DE102010033825A1

DE102010033825A1 - Fluoreszenzbeobachtungssystem und Filtersatz

Info

Publication number: DE102010033825A1
Application number: DE102010033825A
Authority: DE
Inventors: Helge Jess; Dr. Guckler Roland
Original assignee: Carl Zeiss Meditec AG
Current assignee: Carl Zeiss Meditec AG
Priority date: 2010-08-09
Filing date: 2010-08-09
Publication date: 2012-02-09
Anticipated expiration: 2030-08-10
Also published as: CN102445443A; DE102010033825B9; CN102445443B; US20140211306A1; JP6306277B2; DE102010033825B4; US8730601B2; JP6326449B2; JP2016180759A; JP2012098271A; US20120300294A1

Abstract

Ein Filtersatz zur Fluoreszenzbeobachtung umfasst ein Beleuchtungslichtfilter und ein Beobachtungslichtfilter wobei gilt:|W→ – R→ | ≤ 0,2;wobei: λ die Wellenlange bezeichnet, TL(λ) die Transmissionscharakteristik des Beleuchtungslichtfilters ist, TO(λ) die Transmissionscharakteristik des Beobachtungslichtfilters ist, A1, A2 Zahlen zwischen 0 und 1 sind, r→ Koordinaten im Farbraum des CIE(1931)-Farbsystems ist, S die Spektralfarblinie im Farbraum des CIE(1931)-Farbsystems ist, und W→ der Weißpunkt im Farbraum des CIE(1931)-Farbsystems ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fluoreszenzbeobachtungssystem, ein Verfahren zum Durchführen einer Fluoreszenzbeobachtung und einen hierin verwendbaren Filtersatz.
Fluoreszenzbeobachtung wird in vielen Bereichen der Technik, der Biologie und der Medizin eingesetzt, um verschiedene Arten von Strukturen eines Objekts voneinander unterscheidbar sichtbar zu machen. Hierbei wird in einem Strahlengang zwischen einer Beleuchtungslichtquelle und dem zu beobachtenden Objekt ein Beleuchtungslichtfilter angeordnet, welches im Wesentlichen nur Licht passieren lasst, das die Fluoreszenz eines Fluoreszenzfarbstoffes anregen kann. In einem Strahlengang einer Beobachtungsoptik ist dann ein Beobachtungslichtfilter angeordnet, welches Fluoreszenzlicht passieren lasst und Licht, welches das Beleuchtungslichtfilter passieren lasst, im Wesentlichen nicht passieren lasst. In einem Bild, welches durch Einblick in die Beobachtungsoptik mit dem Auge direkt wahrgenommen wird oder welches von einer Kamera aber die Beleuchtungsoptik aufgenommen wird, sind dann fluoreszierende Strukturen des Objekts als helle Bereiche wahrnehmbar, während nicht fluoreszierende Strukturen des Objekts dunkel sind, so dass darin enthaltene Strukturen nicht wahrnehmbar sind.
Hierbei ist es dann wünschenswert, dass auch die nicht fluoreszierenden Bereiche des Objekts im Bild wahrnehmbar sind, um die räumliche Lage der fluoreszierenden Strukturen relativ zu den nicht fluoreszierenden Strukturen besser erfassen zu können. Im Hinblick auf diesen Wunsch schlagt die DE 195 48 913 A1 vor, Transmissionscharakteristiken des Beleuchtungslichtfilters und des Beobachtungslichtfilters derart aufeinander abzustimmen, dass diese in einem Wellenlängenbereich mit höchstens 50 nm Breite spektral überlappen, so dass das Beobachtungslichtfilter einen kleinen Teil des Lichts passieren lässt, welches auch das Beleuchtungslichtfilter passieren lässt. Hierdurch sind über das Beobachtungslichtfilter sowohl die fluoreszierenden Strukturen des Objekts, welches das Fluoreszenzlicht emittiert, sichtbar, als auch nicht fluoreszierende Strukturen, welche das Licht aus dem 50 nm breiten Wellenlängenbereich reflektieren.
Es hat sich gezeigt, dass auch bei einer derartigen Abstimmung des Beleuchtungslichtfilters auf das Beobachtungslichtfilter nicht fluoreszierende Bereiche eines Objekts ungenügend wahrnehmbar sind.
Entsprechend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Filtersatz, ein Fluoreszenzbeobachtungssystem und ein Verfahren zur Durchführung einer Fluoreszenzbeobachtung vorzuschlagen, welche eine bessere Wahrnehmbarkeit von nicht fluoreszierenden Bereichen eines Objekts ermöglichen.
Gemäß Ausführungsformen der Erfindung weist ein Beleuchtungslichtfilter eine Transmissionscharakteristik in Abhängigkeit von der Wellenlange des Lichts auf, welche eine Summe aus einer ersten Teilcharakteristik und einer zweiten Teilcharakteristik ist, wobei die erste Teilcharakteristik bei Wellenlängen unterhalb einer Grenzwellenlänge wenigstens einen ersten Wellenlängenbereich aufweist, innerhalb dessen die Transmission Werte aufweist, die größer sind als ein erster Wert, und wobei die zweite Teilcharakteristik bei Wellenlängen oberhalb der Grenzwellenlänge wenigstens einen zweiten Wellenlängenbereich aufweist, innerhalb dessen die Transmission Werte aufweist, die kleiner sind als ein zweiter Wert und größer als ein dritter Wert, wobei die Transmission des Beleuchtungslichtfilters zwischen dem ersten Wellenlängenbereich und dem zweiten Wellenlängenbereich Werte aufweist, die kleiner sind als ein vierter Wert.
Die Grenzwellenlänge ist eine in Abhängigkeit von einem ausgenutzten Fluoreszenzvorgang bestimmte Wellenlänge, welche zur Anregung des Fluoreszenzvorgangs eingesetzte Wellenlängen von zum Nachweis des Fluoreszenzvorgangs eingesetzten wellenlängen trennt. In Ausführungsformen der Erfindung wird die Grenzwellenlänge derart gewählt, dass sie größer ist als ein Maximum des Anregungsspektrums des verwendeten Fluoreszenzvorgangs und kleiner als ein Maximum des Emissionsspektrums des verwendeten Fluoreszenzvorgangs. Hiervon kann allerdings auch abgewichen werden, uns es kann die Grenzwellenlänge kleiner gewählt werden als das Maximum des Anregungsspektrums oder größer als das Maximum des Emissionsspektrums, da Anregungs- und Emissionsspektren in Fluoreszenzvorgängen häufig weit überlappen.
Die erste Teilcharakteristik der Transmissionscharakteristik des Beleuchtungslichtfilters hat die Aufgabe, dem zu untersuchenden Objekt Fluoreszenzanregungslicht zuzuführen. Deshalb weist die erste Teilcharakteristik in dem ersten Wellenlängenbereich unterhalb der Grenzwellenlänge Werte der Transmission auf, die größer sind als der erste Wert, wobei dieser bei der Auslegung des Filters möglichst groß gewählt ist und beispielsweise Werte aufweist, die größer sind als 0,75 oder 0,9. Ein Wert von 1,0 kann hier das Ziel einer Optimierung sein, jedoch kann dieser Wert in der Praxis nur näherungsweise erreicht werden.
Die zweite Teilcharakteristik der Transmissionscharakteristik des Beleuchtungslichtfilters dient dazu, dem Objekt eine gewisse Menge an Licht zuzuführen, welches nicht der Anregung der Fluoreszenz dient sondern zur Sichtbarmachung von nicht fluoreszierenden Strukturen des Objekts dient. Da dieses Licht Wellenlängen oberhalb der Grenzwellenlänge aufweist, kann dieses, wenn es vom Objekt reflektiert wird, das Beobachtungslichtfilter passieren und wahrgenommen werden, so dass über dieses Licht nicht fluoreszierende Strukturen des Objekts wahrgenommen werden können.
Da von einem fluoreszierenden Objekt erzeugtes Fluoreszenzlicht meist eine geringe Intensität aufweist, ist es wünschenswert, dass eine Intensität, mit welcher nicht fluoreszierende Bereiche des Objekts in einem Fluoreszenzbild wahrgenommen werden können, nicht wesentlich größer ist, als die Intensität, mit der die fluoreszierenden Bereiche wahrgenommen werden, da diese ansonsten aufgrund einer Überstrahlung durch die nicht fluoreszierenden Bereiche nur schlecht wahrgenommen werden können. Deshalb wird die Menge an Licht, die dem Objekt über die zweite Teilcharakteristik zugeführt wird, dadurch beschränkt, dass die Transmission des Beleuchtungslichtfilters in dem zweiten Wellenlängenbereich kleiner ist als der zweite Wert und größer als der dritte Wert. Hierbei ist der zweite Wert kleiner als der erste Wert, so dass die maximale Transmission in dem zweiten Wellenlängenbereich signifikant kleiner ist als die maximale Transmission in dem ersten Wellenlängenbereich. Die maximale Transmission in dem zweiten Wellenlängenbereich ist allerdings größer als der dritte Wert, welcher eine signifikante Transmission repräsentiert und nicht eine Transmission repräsentiert, welche sehr gering ist und in Bereichen der Transmissionscharakteristik des Filters erreicht wird, in welchen möglichst kein Licht transmittiert werden soll. Solche Werte der Transmission sind z. B. zwischen dem ersten Wellenlängenbereich und dem zweiten Wellenlängenbereich erfüllt, wo die Transmission kleiner ist als der vierte Wert, welcher eine Transmission des Filters derart repräsentiert, dass dort möglichst kein Licht das Filter passieren soll.
Somit hat das Beleuchtungslichtfilter zusammengefasst folgende Eigenschaften: Es wird von Licht aus mehreren voneinander getrennten Wellenlängenbereichen signifikant durchsetzt, wobei wenigstens eine der mehreren Wellenlängenbereiche unterhalb der Grenzwellenlänge angeordnet ist und eine große Lichtmenge passieren lässt, während wenigstens einer der mehreren Wellenlängenbereicht oberhalb der Grenzwellenlänge angeordnet ist und Licht in einer vergleichsweise geringeren aber dennoch signifikanten Menge passieren lässt.
Gemäß Ausführungsformen kann vorgesehen sein, dass der erste Wert gleich 0,50 ist, oder/und der zweite Wert ist gleich 0,01 ist, der dritte Wert gleich 0,0005 ist, oder/und der vierte Wert gleich 0,0002 ist.
Das Beobachtungslichtfilter kann eine Transmissionscharakteristik aufweisen, welche eine Summe aus einer dritten Teilcharakteristik und einer vierten Teilcharakteristik ist. Allerdings ist die vierte Teilcharakteristik optional, so dass die Transmissionscharakteristik des Beobachtungslichtfilters insgesamt durch eine Charakteristik bestimmt ist, welche nachfolgend als die dritte Teilcharakteristik beschrieben wird.
Die dritte Teilcharakteristik weist bei Wellenlängen oberhalb der Grenzwellenlänge wenigstens einen Wellenlängenbereich auf, innerhalb dessen die Transmission Werte aufweist, die größer sind als der erste Wert. Die dritte Teilcharakteristik dient dazu, sowohl das Fluoreszenzlicht als auch Licht passieren zu lassen, welches zur Wahrnehmung von nicht fluoreszierenden Bereichen dient und beispielsweise aufgrund der zweiten Teilcharakteristik des Beleuchtungslichtfilters hin zu dem Objekt gelangen konnte. Aufgrund der üblicherweise geringen Intensitäten von Fluoreszenzlicht weisen maximale Werte der Transmission in dem dritten Wellenlängenbereich möglichst große Werte auf, d. h. Werte, die größer sind als der vorangehend beschriebene erste Wert. Hierdurch wird erreicht, dass sowohl fluoreszierende Strukturen des Objekts als auch nicht fluoreszierende Strukturen des Objekts wahrnehmbar sind. Dies wird dadurch erreicht, dass eine signifikante Menge an Licht mit solchen Wellenlängen, dass es nicht unbedingt der Fluoreszenzanregung dient, dem Objekt zugeführt wird und zusammen mit dem Fluoreszenzlicht durch das Beobachtungslichtfilter geführt wird. Diese Eigenschaft wird insbesondere durch die beiden folgenden Formeln repräsentiert:
wobei:

λ: die Wellenlange bezeichnet,
T₁(λ): die erste Teilcharakteristik ist,
T₂(λ): die zweite Teilcharakteristik ist,
T₃(λ): die dritte Teilcharakteristik ist,
T_L(λ) = T₁(λ) + T₂(λ): die Transmissionscharakteristik des Beleuchtungslichtfilters ist,
T_O(λ): die Transmissionscharakteristik des Beobachtungslichtfilters ist, und
A₁, A₂: Zahlen zwischen 0 und 1 sind.

Die Formel (1) drückt aus, dass ein spektraler Überlapp zwischen der ersten Teilcharakteristik des Beleuchtungslichtfilters zur Zuführung des Fluoreszenzanregungslichts zum Objekt und der dritten Teilcharakteristik des Beobachtungslichtfilters zum Durchlass des Fluoreszenzlichts einen gewissen Wert A₁ aufweisen kann.
Die Formel (2) drückt aus, dass eine signifikante Menge von Licht, welches nicht Fluoreszenzlicht ist und somit zur Beobachtung nicht fluoreszierender Bereiche des Objekts dienen kann, die Kombination aus dem Beleuchtungslichtfilter und dem Beobachtungslichtfilter passieren kann.
Gemäß Ausführungsformen kann vorgesehen sein, dass A₂ gleich 0,1 ist, oder A₂ gleich 0,05 ist, oder A₂ gleich 0,01 ist, oder A₂ gleich 0,005 ist.
In den Ausführungsformen, in welchen die Transmissionscharakteristik des Beobachtungslichtfilters die Summe aus der dritten Teilcharakteristik und der vierten Teilcharakteristik ist, weist die vierte Teilcharakteristik unterhalb der Grenzwellenlänge wenigstens einen vierten Wellenlängenbereich auf, innerhalb dessen die Transmission Werte aufweist, die kleiner sind als der zweite Wert und größer sind als der dritte Wert. Die vierte Teilcharakteristik dient dazu, Licht, welches nicht Fluoreszenzlicht ist und damit zur Wahrnehmung von nicht fluoreszierenden Objekten dienen kann, durch das Beobachtungslichtfilter passieren zu lassen. Da dieses Licht die Fluoreszenzen nicht überstrahlen soll, ist die Lichtmenge, die aufgrund der vierten Teilcharakteristik das Beobachtungslichtfilter passieren kann, dadurch beschränkt, dass Maximalwerte der Transmission in dem vierten Wellenlängenbereich kleiner sind als der zweite Wert, welcher signifikant kleiner ist als der erste Wert, welcher im Hinblick auf eine maximale Transmission optimierte Transmissionen repräsentieren kann. Andererseits soll die unterhalb der Grenzwellenlänge von dem Beobachtungslichtfilter durchgelassene Menge signifikant sein, weshalb der Maximalwert der Transmission in dem vierten Wellenlängenbereich größer als der dritte Wert ist, welcher signifikant größer ist als der vierte Wert, welcher Transmissionen beschreibt, die einen Durchtritt von Licht im Wesentlichen blockieren sollen.
Bei dieser Auslegung steht zur Beobachtung von nicht fluoreszierenden Bereichen des Objekts Licht aus wenigstens zwei verschiedenen Wellenlängenbereichen bereit, nämlich einmal das Licht, welches nicht Fluoreszenzlicht ist und dem Objekt aufgrund der zweiten Teilcharakteristik des Beleuchtungslichtfilters zugeführt und von dem Beobachtungslichtfilter aufgrund der dritten Teilcharakteristik hindurchgelassen wird, und ferner das Licht, welches dem Objekt aufgrund der ersten Teilcharakteristik des Beleuchtungslichtfilters zugeführt wird und von dem Beobachtungslichtfilter aufgrund der vierten Teilcharakteristik durchgelassen wird. Diese beiden Wellenlängenbereiche zur Beobachtung nicht fluoreszierender Bereiche des Objekts erzielen aufgrund ihres spektralen Abstands den Vorteil, dass die nicht fluoreszierenden Bereiche nicht lediglich einfarbig erscheinen. Es können nicht fluoreszierende Bereiche vielmehr in mehreren spektralen Bereichen wahrgenommen werden, was im Vergleich zu der einfarbigen Wahrnehmung zu einer verbesserten Erkennung von unterschiedlichen Strukturen in den nicht fluoreszierenden Bereichen des Objekts führt.
Hierbei ist es möglich, dass die zweite Teilcharakteristik des Beleuchtungslichtfilters und die vierte Teilcharakteristik des Beobachtungslichtfilters jeweils den Durchtritt von Licht in mehreren voneinander getrennten spektralen Bereichen erlauben. Diese spektralen Bereiche können so gewühlt werden, dass das dann zur Beobachtung von nicht fluoreszierenden Bereichen zur Verfügung stehende Licht aus mehreren spektralen Bereichen stammt, die derart gewählt sein können, dass sich dieses Licht zu annähernd weißem Licht mischt. Dadurch kann eine nicht fluoreszierende weiße Fläche auch durch das System aus Beleuchtungslichtfilter und Beobachtungslichtfilter hindurch in etwa als weiße Fläche wahrgenommen werden.
Gemäß Ausführungsformen der Erfindung weißt ein Filtersatz ein Beleuchtungslichtfilter und ein Beobachtungslichtfilter auf, wobei gilt: eine Transmissionscharakteristik des Beleuchtungslichtfilters weist bei Wellenlängen unterhalb einer Grenzwellenlänge wenigstens einen Wellenlängenbereich auf, innerhalb dessen die Transmission Werte aufweist, die größer sind als ein erster Wert, und sie weist oberhalb der Grenzwellenlänge wenigstens einen Wellenlängenbereich auf, innerhalb dessen die Transmission Werte aufweist, die kleiner sind als ein dritter Wert; eine Transmissionscharakteristik des Beobachtungslichtfilters weist bei Wellenlängen oberhalb der Grenzwellenlänge wenigstens einen Wellenlängenbereich auf, innerhalb dessen die Transmission Werte aufweist, die größer sind als der erste Wert, und sie weist unterhalb der Grenzwellenlänge wenigstens einen Wellenlängenbereich auf, innerhalb dessen die Transmission Werte aufweist, die kleiner sind als der dritte Wert. Hierbei soll weiter gelten:

|W → – R →| ≤ 0,2; (4) wobei:

λ: die Wellenlange bezeichnet,
T_L(λ): die Transmissionscharakteristik des Beleuchtungslichtfilters ist,
T_O(λ): die Transmissionscharakteristik des Beobachtungslichtfilters ist,
A₁, A₂: Zahlen zwischen 0 und 1 sind,
r →: Koordinaten im Farbraum des CIE(1931)-Farbsystems ist,
S: die Spektralfarblinie im Farbraum des CIE(1931)-Farbsystems ist, und
W →: der Weißpunkt im Farbraum des CIE(1931)-Farbsystems ist.

Die Formel (2) drückt, wie vorangehend bereits erläutert, aus, dass eine signifikante Menge an Licht, welches nicht Fluoreszenzlicht ist und der Beobachtung von nicht fluoreszierenden Bereichen eines Objekts dienen kann, durch die Kombination aus Beleuchtungslichtfilter und Beobachtungslichtfilter hindurch treten kann.
Die Formel (3) drückt aus, dass das durch die Kombination aus Beleuchtungslichtfilter uns Beobachtungslichtfilter hindurchtretende Licht, welches nicht Fluoreszenzlicht ist, verschiedenen spektralen Bereichen angehört und hinsichtlich der spektralen Intensitäten so abgestimmt ist, dass es sich zu in etwa weißem Licht mischt.
Zur Definition dieser Eigenschaften wird auf das CIE-Normfarbsystem von 1931 Bezug genommen. In dessen Normfarbtafel ist der Rotanteil eines Lichts durch die Koordinate x und der Grünanteil von Licht durch die Koordinate y repräsentiert, wobei für einen Blauanteil z des Lichts x + y + z = 1 gilt. Eine als Spektralfarblinie bezeichnete hufeisenförmige Linie in der CIE-Normfarbtafel repräsentiert die reinen Spektralfarben. Der Weißpunkt hat die Koordinaten x = 1/3, y = 1/3.
Die Integrale der Formel (3) werden entlang der Linie S berechnet, welche die Spektralfarblinie des CIE(1931)-Farbsystems ist. Die Formel (3) repräsentiert eine Schwerpunktberechnung für Lichtintensitäten auf der Spektralfarblinie, wobei eine Wichtung mit dem Produkt T_L·T_O, also der Transmission durch die Kombination aus Beleuchtungslichtfilter und Beobachtungslichtfilter, erfolgt. Das Ergebnis der Schwerpunktsberechnung ist der Vektor R → im CIE(1931)-Farbraum.
Formel (4) besagt, dass ein Abstand zwischen dem Ergebnis R → der Schwerpunktberechnung und dem Weißpunkt W → im Farbraum des CIE(1931)-Farbsystems kleiner als ein vorbestimmter Wert ist und somit der weißen Farbe nahe kommt.
Gemäß weiterer Ausführungsformen sind die oben beschriebenen Filtersätze in ein Fluoreszenzbeobachtungssystem integriert, welches eine Lichtquelle zur Beleuchtung des Objekts umfasst. Hierbei können die Transmissionscharakteristiken der Filter so angepasst werden, dass sie von der Lichtquelle bereitgestellten Spektrum Rechnung tragen. Beispielsweise kann dies dadurch erfolgen, dass in obigen Formeln jeweils das Produkt T_L·T_O ersetzt wird durch ein Produkt I_Q·T_L·T_O, wobei I_Q die spektrale Intensitätsverteilung der Lichtquelle repräsentiert.
Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert. Hierbei zeigt:
1 ein Fluoreszenzbeobachtungssystem gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
2a bis 2d Graphen zur Erläuterung eines Filtersatzes zur Fluoreszenzbeobachtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; und
3 eine Darstellung des Farbraums des CIE(1931)-Farbsystems, in welche eine Eigenschaft des anhand der 2a bis 2d erläuterten Filtersatzes eingetragen sind.
Eine Ausführungsform eines Fluoreszenzbeobachtungssystems wird nachfolgend anhand eines Operationsmikroskops erläutert. Allerdings sind Ausführungsformen des Fluoreszenzbeobachtungssystems nicht auf solche Operationsmikroskope beschränkt, sondern umfassen vielmehr jegliche Fluoreszenzbeobachtungssysteme, bei welchen auf ein Objekt gerichtetes Beleuchtungslicht mit einem Beleuchtungslichtfilter gefiltert und von dem Objekt ausgehendes Licht mit einem Beobachtungslichtfilter gefiltert wird.
Unter Bezugnahme auf 1 umfasst das Fluoreszenzbeobachtungssystem bzw. Mikroskop 1 eine Mikroskopieoptik 3 mit einem Objektiv 5 mit einer optischen Achse 7. In einer Objektebene des Objektivs 5 ist ein zu untersuchendes Objekt 9 angeordnet. Von dem Objekt 9 ausgehendes Licht wird von dem Objektiv 5 in ein bildseitiges Strahlenbündel 11 überführt, in welchem zwei mit Abstand von der optischen Achse 7 angeordnete Zoomsysteme 12, 13 angeordnet sind und aus dem Strahlenbündel 11 jeweils ein Teilstrahlenbündel 14 bzw. 15 herausgreifen und über in 1 nicht dargestellten Umlenkprismen Okularen 16 und 17 zuführen, in welche ein Betrachter mit seinem linken Auge 18 bzw. seinem rechten Auge 19 Einblick nimmt, um eine vergrößerte Darstellung des Objekts 9 als Bild wahrzunehmen.
In dem Teilstrahlenbündel 15 kann ein teildurchlässiger Spiegel 21 angeordnet sein, um einen Teil des Lichts als Strahl 23 auszukoppeln, welcher einem Kamerasystem 24 zugeführt wird. Das Kamerasystem 24 kann eine Kamera oder mehrere Kameras umfassen. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst das Kamerasystem 24 eine Kamera 32, welcher Licht des Strahls 23, welches einen teildurchlässigen Spiegel 25 durchsetzt, über eine Kameraadapteroptik 31 zugeführt wird, und eine Kamera 55, welcher Licht des Strahls 23, das an dem teildurchlässigen Spiegel 25 reflektiert wird, über einen Filter 57 und eine Kameraadapteroptik 53 zugeführt wird. Das Filter 57 kann ein Fluoreszenzlichtfilter sein, welches lediglich Fluoreszenzlicht eines in dem Objekt 9 enthaltenen Fluoreszenzfarbstoffs durchtreten lässt, sein. Somit kann die Kamera 32 ein Normallichtbild des Objekts 9 detektieren, während die Kamera 55 ein Fluoreszenzlichtbild des Objekts 9 detektieren kann. Bilder der Kameras 32 und 55 werden über Datenverbindungen 33 bzw. 65 an eine Steuerung 35 übertragen und können in dieser in einem Speicher 95 gespeichert werden.
Auf ähnliche Weise kann in dem anderen Teilstrahlenbündel 14 ein teildurchlässiger Spiegel 37 angeordnet sein, über welchen ein Teilstrahl 39 ausgekoppelt wird, der über eine Kameraadapteroptik 41 einer Kamera 43 zugeführt wird, welche ebenfalls ein Normallichtbild detektieren kann, wobei deren detektierte Bilder über ein Datenverbindung 45 an die Steuerung 35 übertragen werden.
An die Steuerung 35 ist über eine Datenverbindung 67 ein Display 69 angeschlossen, dessen dargestelltes Bild über eine Projektionsoptik 70 und einen in dem Teilstrahlenbündel 15 angeordneten weiteren teildurchlässigen Spiegel 68 in den Strahlengang zu dem Okular 17 eingekoppelt wird, so dass der Betrachter mit seinem Auge 19 sowohl das auf dem Display 69 dargestellte Bild als auch das Bild des Objekts direkt wahrnehmen kann. Somit können von der Steuerung 35 beispielsweise Daten in das Okular 17 eingeblendet werden oder Bilder des Objekts, welche durch die Kameras 32, 55 und 43 detektiert oder durch Analyse der detektierten Bilder generiert werden können.
Die durch die Kameras detektierten Bilder können von der Steuerung 35 auch an ein kopfgetragenen Betrachtungsgerät 49, welches auch als head mounted display bezeichnet wird, ausgegeben werden, wozu das Gerät 49 zwei Displays 51, 52 für das rechte bzw. linke Auge des Betrachters umfasst.
Das Mikroskop 1 umfasst ferner ein Beleuchtungssystem 63 zum Erzeugen eines auf das Objekt 9 gerichteten Beleuchtungslichtstrahls 81. Hierzu umfasst das Beleuchtungssystem 63 eine breitbandige Lichtquelle, wie beispielsweise eine Halogenlampe oder eine Xenonlampe 71, einen Reflektor 72 und einen Kollimator 73, um einen kollimierten Lichtstrahl 74 zu erzeugen, welcher mittels einer oder mehrerer Linsen 75 auf ein Eintrittsende 76 eines Glasfaserbündels 77 gerichtet sein kann, um von der Lampe 71 emittiertes Licht in das Glasfaserbündel 77 einzukoppeln. Durch das Glasfaserbündel 77 wird das Licht in die Nähe des Objekts 9 transportiert, tritt dort an einem Austrittsende 78 des Glasfaserbündels 77 aus und wird dann durch eine Kollimationsoptik 79 zu dem auf das Objekt 9 gerichteten Beleuchtungslichtstrahl 81 kollimiert.
Das Beleuchtungssystem 63 umfasst ferner eine Filterplatte 83, welche ein Beleuchtungslichtfilter 84 zur Fluoreszenzbeobachtung und ein Beleuchtungslichtfilter 85 zur Normallichtbeobachtung aufweist. Ein von der Steuerung 35 kontrollierter Antrieb 87 ist vorgesehen, um wahlweise das Beleuchtungslichtfilter 84 zur Fluoreszenzlichtbeobachtung und das Beleuchtungslichtfilter 85 zur Normallichtbeobachtung in dem Strahl 74 anzuordnen, wie dies durch den Pfeil 88 angedeutet ist. Das Beleuchtungslichtfilter 84 zur Fluoreszenzbeobachtung wird dann in dem Strahl 74 angeordnet, wenn in dem Objekt 9 eine Fluoreszenz angeregt und beobachtet werden soll, während das Beleuchtungslichtfilter 85 zur Normallichtbeobachtung in dem Strahl 74 angeordnet wird, wenn das Objekt 9 unter Belichtung mit normalem Licht, wie beispielsweise Weißlicht, beobachtet werden soll. Das Beleuchtungslichtfilter 85 kann hierbei beispielsweise so ausgebildet sein, dass es von der Lampe 71 erzeugtes infrarotes Licht oder dem infraroten Licht nahes langwelliges Licht nicht passieren lässt, um eine unnötige Erwärmung des Objekts 9 zu vermeiden, und Licht kürzerer Wellenlangen passieren lässt.
Die wahlweise Anordnung der beiden Beleuchtungslichtfilter 84 und 85 in dem Strahl 74 kann von dem Betrachter über ein an die Steuerung 35 angeschlossenes Eingabegerät, wie beispielsweise einen Taster 79, kontrolliert werden.
In dem Strahlengang des Teilstrahlenbündels 15 bzw. 14 ist jeweils ein Beobachtungslichtfilter 91 für Fluoreszenzbeobachtung angeordnet, wobei ein ebenfalls von der Steuerung 35 kontrollierter Antrieb 93 vorgesehen ist, um die Beobachtungslichtfilter 91 aus den Teilstrahlenbündeln 14 bzw. 15 zu entfernen, wie dies durch den Pfeil 94 angedeutet ist.
Die Beobachtungslichtfilter 91 werden dann in den Strahlengängen 14, 15 angeordnet, wenn das Beleuchtungslichtfilter 84 für Fluoreszenzbeobachtung in dem Strahl 74 angeordnet ist, und sie werden aus den Strahlengängen 14, 15 entfernt, wenn das Beobachtungslichtfilter 85 für Normallichtbeobachtung in dem Strahl 74 angeordnet ist. Hierzu kann der Antrieb 93 zusammen mit dem Antrieb 87 von der Steuerung 35 nach Betätigung des Eingabegeräts 97 durch den Betrachter angesteuert werden.
In dem dargestellten Beispiel werden das Beleuchtungslichtfilter 84 für Fluoreszenzbeobachtung und die Beobachtungslichtfilter 91 für Fluoreszenzbildbeobachtung durch Antriebe unter Kontrolle einer Steuerung in die Strahlgänge eingeführt und aus diesen entfernt. Es ist jedoch ebenfalls möglich, dass die Filter in Filterhaltern vorgesehen sind, welche vom Betrachter direkt mit der Hand betätigt werden, um diese in die Strahlengänge einzuführen bzw. sie aus diesen zu entfernen. Das Beleuchtungslichtfilter und das Beobachtungslichtfilter für Fluoreszenzbeobachtung weisen jeweils Transmissionscharakteristiken auf, welche auf einen Fluoreszenzfarbstoff, dessen Fluoreszenz untersucht werden soll, abgestimmt sind. Es ist eine Vielzahl von Fluoreszenzfarbstoffen bekannt, für welche jeweils Filtersätze mit einem Beleuchtungslichtfilter und einem Beobachtungslichtfilter erstellt werden können, welche weiter unten im Detail beschrieben werden. Die im Zusammenhang mit diesen Filtersätzen einsetzbaren Fluoreszenzfarbstoffe sind lediglich dahingehend beschränkt, dass deren Fluoreszenzlicht Wellenlängen des sichtbaren Lichts enthalten müssen, damit Strukturen des den Fluoreszenzfarbstoff enthaltenden Objekts 9 mit dem Auge wahrnehmbar sind. Eigenschaften der Filtersätze werden nachfolgend anhand eines beispielhaften Filtersatzes erläutert, dessen Beleuchtungslichtfilter und Beobachtungslichtfilter im Hinblick auf eine Beobachtung der Fluoreszenz des Fluoreszenzfarbstoffs Fluorescein ausgelegt sind. Hierzu wird auf die 2a bis 2d Bezug genommen.
2a zeigt einen Graphen 101 des Anregungsspektrums von Fluorescein und einen Graphen 103 des Emissionsspektrums von Fluorescein, jeweils in normierter Darstellung. Das Maximum des Anregungsspektrums 101 liegt bei etwa 485 nm, und das Maximum des Emissionsspektrums 103 liegt bei etwa 514 nm, wobei die Kurven des Absorptionsspektrums 101 und Emissionsspektrums 103 überlappen.
2b zeigt einen Graphen einer Transmissionscharakteristik 105 des Beleuchtungslichtfilters in logarithmischem Maßstab der Ordinate und in einem Wellenlängenbereich von 380 nm bis 780 nm. Dies ist der sichtbare Wellenlängenbereich, der für die Betrachtung der Eigenschaften des Filtersatzes relevant ist. In der 2b ist eine Grenzwellenlänge mit dem Bezugszeichen 107 versehen. Die Grenzwellenlänge 107 ist in dem dargestellten Beispiel so gewählt, dass sie zwischen den Maxima des Anregungsspektrums 101 und des Fluoreszenzspektrums 103 liegt. Dies ist allerdings nicht notwendigerweise der Fall. Die Grenzwellenlänge kann auch so gewählt werden, dass sie kleiner ist als die Wellenlänge des Maximums des Anregungsspektrums 101 oder großer als die Wellenlänge des Maximums des Fluoreszenzspektrums 103, so lange das Anregungsspektrum 101 bzw. das Fluoreszenzspektrum 103 an der Grenzwellenlänge 107 einen Intensitätswert aufweist, der signifikant größer als null ist.
Die Transmissionscharakteristik 105 ist die Summe aus zwei Teilcharakteristiken I und II, die in dem gesamten Bereich von 380 nm bis 780 nm definiert sind. Die Teilcharakteristik I weist bei Wellenlängen unterhalb der Grenzwellenlänge 107 einen Wellenlängenbereich 109 auf, innerhalb dessen die Transmission Werte aufweist, die größer sind als ein Wert L1. Die Teilchencharakteristik I ist dazu vorgesehen, durch das Beleuchtungslichtfilter Fluoreszenzanregungslicht hindurchtreten zu lassen, um die Fluoreszenz des Fluoreszenzfarbstoffes anzuregen. Dies soll möglichst effektiv erfolgen, weshalb die Transmission des Filters in dem Wellenlängenbereich 109 möglichst groß gewählt ist. Der Wert L1 repräsentiert hierbei einen Transmissionswert, der beispielsweise dann erreicht wird, wenn das Filter in dem betreffenden Wellenlängenbereich im Hinblick auf eine möglichst hohe Transmission optimiert ist. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist L1 gleich 0,6.
Die Teilcharakteristik II weist bei Wellenlängen oberhalb der Grenzwellenlänge wenigstens einen zweiten Wellenlängenbereich auf, innerhalb dessen die Transmission Werte aufweist, die kleiner sind als ein Wert L2 und größer als ein Wert L3. Die Teilcharakteristik II hat die Aufgabe, durch das Beleuchtungslichtfilter Licht hindurchtreten zu lassen, welches nicht der Anregung der Fluoreszenz sondern der Beleuchtung des Objekts derart dient, dass dessen nicht fluoreszierende Bereiche wahrnehmbar werden. Da die nicht fluoreszierenden Bereiche die fluoreszierenden Bereiche in der Wahrnehmung nicht überstrahlen sollen und die Fluoreszenz gewöhnlich eine geringe Intensität aufweist, wird das Beleuchtungslicht aufgrund der Teilcharakteristik II mit vergleichsweise geringer Intensität von dem Beleuchtungslichtfilter hindurch gelassen. Deshalb ist das Maximum der Teilcharakteristik II kleiner als der Wert L2, welcher wiederum kleiner ist als der Wert L1, welcher in Wellenlangenbereichen überschritten wird, in denen eine möglichst hohe Transmission gewünscht ist. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Wert L2 gleich 0,1. Die durch die Teilcharakteristik II bereitgestellte Transmission ist allerdings größer als der Wert L2, welcher wiederum signifikant größer ist als ein Wert L4, der in Wellenlängenbereichen unterschritten wird, in welchen das Beleuchtungslichtfilter das Beleuchtungslicht im Wesentlichen blockieren soll. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Wert L3 gleich 0,0002, und der Wert L4 ist gleich 0,00005.
Eine Transmissionscharakteristik 113 des Beobachtungslichtfilters ist in 2c dargestellt. Die Transmissionscharakteristik 113 ist wiederum die Summe aus zwei Teilcharakteristiken III und IV. Die Teilcharakteristik III weist bei Wellenlängen oberhalb der Grenzwellenlänge 107 wenigstens einen Wellenlängenbereich 115 auf, innerhalb dessen die Transmission Werte aufweist, die größer sind als der Wert L1. Die Teilcharakteristik III hat die Aufgabe, sowohl Fluoreszenzlicht als auch solches Beleuchtungslicht durch das Beobachtungslichtfilter hindurch treten zu lassen, welches aufgrund der Teilcharakteristik II des Beleuchtungslichtfilters zu dem Objekt hin gelangt ist. Deshalb können zum einen fluoreszierende Bereiche wahrgenommen werden, da das Fluoreszenzlicht das Beobachtungslichtfilter aufgrund der Teilcharakteristik III durchsetzen kann, und es können auch nicht fluoreszierende Bereiche des Objekts wahrgenommen werden, da das aufgrund der Teilcharakteristik II zu dem Objekt gelangte Licht, welches kein Fluoreszenzanregungslicht ist, das Beobachtungslichtfilter durchsetzen kann.
Die Teilcharakteristik IV weist bei Wellenlängen unterhalb der Grenzwellenlänge 107 wenigstens einen Wellenlängenbereich 117 auf, innerhalb dessen die Transmission Werte aufweist, die kleiner sind als der Wert L2 und größer als der Wert L3. Die Teilcharakteristik IV hat die Aufgabe, Licht, welches aufgrund der Teilcharakteristik I des Beleuchtungslichtfilters zu dem Objekt gelangt und an diesem reflektiert oder von diesem gestreut wird, durch das Beobachtungslichtfilter hindurchtreten zu lassen, um nicht fluoreszierende Bereiche des Objekts sichtbar zu machen. Ähnlich wie die Teilcharakteristik II des Beleuchtungslichtfilters weist auch die Teilcharakteristik IV des Beobachtungslichtfilters zur Vermeidung einer Überstrahlung der fluoreszierenden Bereiche durch die nicht fluoreszierenden Bereiche maximale Intensitäten auf, welche kleiner sind als der Wert L2 und größer sind als der Wert L3, welcher signifikant größer ist als der Wert L4, welcher in solchen Bereichen der Transmissionscharakteristik 113 unterschritten wird, in welchen der Durchtritt von Licht durch das Beobachtungslichtfilter blockiert werden soll.
2d zeigt das Produkt aus der Transmissionscharakteristik 105 des Beleuchtungslichtfilters und der Transmissionscharakteristik 113 des Beobachtungslichtfilters. Dieses Produkt zeigt in drei Bereichen signifikante Intensitäten, nämlich in dem Wellenlängenbereich 117, in welchem die Teilcharakteristik IV des Beobachtungslichtfilters signifikant transmittiert, in dem Wellenlängenbereich 115, in welchem die Teilcharakteristik II des Beleuchtungslichtfilters signifikant transmittiert und in einem Bereich um die Grenzwellenlänge 107, in welcher die Transmission durch eine Kurve 123 dargestellt ist. Die durch die Kurve 123 repräsentierte Transmission entsteht durch die spektrale Überlagerung einer Flanke 125 der Transmissionscharakteristik I und einer Flanke 127 der Transmissionscharakteristik III des Beobachtungslichtfilters. Die Flanken 125 und 127 können gezielt bereitgestellt sein, um Licht für die Beobachtung von nicht fluoreszierenden Bereichen des Objekts bereitzustellen, oder sie können in der Praxis dadurch entstehen, weil beliebig steile Flanken der Transmissionscharakteristiken aus technischen Gründen, die in der Herstellung der Filter liegen, nicht bereitgestellt werden können.
Die Intensität des Lichts, welches aufgrund des Überlapps der Flanken 125 und 127 durch den Filtersatz hindurch tritt, beträgt
und ist null, wenn kein Überlapp vorhanden ist oder kleiner als der Wert A₁, wenn ein Überlapp vorhanden ist.
Die Intensität des Lichts, welches aufgrund der Teilcharakteristik IV in dem Wellenlängenbereich 117 durch den Filtersatz hindurch tritt, wird durch die Formel
beschrieben und ist größer als A₁ und kleiner als 0,5 A₂. Ähnlich wird die Intensität, die aufgrund der Teilcharakteristik II durch den Filtersatz hindurch treten kann, durch die Formel
beschrieben, wobei diese Intensität wiederum größer als die durch den Überlapp 123 tretende Intensität und kleiner als 0,5 A₂ ist.
Aus 2 ist ersichtlich, dass Licht aus wenigstens zwei verschiedenen Wellenlängenbereichen signifikant zur Wahrnehmung der nicht fluoreszierenden Bereiche des Objekts beiträgt. Dies hat den Vorteil, dass die nicht fluoreszierenden Bereiche des Objekts nicht einfarbig erscheinen und im Idealfall nicht fluoreszierende weiße Bereiche des Objekts nahezu weiß erscheinen.
Durch die Breiten und die Größe der Werte der Teilcharakteristik II in dem Wellenlängenbereich 111 und der Teilcharakteristik IV in dem Wellenlängenbereich 117 kann eingestellt werden, wie viel Licht in welchen Wellenlängenbereichen zur Beobachtung von nicht fluoreszierenden Bereichen des Objekts zur Verfügung steht. In der Darstellung der 2d steht aufgrund der Teilcharakteristik IV in dem Wellenlängenbereich von 485 nm bis 505 nm Licht mit einer größeren spektralen Leistungsdichte zur Verfügung als in dem vergleichsweise breiteren Wellenlängenbereich von 620 nm bis 700 nm aufgrund der Teilcharakteristik II. Diese spektrale Verteilung der zur Sichtbarmachung nicht fluoreszierender Bereiche des Objekts zur Verfügung stehenden Strahlung ist so gewählt, dass eine nicht fluoreszierende weiße Fläche des Objekts beim Betrachter möglichst einen weißen Farbeindruck hervorruft. Dies wird nachfolgend unter Bezugnahme auf 3 erläutert.
3 ist eine Darstellung der CIE-Normfarbtafel von 1931, in welcher die Spektralfarblinie mit dem Bezugszeichen S und der Weißpunkt mit dem Bezugszeichen W kenntlich gemacht sind. Ein Rechteck IV in 3 markiert den Bereich auf der Spektralfarblinie S, in dem die Transmission der Teilcharakteristik IV des Beobachtungslichtfilters Werte größer L3 aufweist, während ein Rechteck II den Bereich auf der Spektralfarblinie S markiert, in dem die Teilcharakteristik II des Beleuchtungslichtfilters Werte größer L3 aufweist. In den Bereichen II und IV der Spektralfarblinie wird also bei der dargestellten Ausführungsform Licht zur Beobachtung nicht fluoreszierender Bereiche bereitgestellt. Ein Schwerpunkt des Bereichs IV ist in 3 mit dem Bezugszeichen 131 bezeichnet, und ein Schwerpunkt des Bereichs II ist in 3 mit dem Bezugszeichen 133 bezeichnet. Die Schwerpunkte und Gewichte der Bereiche IV und II sind so gewählt, dass sich deren Licht derart addiert, dass das dabei entstehende Mischungslicht nahe dem Weißpunkt W liegt. Diese Mischung von Licht ist in 3 durch Pfeile 135 dargestellt.
Diese Eigenschaften der Transmissionscharakteristiken des Beleuchtungslichtfilters und des Beobachtungslichtfilters werden durch die nachfolgenden Formeln (3) und (4) repräsentiert:
|W → – R →| ≤ 0,2; (4) wobei:

Das Integral im Zäher der Formel (3) wird entlang der Spektralfarblinie S berechnet. Aufgrund des Terms r →·dr erfolgt die Berechnung eines Schwerpunkts in den Koordinaten des Farbraums mit der Wichtung T_L(r →)·T_O(r →). Das Integral im Nenner der Formel (3) wird ebenfalls entlang der Spektralfarblinie S berechnet und dient zur Normierung derart, dass der Wert R → den Schwerpunkt der Funktion T_L(r →)·T_O(r →) entlang der Spektralfarblinie S ergibt.
Die Formel (4) besagt, dass dieser Schwerpunkt R → von dem Weißpunkt W → in dem Koordinatensystem des CIE(1931)-Farbraums einen Abstand von weniger als 0,2 aufweist. Dies bedeutet, dass das zur Beobachtung von nicht fluoreszierenden Bereichen zur Verfügung stehende Licht ein weißes nicht fluoreszierendes Objekt wenigstens annähernd weiß erscheinen lässt.
Die Auslegung des Filtersatzes so, wie dies anhand der 2a bis 2d erläutert wurde, hat ferner den Vorteil, dass für die Beobachtung von nicht fluoreszierenden Bereichen aufgrund der Teilcharakteristik II auch rotes Licht oberhalb von 620 nm bereitsteht. Dies macht es möglich, dass auch Blut, welches an dem Objekt vorhanden sein kann, in seiner natürlichen Farbe wahrnehmbar ist, ohne die Beobachtung der Fluoreszenz des Fluoreszenzfarbstoffs Fluorescein im grünen Bereich des Spektrums zu sturen.
Im Zusammenhang mit dem Fluoreszenzfarbstoff Fluorescein ist insbesondere vorgesehen, dass die Grenzwellenlänge 107 in einem Bereich von 510 nm bis 540 nm und insbesondere in einem Bereich von 520 nm bis 530 nm liegt, und dass die Wellenlangen des Wellenlängenbereichs 111 in einem Bereich von 600 nm bis 750 nm liegen und die Wellenlängen des Wellenlängenbereichs IV in einem Bereich von 475 nm bis 515 nm liegen.
Für Anwendungen im Zusammenhang mit dem Fluoreszenzfarbstoff Hypericin kann vorgesehen sein, dass die Grenzwellenlänge in einem Bereich von 575 nm bis 610 nm und insbesondere in einem Bereich von 585 nm bis 600 nm liegt und dass die Wellenlängen des Wellenlängenbereichs 111 zwischen 610 nm und 750 nm und die Wellenlangen des Wellenlängenbereichs 117 zwischen 420 nm und 560 nm liegen. Insbesondere kann hier vorgesehen sein, dass der Wellenlängenbereich 117 zwei Teilbereiche umfasst, nämlich einen zwischen 420 nm und 490 nm und einen weiteren zwischen 510 nm und 560 nm.
Im Zusammenhang mit dem Fluoreszenzfarbstoff bzw. Vorläufer des Fluoreszenzfarbstoffes 5-ALA kann vorgesehen sein, dass die Grenzwellenlänge in einem Bereich von 580 nm bis 620 nm liegt und der Wellenlängenbereich 111 zwischen 610 nm und 750 nm liegt und der Wellenbereich 117 zwischen 420 nm und 560 nm liegt, wobei insbesondere der Wellenlängenbereich 117 zwei Teilbereiche umfassen kann, nämlich einen Teilbereich von 420 nm bis 490 nm und einen weiteren Teilbereich zwischen 510 nm und 560 nm.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19548913 A1 [0003]

Claims

Filtersatz umfassend: ein Beleuchtungslichtfilter (84) und ein Beobachtungslichtfilter (91), wobei eine Transmissionscharakteristik (105) des Beleuchtungslichtfilters (84) eine Summe aus einer ersten Teilcharakteristik (I) und einer zweiten Teilcharakteristik (II) ist und eine Transmissionscharakteristik (113) des Beobachtungslichtfilters (91) wenigstens eine dritte Teilcharakteristik (III) umfasst, wobei die Teilcharakteristiken (I, II, III) folgende Eigenschaften aufweisen: die erste Teilcharakteristik (I) weist bei Wellenlängen unterhalb einer Grenzwellenlänge (107) wenigstens einen ersten Wellenlängenbereich (109) auf, innerhalb dessen die Transmission Werte aufweist, die größer sind als ein erster Wert (L1); die zweite Teilcharakteristik (II) weist bei Wellenlängen oberhalb der Grenzwellenlänge (107) wenigstens einen zweiten Wellenlängenbereich (111) auf, innerhalb dessen die Transmission Werte aufweist, die kleiner sind als ein zweiter Wert (L2) und größer als ein dritter Wert (L3), wobei die Transmission des Beleuchtungslichtfilters (84) zwischen dem ersten Wellenlängenbereich (109) und dem zweiten Wellenlängenbereich (111) Werte aufweist, die kleiner sind als ein vierter Wert (L4); die dritte Teilcharakteristik (III) weist bei Wellenlängen oberhalb der Grenzwellenlänge (107) wenigstens einen dritten Wellenlängenbereich (115) auf, innerhalb dessen die Transmission Werte aufweist, die größer sind als der erste Wert (L1); wobei gilt: der vierte Wert (L4) ist kleiner als der dritte Wert (L3), der dritte Wert (L3) ist kleiner als der zweite Wert (L2) und der zweite Wert (L2) ist kleiner als der erste Wert (L1).
Filtersatz nach Anspruch 1, wobei gilt:
wobei: λ die Wellenlänge bezeichnet, T₁(λ) die erste Teilcharakteristik (I) ist, T₂(λ) die zweite Teilcharakteristik (II) ist, T₃(λ) die dritte Teilcharakteristik (III) ist, T_L(λ) = T₁(λ) + T₂(λ) die Transmissionscharakteristik (105) des Beleuchtungslichtfilters (84) ist, T_O(λ) die Transmissionscharakteristik (113) des Beobachtungslichtfilters (91) ist, und A₁, A₂ Zahlen zwischen 0 und 1 sind.
Filtersatz nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Transmissionscharakteristik (113) des Beobachtungslichtfilters (91) eine Summe aus der dritten Teilcharakteristik (III) und einer vierten Teilcharakteristik (IV) ist, welche bei Wellenlängen unterhalb der Grenzwellenlänge (107) wenigstens einen vierten Wellenlängenbereich (117) aufweist, innerhalb dessen die Transmission Werte aufweist, die kleiner sind als der zweite Wert (L2) und größer als der dritte Wert (L3), wobei die Transmission des Beobachtungslichtfilters (91) zwischen dem vierten Wellenlängenbereich (117) und dem dritten Wellenlängenbereich (115) Werte aufweist, die kleiner sind als der vierte Wert (L4).
Filtersatz nach Anspruch 3, wobei gilt:
T₄(λ) die vierte Teilcharakteristik (IV) ist und T_O(λ) = T₃(λ) + T₄(λ) gilt.
Filtersatz nach einem der Ansprüche 1 oder 4, wobei gilt:
wobei r → Koordinaten im Farbraum des CIE(1931)-Farbsystems ist, S die Spektralfarblinie im Farbraum des CIE(1931)-Farbsystems ist, und W → der Weißpunkt im Farbraum des CIE(1931)-Farbsystems ist.
Filtersatz, umfassend: ein Beleuchtungslichtfilter (84) und ein Beobachtungslichtfilter (91), wobei gilt: eine Transmissionscharakteristik (105) des Beleuchtungslichtfilters (84) weist bei wellenlängen unterhalb einer Grenzwellenlänge (107) wenigstens einen Wellenlängenbereich (109) auf, innerhalb dessen die Transmission Werte aufweist, die größer sind als ein erster Wert (L1), und sie weist oberhalb der Grenzwellenlänge (107) wenigstens einen Wellenlängenbereich auf, innerhalb dessen die Transmission Werte aufweist, die kleiner sind als ein vierter Wert (L4); eine Transmissionscharakteristik (113) des Beobachtungslichtfilters (91) weist bei Wellenlängen oberhalb der Grenzwellenlänge (107) wenigstens einen Wellenlängenbereich (115) auf, innerhalb dessen die Transmission Werte aufweist, die größer sind als der erste Wert (L1), und sie weist unterhalb der Grenzwellenlänge (107) wenigstens einen Wellenlängenbereich auf, innerhalb dessen die Transmission Werte aufweist, die kleiner sind als der vierte Wert (L4);

|W → – R →| ≤ 0,2; (4) wobei: λ die Wellenlange bezeichnet, T_L(λ) die Transmissionscharakteristik (105) des Beleuchtungslichtfilters (84) ist, T_O(λ) die Transmissionscharakteristik (113) des Beobachtungslichtfilters (91) ist, A₁, A₂ Zahlen zwischen 0 und 1 sind, r → Koordinaten im Farbraum des CIE(1931)-Farbsystems ist, S die Spektralfarblinie im Farbraum des CIE(1931)-Farbsystems ist, und W → der Weißpunkt im Farbraum des CIE(1931)-Farbsystems ist.
Filtersatz nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei gilt: |W → – R →| ≤ 0,15, insbesondere |W → – R →) ≤ 0,1.
Fluoreszenzbeobachtungssystem, umfassend eine Lichtquelle (71) zur Beleuchtung eines Objekts (9), eine Beobachtungsoptik (3) zur Abbildung des Objekts (9) und einen Filtersatz nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Beleuchtungsfilter (84) in einem Beleuchtungsstrahlengang zwischen der Lichtquelle (72) und dem Objekt (9) angeordnet ist und das Beobachtungslichtfilter (91) in einem Strahlengang der Beobachtungsoptik (3) angeordnet ist.
Verfahren zum Durchführen einer Fluoreszenzbeobachtung unter Verwendung des Filtersatzes nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Verfahren umfasst: Filtern eines auf ein Objekt (9) gerichteten Beleuchtungslichtstrahls (81) mit dem Beleuchtungsfilter (84) des Filtersatzes, und Filtern von von dem Objekt (9) ausgehendem Licht mit dem Beobachtungsfilter (91) des Filtersatzes.