[发明专利]光谱多频带照相机

说明书

技术领域

本发明涉及2D成像的领域，并且尤其涉及可被用于预定类型分子的检测和监视的光谱多频带照相机。

背景技术

光谱学是一种众所周知的用于确定观察区域中指定分子的存在的技术。由于每个分子具有预定的吸收和发射光谱，所以将其吸收或发射线的已知位置与所获得的光谱图联系起来使得可以以无干扰方式进行其检测和跟踪。以多个波长，包含以这些吸收或发射线的波长对观察区域进行成像是进行成像光谱学的一种方式。用于这些目的的设备通常包括基于法布里-珀罗标准具或傅立叶变换光谱仪的扫描技术，其中每个目标吸收或发射带被分别和顺序地成像。然而，该方法造成处理低效，并且很难得到良好的信噪比。

因此，存在着对于分子检测和监视的更实际的照相机和成像技术的需要。

发明内容

因此，本发明提供一种用于获得观察区域的高对比度图像的方法，观察区域包含至少一个对比度(contrast)目标，其中来自对比度目标的光具有由多个预定光谱带表征的光谱分布图。该方法包含以下步骤：

a)提供照相机，其包含具有匹配多个预定光谱带的光谱过滤特性的光过滤器；

b)利用所述照相机获得观察区域的带内过滤图像；

c)利用所述照相机获得观察区域的带外过滤图像；以及

d)将带内过滤图像和带外过滤图像中的一个从另一个中减去以获得观察区域的所述高对比度图像。

优选地，在该方法的步骤b)中带内图像的获得包含从观察区域接收第一多频带光信号，以及利用过滤器以其光谱过滤特性对准对比度目标的多个预定光谱带过滤第一多频带光信号。

同样优选地，在该方法的步骤c)中带外图像的获得包含从观察区域中接收第二多频带光信号，以及利用过滤器以其光谱过滤特性不对准对比度目标的多个预定光谱带过滤第二多频带光信号。

在另一方面，本发明提供一种用于获得观察区域的高对比度图像的照相机，所述观察区域包含至少一个对比度目标，来自所述对比度目标的光具有由多个预定光谱带表征的光谱分布图。该照相机包含具有匹配所述多个预定光谱带的光谱过滤特性的光过滤器，以及用于对由所述光过滤器输出的光成像的成像设备。该照相机还包含用于将来自所述观察区域的光引导到所述光过滤器的光学装置，所述光学装置具有用于在所述成像设备上获得观察区域的带内过滤图像的带内模式，以及用于在所述成像设备上获得观察区域的带外过滤图像的带外模式。该照相机还包含用于处理所述带内和带外图像的处理装置，所述处理包括将带内过滤图像和带外过滤图像中的一个从另一个中减去以获得观察区域的高对比度图像。

优选地，所述光过滤器包含体布拉格光栅。

有利的是，所述光过滤器可被用于带通或者带阻模式以获得带内和带外图像。光过滤器可以是有透射型或反射型。

使用时，照相机拍摄观察中的对比度目标的(例如分子的)预定光谱带与过滤器的光谱过滤特性对准的观察区域的带内图像。然后，照相机拍摄观察中的对比度目标的光谱带与过滤器的光谱过滤特性非对准，即不对准的观察区域的带外图像。所得到带内和带外图像相减以得到高对比度图像，其突出了对比度目标存在的区域。以这种方式，特定分子可被实时检测和监视。

参照所附的附图阅读本发明的优选实施例可以更好地理解本发明其它特征和优点。

附图说明

图1是示出根据本发明的优选实施例的照相机的典型过滤器的光谱过滤特性的图。

图2是图解当过滤器与图1中所示的目标的光谱分布图(profile)的预定频带对准(带内)以及不对准(带外)时过滤器的光谱过滤特性的图。

图3A到3B图解了从初始带内和带外图像中产生高对比度图像；图3A示出了观察目标的带内过滤光谱，图3B示出了对应的带内过滤图像；图3C示出了观察目标的带外过滤光谱，图3D示出了对应的带外过滤图像；图3E示出了通过将图3B的带内图像从图3D的带外图像中减去所获得的高对比度图像。

图4是根据本发明的一个实施例的照相机的设计的示意图。

图5是根据本发明的另一个实施例的照相机的设计的示意图。

具体实施方式

本发明涉及用于检测和监视所选择的目标的2D成像的领域。下面是参照图1到5对本发明的优选实施例的描述。

获得高对比度图像的方法

根据本发明的一个方面，提供了一种用于获得观察区域，更准确地说可存在于该区域中的具体选择的目标的高对比度图像的方法。