[发明专利]荧光观察系统和滤光器组

说明书

技术领域

本发明涉及荧光观察系统，进行荧光观察的方法和用于该系统和方法的滤光器组。

背景技术

荧光观察应用于工程、生物和医药的很多领域从而能够以可见的方式辨别目标物的不同结构。这里，在照射光源和被观测目标物之间的光束路径上设置照射光滤光器，其中照射光滤光器基本上仅允许能够激发荧光染料的荧光的光通过。观测光滤光器置于成像光学器件的光束路径上，其中观测光滤光器仅允许荧光通过，而基本上不允许能通过照射光的光通过观测光滤光器。目标物的荧光结构作为图像中的亮区被观察到，该图像通过眼睛查看观测用光学器件来观察，或者由照相机通过观测用光学器件记录，并且目标物的非荧光结构保持为暗区，从而不能观察到非荧光区含有的结构。

人们期望在图像中也能够观测到目标的非荧光区以相对于非荧光结构区更好地确定荧光结构的位置。在这一方面，US 6,212,425B1提出彼此间相对地调整照射光滤光器和观测光滤光器的透射特征，从而使目标物的发射荧光的荧光结构和反射光的非荧光结构在观测光滤器后都是可见的。

已经发现通过照射光滤光器和观测光滤光器的这种调整，目标的非荧光区的可见度不能令人满意。

发明内容

因而，期望提供能够更好地观察目标物的非荧光区的滤光器组、荧光观察系统和进行荧光观察的方法。

通过考虑以上问题完成了本发明。

本发明提供能够观测目标物的荧光和非荧光区的滤光器组、荧光观察系统和方法。

根据实施方式，照射光滤光器具有取决于光的波长的透射特征(transmission characteristic)，所述透射特征为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阈波长的第一波长范围，在该第一波长范围内，透射值大于第一数值，第二部分特征具有大于阈波长的第二波长范围，在该第二波长范围内，透射值小于第二数值且大于第三数值，其中在第一波长范围和第二波长范围之间的波长处，照射光滤光器的透射值小于第四数值。

阈波长是基于使用的荧光过程而确定的波长，将用于激发荧光过程的波长和用于检测荧光过程的波长分开。在某些实施方式中，选择阈波长使其大于使用的荧光过程的最大激发光谱并小于使用的荧光过程的最大发射光谱。然而可能与这样的选择不同，可将阈波长选择为小于最大激发光谱的波长或者大于最大发射光谱的波长，因为现实中荧光过程的激发光谱和发射光谱存在交叠。

照射光滤光器的透射特征的第一部分特征具有向目标物提供荧光激发光的作用。为实现该目的，在小于阈波长的第一波长范围内，第一部分特征的透射值大于第一数值，其中设计滤光器时选择尽量大的第一数值。示例值大于0.75或0.9。1.0的数值是优化的目标，其中这一数值在实际应用中只能大约达到。

照射光滤光器的透射特征的第二部分特征具有向目标物提供一定量的光的作用，所述一定量的光不是用于激发荧光而是使目标物的非荧光结构可见。由于该光的波长大于阈波长，当被目标物反射时它能透过观测光滤光器，从而由于这种光而能够观察目标物的非荧光结构。

由于荧光目标物产生的荧光强度通常较低，因此期望荧光图像中能观察到的目标物的非荧光区的强度基本上不大于观察到的荧光区的强度，否则非荧光区的亮度将超越荧光区。由于这一原因，通过选择使处于第二波长范围的照射光滤光器的透射小于第二数值并大于第三数值，对通过第二部分特征向目标物提供的光的量进行限制是有益的。这里，第二数值小于第一数值，从而第二波长范围内的最大透射明显小于第一波长范围内的最大透射。然而，第二波长范围内的最大透射大于第三数值，其中第三数值表示明显透射而不是出现在其中优选地滤光器根本不透射任何光的滤光器透射特征的波长范围内的非常少量的透射。例如在第一波长范围和第二波长范围间提供了这种低的透射值，该透射小于第四数值，其中第四数值表示这样的滤光器的透射，该滤光器的透射优选地使得滤光器根本不允许这些波长的光透过。

概括来讲，照射光滤光器具有以下性质：滤光器透射大量的彼此分离的多个波长范围的光，其中多个波长范围的至少一个波长范围位于大于阈波长处，且允许大量的光通过，而多个波长范围的至少一个波长范围位于大于阈波长处并允许相对少量但仍显著的光通过。

根据某些实施方式，第一数值为0.5和/或第二数值为0.01，第三数值为0.0005和/或第四数值为0.0002。

根据一些实施方式，观测光滤光器具有的透射特征为第三部分特征和第四部分特征的集合。然而，第四部分特征是可选的，从而观测光滤光器的透射特征完全由以下作为第三部分特征更详细说明的特征表示。