning from the eyeball 17 does not enter the photodetector 20”. I just need it. Note that the shape of the diffraction groove is not limited to a rectangular shape, and may be a stepped shape or a sawtooth shape. In particular, the sawtooth shape is suitable as a light shielding function because it has a high diffraction efficiency.

図5は、グルコース濃度測定装置の「実施の他の形態」を説明するための図である。
繁雑を避けるため、混同の虞がないと思われる部分に付いては、図1、図3におけると同一の符号を付した。
FIG. 5 is a diagram for explaining “another embodiment” of the glucose concentration measuring apparatus .
In order to avoid confusion, parts that are not likely to be confused are given the same reference numerals as in FIGS.

この実施の形態は、図3に示した実施の形態において、偏光選択性の遮光板31に換えて「偏光選択型の回折素子32A」を用いた点に特徴がある。
図示の如く、この実施の形態においても、遮光板32Aと1/4波長板15と集光レンズ16とはハウジングHSにより一体化され、ハウジングHSごと変位手段22により、集光レンズ16の光軸方向へ変位可能となっている。
This embodiment is characterized in that, in the embodiment shown in FIG. 3, a “polarization-selective diffraction element 32A” is used in place of the polarization-selective light shielding plate 31.
As shown in the figure, also in this embodiment, the light shielding plate 32A, the quarter-wave plate 15 and the condenser lens 16 are integrated by the housing HS, and the optical axis of the condenser lens 16 is displaced by the displacement means 22 together with the housing HS. It can be displaced in the direction.

従って、変位装置22によるハウジングHSの変位に際して、集光レンズ16と遮光板32Aとの位置関係の変動が低減でき、眼球17における所定の境界面に光スポットを正確に形成できる。   Therefore, when the housing HS is displaced by the displacement device 22, the positional relationship between the condenser lens 16 and the light shielding plate 32 </ b> A can be reduced, and a light spot can be accurately formed on the predetermined boundary surface of the eyeball 17.

図5(a)の実施の形態では、集光レンズ16と「光路分離手段の光路分離位置(偏光ビームスプリッタ14)」との間に1/4波長板15を有し、光路分離位置と1/4波長板15の間にリング状光束形成手段32Aが配置され、リング状光束形成手段32Aは、コリメートレンズ12により平行光束化された照明用光束LAの少なくとも光束中心部を回折させて照明用光束LAから除去し、眼球17から集光レンズ16と1/4波長板15とを介して戻る測定光束をそのまま光路分離位置側へ透過させる「偏光選択型の回折素子32A」である。   In the embodiment of FIG. 5A, a quarter-wave plate 15 is provided between the condenser lens 16 and the “optical path separating position of the optical path separating means (polarizing beam splitter 14)”. A ring-shaped light beam forming means 32A is disposed between the quarter wave plates 15, and the ring-shaped light beam forming means 32A diffracts at least the light beam central portion of the illumination light beam LA converted into a parallel light beam by the collimator lens 12. This is a “polarization-selective diffraction element 32A” that removes the light flux LA from the eyeball 17 and returns the measurement light flux returned from the eyeball 17 through the condenser lens 16 and the quarter-wave plate 15 to the optical path separation position.

偏光選択型の回折素子32Aは、図5(b)に示すように照明用光束LAのうち、光束中心部を回折光LCとして回折させて照明用光束LBから除去するとともに、円環状の光束断面形状LB1を持つリング状照明光束LBとして形成する。   As shown in FIG. 5B, the polarization selective diffraction element 32A diffracts the central portion of the light beam LA as the diffracted light LC from the illumination light beam LA and removes it from the light beam LB for illumination. It is formed as a ring-shaped illumination light beam LB having a shape LB1.

眼球17から戻る測定光束は、1/4波長板15を透過して往路とは偏光面が90度旋回し、偏光選択型の回折素子32Aをそのまま透過して光路分離位置側へ伝搬する。   The measurement light beam returning from the eyeball 17 is transmitted through the quarter-wave plate 15, the polarization plane of the forward path is rotated by 90 degrees, is transmitted as it is through the polarization selective diffraction element 32 </ b> A, and is propagated to the optical path separation position side.

偏光選択型の回折素子32Aは「照明用光束LAの一部を回折させ、眼球17から戻る光は1/4波長板15を介して偏光方向が往路光に対して直交するような回折素子」であればよく、例えば「回折構造に波長よりも短い微細周期構造を重畳して偏光選択型の回折機能を発現させた」素子を用いることができる。   The polarization selective diffraction element 32A is “a diffraction element in which a part of the illumination light beam LA is diffracted, and the light returning from the eyeball 17 passes through the quarter-wave plate 15 and the polarization direction is orthogonal to the forward light”. For example, it is possible to use an element “a polarization selective type diffraction function is developed by superimposing a fine periodic structure shorter than the wavelength on the diffraction structure”.

回折格子自体の形態は、それが偏光選択性を持つことを除けば、図4(b)、(c)に示した回折素子のものと同様であり、回折格子の形成される領域の形状は、先に説明した図1の実施の形態の場合と同様に設定される。
また、図5には図示されていないが、図3の実施の形態の場合と同様に、偏光選択性の回折素子32Aと、1/4波長板15とを、同一基板の表裏に形成し、これらを一体化することができ、このようにすることにより、部品点数の削減、軽量化が可能となり、変位手段22の動作負荷を低減でき、より安定した集光レンズ位置の制御が可能となる。
The form of the diffraction grating itself is the same as that of the diffraction element shown in FIGS. 4B and 4C except that it has polarization selectivity, and the shape of the region where the diffraction grating is formed is These are set in the same manner as in the embodiment described above with reference to FIG.
Further, although not shown in FIG. 5, as in the embodiment of FIG. 3, the polarization selective diffraction element 32A and the quarter wavelength plate 15 are formed on the front and back of the same substrate, These can be integrated, and by doing so, the number of parts can be reduced and the weight can be reduced, the operation load of the displacement means 22 can be reduced, and the position of the condenser lens can be controlled more stably. .

図6は、グルコース濃度測定装置の「実施の他の形態」を説明するための図である。
繁雑を避けるため、混同の虞がないと思われる部分に付いては、図1におけると同一の符号を付した。
FIG. 6 is a diagram for explaining “another embodiment” of the glucose concentration measuring apparatus.
In order to avoid confusion, parts that are not likely to be confused are given the same reference numerals as in FIG.

図6に示す実施の形態は、図1に示す実施の形態における遮光板13に換え、リング状光束形成手段33として、コリメートレンズ12により平行光束化された照明用光束LAの光束断面形状を「リング状の発散光」に変換する第1の光学素子33Aと、リング状の発散光に変換された光束を「リング状の光束断面を持つ平行光束」に変換する第2の光学素子33Bとを有するものを用いた点に特徴の一端がある。   In the embodiment shown in FIG. 6, instead of the light shielding plate 13 in the embodiment shown in FIG. 1, the light beam cross-sectional shape of the illumination light beam LA converted into a parallel light beam by the collimator lens 12 is used as the ring-shaped light beam forming means 33. A first optical element 33A that converts the light into the ring-shaped divergent light and a second optical element 33B that converts the light beam converted into the ring-shaped divergent light into a parallel light beam having a ring-shaped light beam cross section. There is one end of the feature in the point using what it has.

第1、第2の光学素子33A、33Bは「アキシコンレンズ」であって、円錐状の面を有し、それぞれの円錐面の頂部を対向させ、各円錐軸をコリメートレンズ12の光軸に合致させて配置されている。   The first and second optical elements 33 </ b> A and 33 </ b> B are “axicon lenses” and have conical surfaces, the tops of the conical surfaces are opposed to each other, and each conical axis is the optical axis of the collimating lens 12. It is arranged to match.

図6(b)に示すように、照明用光束LAは、第1の光学素子33Aにより、光軸の回りに発散する発散光束に変換されて第2の光学素子33Bに入射し、再び平行光束に変換されてリング状照明光束LBとなる。   As shown in FIG. 6B, the illumination light beam LA is converted into a divergent light beam that diverges around the optical axis by the first optical element 33A, enters the second optical element 33B, and is again a parallel light beam. Into a ring-shaped illumination light beam LB.

このとき、第1、第2の光学素子33A、33bの間隔を調整することにより、リング状照明光束LBの内径を調整でき、この調整によりリング状照明光束LBの内径を、図1の実施の形態の場合と同様に設定できる。   At this time, the inner diameter of the ring-shaped illumination light beam LB can be adjusted by adjusting the distance between the first and second optical elements 33A and 33b. By this adjustment, the inner diameter of the ring-shaped illumination light beam LB can be adjusted as shown in FIG. It can be set in the same manner as in the case of the form.

リング状光束形成手段33は、リング状照明光束LBの外周辺部を規制する機能を持たないので、図6の実施の形態では、透明平行平板の片面に「中空のリング状遮光部」を有する開口制限素子35を設け、リング状光束形成手段33により形成されたリング状照明光束LBの光束外周部を形成して、リング状照明光束LBの光束断面の「リング幅」を所望の大きさに設定する。   Since the ring-shaped light beam forming means 33 does not have a function of regulating the outer peripheral portion of the ring-shaped illumination light beam LB, in the embodiment of FIG. 6, it has a “hollow ring-shaped light shielding portion” on one side of the transparent parallel plate. An aperture limiting element 35 is provided to form a light beam outer peripheral portion of the ring-shaped illumination light beam LB formed by the ring-shaped light beam forming means 33 so that the “ring width” of the light beam cross section of the ring-shaped illumination light beam LB is set to a desired size. Set.

なお、アキシコンレンズ33A、33Bとして「円錐形状をフレネル化したフレネルアキシコンレンズ」を用いてもよい。また、開口制限素子35はハウジングHSに開口として形成されてもよく、あるいは、集光レンズ16のレンズ面上にコートすることによって形成してもよい。   As the axicon lenses 33A and 33B, “Fresnel axicon lenses in which a conical shape is formed into Fresnel” may be used. Further, the aperture limiting element 35 may be formed as an opening in the housing HS, or may be formed by coating the lens surface of the condenser lens 16.

上に説明したグルコース濃度測定装置の実施の各形態を用いることにより、請求項12にかかるグルコース濃度測定方法が実施される。   By using each embodiment of the glucose concentration measuring device described above, the glucose concentration measuring method according to claim 12 is performed.

なお、上に説明した実施の各形態では、リング状照明光束におけるリング状の断面形状における「内径」を規制するとともに「外径をも規制」している。この発明のグルコース測定装置は「ノイズ光による照射リングの内径をピンホールの開口径より大きくする」ことによりノイズ光の影響を軽減もしくは防止することにあるから、リング状照明光束の外径は必ずしも規制する必要はない。   In each of the embodiments described above, the “inner diameter” in the ring-shaped cross-sectional shape of the ring-shaped illumination light beam is restricted and the outer diameter is also restricted. The glucose measuring device of the present invention is to reduce or prevent the influence of noise light by “making the inner diameter of the ring irradiated with noise light larger than the opening diameter of the pinhole”. There is no need to regulate.

しかし、リング状照明光束の外径を規制しない場合には、測定光束がピンホール位置に形成するビームウエスト径が小さくなり、ピンホール板の設定精度が厳しくなるので、リング状照明光束の外径も規制することが好ましい。   However, if the outer diameter of the ring-shaped illumination light beam is not restricted, the beam waist diameter formed by the measurement light beam at the pinhole position becomes smaller and the pinhole plate setting accuracy becomes stricter. It is preferable to regulate the above.

上に説明した実施の各形態では、外光カットフィルタ21が用いられている。
外光カットフィルタ21は、照明用光源11から放射されるレーザ光の波長の光は透過させ、グルコース濃度測定装置外部からの光を反射するバンドパスフィルタである。
In each embodiment described above, the external light cut filter 21 is used.
The external light cut filter 21 is a band-pass filter that transmits light having the wavelength of the laser light emitted from the illumination light source 11 and reflects light from outside the glucose concentration measuring apparatus.

例えば、レーザ光の波長帯として近赤外域、例えば900〜1400nmの範囲内の波長:λ1(例えば850nm)の光を発する照明用光源を用いる場合、この波長域の光を透過させ「可視波長域(400〜800nm)」を反射するように、図7のような分光透過率特性を有するバンドパスフィルタを用いればよい。   For example, when an illumination light source that emits light having a wavelength of λ1 (for example, 850 nm) in the near-infrared region, for example, in the range of 900 to 1400 nm, is used as the wavelength band of the laser light, the light in this wavelength region is transmitted and “visible wavelength region A band pass filter having spectral transmittance characteristics as shown in FIG. 7 may be used so as to reflect (400 to 800 nm).

かかる特性を発するバンドパスフィルタとしては、真空蒸着やスパッタリング法により多層膜を形成したものや、波長以下の周期の凹凸形状が形成されたものなどを用いうる。   As a band-pass filter that exhibits such characteristics, a filter in which a multilayer film is formed by vacuum deposition or sputtering, or a filter in which a concavo-convex shape having a period equal to or less than a wavelength is formed can be used.

また、照明用光源11として用いられる半導体レーザへの戻り光を防止するために、レーザ光源11と偏光ビームスプリッタ14の間の光路中に「眼球17へ向かうレーザ光をそのまま透過」させ、この光と直交する偏光方向の光を「反射、回折、散乱の何れかの手段により、照明用光源11へは戻らないようにする素子」を配置するのが好ましい。このようにすれば照明用光源のレーザ発振を安定化できる。   Further, in order to prevent the return light to the semiconductor laser used as the illumination light source 11, “the laser light toward the eyeball 17 is transmitted as it is” in the optical path between the laser light source 11 and the polarization beam splitter 14. It is preferable to arrange “an element that prevents the light in the polarization direction perpendicular to the light source 11 from returning to the illumination light source 11 by any means of reflection, diffraction, and scattering”. In this way, the laser oscillation of the illumination light source can be stabilized.

また照明用光源11と外光カットフィルタ21との間の光路中に「光量を低減させるためのNDフィルタ」を配置してもよい。これにより「眼球17に入射するリング状照明光束の強度を所定の値(目への入射が許容されるMPE値(JIS C−6802:レーザ放射による障害発生率が50%のレベルの1/10のレーザ光強度を規定する値))を下回る値にリング状照明光束の強度を規制できる。   A “ND filter for reducing the amount of light” may be disposed in the optical path between the illumination light source 11 and the external light cut filter 21. As a result, “the intensity of the ring-shaped illumination light beam incident on the eyeball 17 is set to a predetermined value (MPE value that is allowed to enter the eye (JIS C-6802: 1/10 of the level at which the failure rate due to laser radiation is 50%). The intensity of the ring-shaped illumination light beam can be regulated to a value lower than the value that defines the laser light intensity.

なお、眼球17から反射される測定光束を高効率に所得するため、NDフィルタはレーザ光源11と偏光ビームスプリッタ14の間の光路中に配置されるのが良い。   It should be noted that the ND filter is preferably disposed in the optical path between the laser light source 11 and the polarization beam splitter 14 in order to obtain the measurement light beam reflected from the eyeball 17 with high efficiency.

NDフィルタは照明用光源11から外光カットフィルタ21に至る光路上に配置される「何れかの光学素子」の表面にコーティングして形成してもよい。このようにすれば部品点数を増すことなくND機能を追加できる。   The ND filter may be formed by coating the surface of “any optical element” disposed on the optical path from the illumination light source 11 to the external light cut filter 21. In this way, the ND function can be added without increasing the number of parts.

照明用光学系11として半導体レーザを用いる場合、半導体レーザから放射されるレーザ光のファーフィールドパターンは楕円形状である。
リング状照明光束LBは断面形状が円環状であるので、楕円状の光束断面からこのような光束断面形状を得るには、コリメートレンズ12のNAを大きくして大面積の楕円状光束断面を得、これからリング状光束形成手段で円環状の光束断面を切り出すようにすればよいが、光利用効率が悪く、コリメートレンズも大型化しやすい。
When a semiconductor laser is used as the illumination optical system 11, the far field pattern of the laser light emitted from the semiconductor laser is elliptical.
Since the ring-shaped illumination light beam LB has an annular cross-sectional shape, in order to obtain such a light beam cross-sectional shape from an elliptical light beam cross-section, the NA of the collimating lens 12 is increased to obtain a large-area elliptical light beam cross-section. The annular light beam section may be cut out by the ring-shaped light beam forming means, but the light utilization efficiency is poor and the collimating lens is likely to be enlarged.

これを避けるには、コリメートレンズ12と偏光ビームスプリッタ14の間に「ビーム整形手段」を設け、光束断面形状を楕円形状から円形状へ整形すればよい。   In order to avoid this, a “beam shaping unit” may be provided between the collimating lens 12 and the polarization beam splitter 14 to shape the beam cross-sectional shape from an elliptical shape to a circular shape.

ビーム整形手段は、例えば、図8(a)に示すように、くさび状のプリズムPLを介して「入射側光束断面が楕円形状のレーザ光束」を、「射出側光束断面が円形状のレーザ光束」に変換するものや、同図(b)に示す、光束断面形状を一方向(図の上下方向)に引き伸ばす2つの回折面を有する回折素子RLを用いるものや、図8(c)に示すように、凹シリンダレンズL1と凸シリンダレンズL2を同軸に組み合わせたもの等でもよい。   For example, as shown in FIG. 8A, the beam shaping means transmits a “laser beam having an elliptical incident beam cross section” and a “laser beam having a circular emission side beam cross section” via a wedge-shaped prism PL. Or a diffraction element RL having two diffractive surfaces extending in one direction (vertical direction in the figure) shown in FIG. 8B, or shown in FIG. 8C. In this manner, a combination of the concave cylinder lens L1 and the convex cylinder lens L2 coaxially may be used.

上述の実施の形態においては、照明用光源11から射出されるレーザ光の偏光方向に応じてレーザ光を透過および反射させる偏光ビームスプリッタ14を用いたが、「照明用光源11から射出されたレーザ光を眼球17に導き、眼球17からの反射光を光検出器20に導くことができる光学素子」であれば他の光学素子でもよい。   In the above-described embodiment, the polarization beam splitter 14 that transmits and reflects the laser light according to the polarization direction of the laser light emitted from the illumination light source 11 is used. Other optical elements may be used as long as they are optical elements that can guide light to the eyeball 17 and guide reflected light from the eyeball 17 to the photodetector 20.

例えば、偏光ビームスプリッタ14に代えて、入射光の半分を透過させ、半分を反射させるハーフミラーを用いてもよい。   For example, instead of the polarization beam splitter 14, a half mirror that transmits half of incident light and reflects half of the incident light may be used.

照明用光源11から集光レンズ16までの光路中に「球面収差を補正する手段」を配置してもよい。
一般に「集光レンズは眼球内の特定の位置に平行光束を集光する」ように設計される。
A “means for correcting spherical aberration” may be disposed in the optical path from the illumination light source 11 to the condenser lens 16.
Generally, the “condensing lens is designed to condense a parallel light beam at a specific position in the eyeball”.

そして集光位置からずれた位置に対しては球面収差が発生する。
そこで集光レンズのレンズ位置に応じ、集光スポット上で発生する球面収差を打ち消す球面収差を発生させる球面収差補正手段を具備することにより、集光する各面(前述の面R1〜R4)に良好な集光スポットを形成することが可能となる。
Then, spherical aberration occurs at a position deviated from the condensing position.
Therefore, by providing spherical aberration correcting means for generating spherical aberration that cancels the spherical aberration generated on the condensing spot according to the lens position of the condensing lens, each surface to be condensed (the aforementioned surfaces R1 to R4) is provided. It becomes possible to form a good condensing spot.

球面収差補正手段としては、コリメートレンズ12の位置を光軸方向に変移させ集光レンズ16への入射する光の発散状態を変化させる方法や、図9のように凹レンズL10と凸レンズL11からなる2群レンズの間隔を変化させ、集光レンズ16へ入射するリング状照明光束の発散状態を変化させる方法や、瞳半径位置に応じて光路差を発生させ通過ビームに所定の球面収差を付加できる液晶素子などを用いることができる。   As spherical aberration correcting means, a method of changing the position of the collimating lens 12 in the optical axis direction to change the divergence state of the light incident on the condenser lens 16, or 2 comprising a concave lens L 10 and a convex lens L 11 as shown in FIG. A method of changing the interval between the group lenses to change the divergence state of the ring-shaped illumination light beam incident on the condenser lens 16 or a liquid crystal capable of adding a predetermined spherical aberration to the passing beam by generating an optical path difference according to the pupil radial position. An element or the like can be used.

また、照明用光源11から外光カットフィルタ21までの光路中に、偏向ミラーを配置し、光路を適宜に屈曲させるようにできる。例えば、図10に示すように、外光カットフィルタ21と偏向ミラーMLを一体化した反射プリズムなどを構成してもよい。   In addition, a deflection mirror can be arranged in the optical path from the illumination light source 11 to the external light cut filter 21 so that the optical path can be appropriately bent. For example, as shown in FIG. 10, a reflection prism or the like in which the external light cut filter 21 and the deflection mirror ML are integrated may be configured.

図11に、グルコース濃度測定装置の外観形状と使用方法の1例を説明図的に示す。
図11(a)において符号100を持って示す装置本体の前面に外光カットフィルタ21が配置されている。
FIG. 11 is an explanatory view showing an example of the appearance and usage of the glucose concentration measuring apparatus.
An external light cut filter 21 is disposed on the front surface of the apparatus main body indicated by reference numeral 100 in FIG.

外光カットフィルタ21は図7に示すような分光透過率特性を有し、可視領域の光(外部光)を反射させるので、これをミラーとして用いることができる。   Since the external light cut filter 21 has spectral transmittance characteristics as shown in FIG. 7 and reflects light in the visible region (external light), it can be used as a mirror.

外光カットフィルタ21に、図11(c)に示すようにアライメントマークALMを形成しておき、図11(b)のように、このアライメントマークALMを目視すると、外光カットフィルタ21に眼球17の像が写る。測定者は、外光カットフィルタ21に移る眼球17の位置をアライメントマークALMに対して調整して、眼球17の位置を調整することができる。   An alignment mark ALM is formed on the external light cut filter 21 as shown in FIG. 11C, and when the alignment mark ALM is visually observed as shown in FIG. The image of The measurer can adjust the position of the eyeball 17 by adjusting the position of the eyeball 17 that moves to the external light cut filter 21 with respect to the alignment mark ALM.

図11(d)に示すのは、眼球17の瞳が、グルコース濃度測定装置の集光レンズ16の光軸上に正しく位置するが、上記光軸上で適正な位置にない状態であり、このことは瞳の「外光カットフィルタ21による像17I」の大きさが「アライメントマークALMの円形マーク」よりも小さいことで知られる。   FIG. 11D shows a state in which the pupil of the eyeball 17 is correctly positioned on the optical axis of the condenser lens 16 of the glucose concentration measuring apparatus but is not in an appropriate position on the optical axis. This is known that the size of the “image 17I by the external light cut filter 21” of the pupil is smaller than the “circular mark of the alignment mark ALM”.

従って、瞳の像17Iの中心がアライメントマークALMの中央に合致した状態で、眼球17と装置本体との位置を集光レンズの光軸方向に調整し、図11(e)に示すように、瞳の像17Iの中心がアライメントマークALMの中心と合致し、なおかつ、瞳の像17Iの大きさがアライメントマークALMの円形マークの大きさに合致した状態で、適正な測定態位が実現する。このようにアライメントマークALMを見ながら容易にグルコース濃度測定装置に対する眼球の3次元アライメントが可能である。   Accordingly, with the center of the pupil image 17I aligned with the center of the alignment mark ALM, the position of the eyeball 17 and the apparatus main body is adjusted in the direction of the optical axis of the condenser lens, as shown in FIG. An appropriate measurement state is realized in a state where the center of the pupil image 17I coincides with the center of the alignment mark ALM and the size of the pupil image 17I matches the size of the circular mark of the alignment mark ALM. Thus, the three-dimensional alignment of the eyeball with respect to the glucose concentration measuring device can be easily performed while viewing the alignment mark ALM.

上には、裸眼に対する測定の場合を説明したが、この発明のグルコース濃度測定方法は「コンタクトレンズを装着した測定者」に対して対応することができる。
コンタクトレンズの使用時には、角膜の表面とコンタクトレンズの裏面が接し、コンタクトレンズの表面が空気と接する。
In the above, the case of measurement with the naked eye has been described, but the glucose concentration measurement method of the present invention can be applied to a “measurer wearing a contact lens”.
When a contact lens is used, the surface of the cornea and the back surface of the contact lens are in contact with each other, and the surface of the contact lens is in contact with air.

従って、グルコース濃度測定装置に「コンタクトレンズの装着の有無を選択できるスイッチ機能」を設けておき、該スイッチからの入力信号に応じて「前眼房の屈折率」を得るための光検出器20の出力ピークとして「3番目と4番目」を選択するようにする。   Accordingly, the glucose concentration measuring device is provided with a “switch function that can select whether or not a contact lens is attached”, and a photodetector 20 for obtaining “an anterior chamber refractive index” according to an input signal from the switch. “3rd and 4th” are selected as output peaks.

すなわち、光検出器20の出力はピークが5つになるため「3番目と4番目のピーク間隔が前眼房の光路長」となる。このとき球面収差が発生するので、前述の収差補正手段を外部入力信号に応じて所定状態に変移するようにすればよい。外部入力装置を設けずに、5つの反射ピークの出力を前提としたコンタクトレンズ専用のグルコース濃度測定装置を構成することも可能である。   That is, since the output of the photodetector 20 has five peaks, the “third and fourth peak intervals are the optical path length of the anterior chamber”. Since spherical aberration occurs at this time, the above-described aberration correcting means may be changed to a predetermined state in accordance with an external input signal. It is also possible to configure a glucose concentration measuring device dedicated to contact lenses on the premise of the output of five reflection peaks without providing an external input device.

グルコース濃度測定装置を説明するための図である。It is a figure for demonstrating a glucose concentration measuring apparatus . 発明の特徴部分を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the characterizing part of invention. グルコース濃度測定装置の実施の1形態を説明するための図である。It is a figure for demonstrating one Embodiment of the glucose concentration measuring apparatus. グルコース濃度測定装置の他の形態例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the other example of a glucose concentration measuring apparatus. グルコース濃度測定装置の実施の他の形態を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the other form of implementation of the glucose concentration measuring apparatus. グルコース濃度測定装置の実施の他の形態を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the other form of implementation of the glucose concentration measuring apparatus. 外光カットフィルタを説明するための図である。It is a figure for demonstrating an external light cut filter. ビーム整形手段を説明するための図である。It is a figure for demonstrating a beam shaping means. 収差補正手段を説明するための図である。It is a figure for demonstrating an aberration correction means. 偏向ミラーを用いて光路屈曲させる場合の1例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating an example in the case of making an optical path bend using a deflection | deviation mirror. グルコース濃度測定装置の外形形状と使用状態を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the external shape and use condition of a glucose concentration measuring apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

11 照明用光源
12 コリメートレンズ
14 偏光ビームスプリッタ
15 1/4波長板
16 集光レンズ
17 眼球
18 検出レンズ
19 ピンホール板
20 光検出器
22 変位装置
11 Illumination light source
12 Collimating lens
14 Polarizing beam splitter
15 1/4 wave plate
16 Condensing lens
17 Eyeball
18 Detection lens
19 Pinhole plate
20 Photodetector
22 Displacement device

Claims (9)

眼球における前眼房の光学的厚さを光学的方法により検出し、検出された前記光学的厚さに基づき前記前眼房内媒質の屈折率を演算し、演算された前記屈折率を用い、予め設定された前記屈折率とグルコース濃度の対応関係に基づき、前記前眼房内媒質のグルコース濃度を演算算出するグルコース濃度測定装置であって、
眼球の前眼房の光学的厚さを光学的に検出する光学装置および、この光学装置により検出される前記光学的厚さに基づき前眼房内媒質の屈折率を演算し、演算された屈折率に対応する前記前眼房内媒質のグルコース濃度を演算する演算手段とを有し、
前記光学装置は、
照明用光源と、この照明用光源から放射されるレーザ光束を平行光束化するコリメートレンズと、
このコリメートレンズにより平行光束化された照明用光束を、眼球に向って集光する集光光束に変換する集光レンズと、
前記眼球から前記集光レンズを介して戻る測定光束を受光して電気信号に変換する光検出器と、
前記測定光束を前記照明用光束の光路から前記光検出器側へ分離する光路分離手段と、
この光路分離手段により分離された測定光束を、前記光検出器の受光面近傍に向けて集光させる検出レンズと、
前記光検出器の受光面近傍の所定位置に配置され、前記集光レンズによる照明用光束の集光位置を物点とするとき、前記集光レンズと検出レンズとによる前記物点に対する像点位置に所定開口径のピンホールを有するピンホール板と、
前記集光レンズによる照明用光束の集光位置を前記集光レンズの光軸方向に変位させる集光位置変位手段と、
前記コリメートレンズと前記集光レンズとの間の光路上に配置され、前記コリメートレンズにより平行光束化された照明用光束の断面形状をリング状に整形してリング状照明光束とするリング状光束形成手段と、を有し、
前記演算手段は、前眼房基礎データおよび、前眼房内媒質の屈折率と前記グルコース濃度との対応関係についてのデータを設定可能で、前記照明用光束が、前記前眼房の前側境界面および後側境界面に集光するときの前記集光位置の変位量として検出される前記前眼房の光学的厚さに基づき前眼房内媒質の屈折率を演算し、さらに、演算された屈折率に基づき前記前眼房内媒質のグルコース濃度を演算する機能を有し、
前記リング状光束形成手段は、前記測定用光束が眼球における1つの境界面に集光されるとき、他の境界面により反射された戻り光がピンホール板上に形成するリング像の内径が、前記ピンホールの開口径以上となるように、前記リング状照明光束の内径を規制する機能を有するものであり、
前記集光レンズと、前記光路分離手段の光路分離位置との間に1/4波長板を有し、
前記光路分離位置と1/4波長板との間に、リング状光束形成手段が配置され、
このリング状光束形成手段は、コリメートレンズにより平行光束化された照明用光束の少なくとも光束中心部を遮光し、眼球から前記集光レンズと前記1/4波長板とを介して戻る測定光束をそのまま前記光路分離位置側へ透過させる偏光選択型の遮光板であることを特徴とするグルコース濃度測定装置。
The optical thickness of the anterior chamber in the eyeball is detected by an optical method, the refractive index of the medium in the anterior chamber is calculated based on the detected optical thickness, and the calculated refractive index is used. A glucose concentration measuring device that calculates and calculates the glucose concentration of the anterior chamber medium based on a correspondence relationship between the refractive index and the glucose concentration set in advance;
An optical device that optically detects the optical thickness of the anterior chamber of the eyeball, and calculates the refractive index of the anterior chamber medium based on the optical thickness detected by the optical device, and the calculated refraction Calculating means for calculating the glucose concentration of the anterior chamber medium corresponding to the rate,
The optical device comprises:
A light source for illumination, and a collimating lens for collimating the laser light beam emitted from the light source for illumination;
A condensing lens that converts the illumination light beam converted into a parallel light beam by the collimator lens into a condensing light beam that converges toward the eyeball;
A photodetector for receiving a measurement light beam returning from the eyeball via the condenser lens and converting it into an electrical signal;
An optical path separating means for separating the measurement light beam from the light path of the illumination light beam toward the photodetector;
A detection lens for condensing the measurement light beam separated by the optical path separating means toward the vicinity of the light receiving surface of the photodetector;
The image point position with respect to the object point by the condenser lens and the detection lens, when the condenser lens and the detection lens are arranged at a predetermined position in the vicinity of the light receiving surface of the photodetector, A pinhole plate having a pinhole with a predetermined opening diameter;
Condensing position displacing means for displacing the condensing position of the light beam for illumination by the condensing lens in the optical axis direction of the condensing lens;
Forming a ring-shaped light beam that is arranged on the optical path between the collimating lens and the condenser lens, and that shapes the cross-sectional shape of the illumination light beam converted into a parallel light beam by the collimating lens into a ring shape to form a ring-shaped illumination light beam Means,
The arithmetic means can set anterior chamber basic data and data about the correspondence between the refractive index of the medium in the anterior chamber and the glucose concentration, and the illumination light beam is an anterior boundary surface of the anterior chamber. And calculating the refractive index of the anterior chamber medium based on the optical thickness of the anterior chamber detected as the amount of displacement of the condensing position when condensing on the posterior boundary surface. Having the function of calculating the glucose concentration of the anterior chamber medium based on the refractive index;
The ring-shaped light beam forming means has an inner diameter of a ring image formed on the pinhole plate by the return light reflected by the other boundary surface when the measurement light beam is condensed on one boundary surface of the eyeball. It has a function of regulating the inner diameter of the ring-shaped illumination light beam so as to be equal to or larger than the opening diameter of the pinhole ,
Having a quarter-wave plate between the condensing lens and the optical path separating position of the optical path separating means;
Between the optical path separation position and the quarter-wave plate, a ring-shaped light beam forming means is disposed,
The ring-shaped light beam forming means shields at least the light beam central portion of the illumination light beam that has been collimated by the collimator lens, and returns the measurement light beam that returns from the eyeball through the condenser lens and the quarter-wave plate. A glucose concentration measuring apparatus, which is a polarization-selective light-shielding plate that transmits light toward the optical path separation position .
眼球における前眼房の光学的厚さを光学的方法により検出し、検出された前記光学的厚さに基づき前記前眼房内媒質の屈折率を演算し、演算された前記屈折率を用い、予め設定された前記屈折率とグルコース濃度の対応関係に基づき、前記前眼房内媒質のグルコース濃度を演算算出するグルコース濃度測定装置であって、
眼球の前眼房の光学的厚さを光学的に検出する光学装置および、この光学装置により検出される前記光学的厚さに基づき前眼房内媒質の屈折率を演算し、演算された屈折率に対応する前記前眼房内媒質のグルコース濃度を演算する演算手段とを有し、
前記光学装置は、
照明用光源と、この照明用光源から放射されるレーザ光束を平行光束化するコリメートレンズと、
このコリメートレンズにより平行光束化された照明用光束を、眼球に向って集光する集光光束に変換する集光レンズと、
前記眼球から前記集光レンズを介して戻る測定光束を受光して電気信号に変換する光検出器と、
前記測定光束を前記照明用光束の光路から前記光検出器側へ分離する光路分離手段と、
この光路分離手段により分離された測定光束を、前記光検出器の受光面近傍に向けて集光させる検出レンズと、
前記光検出器の受光面近傍の所定位置に配置され、前記集光レンズによる照明用光束の集光位置を物点とするとき、前記集光レンズと検出レンズとによる前記物点に対する像点位置に所定開口径のピンホールを有するピンホール板と、
前記集光レンズによる照明用光束の集光位置を前記集光レンズの光軸方向に変位させる集光位置変位手段と、
前記コリメートレンズと前記集光レンズとの間の光路上に配置され、前記コリメートレンズにより平行光束化された照明用光束の断面形状をリング状に整形してリング状照明光束とするリング状光束形成手段と、を有し、
前記演算手段は、前眼房基礎データおよび、前眼房内媒質の屈折率と前記グルコース濃度との対応関係についてのデータを設定可能で、前記照明用光束が、前記前眼房の前側境界面および後側境界面に集光するときの前記集光位置の変位量として検出される前記前眼房の光学的厚さに基づき前眼房内媒質の屈折率を演算し、さらに、演算された屈折率に基づき前記前眼房内媒質のグルコース濃度を演算する機能を有し、
前記リング状光束形成手段は、前記測定用光束が眼球における1つの境界面に集光されるとき、他の境界面により反射された戻り光がピンホール板上に形成するリング像の内径が、前記ピンホールの開口径以上となるように、前記リング状照明光束の内径を規制する機能を有するものであり、
前記集光レンズと、光路分離手段の光路分離位置との間に1/4波長板を有し、
前記光路分離位置と前記1/4波長板の間にリング状光束形成手段が配置され、
前記リング状光束形成手段は、コリメートレンズにより平行光束化された照明用光束の少なくとも光束中心部を回折させて照明用光束から除去し、眼球から前記集光レンズと前記1/4波長板とを介して戻る測定光束をそのまま前記光路分離位置側へ透過させる偏光選択型の回折素子であることを特徴とするグルコース濃度測定装置。
The optical thickness of the anterior chamber in the eyeball is detected by an optical method, the refractive index of the medium in the anterior chamber is calculated based on the detected optical thickness, and the calculated refractive index is used. A glucose concentration measuring device that calculates and calculates the glucose concentration of the anterior chamber medium based on the correspondence between the refractive index and the glucose concentration set in advance,
An optical device that optically detects the optical thickness of the anterior chamber of the eyeball, and calculates the refractive index of the anterior chamber medium based on the optical thickness detected by the optical device, and the calculated refraction Calculating means for calculating the glucose concentration of the anterior chamber medium corresponding to the rate,
The optical device comprises:
A light source for illumination, and a collimating lens for collimating the laser light beam emitted from the light source for illumination;
A condensing lens that converts the illumination light beam converted into a parallel light beam by the collimator lens into a condensing light beam that converges toward the eyeball;
A photodetector for receiving a measurement light beam returning from the eyeball via the condenser lens and converting it into an electrical signal;
An optical path separating means for separating the measurement light beam from the light path of the illumination light beam toward the photodetector;
A detection lens for condensing the measurement light beam separated by the optical path separating means toward the vicinity of the light receiving surface of the photodetector;
The image point position with respect to the object point by the condenser lens and the detection lens, when the condenser lens and the detection lens are arranged at a predetermined position in the vicinity of the light receiving surface of the photodetector, A pinhole plate having a pinhole with a predetermined opening diameter;
Condensing position displacing means for displacing the condensing position of the light beam for illumination by the condensing lens in the optical axis direction of the condensing lens;
Forming a ring-shaped light beam that is arranged on the optical path between the collimating lens and the condenser lens, and that shapes the cross-sectional shape of the illumination light beam converted into a parallel light beam by the collimating lens into a ring shape to form a ring-shaped illumination light beam Means,
The arithmetic means can set anterior chamber basic data and data about the correspondence between the refractive index of the medium in the anterior chamber and the glucose concentration, and the illumination light beam is an anterior boundary surface of the anterior chamber. And calculating the refractive index of the anterior chamber medium based on the optical thickness of the anterior chamber detected as the amount of displacement of the condensing position when condensing on the posterior boundary surface. Having the function of calculating the glucose concentration of the anterior chamber medium based on the refractive index;
The ring-shaped light beam forming means has an inner diameter of a ring image formed on the pinhole plate by the return light reflected by the other boundary surface when the measurement light beam is condensed on one boundary surface of the eyeball. It has a function of regulating the inner diameter of the ring-shaped illumination light beam so as to be equal to or larger than the opening diameter of the pinhole,
Having a quarter-wave plate between the condenser lens and the optical path separating position of the optical path separating means;
A ring-shaped light beam forming means is disposed between the optical path separation position and the quarter-wave plate,
The ring-shaped light beam forming means diffracts and removes at least the light beam central portion of the illumination light beam converted into a parallel light beam by the collimating lens from the illumination light beam, and removes the condenser lens and the quarter-wave plate from the eyeball. A glucose concentration measuring device, which is a polarization-selective diffractive element that transmits the measurement light beam returned through the optical path as it is toward the optical path separation position .
眼球における前眼房の光学的厚さを光学的方法により検出し、検出された前記光学的厚さに基づき前記前眼房内媒質の屈折率を演算し、演算された前記屈折率を用い、予め設定された前記屈折率とグルコース濃度の対応関係に基づき、前記前眼房内媒質のグルコース濃度を演算算出するグルコース濃度測定装置であって、
眼球の前眼房の光学的厚さを光学的に検出する光学装置および、この光学装置により検出される前記光学的厚さに基づき前眼房内媒質の屈折率を演算し、演算された屈折率に対応する前記前眼房内媒質のグルコース濃度を演算する演算手段とを有し、
前記光学装置は、
照明用光源と、この照明用光源から放射されるレーザ光束を平行光束化するコリメートレンズと、
このコリメートレンズにより平行光束化された照明用光束を、眼球に向って集光する集光光束に変換する集光レンズと、
前記眼球から前記集光レンズを介して戻る測定光束を受光して電気信号に変換する光検出器と、
前記測定光束を前記照明用光束の光路から前記光検出器側へ分離する光路分離手段と、
この光路分離手段により分離された測定光束を、前記光検出器の受光面近傍に向けて集光させる検出レンズと、
前記光検出器の受光面近傍の所定位置に配置され、前記集光レンズによる照明用光束の集光位置を物点とするとき、前記集光レンズと検出レンズとによる前記物点に対する像点位置に所定開口径のピンホールを有するピンホール板と、
前記集光レンズによる照明用光束の集光位置を前記集光レンズの光軸方向に変位させる集光位置変位手段と、
前記コリメートレンズと前記集光レンズとの間の光路上に配置され、前記コリメートレンズにより平行光束化された照明用光束の断面形状をリング状に整形してリング状照明光束とするリング状光束形成手段と、を有し、
前記演算手段は、前眼房基礎データおよび、前眼房内媒質の屈折率と前記グルコース濃度との対応関係についてのデータを設定可能で、前記照明用光束が、前記前眼房の前側境界面および後側境界面に集光するときの前記集光位置の変位量として検出される前記前眼房の光学的厚さに基づき前眼房内媒質の屈折率を演算し、さらに、演算された屈折率に基づき前記前眼房内媒質のグルコース濃度を演算する機能を有し、
前記リング状光束形成手段は、前記測定用光束が眼球における1つの境界面に集光されるとき、他の境界面により反射された戻り光がピンホール板上に形成するリング像の内径が、前記ピンホールの開口径以上となるように、前記リング状照明光束の内径を規制する機能を有するものであり、
前記リング状光束形成手段が、コリメートレンズにより平行光束化された照明用光束の光束断面形状をリング状の発散光に変換する第1の光学素子と、前記リング状の発散光に変換された光束をリング状の光束断面を持つ平行光束に変換する第2の光学素子とを有することを特徴とするグルコース濃度測定装置。
The optical thickness of the anterior chamber in the eyeball is detected by an optical method, the refractive index of the medium in the anterior chamber is calculated based on the detected optical thickness, and the calculated refractive index is used. A glucose concentration measuring device that calculates and calculates the glucose concentration of the anterior chamber medium based on the correspondence between the refractive index and the glucose concentration set in advance,
An optical device that optically detects the optical thickness of the anterior chamber of the eyeball, and calculates the refractive index of the anterior chamber medium based on the optical thickness detected by the optical device, and the calculated refraction Calculating means for calculating the glucose concentration of the anterior chamber medium corresponding to the rate,
The optical device comprises:
A light source for illumination, and a collimating lens for collimating the laser light beam emitted from the light source for illumination;
A condensing lens that converts the illumination light beam converted into a parallel light beam by the collimator lens into a condensing light beam that converges toward the eyeball;
A photodetector for receiving a measurement light beam returning from the eyeball via the condenser lens and converting it into an electrical signal;
An optical path separating means for separating the measurement light beam from the light path of the illumination light beam toward the photodetector;
A detection lens for condensing the measurement light beam separated by the optical path separating means toward the vicinity of the light receiving surface of the photodetector;
The image point position with respect to the object point by the condenser lens and the detection lens, when the condenser lens and the detection lens are arranged at a predetermined position in the vicinity of the light receiving surface of the photodetector, A pinhole plate having a pinhole with a predetermined opening diameter;
Condensing position displacing means for displacing the condensing position of the light beam for illumination by the condensing lens in the optical axis direction of the condensing lens;
Forming a ring-shaped light beam that is arranged on the optical path between the collimating lens and the condenser lens, and that shapes the cross-sectional shape of the illumination light beam converted into a parallel light beam by the collimating lens into a ring shape to form a ring-shaped illumination light beam Means,
The arithmetic means can set anterior chamber basic data and data about the correspondence between the refractive index of the medium in the anterior chamber and the glucose concentration, and the illumination light beam is an anterior boundary surface of the anterior chamber. And calculating the refractive index of the anterior chamber medium based on the optical thickness of the anterior chamber detected as the amount of displacement of the condensing position when condensing on the posterior boundary surface. Having the function of calculating the glucose concentration of the anterior chamber medium based on the refractive index;
The ring-shaped light beam forming means has an inner diameter of a ring image formed on the pinhole plate by the return light reflected by the other boundary surface when the measurement light beam is condensed on one boundary surface of the eyeball. It has a function of regulating the inner diameter of the ring-shaped illumination light beam so as to be equal to or larger than the opening diameter of the pinhole,
The ring-shaped light beam forming means converts a light beam cross-sectional shape of the illumination light beam converted into a parallel light beam by a collimating lens into a ring-shaped divergent light, and a light beam converted into the ring-shaped divergent light And a second optical element that converts the light into a parallel light beam having a ring-shaped light beam cross section .
請求項1〜3の任意の1に記載のグルコース濃度測定装置において、
集光位置変位手段が、集光レンズをその光軸方向へ変位させるレンズ変位装置であることを特徴とするグルコース濃度測定装置
In the glucose concentration measuring apparatus according to any one of claims 1 to 3,
The glucose concentration measuring device, wherein the condensing position displacing means is a lens displacing device that displaces the condensing lens in the optical axis direction .
請求項1〜4の任意の1に記載のグルコース濃度測定装置において、In the glucose concentration measuring apparatus according to any one of claims 1 to 4,
集光レンズの眼球側に、照明用光束の波長の光は透過するバンドパスフィルタを有することを特徴とするグルコース濃度測定装置。  An apparatus for measuring glucose concentration, comprising: a band-pass filter that transmits light having a wavelength of an illumination light beam on an eyeball side of a condenser lens.
請求項5記載のグルコース濃度測定装置において、The glucose concentration measuring device according to claim 5, wherein
照明用光源とバンドパスフィルタの何れかが、光路を偏向させる偏向ミラーを備えることを特徴とするグルコース濃度測定装置。  A glucose concentration measuring apparatus, wherein either the illumination light source or the bandpass filter includes a deflection mirror that deflects the optical path.
請求項1〜6の任意の1に記載のグルコース濃度測定装置に用いられる光学装置。The optical apparatus used for the glucose concentration measuring apparatus of any one of Claims 1-6. 請求項1〜6の任意の1に記載のグルコース濃度測定装置にリング状光束形成手段として用いられるリング状光束形成装置。A ring-shaped light beam forming device used as a ring-shaped light beam forming unit in the glucose concentration measuring device according to any one of claims 1 to 6. 請求項1〜6の任意の1に記載のグルコース濃度測定装置を用いるグルコース濃度測定方法。A glucose concentration measuring method using the glucose concentration measuring device according to any one of claims 1 to 6.
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