[发明专利]高通量准直照射器和均匀场照射的方法

说明书

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35 U.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（light fall off）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。