JP6841146B2 - 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、被計測者の眼球の前眼房に向けて光を出射する光出射手段と、前記前眼房内の眼房水を通過した前記光を受光する受光手段と、前記眼球が外転した状態にて、前記光出射手段から出射された前記光が前記前眼房を横切って前記受光手段によって受光される位置に、当該光出射手段及び当該受光手段を保持する保持手段とを備える眼球の光計測装置が記載されている。

特許文献２には、旋光度を表す数式に基づいて光学活性物質の濃度を算出するシステムであって、前記数式は、第１の光学活性物質における旋光度の波長依存性を表す第１の関数と、第２の光学活性物質における旋光度の波長依存性を表す第２の関数とを含み、前記第１の関数は、前記第１の光学活性物質の濃度が未知数であり、かつ前記第１の光学活性物質の旋光分散の特性を規定する固有値が既知数又はとりうる範囲が制限された未知数であり、前記第２の関数は、前記第２の光学活性物質の旋光分散の特性を規定する固有値が未知数であり、前記数式と、複数の波長のそれぞれに対応する被測定物の旋光度とに基づく最小二乗法によって前記第１の光学活性物質の濃度を算出する光学活性物質の濃度算出システムが記載されている。

特開２０１５−１９２８６１号公報 特開２０１５−１９４４８２号公報

ところで、眼球を横切るように光を透過させて前眼房の眼房水に含まれる光学活性物質の濃度を算出する場合、本来ならば網膜など、眼球内の意図しない部位には光が到達しない。しかし、眼球の向きがずれると、眼球内の意図しない部位に光が到達するおそれがあった。
本発明は、眼球の向きを検知しない場合に比べ、計測に用いる光が眼球内の意図しない部位に照射されることを抑制した眼球の光計測装置などを提供する。

請求項１に記載の発明は、被計測者の眼球を横切るように光を出射する光出射手段と、前記眼球を透過した前記光を受光する受光手段と、前記眼球の向きを検知する検知手段と、前記検知手段により検知された前記眼球の向きが予め定められた範囲内にある場合に、前記光出射手段から計測に用いる強度で光の出射を開始する、又は、当該光出射手段が出射する光を計測に用いる強度に上げるように制御する制御手段と、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、前記制御手段は、前記検知手段により検知された前記眼球の向きが前記予め定められた範囲内にない場合に、前記光出射手段からの光の出射を禁止する、又は、当該光出射手段が出射する光を計測に用いる強度に上げることを禁止するように制御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、被計測者の眼球を横切るように光を出射する光出射手段と、前記眼球を透過した前記光を受光する受光手段と、前記眼球の向きを検知する検知手段と、前記検知手段により検知された前記眼球の向きが予め定められた範囲内から範囲外に変化した場合に、前記光出射手段からの光の出射を停止する、又は、当該光出射手段が出射する光を計測に用いる強度より下げるように制御する制御手段と、を備える眼球の光計測装置である。
請求項４に記載の発明は、前記制御手段は、前記検知手段により検知された前記眼球の向きが前記予め定められた範囲外から範囲内に変化した場合に、前記光出射手段から計測に用いる強度で光の出射を開始する、又は、当該光出射手段が出射する光を計測に用いる強度に上げるように制御することを特徴とする請求項３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、前記制御手段は、前記眼球の向きが前記予め定められた範囲内から範囲外に変化した場合、当該眼球の向きが当該予め定められた範囲内にあった際に計測途中であったとき、当該眼球の向きが当該予め定められた範囲外から範囲内に変化した場合に、当該計測途中から引き続いて計測を行うことを特徴とする請求項４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、前記予め定められた範囲は、前記光出射手段から出射された前記光が前記眼球の網膜に直接到達せずに当該眼球を横切る範囲であ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、被計測者の眼球を横切るように光を出射する光出射手段と、前記眼球を透過した前記光を受光する受光手段と、前記眼球の向きを検知する検知手段と、前記検知手段により検知された前記眼球の向きが、前記光出射手段から出射された前記光が当該眼球の網膜に直接到達せずに当該眼球を横切る向きである場合に、当該光出射手段から計測に用いる強度で光の出射を開始する、又は、当該光出射手段が出射する光を計測に用いる強度に上げるように制御する制御手段と、を備える眼球の光計測装置である。
請求項８に記載の発明は、被計測者の眼球を横切るように光を出射する光出射手段と、前記眼球を透過した前記光を受光する受光手段と、前記眼球の向きを検知する検知手段と、前記検知手段により検知された前記眼球の向きが、前記光出射手段から出射された前記光が当該眼球の網膜に直接到達する向きである場合に、当該光出射手段から計測に用いる強度で光の出射を禁止、又は、当該光出射手段が出射する光を計測に用いる強度に上げることを禁止するように制御する制御手段と、を備える眼球の光計測装置である。
請求項９に記載の発明は、被計測者の眼球の向きを検出するステップと、前記眼球の向きが予め定められた範囲内にある場合に、当該眼球を横切るように計測に用いる強度で光の出射を開始する、又は、当該眼球を横切る光を計測に用いる強度に上げるステップと、前記眼球を透過した前記光を受光するステップと、を含む眼球の光計測方法である。

請求項１、２、９の発明によれば、眼球の向きを検知しない場合に比べ、計測に用いる光が眼球内の意図しない部位に照射されることが抑制される。
請求項３の発明によれば、眼球の向きの変化を検知しない場合に比べ、計測に用いる光が眼球内の意図しない部位に照射されることが抑制される。
請求項４の発明によれば、眼球の向きの変化を検知しない場合に比べ、計測の開始が容易になる。
請求項５の発明によれば、計測を継続しない場合に比べて、計測に要する時間が短縮できる。
請求項６、７、８の発明によれば、網膜に直接到達しない範囲でない場合に比べて、網膜に照射されることが抑制される。

本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。 眼球及び眼球の前眼房を横切るように透過する光路を説明する図である。（ａ）は、眼球の目頭側から目尻側に結んだ線での上下方向における断面図、（ｂ）は、眼球の正面図である。 光計測装置によって、前眼房における眼房水に含まれる光学活性物質による偏光面の回転角（旋光度）を計測する方法を説明する図である。 眼球の向きが許可範囲内にある状態及び許可範囲外にある状態での制御部による制御を説明する図である。（ａ）は、眼球の向きが許可範囲内にある状態、（ｂ）は、眼球の向きが許可範囲外にある状態を示す。 眼球の向きが許可範囲外にある状態から、許可範囲内にある状態に変化した場合の制御部による制御を説明する図である。（ａ）は、眼球の向きが許可範囲７１外にある状態、（ｂ）は、眼球の向きが許可範囲内にある状態を示す。 光計測装置による光計測方法を説明するフローチャートの一例である。 光計測装置による他の光計測方法を説明するフローチャートの一例である。

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。
（光計測装置１）
図１は、本実施の形態が適用される光計測装置１の構成の一例を示す図である。
この光計測装置１は、被計測者の眼球１０の特性の計測に用いる光学系２０、眼球１０の向き（視線）を誘導する目印（視線ターゲット）３１を表示する表示部３０、眼球１０の向きを検知する検知部７０、光学系２０、表示部３０及び検知部７０を制御する制御部４０、光学系２０、表示部３０、検知部７０及び制御部４０を保持する保持部５０、光学系２０により計測されたデータに基づいて眼球１０の特性を算出する算出部６０を備える。
ここで、制御部４０は、制御手段の一例、検知部７０は、検知手段の一例である。

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が計測する眼球１０の特性とは、例えば前眼房（後述する図２（ａ）に示す前眼房１３）の眼房水に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）や、眼房水に含まれる物質による光吸収、光散乱などをいう。また、眼球１０の特性には、角膜（後述する図２（ａ）の角膜１４）の特性などが含まれる。

以下では、眼球１０の特性を算出する一例として、前眼房の眼房水に含まれる光学活性物質の濃度を、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）によって計測する場合を説明する。ここでは、直線偏光の偏光面とは、電界が振動する面をいう。

図１では、眼球１０の瞳孔１５と、瞳孔１５を取り巻く虹彩１６と、上瞼１８と、下瞼１９とを示している。眼球１０の瞳孔１５は、上瞼１８と下瞼１９との間にあって、表示部３０に示された目印（視線ターゲット）３１を見つめている。ここでは、眼球１０の向き（視線）は、表示部３０に示された目印（視線ターゲット）３１の方向である。なお、図１に示す眼球１０は左目である。
前眼房（後述する図２（ａ）に示す前眼房１３）は、瞳孔１５及び虹彩１６の正面側に位置し、ほぼ球形の眼球１０において前面に飛び出している。前眼房の内部は眼房水で満たされている。

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を備える。
発光部２１は、発振波長が異なる複数のレーザを光源として備える。なお、発光部２１は、発振波長が１つである１つのレーザを光源として備えてもよい。また、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を備えてもよい。発光部２１からの光は、波長幅が狭い方がよい。
ここでは、発光部２１は、ビーム状の光を出射するとする。

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、ビーム状の光の光路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よい。

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透過した光を受光する側のいずれかに鼻（鼻梁）が位置することによる影響を受けて、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を横切るように透過させるように光路２８を設定するため、第１ミラー２３、第２ミラー２４を設け、光路２８を折り曲げることで、スペースを有効に利用しようとしている。
なお、光学系２０が小型であれば、光路２８を折り曲げることは必要でない。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、シリコンフォトダイオードなどの受光素子であって、受光した光の強度に対応した出力信号を出力する。

発光部２１から出射された光は、光路２８に沿って進み、受光部２７に入射する。すなわち、発光部２１から眼球１０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を横切るように透過（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。

ここで、発光部２１、偏光子２２、第１ミラー２３を発光系２０Ａとし、第２ミラー２４、補償子２５、検光子２６、受光部２７を受光系２０Ｂとする。
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、発光部２１を含む発光系２０Ａは、光出射手段の一例、受光部２７を含む受光系２０Ｂは、光受光手段の一例である。なお、発光部２１を光出射手段の一例、受光部２７を光受光手段の一例と捉えてもよい。

表示部３０は、被計測者が目視できる目印（視線ターゲット）３１を表示して、眼球１０の向き（視線）を誘導する。すなわち、表示部３０は、眼球１０が所望の向きになるように補助する機能を果たす。そして、表示部３０は、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）を表示する。なお、表示部３０は、算出部６０によって算出された眼房水の特性を表示しなくてもよい。

表示部３０は、液晶ディスプレイなどの電子的に画像を表示できる電子ディスプレイである。この場合、目印（視線ターゲット）３１は、電子ディスプレイに表示された点（輝点又は暗点）などである。
なお、表示部３０は、電子ディスプレイでなくともよい。この場合、目印（視線ターゲット）３１は、視認することにより眼球１０の向き（視線）を誘導するものであればよい。例えば、ＬＥＤランプ、マーカー（マーク）、目盛等を有する部材であってもよい。

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、眼球１０の特性（ここでは、眼房水に含まれる光学活性物質の濃度）に関する計測データを得ると共に、表示部３０に目印（視線ターゲット）３１を表示する。また、制御部４０は、計測データを算出部６０に送信し、算出部６０が算出した結果を受信する。そして、制御部４０は、受信した結果を表示部３０に表示する。さらに、制御部４０は、検知部７０から検知した眼球１０の向きに関する信号を受信し、光学系２０を制御する。これについては、後に詳述する。

保持部５０は、光学系２０、表示部３０、制御部４０及び検知部７０を保持する。そして、保持部５０は、一方の端部が眼球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（後述する図２（ａ）に示す前眼房１３）を透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を前後方向に駆動する駆動装置を使用して接触させてもよい。
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。
そして、保持部５０の他方の端部に、表示部３０が設けられている。

なお、光路２８は、眼球１０が表示部３０に表示された目印（視線ターゲット）３１を見たとき、発光部２１から出射された光が、前眼房（後述する図２（ａ）に示す前眼房１３）を横切るように透過し、受光部２７で受光される光路である。

ここで、光が前眼房１３を横切るとは、光が、網膜（後述する図２（ａ）に示す網膜１７）など、眼球１０内の意図しない部位に直接照射されることなく、前眼房１３を透過することをいう。光路２８は、図１に示すように、発光部２１から出射された光が、前眼房１３を内外方向に横切る場合の他、眼球１０を正面から見た場合において、上側から下側に向かって横切る場合、下側から上側に向かって横切る場合、さらに、前後方向に斜めに横切る場合を含む。なお、上側から下側に向かって横切る場合及び下側から上側に向かって横切る場合には、内外方向に対して±４５度未満の範囲）で透過するとよい。

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がずれないようにするように加工された接眼部材を備えてもよい。
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、保持部５０は、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と同様に、筒状の一部が切り取られていてもよい。

算出部６０は、制御部４０から計測データを受信し、眼球１０の特性（ここでは、眼房水に含まれる光学活性物質の濃度）を算出する。

検知部７０は、眼球１０の向きを検知する。もし、視線（眼球１０の向き）が表示部３０に表示された目印（視線ターゲット）３１から逸れた場合、光が、眼球１０の前眼房１３を横切って透過する光路２８から外れるおそれがある。すると、光が、網膜１７など、眼球１０内の意図しない部位に直接照射されるおそれがある。
よって、検知部７０は、眼球１０の向きを観察し、眼球１０の向きに関する信号を制御部４０に送信する。

検知部７０には、いわゆる視線追跡システムが適用しうる。視線追跡システムは、眼球１０を撮像して画像処理により瞳孔１５の位置を検知し、視線を推定する。例えば、顔の正面側に設けられた可視光域を撮像可能なＣＣＤカメラやＣＭＯＳカメラにより眼球１０を撮像し、目頭又は目尻を基準にした瞳孔１５、虹彩１６などの位置から視線を推定する。また、近赤外光を顔面に照射した状態で眼球１０を可視光域及び赤外域を撮像可能なＣＣＤカメラやＣＭＯＳカメラで撮像し、瞳孔１５の位置や角膜（後述する図２（ａ）の角膜１４）によって反射された近赤外光（光源）の位置（プルキニエ像）から視線を推定する。

なお、視線とは、瞳孔１５が見つめる方向である。よって、保持部５０により光計測装置１が顔（目頭、目尻など）の予め定められた位置に保持されていれば、瞳孔１５の位置を知ることにより、視線が分かる。ここでは、眼球１０の向きとは、瞳孔１５が見つめる方向であって、視線と同義である。以下では、視線を眼球１０の向きと表記することがある。
なお、目頭又は目尻、瞳孔１５、虹彩１６、プルキニエ像などの位置は、眼球１０を撮像した画像を、二値化処理などの画像処理をすることにより抽出すればよい。

そこで、制御部４０は、上瞼１８と下瞼１９とで挟まれた眼球１０の像において、予め定められた範囲（後述する図４における許可範囲７１）を設定し、検知部７０が検知した瞳孔１５が予め定められた範囲（許可範囲７１）に含まれるか否かを判断する。
なお、眼球１０の瞳孔１５が予め定められた範囲（許可範囲７１）にあれば、発光部２１から出射された光が眼球１０の網膜１７に直接到達することなく、眼球１０の前眼房１３を横切るように透過する。

なお、検知部７０は、上記した視線追跡システム以外の方法によって、眼球１０の向きを検知してもよい。
また、検知部７０は、眼球１０に対して下側に置かれているが、眼球１０の正面、上側、内側、外側などに置かれてもよい。

（眼球１０及び光路２８）
図２は、眼球１０及び眼球１０の前眼房１３を横切るように透過する光路２８を説明する図である。図２（ａ）は、眼球１０の目頭側から目尻側に結んだ線での上下方向における断面図、図２（ｂ）は、眼球１０の正面図である。
図２（ａ）に示すように、眼球１０は、外形がほぼ球形であって、中央にガラス体１１がある。そして、レンズの役割をする水晶体１２が、ガラス体１１の一部に埋め込まれている。水晶体１２の外側に、前眼房１３があり、その外側に角膜１４がある。水晶体１２の周辺部は虹彩１６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１７で覆われている。
すなわち、前眼房１３は、角膜１４と水晶体１２とで囲まれた領域であって、眼球１０の球形からは、凸状に飛び出している。そして、前眼房１３は、眼房水で満たされている。
ここでは、光路２８は、目尻側（耳側）から目頭側（鼻側）に向かうように設定されている。

図２（ｂ）の眼球１０の正面図に示すように、光路２８は、瞳孔１５の前に位置すると、前眼房１３を透過する光路長が最も長くなる。
なお、光路２８に沿って進む光は、ビーム状である。

ここで、光計測装置１による眼房水の特性を算出する一例として、眼房水に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）によって、眼房水に含まれる光学活性物質であるグルコースの濃度（グルコース濃度）を計測する場合を説明する。
糖尿病患者は、血液内のグルコース濃度により、投与するインスリンの量が制御される。よって、糖尿病患者には、血液内のグルコース濃度を常に把握することが求められる。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。

眼球１０における前眼房１３の眼房水は、血清とほぼ同じ成分であって、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。そして、光学的にグルコースなどの濃度が計測できれば、非侵襲式検査法となりうる。

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、設定しうる光路として、上記した眼球１０の前眼房１３を横切る光路２８の他に、眼球１０に対して垂直に近い角度で光を入射する光路が考えられる。
眼球１０に対して垂直に近い角度で光を入射する光路では、前眼房１３における眼房水と虹彩１６との界面又は眼房水と水晶体１２との界面で光を反射させ、反射した光を受光する。この光路を用いる場合、網膜１７に光が直接照射されるおそれがある。特に、発光部２１にコヒーレント性が高く、エネルギ密度が高いレーザを用いる場合、網膜１７に光が直接照射されると、光が照射される時間の長さによっては網膜１７に悪影響を与える可能性がある。
これに対し、眼球１０の前眼房１３を横切る光路２８は、本来的に光が網膜１７など、眼球１０内の意図しない部位に光が直接照射されることが抑制される。

なお、直接照射されるとは、眼球１０に入射した計測に用いる強度の光が、強度を大きく減じることなく網膜１７など、眼球１０内の意図しない部位に達することをいう。すなわち、眼球１０に入射したビーム状の光が、角膜１４などによる屈折の影響を受けつつも、強度を大きく減じることなく、網膜１７などの眼球１０内の意図しない部位に至ることをいう。つまり、直接照射されるには、悪影響を与えない強度の弱い光や、眼球１０内の物質によって散乱された散乱光や、眼球１０内外の反射率の小さい部位又は部材によって反射された反射光を含まない。

図３は、光計測装置１によって、前眼房１３における眼房水に含まれる光学活性物質による偏光面の回転角（旋光度）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３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３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３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が出射した光が前眼房１３を透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からなる光学系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３に示すように、光が前眼房１３を透過しない状態においては、偏光子２２を通過した直線偏光の偏光面が、検光子２６を通過する偏光面と直交している。
なお、図３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における眼房水を透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を透過する状態とする。すると、前眼房１３における眼房水に含まれる光学活性物質によって、偏光面が回転する。このため、受光部２７からの出力信号は、最小値から外れる。そこで、受光部２７からの出力信号が最小になるように、補償子２５に印加する磁場を設定する。すなわち、補償子２５により偏光面を回転させ、検光子２６を通過する偏光面と直交させる。
すなわち、補償子２５によって回転させた偏光面の角度が、眼房水に含まれる光学活性物質によって発生した旋光度α_Ｍに対応する。補償子２５に印加した磁場の大きさと回転した偏光面の角度との関係は、事前に知られているので、補償子２５に印加した磁場の大きさから、旋光度α_Ｍが分かる。
なお、旋光度α_Ｍを求める方法として補償子２５を用いた例を述べたが、補償子２５以外で旋光度α_Ｍを求めてもよい。また、図１、図３では、偏光面の回転角（旋光度α_Ｍ）を測定する最も基本的な測定法である直交偏光子法（ただし補償子２５を使用）について示したが、回転検光子法やファラデー変調法、光学遅延変調法といった他の測定方法を適用してもよい。

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、…）を求める。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、算出部６０により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、公知の方法を用いればよいので、説明を省略する。

（検知部７０の検知した眼球１０の向きに対応した制御部４０の制御）
図４は、眼球１０の向きが許可範囲７１内にある状態及び許可範囲７１外にある状態での制御部４０による制御を説明する図である。図４（ａ）は、眼球１０の向きが許可範囲７１内にある状態、図４（ｂ）は、眼球１０の向きが許可範囲７１外にある状態を示す。なお、許可範囲７１外にある状態とは、許可範囲７１内にない状態である。
図４（ａ）、（ｂ）では、光学系２０を簡略化して示している。つまり、発光系２０Ａでは、図１における発光部２１と第１ミラー２３とを示している。また、受光系２０Ｂをまとめて示している。

図４（ａ）、（ｂ）に示す許可範囲７１とは、眼球１０の向きがこの範囲内にあれば、発光部２１から出射された光が眼球１０の網膜１７などの眼球１０内の意図しない部位に直接到達せずに眼球１０の前眼房１３を横切る範囲である。そして、眼球１０の向きがこの範囲外にあると、発光部２１から出射された光が眼球１０の網膜１７などの眼球１０内の意図しない部位に直接到達するおそれがある。
ここでは、眼球１０の向きがこの範囲内にあれば、発光部２１が計測に用いる強度での光の出射を開始する、又は、発光部２１が出射する光を計測に用いる強度に上げることが許可されるという意味で、許可範囲７１と表記する。

なお、眼球１０の向きがこの範囲外にある状態において、網膜１７などの眼球１０内の意図しない部位に計測に用いる強度の光が直接到達することが抑制されればよい。そこで、眼球１０の向きがこの範囲外にある状態において、発光部２１は、網膜１７などの眼球１０内の意図しない部位に到達しても悪影響を与えない強度であれば光が到達してもよい。このことから、発光部２１が出射する光の出射の開始／停止（禁止を含む）に加えて、強度を上下させることで制御してもよい。

ここでは、眼球１０の向きが許可範囲７１内にあるとは、瞳孔１５の中心が許可範囲７１内にあることをいう。また、眼球１０の向きが許可範囲７１外にあるとは、瞳孔１５の中心が許可範囲７１の外にあることをいう。瞳孔１５の中心の代わりに、瞳孔１５が含まれるか否かで許可範囲７１を設定してもよい。つまり、検知部７０は、瞳孔１５の位置から、眼球１０の向きを検知するとする。
なお、瞳孔１５以外のプルキニエ像などにより、眼球１０の向きを検知してもよい。

許可範囲７１は、網膜１７などの眼球１０内の意図しない部位に照射されても悪影響を与えない程度の強度の弱い光、又は、光路設定に用いるガイド光（強度が弱いとともに、計測光とは波長が異なって視認しやすい光）などを用いて、予め設定すればよい。つまり、許可範囲７１は、予め定められた範囲である。

ここでは、許可範囲７１は、図４（ａ）、（ｂ）において破線で囲って示すように、四角形の範囲であるとする。しかし、許可範囲７１は、計測光が眼球１０の網膜１７などの眼球１０内の意図しない部位に直接到達せずに眼球１０の前眼房１３を横切る範囲であればよく、他の形状であってもよい。

図４（ａ）に示すように、眼球１０の向き（瞳孔１５）が許可範囲７１内にある状態では、眼球１０の向きは、発光部２１から出射された光が眼球１０の前眼房１３を横切る向きにある。
よって、制御部４０は、検知部７０が検知した眼球１０の向きが許可範囲７１内にあると判断すると、光学系２０を制御して、発光部２１から計測に用いる強度の光の出射を開始する、又は、発光部２１が出射する光を計測に用いる強度に上げる。

しかし、図４（ｂ）に示すように、眼球１０の向き（瞳孔１５）が許可範囲７１外にある状態では、眼球１０の向きは、発光部２１から出射された光が眼球１０の網膜１７などの眼球１０内の意図しない部位に直接到達するおそれのある向きにある。
よって、制御部４０は、検知部７０が検知した眼球１０の向きが許可範囲７１外にある（許可範囲７１内にない）と判断すると、光学系２０を制御して、発光部２１からの計測に用いる強度の光の出射を禁止、又は、発光部２１から出射する光の強度を計測に用いる強度に上げることを禁止する。
なお、図４（ｂ）では、網膜１７などの眼球１０内の意図しない部位に到達しても悪影響を与えない強度の光が発光部２１から出射されている場合があるが、この光についての光路２８を省略している。つまり、図４（ａ）に示す光路２８は、計測に用いる強度の光が出射されている状態を示している。

すなわち、検知部７０は、眼球１０を常時観察し、眼球１０の向きを検知する。
制御部４０は、検知部７０が検知した眼球１０の向きが、許可範囲７１内にあると判断すると、光学系２０を制御して、発光部２１から計測に用いる強度での光の出射を開始する、又は、発光部２１が出射する光を計測に用いる強度に上げる。
そして、制御部４０は、検知部７０が検知した眼球１０の向きが、許可範囲７１外にある（許可範囲７１内にない）と判断すると、光学系２０を制御して、発光部２１から計測に用いる強度での光の出射を禁止、又は、発光部２１が出射する光を計測に用いる強度に上げることを禁止する。
このように制御することで、眼球１０の向きが許可範囲７１外にある場合に、網膜１７などの眼球１０内の意図しない部位に光が到達する（照射される）ことが抑制される。

また、制御部４０は、検知部７０が検知した眼球１０の向きが許可範囲７１内にある状態（図４（ａ））から許可範囲７１外にある状態（図４（ｂ））に変化した場合、光学系２０を制御して、発光部２１が出射していた計測に用いる強度の光の出射を停止する、又は、発光部２１が出射していた光の強度を計測に用いる強度より下げる。
このように制御することで、眼球１０の向きが許可範囲７１内にある状態から許可範囲７１外にある状態に変化した（ずれた）場合に、網膜１７などの眼球１０内の意図しない部位に光が到達する（照射される）ことが抑制される。

図５は、眼球１０の向きが許可範囲７１外にある状態から、許可範囲７１内にある状態に変化した場合の制御部４０による制御を説明する図である。図５（ａ）は、眼球１０の向きが許可範囲７１外にある状態、図５（ｂ）は、眼球１０の向きが許可範囲７１内にある状態を示す。すなわち、図５（ａ）、（ｂ）は、図４（ａ）、（ｂ）の逆である。

すなわち、制御部４０は、検知部７０が検知した眼球１０の向きが許可範囲７１外にある状態（図５（ａ））から許可範囲７１内にある状態（図５（ｂ））に変化した場合、光学系２０を制御して、発光部２１が停止していた計測に用いる強度の光の出射を開始する、又は、発光部２１が低下させていた光の強度を計測に用いる強度に上げる。
このように制御することで、眼球１０の向きが許可範囲７１外にある状態において、網膜１７などの眼球１０内の意図しない部位に光が到達することを抑制し、眼球１０の向きが許可範囲７１内にある状態に変化した場合に、発光部２１から計測に用いる強度の光の出射を開始すること、又は、発光部２１が低下させていた光の強度を計測に用いる強度に上げることで、眼球１０の光計測が開始される。
つまり、検知部７０が検知する眼球１０の向きに基づいて、網膜１７などの眼球１０内の意図しない部位に光が到達する（照射される）ことを抑制しつつ、眼球１０の光計測が行える。

なお、図４と図５とを組み合わせて、制御部４０は、次のように制御してもよい。
検知部７０が検知した眼球１０の向きが許可範囲７１内にある状態において、発光部２１から計測に用いる強度の光の出射を開始する、又は、発光部２１からの光の強度を計測に用いる強度に上げる。そして、眼球１０の向きが許可範囲７１外にある状態に変化した場合に、発光部２１から計測に用いる強度の光の出射を停止する、又は、発光部２１からの光の強度を計測に用いる強度より下げる。さらに、眼球１０の向きが許可範囲７１内にある状態に変化した場合に、発光部２１から計測に用いる強度の光の出射を再開する、又は、発光部２１からの光の強度を計測に用いる強度に再び上げる。
また、上記の光の出射の停止（強度を下げること）と光の出射の再開（強度を上げること）とをさらに繰り返してもよい。

（光計測方法）
以下において、制御部４０による制御に基づいて行う眼球１０の光計測の方法をフローチャートにしたがって説明する。
図６は、光計測装置１による光計測方法を説明するフローチャートの一例である。
以下では、計測に用いる光を計測光と表記し、発光部２１が計測に用いる強度の光の出射を開始すること、又は、発光部２１が出射する光の強度を計測に用いる強度に上げることを、計測光の照射を開始する（計測光照射開始）と表記する。また、発光部２１が計測に用いる強度の光の出射を停止すること、又は、発光部２１が出射する光の強度を計測に用いる強度から網膜１７などの眼球１０内の意図しない部位に到達しても悪影響を与えない強度に下げることを、計測光の照射を停止する（計測光照射停止）と表記する。

被計測者の眼球１０の周辺に光計測装置１の保持部５０が保持される。そして、被計測者又は他者により、光計測装置１の電源がオンにされる（ステップ１、図６においてはＳ１と表記する。以下同様とする。）
これにより、表示部３０に目印（視線ターゲット）３１が表示される。そして、被計測者の眼球１０が目印（視線ターゲット）３１を見つめる状態になる。この状態は、発光部２１から出射された光が光路２８にしたがって、眼球１０の前眼房１３を横切るように透過しうる状態である。そして、この状態において、眼球１０の向きは、許可範囲７１内にあると推定される。

次に、光学系２０の調整（光学系調整）が行なわれる（ステップ２）。
ここでは、網膜１７などの眼球１０内の意図しない部位に照射されても悪影響を与えない程度の強度の弱い光を用いて、発光部２１から照射された光が眼球１０の前眼房１３を横切るように透過するように、光学系２０（発光系２０Ａ、受光系２０Ｂ）を調整して光路２８を設定する。なお、強度が弱い光とは、計測に用いる波長の光であって、計測に用いる強度のより強度が弱い光、又は、計測に用いる光とは波長の異なる強度の弱い光であって、視認しやすい光などである。

次に、計測条件が設定される（ステップ３）。
計測条件とは、計測に用いる光の種類（波長）、偏光状態、計測時間などである。前述したように、波長の異なる複数の光に対して出射する順序などを設定してもよい。

そして、検知部７０がオン（検知部ＯＮ）にされる（ステップ４）。
すると、制御部４０により、検知部７０の検知した眼球１０の向きが許可範囲７１内にあるか否か（眼球の向きは範囲内か？）を判断される（ステップ５）。ステップ５は、眼球１０の向きを検出するステップである。

ステップ５において、制御部４０により肯定（Ｙｅｓ）の判断がされた場合、つまり眼球１０の向きが許可範囲７１内にあると判断された場合には、制御部４０は、発光部２１を制御して計測光の照射を開始し、計測を開始（計測光照射開始及び計測開始）する（ステップ６）。ステップ６は、計測に用いる強度で光の出射を開始する、又は、光の強度を計測に用いる強度に上げるステップであり、計測に用いる光を受光するステップである。

一方、ステップ５において、制御部４０により否定（Ｎｏ）の判断がされた場合、つまり眼球１０の向きが許可範囲７１外にあると判断された場合には、ステップ２の光学系２０の調整に戻る。
これは、検知部７０が検知する眼球１０の向きと光学系２０との位置関係がずれた状態にある場合に相当する。すなわち、ステップ２における光学系２０の調整において、発光部２１が出射する光が眼球１０の前眼房１３を横切るように透過するように光路２８を設定しても、検知部７０によって検知される眼球１０の向きが許可範囲７１内にならない場合である。よって、光学系２０を再調整する。

ステップ６で発光部２１から計測光が照射された状態において、制御部４０により眼球１０の向きが許可範囲７１内にあるか否か（眼球の向きは範囲内か？）が判断される（ステップ７）。
ステップ７において、制御部４０により肯定（Ｙｅｓ）の判断がされた場合、つまり眼球１０の向き（瞳孔１５）が許可範囲７１内にあると判断された場合には、制御部４０により計測が終了したか否か（計測終了か？）が判断される（ステップ８）。
なお、ステップ７において、制御部４０により否定（Ｎｏ）の判断がされた場合については、後述する。

ステップ８において、制御部４０により肯定（Ｙｅｓ）の判断がされた場合、つまり計測が終了したと判断された場合には、制御部４０は、発光部２１からの計測光の照射を停止（計測光照射停止）する（ステップ９）。
そして、制御部４０は、受光部２７が受光した光の強度に対応した出力信号を計測データとして、制御部４０が備えるメモリに記憶する（ステップ１０）。
これにより、計測が終了する。この後、制御部４０は、算出部６０に計測データを送信する。そして、制御部４０は、算出部６０が計測データに基づいて演算によって求めた光学活性物質の濃度などを受信し、表示部３０に表示する。

一方、ステップ７において、制御部４０により否定（Ｎｏ）の判断がされた場合、つまり眼球１０の向きが許可範囲７１外にあると判断された場合には、制御部４０は、発光部２１からの計測光の照射を停止（計測光照射停止）する（ステップ１１）。そして、制御部４０は、計測条件及び受光部２７から受信したこの時点（計測中断時）までの計測途中の計測データ（計測途中データ）をメモリに記憶（計測条件及び計測途中データ記憶）する（ステップ１２）。

そして、制御部４０により、検知部７０の検知した眼球１０の向きが許可範囲７１内にあるか否か（眼球の向きは範囲内か？）が判断される（ステップ１３）。
ステップ１３において、制御部４０により肯定（Ｙｅｓ）の判断がされた場合、つまり眼球１０の向きが許可範囲７１内にあると判断された場合には、計測条件を再設定する（ステップ１４）。計測条件の再設定とは、計測中断時点から再開するために、メモリに記憶された計測条件及び計測途中データに基づいて、未実施の計測に対する計測条件を設定することである。

そして、ステップ６に戻り、発光部２１から計測光の照射を開始し、再設定された計測条件に基づいて計測を開始する（計測光照射開始及び計測開始）。すなわち、計測途中から計測を継続する。

なお、ステップ１３において、制御部４０により否定（Ｎｏ）の判断がされた場合、つまり眼球１０の向きが許可範囲７１外にあると判断された場合には、制御部４０により、予め定められた時間が経過したか否かが判断される（ステップ１５）。

ステップ１５において、制御部４０により否定（Ｎｏ）の判断がされた場合、つまり予め定められた時間が経過していない場合には、ステップ１３に戻って、制御部４０により、検知部７０の検知した眼球１０の向きが許可範囲７１内にあるか否か（眼球の向きは範囲内か？）が判断される。
一方、ステップ１５において、制御部４０により肯定（Ｙｅｓ）の判断がされた場合、つまり予め定められた時間が経過した場合には、計測を終了してもよい。
これは、眼球１０の角膜１４が乾燥したりして、眼球１０が計測に適さない状態になることがあるためである。

なお、ステップ１２で計測条件及び計測途中データを記憶することなく、ステップ１４において、ステップ３で設定した計測条件を再設定してもよい。この場合、計測を最初からやり直すことになる。

図７は、光計測装置１による他の光計測方法を説明するフローチャートの一例である。
図７では、図６に示したフローチャートと同じ部分に同じ符号を付し、異なる部分に異なる符号を付している。つまり、図６のステップ２からステップ５が、図７では、ステップ２１からステップ２４に変更されている。
以下において、異なる部分を説明する。

ステップ１において、光計測装置１の電源がオンにされると、検知部７０がオン（検知部ＯＮ）にされる（ステップ２１）。
次に、光学系２０の調整が行なわれる（ステップ２２）。ステップ２２は、図６のステップ２と同じである。

そして、制御部４０により、検知部７０の検知した眼球１０の向きが許可範囲７１内にあるか否か（眼球の向きは範囲内か？）が判断される（ステップ２３）。ステップ２３は、図６のステップ５と同じである。
ステップ２３において、制御部４０により肯定（Ｙｅｓ）の判断がされた場合、つまり眼球１０の向きが許可範囲７１内にあると判断された場合には、計測条件が設定される（ステップ２４）。
そして、制御部４０は、発光部２１を制御して計測光の照射を開始し、計測を開始（計測光照射開始及び計測開始）する（ステップ６）。以下は、図６に示したフローチャートと同じである。よって、説明を省略する。

一方、ステップ２３において、制御部４０により否定（Ｎｏ）の判断がされた場合、つまり眼球１０の向きが許可範囲７１外にあると判断された場合には、ステップ２２の光学系２０の調整に戻る。
これは、前述したように、検知部７０が検知する眼球１０の向きと光学系２０との位置関係がずれた状態にある場合に相当する。よって、光学系２０を再調整する。

このようにすることで、光学系２０の調整と検知部７０による眼球１０の向きの検出とを短いループで繰り返すことで、眼球１０の向きと光学系２０との位置関係を合った状態に設定しやすくなる。
なお、前述したように、被計測者の眼球１０の周辺に光計測装置１の保持部５０が保持された状態は、発光部２１から出射された光が光路２８にしたがって、眼球１０の前眼房１３を横切るように透過しうる状態に設定されるので、ステップ２２とステップ２３との繰り返しは少ないと考えられる。

上記においては、眼球１０の光計測の例として、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、例えば透過率により光散乱や光吸収などを計測するように構成してもよい。
眼房水に関する特性のみならず、光路２８に存在する角膜１４等に関する特性を求めるために本実施の形態で説明した構成を応用してもよい。この場合、角膜１４を横切るように光を透過させて計測してもよい。
すなわち、眼球１０を横切るとは、前眼房１３のみならず角膜１４を横切るように透過させることなどを含む。

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

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…虹彩、１７…網膜、１８…上瞼、１９…下瞼、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…表示部、４０…制御部、５０…保持部、６０…算出部、７０…検知部、７１…許可範囲

Claims (9)

1. 被計測者の眼球を横切るように光を出射する光出射手段と、
   前記眼球を透過した前記光を受光する受光手段と、
   前記眼球の向きを検知する検知手段と、
   前記検知手段により検知された前記眼球の向きが予め定められた範囲内にある場合に、前記光出射手段から計測に用いる強度で光の出射を開始する、又は、当該光出射手段が出射する光を計測に用いる強度に上げるように制御する制御手段と、
   を備える眼球の光計測装置。
2. 前記制御手段は、
   前記検知手段により検知された前記眼球の向きが前記予め定められた範囲内にない場合に、前記光出射手段からの光の出射を禁止する、又は、当該光出射手段が出射する光を計測に用いる強度に上げることを禁止するように制御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. 被計測者の眼球を横切るように光を出射する光出射手段と、
   前記眼球を透過した前記光を受光する受光手段と、
   前記眼球の向きを検知する検知手段と、
   前記検知手段により検知された前記眼球の向きが予め定められた範囲内から範囲外に変化した場合に、前記光出射手段からの光の出射を停止する、又は、当該光出射手段が出射する光を計測に用いる強度より下げるように制御する制御手段と、
   を備える眼球の光計測装置。
4. 前記制御手段は、
   前記検知手段により検知された前記眼球の向きが前記予め定められた範囲外から範囲内に変化した場合に、前記光出射手段から計測に用いる強度で光の出射を開始する、又は、当該光出射手段が出射する光を計測に用いる強度に上げるように制御することを特徴とする請求項３に記載の眼球の光計測装置。
5. 前記制御手段は、
   前記眼球の向きが前記予め定められた範囲内から範囲外に変化した場合、当該眼球の向きが当該予め定められた範囲内にあった際に計測途中であったとき、当該眼球の向きが当該予め定められた範囲外から範囲内に変化した場合に、当該計測途中から引き続いて計測を行うことを特徴とする請求項４に記載の眼球の光計測装置。
6. 前記予め定められた範囲は、前記光出射手段から出射された前記光が前記眼球の網膜に直接到達せずに当該眼球を横切る範囲であ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. 被計測者の眼球を横切るように光を出射する光出射手段と、
   前記眼球を透過した前記光を受光する受光手段と、
   前記眼球の向きを検知する検知手段と、
   前記検知手段により検知された前記眼球の向きが、前記光出射手段から出射された前記光が当該眼球の網膜に直接到達せずに当該眼球を横切る向きである場合に、当該光出射手段から計測に用いる強度で光の出射を開始する、又は、当該光出射手段が出射する光を計測に用いる強度に上げるように制御する制御手段と、
   を備える眼球の光計測装置。
8. 被計測者の眼球を横切るように光を出射する光出射手段と、
   前記眼球を透過した前記光を受光する受光手段と、
   前記眼球の向きを検知する検知手段と、
   前記検知手段により検知された前記眼球の向きが、前記光出射手段から出射された前記光が当該眼球の網膜に直接到達する向きである場合に、当該光出射手段から計測に用いる強度で光の出射を禁止、又は、当該光出射手段が出射する光を計測に用いる強度に上げることを禁止するように制御する制御手段と、
   を備える眼球の光計測装置。
9. 被計測者の眼球の向きを検出するステップと、
   前記眼球の向きが予め定められた範囲内にある場合に、当該眼球を横切るように計測に用いる強度で光の出射を開始する、又は、当該眼球を横切る光を計測に用いる強度に上げるステップと、
   前記眼球を透過した前記光を受光するステップと、
   を含む眼球の光計測方法。

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