TWI381190B - Microscope device - Google Patents

Description

顯微鏡頭裝置

本發明是有關於一種鏡頭裝置，特別是指一種顯微鏡頭裝置。

由於科技的發達及進步，許多仿製出來的產品、貨幣，都能製造得十分精良，且與真品越來越不易辨識，甚至於近年來市面上所流通的貨物、商品、貨幣，更因為仿製技術的進步，而要以肉眼觀測之目視手段來進行真偽辨識已非常困難，為此，在經商買賣時，即容易因產品、貨幣難以用肉眼辨識，而造成財物損失之缺憾，甚至因為微小特徵圖形的肉眼辨識之誤判，而產生不必要之糾紛。

有鑑於此，市面上即有為數不少的顯微裝置供消費者進行更精細的鑑別，參閱圖1、2，為美國專利US7,102,817B1所揭露之顯微鏡頭裝置，該顯微鏡頭裝置具有一管狀殼座10、一顯微鏡單元11，及一罩體單元12，該顯微鏡單元11具有一可旋轉地穿伸於該管狀殼座10內的外筒111、一藉由相嚙合之螺紋穿設於該外筒111內且可在該外筒111內上下移動的內筒112，及一設置於該內筒112上並用於觀測一待測物100的鏡頭113，該罩體單元12是設置於該管狀殼座10上，並具有一用於擷取該鏡頭113所觀測到之待測物100影像之影像感測器121，以及二相間隔地穿伸過該內筒112之導引棒122。當需要調整該鏡頭113與待測物100之間的焦距時，即可藉由旋轉該外筒111，並配合該等導引 棒122及兩者間相嚙合之螺紋驅動該內筒112在該外筒111內上下移動，進而達到調整該鏡頭113與待測物100之間的焦距。

該影像感測器121是與一外界之影像裝置(如一電腦，圖未示)電連接，以供使用者觀測由該影像感測器121所擷取之該待測物100之放大影像，但是要注意的是，由於上述之顯微鏡頭裝置自身並未具有任何光源以在對該待測物100進行觀測時進行照明，因此，在高放大倍數時的影像清晰度即不佳，其能夠達到的顯微倍數也因此受到限制。

因此，參閱圖3、4，本案發明人即開發出一種手持式顯微辨識器2，其所使用之顯微鏡頭裝置21自身即具有發光元件211，進而在觀測該待測物100時對其進行照明，但是，由於每一種放大倍率皆需要配合相對應之照明亮度才能達到最佳的影像清晰度，而上述之手持式顯微辨識器2之顯微鏡頭裝置21雖具有自身之發光元件211，但僅能提供單一亮度的照明，並無法配合不同放大倍率而調整至適當的照明亮度，在影像清晰度及可清楚觀測到之放大倍率範圍方面仍具有可以改善的空間。

因此，本發明之目的，即在提供一種可調整並偵測放大倍率且具有自身照明光源，可依據放大倍率而調整光源照明亮度的顯微鏡頭裝置。

於是，本發明之顯微鏡頭裝置，用於對一待測物進行顯微放大觀測，該顯微鏡頭裝置包含：一控制單元、一觀 測單元、一光源單元，及一套筒單元。

該控制單元具有一主電路板，及複數相間隔設置於該主電路板上的感測開關。

該觀測單元是電連接於該主電路板並用以將觀測到之該待測物的影像放大。

該光源單元是與該主電路板形成電連接的照明光源。

該套筒單元具有一固設於該主電路板上的導引筒、一可旋轉地套設於該導引筒上之外套筒，及一可活動地穿設於該導引筒內並供該觀測單元設置的鏡頭套筒，該外套筒具有一第一本體，一形成於該第一本體內周面上之導引部，及複數相間隔地形成於該第一本體外周面上的遮蔽部，且該等遮蔽部是對該主電路板上之該等感測開關形成遮蔽，該導引筒上形成有複數開槽，該鏡頭套筒具有一第二本體，以及複數自該第二本體向外延伸，並分別穿伸過相對應之該等開槽並伸入該第一本體之導引部上的凸伸部。

當該外套筒之第一本體在旋轉時，即會藉由其導引部與該鏡頭套筒上之凸伸部之間的配合，以驅動該鏡頭套筒之第二本體搭載該觀測單元在該導引筒內移動以調整該觀測單元與該待測物之間的距離，並是帶動該等遮蔽部對該控制單元之相對應的感測開關形成遮蔽，再透過該主電路板所送出的訊號傳送到該光源單元以進行放大倍率的判斷與亮度大小的調整。

本發明之功效在於，利用該外套筒之第一本體旋轉時，相對應地帶動該鏡頭套筒在該導引筒內移動，進而調整 設置於該鏡頭套筒上之觀測單元與待測物之間的距離，藉此形成放大倍率的調整，此外，該外套筒之第一本體在旋轉同時會帶動該等遮蔽部對位於該主電路板上之相對應的感測開關形成遮蔽，使該感測開關可依據該外套筒之旋轉量使該光源單元進行相對應之照明光源亮度的調整，進而達到該光源單元可配合放大倍數進行照明亮度調整的功效，以增進各種放大倍率下的影像清晰度，有效地增廣其有效之放大倍率範圍。

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一個較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。

如圖5、6所示，本發明顯微鏡頭裝置之較佳實施例，用於對一待測物200進行顯微放大觀測，該顯微鏡頭裝置包含一控制單元3、一觀測單元4、一光源單元5、一套筒單元6，及一透光罩8。

該控制單元3具有一主電路板31，及複數相間隔設置於該主電路板31上的感測開關32，該主電路板31是用於整合該觀測單元4與該光源單元5之間之電路連結通訊，以及與外界裝置(如一電腦、觀測螢幕，或是資料儲存設備)的資料傳輸，在本實施例中，是採用三個感測開關32相間隔設置於該主電路板31上的配置態樣，而該等感測開關32為其感應端受到該套筒單元6遮蔽時，即會產生一訊號的電子元件，在本實施例中是採用光遮斷器，且該主電路板 31則是利用該等感測開關32所產生之訊號作為判斷基準，藉此控制該光源單元5之照明亮度。當然，也可使用與光遮斷器等效之電子元件來作為感測開關32，例如微動開關等等，不應以本實施例所揭露為限。

該觀測單元4具有一鏡頭41，及一影像感測器42，該鏡頭41是固定於該套筒單元6上，而該影像感測器42是設於該主電路板31上並與該主電路板31電連接，該鏡頭41為一光學鏡頭，並可將觀測到之待測物200影像放大，而該影像感測器42為一電子式影像處理元件，是與該鏡頭41相配合地將放大後之影像擷取後並輸出，至於該影像感測器42是如何與該鏡頭41之間相配合地進行影像擷取，以及該感影像感測器42是如何與該主電路板31整合以進行擷取影像之初步處理及與外界螢幕或儲存設備之間的傳輸，對於相關技術領域中具有通常知識者應屬習知且可輕易實施的技術，在此即不加以贅述。

該光源單元5是與該主電路板31形成電連接，在本實施例中，該光源單元5具有一設置於該套筒單元6上並與該主電路板31電連接之光源電路板51，以及四相間隔地設置於該光源電路板51上並分別與其電連接之發光件52，並對該待測物200進行照明，而該等發光件52可採用發光二極體、傳統小型燈泡，或是其他等效之發光元件，且其數量也可為一個或多數個，端視實際實施時的應用考量而定，並不應侷限本實施例之說明。

該套筒單元6具有一固設於該主電路板31上並供該光 源單元5之光源電路板51設置之導引筒61、一可旋轉地套設於該導引筒61上之外套筒62，及一可活動地穿設於該導引筒61內並供該觀測單元4設置的鏡頭套筒63，該外套筒62具有一第一本體621，一形成於該第一本體621內周面上並呈螺旋狀之導引部622，及複數相間隔地形成於該第一本體621外周面上的遮蔽部623，且該等遮蔽部623是對該主電路板31上之該等感測開關32形成遮蔽，該導引筒61上形成有複數開槽611(圖5中因視角關係僅顯示出一個)，該鏡頭套筒63具有一第二本體631，以及複數自該第二本體631向外延伸，並分別穿伸過相對應之該等開槽611並伸入該第一本體621之導引部622上的凸伸部632。

在此要注意的是，該鏡頭套筒63之第二本體631上相間隔地形成有二貫穿之導孔633，該等導孔633之功效在於分別配合供二導電棒7穿伸，進而將該主電路板31及該光源電路板51兩者電連接，以提供利用該主電路板31上的該等發光件52其所需之能源，並藉由該主電路板31輸至該光源電路板51之電壓大小以決定該等發光件52之發光亮度。在本實施例中，是以導電棒7作為該主電路板31及該光源電路板51之間的能源暨控制信號傳輸的媒介，但也可使一般之電線以取代該等導電棒7，端視實際實施時的設計考量而定，在此並不加以設限。

另外，該套筒單元6之外套筒62的第一本體621更具有一自其外周面向外延伸之旋轉部624，且該旋轉部624之末端緣是呈齒狀，以提供使用者在旋轉該外套筒62時一個 更容易施力且摩擦力較佳的接觸面，或是當該外套筒62是需要藉由馬達及齒輪(圖中皆未顯示)等機械化方式帶動時，也可利用該旋轉部624呈齒狀的末端緣，以提供一與該齒輪相互嚙合驅動之接觸面。

該透光罩8是套設於該套筒單元6之外套筒62的第一本體621上，該透光罩8上形成有一貫穿孔81，進而使該觀測單元4之鏡頭41可透過該貫穿孔81對該待測物200進行觀測。該透光罩8之功效在於在觀測時可提供一頂抵於該待測物200的接觸點，以使整體顯微鏡頭裝置在觀測時更為穩固，另外，該透光罩8更具有保護位於其相對內側之該鏡頭41與該光源單元5等物件，以防止其在使用時受到碰撞或刮傷而損壞。

當使用者用手旋轉，或是藉由驅動馬達及齒輪旋轉該外套筒62之第一本體621時，即會藉由位於該第一本體621之內側面之螺旋狀的導引部622與該鏡頭套筒63上之凸伸部632之間的嚙合相互配合，以帶動該鏡頭套筒63之第二本體631搭載該觀測單元4之鏡頭41在該導引筒61內移動，藉此調整該鏡頭41與該待測物200之間的距離，進而調整對該待測物200所形成之放大倍率，且該外套筒62之第一本體621在旋轉時，同時帶動該等遮蔽部623對該控制單元3之相對應的感測開關32形成遮蔽，再透過該主電路板31所送出的電壓訊號傳送到該光源單元5以進行放大倍率的判斷與亮度大小的調整。

由於該等感測開關32之設置及配置位置皆是預先與該 等遮蔽部623之配置位置進行整合，且該等遮蔽部623也可清楚反應出該第一本體621之旋轉量(即代表對該待測物200之放大倍率)，因此，當該第一本體621在旋轉時，該等遮蔽部623即會根據該第一本體621之整體旋轉量而對相對應的特定該等感測開關32形成遮蔽，而該主電路板31則可藉由哪些感測開關32是受到遮蔽之資訊來判斷該外套筒62目前之旋轉量，以傳輸一適當之電壓至該光源電路板51，藉此設計，使該等發光件52可依據目前之放大倍率而產生最適宜之照明亮度，進而使該顯微鏡頭裝置所觀測到之各種放大倍率之影像更清晰(例如，放大倍率越高時，所需之照明亮度也越高)，且由於其所能清楚觀測到之放大倍率更廣泛，因此能夠有效地增進其所能涵蓋之放大倍率範圍，有助於整體顯微放大效能的提昇。

在此要注意的是，由於不同之待測物200可能需要不同的照明亮度，因此，也可藉由相對應的程式設計，使該主電路板31具有強制改變該等發光件52所產生的照明亮度的功能。

參閱圖7，本實施例之顯微鏡頭裝置，可配合設置並整合於如前述本案申請人所開發出之手持式顯微辨識裝置上，以配合該手持式顯微辨識裝置自身之顯示螢幕來進行影像觀測。或是如圖8所示般，利用該主電路板31與一持握件300之間的連結，以提供使用者一可手持之握把，並搭配一與該主電路板31之影像感測器42電連接的資料傳輸線400(如USB傳輸線)，以將該影像感測器42所擷取之影 像傳輸至外界之一影像播放裝置500(如一電腦螢幕)上，以藉由該播放裝置500進行顯微影像之觀測。而該主電路板31則可藉由自該手持式顯微辨識裝置上之電源供應(電池)，或是利用該播放裝置500藉由該資料傳輸線400所傳來之電能以作為其自身之電能來源。

本發明之顯微鏡頭裝置藉由上述結構設計，誠然具有下列優點：1.可輕易調整放大倍率：使用者僅需用手旋轉該外套筒62，並藉由該外套筒62、鏡頭套筒63，及該導引筒61之結構以及三者之間的相互作動，即可調整該鏡頭41與該待測物200之間的距離，進而改變放大倍率，使用上相當方便。

2.偵測放大倍率並調整照明亮度：在該外套筒62旋轉的同時，利用該等遮蔽部623與感測開關32相配合地進行旋轉量的判斷，以使該主電路板31傳輸一適當之電壓至該光源電路板51，令該等發光件52可依據目前所偵測之放大倍率而產生最適宜之照明亮度，進而使該顯微鏡頭裝置所觀測到之各種放大倍率之影像更清晰，有效地增進其所能涵蓋之放大倍率。

歸納上述，本發明之顯微鏡頭裝置，利用該外套筒62之第一本體621旋轉時，帶動該鏡頭套筒63之第二本體631搭載該觀測單元4之鏡頭41在該導引筒61內移動，藉 此調整該鏡頭41與該待測物200之間的距離以達到放大倍率的調整，並同時帶動該等遮蔽部623對位於該主電路板31上之相對應的感測開關32形成遮蔽，使該感測開關32可依據該外套筒62之旋轉量(放大倍率)使該光源單元5進行相對應之照明光源亮度的調整，進而達到該光源單元5可配合放大倍數進行照明亮度調整的功效，以增進各種放大倍率下的影像清晰度，並可有效地增廣其有效之放大倍率範圍，故確實能達到本發明之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

3‧‧‧控制單元

622‧‧‧導引部

31‧‧‧主電路板

623‧‧‧遮蔽部

32‧‧‧感測開關

624‧‧‧旋轉部

4‧‧‧觀測單元

63‧‧‧鏡頭套筒

41‧‧‧鏡頭

631‧‧‧第二本體

42‧‧‧影像感測器

632‧‧‧凸伸部

5‧‧‧光源單元

633‧‧‧導孔

51‧‧‧光源電路板

7‧‧‧導電棒

52‧‧‧發光件

8‧‧‧透光罩

6‧‧‧套筒單元

81‧‧‧貫穿孔

61‧‧‧導引筒

200‧‧‧待測物

611‧‧‧開槽

300‧‧‧持握件

62‧‧‧外套筒

400‧‧‧資料傳輸線

621‧‧‧第一本體

500‧‧‧播放裝置

圖1是一立體圖，說明習知的一顯微鏡頭裝置；圖2是一剖視圖，說明圖一之顯微鏡頭裝置的內部構造；圖3是一立體圖，說明習知之一手持式顯微辨識器；圖4是一立體分解圖，說明習知之一手持式顯微辨識器的另一視角；圖5是一立體分解圖，說明本發明顯微鏡頭裝置之較佳實施例；圖6是一剖視圖，說明該較佳實施例之剖視狀態；圖7是一使用狀態圖，說明該較佳實施例是配合安裝於一手持式顯微辨識器上；及 圖8是一使用狀態圖，說明該較佳實施例是配合安裝於一持握件上，並藉由一資料傳輸線與外界之一播放裝置相連接。

3‧‧‧控制單元

62‧‧‧外套筒

31‧‧‧主電路板

621‧‧‧第一本體

32‧‧‧感測開關

622‧‧‧導引部

4‧‧‧觀測單元

623‧‧‧遮蔽部

41‧‧‧鏡頭

624‧‧‧旋轉部

42‧‧‧影像感測器

63‧‧‧鏡頭套筒

5‧‧‧光源單元

631‧‧‧第二本體

51‧‧‧光源電路板

632‧‧‧凸伸部

52‧‧‧發光件

8‧‧‧透光罩

6‧‧‧套筒單元

81‧‧‧貫穿孔

61‧‧‧導引筒

200‧‧‧待測物

611‧‧‧開槽

Claims (8)

1. 一種顯微鏡頭裝置，用於對一待測物進行顯微放大觀測，該顯微鏡頭裝置包含；一控制單元，具有一主電路板，及複數相間隔設置於該主電路板上的感測開關；一觀測單元，電連接於該主電路板並用以將觀測到之該待測物的影像放大；一光源單元，與該主電路板形成電連接的照明光源；及一套筒單元，具有一固設於該主電路板上的導引筒、一可旋轉地套設於該導引筒上之外套筒，及一可活動地穿設於該導引筒內並供該觀測單元設置的鏡頭套筒，該外套筒具有一第一本體，一形成於該第一本體內周面上之導引部，及複數相間隔地形成於該第一本體外周面上的遮蔽部，且該等遮蔽部是對該主電路板上之該等感測開關形成遮蔽，該導引筒上形成有複數開槽，該鏡頭套筒具有一第二本體，以及複數自該第二本體向外延伸，並分別穿伸過相對應之該等開槽並伸入該第一本體之導引部上的凸伸部；當該外套筒之第一本體在旋轉時，即會藉由其導引部與該鏡頭套筒上之凸伸部之間的配合，以驅動該鏡頭套筒之第二本體搭載該觀測單元在該導引筒內移動，並是帶動該等遮蔽部對該控制單元之相對應的感測開關形成遮蔽，再透過該主電路板所送出的訊號傳送到該光源 單元以進行亮度大小的調整。
2. 依據申請專利範圍第1項所述之顯微鏡頭裝置，其中，該光源單元具有一設置於該套筒單元之導引筒上並與該主電路板電連接之光源電路板，以及至少一設置於該光源電路板上並與其電連接之發光件。
3. 依據申請專利範圍第2項所述之顯微鏡頭裝置，其中，該觀測單元具有一鏡頭，及一影像感測器，該鏡頭是固定於該套筒單元之鏡頭套筒之第二本體上，而該影像感測器是設於該主電路板上並與該主電路板電連接，該鏡頭是將觀測到之該待測物的影像放大，而該影像感測器是與該鏡頭相配合地將放大後之影像擷取後並輸出。
4. 依據申請專利範圍第3項所述之顯微鏡頭裝置，更包含一透光罩，該透光罩是套設於該套筒單元之外套筒的第一本體上，該透光罩上形成有一貫穿孔，進而使該觀測單元之鏡頭可透過該貫穿孔對該待測物進行觀測。
5. 依據申請專利範圍第4項所述之顯微鏡頭裝置，其中，該鏡頭套筒之第二本體上相間隔地形成有二貫穿之導孔。
6. 依據申請專利範圍第5項所述之顯微鏡頭裝置，更包含二導電棒，該等導電棒是分別穿伸過位於該第二本體上的該等導孔而將該主電路板及該光源電路板兩者電連接，以提供該等發光件其所需之能源，並控制其發光亮度。
7. 依據申請專利範圍第6項所述之顯微鏡頭裝置，其中， 該套筒單元之外套筒的第一本體更具有一自其外周面向外延伸之旋轉部，且該旋轉部之末端緣是呈齒狀。
8. 依據申請專利範圍第1或7項所述之顯微鏡頭裝置，更具有一持握件及一資料傳輸線，該持握件是連接於該主電路板上，而該資料傳輸線則是與該主電路板之影像感測器電連接，並將該影像感測器所擷取之影像傳輸至外界之一影像播放裝置。