TWM560036U - 具密閉氣道及絕熱外殼的光源及影像擷取組件 - Google Patents

Abstract

一種具密閉氣道及絕熱外殼的光源，包括：一個導熱內殼，一個絕熱外殼，一組設於絕熱外殼上的鼓風裝置，以及一個供電迴路，其中導熱內殼具有一照射受觀察區的發光元件，及將熱能導至氣道內的導熱鰭片，本案利用抽氣/排氣鼓風裝置鼓動氣道內空氣的流動，以強制氣流的方式和導熱鰭片進行熱交換再送出到絕熱外殼外，藉以提升散熱效率，供該光源維持適當操作溫度，確保發光亮度和中心波長。又將該光源接於一影像擷取裝置，供可用於螢光技術的檢測，且因散熱氣流不致擾動受觀測物，所以檢測結果的更加精準。

Description

具密閉氣道及絕熱外殼的光源及影像擷取組件

一種具密閉氣道及絕熱外殼的光源，以及具該光源的影像擷取組件。

螢光技術除用於工業檢測、偽鈔辨識以及刑事鑑定外，近年來更延伸至生物研究中的遺傳工程及基因轉植等實驗分析與追蹤，使螢光影像鑑別與分析的重要性逐漸提升。

此處所謂螢光，主要是將一個高頻的光照射在具有螢光特性的待觀測物上，例如鈔票的防偽線，或是刑案現場疑似指紋印的位置，藉以激發出一個較低頻的螢光，再加上適當的濾鏡組合，便可清晰的觀看或擷取上述鈔票或指紋印的螢光影像；至於生物科學領域的許多研究是針對基因轉植，為便於觀察，植入的基因常會製造出螢光蛋白，藉由待觀測物的螢光反應有無，確認基因植入的成敗，並且可以對轉植成功的生物進一步深入研究。

螢光技術的應用，以刑事鑑定為例，一般於命案現場採集指紋印過程中，為使指紋印的紋路清晰呈現，會於指紋印周圍包含指紋印撣上顯影的螢光粉末，因人類的指紋上佈滿汗腺，汗腺會分泌出許多物質，包括蛋白質、油脂等，其中上述所撣的螢光粉末附著於分泌出的油脂上， 指紋印隨著螢光粉末附著的高低位置差形成清晰的紋路，並再藉由一高頻的入射光照射，使螢光粉末吸收高頻光後釋放出波長較長的受激發光，供相機拍照取證。不幸地，入射的高頻光中，相當大的比例並沒有被螢光粉末吸收，而是照射在待測物表面而直接反射或漫反射，使得這部分的直接反射光的能量動輒高於受激發光百倍甚至千倍，即使是漫反射光，強度往往還高於要記錄的受激發光十倍以上。

因此，在打光照射的結構中，往往必須設法去除直接反射光和漫反射光，例如採用低角度設置入射光源，讓直接反射光無法射入相機鏡頭，並且讓遮罩內側霧化，既可減少直接反射光和漫反射光在遮罩內反覆反射，也可盡量隔絕外部雜光。然而，此種減少反射、增加吸收率的結構也會將吸收的光轉換為熱能，將熱能儲存在遮罩中製造問題。並且在依照波長而處理光訊號的過濾等過程中，受激發光的強度也會多少受到濾光片(filter)影響而減弱，一旦要提升入射光的強度，熱能的產生也隨之增加，長時間的高溫操作環境容易造成光源和遮罩等結構的老化和劣化，尤其當操作過程中溫度逐步上升，造成光源發光的中心波長漂移、以及發光強度逐步降低，將進一步導致後續採證的結果不精確等問題，無論是對於刑事鑑定或工業鑑定，都會導致鑑定結果的可信度遭質疑。另方面，以採取指紋為例，在撣完螢光粉末後，直到拍攝前，因缺乏遮罩遮蔽指紋印，即使是人員近距離觀察時，呼吸的微風都可能對所撣的指紋粉造成干擾。

另方面，近年來生物研究領域有一種被大量採用的斑馬魚(Danio rerio)，因為繁殖量大且繁殖週期短、能產生大量後代，並為脊索動物門(Chordata)而具有近似人類的基因和系統特性，且胚胎透明易於觀察，因此 被推廣至疾病研究、藥物篩選、毒物測試等相關研究。尤其當轉殖螢光基因後，更可用激發光直接觀察蛋白質存在與否，確認基因轉殖是否成功。若實驗動物是此類體積僅如芝麻大小的斑馬魚胚胎或幼魚，需藉助螢光顯微鏡觀察紀錄。目前常用的螢光顯微鏡，雖然螢光顯微鏡具有使用上的便利性，可以有效協助例如研究人員觀察具有螢光反應的待測物，然而，因現有的螢光顯微鏡主要是以同軸光源照射，直接反射光也會循著同一路徑反射進入物鏡，並且嚴重干擾觀察。因此，螢光顯微鏡往往被設計成光源亮度大幅提高，並且在光學途徑中採用大量濾鏡的結構，藉以解決直接反射光強度遠高於螢光訊號的問題。但此種設計也導致部分微小如斑馬魚的待測物在長時間觀察過程中，因受熱過度而造成蛋白質變性。

再另一方面，除動物體的基因轉殖研究外，植物的基因轉殖以及病理學檢測與分析，同樣可經由螢光檢測技術作分析，葉綠體中的色素分子吸收入射光後進行能階躍遷，並在返回低能階狀態時發出螢光，由於植物中的螢光強度較弱而不易觀測，需調整光圈和快門進行長時間曝光，而在這段曝光期間內，該植物必須固定於同一位置，否則稍有被風吹動或外力晃動，拍攝的結果與實際的狀況將造成分析誤差甚至無法分析。

除上述螢光應用外，如美容醫學所用的植髮、除斑，都需要詳細觀察記錄事先的情況、和診療後的效果，此部分也因為受治療者的安全和舒適，不能讓近接的光源太過熾熱。綜上所述，無論是螢光檢測或非螢光檢測，如何讓光源保持在較低溫的操作環境，提供適當的觀察記錄視窗，且不能粗略地散熱而擾亂或傷害被觀測或記錄標的，就成為本領域中必須持續發展研究的題目。故本新型揭露一種具密閉氣道及絕熱外殼的光 源，以及搭配使用上述光源的影像擷取組件，解決上述問題。

本新型的主要目的，在提供一種具密閉氣道及絕熱外殼的光源，藉由內建有導熱鰭片的氣道而增加散熱面積，並以強制氣流進行熱交換而提升散熱效率。

本新型的另一目的，在提供一種具密閉氣道及絕熱外殼的光源，藉由絕熱外殼的低導熱率，保障操作使用人員的安全和舒適；並且由光源上的透孔和通孔，讓觀察記錄更為方便。

本新型的再一目的，在提供一種具密閉氣道及絕熱外殼的光源，藉由具高導熱率的導熱內殼將熱導離受觀察區及發光元件，提升發光效率且減少高功率發光元件對受觀察物造成的破壞。

本新型的又一目的在提供一種影像擷取組件，利用近接光源的高散熱效率，提供高發光效率的操作環境，並且讓擷取影像而進行觀察記錄更為便捷。

本案揭露一種具密閉氣道及絕熱外殼的光源，係供照射一個受觀察區，該具密閉氣道及絕熱外殼的光源包括：一鄰近上述受觀察區的導熱內殼，該導熱內殼包括面向前述受觀察區的一基礎層，以及複數延伸自該基礎層並朝向遠離上述受觀察區延伸的導熱鰭片，該基礎層相反於前述導熱鰭片側面設置有至少一組發光元件，以及前述基礎層形成有一供觀察/記錄上述受觀察區的透孔；一覆蓋上述導熱內殼的絕熱外殼，並與上述導熱內殼共同界定出一具有至少兩個氣孔的氣道，前述氣道除前述氣孔以外的部分為氣密，該絕熱外殼具有低於上述導熱內殼的導熱率，以及上述 絕熱外殼形成一對應上述導熱內殼的上述透孔的通孔；至少一個對應上述氣孔、並組設於上述絕熱外殼和/或上述導熱內殼的鼓風裝置，供驅動空氣進/出上述氣道且流經上述導熱鰭片；及至少一個供驅動上述發光元件與上述鼓風裝置的供電迴路。

又將上述具密閉氣道及絕熱外殼的光源對應設置於一影像擷取裝置即成為本案的具光源的影像擷取組件，包括；一影像擷取裝置，該影像擷取裝置具有一本體，及一設置於前述本體的鏡頭，且該鏡頭遠離上述本體處形成有一收光口；一種具密閉氣道及絕熱外殼的光源，包括：一鄰近上述受觀察區的導熱內殼，該導熱內殼包括面向前述受觀察區的一基礎層，以及複數延伸自該基礎層並朝向遠離上述受觀察區延伸的導熱鰭片，該基礎層相反於前述導熱鰭片側面設置有至少一組發光元件，以及前述基礎層形成有一供上述鏡頭收光的透孔；一覆蓋上述導熱內殼的絕熱外殼，並與上述導熱內殼共同界定出一具有至少兩個氣孔的氣道，前述氣道除前述氣孔以外的部分為氣密，該絕熱外殼具有低於上述導熱內殼的導熱率，及上述絕熱外殼形成一對應上述導熱內殼的上述透孔的通孔；至少一個對應上述氣孔、並組設於上述絕熱外殼和/或上述導熱內殼的鼓風裝置，供驅動空氣進/出上述氣道且流經上述導熱鰭片；及至少一個供驅動上述發光元件與上述鼓風裝置的供電迴路。

由於本新型的具密閉氣道及絕熱外殼的光源具有高效能的散熱機制，將發光元件產生的熱能及時導傳至氣道內，一方面保存檢體的完整性，並於導熱內殼外側設置有一絕熱外殼，防止操作過程中人員不慎觸摸燙傷，且利用絕熱外殼與導熱內殼形成的密閉氣道，並藉由鼓風裝置 強制對流，加速帶走導熱鰭片上的熱能，以利提供較佳的操作環境，提升發光亮度。

1、1’‧‧‧具密閉氣道及絕熱外殼的光源

11‧‧‧絕熱外殼

112‧‧‧濾鏡

113‧‧‧通孔

115‧‧‧氣孔

117‧‧‧氣道

119‧‧‧密封件

13、13’‧‧‧供電迴路

15‧‧‧導熱內殼

151‧‧‧基礎層

153‧‧‧發光元件

155‧‧‧光吸收層

157‧‧‧透孔

159‧‧‧導熱鰭片

17‧‧‧鼓風裝置

171‧‧‧進氣風扇

173‧‧‧出氣風扇

19‧‧‧轉接頭

191‧‧‧磁化區域

3、3’‧‧‧影像擷取裝置

31‧‧‧鏡頭

33‧‧‧收光口

35‧‧‧本體

9、9’‧‧‧檢體

圖1為本新型第一較佳實施例的剖面側視圖，用於說明具密閉氣道及絕熱外殼的光源固定於相機後的相對作用關係。

圖2為本新型第一較佳實施例的剖面俯視圖，用以輔助說明氣道內空氣的流動方向。

圖3為本新型第二較佳實施例的部分透視圖，用於說明具密閉氣道及絕熱外殼的光源固定於顯微鏡後的相對作用關係。

有關本新型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，將可清楚呈現；此外，在各實施例中，相同之元件將以相似之標號表示。

經由將本新型第一較佳實施例具密閉氣道及絕熱外殼的光源，搭配於一例釋為相機的影像擷取裝置即成為本新型的第一較佳實施例的影像擷取組件，並以拍攝例如採用撣粉後的指紋印螢光影像為例。

如圖1所示，具密閉氣道及絕熱外殼的光源1包括有絕熱外殼11、供電迴路13、導熱內殼15、及鼓風裝置17，在本例中，更包括有轉接頭19，並且藉由轉接頭19結合至影像擷取裝置3上，其中，轉接頭19係以螺絲鎖固於絕熱外殼11上，而轉接頭19的另一端則是形成有複數個小的磁化區域191，藉以磁吸至相機鏡頭31上的鐵磁性金屬環。當然，熟悉本技術領域人士可以輕易推知，此處所列的螺鎖或磁吸，均可改用例如螺旋結合或 其他類似方式進行，而無礙於本案實施。

為便於說明，導熱內殼15在此被區分為內側面和外側面，內側面設置有例如複數組中心波長彼此相異的發光二極管作為發光元件153，在導熱內殼15的外側結合有絕熱外殼11，兩者共同組合出一個氣道117，氣道117除本例中所述的兩個氣孔115外，其餘部分都是呈氣密狀態。

於本例中，轉接頭19中設置有一組供電迴路13，當然，依照不同需求，供電迴路也可以設置於絕熱外殼等結構上，且本例中供電迴路13更直接包括有例如型號為18650的鋰離子充電電池，以提供電力驅動設置於絕熱外殼11氣孔115處的鼓風裝置17、以及導熱內殼15上的發光元件153，使得發光元件153可以照射至相機的鏡頭31所要照射的區域，在此稱為受觀察區。為便於說明起見，導熱內殼15被大致區分為設置發光二極管的基礎層151、以及延伸自基礎層151的導熱鰭片159，基礎層151面向受觀察區的一側除安裝有上述發光二極管外，還額外塗佈有一層光吸收層155。導熱內殼15和絕熱外殼11在對應相機鏡頭處，分別形成有一個透孔157和通孔113，讓受觀察區的光學影像可以被相機的鏡頭31由收光口33與本體35拍照記錄。

由於螢光影像資料強度非常微弱，所以是將光源1直接完整遮蔽於指紋印上，藉以遮蔽外部雜光進入干擾，且藉由本新型的前述光吸收層155，大量吸收由檢體9表面或發光二極管照射至桌面、牆面等反射的直接反射光和漫反射光，避免該等反射光持續在導熱內殼15之中來回反射，影響螢光影像記錄。為更進一步減弱漫射光或直反射光的強度，本例中在透孔及通孔上，更放置有一片針對原先發光二極管所發光的中心波長 的濾鏡112，藉該濾鏡112，讓螢光進入收光口的減弱比例遠小於前述中心波長，當然，考慮其他需求時，此濾鏡亦可採用偏光鏡等。

這些光能被光吸收層155所吸收後，大部分都會轉為熱能，再加上高功率發光二極管本身所製造的熱能，將使導熱內殼15的溫度大幅上升，由於本例中的基礎層151和導熱鰭片159都是例釋為鋁材質且一體成型，導熱率約為237Wm^-1K^-1，基礎層151可以順利將熱能傳導至多片彼此例釋為平行的導熱鰭片159上。

如前所述，絕熱外殼11包覆導熱內殼15形成有一個氣密的氣道117，因此氣道117內的空氣將可與導熱鰭片159進行熱交換。再進一步，因為例釋為塑膠材質的絕熱外殼11的導熱率遠低於導熱內殼15，導熱率通常低於1Wm^-1K^-1，不僅可以保護操作人員不會受到高溫燙傷，也相對阻斷熱能由絕熱外殼11處大量逸散。因此請一併參考圖2所示，藉由分別組設於兩個氣孔115上的鼓風裝置17，在本例中是以兩組鼓風裝置為例，且分別是一部進氣風扇171與一部出氣風扇173，經供電迴路13提供電力後，強制氣道117內的空氣如圖2中箭頭所指方向進行強制流動，一方面增大流經導熱鰭片159處的空氣流量，另方面讓攜帶熱能離開的熱空氣被有效排除至氣道117外。

尤其，若操作者是針對指紋、血跡等位在一個平坦表面的跡證，本例中的轉接頭19亦可提供一個固定的間隔距離，讓跡證恰好位於相機的焦距位置，一旦瞄準例釋為指紋印的檢體9，即可迅速拍照供清晰成像，隨即針對下一個跡證拍照。加以，為能作為法庭證據，一般在拍攝螢光影像後，還需要在相同位置拍攝白光影像，由於本例中的發光二極管可 以同時有例如可發紫外光的晶粒，也有負責發出白光的晶粒，可以隨時切換操作，並且由上述結構而固定拍照距離，使得此類蒐證更為方便。因此藉由本新型所揭露的光源，不僅可以有效降低外部雜光以及直接或漫反射光的干擾，提升螢光影像的清晰度和解析度，也可以避免亮度提升後的高溫干擾，一舉解決上述問題。

雖然在本例中，是將絕熱外殼11和導熱內殼15接觸部分用例釋為密封膠條的密封件119密封，嚴密阻斷漏氣的情況，更避免氣道內空氣洩漏進入受觀察區內擾動檢體9。但是，依照不同需求，此處的密封件未必侷限於本實施例，也可以採取例如卡榫或卡制緣等較不嚴密的結構進行卡合，只要能有效降低氣道內的氣體大量洩漏而影響檢體即可。

前述具密閉氣道及絕熱外殼的光源除可用於刑事鑑定外，亦可用於對於遺傳工程或基因轉植等實驗的監測和驗證，如圖3本新型的第二較佳實施例所示，則是以具密閉氣道及絕熱外殼的光源1’，搭配一具例釋為顯微鏡的影像擷取裝置3’使用，與前一實施例相同處在此不再贅述，其特徵差異在於本例中的供電迴路13’是外接至顯微鏡的供電座，由顯微鏡提供電力驅動該具密閉氣道及絕熱外殼的光源1’。此外，由於本實施例中的檢體9’是以螢光斑馬魚為例，為避免光照太強而傷害該活體，因此發光二極管的發光量不得過高，也因此，本例中的鼓風裝置17僅有單一組，且不需設置高氣密度的密封膠條。

除上述將光源搭配影像擷取裝置如相機或顯微鏡等使用外，具密閉氣道及絕熱外殼的光源也可單獨使用，例如前述美容領域的觀察記錄工具，均無須擔心光源會在長時間使用後，產生色溫變化或亮度減 弱的問題；或以具密閉氣道及絕熱外殼的光源作為眼底鏡的照明工具，讓醫生可以順利照亮所需要的待觀測區，並以肉眼進行簡易的觀測。惟以上所述者，僅為本新型之較佳實施例而已，不能以此限定本新型實施之範圍，凡是依本新型申請專利範圍及新型說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆應仍屬本新型涵蓋之範圍內。

Claims (10)

1. 一種具密閉氣道及絕熱外殼的光源，係供照射一個受觀察區，該具密閉氣道及絕熱外殼的光源包括：一鄰近上述受觀察區的導熱內殼，該導熱內殼包括面向前述受觀察區的一基礎層，以及複數延伸自該基礎層並朝向遠離上述受觀察區延伸的導熱鰭片，該基礎層相反於前述導熱鰭片側面設置有至少一組發光元件，以及前述基礎層形成有一供觀察/記錄上述受觀察區的透孔；一覆蓋上述導熱內殼的絕熱外殼，並與上述導熱內殼共同界定出一具有至少兩個氣孔的氣道，前述氣道除前述氣孔以外的部分為氣密，該絕熱外殼具有低於上述導熱內殼的導熱率，以及上述絕熱外殼形成一對應上述導熱內殼的上述透孔的通孔；至少一個對應上述氣孔、並組設於上述絕熱外殼和/或上述導熱內殼的鼓風裝置，供驅動空氣進/出上述氣道且流經上述導熱鰭片；及至少一個供驅動上述發光元件與上述鼓風裝置的供電迴路。
2. 如申請專利範圍第1項所述的具密閉氣道及絕熱外殼的光源，其中上述發光元件為至少一組發光二極管。
3. 如申請專利範圍第1或2項所述的具密閉氣道及絕熱外殼的光源，其中上述基礎層相反於前述導熱鰭片側更設置有一層光吸收層。
4. 如申請專利範圍第1或2項所述的具密閉氣道及絕熱外殼的光源，其中上述鼓風裝置包括至少兩個分別組設遮蔽每一上述氣孔的至少一進氣風扇及至少一出氣風扇。
5. 如申請專利範圍第1或2項所述的具密閉氣道及絕熱外殼的光源，更包 括供密封上述絕熱外殼和上述導熱內殼接觸部分的密封件。
6. 如申請專利範圍第1或2項所述的具密閉氣道及絕熱外殼的光源，更包括至少一片遮蔽上述透孔和上述通孔的濾鏡。
7. 一種具近接光源的影像擷取組件，包括；一影像擷取裝置，該影像擷取裝置具有一本體，及一設置於前述本體的鏡頭，且該鏡頭遠離上述本體處形成有一收光口；一種具密閉氣道及絕熱外殼的近接光源，包括：一鄰近上述受觀察區的導熱內殼，該導熱內殼包括面向前述受觀察區的一基礎層，以及複數延伸自該基礎層並朝向遠離上述受觀察區延伸的導熱鰭片，該基礎層相反於前述導熱鰭片側面設置有至少一組發光元件，以及前述基礎層形成有一供上述鏡頭收光的透孔；一覆蓋上述導熱內殼的絕熱外殼，並與上述導熱內殼共同界定出一具有至少兩個氣孔的氣道，前述氣道除前述氣孔以外的部分為氣密，該絕熱外殼具有低於上述導熱內殼的導熱率，以及上述絕熱外殼形成一對應上述導熱內殼的上述透孔的通孔；至少一個對應上述氣孔、並組設於上述絕熱外殼和/或上述導熱內殼的鼓風裝置，供驅動空氣進/出上述氣道且流經上述導熱鰭片；及至少一個供驅動上述發光元件與上述鼓風裝置的供電迴路。
8. 如申請專利範圍第7項所述的具近接光源的影像擷取組件，其中上述導熱內殼中上述發光元件為複數組發光二極管。
9. 如申請專利範圍第7或8項所述的具近接光源的影像擷取組件，其中上述基礎層相反於前述導熱鰭片側更設置有一層光吸收層。
10. 如申請專利範圍第7或8項所述的具近接光源的影像擷取組件，更包括供密封上述絕熱外殼和上述導熱內殼接觸部分的密封件。