KR20040087248A

KR20040087248A - 사진촬영용 광원장치

Info

Publication number: KR20040087248A
Application number: KR1020030079395A
Authority: KR
Inventors: 데라다도시유키; 세키도게이조; 가토시게카즈; 이리토노기미히로
Original assignee: 스탠리 일렉트릭 컴퍼니, 리미티드
Priority date: 2003-04-04
Filing date: 2003-11-11
Publication date: 2004-10-13
Also published as: US7052151B2; KR100984731B1; US20040196643A1; CN1536663A; JP2004309710A; CN100474094C

Abstract

본 발명은 디지털 카메라가 함께 설치된 휴대용 기기에 부속되는 광원장치에 관한 것이다.

종래의 LED 소자를 발광원으로 하는 사진촬영용 광원장치는 광량이 부족하고, 충분한 광량을 얻기 위해서는 대형화를 피할 수 없다는 문제가 있었다. 본 발명에 따른 사진촬영용 광원장치(1)는 적어도 1개의 LED 소자(2)를 포함하는 백색 발광원과, 상기 발광원을 수용하고 렌즈를 가지는 케이스(3)를 포함하여 구성되며, 상기 발광원의 상기 LED 소자(2)는 조사범위의 길이방향을 따르는 열에 정렬되고, 상기 렌즈는 상기 LED 소자의 정렬방향으로 직선이 생기도록 된 리니어 프레넬컷(linear fresnel cut)(3a)을 구비하는 것을 특징으로 하는 사진촬영용 광원장치로 함으로써, 리니어프레넬컷(3a)에 의해 사진촬영 범위와 일치하는 배광(配光)으로서 조명효과를 높이는 동시에, 구동전류를 펄스형상의 대전력으로 인가함으로써 소형이면서도 충분한 밝기를 얻을 수 있다.

Description

사진촬영용 광원장치{Light Source Device For Electronic Photographic Apparatus}

본 발명은 근래 증가하고 있는 디지털 카메라가 함께 설치된 휴대전화, 휴대용 컴퓨터 등의 휴대용 기기에 있어서, 예를 들어, 밤시간대 혹은 어두운 실내에서 촬영할 때, 조명용 광원으로서 상기 휴대용 기기에 부속되는 광원장치에 관한 것이다.

종래의 이러한 종류의 LED 소자를 발광원으로 채용한 조명장치로는, 바람직하게는 적(R), 녹(G), 청(B)의 삼원색의 LED 소자 각 1개를 입체회로 형성품(MID; Molded Interconnect Device)에 형성한 오목한 부분 안에 설치하고, 각각의 LED 소자로부터의 발광색을 혼색하여 연색성을 자유롭게 조정하는 광원이 있었다(예를 들어, 일본특허공개 평11-163412호 공보(단락 20-82, 도 1-24))

하지만, 상술한 종래 구성의 광원, 예를 들어, R, G, B 한개씩을 조합하여 하나의 조로 하는 LED 소자에 의한 광원으로부터의 광출력은, 사진을 찍기에 광량이 부족하였다. 따라서 필요한 조명조도를 얻을 수 있을 때까지, 사용하는 LED 소자의 갯수를 늘려야했다. 이 때, 3원색 혹은 특허문헌 1과 같이 4색의 LED 소자를 채용하는 경우에는, 광량을 늘리기 위해 3개(혹은 4개) 단위로 LED 소자를 늘려야 하기 때문에, 조명장치의 대형화가 현저해진다.

조명장치가 설치되는 대상이 휴대전화와 같은 소형기기이기 때문에, 사진촬영을 위한 충분한 밝기를 우선시하여 LED 소자의 갯수를 설정하면 대형화에 의해 조명장치의 설치자체가 어려워지는 문제점이 발생하고, 역으로 탑재가능한 LED 소자의 수를 우선시하면 조도 부족으로 인해 만족할 만한 품질의 사진을 얻을 수 없다는 문제점이 발생한다.

도 1은 본 발명에 따른 사진촬영용 광원장치의 제 1 실시예를 나타내는 정면도이다.

도 2는 도 1의 A-A선에 따른 단면도이다.

도 3은 도 1의 B-B선에 따른 단면도이다.

도 4는 본 발명에 따른 사진촬영용 광원장치에 채용되는 LED 소자의 구성예를 나타내는 단면도이다.

도 5는 LED 소자의 배광특성의 예를 나타내는 그래프이다.

도 6은 LED 소자의 구동전류의 예를 나타내는 설명도이다.

도 7은 본 발명에 따른 사진촬영용 광원장치의 제 2 실시예에서, LED 소자의 배치상태를 나타내는 정면도이다.

도 8은 본 발명에 따른 사진촬영용 광원장치의 제 3 실시예를 요부로 나타내는 단면도이다.

***도면의 주요부분에 대한 부호의 설명***

1 : 사진촬영용 광원장치 2 : LED 소자

21 : LED 칩 22 : 투명수지

23 : 형광체 3 : 케이스

3a : 리니어프레넬컷 3b : 회로기판

4 : 스프링 접합편 5 : 글라스 기판

5a : 투명전극

본 발명은 상술한 종래의 과제를 해결하기 위한 구체적 수단으로서, 휴대용 기기에 함께 설치되는 카메라의 조명용으로 설치되는 사진촬영용 광원장치에 있어서, 상기 사진촬영용 광원장치는 적어도 1개의 LED 소자를 포함하는 백색 발광원과, 상기 발광원을 수용하고 렌즈를 가지는 케이스를 포함하여 구성되며, 상기 발광원의 상기 LED 소자는 조사범위의 길이방향을 따르는 열에 정렬되고, 상기 렌즈는 상기 LED 소자의 정렬방향으로 직선이 생기도록 된 리니어 프레넬컷을 구비하는 것을 특징으로 하는 사진촬영용 광원장치를 제공함으로써 과제를 해결하는 것이다.

이어서, 본 발명을 도면에 나타내는 실시예에 따라 상세하게 설명한다. 도 1 내지 도 3을 참조하여, 본 발명에 따른 사진촬영용 광원장치(1)의 제 1 실시예를 설명한다. 사진촬영용 광원장치(1)는 휴대용 기기에 설치되는 카메라의 조명용으로 설치되는 것이며, 또한 상기 휴대용 기기는 크기가 작은 휴대전화이기 때문에, 사진촬영용 광원장치(1)로는 소형인 것, 예를 들어 가로폭×세로폭×두께가 9×6×3mm 정도의 칫수 이내인 것이 요구된다.

본 발명에서도 사진촬영용 광원장치(1)의 발광원으로서는 LED 소자(2)를 채용하고 있으며, 상기 LED 소자(2)는 예를 들어, 회로기판(3b) 위에 적절한 갯수가 설치되고, 더욱이 리니어프레넬컷(linear fresnel cut)(3a)이 설치된 케이스(3)로 덮여 발광방향의 일체화가 이루어지며, 예를 들어 상기 회로기판(3b) 등에 설치된 스프링 접합편(4)에 의한 부착과 전원공급을 겸하는 부착수단 등, 간편한 수단으로 휴대용 기기에 조립할 수 있게 되어 있다.

그리고, 제 1 실시예에서는 백색광원의 LED 소자(2)를 적절 갯수 채용하고 있다. 한편, 여기서 말하는 상기 LED 소자(2)의 적절 개수란, 한 개 이상이고 휴대전화 등 휴대용 기기를 대형화하는 등의 변경없이 부착할 수 있는 범위의 수이며, 상기에 설정되는 케이스(3)의 칫수에서는 4개(도시한 상태) 내지 8개 정도이다. 그리고, 상기 LED 소자(2)는 도 3에 나타내는 바와 같이 조사범위의 길이방향을 따라 1열 또는 복수열로 정렬되어 있다. 여기서 말하는 조사범위란, 본 광원장치가 광을 조사하는 범위를 말한다.

도 4는 제 1 실시예가 채용하는 백색광원 LED 소자(2)의 구성예를 나타내는 것이며, 청색을 발광하는 LED 칩(21)을 에폭시 수지 등 투명수지(22)로 덮어 방습할 때, 이 투명 수지(22) 안, 혹은 그 일부에 형광체(23)를 습화(濕和)해 둠으로써, LED 칩(21)의 발광에 의해 형광체(23)를 여기시켜 백색광을 얻는 것이며, 조합하는 형광체(23)로는 YAG, In계라고 불리는 황색발광하는 것이 선택되는 경우와,각각이 R(적), G(녹), B(청)의 삼원색 발광하는 것을 조합한 형광체(23)가 선택되는 경우가 있다.

어느 경우에도, LED 칩(21)으로부터의 광은 형광체(23)에 닿게 되므로, 광은 확산되어 배광특성(D)은 도 5에 나타내는 바와 같이, 밝기가 50%로 저하할 때의 각도, 즉 반감각(半減角)이 한 쪽 약 60°정도로 넓으며, 이러한 종류의 사진에 설정되어 있는 사각(寫角) 값, 한 쪽 약 25°에 비하여 넓은 범위로 확산된다.

이는 사진촬영에 불필요한 범위까지 광을 배포하게 되어 즉, 필요한 범위의 단위 면적당 배포되는 광량은 감소하게 된다. 또한, 상기 LED 소자(2)로부터 방사되는 광은, 광속(光束)의 단면이 대략 원형의 배광형상을 가지며, 이에 반하여 카메라는 대략 직사각형의 범위를 촬영하는 것이기 때문에, 배광이 형상적으로도 달라, 조명을 한층 어둡게 한다.

본 발명에서는 상기 문제점에 대처하기 위하여 상술한 바와 같이, 케이스(3)에 리니어프레넬컷(3a)을 한 것으로, 이 리니어프레넬컷(3a)은 도 3에 나타내는 바와 같이, 조사범위의 길이방향에 직교하는 단면에 볼록렌즈(P)를 설정하고, 이 볼록렌즈(P)를 프레넬화한 단면형상을 케이스(3) 위에서 조사범위의 길이방향에 따라 평행이동시킴으로써 얻어지는 리니어프레넬렌즈를 채용한다.

이와 같이 함으로써, 사진의 짧은변측에 대해서는 반감각이 20°정도인 광의 수속(收束)이 이루어지고, 긴변측에는 반감각이 35° 정도인 수속이 이루어지게 되어, 본 발명에 따르면, 본래 광량이 적은 LED 소자(2)로부터의 광을 적절히 수속하여, 카메라가 촬영하는 범위내로 효율적으로 배포할 수 있게 된다.

상기에 설명한 리니어프레넬컷(3a)의 채용에 더하여, 본 발명에서는 상기 LED 소자(2)의 점등방법도 연구하였으며, 도 6은 상기 LED 소자(2)에 인가하는 전류파형(W)의 형상의 예를 나타내는 것으로, 상기 전류파형(W)의 기본형상은 인가시간(t)과 배율(b)에 의한 단일펄스의 대략 직사각형 형상이며, 본 실시예에서는, 인가시간(t)으로는, 본 발명과 같은 광원장치의 발광시간으로 통상 요구되는 10~600msec가 설정되고, 이에 따라, 배율(b)로는 정격전류의 3~50배가 설정되어 있다. 단, 인가시간(t)과 배율(b)은 대체로 반비례의 관계에 있어, 배율(b)을 크게 설정할 때에 인가시간(t)은 짧게 설정하는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 LED 소자(2)로부터의 발광량은 거의 인가되는 전류량에 비례하기 때문에, 예를 들어, 50배의 전류를 인가한다는 것은, 같은 점등시간이라면, 50배수의 LED 소자(2)를 설치한 것과 등가의 밝기가 얻어지게 된다. 한편, 실제로는 인가하는 전류가 증가함에 따라 광량에 거의 포화의 경향이 나타나게 되어, 정확하게는 50배의 밝기가 얻어지지 않기 때문에, 적절한 보정이 필요하다.

한편, 휴대전화 등 휴대용 기기에서는 사용되고 있는 전원이 전지 등으로, 비교적 전원전압이 낮고, 또한 전류용량도 적기 때문에, 상술한 바와 같이 LED 소자(2)에 정격전류 이상의 전류를 흘리기 위해서는, 전원전압 이상의 전압이 요구되는 경우도 당연히 발생한다. 또한, 필요한 밝기를 얻기 위하여 LED 소자(2)에 정격전류의 50배의 전류를 흘려야 하는 경우, 정격전류가 20mA라면, 필요한 전류치는 LED 소자(2) 1개당 1A가 되며, LED 소자(2)의 사용 갯수에 따라서는 전원용량을 넘게되는 상황도 예상된다.

따라서, 휴대용 기기내에는, 예를 들어, 인버터 회로 등에 의해 필요한 전압까지 승압하는 승압수단 및, 이 승압한 전압에서의 필요전력을 상기 LED 소자(2)에 공급할 때까지 보유해 두는 콘덴서 회로 등에 의한 전력의 보유수단 등도 필요에 따라 설치하는 것이 바람직하다.

여기서, 채용하는 LED 소자(2)가 청색발광의 LED 칩(21)과 황색발광의 형광체(23)의 조합인 경우, 확실히 발광색은 백색이긴 하지만, 조사광안에 적색 성분이 적어, 이 LED 소자(2)로부터의 광으로 조사된 피사체를 촬영한 사진은 청색을 띄게 되어, 안색이 나빠보이는 등 보는 사람에게 적지 않은 위화감을 주게 된다. 그래서, 본 발명에서는 도 2에도 나타내는 바와 같이 예를 들어, 4개의 LED 소자(2) 중 적어도 1개를 적색 발광하는 적 LED 소자(2R)로 함으로써 적색광을 보강하여, 사진촬영용 광원장치(1)의 연색성을 향상시켜 위화감을 주지 않도록 하는 경우도 있다.

한편, 백색광원의 LED 소자(2)는 근자외발광의 LED 칩(21)과 삼원색의 형광체(23)를 조합하여 백색광을 얻는 방식도 있으며, 이 방식에 의한 것을 발광원으로 채용하는 경우에는, 방사되는 광에 R(적), G(녹), B(청)의 삼원색이 포함되어 있기 때문에, 적 LED 소자(2R)을 추가할 필요가 없어, 상기예의 경우 4개 모두를 백색발광의 LED 소자(2)로 하는 것도 가능해진다.

한편, 도 2에 부호 4로 나타내는 것은 사진촬영용 광원장치(1)에 전원을 공급하기 위한 스프링 접합편이며, 도면에서 이점쇄선으로 나타내는 바와 같이 휴대용 기기안에 부착할 때에는, 휴대용 기기 본체(10)의 오목한 부분(10a) 안에 설치된 접점(11)에 하우징 커버(12)로 꽉 누르는 등 스프링 접합편(4)의 탄성을 이용하여 휴대용 기기에 조합하여, 조립작업의 간소화를 꾀하는 것이다.

본 발명에 의해 이상에 설명한 구성으로 함으로써, 휴대전화 등 소형 휴대용 기기에 (디지털)카메라를 장착할 때, 밤시간 등 외광이 부족한 조건에서도 촬영가능하게 하는 사진촬영용 광원장치(1)를 휴대전화 등의 대형화를 초래하지 않고 설치할 수 있게 된다.

도 7은 본 발명에 따른 사진촬영용 광원장치(1)의 제 2 실시예이며, 앞의 실시예에서는 발광원으로서 백색광원의 LED 소자(2)를 사용하였는데, 촬영할 화상이 컬러 화상인 경우에는, 예를 들어 삼원색의 형광체를 사용했을 때에도 백색광의 색온도가 고정되어, 품질이 그렇게 높다고는 할 수 없기 때문에, 예를 들어, 태양광에서 촬영한 화상과, 사진촬영용 광원장치(1)의 조명광에 의해 촬영한 화상에 색채의 위화를 일으켜 사용자에게 위화감을 일으키게 될 가능성이 높았다.

그래서, 이 실시예에서는 LED 소자(2)에, 적색발광하는 적 LED 소자(2R)와, 녹색발광하는 녹 LED 소자(2G)와, 청색발광하는 청 LED 소자(2B)의 삼원색을 발광하는 것을 조합하여, 각 색의 혼합비를 이른바 백색의 범위내에서 조정함으로써, 조명광의 색온도를 조정하여, 태양광으로 촬영했을 때와의 발색(發色)을 통일하는 것이다.

여기서, 발명자에 의한 시험제작, 실험, 검토의 결과에 따르면, 상기 LED 소자(2)가 발하는 광은, 한 지점으로부터 방사되는 비교적 지향성이 강한 광이기 때문에, 이 실시예와 같이 3개의 LED 소자(2)를 조합시키면 색의 혼합이 충분히 이루어지지않고, 예를 들어, 얼굴 반쪽이 붉게 되거나, 얼굴 반쪽이 푸른기를 띠는 등의 현상을 일으키는 것이 판명되었다.

따라서, 이 실시예는 각 색의 혼합을 한층 좋게 하기 위하여 삼원색의 LED 소자(2)(R, G, B)를 매트릭스 형태로 배치하며, 이 매트릭스의 행 및 열의 수를 적어도 색의 갯수, 즉 3이상으로 하여, 어느 행 및 열에서도 반드이 3가지 색이 배치되게 하고 있다. 한편, 도 7에서는 각 색의 LED 소자(2)(R, G, B)의 배치 상태를 명확하게 나타내기 위하여 렌즈(4) 등은 생략하였다.

이와 같이 함으로써, LED 소자(2)(R, G, B)의 각 색에 주는 전류치를 조정함으로써 광원색의 색온도의 설정을 자유롭게 하여, 예를 들어, 5000~6000 켈빈 등 태양광에 근사한 색온도로 하여, 주간에 태양광으로 촬영한 사진과의 색채의 차이를 적게 하고, 위화감을 주지 않게 할 수 있다. 또한, 삼원색의 혼색도 좋아져 부분적으로 색번짐을 일으키는 것도 해결된다.

도 8은 본 발명의 제 3 실시예이다. 상기 제 2 실시예에서도 자세히 보면, R, G, B의 발광위치가 각각이 독립되어 있어, 예를 들어, 피사체에 매우 근접한 상태에서는 색번짐이 발생할 가능성을 부정할 수 없었다. 이에, 이 제 3 실시예는 LED 칩(21) 자체가 투명하다는 것을 이용하여 색의 교차을 방지하려고 하는 것이다.

따라서, 각 색의 LED 칩(21)(R, G, B)은, 예를 들어 한쪽면에 양음극을 가지는 플립 칩(flip chip) 타입 등으로 형성하여, 각각을 투명전극(5a)이 설치된 글라스 기판(5)위에 마운트하고, 다시 마운트가 이루어진 각 LED 칩(21)(R, G, B)은 상기 사진촬영용 광원장치(1)의 조사방향을 향하여 겹쳐 쌓는다.

또한, 겹쳐 쌓을 때에는, 발광효율이 높은 LED 칩(21)이 아랫층이 되도록 쌓으며, 일반적으로는 아랫층으로부터 적, 녹, 청의 순이 된다. 따라서, 맨 아랫층의 LED 칩(21R)으로부터의 광은 LED 칩(21G)과 LED 칩(21B)을 투과하여 조사방향으로 조사되며, LED 칩(21G)의 발광은 LED 칩(21B)을 투과한다.

이와 같이 함으로써, LED칩(21)(R, G, B)은 한 지점으로부터 방사되는 것과 등가가 되며, 즉 최상단의 LED 칩(21)으로부터 방사되는 광이 R, G, B가 혼합된 백색광이 되기 때문에, 어떻게 피사체에 접근하여 비추더라도 색번짐이 일어나지 않는다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따라, 휴대용 기기에 함께 설치되는 카메라의 조명용으로 설치되는 사진촬영용 광원장치에 있어서, 상기 사진촬영용 광원장치는 적어도 1개의 LED 소자를 포함하는 백색 발광원과, 상기 발광원을 수용하고 렌즈를 가지는 케이스를 포함하여 구성되며, 상기 발광원의 상기 LED 소자는 조사범위의 길이방향을 따르는 열에 정렬되고, 상기 렌즈는 상기 LED 소자의 정렬방향으로 직선이 생기도록 된 리니어 프레넬컷을 구비하는 것을 특징으로 하는 사진촬영용 광원장치로 함으로써, 적은 수의 LED 소자로 이러한 종류의 휴대용 기기에 함께 설치되는 디지털 카메라의 촬영범위라면 충분한 조명을 가능하게 하고, 더욱이 LED 소자를 사용함으로써 소형화, 고신뢰성, 저비용화 등도 가능하며, 휴대전화 등 이러한 종류의 카메라 부착 휴대용 기기의 상품성의 향상에 매우 뛰어난 효과를 발휘하는 것이다.

Claims

휴대용 기기에 함께 설치되는 카메라의 조명용으로 설치되는 사진촬영용 광원장치에 있어서, 상기 사진촬영용 광원장치는

적어도 1개의 LED 소자를 포함하는 백색 발광원과;

상기 발광원을 수용하고 렌즈를 가지는 케이스를 포함하여 구성되며,

상기 발광원의 상기 LED 소자는 조사범위의 길이방향을 따르는 열에 정렬되고, 상기 렌즈는 상기 LED 소자의 정렬방향으로 직선이 생기도록 된 리니어 프레넬컷(linear fresnel cut)을 구비하는 것을 특징으로 하는 사진촬영용 광원장치.
제 1 항에 있어서,

상기 LED 소자의 점등시에는 LED 소자 정격의 3~50배의 전류로 10~600msec의 점등시간을 가지는 구동이 이루어지는 것을 특징으로 하는 사진촬영용 광원장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 발광원은 청색발광 LED 칩과 황색발광 형광체가 조합된 LED 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 사진촬영용 광원장치.
제 3 항에 있어서,

상기 발광원은 적어도 1개의 적색발광 LED 소자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 사진촬영용 광원장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 발광원은 근자외발광 LED 칩과 삼원색 발광 형광체가 조합된 LED 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 사진촬영용 광원장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 케이스와 상기 휴대용 기기의 전기적 접속은 스프링 접합편에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 사진촬영용 광원장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 발광원은 삼원색의 복수개의 LED 소자이며, 적어도 원색 개수만큼의 행 및 열을 가지는 매트릭스 배열로 이루어진 것을 특징으로 하는 사진촬영용 광원장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 발광원은 상기 사진촬영용 광원장치의 조사축방향을 향하여 겹쳐 쌓는 배열이 이루어져 있는 삼원색의 LED 칩들을 포함하는 것을 특징으로 하는 사진촬영용 광원장치.