DE102015011441A1 - Fluorescence light detection system and microscopy system - Google Patents
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Abstract
Zur Detektion von Fluoreszenzlicht mehrerer verschiedener Fluoreszenzfarbstoffe wird ein Fluoreszenzlichtdetektionssystem (1) vorgeschlagen, welches ein Strahlteilersystem (35), eine ortsauflösende erste Kamera (21) und eine von der ersten Kamera (21) verschiedene ortsauflösende zweite Kamera (23) umfasst, wobei das Strahlteilersystem (35) dazu konfiguriert ist, in das Strahlteilersystem eintretendes Licht (35) gemäß einem ersten Transmissionsspektrum zu der ersten Kamera (21) und gemäß einem von dem ersten Transmissionsspektrum verschiedenen zweiten Transmissionsspektrum zu der zweiten Kamera (23) zu übertragen; wobei das erste Transmissionsspektrum in einem roten Spektralbereich einen mittleren Transmissionsgrad von wenigstens 10%, insbesondere wenigstens 20% oder 50% aufweist, und wobei das zweite Transmissionsspektrum in einem blauen und grünen Spektralbereich jeweils einen mittleren Transmissionsgrad von wenigstens 90% aufweist.For the detection of fluorescent light of a plurality of different fluorescent dyes, a fluorescent light detection system (1) is proposed, which comprises a beam splitter system (35), a spatially resolving first camera (21) and a second camera (23) different from the first camera (21), the beam splitter system (35) configured to transmit light (35) entering the beam splitting system according to a first transmission spectrum to the first camera (21) and to the second camera (23) according to a second transmission spectrum different from the first transmission spectrum; wherein the first transmission spectrum in a red spectral range has an average transmittance of at least 10%, in particular at least 20% or 50%, and wherein the second transmission spectrum in a blue and green spectral range in each case has an average transmittance of at least 90%.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fluoreszenzlichtdetektionssystem zur Detektion von Beobachtungs- und Fluoreszenzlicht sowie ein Mikroskopiesystem, welches ein Fluoreszenzlichtdetektionssystem umfasst. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung Fluoreszenzlichtdetektionssysteme zur Detektion von Fluoreszenzen der Fluoreszenzfarbstoffe Protoporphyrin IX (PpIX), Fluorescein und Indocyaningrün (ICG).The present invention relates to a fluorescent light detection system for detecting observation and fluorescent light, and to a microscopy system comprising a fluorescent light detection system. In particular, the present invention relates to fluorescent light detection systems for detecting fluorescence of the fluorescent dyes protoporphyrin IX (PpIX), fluorescein and indocyanine green (ICG).
Die Fluoreszenzfarbstoffe PpIX, Fluorescein und ICG werden im medizinischen Bereich, insbesondere zur Einfärbung von biologischem Material, beispielsweise Blutzellen, Tumoren oder anderem Gewebe verwendet. Wenn das mit einem Fluoreszenzfarbstoff eingefärbte Gewebe mit Licht einer Wellenlänge beleuchtet wird, die im Absorptionsspektrum des Fluoreszenzfarbstoffs liegt, emittiert der Fluoreszenzfarbstoff Fluoreszenzlicht. Dieses Fluoreszenzlicht kann wiederum detektiert werden, wodurch der Bereich eines bestimmten mit dem Fluoreszenzfarbstoff eingefärbten Gewebes sichtbar und von dem umliegenden biologischen Material unterscheidbar gemacht werden kann. Häufig kommen bei einer Operation mehrere verschiedene Fluoreszenzfarbstoffe zum Einfärben von unterschiedlichen biologischen Materialien zum Einsatz. Für den Chirurgen kann es einerseits von Vorteil sein, unterschiedliches biologisches Material, welches jeweils mit unterschiedlichen Fluoreszenzfarbstoffen eingefärbt ist, gleichzeitig zu beobachten. Andererseits kann es ebenso vorteilhaft sein, selektiv bestimmte biologische Materialien durch Fluoreszenzlicht sichtbar zu machen, um nicht gleichzeitig von einer anderen Fluoreszenz abgelenkt zu sein.The fluorescent dyes PpIX, fluorescein and ICG are used in the medical field, in particular for coloring biological material, for example blood cells, tumors or other tissue. When the tissue stained with a fluorescent dye is illuminated with light of a wavelength which is in the absorption spectrum of the fluorescent dye, the fluorescent dye emits fluorescent light. This fluorescent light can in turn be detected, whereby the area of a particular tissue dyed with the fluorescent dye can be made visible and distinguishable from the surrounding biological material. Frequently, several different fluorescent dyes are used in an operation to color different biological materials. On the one hand, it may be advantageous for the surgeon to simultaneously observe different biological material, each colored with different fluorescent dyes. On the other hand, it may also be advantageous to selectively visualize certain biological materials by fluorescent light, so as not to be simultaneously distracted from another fluorescence.
Im Bereich der chirurgischen Anwendungen sind Fluoreszenzbeobachtungssysteme üblicherweise in konventionelle Operationsmikroskope integriert oder werden durch diese bereitgestellt. Das Fluoreszenzbeobachtungssystem ist daher in der Regel über dem zu operierenden Bereich angeordnet und sollte daher, um den Chirurgen nicht zu behindern, möglichst kompakt sein, d. h. wenig Bauraum einnehmen. Konventionelle Fluoreszenzbeobachtungssysteme sind beispielsweise als Stereomikroskop ausgebildet, wobei der Chirurg durch Okulare auf den Operationsbereich Einblick nehmen kann. Dem Beobachtungsstrahlengang des Stereomikroskops kann mithilfe eines weiteren optischen Systems ein auf einer Anzeige dargestelltes Fluoreszenzbild überlagert werden, so dass der Chirurg den Operationsbereich wie auch das Fluoreszenzbild gleichzeitig sehen kann.In the field of surgical applications, fluorescence observation systems are usually integrated with or provided by conventional surgical microscopes. The fluorescence observation system is therefore usually located above the area to be operated and should therefore be as compact as possible, so as not to hinder the surgeon, i. H. take up little space. Conventional fluorescence observation systems are designed, for example, as a stereomicroscope, whereby the surgeon can take an ocular view of the surgical area. The observation beam path of the stereomicroscope can be superimposed by means of another optical system, a fluorescence image displayed on a display so that the surgeon can see the surgical area as well as the fluorescence image simultaneously.
Konventionelle Fluoreszenzlichtdetektionssysteme verwenden eine Vielzahl von Beleuchtungs- und Detektionsfiltern, welche jeweils zur Anregung und Detektion von lediglich einer Fluoreszenz eines Fluoreszenzfarbstoffs geeignet sind. Um die Fluoreszenz mehrerer Fluoreszenzfarbstoffe anregen und detektieren zu können, umfassen solche Fluoreszenzlichtdetektionssysteme Filterwechsler, welche mehrere Filter umfassen. Dies erfordert jedoch einen größeren Bauraum, wodurch der Chirurg behindert wird.Conventional fluorescent light detection systems use a variety of illumination and detection filters, each suitable for excitation and detection of only one fluorescence of a fluorescent dye. In order to excite and detect the fluorescence of several fluorescent dyes, such fluorescent light detection systems include filter changers comprising a plurality of filters. However, this requires a larger space, which hinders the surgeon.
Andere konventionelle Fluoreszenzlichtdetektionssysteme umfassen einen Strahlteiler, welcher von einem Objekt kommendes Licht, welches Fluoreszenzlicht aber auch Beleuchtungslicht umfassen kann, in zwei Strahlenbündel teilt. Üblicherweise wird Licht des sichtbaren Spektralbereichs, beispielsweise von 400 nm bis 750 nm, in dem ersten Strahlenbündel geführt, wohingegen das zweite Strahlenbündel Infrarotlicht führt. Des Weiteren umfassen solche konventionellen Fluoreszenzlichtdetektionssysteme zwei Kameras, wobei das erste Strahlenbündel der ersten Kamera zugeführt wird und das zweite Strahlenbündel der zweiten Kamera zugeführt wird. Während die erste Kamera dazu konfiguriert ist, ein Bild sichtbaren Lichts zu detektieren, ist die zweite Kamera dazu konfiguriert, ein Bild infraroten Lichts zu detektieren. Diese Konfiguration kommt insbesondere bei Fluoreszenzlichtdetektionssystemen zum Einsatz, welche zur Detektion von Indocyaningrün verwendet werden. In dieser Konfiguration kommen üblicherweise für die erste Kamera Detektoren mit RGB-Bayer-Matrix oder RGGB-Bayer-Matrix zum Einsatz. Hierbei ist die Kamera in sich regelmäßig wiederholende Farbfilterzellen aufgeteilt, wobei jede Farbfilterzelle aus vier Pixeln besteht, von denen eines den roten Spektralbereich, zwei den grünen Spektralbereich und eines den blauen Spektralbereich transmittieren kann, so dass diese Spektralbereich jeweils selektiv detektiert werden können. Demgegenüber ist die zweite Kamera dazu konfiguriert, Infrarotlicht zu detektieren.Other conventional fluorescent light detection systems comprise a beam splitter, which splits light coming from an object, which may comprise fluorescent light but also illumination light, into two radiation beams. Usually, light of the visible spectral range, for example from 400 nm to 750 nm, is guided in the first beam, whereas the second beam is guided by infrared light. Furthermore, such conventional fluorescent light detection systems comprise two cameras, wherein the first beam is supplied to the first camera and the second beam is supplied to the second camera. While the first camera is configured to detect an image of visible light, the second camera is configured to detect an image of infrared light. This configuration is particularly useful in fluorescent light detection systems used to detect indocyanine green. In this configuration, detectors with RGB Bayer matrix or RGGB Bayer matrix are usually used for the first camera. In this case, the camera is divided into regularly repeating color filter cells, each color filter cell consisting of four pixels, one of which can transmit the red spectral range, two the green spectral range and one blue spectral range, so that these spectral ranges can each be selectively detected. In contrast, the second camera is configured to detect infrared light.
Durch diese Konfiguration wird für infrarotes Licht eine hohe Sensitivität, d. h. eine hohe Anzahl von Pixeln zur Detektion von infrarotem Licht, bereitgestellt, jedoch sind verhältnismäßig wenig Pixel zur Detektion anderer Spektralbereiche (rot, grün, blau) bereitgestellt. Daher eignet sich diese Konfiguration lediglich für den Fluoreszenzfarbstoff Indocyaningrün, jedoch nicht für andere Fluoreszenzfarbstoffe, deren Fluoreszenz außerhalb des infraroten Spektralbereichs liegt.This configuration provides high sensitivity to infrared light, i. H. a high number of pixels for detecting infrared light, but relatively few pixels are provided for detection of other spectral regions (red, green, blue). Therefore, this configuration is suitable only for the fluorescent dye indocyanine green, but not for other fluorescent dyes whose fluorescence is outside the infrared spectral range.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Fluoreszenzlichtdetektionssystem und ein Mikroskopiesystem bereitzustellen, mit welchem mehrere unterschiedliche Fluoreszenzfarbstoffe verwendet und deren Fluoreszenzlicht mit einer hohen Sensitivität detektiert werden kann. Insbesondere ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Fluoreszenzlichtdetektionssystem bereitzustellen, welches ohne wechselbare Komponenten auskommt, verschiedene Fluoreszenzfarbstoffe detektierten kann und dabei einen geringen Bauraum benötigt.It is therefore an object of the present invention to provide a fluorescent light detection system and a microscopy system, with which a plurality of different fluorescent dyes can be used and whose fluorescent light can be detected with a high sensitivity. In particular, it is an object of the present invention to provide a fluorescent light detection system to provide which manages without removable components, can detect different fluorescent dyes and thereby requires a small amount of space.
Wie schematisch in
Wie schematisch in
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst ein Fluoreszenzlichtdetektionssystem zur Detektion von Beobachtungs- und Fluoreszenzlicht ein Strahlteilersystem, eine ortsauflösende erste Kamera und eine von der ersten Kamera verschiedene ortsauflösende zweite Kamera, wobei das Strahlteilersystem dazu konfiguriert ist, in das Strahlteilersystem eintretendes Licht gemäß einem ersten Transmissionsspektrum zu der ersten Kamera und gemäß einem von dem ersten Transmissionsspektrum verschiedenen zweiten Transmissionsspektrum zu der zweiten Kamera zu übertragen; wobei das erste Transmissionsspektrum in einem roten Spektralbereich einen mittleren Transmissionsgrad von wenigstens 10%, insbesondere wenigstens 20% oder 50% aufweist, und wobei das zweite Transmissionsspektrum in einem blauen und grünen Spektralbereich jeweils einen mittleren Transmissionsgrad von wenigstens 90% aufweist.According to one embodiment, a fluorescent light detection system for detecting observation and fluorescent light comprises a beam splitting system, a spatially resolving first camera and a second resolving second camera different from the first camera, the beam splitter system being configured to transmit light entering the beam splitter system according to a first transmission spectrum to the first Camera and according to a different from the first transmission spectrum second transmission spectrum to the second camera to transmit; wherein the first transmission spectrum in a red spectral range has an average transmittance of at least 10%, in particular at least 20% or 50%, and wherein the second transmission spectrum in a blue and green spectral range in each case has an average transmittance of at least 90%.
Das in das Strahlteilersystem eintretende Licht kann beispielsweise Licht sein, welches von einem Objekt oder Objektbereich ausgeht und kann Licht in einem Wellenlängenbereich von etwa 400 nm bis 1000 nm umfassen. Das in das Strahlteilersystem eintretende Licht kann ferner einen Anteil umfassen, welcher an einem Objekt reflektiertes Beleuchtungslicht ist. Ferner kann das in das Strahlteilersystem eintretende Licht Fluoreszenzlicht umfassen, welches durch einen oder mehrere in einem Objekt angeregte Fluoreszenzfarbstoffe erzeugt wird. Üblicherweise ist die Intensität des Fluoreszenzlichts sehr viel kleiner als die Intensität des reflektierten Beleuchtungslichts, wobei Letzteres zur Erzeugung eines Übersichtsbildes verwendet werden kann.The light entering the beam splitter system may be, for example, light emanating from an object or object region and may comprise light in a wavelength range of about 400 nm to 1000 nm. The light entering the beam splitter system may further include a portion which is illumination light reflected at an object. Further, the light entering the beam splitter system may include fluorescent light generated by one or more fluorescent dyes excited in an object. Usually, the intensity of the fluorescent light is much smaller than the intensity of the reflected illumination light, the latter being used to produce an overview image.
Das Strahlteilersystem dient dazu, das in das Strahlteilersystem eintretende Licht spektral zu trennen, d. h., das in das Strahlteilersystem eintretende Licht wird gemäß dem ersten Transmissionsspektrum zu einem ersten Ausgang des Strahlteilersystems und gemäß dem zweiten Transmissionsspektrum zu einem zweiten Ausgang des Strahlteilersystems übertragen. Das an dem ersten Ausgang des Strahlteilersystems austretende Licht wird der ersten Kamera zugeführt und das an dem zweiten Ausgang des Strahlteilersystems austretende Licht wird der zweiten Kamera zugeführt. Das Zuführen des aus dem Strahlteilersystem austretenden Lichts kann über ein oder mehrere optische Komponenten und/oder Systeme erfolgen.The beam splitter system is used to spectrally separate the light entering the beam splitter system, i. That is, the light entering the beam splitter system is transmitted to a first output of the beam splitter system according to the first transmission spectrum and to a second output of the beam splitter system according to the second transmission spectrum. The light emerging at the first output of the beam splitter system is supplied to the first camera and the light emerging at the second output of the beam splitter system is supplied to the second camera. The feeding of the light emerging from the beam splitter system can take place via one or more optical components and / or systems.
Hierin bezeichnet das Transmissionsspektrum den wellenlängenabhängigen Transmissionsgrad durch das Strahlteilersystem. Der Transmissionsgrad des Strahlteilersystems bezeichnet demnach das Verhältnis von in das Strahlteilersystem eintretendem Licht einer Wellenlänge λ zu aus dem Strahlteilersystem an einem der Ausgänge austretendem Licht der Wellenlänge λ. Da das Strahlteilersystem zwangsläufig Licht absorbiert oder speziell bereitgestellte Absorptionsfilter umfassen kann, sind das erste Transmissionsspektrum und das zweite Transmissionsspektrum nicht notwendigerweise zueinander komplementär.Herein, the transmission spectrum refers to the wavelength-dependent transmittance through the beam splitter system. The degree of transmission of the beam splitter system accordingly denotes the ratio of light of a wavelength λ entering the beam splitter system from the beam splitter system at one of the outputs of light of wavelength λ exiting. Since the beam splitting system inevitably absorbs light or may include specially provided absorption filters, the first transmission spectrum and the second transmission spectrum are not necessarily complementary to each other.
Die erste und zweite Kamera sind ortsauflösend, d. h. diese sind dazu konfiguriert, Bilder aufzunehmen. Insbesondere können die Kameras jeweils dazu konfiguriert sein, Bilder eines bestimmten Spektralbereichs zu detektieren, beispielsweise ein Blau-Bild, welches ausschließlich aus detektiertem Licht des blauen Spektralbereichs erzeugt wird.The first and second cameras are spatially resolved, d. H. these are configured to take pictures. In particular, the cameras can each be configured to detect images of a specific spectral range, for example a blue image which is generated exclusively from detected light of the blue spectral range.
Die erste und zweite Kamera haben bevorzugt das gleiche Sensorformat, d. h. die Ortsauflösung bzw. Pixelanzahl der beiden Kameras ist entweder gleich oder eine der beiden Kameras weist in wenigstens einer Raumrichtung ein ganzzahliges Vielfaches der Pixelzahl der anderen Kamera auf. Die Kamera mit der geringeren Pixelzahl weist dann eine entsprechend größere lichtsensitive Detektionsfläche auf. Hierdurch können gleiche abbildende Optiken zwischen dem Strahlteilersystem und den Kameras verwendet werden. Ferner kann diejenige Kamera, auf der weniger Lichtstärke erwartet wird, speziell für schwache Lichtverhältnisse angepasst sein. Alternativ oder ergänzend kann durch elektrische Verschaltung/Summierung (”Binning”) mehrerer Pixel das Signal-Rausch-Verhältnis für die Kamera, auf die weniger Licht trifft, verbessert werden. Die beiden Kameras können in ihrer Ausgestaltung an die von Ihnen zu detektierenden Wellenlängenbereiche angepasst sein, beispielsweise bei CMOS-Sensoren durch eine Anpassung der Dicke der lichtempfindlichen Sensorschicht.The first and second camera preferably have the same sensor format, ie the spatial resolution or pixel number of the two cameras either the same or one of the two cameras has an integral multiple of the pixel number of the other camera in at least one spatial direction. The camera with the smaller number of pixels then has a correspondingly larger light-sensitive detection area. As a result, the same imaging optics between the beam splitter system and the cameras can be used. Furthermore, the camera on which less light intensity is expected to be specially adapted for low light conditions. Alternatively or additionally, by electrical interconnection / summing ("binning") of several pixels, the signal-to-noise ratio for the camera, to which less light hits, can be improved. The two cameras can be adapted in their design to the wavelength ranges to be detected by you, for example, in CMOS sensors by adjusting the thickness of the photosensitive sensor layer.
Das erste Transmissionsspektrum weist für einen roten Spektralbereich einen mittleren Transmissionsgrad von wenigstens 10%, 20% oder 50% auf, d. h., dass wenigstens 10%, 20% oder 50% des in das Strahlteilersystem eintretenden Lichts des roten Spektralbereichs zu dem ersten Ausgang des Strahlteilersystems übertragen und der ersten Kamera zugeführt wird. Wie zuvor erläutert, bedeutet dies nicht notwendigerweise, dass das zweite Transmissionsspektrum den komplementären Anteil von 90%, 80% oder 50% aufweist. Das zweite Transmissionsspektrum weist in einem blauen Spektralbereich und in einem grünen Spektralbereich jeweils einen mittleren Transmissionsgrad von wenigstens 90% auf. Dies bedeutet, dass 90% des in das Strahlteilersystem eintretenden Lichts des blauen bzw. grünen Spektralbereichs auf den zweiten Ausgang des Strahlteilersystems übertragen wird und der zweiten Kamera zugeführt werden kann.The first transmission spectrum has an average transmittance of at least 10%, 20% or 50% for a red spectral range, i. e., that at least 10%, 20% or 50% of the light entering the beam splitter system of the red spectral range is transmitted to the first output of the beam splitter system and supplied to the first camera. As previously explained, this does not necessarily mean that the second transmission spectrum has the complementary proportion of 90%, 80% or 50%. The second transmission spectrum has in each case a mean transmittance of at least 90% in a blue spectral range and in a green spectral range. This means that 90% of the light entering the beam splitter system of the blue or green spectral range is transmitted to the second output of the beam splitter system and the second camera can be supplied.
Hierdurch kann Licht des roten Spektralbereichs zu der ersten Kamera übertragen und von dieser detektiert werden. Ferner wird hierdurch Licht des blauen und grünen Spektralbereichs auf die zweite Kamera übertragen und kann von dieser detektiert werden.As a result, light of the red spectral range can be transmitted to the first camera and detected by it. Furthermore, as a result, light of the blue and green spectral range is transmitted to the second camera and can be detected by it.
Hierin können der blaue, grüne, rote und infrarote Spektralbereich wie folgt festgelegt sein: Der blaue Spektralbereich kann zwischen 350 nm und 480 nm liegen, der grüne Spektralbereich kann zwischen 480 nm und 580 nm liegen, der rote Spektralbereich kann zwischen 580 nm und 750 nm liegen, insbesondere zwischen 580 nm und 680 nm oder zwischen 630 nm und 680 nm, und der infrarote Spektralbereich kann zwischen 750 nm und 1000 nm liegen. Ferner können der blaue, grüne, rote und infrarote Spektralbereich jeweils eine spektrale Breite von wenigstens 50 nm, insbesondere 70 nm aufweisen.Here, the blue, green, red and infrared spectral range can be defined as follows: The blue spectral range can be between 350 nm and 480 nm, the green spectral range can be between 480 nm and 580 nm, the red spectral range can be between 580 nm and 750 nm in particular between 580 nm and 680 nm or between 630 nm and 680 nm, and the infrared spectral range can be between 750 nm and 1000 nm. Furthermore, the blue, green, red and infrared spectral ranges can each have a spectral width of at least 50 nm, in particular 70 nm.
Hierin bezeichnet der mittlere Transmissionsgrad
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform weist das erste Transmissionsspektrum im blauen und/oder grünen Spektralbereich einen mittleren Transmissionsgrad von höchstens 10% auf. Ferner weist das zweite Transmissionsspektrum im roten Spektralbereich einen mittleren Transmissionsgrad von höchstens 50%, insbesondere höchstens 80% oder 90% auf. In dieser Ausführungsform wird nur ein geringer Anteil von Licht des blauen und/oder grünen Spektralbereichs zu der ersten Kamera übertragen, so dass der ersten Kamera zugeführtes Licht anderer Spektralbereiche nur geringfügig mit Licht des blauen und/oder grünen Spektralbereichs überlagert ist. Hierdurch kann verhindert werden, dass Licht des blauen und/oder grünen Spektralbereichs als Licht eines anderen Spektralbereichs detektiert wird, wodurch die Detektion des anderen Spektralbereichs verbessert wird.According to an exemplary embodiment, the first transmission spectrum in the blue and / or green spectral range has an average transmittance of at most 10%. Furthermore, the second transmission spectrum in the red spectral range has an average transmittance of at most 50%, in particular at most 80% or 90%. In this embodiment, only a small proportion of light of the blue and / or green spectral range is transmitted to the first camera, so that the light supplied to the first camera of other spectral ranges is only slightly superimposed with light of the blue and / or green spectral range. In this way it can be prevented that light of the blue and / or green spectral range is detected as light of another spectral range, whereby the detection of the other spectral range is improved.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform ist die erste Kamera dazu konfiguriert, Licht des roten Spektralbereichs zu detektieren und die zweite Kamera ist dazu konfiguriert, Licht des blauen und grünen Spektralbereichs jeweils selektiv zu detektieren.According to another exemplary embodiment, the first camera is configured to detect light of the red spectral region and the second camera is configured to selectively detect light of the blue and green spectral regions, respectively.
In dieser Ausführungsform ist die erste Kamera dazu konfiguriert, das zu der ersten Kamera übertragene Licht des roten Spektralbereichs zu detektieren. Insbesondere kann die erste Kamera dazu konfiguriert sein, eine ortsaufgelöste Intensitätsverteilung von von der ersten Kamera zugeführtem Licht des roten Spektralbereichs zu detektieren. Beispielsweise kann die erste Kamera Detektionsflächen aufweisen, die dazu konfiguriert sind, ausschließlich oder überwiegend Licht des roten Spektralbereichs zu detektieren und einen Wert zu erzeugen, welcher der Intensität des Lichts dieses Spektralbereichs entspricht. Auf analoge Weise kann die zweite Kamera dazu konfiguriert sein, Licht des blauen Spektralbereichs und Licht des grünen Spektralbereichs zu detektieren. Insbesondere kann die zweite Kamera dazu konfiguriert sein, eine ortsaufgelöste Intensitätsverteilung von Licht des blauen Spektralbereichs bzw. von Licht des grünen Spektralbereichs zu detektieren. Hierzu kann die zweite Kamera beispielsweise Detektionsflächen aufweisen, welche ausschließlich oder überwiegend Licht des blauen Spektralbereichs detektierten und Detektionsflächen aufweisen, welche ausschließlich oder überwiegend Licht des grünen Spektralbereichs detektierten.In this embodiment, the first camera is configured to detect the light of the red spectral range transmitted to the first camera. In particular, the first camera can be configured to detect a spatially resolved intensity distribution of light of the red spectral range supplied by the first camera. For example, the first camera may have detection surfaces that are configured to exclusively or predominantly detect light of the red spectral range and to generate a value that corresponds to the intensity of the light of this spectral range. In an analogous manner, the second camera may be configured to detect light of the blue spectral range and light of the green spectral range. In particular, the second camera can be configured to detect a spatially resolved intensity distribution of light of the blue spectral range or of light of the green spectral range. For this purpose, the second camera may, for example, have detection surfaces which exclusively or predominantly detect light of the blue spectral range and have detection surfaces which exclusively or predominantly detect light of the green spectral range.
Überwiegend bedeutet, dass weniger als 10%, insbesondere weniger als 1% oder weniger als 0,1% von einem Intensitätswert, welcher die Intensität von Licht eines bestimmten Spektralbereichs repräsentiert, durch Licht außerhalb des bestimmten Spektralbereichs verursacht wird. It means predominantly that less than 10%, in particular less than 1% or less than 0.1%, of an intensity value which represents the intensity of light of a specific spectral range is caused by light outside the specific spectral range.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform ist eine Kamera der ersten und zweiten Kamera dazu konfiguriert, eine ortsaufgelöste erste Intensitätsverteilung von Licht eines ersten Spektralbereichs zu detektieren; wobei eine Steuerung des Fluoreszenzlichtdetektionssystems dazu konfiguriert ist, auf Basis der ersten Intensitätsverteilung und einer ortsaufgelösten zweiten Intensitätsverteilung eine ortsaufgelöste dritte Intensitätsverteilung zu bestimmen, welche die Intensitätsverteilung von Licht eines dritten Spektralbereichs repräsentiert, wobei die zweite Intensitätsverteilung eine detektierte oder durch die Steuerung bestimmte ortsaufgelöste Intensitätsverteilung von Licht eines zweiten Spektralbereichs repräsentiert und wobei der erste, zweite und dritte Spektralbereich voneinander verschieden sind.According to an exemplary embodiment, a camera of the first and second cameras is configured to detect a spatially resolved first intensity distribution of light of a first spectral range; wherein a controller of the fluorescent light detection system is configured to determine, based on the first intensity distribution and a spatially resolved second intensity distribution, a spatially resolved third intensity distribution representing the intensity distribution of light of a third spectral region, the second intensity distribution comprising a spatially resolved intensity distribution of or detected by the controller Represents light of a second spectral range and wherein the first, second and third spectral range are different from each other.
In dieser Ausführungsform umfasst das Fluoreszenzlichtdetektionssystem eine Steuerung, welche eine ortsaufgelöste dritte Intensitätsverteilung auf Basis einer ortsaufgelösten ersten und zweiten Intensitätsverteilung bestimmt. Die erste Intensitätsverteilung repräsentiert die ortsaufgelöste Intensitätsverteilung von Licht eines ersten Spektralbereichs, wobei das Licht von der ersten oder zweiten Kamera detektiert wird. Beispielsweise kann die erste Kamera dazu konfiguriert sein, Licht des roten Spektralbereichs zu detektieren, so dass die erste Intensitätsverteilung einer Intensitätsverteilung von Licht des roten Spektralbereichs entspricht. Die zweite Intensitätsverteilung kann eine durch eine der Kameras detektierte Intensitätsverteilung oder eine durch die Steuerung bestimmte Intensitätsverteilung sein. Beispielsweise entspricht die zweite Intensitätsverteilung der Intensitätsverteilung von Licht des roten und infraroten Spektralbereichs, welche gemeinsam von der ersten Kamera detektiert werden. Die Steuerung kann nun dazu konfiguriert sein, die dritte Intensitätsverteilung, beispielsweise die Intensitätsverteilung von Licht des infraroten Spektralbereichs, auf Basis der ersten Intensitätsverteilung (Licht des roten Spektralbereichs) und der zweiten Intensitätsverteilung (Licht des roten und infraroten Spektralbereichs) zu bestimmen. Im vorliegenden Beispiel kann die dritte Intensitätsverteilung durch Subtraktion der ersten Intensitätsverteilung von der zweiten Intensitätsverteilung erhalten werden. Zur Bestimmung der dritten Intensitätsverteilung können verschiedene mathematische Operationen verwendet werden, beispielsweise Addition, Subtraktion, Multiplikation und Division. Ferner können auch komplexere Formeln oder Algorithmen zum Bestimmen der dritten Intensitätsverteilung verwendet werden, welche durch die Steuerung implementiert sind.In this embodiment, the fluorescent light detection system comprises a controller which determines a spatially resolved third intensity distribution based on a spatially resolved first and second intensity distribution. The first intensity distribution represents the spatially resolved intensity distribution of light of a first spectral range, the light being detected by the first or second camera. By way of example, the first camera can be configured to detect light of the red spectral range, such that the first intensity distribution corresponds to an intensity distribution of light of the red spectral range. The second intensity distribution may be an intensity distribution detected by one of the cameras or an intensity distribution determined by the controller. For example, the second intensity distribution corresponds to the intensity distribution of light of the red and infrared spectral ranges, which are detected jointly by the first camera. The controller may now be configured to determine the third intensity distribution, for example the intensity distribution of light of the infrared spectral range, based on the first intensity distribution (light of the red spectral range) and the second intensity distribution (light of the red and infrared spectral range). In the present example, the third intensity distribution can be obtained by subtracting the first intensity distribution from the second intensity distribution. Various mathematical operations may be used to determine the third intensity distribution, such as addition, subtraction, multiplication and division. Further, more complex formulas or algorithms for determining the third intensity distribution implemented by the controller may also be used.
In der vorliegenden Ausführungsform sind zwei Spektralbereiche voneinander verschieden, wenn sie unterschiedliche Spektralbereiche umfassen, d. h., zwei Spektralbereiche sind voneinander verschieden, wenn die zwei Spektralbereiche sich nicht oder höchstens teilweise überlappen oder ein Spektralbereich den anderen Spektralbereich vollständig umfasst, jedoch zudem weitere Spektralbereiche umfasst.In the present embodiment, two spectral ranges are different from each other when they include different spectral ranges, i. h., Two spectral ranges are different from each other when the two spectral ranges do not overlap or at most partially overlap or one spectral range completely covers the other spectral range, but also includes more spectral ranges.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform hierin basiert die zweite Intensitätsverteilung auf einer ortsaufgelösten Intensitätsverteilung, welche von derjenigen der ersten und zweiten Kamera detektiert wird, die von der Kamera verschieden ist, die die erste Intensitätsverteilung detektiert. Wenn beispielsweise die erste Kamera die erste Intensitätsverteilung detektiert, basiert die zweite Intensitätsverteilung auf einer ortsaufgelösten Intensitätsverteilung, die von der zweiten Kamera detektiert wird. Wenn andernfalls die erste Intensitätsverteilung von der zweiten Kamera detektiert wird, so basiert die zweite Intensitätsverteilung auf einer ortsaufgelösten Intensitätsverteilung, welche von der ersten Kamera detektiert wird. Die zweite Intensitätsverteilung kann der ortsaufgelösten Intensitätsverteilung gleich sein oder auf dieser basierend von der Steuerung bestimmt sein.According to an exemplary embodiment herein, the second intensity distribution is based on a spatially resolved intensity distribution detected by those of the first and second cameras other than the camera that detects the first intensity distribution. For example, when the first camera detects the first intensity distribution, the second intensity distribution is based on a spatially resolved intensity distribution detected by the second camera. Otherwise, if the first intensity distribution is detected by the second camera, the second intensity distribution is based on a spatially resolved intensity distribution detected by the first camera. The second intensity distribution may be equal to or determined based on the spatially resolved intensity distribution.
In dieser Ausführungsform wird die dritte Intensitätsverteilung auf Basis der ersten und zweiten Intensitätsverteilungen bestimmt, wobei die erste und zweite Intensitätsverteilung auf Intensitätsverteilungen basieren, die von unterschiedlichen Kameras detektiert werden.In this embodiment, the third intensity distribution is determined based on the first and second intensity distributions, wherein the first and second intensity distributions are based on intensity distributions detected by different cameras.
Zum Bestimmen der dritten Intensitätsverteilung kann die Steuerung Eigenschaften des ersten und/oder zweiten Transmissionsspektrums verwenden.For determining the third intensity distribution, the controller may use characteristics of the first and / or second transmission spectrum.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform weist das erste Transmissionsspektrum für einen infraroten Spektralbereich einen mittleren Transmissionsgrad von wenigstens 90% und das zweite Transmissionsspektrum für den infraroten Spektralbereich einen mittleren Transmissionsgrad von höchstens 10% auf. Alternativ kann das zweite Transmissionsspektrum für den infraroten Spektralbereich einen mittleren Transmissionsgrad von wenigstens 90% und das erste Transmissionsspektrum für den infraroten Spektralbereich einen mittleren Transmissionsgrad von höchstens 10% aufweisen.According to an exemplary embodiment, the first transmission spectrum for an infrared spectral range has an average transmittance of at least 90% and the second transmission spectrum for the infrared spectral range has an average transmittance of at most 10%. Alternatively, the second transmission spectrum for the infrared spectral range may have an average transmittance of at least 90% and the first transmission spectrum for the infrared spectral range an average transmittance of at most 10%.
In dieser Ausführungsform wird Licht des infraroten Spektralbereichs, beispielsweise Fluoreszenzlicht von Indocyaningrün, überwiegend zu der ersten Kamera oder überwiegend zu der zweiten Kamera übertragen. Zudem kann die erste oder zweite Kamera dazu konfiguriert sein, Licht des infraroten Spektralbereichs zu detektieren. Insbesondere kann die erste oder zweite Kamera dazu konfiguriert sein, eine ortsaufgelöste Intensitätsverteilung von Licht des infraroten Spektralbereichs zu detektieren. Hierdurch ist es möglich, Fluoreszenzlicht von Indocyaningrün entweder durch die erste Kamera oder durch die zweite Kamera detektieren zu lassen.In this embodiment, light of the infrared spectral range, for example, fluorescent light of indocyanine green, becomes predominantly the first camera or predominantly to the second camera. In addition, the first or second camera may be configured to detect light of the infrared spectral range. In particular, the first or second camera may be configured to detect a spatially resolved intensity distribution of light of the infrared spectral range. This makes it possible to detect fluorescent light of indocyanine green either by the first camera or by the second camera.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform ist eine Steuerung des Fluoreszenzlichtdetektionssystems dazu konfiguriert, eine ortsaufgelöste Infrarot-Intensitätsverteilung, welche eine detektierte oder von der Steuerung bestimmte, ortsaufgelöste Intensitätsverteilung von Licht des infraroten Spektralbereichs repräsentiert, eine ortsaufgelöste Rot-Intensitätsverteilung, welche eine detektierte oder von der Steuerung bestimmte, ortsaufgelöste Intensitätsverteilung von Licht des roten Spektralbereichs repräsentiert, eine ortsaufgelöste Grün-Intensitätsverteilung, welche eine detektierte oder von der Steuerung bestimmte, ortsaufgelöste Intensitätsverteilung von Licht des grünen Spektralbereichs repräsentiert, und eine ortsaufgelöste Blau-Intensitätsverteilung, welche eine detektierte oder von der Steuerung bestimmte, ortaufgelöste Intensitätsverteilung von Licht des blauen Spektralbereichs repräsentiert, bereitzustellen.According to an exemplary embodiment, a controller of the fluorescent light detection system is configured to provide a spatially resolved infrared intensity distribution representing a spatially resolved intensity distribution of light of the infrared spectral range detected or determined by the controller, a spatially resolved red intensity distribution that is detected or determined by the controller represents spatially resolved intensity distribution of red spectral region light, a spatially resolved green intensity distribution representing a detected or controlled spatial resolution intensity distribution of green spectrum light, and a spatially resolved blue intensity distribution representing detected or determined by the controller; spatially resolved intensity distribution of light of the blue spectral range represents.
Die von der Steuerung bereitgestellten Infrarot-, Rot-, Grün- und Blau-Intensitätsverteilungen können anschließend zur Darstellung eines Übersichtsbildes und eines Fluoreszenzlichtbildes verwendet werden. Eine Intensitätsverteilung eines bestimmten Spektralbereichs kann der Intensitätsverteilung entsprechen, die eine Kamera detektiert, welche zur Detektion des bestimmten Spektralbereichs konfiguriert ist. Beispielsweise kann die Infrarot-Intensitätsverteilung der von einer Kamera detektierten ortsaufgelösten Intensitätsverteilung von Licht des infraroten Spektralbereichs entsprechen. Alternativ kann die Intensitätsverteilung eines bestimmten Spektralbereichs auch aus mehreren ortsaufgelösten Intensitätsverteilungen unterschiedlicher Spektralbereiche durch die Steuerung bestimmt werden.The infrared, red, green and blue intensity distributions provided by the controller can then be used to display an overview image and a fluorescent light image. An intensity distribution of a specific spectral range may correspond to the intensity distribution detected by a camera configured to detect the particular spectral range. By way of example, the infrared intensity distribution may correspond to the spatially resolved intensity distribution of light of the infrared spectral range detected by a camera. Alternatively, the intensity distribution of a specific spectral range can also be determined by the controller from a plurality of spatially resolved intensity distributions of different spectral ranges.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform umfasst das Strahlteilersystem einen Strahlteiler und wenigstens ein optisches Filter. In dieser Ausführungsform stellen der Strahlteiler und das wenigstens eine optische Filter das erste und/oder zweite Transmissionsspektrum bereit. Dass wenigstens eine optische Filter kann insbesondere dann vorteilhaft sein, wenn der Strahlteiler die spektrale Trennung des auf das Strahlteilersystem treffenden Lichts nicht ausreichend genau bereitstellen kann.According to an exemplary embodiment, the beam splitter system comprises a beam splitter and at least one optical filter. In this embodiment, the beam splitter and the at least one optical filter provide the first and / or second transmission spectrum. That at least one optical filter can be advantageous in particular if the beam splitter can not provide the spectral separation of the light striking the beam splitter system with sufficient accuracy.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform ist der Strahlteiler dazu konfiguriert, das in das Strahlteilersystem eintretende Licht spektral und/oder räumlich und/oder nach Polarisationen zu trennen. Insbesondere kann der Strahlteiler dazu konfiguriert sein, dass in das Strahlteilersystem eintretende Licht nach zueinander orthogonalen Polarisationen zu trennen.According to an exemplary embodiment, the beam splitter is configured to spectrally and / or spatially and / or polarize the light entering the beam splitter system. In particular, the beam splitter may be configured to separate the light entering the beam splitter system into mutually orthogonal polarizations.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform hierin weist das erste Transmissionsspektrum ferner im roten und infraroten Spektralbereich jeweils einen mittleren Transmissionsgrad von wenigstens 90% und im blauen und grünen Spektralbereich jeweils einen mittleren Transmissionsgrad von höchstens 10% auf. Zudem weist das zweite Transmissionsspektrum ferner im roten und infraroten Spektralbereich jeweils einen mittleren Transmissionsgrad von höchstens 10% auf. Eine Steuerung des Fluoreszenzlichtdetektionssystems ist dazu konfiguriert, eine ortsaufgelöste Intensitätsverteilung von Licht des roten Spektralbereichs und eine ortsaufgelöste Intensitätsverteilung von Licht des infraroten Spektralbereichs basierend auf von der ersten Kamera detektierten Intensitätsverteilungen zu bestimmen. Ferner ist die Steuerung dazu konfiguriert, eine ortsaufgelöste Intensitätsverteilung von Licht des blauen Spektralbereichs und eine ortsaufgelöste Intensitätsverteilung von Licht des grünen Spektralbereichs basierend auf von der zweiten Kamera detektierten Intensitätsverteilungen zu bestimmen.According to an exemplary embodiment herein, the first transmission spectrum furthermore has an average transmittance of at least 90% in the red and infrared spectral range and an average transmittance of at most 10% in the blue and green spectral range. In addition, the second transmission spectrum also has an average transmittance of at most 10% in the red and infrared spectral ranges. A controller of the fluorescent light detection system is configured to determine a spatially resolved intensity distribution of light of the red spectral region and a spatially resolved intensity distribution of light of the infrared spectral region based on intensity distributions detected by the first camera. Furthermore, the controller is configured to determine a spatially resolved intensity distribution of light of the blue spectral range and a spatially resolved intensity distribution of light of the green spectral range based on intensity distributions detected by the second camera.
In dieser Ausführungsform wird Licht des blauen Spektralbereichs und Licht des grünen Spektralbereichs im Wesentlichen ausschließlich zu der zweiten Kamera übertragen. Hingegen wird im Wesentlichen kein Licht des roten und infraroten Spektralbereichs zu der zweiten Kamera übertragen. Licht des roten Spektralbereichs und Licht des infraroten Spektralbereichs wird im Wesentlichen ausschließlich zu der ersten Kamera übertragen. Hingegen wird im Wesentlichen kein Licht des blauen und grünen Spektralbereichs zu der ersten Kamera übertragen.In this embodiment, light of the blue spectral range and light of the green spectral range are transmitted substantially exclusively to the second camera. On the other hand, essentially no light of the red and infrared spectral range is transmitted to the second camera. Light of the red spectral range and light of the infrared spectral range is transmitted substantially exclusively to the first camera. On the other hand, essentially no light of the blue and green spectral range is transmitted to the first camera.
Ferner sind die erste und zweite Kamera jeweils dazu konfiguriert, ortsaufgelöste Intensitätsverteilungen zu detektieren. Die beiden Kameras können dazu konfiguriert sein, mehrere Intensitätsverteilungen von Licht unterschiedlicher Spektralbereiche zu detektieren. Aus den Intensitätsverteilungen, die von der ersten Kamera detektiert werden, bestimmt die Steuerung des Fluoreszenzlichtdetektionssystems eine ortsaufgelöste Intensitätsverteilung von Licht des roten Spektralbereichs und eine ortsaufgelöste Intensitätsverteilung von Licht des infraroten Spektralbereichs. Dies bedeutet, dass auf Grundlage der von der ersten Kamera detektierten Intensitätsverteilungen, die nicht notwendigerweise dem roten Spektralbereich und dem infraroten Spektralbereich entsprechen müssen, eine ortsaufgelöste Intensitätsverteilung bestimmt wird, die die auf die erste Kamera treffende ortsaufgelöste Intensitätsverteilung von Licht des roten Spektralbereichs repräsentiert. In gleicher Weise wird basierend auf den von der ersten Kamera detektierten Intensitätsverteilungen durch die Steuerung eine ortsaufgelöste Intensitätsverteilung bestimmt, welche eine Intensitätsverteilung von auf die erste Kamera treffendem Licht des infraroten Spektralbereichs repräsentiert.Furthermore, the first and second cameras are each configured to detect spatially resolved intensity distributions. The two cameras can be configured to detect multiple intensity distributions of light of different spectral ranges. From the intensity distributions detected by the first camera, the controller of the fluorescent light detection system determines a spatially resolved intensity distribution of light of the red spectral region and a spatially resolved intensity distribution of light of the infrared spectral region. This means that, based on the intensity distributions detected by the first camera, which need not necessarily correspond to the red spectral range and the infrared spectral range, a spatially resolved Intensity distribution is determined, which represents the incident on the first camera spatially resolved intensity distribution of light of the red spectral range. In the same way, based on the intensity distributions detected by the first camera, a spatially resolved intensity distribution is determined by the controller, which represents an intensity distribution of light of the infrared spectral range incident on the first camera.
Aus den Intensitätsverteilungen, die von der zweiten Kamera detektiert werden, bestimmt die Steuerung des Fluoreszenzlichtdetektionssystems eine ortsaufgelöste Intensitätsverteilung von Licht des blauen Spektralbereichs und eine ortsaufgelöste Intensitätsverteilung von Licht des grünen Spektralbereichs. Dies bedeutet, dass auf Grundlage der von der zweiten Kamera detektierten Intensitätsverteilungen, die nicht notwendigerweise dem blauen Spektralbereich und dem grünen Spektralbereich entsprechen müssen, eine ortsaufgelöste Intensitätsverteilung bestimmt wird, die die auf die zweite Kamera treffende ortsaufgelöste Intensitätsverteilung von Licht des blauen Spektralbereichs repräsentiert. In gleicher Weise wird basierend auf den von der zweiten Kamera detektierten Intensitätsverteilungen durch die Steuerung eine ortsaufgelöste Intensitätsverteilung bestimmt, welche eine Intensitätsverteilung von auf die zweite Kamera treffendem Licht des grünen Spektralbereichs repräsentiert.From the intensity distributions detected by the second camera, the controller of the fluorescent light detection system determines a spatially resolved intensity distribution of light of the blue spectral region and a spatially resolved intensity distribution of light of the green spectral region. This means that, based on the intensity distributions detected by the second camera, which need not necessarily correspond to the blue spectral range and the green spectral range, a spatially resolved intensity distribution is determined which represents the spatially resolved intensity distribution of light of the blue spectral range impinging on the second camera. In the same way, based on the intensity distributions detected by the second camera, a spatially resolved intensity distribution is determined by the controller, which represents an intensity distribution of light of the green spectral range incident on the second camera.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform hierin umfasst die erste Kamera einen ortsauflösenden Detektor mit einer ersten Bayer-Matrix, wobei die erste Bayer-Matrix eine Vielzahl von sich nicht überlappenden, regelmäßig angeordneten Farbfilterzellen umfasst, wobei jede Farbfilterzelle der ersten Bayer-Matrix mehrere verschiedene sich nicht überlappende Farbfilter umfasst, wobei wenigstens ein erstes Farbfilter der Farbfilter einer jeden Farbfilterzelle der ersten Bayer-Matrix ein Filter einer Filtergruppe ist, wobei wenigstens ein zweites Farbfilter der Farbfilter einer jeden Farbfilterzelle der ersten Bayer-Matrix ein von dem wenigstens einen ersten Farbfilter verschiedenes Filter der Filtergruppe ist, wobei die Filtergruppe ein Filter das überwiegend den roten Spektralbereich transmittiert, ein Filter das überwiegend den infraroten Spektralbereich transmittiert, und ein Filter, das überwiegend den roten und infraroten Spektralbereich transmittiert, umfasst.According to an exemplary embodiment herein, the first camera comprises a spatially resolving detector having a first Bayer matrix, wherein the first Bayer matrix comprises a plurality of non-overlapping, regularly arranged color filter cells, each color filter cell of the first Bayer matrix having a plurality of different non-overlapping ones A color filter, wherein at least a first color filter of the color filter of each color filter cell of the first Bayer matrix is a filter of a filter group, wherein at least a second color filter of the color filter of each color filter cell of the first Bayer matrix one of the at least one first color filter different filter of the filter group , wherein the filter group comprises a filter which predominantly transmits the red spectral range, a filter which predominantly transmits the infrared spectral range, and a filter which predominantly transmits the red and infrared spectral range.
In dieser Ausführungsform ist die erste Kamera mit einem ortsauflösenden Detektor und einer ersten Bayer-Matrix ausgestattet. Der ortsauflösende Detektor ist dazu konfiguriert, ein Signal auszugeben, welches die ortsaufgelöste Intensitätsverteilung von auf den Detektor treffendem Licht repräsentiert. Bayer-Matrizen sind optische Filter, welche eine Vielzahl von sich nicht überlappenden, regelmäßig angeordneten Farbfilterzellen umfassen. Üblicherweise sind die Farbfilterzellen in einem quadratischen Gitter angeordnet, d. h. Farbfilterzellen sind nebeneinander und übereinander und aneinander anliegend angeordnet. Die Farbfilterzellen können jedoch auch in anderen regelmäßigen Gitterstrukturen angeordnet sein, beispielsweise einem hexagonalen Gitter. Eine von einer Farbfilterzelle überlagerte Detektionsfläche des Detektors wird üblicherweise als Pixel bezeichnet. Jede Farbfilterzelle umfasst mehrere, in der Regel verschiedene, sich räumlich nicht überlappende Farbfilter, welche dazu konfiguriert sind, unterschiedliche Spektralbereiche zu transmittieren. Die einzelnen Farbfilter können beispielsweise als Absorptionsfilter ausgebildet sein.In this embodiment, the first camera is equipped with a spatially resolving detector and a first Bayer matrix. The spatially resolving detector is configured to output a signal representing the spatially resolved intensity distribution of light striking the detector. Bayer matrices are optical filters which comprise a plurality of non-overlapping, regularly arranged color filter cells. Usually, the color filter cells are arranged in a square grid, i. H. Color filter cells are arranged side by side and one above the other and adjacent to each other. However, the color filter cells can also be arranged in other regular grating structures, for example a hexagonal grating. A detection surface of the detector superposed by a color filter cell is commonly referred to as a pixel. Each color filter cell includes a plurality of, typically different, spatially non-overlapping color filters that are configured to transmit different spectral regions. The individual color filters can be designed, for example, as absorption filters.
In der vorliegenden Ausführungsform weist eine jede der Farbfilterzellen wenigstens ein erstes und wenigstens ein zweites Farbfilter einer Filtergruppe auf, wobei das wenigstens eine erste Farbfilter und das wenigstens eine zweite Farbfilter voneinander verschieden sind, d. h. dazu konfiguriert sind, unterschiedliche Spektralbereiche zu transmittieren. Spektralbereiche sind unterschiedlich, wenn sie nicht identisch sind. D. h., dass ein beispielhaftes erstes Farbfilter dazu konfiguriert sein kann, einen ersten Spektralbereich zu transmittieren und das zweite Farbfilter dazu konfiguriert sein kann, einen zweiten Spektralbereich zu transmittieren, wobei der erste und zweite Spektralbereich sich nicht oder teilweise überlappen können. Ferner kann beispielsweise der erste Spektralbereich den zweiten Spektralbereich umfassen und umfasst wenigstens einen weiteren Spektralbereich.In the present embodiment, each of the color filter cells has at least a first and at least a second color filter of a filter group, wherein the at least one first color filter and the at least one second color filter are different from each other, i. H. are configured to transmit different spectral ranges. Spectral ranges are different if they are not identical. That is, an exemplary first color filter may be configured to transmit a first spectral range and the second color filter may be configured to transmit a second spectral range wherein the first and second spectral ranges may not overlap or partially overlap. Furthermore, for example, the first spectral range may comprise the second spectral range and comprises at least one further spectral range.
In der vorliegenden Ausführungsform umfasst die Filtergruppe ein Filter, das überwiegend den roten Spektralbereich transmittiert, ein Filter, das überwiegend den infraroten Spektralbereich transmittiert, und ein Filter, das überwiegend den roten und infraroten Spektralbereich transmittiert. Die erste Bayer-Matrix kann daher wenigstens die folgenden Kombinationen für das wenigstens eine erste Farbfilter und das wenigstens eine zweite Farbfilter aufweisen: (R, IR); (R, R + IR) und (IR, R + IR). Die erste Kombination bedeutet, dass das erste oder zweite Farbfilter ein Filter ist, der überwiegend den roten Spektralbereich transmittiert, und das andere der beiden Farbfilter ein Filter ist, der überwiegend den infraroten Spektralbereich transmittiert. Die zweite Kombination bedeutet, dass das erste oder zweite Farbfilter ein Filter ist, das überwiegend den roten Spektralbereich transmittiert, und das andere der beiden Farbfilter ein Filter ist, das überwiegend den roten und infraroten Spektralbereich transmittiert. Die dritte Kombination bedeutet, dass das erste oder zweite Farbfilter ein Filter ist, das überwiegend den infraroten Spektralbereich transmittiert, und das andere der beiden Farbfilter ein Filter ist, das überwiegend den roten und infraroten Spektralbereich transmittiert.In the present embodiment, the filter group comprises a filter that predominantly transmits the red spectral region, a filter that predominantly transmits the infrared spectral region, and a filter that predominantly transmits the red and infrared spectral regions. The first Bayer matrix may therefore have at least the following combinations for the at least one first color filter and the at least one second color filter: (R, IR); (R, R + IR) and (IR, R + IR). The first combination means that the first or second color filter is a filter that predominantly transmits the red spectral range, and the other of the two color filters is a filter that predominantly transmits the infrared spectral range. The second combination means that the first or second color filter is a filter that predominantly transmits the red spectral region, and the other of the two color filters is a filter that predominantly transmits the red and infrared spectral regions. The third combination means that the first or second color filter is a filter that predominantly transmits the infrared spectral range, and the other of the two color filters is a filter that predominantly transmits the red and infrared spectral range.
Die Sensitivität zur Detektion eines bestimmten Spektralbereichs, hier des roten oder infraroten Spektralbereichs, kann durch eine geeignete Konfiguration der ersten Bayer-Matrix eingestellt werden. Wenn beispielsweise eine hohe Sensitivität zur Detektion des infraroten Spektralbereichs erforderlich ist, kann eine Konfiguration gewählt werden, in der alle oder viele Farbfilter einer jeden Farbfilterzelle den infraroten Spektralbereich transmittieren können. Eine solche Konfiguration erlaubt beispielsweise eine hohe Sensitivität zur Detektion des Fluoreszenzlichts von Indocyaningrün. Wenn alternativ dazu die Sensitivität für Fluoreszenzlicht des Fluoreszenzfarbstoffs PpIX erhöht werden soll, da die Fluoreszenz dieses Fluoreszenzfarbstoffs üblicherweise schwach ist, können alle oder viele Farbfilter einer jeden Farbfilterzelle dazu konfiguriert sein, den roten Spektralbereich zu transmittieren. The sensitivity for detecting a specific spectral range, here the red or infrared spectral range, can be adjusted by a suitable configuration of the first Bayer matrix. For example, if a high sensitivity is required to detect the infrared spectral range, a configuration can be chosen in which all or many color filters of each color filter cell can transmit the infrared spectral range. Such a configuration allows, for example, a high sensitivity for detecting the fluorescent light of indocyanine green. Alternatively, if the sensitivity to fluorescent light of the fluorescent dye PpIX is to be increased because the fluorescence of this fluorescent dye is usually weak, all or many color filters of each color filter cell may be configured to transmit the red spectral region.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform hierin ist die Hälfte der Farbfilter einer jeden Farbfilterzelle der ersten Bayer-Matrix dazu konfiguriert, überwiegend den roten Spektralbereich oder überwiegend den infraroten Spektralbereich zu transmittieren und die Hälfte der Farbfilter einer jeden Farbfilterzelle der ersten Bayer-Matrix ist dazu konfiguriert, überwiegend den roten und infraroten Spektralbereich zu transmittieren.According to an exemplary embodiment herein, half of the color filters of each color filter cell of the first Bayer matrix are configured to predominantly transmit the red spectral region or predominantly the infrared spectral region, and half of the color filters of each color filter cell of the first Bayer matrix are configured predominantly to transmit the red and infrared spectral range.
In dieser Ausführungsform umfasst jede Farbfilterzelle der ersten Bayer-Matrix ausschließlich Farbfilter der zweiten und dritten oben genannten Kombination. Demnach ist die erste Kamera ausschließlich dazu konfiguriert, eine ortsaufgelöste Intensitätsverteilung von Licht des roten Spektralbereichs oder eine ortsaufgelöste Intensitätsverteilung von Licht des infraroten Spektralbereichs neben einer ortsaufgelösten Intensitätsverteilung von Licht des roten und infraroten Spektralbereichs zu detektieren. In einer zur Detektion von Fluoreszenzlicht von PpIX bevorzugten Ausführungsform ist die Hälfte der Farbfilter einer jeden Farbfilterzelle der ersten Bayer-Matrix dazu konfiguriert, überwiegend den roten Spektralbereich zu transmittieren und die Hälfte der Farbfilter einer jeden Farbfilterzelle der ersten Bayer-Matrix ist dazu konfiguriert, überwiegend den roten und infraroten Spektralbereich zu transmittieren. Jedes Farbfilter der ersten Bayer-Matrix ist daher dazu konfiguriert, das Fluoreszenzlicht von PpIX im roten Spektralbereich zu dem Detektor zu transmittieren.In this embodiment, each color filter cell of the first Bayer matrix comprises only color filters of the second and third above-mentioned combination. Accordingly, the first camera is exclusively configured to detect a spatially resolved intensity distribution of light of the red spectral region or a spatially resolved intensity distribution of light of the infrared spectral region next to a spatially resolved intensity distribution of light of the red and infrared spectral regions. In a PpIX preferred embodiment for detecting fluorescent light, half of the color filters of each color filter cell of the first Bayer matrix are configured to transmit predominantly the red spectral region and half of the color filters of each color filter cell of the first Bayer matrix are configured predominantly to transmit the red and infrared spectral range. Each color filter of the first Bayer matrix is therefore configured to transmit the fluorescent light from PpIX in the red spectral region to the detector.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform hierin ist die erste Kamera dazu konfiguriert, eine ortsaufgelöste erste Intensitätsverteilung des durch die ersten Farbfilter transmittierten und auf den Detektor treffenden Lichts zu detektieren und dazu konfiguriert, eine ortsaufgelöste zweite Intensitätsverteilung des durch die zweiten Farbfilter transmittierten und auf den Detektor treffenden Lichts zu detektieren. Ferner ist die Steuerung dazu konfiguriert, die ortsaufgelöste Intensitätsverteilung von Licht des infraroten Spektralbereichs basierend auf der ersten und zweiten detektierten Intensitätsverteilung zu bestimmen und/oder die ortsaufgelöste Intensitätsverteilung von Licht des roten Spektralbereichs basierend auf der ersten und zweiten detektierten Intensitätsverteilung zu bestimmen.According to another exemplary embodiment herein, the first camera is configured to detect a spatially resolved first intensity distribution of the light transmitted through the first color filters and incident on the detector and configured to have a spatially resolved second intensity distribution of the transmitted through the second color filters and incident on the detector To detect light. Further, the controller is configured to determine the spatially resolved intensity distribution of light of the infrared spectral range based on the first and second detected intensity distribution and / or to determine the spatially resolved intensity distribution of light of the red spectral range based on the first and second detected intensity distribution.
Wenn beispielsweise die Hälfte der Farbfilter einer jeden Farbfilterzelle der ersten Bayer-Matrix überwiegend den roten Spektralbereich transmittiert und die Hälfte der Farbfilter einer jeden Farbfilterzelle der ersten Bayer-Matrix überwiegend den roten und infraroten Spektralbereich transmittiert, repräsentiert die erste Intensitätsverteilung auf den Detektor treffendes Licht des roten Spektralbereichs und die zweite Intensitätsverteilung repräsentiert auf den Detektor treffendes Licht des roten und infraroten Spektralbereichs. Die Steuerung bestimmt nun die ortsaufgelöste Intensitätsverteilung von Licht des infraroten Spektralbereichs aus der ersten und zweiten Intensitätsverteilung, beispielsweise durch Subtraktion von Intensitätswerten eines (R)-Subpixels von einem (R + IR)-Subpixel. Auf diese Weise kann sowohl eine ortsaufgelöste Intensitätsverteilung von Licht des roten Spektralbereichs als auch eine ortsaufgelöste Intensitätsverteilung von Licht des infraroten Spektralbereichs bereitgestellt werden und gleichzeitig eine hohe Sensitivität für Licht des roten Spektralbereichs ermöglicht werden.For example, if half of the color filters of each color filter cell of the first Bayer matrix predominantly transmits the red spectral region and half of the color filters of each color filter cell of the first Bayer matrix predominantly transmits the red and infrared spectral regions, the first intensity distribution on the detector represents the incident light of Red spectral range and the second intensity distribution represents the light striking the detector of the red and infrared spectral range. The controller now determines the spatially resolved intensity distribution of light of the infrared spectral range from the first and second intensity distribution, for example by subtracting intensity values of an (R) subpixel from an (R + IR) subpixel. In this way, both a spatially resolved intensity distribution of light of the red spectral range and a spatially resolved intensity distribution of light of the infrared spectral range can be provided and at the same time a high sensitivity for light of the red spectral range can be made possible.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform umfasst die zweite Kamera einen ortsauflösenden Detektor mit einer zweiten Bayer-Matrix, wobei die zweite Bayer-Matrix eine Vielzahl von sich nicht überlappenden, regelmäßig angeordneten Farbfilterzellen umfasst, wobei jede Farbfilterzelle der zweiten Bayer-Matrix mehrere verschiedene, sich nicht überlappende Farbfilter umfasst.According to a further exemplary embodiment, the second camera comprises a spatially resolving detector having a second Bayer matrix, wherein the second Bayer matrix comprises a plurality of non-overlapping, regularly arranged color filter cells, each color filter cell of the second Bayer matrix being several different ones includes overlapping color filters.
Die zweite Bayer-Matrix kann als RGGB-Matrix ausgebildet sein, d. h. ein Viertel der Farbfilter einer jeden Farbfilterzelle transmittiert überwiegend den blauen Spektralbereich, ein Viertel der Farbfilter einer jeden Farbfilterzelle transmittiert überwiegend den roten Spektralbereich und die Hälfte der Farbfilter einer jeden Farbfilterzelle transmittiert überwiegend den grünen Spektralbereich.The second Bayer matrix can be designed as RGGB matrix, i. H. One quarter of the color filters of each color filter cell transmits predominantly the blue spectral range, one quarter of the color filters of each color filter cell transmits predominantly the red spectral range and half of the color filters of each color filter cell transmits predominantly the green spectral range.
Alternativ kann die zweite Bayer-Matrix als RGGB-Matrix ausgebildet sein, d. h. die Hälfte der Farbfilter einer jeden Farbfilterzelle transmittiert überwiegend den blauen Spektralbereich und die Hälfte der Farbfilter einer jeden Farbfilterzelle transmittiert überwiegend den grünen Spektralbereich. Da in der vorliegenden Ausführungsform im Wesentlichen kein Licht des roten Spektralbereichs zu der zweiten Kamera übertragen wird, kann das (R)-Subpixel durch ein (B)-Subpixel ersetzt werden und hierdurch die Sensitivität für Licht des blauen Spektralbereichs verbessert werden.Alternatively, the second Bayer matrix may be formed as an RGGB matrix, ie half of the color filters of each color filter cell predominantly transmit the blue spectral range and half of the color filters of each color filter cell transmit predominantly the green spectral range. In the present embodiment, since substantially no light of the red spectral region is transmitted to the second camera, the (R) sub-pixel can be replaced by a (B) sub-pixel and thereby the Sensitivity for light of the blue spectral range can be improved.
Alternativ kann die zweite Bayer-Matrix als GGGB-Matrix ausgebildet sein, d. h. ein Viertel der Farbfilter einer jeden Farbfilterzelle transmittiert überwiegend den blauen Spektralbereich und drei Viertel der Farbfilter einer jeden Farbfilterzelle transmittieren überwiegend den grünen Spektralbereich. Da keiner der Fluoreszenzfarbstoffe PpIX, Fluorescein und ICG im blauen Spektralbereich emittiert, kann die Sensitivität für den grünen Spektralbereich, in welchem beispielsweise Fluorescein emittiert, auf Kosten der Sensitivität für den blauen Spektralbereich verbessert werden.Alternatively, the second Bayer matrix may be formed as a GGGB matrix, i. H. One fourth of the color filters of each color filter cell transmits predominantly the blue spectral range and three quarters of the color filters of each color filter cell predominantly transmit the green spectral range. Since none of the fluorescence dyes emits PpIX, fluorescein and ICG in the blue spectral range, the sensitivity to the green spectral range, in which, for example, fluorescein emits, can be improved at the expense of the sensitivity to the blue spectral range.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform hierin weist das erste Transmissionsspektrum ferner im roten Spektralbereich einen mittleren Transmissionsgrad von wenigstens 90% und im blauen, grünen und infraroten Spektralbereich jeweils einen mittleren Transmissionsgrad von höchstens 10% auf und das zweite Transmissionsspektrum weist ferner im infraroten Spektralbereich einen mittleren Transmissionsgrad von wenigstens 90% und im roten Spektralbereich einen mittleren Transmissionsgrad von höchstens 10% auf. Ferner ist eine Steuerung des Fluoreszenzlichtdetektionssystems dazu konfiguriert, eine ortsaufgelöste Intensitätsverteilung von Licht des roten Spektralbereichs basierend auf von der ersten Kamera detektierten Intensitätsverteilungen zu bestimmen und eine ortsaufgelöste Intensitätsverteilung von Licht des blauen Spektralbereich, eine ortsaufgelöste Intensitätsverteilung von Licht des grünen Spektralbereichs und eine ortsaufgelöste Intensitätsverteilung von Licht des infraroten Spektralbereichs basierend auf von der zweiten Kamera detektierten Intensitätsverteilungen zu bestimmen.According to a further exemplary embodiment, the first transmission spectrum further has an average transmittance of at least 90% in the red spectral range and an average transmittance of at most 10% in the blue, green and infrared spectral ranges, and the second transmission spectrum also has an average transmittance in the infrared spectral range of at least 90% and in the red spectral region an average transmittance of at most 10%. Further, a controller of the fluorescent light detection system is configured to determine a spatially resolved intensity distribution of red spectral region light based on intensity distributions detected by the first camera, and a spatially resolved intensity distribution of blue spectral region light, a spatially resolved intensity distribution of green spectral region light, and a spatially resolved intensity distribution of To determine light of the infrared spectral range based on intensity distributions detected by the second camera.
In dieser Ausführungsform wird Licht des roten Spektralbereichs im Wesentlichen ausschließlich zu der ersten Kamera übertragen und Licht des blauen, grünen und infraroten Spektralbereichs wird im Wesentlichen ausschließlich zu der zweiten Kamera übertragen. Daher kann die erste Kamera zur Detektion von Licht des roten Spektralbereichs optimiert sein, wodurch beispielsweise Fluoreszenzlicht von PpIX mit einer hohen Sensitivität detektiert werden kann. Wie vorangehend im Zusammenhang mit der ersten Kamera erläutert, kann die zweite Kamera dazu konfiguriert sein, ortsaufgelöste Intensitätsverteilungen unterschiedlicher Spektralbereiche zu detektieren. Die Steuerung kann anschließend auf Basis der detektierten Intensitätsverteilungen jeweils die ortsaufgelöste Intensitätsverteilung von Licht des blauen, grünen und infraroten Spektralbereichs bestimmen.In this embodiment, light of the red spectral range is transmitted substantially exclusively to the first camera and light of the blue, green and infrared spectral range is transmitted substantially exclusively to the second camera. Therefore, the first camera can be optimized for detecting light of the red spectral region, whereby, for example, fluorescent light of PpIXX can be detected with high sensitivity. As explained above in connection with the first camera, the second camera may be configured to detect spatially resolved intensity distributions of different spectral ranges. The controller can then determine the spatially resolved intensity distribution of light of the blue, green and infrared spectral range on the basis of the detected intensity distributions.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform hierin umfasst die zweite Kamera einen ortsauflösenden Detektor mit einer zweiten Bayer-Matrix, wobei die zweite Bayer-Matrix eine Vielzahl von sich nicht überlappenden, regelmäßig angeordneten Farbfilterzellen umfasst, wobei jede Farbfilterzelle der zweiten Bayer-Matrix mehrere verschiedene, sich nicht überlappende Farbfilter umfasst.According to an exemplary embodiment herein, the second camera comprises a spatially resolving detector having a second Bayer matrix, wherein the second Bayer matrix comprises a plurality of non-overlapping, regularly arranged color filter cells, each color filter cell of the second Bayer matrix being several different ones includes overlapping color filters.
Die zweite Bayer-Matrix kann nach dem Muster (RGGB) + IR konfiguriert sein, d. h. ein Viertel der Farbfilter einer jeden Farbfilterzelle transmittiert überwiegend den blauen und infraroten Spektralbereich, ein Viertel der Farbfilter einer jeden Farbfilterzelle transmittiert überwiegend den roten und infraroten Spektralbereich und die Hälfte der Farbfilter einer jeden Farbfilterzelle transmittiert überwiegend den grünen und infraroten Spektralbereich.The second Bayer matrix may be configured according to the pattern (RGGB) + IR, i. H. One quarter of the color filters of each color filter cell transmits predominantly the blue and infrared spectral range, one quarter of the color filter of each color filter cell transmits predominantly the red and infrared spectral range and half of the color filter of each color filter cell transmits predominantly the green and infrared spectral range.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform hierin ist die zweite Kamera dazu konfiguriert, eine ortsaufgelöste erste Intensitätsverteilung des durch die den roten und infraroten Spektralbereich transmittierenden Farbfilter transmittierten und auf den Detektor treffenden Lichts zu detektieren und die Steuerung ist dazu konfiguriert, die ortsaufgelöste Intensitätsverteilung von Licht des infraroten Spektralbereichs basierend auf der ersten Intensitätsverteilung zu bestimmen.According to an exemplary embodiment herein, the second camera is configured to detect a spatially resolved first intensity distribution of the light transmitted through the red and infrared spectral regions and incident on the detector, and the controller is configured to provide the spatially resolved intensity distribution of infrared spectral region light based on the first intensity distribution.
Da durch die Konfiguration des Strahlteilersystems im Wesentlichen kein Licht des roten Spektralbereichs zu der zweiten Kamera übertragen wird, trifft auf das (R + IR)-Subpixel des ortsauflösenden Detektors im Wesentlichen ausschließlich Licht des infraroten Spektralbereichs. Die durch diese Subpixel detektierte Intensität kann daher als ortsaufgelöste Intensitätsverteilung von Licht des infraroten Spektralbereichs verwendet werden. Alternativ hierzu kann unter Verwendung der Kenntnis über die Transmissionsspektren des Strahlteilersystems und die von der ersten Kamera detektierte Intensitätsverteilung von Licht des roten Spektralbereichs die Intensität des auf die zweite Kamera treffenden Lichts des roten Spektralbereichs kompensiert werden.Since substantially no light of the red spectral range is transmitted to the second camera due to the configuration of the beam splitter system, the (R + IR) subpixel of the spatially resolving detector essentially strikes exclusively the light of the infrared spectral range. The intensity detected by these subpixels can therefore be used as a spatially resolved intensity distribution of light of the infrared spectral range. Alternatively, using the knowledge about the transmission spectra of the beam splitter system and the intensity distribution of light of the red spectral range detected by the first camera, the intensity of the light of the red spectral range incident on the second camera can be compensated.
Nachdem die Steuerung dazu konfiguriert ist, die ortsaufgelöste Intensitätsverteilung von Licht des infraroten Spektralbereichs zu bestimmen, kann die Steuerung ferner dazu konfiguriert sein, die ortsaufgelöste Intensitätsverteilung von Licht des blauen Spektralbereichs und die ortsaufgelöste Intensität von Licht des grünen Spektralbereichs auf Basis der von der zweiten Kamera detektierten Intensitätsverteilungen und der ortsaufgelösten Intensitätsverteilung von Licht des infraroten Spektralbereichs zu bestimmen.Further, after the controller is configured to determine the spatially resolved intensity distribution of light of the infrared spectral range, the controller may be configured to have the spatially resolved intensity distribution of blue spectral region light and the spatially resolved green light spectral region intensity based on that of the second camera detected intensity distributions and the spatially resolved intensity distribution of light of the infrared spectral range to determine.
Hierzu kann die zweite Kamera dazu konfiguriert sein, eine ortsaufgelöste zweite Intensitätsverteilung des durch die den blauen und infraroten Spektralbereich transmittierenden Farbfilter transmittierten und auf den Detektor treffenden Lichts zu detektieren und eine ortsaufgelöste dritte Intensitätsverteilung des durch die den grünen und infraroten Spektralbereich transmittierenden Farbfilter transmittierten und auf den Detektor treffenden Lichts zu detektieren. Ferner kann die Steuerung dazu konfiguriert sein, die ortsaufgelöste Intensitätsverteilung von Licht des blauen Spektralbereichs basierend auf der zweiten Intensitätsverteilung und der Intensitätsverteilung von Licht des infraroten Spektralbereichs zu bestimmen und/oder die ortsaufgelöste Intensitätsverteilung von Licht des grünen Spektralbereichs basierend auf der dritten Intensitätsverteilung und der Intensitätsverteilung von Licht des infraroten Spektralbereichs zu bestimmen. Insbesondere kann die Steuerung die ortsaufgelöste Intensitätsverteilung von Licht des blauen oder grünen Spektralbereichs durch Subtraktion der Intensitätsverteilung von Licht des infraroten Spektralbereichs von der zweiten bzw. dritten Intensitätsverteilung bestimmen.For this purpose, the second camera can be configured to have a spatially resolved second intensity distribution of the color filter transmitting through the blue and infrared spectral ranges to detect transmitted and incident on the detector light and to detect a spatially resolved third intensity distribution of the transmitted through the green and infrared spectral region color filter transmitted and incident on the detector light. Further, the controller may be configured to determine the spatially resolved intensity distribution of blue spectral region light based on the second intensity distribution and the intensity distribution of infrared spectral region light and / or the spatially resolved intensity distribution of green spectral region light based on the third intensity distribution and the intensity distribution of light of the infrared spectral range. In particular, the controller may determine the spatially resolved intensity distribution of light of the blue or green spectral range by subtracting the intensity distribution of light of the infrared spectral range from the second and third intensity distribution, respectively.
In dieser Ausführungsform stehen zur Detektion von Licht des infraroten Spektralbereichs vier Subpixel je Farbfilterzelle, zur Detektion von Licht des blauen Spektralbereichs ein Subpixel je Farbfilterzelle und zur Detektion von Licht des grünen Spektralbereichs zwei Subpixel je Farbfilterzelle zur Verfügung.In this embodiment, four subpixels per color filter cell are available for detecting light of the infrared spectral range, one subpixel per color filter cell for detecting light of the blue spectral range and two subpixels per color filter cell for detecting light of the green spectral range.
Alternativ zu der zuvor erläuterten Konfiguration der zweiten Bayer-Matrix kann die zweite Bayer-Matrix als G(G + IR)(G + IR)(B + IR)-Matrix ausgebildet sein, d. h. ein Viertel der Farbfilter einer jeden Farbfilterzelle transmittiert überwiegend den blauen und infraroten Spektralbereich, ein Viertel der Farbfilter einer jeden Farbfilterzelle transmittiert überwiegend den grünen Spektralbereich und die Hälfte der Farbfilter einer jeden Farbfilterzelle transmittiert überwiegend den grünen und infraroten Spektralbereich.Alternatively to the configuration of the second Bayer matrix discussed above, the second Bayer matrix may be formed as a G (G + IR) (G + IR) (B + IR) matrix, i. H. One quarter of the color filters of each color filter cell transmits predominantly the blue and infrared spectral range, one fourth of the color filters of each color filter cell transmits predominantly the green spectral range and half of the color filters of each color filter cell transmits predominantly the green and infrared spectral range.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform hierin ist die zweite Kamera dazu konfiguriert, eine ortsaufgelöste erste Intensitätsverteilung des durch die den grünen und infraroten Spektralbereich transmittierenden Farbfilter transmittierten und auf den Detektor treffenden Lichts zu detektieren und die Steuerung ist dazu konfiguriert, die ortsaufgelöste Intensitätsverteilung von Licht des infraroten Spektralbereichs basierend auf der ersten Intensitätsverteilung und der Intensitätsverteilung von Licht des grünen Spektralbereichs zu bestimmen.According to an exemplary embodiment herein, the second camera is configured to detect a spatially resolved first intensity distribution of the light transmitted through the green and infrared spectral regions and incident on the detector, and the controller is configured to provide the spatially resolved intensity distribution of infrared spectral region light based on the first intensity distribution and the intensity distribution of light of the green spectral range to determine.
Da in dieser Ausführungsform ein Subpixel dazu konfiguriert ist, ausschließlich Licht des grünen Spektralbereichs zu detektieren, kann die ortsaufgelöste Intensitätsverteilung von Licht des infraroten Spektralbereichs beispielsweise durch Subtraktion der Intensitätsverteilung von Licht des grünen Spektralbereichs von der ersten Intensitätsverteilung bestimmt werden.In this embodiment, since a sub-pixel is configured to detect only light of the green spectral range, the spatially resolved intensity distribution of light of the infrared spectral range can be determined by subtracting the intensity distribution of light of the green spectral range from the first intensity distribution.
Des Weiteren kann die zweite Kamera dazu konfiguriert sein, eine ortsaufgelöste zweite Intensitätsverteilung des durch die den blauen und infraroten Spektralbereich transmittierenden Farbfilter transmittierten und auf den Detektor treffenden Lichts zu detektieren und die Steuerung kann dazu konfiguriert sein, die ortsaufgelöste Intensitätsverteilung von Licht des blauen Spektralbereichs basierend auf der zweiten Intensitätsverteilung und der Intensitätsverteilung von Licht des infraroten Spektralbereichs zu bestimmen. Hierin wird die zuvor von der Steuerung bestimmte Intensitätsverteilung von Licht des infraroten Spektralbereichs dazu verwendet, die ortsaufgelöste Intensitätsverteilung von Licht des blauen Spektralbereichs zu bestimmen, beispielsweise durch Subtraktion der Intensitätsverteilung von Licht des infraroten Spektralbereichs von der zweiten Intensitätsverteilung.Furthermore, the second camera may be configured to detect a spatially resolved second intensity distribution of the light transmitted through the blue and infrared spectral regions and incident on the detector, and the controller may be configured to base the spatially resolved intensity distribution of blue spectral region light on the second intensity distribution and the intensity distribution of light of the infrared spectral range. Herein, the intensity distribution of light of the infrared spectral range previously determined by the controller is used to determine the spatially resolved intensity distribution of light of the blue spectral range, for example by subtracting the intensity distribution of light of the infrared spectral range from the second intensity distribution.
In dieser Ausführungsform stehen zur Detektion von Licht des grünen Spektralbereichs drei Subpixel je Farbfilterzelle, zur Detektion von Licht des infraroten Spektralbereichs drei Subpixel je Farbfilterzelle und zur Detektion von Licht des blauen Spektralbereichs ein Subpixel je Farbfilterzelle zur Verfügung.In this embodiment, three subpixels per color filter cell are available for detecting light of the green spectral range, three subpixels per color filter cell for detecting light of the infrared spectral range and one subpixel per color filter cell for detecting light of the blue spectral range.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform hierin weist das erste Transmissionsspektrum ferner im infraroten Spektralbereich einen mittleren Transmissionsgrad von wenigstens 90%, im roten Spektralbereich einen mittleren Transmissionsgrad zwischen 10% und 90%, insbesondere zwischen 25% und 75% oder zwischen 40% und 60%, und im blauen und grünen Spektralbereich jeweils einen mittleren Transmissionsgrad von höchstens 10% auf. Zudem weist das zweite Transmissionsspektrum ferner im roten Spektralbereich einen mittleren Transmissionsgrad zwischen 10% und 90%, insbesondere zwischen 25% und 75% oder zwischen 40% und 60%, und im infraroten Spektralbereich einen mittleren Transmissionsgrad von höchstens 10% auf. Ferner ist eine Steuerung des Fluoreszenzlichtdetektionssystems dazu konfiguriert, eine ortsaufgelöste Intensitätsverteilung von Licht des infraroten Spektralbereichs und eine ortsaufgelöste Intensitätsverteilung von Licht des roten Spektralbereichs basierend auf von der ersten und zweiten Kamera detektierten Intensitätsverteilungen zu bestimmen und eine ortsaufgelöste Intensitätsverteilung von Licht des blauen Spektralbereichs und eine ortsaufgelöste Intensitätsverteilung von Licht des grünen Spektralbereichs basierend auf von der zweiten Kamera detektierten Intensitätsverteilungen zu bestimmen.According to a further embodiment, the first transmission spectrum furthermore has an average transmittance of at least 90% in the infrared spectral range, an average transmittance between 10% and 90%, in particular between 25% and 75% or between 40% and 60% in the red spectral range in the blue and green spectral range in each case an average transmittance of at most 10%. In addition, the second transmission spectrum also has an average transmittance in the red spectral range of between 10% and 90%, in particular between 25% and 75% or between 40% and 60%, and in the infrared spectral range an average transmittance of at most 10%. Further, a controller of the fluorescent light detection system is configured to determine a spatially resolved intensity distribution of light of the infrared spectral region and a spatially resolved intensity distribution of light of the red spectral region based on intensity distributions detected by the first and second cameras and a spatially resolved intensity distribution of light of the blue spectral region and a spatially resolved one Determine intensity distribution of light of the green spectral range based on detected by the second camera intensity distributions.
In dieser Ausführungsform wird Licht des blauen Spektralbereichs und Licht des grünen Spektralbereichs im Wesentlichen ausschließlich zu der zweiten Kamera übertragen und Licht des infraroten Spektralbereichs wird im Wesentlichen ausschließlich zu der ersten Kamera übertragen. Licht des roten Spektralbereichs wird sowohl zu der ersten wie auch zu der zweiten Kamera übertragen. Die erste und zweite Kamera können dazu konfiguriert sein, Intensitätsverteilungen unterschiedlicher spektraler Bereiche zu detektieren, welche von der Steuerung dazu verwendet werden, die ortsaufgelöste Intensitätsverteilung von Licht des infraroten Spektralbereichs und die ortsaufgelöste Intensitätsverteilung von Licht des roten Spektralbereichs zu bestimmen. Ferner kann die Steuerung die ortsaufgelöste Intensitätsverteilung von Licht des blauen Spektralbereichs und die ortsaufgelöste Intensitätsverteilung von Licht des grünen Spektralbereichs aus Intensitätsverteilungen von Licht unterschiedlicher Spektralbereiche bestimmen, welche von der zweiten Kamera detektiert werden.In this embodiment, light of the blue spectral range and light of the green spectral range are transmitted substantially exclusively to the second camera and light of the infrared spectral range becomes substantially transmitted exclusively to the first camera. Light of the red spectral range is transmitted to both the first and the second camera. The first and second cameras may be configured to detect intensity distributions of different spectral regions which are used by the controller to determine the spatially resolved intensity distribution of infrared spectral region light and the spatially resolved red-light intensity intensity distribution of light. Furthermore, the controller may determine the spatially resolved intensity distribution of light of the blue spectral range and the spatially resolved intensity distribution of light of the green spectral range from intensity distributions of light of different spectral ranges detected by the second camera.
Insbesondere kann die erste Kamera dazu konfiguriert sein, eine ortsaufgelöste erste Intensitätsverteilung von Licht des roten und infraroten Spektralbereichs zu detektieren. Dies bedeutet, dass die Pixel der ersten Kamera sowohl Licht des roten Spektralbereichs als auch Licht des infraroten Spektralbereichs zusammen detektieren und einen entsprechenden Intensitätswert ausgeben.In particular, the first camera may be configured to detect a spatially resolved first intensity distribution of light of the red and infrared spectral ranges. This means that the pixels of the first camera together detect both light of the red spectral range and light of the infrared spectral range and output a corresponding intensity value.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform hierin umfasst die zweite Kamera einen ortsauflösenden Detektor mit einer zweiten Bayer-Matrix, wobei die zweite Bayer-Matrix eine Vielzahl von sich nicht überlappenden, regelmäßig angeordneten Farbfilterzellen umfasst, wobei jede Farbfilterzelle der zweiten Bayer-Matrix mehrere verschiedene sich nicht überlappende Farbfilter umfasst. Insbesondere kann die der zweite Bayer-Matrix als RGGB-Matrix ausgebildet sein, d. h. ein Viertel der Farbfilter einer jeden Farbfilterzelle transmittiert überwiegend den blauen Spektralbereich, ein Viertel der Farbfilter einer jeden Farbfilterzelle transmittiert überwiegend den roten Spektralbereich und die Hälfte der Farbfilter einer jeden Farbfilterzelle transmittiert überwiegend den grünen Spektralbereich.According to an exemplary embodiment herein, the second camera comprises a spatially resolving detector having a second Bayer matrix, the second Bayer matrix comprising a plurality of non-overlapping, regularly arranged color filter cells, each color filter cell of the second Bayer matrix having a plurality of different non-overlapping ones Includes color filter. In particular, the second Bayer matrix may be formed as an RGGB matrix, i. H. One quarter of the color filters of each color filter cell transmits predominantly the blue spectral range, one quarter of the color filters of each color filter cell transmits predominantly the red spectral range and half of the color filters of each color filter cell transmits predominantly the green spectral range.
In dieser Ausführungsform kann die ortsaufgelöste Intensitätsverteilung von Licht des blauen Spektralbereichs und die ortsaufgelöste Intensitätsverteilung von Licht des grünen Spektralbereichs unmittelbar von der zweiten Kamera detektiert werden. Ferner detektiert die zweite Kamera eine ortsaufgelöste Intensitätsverteilung von Licht des roten Spektralbereichs, welche dazu verwendet werden kann, eine ortsaufgelöste Intensitätsverteilung von Licht des infraroten Spektralbereichs, welches von der ersten Kamera detektiert wird, zu bestimmen. Dies kann wie folgt implementiert sein.In this embodiment, the spatially resolved intensity distribution of light of the blue spectral range and the spatially resolved intensity distribution of light of the green spectral range can be detected directly by the second camera. Furthermore, the second camera detects a spatially resolved intensity distribution of light of the red spectral range, which can be used to determine a spatially resolved intensity distribution of light of the infrared spectral range, which is detected by the first camera. This can be implemented as follows.
Die Steuerung kann dazu konfiguriert sein, die ortsaufgelöste Intensitätsverteilung von Licht des infraroten Spektralbereichs basierend auf der von der ersten Kamera detektierten ersten Intensitätsverteilung von Licht des roten und infraroten Spektralbereichs und einer von der zweiten Kamera detektierten Intensitätsverteilung des durch die den roten Spektralbereich transmittierenden Farbfilter transmittierten und auf den Detektor treffenden Lichts zu bestimmen. Ferner oder alternativ kann die Steuerung dazu konfiguriert sein, die ortsaufgelöste Intensitätsverteilung von Licht des roten Spektralbereichs basierend auf der von der ersten Kamera detektierten ersten Intensitätsverteilung und der von der zweiten Kamera detektierten Intensitätsverteilung des durch die den roten Spektralbereich transmittierenden Farbfilter transmittierten und auf den Detektor treffenden Lichts zu bestimmen.The controller may be configured to calculate the spatially resolved intensity distribution of light of the infrared spectral range based on the first intensity distribution of light of the red and infrared spectral range detected by the first camera and an intensity distribution of the color filter transmitted through the red spectral range and detected by the second camera to determine the light striking the detector. Furthermore or alternatively, the controller may be configured to determine the spatially resolved intensity distribution of light of the red spectral region based on the first intensity distribution detected by the first camera and the intensity distribution of the color filter transmitted through the red spectral region and incident on the detector detected by the second camera Determine the light.
Beispielsweise kann die Intensitätsverteilung von Licht des infraroten Spektralbereichs bestimmt werden, indem die Intensitätsverteilung des von der zweiten Kamera detektierten Lichts des roten Spektralbereichs von der von der ersten Kamera detektierten ersten Intensitätsverteilung von Licht des roten und infraroten Spektralbereichs subtrahiert wird.For example, the intensity distribution of light of the infrared spectral range can be determined by subtracting the intensity distribution of the light of the red spectral range detected by the second camera from the first intensity distribution of light of the red and infrared spectral range detected by the first camera.
Alternativ kann die zweite Kamera eine zweite Bayer-Matrix umfassen, welche eine (R + G)GGB-Matrix ist, d. h. ein Viertel der Farbfilter einer jeden Farbfilterzelle transmittiert überwiegend den blauen Spektralbereich, ein Viertel der Farbfilter einer jeden Farbfilterzelle transmittiert überwiegend den roten und grünen Spektralbereich und die Hälfte der Farbfilter einer jeden Farbfilterzelle transmittiert überwiegend den grünen Spektralbereich.Alternatively, the second camera may comprise a second Bayer matrix which is an (R + G) GGB matrix, i. H. One quarter of the color filters of each color filter cell transmits predominantly the blue spectral range, one quarter of the color filters of each color filter cell transmits predominantly the red and green spectral range and half of the color filters of each color filter cell transmits predominantly the green spectral range.
In einer beispielhaften Ausführungsform hieran ist die zweite Kamera dazu konfiguriert, eine ortsaufgelöste zweite Intensitätsverteilung des durch die den grünen und roten Spektralbereich transmittierenden Farbfilter transmittierten und auf den Detektor treffenden Lichts zu detektieren und die Steuerung ist dazu konfiguriert, eine ortsaufgelöste dritte Intensitätsverteilung von Licht des roten Spektralbereichs basierend auf der zweiten Intensitätsverteilung und einer Intensitätsverteilung von Licht des grünen Spektralbereichs zu bestimmen.In an exemplary embodiment thereof, the second camera is configured to detect a spatially resolved second intensity distribution of the light transmitted through the green and red spectral region and incident to the detector, and the controller is configured to provide a spatially resolved third intensity distribution of red light Spectral range based on the second intensity distribution and an intensity distribution of light of the green spectral range to determine.
In dieser Ausführungsform kann die Intensitätsverteilung von Licht des blauen Spektralbereichs und die Intensitätsverteilung von Licht des grünen Spektralbereichs unmittelbar von der zweiten Kamera detektiert werden. Ferner detektiert die zweite Kamera die zweite Intensitätsverteilung, welche die Intensitätsverteilung des Lichts des durch die den grünen und roten Spektralbereich transmittierenden Farbfilter transmittierten Lichts repräsentiert. Die dritte Intensitätsverteilung, welche eine Intensitätsverteilung von Licht des roten Spektralbereichs repräsentiert, das auf die zweite Kamera trifft, kann von der Steuerung beispielsweise durch Subtraktion der Intensitätsverteilung von Licht des grünen Spektralbereichs von der zweiten Intensitätsverteilung bestimmt werden.In this embodiment, the intensity distribution of light of the blue spectral range and the intensity distribution of light of the green spectral range can be detected directly by the second camera. Furthermore, the second camera detects the second intensity distribution which represents the intensity distribution of the light of the light transmitted through the color filters transmitting the green and red spectral ranges. The third intensity distribution, which represents an intensity distribution of light of the red spectral range incident on the second camera, may be obtained from the controller by, for example, subtracting the intensity distribution of light from the green Spectral range of the second intensity distribution can be determined.
Die dritte Intensitätsverteilung kann ferner dazu verwendet werden, die Intensitätsverteilung von Licht des infraroten Spektralbereichs zu bestimmen. Hierzu kann die Steuerung dazu konfiguriert sein, die ortsaufgelöste Intensitätsverteilung von Licht des infraroten Spektralbereichs basierend auf der von der ersten Kamera detektierten ersten Intensitätsverteilung, welche Licht des roten und infraroten Spektralbereichs repräsentiert, und der dritten Intensitätsverteilung zu bestimmen, beispielsweise durch Subtraktion dieser Intensitätsverteilungen. Ferner oder alternativ kann die Steuerung dazu konfiguriert sein, die ortsaufgelöste Intensitätsverteilung von Licht des roten Spektralbereichs basierend auf der von der ersten Kamera detektierten ersten Intensitätsverteilung und der dritten Intensitätsverteilung zu bestimmen. Hierbei können die Intensitätsverteilungen beispielsweise addiert werden.The third intensity distribution can also be used to determine the intensity distribution of light of the infrared spectral range. For this purpose, the controller can be configured to determine the spatially resolved intensity distribution of light of the infrared spectral range based on the first intensity distribution detected by the first camera, which represents light of the red and infrared spectral range, and the third intensity distribution, for example by subtracting these intensity distributions. Furthermore or alternatively, the controller may be configured to determine the spatially resolved intensity distribution of light of the red spectral region based on the first intensity distribution detected by the first camera and the third intensity distribution. In this case, the intensity distributions can be added, for example.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform gilt für den wellenlängenabhängigen Transmissionsgrad T(λ) des ersten und/oder zweiten Transmissionsspektrums innerhalb des roten Spektralbereichs:
In dieser Ausführungsform wird das auf das Strahlteilersystem treffende Licht des roten Spektralbereichs sowohl zu der ersten wie auch zu der zweiten Kamera übertragen. Innerhalb des roten Spektralbereichs variiert der Transmissionsgrad T(λ) des ersten bzw. zweiten Transaktionsspektrums um höchstens 2ΔT um einen Wert von T0. Innerhalb des roten Spektralbereichs weist der Transmissionsgrad einen näherungsweise konstanten Wert auf. Für den Wert T0 kann für das erste Transmissionsspektrum ein anderer Wert gewählt werden als für den Wert T0 des zweiten Transmissionsspektrums. Insbesondere kann näherungsweise gelten, dass der Wert T0 des ersten Transmissionsspektrums und der Wert T0 des zweiten Transmissionsspektrums in Summe annähernd 1 ergeben. Insbesondere kann T0 gleich 50% sein.In this embodiment, the light of the red spectral region incident on the beam splitter system is transmitted to both the first and the second camera. Within the red spectral range, the transmittance T (λ) of the first and second transaction spectrum varies by a maximum of 2ΔT by a value of T 0 . Within the red spectral range, the transmittance has an approximately constant value. For the value T 0 , a different value can be selected for the first transmission spectrum than for the value T 0 of the second transmission spectrum. In particular, it may be approximated that the value T 0 of the first transmission spectrum and the value T 0 of the second transmission spectrum add up to approximately 1 in total. In particular, T 0 can be equal to 50%.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst ein erster Spektralbereich des zweiten Transmissionsspektrums innerhalb des roten Spektralbereichs ausschließlich Wellenlängen, die kleiner als eine Grenzwellenlänge λ0 sind, und weist einen mittleren Transmissionsgrad
In dieser Ausführungsform wird der rote Spektralbereich des zweiten Transmissionsspektrums (und dementsprechend indirekt auch der rote Spektralbereich des ersten Transmissionsspektrums) in einen ersten Spektralbereich unterhalb der Grenzwellenlänge λ0 und einen zweiten Spektralbereich oberhalb der Grenzwellenlänge λ0 aufgeteilt. Der erste und zweite Spektralbereich weisen jeweils deutlich voneinander verschiedene mittlere Transmissionsgrade
Die Grenzwellenlänge λ0 kann beispielsweise so gewählt werden, dass sie unterhalb des Maximums des Emissionsspektrums von PpIX liegt, beispielsweise gilt: 600 nm ≤ λ0 ≤ 635 nm. Alternativ kann die Grenzwellenlänge λ0 als zwischen dem Hauptmaximum des Emissionsspektrums von PpIX bei 635 nm und dem Nebenmaximum bei 705 nm liegend gewählt werden. Beispielsweise gilt: 640 nm ≤ λ0 ≤ 680 nm.For example, the cut-off wavelength λ 0 may be chosen to be below the maximum of the emission spectrum of PpIX, for example: 600 nm ≦ λ 0 ≦ 635 nm. Alternatively, the cut-off wavelength λ 0 may be between the main maximum of the emission spectrum of PpIX at 635 nm and the minor maximum at 705 nm. For example: 640 nm ≦ λ 0 ≦ 680 nm.
In ersterem Fall (600 nm ≤ λ0 ≤ 635 nm) wird das Fluoreszenzlicht von PpIX im Wesentlichen ausschließlich zu der ersten Kamera übertragen. Diese kann dann speziell zur Detektion des Fluoreszenzlichts von PpIX optimiert sein. Bei letzterem Fall (640 nm ≤ λ0 ≤ 680 nm) wird das Hauptmaximum des Emissionsspektrums von PpIX zu der zweiten Kamera übertragen und das Nebenmaximum zu der ersten Kamera übertragen.In the former case (600 nm ≦ λ 0 ≦ 635 nm), the fluorescent light of PpIX is transmitted substantially exclusively to the first camera. This can then be optimized especially for the detection of the fluorescence light of PpIX. In the latter case (640 nm ≤ λ 0 ≤ 680 nm) the main maximum of the emission spectrum of PpIXX is transmitted to the second camera and the secondary maximum is transmitted to the first camera.
Eine weitere Ausführungsform stellt ein Mikroskopiesystem bereit, welches wenigstens eine Lichtquelle, ein Objektivsystem und ein Fluoreszenzlichtdetektionssystem umfasst. Die Lichtquelle ist dazu konfiguriert, Beleuchtungslicht und Anregungslicht zur Anregung von Fluoreszenzfarbstoffen zu erzeugen und auf einen Objektbereich zu richten. Das Beleuchtungslicht dient dazu, den Objektbereich zu beleuchten und aus dem hierdurch reflektierten Licht ein Übersichtsbild des Objektbereichs zu erzeugen. Das Anregungslicht dient zur Anregung wenigstens eines Fluoreszenzfarbstoffes. Das Fluoreszenzlichtdetektionssystem kann beispielsweise eines der hierin beschriebenen Fluoreszenzlichtdetektionssysteme sein.Another embodiment provides a microscopy system that includes at least one light source, a lens system, and a fluorescent light detection system. The light source is configured to generate illumination light and excitation light to excite fluorescent dyes and direct it to an object area. The illumination light serves to illuminate the object area and to generate an overview image of the object area from the light reflected thereby. The excitation light serves to excite at least one fluorescent dye. The fluorescent light detection system may be, for example, one of the fluorescent light detection systems described herein.
Das Objektivsystem und das Fluoreszenzlichtdetektionssystem sind so angeordnet, dass wenigstens ein Ausschnitt des Objektbereichs durch das Objektivsystem und das Fluoreszenzlichtdetektionssystem auf die erste und zweite Kamera des Fluoreszenzlichtdetektionssystem abgebildet wird.The objective system and the fluorescence light detection system are arranged so that at least a section of the object area through the objective system and the Fluorescence light detection system is imaged on the first and second camera of the fluorescent light detection system.
Das Mikroskopiesystem kann ferner ein Anzeigesystem zur Darstellung eines Bildes umfassen, wobei das Bild basierend auf Intensitätsverteilungen erzeugt werden kann, welche von einer Steuerung des Fluoreszenzlichtdetektionssystems bereitgestellt werden. Insbesondere kann das Bild eine Überlagerung eines Übersichtsbildes und eines Fluoreszenzlichtbildes sein. Zur verbesserten Darstellung müssen die zur Anzeige verwendeten Spektralbereiche nicht den tatsächlich detektierten Spektralbereichen entsprechen. Insbesondere kann das Fluoreszenzlicht von Indocyaningrün, welches im infraroten Spektralbereich liegt, in einer beliebigen Farbe oder durch eine anderweitige Markierung dargestellt werden. Das Bild kann insbesondere aus den ortsaufgelösten Intensitätsverteilungen des roten, infraroten, grünen und blauen Spektralbereichs bzw. den von der Steuerung bereitgestellten Infrarot-, Rot-, Grün- und Blau-Intensitätsverteilungen erzeugt werden.The microscopy system may further comprise a display system for displaying an image, wherein the image may be generated based on intensity distributions provided by a controller of the fluorescent light detection system. In particular, the image may be a superposition of an overview image and a fluorescent light image. For improved representation, the spectral ranges used for the display do not have to correspond to the actually detected spectral ranges. In particular, the fluorescent light of indocyanine green, which lies in the infrared spectral range, can be represented in any desired color or by another marking. In particular, the image can be generated from the spatially resolved intensity distributions of the red, infrared, green and blue spectral regions or the infrared, red, green and blue intensity distributions provided by the controller.
Ferner kann im Strahlengang zwischen dem Objektbereich und dem Fluoreszenzlichtdetektionssystem ein Detektionsfilter angeordnet sein, welches dazu konfiguriert ist wenigstens einen Teil des Anregungslichts zu unterdrücken. Die Unterdrückung kann sowohl hinsichtlich der Intensität als auch hinsichtlich des Spektralbereichs erfolgen.Furthermore, a detection filter can be arranged in the beam path between the object area and the fluorescence light detection system, which is configured to suppress at least a part of the excitation light. The suppression can take place both in terms of intensity and in terms of the spectral range.
Das Mikroskopiesystem
Das Objektivsystem
Das Fluoreszenzlichtdetektionssystem
Das Fluoreszenzlichtdetektionssystem
Durch die nachfolgend erläuterte Konfiguration des Fluoreszenzlichtdetektionssystems
Das Strahlteilersystem
In den Darstellungen des ersten Transmissionsspektrums T1 und des zweiten Transmissionsspektrums T2 in den
Der rote Spektralbereich umfasst den Emissionsbereich des Fluoreszenzfarbstoffs PpIX, d. h. denjenigen Spektralbereich, innerhalb welchem der Fluoreszenzfarbstoff PpIX Fluoreszenzlicht emittiert. Der Spektralbereich IR umfasst den Emissionsbereich des Fluoreszenzfarbstoffs ICG. Der Emissionsbereich des Fluoreszenzfarbstoffs Fluorescein wird teilweise von dem grünen Spektralbereich und teilweise von dem roten Spektralbereich umfasst.The red spectral range covers the emission range of the fluorescent dye PpIX, d. H. the spectral range within which the fluorescent dye PpIX emits fluorescent light. The spectral range IR comprises the emission range of the fluorescent dye ICG. The emission region of the fluorescent dye fluorescein is partially covered by the green spectral region and partly by the red spectral region.
Wie in der Darstellung
Wie in der Darstellung
Die erste Kamera
Eine beispielhafte Farbfilterzelle
Eine Detektionsfläche des Detektors
Eine ortsaufgelöste Intensitätsverteilung von Licht des infraroten Spektralbereichs kann von der Steuerung
Die zweite Kamera
In dieser Konfiguration des Fluoreszenzlichtdetektionssystems
Eine weitere beispielhafte Farbfilterzelle
Eine weitere beispielhafte Farbfilterzelle
Die erste Kamera
Die zweite Kamera
Eine beispielhafte Farbfilterzelle
Da gemäß dem zweiten Transmissionsspektrum T2 im Wesentlichen kein Licht des roten Spektralbereichs auf die zweite Kamera
Gemäß dieser Konfiguration ist die zweite Kamera
Eine weitere beispielhafte Farbfilterzelle
In dieser Konfiguration kann die Intensitätsverteilung von Licht des infraroten Spektralbereichs beispielsweise durch Subtraktion der von dem ”G”-Subpixel detektierten Intensitätsverteilung von der von den ”G + IR”-Subpixel detektierten Intensitätsverteilung bestimmt werden. Unter Verwendung der auf diese Weise bestimmten Intensitätsverteilung von Licht des infraroten Spektralbereichs kann ferner eine Intensitätsverteilung von Licht des blauen Spektralbereichs bestimmt werden.In this configuration, the intensity distribution of light of the infrared spectral range can be determined, for example, by subtracting the intensity distribution detected by the "G" sub-pixel from the intensity distribution detected by the "G + IR" sub-pixels. Further, by using the intensity distribution of light of the infrared spectral range determined in this way, an intensity distribution of light of the blue spectral range can be determined.
In der in
Demnach weist der Transmissionsgrad T(λ) des ersten Transmissionsspektrums T1 innerhalb des roten Spektralbereichs einen im Wesentlichen konstanten Wert T0 von etwa 40% auf.Accordingly, the transmittance T (λ) of the first transmission spectrum T1 within the red spectral range has a substantially constant value T 0 of about 40%.
Hierzu analog weist das zweite Transmissionsspektrum T2 für den blauen und grünen Spektralbereich jeweils einen mittleren Transmissionsgrad von wenigstens 90% und für den infraroten Spektralbereich einen mittleren Transmissionsgrad von höchstens 10% auf. Innerhalb des roten Spektralbereichs weist der Transmissionsgrad des zweiten Transmissionsspektrums T2 einen relativ konstanten Wert um etwa 60% auf.For this purpose, the second transmission spectrum T2 for the blue and green spectral range in each case has an average transmittance of at least 90% and for the infrared spectral range an average transmittance of at most 10%. Within the red spectral range, the transmittance of the second transmission spectrum T2 has a relatively constant value of about 60%.
Durch diese Konfiguration wird Fluoreszenzlicht von PpIX und Fluorescein sowohl auf die erste Kamera
Die erste Kamera
In dieser Konfiguration kann die ortsaufgelöste Intensitätsverteilung von Licht des blauen Spektralbereichs und die ortsaufgelöste Intensitätsverteilung von Licht des grünen Spektralbereichs unmittelbar von der zweiten Kamera
Zur Verbesserung der Sensitivität für Licht des grünen Spektralbereichs kann, wie in der beispielhaften Farbfilterzelle
Die erste Kamera
In dieser Ausführungsform wird das Fluoreszenzlicht von Indocyaningrün im Wesentlichen ausschließlich von der ersten Kamera
Die Intensitätsverteilungen des roten und infraroten Spektralbereichs können nach den bereits oben erläuterten Schemen von der Steuerung bestimmt werden.The intensity distributions of the red and infrared spectral range can be determined by the controller according to the schemes already explained above.
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