TW201312192A - 光學影像擷取裝置用濾鏡光源模組及該影像擷取裝置 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種光學影像擷取裝置用的濾鏡光源模組以及該影像擷取裝置，此濾鏡光源模組是裝設於光學影像擷取裝置的入光口處，並且包括中空套筒、發光單元、濾鏡以及無螺牙組接單元。上述中空套筒形成有前端部、後端部、內表面以及外表面；其中，發光單元是設置於其內表面上，而濾鏡則設置於中空套筒的入光口和發光單元之間，藉由無螺牙組接單元，形成一可快速裝卸的濾鏡，提升使用上的便利。

Description

光學影像擷取裝置用濾鏡光源模組及該影像擷取裝置

本發明是有關於一種光源模組，特別是有關於一種具有濾鏡的光源模組。

微距取像主要用以擷取一般相機鏡頭或放大鏡無法觀察微小東西的影像，早年主要應用在動植物之生態觀察與科學研究，近來則多應用於美容醫療、工業檢測、刑事鑑定或防偽辨識，如：金屬焊線品質檢測、指紋辨識、紙鈔防偽辨識、甚至偵測體液中的螢光蛋白從而找尋血跡或體液。

其中，非破壞性檢測為工業檢測或刑事鑑定中不可或缺的一種檢測方法。非破壞性檢測包含有螢光檢測及磷光檢測等，其中螢光檢測亦可以用來檢測金屬表面難以用肉眼分辨的刮痕及裂痕，並量測裂痕的大小。一般是先在被檢測物體外層噴上螢光染劑，使染劑滲入裂痕，再透過紫外光等光源照射，並使用適當的濾鏡以進行觀察或攝影。傳統螢光檢測所使用的濾鏡及光源係呈分離狀，使用者需依檢測物的不同，選擇不同形式的濾鏡及相對應的光源，在使用上極為不便。

至於刑事鑑定，通常於案發現場是由鑑識人員一手拿著紫外線燈照射指紋或血跡，再另持照相機拍攝紫外光源下的照片，並且還需拍攝正常光源下的照片，以便進行交叉比對。有時需還要由兩人共同執行，不僅不便，更可能因為更換光源或在照相機前方加裝或拆卸濾光片，造成兩張相片並不完全對應，降低證據的品質。

而通常在這類短距離攝影時，由於紫外光直接照射，螢光反應的強度通常遠低於直接反射的紫外光強度，因此特別需要加裝紫外線濾鏡，以提高訊號/雜訊比，從而獲得正確的螢光影像資料，目前一般濾鏡都是在鏡頭前端形成標準尺寸的內螺牙，濾鏡則利用外螺牙而與鏡頭螺合。相對地，一旦要取得對照資料而變換拍照光源為自然光時，必須將紫外線濾鏡取下，然而如前所述，當被拍照的物體距離鏡頭僅數公分時，要在數公分範圍內，伸手旋開濾鏡，一方面並不方便，再方面更容易因為拆卸濾鏡而改變拍照條件，而在拍照距離僅數公分時，些微距離改變都可能讓對照的照片失真。

更進一步，若是利用顯微鏡一類的影像擷取裝置，如果是將拍照與補光分離在兩個完全獨立的機構裝置，在拍照操作過程，無論就補光的角度或變更光源與拍照條件，都相當不便；並由於其靈敏度極高，即使是輕微的觸碰，都可能導致原本聚焦的位置完全偏離，更遑論需利用旋轉而拆裝濾鏡的劇烈動作。因此，如何利用方便的工具，讓美容醫療的醫師、工業檢測的技術人員、以及刑事鑑定及偵查人員能於最短時間內方便且確實地取得證據(例如指紋蒐集)或供研判的資料，就成為光學器材研發中重要的環節。

綜上所述，本發明提供一種改良式的光學影像擷取裝置，不僅將用以補光的發光單元與影像擷取裝置一體化，也讓濾鏡可以輕易的拆卸及組裝，以便利於單人拍攝工作的進行，不僅不需動用到額外人力，也讓變更拍照時光照條件，保持在同一位置重複擷取影像更為便利可行。

本發明之一目的在提供一種用於光學影像擷取裝置的濾鏡光源模組，讓補光的發光單元與影像擷取裝置可以一體化。

本發明另一目的在提供一種具有無螺牙組接單元的濾鏡光源模組，供輕易組裝及拆卸濾鏡，以確保更換濾鏡的過程不致改變原先的拍攝位置。

本發明又一目的在提供一種可供調節發光單元之發光方向的濾鏡光源模組，讓補光可以正確聚焦在短距離拍照的被照物上。

本發明提出一種光學影像擷取裝置用濾鏡光源模組，前述光學影像擷取裝置具有一個入光口，該濾鏡光源模組是供裝設於對應該光學影像擷取裝置入光口處，並包括：一個供組裝至該光學影像擷取裝置的中空套筒，該中空套筒形成有一個前端部及一個相反於該前端部、並對應前述入光口的後端部，一個連接該前端部和後端部的內表面，及一個相反於該內表面的外表面；一組發光單元，包括複數設置於該內表面、並使其發光至少部分由該前端部射出的發光元件；及一個設置於該中空套筒、位在前述入光口和上述發光元件間的濾鏡。

將上述濾鏡光源模組裝設於光學影像擷取裝置後，一方面可將補光與影像拍攝一體化，方便近距離影像擷取，並且可以進一步調節補光角度，讓被照物受到正確補光，達到最佳的拍攝效果，尤其可藉由無螺牙組接單元，讓拆裝濾鏡更方便，讓不同光源拍攝時，其他相關條件可以盡量減少變動，藉此大幅度地提升使用上的便利性，而達成所有上述目的。

有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。

圖1及圖2分別為本發明濾鏡光源模組第一較佳實施例，應用在光學影像擷取裝置上的立體圖以及剖面示意圖。在此例釋為單眼相機的光學影像擷取裝置主要包括鏡頭2及機身3。為便於說明起見，在此定義鏡頭2前方為入光口21，所有影像光束都是由入光口21進入；本案的濾鏡光源模組1也因此對應裝設於入光口21處。本案的濾鏡光源模組1並包括中空套筒11、發光單元12以及濾鏡13。

中空套筒11為一圓形管體，實際實施時則不以此為限；上述中空套筒11形成有前端部111、相反於前端部111並對應前述入光口21的後端部112、連接前端部111和後端部112的內表面113、以及相對於內表面113的外表面114，為便於說明，此處所謂內表面113，並非只是沿著中空套筒11前後方向延伸的內側表面，而是廣義定義由前端部111以後，直到後端部112均屬之。在本例中，上述的中空套筒11的後端部112處的外壁面上更形成有一外螺紋部10，使濾鏡光源模組1能與一般相機鏡頭2入光口處的標準內螺紋部20對應螺合，而得以相容地組裝在一般光學影像擷取裝置上。

發光單元12則包括複數個發光元件121以及一驅動電路122，且在本例中，驅動電路122在彎折部分更包括一組軟性電路板；如上所述，本例中的內表面113在接近前端部111處，形成有梯級形狀的傾斜段1130，而例釋為LED的發光元件121即裝設於此傾斜段1130處，使其受到驅動電路122致能後，發光的照射方向與中空套筒11的走向傾斜，並且主要由前端部111射出，從而聚焦在一個固定的短距離，例如鏡頭前方八公分處，並且，由於聚焦的光斑有一定的焦深，使得例如鏡頭前五公分至十二公分之間，都形成有補光區域，而可以獲得補光照明。

由於本例中的發光元件121是以例如八顆發光二極體為例，且選擇設計為四顆白光LED與四顆紫外光LED彼此交錯設置，使得拍照者可以順利由紫外光切換至白光，直接改變照明波長，作為比對拍照之用。尤其採用LED作為發光單元，由於用電較省，可以長時間照亮待拍照區域，不必侷限於一般閃光燈的使用方式。當然，熟悉本技術領域者能輕易理解，本例的為發光二極體亦可選用發光物質為有機化合物的有機發光二極體(Organic Light-Emitting Diode，簡稱OLED)、甚至雷射二極體等，均無礙於本案之實施。上述發光二極體亦可隨市場需求而選擇安裝不同中心波長的元件，針對具有紅外光標記或紫光外標記的物品，選擇安裝發出紅外光或紫外光，以配合照明不同物質。

再者，根據本發明之實施例中，中空套筒11具有一個貫穿中空套筒11之對稱軸115，且上述內表面113包括一段與對稱軸115夾一角度的傾斜段1130，而上述所提及之發光二極體便是分別設置於傾斜段1130，因此每個發光元件121的出光面都略呈傾斜地朝向傾斜段1130；繼而，濾鏡光源模組1更包括一組調節該傾斜段1130角度的角度調節單元15，在本發明中以一樞軸表示，所以可進一步藉由樞轉角度的精密調節而準確地改變各發光元件121的照射角度。

也就是說，發光元件121所發出的光線，可產生相對於中空套筒11之對稱軸115的一低角度光源或一同軸光源。此時的低角度光源幾乎平行於物體表面，僅利用其主要發光角度以外的發散光束作為補光，藉以避免由被照物表面直接反射的強光，而能經由物體表面漫反射而來的光學影像，凸顯被照物表面的細微特徵，如灰塵、凸凹、劃痕或其它缺陷等，或突顯物體表面的輕微高度變化，如蝕刻、焊縫或壓花等；因此，低角度光源適合用來提供光學影像擷取裝置於物體邊緣檢測時及表面光滑物體之刮痕檢測時的檢測光源，而可以清楚看到表面和邊緣的瑕疵。

另一方面，同軸光源是直接地朝向被攝物出射光線，以有效地照亮其被攝物，此同軸光源的特性使得光源可以佈滿整個視野。總而言之，當有特定需求時，藉由角度調節單元15的調整，可獲得不同的特殊效果或特定角度陰影的資訊。當然，如熟悉本技術領域者所能輕易理解，發光元件121仍可有不同的配置方式。

濾鏡13則設置於鏡頭2的入光口21和濾鏡光源模組1的發光單元12之間。接下來，將更進一步地詳述濾鏡13的功用，使我們更容易了解本發明的次一技術特徵。一般而言，濾鏡13的主要功用為容許或禁止特定波長的光線通過；換言之，有某些特定波長的光將被過濾而阻隔在外。在本實施例中，濾鏡13亦使得部分的光線被吸收而無法通過；因此，上述濾鏡13與發光單元12發出的光線互相配合，舉例來說，發光單元12發出的光線是用來激發被觀察物體發出螢光或是磷光，而濾鏡13可吸收發光二極體所產生、且被直接反射返回鏡頭的強光(例如為紫外光)，以避免此反射的強光蓋過所欲觀測之螢光或是磷光，而能供螢光或是磷光之特定波長的光線進入鏡頭2之入光口21，藉以達到便於使用者觀察的效果。

濾鏡光源模組1更包括一組將濾鏡13與中空套筒11接合及分離的無螺牙組接單元14，如前所述，受限於本案所應用的短距離拍照，被拍攝物件通常極貼近於鏡頭，若是選用習知的螺牙組接方式，要由數公分的物體與鏡頭間距中伸入手指而拆卸或裝設濾鏡相當困難，尤其拆裝過程中將不可避免地導致拍攝位置的改變。因此在本例中，是由設置於濾鏡13的第一磁性部件141、及中空套筒11上的第二磁性部件142作為無螺牙組接單元14，且彼此磁性相吸，譬如，前者可以N極朝後，後者則為S極朝前，反之亦然。由此，拍照者可以輕易單手將濾鏡13送入中空套筒11前，讓其順利磁吸定位，或反向由中空套筒11前將濾鏡13剝下，減少移動相機的風險。

圖3為本發明濾鏡光源模組第二較佳實施例，應用在光學影像擷取裝置上的剖面示意圖。此圖顯示另一種可選用的無螺牙組接單元14’，其包括有一棘爪件143’以及一按壓開關144’，上述棘爪件143’是裝設於中空套筒11’之內表面113’，而上述按壓開關144’則是裝設於中空套筒11’之外表面114’。當需要安裝濾鏡13’時，操作者可以將濾鏡13’送入棘爪件143’的抓扣位置，使其輕鬆卡扣固定濾鏡13’在預定之位置；當需要取下濾鏡13’時，藉由按壓和棘爪件143’內外相接和之按壓開關144’，即可開啟棘爪件143’，而輕易地取下濾鏡13’。

圖4為本發明第三較佳實施例，此圖之實施例與上述圖1之實施例相似，因此相同元件不再重複說明及標示。此圖為本發明另一實施例光學影像擷取裝置的立體圖，不同之處在於，其濾鏡光源模組1”更包括一轉接座4”，此轉接座4”係承接於光學影像擷取裝置之機身3”與濾鏡光源模組1”之間，而轉接座4”與濾鏡光源模組1”以及機身3”的承接方式可以改採用例如磁吸(圖未示)的方式結合，在此不再贅述。且如本實施例所示，轉接座4”可具有一個使鏡頭2”貫穿於其內的穿孔，轉接座4”在穿孔處的內壁面亦形成一螺紋部40”，供轉接座4”和中空套筒11”的外螺紋部10”以及鏡頭2”處的內螺紋部20”互相螺合。

值得一提的是，上述轉接座4”中設置有一例釋為鹼性電池的電源單元17”，此電源單元17”係裝設於轉接座4”之內並電性連接於發光單元12”，用以提供上述發光單元12”發光時所需的電力，以長時間持續照射待拍攝區域，供持續觀察再判定擷取，讓所有短距離影像擷取更符合需求。

圖5為本發明第四較佳實施例，其中，例釋為電池盒的電源單元17’’’承接於上述光學影像擷取裝置之機身3’’’上方，承接相機的觸發訊號而經傳輸線171’’’致能發光元件發光。且在該中空套筒11’’’前方，更設置有複數分別對應LED元件，用以同步樞轉的反射鏡18’’’，藉由操作者撥動反射鏡18’’’的角度，決定發光單元12’’’的聚焦位置。

圖6是本發明第五較佳實施例，此圖之實施例與上述圖1之實施例相似，因此相同元件不再重複說明及標示。本發明之濾鏡光源模組1””更包括至少兩種所發光束中心波長及發光角度均彼此相異的發光二極體。本例中，是將白光LED設置於直照前方，而將紫外光LED設置於朝向低角度發光，在中空套筒11””外表面114””上，更設置有控制各發光二極體的開關單元120””，因此使用者可依被攝物體的特性而視情況分別點亮或同時點亮不同的發光二極體以產生低角度光源或同軸光源；同時地，開關單元120””亦具有可選擇個別發光二極體發光的功能，可僅由單一LED發光照射，因此使用者可依照拍攝的需求，在照相時留下特定方向的陰影，藉此清楚辨別被攝物體的立體高度，更增加使用者拍照時的選擇彈性。

另一方面，藉由同軸光和低角度光的搭配使用，可以因應不同被攝物體的表面，藉由來自不同角度與象限的光源組合，可明顯表現被攝物體的立體感。使用者可在拍攝時，不斷調整光源角度和亮度，達到最佳的拍攝效果。

綜上所述，本發明之濾鏡光源模組係於該中空套筒上同時設置發光單元及濾鏡，且上述濾鏡位於發光單元及入光口之間，提供快速裝卸的便利，而達成所有上述目的。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

1、1”、1””．．．濾鏡光源模組

10、10”．．．外螺紋部

11、11’、11’’’、11””．．．中空套筒

111．．．前端部

112．．．後端部

113、113’．．．內表面

1130．．．傾斜段

114、114’、114””．．．外表面

115．．．對稱軸

12、12”、12’’’．．．發光單元

120””．．．開關單元

121、121’’’．．．發光元件

122．．．驅動電路

13、13’．．．濾鏡

14、14’．．．無螺牙組接單元

141．．．第一磁性部件

142．．．第二磁性部件

143’．．．棘爪件

144’．．．按壓開關

15．．．角度調節單元

17”、17’’’．．．電源單元

171’’’．．．傳輸線

18’’’．．．反射鏡

2、2”．．．鏡頭

20、20”．．．內螺紋部

21．．．入光口

3、3”、3’’’．．．機身

4”．．．轉接座

40”．．．螺紋部

圖1是本案之濾鏡光源模組第一較佳實施例應用於光學影像擷取裝置的立體圖。

圖2是圖1實施例的剖面示意圖。

圖3是本案第二較佳實施例的剖面示意圖，說明無螺牙組接單元結構。

圖4是本案第三較佳實施例的立體圖，說明包括轉接座之濾鏡光源模組。

圖5是本案第四較佳實施例的立體圖，說明電池盒及反射鏡的設置。

圖6是本案第五較佳實施例的立體圖，說明發光單元中的不同發光元件。

1．．．濾鏡光源模組

2．．．鏡頭

20．．．內螺紋部

21．．．入光口

3．．．機身

10．．．外螺紋部

11．．．中空套筒

111．．．前端部

112．．．後端部

115．．．對稱軸

12．．．發光單元

121．．．發光元件

122．．．驅動電路

13．．．濾鏡

Claims (10)

1. 一種光學影像擷取裝置用濾鏡光源模組，前述光學影像擷取裝置具有一個入光口，該濾鏡光源模組是供裝設於對應該光學影像擷取裝置入光口處，並包括：一個供組裝至該光學影像擷取裝置的中空套筒，該中空套筒形成有一個前端部及一個相反於該前端部、並對應前述入光口的後端部，一個連接該前端部和後端部的內表面，及一個相反於該內表面的外表面；一組發光單元，包括複數設置於該內表面、並使其發光至少部分由該前端部射出的發光元件；及一個設置於該中空套筒、位在前述入光口和上述發光元件間的濾鏡。
2. 如申請專利範圍第1項的濾鏡光源模組，更包括一組將該濾鏡與該中空套筒結合及去結合的無螺牙組接單元。
3. 如申請專利範圍第2項的濾鏡光源模組，其中該無螺牙組接單元包括分別設置於該濾鏡及該中空套筒、且彼此磁性相吸的第一及第二磁性部件。
4. 如申請專利範圍第2項的濾鏡光源模組，其中該無螺牙組接單元包括設置於該中空套筒內表面、供卡制上述濾鏡的棘爪件，及解制前述棘爪件且端部暴露於該中空套筒外表面的按壓開關。
5. 如申請專利範圍第1、2、3或4項的濾鏡光源模組其中該發光單元更包括一驅動電路，上述發光元件分別為發光二極體，且該驅動電路更包括一片供前述發光二極體設置的軟性電路板。
6. 如申請專利範圍第5項的濾鏡光源模組，其中上述中空套筒具有一個貫穿該中空套筒之對稱軸，且上述內表面包括一段與該對稱軸夾一角度的傾斜段，上述發光二極體分別設置於該傾斜段，以及該濾鏡光源模組更包括一組調節該傾斜段角度的角度調節單元。
7. 如申請專利範圍第1、2、3或4項的濾鏡光源模組，更包括一銜接中空套筒至該光學影像擷取裝置的轉接座。
8. 如申請專利範圍第1、2、3或4項的濾鏡光源模組，更包括一組電性連接並致能該發光單元的電源單元。
9. 如申請專利範圍第5項所述之濾鏡光源模組，其中上述發光元件是至少兩種所發光束中心波長彼此相異的發光二極體。
10. 一種光學影像擷取裝置，包括：一個機身；一組設置於該機身的鏡頭，該鏡頭具有一個入光口；及一組濾鏡光源模組，該濾鏡光源模組是供裝設於對應該入光口處，並包括：一個供組裝至該光學影像擷取裝置的中空套筒，該中空套筒形成有一個前端部及一個相反於該前端部、並對應前述入光口的後端部，一個連接該前端部和後端部的內表面，及一個相反於該內表面的外表面；一組發光單元，包括複數設置於該內表面、並使其發光至少部分由該前端部射出的發光元件；及一個設置於該中空套筒、位在前述入光口和上述發光元件間的濾鏡。