用於手術多光譜螢光顯微鏡的照明濾波器系統及其照明濾波器的製作方法

2023-08-05 07:57:36

本發明涉及一種用於例如在諸如手術顯微鏡、特別是手術多光譜螢光顯微鏡之類的顯微鏡或內窺鏡中進行的醫學成像、特別是多光譜螢光成像的照明濾波器系統的照明濾波器。

本發明還涉及一種用於例如在諸如手術顯微鏡、特別是手術多光譜螢光顯微鏡之類的顯微鏡或內窺鏡中進行的醫學成像、特別是多光譜螢光成像的照明濾波器系統。

背景技術：

例如從degrand和frangioni的「operationalnear-infraredfluorescenceimagingsystemprototypeforlargeanimalsurgery」(用於大型動物手術的操作的近紅外螢光成像系統原型)，technologyincancerresearch&treatment(癌症研究與治療技術)，第2卷，第6期，2003年12月，第1-10頁中或者從sato等人的「developmentofanewhigh-resolutionintraoperativeimagingsystem(dual-imagevideoangiography,diva)tosimultaneouslyvisualizelightandnear-infraredfluorescenceimagesofindocyaninegreenangiography」(同時顯現吲哚菁綠血管造影術的光和近紅外螢光圖像的新的高解析度術中成像系統(雙圖像視頻血管造影，diva)的開發)，actaneurochirurgica(2015)，第157卷，第1295-1301頁中，可以知曉用於同時成像來自物體的螢光圖像和反射可見光的彩色圖像的顯微鏡系統。這些系統需要兩個光源、針對每個光源的照明濾波器系統以及用於捕獲從物體發射的螢光光以及可見反射光的圖像的觀察系統。使用兩個光源是設備密集的、昂貴的並且需要龐大的儀器。此外，這些系統由於使用兩個光源而顯現出照明的不均勻性，並且與這些系統一起每次只能使用一個螢光團。

技術實現要素：

因此，本發明的目的是提供一種用於例如在顯微鏡或內窺鏡特別是手術多光譜螢光顯微鏡中執行的醫學成像特別是多光譜螢光成像的照明濾波器和照明濾波器系統，其能夠同時捕獲多於一個螢光信號，並且允許用於獲得來自被照明的物體的不同圖像的均勻照明。

對於最初提及的照明濾波器而言，該目的被實現，因為該濾波器包括空間濾波器圖案，其掩蔽濾波器上的第一照明路徑的限定的濾波分數並且掩蔽濾波器上的第二照明路徑的限定的濾波分數，其中第一照明路徑的濾波分數不同於第二照明路徑的濾波分數。

對於開頭所提及的照明濾波器系統，該目的通過包括根據本發明的至少一個照明濾波器系統來解決。

本發明的照明濾波器由於空間濾波器圖案而允許照明系統中的強度調節。通過從第一照明路徑切換到第二照明路徑，反之亦然，可以將照明濾波器的透射率設置為期望值。透射率由掩蔽相應照明路徑的空間濾波器圖案的濾波分數來確定。「照明路徑」是布置在光源的光路中即與光源處於光通信中的濾波器的有區別的區域。換句話說，照明路徑是在操作中光通過的濾波器的一部分。相關於整個照明路徑，「濾波分數」是對來自光源的光進行濾波的照明路徑的一部分。例如，濾波分數50意味著通過照明路徑的一半的光被濾波，而另一半光未被濾波而通過。通過掩蔽第一照明路徑和第二照明路徑的不同濾波分數，照明濾波器可以調節衰減程度，或者換句話說，濾波效率的程度或具有要被濾波的特定範圍的光的透射程度可以調節。

根據本發明的解決方案可以通過以下有利的特徵來改進，這些有利的特徵彼此獨立並且可以獨立地組合。此外，關於本發明裝置進行描述的所有特徵都可以被使用並且因此應用於本發明的顯微鏡術方法中。

在一個實施方式中，照明濾波器可以包括作為空間濾波器圖案應用在基板上的濾波器塗層，所述塗層限定基板上的第一照明路徑和第二照明路徑的濾波分數。塗層可以覆蓋照明路徑的限定部分，同時保持照明路徑的其他區域未被覆蓋，以便獲得低於100％和高於0％的濾波分數，或者照明路徑可以被完全塗覆，然而，塗層包括一定濃度的濾波化合物進行濾波並從而限定了通過照明路徑的光的相區別的濾波分數。替換地，可以以限定基板的第一照明路徑和第二照明路徑的濾波分數的一定量/濃度將濾波物質——即吸收具有特定波長的輻射的化合物——嵌入基板內。

空間濾波器圖案可以是帶阻濾波器圖案或帶通濾波器圖案。帶阻濾波器圖案可以包括阻塞螢光激髮帶的濾波分數。帶阻濾波器可以適於透射除了可見光譜中的淬滅的螢光激髮帶之外的所有波長的可見光。這樣，可以調節螢光激髮帶的衰減程度，因為其透射率與相應照明路徑中的濾波分數直接相關。換句話說，濾波分數，即照明路徑進行濾波的那些區域，例如因為照明路徑塗覆有濾波器塗層或者因為濾波化合物嵌入其中，所以總是淬滅即完全阻塞螢光激髮帶的光。濾波分數繼而確定螢光激髮帶的光的總量。例如，如果空間濾波器圖案掩蔽了第一照明路徑的90％的濾波分數，則具有螢光激髮帶的光的90％將被淬滅。如果另一照明路徑包括30％的濾波分數，則具有螢光激髮帶的光的僅30％將在所述照明路徑中被淬滅。帶阻濾波器圖案因此允許調節由本發明的可調節照明濾波器透射的螢光激髮帶中的光的強度。

例如，本發明的照明濾波器系統可以適於多光譜成像，特別是多光譜螢光成像。照明濾波器系統可以適於多光譜螢光顯微鏡。這種多光譜螢光顯微鏡同時獲取至少兩個、優選地三個或更多個圖像，比如例如兩個或更多個螢光信號、或一個螢光信號特別是可見光譜中的螢光帶的信號、以及可見彩色反射率圖像或者可見反射率圖像以及至少兩個螢光信號。前面的列舉不是詳盡的，並且照明濾波器系統可以很容易適配於要被獲取的所需多光譜圖像。

取決於待檢測的螢光信號的數目，如果分別要檢測兩個或三個螢光信號，則帶阻濾波器可以是雙帶阻濾波器或三帶阻濾波器。

帶通圖案允許調節通帶頻率之外的光的衰減/透射率，即衰減或淬滅可以通過帶通濾波器的波長範圍之外的光。提供帶通濾波器圖案的帶通濾波器可以適於僅透射螢光激髮帶的光。這樣，帶通濾波器圖案可以被用來調節通過照明濾波器的白光的強度。在照明路徑中由帶通濾波器掩蔽的濾波分數確定帶通濾波器圖案的通帶之外的光有多少通過。

帶阻濾波器圖案或帶通濾波器圖案可以是作為空間濾波器圖案應用在基板上的帶阻濾波器塗層。同樣地，可以以與掩蔽對應照明路徑的預期濾波分數相對應的預定濃度將帶阻濾波器化合物或帶通濾波器化合物嵌入基板中。

照明濾波器因此可以調節例如螢光激髮帶的衰減程度。調節衰減程度允許相對於白光(或可見光)的強度調節激發光的強度，從而提供物體的均勻照明並且改善在使用本發明照明濾波器系統的顯微鏡中捕獲的信號/圖像的質量。

在另一實施方式中，照明濾波器可以包括掩蔽100％的第一照明路徑的濾波分數以及在基板上的第二照明路徑的小於100％並且優選地超過0％的濾波分數。

表述「照明路徑」限定了從光源發射的光所通過的照明濾波器的特定區域。換句話說，照明路徑是濾波器的與光源處於光通信中的部分。光通信意味著照明光被引導到濾波器上並通過濾波器。換句話說，表述「光通信」意味著沿著相同的光路布置相應元件。如果濾波器相對於光源移位，則濾波器上的照明路徑同樣改變。在這方面中，應當注意，濾波器上的不同照明路徑可以部分重疊。因此，可以在單個照明濾波器上提供多個不同的照明路徑。

濾波器基板可以基本上透射所有照明光，例如基板可以是玻璃，即覆蓋基板。然後，特定照明路徑內的塗覆區域與未塗覆區域的比率可以確定濾波分數，即所述照明路徑的衰減百分比。

帶阻濾波器塗層可以總是衰減相應螢光激髮帶的100％。因此，特定照明路徑內的塗層的百分比確定所述照明路徑中的螢光激髮帶的衰減程度。

帶通濾波器可以總是對於相應的螢光激髮帶具有100％的透射率，同時淬滅、即基本上消除所有其他波長。因此，帶通濾波器圖案中的濾波分數確定具有在螢光激發波長之外的波長的光的衰減程度。正因為如此，例如可以調節白光的強度的衰減程度。本發明的強度調節允許在僅具有一個光源的顯微鏡中使用照明系統，所述光源例如是發射例如波長為300-900nm、優選為380-800nm的照明光的光源。

塗覆濾波圖案可以同樣允許相對於彼此調節不同螢光激髮帶的強度。例如，濾波器可以是用於第一螢光激髮帶和第二螢光激髮帶的雙帶通濾波器。照明濾波器可以包括空間單帶通濾波器圖案，例如，僅對第二螢光激髮帶具有100％透射率的濾波器塗層材料，所述濾波器塗層材料以如上下文所述的空間濾波器圖案塗覆。這樣，可以相對於第二螢光激髮帶中的光的強度來調節第一螢光激髮帶中的光的相對強度。

根據另一實施方式，空間濾波器圖案可以在提供在濾波器上的多個照明路徑上延伸，並且掩蔽的濾波圖案在每個照明路徑中是不同的。濾波分數的掩蔽也稱為濾波材料的覆蓋率，其可以從一個照明路逕到另一個照明路徑逐步地或逐漸地改變。

可以沿著照明濾波器的軸線布置多個照明路徑。在照明濾波器系統的實施方式中，沿著也被稱為運動軸線的該軸線，照明濾波器可以被配置為從第一操作位置移動到第二操作位置，其中在第一操作位置中，第一照明路徑與光源處於光通信中，在第二操作位置中，第二照明路徑與光源處於光通信中。例如，濾波器的基板可以是片，即具有基本上矩形的、優選地是細長形狀的玻璃板。該片可以沿著線性運動軸線—該片的縱向軸線—而移動。在另一個實施方式中，基板可以是盤形的，該盤可以具有旋轉運動軸線。盤可以繞其中心旋轉，以便從第一操作位置移位到第二操作位置中。其他實施方式也同樣是可行的。例如，基板可以具有帶有不同的、相區別的照明路徑的矩形形狀，所述照明路徑不重疊並且當相應地移走基板時可以各自地被放置在照明光路中。

在一個實施方式中，空間圖案可以包括多個濾波器貼片，例如基板被塗覆的點，或者其中濾波材料被嵌入基板中的相區別的部分。相鄰貼片的中心優選地彼此基本上等距離地間隔開。為了實現不同的覆蓋率、即在特定照明路徑中的不同的濾波分數，貼片的面積可以變化。貼片的中心可以是幾何中心，例如直徑彼此交叉的圓的中心或者其中對角線相交的諸如正方形、矩形、菱形或平行四邊形之類的不同形狀的中心。貼片的面積是所述貼片所覆蓋的基板的表面。

在一個實施方式中，濾波貼片可以是濾波器正方形。正方形的對角線長度可以改變，優選地沿著照明濾波器的軸線變化。這樣，可以獲得具有沿著照明濾波器的軸線逐漸下降的覆蓋率的空間濾波器圖案。

例如，在基板是片的情況下，可以在片的縱向方向以及寬度方向上應用固定數目的塗層貼片/塗層正方形。在縱向方向和寬度方向上，正方形的相鄰中心之間的距離可以相同。在寬度方向上，所有相鄰正方形可以具有相同的對角線長度，因此具有相同的面積。在縱向方向上，對角線長度以及因此的正方形的面積可以連續地增加。

優選地，貼片中心之間的距離以及貼片/正方形的長度顯著小於照明路徑的面積。「顯著小於」意味著貼片的距離/長度小10的數量級。

本發明的照明濾波器系統允許調節照明光的不同波長的強度，比如螢光激髮帶的強度和白光強度。本發明允許各自地調節這些強度，即相對於第一螢光激髮帶來調節白光的強度，或者允許相對於第二螢光激髮帶來調節白光和第一螢光激髮帶的強度。這改善了同時捕獲從物體反射的可見光的圖像以及螢光發射帶的信號。

根據照明濾波器系統的一個實施方式，如上面已經討論的那樣，照明濾波器可以被配置為從第一操作位置移動到第二操作位置，其中，在第一操作位置中，第一照明路徑與光源處於光通信中，在第二操作位置中，第二照明路徑與光源處於光通信中。特別而言，照明濾波器被配置為沿著照明濾波器的軸線、即移動軸線移動。例如，盤形照明濾波器可以圍繞其旋轉中心旋轉，並且具有片作為基板的照明濾波器可以沿著片的縱向軸線移動。

根據照明濾波器系統的另一實施方式，系統可以包括具有空間帶阻濾波器圖案的第一照明濾波器和具有空間帶通濾波器圖案的第二照明濾波器。第一照明濾波器和第二照明濾波器中的每一個可以被配置為優選地沿著照明濾波器的軸線從第一操作位置移動到第二操作位置。這樣，可以各自地調節白光的量以及螢光激髮帶的量。

在另一實施方式中，照明濾波器系統還可以包括適於淬滅螢光發射帶的光的阻塞濾波器。阻塞濾波器可以淬滅所有螢光發射帶。例如，如果要捕獲三個螢光信號，則阻塞濾波器可以是淬滅對應的三個螢光帶的三帶阻濾波器。也可以使用串聯布置的多個單帶阻濾波器作為阻塞濾波器，串聯布置即一個接一個地處於光通信中。阻塞濾波器可以適於透射除了落入可見光的光譜中的淬滅的螢光發射帶之外的可見光和螢光激髮帶。阻塞濾波器可以是陷波濾波器，例如在要同時捕獲兩個螢光信號的情況下的雙陷波濾波器，或者在要同時捕獲三個螢光信號的情況下的三陷波濾波器等等。在照明濾波器系統的另一個實施方式中，阻塞濾波器可以被布置成與照明濾波器處於光通信中。

本發明還涉及一種醫學成像裝置、比如顯微鏡或內窺鏡或手術顯微鏡、特別是包括上述照明濾波器或照明濾波器系統的多光譜螢光顯微鏡。

附圖說明

在下文中，參考附圖在示例性實施方式中更詳細地描述了本發明。正如上面所解釋的那樣，可以自由組合實施方式中的各種特徵。如果對於特定應用，不需要由特定特徵所實現的優點，則可以省略該特徵。

在附圖中，相同的附圖標記被用於相對於其設計和/或功能彼此對應的元件。

在附圖中：

圖1示出了在其中可以應用本發明的照明濾波器或照明濾波器系統的醫學成像裝置的示意性框圖；

圖2a示出了5-ala/ppix的激發和發射帶和光譜；

圖2b示出了吲哚菁綠(icg)的激發和發射光譜和帶；

圖2c示出了在本發明的示例性實施方式中使用的光的光譜部分在可見光和近紅外(nir)光的光譜上如何分布；

圖3a示出了在根據第一實施方式的照明濾波器系統中使用的照明濾波器的光譜特性(透射率)；

圖3b示出了包括具有圖3a的光譜特性的濾波器的第一實施方式的照明系統；

圖3c更詳細地示出了圖3b的照明濾波器系統的照明濾波器與相應照明路徑中的照明濾波器的光譜特性；

圖4a示出了根據包括另一示例性實施方式中的照明濾波器的第二實施方式的照明濾波器系統；

圖4b示出了由如圖4a所示的照明濾波器系統所包含的各個照明濾波器的光譜特性以及整個照明濾波器系統的光譜特性；

圖5a示出了圖5b的照明濾波器在相應的照明路徑中的光譜特性；

圖5b示出了示例性實施方式中的照明濾波器；

圖5c示出另一實施方式的另一照明濾波器；

圖5d示出了圖5c的照明濾波器在相應的照明路徑中的光譜特性；

圖6a示出了圖1的觀察系統的濾波器和分束器的光譜特性(透射率和反射率)；

圖6b示出了包括具有圖6a所示光譜特性的濾波器和分束器的觀察系統；以及

圖7示出了根據另一實施方式的具有盤形基板的照明濾波器。

具體實施方式

首先，參考圖1解釋諸如內窺鏡或顯微鏡1之類的包括照明濾波器系統2以及觀察系統3的醫學成像裝置1的設計和功能。顯微鏡1包括光源4，光源4將照明光5發射到待觀察物體6上。照明濾波器系統2與光源4以及物體6處於光通信中，也就是說，照明系統2處於從光源4到物體6的照明光5的光路中。

照明濾波器系統2對照明光5進行濾波和光譜修改。如下面將關於本發明的照明濾波器和照明濾波器系統2的優選實施方式更詳細解釋的那樣，它使用本發明的照明濾波器來調節照明光5內的特定部分相對於彼此的強度。因此，光譜修改後的照明光7離開照明濾波器系統2並且被引導到物體6上。對光譜修改後的照明光7進行特別地適配以便改善多光譜螢光顯微鏡術方法。在所示出的實施方式中，對由照明濾波器系統2所提供的光譜修改後的照明光7進行適配以便同時捕獲反射的可見光圖像以及兩個螢光信號，這也將在下面更詳細地進行描述。

光源4以及照明濾波器系統2都由控制器8調整。控制器8經由雙向信號線9與光源4連接，控制器8可以經由該雙向信號線9調整例如照明光5的強度或者在具有兩個不同光源的光單元的情況下選擇用於發射照明光5的相應光源。控制器8還經由另一個雙向信號線10來調整照明濾波器系統2——例如通過設置用於調節某些濾波器的衰減程度的濾波器以便調節包括在頻譜修改後的照明光7中的某些光譜帶的光強度的比率。使用雙向信號線9、10允許光源4和濾波器系統2的設置的環路控制。

控制器8本身經由另一雙向信號線11而與用於輸入顯微鏡的設置的控制器接口12耦合。

在限定的顯微鏡設置14處將光圖像13從物體6發送到觀察系統3。在圖1中，諸如觀察系統3所使用的元件、工作距離、放大率之類的顯微鏡觀察設置14被表示為框。控制器8可以經由另一信號線15調節顯微鏡的觀察參數。在觀察系統3的分束器21中將從物體6發送到觀察系統3的光圖像13分成沿著第一光路18的第一光部分16、17和沿著第二光路19的第二光部分20。第一光部分16、17包括兩個螢光發射帶。第二光部分包括反射可見光(visr)，即從物體反射的可見光。第一光部分16、17通過帶通濾波器22。離開帶通濾波器22的第一光部分的第一發射帶和第二螢光發射帶16』、17』被螢光傳感器23捕獲。螢光傳感器23例如可以是螢光相機，舉例而言，如果螢光發射帶在近紅外範圍內，則螢光傳感器23為nir相機。

第二光部分20通過帶阻濾波器24。離開帶阻濾波器24的第二光部分的反射可見光20』被第二傳感器25捕獲。第二傳感器25可以是可見光相機，比如例如是電荷耦合器件(ccd)。

第一傳感器23經由信號線26將包括關於捕獲的螢光發射帶的信息的第一圖像讀出i1發送到處理單元28。第二圖像讀出i2經由信號線27從第二傳感器25發送到處理單元28。圖像讀出i2包含由傳感器25捕獲的反射可見光20』的圖像數據。

處理單元28還分別通過雙向信號線29和30連接到傳感器23和傳感器25中的每一個。經由這些雙向信號線29、30，處理單元28控制傳感器23和25，並讀出所述傳感器23、25的設置，以允許處理單元28對傳感器23、25進行環路控制。處理單元28本身可以通過將對應的參數輸入到控制器接口12中來接收來自顯微鏡的用戶的設置並經由信號線31發送該設置。

處理單元28可以處理圖像讀出i1和i2。在優選實施方式中，偽圖像p可以由處理單元28生成並且經由信號線32從處理單元28發送到顯示設備33，比如例如監視器。即使未在圖1中示出，偽圖像p也可以存儲在文檔系統中。偽圖像p可以是來自螢光(fl)傳感器23的圖像讀出i1和來自可見光相機25的visr圖像讀出i2的合併體。應該注意，合併的偽圖像p不僅僅是圖像讀出i1和i2的重疊。偽圖像p沒有遮掩任何圖像讀出信息(通過重疊兩個圖像讀出i1和i2則將是這種情況)，而是以自然的方式在visr圖像讀出i2內呈現螢光圖像讀出，類似於注入明亮的染料。偽圖像p可以實時生成，這允許顯微鏡1的用戶在一個合併圖像中捕獲白光圖像和螢光信號的組合。

為了提高偽圖像p的質量，圖像讀出i1和i2可以被均勻化。均勻化可以校正圖像光學的照明中的不均勻性和漸暈，否則所述照明中的不均勻性和漸暈會因為視場的周邊可能在周邊比在中心明顯更暗而導致視場上的不均勻亮度。此外，均勻化的圖像讀出i1和i2可以在合併之前彼此對準。例如，可以執行空間校正變換以校正兩個傳感器23和25的相對位置中的對準誤差，並且考慮到傳感器23和25之間的平移、旋轉和放大率失配還可以應用數字濾波器。此外，可以對圖像讀出、特別是從螢光傳感器23接收的圖像讀出i1設置閾值，以便去除來自螢光傳感器23的暗電流，從而避免在螢光信號的測量中的假貢獻。

控制器8可以經由信號線34向處理單元28提供可能是由用戶經由控制器接口12輸入的顯微鏡設置14的數據，所述數據諸如例如是工作距離、放大率、以及照明濾波器系統2的設置、光源1。

圖2a至圖2c示出了螢光團5-氨基酮戊酸誘導的原卟啉ix(5-ala/ppix)(圖2a)和吲哚菁綠(icg)(圖2b)的激發和發射光譜。ex.1ppix指示5-ala/ppix的激髮帶，em.1ppix指示原卟啉ix的螢光發射帶，ex.2icg指示icg的螢光激髮帶，而em.2icg指示icg的螢光發射帶。

圖2c的曲線圖示出了螢光激發和發射帶以及可見光譜、特別是在波長上的可見反射(visr)光。如下面將更詳細地解釋的那樣，在所示出的示例性實施方式中，將圖2c中限定的visr光譜引導到第二傳感器25、即visr傳感器上。將螢光發射帶em.1ppix和em.2icg引導到傳感器23、即螢光傳感器。因此，圖2c中所指示的可見反射光的光譜對應於圖1中的第二光部分20』。在圖2c中所指示的兩個螢光發射光譜em.1ppix和em.2icg分別對應於第一光部分16』和17』。

為了清楚地區分光譜帶，特別是排除原卟啉ix(photoporphyrinix)的螢光激髮帶並且避免螢光激髮帶與可見光譜、特別是可見反射光的重疊，使用本發明的照明濾波器系統2和觀察系統3，如下面將要解釋的那樣。

首先，參考圖3a、圖3b和圖3c解釋根據第一實施方式的照明濾波器系統2的設計和功能。圖3b示出了與光源4處於光通信中的照明濾波器系統2的示例性實施方式。將照明濾波器系統2布置在照明光5的光路中。照明濾波器系統2包括第一光學濾波器35。第一光學濾波器35可以是帶阻濾波器。第一光學濾波器35適於淬滅螢光發射帶的光。在所示出的實施方式中，分別地淬滅ppix和icg的螢光發射帶em.1和em.2。第一光學濾波器35總是與光源4處於光通信中，因此由傳感器23檢測到的螢光發射帶總是由照明濾波器系統2從照明光5中消除。

在示例性實施方式中照明濾波器系統2還包括本發明的照明濾波器36作為第二光學濾波器36。第二光學濾波器36可以是帶阻濾波器。在下文中，照明濾波器36被稱為第二光學濾波器36。第二光學濾波器36被配置為從圖3b中虛線所指示的第一操作位置37移動。在第一操作位置37中，第二光學濾波器36的第一照明路徑47與光源4以及第一光學濾波器35處於光通信中，也即是說，當第二光學濾波器36的第一照明路徑47處於其第一操作位置37中時，照明光5通過第一光學濾波器35和第二光學濾波器36的第一照明路徑47二者。

第二光學濾波器36被配置為從第一操作位置37移動到第二操作位置38，在第二操作位置38中，第二光學濾波器36的另一第二照明路徑48與光源4以及第一光學濾波器35處於光通信中。在第二操作位置38中，第二光學濾波器36被布置在照明光5的光路中，因此如果第二光學濾波器36的第二照明路徑48處於其第二操作位置38中，則照明光5通過第一光學濾波器35和第二光學濾波器36的第二照明路徑48。

箭頭指示第二光學濾波器36從其第一操作位置37到其第二操作位置38的轉換39。例如可以通過使濾波器36在其第一照明路徑47與第二照明路徑48之間位移來進行此轉換39。

從圖3a中可以看出，第一光學濾波器35是這樣的帶阻濾波器，其適於透射ppix的ex.1和ex.2icg的螢光激髮帶的光以及可見光的整個光譜和與可見光相鄰的nir光的一部分—除了ppix的被淬滅的螢光發射帶em.1之外。

在一個實施方式中，第一光學濾波器35可以是淬滅em.1ppix和em.2icg的激髮帶的雙陷波濾波器。

照明濾波器、這裡的第二光學濾波器36適於透射除了由所述第二光學濾波器36衰減的螢光激髮帶ex.1和ex.2之外的可見反射光。

這樣，正如下面將參見圖3c更詳細描述的那樣，螢光激髮帶的強度可以被調節。

本發明的照明濾波器系統2允許相對於白光和/或不同螢光激髮帶的強度來調節螢光激發的強度。當例如需要最大激發功率但是對於使用顯微鏡的目鏡而言最大白光照明太亮時，這種相對強度調節是有用的。

在圖3c中，更詳細地示出了圖3b的照明濾波器36。照明濾波器36包括基板41，其是具有限定濾波器的軸線40、即移動軸線的縱向方向l的載波片。濾波器36被分成四個分區36a-36d，它們在片上沿著片41的軸線40彼此相鄰。在每個分區36a-36d中，濾波器36用照明濾波器36的第一照明路徑至第四照明路徑47-50的不同的限定的濾波分數進行掩膜。在所示出的實施方式中，將被指示為點的濾波化合物嵌入在濾波器基板41的材料中。將不同濃度的濾波材料嵌入在各個分區36a-36d中。在分區36a中，根本沒有嵌入濾波材料，這意味著在位於分區36a中的第二照明路徑48中，濾波分數為零，即，可調節照明濾波器36在這裡沒有濾波效果。在片41的相對端上的分區36d中，相對於分區36a，將高濃度的濾波材料嵌入在基板41中，導致100％的覆蓋率，即，在包含第一照明路徑47的分區36d中的濾波分數為100％。在這些極端之間，布置兩個另外的分區36b和36c，其包含第三照明路徑49和第四照明路徑50。在分區36b中，濾波分數約為25％，即具有激髮帶ex.1、ex.2波長的光的約25％被嵌入基板中的帶阻濾波材料濾波。在分區36c中，濾波分數約為75％，意味著具有激髮帶ex.1和ex.2波長的光僅有25％可以在其第四照明路徑50中透射過照明濾波器36。

使用圖3所示出的實施方式的照明濾波器36，人們可以在要被應用的四個離散(discreet)的濾波分數之間進行選擇，以用於調節螢光激髮帶ex.1和ex.2的強度，從而逐步調節激發光的強度。

本發明的照明濾波器系統2可以用於例如使用根據第二實施方式的照明濾波器系統2來調節激發光和白光(或可見光)的強度比。下面參考圖4和圖5來解釋第二實施方式的照明濾波器系統2的設計和功能。

照明濾波器系統2的另一實施方式的設計和功能將參考圖4和圖5來進行解釋。圖4和圖5中所示出的照明濾波器系統2的實施方式包括用於消除螢光發射帶em.1ppix和em.2icg處的任何光的第一光學濾波器35，其可以是雙陷波濾波器。圖4和圖5中所示出的實施方式的照明濾波器系統2還包括(第一)照明濾波器作為適於衰減螢光激髮帶ex.1ppix和ex.2icg的光的第二光學濾波器36。第二光學濾波器36被配置為從它的第一照明路徑47與光源4以及第一光學濾波器35處於光通信中的第一操作位置37移動到它的第二照明路徑48與光源4處於光通信中的第二操作位置38。在第一操作位置37和第二操作位置38之間的轉換39通過沿著運動軸線40移動第二光學濾波器36來實現。

第二光學濾波器36可以包括矩形基板，在所示實施方式中為載波片41，並且運動軸線40對應於基板41的縱向方向l。

在基板41的空間圖案43中應用帶阻濾波器塗層42，該圖案43將在下面更詳細地描述。

圖4和圖5中所示出的實施方式的照明濾波器系統2還包括適於僅透射螢光激髮帶ex.1ppix和ex.2icg的光的另一(第二)照明濾波器44作為第三光學濾波器44。第二照明濾波器(即，第三光學濾波器)44可以是帶通濾波器44。類似於第二光學濾波器36，第三光學濾波器44被配置為從第一操作位置37移動到第二操作位置38，其中，在第一操作位置37中，第三光學濾波器44的第一照明路徑47與光源4處於光通信中，在第二操作位置38中，第三光學濾波器44與第一光學濾波器35以及光源4處於光通信中。

第三光學濾波器44同樣被包括在類似於基板41的基板45中，基板45也由具有矩形形狀的乾淨載波片組成，並且其可以在從第一操作位置37到第二操作位置38的轉換39期間沿著其縱向軸線l移動，該縱向軸線l與運動軸線40相同。

第三光學濾波器44的基板45包括在與基板41上的第二光學濾波器36的空間帶阻濾波器圖案43a相類似的空間帶通濾波器圖案43b中應用的帶通濾波器塗層46。

空間圖案43允許藉助於第二光學濾波器36將螢光激髮帶ex.1，ppix和ex.2，icg的強度從100％逐漸衰減到0％，並且藉助於第三光學濾波器44將白光的強度從0逐漸到100％透射率。

濾波器36和44是可變濾波器，其允許分別地取決於它們在照明光5沿著縱向方向l/運動軸線40的路徑中的位置來調節螢光激髮帶和白光強度的透射率。這是通過塗層42、46的空間圖案43來實現，其在所示出的實施方式中對於第二光學濾波器36和第三光學濾波器44二者來說是相同的。

空間圖案43掩蔽100％的濾波分數，例如具有第一照明路徑47的100％的覆蓋率。覆蓋率在這裡是指塗覆區域相對於與通過照明濾波器系統2的相應濾波器44、36的光的面積相對應的照明路徑的總面積的比率。

空間圖案43具有在基板41、45上的第二照明路徑48的小於100％的覆蓋率。在所示出的實施方式中，在示例性第二照明路徑48中濾波分數掩蔽0％，意味著在與第二照明路徑48相對應的位置上根本沒有塗層46被塗覆到基板41、45。在基板41、45的一端上的第一照明路徑47和在沿著軸線40、即基板41、45的縱向方向l的相對端上的第二照明路徑48之間提供有多個照明路徑，作為示例，在圖5b和圖5c中示出了來自其中的兩個另外的照明路徑49和50。

將多個照明路徑48、49、50、47沿著運動軸線40布置在基板41、45上。空間圖案43包括多個塗層貼片51。在所示出的實施方式中，塗層貼片51是塗層正方形52。相鄰貼片51/正方形52的中心53等距離地—即以彼此相同的距離d—間隔開。然而，貼片51的面積a沿著運動軸線40變化。在所示出的示例中，貼片51的長度l對應於沿著運動軸線40變化的塗層正方形52的對角線長度l。詳細來說，即，塗層正方形52的對角線從與沿著運動軸線40的方向沒有塗層的第二照明路徑48相鄰的區域逐漸增加到具有完全即100％塗層的第一照明路徑47。空間圖案43從圖5中左側所示出的第一照明路徑47中的100％空間覆蓋率的濾波分數開始，並且濾波分數/覆蓋率沿著運動軸線40逐漸下降，直到在相對側—圖5中所示出的右側—上的第二照明路徑48中完全不存在。

覆蓋率，即照明路徑的塗覆面積與總面積的比率，確定了在第二帶阻濾波器36的情況下的螢光激髮帶的透射率的百分比、以及在所示出的實施方式中通過帶通濾波器44確定具有波長為大約400-750nm的白光的透射率以及因此的強度。這可以針對在圖5a和圖5d中的四個示例性照明路徑47至50而看出。

因此，可以各自地調節光譜修改後的照明光7中的螢光激髮帶以及白光部分的強度。所有三個濾波器的組合導致了具有白光和激發強度之間的期望比率的光譜修改後的照明光7的光譜，如圖4b中的一個示例所示。圖4b從左至右示出了：雙陷波濾波器35對螢光發射帶的淬滅、帶通濾波器44對白光部分的衰減、第二帶阻濾波器36對螢光激發光的衰減。所有這三個濾波器都處於光通信中並且導致在圖4b的右側所示出的光譜修改後的照明光7。

為了獲得塗層42、46的幾乎逐漸變化的覆蓋率，塗層貼片51/塗層正方形52的中心53之間的距離d應該顯著短於照明路徑的直徑54。這樣，濾波變得更均勻。在這方面的「顯著短於」意味著至少10的量級。

參考圖6解釋觀察系統3的示例性實施方式。圖6b示出了觀察系統3的示意性設計，並且圖6a示出了觀察系統3的組件的光譜特性(透射率和反射)。

觀察系統3包括分束器21，其適於將被照明物體6的光圖像13分成沿著第一光路18的第一光部分16、17和沿著第二光路19的第二光部分20。第一光部分16、17包括ppix的em.1和icg的em.2螢光發射帶。第二部分20包括反射可見光。在所示出的實施方式中，分束器21是多波段二向色鏡55，其反射具有螢光發射帶em.1和em.2中的波長的光，並透射除了落入白光光譜中的螢光發射帶em.1之外的所有可見光譜的光。觀察系統3還包括在上面已經關於圖1解釋過的兩個濾波器22和24以及兩個傳感器23和25。

此外，第一光部分16、17在到達傳感器23之前所通過的濾波器22可以是適於僅透射螢光發射帶em.1和em.2的光的帶通濾波器。第二光部分20在到達傳感器25之前所通過的濾波器24可以是適於淬滅螢光發射帶em.1、em.2以及螢光激髮帶ex.1、ex.2的光的帶阻濾波器。

最後，圖7示出了照明濾波器36的另一實施方式。圖7的照明濾波器36具有盤形基板41。所述基板41可以圍繞其中心c沿著其運動軸線40旋轉，這是由箭頭指示的旋轉運動。在盤形基板41中沿著運動軸線40布置一系列的八個窗口56a-56h。每個窗口56a-56h限定了圖7所示實施方式的照明濾波器36的不同照明路徑。每個窗口56a-56h塗覆有不同的帶阻濾波器塗層42，不同的帶阻濾波器塗層42在其中包括的帶通濾波器材料的濃度不同，這樣，為每個窗口56a-56h提供了不同的濾波分數。

附圖標記