KR20060093386A

KR20060093386A - 카메라용 조명장치

Info

Publication number: KR20060093386A
Application number: KR1020050014092A
Authority: KR
Inventors: 김재범; 서정파
Original assignee: 삼성테크윈 주식회사
Priority date: 2005-02-21
Filing date: 2005-02-21
Publication date: 2006-08-25
Also published as: GB0515566D0; GB2423373A; US20060188244A1; GB2423373B; US7502558B2; CN1825192A; KR100702951B1; CN1825192B

Abstract

스토로보로 카메라의 화각에 맞추어서 조명할 수 있도록 된 카메라용 조명장치가 개시되어 있다.

이 개시된 조명장치는 광을 조명하는 광원과; 광원에서 조명된 광의 진행 경로 상에 배치되며 정의 굴절력을 가지는 것으로, 복수의 렌즈셀 조합으로 이루어진 파리눈렌즈면과, 파리눈렌즈면의 이면에 형성된 비구면 또는 구면으로 이루어진 렌즈면을 구비한 조명렌즈;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

카메라용 조명장치{Illuminating system for camera}

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 카메라용 조명장치의 광학적 배치를 보인 도면.

도 2는 도 1의 조명렌즈의 파리눈렌즈면을 보인 평면도.

도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 카메라용 조명장치의 광학적 배치를 보인 도면.

도 4는 본 발명의 제3실시예에 따른 카메라용 조명장치의 광학적 배치를 보인 도면.

도 5는 본 발명의 제4실시예에 따른 카메라용 조명장치의 광학적 배치를 보인 도면.

도 6은 도 5 조명렌즈의 파리눈렌즈면을 보인 평면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10...광원 20...조명렌즈

21...파리눈렌즈면 23...렌즈셀

25...렌즈면

본 발명은 발광소자(LED)를 이용한 카메라용 조명장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 LED 광원을 이용하여 스토로보(strobo)로 카메라의 화각에 맞추어서 조명할 수 있도록 된 카메라용 조명장치에 관한 것이다.

일반적으로, 소형 디지털 카메라의 개발되면서, 이 소형 디지털 카메라가 결합된 휴대전화기, MP3 플레이어, 휴대형 디지털 단말기(PDA) 등의 휴대형 전자기기가 상품화되고 있다.

또한, 휴대형 전자기기에 결합되는 소형 디지털 카메라는 고화소의 성능을 요구하는 소비자의 성향에 따라 종래의 30만화소급에서 수 백만 화소급으로 개발이 진행되고 있다. 아울러, 스토로보 촬영이 가능하도록 하기 위하여, LED 광원을 포함한 조명장치의 개발이 요구되고 있다.

이러한 요구에 부응하기 위하여, 일본 공개특허공보 특개2004-252469호(발명의 명칭: 카메라 부착 휴대전화장치, 공개일: 2004. 9. 9)에 카메라용 조명장치가 개시된 바 있다. 이 개시된 조명장치는 LED에서 조사된 광을 조명하기 위하여, 구면렌즈, 비구면렌즈 또는 프레넬렌즈를 사용한다. 따라서, 일정한 거리에서 카메라 화각에 필요한 면적으로 밝게 해줄 수 있다. 한편, 이와 같이 구성된 경우 렌즈의 구조적인 한계로 전체 조명 영역을 균일한 밝기로 조명하는데는 한계가 있다.

또한, 종래에는 일본 공개특허공보 특개2004-287357호(발명의 명칭: 휴대전화카메라부 스토로보용 파리눈렌즈, 공개일: 2004. 10. 14.)에 조명광학계가 개시된 바 있다. 이 개시된 광학계는 LED 전방에 파리눈렌즈를 사용하기는 하지만 집광 효율이 떨어져 원하는 밝기를 내는데는 한계를 가지고 있다.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 점들을 감안하여 안출된 것으로서, 광원에서 조명된 광의 밝기와 조명 균일도가 향상되도록 된 구조의 카메라용 조명장치를 제공하는데 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 카메라용 조명장치는, 광을 조명하는 광원과; 상기 광원에서 조명된 광의 진행 경로 상에 배치되며 정의 굴절력을 가지는 것으로, 복수의 렌즈셀 조합으로 이루어진 파리눈렌즈면과, 상기 파리눈렌즈면의 이면에 형성된 비구면 또는 구면으로 이루어진 렌즈면을 구비한 조명렌즈;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 카메라용 조명장치를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 카메라용 조명장치의 광학적 배치를 보인 도면이고, 도 2는 도 1의 조명렌즈의 파리눈렌즈면을 보인 평면도.

도 1을 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 카메라용 조명장치는 광원(10)과, 이 광원(10)에서 조명된 광이 균일한 집속광이 되도록 하는 조명렌즈(20)를 포함한다. 상기 광원은 LED 등의 소형 광원을 하나 또는 복수개 포함하여 구성되는 것으로, 상기 조명렌즈(20) 쪽으로 발산광을 조명한다. 상기 조명렌즈(20)는 상기 광원(10)에서 조명된 광의 진행 경로 상에 상기 광원(10)에 대해 소정 간격 D 만큼 이격된 채로 배치되는 것으로, 정(正)의 굴절력을 가진다. 이 조명렌즈(20)는 상기 광원(10)에서 조명된 광이 균일한 광이 되도록 하기 위한 파리눈(fly-eye)렌즈면(21)과, 이 파리눈렌즈면(21)의 이면에 비구면 또는 구면으로 형성되어 입사광을 집속시키는 렌즈면(23)을 포함한다. 여기서, 상기 조명렌즈(20)는 상기 파리눈렌즈면(21)이 상기 광원(10)과 마주하도록 배치된 것이 바람직하다.

상기 파리눈렌즈면(21)은 도 2에 도시된 바와 같이, 각각 입사광을 집속시키는 복수의 렌즈셀(23) 조합으로 이루어진다. 여기서, 각 렌즈셀(23)은 볼록 형상을 가지는 것으로, 2차원 배열을 가진다. 따라서, 상기 광원(10)에서 조명된 광은 상기 파리눈렌즈면(21)을 투과하면서 각 렌즈셀(23) 단위로 집속되어 균일하게 된다.

상기 렌즈면(25)은 조명광이 카메라의 화각에 맞추어 조명되도록, 상기 파리눈렌즈면(21)을 투과한 균일광을 집속시킨다. 따라서, 조명광의 밝기를 향상시킬 수 있다. 이를 위하여, 상기 렌즈면(25)은 비구면 또는 구면으로 구성된다.

여기서, 소망하는 조명거리 및 면적에 밝기가 향상된 균일 조명할 수 있도록 상기 광원(10)과 상기 조명렌즈(20)는 하기의 수학식 1 및 2의 조건을 만족하는 것이 바람직하다.

여기서, d는 복수의 렌즈셀 각각의 높이이고, D는 상기 광원과 상기 파리눈렌즈면 사이의 거리를 나타낸다.

수학식 1은 상기 렌즈셀(23) 각각에 입사하는 광의 입사각을 정의한 것으로서, 주어진 조건 범위를 만족하는 경우는 후술하는 제1 내지 제4실시예에 따른 조명장치의 광선분포에서 알 수 있듯이, 균일한 조명광을 얻을 수 있다.

한편, 수학식 1의 상한값을 벗어나면 일정 거리에서 조명되는 면적에 지역적으로 불균일한 분포를 보이게 된다. 그리고, 하한값을 벗어나는 경우는 그 조건을 만족하는 조명렌즈의 제작이 곤란하고, 조명 면적 중 중심광의 분포가 높아져 균일 정도가 저하되는 단점이 있다.

여기서, T는 상기 조명렌즈의 두께이고, R은 상기 렌즈셀 각각의 곡률을 나타낸다.

수학식 2는 파리눈렌즈면의 렌즈셀 곡률과 조명렌즈의 두께 관계를 정의한 것으로, 주어진 조건을 만족하는 경우는 균일한 조명광을 얻을 수 있다. 한편, 주어진 조건식의 상한값을 벗어나게 되면, 중심대비 주변의 광의 밝기가 나게 되어, 조명 분포의 균일도 확보가 어려워지게 된다.

또한, 복수의 렌즈셀 각각은 상기 광원(10) 쪽에서 바라본 형상이 사각형상 예컨대 정사각형상으로 이루어진 것이 바람직하다. 특히, 정사각형상으로 렌즈셀을 형성한 경우는 좌우 대칭으로 구성된 렌즈셀의 곡률을 쉽게 구현할 수 있으므로, 가공성과 생산성을 향상시킬 수 있다.

본 발명에 따른 카메라용 조명장치의 렌즈 데이터를 포함한 실시예들은 다음 과 같다.

<실시예 1>

도 1에 도시된 바와 같은 광학적 배치를 가지는 것으로, 구체적인 렌즈 데이터는 표 1과 같다.

	곡률반경	간격 또는 두께	굴절률	분산	비고
광원	R₁ = ∞	D = 1 mm	-	-
조명렌즈	R₂ = 3 mm	T = 1.8 mm	1.49175	57.8	0.6×0.6 mm² (각 렌즈셀 크기)
조명렌즈	R₃ = -1.8 mm	-	비구면(k = - 0.9, A = 0.01)

표 1을 살펴보면, 파리눈렌즈면의 렌즈셀은 도 2에 도시된 바와 같은 배열을 가지는 것으로, 각 렌즈셀은 가로와 세로 크기 각각이 0.6 mm 인 정사각형상을 가진다. 또한, 렌즈면이 코닉상수 k가 -0.9, 비구면계수 A가 0.01인 비구면으로 이루어져 있다. 상기 렌즈면의 비구면 방정식은 수학식 3과 같다.

여기서, x는 렌즈의 정점으로부터 광축방향으로의 거리, y는 광축에 수직한 방향으로의 거리, c'은 렌즈의 정점에 있어서 곡률반경의 역수, k는 코닉 상수 그리고, A, B, C, D 각각은 비구면 계수를 나타낸다. 또한, 본 실시예에 있어서, B, C, D 값은 0이다.

<실시예 2>

도 3에 도시된 바와 같은 광학적 배치를 가지는 것으로, 구체적인 렌즈 데이 터는 표 2와 같다.

	곡률반경	간격 또는 두께	굴절률	분산	비고
광원	R₁ = ∞	D = 1 mm	-	-
조명렌즈	R₂ = 2.26 mm	T = 2.5 mm	1.49175	57.8	0.6×0.6 mm² (각 렌즈셀 크기)
조명렌즈	R₃ = -5.5 mm	-	구면( k = 0, A = 0 )

표 2를 살펴보면, 파리눈렌즈면의 렌즈셀은 상기한 도 2에 도시된 바와 같은 배열을 가지고, 렌즈면은 구면으로 이루어져 있다.

<실시예 3>

도 4에 도시된 바와 같은 광학적 배치를 가지는 것으로, 구체적인 렌즈 데이터는 표 3과 같다.

	곡률반경	간격 또는 두께	굴절률	분산	비고
광원	R₁ = ∞	D = 1 mm	-	-
조명렌즈	R₂ = 4 mm	T = 1.5 mm	1.49175	57.8	0.6×0.6 mm² (각 렌즈셀 크기)
조명렌즈	R₃ = -5.5 mm	-	비구면( k = 0, A = 0.001 )

표 3을 살펴보면, 파리눈렌즈면의 렌즈셀은 도 2에 도시된 바와 같은 배열을 가지는 것으로, 각 렌즈셀은 가로와 세로 크기 각각이 0.6 mm 인 정사각형상을 가진다. 또한, 렌즈면은 수학식 3을 만족하는 비구면으로 이루어진 것으로, 코닉상수 k가 0, 비구면계수 A가 0.001으로 이루어져 있다.

<실시예 4>

도 5에 도시된 바와 같은 광학적 배치를 가지는 것으로, 구체적인 렌즈 데이터는 표 4와 같다.

	곡률반경	간격 또는 두께	굴절률	분산	비고
광원	R₁ = ∞	D = 1 mm	-	-
조명렌즈	R₂ = 4 mm	T = 1.5 mm	1.49175	57.8	0.3×0.3 mm² (각 렌즈셀 크기)
조명렌즈	R₃ = -5.5 mm	-	비구면( k = 0, A = 0.001 )

표 4를 살펴보면, 렌즈면의 구성은 표 3 및 도 4에 도시된 바와 실질상 동일한 광학적 배열을 가진다. 한편, 상기 렌즈셀은 도 6에 도시된 바와 같이, 가로와 세로 크기 각각이 0.3 mm 인 정사각형상을 가진다.

상기한 실시예 1 내지 4와 같이, 조명장치를 구성하는 경우에 있어서, 수학식 1 및 2의 조건을 살펴보면, 표 5와 같이 주어진 조건 범위를 만족한다. 또한, 도 1 및 도 3 내지 5 각각에 도시된 바와 같이 균일한 집속광을 얻을 수 있다.

	실시예 1	실시예 2	실시예 3	실시예 4
수학식 1	30.96°	30.96°	30.96°	16.70°
수학식 2	0.60	1.11	0.38	0.38

상기한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 카메라용 조명장치는 조명렌즈의 일면을 렌즈셀들의 조합으로 이루어진 파라눈렌즈면으로 형성하여 광원에서 제공되는 입사광을 균일광이 되도록 하고, 그 이면을 구면 또는 비구면의 렌즈면으로 형성하여 입사광을 집속시킴으로써 조명 면적에 맺히는 광의 밝기를 향상시킬 수 있다. 또한, 상기한 렌즈셀을 정사각형상으로 제조함으로써 조명렌즈의 가공성과 생산성을 향상시킬 수 있다.

상기한 실시예들은 예시적인 것에 불과한 것으로, 당해 기술분야의 통상을 지식을 가진자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 하기의 특허청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상에 의해 정해져야만 할 것이다.

Claims

광을 조명하는 광원과;

상기 광원에서 조명된 광의 진행 경로 상에 배치되며 정의 굴절력을 가지는 것으로, 복수의 렌즈셀 조합으로 이루어진 파리눈렌즈면과, 상기 파리눈렌즈면의 이면에 형성된 비구면 또는 구면으로 이루어진 렌즈면을 구비한 조명렌즈;를 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라용 조명장치.
제1항에 있어서,

상기 파리눈렌즈면이 상기 광원과 마주하도록 상기 조명렌즈가 배치된 것을 특징으로 하는 카메라용 조명장치.
제2항에 있어서,

하기의 조건식 1을 만족하는 것을 특징으로 하는 카메라용 조명장치.

<조건식 1>

여기서, d는 복수의 렌즈셀 각각의 높이이고, D는 상기 광원과 상기 파리눈렌즈면 사이의 거리를 나타낸다.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

하기의 조건식 2를 만족하는 것을 특징으로 하는 카메라용 조명장치.

<조건식 2>

여기서, T는 상기 조명렌즈의 두께이고, R은 상기 렌즈셀 각각의 곡률을 나타낸다.
제4항에 있어서,

상기 복수의 렌즈셀 각각은,

상기 광원 쪽에서 바라본 형상이 정사각형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 카메라용 조명장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 복수의 렌즈셀 각각은,

상기 광원 쪽에서 바라본 형상이 정사각형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 카메라용 조명장치.