グルコース濃度測定装置・光学装置・リング状光束形成装置およびグルコース濃度測定方法。
【課題】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。
【解決手段】前眼房の光学的厚さを検出し、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、演算された屈折率と予め設定された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って、前眼房の光学的厚さを検出する光学装置および、前眼房内媒質のグルコース濃度を演算する演算手段を有し、光学装置の有する「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」が、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、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を規制する機能を有する。
【解決手段】前眼房の光学的厚さを検出し、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、演算された屈折率と予め設定された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って、前眼房の光学的厚さを検出する光学装置および、前眼房内媒質のグルコース濃度を演算する演算手段を有し、光学装置の有する「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」が、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、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を規制する機能を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
「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。
【０００３】
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。
【０００４】
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）。
【０００５】
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。
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−２３９５６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
「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演算手段を有する。
【００１２】
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。
【００１３】
「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。
【００１４】
「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。
【００１５】
「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。
【００１６】
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。
【００１７】
「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。
【００１８】
「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。
【００１９】
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。
【００２０】
「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。
【００２１】
「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。
【００２２】
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。
【００２３】
「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。
【００２４】
「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。
【００２５】
「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。
【００２６】
「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。
【００２７】
「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。
【００２８】
「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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
「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。
【００３６】
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。
【００３７】
上記請求項１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２）。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。
【００３８】
請求項１または２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少なくとも光束中心部を遮光する遮光板であることができる（請求項３）。
【００３９】
請求項１または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とすることができる。「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。
【００４０】
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」とすることができ（請求項４）、あるいはまた「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」とすることもできる（請求項５）。
【００４１】
請求項１または２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」はまた、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」であることもできる（請求項６）。
【００４２】
請求項１または２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」はまた、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ことができる（請求項７）。
【００４３】
上記請求項１〜７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８）。
「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。
【００４４】
請求項８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９）。
【００４５】
この発明の「光学装置」は、上記請求項１〜９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１０）。
【００４６】
また、請求項１１記載の「リング状光束形成手段」は、上記請求項４または５または６または７記載のグルコース濃度測定装置に用いられるリング状光束形成手段である。
【００４７】
請求項１２記載のグルコース濃度測定方法は、上記請求項１〜９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。
【発明の効果】
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５０】
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の実施の１形態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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
「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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
「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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
以上に説明したように、図１に実施の形態を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。
【００８０】
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。
【００８１】
「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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
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。
【００８７】
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。
【００８８】
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。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
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。
【００９２】
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。
【００９３】
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。
【００９４】
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。
【００９５】
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。
【００９６】
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。
【００９７】
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。
【００９８】
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。
【００９９】
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。
【０１００】
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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
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。
【０１１２】
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。
【０１１３】
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。
【０１１４】
（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。
【０１１５】
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。
【０１１６】
（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。
【０１１７】
Ｌ＝（２×ΔＴ）×（ｆＣ／ｆＯ）２ （２）
「（ｆＣ／ｆＯ）２」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。
【０１１８】
（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。
【０１１９】
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。
【０１２０】
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。
【０１２１】
「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。
【０１２２】
（φＰ／２）／Ｌ＝（φＳＦ／２）／（ｆＣ−Ｌ） （３）
これは式（４）のように変形できる。
【０１２３】
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。
【０１２４】
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。
【０１２５】
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。
【０１２６】
図３にはグルコース濃度測定装置の実施の別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。
【０１２７】
この実施の形態においては、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。
【０１２８】
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。
【０１２９】
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。
【０１３０】
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。
【０１３１】
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。
【０１３２】
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。
【０１３３】
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。
【０１３４】
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。
【０１３５】
図４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。
【０１３６】
図４の実施の形態は、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。
【０１３７】
「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。
【０１３８】
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。
【０１３９】
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。
【０１４０】
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。
【０１４１】
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。
【０１４２】
図５は、グルコース濃度測定方法の「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。
【０１４３】
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。
【０１４４】
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。
【０１４５】
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。
【０１４６】
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。
【０１４７】
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。
【０１４８】
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。
【０１４９】
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。
【０１５０】
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。
【０１５１】
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。
【０１５２】
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。
【０１５３】
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。
【０１５４】
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。
【０１５５】
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。
【０１５６】
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。
【０１５７】
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。
【０１５８】
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。
【０１５９】
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。
【０１６０】
上に説明した実施の各形態では、外光カットフィルタ２２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。
【０１６１】
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。
【０１６２】
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。
【０１６３】
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。
【０１６４】
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。
【０１６５】
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。
【０１６６】
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。
【０１６７】
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。
【０１６８】
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。
【０１６９】
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。
【０１７０】
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。
【０１７１】
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。
【０１７２】
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。
【０１７３】
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。
【０１７４】
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。
【０１７５】
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。
【０１７６】
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。
【０１７７】
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。
【０１７８】
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。
【０１７９】
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。
【０１８０】
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。
【０１８１】
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。
【０１８２】
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。
【０１８３】
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。
【図面の簡単な説明】
【０１８４】
【図１】グルコース濃度測定装置の実施の形態を説明するための図である。
【図２】発明の特徴部分を説明するための図である。
【図３】グルコース濃度測定装置の実施の別形態を説明するための図である。
【図４】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。
【図５】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。
【図６】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。
【図７】外光カットフィルタを説明するための図である。
【図８】ビーム整形手段を説明するための図である。
【図９】収差補正手段を説明するための図である。
【図１０】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。
【図１１】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。
【符号の説明】
【０１８５】
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
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
「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。
【０００３】
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。
【０００４】
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）。
【０００５】
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。
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−２３９５６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
「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演算手段を有する。
【００１２】
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。
【００１３】
「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。
【００１４】
「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。
【００１５】
「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。
【００１６】
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。
【００１７】
「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。
【００１８】
「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。
【００１９】
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。
【００２０】
「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。
【００２１】
「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。
【００２２】
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。
【００２３】
「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。
【００２４】
「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。
【００２５】
「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。
【００２６】
「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。
【００２７】
「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。
【００２８】
「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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
「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。
【００３６】
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。
【００３７】
上記請求項１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２）。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。
【００３８】
請求項１または２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少なくとも光束中心部を遮光する遮光板であることができる（請求項３）。
【００３９】
請求項１または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とすることができる。「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。
【００４０】
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」とすることができ（請求項４）、あるいはまた「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」とすることもできる（請求項５）。
【００４１】
請求項１または２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」はまた、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」であることもできる（請求項６）。
【００４２】
請求項１または２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」はまた、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ことができる（請求項７）。
【００４３】
上記請求項１〜７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８）。
「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。
【００４４】
請求項８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９）。
【００４５】
この発明の「光学装置」は、上記請求項１〜９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１０）。
【００４６】
また、請求項１１記載の「リング状光束形成手段」は、上記請求項４または５または６または７記載のグルコース濃度測定装置に用いられるリング状光束形成手段である。
【００４７】
請求項１２記載のグルコース濃度測定方法は、上記請求項１〜９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。
【発明の効果】
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５０】
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の実施の１形態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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
「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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
「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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
以上に説明したように、図１に実施の形態を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。
【００８０】
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。
【００８１】
「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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
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。
【００８７】
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。
【００８８】
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。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
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。
【００９２】
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。
【００９３】
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。
【００９４】
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。
【００９５】
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。
【００９６】
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。
【００９７】
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。
【００９８】
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。
【００９９】
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。
【０１００】
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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
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。
【０１１２】
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。
【０１１３】
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。
【０１１４】
（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。
【０１１５】
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。
【０１１６】
（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。
【０１１７】
Ｌ＝（２×ΔＴ）×（ｆＣ／ｆＯ）２ （２）
「（ｆＣ／ｆＯ）２」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。
【０１１８】
（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。
【０１１９】
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。
【０１２０】
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。
【０１２１】
「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。
【０１２２】
（φＰ／２）／Ｌ＝（φＳＦ／２）／（ｆＣ−Ｌ） （３）
これは式（４）のように変形できる。
【０１２３】
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。
【０１２４】
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。
【０１２５】
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。
【０１２６】
図３にはグルコース濃度測定装置の実施の別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。
【０１２７】
この実施の形態においては、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。
【０１２８】
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。
【０１２９】
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。
【０１３０】
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。
【０１３１】
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。
【０１３２】
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。
【０１３３】
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。
【０１３４】
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。
【０１３５】
図４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。
【０１３６】
図４の実施の形態は、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。
【０１３７】
「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。
【０１３８】
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。
【０１３９】
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。
【０１４０】
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。
【０１４１】
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。
【０１４２】
図５は、グルコース濃度測定方法の「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。
【０１４３】
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。
【０１４４】
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。
【０１４５】
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。
【０１４６】
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。
【０１４７】
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。
【０１４８】
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。
【０１４９】
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。
【０１５０】
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。
【０１５１】
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。
【０１５２】
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。
【０１５３】
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。
【０１５４】
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。
【０１５５】
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。
【０１５６】
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。
【０１５７】
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。
【０１５８】
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。
【０１５９】
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。
【０１６０】
上に説明した実施の各形態では、外光カットフィルタ２２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。
【０１６１】
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。
【０１６２】
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。
【０１６３】
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。
【０１６４】
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。
【０１６５】
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。
【０１６６】
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。
【０１６７】
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。
【０１６８】
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。
【０１６９】
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。
【０１７０】
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。
【０１７１】
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。
【０１７２】
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。
【０１７３】
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。
【０１７４】
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。
【０１７５】
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。
【０１７６】
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。
【０１７７】
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。
【０１７８】
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。
【０１７９】
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。
【０１８０】
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。
【０１８１】
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。
【０１８２】
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。
【０１８３】
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。
【図面の簡単な説明】
【０１８４】
【図１】グルコース濃度測定装置の実施の形態を説明するための図である。
【図２】発明の特徴部分を説明するための図である。
【図３】グルコース濃度測定装置の実施の別形態を説明するための図である。
【図４】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。
【図５】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。
【図６】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。
【図７】外光カットフィルタを説明するための図である。
【図８】ビーム整形手段を説明するための図である。
【図９】収差補正手段を説明するための図である。
【図１０】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。
【図１１】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。
【符号の説明】
【０１８５】
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
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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ることを特徴とするグルコース濃度測定装置。
【請求項２】
請求項１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。
【請求項３】
請求項１または２記載のグルコース濃度測定装置において、
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少なくとも光束中心部を遮光する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。
【請求項４】
請求項１または２記載のグルコース濃度測定装置において、
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。
【請求項５】
請求項１または２記載のグルコース濃度測定装置において、
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。
【請求項６】
請求項１または２記載のグルコース濃度測定装置において、
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であることを特徴とするグルコース濃度測定装置。
【請求項７】
請求項１または２記載のグルコース濃度測定装置において、
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。
【請求項８】
請求項１〜７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。
【請求項９】
請求項８記載のグルコース濃度測定装置において、
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。
【請求項１０】
請求項１〜９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。
【請求項１１】
請求項４または５または６または７記載のグルコース濃度測定装置に用いられるリング状光束形成手段。
【請求項１２】
請求項１〜９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。
【請求項１】
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ることを特徴とするグルコース濃度測定装置。
【請求項２】
請求項１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。
【請求項３】
請求項１または２記載のグルコース濃度測定装置において、
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少なくとも光束中心部を遮光する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。
【請求項４】
請求項１または２記載のグルコース濃度測定装置において、
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。
【請求項５】
請求項１または２記載のグルコース濃度測定装置において、
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。
【請求項６】
請求項１または２記載のグルコース濃度測定装置において、
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であることを特徴とするグルコース濃度測定装置。
【請求項７】
請求項１または２記載のグルコース濃度測定装置において、
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。
【請求項８】
請求項１〜７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。
【請求項９】
請求項８記載のグルコース濃度測定装置において、
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。
【請求項１０】
請求項１〜９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。
【請求項１１】
請求項４または５または６または７記載のグルコース濃度測定装置に用いられるリング状光束形成手段。
【請求項１２】
請求項１〜９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。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１０−２５４（Ｐ２０１０−２５４Ａ）
【公開日】平成２２年１月７日（２０１０．１．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１６２３９２（Ｐ２００８−１６２３９２）
【出願日】平成２０年６月２０日（２００８．６．２０）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１月７日（２０１０．１．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年６月２０日（２００８．６．２０）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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