CN102667441A - 用于生物生长板扫描仪的照明设备和方法 - Google Patents

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Abstract

本文描述了一种对生物生长板(122)扫描仪中的生长板进行照明的照明设备，所述设备包括一个或多个照明模块(140)，其用于对设置在扫描仪中的板支撑表面(120)上的所述生物生长板(122)的前表面进行照明。所述照明模块可包括多个发光器(142)、均化腔(141)、提取元件和会聚元件(144)，以（例如）改善递送至所述生物生长板(122)的照明的均一性。

Description

用于生物生长板扫描仪的照明设备和方法
相关专利申请的交叉引用
本专利申请要求2009年12月8日提交的美国临时专利申请No.61/267,671的权益，该美国临时专利申请通过全文引用的方式并入本文中。
生物安全性在现代社会中至关重要。对于食物产品的开发商和分销商而言，对食物或其他材料中的生物污染进行测试已成为重要的并且有时已成为强制性的要求。另外生物学测试也用来识别下述样品中的细菌或其他因子：诸如取自内科病人的血样之类的实验室样品、开发用于实验目的的实验室样品、以及其他类型的生物样品。可利用各种技术和设备来改善生物学测试并且使所述生物学测试过程合理化和标准化。
具体地讲，已开发出多种生物生长培养基。作为一个实例，明尼苏达州圣保罗市（St.Paul,Minn）的3M公司（在下文中称为“3M”）已开发出生长板形式的生物生长培养基。生物生长板由3M以商品名PETRIFILM板进行出售。生物生长板可用于方便常常与食物污染相关的细菌或其它生物剂的快速生长和检测以及计数，包括（例如）好氧菌、大肠杆菌、大肠菌群、肠杆菌、酵母、霉菌、金黄色酿脓葡萄球菌、李氏杆菌、弯曲杆菌等。PETRIFILM板或其他生长培养基的使用可简化食物样品的细菌测试。
可使用生物生长培养基来识别细菌的存在，从而使得可进行改善的测定（就食物测试而言）或者可进行正确的诊断（就医学用途而言）。在其他应用中，可利用生物生长培养基来使实验室样品中的细菌或其他生物剂快速生长，如，用于实验目的。
生物生长板扫描仪是指用于对生物生长板上的菌落或特定生物剂的量进行读数或计数的装置。例如，可将食物样品或实验室样品置于生物生长板上，然后可将该板***培养室中。在培养之后，可将生物生长板置于生物生长板扫描仪中以便于细菌生长的自动检测和计数。一些生物生长板扫描仪的实例可见于美国专利申请公布No.2004/0101954和No.2004/0102903以及美国专利No.7,496,225(均属于Graessle等人)。
发明内容
本文描述了一种对生物生长板扫描仪中的生长板进行照明的照明设备，所述设备包括一个或多个照明模块，其用于对设置在扫描仪中的板支撑表面上的生物生长板的前表面进行照明。所述照明模块可包括多个发光器、均化腔、提取元件和会聚元件，以（例如）改善递送至所述生物生长板的照明的均一性。
在一个方面，本文所述一种对生物生长板扫描仪中的生物生长板进行照明的照明设备的一个或多个实施例包括：板支撑表面，其包括第一侧以及与所述第一侧相对设置的第二侧；和第一照明模块，其取向为对所述板支撑表面的第一部分进行照明。所述第一照明模块包括：均化腔，其包括内表面，其中所述内表面为漫反射的，其中所述均化腔的所述内表面包括管，所述管包括沿所述均化腔的长度延伸的纵向轴线，并且其中所述纵向轴线与所述板支撑表面的所述第一侧对齐；支撑表面；照明源，其可操作地连接至所述均化腔，其中所述照明源将光发射到所述均化腔中；所述均化腔中的提取元件，发射到所述均化腔中的光通过所述提取元件离开所述均化腔，其中所述提取元件具有与所述纵向轴线对齐的长度，并且其中所述照明源、所述均化腔的所述内表面、以及所述提取元件布置成使得由所述照明源发射到所述均化腔中的光在通过所述提取元件离开所述均化腔之前，从所述均化腔的所述内表面反射至少一次；会聚元件，其可操作地连接至所述均化腔，并布置成使得通过所述提取元件离开所述均化腔的光必须穿过所述会聚元件；其中从所述提取元件穿过所述会聚元件的光在60度或更小的选择角范围α(alpha)内离开所述会聚元件。
在一些实施例中，所述设备可包括第二照明模块，其取向为对所述板支撑表面的第二部分进行照明。所述第二照明模块包括：均化腔，其包括内表面，其中所述内表面为漫反射的，其中所述均化腔的所述内表面包括管，所述管包括沿所述均化腔的长度延伸的纵向轴线，并且其中所述纵向轴线与所述板支撑表面的所述第二侧对齐；照明源，其可操作地连接至所述均化腔，其中所述照明源将光发射到所述均化腔中；所述均化腔中的提取元件，发射到所述均化腔中的光通过所述提取元件离开所述均化腔，其中所述提取元件具有与所述纵向轴线对齐的长度，并且其中所述照明源、所述均化腔的所述内表面、以及所述提取元件布置成使得由所述照明源发射到所述均化腔中的光在通过所述提取元件离开所述均化腔之前，从所述均化腔的所述内表面反射至少一次；会聚元件，其可操作地连接至所述均化腔，并布置成使得通过所述提取元件离开所述均化腔的光必须穿过所述会聚元件；其中从所述提取元件穿过所述会聚元件的光在60度或更小的选择角范围α(alpha)内离开所述会聚元件。
在一些实施例中，所述板支撑表面的由所述第一和/或第二照明模块进行照明的所述第一部分和/或第二部分包括所述板支撑表面的基本上全部。
在一些实施例中，所述板支撑表面限定成像平面，并且其中所述第一和/或第二照明模块的所述会聚元件包括位于所述角范围α(alpha)的中心内的中心发射轴线，并且其中所述中心发射轴线与垂直于所述成像平面的轴线形成75度或更小的入射角β(beta)。在一些实施例中，所述入射角β(beta)为50度或更大。在一些实施例中，所述会聚元件的所述选择角范围α(alpha)为45度或更小。在一些实施例中，所述第一和/或第二照明模块的所述入射角β(beta)和所述选择角范围α(alpha)被选择为使得通过在所述板支撑表面上变化±10%或更小的照明强度来对所述板支撑表面进行照明。
在一些实施例中，所述第一和/或第二照明模块的所述均化腔的所述管包括圆筒形管。
在一些实施例中，所述板支撑表面限定成像平面，并且其中所述第一和/或第二照明模块的所述会聚元件包括位于所述角范围α(alpha)的中心内的中心发射轴线，其中所述中心发射轴线与垂直于所述成像平面的轴线形成入射角β(beta)，并且其中所述第一和/或第二照明模块相对于所述均化腔的所述纵向轴线旋转，以调节旋转的照明模块的入射角β(beta)。在一些实施例中，所述第一和/或第二照明模块绕其相应均化腔的纵向轴线旋转。
在一些实施例中，所述第一和/或第二照明模块的所述会聚元件包括一对抛物面。在一些实施例中，所述抛物面包括漫反射表面。
在另一方面，本文描述了一种对生物生长板扫描仪的板支撑表面进行照明的方法，所述方法包括：将生长板置于本文所述的照明设备的板支撑表面上；利用所述第一和第二照明模块对所述生长板进行照明。
本文所述方法的一些实施例可包括：使所述第一和/或第二照明模块相对于所述第一和/或第二照明模块的均化腔的纵向轴线旋转；在旋转所述照明模块之后和/或同时，测量整个所述板支撑表面上的照明强度。所述旋转可涉及使所述第一照明模块绕所述第一照明模块的均化腔的纵向轴线旋转。
在另一方面，本文描述了一种生物生长板扫描仪，包括：成像装置；图像处理器，其可操作地连接至所述成像装置；以及本文所述的照明设备。
以上综述并非旨在描述本文所述的设备和方法的每个实施例或每一个实施方式相反，参考图示的实施例的以下描述和权利要求书并参照附图，将会清楚并认识到所述设备和方法的更完整的理解。
附图说明
图1是示出用于生物生长板扫描仪的照明设备的一个实施例的可能部件的框图。
图2是示出在本文所述的生物生长板扫描仪的一个实施例中，板支撑表面上的生物生长板以及用于对板上的生物生长板的前表面进行照明的一对照明模块的平面图。
图3是示出照明模块和相机的相对位置的侧视图，所述相机用于获得图2的板支撑表面上的生长板的前表面的图像。
具体实施方式
在以下示例性实施例的详细说明中，可参考作为本文一部分的附图，并且其中通过举例说明的方式示出了可实施的具体实施例。应当理解，在不脱离本公开范围的情况下可使用其他实施例并且可进行结构上的改变(例如，仍落入本公开范围内)。
示例性实施例通常应参照图1-3描述。一个实施例中的元件可与另一实施例的元件组合使用，使用本文所述特征的组合的此类设备的可能实施例不限于附图所示和/或本文所述的具体实施例。另外，本文所述实施例将包括未必按比例示出的许多元件。另外，在不脱离本公开范围的情况下，可修改本文各种元件的尺寸和形状，但元件的一个或多个形状和尺寸或类型可能优于其他形状和尺寸或类型。
本文所用的“一个”、“该”、“至少一个”和“一个或多个”可以互换使用。术语“和/或”（如果使用）意指所列要素的一个或全部，或所列要素的任何两个或更多个的组合。
另外，如本文所用，术语“光”可被定义为适合于通过本文所述成像装置成像的任何电磁能。在一些实施例中，光可限于人裸眼可见的光谱内的电磁能，但也可包括或者作为另外一种选择限于（例如）紫外能量、红外能量等。
照明设备可用于对生物生长板的前表面进行照明以便于生物生长板扫描仪获得生物生长板的图像。然后可分析所述图像以检测生长板上的生物生长。例如，扫描仪可对出现在图像中的生物剂的量（例如，菌落的数量）进行计数或以其它方式定量。这样，本文所述照明设备可用在生物生长板扫描仪中以潜在地使生物生长板的分析自动化。本文所述照明设备可用于的一些生物生长板扫描仪的实例可包括（但不限于）美国专利申请公布No.2004/0101954和No.2004/0102903以及美国专利No.7,496,225(均属于Graessle等人)中所描述的那些。
如本文所述，照明设备可包括一个或多个照明模块，其对置于生物生长板扫描仪的板支撑表面上的生物生长板进行照明。照明模块可以是用不同的照明颜色对生物生长板进行照明的多色照明模块的形式。在此类***中，在用每一种照明颜色对生长板进行照明过程中，可使用单色图像捕获装置来捕获生物生长板的图像。可使用处理器来将图像组合以形成复合的多色图像，并分析复合图像和/或复合图像的各个分量，以生成诸如菌落计数或存在/不存在结果的分析结果。尽管可使用不同的照明颜色来获得可组合或可不组合的图像，但在其他实施例中，照明模块可使用单色和/或广谱照明来获得可组合或可不组合的一个或多个图像。
可选地，除了本文所述照明设备之外，生物生长板扫描仪可包括背部照明部件。在一些实施例中，所述背部照明部件可向生物生长板的背表面(即，生物生长板面向板支撑表面的表面)递送漫射照明。生物生长板的背部照明的实例和进一步说明可见于例如美国专利申请公布No.US 2004/0101954(Graessle等人)（标题为“BACK SIDE PLATEILLUMINATION FOR BIOLOGICAL GROWTH PLATE SCANNER”）。
本文所述扫描仪和照明设备可用于各种生物生长板。例如，本发明可与用于生长生物剂的不同的板状装置一起使用以实现试剂的检测和/或计数，例如薄膜培养板装置、培养皿型培养板装置等。结果，本文所用术语“生物生长板”将广义地指适合于生物剂生长以允许通过扫描仪对试剂进行检测和计数的介质。在一些实施例中，生物生长板可被容纳于支撑多个板的盒中，例如，如美国专利No.5,573,950(Graessle等人)中所述。
图1是示出包括本文所述照明设备的生物生长板扫描仪10的一个实施例的各种部件的框图。生物生长板22被置于生物生长板扫描仪10内板支撑件20上。板支撑件20优选将生物生长板22置于将通过成像装置30成像的位置(例如，置于成像装置30的所需焦平面处)。生物生长板22可利用如（例如）美国专利No.7,496,225(Graessle等人)中所述的自动进样***，来置于托盘、盒、抽屉等上的适当位置（如（例如）美国专利申请公布No.US 2004/0102903(Graessle等人)中所述），或以任何其他合适的形式来定位生物生长板22，以便于照明和成像。
在一些实施例中，成像装置30可为线或面扫描仪的形式，其被设置成在其处于板支撑件20上时捕获生长板22表面的图像。在其他实施例中，成像装置30可采取其他形式，例如相机等。如果采取相机的形式，则成像装置可潜在地为二维单色相机的形式。
扫描仪10包括照明设备40，该照明设备可包括被设置成对生长板22的前表面进行照明的一个或多个照明模块(其中所述前表面是背向板支撑件20而面向成像装置30的表面)。
扫描仪10还可包括可选的背部照明设备50，其可用于对板支撑件20上的生长板22的背表面提供照明(其中所述背表面是生长板22的面向板支撑件20的表面)。
通常，在通过照明设备40和/或背部照明设备50对生物生长板进行照明过程中，成像装置30捕获生物生长板22，或者生物生长板22内的至少一个生长区域的图像。在一些实施例中，照明持续时间、强度、波长(例如，颜色)可根据不同生物生长板的要求来选择和控制。
在图示实施例中，处理器34控制成像装置30的操作。在操作中，处理器34还可用于控制一个或多个照明设备40和/或背部照明设备50对生物生长板22进行照明，以便捕获生物生长板22的图像。在一些实施例中，这些图像可存储在图像存储器35中。
处理器34优选地分析生物生长板22的图像以生成分析结果，例如菌落计数或存在/不存在结果。如果执行顺序多色成像(如（例如）美国专利申请公布No.US 2004/0102903(Graessle等人)中所述)，处理器34可在用不同照明颜色中的每一种进行照明过程中从成像装置30接收代表扫描图像的图像数据，然后组合这些图像以形成多色复合图像。处理器34还采取（例如）微处理器、数字信号处理器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或者其它集成或分立的逻辑电路的形式，其被编程或以其它方式构造为提供如本文所述的功能。
在一些实施例中，处理器34可提取或分离图像的一部分以隔离板类型指示符，如（例如）美国专利申请公布No.US 2004/0102903(Graessle等人)中所述。利用例如机器视觉技术，处理器34可分析板类型指示符以识别与生物生长板22相关的板类型。然后，处理器34在图像处理配置文件(profile)存储器36中检索图像处理配置文件。图像处理配置文件对应于检测的板类型，并可指定图像捕获条件和图像分析条件。
如本文所述，处理器34处理图像并生成分析结果，例如菌落计数或存在/不存在结果，这些结果可经由显示器16呈现给用户。处理器34还可将分析结果存储在存储器（例如，计数数据存储器38）中，以便于稍后从扫描仪10检索。可（例如）通过主计算机来检索存储在计数数据存储器38中的数据，该主计算机经由通信端口39（例如，通用串行总线(USB)端口、IEEE 1494端口等）与生物生长板扫描仪10通信。主计算机可对提供给生物生长板扫描仪10的一系列生物生长板22的分析结果进行编译，以便于分析。
图2是其上设置有生物生长板122的板支撑件120的一个实施例的平面图。在一些实施例中，生长板122可包括限定的生长区域126，其位于较大的生长板122上。图2中还示出两个照明模块140a和140b，其被提供作为照明设备的一部分以对生长板122进行照明。尽管此实施例中示出了两个照明模块，但本文所述照明设备的一些实施例可仅包括一个照明模块，而其他实施例可包括三个、四个或更多个照明模块。
在图2的实施例中，照明模块140a和140b被设置于板支撑件120的相对侧(因此，优选地设置于设置在板支撑件120上的生长板122的相对侧)。然而，在其他实施例中，照明模块可设置在其他位置，例如，设置于两个相邻侧，等等。在一些实施例中，照明模块140a和140b中的每一个可被描述为具有沿着板支撑件120的侧面延伸的纵向轴线147a/147b。
照明模块140a和140b可被描述为对板支撑件120上的成像区域进行照明，其中所述成像区域可大致对应于生长板122所占据的区域。在使用多个照明模块的情况下，可能有利的是每一照明模块被选择并布置为使得其对成像区域的选择部分进行照明。在一些实施例中，该选择部分可为成像区域的全部(如本文所述，其可包括生长板122的全部)，或者该选择部分可仅为成像区域的一部分。例如，如果使用两个照明模块，则照明模块140a和140b可各自对成像区域的一半进行照明。
每一照明模块140a和140b可包括一个或多个照明源142a和142b。在图示实施例中，照明模块140a和140b中的每一个包括两个照明源142a和142b，这两个照明源沿着沿照明模块的长度延伸的纵向轴线间隔开，但在一些实施例中，照明模块140a和140b可包括不止两个照明源142a和142b。尽管图示照明模块包括相同数量的照明源，但不同的照明模块可包含不同数量的照明源。
照明源142a和142b可以多种不同的形式提供。在一些实施例中，照明源142a和142b可仅包括一个照明元件或者包括多个照明元件的阵列，这些照明元件可单独和/或组合地激活，以对生长板提供照明。每一照明元件可相同或不同。例如，在一些实施例中，每一照明源142a和142b可包括提供红光、绿光和蓝光的LED照明元件。LED照明元件可优选地独立激活，以用所选颜色的光对生物生长板122进行照明。在激活各个LED照明元件时，来自照明模块的光对生物生长板122提供正面照明。然后，可使用成像装置在（例如）连续的曝光循环期间捕获生物生长板122的一个或多个图像。
图3是图2所示***的侧视图，其提供用于示出有关照明模块140a和140b的额外细节。图3的视图包括其上设置有生长板122的板支撑件120。在图示实施例中，生长板122设置在由壳体121限定的空间123内，成像装置130相对于孔131设置成使得能够如本文所述获得板支撑件120上的生长板122的图像。
照明模块140a和140b可设置成使得其发出的光被引导到壳体121的空间123中，从而对设置在板支撑件120上的生长板122进行照明。可能优选的是，照明模块140a和140b包括透射面板146a和146b，使得光可通过进入空间123中，但碎屑无法进入照明模块140a和140b。
在图示实施例中，照明模块140a和140b各包括均化腔141a/141b、提取元件145a/145b和会聚元件144a/144b、以及一个或多个照明源142a/142b。
在操作中，一个或多个照明源142a/142b将光发射到均化腔141a/141b中。均化腔141a/141b的内表面143a/143b优选地使照明源142a/142b所发出的光匀化。如本文所用，“均化”可涉及通过从内表面143a/143b漫反射来使光色散(例如，朗伯色散)和/或使光的偏振随机化。可以多种不同的形式提供内表面143a/143b，但在一些实施例中，可利用反射性内部涂层来提供内表面143a/143b，例如，得自LABSPHERE(North Sutton,NH)的6080白色反射涂层。可能优选的是，用于内表面的材料与朗伯色散结合提供高反射率。照明模块140a/140b的均化腔141a/141b可采取圆柱体形式，其可优选具有大致圆形横截面形状。
由照明源142a/142b发射到均化腔141a/141b中的光通过提取元件145a/145b离开腔141a/141b。照明源142a/142b可附接到均化腔141a/141b，使得由照明源142a/142b发出的光在离开均化腔141a/141b之前必须从内表面143a/143b反射至少一次。
在一些实施例中，提取元件145a/145b可采取均化腔141a/141b中的开口的形式。可能优选的是，提取元件145a/145b采取形成于均化腔141a/141b的壳体中的细长狭槽的形式。在一些实施例中，提取元件145a/145b可为开放式的，即，空隙形式。在其他实施例中，提取元件145a/145b可采取透射窗口的形式，光可通过该透射窗口离开均化腔141a/141b。尽管示出仅一个提取元件145a/145b与均化腔141a/141b中的每一个连接，但也可提供多个提取元件145a/145b。
如图3所示，通过提取元件145a/145b离开均化腔141a/141b的光在进入壳体121的空间123（其中生长板122设置在板支撑件120上）之前可被引导到会聚元件144a/144b中。会聚元件144a/144b用于控制照明模块140a/140b发射光的角范围。对所发射光的方向的控制可潜在地提供这样的优点，例如，减少从生长板122的表面的反射，所述反射会潜在地干扰生长板的成像，等等。
为了实现光的所选程度的会聚/准直，在一些实施例中，会聚元件144a/144b可被提供为一对互补抛物面。在一些实施例中，会聚元件144a/144b的内反射表面可带反射材料衬里，所述反射材料提供光的漫反射，以减少在表面为镜面反射式的情况下会出现的条带。在其他实施例中，会聚元件144a/144b可采取（例如）能够对发射角度提供控制的另一光学元件的形式，例如棱镜片(例如，得自3M Company的VIKUITI增亮膜)等。可能优选的是，用于对板支撑件120进行照明的光学部件组合以提供具有随机偏振的光。
可以光发射的角范围来描述会聚元件144a/144b和/或照明模块140a/140b。从图3可以看出，角范围α(alpha)被定义为包含照明模块140a/140b所发射光的90%的角范围。照明模块140a/140b还可被定义为具有发射轴线149a/149b，所述发射轴线可被描述为位于从照明模块140a/140b发射光的角范围α(alpha)中心的线(或面)。
通常可通过检测入射在垂直于照明模块140a/140b的发射轴线149a/149b取向的表面上的光线来确定角范围α(alpha)。对于本文所述设备，图3所示角范围α(alpha)的一些潜在可用的值可为60度或更小、45度或更小、30度或更小、15度或更小、或者甚至接近零(即，完全或几乎完全准直的光)。
照明模块140a/140b可相对于板支撑件120布置或取向成使得照明模块140a/140b的发射轴线149a/149b与法向轴线124之间形成的入射角β(beta)在可接受的范围内(其优选为能够潜在地提高成像装置130对生长板122的成像的范围)。法向轴线124大致垂直于由图3中的板支撑件120上的生长板122的上表面限定的成像平面。在所述范围的上端，入射角β(beta)可在75度或更小、70度或更小、或者甚至65度或更小的范围内。在所述范围的下端，入射角β(beta)可在50度或更小、55度或更小、60度或更小、或者甚至65度或更小的范围内。
在一些实施例中，照明模块140a/140b可发射直接入射在设置在板支撑件120上的生长板122的基本上整个表面上的光。在一些实施例中，照明模块140a/140b可发射直接入射在板支撑件120(在一些实施例中，其尺寸可不同于生长板122)的基本上整个表面上的光。
上述变量，即，角范围α(alpha)和入射角β(beta)优选被选择为对板支撑件120(和/或设置于其上的生长板122)提供所需照明。可影响照明区域的另一变量是照明模块140a/140b与板支撑件120(和/或生长板122)之间的距离。随着所述距离增大，假设角范围α(alpha)和入射角β(beta)保持恒定，则照射区域也将增大。相反，如果该距离保持恒定，则角范围α(alpha)和/或入射角β(beta)的改变可影响照明模块140a/140b所照射区域的大小。
在一个实施例中，例如，照明模块140a/140b各在约45度的选择角范围α(alpha)内提供光。照明模块还相对于板表面120以约70度的入射角β(beta)取向。照明模块140a/140b设置在距板支撑件一定距离处，使得各照明模块140a和140b发射直接入射在板支撑件120的宽度为约80毫米(mm)（在图示实施例中，该宽度近似等于生长板122的宽度）的区域上的光。
在包括用于对同一板支撑表面进行照明的两个或更多个照明模块的实施例中，所述两个或更多个照明模块的特性(例如，角范围角范围α(alpha)、入射角β(beta)等)可相同或者可不同。
对由本文所述生物生长板扫描仪中所使用的照明模块提供给生长板的照明进行控制的最终结果可以是在待成像表面上获得平面场均一性。在一些实施例中，***中所使用的照明模块可用在板支撑表面上变化±10%或更小的照明强度来对板支撑表面120进行照明。在其他实施例中，本文所述照明模块能够实现在板支撑表面上变化±5%或更小的照明强度。
在一些实施例中，可通过改变照明模块140a/140b中每一个的入射角β(beta)来调节板支撑表面120上的照明强度的均一性。在至少一些实施例中，可通过使照明模块140a/140b绕其相应纵向轴线147a/147b(示出于图2和图3)旋转来调节入射角β(beta)，所述旋转改变光入射在板支撑表面上的角度。在其他实施例中，照明模块140a/140b可绕与均化腔的纵向轴线147a/147b大致对齐的其他轴线旋转，以调节照明模块的入射角β(beta)。对入射角β(beta)之一或其二者的调节可用于改善提供给板支撑表面的照明的均一性。
尽管图3中未示出，本文所述生物生长板扫描仪可包括背部照明设备(参见图1中的项50)。在此类***中，板支撑件120可为透射性的，使得来自背部照明设备的光能够透射穿过板支撑件，从而到达生长板122的背表面(其中生长板122的背表面是面向板支撑件120的表面)。
实施例
实施例1是一种对生物生长板扫描仪中的生物生长板进行照明的照明设备，所述设备包括：
板支撑表面，其包括第一侧以及与所述第一侧相对设置的第二侧；
第一照明模块，其取向为对所述板支撑表面的第一部分进行照明，其中所述第一照明模块包括：
均化腔，其包括内表面，其中所述内表面为漫反射的，其中所述均化腔的所述内表面包括管，所述管包括沿所述均化腔的长度延伸的纵向轴线，并且其中所述纵向轴线与所述板支撑表面的所述第一侧对齐；
照明源，其可操作地连接至所述均化腔，其中所述照明源将光发射到所述均化腔中；
所述均化腔中的提取元件，发射到所述均化腔中的光通过所述提取元件离开所述均化腔，其中所述提取元件具有与所述纵向轴线对齐的长度，并且其中所述照明源、所述均化腔的所述内表面、以及所述提取元件布置成使得由所述照明源发射到所述均化腔中的光在通过所述提取元件离开所述均化腔之前，从所述均化腔的所述内表面反射至少一次；
会聚元件，其可操作地连接至所述均化腔，并布置成使得通过所述提取元件离开所述均化腔的光必须穿过所述会聚元件；其中从所述提取元件穿过所述会聚元件的光在60度或更小的选择角范围α(alpha)内离开所述会聚元件。
实施例2是根据实施例1所述的设备，其中所述板支撑表面的所述第一部分包括所述板支撑表面的基本上全部。
实施例3是根据实施例1所述的设备，其中所述板支撑表面限定成像平面，并且其中所述会聚元件包括位于所述角范围α(alpha)的中心内的中心发射轴线，并且其中所述中心发射轴线与垂直于所述成像平面的轴线形成75度或更小的入射角β(beta)。
实施例4是根据实施例3所述的设备，其中所述入射角β(beta)为50度或更大。
实施例5是根据实施例4所述的设备，其中所述会聚元件的所述选择角范围α(alpha)为45度或更小。
实施例6是根据实施例5所述的设备，其中所述入射角β(beta)和所述选择角范围α(alpha)被选择为使得通过在所述板支撑表面上变化±10%或更小的照明强度来对所述板支撑表面进行照明。
实施例7是根据实施例1所述的设备，其中所述均化腔的所述管包括圆筒形管。
实施例8是根据实施例1所述的设备，其中所述板支撑表面限定成像平面，并且其中所述会聚元件包括位于所述角范围α(alpha)的中心内的中心发射轴线，其中所述中心发射轴线与垂直于所述成像平面的轴线形成入射角β(beta)，并且其中所述第一照明模块相对于所述均化腔的所述纵向轴线旋转，以调节所述入射角β(beta)。
实施例9是根据实施例8所述的设备，其中所述第一照明模块绕所述均化腔的所述纵向轴线旋转。
实施例10是根据实施例1所述的设备，其中所述会聚元件包括一对抛物面。
实施例11是根据实施例10所述的设备，其中所述抛物面包括漫反射表面。
实施例12是根据实施例1-11中任一项所述的设备，所述设备还包括第二照明模块，其取向为对所述板支撑表面的第二部分进行照明，其中所述第二照明模块包括：
均化腔，其包括内表面，其中所述内表面为漫反射的，其中所述均化腔的所述内表面包括管，所述管包括沿所述均化腔的长度延伸的纵向轴线，并且其中所述纵向轴线与所述板支撑表面的所述第二侧对齐；
照明源，其可操作地连接至所述均化腔，其中所述照明源将光发射到所述均化腔中；
所述均化腔中的提取元件，发射到所述均化腔中的光通过所述提取元件离开所述均化腔，其中所述提取元件具有与所述纵向轴线对齐的长度，并且其中所述照明源、所述均化腔的所述内表面、以及所述提取元件布置成使得由所述照明源发射到所述均化腔中的光在通过所述提取元件离开所述均化腔之前，从所述均化腔的所述内表面反射至少一次；
会聚元件，其可操作地连接至所述均化腔，并布置成使得通过所述提取元件离开所述均化腔的光必须穿过所述会聚元件；其中从所述提取元件穿过所述会聚元件的光在60度或更小的选择角范围α(alpha)内离开所述会聚元件。
实施例13是根据实施例12所述的设备，其中所述板支撑表面的所述第二部分包括所述板支撑表面的基本上全部。
实施例14是根据实施例12所述的设备，其中所述板支撑表面限定成像平面，并且其中所述第二照明模块的所述会聚元件包括位于所述角范围α(alpha)的中心内的中心发射轴线，并且其中所述中心发射轴线与垂直于所述成像平面的轴线形成75度或更小的入射角β(beta)。
实施例15是根据实施例14所述的设备，其中所述第二照明模块的所述入射角β(beta)为50度或更大。
实施例16是根据实施例15所述的设备，其中所述第二照明模块的所述会聚元件的所述选择角范围α(alpha)为45度或更小。
实施例17是根据实施例16所述的设备，其中所述第一照明模块和所述第二照明模块每一个的所述入射角β(beta)和所述选择角范围α(alpha)被选择为使得通过在所述板支撑表面上变化±10%或更小的照明强度来对所述板支撑表面进行照明。
实施例18是根据实施例12所述的设备，其中所述第二照明模块的所述均化腔的所述管包括圆筒形管。
实施例19是根据实施例12所述的设备，其中所述板支撑表面限定成像平面，并且其中所述第二照明模块的所述会聚元件包括位于所述角范围α(alpha)的中心内的中心发射轴线，其中所述中心发射轴线与垂直于所述成像平面的轴线形成入射角β(beta)，并且其中所述第二照明模块相对于所述第二照明模块的所述均化腔的所述纵向轴线旋转，以调节所述入射角β(beta)。
实施例20是根据实施例19所述的设备，其中所述第二照明模块绕所述第二照明模块的所述均化腔的所述纵向轴线旋转。
实施例21是根据实施例12所述的设备，其中所述第二照明模块的所述会聚元件包括一对抛物面。
实施例22是根据实施例21所述的设备，其中所述第二照明模块的所述会聚元件的所述抛物面包括漫反射表面。
实施例23是一种对生物生长板扫描仪的板支撑表面进行照明的方法，所述方法包括：
将生长板置于根据实施例12所述的设备的板支撑表面上；
利用所述第一和第二照明模块对所述生长板进行照明。
实施例24是根据实施例23所述的方法，所述方法还包括：
使所述第一照明模块相对于所述第一照明模块的所述均化腔的所述纵向轴线旋转；
在旋转所述第一照明模块之后和/或同时，测量整个所述板支撑表面上的照明强度。
实施例25是根据实施例24所述的方法，其中所述旋转包括使所述第一照明模块绕所述第一照明模块的所述均化腔的所述纵向轴线旋转。
实施例26是一种生物生长板扫描仪，包括：
成像装置；
图像处理器，其可操作地连接至所述成像装置；
根据实施例1-22中任一项所述的照明设备。
本文引用的专利案、专利申请案及公开案系以引用的方式全部并入本文中（达到其不与本文所包含的公开内容冲突的程度），就如同单独地并入每一个一样。
本文讨论了本发明的示例性实施例并且提及了处于本发明范围内的可能变体。在不脱离本发明范围的前提下，对于本领域内的技术人员来说，本发明中以上和其他变型和修改形式将显而易见，并且应当理解本发明并不限于本文所述的示例性实施例。因此，本发明仅受以下所提供的权利要求书及其等同形式限制。

Claims (26)

1.一种对生物生长板扫描仪中的生物生长板进行照明的照明设备，所述设备包括：
板支撑表面，包括第一侧以及与所述第一侧相对设置的第二侧；
第一照明模块，取向为对所述板支撑表面的第一部分进行照明，其中所述第一照明模块包括：
均化腔，包括内表面，其中所述内表面为漫反射的，其中所述均化腔的所述内表面包括管，所述管包括沿所述均化腔的长度延伸的纵向轴线，并且其中所述纵向轴线与所述板支撑表面的所述第一侧对齐；
照明源，在操作上连接至所述均化腔，其中所述照明源将光发射到所述均化腔中；
提取元件，位于所述均化腔中，发射到所述均化腔中的光通过所述提取元件离开所述均化腔，其中所述提取元件具有与所述纵向轴线对齐的长度，并且其中所述照明源、所述均化腔的所述内表面、以及所述提取元件布置成使得由所述照明源发射到所述均化腔中的光在通过所述提取元件离开所述均化腔之前，从所述均化腔的所述内表面反射至少一次；
会聚元件，在操作上连接至所述均化腔，并布置成使得通过所述提取元件离开所述均化腔的光必须穿过所述会聚元件；其中从所述提取元件穿过所述会聚元件的光在60度或更小的选择角范围α(alpha)内离开所述会聚元件。
2.根据权利要求1所述的设备，其中所述板支撑表面的所述第一部分包括所述板支撑表面的基本上全部。
3.根据权利要求1所述的设备，其中所述板支撑表面限定成像平面，并且其中所述会聚元件包括位于所述角范围α(alpha)的中心内的中心发射轴线，并且其中所述中心发射轴线与垂直于所述成像平面的轴线形成75度或更小的入射角β(beta)。
4.根据权利要求3所述的设备，其中所述入射角β(beta)为50度或更大。
5.根据权利要求4所述的设备，其中所述会聚元件的所述选择角范围α(alpha)为45度或更小。
6.根据权利要求5所述的设备，其中所述入射角β(beta)和所述选择角范围α(alpha)被选择为使得通过在所述板支撑表面上变化±10%或更小的照明强度来对所述板支撑表面进行照明。
7.根据权利要求1所述的设备，其中所述均化腔的所述管包括圆筒形管。
8.根据权利要求1所述的设备，其中所述板支撑表面限定成像平面，并且其中所述会聚元件包括位于所述角范围α(alpha)的中心内的中心发射轴线，其中所述中心发射轴线与垂直于所述成像平面的轴线形成入射角β(beta)，并且其中所述第一照明模块相对于所述均化腔的所述纵向轴线旋转，以调节所述入射角β(beta)。
9.根据权利要求8所述的设备，其中所述第一照明模块绕所述均化腔的所述纵向轴线旋转。
10.根据权利要求1所述的设备，其中所述会聚元件包括一对抛物面。
11.根据权利要求10所述的设备，其中所述抛物面包括漫反射表面。
12.根据权利要求1-11中任一项所述的设备，所述设备还包括第二照明模块，所述第二照明模块取向为对所述板支撑表面的第二部分进行照明，其中所述第二照明模块包括：
均化腔，包括内表面，其中所述内表面为漫反射的，其中所述均化腔的所述内表面包括管，所述管包括沿所述均化腔的长度延伸的纵向轴线，并且其中所述纵向轴线与所述板支撑表面的所述第二侧对齐；
照明源，在操作上连接至所述均化腔，其中所述照明源将光发射到所述均化腔中；
提取元件，位于所述均化腔中，发射到所述均化腔中的光通过所述提取元件离开所述均化腔，其中所述提取元件具有与所述纵向轴线对齐的长度，并且其中所述照明源、所述均化腔的所述内表面、以及所述提取元件布置成使得由所述照明源发射到所述均化腔中的光在通过所述提取元件离开所述均化腔之前，从所述均化腔的所述内表面反射至少一次；
会聚元件，在操作上连接至所述均化腔，并布置成使得通过所述提取元件离开所述均化腔的光必须穿过所述会聚元件；其中从所述提取元件穿过所述会聚元件的光在60度或更小的选择角范围α(alpha)内离开所述会聚元件。
13.根据权利要求12所述的设备，其中所述板支撑表面的所述第二部分包括所述板支撑表面的基本上全部。
14.根据权利要求12所述的设备，其中所述板支撑表面限定成像平面，并且其中所述第二照明模块的所述会聚元件包括位于所述角范围α(alpha)的中心内的中心发射轴线，并且其中所述中心发射轴线与垂直于所述成像平面的轴线形成75度或更小的入射角β(beta)。
15.根据权利要求14所述的设备，其中所述第二照明模块的所述入射角β(beta)为50度或更大。
16.根据权利要求15所述的设备，其中所述第二照明模块的所述会聚元件的所述选择角范围α(alpha)为45度或更小。
17.根据权利要求16所述的设备，其中所述第一照明模块和所述第二照明模块每一个的所述入射角β(beta)和所述选择角范围α(alpha)被选择为使得通过在所述板支撑表面上变化±10%或更小的照明强度来对所述板支撑表面进行照明。
18.根据权利要求12所述的设备，其中所述第二照明模块的所述均化腔的所述管包括圆筒形管。
19.根据权利要求12所述的设备，其中所述板支撑表面限定成像平面，并且其中所述第二照明模块的所述会聚元件包括位于所述角范围α(alpha)的中心内的中心发射轴线，其中所述中心发射轴线与垂直于所述成像平面的轴线形成入射角β(beta)，并且其中所述第二照明模块相对于所述第二照明模块的所述均化腔的所述纵向轴线旋转，以调节所述入射角β(beta)。
20.根据权利要求19所述的设备，其中所述第二照明模块绕所述第二照明模块的所述均化腔的所述纵向轴线旋转。
21.根据权利要求12所述的设备，其中所述第二照明模块的所述会聚元件包括一对抛物面。
22.根据权利要求21所述的设备，其中所述第二照明模块的所述会聚元件的所述抛物面包括漫反射表面。
23.一种对生物生长板扫描仪的板支撑表面进行照明的方法，所述方法包括：
将生长板置于根据权利要求12所述的设备的板支撑表面上；
利用所述第一和第二照明模块对所述生长板进行照明。
24.根据权利要求23所述的方法，所述方法还包括：
使所述第一照明模块相对于所述第一照明模块的所述均化腔的所述纵向轴线旋转；
在旋转所述第一照明模块之后和/或同时，测量整个所述板支撑表面上的照明强度。
25.根据权利要求24所述的方法，其中所述旋转包括使所述第一照明模块绕所述第一照明模块的所述均化腔的所述纵向轴线旋转。
26.一种生物生长板扫描仪，包括：
成像装置；
图像处理器，在操作上连接至所述成像装置；
根据权利要求1-22中任一项所述的照明设备。
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