(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体内で反射するレーザ光線の周波数シフトを、光学的ドップラー効果に従って決定することによって、流体、特に血液の流速を測定する方法において、レーザ光線によって２次元網目形状の走査を行い、各走査点で反射光に応じてＮ個（Ｎは２またはそれ以上の整数）の測定値を得、こうして測定した各走査点における反射光強度の時間的変化からドップラーシフトを計算し、それから網目フィールドの各点における流速が決定される、流速を測定する方法であって、
特に１本の線に沿った走査中に反射される光の強度を一定の時間間隔で測定し、走査される線に沿ってＭ個の測定値を決定して記憶し、これらの測定値は走査される線に沿ったＭ個の個々の点において反射光強度を再生し、走査を前記の線に沿って特に同じ時間間隔でＮ回実施し、前記１本の線についてのＭ×Ｎ個の測定値を有する位置時間マトリックスを記憶し、
その後、対象物に沿った少なくとももう１つの平行な線についてこの走査を繰り返し、このもう１本の平行な線についてのＭ×Ｎ個の測定値を有する位置時間マトリックスが記憶され、走査された線の数Ｌに応じて、それぞれＭ×Ｎ個の測定値を有するＬ個のマトリックスが記憶されかつ評価されることを特徴とする流速を測定する方法。
【請求項２】
少なくとも２つの平面で対象物の様々な深さで走査が実施可能であり、その際に特にレーザ走査システムが共焦点配置で使用でき、走査及び測定が少なくとも２つの異なる焦点面において実施可能であることを特徴とする請求項１に記載の流速を測定する方法。
【請求項３】
レーザ光線の波長を選択することによって対象物の様々な範囲における測定が実施可能であり、その際に２つの異なるレーザ源を使用することを特徴とする請求項１または２のいずれか一項に記載の流速を測定する方法。
【請求項４】
反射光強度の位置的に分解されたＮ行及び時間的に分割されたＭ列を含む、走査される線ごとに決定されたＭ×Ｎ個の測定値マトリックスを、スペクトル分析、特に離散フーリェ変換にかけ、これによって反射光強度の時間的変動の周波数分布を決定し、またこの種の周波数分布から対象物の各点における流体の移動部分の速度分布を決定することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の流速を測定する方法。
【請求項５】
対象物の走査された２次元フィールドの各点における典型的な流速を計算することによってＭ×Ｌ速度マトリックスを決定し、このマトリックスが特に像として見えるようにした後に位置的に分割して流速を再生することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の流速を測定する方法。
【請求項６】
測定値の決定を心拍と同期化することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の流速を測定する方法。
【請求項７】
互いに垂直な２方向でレーザ光線を周期的に偏向させるための光線偏向ユニット（１、２）を有するレーザ走査システムを備え、走査の実施及び測定値の決定のための電子制御回路（３４）を備え、得られた測定値を分析するためのコンピュータ（３２）を備える流速を測定する方法を実施するための装置であって、
走査の実施及び測定値の決定のための電子制御回路（３４）が、特に１本の線に沿った走査中に反射される光の強度を一定の時間間隔で測定し、走査される線に沿ってＭ個の測定値を決定して記憶し、これらの測定値は走査される線に沿ったＭ個の個々の点において反射光強度を再生し、走査を前記の線に沿って特に同じ時間間隔でＮ回実施し、前記１本の線についてのＭ×Ｎ個の測定値を有する位置時間マトリックスを記憶し、
その後、対象物に沿った少なくとももう１つの平行な線についてこの走査を繰り返し、このもう１本の平行な線についてのＭ×Ｎ個の測定値を有する位置時間マトリックスが記憶され、走査された線の数Ｌに応じて、それぞれＭ×Ｎ個の測定値を有するＬ個のマトリックスがコンピュータによって記憶されかつ評価されることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の流速を測定する方法を実施するための装置。
【請求項８】
走査されたレーザ光線を調査対象物（２０）上に結像するための光学的結像装置または焦点面を調節するための合焦エレメント、あるいはその両方を備え、その際に光線を偏向させるために、入射レーザ光線を偏向させる２つの周期的に同期して動くミラー（３、４）が２次元で光学軸（１２）に直角に設けられることを特徴とする請求項７に記載の流速を測定する方法を実施するための装置。
【請求項９】
第２ミラー（４）が高周波（ｆ）で振動し、レーザ光線を調査対象物（２０）の１つの線に沿って動かし、その際に走査を対象物のそれぞれの線に沿ってＮ回（Ｎは２またはそれ以上の整数）続け、Ｍ個の点の各々について各線に沿ってＮ回の測定を同じ時間間隔１／ｆで続けることを特徴とする請求項７または８に記載の流速を測定する方法を実施するための装置。
【請求項１０】
第２ミラー（４）の中心点が、第１ミラー（３）と該第１ミラー（３）の回転軸（５）との間の間隔（７）の真ん中に配置され、第１ミラー（３）からの光線が第２ミラー（４）に直接向い、かつ第２ミラー（４）からの光線が第１ミラー（３）に直接向い、かつ第１ミラー（３）がアーム（１１）を介して第１ミラー（３）に属する回転軸に結合され、その際にアーム（１１）の長さが前記の間隔（７）とほぼ同じ長さであることを特徴とする請求項７から９のいずれか一項に記載の流速を測定する方法を実施するための装置。
【請求項１１】
Ｍ×Ｎ個の測定値がディジタル化されてコンピュータ（３２）に記憶され、その際にＭ×Ｎ個の測定値のマトリックスが記憶されて、該Ｍ×Ｎ個の測定値のマトリックスのＮ本の行は位置的に分割され、該Ｍ×Ｎ個の測定値のマトリックスのＭ本の列は時間的に分割され、反射光の強度が、該Ｍ×Ｎ個の測定値のマトリックスのＭ×Ｎの個々の点に対応することを特徴とする請求項７から１０のいずれか一項に記載の流速を測定する方法を実施するための装置。
【請求項１２】
スペクトル分析が、適切な信号プロセッサまたはハードウェアの形のフーリェ変換器によって実施されることを特徴とする請求項１１に記載の流速を測定する方法を実施するための装置。
【請求項１３】
高感度の検出器（２６）、特に電子なだれフォトダイオードまたはこれと同等の高感度検出器を備えることを特徴とする請求項７から１２のいずれか一項に記載の流速を測定する方法を実施するための装置。
【請求項１４】
光学系が偏光に敏感であるように設計されており、その際に特に直線偏光レーザ源が使用され、もしくは未偏光のレーザ光が偏光器によって直線偏光され、デカップリング装置（２２）が同様に、偏光に敏感であるように設計され、入射光線に対して90°回転した方向に直線偏光される反射光だけが検出器（２６）に到達し、または調査される対象物（２０）とデカップリング装置との間に追加して配置された１／４波長板によって反射光の偏光方向がレーザ光源の偏光方向とに対して90°回転されることを特徴とする請求項７から１３のいずれか一項に記載の流速を測定する方法を実施するための装置。
【請求項１５】
周波数（ｆ）で動く第２ミラー（４）の場合に、対象物の線に沿った走査の後の戻り時間がデータの取得に利用され、その際に走査される各線について第１の位置時間マトリックスに対して時間的にシフトされた第２の位置時間マトリックスが決定され、前記の両位置時間マトリックスが別々にフーリェ変換され、続いてフーリェ変換のシフト法則を考慮して全スペクトルに合成され、これによって特に信号雑音比の改善が達成されることを特徴とする請求項７から１４のいずれか一項に記載の流速を測定する方法を実施するための装置。
【請求項１６】
調査範囲の各点において、測定された流速に、固定構成要素によって反射される光の強度と移動構成要素によって反射される光の強度との比を掛け、該光強度の比が、周波数スペクトル解析から得られ、これによって特に目的にかなった形で流れ全体の位置的に分割した像がもたらされる、レーザ・ドップラー流量計測法の使用を特徴とする請求項７から１５のいずれか一項に記載の流速を測定する方法を実施するための装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、請求項１のプレアンブルに記載の特徴による方法に関し、さらにその方法を実施するための装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
流体の流速、特に血液の流速を、しかも流体中で反射されるレーザ光線の周波数シフトを光学的ドップラー効果によって決定することによって測定するこの種の方法及びシステムは、ＰＣＴ出願国際特許第９３／０３６６７号から知られている。従って逐一の血液流速測定が、反射レーザ光線の周波数シフトを測定することによって達成される。この測定方法は侵入的なものではないが、ただ一カ所での流速の測定しかできない。さらに患者や調査者の側で高い費用を必要とし、殊に視準光線を比較的長時間所定の一点に正確に当てなければならない。この方法においては、特に眼科学において目の脈絡膜の脈管系における血流を測定することは、これまで不可能であった。さらに米国特許第４１４２７９６  号から、光学的ドップラー効果に基づく方法ならびに眼科学における診断のための対応する装置が知られている。
【０００３】
血流速度の測定は多くの医学的診断と治療の分野で必要である。特に眼科学においては、網膜における血流を位置的に分割して連続測定する大きな臨床上の必要性がある。周知のように、網膜の３層の細胞には２つの独立した血管系を通じて酸素が供給される。最下層の光受容体には脈絡膜によって供給され、双極細胞／アマクリン細胞並びに最上層の神経細胞には網膜内血管床によって供給される。血液を供給する細動脈、網膜毛細管、及び毛細管を迂回して血流を直接静脈に導く動静脈分岐血管における流速を測定することが必要である。
【０００４】
最初に述べたレーザ・ドップラー速度測定の他に、なお２つの網膜血行測定方法が臨床的に使用されている。頻繁に実施されるものとしては蛍光脈管撮影法があり、これは蛍光色素を静脈内に注射した後に網膜の動脈と毛細管を定量的に評価することに基づく。ディジタル化された蛍光像の定量的評価によって、支脈網膜時間（Ａｒｍ−Ｒｅｔｉｎａ−Ｚｅｉｔ）や動静脈通過時間に関する記述が可能になる。蛍光色素の静脈内注射といえども侵入的な方法であって、これは過敏性ショックの残留リスクを伴い、これまで特に眼科病院で実施されている。蛍光脈管撮影法は２次元の位置分割法であるが、それでも時間的に分割はせず、重大な残留リスクを伴う侵入的なものである。最後に、非侵入型超音波ドップラー・ソノグラフィ（複式ソノグラフィ、脈動ドップラー・ソノグラフィ）を用いて限られた箇所で直径１ｍｍまでの眼窩動脈、細動脈、及び細静脈における血流速度を時間的に分割して測定することができる。一方、小血管と網膜の毛細管はこの方法では検出できない。
【０００５】
米国特許第５１７０２７６  号から、対象物を光線束によって２つの実質的に直交する方向に走査する装置が知られている。この装置はそれぞれミラーを有する第１スキャナと第２スキャナとを含み、これらの回転軸は互いに直交する平面中を通っている。この装置はコンパクトな構造形態を有し、前記ミラー間の光路中には追加の光学系は含まない。第１スキャナのミラーはその回転軸から所定の距離に設けられている。光学的に問題のない走査過程は特に、第２スキャナのミラーの中心点が第１スキャナの回転軸とミラーとの間の前記距離の中心に配置され、その際に光線束が第１スキャナのミラーから第２スキャナのミラーへ直接進むことによって保証される。
【０００６】
さらに、出版物  Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｅ：Ｓｃｉ．Ｉｎｓｔｒｕｍ．第１７巻（１９８４）１３１−１３６  ページからは、ドップラー効果とレーザ光線による走査を利用して例えば風洞内の風速を測定することのできる風速計が知られている。また出版物  Ｒｅｖ．Ｓｃｉ．Ｉｎｓｔｒｕｍ．５２（１１）（１９８１）１６７６−１６８１ページからは、やはり特に風速を測定することができるレーザ・ドップラー・システムが知られている。この種の装置やシステムでは特に、固定して設置されたミラーが存在し、全体的に比較的大きな容積が必要であり、医学的診断・治療への利用は容易にはできない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明は、流れる媒体の流速を空間的及び時間的に分割して確実に測定できる方法及びこれを実施する装置を提唱するという課題に基づいている。この方法及びこれを実施するための装置は、高い測定精度を示さなければならない。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この課題は、請求項１に記載の特徴によって解決される。
【０００９】
【実施例】
本発明による方法は、光学的ドップラー効果による流速測定とレーザ走査技術との組合せからなり、その際に走査過程の設定値並びに高感度検出によって必要な測定範囲がカバーされ、必要な測定精度が達成される。既知の方法とは違って、流体の流速測定は同時に、３次元で位置的に分割され、かつ時間的にも分割され、非侵入的で迅速に行われる。調査すべき対象物、例えば網膜は、レーザ光線によって２次元ラスタ走査され、その際にどの点でも繰返し走査によって反射光が迅速に複数回測定される。それぞれの走査点で反射される光の測定強度の時間的変化からドップラーシフトが計算され、それから特に血液の各点における流速が決定される。網膜血流の２次元で位置的に分割した図が得られる。前記測定の繰返しによって、さらに網膜血流の時間的に分割した像が得られる。レーザ走査システムを特に共焦点配置で実現することによって、さらに深さに関する位置分割が行われ、これによって対象物の各層を選択的に測定することができる。レーザ波長の適切な設定によって、網膜検査の場合に網膜内と脈絡膜を別々に測定することができる。
【００１０】
本発明による走査レーザ・ドップラー速度測定法は、医学分野の範囲外にも範囲内でも使用することができる。基本的にこの方法の適用範囲は、流れる媒体の流速の空間的に分割された測定を必要とするあらゆる分野に及ぶ。この方法の使用可能性は、現在侵入的な蛍光脈管撮影法が使用されている、眼科学のあらゆる分野に及び、それらの方法に取って代わることができる。この方法は非侵入的であり、調査対象となる目の瞳孔を開く必要はない。さらにこの方法は、網膜血流の時間的かつ３次元で位置に分割された測定を可能にする。本方法のさらに一般的な適用分野は、網膜血管系の調節能力の測定並びに緑内障発症の際の網膜血液供給状態の測定である。眼科学以外での医学的適用分野は、特に皮膚、並びに手術中の心臓、肝臓、腸、脳などの他の内臓における血流の位置的に分割された測定である。
【００１１】
本方法を実施するための本発明による装置は、レーザ走査システム、走査過程及びデータ取得のための電子制御回路、並びに取得したデータを分析するためのコンピュータである。レーザ走査システムは、レーザ光源、互いに垂直な２方向へレーザ光線を周期的に偏向させるための光線偏向ユニット、及び走査されたレーザ光線を調査対象上に結像させるための光学的結像装置を含む。さらに焦点面を動かすための合焦エレメント、反射光線を入射レーザ光線から分離するためのデカップリングエレメント、並びに反射光線の強度を測定するための検出装置が設けられている。眼科学では、網膜検査の際に目の光屈折媒体自体が、走査レーザ光線を調査対象上に結像させる光学的結像装置の構成要素である。前述の光線偏向ユニット並びに合焦エレメントは特に、前述のドイツ特許第４１０３２９８Ｃ２  号に記載のように対象物走査用の装置として形成することができる。
【００１２】
その他の特殊な態様と利点は、従属請求項及び下記の実施例の説明に記載されている。
【００１３】
次に本発明を図面を参照してさらに説明する。
【００１４】
図１に第１スキャナ１と第２スキャナ２を概略的に示す。第１スキャナ１に第１ミラー３が機械的に結合され、図の平面に垂直な軸５の周りに旋回可能に配置されている。第２スキャナ２には第２ミラー４が配置され、このミラーは図の平面に平行な軸６の周りに旋回可能である。軸５と軸６は互いに垂直な平面を通り、互いに垂直である。第１ミラー３がスキャナ１に対して間隔７をとって配置され、かつスキャナ２の回転軸６が、スキャナ１の回転軸とミラー３の中間点を通っていることが重要である。本発明によれば、第２ミラー４の中心は、第１ミラー３の中心と第１スキャナ１の回転軸５との間の距離の半分の位置にある。第１ミラー３の回転軸５はミラー面とほぼ平行に走っているが、第１ミラー３の中心と回転軸５との間には距離７がある。第２ミラー４の回転軸６もミラー面とほぼ平行に走っている。さらに回転軸６はほぼ第２ミラーの中心を通っているが、必要に応じてある距離をとることができる。一般に、第２ミラーの中心は回転軸５から距離７の半分に配置されている。
【００１５】
両ミラー３、４の間にはレンズまたは結像手段はなく、従って装置内部では光線９はミラーから直接他のミラーに達する。光線８は、それが光線デカップリング装置２２から、またはそこへ達していることを概略的に示している。光源２４からの光線、特にレーザ光線は先ずこの装置に到達し、そこから図１による装置に達し、そしてさらに対象物に到達する。対象物によって反射した光線は再び本発明による装置を介してそれからデカップリング装置２２に達し、デカップリング装置２２は光線をさらに評価するために評価装置すなわち検出器２６に、好ましくは電子なだれフォトダイオードに供給する。対象物に送られたまたは対象物から反射した光線１０は、光線８、９が通る平面にほぼ垂直である。
【００１６】
上記のことから、垂直軸系の原点は第２ミラー４の中心にあり、その際Ｘ−Ｙ平面は図平面と一致することは明らかである。光線８はＹ方向と平行に走り、光線９はＸ方向に沿って両ミラー３、４の間を走る。第２スキャナの回転軸６はＹ方向に位置し、回転軸５はＸ−Ｙ平面に垂直に位置する。
【００１７】
図２は視線方向ＩＩから見た図１の装置を示すが、ここで軸５は図平面中に、軸６は図平面に垂直に走っている。ミラー３はアーム１１を介してスキャナ１と連結され、したがって回転軸５とは距離７を置く。図平面は、第２ミラー４の中心を原点とする座標系のＸ−Ｙ平面に相当する。第２ミラー４によって反射されたまたは対象物からミラー４に戻された光線１０はＺ方向に走る。第２ミラー４または第２スキャナ２の回転軸または回転点は、回転軸５とミラー３の回転点の中間にある。これは、光線１０がミラー４から光学的結像装置または合焦エレメント１６を介して光学軸１２に沿って対象物２０に送られ、さらに反射されることを示している。デカップリング装置から第１スキャナのミラー３に達し、それによって反射される光線８は、図平面の手前方向に垂直に走る。
【００１８】
ミラー４によって反射される光線は、合焦エレメント１６を介して光学軸１２に沿って対象物２０に達し、その際に、入射レーザ光線は、両ミラー３、４の周期的及び同期的動きに基づいて光学軸と垂直な２次元平面内で偏向される。前記の装置は本発明による方法を実施するために特に目的にかなった方法で使用でき、特にコンパクトな構成で対象物の故障のない結像を保証するが、本発明の範囲内で他のレーザ走査システムも使用することができる。
【００１９】
図３は、本発明によるレーザ走査システム３０を有する装置の基本的構造図であり、コンピュータ３２と電子制御回路３４によって作動する。以下では、これらの関係をはっきりさせるために、図１、２の装置の構成要素も参照する。第２ミラー４は高周波ｆで振動し、調査対象物の線に沿ってレーザ光線を動かす。走査中にこの線によって反射された光は検出器２６によって一定の時間間隔で測定され、走査された線に沿って一連のＭ個の測定値が得られ、これからこの走査された線に沿ったＭ個の個々の点における反射光の強度が再生される。前記のＭ個の測定値はディジタル化され、コンピュータ３２に記憶される。対象物のこの第１の線に沿った走査は連続してＮ回繰り返され、したがって線に沿ったＭ個の点の各々がＮ回だけ同じ時間間隔１／ｆで測定される。こうしてＭ×Ｎ測定値のマトリックスが得られる。この位置時間マトリックスは、そのＮ本の行の各々で位置的に分割され、Ｍ本の列の各々で時間的に分割されて、対象物の走査された第１の線に沿った個々の点における反射光強度を含む。
【００２０】
対象物の第１の線について位置時間マトリックスを記録した後、走査レーザ光線は光線偏向エレメントの第１ミラー３によって、走査される線の方向と垂直に、対象物の隣接する第２の線に移動される。この第２の線について上述の測定過程が繰り返される。次いで、同様にして対象物の他の平行線が走査され、こうしてＬ本の線に相当するそれぞれＭ×Ｎ個の測定値を有するＬ個のマトリックスが得られる。続いて、本発明によれば、対象物の２次元フィールドがＭ×Ｌ個の点で走査され、これらの各点について一連のＮ個の測定値が等しい時間間隔で得られる。本発明に本質的な空間的かつ時間的走査過程のこのシーケンスによって、可能になり、必要とされる流速範囲をカバーし、スペクトル分析の効果的な数値的方法を導くことが可能になる。走査速度が速いと、特に高感度検出器によって反射光を検出する場合に非常に高い能率が得られる。図１と図２に関して説明した走査システムの光学的構造は、特に光学構成要素の数が少ないことによって高い光収量を保証し、さらに特に電子なだれフォトダイオードによって実現される高感度検出を保証する。
【００２１】
網膜血流測定の１つの一般的態様では、例えば下記の数値が設定される。
【００２２】
網膜に沿って１本の線を走査するため、第２ミラー４は周波数ｆ＝８０００Ｈｚで振動する。係数Ｍ，Ｎ，Ｌについては、それぞれ２５６  の数値が与えられる。上述のように、こうして対象物のそれぞれＭ＝２５６  個の点にＬ＝２５６  行のフィールドが走査される。合焦エレメントの光学的結像装置を使用して、走査線の長さをほぼ３ｍｍに選ぶ場合、網膜における１本の線に沿った２つの測定点の間、並びに２つの隣接線の間の位置的間隔はほぼ０．０１ｍｍになる。この値によって測定の空間的分割が与えられる。反射光の強度は、Ｌ＝２５６  行の各点において１／ｆ＝０．０００１２５秒の固定した間隔で測定される。１つの行の位置時間マトリックスのデータ採取時間はこの場合１／ｆ×Ｌ＝０．０３２  秒となり、総採取時間は最初に述べた値に従えば８秒となる。全体として前述の一般的測定態様では、２５６  ×２５６  ×２５６  個の測定値が採取されディジタル化される。
【００２３】
このように採取されディジタル化されたデータを評価するためには、調査対象物の各点において、測定される光の一部分が、対象物の可動構成要素、特に流れる血液の成分によって反射され、他の一部分が固定した対象部分によって反射されることから出発する。ドップラー効果に基づいて、動く部分から反射される光の周波数は動かない部分から反射される光の周波数に対してシフトする。これは、レーザ光のコヒーレンシに従って、検出器におけるこれら２つの成分の重なりと干渉により、対象物の一点で測定された反射光強度の時間的な変動が生じる。
【００２４】
それぞれ一点での反射強度の時間的経過は、前述の説明に従えば、その点に該当する位置時間マトリックスの列に含まれる。時間的変動の評価から、その変動を生じさせるその点における流速の計算が導かれる。これに対して本発明によれば、測定値マトリックスの各列に、離散フーリェ変換などの周波数分析を施して、反射光強度の時間的変動の周波数分布を得る。所定の速度から所定の周波数を有する測定光の強度変動が導かれるので、周波数分布から対象物の各点における動く部分の速度が決定できる。測定値の離散フーリェ変換は本発明の範囲で、ソフトウェアによってもコンピュータの特殊ハードウェアによっても実施することができる。
【００２５】
対象物の走査２次元フィールドの各点における典型的な流速の計算によって、Ｍ×Ｌ個の速度のマトリックスが得られる。このマトリックスは特に流速を位置的に分割して再生する画像として表示することができる。上述の一般的な態様とそこで与えられる数値に関して、流速測定に関する下記の制限が生ずる。
【００２６】
離散フーリェ変換の場合の限界周波数は、前述の例ではｆ／２すなわち４０００Ｈｚとなる。速度ｖで光の伝播方向に沿って、すなわち光学軸に平行に動く対象物は、反射光の周波数シフトを引き起こし、これによって周波数Ｆ＝２ｖ／λを有する測定光の強度の変調を引き起こす。この場合、λは光の波長に相当する。したがって前記の値の場合、最高流速は２ｍｍ／秒となる。
【００２７】
本発明による方法または装置あるいはその両方の特殊な態様を次に説明する。レーザ走査システムは特に共焦点光学系として構成することができ、その際に反射光検出装置は周知の方法でほぼ点状に構成する。このために例えば検出器の前に、走査システムの焦点面に対して光学的に共役する位置に、１つの小さな遮光装置を配置する。これによって、実質上、所与のそれぞれの焦点平面の狭い周辺から反射される光のみが検出される。これに反して、他の位置では反射光または散乱光は共焦点構造に基づいて効果的に抑制される。これによって、光学軸に垂直な方向のみならず平行な方向にも系の高い光学的解像度が達成される。これによって、対象物の個々の層、例えば網膜の血管系における流速を選択的に測定することが可能となり、さらに網膜血管床と脈絡膜血管系における流速を互いに分離して、３次元的に表示することが可能となる。
【００２８】
さらに特殊な１つの態様では、光学系は偏光に敏感であるように設計されている。このために、直線偏光されたレーザ光源、特にレーザ・ダイオードが使用され、または非偏光レーザ光線が偏光器によって直線偏光される。図１のデカップリング装置２２は、入射光線に対して９０°回転した方向に直線偏光された反射光だけが検出器２６に到達するように、さらに偏光に敏感に設計されている。このような配置では、対象物から偏光方向を維持しながら直接反射される光は効果的に抑制され、実質上散乱光のみが検出される。別法として、調査対象物２０とデカップリング装置２２との間の光路に配置された１／４波長板を使用し、反射光の偏光方向をレーザ光源の偏光方向と比べて９０°回転させる。次いで偏光に敏感なデカップリング装置２２と協働して、偏光方向を維持しながら対象物から反射される光をほぼ検出する。一方では散乱光を、または他方では直接反射光を選択することによって、流速の分布に関するさらなる情報が得られる。
【００２９】
本発明の他の一実施例ではレーザ光の波長の変化を利用し、しかも特に装置中に２つの異なるレーザを組み込むことによって、血管系の様々な領域の決定が可能となる。その際に、異なる波長の光が網膜組織への異なった侵入深さを表す。網膜血管系を脈絡膜血管床から分離する網膜色素上皮は可視光を通さないが、赤外線は透過する。可視レーザ光を使用すると、本発明の範囲で、光は網膜色素上皮の上層組織によって反射されるだけであり、血流が網膜血管系中で選択的に測定される。これに対して、赤外線領域に近い光を使用すると、光は脈絡膜と共に血管床にも到達し、測定された流速は網膜における血流と脈絡膜における血流の重なりとなる。本発明によれば赤外線光で得られた血流像から可視光で得られた血流像を差し引くことにより、脈絡膜の血流のみが得られる。さらに上記の共焦点構造によって深部の位置決めが可能になる。
【００３０】
最後に、本発明による時間的経過における流速測定は、血管系における流速の時間変化の決定も可能にすることに留意されたい。
【００３１】
心拍データ決定の同期化と複数の心拍に関する網膜血流の時間分割表現によって、特に目的にかなったやり方で網膜血管系内部の脈拍波動速度が測定される。こうして、脈拍波伝播または血管抵抗あるいはその両方の許容不等質性を表現することができる。
【００３２】
対象物上の１本の線に沿ってレーザ光線を動かす光線偏向ユニットの第２の迅速移動ミラー（図１のミラー４）には、基本的には多角ミラーまたは振動回転ミラーを使用することができる。後者の場合には、対象物の線を走査するためにこのミラーが動く度毎に、その出発位置に戻るためのむだ時間が生ずる。本発明によれば、ミラーの戻り時間はデータの取得にも利用される。これによって、対象物の走査された線の各々について、第１の位置時間マトリックスに対して時間的にシフトした、Ｍ×Ｎ個の測定値から成る第２の位置時間マトリックスが得られる。これら２つの位置時間マトリックスを別々にフーリェ変換にかけ、続いてフーリェ変換のシフト法則を考慮して全スペクトルに合成する。この特殊な態様によって、信号雑音比の改善が達成される。
【００３３】
フーリェ変換によって位置時間マトリックスからもたらされる周波数スペクトルを評価するために、本発明の範囲で様々な代替態様が存在する。流れが強い場合に見られる特徴的な限界周波数を決定することによって、最高の発生流速を測定することが可能である。全スペクトルの算術平均に相当するスペクトル出力密度値を示す、周波数スペクトルの重点の測定または周波数の測定によって、平均流速の測定が可能になる。さらに個々の周波数のスペクトル出力密度を比較して、様々な流速の相対頻度を決定することができる。
【００３４】
周波数スペクトルを評価する一つの特殊な技法は帯域法である。この方法では、一定の平均流速に相当する一定の周波数範囲でスペクトル出力密度の平均値を算出し、それから特定の速度範囲の血流像を得る。このような帯域の様々な平均周波数によって、毛細管流などの緩やかな、また網動脈流などの急速な流れが目的通りに調査される。この場合、帯域の通過範囲のスペクトル幅が、決定されたそれぞれの周波数範囲の尺度、したがって速度範囲の尺度となる。
【００３５】
本発明のさらに別の態様によれば、レーザ・ドップラー流量計測のために上述の装置または方法あるいはその両方を使用することができる。この態様では、調査範囲の各点において、測定された流速に、周波数スペクトル分析から得られる固定構成要素と移動構成要素とによって反射される光の強度の比を掛ける。これによって特に目的にかなった形で流れ全体の位置的に分割した像が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施するための装置の基本図である。
【図２】視線方向ＩＩから見た図１の装置の基本図である。
【図３】本発明による装置の基本的構造を示す図である。
【符号の説明】
１  第１スキャナ
２  第２スキャナ
３  第１ミラー
４  第２ミラー
５，６  軸
７  間隔
８，９，１０  光線
１１  アーム
１２  光学軸
１３，１４  レンズ
１６  合焦エレメント
２０  対象物
２２  装置
２４  光源
２６  検出器
３０  レーザ走査システム
３２  コンピュータ
３４  電子制御回路
Ｍ  線に沿った測定値
Ｎ  線当り測定点数
Ｌ  走査された線の数
【図１】
0003576212.tif 000002
【図２】
0003576212.tif 000003
【図３】
0003576212.tif 000004