KR100695542B1 - 휴대폰 카메라용 플래쉬 엘이디 렌즈 - Google Patents

Abstract

본 발명은 휴대폰 카메라의 다중 다이 칩 엘이디(LED)에 적용되는 플래쉬 엘이디 렌즈에 관한 것으로서, 카메라의 사진 촬영 영역 내에서 빛이 균일하게 분포되도록 하고, 다이 칩의 상맺힘 현상을 방지하여 사진의 품질을 향상시키는 것을 목적으로 한다.

이를 위하여 본 발명은, 1메가 픽셀(Mega Pixel)이상의 고화소에 적합하도록 적어도 2개 이상의 다중 다이 칩(Die Chip)을 포함하는 엘이디로 이루어진 휴대폰 카메라의 플래쉬 엘이디 렌즈(Flash LED Lens)에 있어서, 상기 플래쉬 엘이디 렌즈는, 중앙부가 볼록한 만곡면을 갖고 외관이 육각형인 단위 렌즈들이 벌집형상으로 연속적으로 배치된 렌즈부와, 이 렌즈부를 둘러싸는 프레임부를 포함하고; 상기 엘이디 렌즈의 조사각이 카메라의 사진 촬영 영역내에서 빛이 균일하게 분포되도록 40 ~ 60도의 범위를 갖도록 형성되는 것을 특징으로 한다.

휴대폰, 카메라, 엘이디, 렌즈, 육각형상, 다이 칩

Description

휴대폰 카메라용 플래쉬 엘이디 렌즈{FLASH LED LENS FOR CAMERA MODULE OF MOBILE PHONE}

도 1은, 90도 및 120도의 조사각을 갖는 종래의 파워 엘이디의 조사범위를 카메라의 촬영범위인 화각과 비교한 도면.

도 2는, 카메라 휴대폰에 사용되는 일반적인 다중 다이 칩(Multi Die Chip) 타입 엘이디의 사시도.

도 3은, 원 다이 칩(One Die Chip) 타입의 엘이디에 사용되는 종래의 원형 프레넬(Fresnel) 렌즈를 표시한 도면.

도 4는, 도 3에 도시된 종래의 원형 프레넬 렌즈를 도 2에 도시된 다중 다이 칩에 적용했을 경우, 다이 칩의 상맺힘 형상을 광학적으로 분석한 도면.

도 5는, 도 3에 도시된 종래의 원형 프레넬 렌즈를 도 2의 다중 다이 칩 엘이디에 적용했을 경우, 다이 칩의 상맺힘 형상에 의해 사진의 품질이 저하된 상태를 나타낸 사진.

도 6은, 본 발명에 따른 육각형상의 플래쉬 엘이디 렌즈의 사시도.

도 7은, 본 발명에 따른 육각형상의 플래쉬 엘이디 렌즈를 다중 다이 칩에 적용했을 경우, 광량이 최적화되는 상태를 광학적으로 분석한 그림.

도 8은, 본 발명에 따른 육각형상의 플래쉬 엘이디 렌즈를 다중 다이 칩 엘 이디에 적용했을 경우, 광량이 최적화되어 사진 품질이 향상된 것을 나타낸 사진.

도 9는, 본 발명에 따른 육각형상의 플래쉬 엘이디 렌즈부의 정면도로서, 단위 렌즈부의 가로 및 세로의 크기를 표시한 도면.

도 10은, 본 발명에 따른 육각형상의 플래쉬 엘이디 렌즈의 사시도로서, 단위 렌즈부의 높이를 표시한 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

101: 파워 엘이디(Power LED)

102: 조사각 120도 엘이디의 조사각도

103: 조사각 120도 엘이디의 조사범위

104: 조사각 90도 엘이디의 조사각도

105: 조사각 90도 엘이디의 조사범위

106: 휴대폰 카메라의 촬영영역을 나타내는 화각

107: 휴대폰 카메라의 촬영영역

201,202,203,204: 다중 다이 칩(Multi Die Chip)

205: 반사판

206: 하우징(Housing)

301: 원형 프레넬 렌즈(Fresnel Lens)

401,402,403,404: 다중 다이 칩의 상맺힘

405: Y축상의 광량 형태

406: X축상의 광량 형태

501,502,503,504: 다중 다이 칩의 상맺힘

601: 단위 렌즈부

701,801: 카메라 화각 범위에 최적화된 광량

901,902: 단위 렌즈부의 가로 및 세로

1001: 단위 렌즈부의 높이

본 발명은 휴대폰 등 모바일(Mobile) 기기에 장착된 카메라의 보조광원으로 이용되고 있는 백색 엘이디(White Light Emitting Diode) 렌즈에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 카메라의 사진 촬영 영역내에서 빛이 균일하게 분포되도록 하고, 다이 칩의 상 맺힘 현상을 방지하여 사진의 품질을 향상시킬 수 있는 플래쉬 엘이디 렌즈에 관한 것이다.

최근 카메라가 내장된 휴대폰의 출시가 증가하면서, 어두운 곳에서도 우수한 품질의 사진을 촬영할 수 있도록 하는 보조광원에 대한 관심이 높아지고 있다.

현재 휴대폰 카메라의 보조광원으로는 백색 엘이디가 많이 사용되고 있다. 상기 백색 엘이디는, 실장이 비교적 용이하고, 카메라용 보조광원 뿐만 아니라 어두운 곳에서 랜턴의 효과도 발휘할 수 있는 장점 때문에 널리 사용되고 있다.

그러나 상기한 백색 엘이디는, 어두운 곳을 밝게 비추는 보조광원으로서는 탁월한 효과가 있으나, 사진의 품질을 직접적으로 향상시키지는 못하고 있다.

즉, 백색 엘이디 렌즈를 사용하여 고품질의 사진을 얻기 위해서는 카메라의 성능 및 목적에 맞게 설계된 렌즈를 사용하여야 하나, 현재의 휴대폰 카메라는 백색 엘이디만을 채용하고 있고 렌즈는 통상의 렌즈를 사용하고 있기 때문이다.

이에 따라, 엘이디 광원의 성능이 사진 촬영에 충분히 반영되지 못함으로써 사진의 품질 향상에 기여하지 못하고 있다.

현재 통상적으로 사용되는 휴대폰 카메라의 파워 엘이디(101)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 빛이 피사체에 도달하는 영역을 나타내는 광원의 조사각이 최소 90도에서 120도의 것이 사용되고 있다.

도 1에서 104는 90도 엘이디의 조사각을 나타낸 것이고, 105부분은 조사각 90도를 갖는 엘이디의 조사범위를 평면상으로 나타낸 것이다.

또한, 도 1에서 102는 120도 엘이디의 조사각을 나타낸 것이며, 103부분은 조사각 120도를 갖는 엘이디의 조사범위를 평면상으로 표시한 것이다.

또한, 106은 일반적으로 사용되는 카메라의 촬영영역인 화각을 나타내는 각를 표시한 것이고, 107부분은 카메라의 실제 촬영영역을 표시한 것이다.

도 1에서 알 수 있는 바와 같이, 사진이 찍히는 영역인 화각은 약 40도에서 50도 범위로서, 그 촬영영역은 107로 표시된 부분으로 국한되어 있다.

따라서, 조사각이 90도 및 120도의 엘이디를 사용하게 되면, 사진의 촬영에 불필요한 부분까지도 빛을 조사하게 되어 비효율적이 된다. 즉, 사진촬영의 보조광원으로서 사용되는 엘이디 광의 상당량이 낭비되고 있는 것이다.

이러한 문제점을 해결하기 위해서는 카메라의 화각에 맞는 조사각을 갖는 엘 이디를 사용하는 것이 가장 바람직하나, 종래에는 기술적인 문제로 인하여 엘이디의 조사각을 카메라의 화각정도의 범위로 줄이는 것이 불가능하였다.

이는, 엘이디의 조사각이 90 ~ 120도인 상태에서, 휴대폰에 삽입되는 렌즈의 수량 및 두께를 최소화하기가 곤란하였기 때문이다.

또한, 최근에는 휴대폰 카메라의 고화소 추세에 따라, 다이 칩(Die Chip)을 2개 이상 장착한 이른바 다중 다이 칩 타입의 엘이디 렌즈가 증가하고 있다.

종래의 저화소 카메라의 경우에는 다이 칩이 1개이어도 무방하였으나, 1 메가 픽셀(Mega Pixel) 이상의 고화소의 카메라에 있어서는 엘이디의 광량을 증가시키기 위하여, 도 2에 도시한 바와 같은, 다중 다이 칩 엘이디를 채용하고 있는 것이다. 도 2에 있어서, 201,202,203,204는 이러한 다중 다이 칩을 나타낸 것이며, 205는 반사판, 206은 하우징을 도시한 것이다.

그런데, 상기한 다중 다이 칩에, 도 3에 도시한 바와 같은 종래의 원형 프레넬(Fresnel) 렌즈를 적용하게 되면, 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같은 다이 칩의 상맺힘 현상이 발생하여 사진의 품질이 저하되는 문제점이 있다.

도 4는 종래의 다중 다이 칩 엘이디에 종래의 원형 프레넬 렌즈를 적용한 경우를 광학적으로 분석한 도면이고, 도 5는 이러한 경우에 나타난 상맺힘 현상을 표시한 것이다.

즉, 도 4에서 알 수 있는 바와 같이, 다중 다이 칩 엘이디에 종래의 프레넬 렌즈를 적용하게 되면, 중심의 광량이 다른 부위에 비해 현저히 증가하게 되며, 특히 Y축 방향의 광량의 분포가 매우 불균일하게 나타나게 된다. 또한, 네 모서리 부 분(401,402,403,404)에는 도 2에 도시된 4개의 다이 칩의 상맺힘 현상이 두드러지게 나타나게 된다. 이에 의해, 도 5에 나타낸 바와 같은 사진의 품질 저하 현상이 발생하게 되는 것이다.

또한, 통상의 휴대폰 카메라는, 엘이디의 외부 윈도우(Window) 부분이 규칙적인 격자형상으로 설계되어 있어, 사진에 조사되는 엘이디의 광을 균일하게 분포시키지 못하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래의 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 90도 이상의 조사각을 갖는 엘이디의 광량을 카메라의 화각내로 집중시키고, 빛을 균일하게 분포시키면서 광량을 증가시킬 수 있는 플래쉬 엘이디 렌즈를 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은, 1메가 픽셀 이상의 고화소 카메라에 사용되는 다중 다이 칩 엘이디에서, 다이 칩의 상맺힘 현상을 방지하여 사진의 품질을 향상시킬 수 있는 플래쉬 엘이디 렌즈를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 외부에서 육안으로 내부의 부품이 보이지 않도록 하여 외관상의 미려함을 향상시킬 수 있는 플래쉬 엘이디 렌즈를 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 1메가 픽셀(Mega Pixel)이상의 고화소에 적합하도록 적어도 2개 이상의 다중 다이 칩(Die Chip)을 포함하는 엘이디 로 이루어진 휴대폰 카메라의 플래쉬 엘이디 렌즈(Flash LED Lens)에 있어서, 상기 플래쉬 엘이디 렌즈는, 중앙부가 볼록한 만곡면을 갖고 외관이 육각형인 단위 렌즈들이 벌집형상으로 연속적으로 배치된 렌즈부와, 이 렌즈부를 둘러싸는 프레임부를 포함하고, 상기 엘이디 렌즈의 조사각은, 엘이디 렌즈에서 조사되는 빛이 휴대폰 카메라의 사진 촬영 영역내에서 빛이 균일하게 분포되도록 40 ~ 60도의 범위를 갖도록 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 상기 육각형 단위 렌즈의 형상은, 가로 및 세로의 크기는 0.3 ~ 0.8mm이고, 중앙 볼록부의 최대 높이는 0.05 ~ 0.2mm인 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

도 6은 본 발명에 따른 육각형상의 플래쉬 엘이디 렌즈의 사시도이고, 도 7은 본 발명에 따른 육각형상의 플래쉬 엘이디 렌즈를 다중 다이 칩 엘이디에 적용했을 경우에 광량이 최적화되는 상태를 광학적으로 분석한 그림이며, 도 8은 본 발명에 따른 육각형상의 플래쉬 엘이디 렌즈를 다중 다이 칩 엘이디에 적용했을 경우에 광량이 최적화되어 사진 품질이 향상된 것을 나타낸 사진이고, 도 9는, 본 발명에 따른 육각형상의 플래쉬 엘이디 렌즈부의 정면도로서, 단위 렌즈부의 가로 및 세로의 크기를 표시한 도면이고, 도 10은 본 발명에 따른 육각형상의 플래쉬 엘이디 렌즈의 사시도로서, 단위 렌즈부의 높이를 표시한 것이다.

먼저, 도 6은 본 발명에 따라 제작된 특수한 형상의 플래쉬 엘이디 렌즈를 도시한 것으로서, 특히 다이 칩이 적어도 2개 이상인 다중 다이 칩 타입의 엘이디 에 최적화된 육각형상(Hexagon Type)의 플래쉬 엘이디 렌즈를 나타낸 것이다.

본 발명에 의한 플래쉬 엘이디 렌즈는, 도 6에 도시된 바와 같이, 육각형상의 단위렌즈부가 벌집형상으로 연속적으로 배치된 렌즈부와, 이를 둘러싸고 있는 프레임부를 포함하여 이루어진다.

상기 단위 렌즈부는 정면에서 보았을 때 외관이 육각형상을 가지며, 그 중앙부는 볼록한 만곡면으로 형성되어 있다.

여기서, 상기 단위 렌즈부의 크기는, 도 9에 도시된 바와 같이, 가로(901) 및 세로(902)의 크기가 0.3 ~ 0.8mm 이고, 도 10에 도시된 바와 같이, 중앙의 볼록부의 높이가, 0.05 ~ 0.2mm인 것이 바람직하다.

이는 상기 단위 렌즈부의 가로 및 세로의 크기 및 높이가 상기 범위일 때, 광량이 최적화 되기 때문이다. 이를 도 7 및 도 8을 참조하여 설명한다.

도 7은, 본 발명에 따라 단위 렌즈부의 크기 및 높이를 제조하였을 경우 광량이 최적화 되는 것을 나타낸 것이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 플래쉬 엘이디 렌즈에 의하면, 종래의 경우(도 4 참조)에 비해 X축 및 Y축상의 광량이 상당히 균일하게 분포되고 있음을 알 수 있다. 특히, Y축상의 광량의 분포가, 도 4의 종래의 광량 분포보다 완만한 곡선을 그리면서 균일하게 분포되고 있음을 알 수있다.

이에 따라, 본 발명에 따른 플래쉬 엘이디 렌즈에 의하면, 도 8에 도시된 바와 같이, 다중 다이 칩에 의한 상맺힘 현상(도 5 참조)가 나타나지 않게 되어 사진의 품질을 향상시킬 수 있게 되는 것이다.

또한, 본 발명에 의한 플래쉬 엘이디 렌즈의 조사각은, 40 ~ 60도의 범위인 것이 바람직하다. 이를 도 1을 참조하여 보다 상세히 살펴보기로 한다.

도 1은 일반적으로 사용되는 파워 엘이디(101)에 있어서, 엘이디의 조사각이 90도인 경우(104,105 참조) 및 조사각이 120도인 경우(102,103 참조)의 조사범위를 나타낸 것이다. 또한, 도 1에는, 카메라의 화각이 가로 50도, 세로 40도인 경우의 조사범위(106,107)도 함께 표시한 것이다.

도 1에서 알 수 있는 바와 같이, 실제 사진이 촬영되는 영역은 조사각 90도의 빛이 조사되는 영역보다도 상당히 좁은 범위임을 알 수 있다.

실제로 어느 정도의 빛이 사진 촬영에 이용되는 지를 시험한 결과에 의하면, 피사체와 1m 거리에서 사진촬영을 실시할 경우, 사진이 촬영되는 영역은 약 0.679m²이나, 90도 엘이디가 조사되는 영역은 약 3.142m², 120도 엘이디가 조사되는 영역은 약 9.425m²에 달하는 것으로 나타났다.

엘이디의 빛이 조사각 내에서만 균일하게 분포한다고 가정할 경우, 90도 엘이디가 방출하는 빛의 약 22%, 120도 엘이디가 방출하는 빛의 약 7% 정도만 사진촬영을 위해 쓰이고 있음을 알 수 있다.

이는 휴대폰 카메라의 보조광원으로서 90도 및 120도의 엘이디를 채용할 경우, 상당량의 빛이 낭비되고 있음을 보여주고 있는 것이다.

본 발명은 이러한 실험결과에 근거하여, 엘이디 조사각의 범위를 40 ~ 60도의 범위로 한정한 것이다. 본 발명에 의한 플래쉬 엘이디 렌즈에 의하면, 카메라의 보조광원으로 사용되는 엘이디의 조사범위를 카메라의 촬영범위에 최적화함으로써 불필요한 광원의 소모를 방지할 수가 있게 된다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 아니하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 다양한 변형 및 수정이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 플래쉬 엘이디 렌즈에 의하면, 엘이디의 광량을 카메라의 촬영범위내로 집중시키고, 빛을 균일하게 분포시키면서 광량을 증가시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 플래쉬 엘이디 렌즈에 의하면, 1메가 픽셀 이상의 고화소 카메라에 사용되는 다중 다이 칩 엘이디에서, 다이 칩의 상맺힘 현상을 방지하여 사진의 품질을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 플래쉬 엘이디 렌즈에 의하면, 외부에서 육안으로 내부의 부품이 보이지 않도록 하여 외관상의 미려함을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

1메가 픽셀(Mega Pixel) 이상의 고화소에 적합하도록 적어도 2개 이상의 다중 다이 칩(Die Chip)을 포함하는 엘이디(LED)로 이루어진 휴대폰 카메라의 플래쉬 엘이디 렌즈(Flash LED Lens)에 있어서,

상기 플래쉬 엘이디 렌즈는, 중앙부가 볼록한 만곡면을 갖고 외관이 육각형인 단위 렌즈들이 벌집형상으로 연속적으로 배치된 렌즈부와, 이 렌즈부를 둘러싸는 프레임부를 포함하고,

상기 육각형 단위 렌즈의 형상은, 가로 및 세로의 크기가 0.3 ∼ 0.8mm 이고, 중앙 볼록부의 최대 높이가 0.05 ∼ 0.2mm이며,

상기 플래쉬 엘이디 렌즈의 조사각은, 엘이디 렌즈에서 조사되는 빛이 휴대폰 카메라의 사진 촬영 영역내에서 빛이 균일하게 분포되도록 40 ∼ 60도의 범위를 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 휴대폰 카메라용 플래쉬 엘이디 렌즈.

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