JP2017527948A - 小型ｌｅｄ照明ユニット - Google Patents

Abstract

カメラフラッシュ用途のための小型ＬＥＤ照明ユニット１であって、反射ベース１５及び開いた上部１５を有する反射ハウジング１４と、反射ハウジング１４内部に取り付けられたＬＥＤと、ハウジング１４の開いた上部の上に配置されたビーム整形箔スタック１２とを含み、箔スタック１２が、第１及び第２の微細構造化シートを備え、各シートが、ＬＥＤとは逆向きの細長い局所的に平行な稜部４１のアレイを有し、一方のシートの稜部が、３０〜１５０度の範囲内の角度で他方のシートの稜部と局所的に交差する、小型ＬＥＤ照明ユニット１である。

Description

本発明は、携帯電話、又はタブレット及びラップトップコンピュータ等の他のポータブルモバイルデバイス用のフラッシュユニット等、例えばカメラ又はビデオフラッシュ用途で使用するための小型ＬＥＤ照明ユニットに関する。

小型ＬＥＤ照明ユニットは、例えば、３ｍｍ未満のパッケージ高さと、１００ｍｍ^２未満の面積を有する出力アパーチャとを有する照明ユニットと見なされ得る。このタイプの小型照明ユニットは、携帯電話等のポータブルデバイスに組み込まれ得る。

フラッシュＬＥＤパッケージ等の小型ＬＥＤ照明ユニットは、典型的には、ＬＥＤパッケージとの直接の一体化によって又はレンズ用の別個のハウジングとＬＥＤパッケージとによってフレネル光学レンズと組み合わされた、通常は約５５００〜６５００Ｋの色温度での白色光を発生するための高出力ＬＥＤからなる。

これらのパッケージは、典型的には、燐光体層でカバーされた高出力青色ＬＥＤを使用し、燐光体層は、白色の色点を生み出すために、放射の一部を緑色−赤色スペクトル範囲に変換する。青色ＬＥＤは、典型的には１ｍｍ^２のサイズを有し、セラミック支持基板上に取り付けられる。ＬＥＤ基板の全体外寸は、例えば、典型的には１．６×２．０ｍｍである。燐光体層により、幾つかのパッケージは、真黄色に見える。他のパッケージは、ＬＥＤ燐光体の上及び周囲に白色散乱材料を成形することによって、はるかに白く見えるようにされる。顧客は、フレネルレンズによって拡大されるときに黄色の外観を好まない傾向があり、従って、余剰の白色散乱層によって有効性が減少されるものの、オフ状態で白色（ＯＳＷ：off-state-white）を呈するパッケージが時として好まれる。

このタイプのフラッシュＬＥＤは、例えば、米国特許出願公開第２０１０／０１７８０４６号に開示されているもの等、携帯電話用途でのフラッシュユニットとして適用される。カメラによって捕捉される４：３又は１６：９シーンに光を集中させるために、最初は強度のランバート角度分布を有するフラッシュＬＥＤの光が、フレネルレンズによってコリメートされる。これは、例えば約３ｍｍの典型的な高さを有するパッケージアセンブリ内にＬＥＤパッケージ及び別個のフレネルレンズをクランプすることによって実現され得る。そうではなく、上述したように、１つの一体化されたより小型のユニットとして、薄いＰＣＢ上にフレネルレンズがＬＥＤパッケージと組み合わされ得る。

図１は、上面にフレネルレンズ光学構造を有する小型ＬＥＤ照明ユニット１を示す。レンズは、薄いＰＣＢ上でＬＥＤパッケージの周りに成形され、これは、例えば、２．２ｍｍのより低い構成高さを実現し得る。

フレネルレンズの一例は、ＬＥＤによって放出される光をコリメートするために、レンズの中央では光を屈折し、レンズの周縁部では上方向に光を反射するファセットの形態での光学要素を備える。全屈折レンズも可能である。

フレネルレンズは、レンズとして適切に動作するようにＬＥＤから特定の最小距離に位置される必要があり、フレネルレンズの光学中心に対するＬＥＤの位置の注意深い位置合わせが必要とされる。

携帯電話をより一層薄くし、携帯電話内部の構成要素のために使用する空間を特に奥行き方向でより一層小さくすることが顕著な動向となっているため、フレネルレンズを有するフラッシュＬＥＤの構成高さは、携帯電話製造業者にとって非常に重要である。従って、電話での構成要素の構成高さにおけるブレークスルーが非常に重要である。

物理的な寸法の制限に加えて、フラッシュＬＥＤパッケージによって放出されるビームプロファイルに対する特定の要件が存在する。これらの要件は、カメラによって捕捉されるシーンの照光に関し、例えば、スクリーン上に光を投影することによって測定され得る。例えば、フラッシュユニットから１ｍの位置にある所望のアスペクト比（例えば４：３）を有するスクリーン上で光が捕捉され得、例えばスクリーンを２１×３１の分析領域に分割してスクリーンの領域が分析され得る。

７０〜７５度の範囲内の視野（ＦＯＶ：Field of View）に関する主な要件は以下のようである。

スクリーン上での光均一性が、１０％を超える、好ましくは１５％を超える、より好ましくは２０％を超える、更に好ましくは３０％以上である（即ち、スクリーン隅部での最小照度が、少なくとも、スクリーン中心での最大照度の指定のパーセンテージである）。

スクリーン中心での照度を合計光束で割った値が、＞０．６、好ましくは＞０．７である。典型的なルーメン出力レベルは、１Ａパルス動作で２６０ｌｍ以上である。典型的には、スクリーンの中心では１７０ｌｕｘよりも高い照度を生じる。

ビームプロファイルの半値全幅（ＦＷＨＭ：Full Width Half Maximum）が、約６５〜７５度である。

相関色温度（ＣＣＴ：Correlated colour temperature）が、典型的には５５００〜６５００Ｋである。

上述したフラッシュに関する光均一性は、一般に、スクリーンの隅部での平均光束（「ｌｕｘ」）をスクリーンの中心でのｌｕｘで割った値として定義される。図２は、フラッシュ仕様がどのように定義されるかを示し、スクリーン２上に投影するフラッシュユニット１を示す。

均一性は、スクリーンの中心ｌｕｘ（中心ビン：ｂＣ）を平均隅部ｌｕｘ（隅部ビン：ｂ１、ｂ２、ｂ３、ｂ４）で割った値として定義される。
均一性＝ｂＣ／（０．２５＊（ｂ１＋ｂ２＋ｂ３＋ｂ４））

中心ｌｕｘ（中心ビン、ｂＣ）を、フラッシュモジュールの合計の放出された光束（スクリーンに入射しない部分を含む）で割った値は、典型的には、０．６〜０．７ｌｕｘ／ｌｍである。典型的なセットアップは、フラッシュモジュールから１ｍのスクリーン及び４：３のスクリーン比で、対角線に沿った７３度の視野である。

既知のフレネルレンズ設計を使用するフラッシュユニットは、幾つかの制限を有する。上述したように、フレネルレンズとＬＥＤ源との間で必要とされる基本距離がある。パッケージをより薄くするために、レンズ及びＬＥＤパッケージの横方向寸法は、縮小される必要がある。これは、より小さいＬＥＤを意味し、生成され得る光の量に対する制限を与える。例えば、１×１ｍｍ^２の典型的なＬＥＤダイに関して、フレネルレンズを含む構成高さは約２ｍｍに制限される。

ＬＥＤは、一般に、ランバート角度強度分布で発光する。ＬＥＤとフレネルレンズとの間の追加の光学素子（これはフラッシュモジュールをより大きくすることになる）を何ら有さずに、フレネルレンズの許容角度は、レンズから発光面までの距離、及びレンズの直径又は側方サイズによって規定される。これは、基本的に、フレネルレンズの開口数である。この許容角度（アパーチャ）外で放出される光は、有用でなく、一般には失われる。より多くの光を捕捉するためにフレネルレンズをＬＥＤにより近く配置することは、基本的には可能でない。なぜなら、これは、より高い屈折率を有する材料を必要とし、そのような材料は経済的に実用可能でないか、又は入手できないからである。

必要とされる小さいパッケージサイズにより、ＬＥＤから光を効率的に抽出することができる可能性はほとんどない。従って、パッケージは通常、青色ＬＥＤを直接カバーする燐光体層のみからなり、効率を制限する。また、フレネルレンズは、ＬＥＤでの燐光体からの黄色がかった見た目を拡大し、これは顧客に好まれない。この黄色がかった見た目を一部補償するために、白色散乱層がＬＥＤエミッタ上で採用され得るが、効率の減少という欠点がある。

本発明は、特許請求の範囲によって定義される。

本発明によれば、
反射ベース及び開いた上部を有する反射ハウジングと、
反射ハウジング内部に取り付けられたＬＥＤと、
ＬＥＤに関連する燐光体と、
ハウジングの開いた上部の上の光学ビーム整形構成部と
を備える、小型ＬＥＤ照明ユニットであって、
光学ビーム整形構成部が、第１及び第２の微細構造化シートを備え、第２のシートが、反射ベースに関して第１のシートの上にあり、第１のシートが第１の構造化層を備え、及び第２のシートが第２の構造化層を備え、構造化層が、ＬＥＤとは逆向きの細長い局所的に平行な稜部のアレイを有し、且つ各稜部のピークで頂点角度を有し、一方のシートの稜部が、局所交差角度が３０〜１５０度であるように他方のシートの稜部と交差される、小型ＬＥＤ照明ユニットが提供される。

このユニットは、光コリメーションを提供するために交差稜部アレイを使用する。これらは、特定の角度で入射する光を反射し、他の角度で入射する光を、指定された視野内で幾つかの方向に屈折する。反射された光はハウジングによって反射され、ハウジングは、光リサイクリング又は混合ボックスとしての役割を果たす。

携帯電話で主に使用されているもの等、フラッシュ用途等に関する従来の小型ＬＥＤパッケージでは、フレネルレンズ光学素子が、小型の高出力ＬＥＤと組み合わされて、電話カメラによって捕捉された光をスクリーン上でコリメートするフラッシュＬＥＤパッケージを実現可能にする。この解決策は、比較的高い構成高さを有し、小さいＬＥＤ源を必要とし、光抽出のための機会が限られており、有効性が比較的低い。本発明のシステムは、高い反射率を有するＬＥＤパッケージと組み合わされた異なる光学ビーム整形原理を使用する。この手法は、より薄いモバイルデバイスを実現可能にするためにより低い構成高さを可能にし、小さい点光源ＬＥＤの使用に限定されず、これは、より高い効率のＬＥＤパッケージタイプの使用を可能にする。微細構造化稜部の比較的小さいサイズにより、オフ状態での黄色の見た目を弱めることも可能にされ、またフラッシュユニットの形状の設計の自由度も実現される。

例えば、ハウジングのベースは約４ｍｍの側方寸法を有することができ、特にＬＥＤサイズよりも大きい。ＬＥＤチップは、０．５〜２ｍｍ^２の面積を有することができ、ハウジングのベースの領域は、１０〜３０ｍｍ^２の面積を有することができる。稜部は、典型的には、１０μｍ〜５０μｍの範囲内のベース幅を有する。一般に、それぞれのハウジングに関連付けられる各ＬＥＤ／各光学ビーム整形構成部は、１シート当たり約５０〜１０００個の範囲内の１シート当たりの稜部の数を備え、好ましくは、それぞれのハウジングに関連付けられる各ＬＥＤ／光学ビーム整形構成部は、１シート当たり１００〜４００個の範囲内の量の稜部の数を備える。

この設計は、ＬＥＤとビーム整形光学素子との距離が減少されるようにする。なぜなら、構造化光学層が、光源からの距離に無関係な光リサイクルに基づいて光を処理し、フレネルレンズの場合のように撮像光学原理を使用しないからである。反射された光は、再指向及びパッケージ内での数回の反射の後にユニットから出て、これらの反射により、光は、開いた上部がＬＥＤ自体よりも大きい場合でさえ、開いた上部の全領域にわたって所望の角度範囲内で出る。反射された光は、光学ビーム整形構成部によって伝送される角度に再指向される。

構造化層は、例えば箔を備え、箔は、入射光の一部、典型的には、構造化層に対して大きい入射角での光をコリメートすることがあり、入射光の別の一部、典型的には垂線角度付近の光を、リサイクルされるようにハウジングに反射して戻すことがある。光リサイクリングの効率を改良するために、ＬＥＤパッケージ自体の裏面が反射性にされ得る。これは、例えば、ＬＥＤチップにおいて内部銀裏面ミラーを使用して実現され得る。

この設計は、１ｍｍ未満、例えば０．５ｍｍの薄さ等、非常に低い全体の構成高さが実現されるようにする。実際、ＬＥＤエミッタと光学ビーム整形構成部との距離に対する基本的な制限はない。ビーム整形構成部は、ビーム整形構成部とＬＥＤとの距離が変えられるときに、同様に光を更に整形（即ちコリメート）する。従って、基本的に、構造化層は、最小構成高さのためにＬＥＤエミッタの直上に配置され得る。しかし、構造化層がＬＥＤのより近くに配置される場合には、光がＬＥＤに反射し返される機会が増加されるため、効率が低下する。ＬＥＤエミッタ自体は通常、ＬＥＤパッケージの周囲の他のパッケージング材料に比べてより多くの損失をもたらす。なぜなら、そのようなパッケージング材料は比較的容易に高い反射性にされ得るからである。

実際には、設計によって必要とされるパッケージの構成高さと、この構成高さに対応する効率との間で折衷が図られ得る。

また、この設計は、限られた側方サイズを有する小さいＬＥＤエミッタから始める必要がないことも意味する。従って、ＬＥＤチップ面積は、（フレネルレンズと組み合わされたときに）通常よりも大きいことがあり、又はＬＥＤパッケージは、ハウジングを充填する燐光体（時としてグープ燐光体として知られている）、若しくはＬＥＤ源からある距離に位置されたより薄い燐光体層を備える近傍燐光体構成を含み得る。これらのオプションは、通常よりも大きいエミッタサイズをもたらす。そのようなパッケージオプションは、フレネルレンズソリューションと組み合わされて小型フラッシュパッケージを成すことはできない。

より大きいＬＥＤチップ又は燐光体サイズを実現可能にすることによって、光は、ＬＥＤパッケージからより効率的に抽出され得、有効性を高め、及び／又は通常よりも多い出力光（より強いフラッシュ又はビデオフラッシュ動作）を生成する。

また、複数のＬＥＤエミッタが、ビーム整形構成部の下で使用され得る。例えば、燐光体によってカバーされた中出力ＬＥＤのアレイ等、アレイエミッタが、より大面積のエミッタとして使用され得る。これは、より低コストのＬＥＤの使用を可能にすることによって、コストを削減することができる。

所望の色点での色を生成するために、燐光体を有する青色ＬＥＤ、及び赤色ＬＥＤパッケージ、又は青色、緑色、及び赤色ＬＥＤの組合せ等、様々な色のＬＥＤエミッタが使用され得る。構造化層は、様々な色を整形／コリメートするが、遠視野での光の混合も行うように使用され得る。

別の例として、同じ色の複数のＬＥＤエミッタが、同じパッケージ内で使用され、同じ光学ビーム整形構造によってカバーされて、小型マルチＬＥＤエミッタとなり得る。

ここでも、複数のエミッタを使用することによって、より大きいＬＥＤ光出力面積を使用することで、より多くの光出力がより強いフラッシュのパッケージを形成できるようになる。これは、ビデオフラッシュに特に興味深いことがある。

構造化層による光の反射は、パッケージの黄色の見た目を緩和することを促進する。限られた燐光体の被覆によって、放出された光の一部が光学素子によってハウジング内に反射し返されるとき、白色の内装からの光の混入と、黄色がかったＬＥＤから見られる直接の像（視差ずれして減光された複数のＬＥＤの像）のぼけとによって、黄色の見た目が更に緩和される。

構造化層の外周縁は、例えばシートを特定の形状に打ち抜くことによって任意の形状にされ得る。ビーム整形機能は、光学素子の外周縁が例えばレンズのように円形状である必要はない。これは、基本的に、構造化層上の位置とは無関係に、ビームプロファイルが各微細光学構造化要素（即ち各稜部）によって生成されるからである。従って、外形は、三角形、長方形、楕円形、六角形等であり得る。形状は、更に、例えば携帯電話企業のロゴを形成するために使用され得る。整形された光学素子によってカバーされるパッケージは、光学素子の形状に合致するように同様の形状に形成され得る。例えば、パッケージは、特定の形状に成形された白色の反射性の成形構成要素であり得る。

光学素子の幾つかの部分が、パターン、画像、テキスト、又はロゴを作成するようにカバー又は遮光される場合、これは、光を一部減光することがあるが、遠視野での放出されるビームプロファイルに影響を及ぼさない。

光を遮光する１つの態様は、ビーム整形光学素子の上に、打ち抜きされた形状を有する白色の反射箔又は鏡面反射ミラー箔等の別の反射構成要素を追加することである。従って、光学素子の外周縁が整形されないことがあるが、光学素子をカバーする部分遮光又は反射層を使用することによって任意の形状が適用され得る。

大面積の燐光体又は大面積のＬＥＤが使用される場合、ＬＥＤ及び燐光体で発生される熱は、従来の解決策におけるよりも拡散され、これにより、デバイスは、高温効率の向上のため、又はフラッシュパッケージからのより高い光束を可能にするために、パルス又はＤＣ動作においてより高い性能を有することができる。

交差角度は、好ましくは６０〜１２０度、より好ましくは７０〜１１０度である。１つの特定の実施例は、一方のシートの稜部が、他方のシートの稜部に対して約１００度（±５度）で交差される（当然のことながら、他方のシートの稜部は、８０度に相当する）。これは、所望のスクリーン比４：３に沿って最適な均一性を提供するために特に興味深いことが判明している。そうではなく、９０度の交差角度が使用され得る。

各シートの上部頂点角度は、好ましくは７０〜１３０度、より好ましくは９０〜１１０度の範囲内である。それらは同じであり得るが、一例では、２つのシートの上部角度の和は、１７０〜２２０度の範囲内、より好ましくは１９０〜２１０度の範囲内である。従って、一方のシートに関する角度が増加される場合、他方の角度は減少され得る。また、第１の構造化層で第２の構造化層に対して異なる角度を使用し、両方の構造化層の同様の屈折率を使用することによって、一方向で他方向よりもビームが大きくコリメートされるため、ビームパターンは非対称性にされ得る。そのような非対称性のビームプロファイルは、カメラによって撮影される４：３又は１６：９画像のアスペクト比に合致するために使用され得る。しかし、実用上は、完全に鋭利な頂点及び谷部角度は実現が非常に難しく、即ち、実用上は、頂点の最良の鋭利性は、約１ミクロンの丸み半径である。好ましくは、比較的簡単に製造可能な目的を実現するために、丸み半径は、２ミクロン未満である。丸み半径（より高い丸み半径によってより低コストでの製造が可能であるため）と光学性能仕様との折衷点が見出され得る。

第１の構造化層が、第１の屈折率の第１の材料と接触し得（この層は２つの微細構造化シートの間にある）、及び第２の構造化層が、第２の屈折率の第２の材料と接触し得（この層は構造の上部の上にある）、第１の構造化層の材料が、第１の屈折率よりも０．３〜０．５５だけ大きい屈折率を有し、及び第２の構造化層の材料が、第２の屈折率よりも０．３〜０．５５だけ大きい屈折率を有する。

これらの屈折率差は、所望のビーム整形機能、例えばコリメーションを提供する。特に、屈折率差は比較的低い。なぜなら、より大きい屈折率差を使用することによるコリメーションの増加は、（携帯電話の）カメラフラッシュ用途に関する特定の要件を満たすのがより難しいことを意味することが判明しているからである。第１及び第２の材料は、屈折率１．０を有する空気を含むことがあり、それにより、構造化層は、屈折率１．３〜１．５５を有する。また、空気層は、第１の構造化層の下にも提供され得る。

そうではなく、第１及び第２の材料は、１．０〜１．３５、より好ましくは１．０〜１．３０の範囲内の屈折率を有する接着剤を含み得る。例えば、接着剤の屈折率１．３０は、屈折率１．６０〜１．８５を有する構造化層をもたらす。

第１及び第２の材料は、他の低屈折率材料であり得る。ここでも、これは、構造化層に関する好ましい屈折率値を変え、特に、エアギャップの使用に比べて、ビーム整形機能を保つためにより高い屈折率値が必要とされる。

対象の波長範囲に関して、空気層を使用するとき、２つの構造化層の材料の屈折率の和は２．６〜３．１の範囲内になり、これは、より一般には２．７〜３．０の範囲内である。例えば、各構造化層の屈折率は、１．４〜１．４５の範囲内であり得る。カメラによって撮影される画像のアスペクト比をより良く適合させる非対称性のビームプロファイルを形成するために、２つの構造化層の屈折率が異なり得る。より一般には、２つの構造化層の材料の屈折率の和は、上述した第１及び第２の屈折率の和よりも０．６〜１．１、より好ましくは０．７〜１．０だけ大きい。

各微細構造化シートは、ベース層と、構造化層とを備え得る。第１及び第２の構造化層は、メチルシロキサン又はメチルフェニルシロキサン等のシリコーンを含み得る。ベース層は、構造化層のためのキャリア支持体としての役割を果たすことができる。しかし、例えば構造化層が既に自立しているとき、構造化層がベース層によって支持されることは必須ではない。

構造化層は、リフローはんだ付け中に発生されるような高温に構造が耐えることができるように選択される。

燐光体は、ＬＥＤの上に直接提供され得るか、ハウジングを充填して提供され得るか、又は第１の構造化層の下の層として提供され得る。従って、燐光体を適用する様々な態様が使用され得る。燐光体層を使用するとき、これは、ＬＥＤの上に特定のスペーシングを有して取り付けられた薄層であり得る。

また、本発明は、
センサ要素の直交する行及び列を備える光学センサと、
本発明のカメラフラッシュユニットと
を備えるカメラであって、１つのシートの稜部の向きが、行又は列方向に対して２０〜７０度で角度を付けられる、カメラを提供する。これは、捕捉される画像の照光の均一性を改良する。

次に、本発明の実施例が添付図面を参照して詳細に述べられる。

パッケージの上面にある一体化されたフレネルレンズを有する既知のＬＥＤフラッシュを示す。 フラッシュ光学性能がどのように特徴付けられるかを示す。 高出力のダイ−オン−セラミック（「ＤｏＣ」：die-on-ceramic）ＬＥＤパッケージを利用するＬＥＤフラッシュの様々な実施例を示す。 ダイオンセラミックパッケージ、及びいわゆるＰＳＳ（予めパターン形成されたサファイア基板）ベースの技術のパッケージを用いた他のより小さいパッケージを使用するＬＥＤフラッシュの幾つかの更なる例を示す。 １つの微細構造化シートの構造を示す。 より明瞭に示される、ビーム整形コリメータ設計を有するＬＥＤフラッシュ構造を示す。 １つの微細構造化シートが点光源からの光線方向に及ぼす効果を示すシミュレーションを示す。 上側微細構造化シート上部角度に対する下側微細構造化シート上部角度のプロットを示して、スクリーンに対する特定の向きに関して照明条件が満たされる組合せを示す。 より緩和された照明条件に関する、図８と同じプロットを示す。 上側及び下側微細構造化シートの屈折率が、合計光束に対する視野の中心での最大照度の比に及ぼす影響を示すために使用される。 上側及び下側微細構造化シートの屈折率が光均一性に及ぼす影響を示す。 第１の組のフラッシュ基準に関する屈折率の好ましい組合せを示す。 より厳しい第２の組のフラッシュ基準に関する屈折率の好ましい組合せを示す。 フラッシュモジュールに対するスクリーンの向きに応じた均一性を示す。 スクリーン向きがどのように定義されるかをより明瞭に示すために使用される。 ２つの交差された構造化層の相対向きが均一性に及ぼす影響を示すシミュレーション結果を提供する。 ２つの交差された構造化層の相対向きが、合計ルーメンに対する中心ｌｕｘに及ぼす影響を示すシミュレーション結果を提供する。 ＰＳＳエミッタでの様々なパッケージ構成で実現される非常に低い構成高さを有するＬＥＤフラッシュ構成要素の様々な実施例を示す。 １つのパッケージでのマルチＬＥＤエミッタフラッシュ構成要素の一例を示す。 ２つの微細構造化シートの稜部構造に関する幾つかの代替設計を示す。 小型ＬＥＤユニットを使用するカメラの一例を示す。

本発明は、反射ベース及び開いた上部を有する反射ハウジングを備える、例えばカメラフラッシュユニットとして使用され得る小型ＬＥＤ照明ユニットを提供する。ＬＥＤが反射ハウジング内に取り付けられ、ビーム整形構成部がハウジングの開いた上部の上に提供される。ビーム整形構成部は、第１及び第２の微細構造化シートを備え、各シートが、光源とは逆向きの細長い平行な稜部の規則的なアレイを有し、一方のシートの稜部が他方のシートの稜部と交差される。一例では、シートの効果は、光をコリメートすることである。大きい入射角での光線は、コリメートされて透過され得、小さい入射角での光線は、回帰反射されてハウジング内でリサイクルされる。

本発明のシステムで使用される光学ビーム整形構成部は、ビーム整形機能を行う。この機能は、所望の視野を照光するために、制御された出射角範囲で光が出射するという意味合いで、少なくとも部分コリメーション機能に近いことがある。この光学機能は、以下では説明を容易にするために「コリメーション」と呼ぶが、これは限定とみなされるべきでないことを理解されたい。

光をコリメートするためのコリメータ箔の使用は、それ自体知られており、例えば、輝度向上箔（ＢＥＦ：brightness enhancement foil）の形態でテレビジョンのバックライトに使用される。しかし、これらは、カメラフラッシュ用途のための許容できるビームプロファイルをもたらさない。なぜなら、特に、提供されるコリメーションが、カメラフラッシュ要件を満たすには強過ぎることが判明しているからである。また、幾つかの材料は、小型ＬＥＤ用途で生じる高温に耐えることができない。

図３は、本発明による様々な例示的実施形態を示し、光学ビーム整形構成部１２として機能する二重層光学シートを組み込む「クリックオン（click-on）」キャップを備える高出力ダイオンセラミック（「ＤｏＣ」）ＬＥＤパッケージ１０を利用する二重層構造は、コリメーション機能等、ビーム整形機能を提供する。各層は、光源とは逆向きの細長い平行な稜部の規則的なアレイの形態で構造化層を含む。ＬＥＤ１０は、ハウジング１４のベースに取り付けられ、反射混合ボックス構成を形成する。

ＬＥＤは、例えば、セラミックサブマウント１６に取り付けられたダイである青色ＩｎＧａＮベースダイオードである。ＬＥＤは、裏面に電気コンタクトを有するフリップチップダイであり得る。典型的には、ＡｌＮ又はＡｌ_２Ｏ_３から形成されたセラミックサブマウント１６には電気バイアが存在し、それにより、電気コンタクトはやはりセラミックサブマウント１６の裏面にあり、はんだパッドを使用してアセンブリ全体を裏面にはんだ付け可能にする。

典型的なパッケージサイズは、１．５ｍｍ未満、例えば１．３ｍｍ未満の高さであり、３〜５ｍｍの範囲内の典型的な幅である。

図３は、燐光体層が実装される態様が異なる５つの実施例を示す。燐光体層の機能は、ＬＥＤ源からの青色放射の一部を緑色／黄色スペクトル範囲に変換することであり、これは、青色ＬＥＤエミッタと組み合わさって、白色光出力を生成する。

図３（ａ）は、近接燐光体１８を示す。近接燐光体は、フレネルレンズベースのフラッシュパッケージで使用される従来の燐光体技術である。この燐光体は、青色ＬＥＤチップを直接カバーする。これは、全ての発光領域（チップ出力及び燐光体）が最小サイズを有することを意味する。これは、エミッタを小さいほぼ点状の光源にし、拡大光学ビーム整形構造がその光源と位置合わせされて、フラッシュ動作のために放出光をコリメートする。

図３（ｂ）は、同様の構造であるが、ハウジング内に空気ではなくオーバーモールド１９を有する構造を示し、ハウジングが必ずしも一部片構造ではないことを示す。

図３（ｃ）は、ハウジングを充填する燐光体２０（時としてグープとして知られている）の使用を示す。これは、粘性液体として定量供給され、硬化されて固体状態になる。燐光体は、やはりＬＥＤチップをカバーするが、側方に延び、典型的にはより厚い層として塗布される。青色ＬＥＤエミッタが小さいにしても、燐光体層の発光がより大きい面積をカバーするため、光源面積が増加される。これは、ＬＥＤダイ及び／又はＬＥＤダイが配置されるパッケージのみをカバーする通常の近接燐光体よりも効率の良い燐光体システムであり得る。

図３（ｄ）は、近傍燐光体２２を示す。これは、基本的に、最も効率の良い燐光体構成であるが、そのようなパッケージで一般的でない。燐光体は、青色ＬＥＤの上に直接配置されず、典型的にはパッケージの出射窓に短い距離だけ離して位置される。そのような構成では、燐光体層のための良好な冷却経路が望まれ、この冷却経路は、燐光体層とＬＥＤベースとの間の材料の選択によって影響を及ぼされ得る。図３（ｅ）は、ガラス又は透光性アルミナ（多結晶アルミナ、ＰＣＡ：Poly Crystalline Alumina）層２４の追加を示す。

図３（ａ）〜図３（ｅ）それぞれにおいて、全体的なデバイスは、小型ＬＥＤ照明ユニット１である。ハウジング１４は、反射ハウジングとして機能し、反射ベース１５と、開いた上部（図６の参照番号５１）とを有する。

２つの構造化層が、上向きの稜部付き微細構造を有する。稜部は、平行であり、従ってプリズム状稜部／溝構造を形成する。シートは、（ベース基板及び稜部高さを含めて）典型的には３０〜１５０ミクロンの範囲内の厚さを有する。各稜部は、１０〜５０ミクロンの範囲内の典型的な幅を有する。

微細構造化シートが、リサイクルされるべき入射光の大部分を反射し返すため、ＬＥＤパッケージは、好ましくは高反射率（例えば、＞９５％）を有する。

低屈折率層が、ＬＥＤパッケージとビーム整形構造との間、及びまた個々の微細構造化シートの間に提供される。典型的には、低屈折率層は、空気界面である。構成要素間の中間層のこの屈折率は、ＬＥＤパッケージの屈折率、及び微細構造化シートの屈折率に比べて低い。空気層に関しては屈折率１であり、ＬＥＤパッケージは、ＧａＮ ＬＥＤダイに関して屈折率２．４を有し得、燐光体シリコーンは、屈折率１．４〜１．５３を有し得る。

空気界面が、微細構造化シートの構造化表面に対して使用されるとき、微細構造化シートの構造化層に関する屈折率は、例えば１．４１であり得る。

図４は、２つの異なる高出力ＬＥＤが中出力ＬＥＤと比べられている更なる実施例を示す。ここでも、各デバイスは、小型ＬＥＤ照明ユニット１を備える。各デバイスが高さ３を有し、取り得る高さ値の例が、図４に示されている。図３のダイオンセラミック（ＤｏＣ）パッケージは、いわゆるＰＳＳ（予め構造化されたサファイア）チップスケールパッケージＬＥＤ３０、及びワイヤボンド接続線を有する中出力ＬＥＤ３１と比較される。

チップスケールパッケージＰＳＳ技術を用いたＬＥＤは、セラミックサブマウントを有さず、サファイア成長基板を上に保ち、その上に、ＩｎＧａＮ ＬＥＤ層が堆積される。構成要素裏面をはんだ付け可能にするために、裏面に電気接続線がめっきされる。ＰＳＳパッケージ３０は、典型的には０．６ｍｍのセラミックサブマウントを使用するＤｏＣパッケージに比べてはるかに薄いことがあり、高さ約０．２〜０．３ｍｍである。

薄いフラッシュのために、ＰＳＳ構造３０は、より薄いフラッシュ高さを可能にする。

中出力ＬＥＤは、典型的には、エミッタがサファイア等の成長基板上にやはり位置決めされ、サファイア基板を下に向けて取り付けられ、通常はダイ取付け接着剤によってパッケージ内に接着されたＬＥＤである。電気接続は、パッケージ内部の電気コンタクトをＬＥＤダイの上部に接続するワイヤボンドによって実現される。所要量の光出力を実現するために、パッケージ内で複数のＬＥＤが使用され得る。

様々な中出力ＬＥＤがストリングとして接続され、ストリングは、直列接続でも並列接続であり得る。これらの中出力ＬＥＤチップも、典型的には非常に薄く、典型的には高さ０．２〜０．３ｍｍ程度であり、薄い全体のフラッシュパッケージを可能にする。

図４は、様々なＬＥＤタイプを様々な燐光体タイプと組み合わせる。燐光体層は、ＬＥＤチップに直接堆積され得、近接燐光体と呼ばれる。そのような燐光体層は、チップの上部、又はセラミックサブマウントを含むパッケージの上部のみをカバーし得、又はエミッタの周りに巻かれ得、透明サファイア基板の側部もカバーする。更に、燐光体は、ＬＥＤが中に配置されたパッケージを充填し得る。これはしばしばグープ燐光体と呼ばれ、ここで、燐光体は、典型的には、白色の成形されたリードフレームパッケージ等、パッケージ内部に定量供給されたシリコーン樹脂に埋め込まれた無機燐光体粒子からなる。そのような構成は、典型的には、エミッタダイのみをカバーする燐光体よりも効率が良い。更に、燐光体は、ＬＥＤエミッタを全くカバーせずに、小さい距離だけ離隔され得、典型的には透明材料、例えばシリコーン、ガラス、又はセラミックの層によって離隔され得る。次いで、燐光体層は、パッケージの上部の近傍に位置決めされ、パッケージを側方でカバーして、パッケージからの青色光漏れを防止する。そのような近傍燐光体は、典型的には、ＬＥＤパッケージが高反射率を有するという条件で、他の上述した燐光体タイプよりも効率が良い。

図４（ａ）は、図３（ａ）と同様に近接燐光体を使用するＤｏＣ構造を示す。

図４（ｂ）は、近接燐光体を使用するＰＳＳ構造３０を示し、パッケージ高さが１ｍｍに減少されることを示す。ＰＳＳ ＬＥＤは、白色のシリコーン成形リードフレームパッケージ等、キャビティハウジング内にはんだ付けされる。近接燐光体は、ＰＳＳチップの周りに共形に堆積され得る。キャビティハウジングは、典型的には、裏面コンタクトを有して、ＰＣＢへのフラッシュＬＥＤの更なる組立てを可能にする。薄いハウジング、薄いＰＳＳ、及び薄いビーム整形構成部は、約０．６〜１．２ｍｍの高さ範囲内の全体的な薄いパッケージをもたらす。ビーム整形構成部１２の微細構造化シートは、例えば接着剤又は接着テープを用いてハウジングの上部に取り付けられ得る。

図４（ｃ）は、燐光体を使用するＰＳＳ ＬＥＤパッケージ３０を示し、この燐光体は、薄い反射性ＰＣＢ３２の上で、やはり１．２ｍｍのパッケージ高さを有するハウジングを充填し、ＰＣＢ３２上にはＬＥＤチップ及びハウジング側壁が取り付けられている。ハウジングは、ＰＣＢ上に成形された又は接着剤を用いて取り付けられた、成形された白色シリコーンフレームであり得る。ハウジング及びＰＣＢによって形成されるキャビティの内部は、好ましくは、燐光体層がエミッタの上に制限されるときに、グープ燐光体、又はシリコーン等の透明カプセル化材料を充填される。薄いＰＣＢは、電気接続のために裏面への相互接続線を有することがあるが、側方に延びることができ、ハウジング領域外部でＰＣＢの上のＬＥＤに接続された供給コンタクトにコンタクトワイヤをはんだ付けすることを可能にする。

図４（ｄ）は、やはり１ｍｍのパッケージ高さを有するハウジングを充填する燐光体を使用するが、ＬＥＤチップの周りに成形されたハウジングベースを備えるＰＳＳ構造３０を示す。

図４（ｅ）は、図３（ｄ）と同様の近傍燐光体を使用するＤｏＣ構造を示し、図４（ｆ）は、図３（ｃ）に示されるのと同様のグープ燐光体を使用する複数の中出力ＬＥＤチップ３１を示し、チップは、ワイヤボンド接続線を有するハウジングのベースにある電気コンタクトに取り付けられる。２つの中出力チップが描かれているが、充分な量のフラッシュ光を生成するために３つ以上のチップが使用され得る。複数の中出力ＬＥＤを使用してより大きい面積に対処するために、パッケージの側方寸法が増加され得る。

上記のＬＥＤタイプとは別に、与えられた実施例で垂直薄膜（ＶＴＦ：Vertical Thin Film）ＬＥＤが使用され得、ここで、ＬＥＤは、ワイヤボンドと接続されるエミッタの上部にある１つの電気コンタクトと、パッケージ又はＰＣＢへのはんだ取付けのためにチップの裏面に向かう１つの電気コンタクトとを有する。

従って、ＰＳＳチップは、ＰＳＳ構成要素の周りに成形された反射ハウジング内に取り付けられ得、又はチップは、薄いＰＣＢ等の高反射率の基板、若しくはプラスチックリード付きチップキャリア（ＰＬＣＣ：plastic leaded chip carrier）パッケージ若しくは同様のリードフレーム構成要素（例えばＱＦＮパッケージ）等の予め製造された光混合パッケージに直接はんだ付けされ得る。後者の予め成形されたパッケージは、ＰＳＳチップの周りに直接ある成形パッケージよりも容易に実現される。

微細構造化シートは、例えばレーザパターン形成によってポリカーボネートシートにマスタスタンプを作成することによって製造され得る。次いで、マスタスタンプは、シリコーンに複製され得、マスタのネガを形成する。この第２のマスタは、次いで、液体シリコーン前駆体層にインプリントされ、前駆体層は、薄いベース箔にコーティングされ、固体層に硬化され、シリコーンマスタスタンプから解放される。そのようなマスタはまた、オリジナルの金属複製マスタを得るために、ニッケル等の金属でめっき及びコーティングされ得る。代替として、マスタは、金属マスタを製造するために金属部品の厳密な切断／機械加工を行うことによって製造され得る。金属マスタプレートは、シリコーン液体等の液体前駆体材料の層をベース箔キャリア支持体上にコーティングすることによって複製され得る。シリコーンは、熱硬化され、マスタから解放され得る。代替として、コーティング液体は、シリコーン供給業者から市販のもの等、ＵＶ硬化性シリコーン材料であり得る。ＵＶ光への露出によって、層は、マスタから固定微細構造形状を有して解放され得る程度に硬化される。その後、層は、微細構造化層の完全硬化を実現するために、オーブン内で更に熱硬化され得る。

これらのバッチ式のプロセスとは別に、輝度向上フィルム等の光学フィルムの製造で一般的であるように、ロールツーロールコーティング機器上に箔を製造することも可能である。そのようなセットアップにおいて、ベース箔のロールは、ローラシステムを通して引っ張られ、例えばスロットダイコーティングを使用してコーティング前駆体の薄い液体層でコーティングされる。次いで、ロールは、マスタ構造、例えばニッケルマスタを含む回転ドラムと接触され、ＵＶ光でフラッシュすることによって、前駆体は、ドラムとインプリント接触した状態で硬化されて、固体微細構造化層を形成する。標準のＵＶ硬化アクリレートが使用され得る。しかし、高い熱安定性を得るために、ＵＶ硬化性シリコーン又はハイブリッドシリコーン材料等のシリコーン、例えばシリコーン−エポキシ材料が使用され得る。

ベース箔は、薄いポリカーボネート又はＰＥＴ又はＰＥＮ等のポリエステルであり得る。しかし、三菱ガス化学株式会社（商標）のNeopulim（商標）等の透明ポリイミド箔が好ましい。なぜなら、これは、約２６０℃の高いはんだ温度への短期間の露出に耐えるため、ビーム整形光学素子によって形成されるキャップがフラッシュＬＥＤパッケージのリフローはんだ付け中の高温に耐えることを可能にするからである。

ベース箔と、微細構造が複製又はエンボス加工された構造化層との間の適切な接着を得るために、接着促進中間層が塗布され得る。典型的には、この接着促進剤は、薄膜としてベース箔にコーティングされる。接着促進剤は、反応性化学基を含むことがあり、これらの反応性化学基は、例えばベース箔のＵＶ−オゾン処理又は酸素プラズマ若しくはコロナ処理を使用することによって、ベース箔又は予め活性化されたベース箔と反応し得る。また、接着促進剤層は、シリコーン又はハイブリッドシリコーンコーティング層と反応し得る反応基、例えばハイドライド基又は炭素−炭素二重結合を含むことがある。

ベース箔が使用されることは必須ではない。なぜなら、ＬＥＤデバイスを取り扱うため及びＬＥＤデバイスに取着するための十分な機械的剛性を有する固体、シート、又はプレート状の層として微細光学層を使用するために十分な機械的安定性が実現されると仮定して、微細光学層が完全な構造化層を形成することもあるからである。

図５は、ベース層４０と、構造化層４２との形態での１つの微細構造化シートの設計を示す。微細構造化層４２は稜部４１を備え、各稜部はピーク４１ａを有する。図５は、稜部のピーク４１ａでの上部頂点角度θを示し、この角度θは、例えば９０度〜１００度であり得、又は実際には例えば７０〜１３０度の範囲内の他の角度であり得る。好ましい実施形態では、図示されるように、稜部側部は対称的である。低屈折率シリコーン（例えばメチルシリコーンタイプ）は、屈折率ｎ＝１．４１を有する構造化層４２として使用され得る。従って、形状は、断面の深さ方向に延びるプリズム状の溝構造である。

外形は、任意の適切な形状を取ることができ、例えば発光面でロゴ又は他のシンボルが見えるようにする。そうではなく、ハウジング全体が所望の美観的形状で設計され得る。当然のことながら、周縁部は、単に正方形若しくは長方形、三角形、細長いストリップ、リング形状、又はビームパターンを変えることのない任意の他の形状であり得る。

図６は、より明瞭に図示されるビーム整形光学素子の設計を有するＬＥＤフラッシュユニットを示す。ビーム整形光学素子は、ハウジング１４の開いた上部５１の上の第１の微細構造化シート５０と、第１の微細構造化シート５０の上の第２の微細構造化シート５２とを有する。シートはそれぞれ、光源とは逆向きの細長い平行な稜部の規則的なアレイを提供する構造化層を有する。図６は、交差角度５３で稜部が交差されることを示す。両方向でコリメーションを実現するために、２つの直交に位置合わせされたシートが使用され得る。しかし、図示される直交向きは必須ではない。２つのシートの稜部は、例えば３０〜１５０度、より好ましくは５０〜１３０度、より好ましくは７０〜１１０度の角度で交差することができる。図６は、ハウジング１４の側壁５７も示し、これらの側壁５７も反射性である。

シートは層５５によって分離され、層５５はエアギャップであり得る。しかし、この層５５は、異なる材料であるが、やはり構造化層よりも実質的に低い屈折率の材料（接着剤等）であり得る。これは、エアギャップが使用されるときよりも高い構造化層の屈折率を必要とする。また、上部（第２の）シートは材料層５６によってカバーされ、材料層５６は、層５５と同じであり得、例えば空気であり得、又は上に平坦化保護層を結合するために使用される接着剤であり得る。

エアギャップを用いる場合、構造化層４２の屈折率は、好ましくは１．３〜１．５５の範囲内である。

本質的に、これらの構造は、機能するために光学コントラストを必要とする。シートが一体に接着される場合、構造化層の屈折率は増加される必要があり、光学結合剤の屈折率は低い必要がある。屈折率１．４の接着剤があり得、従って、第１近似で、空気の屈折率１を接着剤の屈折率１．４に増加することは、光学構造化層の屈折率も０．４だけ増加して１．７０〜１．９５の範囲内にすることを必要とする。これは、屈折率差を０．３〜０．５５の範囲内で保つ。

典型的には、接着剤は、１．３〜１．６の範囲内の屈折率を有する。

光は、ハウジングの上部から、微細構造化シートに向けて逃げる。微細構造化シートの屈折率及び微細光学構造に応じて、光の一部がコリメートされ、一部が、全反射によって高反射率ハウジングに向けて回帰反射され、ハウジングで光がリサイクルされる。リサイクルされた光は、同じメカニズムによって再び逃げることができる。効率は、ハウジングの反射率、異なる媒体間の界面でのフレネル損失、及び媒体での吸光度に依存する。

好ましい実施例では、各微細構造化シートは、ベース層（図５の４０）と、構造化層（図５の４２）とを有する。ベース層は、所望の構造的特性及び熱的特性に見合うように主に選択される。例えば、このベース層は、ポリイミド層（又は例えば１．４〜１．７の範囲内の屈折率を有する他の材料）であり得る。構造化層は、例えばシリコーン層であり、光学構造は、シリコーンが硬化される前にスタンプをインプリントされる。ＬＥＤ用途のための優れた光熱的特性により、シリコーン材料が好ましい。好ましいシリコーンタイプは、約１．４１の屈折率を有するメチルシロキサンである。代替形態として、屈折率１．５１〜１．５３を有するメチルフェニルシロキサンタイプが使用され得る。一般に、構造化層は、典型的には、エアギャップを有する実装形態に関しては、屈折率１．３〜１．５５を有することがある。ベース層の界面は互いに平行であり、最終的に光線方向に影響を及ぼさないため、ベース層の屈折率はあまり重要でない。しかし、空気界面でのフレネル反射が最小にされるように、より低い屈折率が好ましい。

図７は、１つの微細構造化シートが点光源からの光出力に及ぼす効果を示すシミュレーションを示す。

稜部（プリズム）の入射角、屈折率（差）、及び上部頂点角度に応じて、幾らかの光線は全反射により反射し返され、他の光線は上面から逃げることがある。微細構造化シートの平滑面は、光源に向けられる。入射角は、光源サイズ、並びにビーム整形光学素子からのその位置及び距離によって決定される。通常、遠隔の燐光体アーキテクチャ（図３（ｃ）〜図３（ｅ））に関して、放出プロファイルはランバート分布に近く、一方、近接燐光体を有するＬＥＤに関しては、微細構造化シートに当たる光線の角度分布はわずかに高い指向性であり得るが、全ての実用例において、ランバート分布から大幅には逸脱しない。従って、変えることができるシステムのパラメータは、プリズムの上部（頂点）角度と、材料の屈折率とである。

ハウジングベース（ＬＥＤが位置される）と底部微細構造化シート５０との間のエアギャップのサイズは、モジュール全体をできるだけ薄くするために、できるだけ小さく保たれる。薄いエアギャップを保証し、ハウジングへの下側微細構造化シートの付着を防止するために、任意選択的に、小さい球状若しくは棒状粒子又は支持ポール等、小さいスペーサ構造が低密度で適用され得、大面積にわたって２つの構成要素が互いに接触するのを防止する。同様に、そのようなスペーシング構造は、微細構造化シート上に設計され得、下層５０の構造化層と上層５２の裏面との光学的接触の可能性を低減する。例えば、光学稜部に重ねられて、光学稜部の高さの上に、高さ１０〜２５ミクロン等、わずかに突き出す低密度のポールが設計され得る。これは、上層５２の平坦側が微細構造の上部に触れるのを防止する。また、そのようなスペーシングは、例えば下側微細構造化シート５０の稜部にほぼ垂直に位置合わせされたストライプ形状のスペーサ構造の形態で上層５２の裏面に塗布され得る。

デバイスの上部にある微細光学表面構造を、取扱い及び使用時の引掻き及び損傷から保護するために、任意選択的な保護シート、典型的には透明シート、例えば透明ポリイミドシートが構造の上に追加され得る。

所望の光学仕様を満たすために、以下のパラメータが調整され得る：
両方の構造化層の上部頂点角度、
微細構造の上部の丸み半径と谷部の丸み半径とに関する、上部角度の形状精度、
周囲の層の材料（例えば空気）に対する構造化層の屈折率、
微細構造化シート間の相対向き角度、及び
フラッシュライトが向けられる長方形スクリーン（例えば、４：３の比）に対する微細構造化シートの向き角度。

これらのパラメータの調整は、仕様が満たされるパラメータ空間を与える。両方のシートの上部頂点角度、形状精度、及び屈折率は、独立して変えられ得る。

両方の構造化層に関する最も好ましい上部角度は、９０度〜１１０度の範囲内である。なぜなら、これらの角度は、合計ルーメン（ＣＬＰｌｍ）に対するスクリーンの中心での照度（中心Ｌｕｘ）＞０．７、及び均一性＞０．３という最も厳しい仕様に適合するからである。

図８は、上側構造化層上部角度に対する下側構造化層上部（頂点）角度のプロットを示す。示される領域は、値の離散集合で実施されるシミュレーションに基づいて角度の組合せが上の２つの条件を満たす領域である。図８は、直交箔に関するものであり、箔は、スクリーンの行／列に対して４５度である。２つの取り得る４５度向きが存在するが、何れも同様の結果を与える。シミュレーションは、完全に鋭利な頂点及び谷部角度を仮定するが、実際には、頂点４１ａの最良の鋭利性は、約１ミクロンの丸み半径である。また、このシミュレーションは、構造化層に関して屈折率１．４１を仮定する。好ましくは、丸み半径は２ミクロン未満である。丸み半径（より高い丸み半径によってより低コストでの製造が可能であるため）と光学性能仕様との折衷点が見出され得る。

これらの結果は、上部角度が好ましくは９０〜１１０度の範囲内であることを示す。

あまり厳しくない仕様に関しては、パラメータ空間が広く開く。

図９は、図８と同じプロットを示すが、仕様がＣＬＰｌｍ＞０．６及び均一性＞０．２に関するものである領域を示す。

図１０に、上側及び下側微細構造化シートの屈折率がＣＬＰｌｍ値に及ぼす影響が、スクリーン／カメラセンサの軸の１つに対するプリズム溝方向の１００度及び４５度向きの両方の上部角度に関して示されている。例として、シミュレーションは、直交箔を用いて行われた。ｙ軸は、下側シートの構造化層の屈折率をプロットし、ｘ軸は、上側シートの構造化層の屈折率をプロットする。ＣＬＰｌｍパラメータは、屈折率値の各組合せに関してシミュレートされた。結果は、一般に、得られるＣＬＰｌｍ値の範囲を示す矢印によって表されるように、一方又は両方の層の屈折率を増加させることによって、増加されたＣＬＰｌｍ値が得られるというものである。

従って、より高い屈折率に関して、合計ルーメンに対する中心光束が最高である。光ビームがより多くコリメートされる。

図１１に、上側及び下側微細構造化シートの屈折率が光均一性に及ぼす影響が、ここでもスクリーン／カメラセンサに対するプリズム溝方向の１００度及び４５度向きの上部角度に関して示されている。ここでも、例として、シミュレーションは、直交箔を用いて行われた。ここでも、ｙ軸は、下層の屈折率をプロットし、ｘ軸は、上層の屈折率をプロットする。均一性パラメータは、屈折率値の各組合せに関してシミュレートされた。結果は、一般に、得られる均一性値の範囲を示す矢印によって表されるように、一方又は両方の層の屈折率を減少させることによって、増加された均一性が得られるというものである。

均一性は、両方の層の屈折率に同様に依存する。良好な均一性の値は、層の屈折率が制限されるときにのみ実現され得る。空気界面の場合、上側及び下側構造化層の屈折率が、２．６＜ｎ_{ｕｐｐｅｒ}＋ｎ_{ｌｏｗｅｒ}＜３．１であるときに、最適値が見出される。

より一般には、（構造化層とそれらの隣接する材料との間の）屈折率差の和が０．６〜１．１の範囲内である。

屈折率の好ましい組合せは、図１２に示される＞０．２の均一性及び＞０．６のＣＬＰＬｍ値の緩いフラッシュ基準に関して、又は図１３に示される＞０．３の均一性及び＞０．７のＣＬＰＬｍのより厳しいフラッシュ基準に関して導出され得る。図１２及び図１３は、両方の構造化層の１００度の上部角度に関するものであり、様々な屈折率値のシミュレーションが設定条件を満足する領域を示す。

両方のシートの１００度の上部角度に関する最適な屈折率は、１．４〜１．５の屈折率範囲内で、複合屈折率２．８５であると分かる。

また、シミュレーションは、均一性の仕様が、長方形スクリーンに対する交差された微細構造化シートの向きに強く依存することも示す。スクリーンに対して４５度（１３５度と同様）の角度に関して、均一性は最高（＞０．３）であり、０度（９０度と同様）に関して、均一性は最低である。従って、スクリーンと同じ向きを有するカメラモジュール向きに対して微細構造化シートを適正に位置合わせすることが可能である。より高い均一性（例えば０．３よりも高い）を実現可能にするために、向き角度範囲は、４５±１０°に設定され得る。より一般には、角度は、２０度〜７０度の範囲内であり得る。

合計ルーメンに対する中心光束の仕様は、スクリーンの向きに依存しない。

図１４は、フラッシュモジュールに対するスクリーンの向き、即ちスクリーンに対する上側構造化層の稜部向きに応じた均一性を示す。このプロットは、両方の層に関する１００度の頂点角度と、両方の構造化層に関する１．４１の屈折率とに関するものである。

最大均一性が４５度の角度（４５及び１３５度）で得られることが見られ得る。

図１４をより明瞭にするために、図１５は、箔の向きによって意味されるものをより明瞭に示す。「プリズム箔１」がスクリーンに最も近いと仮定して、図１５（ａ）は、図１４での４５度の角度に対応する向きをより明瞭に示し、図１５（ｂ）は、図１４での１３５度の角度に対応する向きをより明瞭に示す。この角度は、上部箔稜部の向きに達するために、ポートレートモードでスクリーンを見て左方向から時計周りに回転することを必要とされる角度である。

図１６は、２つの構造化層の稜部間の相対角度に応じた均一性を示す。これは、４：３のスクリーン比に関して計算される。プロット１７０は、１３５度の向き（即ち図１５（ｂ））に関するものであり、プロット１７２は、４５度の向き（即ち図１５（ａ））に関するものである。ピーク均一性は、８０又は１００度である。

ｘ軸は、箔位置合わせ角度を示す。０度は、平行な稜部を定義し、９０度は、直交する稜部を定義する。均一性は、最良の相対角度と最悪の相対角度との間で２倍を超えて変化する。

図１７は、構造化層間の同じ相対回転角度に応じた、合計ルーメンに対する中心ｌｕｘを示す。合計ルーメンに対する中心ｌｕｘは、２％未満だけ変化する。

これらの光学シミュレーションから、中心光束／合計ルーメン及びスクリーン均一性に関係付けられる所望の仕様に従ってスクリーンを照光するビームプロファイルを発生するために、好ましい設計規則の組が定式化され得る。仕様が緩和される場合にはこれらの設計規則の幾つかも以下のように緩和され得ることに留意されたい。

プリズム状の溝（上向きの構造）を有する下側シートの上部角度が、７０〜１３０度、より好ましくは９０〜１１０度である。

下側構造化層の屈折率範囲は、下側光学構造化層が、より低い屈折率（ｎ＝１）の空気層に浸漬される実施例に関しては、１．３〜１．５５であり得る。これは、ビーム整形光学素子が空気の上側層によってカバーされ、下側シートへの入射光も空気の裏面層から来ていることを意味する。より好ましくは、下側構造化層の屈折率は、１．４〜１．４５である。より一般には、空気ではないより低い屈折率の浸漬層が使用される場合、構造化層と浸漬環境との間の屈折率差は、Δｎ＝０．３〜０．５５である。例えば、浸漬層が屈折率１．３を有する場合、光学構造化層の屈折率は１．６〜１．８５にすべきであり、従って複合屈折率は３．２〜３．７の範囲内である。

上側構造化層（上向きの構造）の上部（頂点）角度は、やはり７０〜１３０度、より好ましくは９０〜１１０度である。

上側構造化層の屈折率範囲は、１．３〜１．５５であり、ここでもより好ましくは空気浸漬に関して１．４〜１．４５であるが、より一般的には屈折率差Δｎ＝０．３〜０．５５である（従って上側構造化層と下側構造化層とが同じ仕様範囲を有する）。

下側構造化層と上側構造化層との屈折率の関係は、空気浸漬に関して、ｎ（下側シート）＋ｎ（上側シート）＝３．１以下、より好ましくは３．０以下である。

層の何れか一方の屈折率が、範囲の上端（１．５５）付近である場合、他方の層の屈折率は、範囲の下端（１．３）付近であり得る。両方の層が、範囲の上端での屈折率を有する場合、この構成は、指定された上部角度範囲に関してコリメートが強過ぎることがある。

下側微細構造化シートと上側微細構造化シートとの上部頂点角度間のリンク：下側シートの角度がより小さい場合、上側シートはより大きい角度を必要とし、逆も成り立つ。複合上部角度は、（構造化層の屈折率１．４１に関して）例えば１７０〜２２０度の範囲内、好ましくは１９０〜２１０度である。例えば、下側シートの角度がより大きい（例えば１２０度）場合、下側シートの上部角度は好ましくはより小さく、例えば９０度であり、合計２１０度となる。

上側微細構造化シート稜部方向とスクリーンとの間の回転角度：最も好ましくは、４５＋／−１０度である。

一方のシートの稜部は、好ましくは他方のシートの稜部に対して約９０又は１００度で交差され、それにより、シートは、４：３の所望のスクリーン比に沿った最適な均一性を提供する。より一般には、上側微細構造化シートと下側微細構造化シートとの稜部方向の間の角度は、３０〜１５０度、より好ましくは５０〜１３０度、更に好ましくは７０〜１１０度、例えば９０又は１００度の範囲内であり得る。

均一性は、図１６に示されるように、シートの直交位置合わせから平行位置合わせへ、ミスアライメントに対する感度が最大２倍になる。他のスクリーン比、例えば１６：９に関して、シート間の相対回転角度は、均一性を最適化するために異なり得る。図１７に示されるように、中心ｌｕｘは、シートの相対向きによってそれほど変化しない。

本発明は、携帯電話に関するフラッシュＬＥＤ用途での使用に特に興味深い。しかし、フラッシュＬＥＤモジュールはまた、フォトカメラ若しくはビデオカメラでのピクチャカメラフラッシュに関して、又はタブレット等の他のデバイスに一体化されたフラッシュ構成要素の一部として使用され得る。他の小型照明用途も考慮され得る。

これらの用途では、構成要素の横幅、使用されるＬＥＤの量、及び出力光の総量が、携帯電話に必要とされるよりも大きいことがある。写真用のフラッシュパルスとは別に、ユニットは、ビデオフラッシュ用に連続的に動作し得る。

上の実施例は、反射ベース及び側壁を備えるハウジングを示す。

図１８は、様々な代替パッケージを示す。

図１８（ａ）は、側壁なしで及びＰＣＢなしでパッケージを示す。青色ＬＥＤチップ１０は、裏面コンタクト、例えばフリップチップアーキテクチャを有するサファイア等のキャリア基板上のエピタキシャル層からなる。ＬＥＤチップ１０は、白色のシリコーン成形等の反射層６０によって取り囲まれる。燐光体コーティング６１がこのパッケージをカバーし、光学構造化層５０、５２は、接着剤によってこのパッケージに周縁部で取り付けられる。

図１８の全ての実施例において、異なる燐光体タイプが示されているとしても、燐光体は６１として示されていることに留意されたい。

２つの微細構造化シート５０、５２を互いに取り付けるため、及びこのアセンブリをパッケージに取り付けるために、接着剤が使用される。この接着剤は、液体状態から固体状態に硬化される接着剤であり得、又は一部片の接着テープであり得る。接着剤は、熱硬化されるテープであり得、又は部品の接続後にＵＶ硬化されるテープであり得る。

図１８（ｂ）は、燐光体層６１がエミッタ領域に限定される、又はエミッタ領域よりもわずかにだけ大きい代替パッケージを示す。

図１８（ｃ）で、燐光体６１は、チップよりも大きいが、パッケージの外寸よりも小さく、近傍燐光体を画定するためにエミッタと燐光体層との間に距離がある。このギャップは、典型的には透明シリコーンで充填される。

図１８（ｄ）及び図１８（ｅ）で、リム６４がパッケージ上に成形され、それにより側壁を有するキャビティを形成する。図１８（ｄ）では、このキャビティは空であるか、又は代替としてシリコーン等の透明材料を充填される。図１８（ｅ）では、このキャビティは、少なくとも単一の燐光体材料、例えばシリコーン材料に埋め込まれた粉末燐光体材料を含む少なくとも単一の燐光体層で充填される。

図１８（ｆ）は、フレーム６６にある光学箔アセンブリによってキャップ／カバーされた燐光体６１を含む平坦ＬＥＤパッケージ１０を示す。フレーム６６は、ギャップを有してパッケージの周りに配置されるか、又はフレームは、ＬＥＤパッケージの周りに結合され、これは、例えばパッケージ１０とフレーム６６との間のギャップを透明シリコーン又は反射シリコーンで充填することによって行われる。

図１８のパッケージは、顧客がこれらのパッケージをＰＣＢにはんだ付けすることを可能にするために、裏面コンタクトを有することがある。代替として、これらのパッケージは、薄いＰＣＢの裏面に既に予め取り付けられ得る。この裏面ＰＣＢは、ＬＥＤパッケージ領域を超えて延び得る。ＰＣＢで、過渡電圧抑制器等のＥＳＤ保護ダイオードが、フラッシュＬＥＤアセンブリ（フラッシュＬＥＤモジュールとも呼ばれる）が静電放電によって損壊されるのを防止するように取り付けられ得る。代替として、この保護ダイオードは、ＬＥＤパッケージ内部、反射壁若しくは反射周縁部内部、又はあまり好ましくないがキャビティ内部に集積され得る。

別の例として、図１９に示されるように、複数のＬＥＤエミッタが同じパッケージ内部で使用され、同じ光学ビーム整形構造によってカバーされて、小型マルチＬＥＤエミッタになり得る。フラッシュの放出色は、異なる白色温度を有する２つのＬＥＤの間の現在の比を制御することによって制御され得る。

図１９は、共有基板７２上の、異なる色温度を有する２つのＬＥＤパッケージ１０ａ、１０ｂを示す。各ＬＥＤパッケージがそれ独自の燐光体層６１を有し、単一の全体構造を形成するために透明充填物７０が存在する。

次いで、フラッシュユニットは、望ましい像が知覚される態様に応じて複数の色を放出するように制御可能に形成され得る。例えば、第１のＬＥＤは、例えば６０００Ｋの冷白色を放出することができ、第２のＬＥＤは、例えば２７００Ｋの温白色を放出することができる。その結果、カメラによって撮影された画像は、写真撮影者の希望に応じて、冷たい又は暖かいシーン設定で記憶され得る。両方のＬＥＤが同じパッケージ内に置かれ得るため、このデュアルチャネルフラッシュは非常に小型になり得、それぞれフレネルレンズを有する２つの個別のフラッシュＬＥＤユニットを必要とせず、１つのパッケージのコストのみに関わるものとなり、これは、空間を節約し、２つのレンズの高いコストを節約する。

共有パッケージの上のビーム整形光学素子は光混合機能も有するため、チャネル間での電流比を制御可能な両方のＬＥＤの共同動作は、パッケージまでの距離が小さい場合でさえ、放出光分布の非常に良好な光混合を依然として可能にする。制御された電流比は、個々のＬＥＤの極端色温度間での厳密な調整を可能にする。

同様に、例えば黒体線よりも上の中間色温度を有する第３のパッケージ等、第３のチャネルが、色調整可能な色空間にわたって延びるように追加され得、例えば黒体放射体から色点をずらすことができる。同様に、第４のチャネルが追加され得、又は一般にマルチチャネルパッケージが同じパッケージ内で実現され得る。

所望の美観的な見た目を与えるようにパッケージが整形され得ることは上述した。この見た目は、所望の形状の外側での遮光によって得られ得る。光を遮光する１つの態様は、ビーム整形光学素子の上に打ち抜きされた形状で、白色の反射箔又は鏡面反射ミラー箔等の別の反射構成要素を追加することである。従って、光学素子の外周縁は整形されないことがあるが、このとき、ビーム整形光学素子をカバーする部分遮光又は反射層を使用することによって任意の形状が適用され得る。

遮光された光は、好ましくは、光学シートに面する高反射率の材料を使用してリサイクルされる。遮光／反射される光は、ビーム整形光学素子及びパッケージとの相互作用後に逃げる機会を再度得て、ここで、光は、位置をシフトされた遮光／反射層に送り返されて、整形された開口を通して伝送され得る。

所望の形状を作成する別の態様は、微細構造化シート、例えば上層を反射材料でカバーすることによるものである。例えば、上層は、微細光学表面構造を局所的に充填／カバーするシート上に白色シリコーン層等の白色反射材料を定量供給又はプリントすることによって一部カバーされ得る。独立した層として、又は微細構造化シートに堆積された層としての遮光層は、ビーム整形光学素子の上面と裏面との間で上に配置され得る。微細構造化シート間で遮光層が使用されるとき、この遮光層は、シートを一体に結合して１つの箔アセンブリにする機能を有し得、光が所望のビームプロファイルで伝送される領域では微細構造化シート間のギャップを保つ。

これらの態様では、見る者を妨げずに、デバイスのオフ状態時又は減光動作時にデバイスの所望の見た目を与えるように、エミッタの上に任意の所望の形状が重ねられることがある。

上述したように、燐光体の黄色い見た目を隠すために散乱層を適用することが知られている。これは、上の実施例、特にハウジングの空間を充填するグープ燐光体を使用する実施例に適用され得る。上の実施例は、各微細構造化シート上で平行であり直線状の稜部のアレイを利用する。これらの稜部は、表面の領域にわたって均一なピッチを有することがある。しかし、これは必須ではなく、ピッチは局所的に変化し得る。この場合、ピッチは不規則である。不規則なピッチを提供することで生じ得る１つの利益は、それが稜部高さの差をもたらし得ることである。次いで、下側構造化層の最も高い稜部上部が、スペーサとして機能するように使用され得、２つの層間の小さい光学接触面積を許しながら上部構造化層を支持する。

稜部は、直線又は連続的である必要はない。例えば、微細構造化シートの領域が幾つかの領域に分割され得、稜部は、それらの領域内部で異なる方向に延び、例えばチェッカー盤パターンを形成する。各局所領域の内部で、２つのシートの稜部が所望の角度で交差して、２つの異なる方向で所望のコリメーションを提供する。これは、「局所」交差角度によって意味されるものである。更に、各シート上の全ての稜部が平行ではなく、各局所領域内の稜部が平行である。これは、「局所的に平行」によって意味されるものである。従って、稜部ラインは、不連続稜部の組として形成されるものと考えられ得、各稜部が、微細構造化シートの横方向寸法未満の長さを有する。代替として、稜部ラインは、微細構造化シートの領域にわたってジグザグに延びるものと見なされ得る。

図２０は、取り得るプリズム状の構造の３つの例を示す。

図２０（ａ）は、上で論じたような規則的なレイアウトを示し、全ての構造が各個の箔内部で平行であり、一方の箔の平行方向が他方の箔に直交する。

図２０（ｂ）は、一方の箔でのプリズム伝播方向のわずかな「ジグザグ」の偏向、及び他方の箔でのそれに対応するパターンを示し、局所交差点は直交のままである。１つの箔（上部箔）では、ジグザグパターンは、ジグザグパターンの２つの区域に関して約＋１５度及び−１５度の直線からの偏向を有する。このとき、他方の箔は、垂直から同じ角度だけオフセットされた直線構造を有する。

図２０（ｃ）は、１つのジグザグラインに沿った２つのプリズム延在方向間で約９０度の相対角度を有する、より強いジグザグパターンを有する更なる実施例を示す。図２０（ｂ）の実施例とは異なり、これは、第２のシートのパターンが同様であるが空間的にシフトされており、シートが何れも９０度ピーク角度及び９０度トラフ角度を有する規則的な三角形波形のラインであることを意味する。

ここでも、各点での稜部の局所交差角度が、光学コリメーション機能を決定する。ジグザグに進む稜部によって、局所交差角度は、微細構造化シートの全領域にわたって一定ではないことがあるが、全ての領域で、指定された最小交差角度要件を満たすように設計される。

より複雑な稜部構造を有するこれらの様々な構成は、例えば美観的な理由で望まれることがある。

頂点角度は、典型的には、各構造化層の全体にわたって一定である。しかし、これは必須ではなく、頂点角度は、シートにわたって変わることがある。この変化は典型的には小さいものに過ぎず、例えば５度以内であり、従って全ての頂点角度が所与の範囲（９０〜１１０度等）内である。

小型照明ユニットは、典型的には、８ｍｍ未満の直径を有するアパーチャを有するが、この構成は、対応する厚さの増加を伴わずにデバイスのサイズを増加させることを可能にする。

図２１は、カメラを示し、このカメラは、モバイルポータブルデバイス８０の一部である。カメラは、カメラ光学センサ８２と、本発明のフラッシュユニット８４とを有する。光学センサは、やはり示されているように、センサ要素８７の直交する行８５と列８６とを備える。上で説明したように、１つのシートの稜部の向きは、例えば、行又は列方向に対して２０〜７０度で角度を付けられる。

上で論じたように、ハウジングは反射性である。特に、ハウジングは、ＬＥＤチップよりも反射性が高い。鏡面反射よりも拡散反射特性が好まれ、従って、光は、できるだけ少ない内部反射でハウジングから出る。白色のシリコーンは、拡散反射面を形成し得る。

上の実施例は全て、２つの微細構造化シートを示す。しかし、例えば色制御に関して、更なる光学層が提供され得る。更に、第３の微細構造化シートが、コリメーション機能の一部として使用され得る。

開示される実施形態に対する他の変形形態は、図面、本開示、及び添付の特許請求の範囲の検討から当業者によって理解され、特許請求される本発明を実践する際に実施され得る。特許請求の範囲において、用語「備える」は、他の要素又はステップを除外せず、「１つの（a）」又は「１つの（an）」は、複数を除外しない。特定の手段が相互に異なる従属請求項に記載されていることのみでは、これらの手段の組合せが有利に使用され得ないことを示さない。特許請求の範囲内の任意の参照符号は、範囲を限定するものと見なされるべきではない。

Claims (15)

1. 反射ベース及び開いた上部を有する反射ハウジングと、
   前記反射ハウジング内部に取り付けられたＬＥＤと、
   前記ＬＥＤに関連する燐光体と、
   前記反射ハウジングの前記開いた上部の上の光学ビーム整形構成部と
   を備える、小型ＬＥＤ照明ユニットであって、
   前記光学ビーム整形構成部が、第１及び第２の微細構造化シートを備え、前記第２のシートが、前記反射ベースに関して前記第１のシートの上にあり、前記第１のシートが第１の構造化層を備え、前記第２のシートが第２の構造化層を備え、これら構造化層が、前記ＬＥＤとは逆向きの細長い局所的に平行な稜部のアレイを有し、且つ各稜部のピークで頂点角度を有し、一方のシートの前記稜部は、局所交差角度が３０〜１５０度であるように他方のシートの前記稜部と交差される、小型ＬＥＤ照明ユニット。
2. 前記第１及び第２の構造化層の前記頂点角度が、７０〜１３０度、より好ましくは９０〜１１０度の範囲内である、請求項１に記載の小型ＬＥＤ照明ユニット。
3. 前記第１及び第２の構造化層の前記頂点角度の和が、１７０〜２２０度の範囲内、より好ましくは１９０〜２１０度の範囲内である、請求項２に記載の小型ＬＥＤ照明ユニット。
4. 前記第１の構造化層が第１の屈折率の第１の材料と接触し、前記第２の構造化層が第２の屈折率の第２の材料と接触し、前記第１の構造化層の材料が、前記第１の屈折率よりも０．３〜０．５５だけ大きい屈折率を有し、前記第２の構造化層の材料が、前記第２の屈折率よりも０．３〜０．５５だけ大きい屈折率を有する、請求項１乃至３の何れか一項に記載の小型ＬＥＤ照明ユニット。
5. 前記第１及び第２の材料が、
   １．０の屈折率を有する空気、又は
   １．３〜１．６の屈折率を有する接着剤
   を含む、請求項４に記載の小型ＬＥＤ照明ユニット。
6. 前記第１及び第２の材料が空気を含み、前記第１及び第２の構造化層の前記頂点角度が、９５〜１０５度の範囲内であり、前記第１及び第２の構造化層の複合屈折率が、２．８〜２．９の範囲内であり、各構造化層の屈折率が、１．４〜１．５の範囲内である、請求項５に記載の小型ＬＥＤ照明ユニット。
7. 前記交差角度が、６０〜１２０度、より好ましくは７０〜１１０度である、請求項１乃至６の何れか一項に記載の小型ＬＥＤ照明ユニット。
8. 各微細構造化シートが、ベース層と、前記ベース層の上の前記構造化層とを備える、請求項１乃至７の何れか一項に記載の小型ＬＥＤ照明ユニット。
9. 前記ベース層が、ポリイミド、熱安定化されたＰＥＴ、又は熱安定化されたＰＥＮを含む、請求項８に記載の小型ＬＥＤ照明ユニット。
10. 前記第１及び第２の構造化層が、シリコーン又はハイブリッドシリコーンを含む、請求項１乃至９の何れか一項に記載の小型ＬＥＤ照明ユニット。
11. 前記燐光体が、
    前記燐光体の上にエアギャップを有して、前記ＬＥＤの上に直接提供されるか、
    前記ＬＥＤと前記開いた上部との間で前記反射ハウジングを充填して提供されるか、又は
    前記第１の微細構造化シートの下の、且つ前記ＬＥＤから離間された層として提供される、請求項１乃至１０の何れか一項に記載の小型ＬＥＤ照明ユニット。
12. カメラフラッシュユニットを備える、請求項１乃至１１の何れか一項に記載の小型ＬＥＤ照明ユニット。
13. カメラ光学センサと、請求項１２に記載のフラッシュユニットとを備える、モバイルポータブルデバイス。
14. センサ要素の直交する行及び列を備える光学センサと、
    請求項１２に記載のカメラフラッシュユニットと
    を備えるカメラであって、１つのシートの前記稜部の向きが、行又は列方向に対して２０〜７０度で角度を付けられる、カメラ。
15. １つのシートの前記稜部の前記向きが、前記行又は列方向に対して３０〜６０度、更に好ましくは４０度〜５０度で角度を付けられる、請求項１４に記載のカメラ。