滤光系统和荧光观测系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于荧光观测的滤光系统、荧光观测系统以及利用该滤光系统的 荧光观测方法。
【背景技术】
[0002] 荧光观测被用于许多工程学、生物学或医学应用中以观测各种对象，使得能够将 对象内的不同类型的结构彼此区分。为此，在光源和待观测对象之间的光路上设置照明 光滤光器，并且在该对象和眼睛或检测该对象的图像的相机之间的光路上设置观测光滤光 器。照明光滤光器允许光从其穿过以激发对象内的荧光。观测光滤光器允许来自对象的荧 光从其穿过。观测光滤光器还被构造为不允许波长与被允许穿过观测光滤光器的荧光的波 长相同的光从其穿过。因此，被允许穿过观测光滤光器的光基本上只是荧光而没有照明光， 该照明光已经被从对象反射或散射。为此，照明光滤光器阻挡大部分光谱，使得当光源是白 色光源时，入射到对象上并已经穿过照明光滤光器的光并不用于对象以及特别是对象内的 白色区域的无偏的自然色效果。
[0003] 在一些情形下，对象包括荧光区域和非荧光区域，其中，需要同时显现荧光区域并 使得能够察觉具有基本自然的无偏或未改变颜色效果的非荧光区域。
【发明内容】
[0004] 因此，本发明的目的是提供一种用于荧光观测的滤光系统和使得能够察觉对象的 具有基本未改变颜色效果的非荧光区域的荧光观测系统。
[0005] 根据本发明的一些实施方式，一种用于荧光观测的滤光系统包括照明光滤光器和 观测光滤光器，它们被构造为共同地执行它们的功能。观测光滤光器具有被构造为使得荧 光性所产生的光能够穿过观测光滤光器的多个透射区域，以便所产生的光能够被观测或检 测。这意味着，观测光滤光器的取决于波长的透射率具有提供透射区域的波长范围。透射区 域不交叠，即，透射区域被设置在相邻透射区域之间的阻挡区域分开。阻挡区域被设置在波 长范围内以便阻挡具有这一波长范围内的波长的光并且不允许这种光穿过观测光滤光器。 透射区域和阻挡区域在给定波长下的滤光器的透射率是不同的。在给定波长处，给定透射 区域中的透射率基本上高于与该给定透射区域相邻的阻挡区域中的透射率。然而，在相同 的透射区域或相同的阻挡区域内，根据波长，各自的透射率并不需要是恒量。给定透射区域 或阻挡区域内的透射率变化比该给定透射区域或阻挡区域和它们各自相邻的阻挡区域或 透射区域之间的透射率的改变小得多。在给定波长处，滤光器的透射率以本领域惯用方式 定义，即，入射在滤光器上的光束的强度和穿过该滤光器的光的强度之比的倒数。能够参照 区域内的平均透射率来表征阻挡区域的透射率和透射区域的透射率。为了确定给定波长范 围内的滤光器的平均透射率，可以通过确定取决于波长的透射率，并且对所测量的整个波 长范围内的透射率进行平均。
[0006] 照明光滤光器在观测光滤光器具有透射区域的那些波长范围内具有阻挡区域，使 得通过照明光滤光器照明的对象并不反射或散射可以在观测光滤光器的一个透射区域穿 过该观测光滤光器的光。因而，被允许穿过观测光滤光器的光基本上仅是对象的荧光性所 产生的荧光。为了激发这种荧光，照明光滤光器具有被构造为使得具有适于激发荧光的波 长的光能够穿过照明光滤光器的透射区域。
[0007] 根据一些实施方式，观测光滤光器在照明光滤光器具有透射区域的波长范围内具 有阻挡区域。
[0008] 根据示例性实施方式，下述关系式适于从380nm到725nm的波长范围内的光：
[0009]
[0010] 其中，Τ°(λ)是观测光滤光器（〇)的取决于波长的透射率，T1(A)是照明光滤光 器（I)的取决于波长的透射率。
[0011] 这意味着具有从380nm到725nm的波长范围内的波长的光可能基本上不穿过两个 滤光器。
[0012] 在对象的荧光观测中，对象可以通过照明光滤光器被照明，并且对象的荧光能够 利用已经穿过观测光滤光器的光观测或检测。此外，还能够直接观测对象并检测对象所产 生的还没有穿过观测光滤光器的光。例如，利用没有佩戴附加的光学设备的眼睛可以执行 这种观测，或者利用附加光学设备执行这种观测。这种光学设备可以包括，例如，设置在对 象和用户的眼睛之间光路上的目镜。此外，光学设备可以将对象成像到相机上，然后可以获 得对象的图像。在还没有穿过观测光滤光器的光的这种观测或检测中，对象中的荧光处理 基本上是不相关的。利用眼睛观测或通过相机检测的光是已经穿过照明光滤光器并从对象 反射或在对象处散射的光。当利用还没有穿过照明光滤光器的光照明对象时，当利用眼睛 观测到对象或通过相机检测到图像时，对象呈现出其自然色。当利用穿过照明光滤光器的 光照明对象时，对象不被具有照明光滤光器在该波长处具有阻挡区域的波长的光照明。因 此，不利用白光而利用包括可见光的多个不同波长的光照明对象，可见光缺少大部分波长 范围，使得不能实现对象的自然色效果。
[0013] 为了这个原因，观测光滤光器并不只有一个单独的透射区域以检测荧光。然而，观 测光滤光器具有被照明光滤光器的阻挡区域分隔的多个非交叠透射区域。照明光滤光器 在观测光滤光器具有阻挡区域的那些波长处可以具有透射区域，以便利用具有使对象发射 荧光的波长的光照明对象。由于观测光滤光器的阻挡区域，这种光并不有助于所检测的荧 光而只起到照明对象的作用，因此，当不利用观测光滤光器观测对象时，能够改进自然色效 果。
[0014] 布置在观测光滤光器的相邻透射区域之间的观测光滤光器的阻挡区域能够被方 便地选择来用于该目的，使得照明光中的"空隙"被至少部分地"填充"。这具有以下优点， 即，当不利用观测光滤光器观测时，对象所产生的颜色效果被改进，使得其更接近于自然色 效果。这里，产生的具有观测光滤光器的阻挡区域内的波长的荧光不被检测，使得能够降低 荧光图像的对比度，因为可用的荧光并不用于荧光检测。当布置在观测光滤光器的透射区 域之间的观测光滤光器的阻挡区域被精细地设计时，缺少检测的荧光并不重要，并且由以 下优点补偿，即，当利用已经穿过照明光滤光器的光照明时，对象能够利用自然色效果被察 觉到。
[0015] 根据示例性实施方式，照明光滤光器具有宽度大于45nm的在440nm和560nm之间 的波长范围，在该波长范围内，照明光滤光器的透射率小于0.80。这将减少到达对象的绿光 的量，但使得在利用还没有穿过观测光滤光器的光的普通光观测中的对象的自然色效果得 到改进。
[0016] 这里，根据不例性实施方式，透射率小于0· 80的波长范围位于465nm和540nm之 间。根据进一步的示例性实施方式，宽度大于45nm的波长范围具有小于0. 70,并且更特别 地，小于0.65的透射率。
[0017] 根据示例性实施方式，一种用于荧光观测的滤光系统包括照明光滤光器和观测光 滤光器。
[0018] 观测光滤光器在从380nm到725nm的波长范围内可以具有以下透射特性：
[0019] 观测光滤光器在从380nm到725nm的波长范围内具有至少两个非交叠透射区域， 其中，该观测光滤光器的至少两个透射区域中的每一个具有大于第一波长和第二波长之间 的第一值的平均透射率。
[0020] 观测光滤光器在从380nm到725nm的波长范围内可以具有多个阻挡区域。
[0021] 观测光滤光器的多个阻挡区域可以包括观测光滤光器的第一阻挡区域，该第一阻 挡区域具有小于第二值的平均透射率，该第二值在380nm和观测光滤光器的至少两个透射 区域的第一波长中的最小的一个之间的波长范围内。
[0022] 观测光滤光器的多个阻挡区域可以包括观测光滤光器的至少一个第二阻挡区域， 其中，观测光滤光器的至少一个第二阻挡区域中的每一个可以具有小于第三值的平均透射 率，该第三值在观测光滤光器的至少两个透射区域中的一个透射区域的第二波长和观测光 滤光器的至少两个透射区域中的另一个透射区域的第一波长之间的波长范围内。
[0023] 照明光滤光器在从380nm到725nm的波长范围内可以具有以下透射特性：
[0024] 照明光滤光器在从380nm到725nm的波长范围内具有多个透射区域。
[0025] 照明光滤光器的多个透射区域可以包括照明光滤光器的第一透射区域，该第一透 射区域具有大于第四值的平均透射率，该第四值在380nm和小于观测光滤光器的至少两个 透射区域的最小第一波长的波长之间的波长范围内。
[0026] 照明光滤光器的多个透射区域可以包括照明光滤光器的至少一个第二透射区域， 其中，至少一个第二透射区域中的每一个可以具有大于第五值的平均透射率，该第五值在 大于观测光滤光器的至少两个透射区域中的一个透射区域的第二波长的波长和小于观测 光滤光器的至少两个透射区域中的一个透射区域的第一波长的波长之间的波长范围内。
[0027] 在从380nm到725nm的波长范围内，照明光滤光器可以具有照明光滤光器的多个 阻挡区域，其中，照明光滤光器的多个阻挡区域的数量等于观测光滤光器的透射区域的数 量。照明光滤光器的各个阻挡区域可以具有小于第六值的平均透射率，该第六