CN103620375B

CN103620375B - 高通量准直照射器和均匀场照射的方法

Info

Publication number: CN103620375B
Application number: CN201280031845.6A
Authority: CN
Inventors: J.R.雅斯帕斯
Original assignee: Siemens Healthcare Diagnostics Inc
Current assignee: Siemens Healthcare Diagnostics Inc
Priority date: 2011-04-29
Filing date: 2012-04-27
Publication date: 2016-06-29
Anticipated expiration: 2032-04-27
Also published as: EP2691759B1; JP2014517271A; CN103620375A; WO2012149243A1; JP6096173B2; EP2691759A4; US20140028857A1; HUE063638T2; EP2691759A1

Abstract

装置包括光学读取器，第一光源和第二光源。光学读取器具有包括第一表面点和第二表面点的视场，第二表面点沿视场水平地从第一表面点偏离。第一光源被定位成与第一表面点相距第一距离。第一光源在操作中连接至第一控制通道并且具有第一照射输出。第二光源被定位成与第二表面点相距第二距离并具有第二照射输出。第一距离不同于第二距离并且第一照射输出不同于第二照射输出，使得在第一表面点处的照射基本上等于在视场的第二表面点处的照射。

Description

高通量准直照射器和均匀场照射的方法

相关申请的交叉引用

本申请要求2011年4月29日提交的美国序列号No.61/480,426的临时申请的根据35U.S.C.119(e)的权益，在此通过引用将其全部内容确切地并入于此。

技术领域

在此公开的发明概念涉及对要被成像的目标的均匀照射，并且更特别地—但并非以限制的方式—涉及对用于医疗诊断的反应物测试片的照射和光学分析。

背景技术

在被以小的检查区域照射的目标的图像中引发的改变可能典型地从25%改变到35%或更多。这主要是由已知为余弦四次定律的照相机取像透镜渐晕特性以及引起跨视场的光衰减（lightfalloff）的透镜遮挡所引起的。该问题在透镜周缘处最严重并且呈现为在得到的图像的边缘处的更暗的区域。

现在参照图1和图2，当光源具有以相对于物体表面100的不同距离间隔开的多个源时，在主体表面100上的照射与1/r²成比例地衰减。光衰减可能引起光渐晕。更特别地，在多透镜102元件系统中，光渐晕是由离图像平面104更远的透镜元件102遮挡了更靠近图像平面104的元件的离轴入射光线而引起的。在图2中，图像平面104被示出为平行于物体平面106，透镜元件102被示出为具有孔径光阑108，字母L代表照度，并且字母A代表透镜元件102的光瞳面积。

自然渐晕余弦四次方定律：，其中：

强度，照射通量，

在经常光学地查验反应物测试纸以确定体液样本中被分析物的浓度的实验室诊断的领域中，渐晕和图像失真的问题尤其棘手。

反应物测试条在临床化学领域中被广泛使用。测试条通常具有一个或多个测试区域，并且每个测试区域能够响应于与液体样品接触而经历颜色改变。液体样品通常包括一个或多个感兴趣的要素或特性。样品中这些感兴趣的要素的存在和浓度是可通过分析测试条经历的颜色改变来确定的。通常，这样的分析包括测试区域或测试片与颜色标准或标度之间的颜色比较。这样，反应物测试条辅助医师诊断疾病和其它健康问题的存在。

利用裸眼作出的颜色对比可能导致不精确的测量。因为这个原因，普遍使用反射分光镜分析体液样本。常规的分光光度计通过照射白色的、非反应的片并从片上取得许多个反射读数来确定布置在该片上的尿样本的颜色，其中每个读数具有涉及可见光的不同波长的幅度。今天，为了检测测试条的颜色改变，条读取仪器采用利用CCD（电荷耦合装置），CID（电荷注入装置），PMOS或COMS检测结构的多种区域阵列检测读取头。随后可以基于红色、绿色和蓝色反射信号的相对幅度来确定片上的尿的颜色。

常规的分光光度计可以用于执行利用其上布置有许多不同反应物片的反应物条的许多次不同的尿分析测试。每个反应物片被提供有不同的反应物，反应物会响应于尿中一定类型的要素—诸如白血球（白色血细胞）或红色血细胞—的存在而引起颜色改变。用于尿的典型的感兴趣的被分析物包括葡萄糖、血、胆红素、尿胆素原、亚硝酸盐、蛋白质和酮体。在向尿添加颜色显影反应物之后，前面的感兴趣的被分析物具有如下颜色：葡萄糖为蓝绿；胆红素、尿胆素原、亚硝酸盐和酮体为绿色；血和蛋白质为红色。在特定被分析物中显影的颜色定义了针对该特定被分析物的光吸收的特征性离散光谱。例如，针对颜色显影的葡萄糖的特征性吸收光谱落入在蓝色光谱的上端和绿色光谱的下端之内。反应物条可以具有十种不同类型的反应物片。

例如，为了在免疫测试条或化学测试条上检测人尿中血的存在，常规的反射分光镜已经被用于检测被布置在反应物片上的尿样本中的血的存在。任何存在于尿中的血会与反应物片上的反应物起反应，引起反应物片改变颜色到一定程度，该程度取决于血的浓度。例如，当存在相对大的血浓度时，这样的反应物片可能在颜色上从黄色改变为深绿色。

常规的反射分光镜通过照射反应物片并经由常规的反射检测器检测从反应物片接收的光量—该光量涉及反应物片的颜色，来检测血的浓度。基于由反射检测器生成的反射信号的幅度，分光镜将尿样本分配给许多类别之一，例如，对应于没有血的第一类别，对应于小的血浓度的第二类别，对应于中等血浓度的第三类别，以及对应于大的血浓度的第四类别中。

在现有技术的反射分光镜的一种类型中，使用采用读取头形式的光学系统，在该光学系统中，灯泡被直接布置在要被测试的反应物片的上面并且反射检测器被布置成与反应物片的水平表面成45度角。光通过从照射源到反应物片的第一竖直光路径，并且通过从反应物片到反射检测器的、被布置成关于第一光路径成45度角的第二光路径。

已设计了其它装置来用于照射反应物片。例如，Shaffer的美国专利No.4,755,058公开了一种用于照射表面并检测从该表面发射的光的强度的装置。由被布置成相对于该表面成锐角的多个发光二极管直接照射该表面。Dosmann等的美国专利No.5,518,689公开了漫射光反射读取头，其中一个或多个发光二极管被用来照射反应物片并且其中通过光传感器检测来自反应物片的光。

许多反射计机器足够小并且足够便宜而能够被用在例如，医师办公室和更小的实验室中，并且因此能够为各个医生、护士和其它护理员提供有力的医疗诊断工具。例如，美国专利No.5,654,803—其被受让给本公开的受让人并且通过引用其整体而被包括于此—公开了一种用于使用反射分光镜确定尿中隐血的非溶血水平的光学检查机器。该机器被提供有用于连续照射其上布置有尿样本的反应物片的多个不同部分的光源，以及用于检测从反应物片接收的光并响应于从反应物片的不同部分中的对应的一个部分接收的光生成多个反射信号的检测器阵列。该机器还提供有用于确定反射信号中的一个的幅度是否基本上不同于反射信号中的另一个的幅度的部件。在体液样本是尿的情况下，这种能力允许机器检测尿样本中隐血的非溶血水平的存在。

美国专利No.5,877,863—其也被受让给本公开的受让人并通过引用其整体而被包括于此—示出一种用于使用反射分光计检查液体样本，诸如尿的光学检查机器。该机器包括用于仅经由单个发光二极管基本上均匀地照射目标区域并接收来自目标区域的光从而可以执行反应物测试的读取头。读取头被提供有壳体；安装在相对于壳体固定的位置中的第一和第二光源；为接收来自光源中的每一个的光而安装的光导，该光导在只有一个光源照射时基本上传递来自光源的所有的光以照射基本上均匀的目标区域；以及为接收来自目标区域的光而耦合的光检测器。第一和第二光源中的每一个仅由单个发光二极管构成以便发射不同波长的基本上为单色的光。

数字CMOS成像器中的数字渐晕校正已经被用于帮助改善所获得的图像的外观。然而，结果是经常失去动态范围。图3示出现有技术的照射系统110。如可以看到的那样，由于露天体育场式照明设备112相对于目标114放置的方式，露天体育场式照明设备112将引起光衰减和渐晕。实际上，在测试中，当在照相机芯片中关闭数字渐晕校正时，现有技术的照射系统110提供不好于45%的均匀性。

因此，现有技术中存在对于在不凭借数字校正的情况下校正光衰减和图像渐晕从而能够维持动态范围的照射系统和方法的需要。该系统应当均匀地照射要由数字或模拟照相机系统拍摄的物体，并且校正由透镜系统的已知为余弦四次定律的光学和机械渐晕特性和透镜遮挡引起的光衰减。应当消除对于照相机算法中渐晕校正的需要，并且通过这样做来恢复否则会由于数字校正—当被应用时—而失去的动态范围。应用包括组分检查（机器视觉）、处理控制、医疗样本成像、反应物成像。特别地，存在对于近距离照射和光学系统的需要。

发明内容

简要地，根据在此公开的发明概念，通过提供具有至少两个具有可调节的照射通量输出的光源的新的并且改善的照射系统来达成这些和其它目的。照射系统包括用于调节所述至少两个光源中的一个或这两者的通量输出以补偿由于各个光源因为倾斜角的原因所致的到目标区域的距离上的差别而引起的在目标区域上的任何非均匀照射的处理器。

在此公开的发明概念在一方面涉及新的并且改善的高通量准直照射器（HighFluxCollimatedIlluminator，“HFCI”），其通过对光通量独特地整形并在要被成像的目标上得到照射图案来补偿光衰减。上方LED排和下方LED排被布线在分离的控制通道中，这允许在上方和下方输出照射场中的不同流明输出，允许相对于引起上方输出源比下方输出源更远离目标的倾斜角实现均匀性的进一步改善。

根据本发明的用于照射的装置，包括：光学读取器，所述光学读取器具有包括第一表面点和第二表面点的视场，所述第二表面点沿所述视场水平地从所述第一表面点偏离；第一光源，其被定位成与所述第一表面点相距第一距离，所述第一光源包括第一光轴，所述第一光轴与所述第一表面点对齐，使得所述第一距离被沿着所述第一光轴测量，所述第一光源在操作中连接至第一控制通道并具有第一照射输出；第二光源，其被定位成与所述第二表面点相距第二距离，所述第二光源包括第二光轴，所述第二光轴与所述第二表面点对齐，使得所述第二距离被沿着所述第二光轴测量，所述第二光源具有第二照射输出；以及其中所述第一距离不同于所述第二距离；并且其中所述第一照射输出不同于所述第二照射输出，使得在所述第一表面点处的照射等于在所述视场的所述第二表面点处的照射。

优选地，所述第二光源在操作中连接至第二控制通道。所述的装置还可包括被布置在所述第一光源上方的第一准直器透镜，还可包括被布置在所述第一准直器透镜上方的第一线偏振器，还可包括被布置在所述第二光源上方的第二准直器透镜和被布置在所述第二准直器透镜上方的第二线偏振器，还可包括被布置在所述光学读取器上方的第三线偏振器，并且其中所述第一线偏振器和所述第三线偏振器被相对于彼此转动90?。所述第一照射输出能经由所述第一控制通道调节。所述第二照射输出能经由所述第二控制通道调节。所述的装置还可包括执行程序逻辑的处理器，所述执行程序逻辑的处理器在操作中连接至所述第一控制通道以调节所述第一照射输出。

所述的装置中，所述执行程序逻辑的处理器在操作中连接至所述第二控制通道以调节所述第二照射输出。所述第一光源和所述第二光源可被附接至相对于所述视场成角度的安装表面。所述安装表面是印刷电路板。所述安装表面相对于所述视场成45?的角度所述光学读取器是CMOS成像器。所述光学读取器是数字照相机。

根据本发明的光学分析系统，包括：具有第一表面点和第二表面点的目标表面；具有视场的光学读取器，所述视场包含所述目标表面；第一光源，其对准所述第一表面点并被布置成与所述第一表面点相距第一距离，所述第一光源在操作中耦合至第一控制通道，所述第一光源包括第一光轴，所述第一光轴与所述第一表面点对齐，使得所述第一距离被沿着所述第一光轴测量；第二光源，其对准所述第二表面点并被布置成与所述第二表面点相距第二距离，所述第二光源在操作中耦合至第二控制通道，所述第二光源包括第二光轴，所述第二光轴与所述第二表面点对齐，使得所述第二距离被沿着所述第二光轴测量；其中所述第一距离和所述第二距离不同；以及其中所述第一光源和所述第二光源的照射通量被设定成使得在所述第一表面点处的照射等于在所述第二表面点处的照射。

所述的光学分析系统中，所述第一光源还包括被布置在所述第一光源上方的第一准直器透镜，并且其中所述第二光源包括被布置在所述第二光源上方的第二准直器透镜。所述第一光源还包括被布置在所述第一准直器透镜上方的第一线偏振器，并且所述第二光源还包括被布置在所述第二准直器透镜上方的第二线偏振器。所述的光学分析系统还包括印刷电路板，所述第一和第二光源这两者在操作中耦合至所述印刷电路板。所述的光学分析系统还包括在操作中耦合至所述第一控制通道和所述第二控制通道的处理器，使得所述处理器能够控制所述第一光源和所述第二光源中的至少一个的照射通量。所述处理器执行包括机器可读代码的程序逻辑，所述机器可读代码引起所述处理器：（a）确定所述第一光源和所述目标表面的所述第一表面点之间沿所述第一光源的第一光轴的距离；（b）确定所述第二光源和所述目标表面的所述第二表面点之间沿所述第二光源的第二光轴的距离；以及（c）增加或减少至第一或第二光源中的至少一个的电流，使得在所述第一表面点处的照射等于在所述第二表面点处的照射。

所述的光学分析系统还包括被布置在所述光学读取器上的第三线偏振器，并且其中所述第一线偏振器和所述第三线偏振器被相对于彼此转动90?。所述第二线偏振器和所述第三线偏振器被相对于彼此转动90?。

本发明还提供一种降低被捕获的图像中的渐晕效应的方法，包括：提供光学分析系统，所述光学分析系统包括：光学读取器，其具有包括第一表面点和第二表面点的视场，所述第二表面点沿所述视场水平地从所述第一表面点偏离；第一光源，其被定位成与所述第一表面点相距第一距离，所述第一光源包括第一光轴，所述第一光轴与所述第一表面点对齐，使得所述第一距离被沿着所述第一光轴测量，所述第一光源在操作中连接至第一控制通道并具有第一照射输出；第二光源，其被定位成与所述第二表面点相距第二距离，所述第二光源包括第二光轴，所述第二光轴与所述第二表面点对齐，使得所述第二距离被沿着所述第二光轴测量，所述第二光源在操作中连接至第二控制通道并具有第二照射输出；其中所述第一距离不同于所述第二距离并且所述第一照射输出不同于所述第二照射输出，使得在所述第一表面点处的照射等于在所述视场的所述第二表面点处的照射。

所述的方法还包括：确定沿所述第一光源的第一光轴的所述第一距离；确定沿所述第二光源的第二光轴的所述第二距离；以及调节所述第一光源和所述第二光源中的至少一个的照射通量，使得在所述第一表面点处的照射等于在所述第二表面点处的照射。

根据下面参照附图进行的对图解的实施例的详细描述，将使在此公开的发明概念的附加的特征和优点明显。

附图说明

通过参照下面在结合附带的附图时的详细描述，将容易理解对在此公开的发明概念的更完整的了解及其许多附带的优点，在附图中：

图1示出利用在不同距离处的多个源照射表面以及光衰减与倾斜角（1/r^2）和光源到目标的距离的关系。

图2示出光衰减与余弦四次渐晕的关系。

图3示出现有技术的照射系统。

图4A和4B示出新的并且改善的HFCI的实施例。

图5示出作为光学分析系统的一部分的新的并且改善的HFCI的一个实施例。

图6和图7图解示出在光学分析系统中的HFCI使用以改善照射均匀性的一个实施例。

图8图解示出HFCI的使用以均匀地照射反应物卡片。

图9图解示出根据在此公开的发明概念的实施例的用于使目标成像的方法和计算机代码指令的例子。

图10图解示出根据在此公开的发明概念的实施例的用于RGB均匀性检验的方法和计算机代码指令的例子。

具体实施方式

现在参照其中贯穿若干个视图，相似的附图标记指示相同或对应的部分的附图，现在将参照图1到图10描述在此公开的发明概念的优选实施例。

现在参照图4A和4B，示出了根据在此公开的发明概念的一个方面的HFCI116。HFCI116包括基板118，基板118具有彼此远离地安装的至少两个光源120a和120b。基板118优选地为印刷电路板并且将在下文被称为电路板118。在优选的实施例中，HFCI116包括作为光源120a-d的至少四个LED，诸如可从LightingSciencesGroup公司获得的LaminaAtlas-IINT2-42D1-0529四芯裸片。光源120a-d被安装在基板118的相对的角落或侧边上。优选地在光源120a-d上方安装准直器透镜122a-d。优选地，光源120a-d被配装有线偏振器124a-d以确保尤其是针对湿目标降低镜面反射。附加的安装硬件可以用于保持所有部件被对齐并且被稳固在适当的位置上。在优选的实施例中，电路板118被安排成使得光源120a-d中的每一个能够使其电流被独立地调节。通常执行程序逻辑的处理器可被用于调节到光源120a-d中的每一个的电流，如将在下面更详细地描述的那样。

现在参照图5，根据在此公开的发明概念的HFCI116可以与照相机或其它光学读取器126相结合地使用以形成光学分析系统128。光学读取器126可以是本领域已知的任何成像器，但优选为诸如由Micron销售的CMOS成像器。优选地，光学读取器126被配装有线偏振器130。放置在成像器透镜132和照射器116之前的线偏振器130相对于彼此被转动90度。光学读取器126一般地被定位在图像目标之上并且照射器116优选地被定位成与图像目标成45度角，诸如通过使用照相机PCB转动调节机构134。

现在参照图6和图7，示出了用于读取医疗诊断反应物卡片138的光学系统136。光学系统136具有目标区域S，S具有第一表面点S_T和第二表面点S_B。光学读取器126对准目标区域S。照射器116具有对准第一表面点S_T的至少一个第一光源120a（例如，具有20mm直径的LED）并且被布置成与第一表面点S_T相距距离R_T。第二光源120b对准第二表面点S_B并且被布置成与第二表面点S_B相距距离R_B。由于第一距离R_T和第二距离R_B不相等，在目标区域S上的第一表面点S_T处和第二表面点S_B处的照射将会不均匀。如上面所述，这一般地会造成光学读取器126的差的读取。根据在此公开的发明概念，第一光源120a和第二光源120b的照射通量要么被设定要么被调节从而在第一表面点S_T处的照射基本上等于在第二表面点S_B处的照射。这可以通过调节到第一光源120a和第二光源120b中的任一个或到这两者的电流来做到。该电流调节可以被预先编程或由处理器动态地调节。如可以从图6和图7看到的那样，所示出的实施例具有以与相关于上面的两个光源120a-b描述的相同的方式管理的四个光源120a-d。应理解可以以多于两个的任意数量的光源120a-n来利用在此公开的发明概念。

在所示出的特定实施例中，光学系统136是读取在图8中示出的反应物卡片138的医疗诊断装置。反应物卡片138被存储在反应物盒142中的堆叠140中，并且递增地一次使一个卡片138前行通过潮湿防护门144。一旦通过潮湿防护门144，诸如尿的体液样本被诸如经由移液管转臂148沉积在反应物卡片138上的每个片146上。该装置然后使卡片138前行至光学分析系统128的要被成像的目标区域S。

本领域技术人员还应理解在此描述的HFCI116的操作方法可以被应用于其它照射器。更特别地，公开了用于照射目标以降低所捕获的目标图像上的渐晕效果的方法。这是通过调节照射目标的第一表面点S_T的第一光源120a的照射通量来完成的。该调节是相对于照射目标S的第二表面点S_B的第二光源120b的照射通量来作出的。效果是平衡了在第一和第二表面点S_T和S_B处的照射。

通常，平衡来自两个不同光源120a和120b的在目标S的表面上的两个不同点处的照射可以通过（a）确定第一光源120a和目标S的第一表面点S_T之间沿第一光源120a的光轴的距离R_T；（b）确定第二光源120b和所述目标S的第二表面点S_B之间沿第二光源120b的光轴的距离R_B；以及（c）增加或减少第一光源120a的照射通量以使得在第一表面点S_T处的照射基本上等于在第二表面点S_B处的照射来实现。本领域技术人员应理解对于任何给定的光源，电流和照射通量之间的关系是已知的或者能够被简单地算出。

例子1—HFCI性能

利用在图5-7中示出的系统设置，MunsellN9.5白色参照卡片138被放置在目标区域S中，由光学读取器126成像，并且被分析以产生统计结果。该系统具有下面的规格：

照射通量输出（在漫射器和偏振器之前）=200Immin/LED700mA;

典型的颜色温度=3050°K；

典型的正向压降700mA=8VDC；以及

功率=4.9瓦特（每个），典型的700mA。

如可以从表1中看到的那样，与可获得的并且被研究的其它方案相比，HFCI116在由光学读取器126获取的所得到的图像中实现了显著更好的均匀性。样机性能在由LED产生的白光的红色和绿色光谱组分上实现了10%的改变并且在蓝色光谱组分上实现了12%的改变，消除了对图像后处理渐晕校正的需要，恢复了否则会失去的动态范围。这是通过利用光学准直和场图案强度控制对光源120a和120b的输出进行整形来做到的。

表1：HFCI均匀性的测试数据

红色绿色蓝色

平均227.5225.9228.7

SD4.94.47.1

最大值239237243

最小值214217217

范围252026

%Var9710

%Var是跨照射场的强度上的改变（被称为均匀性）。

例子2—调节电流以在目标表面点处使照射均等

利用系统设置，如在图6中的，测量到下面的值：

因此，

期望照射在反应物卡片S_T，S和S_B的表面点处相等并且均匀，这意味着顶部场E_T=底部场E_B。当顶部场中的电流被设定为0.500A时，通过查看LED通量输出相对于输入电流的表获得大约90流明（lm），因此顶部场

。

现在使用该顶部场照射值，

。

蓝色波长一般具有更高的改变百分比，这部分地因为取像透镜和LED准直器透镜中的分色行为差异；按照斯涅耳（Snell）定律，分色差异引起蓝色比绿色和红色波长弯曲更多：

红色、绿色和蓝色在玻璃（和塑料）中的相对应的折射指数分别为从低到高的指数；对于越长的波长n越小。

在此公开的发明概念的优点很多。作为光源通量输出的独特准直和整形的结果，跨视场渲染的图像中的光水平的均匀性被显著改善：测试数据示出改善为25%或更多。照相机取像透镜的光衰减特性是球形的：光在非线性图案中跨视场衰减。在此公开的发明概念通过应用非线性光通量整形来提供非线性校正。消除了对用以校正图像中的光衰减的数字校正的需要。这又与消除了光衰减校正算法中对每个像素的计算操作的原因而提供更快的系统响应。附加地，因为在数字图像量化发生之前增加球形地跨视场的光输出的原因，使颜色动态范围（颜色深度）在模拟域中被恢复。这在其中将红色、绿色和蓝色的每种颜色的被离散量化的颜色值用于算法中以确定反应响应的颜色反射光谱法中特别地重要。

高输出通量提供短的照相机积分曝光时间，短的照相机积分曝光时间获得高速停止动作选通能力。可以在维持短的曝光积分时间的同时使用偏振器。转而实现了镜面反射降低，然而，偏振器使通过它们的光减弱60%或更多。

参照图9，图解示出了可以被写成存储在一种或多种非暂态存储器—诸如随机存取存储器或只读存储器等—中的机器可读代码的方法150的示例实施例。方法150允许装置通过调节LED上方场强度和下方场强度来获得用于白平衡和最佳FOV目标光均匀性的RGB增益水平（借助照相机芯片寄存器控制调节）。光学件在FOV图像的左向右轴上调整光，并且针对更大的1/r^2损耗由顶部向底部地调整场强度。

在步骤152照相机和照射强度配置可以被存储在非易失性存储器154中，该配置可以是例如注册表。该配置可以包括针对一个或多个图像的诸如像素积分时间，快门宽度和快门延迟的多种基线曝光参数。例如可以针对红色、绿色1、绿色2和蓝色设定基线增益。例如可以针对第一和第二光源120a和120b设定基线LED灯驱动电流。另外，例如还可以设定基线图像裁剪原点和基线图像大小。

接下来，在步骤156中，可以开始图像和照射校准。在步骤158中，通过例如使用聚焦目标来调节光学读取器126的焦点。在步骤160中，诸如通过例如使用反射目标来调节偏振器124。在步骤162中，可以调节照相机转动。在步骤164中，可以分析图像位置，并且可以调节裁剪原点参数。

在步骤166中，可以按下面来执行自动曝光调节：在步骤168中，可以在使用校准目标进行选通照射的同时获取静止图像。在步骤170中，可以使用13片列乘8条行的固定栅格ROI来分析白平衡图像，以确定每个ROI的平均的红色-绿色-蓝色以及SD。在决定步骤172中，确定是否已经穷尽所有尝试。如果未穷尽所有尝试，则在步骤174中确定平均绿色（Avg_G）是否小于或等于203，或者大于或等于207。如果满足任一条件，则可以在步骤176中调节曝光宽度参数，并且方法循环转回到步骤168。如果已经穷尽所有尝试，则方法前进至将在以下讨论的步骤190。

如果两个条件都不被满足，则在步骤178中确定平均红色（Avg_R）或平均蓝色（Avg_B）是否小于或等于195，或者大于或等于215。如果满足任一条件，则方法150分支到步骤180，在步骤180中可以调节红色和蓝色增益值以达到粗略白平衡。然后方法150可以循环转回到步骤168。

如果两个条件都不被满足，则在步骤182中确定均匀性是否是不可接受的。如果均匀性是不可接受的，则方法150前进至步骤184，在步骤184中调节LED驱动电流。然后方法150循环转回到步骤168。

如果均匀性是可接受的，则在步骤186中确定Avg_R或Avg_B是否小于或等于203，或者Avg_R或Avg_B是否大于或等于207。如果满足任一条件，则可以在步骤188中调节红色和蓝色增益值以达到精细白平衡。然后方法可以循环转回到步骤168。如果两个条件都不被满足，则图像合格并且方法前进至步骤190。

在步骤190中，确定是否所有白平衡测量都合格。如果不是，则方法分支到均匀性失效步骤192，可以在步骤192中重试曝光调节，或者可以后接故障诊断树。

如果所有白平衡测量都合格，则方法在步骤194中继续，可以在步骤194中测量暗补偿并使暗补偿生效。

在步骤196中，可以设定第一反应物条的上方左侧和上方右侧。然后方法在成功步骤198结束。

如将由本领域普通技术人员所理解的，方法150可以包括下面的均匀性规则：颜色平均（粗略）可以被设定为205+/-10；颜色平均（精细）可以被设定为205+/-2；列均匀性可以被设定为R,G<15%，B<25%；总体均匀性可以被设定为R,G<20%，B<30%；最佳总体均匀性可以被设定为例如R，G，B，15%，R-G（差异）<5%，并且B-G（差异）<8%。

另外，步骤178和186可以包括逻辑以检测例如设定之间的“往来（ping-pong）”。如果通过否定在前的增益调节来改变增益，则替代地基于绿色通道差异的曝光宽度应被改变例如一个计数。

现在参照图10，图10中示出的是根据在此公开的发明概念的实施例的用于RGB均匀性检验的方法和机器可读指令200的例子。

在步骤202中例如确定总体红色均匀性（Overall_R_Uniformity）是否小于或等于25%；并且总体绿色均匀性（Overall_G_Uniformity）是否小于或等于25%；并且总体蓝色均匀性（Overall_B_Uniformity）是否小于或等于35%。

如果所有三个条件都不被满足，则在步骤204中返回不可接受的均匀性。

如果所有三个条件都被满足，则在步骤206中例如确定所有列的红色均匀性（Column_R_Uniformity）是否小于或等于18%；并且所有列的绿色均匀性（Column_G_Uniformity）是否小于或等于18%；并且所有列的蓝色均匀性（Column_B_Uniformity）是否小于或等于30%。

如果所有三个条件都不被满足，则步骤204返回不可接受的均匀性。

如果所有三个条件都被满足，则在步骤208中确定这是否是第一或第二调节尝试。

如果这不是第一或第二调节尝试，则在步骤210中返回可接受的均匀性。

如果这是第一或第二尝试，则在步骤212中确定Overall_R_Uniformity是否小于或等于20%；并且Overall_G_Uniformity是否小于或等于20%；并且Overall_B_Uniformity是否小于或等于30%。

如果所有三个条件都被满足，则在步骤214中确定Column_R_Uniformity是否小于或等于15%；并且Column_G_Uniformity是否小于或等于15%；并且Column_B_Uniformity是否小于或等于25%。

如果所有三个条件都不符合，则在步骤204中返回不可接受的均匀性。

如果所有三个条件都符合，则在步骤216中确定这是否是第一调节尝试。

如果这不是第一调节尝试，则在步骤210中返回可接受的均匀性。

如果这是第一调节尝试，则在步骤218中确定Overall_R_Uniformity是否小于或等于15%；并且Overall_G_Uniformity是否小于或等于15%；并且Overall_B_Uniformity是否小于或等于15%。

如果所有三个条件都被满足，则在步骤210中返回可接受的均匀性。

如果所有这三个条件都不被满足，则在步骤204中返回不可接受的均匀性。

具有非常小厚度的非常低剖面封装在面积受限的应用中提供布设，其中面积受限的应用是对于许多和大多数机器视觉检查主体目标区域而言的情况。通过允许大范围的封装安装选择来实现多功能性。在此公开的发明概念还提供对照射的相对大的主体区域的覆盖。由于不要求校准或困难的容差管理，可容易地实现光学组装和对齐。各个可控制的照射通道提供对光源和输出强度平衡的分离的控制。特别地，实现了近场和远场强度控制，即与近场相比远场的输出可以被设定得更高以改善由于近场和远场到目标的距离上的差异而引发的衰减（Icos/r^2损耗，参见图6）。可以在要求将照射器设置为不垂直于主体焦平面的应用中平衡均匀性。

尽管已经结合多幅图的示例实施例描述了在此公开的发明概念，但其不局限于此并且应理解为了在不背离在此公开的发明概念的情况下执行在此公开的发明概念的相同功能，可以使用其它类似的实施例或者可以对所描述的实施例作出修改和补充。因此，在此公开的发明概念不应被局限于任何单个实施例，而应当根据随附权利要求在广度和范围上进行解释。另外，随附权利要求应当被解释为包括在此公开的发明概念的、可由本领域技术人员在不脱离在此公开的发明概念的真实精神和范围的情况下作出的其它变形和实施例。

Claims

1.一种用于照射的装置，包括：

光学读取器，所述光学读取器具有包括第一表面点和第二表面点的视场，所述第二表面点沿所述视场水平地从所述第一表面点偏离；

第一光源，其被定位成与所述第一表面点相距第一距离，所述第一光源包括第一光轴，所述第一光轴与所述第一表面点对齐，使得所述第一距离被沿着所述第一光轴测量，所述第一光源在操作中连接至第一控制通道并具有第一照射输出；

第二光源，其被定位成与所述第二表面点相距第二距离，所述第二光源包括第二光轴，所述第二光轴与所述第二表面点对齐，使得所述第二距离被沿着所述第二光轴测量，所述第二光源具有第二照射输出；以及

其中所述第一距离不同于所述第二距离；并且

其中所述第一照射输出不同于所述第二照射输出，使得在所述第一表面点处的照射等于在所述视场的所述第二表面点处的照射。

2.根据权利要求1所述的装置，其中所述第二光源在操作中连接至第二控制通道。

3.根据权利要求1所述的装置，还包括被布置在所述第一光源上方的第一准直器透镜。

4.根据权利要求3所述的装置，还包括被布置在所述第一准直器透镜上方的第一线偏振器。

5.根据权利要求4所述的装置，还包括被布置在所述第二光源上方的第二准直器透镜和被布置在所述第二准直器透镜上方的第二线偏振器。

6.根据权利要求5所述的装置，还包括被布置在所述光学读取器上方的第三线偏振器，并且其中所述第一线偏振器和所述第三线偏振器被相对于彼此转动90?。

7.根据权利要求2所述的装置，其中所述第一照射输出能经由所述第一控制通道调节。

8.根据权利要求7所述的装置，其中所述第二照射输出能经由所述第二控制通道调节。

9.根据权利要求2所述的装置，还包括执行程序逻辑的处理器，所述执行程序逻辑的处理器在操作中连接至所述第一控制通道以调节所述第一照射输出。

10.根据权利要求9所述的装置，其中所述执行程序逻辑的处理器在操作中连接至所述第二控制通道以调节所述第二照射输出。

11.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一光源和所述第二光源被附接至相对于所述视场成角度的安装表面。

12.根据权利要求11所述的装置，其中所述安装表面是印刷电路板。

13.根据权利要求11所述的装置，其中所述安装表面相对于所述视场成45?的角度。

14.根据权利要求1所述的装置，其中所述光学读取器是CMOS成像器。

15.根据权利要求1所述的装置，其中所述光学读取器是数字照相机。

16.一种光学分析系统，包括：

具有第一表面点和第二表面点的目标表面；

具有视场的光学读取器，所述视场包含所述目标表面；

第一光源，其对准所述第一表面点并被布置成与所述第一表面点相距第一距离，所述第一光源在操作中耦合至第一控制通道，所述第一光源包括第一光轴，所述第一光轴与所述第一表面点对齐，使得所述第一距离被沿着所述第一光轴测量；

第二光源，其对准所述第二表面点并被布置成与所述第二表面点相距第二距离，所述第二光源在操作中耦合至第二控制通道，所述第二光源包括第二光轴，所述第二光轴与所述第二表面点对齐，使得所述第二距离被沿着所述第二光轴测量；

其中所述第一距离和所述第二距离不同；以及

其中所述第一光源和所述第二光源的照射通量被设定成使得在所述第一表面点处的照射等于在所述第二表面点处的照射。

17.根据权利要求16所述的光学分析系统，其中所述第一光源还包括被布置在所述第一光源上方的第一准直器透镜，并且其中所述第二光源包括被布置在所述第二光源上方的第二准直器透镜。

18.根据权利要求17所述的光学分析系统，其中所述第一光源还包括被布置在所述第一准直器透镜上方的第一线偏振器，并且所述第二光源还包括被布置在所述第二准直器透镜上方的第二线偏振器。

19.根据权利要求16所述的光学分析系统，还包括印刷电路板，所述第一和第二光源这两者在操作中耦合至所述印刷电路板。

20.根据权利要求16所述的光学分析系统，还包括在操作中耦合至所述第一控制通道和所述第二控制通道的处理器，使得所述处理器能够控制所述第一光源和所述第二光源中的至少一个的照射通量。

21.根据权利要求20所述的光学分析系统，其中所述处理器执行包括机器可读代码的程序逻辑，所述机器可读代码引起所述处理器：

（a）确定所述第一光源和所述目标表面的所述第一表面点之间沿所述第一光源的第一光轴的距离；

（b）确定所述第二光源和所述目标表面的所述第二表面点之间沿所述第二光源的第二光轴的距离；以及

（c）增加或减少至第一或第二光源中的至少一个的电流，使得在所述第一表面点处的照射等于在所述第二表面点处的照射。

22.根据权利要求18所述的光学分析系统，还包括被布置在所述光学读取器上的第三线偏振器，并且其中所述第一线偏振器和所述第三线偏振器被相对于彼此转动90?。

23.根据权利要求22所述的光学分析系统，其中所述第二线偏振器和所述第三线偏振器被相对于彼此转动90?。

24.一种降低被捕获的图像中的渐晕效应的方法，包括：

提供光学分析系统，所述光学分析系统包括：

光学读取器，其具有包括第一表面点和第二表面点的视场，所述第二表面点沿所述视场水平地从所述第一表面点偏离；

第二光源，其被定位成与所述第二表面点相距第二距离，所述第二光源包括第二光轴，所述第二光轴与所述第二表面点对齐，使得所述第二距离被沿着所述第二光轴测量，所述第二光源在操作中连接至第二控制通道并具有第二照射输出；

其中所述第一距离不同于所述第二距离并且所述第一照射输出不同于所述第二照射输出，使得在所述第一表面点处的照射等于在所述视场的所述第二表面点处的照射。

25.根据权利要求24所述的方法，还包括：

确定沿所述第一光源的第一光轴的所述第一距离；

确定沿所述第二光源的第二光轴的所述第二距离；以及

调节所述第一光源和所述第二光源中的至少一个的照射通量，使得在所述第一表面点处的照射等于在所述第二表面点处的照射。