CN1759307A - 具有激励系统和焦点监测系统的光谱分析装置和方法 - Google Patents

具有激励系统和焦点监测系统的光谱分析装置和方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种分析装置，特别是光谱分析装置，用于分析一个对象，例如病人的血液，以及一种对应的分析方法。为了将共焦检测体瞄准血管内部，正交偏振光谱成像(OPSI)被用于定位皮肤中的毛细血管。提出一种成像系统(img)，具有稍微偏移的成像平面(i1，i2)，用于血管的成像，以提供自动聚焦。共焦Raman检测平面(dp)位于该两个成像平面(i1，i2)之间。根据对成像平面(i1，i2)测量的散焦量，调节成像系统(img)、用于激励目标区域的激励系统(exs)、以及检测系统(dsy)的聚焦，使得散焦量之差等于预定量，从而共焦检测平面(dp)定位在血管(V)内部。这样，可以实现高精度的连续自动聚焦。本发明还涉及用于连续跟踪移动对象(obj)的一个点的光学跟踪系统。

Description

具有激励系统和焦点监测系统的光谱分析装置和方法
本发明涉及一种分析装置，特别是一种光谱分析装置，用于分析一个对象，如病人的血液，还涉及对应的分析方法。此外，本发明还涉及一种光学跟踪系统，用于连续跟踪一个移动对象的一点。
一般来说，分析装置(如光谱分析装置)用于调查待检查对象的成分，例如，用于测量活体血液中的各种分析物的浓度。特别地，分析装置采用一种分析，如光谱分析，基于所述对象的物质与入射的电磁辐射(如可见光、红外线或紫外线)之间的相互作用。
WO 02/057759A2公开了一种包含一个激励系统和一个监测系统的光谱分析装置，该文献在此引作参考。所述激励系统发射一个激励束来在一个激励周期中激励目标区域。所述监测系统发射一个监测束来在一个监测周期中对所述目标区域成像。所述激励周期与监测周期基本重叠。因此，目标区域与所述激励一起被成像，并形成一个图像，既显示目标区域，又显示激励范围。根据该图像，所述激励束可以非常准确地瞄准目标区域。
WO 02/057759A2公开的用于局部成分的同步成像和光谱分析的分析方法是通过对共焦视频成像和Raman激励采用独立的激光器或使用单个激光器进行组合的成像和Raman分析。同样是在WO 02/057759A2中描述的正交偏振光谱成像(OPSI)是用于显现靠近器官表面的血管的一种简单、廉价且鲁棒的方法，也可用于显现人体皮肤表面中的毛细血管。靠近人体皮肤表面的毛细血管的直径大约10μm。由于共焦检测，所采集的Raman信号的源被严格限制在尺寸小于5×5×5μm3的一个斑点内所有三个维度内。这样就允许在焦点位于毛细血管内的情况下，从血液中采集Raman信号，而不需要来自皮肤组织的背景信号。如果能够以1μm或更高的精度知道血管的横向位置以及血管在皮肤表面下的深度，则该斑点位置是可能的。
由于对血管的有效背照，OPSI基本上是一种二维技术。唯一的深度信息是通过图像上的聚焦(散焦)量的影响来获得的。如果采用数值孔径(NA)高于0.8的物镜，则皮肤内场的深度在0.5μm以下。因此，采用基于图像分析的精确聚焦算法，有可能发现血管的深度。
已知的自动聚焦方法基于对将成像束和共焦激励束聚焦到所关心的对象上的物镜的轴向位置的扫描，同时测量一个优质函数的值以量化(散焦)聚焦量。最好的聚焦是通过优化所述优质函数(merit function)的值而建立的。通常有多种改变聚焦位置的可能性。例如，物镜中的一个或两个透镜可以移动(如照相机中的一样)或系统中的另一个透镜可以移动。系统中的一个光学元件的形状也可改变，例如，电子润湿(electro wetting)光学元件。但是，如果对象是未知的，则优质函数的最大值也是未知的。因此，所述优质函数仅提供关于聚焦量相对于其它聚焦位置的信息。
但是，病人将不仅在纵向移动，还会在横向移动。因此，要求连续测量和调节共焦检测中心的最优位置。在图像平面内的横向移动很容易检测，而轴向移动(垂直于检测平面)要难检测的多。检测轴向移动或散焦的一种通用方法是通过在中心最佳聚焦位置周围连续移动检测平面(所谓的摆动)。这可以通过移动系统中的成像物镜或另一个光学元件来进行。如果在中心位置之前或之后聚焦更好，则物镜的中心位置改变。在已知系统中，检测体位于图像平面内。因此，该检测体也在最佳测量位置周围连续移动。这样做的缺点是共焦检测体在血管内的时间很短，为了避免皮肤光谱与血液光谱的混淆，Raman信号的引入必须被控制，在已经连续记录至少30秒的情况下就是这样。
另外的缺点是，由于血流的变化，毛细管的形状和尺寸连续变化，从而使得比较在不同时刻采集的图像加剧了最佳聚焦位置的不确定性。此外，需要更多时间来采集足够的Raman信号这一事实加剧了Raman光谱中的噪声，因为采集到更多的暗电流，或因为加上了更多的读出噪声。
因此，本发明的目的是提供一种优化的分析装置和对应的分析方法，用于对一个对象的成像和光谱分析，该装置和方法使得即使在对象移动期间，也可以将激励束连续精确地自动聚焦到对象上，特别是血管上，而不需要连续改变检测体的位置。
根据本发明，该目的是通过如权利要求1所述的分析装置实现的，该装置包括：
激励系统，用于发射一个激励束来激励一个目标区域；
监测系统，包括用于发射监测束的监测束源和对目标区域成像的成像系统；
检测系统，用于检测由激励束产生的来自目标区域的散射辐射；
聚焦装置，用于在至少两个基本平行的相距预定距离的成像平面上聚焦所述成像系统，以及用于在所述相距预定距离的成像平面之间并且基本平行于这些平面的一个检测平面上聚焦所述检测系统和激励系统；
散焦检测装置，用于对至少两个成像平面判断所述成像系统从检测平面的散焦量；和
自动聚焦装置，用于控制所述聚焦装置，以根据所判断的散焦量和成像平面与检测平面之间的预定距离共同改变成像系统、激励系统、和检测系统的聚焦，使得所述至少两个成像平面的预定散焦量之间的差等于预定量。
本发明的目的进一步通过如权利要求10所述的对应分析方法实现。本发明的优选实施例在从属权项中定义。
本发明基于以下观点：即在不同成像平面上(聚焦平面)摄取所关心的对象(如血管)的至少两个图像，即，成像系统的成像平面在轴向(监测束的方向)是稍微分开的。共焦Raman检测中心，即由激励系统发射的用于激励目标区域(血管)的激励束和检测系统聚焦在其上的检测平面位于该两个成像平面之间，从而成像平面与检测平面之间的距离为预定的且已知的。成像系统的散焦量，即在成像平面获取的至少两个图像的散焦量是由散焦检测装置利用一个优质函数来确定的。由于所关心的对象(例如血管)的大小和形状已知，优质函数仅仅提供相对散焦量。该相对量然后用于控制聚焦装置来共同调节检测平面和成像平面的位置，使得确定的至少两个成像平面的散焦量等于该至少两个成像平面的预定量。利用该信息，Raman共焦检测体可以在所关心的对象(例如血管)内部连续精确地定位。
与其它已知的自动聚焦技术相比，本发明提供了以下优点：即使在测量过程中对象移动，共焦检测体也可以连续定位在所关心的对象的中心。根据优选实施例，不需要移动元件，并且可以利用具有高数值孔径的单个显微镜物镜作为聚焦装置。不需要围绕中央最佳聚焦位置连续移动检测平面(摆动)。
根据优选实施例，严格获取两个图像，位于检测平面的不同侧，优选地在不同侧相同的距离处。聚焦装置的控制在其中调节，使得每个成像平面的散焦量基本相等，最后具有一定的偏移量。这样，通过优质函数，可以检查每个成像平面的图像的散焦多大，并且调节聚焦装置，使得每个成像平面的散焦量基本相等。如果在分析过程中病人移动，该移动被连续检测，使得聚焦装置被自动连续地重调。
根据优选实施例，成像系统包括两个相机，例如CCD)相机或CMOS相机，每个相机聚焦到一个成像平面。每个相机同时拍摄所关心对象的一个图像。这样，只需要一个显微镜物镜来将两个相机和激励分别聚焦到相应的成像平面或检测平面。可选地，可以只用一个相机，在该实施例中，聚焦控制装置适应于将相机分时聚焦到至少两个成像平面上，即获取所关心的对象的至少两个图像，并且相机的聚焦连续交替地在该至少两个成像平面之间改变。在一个相机的实施例中，提供了用于将相机分时聚焦到至少两个成像平面上，特别是用于交替地将相机聚焦到至少两个成像平面上的聚焦控制装置。这些聚焦控制装置因此仅位于成像系统的光路中，而不在Raman系统的光路中。
如果不同波长区域与相机的不同色彩区域(R、G或B)重叠，所采用的相机可以是标准彩色CCD相机。也可以采用不同像素具有专门设计的色彩敏感性的CCD相机，或采用一个分色镜和两个单色相机。除了CCD相机，也可采用其它成像设备，包括：CMOS传感器(和光电二极管阵列或用于其它应用的扫描设备)。对于单色OPSI，可以采用单色相机。
成像系统的(相对)散焦量最好通过使用优质函数来确定。这样的优质函数的例子是整个图像或所关心的区域中像素亮度的标准偏差。当系统被聚焦时，急剧的亮度变化被淘汰，标准偏差减小。其它例子是整个图像或所关心的区域中像素亮度的梯度的和或平均值。当系统被聚焦时，急剧的亮度变化被淘汰，梯度减小。(著名的)Sobel梯度算子可以计算梯度，但是，例如其它梯度算子也是可能的。
通用自动聚焦方法也采用优质函数。但是，本发明中获取不同深度的图像的方法是有利的。如上所述，如果不能准确了解对象，则不可能在绝对意义上量化散焦量。在已知的自动聚焦方法中，对于系统的许多设置都计算聚焦量，最佳聚焦位置对应于具有最大优质值的位置。此处建议至少在两个图像平面测量聚焦量。但是不确定和估算绝对值，而只是确定和估算相对值，例如成像平面的量之间的差。
监测束源可以有不同的实施方式。可以采用单个激光器发射监测束，或一个单独的白光源。此外，可以采用合适的滤光器将所产生的白光分裂为具有不同颜色的两个或多个监测束。根据一个优选实施例，两个分立的光源，特别是发光二极管(LED)被用来在不同波长范围内发射部分监测束，这些束被束合成单元结合为监测束，用于对目标区域成像。
最好是监测系统适合于正交偏振的光谱成像，如上所述，并且在WO02/057759A1中描述。
本发明不仅可以用于如上所述的分析装置，而且还涉及光学跟踪系统，用于连续跟踪一个移动对象的一个点，包括要聚焦到所跟踪的点上的目标系统，监测系统，聚焦装置，散焦检测装置，和自动聚焦装置，如权利要求12所述。本发明可以用于使用成像系统连续三维定位和跟踪一个移动目标内的特定位置处的一个点的任意系统，如激光束的焦点或分光镜系统的检测体。
例子包括：(生物医学)激光外科、激光切割、激光焊接、激光刨削、光动力学疗法、远程感测、以及军事应用中的目标和跟踪。上述分析装置还可以看作包括这样的光学跟踪系统。
下面参考附图更详细解释本发明。
图1示出本发明的分析系统的第一实施例的图形表示；
图2示出本发明所用的原理；
图3示出优质函数的使用；
图4示出本发明的分析系统的第二实施例的图形表示。
图1为本发明的分析系统的第一实施例的图形表示。该分析系统包括一个光学监测系统(Iso)，用于形成待检验对象(obj)的光学图像。在本例中，对象(obj)是待检验病人前臂上的一片皮肤。所述分析系统还包括一个多光子、非线性或弹性或非弹性散射光学检测系统(ods)，用于通过多光子或非线性光学过程对对象(obj)内产生的光进行光谱分析。图1所示例子具体使用一个Raman光谱设备形式的非弹性Raman散射检测系统(dsy)。术语“光学”不仅包含可见光，而且包含紫外线和红外线，特别是近红外线。
监测系统(Iso)包括用于发射监测束(irb)的监测束源(Is)和一个成像系统(img)，用于成像目标区域，例如，病人前臂(obj)上层真皮中的血管(V)。本例中的监测束源(Is)包括一个白光源(Ias)、一个透镜(11)和一个干涉滤光器(未示出)，以产生560-570nm波长范围内的光。此外，还提供偏振器(p)，用于偏振监测束(irb)。监测束源(Is)调节为适合正交偏振光谱成像(OPSI)。
在OPSI中，偏振光被显微镜物镜(mo)通过偏振分束器(pbs)投射到表皮(obj)上。部分光直接从表面反射(镜面反射)，另一部分穿过皮肤，在皮肤内散射一次或多次，直到被吸收或重新从皮肤表面射出(漫反射)。在任意这些散射事件中，入射光的偏振都轻微改变。直接反射或轻微透入皮肤的光只散射一次或几次就被重新射出，并将保持其初始偏振状态。另一方面，透入皮肤更深的光经过多次散射事件，在重新发射回表面之前被完全去偏。
当通过与第一偏振器(p)精确垂直的第二偏振器或分析器(A)看对象(obj)时，从表面或皮肤上面部分反射的光被大量抑制，而透入皮肤深处的光主要被检测到。结果图像看上去象被背后照亮一样。由于590nm以下的波长被血液强烈吸收，在OPSI图像中，血管呈黑色。
通常，采用单色CCD相机获取图像。血管从表示血细胞大小、形状和运动的其它吸收结构分开。本实施例中采用的成像系统(img)包括上述分析器(a)，用于只允许偏振状态垂直于偏振监测束(irb)的光的光通过，所述偏振监测束的光是通过偏振分束器(pbs)从所述对象(obj)反射回来的。所述光还进一步通过透镜(13)聚焦，并通过分束器(bs)分裂，以便由两个CCD相机(CCD1、CCD2)接收。这两个相机聚焦在对象(obj)内部的两个不同成像平面上，用于自动聚焦。下面将详细解释。
Raman光谱设备(ods)包括一个用于发射一个激励束(exb)的激励系统(exs)和用于检测来自目标区域的Raman散射信号的检测系统(dsy)。激励系统(exs)可以构造为二极管激光器，以785nm红外线的形式产生激励束(exb)。当然也可以采用其它激光器作为激励系统。例如，一个反射镜系统和光纤将激励束(exb)传导到二向色反射镜(f1)，以便沿监测束(irb)将激励束(exb)传导到显微镜物镜(mo)，将两个束都聚焦到对象(obj)上。
二向色反射镜(f1)还将返回(监测)的束与散射的Raman信号分开。反射的监测束被传送到成像系统(img)，弹性或非弹性地从对象散射的Raman光在二向色反射镜(f1)被反射，并沿激励束的光路传回。非单性地散射的Raman光然后被适当的滤光器(f2)反射，并沿着检测系统(dsy)中的Raman检测路径导向具有CCD检测器的分光计的输入端。该具有CCD检测器的分光计被组合在检测器系统(dsy)中，该检测器系统(dsy)记录波长小于大约1050nm的Raman频谱。该具有CCD检测器的分光计的输出信号表示Raman散射红外光的Raman频谱。实践中，该Raman频谱在800nm以外的波长范围内发生，依激励波长的不同而变化。CCD检测器的信号输出端连接到频谱显示单元，例如在监视器上显示记录的Raman频谱(spot)的工作站。还提供一个计算单元(如工作站)来分析Raman频谱，并计算一个或多个分析物的浓度。
关于该分析装置总体和功能的更多细节，请参阅以上提到的文献WO02/057759A1。
这两个相机(CCD1、CCD2)在所述成像系统中用于实现血管(V)中共焦Raman系统(ods)的连续自动聚焦。因为在血液分析过程中，病人不仅会纵向(z)移动，还会横向(x，y)移动，所以这是必须的。因此，需要对共焦检测中心的最佳位置进行连续测量和调整。横向移动很容易由成像系统检测到，而轴向移动则难检测得多。根据本发明，两个相机(CCD1、CCD2)拍摄血管(V)的OPS图像，但该两个相机的成像平面在轴向(z)稍微分开。这在图2中更详细示出。在第一个相机(CCD)1聚焦到第一成像平面(i1)的同时(该第一平面在检测平面(dp)之上，并与检测平面(dp)平行，而Raman激励和检测系统(exs，dsy)聚焦在该检测平面上)，第二个相机(CCD2)聚焦到第二成像平面(i2)上(该第二成像平面在检测平面之下并平行于检测平面)。两个成像平面(i1，i2)之间的距离(d)的数量级与物镜(mo)的景深相同或稍大，特别是在0.5-20μm的范围内。优选地，成像平面(i1，i2)与检测平面(dp)之间的距离(d1，d2)相等且固定。
散焦检测装置(ddm)利用两个相机(CCD1，CCD2)的优质函数从聚焦到两个分开的成像平面(i1，i2)上的该两个相机获取的图像测量散焦量。根据所确定的散焦量之差以及成像平面(i1，i2)与检测平面(dp)之间的已知距离(d1，d2)，显微镜物镜(mo)的位置被自动聚焦装置(afm)调整，使得血管(V)被两个相机(CCD1，CCD2)以相同的散焦量成像，或者在有利的情况下，以确定的偏差成像。利用该信息，Raman共焦检测体能够连续精确地定位在血管(V)内。
优质函数用于从一个图像计算一个数。根据优质函数的类型，该数对于特定的图像是最大值或最小值。用于自动聚焦的优质函数最好这样选择，使得其在最清晰的图像具有极值。但是，优质函数的极值对于不同的对象并不相同。因此，如果对象不是确切已知，则无法从一次测量知道图像是否被正确聚焦。只有通过比较优质函数对于不同系统设置的输出，才可以判断产生最佳聚焦的设置。简言之，如果对象不是确切已知，则优质函数只有相对意义，而没有绝对意义。优质函数的例子为：整个图像或所关心区域中像素亮度的标准偏移，整个图像或所关心区域中像素亮度的梯度和。例如，Sobel梯度算子可以计算梯度。也可以采用其它梯度算子。
根据本实施例，假设在最佳聚焦位置附近，优质函数的值在最佳聚焦位置上下对称变化。因此，如果在两个位置计算优质函数，且输出相等，则最佳聚焦位置必然在该两个位置之间。如果优质函数值1(M1，见图3)大于优质函数值2(M2)，则图像平面1(i1)必然比图像平面2(i2)更靠近血管，中央聚焦平面必须向上移。因此，根据M1和M2的相对值，总可以知道聚焦位置该朝那个方向移动。这对于系统的鲁棒实现来说是很重要的。优质函数的典型形状示于图3。在本实施例中，仅检测M1是否大于或小于M2。根据检测结果，检测平面(dp)向上或向下移动一个固定量(例如1μm).这是最简单的实施例。在更高级的实施例中，也可以根据散焦差确定移动步长的大小。
可以采用整个图像进行自动聚焦。但是，不同的血管或血管的不同部分在皮肤表面下不同深度处。因此，利用最佳Raman测量位置周围的所关心区域进行自动聚焦更准确。在具有更高质量的图像的不同应用中，利用本发明的方法可以达到1％的聚焦深度精确度。因此，对于Raman激励束的自动聚焦，可以获得1μm数量级的精度。
图4示出本发明分析装置的另一实施例。光学检测系统(ods)与成像系统(img)相同。在成像系统(img)中，只有一个CCD相机(CCD1)，但该相机用于分时接收来自不同成像平面的目标区域的图像。这可以通过在第一和第二成像平面(i1，i2)之间改变相机(CCD1)的焦点来实现，而相机的焦点通过由聚焦控制装置(fcm)控制的透镜(12)的位置的改变而改变。这样，利用一个相机即可通过利用如上所述的优质函数来确定不同成像平面的散焦量，从而利用该实施例，可以实现血管(V)中的共焦Raman系统的自动聚焦。
连续改变相机(CCD1)焦点的替换方式是移动相机或采用基于电子湿润(electro wetting)的可切换透镜。
以上描述了单色OPSI实施例具有白光源和滤光器。然而，本发明可以应用于许多不同的实施例，包括：a)具有波长小于590nm的单个光源的单色OPSI实施例，其中所述光源可以是窄带的(LED，激光器(二极管))或宽带的(灯)，具有滤光器，并具有单色图像模块(CCD相机、CMOS传感器)；
b)双色/多色OPSI实施例(理论上可以采用两种以上颜色从图像提取额外信息)，具有
b1)具有两种颜色的单个光源，一个在600nm以上，一个在590nm以下，这可以通过在白光源前面放置具有两个透射区的滤光器，或通过使用发射两种不同颜色的专用光源(例如，具有两种颜色的LED)来实现，也可以采用具有不同颜色的两个或更多个光源和一个束合成器；
b2)彩色照相机或传感器，具有对不同光源的颜色敏感的不同像素；这可以是标准RGB敏感曲线或专用曲线(每组像素有专用的滤光器)；也可以使用二向色反射镜和两个单色图像传感器；
b3)单个宽带(白色)光源，并且对不同像素使用具有对应于不同波长区域的特殊敏感曲线的一个彩色相机；可选地，可以采用一个双色反射镜和两个单色相机，在光路中具有专用滤光器；
b4)具有可切换频谱的单个光源或交替启动的发射不同波长区域的光的两个光源；然后可以采用单色相机来交替拍摄不同颜色的图像。
与已知的自动聚焦技术相比，本发明的方法具有以下优点：共焦检测体能够连续定位在具有待分析血液的血管的中心。被比较的图像最好同时测量。此外，在两个相机的实施例中，不需要移动元件，并且可以将单个高数值孔径的物镜用于监测系统和光学检测系统。

Claims (14)

1.一种分析装置，特别是光谱分析装置，用于分析一个对象，包括：
一个激励系统(exs)，用于发射激励束(exb)，以激励一个目标区域；
一个监测系统(Iso)，包括用于发射监测束(irb)的监测束源(ls)和对目标区域成像的成像系统(img)；
一个检测系统(dsy)，用于检测由激励束(exb)产生的从目标区域散射的射线；
聚焦装置(mo)，用于将所述成像系统(img)聚焦到相距预定距离(d)的至少两个基本平行的成像平面上(i1，i2)，并用于将所述激励系统(exs)和检测系统(dsy)聚焦到所述成像平面(i1，i2)之间预定距离(d1，d2)处并基本平行于所述成像平面的检测平面上(dp)；
散焦检测装置(ddm)，用于对所述至少两个成像平面(i1，i2)检测成像系统(img)从检测平面(dp)散焦的量；和
自动聚焦装置(afm)，用于控制所述聚焦装置(mo)来根据检测的散焦量和成像平面(i1，i2)与检测平面(dp)之间的预定距离(d1，d2)共同改变成像系统(img)、激励系统(exs)、和检测系统(dsy)的聚焦，使得对所述至少两个成像平面(i1，i2)所检测的散焦量之差等于一个预定量。
2.如权利要求1所述的分析装置，其中所述聚焦装置(mo)被调节为将所述成像系统(img)聚焦到与检测平面(dp)等距离(d1，d2)的两个成像平面(i1，i2)上，且其中所述自动聚焦装置(afm)被调节为控制所述聚焦装置(mo)，使得每个成像平面(i1，i2)的散焦量基本相等。
3.如权利要求1所述的分析装置，其中所述成像系统包括两个相机(CCD1，CCD2)，每个相机聚焦到所述成像平面(i1，i2)之一上。
4.如权利要求1所述的分析装置，其中所述成像系统包括一个相机(CCD1)和焦点控制装置(fcm)，用于将所述相机(CCD1)分时聚焦到所述至少两个成像平面(i1，i2)上，特别是用于交替地将所述相机(CCD1)聚焦到所述至少两个成像平面(i1，i2)上。
5.如权利要求1所述的分析装置，其中所述散焦检测装置(ddm)使用优质函数来确定散焦量。
6.如权利要求1所述的分析装置，其中所述优质函数是图像中的所有像素或所关心的区域中亮度亮度梯度的和/或平均值，特别是通过Sobel梯度算子确定的亮度梯度。
7.如权利要求1所述的分析装置，其中所述监测束源(Is)包括两个光源，用于发射不同波长范围内的部分监测束，以及一个束合成单元(BC)，用于将所述部分监测束合成为监测束(irb)。
8.如权利要求1所述的分析装置，其中所述监测束源(Is)包括一个白光源，用一个滤光器传输两个分开的波长区域内的光，且其中所述成像系统(img)包括用于色敏检测的成像装置。
9.如权利要求1所述的分析装置，其中所述监测束源(Is)包括波长低于590nm的单个光源，所述光源是窄带光源或宽带光源，一个滤光器和一个单色成像系统(img)。
10.如权利要求1所述的分析装置，其中所述监测系统(Iso)适应于正交偏振的光谱成像。
11.一种分析方法，特别是一种光谱分析方法，用于分析一个对象，包括步骤：
发射一个激励束(exb)，以激励一个目标区域；
发射监测束(irb)以通过成像系统(img)对目标区域成像；
检测由激励束(exb)产生的从目标区域散射的射线；
将所述成像系统(img)聚焦到相距预定距离(d)的至少两个基本平行的成像平面(i1，i2)上；
将所述激励系统(exs)和检测系统(dsy)聚焦到所述成像平面(i1，i2)之间预定距离(d1，d2)处并基本平行于所述成像平面的检测平面(dp)上；
对所述至少两个成像平面(i1，i2)检测成像系统(img)从检测平面(dp)散焦的量；和
控制所述聚焦来根据检测的散焦量和成像平面(i1，i2)与检测平面(dp)之间的预定距离(d1，d2)共同改变成像系统(img)、激励系统(exs)、和检测系统(dsy)的聚焦，使得对所述至少两个成像平面(i1，i2)所检测的散焦量之差等于一个预定量。
12.一种光学跟踪系统，用于连续跟踪一个移动对象(obj)的一个点，包括：
一个目标系统(exs)，该系统被聚焦到所跟踪的点上；
一个监测系统(Iso)，包括用于发射监测束(irb)的监测束源(ls)和对目标区域成像的成像系统(img)；
聚焦装置(mo)，用于将所述成像系统(img)聚焦到相距预定距离(d)的至少两个基本平行的成像平面上(i1，i2)，并用于将所述目标系统(exs)聚焦到所述成像平面(i1，i2)之间预定距离(d1，d2)处并基本平行于所述成像平面的检测平面上(dp)；
散焦检测装置(ddm)，用于对所述至少两个成像平面(i1，i2)检测成像系统(img)从检测平面(dp)散焦的量；和
自动聚焦装置(afm)，用于控制所述聚焦装置(mo)来根据检测的散焦量和成像平面(i1，i2)与检测平面(dp)之间的预定距离(d1，d2)共同改变成像系统(img)和目标系统(exs)的聚焦，使得对所述至少两个成像平面(i1，i2)所检测的散焦量之差等于一个预定量。
13.如权利要求12所述的跟踪系统，其中所述目标系统(exs)包括一个光束发生装置，用于发射光束，特别是用于发射激光束，该光束被聚焦到所述对象的被跟踪点上。
14.如权利要求12所述的跟踪系统，适用于激光外科、激光切割、激光焊接、激光切削、光力学治疗、无线电治疗、远程检测、和目标与跟踪领域。
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