(57)【要約】【課題】非出射期間における信号による補正をしない場合に比べて、光計測における計測精度を向上させた眼球の光計測装置などを提供する。【解決手段】光計測装置１は、被計測者の眼球１０に向けて光を出射する光出射部２０Ａと、光を出射する出射期間と光を出射しない非出射期間との周期が計測環境において混入する揺らぎの周期より短くなるように光出射部２０Ａを制御する制御部７０と、出射期間において眼球から受光して第１の信号を出力し、非出射期間において第２の信号を出力する受光部２０Ｂと、受光部２０Ｂから入力された、第２の信号を用いて第１の信号を補正する補正部４０とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被計測者の眼球に向けて光を出射する光出射部と、
光を出射する出射期間と光を出射しない非出射期間との周期が計測環境において混入する揺らぎの周期より短くなるように前記光出射部を制御する制御部と、
前記出射期間において前記眼球から受光して第１の信号を出力し、前記非出射期間において第２の信号を出力する受光部と、
前記受光部から入力された、前記第２の信号を用いて前記第１の信号を補正する補正部と
を備える眼球の光計測装置。
【請求項２】
被計測物に向けて光を出射する光出射部と、
光を出射する出射期間と光を出射しない非出射期間との周期が計測環境において混入する揺らぎの周期より短くなるように前記光出射部を制御する制御部と、
前記出射期間において前記被計測物から受光して第１の信号を出力し、前記非出射期間において第２の信号を出力する受光部と、
前記受光部から入力された、前記第２の信号により前記第１の信号を補正する補正部と
を備える光計測装置。
【請求項３】
前記補正部は、
前記受光部から、前記出射期間に前記第１の信号が複数入力され、前記非出射期間に前記第２の信号が複数入力されて、複数の当該第２の信号により、複数の当該第１の信号が補正されることを特徴とする請求項２に記載の光計測装置。
【請求項４】
前記制御部は、
前記出射期間と前記非出射期間とが予め定められた回数繰り返すように前記光出射部を制御することを特徴とする請求項３に記載の光計測装置。
【請求項５】
前記制御部は、
前記出射期間と前記非出射期間とが予め定められた回数繰り返される計測期間と、当該非出射期間より長く光を出射せず、当該計測期間を検出する検出期間とを有し、当該計測期間と当該検出期間とを複数回繰り返すように、前記光出射部を制御することを特徴とする請求項２に記載の光計測装置。
【請求項６】
前記光出射部は、
複数の波長の光を出射する光源を備え、
前記制御部は、
予め定められた回数繰り返される前記出射期間が、複数の前記波長のうち、少なくとも２つの波長の光のいずれかをそれぞれ出射する出射期間を含むように前記光出射部を制御することを特徴とする請求項５に記載の光計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、眼球の光計測装置及び光計測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、生体の内部に含まれる生体成分を測定するための少なくとも１種の波長を有する測定光を射出する光源部、前記生体の内部から射出された前記測定光を検出する検出部、及び、前記光源部と前記生体との間、又は、前記生体と前記検出部との間の少なくとも何れか一方に設けられ、前記測定光の偏光方向を制御する偏光制御部を有する測定部と、前記測定部による測定結果を利用して前記測定光の偏光状態の変化に基づいて旋光度を算出し、算出した前記旋光度に基づいて前記生体成分の濃度を解析する解析部と、を備える、測定装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１２６５０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、光を計測対象に透過して行う光計測においては、時間の経過に伴って生じる、計測対象の揺れによる透過光の強度の変化や、周囲光の揺れと計測対象の揺れとが合わさって生じる外乱光の変化によって、正確な計測値が得られにくかった。
本発明は、非出射期間における信号による補正をしない場合に比べて、光計測における計測精度を向上させた眼球の光計測装置などを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に記載の発明は、被計測者の眼球に向けて光を出射する光出射部と、光を出射する出射期間と光を出射しない非出射期間との周期が計測環境において混入する揺らぎの周期より短くなるように前記光出射部を制御する制御部と、前記出射期間において前記眼球から受光して第１の信号を出力し、前記非出射期間において第２の信号を出力する受光部と、前記受光部から入力された、前記第２の信号を用いて前記第１の信号を補正する補正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、被計測物に向けて光を出射する光出射部と、光を出射する出射期間と光を出射しない非出射期間との周期が計測環境において混入する揺らぎの周期より短くなるように前記光出射部を制御する制御部と、前記出射期間において前記被計測物から受光して第１の信号を出力し、前記非出射期間において第２の信号を出力する受光部と、前記受光部から入力された、前記第２の信号により前記第１の信号を補正する補正部とを備える光計測装置である。
請求項３に記載の発明は、前記補正部は、前記受光部から、前記出射期間に前記第１の信号が複数入力され、前記非出射期間に前記第２の信号が複数入力されて、複数の当該第２の信号により、複数の当該第１の信号が補正されることを特徴とする請求項２に記載の光計測装置である。
請求項４に記載の発明は、前記制御部は、前記出射期間と前記非出射期間とが予め定められた回数繰り返すように前記光出射部を制御することを特徴とする請求項３に記載の光計測装置である。
請求項５に記載の発明は、前記制御部は、前記出射期間と前記非出射期間とが予め定められた回数繰り返される計測期間と、当該非出射期間より長く光を出射せず、当該計測期間を検出する検出期間とを有し、当該計測期間と当該検出期間とを複数回繰り返すように、前記光出射部を制御することを特徴とする請求項２に記載の光計測装置である。
請求項６に記載の発明は、前記光出射部は、複数の波長の光を出射する光源を備え、前記制御部は、予め定められた回数繰り返される前記出射期間が、複数の前記波長のうち、少なくとも２つの波長の光のいずれかをそれぞれ出射する出射期間を含むように前記光出射部を制御することを特徴とする請求項５に記載の光計測装置である。
【発明の効果】
【０００６】
請求項１、２の発明によれば、非出射期間における信号による補正をしない場合に比べ、光計測における計測精度が向上する。
請求項３の発明によれば、複数の第１の信号及び複数の第２の信号を用いない場合に比べ、補正の精度が向上する。
請求項４の発明によれば、出射期間と非出射期間とを繰り返さない場合に比べ、光計測における誤差の発生が抑制される。
請求項５の発明によれば、検知期間を設けない場合に比べ、計測期間の識別が容易になる。
請求項６の発明によれば、複数の波長を用いない場合に比べ、光計測における計測精度がさらに向上する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１の実施の形態が適用される眼球の光計測装置の構成の一例を示す図である。
【図２】光学系の受光部における信号変換回路を説明する図である。
【図３】眼球の光計測における外乱光を説明する図である。
【図４】第１の実施の形態における光出射部の光源の制御方法を説明する図である。（ａ）は、計測値の一例を示す図、（ｂ）は、（ａ）の一部の拡大図である。
【図５】計測値を補正する方法を概念的に示す図である。（ａ）は、光出射部の光源から眼球の前眼房に向けて出射される出射光の強度（出射光強度）、（ｂ）は、受光部から補正部に出力される計測値、（ｃ）は、補正部により補正され算出部に出力される補正値を示す図である。
【図６】第１の実施の形態が適用される補正の方法を説明する図である。
【図７】第２の実施の形態が適用される補正の方法を説明する図である。（ａ）は、計測値、（ｂ）は、計測値の拡大図、（ｃ）は、（ｂ）に対する補正値の拡大図である。
【図８】第３の実施の形態が適用される補正の方法を説明する図である。（ａ）は、計測値、（ｂ）は、計測値の拡大図、（ｃ）は、（ｂ）に対する補正値の拡大図である。
【図９】第４の実施の形態が適用される補正の方法を説明する図である。（ａ）は、計測値、（ｂ）は、計測値の拡大図、（ｃ）は、（ｂ）に対する補正値の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、添付図面を参照して、発明の実施の形態について説明する。ここでは、眼球の前眼房の眼房水に含まれるグルコースなどの物質の濃度を計測（測定）する眼球の光計測装置を例にして光計測装置を説明する。しかし、ここで説明する光計測装置は、他の光計測にも適用しうる。
なお、添付図面では、眼球と光路との関係を明らかにするため、眼球を他の部材（後述する光学系など）より大きく記載している場合がある。
【０００９】
（眼房水中のグルコース濃度を測定する背景）
まず、眼房水中のグルコース濃度を測定する背景について説明する。
インスリン治療を必要とする１型糖尿病患者、２型糖尿病患者（被計測者）には、自己血糖測定が推奨されている。自己血糖測定では、血糖コントロールを精緻に行うために、家庭などにおいて被計測者自身で自己の血糖値を測定する。
現在流通している自己血糖測定器は、指先などを注射針で穿刺し、微量の血液を採取して、血液中のグルコース濃度を測定する。自己血糖測定は、毎食後や就寝前などでの測定が推奨されることが多く、一日に１回から数回行うことが求められる。特に、強化インスリン治療では、さらに多数回の測定が必要とされている。
このため、穿刺式の自己血糖測定器を用いた侵襲式の血糖値測定法は、血液を採取する時（採血時）の痛みによる苦痛から、被計測者の自己血糖測定に対するインセンティブ低下を招きやすい。このため、効率的な糖尿病治療が困難となる場合がある。
【００１０】
そこで、穿刺などの侵襲式の血糖値測定法に代わる、穿刺を必要としない非侵襲式の血糖値測定法の開発が進められている。
非侵襲式の血糖値測定法として、近赤外分光法、光音響分光法、旋光性を利用する方法などが検討されている。なお、これらの方法では、グルコース濃度から血糖値を推測する。
近赤外分光法や光音響分光法は、指の血管内の血液における光吸収スペクトルや音響振動を検出する。しかし、血液中には赤血球、白血球などの細胞物質が存在する。このため、光散乱の影響を大きく受ける。さらに、血管内の血液の他に周囲の組織の影響も受ける。よって、これらの方法は、タンパク質、アミノ酸など、莫大な数の物質が関与する信号からグルコース濃度に関する信号を検出することを必要とし、信号の分離が難しい。
【００１１】
一方、前眼房における眼房水は、血清とほぼ同じ成分であって、タンパク質、グルコース、アスコルビン酸などを含んでいる。しかし、眼房水は、血液と異なり、赤血球、白血球などの細胞物質を含まず、光散乱の影響が小さい。つまり、眼房水は、グルコース濃度の光学的な測定に適している。
【００１２】
よって、この眼房水から、グルコースなどの物質の濃度を光学的に計測しうる。
なお、眼房水は、グルコースを輸送するための組織液であることから、眼房水のグルコース濃度は、血液中のグルコース濃度と相関すると考えられている。そして、ウサギを用いた測定において、血液から眼房水へのグルコースの輸送にかかる時間（輸送遅延時間）は、１０分以内であると報告されている。
以上説明したように、眼房水のグルコース濃度を計測すると、血液中のグルコース濃度が求められる。
【００１３】
ここでは、一例として、眼球に対して平行に近い角度で光を入射させ、前眼房を横切るように透過（通過）した光を受光する光路で、眼房水に含まれるグルコースなどの物質の濃度を光学的に計測するとする。
【００１４】
［第１の実施の形態］
図１は、第１の実施の形態が適用される眼球の光計測装置１の構成の一例を示す図である。図１には、上側から見た眼球１０（上下方向における断面図）を合わせて示している。なお、眼球１０は、左目である。そして、顔の内側（鼻側）と外側（耳側）とを示す内外方向、顔の前側と後側とを示す前後方向、顔の上側と下側とを示す上下方向を矢印などで示している。
【００１５】
この眼球の光計測装置１（以下では、光計測装置１と表記する。）は、光学系２０、補正部４０、算出部５０、表示部６０及び制御部７０を備える。
光学系２０は、被計測者（被験者）の眼球（被計測物）１０における前眼房１３に向けて光を出射（照射）する光出射部２０Ａと、前眼房１３を横切るように透過した光を受光する受光部２０Ｂとを備える。
【００１６】
補正部４０は、光学系２０の受光部２０Ｂから信号（計測値ｘ）が入力され、予め定められた方法により補正した信号（補正値ｙ）を出力する。
算出部５０は、補正部４０で補正された信号（補正値ｙ）が入力され、眼房水に含まれる物質の濃度を算出する。
表示部６０は、被計測者の視線を予め定められた方向に誘導する目印となる視線ターゲット６１や、算出部５０で算出された眼房水に含まれる物質の濃度を表示する。
制御部７０は、光学系２０、補正部４０、算出部５０及び表示部６０を制御する。
【００１７】
光計測装置１は、一例として、前眼房１３（眼房水）を透過した透過光の偏光状態の変化から、眼房水に含まれる物質の濃度を計測するとする。グルコースなどは、光学活性物質である。よって、眼房水に偏光を透過させると、光学活性物質の有する旋光性により濃度に応じて偏光の振動方向が回転したり、光学活性物質の有する光学異方性により直線偏光が楕円偏光に変化したりするなど、偏光状態が変化する。これらの偏光状態の変化を、補正部４０からの信号（補正値ｙ）から求めることにより、眼房水に含まれる物質の濃度が算出される。
なお、眼房水に含まれる物質の濃度の算出は、公知の方法を用いればよい。よって、説明を省略する。
【００１８】
まず、眼球１０の構造について説明をする。
図１に示すように、眼球１０は、ほぼ球体であって、中央にガラス体１１がある。なお、図１では、眼球１０の後側半分の記載を省略している。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の前側には、前眼房１３があり、さらにその前側に前眼房１３を覆うように角膜１４がある。前眼房１３及び角膜１４は、球体から凸状に飛び出している。
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は、強膜１８で覆われている。すなわち、眼球１０は、外側が角膜１４及び強膜１８で覆われている。
【００１９】
前眼房１３は、角膜１４と水晶体１２とで囲まれた領域である。この前眼房１３は、正面から見た形状が円形である。そして、前眼房１３は、眼房水で満たされている。
【００２０】
次に、光学系２０について説明する。
光出射部２０Ａは、光源２１を備える。光源２１は、眼球１０の前眼房１３に向けて光を出射する。
光源２１は、レーザであって、波長幅が狭いビーム状の光を出射する。そして、光源２１は、互いに異なる波長の光を出射する複数のレーザを含んで構成されている。なお、光源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い。
なお、光出射部２０Ａは、光源２１の他に、光源２１が出射した光を予め定められた偏光状態に設定する偏光子などの光学部品を備えて構成される。ここでは、これらの記載を省略する。
【００２１】
受光部２０Ｂは、受光素子２２を備える。受光素子２２は、前眼房１３を横切るように透過した光を受光する。受光素子２２は、例えば、シリコンフォトダイオードなどであって、受光した透過光３２の強度に応じて、流れる電流が変化する。ここで、光の強度とは、単位時間当たりの放射エネルギをいう。
なお、受光部２０Ｂは、受光素子２２の他に、眼球１０の前眼房１３を透過した光の偏光状態を検出するために、検光子や振動方向の回転を検知する磁気光学素子などの光学部品、及び、受光素子２２に流れる電流をデジタル信号（計測値ｘ）に変換する信号変換回路（後述する図２参照）を備えて構成される。ここでは、これらの記載を省略する。
【００２２】
図１に示すように、光出射部２０Ａの光源２１は、眼球１０の前眼房１３に向けて出射光３１を出射する。出射光３１は、光源２１側の角膜１４の表面の一部から前眼房１３に入射し、前眼房１３を横切るように進む。そして、受光部２０Ｂ側の角膜１４の表面の一部から透過光３２となって出射する。透過光３２は、受光部２０Ｂの受光素子２２に入射する。つまり、光源２１の出射する出射光３１は、眼球１０の前眼房１３の一部を通過するような、前眼房１３に比べて径の小さいビーム状の光（光ビーム）である。
【００２３】
補正部４０は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、ＲＯＭ（読み出し専用メモリ）、ＨＤＤ（ハードディスクドライブ）、Ｉ／Ｏポート（入出力ポート）などを備えたコンピュータとして構成され、ソフトウェアにより動作する。なお、補正部４０は、アナログ電子回路などのハードウェアで構成されてもよい。
補正部４０は、後述するように、光学系２０における受光部２０Ｂから、受光素子２２に流れる電流値が変換されたデジタル信号（計測値ｘ）を受信し、予め定められた方法により補正された信号（補正値ｙ）を出力する。
【００２４】
算出部５０は、補正部４０と同様に、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＨＤＤ、Ｉ／Ｏポート（入出力ポート）などを備えたコンピュータとして構成され、ソフトウェアにより動作する。なお、算出部５０は、アナログ電子回路などのハードウェアで構成されてもよい。
算出部５０は、補正部４０から補正された信号（補正値ｙ）を受信して、眼房水に含まれる物質の濃度を算出する。
【００２５】
表示部６０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、視線ターゲット６１は、電子ディスプレイに表示された点、十字などである。これらが明るく、周囲が暗くてもよく、これらが暗く、周囲が明るくてもよい。
なお、表示部６０は、電子ディスプレイでなくともよい。この場合、視線ターゲット６１は、被計測者が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）、目盛などを有する部材であってもよい。
【００２６】
制御部７０は、補正部４０及び算出部５０と同様に、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＨＤＤ、Ｉ／Ｏポート（入出力ポート）などを備えたコンピュータとして構成され、ソフトウェアにより動作するものであってもよい。また、制御部７０は、アナログ電子回路などのハードウェアで構成されたものでもよい。そして、制御部７０は、光学系２０、補正部４０、算出部５０及び表示部６０を制御する。
なお、補正部４０、算出部５０及び制御部７０は、これらの全部又は二つが一つのコンピュータとして構成されてもよい。
【００２７】
図２は、光学系２０の受光部２０Ｂにおける信号変換回路を説明する図である。
ここでは、受光素子２２以降における信号変換の過程を示している。
受光部２０Ｂにおける信号変換回路は、受光素子２２に接続され受光素子２２の電流値をアナログの電圧値（アナログ電圧値）に変換する電流−電圧変換回路２３、及び、アナログ電圧値をデジタル値に変換するアナログデジタル変換回路（ＡＤＣ：Analog Digital Converter）２４を備える。
【００２８】
電流−電圧変換回路２３は、例えば抵抗である。抵抗に電流が流れることにより、抵抗の両端子間にアナログの電圧（アナログ電圧値）が発生する。
アナログデジタル変換回路２４は、電流−電圧変換回路２３が出力するアナログ電圧値を予め定められたビット数のデジタル信号に変換する。ビット数は、アナログ電圧値に対して予め定められた要求される分解能に対応して設定すればよい。
【００２９】
ここで、受光素子２２として用いられるシリコンフォトダイオードなどは、光を受光していない状態においても微小な電流（暗電流）が恒常的に流れる。このため、透過光３２を受光した際に受光素子２２に流れる電流は、透過光３２を受光したことにより流れる計測したい電流と暗電流とが重なったものになる。すなわち、受光素子２２には、計測したい透過光３２による電流が暗電流により底上げ（バイアス）されて流れる。
【００３０】
しかし、受光素子２２として用いられるシリコンフォトダイオードなどにおいて、暗電流は、温度が上昇すると増加する。つまり、受光素子２２が置かれた環境の温度が変化すれば、暗電流が変化する。また、透過光３２の入射によっても、受光素子２２の温度が上昇しうる。よって、計測を継続することにより受光素子２２の温度が経時的に上昇し、受光素子２２の暗電流は、経時的に増加することがある。
すなわち、受光素子２２の暗電流は、経時的に変動しうる。
【００３１】
図３は、眼球１０の光計測における外乱光を説明する図である。
光学系２０における受光部２０Ｂの受光素子２２には、眼球１０の前眼房１３を透過した透過光３２以外に外乱光が入射する。以下において、外乱光の一例を説明する。
眼球１０の光計測の環境（計測環境）には、光計測装置１が設置された場所（部屋）を照明する照明光や、部屋の窓から漏れる自然光などの外光８０がある。また、眼球１０の前側には、視線ターゲット６１を表示する表示部６０が設けられている。
【００３２】
計測環境における照明光や自然光の一部は、受光素子２２に直接入射する光αとなる。また、光計測環境における照明光や自然光の一部は、眼球１０の表面（角膜１４（図１参照）の表面）に向かう光βとなる。そして、外光８０は、経時的に変動する（揺らぐ）。照明光の場合、照明光を点灯する電源周波数の影響を受けて、強度が周期的に変動する。また、自然光の場合、雲などの影響を受けて、強度が経時的に変動する。
【００３３】
また、表示部６０は、視線ターゲット６１を表示する。前述したように、視線ターゲット６１は、被計測者の視線を誘導する。よって、視線ターゲット６１が明るく、周囲が暗いか、視線ターゲット６１が暗く、周囲が明るいことが求められる。よって、表示部６０の明るい部分からの光の一部は、受光素子２２に直接入射する光γとなる。また、表示部６０の明るい部分からの光の一部は、眼球１０の表面（角膜１４の表面）に向かう光δとなる。
そして、光β及び光δの一部は、眼球１０の表面（角膜１４の表面）で反射して、透過光３２に重畳して受光素子２２に入射する光εとなる。
なお、表示部６０の明るい部分からの光も、表示部６０の表示を形成する走査による影響を受けて光の強度が周期的に変動する。
【００３４】
受光素子２２には、透過光３２に加えて、光α、光γ、光εなどが外乱光となって入射する。つまり、前述した暗電流と同様に、受光素子２２には、計測したい透過光３２による電流が外乱光による電流で底上げ（バイアス）されて流れる。
【００３５】
さらに、視線がずれれば、眼球１０の位置が変化する。また、眼球１０は、一点（例えば表示部６０の視線ターゲット６１）を集中して見ているときであっても、固視微動などにより微細に動いている。また、瞬きによっても、眼球１０の位置が変化する。つまり、眼球１０のような生体を被計測物とする場合、被計測物は、周期的に揺れているといえる。
被計測物が揺れると、外乱光（光ε）が揺れることになる。つまり、受光素子２２に入射する外乱光が周期的に変動する。
すなわち、受光素子２２に外乱光によって流れる電流は、絶えず変動することが避けられない。
【００３６】
以上説明したように、生体を被計測物として光計測を行う場合、被計測物が周期的に揺れる（揺らぐ）ことが避けられない。
被計測物が周期的に揺らぐことによって、照明光や自然光などの外光８０の経時的な揺らぎと被計測物の周期的な揺らぎとが合わさって、受光素子２２に入射する外乱光の強度が経時的且つ周期的に変動する。
そして、受光素子２２には、温度による暗電流の経時的な変化がある。
このように、受光素子２２には、計測したい透過光３２による電流が、経時的に変化する暗電流及び外乱光による経時的且つ周期的に変動する電流により底上げ（バイアス）されて流れる。
【００３７】
ここでは、計測したい透過光３２による電流を底上げする、暗電流及び外乱光による電流をバイアス電流と表記する。
そして、受光素子２２に入射する外乱光の強度の経時的且つ周期的な変動、及び、受光素子２２に生じる暗電流の経時的な変化を、計測環境において混入する揺らぎと表記する。
そして、揺らぎの周期的な変動における一サイクルを周期とする。
なお、眼球１０などの生体に起因して発生する揺らぎの周期は、１０Ｈｚ前後である。これに対して、受光素子２２における温度による暗電流の経時的な変化は、１０Ｈｚより長い。受光素子２２における温度による暗電流の経時的な変化を、周期的な変動と捉えてもよい。
【００３８】
以上説明したように、透過光３２による電流値を求めるには、受光素子２２に流れる電流値から、バイアス電流の値（バイアス電流値）を、オフセット値として差し引くことを要する。
なお、生体を被計測物として、光計測を行う場合、被計測物が経時的に揺らぐことにより透過光３２の強度に対応する電流も経時的に変動する。被計測物が経時的に揺らぐことによる透過光３２の強度に対応する電流の経時的な変動については、後述するように、複数回の計測による平均値を求めたりすることで対応しうる。
以下では、透過光３２の強度に対応して流れる電流に重畳する、経時的に変動する暗電流及び外乱光による電流（バイアス電流）の影響を抑制する方法について説明する。
【００３９】
なお、受光素子２２の温度の変動を抑制することにより、受光素子２２に流れる暗電流値を小さくしたり、変動を抑制したりしうる。
また、照明光や自然光による光α及び光βは、遮光により低減されうる。また、視線ターゲット６１を表示する表示部６０を用いない場合や、光計測時に表示部６０における視線ターゲット６１の表示を停止する場合には、表示部６０からの光γや、表示部６０からの光δの一部が眼球１０の表面（角膜１４の表面）で反射した光εは、低減されうる。
【００４０】
図４は、第１の実施の形態における光出射部２０Ａの光源２１の制御方法を説明する図である。図４（ａ）は、計測値ｘの一例を示す図、図４（ｂ）は、図４（ａ）の一部の拡大図である。横軸は、時間ｔ、縦軸は、図２におけるアナログデジタル変換回路２４からのデジタル信号である計測値ｘである。
【００４１】
光源２１は、複数の異なる波長の光をパルス状に順に出射する。一連の複数の異なる波長の光の出射を組として、複数回繰り返す。
ここでは、図４（ｂ）に示すように、異なる波長として５個の波長λ１〜λ５（区別しない場合は、波長λと表記する。）を用い、図４（ａ）に示す組＃１〜＃１７のように１７回繰り返す。このように、組を複数回繰り返すことで、複数回の計測において、それぞれの波長λに対して平均値を求めたり、最大値及び最小値を除くなど異常な数値を除外したりすることで、被計測物が経時的に揺らぐことによる誤差の発生が抑制される。
なお、異なる波長λを組としたが、一つの波長λを複数回繰り返すことで組を構成してもよい。また、組毎に、波長λを異ならせてもよい。
また、前眼房１３（眼房水）を透過した透過光３２の偏光状態の変化などは、波長依存性を有する場合があることから、異なる複数の波長を用いることで、眼房水に含まれる物質の濃度に対する計測精度が向上する。
【００４２】
そして、図４（ｂ）に示すように、光源２１は、眼球１０の前眼房１３に向けて出射される出射光３１において、各波長λの光を出射する期間を出射期間Ｐとする。出射期間Ｐは、時間ｔＰである。連続する二つの出射期間Ｐの間は、非出射期間Ｓとする。非出射期間Ｓは、時間ｔＳである。
そして、組と組との間は、出射期間Ｐ及び非出射期間Ｓのいずれの時間よりも長く設定された検出期間Ｗとする。検出期間Ｗは、時間ｔＷである（ｔＷ＞ｔＰ、ｔＳ）。
なお、それぞれの組における複数の出射期間Ｐと複数の非出射期間Ｓとの和を、計測期間Ｍとする。
【００４３】
検出期間Ｗは、各組の出射期間Ｐの先頭、ここでは波長λ１の出射期間Ｐを検出するために設けられている。補正部４０は、時間を計測することで、非出射期間Ｓと検出期間Ｗとを区別し、検出期間Ｗを検出した直後が波長λ１であると識別する。
なお、補正部４０は、光学系２０における光源２１を制御する制御部７０から制御信号を受信して、光源２１から出射される波長λを識別してもよい。この場合、検出期間Ｗを設定せずともよい。
【００４４】
出射期間Ｐにおいて、光学系２０における光出射部２０Ａの光源２１から眼球１０の前眼房１３に向けて、波長λ１〜λ５のいずれかの波長λの出射光３１が出射される。そして、受光部２０Ｂは、この出射期間Ｐにおいて、眼球１０の前眼房１３を透過した透過光３２によって流れる電流に暗電流や外乱光などによるバイアス電流が加わった電流に対する計測値ｘλ（後述する図５（ｂ）の計測値ｘλ１、ｘλ２参照）を複数回出力する。
また、光源２１から眼球１０の前眼房１３に向けて出射光３１が出射されない非出射期間Ｓにおいて、受光部２０Ｂは、透過光３２によって流れる電流を含まない、暗電流や外乱光などのバイアス電流に対する計測値ｘＢ（後述する図５（ｂ）の計測値ｘＢ参照）を複数回出力する。
なお、出射期間Ｐ内における計測値ｘλの変動は、被計測物である眼球１０が経時的に揺らぐことによる。
【００４５】
出射期間Ｐの時間ｔＰ及び非出射期間Ｓの時間ｔＳは、例えばそれぞれ０．８ｍｓ、検出期間Ｗの時間ｔＷは、例えば２．４ｍｓである。出射期間Ｐの時間ｔＰ及び非出射期間Ｓの時間ｔＳにおいて、光学系２０における受光部２０Ｂにより複数回の計測がなされる。つまり、出射期間Ｐの時間ｔＰにおいて、複数の計測値ｘλが取り出され、非出射期間Ｓの時間ｔＳにおいて、複数の計測値ｘＢが取り出される。よって、受光部２０Ｂの動作速度に依存するが、出射期間Ｐの時間ｔＰ及び非出射期間Ｓの時間ｔＳは、０．１ｍｓから１０ｍｓに設定するのがよい。
出射期間Ｐと非出射期間Ｓとの周期（出射期間Ｐの時間ｔＰと非出射期間Ｓの時間ｔＳとを足した時間）は、計測環境において混入する揺らぎ（バイアス電流の揺らぎ）の周期より短い期間に設定される。さらに、出射期間Ｐと非出射期間Ｓとの周期は、計測環境において混入する揺らぎ（バイアス電流の揺らぎ）の周期の１／２より短い期間とすることで、計測環境おいて混入する揺らぎ（バイアス電流の揺らぎ）の影響がより抑制される。
前述したように、計測環境において混入する揺らぎ（バイアス電流の揺らぎ）の周期は、１０Ｈｚ前後である。これに対して、例示した出射期間Ｐの時間ｔＰ及び非出射期間Ｓの時間ｔＳは、１／１００前後である。
【００４６】
図５は、計測値ｘを補正する方法を概念的に示す図である。図５（ａ）は、光出射部２０Ａの光源２１から眼球１０の前眼房１３に向けて出射される出射光３１の強度（出射光強度Ｌ）、図５（ｂ）は、受光部２０Ｂから補正部４０に出力される計測値ｘ、図５（ｃ）は、補正部４０により補正され算出部５０に出力される補正値ｙを示す図である。ここで、横軸は、時間ｔである。図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）では、説明を簡単にするために、波長λの数を２としている（波長λ１、λ２）。
【００４７】
図５（ａ）に示すように、光源２１から眼球１０の前眼房１３に向けて出射される出射光３１は、それぞれの出射期間Ｐにおける波長λ１の出射光強度Ｌ１及び波長λ２の出射光強度Ｌ２ともに、同じである（Ｌ１＝Ｌ２）。
【００４８】
図５（ｂ）に示すように、非出射期間Ｓにおけるバイアス電流による計測値ｘＢ（ｔ）は、時間ｔとともに大きくなる（増加する）。すなわち、非出射期間Ｓにおけるバイアス電流による計測値ｘＢ（ｔ）は、出射期間Ｐに延長すると、オフセット値ｘＯ（ｔ）になる。ここでは、オフセット値ｘＯ（ｔ）も、時間ｔとともに大きくなる（増加する）。よって、出射期間Ｐにおける波長λ１の出射光３１に対して実際に計測される計測値ｘλ１（ｔ）も、時間ｔとともに大きくなる（増加する）。同様に、波長λ２の透過光３２に対して実際に計測される計測値ｘλ２（ｔ）も、時間ｔとともに大きくなる（増加する）。
【００４９】
非出射期間Ｓにおける計測値ｘＢ（ｔ）から、後述する補正方法を用いて、出射期間Ｐにおけるバイアス電流によるオフセット値ｘＯ（ｔ）が求められる。ここでは、非出射期間Ｓにおける計測値ｘＢ（ｔ）とし、計測値ｘＢ（ｔ）から求めた出射期間Ｐにおけるバイアス電流による底上げ分をオフセット値ｘＯ（ｔ）とする。なお、図５（ｂ）では、波長λ１に対してオフセット値ｘＯ（λ１）（ｔ）とし、波長λ２に対してオフセット値ｘＯ（λ２）（ｔ）として表記している。
ここで、出射期間Ｐにおける計測値ｘλ１（ｔ）、ｘλ２（ｔ）は、第１の信号の一例であり、非出射期間Ｓにおける計測値ｘＢ（ｔ）は、第２の信号の一例である。なお、後述する出射期間Ｐにおける計測値ｘλ１（ｎ）、ｘλ２（ｎ）も、第１の信号の一例であり、非出射期間Ｓにおける計測値ｘＢ（ｎ）も、第２の信号の一例である。
【００５０】
そこで、図５（ｃ）に示すように、補正部４０により、図５（ｂ）に示す波長λ１の出射光３１に対する計測値ｘλ１（ｔ）から、バイアス電流によるオフセット値ｘＯ（λ１）（ｔ）を、各時間において差し引く（補正する）ことで、バイアス電流の影響（オフセット値ｘＯ（λ１）（ｔ））が除去されるように補正される。補正された補正値ｙλ１（ｔ）が、波長λ１の透過光３２に対して求めたい真値である。波長λ２についても同様にして、補正された補正値ｙλ２（ｔ）が求められる。
なお、図５（ｃ）において、補正された補正値ｙλ１（ｔ）と補正値ｙλ２（ｔ）との大きさが異なるのは、眼房水に含まれる物質と光との相互作用が、波長λによって異なることを示すためである。
【００５１】
図５（ｂ）で示すように、出射期間Ｐ（時間ｔＰ）と非出射期間Ｓ（時間ｔＳ）との周期は、計測環境において混入する揺らぎの周期（バイアス電流によるオフセット値ｘＯの変動の周期）より短く設定されている。このようにすることで、各出射期間Ｐにおいて、オフセット値ｘＯが大きく変動することが抑制される。つまり、各非出射期間Ｓにおいて、バイアス電流による計測値ｘＢが単調に変化することがよい。なお、各非出射期間Ｓにおいて、計測値ｘＢがたとえ変曲点を有しても、変曲点は多くとも一つであることがよい。
これにより、後述するように、補正部４０による補正が容易になる。
【００５２】
なお、図５（ｃ）では、２回の波長λ１の光の出射期間Ｐにおける補正値ｙλ１を同じとしたが、図４（ｂ）に示したように、被計測物である眼球１０の経時的な揺らぎによって、変動することがある。
【００５３】
（補正の方法）
次に、受光部２０Ｂから補正部４０に出力された出射期間Ｐにおける計測値ｘλと非出射期間Ｓにおける計測値ｘＢとを用いて、出射期間Ｐにおける計測値ｘλを補正する方法を具体的に説明する。
図６は、第１の実施の形態が適用される補正の方法を説明する図である。横軸は、計測番号ｎ、縦軸は、受光部２０Ｂから補正部４０に出力される計測値ｘである。ここでは、時間ｔの代わりに、計測番号ｎを用いている。前述したように、各出射期間Ｐ及び各非出射期間Ｓにおいて、計測値ｘが複数回出力される。つまり、計測ごとに計測値ｘが出力されることから、計測値ｘに対応する計測番号ｎを用いている。なお、時間ｔが経過すると、計測番号ｎが大きくなる。よって、計測番号ｎと時間ｔとは、同義である。
そして、計測番号ｎ（ｎａ≦ｎ＜ｎｂ）において、複数の計測番号ｎが含まれるとする。計測番号ｎ（ｎｂ≦ｎ＜ｎｃ）など、他の場合においても同様である。
【００５４】
図６に示す場合は、計測番号ｎ（時間ｔ）に対するバイアス電流の変化が小さい場合である。よって、バイアス電流に対する計測値ｘＢの計測番号ｎに対する変化が小さい。例えば、温度管理がされた暗室において、少なくとも計測時に表示部６０に視線ターゲット６１を表示しないで行われる場合など、外光８０などからの外乱光がないか、極めて少なく、且つ、受光部２０Ｂの受光素子２２の温度変化が小さいか、温度変化による暗電流の変化が小さい場合である。
【００５５】
このような場合には、まず、式（１）に示すように、計測番号ｎ（ｎａ≦ｎ＜ｎｂ、ｎｃ≦ｎ＜ｎｄ、ｎｅ≦ｎ＜ｎｆ、ｎｇ≦ｎ＜ｎｈ、ｎｉ≦ｎ＜ｎｊ）の各非出射期間Ｓにおける計測値ｘの数（計測数）Ｎを求める。次に、式（２）に示すように、オフセット値ｘＯを、計測番号ｎ（ｎａ≦ｎ＜ｎｂ、ｎｃ≦ｎ＜ｎｄ、ｎｅ≦ｎ＜ｎｆ、ｎｇ≦ｎ＜ｎｈ、ｎｉ≦ｎ＜ｎｊ）の各非出射期間Ｓにおける計測値ｘ（計測値ｘＢであるが計測値ｘと表記する。）の和を計測数Ｎで割って求める。すなわち、オフセット値ｘＯを求める回数は１回である。つまり、オフセット値ｘＯは、計測番号ｎに依存しない。
そして、波長λ１に対する補正後の補正値ｙλ１を、式（３）で求め、波長λ２に対する補正後の補正値ｙλ２を、式（４）で求める。
【００５６】
【数１】
2018183252.tif 000003
【００５７】
［第２の実施の形態］
図７は、第２の実施の形態が適用される補正の方法を説明する図である。図７（ａ）は、計測値ｘ、図７（ｂ）は、計測値ｘの拡大図、図７（ｃ）は、図７（ｂ）に対する補正値ｙの拡大図である。横軸は、計測番号ｎである。なお、他の構成は、第１の実施の形態と同様であるので、説明を省略する。
第２の実施の形態では、オフセット値ｘＯ（ｎ）を移動平均で求める。
例えば、外光８０などからの外乱光、又は、受光部２０Ｂの受光素子２２の温度変化による暗電流の変化がゆるやかで線形である場合に有効である。
オフセット値ｘＯ（ｎ）は、出射期間Ｐの直前の非出射期間Ｓの計測値ｘＢ（ｎ）から求めている。また、出射期間Ｐの直後の非出射期間Ｓで求めてもよい。なお、オフセット値ｘＯ（ｎ）は、計測値ｘ毎に求める。
【００５８】
図７（ｂ）に示すように、計測番号ｎ（ｎａ≦ｎ＜ｎｂ）の移動平均値を求める場合、移動平均の対象とする計測数をｎ０とすると、計測番号ｎ（ｎａ≦ｎ＜ｎｂ）の計測数は、ｎ０−１少なくなる。他の間も同様である。
そして、図７（ｃ）に示すように、少なくなった計測番号ｎ（ｎｂ≦ｎ＜ｎｃ）の計測値ｘから、計測番号ｎ（ｎａ≦ｎ＜ｎｂ）の移動平均値をオフセット値ｘＯとして引くことで、計測番号ｎ（ｎｂ≦ｎ＜ｎｃ）の補正値ｙを求める。この際、計測番号ｎ（ｎａ≦ｎ＜ｎｂ）に（ｎｂ−ｎａ）を加えることで、計測番号ｎ（ｎｂ≦ｎ＜ｎｃ）に対応させる。
【００５９】
つまり、式（５）を、計測番号ｎ（ｎａ≦ｎ＜ｎｂ）の移動平均関数ＳＭＡ、すなわちオフセット値ｘＯとする。他も同様とする。
そして、計測番号ｎ（ｎｂ−ｎ０≦ｎ＜ｎｃ−ｎ０）において、波長λ１に対する補正値ｙλ１を式（６）で求め、計測番号ｎ（ｎｆ−ｎ０≦ｎ＜ｎｇ−ｎ０）において、波長λ１に対する補正値ｙλ１を式（７）で求める。
同様に、計測番号ｎ（ｎｄ−ｎ０≦ｎ＜ｎｅ−ｎ０）において、波長λ２に対する補正値ｙλ２を式（８）で求め、計測番号ｎ（ｎｈ−ｎ０≦ｎ＜ｎｉ−ｎ０）において、波長λ２に対する補正値ｙλ２を式（９）で求める。
【００６０】
【数２】
2018183252.tif 000004
【００６１】
［第３の実施の形態］
図８は、第３の実施の形態が適用される補正の方法を説明する図である。図８（ａ）は、計測値ｘ、図８（ｂ）は、計測値ｘの拡大図、図８（ｃ）は、図８（ｂ）に対する補正値ｙの拡大図である。横軸は、計測番号ｎである。なお、他の構成は、第１の実施の形態と同様であるので、説明を省略する。
第３の実施の形態では、オフセット値ｘＯ（ｎ）は、補間関数ＩＮＴＥＲＰにより求めている。
これは、第２の実施の形態の場合に比べて、バイアス電流によるオフセット値ｘＯ（ｎ）の計測番号ｎに対する変化が大きい場合に有効である。
オフセット値ｘＯ（ｎ）は、出射期間Ｐの前後二つの非出射期間Ｓで求める。なお、オフセット値ｘＯ（ｎ）は、計測値ｘ毎に求める。
【００６２】
ここでは、図８（ｂ）に示すように、出射期間Ｐ（計測番号ｎ（ｎｂ≦ｎ＜ｎｃ））を挟む二つの非出射期間Ｓ（計測番号ｎ（ｎａ≦ｎ＜ｎｂ、ｎｃ≦ｎ＜ｎｄ））における計測値ｘから求めた、出射期間Ｐに対する補間関数ＩＮＴＥＲＰをオフセット値ｘＯ（ｎ）とする。すなわち、計測番号ｎ（ｎｂ≦ｎ＜ｎｃ）に対するオフセット値ｘＯ（ｎ）は、式（１０）で表される。
【００６３】
そして、図８（ｃ）及び式（１１）に示すように、計測番号ｎ（ｎｂ≦ｎ＜ｎｃ）の補正後の補正値ｙλ１は、計測値ｘ（ｎ）から、補間関数ＩＮＴＥＲＰで求められるオフセット値ｘＯ（ｎ）を引くことで求められる。
他の計測番号ｎの場合、他の波長λ２も同様に求められる。
なお、補間関数ＩＮＴＥＲＰは、線形補間に限らず他の補間関数を用いてもよい。
【００６４】
【数３】
2018183252.tif 000005
【００６５】
なお、オフセット値ｘＯの変化の周期、つまり非出射期間Ｓにおける計測値ｘの変化の周期は、出射期間Ｐの時間ｔＰ及び非出射期間Ｓの時間ｔＳに比べて長いほどよい。
【００６６】
［第４の実施の形態］
図９は、第４の実施の形態が適用される補正の方法を説明する図である。図９（ａ）は、計測値ｘ、図９（ｂ）は、計測値ｘの拡大図、図９（ｃ）は、図９（ｂ）に対する補正値ｙの拡大図である。横軸は、計測番号ｎである。なお、他の構成は、第１の実施の形態と同様であるので、説明を省略する。
第４の実施の形態は、出射期間Ｐに近い非出射期間Ｓの一部の計測値ｘ（計測値ｘＢ）の平均値をオフセット値ｘＯとする。
これは、外乱光の変化がランダムで推定しにくい場合や、計測期間Ｍ（図４（ｂ）参照）に比べ、オフセット値ｘＯの計測番号ｎ（時間ｔ）に対する変化が短い場合に有効である。
【００６７】
図９（ａ）に例示するように、出射期間Ｐ（計測番号ｎ（ｎｄ≦ｎ＜ｎｅ））は、この出射期間Ｐを挟む二つの非出射期間Ｓ（計測番号ｎ（ｎｃ≦ｎ＜ｎｄ、ｎｅ≦ｎ＜ｎｆ））で補完しづらい。
そこで、図９（ｂ）に示すように、出射期間Ｐ（計測番号ｎ（ｎｂ≦ｎ＜ｎｃ））を挟む二つの非出射期間Ｓ（計測番号ｎ（ｎａ≦ｎ＜ｎｂ、ｎｃ≦ｎ＜ｎｄ））において、出射期間Ｐ（計測番号ｎ（ｎｂ≦ｎ＜ｎｃ））に近い一部の計測値ｘの平均値をオフセット値ｘＯとする。そして、出射期間Ｐ（計測番号ｎ（ｎｂ≦ｎ＜ｎｃ））の計測値ｘからオフセット値ｘＯを引いた値を、補正後の補正値ｙとする。
よって、図９（ｃ）に示すように、計測番号ｎ（ｎｂ≦ｎ＜ｎｃ）における補正後の補正値ｙは、計測値ｘの計測番号ｎに対する変動をそのまま受け継いでいる。
ここでは、出射期間Ｐ（計測番号ｎ（ｎｂ≦ｎ＜ｎｃ））に対して、オフセット値ｘＯを求める回数は１回である。つまり、オフセット値ｘＯは、出射期間Ｐ毎に求められる。
【００６８】
例えば、二つの非出射期間Ｓにおける計測値ｘの数の１／２を用いて平均値を求めるとする。この場合、計測番号ｎ（ｎａ≦ｎ＜ｎｂ）において、波長λ１に対する補正値ｙλ１（ｎ）を、式（１２）で求める。同様に、計測番号ｎ（ｎｆ≦ｎ＜ｎｇ）において、波長λ１に対する補正値ｙλ１（ｎ）を、式（１３）で求める。
また、計測番号ｎ（ｎｄ≦ｎ＜ｎｅ）において、波長λ２に対する補正値ｙλ２（ｎ）を、式（１４）で求める。同様に、計測番号ｎ（ｎｈ≦ｎ＜ｎｉ）において、波長λ２に対する補正値ｙλ２（ｎ）を、式（１５）で求める。
【００６９】
【数４】
2018183252.tif 000006
【００７０】
上記では、二つの非出射期間Ｓにおける計測数の１／２を用いて平均値を求めたが、１／３など、他の計測数を用いてもよい。
【００７１】
上記においては、光を眼球１０の前眼房１３を横切るように透過させ、前眼房１３に含まれる物質の濃度を計測するとして、光計測装置１を説明した。しかし、光計測装置１は、光を眼球１０の角膜１４を横切るように透過させて、角膜１４を計測してもよい。
また、光計測装置１は、眼球１０からの反射光を測定するフレア装置に適用できる。
このように、光計測装置１は、生体を計測対象とするなど、計測環境において揺らぎが混入する場合に用いられることがよい。
【００７２】
また、本開示は上記の実施の形態に何ら限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施することができる。
【符号の説明】
【００７３】
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、１８…強膜、２０…光学系、２０Ａ…光出射部、２０Ｂ…受光部、２１…光源、２２…受光素子、３１…出射光、３２…透過光、４０…補正部、５０…算出部、６０…表示部、６１…視線ターゲット、７０…制御部、８０…外光
【図１】
2018183252.tif 000007
【図２】
2018183252.tif 000008
【図３】
2018183252.tif 000009
【図４】
2018183252.tif 000010
【図５】
2018183252.tif 000011
【図６】
2018183252.tif 000012
【図７】
2018183252.tif 000013
【図８】
2018183252.tif 000014
【図９】
2018183252.tif 000015