ОСВЕТИТЕЛЬНЫЙ БЛОК ДЛЯ СКАНИРОВАНИЯ ДЛЯ ЦИФРОВОЙ ПАТОЛОГИИ Российский патент 2020 года по МПК G02B21/08 G02B21/36 

ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение относится к цифровой патологии и относится, в частности, к осветительному блоку сканера для цифровой патологии и к сканеру для цифровой патологии.

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Цифровая патология является областью, которая в значительной мере связана с интеграцией изображений патологических процессов в клиническую систему поддержки принятия решений, например, больницы. Это достигается посредством обеспечения доступности патологических препаратов в цифровой форме, иногда называемых виртуальными препаратами. Патологические препараты сканируют специальными сканерами для цифровой патологии для обеспечения доступности изображений для изучения в цифровой форме. Цифровая патология также часто связана с так называемой концепцией «Визуализации препарата целиком». Для процедуры получения изображения патологический препарат должен быть освещен. Однако было показано, что качество освещения является центральным аспектом в отношении содержимого изображения.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Таким образом, существует потребность в обеспечении сканирования для цифровой патологии с улучшенным освещением.

Задача настоящего изобретения решена посредством предмета независимых пунктов формулы изобретения, причем дополнительные варианты осуществления включены в зависимые пункты формулы изобретения. Следует отметить, что описанные ниже аспекты настоящего изобретения применимы также для осветительного блока сканера для цифровой патологии, а также для сканера для цифровой патологии.

Согласно первому аспекту настоящего изобретения обеспечен осветительный блок сканера для цифровой патологии, который содержит источник света, камеру смешения света и рассеиватель света. Источник света содержит множество осветительных элементов, расположенных продольно вдоль направления линейной протяженности. Камера смешения содержит прозрачный объем, обеспечивающий расстояние смешения между упомянутым множеством осветительных элементов и рассеивателем света, так что свет с равномерной интенсивностью обеспечивается на дальнем по ходу краю камеры смешения. Камера смешения расположена по распространению света между упомянутым множеством осветительных элементов и рассеивателем света. Дополнительно рассеиватель света содержит рассеивающий материал, так что свет преобразуется в свет, имеющий равномерность, в частности, малые углы.

В одном примере рассеивающий материал рассеивателя света преобразует свет в свет, имеющий равномерность, даже в малом угловом диапазоне, причем малый угловой диапазон относится к свету, распространяющемуся перпендикулярно поверхности рассеивателя, близко к оптической оси.

Это обеспечивает в результате улучшенное качество освещения для сканирования патологических препаратов. Посредством обеспечения того, что испускается свет, который имеет равномерность на разных углах (однородность даже при усреднении по малому угловому диапазону) и, в частности, на малых углах, осветительный блок является, в частности, подходящим для так называемых изображений с малой NA (числовой апертурой). Например, для изображений с малой NA с разрешением приблизительно от 10 до 100 мкм/пиксел, например, соответствующих значению NA приблизительно 0,1 или меньше, обычно приблизительно 0,05 или меньше. В качестве одного примера осветительный блок может быть использован в целях обеспечения низкого разрешения или предварительного просмотра в сканере для цифровой патологии. В одном примере сканер для цифровой патологии снабжен блоком визуализации, который является также подходящим для целей визуализации с высоким разрешением. В качестве одного примера осветительный блок может быть использован для блока для визуализации с низким разрешением и с высоким разрешением. В другом примере сканер для цифровой патологии снабжен двумя отдельными блоками визуализации. В качестве одного примера осветительный блок может быть использован для блока низкого разрешения для целей предварительного просмотра в сканере для цифровой патологии. Фактическое сканирование препарата может быть выполнено блоком высокого разрешения, который может также содержать пример осветительного блока. Посредством обеспечения вышеупомянутого осветительного блока в качестве блока низкого разрешения можно обеспечить предварительный просмотр патологического препарата так, чтобы интересующая область могла быть хорошо идентифицирована. Качественный препарат предварительного просмотра может обеспечить значительную экономию ресурсов при общем сканировании препарата. Например, только интересующие области должны быть отсканированы впоследствии модулем высокого разрешения. Дополнительно, препарат предварительного просмотра может быть также использован для других целей, например, для отслеживания интересующих подобластей посредством множества последовательных патологических препаратов или образцов.

Термин «цифровая патология» относится к обеспечению информации на основании проб в форме цифровых препаратов, как указано выше. Термин «пробы» относится к образцам, которые обеспечены для визуализации. Например, проба является окрашенной тканью, обеспеченной в форме препарата. Изображение получают на основании препарата из ткани или жидкости или другого образца в качестве пробы, и изображение затем обеспечивают для системы управления изображениями в цифровой форме. Полученные изображения обеспечивают в качестве патологических изображений (или патологических препаратов), подобно изображениям, которые могут быть обеспечены микроскопией. Следовательно, может быть также использован термин «цифровая микроскопия» или «виртуальная микроскопия». Цифровые препараты обеспечивают возможность просмотра, анализа и управления данными в вычислительной среде.

Термин «сканер для цифровой патологии» относится к устройству, обеспеченному для сканирования проб для генерации данных визуализации в качестве цифровых препаратов. Проба может быть обеспечена, например, в виде готовой или предварительно обработанной пробы для обеспечения ее освещения и сканирования для получения данных в виде изображения в цифровой форме. Сканер может быть обеспечен так, чтобы он был подходящим для облегченного получения большого количества препаратов.

Термин «малые углы» относится к углу между выходным светом и нормалью к выходной поверхности, причем угол является малым.

В одном примере сканер обеспечивает сканирование препарата в направлении сканирования. Направление протяженности источника света является перпендикулярным направлению сканирования сканера для цифровой патологии. Следовательно, обеспечивают осветительный блок для сканера для цифровой патологии. Сканер для цифровой патологии имеет направление сканирования, вдоль которого сканируют образцы ткани или другие образцы на препаратах.

Термин «осветительный блок» относится к части сканера, которая обеспечивает свет для фактического процесса сканирования, например, процедуры предварительного сканирования. «Осветительный блок» обеспечивают для освещения пробы для обеспечения возможности обнаружения соответствующей информации в виде изображения посредством блока визуализации, также называемого блоком камеры.

В одном примере осветительные элементы из упомянутого множества осветительных элементов обеспечены в виде отдельных осветительных элементов. Термин «отдельный» относится к источникам света, которые выполнены как отдельные источники света, каждый из которых обеспечивает световой субпучок. Множественные световые субпучки складываются для образования осветительного излучения или осветительного пучка, однако, с интенсивностью, которая все же отражает упомянутое множество отдельных осветительных элементов в окрестности источника света. Окрестность относится к виртуальной площадке в диапазоне расстояний от приблизительно 0,5 мм (миллиметров) до 20 мм в случае, когда СИД (светоизлучающие диоды) являются источниками света.

Термин «осветительный блок» относится к блоку или компоненту для генерации света для дополнительных целей.

Термин «направление линейной протяженности» относится к расположению шаблона источников света вдоль линии, например, вдоль прямой или кривой линии. Например, единственный ряд СИД обеспечивают в качестве линейного расположения источников света. В другом примере множество пар СИД (т.е. два СИД, или также три или четыре СИД) обеспечивают вдоль линии. СИД обеспечивают в виде массива СИД.

Термин «дальний по ходу край» относится к части или стороне камеры смешения, где свет выходит из камеры смешения. Дальний по ходу край может также называться стороной выхода света. Противоположная сторона камеры смешения может называться «ближним по ходу краем» или стороной входа света.

Камера смешения расположена поверх упомянутого множества (отдельных) осветительных элементов, а рассеиватель света расположен поверх камеры смешения. «Поверх» относится к расположению, когда свет испускается в направлении вверх. Расположение поверх относится к расположению дальше по ходу (в направлении распространения света), например, дальше по ходу от осветительных элементов или дальше по ходу камеры смешения.

Термин «равномерная интенсивность» относится к модуляции интенсивности, равной максимальному изменению интенсивности +/- 5% вдоль протяженности светового пучка, т.е. поперек направления излучения света. Например, обеспечивают изменение максимум +/- 2% или меньше.

Выражение «по распространению света» относится к такому расположению, при котором свет входит в камеру смешения с одной стороны и свет выходит с другой стороны, например, с противоположной стороны.

В одном примере камера смешения имеет кубическую форму или внешний вид, и камера смешения выполнена так, что источник света (упомянутое множество осветительных элементов) расположен с одной стороны, а рассеиватель света расположен с другой стороны, т.е. с противоположной стороны.

В другом примере, камера смешения имеет U-образную, C-образную или L-образную форму (или U-, C- или L-форму), и камера смешения выполнена так, что источник света (упомянутое множество осветительных элементов) расположен с одной стороны, а рассеиватель света расположен с другой стороны по распространению света в пределах объема, заданного формой или внешним видом, так что, например, в U- или C-образной камере смешения источник света и рассеиватель света расположены геометрически рядом друг с другом. Например, свет входит в U с одного конца U и выходит из U с другого конца U. Следовательно, источник света и рассеиватель света могут быть расположены, так сказать, рядом друг с другом на соответствующих концах U.

В одном примере, рассеиватель света преобразует свет из равномерной интенсивности, усредненной по всем углам, в равномерную интенсивность для всех отдельных углов, в частности, для углов, близких к нормали к излучающей поверхности. Например, визуализация с малой числовой апертурой (NA) обеспечивается с углами освещения, очень близкими к нормали, т.е. свет является почти плоско-параллельным и очень слабо расходящимся.

После прохождения камеры смешения выходящий свет является равномерным по интенсивности по всем возможным углам. Роль (объемного) рассеивателя состоит в обеспечении последующего смешения всех световых мод так, чтобы профиль интенсивности света стал равномерным даже при усреднении по малым угловым диапазонам.

«Равномерная интенсивность, усредненная по всем углам» относится к интенсивности, которая является равномерной при рассмотрении в поле возможных углов. Однако, для отдельных углов интенсивность может демонстрировать изменения.

«Равномерная интенсивность для всех отдельных углов» относится к интенсивности, которая является равномерной даже при рассмотрении малых угловых диапазонов или даже отдельных углов.

В одном примере, свет преобразуют в свет с равномерной интенсивностью даже в малом угловом диапазоне, обеспеченном на дальнем по ходу краю рассеивателя света.

Термин «угловая равномерная интенсивность» относится к модуляции угловой интенсивности, равной максимальному изменению угловой интенсивности +/- 5% вдоль протяженности светового пучка (или светового излучения для освещения). Например, обеспечивают изменение максимум +/- 2% или меньше. Термин «угловая» интенсивность относится к интенсивности света в разных направлениях излучения, если смотреть из конкретной опорной точки на дальнем по ходу краю или стороне выхода света рассеивателя.

Термин «приблизительно» относится к отклонению в диапазоне максимум +/- 15%, например, +/- 10%, предпочтительно +/- 1% от соответствующей заданной величины.

Камера смешения света, также называемая боксом смешения света, обеспечивает пространственную равномерность излучения. Рассеиватель света дополнительно обеспечивает угловое смешение, т.е. угловую равномерность излучения.

Равномерность света, испускаемого от рассеивателя света, обеспечена в виде распределения света вдоль направления линейной протяженности в плоскости, находящейся приблизительно на 20 мм выше камеры смешения, в форме графика распределения, который имеет диапазон значений в пределах отклонения от среднего значения приблизительно 5%.

Согласно одному примеру, рассеиватель света обеспечен в виде объемного рассеивателя света.

Термин «объемный рассеиватель света» относится к рассеивателю, который изготовлен из светорассеивающего материала, который обеспечивает то, что входящий свет развертывается в разных направлениях, причем развертывание или рассеяние обеспечено в виде множественного рассеяния по сечению рассеивателя света. Это выражается посредством использования слова «объемный». Объемный рассеиватель света может также называться полнообъемным рассеивателем света.

Согласно одному примеру объемный рассеиватель света обеспечен в виде светорассеивающей полупрозрачной пластины с толщиной по меньшей мере 3 мм.

Согласно одному примеру осветительные элементы обеспечены в виде СИД. Например, СИД обеспечены в виде линейки СИД. СИД могут быть расположены на печатной монтажной плате (PCB).

Согласно одному примеру камера смешения обеспечена с высотой камеры смешения минимум 20 мм, например, 40 мм, и длиной камеры смешения минимум 40 мм, например, 70 мм или 80 мм.

Высота камеры смешения относится к протяженности камеры смешения в направлении излучения света перпендикулярно продольной протяженности. Длина камеры смешения относится к протяженности камеры смешения в продольном или линейном направлениях протяженности. Направление, поперечное длине камеры смешения, называется шириной камеры смешения. Осветительные элементы могут быть обеспечены периодически, причем осветительные элементы могут быть расположены с шагом.

В одном примере, камера смешения обеспечена с высотой 40 мм и длиной 70 мм. Например, осветительные элементы могут быть расположены с расстоянием друг от друга приблизительно 3 мм, например, осветительные элементы могут быть расположены с шагом 3 мм.

Согласно одному примеру камера смешения обеспечена в виде светопроводящего канала с глубиной канала в направлении излучения света. Светопроводящий канал окружен по сторонам отражающими боковыми стенками, которые обеспечивают направление света. Светопроводящий канал обеспечен в виде непрерывной среды, обеспечивающей возможность пропускания света в прямом направлении без воздействия на него, т.е. по меньшей мере теоретически без какой-либо дифракции или преломления внутри канала. Другими словами, светопроводящий канал обеспечен свободным от внутренних или встроенных светоотражающих поверхностей или элементов за исключением боковых стенок, обеспеченных в качестве отражающих структур для обеспечения полного внутреннего отражения (TIR) для светового излучения, обеспечиваемого осветительными элементами в разных направлениях. Следовательно, в одном примере камера смешения находится в пространстве, свободном от оптически воздействующих других структур, причем пространство является либо пустым, либо заполненным прозрачным материалом.

Согласно одному примеру камера смешения обеспечена в виде сплошного блока, изготовленного из прозрачного материала с показателем преломления больше 1. Например, цельный блок может быть изготовлен из стекла или прозрачного пластика.

В одном примере, цельный блок обеспечен в виде непрерывного сплошного материала без каких-либо внутренних структур. Следовательно, на свет оказывается воздействие только в форме отражения на боковых стенках.

Согласно одному примеру камера смешения обеспечена в виде воздушной (содержащей воздух) камеры смешения, окруженной боковыми стенками, покрытыми отражающим покрытием. Следовательно, на свет оказывается воздействие только в форме отражения на боковых стенках.

Согласно одному примеру поверх рассеивателя света обеспечено покрытие, которое содержит апертуру для света, испускаемого из рассеивателя света.

В одном примере, апертура покрытия имеет размер по меньшей мере такой же, как верхний выходной размер рассеивателя света.

В одном примере апертура покрытия обеспечена с длиной отверстия приблизительно 65 мм и шириной отверстия 3-5 мм. В одном примере обеспечена камера смешения, имеющая длину 80 мм, длину отверстия апертуры приблизительно 75 мм. Рабочая длина относится к направлению вдоль направления линейной протяженности, ширина отверстия относится к поперечному направлению. В одном примере покрытие снабжено апертурой, которая меньшей, чем сечение камеры смешения, т.е. меньше, чем область или поверхность выхода света камеры смешения.

Согласно одному примеру осветительный блок сканера для цифровой патологии обеспечен в виде осветительного подмодуля, выполненного объединяемым с по меньшей мере одним дополнительным осветительным подмодулем в направлении линейной протяженности. Осветительные элементы обеспечены вдоль направления линейной протяженности с шагом, и первый и последний осветительные элементы каждого подмодуля расположены на расстоянии половины шага от бокового края камеры смешения.

В направлении, поперечном к направлению линейной протяженности, отдельные осветительные элементы обеспечены центрально, т.е. в середине камеры смешения. В одном примере достигнуто равномерное линейное освещение для визуализации с малой NA. Например, обеспечен диапазон для NA < 0,1, например, значение или диапазон NA < 0,05. В одном примере, малая NA является результатом действия визуализирующей оптики, прикрепленной к устройству визуализации; например, линзы, размещенной на камере.

В одном примере, малое отношение обеспечено для отношения шаг СИД /высота камеры смешения.

Например, обеспечена комбинация камеры смешения с объемным рассеивателем, которая преобразует равномерный оптический энергетический профиль по всем углам на выходе камеры смешения в равномерный оптический энергетический профиль на малых углах наблюдения, для использования в визуализации с малой NA.

В одном примере, обеспечены следующие размеры. Обеспечено, что камера смешения имеет размер приблизительно 10 мм (ширина) * 40 мм (высота) * 70 мм (длина). В одном примере обеспечено, что рассеиватель имеет толщину приблизительно 3 мм. В одном примере обеспечено, что рассеиватель имеет такой же размер, что и выходная часть камеры смешения, например размер приблизительно 10 мм (ширина) * 70 мм (длина) и высоту, равную 3 мм. В другом примере обеспечено, что рассеиватель имеет размер приблизительно, 14 мм (ширина) * 74 мм (длина) * 3 мм (высота), так что рассеиватель является большим, чем камера смешения, т.е. большим, чем выходная часть камеры смешения.

В одном примере, материал камеры смешения является прозрачной средой, например, стеклом, пластиком или подобным материалом. В другом примере, камера смешения обеспечена в виде пустотелой камеры смешения, но с отражающим материалом по сторонам.

В качестве варианта апертура в покрытии обеспечена в виде щели, которая меньше чем размер рассеивателя. В одном примере, щель также меньше, чем сечение камеры смешения.

В одном примере, отношение шаг СИД /высота камеры смешения обеспечено в диапазоне приблизительно от 1/5 до 1/20. В одном примере обеспечено отношение приблизительно 1/10. Если отношение является слишком большим, то степень смешения уменьшается; если отношение является слишком малым, то результатом может быть непрактично высокая камера смешения.

Согласно второму аспекту настоящего изобретения обеспечен сканер для цифровой патологии. Сканер для цифровой патологии содержит устройство приема объекта, осветительное устройство, устройство визуализации и процессор данных изображения. Устройство приема объекта выполнено с возможностью приема по меньшей мере одного патологического препарата, содержащего пробу, подлежащую анализу. Цифровое осветительное устройство содержит осветительный блок сканера для цифровой патологии согласно одному из вышеупомянутых примеров, который выполнен с возможностью освещения патологического препарата. Устройство визуализации выполнено с возможностью получения изображений освещаемого патологического препарата. Дополнительно, процессор данных изображения выполнен с возможностью генерации данных изображения из соответствующих изображений и обеспечения данных изображения для дополнительных целей.

В одном примере цифровое осветительное устройство содержит осветительный блок сканера для цифровой патологии согласно одному из предшествующих примеров, который выполнен с возможностью освещения патологического препарата посредством сканирования. Дополнительно, устройство визуализации может быть выполнено с возможностью получения изображений освещаемого патологического препарата посредством относительного сканирующего перемещения.

Термин «сканирование» может также называться освещением в «режиме пропускания», которое относится к освещающему свету, который проходит через препарат ткани и который затем проецируется на датчик изображения, например, во время сканирующего перемещения.

Для получения изображения устройство визуализации и препарат перемещаются относительно друг друга, например, посредством перемещения препарата вдоль (по меньшей мере временно зафиксированного) устройства визуализации, или посредством перемещения устройства визуализации вдоль временно зафиксированного препарата, или посредством перемещения их обоих вдоль друг друга. Сканирующее перемещение обеспечено вдоль направления сканирования. Во время сканирования также осветительный блок может быть перемещен относительно препарата, например, вместе с блоком визуализации, например, с выравниванием или синхронизацией с относительным перемещением.

Согласно одному примеру для получения изображения относительное сканирующее перемещение патологического препарата и цифрового осветительного устройства, а также устройства визуализации относительно друг друга, обеспечено вдоль направления сканирования. Направление линейной протяженности источника света расположено поперечно к направлению сканирования.

В одном примере направление линейной протяженности источника света расположено перпендикулярно (приблизительно 90°) направлению сканирования. В одном примере обеспечено отклонение от 90° в диапазоне примерно +/- 10°, например, +/- 5°.

Согласно одному примеру, обеспечена визуализирующая оптика, которая содержит по меньшей мере одну линзу. Визуализирующая оптика расположена между устройством приема объекта, т.е. образцом, и устройством визуализации. Визуализирующая оптика выполнена с возможностью визуализации с малой NA с диапазоном NA меньше 0,1.

Визуализирующая оптика может также называться оптической системой, содержащей систему линз. Например, может быть обеспечено, чтобы NA была меньше 0,1, например, меньше 0,05.

Согласно одному примеру, осветительный блок сканера для цифровой патологии обеспечен для визуализации с низким разрешением. Осветительное устройство дополнительно содержит осветительный блок высокого разрешения, который обеспечен для визуализации с высоким разрешением.

Термин «низкое разрешение» обеспечен для целей предварительного просмотра, за которым следует визуализация с высоким разрешением, для которого обеспечен осветительный блок высокого разрешения. Для соответствующей визуализации или обнаружения данных изображения один и тот же блок визуализации устройства визуализации может быть обеспечен как для визуализации с низким разрешением, так и для визуализации с высоким разрешением согласно дополнительному примеру. В другом примере устройство визуализации содержит блок визуализации с низким разрешением и блок визуализации с высоким разрешением.

Термин «низкое разрешение» относится к разрешению приблизительно 10-50 мкм/пиксел.

Термин «высокое разрешение» относится к разрешению приблизительно 0,25-0,5 мкм/пиксел.

Согласно одному примеру устройство приема объекта обеспечивает плоскость приема с расстоянием от камеры смешения приблизительно 20 мм.

В одном примере плоскость приема расположена на расстоянии от рассеивателя приблизительно 20 мм.

Осветительный блок сканера для цифровой патологии относится к блоку, используемому для патологических препаратов для визуализации, т.е. препаратов с образцовой тканью или пробой ткани или пробой жидкости.

Согласно одному аспекту, камера смешения расположена между продольным источником света, содержащим некоторое число отдельных осветительных элементов, которые сами по себе обеспечивают неравномерное распределение света по длине конструкции. Другими словами, такая конструкция обеспечивает световое излучение, при котором отдельные источники света могут быть идентифицированы вследствие неравномерности светового пучка. Однако посредством обеспечения камеры смешения света обеспечена первая попытка для выравнивания источников света так, чтобы свет имел равномерную интенсивность перед вхождением света в рассеиватель света. Рассеиватель света обеспечивает вторую попытку для обеспечения равномерности светового пучка, а именно, для обеспечения равномерности также в отношении равномерности на разных углах. В результате, обеспечивается равномерный световой пучок, который имеет улучшенные осветительные характеристики для обеспечения возможности генерации сканограмм патологических препаратов с улучшенным качеством, например, в виде предварительных сканограмм или препаратов предварительного просмотра, или же для фактических сканограмм препаратов, имеющих высокое разрешение.

Эти и другие аспекты настоящего изобретения станут понятными из вариантов осуществления, описанных ниже, и будут разъясняться со ссылкой на них.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Иллюстративные варианты осуществления настоящего изобретения будут описаны ниже со ссылкой на нижеследующие чертежи:

Фиг. 1 схематично показывает вид перспективе примера осветительного блока сканера для цифровой патологии;

Фиг. 2А показывает схематичное сечение примера осветительного блока сканера для цифровой патологии;

Фиг. 2В показывает продольное сечение в схематичной иллюстрации осветительного блока с фиг. 2А;

Фиг. 3 показывает дополнительный пример сечения осветительного блока сканера для цифровой патологии; и

Фиг. 4 показывает пример сканера для цифровой патологии в схематичной иллюстрации.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Фиг. 1 схематично показывает перспективную схематичную иллюстрацию осветительного блока 10 сканера для цифровой патологии с источником 12 света, камерой 14 смешения и рассеивателем 16 света. Источник 12 света снабжен множеством осветительных элементов 18, например, СИД, установленных на печатной монтажной плате 20. Осветительные элементы 18 расположены продольно вдоль направления линейной протяженности, указанного стрелкой 19.

Камера 14 смешения содержит прозрачный объем 22, обеспечивающий расстояние смешения (D_M), указанное первой двойной стрелкой 24, между упомянутым множеством осветительных элементов 18 и рассеивателем 16 света, так что свет с равномерной интенсивностью обеспечивается на дальнем по ходу краю 26 камеры 14 смешения. Камера 14 смешения или камера смешения света расположена по распространению света между упомянутым множеством осветительных элементов 18 и рассеивателем 16 света. Рассеиватель 16 света содержит рассеивающий материал, так что свет преобразуется в свет, имеющий равномерность на разных углах, в частности, на малых углах. Камера 14 смешения имеет ширину MC_W камеры смешения, а расстояние D_M смешения может также называться высотой MC_H камеры смешения. Дополнительно, камера 14 смешения имеет длину MC_L камеры смешения.

Ширина MC_W камеры смешения указана двойной стрелкой 27, а длина MC_L камеры смешения указана дополнительной двойной стрелкой 28.

Например, рассеиватель 16 света может быть обеспечен в виде объемного рассеивателя света, например, в виде светорассеивающей полупрозрачной пластины 30 (см. также фиг. 2А, 2В и 3). Полупрозрачная пластина 30 имеет толщину по меньшей мере 3 мм.

Камера смешения может иметь высоту камеры смешения или расстояние D_M смешения минимум 20 мм и длину MC_L камеры смешения минимум 40 мм, например, 80 мм.

Следует отметить, что на фиг. 1 камера 14 смешения снабжена такой длиной, что камера смешения расположена с покрытием протяженности осветительных элементов 18. Однако, в одном варианте (см. также ниже), камера 14 смешения снабжена такой длиной, что расстояние от последнего осветительного элемента 18, например, последнего СИД, до стенки камеры 14 смешения равно 0,5 (т.е. половине) расстояния между другими осветительными элементами 18. Этот участок показан на фиг. 2b, где камера смешения имеет боковые стенки (т.е. стенки на боковых концах), которые расположены так, что расстояние до СИД равно половине расстояния между СИД, например, для обеспечения комбинации (не показана) нескольких таких камер смешения вдоль направления протяженности, покрытой конструкцией рассеивателей света, содержащей несколько рассеивателей света, которые объединены подобным образом вдоль направления протяженности. В другом примере, конструкция рассеивателей света содержит непрерывный рассеиватель света (пластину), простирающийся по нескольким камерам смешения.

Камера 14 смешения обеспечена в виде светопроводящего канала 32, указанного на фиг. 2А и фиг. 3, которые показывают сечения двух разных вариантов осуществления. Светопроводящий канал 32 имеет глубину D_C канала, указанную на фиг. 2А двойной стрелкой 34, которая подобна расстоянию D_M смешения. Светопроводящий канал окружен по сторонам отражающими боковыми стенками 36, которые обеспечивают направление света. На фиг. 2А, источник 12 света схематично указан с использованием одного из осветительных элементов 18, например, СИД, который испускает свет, как указано тонкими стрелками 38. Свет отражается на внутренних сторонах отражающих боковых стенок.

На фиг. 2В, источник 12 света показан с использованием некоторого числа осветительных элементов из упомянутого множества осветительных элементов 18, но только для трех из них соответствующее излучение испускаемого света указано соответствующими стрелками 40.

Фиг. 2А и 2В показывают пример, где камера 14 смешения обеспечена в виде сплошного блока 42, изготовленного из прозрачного материала с показателем преломления больше 1. Следовательно, свет, испускающийся от источника 12 света, т.е. от осветительных элементов 18, смешивается в камере смешения так, чтобы свет с равномерной интенсивностью обеспечивался на дальнем по ходу краю 26 камеры 12 смешения. Затем рассеиватель 16 света обеспечивает, чтобы свет преобразовывался в свет, имеющий равномерность на разных углах. Это обеспечивают в одном примере, как указано выше, с использованием светорассеивающей полупрозрачной пластины 30.

Сплошной блок 42 может быть обеспечен в виде стекла или прозрачного пластика. В другом примере, показанном на фиг. 3, камера 12 смешения обеспечена в виде воздушной камеры 44 смешения, окруженной боковыми стенками 46, покрытыми отражающим покрытием 48.

В качестве варианта обеспечено покрытие 50, как указано на фиг. 1. Покрытие 50 обеспечено на рассеивателе 16 света и покрытие содержит апертуру 52 для испускания света из рассеивателя 16 света. Апертура 52 может быть обеспечена в виде щели, имеющей ширину O_W отверстия, указанную двойной стрелкой 54, и длину O_L отверстия, указанную двойной стрелкой 56. Щель может быть меньшей, чем верхний край рассеивателя, и может быть также меньшей, чем сечение камеры смешения.

Покрытие обеспечивают, например, для камеры смешения из сплошного материала, а также для воздушной камеры смешения. В качестве дополнительного варианта, осветительный блок 10 сканера для цифровой патологии может быть обеспечен в виде осветительного подмодуля, который выполнен с возможностью комбинирования с по меньшей мере одним дополнительным осветительным подмодулем в направлении линейной протяженности.

Осветительные элементы 18 обеспечены вдоль направления линейной протяженности с шагом, и первый и последний осветительные элементы каждого подмодуля расположены на расстоянии половины шага от бокового края камеры смешения. Это обеспечивает возможность комбинирования подмодулей, но поддерживает внешний вид постоянства шага осветительных элементов поперек соприкасающихся концевых поверхностей смежных подмодулей.

Фиг. 4 показывает пример сканера 100 для цифровой патологии, содержащего устройство 102 приема объекта, устройство 104 визуализации и процессор 106 данных изображения. Устройство 104 визуализации расположено выше устройства 102 приема объекта. Дополнительно обеспечено осветительное устройство 108 согласно одному из вышеупомянутых примеров осветительного блока 10 сканера для цифровой патологии. Осветительное устройство 108 расположено ниже, т.е. напротив устройства 102 приема объекта. Это обеспечивает просвечивающее освещение пробы. Изображение может быть обеспечено в режиме пропускания. Для режима отражения устройство 104 визуализации должно быть расположено с той же стороны, что и осветительное устройство 108. Устройство 102 приема объекта выполнено с возможностью приема по меньшей мере одного патологического препарата 110, содержащего пробу, подлежащую анализу. Цифровое осветительное устройство 108, т.е. осветительный блок 10 сканера для цифровой патологии, обеспечивает освещение к патологическому препарату 110, так что устройство 104 визуализации, которое выполнено с возможностью получения изображений освещаемого патологического препарата 110, может генерировать данные изображения и передавать их к процессору 106 данных изображения. Процессор 106 данных изображения выполнен с возможностью генерации данных изображения из соответствующих изображений и обеспечения данных изображения для дополнительных целей, как указано стрелкой 112.

Для получения изображения относительное сканирующее перемещение (указанное двойной стрелкой 114) патологического препарата и цифрового осветительного устройства, а также устройства визуализации относительно друг друга, обеспечено вдоль направления сканирования.

В качестве варианта может быть обеспечена визуализирующая оптика (не показана), которая содержит по меньшей мере одну линзу. Визуализирующая оптика может быть расположена между препаратом 110 и камерой, т.е. устройством 104 визуализации. Визуализирующая оптика может быть выполнена с возможностью визуализации с малой NA, с диапазоном NA меньше 0,1. Например, может быть обеспечено значение NA меньше 0,05.

Осветительный блок 10 сканера для цифровой патологии может быть обеспечен для визуализации с низким разрешением. В качестве варианта, также указанного на фиг. 4, осветительное устройство 108 дополнительно содержит осветительный блок 115 высокого разрешения для визуализации с высоким разрешением.

В качестве дополнительного варианта устройство 102 приема объекта обеспечивает плоскость 116 приема с расстоянием от камеры 14 смешения приблизительно 20 мм.

Согласно одному аспекту, который дополнительно подробно не показан, комбинация смешения света и рассеяния света может быть обеспечена для достижения равномерного освещения интересующей поверхности, например, патологического препарата, даже при формировании изображения с малой NA. Как упомянуто выше, на первом этапе свет от отдельных источников смешивают с помощью бокса смешения, например, камеры смешения, для достижения пространственной равномерности, а, затем рассеиватель, например, объемный рассеиватель, используют для создания смешения угловых положений. Следовательно, роль камеры смешения состоит в достижении равномерного освещения в верхней выходной части камеры смешения. Однако, в этой точке, отдельные модули/СИДы могут быть все же видимыми при наблюдении с малой NA. Таким образом, затем рассеиватель, предпочтительно объемный рассеиватель, используют для обеспечения равномерного освещения, даже при исследовании с малой NA.

В качестве одного эффекта свет на выходе камеры смешения является равномерным при наблюдении под всеми углами, однако при малых углах отдельные модули СИД могут быть все же видимыми. Таким образом, объемный рассеиватель используют для решения этой проблемы.

В одном примере, для обеспечения оптимальных условий смешения геометрию камеры смешения согласуют с шагом отдельных модулей. Обеспечивают, чтобы расстояние между последним СИД и краем камеры смешения было равно половине шага отдельных СИД.

В результате, осветительный блок с улучшенным качеством испускаемого света обеспечивает качество визуализации. Например, улучшенное освещение обеспечивает возможность упрощенной идентификации области ткани, а также мелких дефектов.

Следует отметить, что варианты осуществления настоящего изобретения описаны со ссылкой на разные объекты. Однако специалистам в данной области техники будет понятно из вышеприведенного и нижеследующего описания, что предполагается, если не указано иное, что дополнительно к любой комбинации признаков, относящихся к одному типу объекта, в этой заявке также раскрыта любая комбинация признаков, относящихся к разным объектам. Однако все признаки могут быть объединены, что обеспечивает синергетические эффекты, которые обеспечивают больше, чем простое суммирование признаков.

В то время как настоящее изобретение показано и подробно описано на чертежах и в приведенном выше описании, такую иллюстрацию и описание следует рассматривать в качестве иллюстрации или примера, а не в качестве ограничения. Настоящее изобретение не ограничено раскрытыми вариантами осуществления. Другие варианты раскрытых вариантов осуществления могут быть осознаны и осуществлены специалистами в данной области техники при применении на практике заявленного изобретения, на основании изучения чертежей, раскрытия сущности настоящего изобретения, и зависимых пунктов формулы изобретения.

В формуле изобретения слово «содержащий» не исключает других элементов или этапов, а форма единственного числа не исключает множественного числа. Тот факт, что некоторые меры перечислены во взаимно отличающихся зависимых пунктах формулы изобретения, не указывает на то, что комбинация этих мер не может быть использована для получения преимущества. Любые ссылочные позиции в формуле изобретения не должны толковаться в качестве ограничения объема формулы изобретения.

Настоящее изобретение относится к цифровой патологии и относится, в частности, к осветительному блоку сканера для цифровой патологии. Осветительный блок сканера содержит источник света, камеру смешения света и рассеиватель света. Источник света содержит множество осветительных элементов, расположенных продольно вдоль направления линейной протяженности с шагом, отношение шага осветительных элементов к высоте камеры смешения света – от 1/5 до 1/20. Рассеиватель света преобразует свет в равномерный на разных углах, в частности на малых углах с диапазоном числовой апертуры, NA, меньше 0,1, причем равномерность света, испускаемого из рассеивателя света, обеспечена в виде распределения света вдоль направления линейной протяженности. Камера смешения содержит прозрачный объем, обеспечивающий расстояние смешения между множеством осветительных элементов и рассеивателем света, так что на дальнем по ходу краю камеры смешения обеспечивается свет с равномерной интенсивностью, и при этом камера смешения расположена по распространению света между множеством осветительных элементов и рассеивателем света. Камера смешения света предусмотрена в качестве первого этапа выравнивания осветительных элементов так, чтобы свет имел равномерную интенсивность перед вхождением света в рассеиватель света, затем предусмотрен рассеиватель света для обеспечения равномерного освещения также в отношении равномерности на разных углах. Технический результат – повышение качества освещения. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Осветительный блок (10) сканера для цифровой патологии, содержащий:

- источник (12) света;

- камеру (14) смешения света; и

- рассеиватель (16) света;

причем источник света содержит множество осветительных элементов (18), расположенных продольно вдоль направления линейной протяженности;

причем камера смешения содержит прозрачный объем (22), обеспечивающий расстояние (D_M) смешения между упомянутым множеством осветительных элементов и рассеивателем света, так что на дальнем по ходу краю (26) камеры смешения обеспечивается свет с равномерной интенсивностью, и при этом камера смешения расположена по распространению света между упомянутым множеством осветительных элементов и рассеивателем света;

причем рассеиватель света содержит рассеивающий материал, так что свет преобразуется в свет, имеющий равномерность на разных углах, в частности, на малых углах с диапазоном числовой апертуры, NA, меньше 0,1,

причем камера смешения света предусмотрена в качестве первого этапа выравнивания осветительных элементов так, чтобы свет имел равномерную интенсивность перед вхождением света в рассеиватель света; а затем предусмотрен рассеиватель света для обеспечения равномерного освещения также в отношении равномерности на разных углах;

причем равномерность света, испускаемого из рассеивателя света, обеспечена в виде распределения света вдоль направления линейной протяженности,

причем осветительные элементы обеспечены вдоль направления линейной протяженности с шагом; и

причем отношение шага осветительных элементов к высоте камеры смешения света обеспечено в диапазоне приблизительно от 1/5 до 1/20.

2. Осветительный блок сканера для цифровой патологии по п. 1, причем рассеиватель света обеспечен в виде объемного рассеивателя света.

3. Осветительный блок сканера для цифровой патологии по п. 1 или 2, причем осветительные элементы обеспечены в виде СИД.

4. Осветительный блок сканера для цифровой патологии по пп. 1, 2 или 3, причем камера смешения снабжена высотой (MC_B) камеры смешения минимум 20 мм и длиной (MC_L) камеры смешения минимум 40 мм.

5. Осветительный блок сканера для цифровой патологии по одному из предшествующих пунктов, причем камера смешения обеспечена в виде светопроводящего канала (32) с глубиной (D_C) канала в направлении излучения света; и

причем светопроводящий канал окружен по сторонам отражающими боковыми стенками (36), которые обеспечивают направление света.

6. Осветительный блок сканера для цифровой патологии по одному из предшествующих пунктов, причем камера смешения обеспечена в виде сплошного блока (43), изготовленного из прозрачного материала с показателем преломления больше 1.

7. Осветительный блок сканера для цифровой патологии по одному из предшествующих пунктов, причем камера смешения обеспечена в виде воздушной камеры (44) смешения, окруженной боковыми стенками (46), покрытыми отражающим покрытием (48).

8. Осветительный блок сканера для цифровой патологии по одному из пп. 2-7, причем объемный рассеиватель света обеспечен в виде светорассеивающей полупрозрачной пластины (30) с толщиной по меньшей мере 3 мм.

9. Осветительный блок сканера для цифровой патологии по одному из предшествующих пунктов, причем покрытие (50) обеспечено на рассеивателе света; причем покрытие содержит апертуру (52) для света, испускаемого из рассеивателя света.

10. Осветительный блок сканера для цифровой патологии по одному из предшествующих пунктов, причем осветительный блок сканера для цифровой патологии обеспечен в виде осветительного подмодуля, выполненного объединяемым с по меньшей мере одним дополнительным осветительным подмодулем в направлении линейной протяженности;

причем осветительные элементы обеспечены вдоль направления линейной протяженности с шагом; и

причем первый и последний осветительные элементы каждого подмодуля расположены на расстоянии половины шага от бокового края камеры смешения.

11. Сканер (100) для цифровой патологии, содержащий:

- устройство (102) приема объекта;

- осветительное устройство (108);

- устройство (104) визуализации; и

- процессор (106) данных изображения;

причем устройство приема объекта выполнено с возможностью приема по меньшей мере одного патологического препарата (110), содержащего пробу, подлежащую анализу;

причем цифровое осветительное устройство содержит осветительный блок сканера для цифровой патологии по одному из предшествующих пунктов, который выполнен с возможностью освещения патологического препарата;

причем устройство визуализации выполнено с возможностью получения изображений освещаемого патологического препарата; и

причем процессор данных изображения выполнен с возможностью генерации данных изображения из соответствующих изображений и обеспечения данных изображения для дополнительных целей.

12. Сканер для цифровой патологии по п. 11, причем для получения изображения относительное сканирующее перемещение патологического препарата и цифрового осветительного устройства, а также устройства визуализации относительно друг друга, обеспечено вдоль направления сканирования; и

причем направление линейной протяженности источника света расположено поперечно к направлению сканирования.

13. Сканер для цифровой патологии по п. 11 или 12, причем обеспечена визуализирующая оптика, которая содержит по меньшей мере одну линзу;

причем визуализирующая оптика расположена между устройством приема объекта и устройством визуализации; и

причем визуализирующая оптика выполнена с возможностью визуализации с малой NA с диапазоном NA меньше 0,1.

14. Сканер для цифровой патологии по одному из пп. 11-13, причем осветительный блок сканера для цифровой патологии обеспечен для визуализации с низким разрешением, приблизительно 10-50 микрон/пиксел; и

причем осветительное устройство дополнительно содержит осветительный блок высокого разрешения для визуализации с высоким разрешением, приблизительно 0,25-0,5 микрон/пиксел.

15. Сканер для цифровой патологии по одному из пп. 11-14, причем устройство приема объекта обеспечивает плоскость (116) приема с расстоянием от камеры смешения приблизительно 20 мм.