TW201348838A - 具有軟性電路板的微距補光模組 - Google Patents

Abstract

一種具有軟性電路板的微距補光模組，是供搭配一個光學影像解析裝置使用，且光學影像解析裝置具有一個入光口，微距補光模組是供對應設置於入光口處，並包括：一個套筒；至少一片包括至少一軟性電路板及複數分別具有硬板襯墊的複合板區、且組設於套筒的電路板組件；一組發光組件，包括複數個分別設置於複合板區、分別具有發光面的發光元件；以及一組角度調節組件，包括複數分別帶動複合板區相對套筒樞轉、調節發光元件出光角度的樞轉件。

Description

具有軟性電路板的微距補光模組

本發明是關於一種微距補光模組，尤其是關於一種具有軟性電路板的微距補光模組。

微距攝影在專業上是指具有一倍實物大小或更大放大率的攝影，簡單來說，就是拿實物與它在底片或CCD上的成像大小做比較，兩者具有完全相同的尺寸。然而，拍攝距離通常只有5到8公分，在如此近的距離下，若是仍欲得到足夠的景深(對焦點前後的影像清晰範圍)，光圈就必須縮的相當小(f/16、f/22)，且相較於一般相機更長的曝光時間，如果拍攝技巧不夠純熟，就容易拍出黯淡以及模糊不清的畫面。為解決上述問題，常利用外掛式的補光器材轉接於鏡頭前方，提供人造光源，均勻的照亮拍攝物體，讓使用者能以較快速的快門拍攝，無須擔心光源以及拍攝技術的問題。

隨著微距攝影的市場擴大，廠商已開發出多種微距補光模組，通常是在鏡頭前方轉接一組以發光二極體作為人工光源的補光模組，如圖1所示，發光二極體92是焊接在硬質電路板93上，然而細緻並具有一定長度的引線921，不僅必須依靠熟練的組裝人員人力裝設，並且容易在安裝過程受到拉扯，提高組裝上的困難，也可能因為輕微拉扯，而造成訊號與能量傳導不良，並使良率降低；再者，每塊硬質電路板93也都必須以人力方式將螺絲94一個個的螺接於套筒91上，影響產出效率；更甚者，為調節補光角度，硬質電路板93必須經常性轉動，不僅引線921平添被勾拉的可能性， 也可能因多次彎折，造成引線接觸不良或內部斷路，降低使用壽命，提高維修困擾。

近年來，微距攝影除一般習慣的用途之外，又發展出不少特殊用途，例如鈔幣防偽、醫學美容、皮膚診斷與治療、刑事鑑定等，尤其在部分領域涉及螢光，因此，還需要提供例如紫外光的近距補光模組；另一方面，顯微鏡是另一種會裝上補光模組的影像解析裝置，在高倍率下，因環境光微弱，顯微鏡採光不足，亦容易造成顯微觀察的切片圖像暗弱不清。

有鑑於此，本案藉由可調節角度的軟性電路板為媒介，尤其是一種軟硬兼具的電路板，除光源不足的情形可以獲得改善，亦結合軟板的可彎曲性以及硬板的支持性及堅固性，增加長期使用的可靠度，且減少接點的訊號傳輸量限制與組裝失誤率。另一方面，由於軟板既輕且薄，不僅可以撓屈配線，還具有比單一金屬導線更佳的機械強度，更以較寬的尺寸而易於安裝且不易遭到意外勾拉，而其耐彎折的特性也讓訊號與能量傳遞更為可靠而延長產品壽命。

當然，更新後的產品也維持既有補光模組可以精密調節補光角度，任意選擇補光的光源而造成所預期的陰影效果，以獲得目標物的高度資訊等既有的長處。在保有原先優點狀況下大幅改進原有弊病，明顯提升產品生產效率及產出良率，也強化產品整體的可靠度及耐用度。

本發明之一目的在提供一種具有軟性電路板的微距補光模組，使得微距補光模組結構簡單化，進一步降低製造成本以及簡化組裝流程。

本發明之另一目的提供一種結合軟板彎折性及硬板支持性之軟性電路板的微距補光模組，增加長期使用的可靠度。

本發明之又一目的在提供一種可供調節補光方向的具有軟性電路的板微距補光模組，讓補光可以正確聚焦在目標物上。

本發明又再一目的在提供一種可自行選擇光源的具有軟性電路的微距補光模組，用以搭配目標物與影像解析環境的需求。

依照本發明揭露的一種具有軟性電路的微距補光模組，是供搭配一個光學影像解析裝置使用，且光學影像解析裝置具有一個入光口，微距補光模組是供對應設置於入光口處，並包括：一個套筒；一片包括至少一軟性電路板及複數分別具有硬板襯墊的複合板區、且組設於套筒的電路板組件；一組發光組件，包括複數個分別設置於複合板區、分別具有發光面的發光元件；以及一組角度調節組件，包括複數分別帶動複合板區相對套筒樞轉、調節發光元件出光角度的樞轉件。

將上述微距補光模組裝設於可以微距聚焦的光學影像解析裝置後，可以獲得本案所揭露具有微距補光模組的光學影像解析裝置，包括：一個機身；一組設置於機身的鏡頭；一組對應於鏡頭之入光口設置的微距補光模組，包括：一個套筒；至少一片包括至少一軟性電路板及複數分別具有硬板襯墊的複合板區、且組設於套筒的電路板組件；一組發光組件，包括複數個分別設置於複合板區、分別具有發光面的發光元件；以及一組角度調節組件，包括複數分別帶動複合板區相對套筒樞轉、調節發光元件出光角度的樞轉件。

綜上所述，將上述近拍光源模組裝設於光學影像解析裝置後，除了便 於微距影像分析，還可獲得偏光、螢光等影像資訊；另一方面透過快速且可靠的組裝流程，提升組裝速度之外亦提高產品良率；並且在使用方面，妥善應用軟性電路板的可撓曲性，以及不易被勾拉的結構特徵，使得光學影像解析裝置更能符合耐用與可靠的期待，而達成上述所有目的。

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。

本案的第一較佳實施例如圖2至圖4所示，光學影像解析裝置主要包括有機身1、機身1前端的鏡頭2以及螺接於鏡頭2上的微距補光模組3，為便於說明起見，在此定義鏡頭2的前方為入光口21，所有影像光束皆是由入光口21進入，因此，微距補光模組3是對應地螺合於該入光口21，並包括套筒31、電路板組件32、發光組件33、以及角度調節組件34；於本實施例中，光學影像解析裝置例釋為單眼相機，然而實際實施時則不以此為限。套筒31在此例為一中空圓形管體，該套筒形成有前端部311、相反於前端部311並對應前述入光口21的後端部312、連接前端部311和後端部312的內表面313、以及相對於內表面313的外表面314。

發光組件33包括複數個具有發光面、並以發光二極體元件為例，當然，發光二極體元件亦可選用發光物質為有機化合物的有機發光二極體元件，甚至雷射二極體，均無礙本案之實施。如上所述，發光二極體元件鑲嵌在電路板組件32上，並受到上述電路板組件32的致能而發光。

圖3為圖2中還未裝設於微距補光模組的電路板組件32，並包括有位 於中央的固定環區322、及位於周邊端緣的複合板區321。本例中，發光組件33是分別焊接於上述兩區域。在製造過程中，電路板組件32是先形成一大片一體成形的軟性電路板，隨後一方面將多餘部分經由沖壓去除，而成型為圖式形狀；再於各端緣底部貼附一硬板襯墊3211，在本例中是例示為玻璃纖維板。

實際組裝時，固定環區322是被安裝在朝向待拍攝物件的方向，使得佈設於固定環區322上的發光組件33，是沿光軸方向平行套筒31軸向而向前發光，且發光方向為固定不變，也因此將該區的發光組件33定義為一組定向發光元件群331。

由於上述作為硬板襯墊3211的玻璃纖維板具有高強度、極低的熱膨脹係數、尚可的熱導係數、以及良好的絕緣特性，因此適用於硬板襯墊3211的基材。當然，熟悉本技術人士可輕易理解，此處亦可選用陶瓷基板，其具有絕佳的耐熱能力，使其可以因應高亮度LED伴隨的高溫環境，讓發光元件的選用彈性增大；其導熱性佳，也讓高亮度發光元件伴隨的高熱易被導離；尤其具有優異的環境耐受性，可以承受各種戶外或惡劣環境的考驗；何況其具有與半導體接近的熱膨脹係數，因此，可將裸晶粒直接焊黏在陶瓷基板上(Direct Chip Attach，簡稱DCA)，再封膠完成封裝，由於兩者膨脹情況相近，熱應力的問題較輕微，此種封裝方式與以往先封裝成發光二極體元件，再將完整元件表面安裝於電路板組件的方法不同，可增加製造方式的彈性與選擇性。與前述實施例相異的是，此時的發光元件是被例釋為發光二極體晶粒。

上述複合板區321以及固定環區322之間是以單純的軟性電路板323 連結，軟性電路板323上並不佈設發光組件33，因此可承受彎折與撓曲。當固定環區322相對結合至套筒31後，這也使得角度調節組件34可輕易帶動複合板區321相對於套筒31之內表面313樞轉，令裝設於其上的發光組件33可自由的改變發光方向，並藉由電路板的配置簡化線路，有效節省空間。值得一提的是，在本例中，軟性電路板323正反面具有雙層的電路，使得發光元件的致能電路可以藉由軟板的另一面作為備份電路，藉由備份電路的設計，使得產品故障的機率是一般故障機率的平方，由例如萬分之一被大幅降低至億分之一。

如圖4所示，角度調節組件34具有複數個裝設於電路板組件32上、連結於硬板襯墊3211後側的樞轉件341，但為使整體圖示簡潔，僅在其中一硬板襯墊3211後側描繪樞轉件341，於此合先敘明。因此，藉由樞轉角度的精密調節，改變各複合板區321的角度，使其同步且準確地選定發光組件33的照射角度。本例中，每一樞轉件341分別包括一根樞軸3411以及形成在樞軸3411左右兩端的傘型齒輪3412，每一個傘型齒輪3412與相鄰傘型齒輪3412相互嚙合(未繪示)，使得所有樞軸3411的旋轉同步化；由此，可讓光照角度從放大圖中所示的預定位置，沿箭頭所示方向旋轉，使得複合板區321的發光組件33所發光束逐漸朝向近距離放光，最多可以到幾近平行於物體表面的角度。

因此，當被解析的物體具有高反射表面，為避免由物體表面反射回來的強光，就可以利用此種操作條件擷取其影像；更進一步，如果要解析例如半導體元件的表面是否有瑕疵，還可以選擇僅點亮其中部分的發光元件，藉以特別呈現出物體表面的立體情況，看清楚物體表面或邊緣的細部 特徵。反之，當順時針旋至極限時，複合板區321的發光組件33發光方向幾乎和固定環區322的定向發光元件群331的發光方向一致，使光源更為集中在特地一個補光區域，使得微距補光模組的操作更靈活。

本案第二實施例如圖5所示，和前述實施例差異在於電路板組件32的形狀設計，使得固定在套筒內表面之中間區域的發光組件33在安裝完成後，將如圖6所示朝著內部放光，而和前述固定環區322朝向前側發光方向不同，也因此定義該軟板區域為環繞帶區324，以便彎曲成一圓環結構。當然，熟悉本技術領域者可輕易理解，本案所示的電路板組件，可因應各種不同形式及大小的裝置空間，能有不同形式的配置方式，例如將環繞帶區分為多個片段，各自連結至後方的電源與控制電路，而不侷限於本案所例釋的設計結構。

本案之揭露，不僅便於操作及調節發光角度，亦可簡化電路板組件表面之線路配置，加速電路板的組裝作業。發光組件在電路板組件上的配置方式更可隨製造端需求調整，譬如只在複合板區配置有發光組件用以調整發光角度，因為無補光需要，而不再固定環區或環繞帶區配置發光組件。

在特定的市場需求下，例如刑事鑑定中，要搜尋具有螢光效果的體液，或是鑑定鈔幣真偽而需找尋螢光標記時，微距補光模組必須能提供例如紫外光。本案第三較佳實施例如圖7，即在微距補光模組中設置有至少兩種相異中心波長的發光組件33，例如紫外光發光二極體元件332以及白光發光二極體元件333。本例中，紫外光發光二極體元件332設置在複合板區321，以便隨時調節其補光角度；白光發光二極體元件333則設置在固定環區322，固定向前發光。

介於入光口21與白光發光二極體元件333之間，並設置有一組以一片濾光片為例的光學組件35，當發現有血跡或體液等帶有螢光蛋白的痕跡時，一方面藉由角度調節組件34調整紫外光發光角度，集中光束照射在適當的位置；並藉由光學組件35過濾直接從物體反射回來的紫外反射光，避免此反射的強光蓋過所欲觀測之螢光或是磷光，從而獲得適當的螢光影像資料。當然，如熟悉本技術領域者所能輕易理解，發光組件可隨市場需求搭配其他不同中心波長的發光二極體元件，以配合照明不同待拍攝物件。

在本例中，如圖8所示，微距補光模組3更包括有一設置於機身1上的電源組件36，並以一外接線路361電連於電路板組件32，以提供發光組件33發光時所需的電能，不僅可以提供長時間使用，甚至可以在需要時，作為長時間照明的光源。

當然，如熟悉本技術領域人士所能輕易理解，本案的光學解析裝置並不僅侷限於照相機、攝影機等擷取光學影像的光學器材，甚至可以被應用到例如顯微鏡等器材中，如圖9所示，本案的微距補光模組3可以銜接於顯微鏡4上，並且對應於目鏡的鏡頭2上，經由補光及角度調節等輔助功能，改善例如反射式顯微鏡光源不足的情形，並同樣地支援相位差、螢光、偏光等觀察模式，得到所需的影像品質。在此特別強調，本例中用以調整角度的樞轉件是以壓電晶體3413為例，上述壓電晶體3413裝設於複合板區321以及套筒31內表面313之間，並在壓電晶體3413的兩端鍍上電極(未標示)，當通以電流時，隨著施加電壓的高低而產生非常微細機械形變，例如當壓電晶體3413膨脹時，推開黏貼於一側的複合板區321，繼而精密微調發光二極體元件的出光角度。

綜上所述，透過本案軟式電路板的可撓特性，使得發光組件可適用於各種具有弧度的曲面並輕易地透過角度調節組件自由控制發光角度，且可直接以黏貼之方式穩固設置於裝置上，而有效擴大其適用範圍且更加簡化施工作業。相反地，雖然硬板材質的剛性結構，無法隨意彎折，但本案固定發光位置的發光組件可設置於硬板上而無須彎折，由於電路板組件的各部分結構彼此相對位置已經確定，不僅降低製造成本，相較於習知電路板，組裝時間縮短、組裝方便且成功率高、產品使用可靠性佳及維修簡易等各方面都有長足進步。

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，使得擷取微距的光學影像時，不僅可以使影像資料更明亮、更清晰，還可以持續觀察再判定擷取，加以可以隨意改變光場，讓所有微距影像解析更符合需求，同時達成上述所有目的。

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‧‧‧機身

2‧‧‧鏡頭

21‧‧‧入光口

3‧‧‧微距補光模組

31、91‧‧‧套筒

311‧‧‧前端部

312‧‧‧後端部

313‧‧‧內表面

314‧‧‧外表面

32‧‧‧電路板組件

321‧‧‧複合板區

3211‧‧‧硬板襯墊

322‧‧‧固定環區

323‧‧‧軟性電路板

324‧‧‧環繞帶區

33‧‧‧發光組件

331‧‧‧定向發光元件群

332‧‧‧紫外光發光二極體元件

333‧‧‧白光發光二極體元件

34‧‧‧角度調節組件

341‧‧‧樞轉件

3411‧‧‧樞軸

3412‧‧‧傘型齒輪

3413‧‧‧壓電晶體

35‧‧‧光學組件

36‧‧‧電源組件

361‧‧‧外接線路

4‧‧‧顯微鏡

92‧‧‧發光二極體

921‧‧‧引線

93‧‧‧硬質電路板

94‧‧‧螺絲

圖1是一種現有的微距補光模組的立體圖。

圖2是本案第一較佳實施例之具有軟性電路的微距補光模組的立體圖。

圖3是圖2中還未裝設於微距補光模組的電路板組件。

圖4是圖2中說明角度調節組件帶動電路板組件樞轉情況的側視圖。

圖5是本案第二較佳實施例的立體圖，說明另一種電路板組件。

圖6是圖5中，將電路板組件裝設完成的立體圖。

圖7是本案第三較佳實施例的立體圖，說明不同中心波長的發光組件。

圖8是本案第四較佳實施例的立體圖，搭配電源組件以提供所需電能。

圖9是本案第五較佳實施例中應用於顯微鏡的立體圖。

1‧‧‧機身

2‧‧‧鏡頭

21‧‧‧入光口

3‧‧‧微距補光模組

31‧‧‧套筒

311‧‧‧前端部

312‧‧‧後端部

313‧‧‧內表面

314‧‧‧外表面

32‧‧‧電路板組件

33‧‧‧發光組件

Claims (16)

1. 一種具有軟性電路板的微距補光模組，是供搭配一個光學影像解析(optical imaging)裝置使用，且該光學影像解析裝置具有一個入光口，該微距補光模組是供對應設置於該入光口處，並包括：一個供組裝至該光學影像解析裝置的套筒，該套筒形成有一前端部及一相反於該前端部、對應該入光口的後端部，一連接該前端部和該後端部的內表面及一相對該內表面的外表面；至少一片包括至少一軟性電路板及複數分別具有硬板襯墊的複合板區、且組設於該套筒的電路板組件，以及上述各複合板區可相對該套筒內表面轉一角度；一組發光組件，包括複數個分別設置於上述複合板區、分別具有發光面的發光元件；以及一組角度調節組件，包括複數分別帶動上述複合板區相對該套筒樞轉、調節上述發光元件出光角度的樞轉件。
2. 如申請專利範圍第1項所述的微距補光模組，其中上述發光組件包括至少兩群所發光束的中心波長彼此相異的發光二極體元件。
3. 如申請專利範圍第1項所述的微距補光模組，其中上述發光組件更包括至少一群設置於上述電路板組件中，上述複合板區以外區域的定向發光元件群。
4. 如申請專利範圍第3項所述的微距補光模組，其中上述電路板組件更包括一個供上述定向發光元件群設置的固定環區。
5. 如申請專利範圍第3項所述的微距補光模組，其中上述電路板組件更包 括一個供上述定向發光元件群設置、且固定於上述套筒內表面的環繞帶區。
6. 如申請專利範圍第1項所述的微距補光模組，其中上述樞轉件包括一供該複合板區相對該套筒樞轉的樞軸，及位於該樞軸兩端、供與相鄰樞軸相嚙合的傘型齒輪。
7. 如申請專利範圍第1項所述的微距補光模組，其中上述樞轉件包括複數分別裝設於上述各複合板區及該套筒間的壓電晶體。
8. 如申請專利範圍第1項所述的微距補光模組，其中上述硬板襯墊為一玻璃纖維板。
9. 如申請專利範圍第1項所述的微距補光模組，其中上述硬板襯墊為一陶瓷基板。
10. 如申請專利範圍第9項所述的微距補光模組，其中上述發光元件為焊接並封裝於該陶瓷基板的發光二極體晶粒。
11. 如申請專利範圍第1、2、3、4、5、6、7、8、9或10項所述的微距補光模組，其中上述電路板組件受上述角度調節組件帶動樞轉的上述軟性電路板，更形成有供致能上述發光元件的正反面雙層電路。
12. 如申請專利範圍第1、2、3、4、5、6、7、8、9或10項所述的微距補光模組，更包括一組設置於該套筒、位在該入光口和該發光組件之間的光學組件。
13. 如申請專利範圍第1、2、3、4、5、6、7、8、9或10項所述的微距補光模組，更包括一組電性連接並致能該發光組件的電源組件。
14. 一種光學影像解析裝置，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；及一組對應設置於該入光口處的微距補光模組，包括：一個供組裝至該光學影像解析裝置的套筒，該套筒形成有一前端部及一相反於該前端部、對應該入光口的後端部，一連接該前端部和該後端部的內表面及一相對該內表面的外表面；至少一片包括至少一軟性電路板及複數分別具有硬板襯墊的複合板區、且組設於該套筒的電路板組件，以及上述各複合板區可相對該套筒內表面樞轉；一組發光組件，包括複數個分別設置於上述複合板區、分別具有發光面的發光元件；以及一組角度調節組件，包括複數分別帶動上述複合板區相對該套筒樞轉、調節上述發光元件出光角度的樞轉件。
15. 如申請專利範圍第14項所述的光學影像解析裝置，其中上述發光組件更包括至少一群設置於上述電路板組件中，上述複合板區以外區域的定向發光元件群，以及上述電路板組件更包括一個供上述定向發光元件群設置的固定環區。
16. 如申請專利範圍第14項所述的光學影像解析裝置，其中上述發光組件更包括至少一群設置於上述電路板組件中，上述複合板區以外區域的定向發光元件群，以及上述電路板組件更包括一個供上述定向發光元件群設置、且固定於上述套筒內表面的環繞帶區。