[发明专利]特别是用于流动测量的发光装置

说明书

本发明涉及发光装置，其包括用于发射由光波导传导的光束的器件。 此外，本发明涉及用于测量介质特别是血液的流速的方法。

血流速度的测量不仅在科学研究中而且在日常临床应用中都变得越来 越重要。因此，例如，如果能够准确评估动脉瘤周围和其内的血流，则可 以显著提高对动脉瘤的测量。WO 97/12210公开了用于远程流动测量的光 纤传感器，其中所述传感器包括用于将光束引导到反射表面的第一光纤， 将光束定向为从该反射表面通过窗口进入周围介质。然后来自介质的反向 散射光可以重新进入相同窗口并且经由第二光纤到达探测器，该探测器测 量所述光的多普勒频移。这使得有可能计算周围介质在发射光方向上的流 速。

以该情况为出发点，本发明的目标是提供用于借助发射光对流体进行 更通用的检查的器件。更具体地，本发明关注同时测量流速向量的独立分 量。

通过根据权利要求1的发光装置和根据权利要求11的方法来实现这一 目标。在从属权利要求中公开了优选实施例。

根据本发明的用于测量流速向量的发光装置包括以下部件：

a)用于传导初级光束的光波导。该光波导可特别通过光纤来实现，并 且该初级光束可以源自任何适当的光源(包括例如收集的环境光)

b)用于将由所述光波导传导的初级光束分离为具有不同光学品质并且 沿不同方向发射的至少两个部分光束的分光单元，其中所述部分光束沿高 达90度的相互分散的方向从所述发光装置传出。在上下文中的表述“光学 品质”表示光束的一些内在物理属性，诸如其偏振或其光谱组成。

所描述的发光装置具有如下优势：允许通过使用一种用于传导(初级) 光束的光波导的紧凑设计。同时，所述装置提供沿不同方向发射的两个(部 分)光束，其允许在至少两个空间独立的维度上的操作和研究。此外，所 述部分光束的不同的光学品质提供一种用于区分所述部分光束在周围介质 中的效应的器件。由于光的传播通常可逆，因此还可能通过分光单元采集 来自周围的光并且将其定向到光波导中。在本发明的优选实施例中利用该 效应；但通常所述装置仅用于发射光，而不用于重新收集光。

建立分光单元有多种可能性。在本发明的优选实施例中，其可以包括， 例如，至少一个分离部件，其由二向色分束器、光栅和/或光学偏振器实现， 从而使得所述分离部件将入射光束(例如初级光束)分离为具有不同方向 和不同光学品质的第一部分光束和第二部分光束。因此，二向色分束器和 光栅会将入射光束分离为具有不同光谱组成的两个光束，而偏振器会将入 射光束分离为具有不同偏振的两个光束。

如果在上述情况中在分光单元中仅存在一个分离部件，该分光单元将 典型地仅从初级光束生成两个发射的部分光束。为了发射更多的部分光束， 该分光单元可包括另一分离部件(诸如二向色分束器、光栅和/或光学偏振 器)，以便将由该(第一)分离部件生成的第二部分光束分离为具有不同方 向和光学品质的第三部分光束和第四部分光束。应注意到，在这方面由于 离开第一分离部件的第一部分光束和第二部分光束的编号方式是任意的， 因此将第二部分光束选择为第二分离部件的输入不限制所述装置的设计。 第一、第三和第四部分光束优选沿不位于公共平面内的不同方向取向，即 他们沿三个空间独立的维度从发光装置传出。

如果如上所述将两个二向色分束器以串联方式布置，他们可优选具有 棱镜形状，并且取向为绕入射光束的轴旋转约45°角，该棱镜具有三角形底 部。在这种情况下，离开分光单元的第一、第三和第四部分光束将基本被 定向在三个互相正交的方向。

如果分光单元包括光栅，则优选对于特定波长具有闪耀角。在这种情 况下，具有所述特定波长的入射光束的光将会被光栅以一定方向折射，然 而入射光束的其余光将基本不受影响地通过光栅。

在本发明的另一实施例中，发光装置包括用于检测次级光束的检测器， 所述次级光束包括由分光单元从其周围采集的光。在这种情况下，发光装 置不仅可以用于将光发射到介质中，而且可以用于感测和评价来自所述介 质的光。

在上述实施例的进一步发展中，检测器适用于分离地处理具有不同光 学品质的次级光束的分量。因此可独立地处理所述分量，其保留这些分量 携带的任何信息。该设计尤其重要的应用是用于以下情况：次级光束的分 量源自离开分光单元的不同的部分光束。然后可能例如独立地观察部分光 束的效应。