用于手术多光谱荧光显微镜的照明滤波器系统及其照明滤波器的制作方法

本发明涉及一种用于例如在诸如手术显微镜、特别是手术多光谱荧光显微镜之类的显微镜或内窥镜中进行的医学成像、特别是多光谱荧光成像的照明滤波器系统的照明滤波器。

本发明还涉及一种用于例如在诸如手术显微镜、特别是手术多光谱荧光显微镜之类的显微镜或内窥镜中进行的医学成像、特别是多光谱荧光成像的照明滤波器系统。

背景技术：

例如从degrand和frangioni的“operationalnear-infraredfluorescenceimagingsystemprototypeforlargeanimalsurgery”(用于大型动物手术的操作的近红外荧光成像系统原型)，technologyincancerresearch&treatment(癌症研究与治疗技术)，第2卷，第6期，2003年12月，第1-10页中或者从sato等人的“developmentofanewhigh-resolutionintraoperativeimagingsystem(dual-imagevideoangiography,diva)tosimultaneouslyvisualizelightandnear-infraredfluorescenceimagesofindocyaninegreenangiography”(同时显现吲哚菁绿血管造影术的光和近红外荧光图像的新的高分辨率术中成像系统(双图像视频血管造影，diva)的开发)，actaneurochirurgica(2015)，第157卷，第1295-1301页中，可以知晓用于同时成像来自物体的荧光图像和反射可见光的彩色图像的显微镜系统。这些系统需要两个光源、针对每个光源的照明滤波器系统以及用于捕获从物体发射的荧光光以及可见反射光的图像的观察系统。使用两个光源是设备密集的、昂贵的并且需要庞大的仪器。此外，这些系统由于使用两个光源而显现出照明的不均匀性，并且与这些系统一起每次只能使用一个荧光团。

技术实现要素：

因此，本发明的目的是提供一种用于例如在显微镜或内窥镜特别是手术多光谱荧光显微镜中执行的医学成像特别是多光谱荧光成像的照明滤波器和照明滤波器系统，其能够同时捕获多于一个荧光信号，并且允许用于获得来自被照明的物体的不同图像的均匀照明。

对于最初提及的照明滤波器而言，该目的被实现，因为该滤波器包括空间滤波器图案，其掩蔽滤波器上的第一照明路径的限定的滤波分数并且掩蔽滤波器上的第二照明路径的限定的滤波分数，其中第一照明路径的滤波分数不同于第二照明路径的滤波分数。

对于开头所提及的照明滤波器系统，该目的通过包括根据本发明的至少一个照明滤波器系统来解决。

本发明的照明滤波器由于空间滤波器图案而允许照明系统中的强度调节。通过从第一照明路径切换到第二照明路径，反之亦然，可以将照明滤波器的透射率设置为期望值。透射率由掩蔽相应照明路径的空间滤波器图案的滤波分数来确定。“照明路径”是布置在光源的光路中即与光源处于光通信中的滤波器的有区别的区域。换句话说，照明路径是在操作中光通过的滤波器的一部分。相关于整个照明路径，“滤波分数”是对来自光源的光进行滤波的照明路径的一部分。例如，滤波分数50意味着通过照明路径的一半的光被滤波，而另一半光未被滤波而通过。通过掩蔽第一照明路径和第二照明路径的不同滤波分数，照明滤波器可以调节衰减程度，或者换句话说，滤波效率的程度或具有要被滤波的特定范围的光的透射程度可以调节。

根据本发明的解决方案可以通过以下有利的特征来改进，这些有利的特征彼此独立并且可以独立地组合。此外，关于本发明装置进行描述的所有特征都可以被使用并且因此应用于本发明的显微镜术方法中。

在一个实施方式中，照明滤波器可以包括作为空间滤波器图案应用在基板上的滤波器涂层，所述涂层限定基板上的第一照明路径和第二照明路径的滤波分数。涂层可以覆盖照明路径的限定部分，同时保持照明路径的其他区域未被覆盖，以便获得低于100％和高于0％的滤波分数，或者照明路径可以被完全涂覆，然而，涂层包括一定浓度的滤波化合物进行滤波并从而限定了通过照明路径的光的相区别的滤波分数。替换地，可以以限定基板的第一照明路径和第二照明路径的滤波分数的一定量/浓度将滤波物质——即吸收具有特定波长的辐射的化合物——嵌入基板内。

空间滤波器图案可以是带阻滤波器图案或带通滤波器图案。带阻滤波器图案可以包括阻塞荧光激发带的滤波分数。带阻滤波器可以适于透射除了可见光谱中的淬灭的荧光激发带之外的所有波长的可见光。这样，可以调节荧光激发带的衰减程度，因为其透射率与相应照明路径中的滤波分数直接相关。换句话说，滤波分数，即照明路径进行滤波的那些区域，例如因为照明路径涂覆有滤波器涂层或者因为滤波化合物嵌入其中，所以总是淬灭即完全阻塞荧光激发带的光。滤波分数继而确定荧光激发带的光的总量。例如，如果空间滤波器图案掩蔽了第一照明路径的90％的滤波分数，则具有荧光激发带的光的90％将被淬灭。如果另一照明路径包括30％的滤波分数，则具有荧光激发带的光的仅30％将在所述照明路径中被淬灭。带阻滤波器图案因此允许调节由本发明的可调节照明滤波器透射的荧光激发带中的光的强度。

例如，本发明的照明滤波器系统可以适于多光谱成像，特别是多光谱荧光成像。照明滤波器系统可以适于多光谱荧光显微镜。这种多光谱荧光显微镜同时获取至少两个、优选地三个或更多个图像，比如例如两个或更多个荧光信号、或一个荧光信号特别是可见光谱中的荧光带的信号、以及可见彩色反射率图像或者可见反射率图像以及至少两个荧光信号。前面的列举不是详尽的，并且照明滤波器系统可以很容易适配于要被获取的所需多光谱图像。

取决于待检测的荧光信号的数目，如果分别要检测两个或三个荧光信号，则带阻滤波器可以是双带阻滤波器或三带阻滤波器。

带通图案允许调节通带频率之外的光的衰减/透射率，即衰减或淬灭可以通过带通滤波器的波长范围之外的光。提供带通滤波器图案的带通滤波器可以适于仅透射荧光激发带的光。这样，带通滤波器图案可以被用来调节通过照明滤波器的白光的强度。在照明路径中由带通滤波器掩蔽的滤波分数确定带通滤波器图案的通带之外的光有多少通过。

带阻滤波器图案或带通滤波器图案可以是作为空间滤波器图案应用在基板上的带阻滤波器涂层。同样地，可以以与掩蔽对应照明路径的预期滤波分数相对应的预定浓度将带阻滤波器化合物或带通滤波器化合物嵌入基板中。

照明滤波器因此可以调节例如荧光激发带的衰减程度。调节衰减程度允许相对于白光(或可见光)的强度调节激发光的强度，从而提供物体的均匀照明并且改善在使用本发明照明滤波器系统的显微镜中捕获的信号/图像的质量。

在另一实施方式中，照明滤波器可以包括掩蔽100％的第一照明路径的滤波分数以及在基板上的第二照明路径的小于100％并且优选地超过0％的滤波分数。

表述“照明路径”限定了从光源发射的光所通过的照明滤波器的特定区域。换句话说，照明路径是滤波器的与光源处于光通信中的部分。光通信意味着照明光被引导到滤波器上并通过滤波器。换句话说，表述“光通信”意味着沿着相同的光路布置相应元件。如果滤波器相对于光源移位，则滤波器上的照明路径同样改变。在这方面中，应当注意，滤波器上的不同照明路径可以部分重叠。因此，可以在单个照明滤波器上提供多个不同的照明路径。

滤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，即覆盖基板。然后，特定照明路径内的涂覆区域与未涂覆区域的比率可以确定滤波分数，即所述照明路径的衰减百分比。

带阻滤波器涂层可以总是衰减相应荧光激发带的100％。因此，特定照明路径内的涂层的百分比确定所述照明路径中的荧光激发带的衰减程度。

带通滤波器可以总是对于相应的荧光激发带具有100％的透射率，同时淬灭、即基本上消除所有其他波长。因此，带通滤波器图案中的滤波分数确定具有在荧光激发波长之外的波长的光的衰减程度。正因为如此，例如可以调节白光的强度的衰减程度。本发明的强度调节允许在仅具有一个光源的显微镜中使用照明系统，所述光源例如是发射例如波长为300-900nm、优选为380-800nm的照明光的光源。

涂覆滤波图案可以同样允许相对于彼此调节不同荧光激发带的强度。例如，滤波器可以是用于第一荧光激发带和第二荧光激发带的双带通滤波器。照明滤波器可以包括空间单带通滤波器图案，例如，仅对第二荧光激发带具有100％透射率的滤波器涂层材料，所述滤波器涂层材料以如上下文所述的空间滤波器图案涂覆。这样，可以相对于第二荧光激发带中的光的强度来调节第一荧光激发带中的光的相对强度。

根据另一实施方式，空间滤波器图案可以在提供在滤波器上的多个照明路径上延伸，并且掩蔽的滤波图案在每个照明路径中是不同的。滤波分数的掩蔽也称为滤波材料的覆盖率，其可以从一个照明路径到另一个照明路径逐步地或逐渐地改变。

可以沿着照明滤波器的轴线布置多个照明路径。在照明滤波器系统的实施方式中，沿着也被称为运动轴线的该轴线，照明滤波器可以被配置为从第一操作位置移动到第二操作位置，其中在第一操作位置中，第一照明路径与光源处于光通信中，在第二操作位置中，第二照明路径与光源处于光通信中。例如，滤波器的基板可以是片，即具有基本上矩形的、优选地是细长形状的玻璃板。该片可以沿着线性运动轴线—该片的纵向轴线—而移动。在另一个实施方式中，基板可以是盘形的，该盘可以具有旋转运动轴线。盘可以绕其中心旋转，以便从第一操作位置移位到第二操作位置中。其他实施方式也同样是可行的。例如，基板可以具有带有不同的、相区别的照明路径的矩形形状，所述照明路径不重叠并且当相应地移走基板时可以各自地被放置在照明光路中。

在一个实施方式中，空间图案可以包括多个滤波器贴片，例如基板被涂覆的点，或者其中滤波材料被嵌入基板中的相区别的部分。相邻贴片的中心优选地彼此基本上等距离地间隔开。为了实现不同的覆盖率、即在特定照明路径中的不同的滤波分数，贴片的面积可以变化。贴片的中心可以是几何中心，例如直径彼此交叉的圆的中心或者其中对角线相交的诸如正方形、矩形、菱形或平行四边形之类的不同形状的中心。贴片的面积是所述贴片所覆盖的基板的表面。

在一个实施方式中，滤波贴片可以是滤波器正方形。正方形的对角线长度可以改变，优选地沿着照明滤波器的轴线变化。这样，可以获得具有沿着照明滤波器的轴线逐渐下降的覆盖率的空间滤波器图案。

例如，在基板是片的情况下，可以在片的纵向方向以及宽度方向上应用固定数目的涂层贴片/涂层正方形。在纵向方向和宽度方向上，正方形的相邻中心之间的距离可以相同。在宽度方向上，所有相邻正方形可以具有相同的对角线长度，因此具有相同的面积。在纵向方向上，对角线长度以及因此的正方形的面积可以连续地增加。

优选地，贴片中心之间的距离以及贴片/正方形的长度显著小于照明路径的面积。“显著小于”意味着贴片的距离/长度小10的数量级。

本发明的照明滤波器系统允许调节照明光的不同波长的强度，比如荧光激发带的强度和白光强度。本发明允许各自地调节这些强度，即相对于第一荧光激发带来调节白光的强度，或者允许相对于第二荧光激发带来调节白光和第一荧光激发带的强度。这改善了同时捕获从物体反射的可见光的图像以及荧光发射带的信号。

根据照明滤波器系统的一个实施方式，如上面已经讨论的那样，照明滤波器可以被配置为从第一操作位置移动到第二操作位置，其中，在第一操作位置中，第一照明路径与光源处于光通信中，在第二操作位置中，第二照明路径与光源处于光通信中。特别而言，照明滤波器被配置为沿着照明滤波器的轴线、即移动轴线移动。例如，盘形照明滤波器可以围绕其旋转中心旋转，并且具有片作为基板的照明滤波器可以沿着片的纵向轴线移动。

根据照明滤波器系统的另一实施方式，系统可以包括具有空间带阻滤波器图案的第一照明滤波器和具有空间带通滤波器图案的第二照明滤波器。第一照明滤波器和第二照明滤波器中的每一个可以被配置为优选地沿着照明滤波器的轴线从第一操作位置移动到第二操作位置。这样，可以各自地调节白光的量以及荧光激发带的量。

在另一实施方式中，照明滤波器系统还可以包括适于淬灭荧光发射带的光的阻塞滤波器。阻塞滤波器可以淬灭所有荧光发射带。例如，如果要捕获三个荧光信号，则阻塞滤波器可以是淬灭对应的三个荧光带的三带阻滤波器。也可以使用串联布置的多个单带阻滤波器作为阻塞滤波器，串联布置即一个接一个地处于光通信中。阻塞滤波器可以适于透射除了落入可见光的光谱中的淬灭的荧光发射带之外的可见光和荧光激发带。阻塞滤波器可以是陷波滤波器，例如在要同时捕获两个荧光信号的情况下的双陷波滤波器，或者在要同时捕获三个荧光信号的情况下的三陷波滤波器等等。在照明滤波器系统的另一个实施方式中，阻塞滤波器可以被布置成与照明滤波器处于光通信中。

本发明还涉及一种医学成像装置、比如显微镜或内窥镜或手术显微镜、特别是包括上述照明滤波器或照明滤波器系统的多光谱荧光显微镜。

附图说明

在下文中，参考附图在示例性实施方式中更详细地描述了本发明。正如上面所解释的那样，可以自由组合实施方式中的各种特征。如果对于特定应用，不需要由特定特征所实现的优点，则可以省略该特征。

在附图中，相同的附图标记被用于相对于其设计和/或功能彼此对应的元件。

在附图中：

图1示出了在其中可以应用本发明的照明滤波器或照明滤波器系统的医学成像装置的示意性框图；

图2a示出了5-ala/ppix的激发和发射带和光谱；

图2b示出了吲哚菁绿(icg)的激发和发射光谱和带；

图2c示出了在本发明的示例性实施方式中使用的光的光谱部分在可见光和近红外(nir)光的光谱上如何分布；

图3a示出了在根据第一实施方式的照明滤波器系统中使用的照明滤波器的光谱特性(透射率)；

图3b示出了包括具有图3a的光谱特性的滤波器的第一实施方式的照明系统；

图3c更详细地示出了图3b的照明滤波器系统的照明滤波器与相应照明路径中的照明滤波器的光谱特性；

图4a示出了根据包括另一示例性实施方式中的照明滤波器的第二实施方式的照明滤波器系统；

图4b示出了由如图4a所示的照明滤波器系统所包含的各个照明滤波器的光谱特性以及整个照明滤波器系统的光谱特性；

图5a示出了图5b的照明滤波器在相应的照明路径中的光谱特性；

图5b示出了示例性实施方式中的照明滤波器；

图5c示出另一实施方式的另一照明滤波器；

图5d示出了图5c的照明滤波器在相应的照明路径中的光谱特性；

图6a示出了图1的观察系统的滤波器和分束器的光谱特性(透射率和反射率)；

图6b示出了包括具有图6a所示光谱特性的滤波器和分束器的观察系统；以及

图7示出了根据另一实施方式的具有盘形基板的照明滤波器。

具体实施方式

首先，参考图1解释诸如内窥镜或显微镜1之类的包括照明滤波器系统2以及观察系统3的医学成像装置1的设计和功能。显微镜1包括光源4，光源4将照明光5发射到待观察物体6上。照明滤波器系统2与光源4以及物体6处于光通信中，也就是说，照明系统2处于从光源4到物体6的照明光5的光路中。

照明滤波器系统2对照明光5进行滤波和光谱修改。如下面将关于本发明的照明滤波器和照明滤波器系统2的优选实施方式更详细解释的那样，它使用本发明的照明滤波器来调节照明光5内的特定部分相对于彼此的强度。因此，光谱修改后的照明光7离开照明滤波器系统2并且被引导到物体6上。对光谱修改后的照明光7进行特别地适配以便改善多光谱荧光显微镜术方法。在所示出的实施方式中，对由照明滤波器系统2所提供的光谱修改后的照明光7进行适配以便同时捕获反射的可见光图像以及两个荧光信号，这也将在下面更详细地进行描述。

光源4以及照明滤波器系统2都由控制器8调整。控制器8经由双向信号线9与光源4连接，控制器8可以经由该双向信号线9调整例如照明光5的强度或者在具有两个不同光源的光单元的情况下选择用于发射照明光5的相应光源。控制器8还经由另一个双向信号线10来调整照明滤波器系统2——例如通过设置用于调节某些滤波器的衰减程度的滤波器以便调节包括在频谱修改后的照明光7中的某些光谱带的光强度的比率。使用双向信号线9、10允许光源4和滤波器系统2的设置的环路控制。

控制器8本身经由另一双向信号线11而与用于输入显微镜的设置的控制器接口12耦合。

在限定的显微镜设置14处将光图像13从物体6发送到观察系统3。在图1中，诸如观察系统3所使用的元件、工作距离、放大率之类的显微镜观察设置14被表示为框。控制器8可以经由另一信号线15调节显微镜的观察参数。在观察系统3的分束器21中将从物体6发送到观察系统3的光图像13分成沿着第一光路18的第一光部分16、17和沿着第二光路19的第二光部分20。第一光部分16、17包括两个荧光发射带。第二光部分包括反射可见光(visr)，即从物体反射的可见光。第一光部分16、17通过带通滤波器22。离开带通滤波器22的第一光部分的第一发射带和第二荧光发射带16’、17’被荧光传感器23捕获。荧光传感器23例如可以是荧光相机，举例而言，如果荧光发射带在近红外范围内，则荧光传感器23为nir相机。

第二光部分20通过带阻滤波器24。离开带阻滤波器24的第二光部分的反射可见光20’被第二传感器25捕获。第二传感器25可以是可见光相机，比如例如是电荷耦合器件(ccd)。

第一传感器23经由信号线26将包括关于捕获的荧光发射带的信息的第一图像读出i1发送到处理单元28。第二图像读出i2经由信号线27从第二传感器25发送到处理单元28。图像读出i2包含由传感器25捕获的反射可见光20’的图像数据。

处理单元28还分别通过双向信号线29和30连接到传感器23和传感器25中的每一个。经由这些双向信号线29、30，处理单元28控制传感器23和25，并读出所述传感器23、25的设置，以允许处理单元28对传感器23、25进行环路控制。处理单元28本身可以通过将对应的参数输入到控制器接口12中来接收来自显微镜的用户的设置并经由信号线31发送该设置。

处理单元28可以处理图像读出i1和i2。在优选实施方式中，伪图像p可以由处理单元28生成并且经由信号线32从处理单元28发送到显示设备33，比如例如监视器。即使未在图1中示出，伪图像p也可以存储在文档系统中。伪图像p可以是来自荧光(fl)传感器23的图像读出i1和来自可见光相机25的visr图像读出i2的合并体。应该注意，合并的伪图像p不仅仅是图像读出i1和i2的重叠。伪图像p没有遮掩任何图像读出信息(通过重叠两个图像读出i1和i2则将是这种情况)，而是以自然的方式在visr图像读出i2内呈现荧光图像读出，类似于注入明亮的染料。伪图像p可以实时生成，这允许显微镜1的用户在一个合并图像中捕获白光图像和荧光信号的组合。

为了提高伪图像p的质量，图像读出i1和i2可以被均匀化。均匀化可以校正图像光学的照明中的不均匀性和渐晕，否则所述照明中的不均匀性和渐晕会因为视场的周边可能在周边比在中心明显更暗而导致视场上的不均匀亮度。此外，均匀化的图像读出i1和i2可以在合并之前彼此对准。例如，可以执行空间校正变换以校正两个传感器23和25的相对位置中的对准误差，并且考虑到传感器23和25之间的平移、旋转和放大率失配还可以应用数字滤波器。此外，可以对图像读出、特别是从荧光传感器23接收的图像读出i1设置阈值，以便去除来自荧光传感器23的暗电流，从而避免在荧光信号的测量中的假贡献。

控制器8可以经由信号线34向处理单元28提供可能是由用户经由控制器接口12输入的显微镜设置14的数据，所述数据诸如例如是工作距离、放大率、以及照明滤波器系统2的设置、光源1。

图2a至图2c示出了荧光团5-氨基酮戊酸诱导的原卟啉ix(5-ala/ppix)(图2a)和吲哚菁绿(icg)(图2b)的激发和发射光谱。ex.1ppix指示5-ala/ppix的激发带，em.1ppix指示原卟啉ix的荧光发射带，ex.2icg指示icg的荧光激发带，而em.2icg指示icg的荧光发射带。

图2c的曲线图示出了荧光激发和发射带以及可见光谱、特别是在波长上的可见反射(visr)光。如下面将更详细地解释的那样，在所示出的示例性实施方式中，将图2c中限定的visr光谱引导到第二传感器25、即visr传感器上。将荧光发射带em.1ppix和em.2icg引导到传感器23、即荧光传感器。因此，图2c中所指示的可见反射光的光谱对应于图1中的第二光部分20’。在图2c中所指示的两个荧光发射光谱em.1ppix和em.2icg分别对应于第一光部分16’和17’。

为了清楚地区分光谱带，特别是排除原卟啉ix(photoporphyrinix)的荧光激发带并且避免荧光激发带与可见光谱、特别是可见反射光的重叠，使用本发明的照明滤波器系统2和观察系统3，如下面将要解释的那样。

首先，参考图3a、图3b和图3c解释根据第一实施方式的照明滤波器系统2的设计和功能。图3b示出了与光源4处于光通信中的照明滤波器系统2的示例性实施方式。将照明滤波器系统2布置在照明光5的光路中。照明滤波器系统2包括第一光学滤波器35。第一光学滤波器35可以是带阻滤波器。第一光学滤波器35适于淬灭荧光发射带的光。在所示出的实施方式中，分别地淬灭ppix和icg的荧光发射带em.1和em.2。第一光学滤波器35总是与光源4处于光通信中，因此由传感器23检测到的荧光发射带总是由照明滤波器系统2从照明光5中消除。

在示例性实施方式中照明滤波器系统2还包括本发明的照明滤波器36作为第二光学滤波器36。第二光学滤波器36可以是带阻滤波器。在下文中，照明滤波器36被称为第二光学滤波器36。第二光学滤波器36被配置为从图3b中虚线所指示的第一操作位置37移动。在第一操作位置37中，第二光学滤波器36的第一照明路径47与光源4以及第一光学滤波器35处于光通信中，也即是说，当第二光学滤波器36的第一照明路径47处于其第一操作位置37中时，照明光5通过第一光学滤波器35和第二光学滤波器36的第一照明路径47二者。

第二光学滤波器36被配置为从第一操作位置37移动到第二操作位置38，在第二操作位置38中，第二光学滤波器36的另一第二照明路径48与光源4以及第一光学滤波器35处于光通信中。在第二操作位置38中，第二光学滤波器36被布置在照明光5的光路中，因此如果第二光学滤波器36的第二照明路径48处于其第二操作位置38中，则照明光5通过第一光学滤波器35和第二光学滤波器36的第二照明路径48。

箭头指示第二光学滤波器36从其第一操作位置37到其第二操作位置38的转换39。例如可以通过使滤波器36在其第一照明路径47与第二照明路径48之间位移来进行此转换39。

从图3a中可以看出，第一光学滤波器35是这样的带阻滤波器，其适于透射ppix的ex.1和ex.2icg的荧光激发带的光以及可见光的整个光谱和与可见光相邻的nir光的一部分—除了ppix的被淬灭的荧光发射带em.1之外。

在一个实施方式中，第一光学滤波器35可以是淬灭em.1ppix和em.2icg的激发带的双陷波滤波器。

照明滤波器、这里的第二光学滤波器36适于透射除了由所述第二光学滤波器36衰减的荧光激发带ex.1和ex.2之外的可见反射光。

这样，正如下面将参见图3c更详细描述的那样，荧光激发带的强度可以被调节。

本发明的照明滤波器系统2允许相对于白光和/或不同荧光激发带的强度来调节荧光激发的强度。当例如需要最大激发功率但是对于使用显微镜的目镜而言最大白光照明太亮时，这种相对强度调节是有用的。

在图3c中，更详细地示出了图3b的照明滤波器36。照明滤波器36包括基板41，其是具有限定滤波器的轴线40、即移动轴线的纵向方向l的载波片。滤波器36被分成四个分区36a-36d，它们在片上沿着片41的轴线40彼此相邻。在每个分区36a-36d中，滤波器36用照明滤波器36的第一照明路径至第四照明路径47-50的不同的限定的滤波分数进行掩膜。在所示出的实施方式中，将被指示为点的滤波化合物嵌入在滤波器基板41的材料中。将不同浓度的滤波材料嵌入在各个分区36a-36d中。在分区36a中，根本没有嵌入滤波材料，这意味着在位于分区36a中的第二照明路径48中，滤波分数为零，即，可调节照明滤波器36在这里没有滤波效果。在片41的相对端上的分区36d中，相对于分区36a，将高浓度的滤波材料嵌入在基板41中，导致100％的覆盖率，即，在包含第一照明路径47的分区36d中的滤波分数为100％。在这些极端之间，布置两个另外的分区36b和36c，其包含第三照明路径49和第四照明路径50。在分区36b中，滤波分数约为25％，即具有激发带ex.1、ex.2波长的光的约25％被嵌入基板中的带阻滤波材料滤波。在分区36c中，滤波分数约为75％，意味着具有激发带ex.1和ex.2波长的光仅有25％可以在其第四照明路径50中透射过照明滤波器36。

使用图3所示出的实施方式的照明滤波器36，人们可以在要被应用的四个离散(discreet)的滤波分数之间进行选择，以用于调节荧光激发带ex.1和ex.2的强度，从而逐步调节激发光的强度。

本发明的照明滤波器系统2可以用于例如使用根据第二实施方式的照明滤波器系统2来调节激发光和白光(或可见光)的强度比。下面参考图4和图5来解释第二实施方式的照明滤波器系统2的设计和功能。

照明滤波器系统2的另一实施方式的设计和功能将参考图4和图5来进行解释。图4和图5中所示出的照明滤波器系统2的实施方式包括用于消除荧光发射带em.1ppix和em.2icg处的任何光的第一光学滤波器35，其可以是双陷波滤波器。图4和图5中所示出的实施方式的照明滤波器系统2还包括(第一)照明滤波器作为适于衰减荧光激发带ex.1ppix和ex.2icg的光的第二光学滤波器36。第二光学滤波器36被配置为从它的第一照明路径47与光源4以及第一光学滤波器35处于光通信中的第一操作位置37移动到它的第二照明路径48与光源4处于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之间的转换39通过沿着运动轴线40移动第二光学滤波器36来实现。

第二光学滤波器36可以包括矩形基板，在所示实施方式中为载波片41，并且运动轴线40对应于基板41的纵向方向l。

在基板41的空间图案43中应用带阻滤波器涂层42，该图案43将在下面更详细地描述。

图4和图5中所示出的实施方式的照明滤波器系统2还包括适于仅透射荧光激发带ex.1ppix和ex.2icg的光的另一(第二)照明滤波器44作为第三光学滤波器44。第二照明滤波器(即，第三光学滤波器)44可以是带通滤波器44。类似于第二光学滤波器36，第三光学滤波器44被配置为从第一操作位置37移动到第二操作位置38，其中，在第一操作位置37中，第三光学滤波器44的第一照明路径47与光源4处于光通信中，在第二操作位置38中，第三光学滤波器44与第一光学滤波器35以及光源4处于光通信中。

第三光学滤波器44同样被包括在类似于基板41的基板45中，基板45也由具有矩形形状的干净载波片组成，并且其可以在从第一操作位置37到第二操作位置38的转换39期间沿着其纵向轴线l移动，该纵向轴线l与运动轴线40相同。

第三光学滤波器44的基板45包括在与基板41上的第二光学滤波器36的空间带阻滤波器图案43a相类似的空间带通滤波器图案43b中应用的带通滤波器涂层46。

空间图案43允许借助于第二光学滤波器36将荧光激发带ex.1，ppix和ex.2，icg的强度从100％逐渐衰减到0％，并且借助于第三光学滤波器44将白光的强度从0逐渐到100％透射率。

滤波器36和44是可变滤波器，其允许分别地取决于它们在照明光5沿着纵向方向l/运动轴线40的路径中的位置来调节荧光激发带和白光强度的透射率。这是通过涂层42、46的空间图案43来实现，其在所示出的实施方式中对于第二光学滤波器36和第三光学滤波器44二者来说是相同的。

空间图案43掩蔽100％的滤波分数，例如具有第一照明路径47的100％的覆盖率。覆盖率在这里是指涂覆区域相对于与通过照明滤波器系统2的相应滤波器44、36的光的面积相对应的照明路径的总面积的比率。

空间图案43具有在基板41、45上的第二照明路径48的小于100％的覆盖率。在所示出的实施方式中，在示例性第二照明路径48中滤波分数掩蔽0％，意味着在与第二照明路径48相对应的位置上根本没有涂层46被涂覆到基板41、45。在基板41、45的一端上的第一照明路径47和在沿着轴线40、即基板41、45的纵向方向l的相对端上的第二照明路径48之间提供有多个照明路径，作为示例，在图5b和图5c中示出了来自其中的两个另外的照明路径49和50。

将多个照明路径48、49、50、47沿着运动轴线40布置在基板41、45上。空间图案43包括多个涂层贴片51。在所示出的实施方式中，涂层贴片51是涂层正方形52。相邻贴片51/正方形52的中心53等距离地—即以彼此相同的距离d—间隔开。然而，贴片51的面积a沿着运动轴线40变化。在所示出的示例中，贴片51的长度l对应于沿着运动轴线40变化的涂层正方形52的对角线长度l。详细来说，即，涂层正方形52的对角线从与沿着运动轴线40的方向没有涂层的第二照明路径48相邻的区域逐渐增加到具有完全即100％涂层的第一照明路径47。空间图案43从图5中左侧所示出的第一照明路径47中的100％空间覆盖率的滤波分数开始，并且滤波分数/覆盖率沿着运动轴线40逐渐下降，直到在相对侧—图5中所示出的右侧—上的第二照明路径48中完全不存在。

覆盖率，即照明路径的涂覆面积与总面积的比率，确定了在第二带阻滤波器36的情况下的荧光激发带的透射率的百分比、以及在所示出的实施方式中通过带通滤波器44确定具有波长为大约400-750nm的白光的透射率以及因此的强度。这可以针对在图5a和图5d中的四个示例性照明路径47至50而看出。

因此，可以各自地调节光谱修改后的照明光7中的荧光激发带以及白光部分的强度。所有三个滤波器的组合导致了具有白光和激发强度之间的期望比率的光谱修改后的照明光7的光谱，如图4b中的一个示例所示。图4b从左至右示出了：双陷波滤波器35对荧光发射带的淬灭、带通滤波器44对白光部分的衰减、第二带阻滤波器36对荧光激发光的衰减。所有这三个滤波器都处于光通信中并且导致在图4b的右侧所示出的光谱修改后的照明光7。

为了获得涂层42、46的几乎逐渐变化的覆盖率，涂层贴片51/涂层正方形52的中心53之间的距离d应该显著短于照明路径的直径54。这样，滤波变得更均匀。在这方面的“显著短于”意味着至少10的量级。

参考图6解释观察系统3的示例性实施方式。图6b示出了观察系统3的示意性设计，并且图6a示出了观察系统3的组件的光谱特性(透射率和反射)。

观察系统3包括分束器21，其适于将被照明物体6的光图像13分成沿着第一光路18的第一光部分16、17和沿着第二光路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荧光发射带。第二部分20包括反射可见光。在所示出的实施方式中，分束器21是多波段二向色镜55，其反射具有荧光发射带em.1和em.2中的波长的光，并透射除了落入白光光谱中的荧光发射带em.1之外的所有可见光谱的光。观察系统3还包括在上面已经关于图1解释过的两个滤波器22和24以及两个传感器23和25。

此外，第一光部分16、17在到达传感器23之前所通过的滤波器22可以是适于仅透射荧光发射带em.1和em.2的光的带通滤波器。第二光部分20在到达传感器25之前所通过的滤波器24可以是适于淬灭荧光发射带em.1、em.2以及荧光激发带ex.1、ex.2的光的带阻滤波器。

最后，图7示出了照明滤波器36的另一实施方式。图7的照明滤波器36具有盘形基板41。所述基板41可以围绕其中心c沿着其运动轴线40旋转，这是由箭头指示的旋转运动。在盘形基板41中沿着运动轴线40布置一系列的八个窗口56a-56h。每个窗口56a-56h限定了图7所示实施方式的照明滤波器36的不同照明路径。每个窗口56a-56h涂覆有不同的带阻滤波器涂层42，不同的带阻滤波器涂层42在其中包括的带通滤波器材料的浓度不同，这样，为每个窗口56a-56h提供了不同的滤波分数。

附图标记