(57)【要約】【課題】  プロトポルフィリンＩＸを観察するためのフィルタセット、システムおよび方法を提供する。【解決手段】  本発明は、蛍光性および非蛍光性対象物領域を同時に観察するためのフィルタセットと、フィルタセットが使用される観測システムおよび方法とに関する。フィルタセットの照明光フィルタおよび観察光フィルタはそれぞれ、蛍光の放射スペクトル外の照明光が照明光フィルタおよび観察光フィルタを通過し得そして蛍光が照明光により凌駕されないようにスペクトル的に定義された高い透過率を有する２つの別々の通過帯域を有する。通過帯域の透過率は、非蛍光性対象物領域が色忠実性でもってほぼ観察され得るように定義される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明光フィルタ（８４）および観察光フィルタ（９１）を含むフィルタセットであって、
前記照明光フィルタ（８４）の透過特性（１０５）は第１の部分的特徴（Ｉ）と第２の部分的特徴（ＩＩ）との和であり、
限界波長（１０７）未満である第１の波長範囲（１０９）内の前記第１の部分的特徴（Ｉ）の透過率は第１の値（Ｌ１）より大きく；
前記限界波長（１０７）を越える第２の波長範囲（１１１）内の前記第２の部分的特徴（ＩＩ）の透過率は第２の値（Ｌ２）より小さくかつ第３の値（Ｌ３）より大きく、
前記観察光フィルタ（９１）の透過特性（１１３）は第３の部分的特徴（ＩＩＩ）と第４の部分的特徴（ＩＶ）との和であり、
前記限界波長（１０７）を越える第３の波長範囲（１１５）内の前記第３の部分的特徴（ＩＩＩ）の透過率は前記第１の値（Ｌ１）より大きく；
前記限界波長（１０７）未満である第４の波長範囲（１１７）内の前記第４の部分的特徴（ＩＶ）の透過率は前記第２の値（Ｌ２）より小さくかつ前記第３の値（Ｌ３）より大きく、
前記第１の波長範囲（１０９）と前記第２の波長範囲（１１１）との間にある第５の波長範囲（１１８）内の前記照明光フィルタ（８４）の透過率は第４の値（Ｌ４）より小さく、
前記第３の波長範囲（１１５）と前記第４の波長範囲（１１７）との間にある第６の波長範囲（１１９）内の前記観察光フィルタ（９１）の透過率は前記第４の値（Ｌ４）より小さく、
前記第４の値（Ｌ４）は前記第３の値（Ｌ３）より小さく、前記第３の値（Ｌ３）は前記第２の値（Ｌ２）より小さく、前記第２の値（Ｌ２）は前記第１の値（Ｌ１）より小さく、
前記限界波長（１０７）は４５０ｎｍ〜５５０ｎｍとの間にあり、
前記第１の波長範囲（１０９）は３５０ｎｍと前記限界波長との間にあり、
前記第２の波長範囲（１１１）は前記限界波長と６８０ｎｍとの間にあり、
前記第３の波長範囲（１１５）は前記限界波長と８００ｎｍとの間にあり、
前記第４の波長範囲（１１７）は４１０ｎｍと前記限界波長との間にある、フィルタセット。
【請求項２】
前記第２の波長範囲（１１１）外であるが前記第３の波長範囲（１１５）内である第８の波長範囲（１２１）内の前記第２の部分的特徴（ＩＩ）の透過率は前記第４の値（Ｌ４）より小さく、および／または
前記第８の波長範囲（１２１）内の前記第３の部分的特徴（ＩＩＩ）の透過率は前記第１の値（Ｌ１）より大きい、請求項１に記載のフィルタセット。
【請求項３】
前記第３の波長範囲（１１５）は、少なくとも１５０ｎｍの幅を有する、特に少なくとも２００ｎｍの幅を有する、さらに特に少なくとも２３０ｎｍの幅を有する、請求項１または２に記載のフィルタセット。
【請求項４】
照明光フィルタ（８４）および観察光フィルタ（９１）を含むフィルタセットであって、
前記照明光フィルタ（８４）の透過特性（２０５）は第１の部分的特徴（Ｉ）と第２の部分的特徴（ＩＩａ）との和であり、
限界波長（２０７）未満である第１の波長範囲（２０９）内の前記第１の部分的特徴の透過率は第１の値（Ｌ１）より大きく、
前記限界波長（２０７）を越える第２の波長範囲（２１１）内の第２の部分的特徴（ＩＩ）の透過率は前記第１の値（Ｌ１）より大きく、
前記観察光フィルタ（９１）の透過特性（２１３）は第３の部分的特徴（ＩＩＩａ）と第４の部分的特徴（ＩＶ）との和であり、
前記限界波長（２０７）を越える第３の波長範囲（２１５）内の前記第３の部分的特徴（ＩＩＩａ）の透過率は前記第２の値（Ｌ２）より小さくかつ前記第３の値（Ｌ３）より大きく、
前記第３の波長範囲（２１５）を越える第９の波長範囲（２２９）内の第３の部分的特徴（ＩＩＩ）の透過率は前記第１の値（Ｌ１）より大きく、
前記限界波長（２０７）未満である第４の波長範囲（２１７）内の前記第４の部分的特徴（ＩＶ）の透過率は前記第２の値（Ｌ２）より小さいくかつ前記第３の値（Ｌ３）より大きく、
前記第１の波長範囲（２０９）と前記第２の波長範囲（２１１）との間にある第５の波長範囲（２１８）内の前記照明光フィルタ（８４）の透過率は前記第４の値（Ｌ４）より小さく、
前記第３の波長範囲（１１５）と前記第４の波長範囲（１１７）との間にある第６の波長範囲（２１９）内の前記観察光フィルタ（９１）の透過率は前記第４の値（Ｌ４）より小さく、
前記第４の値（Ｌ４）は前記第３の値（Ｌ３）より小さく、前記第３の値（Ｌ３）は前記第２の値（Ｌ２）より小さく、前記第２の値（Ｌ２）は前記第１の値（Ｌ１）より小さい、フィルタセット。
【請求項５】
前記限界波長（２０７）は４５０ｎｍ〜５５０ｎｍとの間にあり、
前記第１の波長範囲（２０９）は３５０ｎｍと前記限界波長との間にあり、および／または、
前記第２の波長範囲（２１１）は前記限界波長と６８０ｎｍとの間にあり、および／または、
前記第３の波長範囲（２１５）は前記限界波長と６８０ｎｍとの間にあり、および／または、
前記第９の波長範囲（２２９）は前記第３の波長範囲（２１５）と８００ｎｍとの間にあり、および／または、
前記第４の波長範囲（２１７）は４１０ｎｍと前記限界波長との間にある、請求項４に記載のフィルタセット。
【請求項６】
前記第２の波長範囲（２１１）外であるが前記第９の波長範囲（２２９）内である第８の波長範囲（２２１）内の前記第２の部分的特徴（ＩＩａ）の透過率は前記第４の値（Ｌ４）より小さい、請求項４または５に記載のフィルタセット。
【請求項７】
前記第３の波長範囲（２１５）は、少なくとも５０ｎｍの幅を有する、特に少なくとも７５ｎｍの幅を有する、さらに特に少なくとも１００ｎｍの幅を有する、請求項４乃至６のいずれか一項に記載のフィルタセット。
【請求項８】
前記第１の波長範囲（１０９；２０９）内であるが前記第４の波長範囲（１１７；２１７）外である第７の波長範囲（１２０；２２０）内の前記第１の部分的特徴（Ｉ）の透過率は前記第１の値（Ｌ１）より大きい、および／または、
前記第７の波長範囲（１２０；２２０）内の前記第４の部分的特徴（ＩＶ）の透過率は前記第４の値（Ｌ４）より小さい、請求項１乃至７のいずれか一項に記載のフィルタセット。
【請求項９】
前記限界波長（１０７；２０７）は４８０ｎｍ〜５２０ｎｍである、請求項１乃至８のいずれか一項に記載のフィルタセット。
【請求項１０】
前記第１の波長範囲（１０９；２０９）は、３８０ｎｍ〜４８０ｎｍ、特に３９０ｎｍ〜４５０ｎｍであり、および／または
前記第２の波長範囲（１１１；２１１）は、前記限界波長と６２０ｎｍとの間、特に５２０ｎｍ〜６２０ｎｍであり、および／または
前記第３の波長範囲（１１５；２１５）は５２０ｎｍ〜７６０ｎｍとの間であり、および／または
前記第４の波長範囲（１１７；２１７）は、４１０ｎｍ〜４５０ｎｍ、特に４１０ｎｍ〜４３５ｎｍである、請求項１乃至９のいずれか一項に記載のフィルタセット。
【請求項１１】
前記第１の波長範囲（１０９；２０９）は少なくとも４０ｎｍの幅、特に少なくとも６０ｎｍの幅を有し、および／または
前記第２の波長範囲（１１１；２１１）は少なくとも５０ｎｍの幅、特に少なくとも７０ｎｍの幅、さらに特に少なくとも９０ｎｍの幅を有し、および／または
前記第４の波長範囲（１１７；２１７）は少なくとも１０ｎｍの幅、特に少なくとも２０ｎｍの幅、さらに特に少なくとも４０ｎｍの幅を有する、請求項１乃至１０のいずれか一項に記載のフィルタセット。
【請求項１２】
前記第１の波長範囲（１０９；２０９）と前記第４の波長範囲（１１７；２１７）は互いに重なり、および／または
前記第２の波長範囲（１１１；２１１）と前記第３の波長範囲（１１５；２１５）は互いに重なる、請求項１乃至１１のいずれか一項に記載のフィルタセット。
【請求項１３】
前記第１の波長範囲（１０９；２０９）は前記第４の波長範囲（１１７；２１７）を含み、および／または
前記第３の波長範囲（１１５；２１５）は前記第２の波長範囲（１１１；２１１）を含む、請求項１乃至１２のいずれか一項に記載のフィルタセット。
【請求項１４】
前記第１の値（Ｌ１）は５０％、７０％または９０％であり、および／または
前記第２の値（Ｌ２）は１０％、５％または１％であり、および／または
前記第３の値（Ｌ３）は０．０１％、０．０５％または０．１％であり、および／または
前記第４の値（Ｌ４）は０．００５％、０．００１％または０．０００１％である、請求項１乃至１３のいずれか一項に記載のフィルタセット。
【請求項１５】
前記照明光フィルタ（８４）と前記観察光フィルタ（９１）は、第１の平均値対第２の平均値の比が０．５〜１．５特に０．８〜１．２となるように構成され、
前記第１の平均値は、前記照明光フィルタ（８４）の透過率と、前記観察光フィルタ（９１）の透過率と、前記第１の波長範囲（１０９；２０９）と前記第４の波長範囲（１１７；２１７）との間の交差部にわたって平均化され前記交差部に対して正規化された波長依存係数との積として定義され、
前記第２の平均値は、前記照明光フィルタ（８４）の透過率と、前記観察光フィルタ（９１）の透過率と、前記第２の波長範囲（１１１；２１１）と前記第３の波長範囲（１１５；２１５）との間の交差部にわたって平均化され前記交差部に対して正規化された波長依存係数との積として定義され
前記波長依存係数は、１である、またはＣＩＥ（国際照明委員会：Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌｅ  ｄｅ  ｌ’Ｅｃｌａｉｒａｇｅ）０１８．２−１９８３に従って定義された眼の相対的比視感度Ｖ（λ）である、請求項１乃至１４のいずれか一項に記載のフィルタセット。
【請求項１６】
前記第５の波長範囲（１１８；２１８）は前記限界波長（１０７；２０７）を含み、および／または
前記第５の波長範囲（１１８；２１８）は少なくとも２０ｎｍの幅、少なくとも４０ｎｍまたは少なくとも６０ｎｍを有し、および／または
前記第６の波長範囲（１１９；２１９）は前記限界波長（１０７；２０７）を含み、および／または
前記第６の波長範囲（１１９；２１９）は少なくとも２０ｎｍ、少なくとも４０ｎｍ、または少なくとも６０ｎｍの幅を有する、請求項１乃至１５のいずれか一項に記載のフィルタセット。
【請求項１７】
プロトポルフィリンＩＸと対象物の白色光のような画像とを同時に観察するための蛍光観測システムであって、
対象物（９）を照明するための光源（７１）と、
前記対象物（９）を撮像するための観察光学ユニット（３）と、
請求項１乃至１６のいずれか一項に記載のフィルタセットとを含む蛍光観測システムにおいて、
照明フィルタ（８４）は光源（７２）と前記対象物（９）との間の照明ビーム経路内に配置され、観察光フィルタ（９１）は前記観察光学ユニット（３）のビーム経路内に配置される、蛍光観測システム。
【請求項１８】
請求項１乃至１６のいずれか一項に記載のフィルタセットを使用してプロトポルフィリンＩＸと対象物の白色光のような画像とを同時に観察する方法であって、
プロトポルフィリンＩＸで強化された対象物（９）上へ向けられた照明光ビーム（８１）を前記フィルタセットの照明フィルタ（８４）により濾過する工程と、
前記対象物（９）から出る光を前記フィルタセットの観察光フィルタ（９１）により濾過する工程を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蛍光観測システム、蛍光観察を行う方法、およびこの目的のために使用可能なフィルタセットに関する。
【背景技術】
【０００２】
蛍光観察は、対象物の様々なタイプの構造を互いに識別可能なやり方で可視にする技術、生物学および医学の多くの分野において使用される。蛍光染料の蛍光を励起し得る光だけをほぼ通過し得るようにする照明光フィルタを照明光源と観察対象物との間のビーム経路内に配置することが従来のやり方である。このとき、観察光フィルタが観察光学ユニットのビーム経路内に配置される。観察光フィルタは蛍光を通過し得るようにするが、照明光フィルタが通過させ得る光をほぼ通過させない。観察光学ユニットを覗く眼により直接知覚されるまたは観察光学ユニットを介しカメラにより記録される画像では、対象物の蛍光性構造は明るい領域として感知可能であるが、一方、対象物の非蛍光性構造は暗く、したがってその中に含まれる構造が感知可能ではない。
【０００３】
この場合、対象物の非蛍光性領域もまた、非蛍光性構造に対する蛍光性構造の空間位置をより良く検出することができるために、画像内で感知可能であることがさらに望ましい。この願望に鑑み、（特許文献１）は、観察光フィルタが、光（照明光フィルタもまた通過することを許容する）の一部が通過することを許容するように、最大で５０ｎｍの幅を有する波長範囲内でスペクトル的に重なるようなやり方で照明光フィルタの透過特性と観察光フィルタの透過特性とを互いに連携させることを提案する。この結果、蛍光を放射する対象物の蛍光性構造と５０ｎｍの幅を有する波長範囲の光を反射する非蛍光性構造との両方が観察光フィルタを介し可視となる。
【０００４】
観察光フィルタと照明光フィルタとのこのような連携によってさえ対象物の非蛍光性領域は不十分に感知可能であるということが分かった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】独国特許出願公開第１９５４８９１３Ａ１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、本発明の目的は、対象物の非蛍光性領域のより良い知覚を可能にする蛍光観察を行うためのフィルタセット、蛍光観測システム、および方法を提案することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１のフィルタセット
本発明の実施形態によると、第１のフィルタセットの照明光フィルタは、光の波長に応じた透過特性であって第１の部分的特徴と第２の部分的特徴との和である透過特性を有する。限界波長未満である第１の波長範囲内の第１の部分的特徴の透過率は第１の値より大きい。限界波長を越える第２の波長範囲内の第２の部分的特徴の透過率は第２の値より小さく、第３の値より大きい。
【０００８】
第１のフィルタセットの観察光フィルタの透過特性は第３の部分的特徴と第４の部分的特徴との和である。限界波長を越える第３の波長範囲内の第３の部分的特徴の透過率は第１の値より大きい。限界波長未満である第４の波長範囲内の第４の部分的特徴の透過率は第２の値より小さく、第３の値より大きい。
【０００９】
さらに、第１の波長範囲と第２の波長範囲との間にある第５の波長範囲内の照明光フィルタの透過率は第４の値より小さく、第３の波長範囲と第４の波長範囲との間にある第６の波長範囲内の観察光フィルタの透過率は第４の値より小さい。
【００１０】
この場合、第４の値は第３の値より小さく、第３の値は第２の値より小さく、第２の値は第１の値より小さい。
【００１１】
限界波長は、使用される蛍光染料に依存して定義される波長であって、蛍光染料の検出のために使用される波長から蛍光染料の励起のために使用される波長を分離する波長である。一例として、限界波長は、使用される蛍光染料の最大励起スペクトルより大きくかつ使用される蛍光染料の発光スペクトルの最大値より小さくなるようなやり方で選択される。しかし、これから逸脱することも可能であり、限界波長は、励起スペクトルと発光スペクトルとがしばしば蛍光発光過程で広く重なるので、励起スペクトルの最大値より小さくまたは発光スペクトルの最大値より大きくなるように選択され得る。
【００１２】
ＰＰＩＸの励起スペクトルは約４０５ｎｍにおいて最大値を有する。ＰＰＩＸの発光スペクトルは約６３５ｎｍにおいて最大値をそして約７０５ｎｍにおいて第２の最大値を有する。したがって、限界波長は、例えば４０５ｎｍ〜６３５ｎｍまたは４０５ｎｍ〜７０５ｎｍになるように選択され得る。
【００１３】
照明光フィルタの透過特性の第１の部分的特徴は蛍光励起光を検査対象物へ供給する役目を果たす。したがって、第１の波長範囲内の第１の部分的特徴は第１の値より大きい透過値を有する。これは、第１の波長範囲全体における照明光フィルタの透過率が第１の値より大きいということを意味する。したがって、第１の値は第１の波長範囲内の透過率の最小値を表す。第１の値は可能な限り高くなるように選択されるべきであり、例えば５０％、７０％または９０％である。１．０の値は本明細書では最適化の標的であり得るが、この値は実際上は、近似的にだけ実現され得る。
【００１４】
照明光フィルタの透過特性の第２の部分的特徴は、蛍光の励起のために役立たないがむしろ対象物の非蛍光性構造の視覚化のために役立つ一定量の光を対象物へ供給する役目を果たす。この光は限界波長を越える波長を有するので、前記光は、対象物により反射されれば、観察光フィルタを通過して知覚され得、その結果、対象物の非蛍光性構造がこの光により知覚され得る。
【００１５】
蛍光性対象物により生成される蛍光は通常、低い強度を有するので、対象物の非蛍光性領域が蛍光像内で知覚され得る強度は蛍光性領域が知覚される強度より著しく大きくないことが望ましい。そうでなければ、蛍光は、非蛍光性領域による凌駕（ｓｗａｍｐｉｎｇ）の理由で劣悪に知覚されるだけかもしれない。したがって、第２の部分的特徴により対象物へ送られる光量は、第２の値より小さくかつ第３の値より大きい第２の波長範囲内の照明光フィルタの透過率により制約される。これは、第２の波長範囲全体内の照明光フィルタの透過率が第２の値より小さいが同時に第３の値より大きいということを意味する。したがって、第２の値は第２の波長範囲内の透過率の最大値を表し、第３の値は第２の波長範囲内の透過率の最小値を表す。
【００１６】
この場合、第２の値は、第２の波長範囲内の最大透過率が第１の波長範囲内の最小透過率より（著しく）小さくなるように第１の値より小さい。しかし、第２の波長範囲内の最小透過率は第３の値より大きい。第３の値は、重大な透過率を表すが、非常に低い透過率でありかついかなる光もできる限り透過されないように意図されたフィルタの透過特性の領域内で実現される透過率を表さない。このような透過値は例えば第１の波長範囲と第２の波長範囲との間で実現される。ここでは、透過率は、いかなる光も可能な限りフィルタを通過させないように意図されたやり方でフィルタの透過率を表す第４の値より小さい。第２の値は例えば１０％、５％または１％である。第３の値は例えば０．０１％、０．０５％または０．１％である。第４の値は例えば０．００５％、０．００１％または０．０００１％である。
【００１７】
結局、照明光フィルタは要約すると少なくとも以下の特性を有する：照明光フィルタは複数の互いに別々の波長範囲からの光により著しく侵入される。ここでは、前記複数の波長範囲の少なくとも１つは限界波長未満に配置され、大量の光が通過することを可能にし、一方、複数の波長範囲の少なくとも１つの他のものは、限界波長を越えて配置され、比較的小さいがそれにもかかわらずかなりの量の光が通過され得るようにする。
【００１８】
観察光フィルタの透過特性は第３および第４の部分的特徴を有する。限界波長を越える波長の第３の部分的特徴は、透過率が第１の値より大きい値を有する第３の波長範囲を有する。これは、第３の波長範囲全体内の観察光フィルタの透過率が第１の値より大きいということを意味する。したがって、第１の値は第３の波長範囲内の透過率の最小値を表す。第３の部分的特徴は、蛍光と、非蛍光性領域の知覚のために役立つ光であって照明光フィルタの第２の部分的特徴の理由で対象物に到達することができた光との両方を通過させ得るようにする役目を果たす。蛍光の概して低い強度の理由で、第３の波長範囲内の透過率は最も高い可能な値（すなわち上述の第１の値より大きい値）を有する。結果として実現されるのは、対象物の蛍光性構造と対象物の非蛍光性構造との両方が感知可能であるということである。これは、蛍光励起のために必ずしも役立たない著しい量の光が対象物へ送られ観察光フィルタを介し蛍光と共に渡されるということのおかげで実現される。
【００１９】
第４の部分的特徴は限界波長未満の第４の波長範囲を有し、この範囲内では透過率は第２の値より小さくかつ第３の値より大きい値を有する。これは、第４の波長範囲全体内の観察光フィルタの透過率が第２の値より小さくかつ第３の値より大きいということを意味する。したがって、第２の値は第４の波長範囲内の透過率の最大値を表し、第３の値は第４の波長範囲内の透過率の最小値を表す。第４の部分的特徴は、蛍光でない光であってしたがって非蛍光性対象物の知覚のために役立ち得る光に観察光フィルタを通過させる役目を果たす。この光は蛍光を凌駕しないように意図されているので、第４の部分的特徴の理由で観察光フィルタを通過し得る光量は、最大透過率に関して最適化される透過率を表し得る第１の値より著しく小さい第２の値未満である第４の波長範囲内の最大透過率により制約される。他方で、限界波長未満の観察光フィルタにより透過される量が著しくなるように意図されており、この理由で、第４の波長範囲内の透過率は、光の通過を実質的に阻止するように意図されている透過率を表す第４の値より著しく大きい第３の値より大きい。
【００２０】
本設計では、対象物の非蛍光性領域の観察のために、次の少なくとも２つの異なる波長範囲からの光が利用可能である：すなわち、第１に、蛍光でない光であって照明光フィルタの第２の部分的特徴の理由で対象物へ送られ、第３の部分的特徴の理由で観察光フィルタにより透過される光と、照明光フィルタの第１の部分的特徴の理由で対象物へ送られ、第４の部分的特徴の理由で観察光フィルタにより透過される光。対象物の非蛍光性領域の観察のためのこれらの２つの波長範囲は、それらのスペクトル分離の理由で、非蛍光性領域が単に一色では出現しないという利点を提供する。むしろ複数のスペクトル範囲内の非蛍光性領域を知覚することが可能であり、一色での知覚と比較して対象物の非蛍光性領域内の様々な構造の認識の改善に至る。
【００２１】
この場合、照明光フィルタの第２の部分的特徴と観察光フィルタの第４の部分的特徴がいずれの場合も複数の互いに分離されたスペクトル範囲内の光の通過を許容することが可能である。これらのスペクトル範囲は、非蛍光性領域を観察するのに利用可能な光が、白色光を近似的に形成するために混合されるようなやり方で選択され得る複数のスペクトル範囲を起源とするように選択され得る。この結果、非蛍光性白色領域もまた、照明光フィルタおよび観察光フィルタを含む系を介し白色領域として近似的に知覚され得る。
【００２２】
第１の波長範囲と第２の波長範囲との間にある第５の波長範囲内の照明光フィルタの透過率は第４の値より小さい。これは、第５の波長範囲全体では照明光フィルタの透過率が第４の値より小さいということを意味する。したがって、第４の値は第５の波長範囲内の照明光フィルタの透過率の最大値を表す。第３の波長範囲と第４の波長範囲との間にある第６の波長範囲内の観察光フィルタの透過率もまた第４の値より小さい。これは、第６の波長範囲全体では観察光フィルタの透過率が第４の値より小さいということを意味する。したがって、第４の値は第６の波長範囲内の観察光フィルタの透過率の最大値を表す。これは、非蛍光性物体領域の第１〜第４の部分的特徴により実現される白色光印象を改善する。
【００２３】
蛍光染料ＰＰＩＸに関しては、上に説明した透過特性は次のように選択される：限界波長は４５０ｎｍ〜５５０ｎｍの範囲内にあり、第１の波長範囲は３５０ｎｍから限界波長の範囲内にあり、第２の波長範囲は限界波長から６８０ｎｍの範囲内にあり、第３の波長範囲は限界波長から８００ｎｍの範囲内にあり、第４の波長範囲は４１０ｎｍから限界波長の範囲内にある。
【００２４】
換言すれば、第１の波長範囲は第１の波長から第１の波長より大きい第２の波長まで延びる。ここで第１の波長は３５０ｎｍ以上であり、第２の波長は限界波長以下である。
【００２５】
換言すれば、第２の波長範囲は第３の波長より大きい第３の波長から第４の波長まで延びる。ここで第３の波長は限界波長以上であり、第４の波長は６８０ｎｍ以下である。
【００２６】
換言すれば、第３の波長範囲は第５の波長より大きい第５の波長から第６の波長まで延びる。ここで第５の波長は限界波長以上であり、第６の波長は８００ｎｍ以下である。
【００２７】
換言すれば、第４の波長範囲は第７の波長から第７の波長より大きい第８の波長まで延びる。ここで第７の波長は４１０ｎｍ以上であり、第８の波長は限界波長以下である。
【００２８】
換言すれば、第５の波長範囲は第９の波長から第９の波長より大きい第１０の波長まで延びる。ここで第９の波長は第２の波長より大きく、第１０の波長は第３の波長より小さい。
【００２９】
換言すれば、第６の波長範囲は第１１の波長から第１１の波長より大きい第１２の波長まで延びる。ここで第１１の波長は第８の波長より大きく、第１２の波長は第５の波長より小さい。
【００３０】
第１のフィルタセットに関係する一実施形態によると、第２の波長範囲外であるが第３の波長範囲内である第８の波長範囲内の照明光フィルタの第２の部分的特徴の透過率は第４の値より小さい。第８の波長範囲内では、観察光フィルタの第３の部分的特徴の透過率は第１の値より大きい。第２の部分的特徴の第８の波長範囲内の非常に低い透過率は、対象物へ向けられ反射されればＰＰＩＸからの蛍光を凌駕するだろう光を阻止する。観察光フィルタにおける高い透過率はＰＰＩＸからの蛍光を観察することを可能にする。さらに、照明光フィルタの第８の波長範囲内の低い透過率もまた、第２の波長範囲と第２の波長範囲内の照明光フィルタの関連する著しい透過率とを制限するので色忠実性を有する非蛍光性物体領域の観察を実現するのに重要である。
【００３１】
第２のフィルタセット
本発明の実施形態によると、第１のフィルタセットと同じ効果を実現する第２のフィルタセットは照明光フィルタおよび観察光フィルタを含む。照明光フィルタの透過特性は第１の部分的特徴と第２の部分的特徴との和である。第２のフィルタセットの照明光フィルタの第１の部分的特徴は第１のフィルタセットの照明光フィルタの第１の部分的特徴に対応する。したがって、限界波長未満である第１の波長範囲内の第１の部分的特徴の透過率は第１の値より大きい。
【００３２】
第２のフィルタセットの照明光フィルタの第２の部分的特徴は、限界波長を越える第２の波長範囲内の第２の部分的特徴の透過率が第１の値より大きいという点においてだけ、第１のフィルタセットの照明光フィルタの第２の部分的特徴とは実質的に異なる。
【００３３】
第２のフィルタセットの観察光フィルタの透過特性は第３の部分的特徴と第４の部分的特徴との和である。第２のフィルタセットの照明光フィルタの第３の部分的特徴は第１のフィルタセットの照明光フィルタの第３の部分的特徴とは著しく異なる。限界波長を越える第３の波長範囲内の第２のフィルタセットの観察光フィルタの第３の部分的特徴の透過率は第２の値より小さくかつ第３の値より大きい。さらに、第３の波長範囲を越える第９の波長範囲内の第３の部分的特徴の透過率は第１の値より大きい。
【００３４】
第２のフィルタセットの照明光フィルタの第４の部分的特徴は第１のフィルタセットの照明光フィルタの第４の部分的特徴に対応する。したがって、限界波長未満である第４の波長範囲内の第４の部分的特徴の透過率は第２の値より小さくかつ第３の値より大きい。
【００３５】
第１のフィルタセットの場合と同様に、第１の波長範囲と第２の波長範囲との間にある第５の波長範囲内の第２のフィルタセットの照明光フィルタの透過率もまた第４の値より小さい。
【００３６】
第１のフィルタセットの場合と同様に、第３の波長範囲と第４の波長範囲との間にある第６の波長範囲内の観察光フィルタの透過率もまた第４の値より小さい。
【００３７】
第１のフィルタセットの場合と同様に、第４の値は第３の値より小さく、第３の値は第２の値より小さく、第２の値は第１の値より小さい。
【００３８】
したがって、第１のフィルタセットと第２のフィルタセットは、第２の波長範囲内の第１のフィルタセットの照明光フィルタの透過率が第２の値より小さいが第３の値より大きい一方で第２の波長範囲内の第２のフィルタセットの照明光フィルタの透過率が第１の値より大きい限りにおいて、異なる。
【００３９】
この差は、第３の波長範囲内の第１のフィルタセットの観察光フィルタの透過率が第１の値より大きい一方で第３の波長範囲内の第２のフィルタセットの観察光フィルタの透過率が第２の値より小さいが第３の値より大きくということのおかげで、観察光フィルタにおいて補償される。ここで、第２および第３の波長範囲はいずれの場合もスペクトル的に重なる。したがって、非蛍光性対象物領域の観察に関しては、ほぼ同じ効果が両方のフィルタセットにより生じる。
【００４０】
両方のフィルタセットにより、ＰＰＩＸは効率的に励起され得それから生じる蛍光は、それぞれの照明光フィルタがＰＰＩＸの放射範囲内で低い透過率（第４の値より小さい）を有しそしてそれぞれの観察光フィルタがＰＰＩＸの放射範囲内で高い透過率（第１の値より大きい）を有するので、うまく観察され得る。
【００４１】
第２のフィルタセットの一実施形態によると、限界波長は４５０ｎｍ〜５５０ｎｍである。追加的にまたは代替的に、第１の波長範囲は３５０ｎｍと限界波長との間であり得る。追加的にまたは代替的に、第２の波長範囲は限界波長と６８０ｎｍとの間であり得る。追加的にまたは代替的に、第３の波長範囲は限界波長と６８０ｎｍとの間であり得る。追加的にまたは代替的に、第９の波長範囲は第３の波長範囲と８００ｎｍとの間であり得る。追加的にまたは代替的に、第４の波長範囲は４１０ｎｍと限界波長との間であり得る。
【００４２】
第２のフィルタセットの一実施形態によると、第２の波長範囲外であるが第９の波長範囲内である第８の波長範囲内の第２の部分的特徴の透過率は第４の値より小さい。第２の部分的特徴の第８の波長範囲内の非常に低い透過率は、対象物へ向けられ対象物により反射されればＰＰＩＸからの蛍光を凌駕するだろう光を阻止する。第８の波長範囲を含む第９の波長範囲内の観察光フィルタにおける高い透過率はＰＰＩＸからの蛍光を観察することを可能にする。さらに、照明光フィルタの第８の波長範囲内の低い透過率もまた、第２の波長範囲と第２の波長範囲内の照明光フィルタの関連する著しい透過率とを制限するので、色忠実性を有する非蛍光性物体領域の観察を実現するのに重要である。
【００４３】
以下に説明される実施形態は、第１のフィルタセットと第２のフィルタセットとの両方に関係するので、簡潔な開示のためだけの理由で個々に説明されない。
【００４４】
一実施形態によると、第１の波長範囲内であるが第４の波長範囲外である第７の波長範囲内の照明光フィルタの第１の部分的特徴の透過率は第１の値より大きい。第７の波長範囲内では、観察光フィルタの第４の部分的特徴の透過率は第４の値より小さい。第７の波長範囲内の照明光フィルタにおける高い透過率は、励起光によりＰＰＩＸの蛍光を励起することを可能にする。第７の波長範囲内の観察光フィルタにおける非常に低い透過率は、第３および第４の波長範囲において観察光フィルタを通過する光が励起光により凌駕されないように、この励起光をほぼ阻止する。さらに、観察光フィルタの第７の波長範囲内の低い透過率もまた、第４の波長範囲と第４の波長範囲内の観察光フィルタの関連する著しい透過率とを制限するので、色忠実性を有する非蛍光性対象物領域の観察を実現するのに重要である。
【００４５】
蛍光染料ＰＰＩＸの透過特性の上述の数値の代案として、以下の値を使用することが可能である：限界波長は４８０ｎｍ〜５２０ｎｍである。第１の波長範囲は３８０ｎｍ〜４８０ｎｍ、特に３９０ｎｍ〜４５０ｎｍである。第２の波長範囲は限界波長と６２０ｎｍとの間、特に５２０ｎｍ〜６２０ｎｍである。第３の波長範囲は５２０ｎｍ〜７６０ｎｍである。第４の波長範囲は４１０ｎｍ〜４５０ｎｍ、特に４１０ｎｍ〜４３５ｎｍである。換言すれば、第１の波長は３８０ｎｍまたは３９０ｎｍ以上であり得る；第２の波長は４８０ｎｍまたは４５０ｎｍ以下であり得る；第３の波長は限界波長以上または５２０ｎｍ以上であり得る；第４の波長は６２０ｎｍ以下であり得る；第５の波長は５２０ｎｍ以上であり得る；第６の波長は７６０ｎｍ以下であり得る；第７の波長は４１０ｎｍ以上であり得る；第８の波長は４５０ｎｍまたは４３５ｎｍ以下であり得る。第９の波長範囲は６１０ｎｍ〜７５０ｎｍ、特に６６０ｎｍ〜７５０ｎｍである。
【００４６】
例示的実施形態によると、第１の波長範囲は少なくとも４０ｎｍまたは少なくとも６０ｎｍの幅を有する、および／または第２の波長範囲は少なくとも５０ｎｍまたは少なくとも７０ｎｍまたは少なくとも９０ｎｍの幅を有する、および／または第３の波長範囲は少なくとも５０ｎｍ、または少なくとも７５ｎｍ、または少なくとも１００ｎｍ、または少なくとも１５０ｎｍ、または少なくとも２００ｎｍ、または少なくとも２３０ｎｍの幅を有する、および／または第４の波長範囲は少なくとも１０ｎｍ、または少なくとも２０ｎｍ、または少なくとも４０ｎｍ幅を有する。規定幅は、第１の波長範囲の第２と第１波長間の差、第２の波長範囲の第４と第３の波長間の差、第３の波長範囲の第６と第５の波長間の差、および第４の波長範囲の第８と第７の波長間の差を表す。
【００４７】
第１と第４の波長範囲は互いに重なる。特に、第１の波長範囲は第４の波長範囲を含み得る。したがって、第４の波長範囲は第１の波長範囲内に最大限に位置し得る。最大限重なるまたは含むことは、光が照明光フィルタおよび観察光フィルタにより著しく透過される波長範囲（すなわち第１と第４の波長範囲の交差部）が存在するということを保証する。結局、非蛍光性対象物領域は可視にされ得る。
【００４８】
さらに、第２の波長範囲と第３の波長範囲は互いに重なる。特に、第３の波長範囲は第２の波長範囲を含み得る。したがって、第２の波長範囲は第３の波長範囲内に最大限に位置し得る。最大限に重なるまたは含むことは、光が照明光フィルタおよび観察光フィルタにより著しく透過される波長範囲（すなわち第２と第３の波長範囲の交差部）が存在するということを保証する。結局、非蛍光性対象物領域は可視にされ得る。スペクトル的に互いに分離された少なくとも２つの交差部により実現されるのは、非蛍光性対象物領域が色忠実性でもって（すなわち白色光のようなやり方で）ほぼ観察され得るということである。
【００４９】
例示的実施形態によると、第１の値は５０％、７０％または９０％である；および／または第２の値は１０％、５％または１％である；および／または第３の値は０．０１％、０．０５％または０．１％である；および／または第４の値は０．００５％または０．００１％または０．０００１％である。
【００５０】
例示的実施形態によると、照明光フィルタおよび観察光フィルタは、第１の平均値対第２の平均値の比が０．５〜１．５、特に０．８〜１．２となるように構成される。第１の平均値は、観察光フィルタの透過率と、照明光フィルタの透過率と、第１の波長範囲と第４の波長範囲との間の交差部にわたって平均化されて前記交差部に対して正規化された波長依存係数Ｇ（λ）との積として定義される。第２の平均値は、観察光フィルタの透過率と、照明光フィルタの透過率と、第２の波長範囲と第３の波長範囲との間の交差部にわたって平均化されて前記交差部に対して正規化された波長依存係数Ｇ（λ）との積として定義される。結果として分かったことは、照明光フィルタおよび観察光フィルタにおいて非蛍光性対象物領域を視覚化するために提供される波長範囲内の透過率は、非蛍光性対象物領域が色忠実性をもってほぼ観察され得るように、選択される。
【００５１】
第１の平均値Ｍ１は例えば次のように定義される：
【数１】
2019200208.tif 000003
ここで、Ｓ１は第１および第４の波長範囲の交差部の最小値であり、Ｓ２は第１および第４の波長範囲の交差部の最大値であり、ＴI（λ）は照明光フィルタの波長依存透過率であり、ＴO（λ）は観察光フィルタの波長依存透過率であり、｜・｜は絶対値を表す。
【００５２】
第２の平均値Ｍ２は例えば次のように定義される：
【数２】
2019200208.tif 000004
ここで、Ｓ３は第２および第３の波長範囲の交差部の最小値であり、Ｓ４は第２および第３の波長範囲の交差部の最大値であり、ＴI（λ）は照明光フィルタの波長依存透過率であり、ＴO（λ）は観察光フィルタの波長依存透過率であり、｜・｜は絶対値を表す。
【００５３】
したがって、上記条件は次のように定式化され得る：
【数３】
2019200208.tif 000005
【００５４】
波長依存係数Ｇ（λ）により、更なる関連係数が考慮され得、この係数もまた、最も簡単な場合１に等しくなり得る。
【００５５】
係数Ｇ（λ）は、例えばＣＩＥ（国際照明委員会：Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌｅ  ｄｅ  ｌ’Ｅｃｌａｉｒａｇｅ）０１８．２−１９８３に従って定義された眼の相対的比視感度Ｖ（λ）であり得る。これは、非蛍光性対象物領域の観察のためのスペクトル構成における人間の眼の明るさ知覚を考慮し、これらの領域の観察中の色忠実性を改善する。
【００５６】
係数Ｇ（λ）はさらにまたは代替的に、係数として、蛍光観察のために使用される光源Ｌ（λ）の電力スペクトルを考慮し得る。したがって、次式が成り立つ：Ｇ（λ）＝Ｖ（λ）またはＧ（λ）＝Ｌ（λ）・Ｖ（λ）。一例として、キセノンランプまたはいくつかの他の広帯域光源が光源として使用され得る。
【００５７】
例示的実施形態によると、第１の波長範囲と第２の波長範囲との間にあり照明光フィルタの透過率が第４の値未満である第５の波長範囲は限界波長を含む。第５の波長範囲は、少なくとも２０ｎｍ、少なくとも４０ｎｍ、または少なくとも６０ｎｍであり得る。規定幅は第１０と第９の波長間の差を表す。
【００５８】
例示的実施形態によると、第３と第４の波長範囲との間にあり観察光フィルタの透過率が第４の値未満である第６の波長範囲は限界波長を含む。第６の波長範囲は、少なくとも２０ｎｍ、少なくとも４０ｎｍ、または少なくとも６０ｎｍであり得る。規定幅は第１２と第１１の波長間の差を表す。
【００５９】
本発明の更なる態様は、プロトポルフィリンＩＸと対象物の白色光のような画像とを同時に観察するための蛍光観測システムに関係する。蛍光観測システムは、対象物を照明するための光源と、対象物を撮像するための観察光学ユニットと、本明細書で述べたフィルタセットとを含み、フィルタセットの照明フィルタは、光源と対象物との間の照明ビーム経路内に配置可能であり／配置され、観察光フィルタは観察光学ユニットのビーム経路内に配置可能である／配置される。
【００６０】
本発明の更なる態様は、プロトポルフィリンＩＸと対象物の白色光のような画像とを同時に観察する方法に関係する。本明細書で説明したフィルタセットは本方法において使用される。本方法は、プロトポルフィリンＩＸで強化された対象物上へ向けられた照明光ビームをフィルタセットの照明フィルタにより濾過する工程と、対象物から出る光をフィルタセットの観察フィルタにより濾過する工程とを含む。
【００６１】
本発明の実施形態は添付図面を参照し以下にさらに詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の一実施形態による蛍光観測システムを示す。
【図２Ａ−Ｄ】本発明の一実施形態による蛍光観察のための第１のフィルタセットについて説明するためのグラフを示す。
【図３Ａ−Ｄ】本発明の一実施形態による蛍光観察のための第２のフィルタセットについて説明するためのグラフを示す。
【発明を実施するための形態】
【００６３】
蛍光観測システムの一実施形態が外科用顕微鏡に基づき以下に説明される。しかし、蛍光観測システムの実施形態は、このような外科用顕微鏡へ制約されなく、むしろ対象物上へ向けられた照明光が照明光フィルタにより濾過されそして対象物から出る光が観察光フィルタにより濾過される任意の蛍光観測システムを包含する。
【００６４】
図１を参照すると、蛍光観測システムまたは顕微鏡１は、光軸７を有する対物レンズ５を有する顕微鏡検査光学ユニット３を含む。検査されるべき対象物９は対物レンズ５の対物面内に配置される。対象物９から出た光は、対物レンズ５により画像側ビーム束１１内に転送される。ここでは、光軸７から少し離れて配置された２つのズーム系１２、１３が配置され、それぞれはビーム束１１から部分的ビーム１４、１５をそれぞれ抽出し、これを偏光プリズム（図１に図示せず）を介し接眼レンズ１６、１７へ供給する。観察者は、対象物９の拡大された表現を画像として知覚するために自身の左眼１８および右眼１９でそれぞれ接眼レンズ１６、１７を覗く。代替的に、カメラ光学ユニットにより部分的ビーム束１４、１５の画像を生成するカメラが眼の代わりに設けられ得る。
【００６５】
光の一部を、カメラ系２４へ送られるビーム２３として結合するために部分的透過ミラー２１が部分的ビーム束１５内に配置され得る。カメラ系２４は１つのカメラまたは複数のカメラを含み得る。図示の例示的実施形態では、カメラ系２４は、部分的透過ミラー２５に侵入するビーム２３の光がカメラアダプタ光学ユニット３１を介し供給されるカメラ３２と、部分的透過ミラー２５において反射されるビーム２３の光がフィルタ５７およびカメラアダプタ光学ユニット５３を介し供給されるカメラ５５とを含む。フィルタ５７は、対象物９内に含まれる蛍光染料の蛍光だけを通過させるようにする蛍光フィルタであり得る。したがって、カメラ３２は対象物９の通常光画像を検出し得、一方、カメラ５５は対象物９の蛍光画像を検出し得る。カメラ３２、５５の画像は、データ接続部３３、６５をそれぞれ介しコントローラ３５へ送信され、コントローラ３５のメモリ９５内に保管され得る。
【００６６】
同様なやり方で、部分的透過ミラー３７が他の部分的ビーム束１４内に配置され得る。部分的透過ミラーを介し部分的ビーム３９が、結合から外れ、カメラアダプタ光学ユニット４１を介しカメラ４３（同様に、通常光画像を検出し得る）へ送られる。検出された画像はデータ接続部４５を介しコントローラ３５へ送信される。
【００６７】
ディスプレイ６９がデータ接続部６７を介しコントローラ３５へ接続される。前記ディスプレイの表された画像は、観察者がディスプレイ６９上に表された画像と対象物の画像との両方を自身の眼１９により直接知覚し得るように、投影光学ユニット７０と部分的ビーム束１５内に配置された別の部分的透過ミラー６８とを介し接眼レンズ１７へのビーム経路内に結合される。したがって、コントローラ３５は、例えばデータを、またはカメラ３２、５５、４３により検出され得るまたは検出された画像の解析により生成され得る対象物の画像を接眼レンズ１７内に重畳し得る。
【００６８】
カメラにより検出された画像はまた、コントローラ３５により「頭部装着型ディスプレイ」とも呼ばれる頭部装着型観察装置４９へ出力され得る。この目的のために、装置４９は観察者の右眼、左眼用の２つのディスプレイ５１、５２をそれぞれ含む。
【００６９】
顕微鏡１はさらに、対象物９へ向けられる照明光ビーム８１を生成するための照明系６３を含む。この目的のため、照明系６３は、例えばハロゲンランプまたはキセノンランプ７１などの広帯域光源と、反射器７２と、ランプ７１により放射された光を光ファイバ束７７内に結合するために１つまたは複数のレンズ７５により光ファイバ束７７の入口端７６へ向けられ得る平行光ビーム７４を生成するためのコリメータ７３とを含む。光ファイバ束７７により、光は、対象物９の近傍に搬送され、光ファイバ束７７の出口端７８に出現し、次に対象物９上へ向けられた照明光ビーム８１を形成するためにコリメーション光学ユニット７９により平行にされる。
【００７０】
照明系６３はさらに、蛍光観察のための照明光フィルタ８４を有するフィルタ板８３と通常光観察のための照明光フィルタ８５とを含む。コントローラ３５により制御される駆動装置８７は、蛍光観察のための照明光フィルタ８４と矢印８８により示されるビーム７４内の通常光観察のための照明光フィルタ８５とを配置するために任意選択的に設けられる。蛍光観察のための照明光フィルタ８４は、蛍光が対象物９内で励起されて観察されるように意図されていれば、ビーム７４内に配置され、一方、通常光観察のための照明光フィルタ８５は、対象物９が例えば白色光などの通常光により露出下で観察されるように意図されていれば、ビーム７４内に配置される。この場合、照明光フィルタ８５は例えば、対象物９の不要な加熱を回避するためにそして短い波長の光を通過させないようにするために、ランプ７１により生成される赤外線光または赤外線光に近い長波長の光を通過させないように構成され得る。
【００７１】
ビーム７４内の２つの照明光フィルタ８４、８５の任意選択的配置は、例えば押しボタンスイッチ９７などコントローラ３５へ接続された入力装置を介し観察者により制御され得る。
【００７２】
蛍光観察のためのそれぞれの観察光フィルタ９１は部分的ビーム束１４、１５のビーム経路内に配置され、コントローラ３５により同様に制御される駆動装置９３は、矢印９４により示される部分的ビーム束１４、１５から観察光フィルタ９１を除去するために設けられる。
【００７３】
観察光フィルタ９１は、蛍光観察のための照明光フィルタ８４がビーム７４内に配置されればビーム経路１４、１５内に配置され、通常光観察のための観察光フィルタ９１がビーム７４内に配置されればビーム経路１４、１５から除去される。この目的のため、駆動装置９３は、観察者による入力装置９７の作動後にコントローラ３５により駆動装置８７と共に駆動され得る。
【００７４】
示された例では、蛍光観察のための照明光フィルタ８４および蛍光像観察のための観察光フィルタ９１は、コントローラの制御下の駆動により、ビーム経路内に導入され、それから除去される。しかし、フィルタがフィルタホルダ内に設けられることも同様に可能である、フィルタホルダは、フィルタをビーム経路内に導入しそしてフィルタをそれから除去するために観察者により手動で直接作動される。
【００７５】
照明光フィルタと蛍光観察のための観察光フィルタはそれぞれ、その蛍光が検査されるように意図された蛍光染料に合わせた透過特性を有する。プロトポルフィリンＩＸの第１のフィルタセットの特性が図２Ａ〜２Ｄを参照して以下に説明される。プロトポルフィリンＩＸの第２のフィルタセットの特性が図３Ａ〜３Ｄを参照して以下に説明される。
【００７６】
図２Ａは、ＰＰＩＸの励起スペクトルを表すグラフＡとＰＰＩＸの発光スペクトルを表すグラフＥとをそれぞれの場合の正規化された図で示す。最大励起スペクトルＡは約４０５ｎｍであり、発光スペクトルの最大値Ｅは約６３５ｎｍである。発光スペクトルＥは約７０５ｎｍにおいて第２の最大値を有する。
【００７７】
図２Ｂは、約３５０ｎｍ〜約８５０ｎｍの波長範囲内の、縦座標の対数スケール上の照明光フィルタの透過特性１０５のグラフを示す。これはフィルタセットの特性の観察に関連する可視波長領域を含む。図２Ｂは、示された例では励起スペクトルＡの最大値と発光スペクトルＥの最大値との間となるように選択された限界波長１０７を描写する。本例では、限界波長は約４８０ｎｍである。
【００７８】
照明光フィルタの透過特性１０５は３５０ｎｍ〜８５０ｎｍの全範囲内で定義された２つの部分的特徴ＩとＩＩとの和である。限界波長１０７未満の波長では、部分的特徴Ｉは第１の波長範囲１０９を有し、この範囲内では透過率は第１の値Ｌ１より大きい。これは、第１の波長範囲１０９全体内の照明光フィルタの透過率が第１の値Ｌ１より大きいということを意味する。したがって、値Ｌ１は第１の波長範囲１０９内の照明光フィルタの透過率の最小値を表す。部分的特徴Ｉは、蛍光励起光がＰＰＩＸの蛍光を励起するために照明光フィルタを通過し得るように与えられる。したがって、第１の波長範囲１０９は、ＰＰＩＸの励起スペクトルＡがこの波長範囲内に有意値を有するように選択される。励起は可能な限り効果的に行われるように意図されており、この理由で、波長範囲１０９内のフィルタの透過率は可能な限り高くなるように選択される。この場合、値Ｌ１は、例えばフィルタが関連波長範囲内の最も高い可能な透過率に関して最適化されれば実現される透過値を表す。本例では、第１の値Ｌ１は約５０％である。
【００７９】
限界波長１０７を越えた波長では、部分的特徴ＩＩは、透過率が第２の値Ｌ２より小さくかつ第３の値Ｌ３より大きい第２の波長範囲１１１を有する。これは、第２の波長範囲１１１全体内の照明光フィルタの透過率が第２の値Ｌ２より小さくかつ第３の値Ｌ３より大きいということを意味する。したがって、第２の値Ｌ２は第２の波長範囲１１１内の照明光フィルタの透過率の最大値であり、第３の値Ｌ３は第２の波長範囲１１１内の照明光フィルタの透過率の最小値である。部分的特徴ＩＩは、蛍光の励起に役立たないがむしろその非蛍光性領域が感知可能になるようなやり方で対象物を照明するのに役立つ光に照明光フィルタを通過させるようにするタスクを有する。したがって、第２の波長範囲１１１は、発光スペクトルＥが有意値を有する波長範囲外に位置するように選択される。非蛍光性領域は知覚という点で蛍光性領域を凌駕しないように意図されており、蛍光は通常、低い強度を有するので、照明光は部分的特徴ＩＩの理由で比較的低い強度を有する照明光フィルタにより透過される。したがって、値Ｌ２は値Ｌ１より小さい。示された例では、第２の値Ｌ２は約５％である。しかし、部分的特徴ＩＩにより提供される透過率は第３の値Ｌ３より大きく、第３の値Ｌ３は第４の値Ｌ４より著しく大きい。本例では、第３の値は約０．０５％であり、第４の値Ｌ４は約０．００５％である。
【００８０】
観察光フィルタの透過特性１１３が図２Ｃに示される。透過特性１１３は２つの部分的特徴ＩＩＩとＩＶとの和である。限界波長１０７を越えた波長では、部分的特徴ＩＩＩは第３の波長範囲１１５を有し、この範囲内では透過率は第１の値Ｌ１より大きい。したがって、第１の値Ｌ１は第３の波長範囲１１５内の観察光フィルタの透過率の最小値である。部分的特徴ＩＩＩは、蛍光（約６１０ｎｍ〜７４０ｎｍ）と、照明光フィルタの部分的特徴ＩＩ（第２の波長範囲１１１）の理由で対象物に到達するような照明光との両方に観察光フィルタを通過させるようにするタスクを有する。したがって、蛍光が部分的特徴ＩＩＩの理由で観察光フィルタに侵入し得るので第１に蛍光性領域を知覚することが可能であり、部分的特徴ＩＩの理由で対象物に到達し蛍光励起光ではない光が観察光フィルタに侵入し得るので対象物の非蛍光性領域を知覚することも可能である。
【００８１】
限界波長１０７未満の波長では、部分的特徴ＩＶは第４の波長範囲１１７を有し、この範囲内では透過率は第２の値Ｌ２より小さくかつ第３の値Ｌ３より大きい。したがって、第２の値Ｌ２は第４の波長範囲１１７内の観察光フィルタの透過率の最大値であり、第３の値Ｌ３は第４の波長範囲１１７内の観察光フィルタの透過率の最小値である。部分的特徴ＩＶは、対象物の非蛍光性領域を可視にするために、照明光フィルタの部分的特徴Ｉの理由で対象物に到達して前記対象物により反射されるまたは散乱される光の少なくとも一部に観察光フィルタを通過させるようにするタスクを有する。照明光フィルタの部分的特徴ＩＩと同様なやり方で、観察光フィルタの部分的特徴ＩＶもまた、非蛍光性領域による蛍光性領域の凌駕を避けるために、最大で第２の値Ｌ２の制約された透過率を有する。十分な光強度が観察フィルタを通過し得るために、第４の波長範囲内の透過率は、透過特性１１３のこのような領域（光の通過が観察光フィルタにより阻止されるように意図されている）内に存在する値Ｌ４より著しく大きい少なくとも第３の値Ｌ３である。
【００８２】
図２Ｂに示すように、照明光フィルタは第５の波長範囲１１８を有する。第５の波長範囲１１８は第１の波長範囲１０９と第２の波長範囲１１１との間にある。第５の波長範囲１１８内では、照明光フィルタの透過率は第４の値Ｌ４より小さい。第５の波長範囲は第１と第２の波長範囲をスペクトル的に分離するのに役立つ。図２Ｂに示すように、第５の波長範囲は限界波長１０７を含み得る。
【００８３】
図２Ｃに示すように、観察光フィルタは第６の波長範囲１１９を有する。第６の波長範囲１１９は第３の波長範囲１１５と第４の波長範囲１１７との間にある。第６の波長範囲１１９内では、観察光フィルタの透過率は第４の値Ｌ４より小さい。第６の波長範囲は第３と第４の波長範囲をスペクトル的に分離するのに役立つ。図２Ｃに示すように、第６の波長範囲は限界波長１０７を含み得る。
【００８４】
図２Ｂ、２Ｃに示すように、照明光フィルタおよび観察光フィルタは第７の波長範囲１２０を有する。第７の波長範囲１２０は、第１の波長範囲１０９内であるが第４の波長範囲１１７外に位置する。照明光フィルタの第１の部分的特徴Ｉにおいて、第７の波長範囲１２０内の透過率は少なくとも第１の値Ｌ１である。観察光フィルタの第４の部分的特徴ＩＶにおいて、第７の波長範囲１２０内の透過率は最大で第４の値Ｌ４である。ＰＰＩＸの励起に好適な第７の波長範囲内の光は、照明光フィルタを通過し得るが、この励起光が第３の波長範囲１１５内および第４の波長範囲１１７内の光を凌駕しないように観察光フィルタにより阻止される。
【００８５】
図２Ｂ、２Ｃに示すように、照明光フィルタおよび観察光フィルタは第８の波長範囲１２１を有する。第８の波長範囲１２１は第３の波長範囲１１５内であるが第２の波長範囲１１１外に位置する。観察光フィルタの第３の部分的特徴ＩＩＩにおいて、第８の波長範囲１２１内の透過率は少なくとも第１の値Ｌ１である。照明光フィルタの第２の部分的特徴ＩＩにおいて、第８の波長範囲１２１内の透過率は最大で第４の値Ｌ４である。第８の波長範囲内の光はＰＰＩＸからの蛍光を実質的に含む。前記光が照明光により凌駕されないために、照明光フィルタは第８の波長範囲１２１内の光を阻止し、一方、観察光フィルタは、したがって蛍光を観察することができるように第８の波長範囲１２１内の光を透過する。
【００８６】
図２Ｄは、照明光フィルタの透過特性１０５と観察光フィルタの透過特性１１３との積を示す。この積は、２つの領域内（すなわち第１の波長範囲１０９と第４の波長範囲１１７との間の交差部１２３内および第３の波長範囲１１５と第２の波長範囲１１１との間の交差部１２５内）に有意値を呈示する。２つの交差部１２３、１２５はＰＰＩＸからの蛍光の外の波長範囲である。したがって、交差部１２３、１２５内の高い値は非蛍光性対象物領域の視覚化に寄与する。このようにして、蛍光染料の色で出現する蛍光性対象物領域に加えて、同時に非蛍光性対象物領域も、色忠実性でもってほぼ観察され得る。
【００８７】
プロトポルフィリンＩＸの例示的第２のフィルタセットが図３Ａ〜３Ｄを参照して以下に説明される。
【００８８】
図３Ａは図２Ａに対応する。その説明が参照される。
【００８９】
図３Ｂは、約３５０ｎｍ〜約８５０ｎｍの波長範囲内の、縦座標の対数スケール上の照明光フィルタの透過特性２０５のグラフを示す。これは、フィルタセットの特性の観察に関連する可視波長領域を含む。図３Ｂは、図２Ｂ〜２Ｄに関連して説明された限界波長１０７にほぼ対応する限界波長２０７を描写する。
【００９０】
照明光フィルタの透過特性２０５は３５０ｎｍ〜８５０ｎｍの全範囲内で定義された２つの部分的特徴ＩとＩＩａとの和である。第２のフィルタセットの部分的特徴Ｉは、図２Ｂ〜２Ｄに関連して説明された第１のフィルタセットの部分的特徴Ｉにほぼ対応する。したがって、限界波長２０７未満の波長では、第２のフィルタセットの部分的特徴Ｉは第１の波長範囲２０９を有し、この範囲内では透過率は第１の値Ｌ１より大きい。
【００９１】
第２のフィルタセットの部分的特徴ＩＩａは、限界波長２０７を越える第２の波長範囲２１１内の透過率が第１の値Ｌ１より大きいという点においてだけ、第１のフィルタセットの部分的特徴ＩＩと実質的に異なる。これは、第２の波長範囲２１１全体内の照明光フィルタの透過率が第１の値Ｌ１より大きいということを意味する。したがって、第１の値Ｌ１は、第２の波長範囲２１１内の照明光フィルタの透過率の最小値である。部分的特徴ＩＩは、蛍光の励起に役立たないがむしろその非蛍光性領域が感知可能になるようなやり方で対象物を照明するのに役立つ光に照明光フィルタを通過させるようにするタスクを有する。したがって、第２の波長範囲２１１は、発光スペクトルＥが有意値を有する波長範囲の外に位置するように選択される。非蛍光性領域は知覚という点で蛍光性領域を凌駕しないように意図されており、蛍光は通常、低い強度を有するので、以下に説明される観察光フィルタは、第２の波長範囲２１１において、第１の値Ｌ１と比較して著しく低い透過率を有する。
【００９２】
観察光フィルタの透過特性２１３が図３Ｃに示される。透過特性２１３は２つの部分的特徴ＩＩＩａとＩＶとの和である。第２のフィルタセットの第３の部分的特徴ＩＩＩａは第１のフィルタセットのものと著しく異なる。
【００９３】
限界波長２０７を越えた波長では、部分的特徴ＩＩＩａは第３の波長範囲２１５を有し、この範囲内では透過率は第２の値Ｌ２より小さくかつ第３の値Ｌ３より大きい。したがって、第２の値は第３の波長範囲２１５内の観察光フィルタの透過率の最大値であり、第３の値Ｌ３は第３の波長範囲２１５内の観察光フィルタの透過率の最小値である。
【００９４】
さらに、第３の波長範囲２１５を越えた波長範囲における部分的特徴ＩＩＩａは約６１０ｎｍから７５０ｎｍまで延びる第９の波長範囲を有する。第９の波長範囲内では、観察光フィルタの透過率は第１の値Ｌ１より大きい。その結果、ＰＰＩＸからの蛍光は観察フィルタを通過し観察され得る。
【００９５】
部分的特徴ＩＩＩは、蛍光（約６１０ｎｍ〜７４０ｎｍ）と、照明光フィルタの部分的特徴ＩＩ（第２の波長範囲２１１）の理由で対象物に到達するような照明光との両方に観察光フィルタを通過させるようにするタスクを有する。したがって、蛍光が部分的特徴ＩＩＩの理由で観察光フィルタに侵入し得るので第１に蛍光性領域を知覚することが可能であり、部分的特徴ＩＩの理由で対象物に到達し蛍光励起光ではない光が第３の波長範囲２１５内で観察光フィルタに侵入し得るので対象物の非蛍光性領域を知覚することも可能である。
【００９６】
第２のフィルタセットの第４の部分的特徴ＩＶは第１のフィルタセットの第４の部分的特徴ＩＶにほぼ対応する。したがって、限界波長２０７未満の波長では、第２のフィルタセットの第４の部分的特徴ＩＶは第４の波長範囲２１７を有し、この範囲内では透過率は第２の値Ｌ２より小さくかつ第３の値Ｌ３より大きい。したがって、第２の値Ｌ２は第４の波長範囲２１７内の観察光フィルタの透過率の最大値であり、第３の値Ｌ３は第４の波長範囲２１７内の観察光フィルタの透過率の最小値である。
【００９７】
図３Ｂに示すように、照明光フィルタは第５の波長範囲２１８を有する。第５の波長範囲２１８は第１の波長範囲２０９と第２の波長範囲２１１との間にある。第５の波長範囲２１８内では、照明光フィルタの透過率は第４の値Ｌ４より小さい。第５の波長範囲は第１と第２の波長範囲をスペクトル的に分離するのに役立つ。図３Ｂに示すように、第５の波長範囲は限界波長２０７を含み得る。
【００９８】
図３Ｃに示すように、観察光フィルタは第６の波長範囲２１９を有する。第６の波長範囲２１９は第３の波長範囲２１５と第４の波長範囲２１７との間にある。第６の波長範囲２１９内では、観察光フィルタの透過率は第４の値Ｌ４より小さい。第６の波長範囲は第３と第４の波長範囲をスペクトル的に分離するのに役立つ。図３Ｃに示すように、第６の波長範囲は限界波長２０７を含み得る。
【００９９】
図３Ｂ、３Ｃに示すように、照明光フィルタおよび観察光フィルタは第７の波長範囲２２０を有する。第７の波長範囲２２０は、第１の波長範囲２０９内であるが第４の波長範囲２１７外に位置する。照明光フィルタの第１の部分的特徴Ｉにおいて、第７の波長範囲２２０内の透過率は少なくとも第１の値Ｌ１である。観察光フィルタの第４の部分的特徴ＩＶにおいて、第７の波長範囲２２０内の透過率は最大で第４の値Ｌ４である。ＰＰＩＸの励起に好適な第７の波長範囲内の光は、照明光フィルタを通過し得るが、この励起光が第３の波長範囲２１５内および第４の波長範囲２１７内の光を凌駕しないように観察光フィルタにより阻止される。
【０１００】
図３Ｂ、３Ｃに示すように、照明光フィルタおよび観察光フィルタは第８の波長範囲２２１を有する。第８の波長範囲２２１は、第２の波長範囲２１１を越え、第９の波長範囲２２９により含まれ得る。照明光フィルタの第２の部分的特徴ＩＩａにおいて、第８の波長範囲２２１内の透過率は最大で第４の値Ｌ４である。第８の波長範囲内の光はＰＰＩＸからの蛍光を実質的に含む。後者が照明光により凌駕されないために、照明光フィルタは第８の波長範囲２２１内の光を阻止し、一方、観察光フィルタはしたがって蛍光を観察することができるように第８の波長範囲２２１内の光を透過する。
【０１０１】
図３Ｄは、照明光フィルタの透過特性２０５と観察光フィルタの透過特性２１３との積を示す。この積は、２つの領域内（すなわち第１の波長範囲２０９と第４の波長範囲２１７との間の交差部２２３内および第３の波長範囲２１５と第２の波長範囲２１１との間の交差部２２５内）に有意値を呈示する。２つの交差部２２３、２２５はＰＰＩＸからの蛍光の外の波長範囲である。したがって、交差部２２３、２２５内の高い値が非蛍光性対象物領域の視覚化に寄与する。このようにして、蛍光染料の色で出現する蛍光性対象物領域に加えて、同時に非蛍光性対象物領域もまた、色忠実性でもってほぼ観察され得る。
【符号の説明】
【０１０２】
１  蛍光観測システム
３  顕微鏡検査光学ユニット
５  対物レンズ
７  光軸
９  対象物
１１  画像側ビーム束
１２  ズーム系
１３  ズーム系
１４  部分的ビーム束
１５  部分的ビーム束
１６  接眼レンズ
１７  接眼レンズ
１８  左眼
１９  右眼
２１  透過ミラー
２３  ビーム
２４  カメラ系
２５  部分的透過ミラー
３１  カメラアダプタ光学ユニット
３２  カメラ
３３  データ接続部
３５  コントローラ
３７  部分的透過ミラー
３９  部分的ビーム
４１  カメラアダプタ光学ユニット
４３  カメラ
４５  データ接続部
４９  頭部装着型観察装置
５１  ディスプレイ
５２  ディスプレイ
５３  カメラアダプタ光学ユニット
５５  カメラ
５７  フィルタ
６３  照明系
６５  データ接続部
６７  データ接続部
６８  透過ミラー
６９  ディスプレイ
７０  投影光学ユニット
７１  キセノンランプ
７２  反射器
７３  コリメータ
７４  平行光ビーム
７５  レンズ
７６  入口端
７７  光ファイバ束
７８  出口端
７９  コリメーション光学ユニット
８１  照明光ビーム
８３  フィルタ板
８４  照明光フィルタ
８５  照明光フィルタ
８７  駆動装置
８８  矢印
９１  観察光フィルタ
９３  駆動装置
９４  矢印
９５  メモリ
９７  押しボタンスイッチ
１０５  透過特性
１０７  限界波長
１０９  第１の波長範囲
１１１  第２の波長範囲
１１３  透過特性
１１５  第３の波長範囲
１１７  第４の波長範囲
１１８  第５の波長範囲
１１９  第６の波長範囲
１２０  第７の波長範囲
１２１  第８の波長範囲
１２３  交差部
１２５  交差部
２０５  透過特性
２０７  限界波長
２０９  第１の波長範囲
２１１  第２の波長範囲
２１３  透過特性
２１５  第３の波長範囲
２１７  第４の波長範囲
２１８  第５の波長範囲
２１９  第６の波長範囲
２２０  第７の波長範囲
２２１  第８の波長範囲
２２３  交差部
２２５  交差部
２２９  第９の波長範囲
Ｉ  第１の部分的特徴
ＩＩ  第２の部分的特徴
ＩＩａ  第２の部分的特徴
ＩＩＩ  第３の部分的特徴
ＩＩＩａ  第３の部分的特徴
ＩＶ  第４の部分的特徴
Ａ  励起スペクトル
Ｅ  発光スペクトル
Ｌ１  第１の値
Ｌ２  第２の値
Ｌ３  第３の値
Ｌ４  第４の値
【図１】
2019200208.tif 000006
【図２】
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【図３】
2019200208.tif 000008
【外国語明細書】
2019200208000001.pdf