專利名稱：熒光觀察系統(tǒng)和濾光器組的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及熒光觀察系統(tǒng)，進(jìn)行熒光觀察的方法和用于該系統(tǒng)和方法的濾光器組。
背景技術(shù)：
熒光觀察應(yīng)用于工程、生物和醫(yī)藥的很多領(lǐng)域從而能夠以可見的方式辨別目標(biāo)物的不同結(jié)構(gòu)。這里，在照射光源和被觀測目標(biāo)物之間的光束路徑上設(shè)置照射光濾光器，其中照射光濾光器基本上僅允許能夠激發(fā)熒光染料的熒光的光通過。觀測光濾光器置于成像光學(xué)器件的光束路徑上，其中觀測光濾光器僅允許熒光通過，而基本上不允許能通過照射光的光通過觀測光濾光器。目標(biāo)物的熒光結(jié)構(gòu)作為圖像中的亮區(qū)被觀察到，該圖像通過眼睛查看觀測用光學(xué)器件來觀察，或者由照相機(jī)通過觀測用光學(xué)器件記錄，并且目標(biāo)物的非熒光結(jié)構(gòu)保持為暗區(qū)，從而不能觀察到非熒光區(qū)含有的結(jié)構(gòu)。人們期望在圖像中也能夠觀測到目標(biāo)的非熒光區(qū)以相對(duì)于非熒光結(jié)構(gòu)區(qū)更好地確定熒光結(jié)構(gòu)的位置。在這一方面，US 6，212，425B1提出彼此間相對(duì)地調(diào)整照射光濾光器和觀測光濾光器的透射特征，從而使目標(biāo)物的發(fā)射熒光的熒光結(jié)構(gòu)和反射光的非熒光結(jié)構(gòu)在觀測光濾器后都是可見的。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)通過照射光濾光器和觀測光濾光器的這種調(diào)整，目標(biāo)的非熒光區(qū)的可見度不能令人滿意。

發(fā)明內(nèi)容
因而，期望提供能夠更好地觀察目標(biāo)物的非熒光區(qū)的濾光器組、熒光觀察系統(tǒng)和進(jìn)行熒光觀察的方法。通過考慮以上問題完成了本發(fā)明。本發(fā)明提供能夠觀測目標(biāo)物的熒光和非熒光區(qū)的濾光器組、熒光觀察系統(tǒng)和方法。根據(jù)實(shí)施方式，照射光濾光器具有取決于光的波長的透射特征(transmission characteristic)，所述透射特征為第一部分特征和第二部分特征的集合，其中第一部分特征具有小于閾波長的第一波長范圍，在該第一波長范圍內(nèi)，透射值大于第一數(shù)值，第二部分特征具有大于閾波長的第二波長范圍，在該第二波長范圍內(nèi)，透射值小于第二數(shù)值且大于第三數(shù)值，其中在第一波長范圍和第二波長范圍之間的波長處，照射光濾光器的透射值小于第四數(shù)值。閾波長是基于使用的熒光過程而確定的波長，將用于激發(fā)熒光過程的波長和用于檢測熒光過程的波長分開。在某些實(shí)施方式中，選擇閾波長使其大于使用的熒光過程的最大激發(fā)光譜并小于使用的熒光過程的最大發(fā)射光譜。然而可能與這樣的選擇不同，可將閾波長選擇為小于最大激發(fā)光譜的波長或者大于最大發(fā)射光譜的波長，因?yàn)楝F(xiàn)實(shí)中熒光過程的激發(fā)光譜和發(fā)射光譜存在交疊。
照射光濾光器的透射特征的第一部分特征具有向目標(biāo)物提供熒光激發(fā)光的作用。 為實(shí)現(xiàn)該目的，在小于閾波長的第一波長范圍內(nèi)，第一部分特征的透射值大于第一數(shù)值，其中設(shè)計(jì)濾光器時(shí)選擇盡量大的第一數(shù)值。示例值大于0.75或0.9。1.0的數(shù)值是優(yōu)化的目標(biāo)，其中這一數(shù)值在實(shí)際應(yīng)用中只能大約達(dá)到。照射光濾光器的透射特征的第二部分特征具有向目標(biāo)物提供一定量的光的作用， 所述一定量的光不是用于激發(fā)熒光而是使目標(biāo)物的非熒光結(jié)構(gòu)可見。由于該光的波長大于閾波長，當(dāng)被目標(biāo)物反射時(shí)它能透過觀測光濾光器，從而由于這種光而能夠觀察目標(biāo)物的非熒光結(jié)構(gòu)。由于熒光目標(biāo)物產(chǎn)生的熒光強(qiáng)度通常較低，因此期望熒光圖像中能觀察到的目標(biāo)物的非熒光區(qū)的強(qiáng)度基本上不大于觀察到的熒光區(qū)的強(qiáng)度，否則非熒光區(qū)的亮度將超越熒光區(qū)。由于這一原因，通過選擇使處于第二波長范圍的照射光濾光器的透射小于第二數(shù)值并大于第三數(shù)值，對(duì)通過第二部分特征向目標(biāo)物提供的光的量進(jìn)行限制是有益的。這里，第二數(shù)值小于第一數(shù)值，從而第二波長范圍內(nèi)的最大透射明顯小于第一波長范圍內(nèi)的最大透射。然而，第二波長范圍內(nèi)的最大透射大于第三數(shù)值，其中第三數(shù)值表示明顯透射而不是出現(xiàn)在其中優(yōu)選地濾光器根本不透射任何光的濾光器透射特征的波長范圍內(nèi)的非常少量的透射。例如在第一波長范圍和第二波長范圍間提供了這種低的透射值，該透射小于第四數(shù)值，其中第四數(shù)值表示這樣的濾光器的透射，該濾光器的透射優(yōu)選地使得濾光器根本不允許這些波長的光透過。概括來講，照射光濾光器具有以下性質(zhì)濾光器透射大量的彼此分離的多個(gè)波長范圍的光，其中多個(gè)波長范圍的至少一個(gè)波長范圍位于大于閾波長處，且允許大量的光通過，而多個(gè)波長范圍的至少一個(gè)波長范圍位于大于閾波長處并允許相對(duì)少量但仍顯著的光通過。根據(jù)某些實(shí)施方式，第一數(shù)值為0. 5和/或第二數(shù)值為0. 01，第三數(shù)值為0. 0005 和/或第四數(shù)值為0. 0002。根據(jù)一些實(shí)施方式，觀測光濾光器具有的透射特征為第三部分特征和第四部分特征的集合。然而，第四部分特征是可選的，從而觀測光濾光器的透射特征完全由以下作為第三部分特征更詳細(xì)說明的特征表示。第三部分特征具有至少一個(gè)大于閾波長的波長范圍，在該波長范圍內(nèi)透射值大于第一數(shù)值。第三部分特征具有允許熒光和用于感知非熒光區(qū)的光通過濾光器的作用。例如， 由于照射光濾光器的第二部分特征，用于感知非熒光區(qū)的光被允許到達(dá)目標(biāo)物。由于熒光強(qiáng)度典型地較低，第三波長范圍內(nèi)的最大透射值應(yīng)盡可能地高。例如，這樣的最大值大于前面說明的第一數(shù)值。結(jié)果，目標(biāo)物的熒光結(jié)構(gòu)和目標(biāo)物的非熒光結(jié)構(gòu)都能夠被感知。這通過向目標(biāo)物提供顯著量的具有不必激發(fā)熒光的波長的光，并允許其與熒光一起通過觀測光濾光器來實(shí)現(xiàn)。這樣的性質(zhì)可通過以下的公式表示
權(quán)利要求
1.一種濾光器組，所述濾光器組包括照射光濾光器和觀測光濾光器， 其中所述照射光濾光器的透射特征是第一部分特征和第二部分特征的集合； 其中所述觀測光濾光器的透射特征包括至少一個(gè)第三部分特征；其中所述第一部分特征在波長小于閾波長處具有至少一個(gè)波長范圍，在該波長范圍內(nèi)，透射值大于第一數(shù)值；其中，所述第二部分特征在波長大于所述閾波長處具有至少一個(gè)第二波長范圍，在所述第二波長范圍內(nèi)，透射值小于第二數(shù)值且大于第三數(shù)值，其中，在第一波長范圍和第二波長范圍之間，所述照射光濾光器的透射值小于第四數(shù)值；其中所述第三部分特征在波長大于所述閾波長處具有至少一個(gè)第三波長范圍，在所述第三波長范圍內(nèi)，透射值大于所述第一數(shù)值；和其中所述第四數(shù)值小于所述第三數(shù)值，所述第三數(shù)值小于所述第二數(shù)值，并且所述第二數(shù)值小于所述第一數(shù)值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的濾光器組，其中
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的濾光器組，其中所述觀測光濾光器的透射特征是所述第三部分特征和第四部分特征的集合，所述第四部分特征在低于所述閾波長的波長處具有至少一個(gè)第四波長范圍，在所述第四波長范圍內(nèi)，透射值小于所述第二數(shù)值，并大于所述第三數(shù)值，其中在所述第四波長范圍和所述第三波長范圍之間，所述觀測光濾光器的透射值小于所述第四數(shù)值。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的濾光器組，其中
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的濾光器組，其中
6.一種濾光器組，所述濾光器組包括照射光濾光器和觀測光濾光器，其中所述觀測光濾光器的透射特征在低于閾波長的波長處具有至少一個(gè)波長范圍，在所述波長范圍內(nèi)，透射值大于第一數(shù)值，所述照射光濾光器的透射特征在高于所述閾波長的波長處具有至少一個(gè)其中透射值小于第四數(shù)值的波長范圍；其中所述觀測光濾光器的透射特征在大于所述閾波長的波長處具有至少一個(gè)其中透射值大于所述第一數(shù)值的波長范圍，所述觀測光濾光器的透射特征在低于所述閾波長處具有至少一個(gè)其中透射值小于所述第四數(shù)值的波長范圍； \TL{7)*T0{r)*r*dr _其中、⑷.U咖“⑶以及
7.根據(jù)權(quán)利要求5和6中任一項(xiàng)所述的濾光器組，其中滿足以下公式中的至少一個(gè)
8.一種熒光觀察系統(tǒng)，所述熒光觀察系統(tǒng)包括用于照射目標(biāo)物的光源、用于對(duì)目標(biāo)物成像的觀測光學(xué)器件和根據(jù)權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的濾光器組，其中所述觀測光濾光器置于所述光源和所述目標(biāo)物之間的照射光束路徑中，且所述觀測光濾光器置于所述觀測光學(xué)器件的光束路徑中。
9.一種使用根據(jù)權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)的濾光器組進(jìn)行熒光觀察的方法，其中，所述方法包括使用所述濾光器組中的所述照射光濾光器過濾導(dǎo)向目標(biāo)物的照射光束；和使用所述濾光器組中的所述觀測光濾光器過濾所述目標(biāo)物發(fā)出的光。
全文摘要
本發(fā)明涉及熒光觀察系統(tǒng)和濾光器組。該用于熒光觀察的濾光器組包括照射光濾光器和觀測光濾光器，其中滿足下式其中λ表示波長，TL(λ)是照射光濾光器的透射特征，TO(λ)是觀測光濾光器的透射特征，A1、A2為0至1之間的數(shù)，是CIE 1931XYZ色彩空間的CIExy色度圖中的坐標(biāo)，S是CIE1931XYZ色彩空間的CIExy色度圖中的稱為光譜軌跡的線，是CIE 1931XYZ色彩空間的CIExy色度圖中的白點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01N21/64GK102445443SQ20111028061
公開日2012年5月9日 申請(qǐng)日期2011年8月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月9日
發(fā)明者H·杰斯, R·古克勒爾 申請(qǐng)人:卡爾蔡司醫(yī)療技術(shù)股份公司