CN107918239A - 具有密闭气道及绝热外壳的近接光源及影像撷取组件 - Google Patents
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Abstract
一种具有密闭气道及绝热外壳的近接光源，包括：一个导热内壳，一个绝热外壳，一组组设于绝热外壳上的鼓风装置，以及一个供电回路，其中导热内壳具有一照射受观察区的发光元件，及将热能导至气道内的导热鳍片，本案利用抽气/排气鼓风装置鼓动气道内空气的流动，以强制气流的方式和导热鳍片进行热交换再送出到绝热外壳外，藉以提升散热效率，供该近接光源维持适当操作温度，确保发光亮度和中心波长。又将该近接光源接于一影像撷取装置，供可用于荧光技术的检测，且因散热气流不致扰动受观测物，所以检测结果更加精准。
Description
技术领域
一种具有密闭气道及绝热外壳的近接光源，以及具有该近接光源的影像撷取组件。
背景技术
荧光技术除用于工业检测、伪钞辨识以及刑事鉴定外，近年来更延伸至生物研究中的遗传工程及基因转植等实验分析与追踪，使荧光影像鉴别与分析的重要性逐渐提升。
此处所谓荧光，主要是将一个高频的光照射在具有荧光特性的待观测物上，例如钞票的防伪线，或是刑案现场疑似指纹印的位置，藉以激发出一个较低频的荧光，再加上适当的滤镜组合，便可清晰的观看或撷取上述钞票或指纹印的荧光影像；至于生物科学领域的许多研究是针对基因转植，为便于观察，植入的基因常会制造出荧光蛋白，藉由待观测物的荧光反应有无，确认基因植入的成败，并且可以对转植成功的生物进一步深入研究。
荧光技术的应用，以刑事鉴定为例，一般于命案现场采集指纹印过程中，为使指纹印的纹路清晰呈现，会于指纹印周围包含指纹印掸上显影的荧光粉末，因人类的指纹上布满汗腺，汗腺会分泌出许多物质，包括蛋白质、油脂等，其中上述所掸的荧光粉末附着于分泌出的油脂上，指纹印随着荧光粉末附着的高低位置差形成清晰的纹路，并再藉由一高频的入射光照射，使荧光粉末吸收高频光后释放出波长较长的受激发光，供相机拍照取证。不幸地，入射的高频光中，相当大的比例并没有被荧光粉末吸收，而是照射在待测物表面而直接反射或漫反射，使得这部分的直接反射光的能量动辄高于受激发光百倍甚至千倍，即使是漫反射光，强度往往还高于要记录的受激发光十倍以上。
因此，在打光照射的结构中，往往必须设法去除直接反射光和漫反射光，例如采用低角度设置入射光源，让直接反射光无法射入相机镜头，并且让遮罩内侧雾化，既可减少直接反射光和漫反射光在遮罩内反复反射，也可尽量隔绝外部杂光。然而，此种减少反射、增加吸收率的结构也会将吸收的光转换为热能，将热能储存在遮罩中制造问题。并且在依照波长而处理光讯号的过滤等过程中，受激发光的强度也会多少受到滤光片(filter)影响而减弱，一旦要提升入射光的强度，热能的产生也随之增加，长时间的高温操作环境容易造成光源和遮罩等结构的老化和劣化，尤其当操作过程中温度逐步上升，造成光源发光的中心波长漂移、以及发光强度逐步降低，将进一步导致后续采证的结果不精确等问题，无论是对于刑事鉴定或工业鉴定，都会导致鉴定结果的可信度遭质疑。另方面，以采取指纹为例，在掸完荧光粉末后，直到拍摄前，因缺乏遮罩遮蔽指纹印，即使是人员近距离观察时，呼吸的微风都可能对所掸的指纹粉造成干扰。
另方面，近年来生物研究领域有一种被大量采用的斑马鱼(Danio rerio)，因为繁殖量大且繁殖周期短、能产生大量后代，并为脊索动物门(Chordata)而具有近似人类的基因和系统特性，且胚胎透明易于观察，因此被推广至疾病研究、药物筛选、毒物测试等相关研究。尤其当转殖荧光基因后，更可用激发光直接观察蛋白质存在与否，确认基因转殖是否成功。若实验动物是此类体积仅如芝麻大小的斑马鱼胚胎或幼鱼，需藉助荧光显微镜观察纪录。目前常用的荧光显微镜，虽然荧光显微镜具有使用上的便利性，可以有效协助例如研究人员观察具有荧光反应的待测物，然而，因现有的荧光显微镜主要是以同轴光源照射，直接反射光也会循着同一路径反射进入物镜，并且严重干扰观察。因此，荧光显微镜往往被设计成光源亮度大幅提高，并且在光学途径中采用大量滤镜的结构，藉以解决直接反射光强度远高于荧光讯号的问题。但此种设计也导致部分微小如斑马鱼的待测物在长时间观察过程中，因受热过度而造成蛋白质变性。
再另一方面，除动物体的基因转殖研究外，植物的基因转殖以及病理学检测与分析，同样可经由荧光检测技术作分析，叶绿体中的色素分子吸收入射光后进行能阶跃迁，并在返回低能阶状态时发出荧光，由于植物中的荧光强度较弱而不易观测，需调整光圈和快门进行长时间曝光，而在这段曝光期间内，该植物必须固定于同一位置，否则稍有被风吹动或外力晃动，拍摄的结果与实际的状况将造成分析误差甚至无法分析。
除上述荧光应用外，如美容医学所用的植发、除斑，都需要详细观察记录事先的情况、和诊疗后的效果，此部分也因为受治疗者的安全和舒适，不能让近接的光源太过炽热。综上所述，无论是荧光检测或非荧光检测，如何让光源保持在较低温的操作环境，提供适当的观察记录视窗，且不能粗略地散热而扰乱或伤害被观测或记录标的，就成为本领域中必须持续发展研究的题目。故本发明揭示一种具有密闭气道及绝热外壳的近接光源，以及搭配使用上述近接光源的影像撷取组件，解决上述问题。
发明内容
本发明的主要目的，在于提供一种具有密闭气道及绝热外壳的近接光源，藉由内建有导热鳍片的气道而增加散热面积，并以强制气流进行热交换而提升散热效率。
本发明的另一目的，在于提供一种具有密闭气道及绝热外壳的近接光源，藉由绝热外壳的低导热率，保障操作使用人员的安全和舒适；并且由近接光源上的透孔和通孔，让观察记录更为方便。
本发明的再一目的，在于提供一种具有密闭气道及绝热外壳的近接光源，藉由具有高导热率的导热内壳将热导离受观察区及发光元件，提升发光效率且减少高功率发光元件对受观察物造成的破坏。
本发明的又一目的在于提供一种影像撷取组件，利用近接光源的高散热效率，提供高发光效率的操作环境，并且让撷取影像而进行观察记录更为便捷。
本案揭示一种具有密闭气道及绝热外壳的近接光源，是供照射一个受观察区，该具有密闭气道及绝热外壳的近接光源包括：一邻近上述受观察区的导热内壳，该导热内壳包括面向前述受观察区的一基础层，以及复数延伸自该基础层并朝向远离上述受观察区延伸的导热鳍片，该基础层相反于前述导热鳍片侧面设置有至少一组发光元件，以及前述基础层形成有一供观察/记录上述受观察区的透孔；一覆盖上述导热内壳的绝热外壳，并与上述导热内壳共同界定出一具有至少两个气孔的气道，前述气道除前述气孔以外的部分为气密，该绝热外壳具有低于上述导热内壳的导热率，以及上述绝热外壳形成一对应上述导热内壳的上述透孔的通孔；至少一个对应上述气孔、并组设于上述绝热外壳和/或上述导热内壳的鼓风装置，供驱动空气进/出上述气道且流经上述导热鳍片；及至少一个供驱动上述发光元件与上述鼓风装置的供电回路。
又将上述具有密闭气道及绝热外壳的近接光源对应设置于一影像撷取装置即成为本案的具有近接光源的影像撷取组件，包括；一影像撷取装置，该影像撷取装置具有一本体，及一设置于前述本体的镜头，且该镜头远离上述本体处形成有一收光口；一种具有密闭气道及绝热外壳的近接光源，是供照射一个受观察区，包括：一邻近上述受观察区的导热内壳，该导热内壳包括面向前述受观察区的一基础层，以及复数延伸自该基础层并朝向远离上述受观察区延伸的导热鳍片，该基础层相反于前述导热鳍片侧面设置有至少一组发光元件，以及前述基础层形成有一供上述镜头收光的透孔；一覆盖上述导热内壳的绝热外壳，并与上述导热内壳共同界定出一具有至少两个气孔的气道，前述气道除前述气孔以外的部分为气密，该绝热外壳具有低于上述导热内壳的导热率，及上述绝热外壳形成一对应上述导热内壳的上述透孔的通孔；至少一个对应上述气孔、并组设于上述绝热外壳和/或上述导热内壳的鼓风装置，供驱动空气进/出上述气道且流经上述导热鳍片；及至少一个供驱动上述发光元件与上述鼓风装置的供电回路。
由于本发明的具有密闭气道及绝热外壳的近接光源具有高效能的散热机制，将发光元件产生的热能及时导传至气道内，一方面保存检体的完整性，并于导热内壳外侧设置有一绝热外壳，防止操作过程中人员不慎触摸烫伤，且利用绝热外壳与导热内壳形成的密闭气道，并藉由鼓风装置强制对流，加速带走导热鳍片上的热能，以利提供较佳的操作环境，提升发光亮度。
附图说明
图1为本发明第一较佳实施例的剖面侧视图，用于说明具有密闭气道及绝热外壳的近接光源固定于相机后的相对作用关系。
图2为本发明第一较佳实施例的剖面俯视图，用以辅助说明气道内空气的流动方向。
图3为本发明第二较佳实施例的部分透视图，用于说明具有密闭气道及绝热外壳的近接光源固定于显微镜后的相对作用关系。
符号说明
1、1’…具有密闭气道及绝热外壳的近接光源
11…绝热外壳 112…滤镜
113…通孔 115…气孔
117…气道 119…密封件
13、13’…供电回路 15…导热内壳
151…基础层 153…发光元件
155…光吸收层 157…透孔
159…导热鳍片 17…鼓风装置
171…进气风扇 173…出气风扇
19…转接头 191…磁化区域
3、3’…影像撷取装置 31…镜头
33…收光口 35…本体
9、9’…检体
具体实施方式
有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考图式的较佳实施例的详细说明中，将可清楚呈现；此外，在各实施例中，相同的元件将以相似的标号表示。
经由将本发明第一较佳实施例具有密闭气道及绝热外壳的近接光源，搭配于一例释为相机的影像撷取装置即成为本发明的第一较佳实施例的影像撷取组件，并以拍摄例如采用掸粉后的指纹印荧光影像为例。
如图1所示，具有密闭气道及绝热外壳的近接光源1包括有绝热外壳11、供电回路13、导热内壳15、及鼓风装置17，在本例中，更包括有转接头19，并且藉由转接头19结合至影像撷取装置3上，其中，转接头19是以螺丝锁固于绝热外壳11上，而转接头19的另一端则是形成有复数个小的磁化区域191，藉以磁吸至相机镜头31上的铁磁性金属环。当然，熟悉本技术领域人士可以轻易推知，此处所列的螺锁或磁吸，均可改用例如螺旋结合或其他类似方式进行，而无碍于本案实施。
为便于说明，导热内壳15在此被区分为内侧面和外侧面，内侧面设置有例如复数组中心波长彼此相异的发光二极管作为发光元件153，在导热内壳15的外侧结合有绝热外壳11，两者共同组合出一个气道117，气道117除本例中所述的两个气孔115外，其余部分都是呈气密状态。
于本例中，转接头19中设置有一组供电回路13，当然，依照不同需求，供电回路也可以设置于绝热外壳等结构上，且本例中供电回路13更直接包括有例如型号为18650的锂离子充电电池，以提供电力驱动设置于绝热外壳11气孔115处的鼓风装置17、以及导热内壳15上的发光元件153，使得发光元件153可以照射至相机的镜头31所要照射的区域，在此称为受观察区。为便于说明起见，导热内壳15被大致区分为设置发光二极管的基础层151、以及延伸自基础层151的导热鳍片159，基础层151面向受观察区的一侧除安装有上述发光二极管外，还额外涂布有一层光吸收层155。导热内壳15和绝热外壳11在对应相机镜头处，分别形成有一个透孔157和通孔113，让受观察区的光学影像可以被相机的镜头31由收光口33与本体35拍照记录。
由于荧光影像资料强度非常微弱，所以是将近接光源1直接完整遮蔽于指纹印上，藉以遮蔽外部杂光进入干扰，且藉由本发明的前述光吸收层155，大量吸收由检体9表面或发光二极管照射至桌面、墙面等反射的直接反射光和漫反射光，避免该等反射光持续在导热内壳15之中来回反射，影响荧光影像记录。为更进一步减弱漫射光或直反射光的强度，本例中在透孔及通孔上，更放置有一片针对原先发光二极管所发光的中心波长的滤镜112，藉该滤镜112，让荧光进入收光口的减弱比例远小于前述中心波长，当然，考虑其他需求时，此滤镜亦可采用偏光镜等。
这些光能被光吸收层155所吸收后，大部分都会转为热能，再加上高功率发光二极管本身所制造的热能，将使导热内壳15的温度大幅上升，由于本例中的基础层151和导热鳍片159都是例释为铝材质且一体成型，导热率约为237Wm-1K-1，基础层151可以顺利将热能传导至多片彼此例释为平行的导热鳍片159上。
如前所述，绝热外壳11包覆导热内壳15形成有一个气密的气道117，因此气道117内的空气将可与导热鳍片159进行热交换。再进一步，因为例释为塑胶材质的绝热外壳11的导热率远低于导热内壳15，导热率通常低于1Wm-1K-1，不仅可以保护操作人员不会受到高温烫伤，也相对阻断热能由绝热外壳11处大量逸散。因此请一并参考图2所示，藉由分别组设遮蔽于两个气孔115上的鼓风装置17，在本例中是以两组鼓风装置为例，且分别是一部进气风扇171与一部出气风扇173，经供电回路13提供电力后，强制气道117内的空气如图2中箭头所指方向进行强制流动，一方面增大流经导热鳍片159处的空气流量，另方面让携带热能离开的热空气被有效排除至气道117外。
尤其，若操作者是针对指纹、血迹等位在一个平坦表面的迹证，本例中的转接头19亦可提供一个固定的间隔距离，让迹证恰好位于相机的焦距位置，一旦瞄准例释为指纹印的检体9，即可迅速拍照供清晰成像，随即针对下一个迹证拍照。加以，为能作为法庭证据，一般在拍摄荧光影像后，还需要在相同位置拍摄白光影像，由于本例中的发光二极管可以同时有例如可发紫外光的晶粒，也有负责发出白光的晶粒，可以随时切换操作，并且由上述结构而固定拍照距离，使得此类搜证更为方便。因此藉由本发明所揭示的近接光源，不仅可以有效降低外部杂光以及直接或漫反射光的干扰，提升荧光影像的清晰度和解析度，也可以避免亮度提升后的高温干扰，一举解决上述问题。
虽然在本例中，是将绝热外壳11和导热内壳15接触部分用例释为密封胶条的密封件119密封，严密阻断漏气的情况，更避免气道内空气泄漏进入受观察区内扰动检体9。但是，依照不同需求，此处的密封件未必局限于本实施例，也可以采取例如卡榫或卡制缘等较不严密的结构进行卡合，只要能有效降低气道内的气体大量泄漏而影响检体即可。
前述具有密闭气道及绝热外壳的近接光源除可用于刑事鉴定外，亦可用于对于遗传工程或基因转植等实验的监测和验证，如图3本发明的第二较佳实施例所示，则是以具有密闭气道及绝热外壳的近接光源1’，搭配一具有例释为显微镜的影像撷取装置3’使用，与前一实施例相同处在此不再赘述，其特征差异在于本例中的供电回路13’是外接至显微镜的供电座，由显微镜提供电力驱动该具有密闭气道及绝热外壳的近接光源1’。此外，由于本实施例中的检体9’是以荧光斑马鱼为例，为避免光照太强而伤害该活体，因此发光二极管的发光量不得过高，也因此，本例中的鼓风装置17仅有单一组，且不需设置高气密度的密封胶条。
除上述将近接光源搭配影像撷取装置如相机或显微镜等使用外，具有密闭气道及绝热外壳的近接光源也可单独使用，例如前述美容领域的观察记录工具，均无须担心光源会在长时间使用后，产生色温变化或亮度减弱的问题；或以具有密闭气道及绝热外壳的近接光源作为眼底镜的照明工具，让医生可以顺利照亮所需要的待观测区，并以肉眼进行简易的观测。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，不能以此限定本发明实施的范围，凡是依本发明权利要求书及说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。
Claims (10)
1.一种具有密闭气道及绝热外壳的近接光源，是供照射一个受观察区，其特征在于，该具有密闭气道及绝热外壳的近接光源包括：
一邻近上述受观察区的导热内壳，该导热内壳包括面向前述受观察区的一基础层，以及复数延伸自该基础层并朝向远离上述受观察区延伸的导热鳍片，该基础层相反于前述导热鳍片侧面设置有至少一组发光元件，以及前述基础层形成有一供观察/记录上述受观察区的透孔；
一覆盖上述导热内壳的绝热外壳，并与上述导热内壳共同界定出一具有至少两个气孔的气道，前述气道除前述气孔以外的部分为气密，该绝热外壳具有低于上述导热内壳的导热率，以及上述绝热外壳形成一对应上述导热内壳的上述透孔的通孔；
至少一个对应上述气孔、并组设于上述绝热外壳和/或上述导热内壳的鼓风装置，供驱动空气进/出上述气道且流经上述导热鳍片；及
至少一个供驱动上述发光元件与上述鼓风装置的供电回路。
2.如权利要求1所述的具有密闭气道及绝热外壳的近接光源，其特征在于，其中上述发光元件为至少一组发光二极管。
3.如权利要求1或2所述的具有密闭气道及绝热外壳的近接光源，其特征在于，其中上述基础层相反于前述导热鳍片侧更设置有一层光吸收层。
4.如权利要求1或2所述的具有密闭气道及绝热外壳的近接光源，其特征在于，其中上述鼓风装置包括至少两个分别组设遮蔽每一上述气孔的至少一进气风扇及至少一出气风扇。
5.如权利要求1或2所述的具有密闭气道及绝热外壳的近接光源，其特征在于，更包括供密封上述绝热外壳和上述导热内壳接触部分的密封件。
6.如权利要求1或2所述的具有密闭气道及绝热外壳的近接光源，其特征在于，更包括至少一片遮蔽上述透孔和上述通孔的滤镜。
7.一种具有近接光源的影像撷取组件，其特征在于，包括；
一影像撷取装置，该影像撷取装置具有一本体，及一设置于前述本体的镜头，且该镜头远离上述本体处形成有一收光口；
一种具有密闭气道及绝热外壳的近接光源，是供照射一个受观察区，包括：
一邻近上述受观察区的导热内壳，该导热内壳包括面向前述受观察区的一基础层，以及复数延伸自该基础层并朝向远离上述受观察区延伸的导热鳍片，该基础层相反于前述导热鳍片侧面设置有至少一组发光元件，以及前述基础层形成有一供上述镜头收光的透孔；
一覆盖上述导热内壳的绝热外壳，并与上述导热内壳共同界定出一具有至少两个气孔的气道，前述气道除前述气孔以外的部分为气密，该绝热外壳具有低于上述导热内壳的导热率，以及上述绝热外壳形成一对应上述导热内壳的上述透孔的通孔；
至少一个对应上述气孔、并组设于上述绝热外壳和/或上述导热内壳的鼓风装置，供驱动空气进/出上述气道且流经上述导热鳍片；及
至少一个供驱动上述发光元件与上述鼓风装置的供电回路。
8.如权利要求6所述的具有近接光源的影像撷取组件，其特征在于，其中上述导热内壳中上述发光元件为复数组发光二极管。
9.如权利要求7或8所述的具有近接光源的影像撷取组件，其特征在于，其中上述基础层相反于前述导热鳍片侧更设置有一层光吸收层。
10.如权利要求7或8所述的具有近接光源的影像撷取组件，其特征在于，更包括供密封上述绝热外壳和上述导热内壳接触部分的密封件。
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2016
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