JP6798233B2 - 眼球の光計測装置及び眼球の光計測方法 - Google Patents

Description

本発明は、眼球の光計測装置及び眼球の光計測方法に関する。

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

特開２００２−５７０号公報

ところで、眼球の光計測に当たってレーザや発光ダイオード（ＬＥＤ）などの計測光が用いられる場合、計測光が本来の光路を外れて眼球の網膜に照射されることを抑制することが望まれる。
本発明の目的は、計測光に比べてエネルギ密度が低い照射光を光計測の前に照射しない場合に比べて、眼球の網膜への計測光の到達量を抑制する。

請求項１に記載の発明は、被計測者の眼球に計測光を照射して、当該眼球を光計測する光計測部と、前記光計測部による光計測の前に、前記計測光よりエネルギ密度の低い照射光を前記眼球に照射し、当該眼球の瞳孔の大きさを当該照射光を照射する前より狭める光照射部とを備える眼球の光計測装置である。
請求項２に記載の発明は、前記計測光は、前記眼球の前眼房を目頭側から目尻側又は目尻側から目頭側へ横切る光路を通過することを特徴とする請求項１に記載の眼球の光計測装置である。
請求項３に記載の発明は、前記光照射部は、前記光計測部による光計測の前であって、当該光照射部による照射光の照射により狭められた前記眼球の瞳孔の大きさが、当該光計測部による光計測時に当該照射光の照射前の大きさに戻らないタイミングで照射することを特徴とする請求項１又は２に記載の眼球の光計測装置である。
請求項４に記載の発明は、前記眼球の瞳孔の大きさである瞳孔径を算出する瞳孔径算出部を、備え、前記瞳孔径算出部が算出した瞳孔径が、前記光照射部の前記照射光の照射により予め定められた値以下になった場合に、前記光計測部が前記眼球を光計測することを特徴とする請求項１又は２に記載の眼球の光計測装置である。
請求項５に記載の発明は、前記光照射部は、前記光計測部による光計測時に、前記照射光を前記眼球に照射することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の眼球の光計測装置である。
請求項６に記載の発明は、前記計測光と前記照射光とは、波長が異なることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の眼球の光計測装置である。
請求項７に記載の発明は、前記光計測部は、前記計測光を受光する受光部への前記照射光の入射を抑制する波長カットフィルタを備えることを特徴とする請求項６に記載の眼球の光計測装置である。
請求項８に記載の発明は、被計測者の眼球を光計測する眼球の光計測方法であって、前記被計測者の眼球に、前記光計測に用いる計測光よりエネルギ密度の低い照射光を照射し、当該眼球の瞳孔の大きさを当該照射光を照射する前より狭めるステップと、前記被計測者の眼球に前記計測光を照射して当該眼球を光計測するステップとを含む眼球の光計測方法である。

請求項１の発明によれば、計測光に比べてエネルギ密度が低い照射光を光計測の前に照射しない場合に比べ、眼球の網膜への計測光の到達量が抑制される。
請求項２の発明によれば、前眼房を横切る光路で計測光を照射する構成において、計測光に比べてエネルギ密度が低い照射光を光計測の前に照射しない場合に比べ、眼球の網膜への計測光の到達量が抑制される。
請求項３の発明によれば、瞳孔が照射光の照射前の状態に戻ったタイミングで照射する場合に比べ、眼球の網膜への計測光の到達量がより抑制される。
請求項４の発明によれば、瞳孔径を算出しない場合に比べ、眼球の網膜への計測光の到達量がより抑制される。
請求項５の発明によれば、光計測部による光計測時に照射光を眼球に照射しない場合に比べ、光計測時に瞳孔が開くのが抑制される。
請求項６の発明によれば、計測光の波長と照射光の波長とが重なる場合に比べ、計測光と照射光との分離が容易になる。
請求項７の発明によれば、波長カットフィルタを用いない場合に比べ、照射光の重畳による計測誤差が抑制される。
請求項８の発明によれば、計測光に比べてエネルギ密度が低い照射光を光計測の前に照射しない場合に比べ、眼球の網膜への計測光の到達量が抑制される。

第１の実施の形態が適用される光計測装置の構成の一例を示す図である。 光計測装置によって、前眼房の眼房水に含まれる光学活性物質による偏光面の回転角（旋光度）を計測する方法を説明する図である。 眼球の概要を説明する図である。 式（１）に基づいて、瞳孔径と輝度との関係を示した図である。（ａ）は、輝度を対数で表記し、（ｂ）は、輝度を線形で表記している。 第１の実施の形態が適用される光計測装置により、前眼房における眼房水に含まれる光学活性物質の濃度を光計測する方法を説明するフローチャートである。 第２の実施の形態が適用される光計測装置の構成の一例を示す図である。 第２の実施の形態が適用される光計測装置により、前眼房における眼房水に含まれる光学活性物質の濃度を光計測する方法を説明するフローチャートである。 第３の実施の形態が適用される光計測装置の構成の一例を示す図である。 第３の実施の形態が適用される光計測装置により、前眼房における眼房水に含まれる光学活性物質の濃度を光計測する方法を説明するフローチャートである。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
以下では、眼球の光計測を「光計測」、眼球の光計測装置を「光計測装置」と表記する。
［第１の実施の形態］
（光計測装置１）
図１は、第１の実施の形態が適用される光計測装置１の構成の一例を示す図である。
この光計測装置１は、被計測者の眼球１０の前眼房１３における眼房水の特性の光計測に用いる光学系２０、眼球１０に光を照射する光照射部３０、光学系２０及び光照射部３０を制御する制御部４０、光学系２０、制御部４０を保持する保持部５０、光学系２０を用いて光計測されたデータに基づいて眼房水の特性を算出する算出部６０を備えている。
なお、図１に示す眼球１０は、左目である。
ここで、光学系２０は、光計測部の一例である。

以下では、図１に示す光計測装置１において、紙面の上側と下側との方向を上下方向と呼ぶことがある。また、被計測者の前側と後側との方向を前後方向と呼ぶことがある。また、被計測者から見て内側（目頭側、鼻側）と外側（目尻側、耳側）との方向を内外方向と呼ぶことがある。

光計測装置１が計測する眼房水の特性とは、含まれる光学活性物質による直線偏光の偏光面の回転角（旋光度α_Ｍ）、円偏光に対する吸色度（円二色性）などをいう。本明細書において、偏光面とは、直線偏光において電界が振動する面をいう。

眼球１０における前眼房１３とは、レンズとして働く水晶体１２（後述する図３参照）と角膜１４（図３参照）との間の領域であって、眼房水で満たされている。そして、前眼房１３は、正面から見た形状が円形である。眼球１０はほぼ球であるが、前眼房１３は球の表面からやや飛び出している。なお、図１は、まぶた１９を開いた状態を示している。

光学系２０は、発光部２１、偏光子２２、第１ミラー２３、第２ミラー２４、補償子２５、検光子２６、受光部２７を備えている。
発光部２１は、眼球１０の前眼房１３における眼房水の特性を光計測するために用いる光を出射する光源である。発光部２１は、発光ダイオード（ＬＥＤ）やランプのような波長幅が広い光源であってもよく、レーザのような波長幅が狭い光源であってもよい。なお、波長幅が狭い方が好ましい。
また、少なくとも２以上の波長の光を出射するものであってもよい。
ここでは、後述するように、発光部２１から出射され、被計測者の眼球１０に入射する光を計測光と表記する。なお、計測光のエネルギ密度とは、計測光が眼球１０の網膜１６に到達した際のエネルギ密度である。発光部２１にレーザを用いると、そのエネルギ密度は、ＬＥＤなどに比べてきわめて大きい。

偏光子２２は、例えば、ニコルプリズムなどであって、入射した光から、予め定められた偏光面の直線偏光を通過させる。

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

補償子２５は、例えばガーネット等を用いたファラデー素子などの磁気光学素子であって、磁場によって直線偏光の偏光面を回転させる。

検光子２６は、偏光子２２と同様の部材であって、予め定められた偏光面の直線偏光を通過させる。
受光部２７は、シリコンダイオードなどの受光素子で構成され、光の強度に対応した出力信号を出力する。

光照射部３０は、計測光と異なる光を被計測者の眼球１０に照射するものであって、面状の光源であってもよく、点状の光源であってもよい。また、面状の光源である場合、液晶表示デバイス（ＬＣＤ）などで構成された発光型のスクリーンであってもよい。この場合、被計測者が目視できる目印（ターゲット）３１を表示して、眼球１０の向き（視線）を誘導してもよい。発光型のスクリーンである場合、光計測後に、算出部６０によって算出された眼房水の特性（光学活性物質の濃度など）を表示してもよい。ここでは、光照射部３０は、ＬＣＤで構成された発光型のスクリーンであるとして説明する。
また、光照射部３０が、点状の光源である場合、ＬＥＤやランプであってよい。この場合、図１中に示す目印３１をＬＥＤやランプとすればよい。
ここでは、光照射部３０が被計測者の眼球１０に照射する光を照射光と表記する。そして、照射光のエネルギ密度とは、照射光が眼球１０の網膜に到達した際のエネルギ密度である。光照射部３０及び照射光については、後に詳述する。
なお、ここでは、計測光のエネルギ密度は、照射光のエネルギ密度に比べて、高いとする。

制御部４０は、光学系２０における発光部２１、補償子２５、受光部２７などを制御して、眼房水の特性に関する光計測データを得る。また、制御部４０は、光照射部３０を制御する。さらに、制御部４０は、光計測データを算出部６０に送信する。

保持部５０は、光学系２０、光照射部３０及び制御部４０を保持する。そして、保持部５０の端部が眼球１０の周辺の予め定められた位置に接触して位置決めされた状態において、光学系２０に設定された光路２８が前眼房１３における眼房水中を通過するように光学系２０を保持する。保持部５０を眼球１０の周辺に接触させる方法としては、被計測者又は他者が自らの手で光計測装置１を把持して接触させてもよいし、光計測装置１が自動で前後方向に駆動する駆動装置を使用してもよい。また、保持部５０を眼球１０に対して位置決めできるのであれば、接触させる領域は眼球１０の周辺である必要はなく、被計測者の顔の他の領域であってもよく、さらには、接触させずに位置決めできる場合は、接触させなくてもよい。
なお、破線で示す光路２８は、発光部２１から出射された計測光が前眼房１３を横切るように通過し、受光部２７で受光されるように設定されている。
また、光が前眼房１３を横切るように通過するとは、眼球１０を正面から見た場合において、上下方向よりも内外方向に近い角度（つまり、内外方向の水平軸に対して±４５度未満の範囲）で通過することをいい、前後方向に斜めに通過する場合も含む。

そして、保持部５０は、眼球１０に対して光計測装置１を固定し、光路２８がずれないように加工された接眼部材５１を備えていてもよい。

図１に示す保持部５０は、円筒を軸方向に平行な面で切断した形状であるが、これは、光学系２０を見やすくするためであって、円筒であってもよい。また、断面が楕円形、四辺形などの筒状であってもよい。さらに、図１に示したように、筒状の一部が切り取られた形状であってもよい。

なお、保持部５０は、メガネのフレームであってもよい。すなわち、光計測装置１を、メガネに光学系２０、光照射部３０及び制御部４０を設けたメガネタイプとしてもよい。

算出部６０は、制御部４０から光計測データを受信し、眼房水の特性を算出する。

ここでは、発光部２１から出射された計測光は、光路２８に沿って進み、受光部２７に入射する。すなわち、発光部２１から眼球１０側に向かって出射された光は、偏光子２２を通過後、第１ミラー２３により前眼房１３を横切る方向（目に平行な方向）に折り曲げられる。そして、前眼房１３を横切る方向に通過する。さらに、第２ミラー２４により、目から遠ざかる方向に折り曲げられる。そして、補償子２５、検光子２６を通過して、受光部２７に入射する。
図１において、発光部２１、偏光子２２、第１ミラー２３を含む部分が発光系２０Ａである。第２ミラー２４、補償子２５、検光子２６、受光部２７を含む部分が受光系２０Ｂである。
なお、発光系２０Ａと受光系２０Ｂとを入れ替えた配置としてもよい。

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

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

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

まず、眼球１０に対して垂直に近い角度で光を入射させる光路を用いると、後述する前眼房１３を横切るように光を通過させる場合に比べ、網膜１６（図３参照）に光が到達するおそれが大きい。特に、発光部２１に、コヒーレント性が高いレーザを用いる場合、網膜１６にエネルギ密度の高い光が到達して、照射される時間の長さによっては網膜１６に悪影響を与える可能性がある。
これに対し、眼球１０に対して平行に近い角度で光を入射させる光路では、角膜１４を通して前眼房１３を横切るように光を通過させ、眼房水を通過した光を受光（検出）する。このため、エネルギ密度の高い光が網膜１６に到達することが抑制される。しかし、この場合であっても、光学系２０の調節の際や、呼吸や脈動などによる生体振動、角膜１４の状態の変化などにより、光が網膜１６に到達することがありうるため、網膜１６への計測光の到達量が抑制されるようにしている。

ここで、眼球１０は、外形がほぼ球であること、光を入射させる側又は通過した光を受光する側のいずれかに鼻（鼻梁）が位置し、その影響を受けて、光学系２０における発光部２１、偏光子２２、補償子２５、検光子２６、受光部２７などを配置するスペースが狭い。
そこで、眼球１０に対して平行に近い角度で光を入射させ、前眼房１３を横切るように通過させるように光路２８を設定するため、図１に示すように、第１ミラー２３、第２ミラー２４を設け、光路２８を折り曲げることで、スペースを有効に利用しようとしている。なお、鼻側のみ光路２８を折り曲げて、耳側では光路２８を折り曲げないようにしてもよい。この場合、第１ミラー２３又は第２ミラー２４のいずれか一方を用いなくてもよい。
また、光学系２０が小型であれば、光路２８を折り曲げることを要しない。

図２は、光計測装置１によって、前眼房１３の眼房水に含まれる光学活性物質による偏光面の回転角（旋光度）を計測する方法を説明する図である。ここでは、説明を容易にするため、光路２８を折り曲げない（直線である）として、第１ミラー２３及び第２ミラー２４の記載を省略している。
図２に示す光学系２０には、発光部２１、偏光子２２、前眼房１３、補償子２５、検光子２６、受光部２７のそれぞれの間において、光の進行方向から見た偏光の様子を円内の矢印で示している。

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

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

ここで、光学系２０による旋光度α_Ｍの計測方法の一例を説明する。
まず、発光部２１を出射した光が前眼房１３を通過しない状態において、発光部２１、偏光子２２、補償子２５、検光子２６、受光部２７を含む光学系２０において、受光部２７の出力信号が最小になるように、補償子２５及び検光子２６を設定する。図２に示すように、光が前眼房１３を通過しない状態においては、偏光子２２を通過した直線偏光の偏光面は、検光子２６を通過する偏光面と直交している。
なお、図２では、偏光子２２の偏光面と検光子２６を通過する前の偏光面が共に、紙面に平行であるとしている。しかし、補償子２５によって予め偏光面が回転する場合には、検光子２６を通過する前の偏光面が紙面に平行な面から傾いていてもよい。すなわち、光が前眼房１３における眼房水を通過しない状態において、受光部２７の出力信号が最小になるように、補償子２５と検光子２６とを設定すればよい。

次に、光が前眼房１３を通過する状態とする。すると、前眼房１３における眼房水に含まれる光学活性物質によって、偏光面が回転する。このため、受光部２７からの出力信号は、最小値から外れる。そこで、受光部２７からの出力信号が最小になるように、補償子２５に印加する磁場を設定する。すなわち、補償子２５により偏光面を回転させ、検光子２６を通過する偏光面と直交させる。
このとき、補償子２５によって回転させた偏光面の角度が、眼房水に含まれる光学活性物質によって発生した旋光度α_Ｍに対応する。補償子２５に印加した磁場の大きさと回転した偏光面の角度との関係は、事前に知られているので、補償子２５に印加した磁場の大きさから、旋光度α_Ｍが分かる。
なお、旋光度α_Ｍを計測する方法として補償子２５を用いた例を述べたが、補償子２５以外で旋光度α_Ｍを計測してもよい。また、図１、図２では、偏光面の回転角（旋光度α_Ｍ）を計測する最も基本的な測定法である直交偏光子法（ただし補償子２５を使用）について示したが、回転検光子法やファラデー変調法、光学遅延変調法といった他の測定方法を適用してもよい。

さらに具体的には、発光部２１から前眼房１３における眼房水に複数の波長λ（波長λ_１、λ_２、λ_３、…）の光を入射し、それぞれに対して旋光度α_Ｍ（旋光度α_Ｍ１、α_Ｍ２、α_Ｍ３、…）を計測する。これらの波長λと旋光度α_Ｍとの組が、算出部６０に取り込まれ、求めたい光学活性物質の濃度が算出される。

なお、眼房水には、前述したように複数の光学活性物質が含まれている。よって、計測された旋光度α_Ｍは、複数の光学活性物質それぞれによる旋光度αの和である。そこで、計測された旋光度α_Ｍから、求めたい光学活性物質の濃度を算出することが必要となる。
求めたい光学活性物質の濃度の算出は、例えば、特開平０９-１３８２３１号公報（上記特許文献２）に開示されているような公知の方法を用いればよいので、説明を省略する。

図３は、眼球１０の概要を説明する図である。
図３に示すように、眼球１０は、外形がほぼ球形であって、中央にガラス体１１がある。そして、レンズの役割をする水晶体１２が、ガラス体１１の一部に埋め込まれている。水晶体１２の外側に、前眼房１３があり、その外側に角膜１４がある。
水晶体１２の周辺部は虹彩１７に囲まれ、その中心が瞳孔１５である。水晶体１２に接する部分を除いて、ガラス体１１は、網膜１６で覆われている。そして、網膜１６の外側に、強膜１８がある。つまり、眼球１０の外側は、角膜１４及び強膜１８で覆われている。
前眼房１３は、角膜１４と水晶体１２とで囲まれた領域であって、眼球１０の球形からは、凸状に飛び出している。そして、前眼房１３は、眼房水で満たされている。

次に、光路２８について説明する。図３には、破線で示した光路２８と一点鎖線で示した光路２８′とが記載されている。
光路２８では、図１で説明したように、光は、眼球１０に対して平行に近い角度で入射し、角膜１４を通して前眼房１３を横切るように通過する。
一方、光路２８′では、光は、角膜１４を通して前眼房１３に入射するが、水晶体１２に入射して、網膜１６に到達する。前述したように、網膜１６に到達する光のエネルギ密度が大きい場合、照射される時間の長さによっては網膜１６に悪影響を与える可能性がある。
ここで、光学系２０を調節して、光路２８を設定するまでの調節の際や、生体振動、角膜１４の状態の変化などにより、本来の光路２８を外れて光路２８′のようになることがありうる。
そこで、第１の実施の形態では、これらの場合であっても、網膜１６に到達する光エネルギを抑制するようにしている。

眼球１０における瞳孔１５の径Ｄ（以下では、瞳孔径Ｄと表記する。）は、眼球１０の視線の先に設けられたスクリーンなどの光照射部３０の輝度Ｌと、式（１）で表されることが知られている。

図４は、式（１）に基づいて、瞳孔径Ｄと輝度Ｌとの関係を示した図である。図４（ａ）は、輝度Ｌを対数で表記し、図４（ｂ）は、輝度Ｌを線形で表記している。
図４（ａ）、（ｂ）から分かるように、瞳孔径Ｄは、輝度Ｌが大きくなるにしたがい小さくなる。なお、輝度Ｌが５００ｃｄ／ｍ^２以上において、瞳孔径Ｄは２．５ｍｍより小さくなるが、瞳孔径Ｄの変化量は小さくなる。
そして、瞳孔径Ｄが小さいほど、例え眼球１０に向かって、エネルギ密度が高い計測光が入射しても、虹彩１７（図３参照）により遮られやすくなる。したがって、瞳孔径Ｄが小さくない場合に比べて、網膜１６への計測光の到達量が抑制される。
なお、５００ｃｄ／ｍ^２は、店舗内の照明程度の輝度であり、網膜１６への悪影響を生じない。

よって、第１の実施の形態では、被計測者の眼球１０の視線方向に光照射部３０を設け、光学系２０による光計測を行う前に、光照射部３０から照射光を被計測者の眼球１０に照射し、光照射部３０から照射光を照射する前に比べて、瞳孔径Ｄを小さくしておく。そして、瞳孔径Ｄが小さい状態において、光学系２０にて光計測を行う。これにより、エネルギ密度が高い計測光の網膜１６への到達量が抑制される。

なお、光照射部３０が面状の光源である場合、光照射部３０の全面を予め定められた輝度Ｌに設定すればよい。
また、光照射部３０がＬＣＤのようなディスプレイである場合、図１に示したような目印（ターゲット）３１を表示してもよい。そして、目印３１を予め定められた輝度Ｌに設定し、目印３１の周囲を予め定められた輝度Ｌより低い輝度に設定してもよい。この場合、目印３１が、目印３１の周囲より明るい輝点になる。逆に、目印３１の周囲を予め定められた輝度Ｌに設定し、目印３１を予め定められた輝度Ｌより低い輝度に設定してもよい。この場合、目印３１が目印３１の周囲より暗い暗点になる。目印３１が暗点である方が、輝点である場合に比べて、被計測者の眩しさが軽減され、被計測者が目印３１から視線を逸らすことが抑制される。すなわち、被計測者の眼球１０を、光計測がしやすい状態に誘導しやすい。
さらに、光照射部３０が点状の光源である場合、点状の光源を予め定められた輝度Ｌに設定すればよい。
すなわち、光照射部３０は、被計測者の眼球１０に向けて光を照射することにより、光計測時に被計測者の眼球１０における瞳孔径Ｄが小さくなればよい。

（眼球の光計測方法）
図５は、第１の実施の形態が適用される光計測装置１により、前眼房１３における眼房水に含まれる光学活性物質の濃度を光計測する方法を説明するフローチャートである。
ここでは、光照射部３０は、一例として、面状の光源、例えばＬＣＤなどのディスプレイであって、目印３１を輝点として表示するとして説明する。
まず、被計測者が、光計測装置１の電源を入れて、光計測装置１を装着する（ステップ１１、図５ではＳ１１と表記する。以下同様である）。光計測装置１は、電源が入れられると、光学系２０、光照射部３０、制御部４０及び算出部６０が動作状態になる。なお、この状態では、光学系２０の発光部２１からの計測光は、出射されていない。

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

一方、ステップ１２において、肯定（Ｙｅｓ）の判断がされた場合、すなわち、装着完了の場合には、制御部４０は、眼球１０に対して、光照射部３０から照射光の照射を行う（ステップ１３）。ここでは、光照射部３０は目印（ターゲット）３１を表示する。
次に、光計測を開始（計測開始）してよいか否かが判断される（ステップ１４）。例えば、光計測装置１に計測開始を指示するボタンを設け、被計測者が、目印（ターゲット）３１を視認し、視線を向けた際に、計測開始を指示するボタンを押すようにする。制御部４０は、計測開始を通知するボタンが押されたか否かによって、光計測を開始してよいか否かを判断する。
ステップ１４において、否定（Ｎｏ）の判断がされた場合、すなわち、計測開始でない場合は、ステップ１４に戻って、計測開始を待つ。

一方、肯定（Ｙｅｓ）の判断がされた場合、すなわち、計測開始が指示された場合には、制御部４０は、光照射部３０からの照射光の照射を停止する（照射光停止）（ステップ１５）。
そして、制御部４０は、発光部２１から計測光を出射する（計測光出射）（ステップ１６）。次に、制御部４０は、前眼房１３を通過する光路２８が得られるように光学系２０を調節して、前眼房１３の眼房水を通過した計測光により旋光度α_Ｍを計測する（旋光度α_Ｍ計測）（ステップ１７）。計測が終了すると、制御部４０は、発光部２１からの計測光の出射を停止する（計測光停止）（ステップ１８）。

次に、制御部４０は、計測した旋光度α_Ｍなどの光計測データを算出部６０に送信する。
すると、算出部６０は、計測対象物である眼房水における求めたい光学活性物質の濃度を算出（計測対象物の濃度算出）する（ステップ１９）。
この後、制御部４０は、算出部６０が算出した計測対象物の濃度を受信して、光照射部３０に計測対象物の濃度を表示するようにしてもよい。

図５のフローチャートでは、計測開始が指示された場合、ステップ１４において、光照射部３０からの照射光の照射を停止している。これは、照射光が、光学系２０の受光部２７に入射して計測光に重畳する（紛れ込む）と、計測値に誤差が生じるためである。つまり、照射光が計測光に重畳する（紛れ込む）ことを抑制するため、計測が開始される前に照射光を停止している。

しかし、光照射部３０による眼球１０への照射光の照射を停止すると、照射光で狭く（小さく）なっていた瞳孔１５が、徐々に開いてくる。よって、ステップ１７の旋光度α_Ｍの計測は、瞳孔１５が狭い状態に維持されている期間に行うことがよい。逆に言えば、光照射部３０による照射光の照射は、ステップ１７の旋光度α_Ｍの計測の前であって、光照射部３０による照射光の照射により狭められた眼球１０の瞳孔１５の大きさが、計測時に照射光の照射前の大きさに戻らないタイミングで行うのがよい。
なお、眼球１０の前眼房１３を通過する光路２８に光学系２０が調節された後であれば、瞳孔１５が開いた状態（照射光を照射された状態より瞳孔１５が大きい状態）になっても計測光が網膜１６に到達するおそれが少ないと考えられる。しかし、生体振動や角膜１４の状態変化などによって、開いた瞳孔１５から計測光が網膜１６に到達するおそれがある。よって、瞳孔１５は、狭い状態に維持されていることがよい。

［第２の実施の形態］
第１の実施の形態では、図５のフローチャートにおけるステップ１５に示したように、計測時に照射光の照射を停止した。この場合、照射光の照射の停止後に、狭められていた瞳孔１５は徐々に開いていく。
第２の実施の形態では、光照射部３０が照射する照射光の波長と、光学系２０の発光部２１が出射する計測光の波長とを異ならせることで、計測光が出射されている間においても、照射光の照射が継続されるようにしている。これにより、光計測時においても、眼球１０には照射光が照射されているので、瞳孔１５が開くことが抑制される。

図６は、第２の実施の形態が適用される光計測装置１の構成の一例を示す図である。ここでは、眼球１０を含めて、光計測装置１を上側から見た模式図で示している。第２の実施の形態が適用される光計測装置１は、波長カットフィルタ７１を除いて、図１に示した第１の実施の形態と同様である。よって、図６では、図１における偏光子２２、補償子２５、検光子２６を省略している。

波長カットフィルタ７１は、光照射部３０が眼球１０に向けて照射する照射光が受光部２７に入射しないように抑制（阻止）する。そして、波長カットフィルタ７１は、照射光が受光部２７に入射しないように、光路２８上に設けられている。
例えば、発光部２１が出射する計測光を赤外光とし、光照射部３０が眼球１０に向けて照射する照射光が４５０ｎｍの青色光とする。この場合、波長カットフィルタ７１は、６００ｎｍ以下の波長の光の通過を阻止するフィルタであればよい。
すると、光照射部３０が眼球１０に向けて青色光である照射光を、光計測時に照射し続けていても、受光部２７には、照射光が入射しない。すなわち、照射光は、光計測に影響を与えない。

なお、計測光の波長と照射光の波長とは、照射光の波長が可視光であれば上記以外の組み合わせであってもよい。
また、波長カットフィルタ７１は、屈折率の異なる誘電体層を積層した干渉フィルタなどによって構成されうる。

図７は、第２の実施の形態が適用される光計測装置１により、前眼房１３における眼房水に含まれる光学活性物質の濃度を光計測する方法を説明するフローチャートである。
ステップ１１〜ステップ１４は、図５に示したフローチャートと同じである。

そして、ステップ１４において、肯定（Ｙｅｓ）の判断がされた場合、すなわち、計測開始が指示された場合には、制御部４０は、発光部２１から計測光を出射する（計測光出射）（ステップ２１）。次に、制御部４０は、前眼房１３を通過する光路２８が得られるように光学系２０を調節して、前眼房１３の眼房水を通過した光の旋光度α_Ｍを計測する（旋光度α_Ｍ計測）（ステップ２２）。計測が終了すると、制御部４０は、発光部２１からの計測光の出射を停止する（計測光停止）（ステップ２３）。そして、制御部４０は、光照射部３０からの照射光の照射を停止する（照射光停止）（ステップ２４）。

次に、制御部４０は、計測した旋光度α_Ｍなどの光計測データを算出部６０に送信する。
すると、算出部６０は、計測対象物である眼房水における求めたい光学活性物質の濃度を算出（計測対象物の濃度算出）する（ステップ２５）。
この後、制御部４０は、算出部６０が算出した計測対象物の濃度を受信して、光照射部３０に計測対象物の濃度を表示するようにしてもよい。

なお、図７に示すフローチャートにおいて、ステップ２１からステップ２３は、第１の実施の形態における図５のステップ１６からステップ１８と同じである。また、ステップ２５は、第１の実施の形態における図５のステップ１９と同じである。

眼球１０は、光計測時においても照射光に照射された状態にあるので、瞳孔１５が狭められた状態に維持される。すなわち、光計測時において、瞳孔１５が開くことが抑制されるため、光計測が容易になる。

［第３の実施の形態］
第１の実施の形態及び第２の実施の形態では、光照射部３０からの照射光により瞳孔１５を狭めていた。しかし、瞳孔１５の大きさは、測定されていなかった。
第３の実施の形態では、瞳孔１５の大きさ（ここでは瞳孔径Ｄ）を算出し、瞳孔径Ｄが予め定められた値以下になった場合に、瞳孔１５が狭まったとし、計測光を出射して光計測を開始する。つまり、瞳孔１５が狭まったことを確認してから、計測光を出射するので、エネルギ密度が高い計測光の網膜１６への到達が抑制される。

図８は、第３の実施の形態が適用される光計測装置１の構成の一例を示す図である。ここでは、眼球１０を含めて、光計測装置１を上側から見た模式図で示している。第３の実施の形態が適用される光計測装置１は、波長カットフィルタ７２及び瞳孔径算出部８０を除いて、図１に示した第１の実施の形態と同様である。よって、図８では、図１における偏光子２２、補償子２５、検光子２６を省略している。

瞳孔径算出部８０は、眼球１０に対して、照明光を照射する照明部８１と、眼球１０から反射した照明光を撮像する撮像部８２とを備えている。そして、撮像部８２が撮像した眼球１０の画像から、瞳孔径Ｄを算出する。なお、瞳孔径Ｄの算出は、制御部４０が行ってもよい。

照明部８１は、例えば近赤外線を眼球１０に向かって出射するランプである。
撮像部８２は、例えばＣＣＤ撮像素子やＣＭＯＳ撮像素子など複数の画素を有する撮像素子を備え、眼球１０の近赤外線画像を撮像するカメラである。
瞳孔径Ｄの算出は、例えば、撮像部８２が撮像した眼球１０の近赤外線画像から、瞳孔１５部分の画素数を計数（カウント）することで行われる。
なお、瞳孔径算出部８０は、いわゆる視線追跡システムと同様の構成を有している。瞳孔径算出部８０は、撮像部８２を備えないなど、他の構成であってもよい。

そして、瞳孔径算出部８０によって撮像された瞳孔１５から算出された瞳孔１５の瞳孔径Ｄが、予め定められた値（瞳孔径Ｄ_０）より小さい場合に、発光部２１から計測光を出射して、眼球１０の光計測を行うようにする。

波長カットフィルタ７２は、瞳孔径算出部８０の照明部８１が出射する光（例えば近赤外光）及び光照射部３０が出射する光（例えば青色光）が、受光部２７に入射しないように設けられている。ここでは、波長カットフィルタ７２は、第２の実施の形態における波長カットフィルタ７１に、瞳孔径算出部８０の照明部８１が出射する光（例えば近赤外光）の透過を抑制（阻止）するフィルタを追加したものである。
波長カットフィルタ７２は、波長カットフィルタ７１に、瞳孔径算出部８０の照明部８１が出射する光（例えば近赤外光）の透過を抑制（阻止）するフィルタを重ねたものであってもよい。また、波長カットフィルタ７２は、瞳孔径算出部８０の照明部８１が出射する光（例えば近赤外光）と光照射部３０が出射する光（例えば青色光）とを阻止域とするように構成された一つのフィルタであってもよい。

そして、波長カットフィルタ７２は、瞳孔径算出部８０の照明部８１が出射する光（例えば近赤外光）と光照射部３０が出射する光（例えば青色光）とが受光部２７への入射が抑制（阻止）されるように、光路２８上に配置されている。

ここでは、光照射部３０からの照射光の照射、及び、瞳孔径算出部８０の照明部８１からの照明光の照射を、光計測時にも継続するとして説明する。
なお、第１の実施の形態と同様に、光照射部３０からの照射光の照射、及び、瞳孔径算出部８０の照明部８１からの照明光の照射を、光計測時に停止する場合には、波長カットフィルタ７２を用いることを要しない。
さらに、光照射部３０からの照射光の照射と、瞳孔径算出部８０の照明部８１からの照明光の照射とのいずれか一方を、光計測時に停止する場合には、光計測時に照射される光を抑制（阻止）するフィルタを波長カットフィルタ７２の代わりに用いればよい。

図９は、第３の実施の形態が適用される光計測装置１により、前眼房１３における眼房水に含まれる光学活性物質の濃度を光計測する方法を説明するフローチャートである。
ステップ１１〜ステップ１４は、図５に示したフローチャートと同じである。

そして、ステップ１４において、肯定（Ｙｅｓ）の判断がされた場合、すなわち、計測開始が指示された場合には、制御部４０は、瞳孔径算出部８０に眼球１０の瞳孔径Ｄを算出させる（瞳孔径Ｄ算出）（ステップ３１）。
そして、制御部４０により瞳孔径Ｄが予め定められた瞳孔径Ｄ_０以下であるか否かが判断される（ステップ３２）。

ステップ３２において、否定（Ｎｏ）の判断がされた場合、すなわち、瞳孔径Ｄが予め定められた瞳孔径Ｄ_０を超える場合、ステップ３１に戻って、瞳孔径算出部８０に眼球１０の瞳孔１５の大きさ（ここでは、瞳孔径Ｄ）を算出させる。

ステップ３２において、肯定（Ｙｅｓ）の判断がされた場合、すなわち、瞳孔径Ｄが予め定められた瞳孔径Ｄ_０以下の場合には、制御部４０は、発光部２１から計測光を出射させる（計測光出射）（ステップ３３）。次に、制御部４０は、前眼房１３を通過する光路２８が得られるように光学系２０を調節して、前眼房１３の眼房水を通過した光の旋光度α_Ｍを計測する（旋光度α_Ｍ計測）（ステップ３４）。計測が終了すると、制御部４０は、発光部２１からの計測光の出射を停止する（計測光停止）（ステップ３５）。そして、制御部４０は、光照射部３０からの照射光の照射を停止する（照射光停止）（ステップ３６）。

次に、制御部４０は、計測した旋光度α_Ｍなどの光計測データを算出部６０に送信する。
すると、算出部６０は、計測対象物である眼房水における求めたい光学活性物質の濃度を算出（計測対象物の濃度算出）する（ステップ３７）。
この後、制御部４０は、算出部６０が算出した計測対象物の濃度を受信して、光照射部３０に計測対象物の濃度を表示するようにしてもよい。

なお、図９に示すフローチャートにおいて、ステップ３３からステップ３５は、第１の実施の形態における図５のステップ１６からステップ１８と同じである。また、ステップ３７は、第１の実施の形態における図５のステップ１９と同じである。

なお、上記では、眼球１０の瞳孔１５の大きさを瞳孔径Ｄで評価したが、瞳孔１５の面積など他のパラメータで評価してもよい。このときは、瞳孔径算出部８０を、瞳孔面積算出部など他のパラメータを算出する部に置き換えればよい。

第１の実施の形態から第３の実施の形態では、被計測者が光計測装置１を装着したのちに、光照射部３０から照射光の照射を開始した。被計測者が光計測装置１を装着しやすくするために、被計測者が光計測装置１を装着する際に、瞳孔１５を狭くするための輝度に比べて、低い輝度の照射光を光照射部３０から照射するようにしてもよい。

第１の実施の形態から第３の実施の形態では、一例として、眼房水に含まれる求めたい光学活性物質の濃度を算出する方法を説明したが、眼房水の他の特性を光計測するように構成してもよい。
また、眼房水に関する特性のみならず、光路２８に存在する角膜等に関する特性を求めるために説明した構成を応用してもよい。すなわち、眼球１０の外部から光を入射させ、角膜１４及び前眼房１３内の眼房水に光を通過させることで、眼球１０に関する特性を求めるものであれば、第１の実施の形態から第３の実施の形態で説明した構成を適用しうる。

なお、左目で説明したが、右目に適用してもよい。
また、制御部４０と算出部６０とが一体に構成されてもよく、制御部４０と算出部６０とのデータの送受は有線で行っても、無線で行ってもよい。

さらに、第１の実施の形態から第３の実施の形態は、前眼房１３に対して斜めに計測光を照射し、反射光から前眼房１３内における光の拡散（散乱）を光計測するフレアセルメータに適用してもよい。光照射部３０を設けて瞳孔１５の大きさを狭くすることで、レーザ光などのエネルギ密度が大きい光が網膜１６に到達することが抑制される。

１…光計測装置、１０…眼球、１１…ガラス体、１２…水晶体、１３…前眼房、１４…角膜、１５…瞳孔、１６…網膜、１７…虹彩、２０…光学系、２０Ａ…発光系、２０Ｂ…受光系、２１…発光部、２２…偏光子、２３…第１ミラー、２４…第２ミラー、２５…補償子、２６…検光子、２７…受光部、２８…光路、３０…光照射部、３１…目印（ターゲット）、４０…制御部、５０…保持部、６０…算出部、７１、７２…波長カットフィルタ、８０…瞳孔径算出部、８１…照明部、８２…撮像部

Claims (8)

1. 被計測者の眼球に計測光を照射して、当該眼球を光計測する光計測部と、
   前記光計測部による光計測の前に、前記計測光よりエネルギ密度の低い照射光を前記眼球に照射し、当該眼球の瞳孔の大きさを当該照射光を照射する前より狭める光照射部と
   を備える眼球の光計測装置。
2. 前記計測光は、前記眼球の前眼房を目頭側から目尻側又は目尻側から目頭側へ横切る光路を通過することを特徴とする請求項１に記載の眼球の光計測装置。
3. 前記光照射部は、前記光計測部による光計測の前であって、当該光照射部による照射光の照射により狭められた前記眼球の瞳孔の大きさが、当該光計測部による光計測時に当該照射光の照射前の大きさに戻らないタイミングで照射することを特徴とする請求項１又は２に記載の眼球の光計測装置。
4. 前記眼球の瞳孔の大きさである瞳孔径を算出する瞳孔径算出部を、備え、
   前記瞳孔径算出部が算出した瞳孔径が、前記光照射部の前記照射光の照射により予め定められた値以下になった場合に、前記光計測部が前記眼球を光計測することを特徴とする請求項１又は２に記載の眼球の光計測装置。
5. 前記光照射部は、前記光計測部による光計測時に、前記照射光を前記眼球に照射することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の眼球の光計測装置。
6. 前記計測光と前記照射光とは、波長が異なることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の眼球の光計測装置。
7. 前記光計測部は、前記計測光を受光する受光部への前記照射光の入射を抑制する波長カットフィルタを備えることを特徴とする請求項６に記載の眼球の光計測装置。
8. 被計測者の眼球を光計測する眼球の光計測方法であって、
   前記被計測者の眼球に、前記光計測に用いる計測光よりエネルギ密度の低い照射光を照射し、当該眼球の瞳孔の大きさを当該照射光を照射する前より狭めるステップと、
   前記被計測者の眼球に前記計測光を照射して当該眼球を光計測するステップと
   を含む眼球の光計測方法。

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