KR20100065607A - 카메라 플래시용 렌즈 - Google Patents

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KR20100065607A
KR20100065607A KR1020080124013A KR20080124013A KR20100065607A KR 20100065607 A KR20100065607 A KR 20100065607A KR 1020080124013 A KR1020080124013 A KR 1020080124013A KR 20080124013 A KR20080124013 A KR 20080124013A KR 20100065607 A KR20100065607 A KR 20100065607A
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lens
led package
lens unit
unit
camera flash
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문경미
김용천
장인철
김진하
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삼성엘이디 주식회사
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Abstract

본 발명은 휴대폰에 내장된 플래시 모듈에 있어 LED 패키지가 장착된 기판(PCB) 위에 일체형 렌즈를 사용하여 카메라 화각에 맞는 방사각을 갖도록 하는 카메라 플래시용 렌즈에 관한 것으로, 본 발명에 따른 카메라 플래시용 렌즈는 LED 패키지의 상면으로 방사되는 빛을 집광하는 제1 렌즈부와, 상기 제1 렌즈부와 일체형으로 형성되며, 상기 LED 패키지의 가장자리로부터 방사되는 빛을 집광하는 제2 렌즈부와, 그리고 상기 제1 및 제2 렌즈부와 일체형으로 형성되며, 상기 제1 렌즈부와 상기 제2 렌즈부를 고정하기 위한 고정부를 포함하도록 구성된다.
LED 패키지, 방사각, 방사패턴, 프레넬 렌즈, PMMA

Description

카메라 플래시용 렌즈{LENS FOR CAMERA FLASH}
본 발명은 카메라 플래시용 렌즈에 관한 것으로서, 특히 휴대폰에 내장된 플래시 모듈에 있어 LED 패키지가 장착된 기판(PCB) 위에 일체형 렌즈를 사용하여 카메라 화각에 맞는 방사각을 갖도록 하는 카메라 플래시용 렌즈에 관한 것이다.
최근에 디지털 카메라의 대중화와 더불어 휴대폰을 비롯한 각종 이동통신 단말기에 소형 디지털 카메라를 내장시켜 판매하고 있다. 이와 같은, 디지털 카메라 및 이동통신 단말기용 카메라 등에는 야간 촬영시 필요로하는 광량을 제공하기 위한 플래시가 함께 내장되기도 한다. 플래시 광원으로서 백색 LED(Light Emitting Diode)가 최근 각광을 받고 있다.
이러한 카메라 플래시 모듈에서 LED를 효율적으로 활용하기 위해서는, 단순히 빛을 조사하는 것이 아니라 카메라 화각에 맞추어 조사할 수 있어야 한다.
이를 위해, 종래 카메라 플래시 모듈에는 LED의 방사각이 카메라 화각에 맞도록 설계된 높은 반사율의 반사면을 갖는 리플렉터(reflector)와 외장 커버를 포함하도록 구성되거나, 렌즈와 렌즈를 고정하는 기구물이 LED 패키지와 일체형으로 구성된다.
도 1a는 종래 카메라 플래시 모듈에 사용되는 LED 패키지를 나타내는 도면이고, 도 1b는 도 1a의 LED 패키지의 방사각을 나타내는 그래프이다.
도 1a를 참조하면, 종래 카메라 플래시 모듈(10)은 기판(PCB)(14)위에 LED(11)와 형광체(12)로 구성된 LED 패키지(13)가 장착되어 구성된다.
이러한 LED 패키지(13)의 방사각은 도 1b에 도시된 바와 같이 120 내지 130도 정도로 일반적인 카메라 화각(이를 테면, 가로 56도, 세로 44도)보다 매우 넓다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 리플렉터나 다른 추가적인 구조물 없이, LED 패키지가 장착된 기판(PCB) 위에 렌즈만을 장착하여 카메라 화각에 맞도록 LED 패키지의 방사각을 조절하기 위한 카메라 플래시용 렌즈를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 카메라 플래시용 렌즈는 LED 패키지의 상면으로 방사되는 빛을 집광하는 제1 렌즈부와, 상기 제1 렌즈부와 일체형으로 형성되며, 상기 LED 패키지의 가장자리로부터 방사되는 빛을 집광하는 제2 렌즈부와, 그리고 상기 제1 및 제2 렌즈부와 일체형으로 형성되며, 상기 제1 렌즈부와 상기 제2 렌즈부를 고정하기 위한 고정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 카메라 플래시용 렌즈는 상기 제1 렌즈부, 상기 제2 렌즈부, 및 상기 고정부는 일체형으로 형성되며, 상기 LED 패지키로부터 이격되도록 상기 제1 렌즈부, 상기 제2 렌즈부 및 상기 고정부를 지지하기 위한 지지부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 카메라 플래시용 렌즈에 있어, 상기 제1 렌즈부는 프레넬 형상을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 카메라 플래시용 렌즈에 있어, 상기 제1 렌즈부는 상기 LED 패키지측으로 볼록한 구면 형상을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 카메라 플래시용 렌즈에 있어, 상기 제1 렌즈부의 프레넬 형상의 톱니부분 형상을 조절함으로써 LED 패키지로부터 상사되는 빛의 방사각을 조절하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 카메라 플래시용 렌즈에 있어, 상기 제1 렌즈부의 방사각은 볼록한 구면 형상의 곡률에 반비례하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 카메라 플래시용 렌즈에 있어, 상기 제2 렌즈부의 길이를 조절함으로써 LED 패키지로부터 방사되는 빛의 방사각을 조절하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 카메라 플래시용 렌즈에 있어, 상기 제2 렌즈부의 외면의 곡률을 조절함으로써 LED 패키지로부터 방사되는 빛의 방사각을 조절하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 카메라 플래시용 렌즈의 상기 제1 렌즈부, 상기 제2 렌즈부 및 고정부를 형성하는 재료는 PMMA를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 리플렉터나 다른 추가적인 구조물 없이 LED 패키지가 장착된 기판 위에 본 발명에 따른 일체형 렌즈를 장착함으로써, LED 패키지로부터 방사되는 광을 효과적으로 집광하여 사용되는 카메라의 화각에 맞도록 방사각을 조절할 수 있 는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 리플렉터나 다른 추가적인 구조물이 없으므로 제작이 용이할 뿐만 아니라 플래시 모듈의 전체 크기 또한 소형화될 수 있는 효과가 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 카메라 플래시용 렌즈에 대해 보다 상세하게 설명하기로 한다. 첨부된 도면의 전체에 걸쳐, 동일하거나 대응하는 구성요소는 동일한 도면부호로 지칭되며, 중복되는 설명은 생략한다.
도 2의 (a)와 (b)는 본 발명의 제1 실시예에 따른 카메라 플래시용 렌즈의 사시도와 단면도이다.
도 2의 (a)와 (b)를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 카메라 플래시용 렌즈(20)는 제1 렌즈부(21), 제2 렌즈부(22), 고정부(23) 및 지지부(24)로 이루어져 있다.
상기 제1 렌즈부(21)는 상기 LED 패키지(10)의 상면으로부터 방사되는 빛을 집광하는 기능을 하며, 보다 효과적으로 빛을 집광하기 위해 프레넬 형상으로 형성되어 있다.
그리고, 상기 제1 렌즈부(21)의 프레넬 형상의 톱니부분 형상을 조절함으로써 LED 패키지(13)로부터 방사되는 빛의 방사각을 조절할 수 있다.
이에 따라, 상기 제1 렌즈부(21)는 사용되는 광학계에 따라 그 치수가 변경될 수 있다. 예를 들면, 이 실시예에서, 상기 제1 렌즈부(21)는 바닥면(c)으로부터 대략 1mm정도 이격되고, 상기 LED 패키지(13)로부터는 대략 0.35mm로 이격되게 설계하였다. 만약, 상기 제1 렌즈부(21)와 상기 LED 패키지(13) 간의 간격이 0.35mm보다 좁다면 상기 제1 렌즈부(21)의 프레넬 형상의 톱니부분은 더 첨예해지도록 설계한다.
반대로, 상기 제1 렌즈부(21)와 상기 LED 패키지(13) 간의 간격이 0.35mm보다 넓다면 상기 제1 렌즈부(21)의 프레넬 형상의 톱니부분은 덜 첨예해지도록 설계한다. 그러나, 이 경우 상기 제1 렌즈부(21)는 후술되는 제2 렌즈부의 아랫면(b)과 더 멀어져야 하므로 제작이 용이하지 않다.
따라서, 상기 제1 렌즈부(21)의 높이와 톱니부분은 제작성 및 렌즈 성능을 고려하여 알맞게 설계되도록 하였다.
상기 제2 렌즈부(21)는 상기 LED 패키지(10)의 가장자리로부터 방사되는 빛을 집광하는 기능을 하며, 그 외면(a)의 형태는 구면형태, 포물면 형태, 절두원추면 형태 등으로 형성될 수 있으며, 상기 외면(a)의 곡률에 따라 상기 LED 패키지(13)로부터 방사되는 빛의 집광할 수 있는 집광도가 달라질 수 있다.
이를 테면, 상기 제2 렌즈부(21)의 외면(a)은 절두원추면 형태인 것보다 구면 또는 포물면 형태인 것이 더욱 바람직한데, 왜냐하면 구면이나 포물면의 초점 근처에 있는 상기 LED 패키지(13)로부터 방사되는 빛이 이러한 구면이나 포물면에 닿으면, 그 반사된 빛은 비교적 평행하게 방사되어, 집광도가 절두원추면 형태인 것보다 더 뛰어나다.
또한, 상기 제2 렌즈부(22)의 길이에 따라서도 상기 LED 패키지(13)로부터 방사되는 빛을 집광할 수 있는 집광도가 달라질 수 있다.
이렇게 상기 제2 렌즈부(22)의 길이와 그 외면의 곡률에 따라 집광도를 조절할 수 있으며, 이에 따라 상기 제2 렌즈부(22)를 통해 집광된 빛의 방사각 또한 조절가능하게 된다.
이 실시예에서는, 상기 제2 렌즈부(22)의 아랫면(b)이 바닥면(c)으로부터 대략 0.6mm정도 이격되도록 설계하였다.
만약, 상기 제2 렌즈부(22)의 아랫면(b)과 바닥면(c) 간의 간격이 0.6mm보다 좁다면 상기 LED 패키지(13)의 가장자리로부터 방사되는 빛을 보다 효율적으로 집광할 수 있으나 제작이 용이하지 않으며, 반대로 상기 제2 렌즈부(22)의 아랫면(b)과 바닥면(c) 간의 간격이 0.6mm 보다 넓다면 제작은 용이하나 집광도가 저하될 수 있다.
따라서, 상기 제2 렌즈부(22)의 길이 또한 제작성 및 렌즈 성능을 고려하여 알맞게 설계되도록 하였다.
상기 고정부(23)는 상기 제1렌즈부(21)와 제2렌즈부(22)를 고정하기 위한 것으로 후술되는 지지부(24)가 없을 경우에는 상기 LED 패키지(13)와 소정 거리 이격된 카메라 몸체의 일부에 접합되도록 정렬하기 위하여 상기 제1렌즈부(21)와 제2렌즈부(22)를 고정한다.
이 실시예에서 상기 고정부(23)는 제작성을 고려하여 두께는 대략 0.5mm정도이고, 바닥면(c)으로부터 대략 1.5mm 정도 이격되게 설계하였다. 마찬가지로, 상기 고정부(23)의 두께와 바닥면(c)으로부터의 간격은 제작성과 렌즈 성능에 따라 변경 될 수 있음은 물론이다.
상기 지지부(24)는 상기 LED 패키지(13)로부터 상기 제1 및 제2 렌즈부(21,22)가 상기 LED 패키지(13)로부터 소정의 간격을 갖도록 이격되어 상기 기판(PCB)(14) 위에 장착되어 지지하는 것으로, 상기 제1 렌즈부(21), 제2 렌즈부(22), 및 고정부(23)를 지지한다.
여기서 상술한 바와 같은 상기 제1 렌즈부(21), 제2 렌즈부(22), 고정부(23) 및 지지부(24)는 모두 동일한 재질로 일체형으로 형성된다.
따라서, 본 발명의 제1 실시예에 따른 상기 카메라 플래시용 렌즈(20)의 제1 렌즈부(21), 제2 렌즈부(22), 고정부(23) 및 지지부(24) 각각을 별도로 제작하여 접합시키기 보다 주형을 이용하여 한번에 주조하는 방식으로 제작하는 것이 바람직하다.
이에 따라, 상기 렌즈(20)의 재질은 주조하기 쉬운 아크릴계 플라스틱 재료를 사용하며, 그 대표적인 예로 PMMA(Polymethyl methacrylate)를 들 수 있다. 이러한 PMMA는 유리보다 투명성이 우수하고 가공 및 성형이 용이하다는 장점이 있다.
도 3의 (a)와 (b)는 본 발명의 제2 실시예에 따른 카메라 플래시용 렌즈의 사시도와 단면도이다.
도 3의 (a)와 (b)를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 카메라 플래시용 렌즈(30)는 도 2의 (a)와 (b)의 카메라 플래시용 렌즈(20)에서의 제1 렌즈부(21)가 프레넬 형상인데 반해, 도 3의 (a)와 (b)의 카메라 플래시용 렌즈(30)에서의 제1 렌즈부(31)는 구면 형상인 것을 제외하고는, 제1 실시예와 그 구성 및 기 능이 동일하다. 따라서, 각 구성요소의 상세한 설명은 상술한 것으로 대체하기로 한다.
이 실시예에 있어, 도 3의 (a)와 (b)에 도시된 카메라 플래시용 랜즈(30)의 상기 제1 렌즈부(31)는 볼록한 구면 형상의 곡률을 조절함으로써 LED 패키지(13)로부터 방사되는 빛의 방사각을 또한 조절할 수 있다. 이를 테면, 상기 제1 렌즈부(31)의 볼록한 구면 형상의 곡률이 클수록 방사각은 좁아지며, 상기 제1 렌즈부(31)의 볼록한 구면 형상의 곡률이 작을수록 방사각은 넓어진다.
도 4의 (a)와 (b)는 본 발명의 제1 실시예에 따른 카메라 플래시용 렌즈(20)를 LED 패키지(13)에 적용한 플래시 모듈(40)을 도시한 단면도이다.
도 5의 (a)와 (b)는 본 발명의 제2 실시예에 따른 카메라 플래시용 렌즈(30)를 LED 패키지(13)에 적용한 플래시 모듈(50)을 도시한 단면도이다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 LED 패키지(13)가 장착된 기판(PCB)(14) 위에 본 발명의 제1 및 제2 실시예에 따른 상기 카메라 플래시용 렌즈(20, 30)가 장착된다.
여기서, 상기 LED 패키지(13)가 장착된 기판(PCB)(14) 위에 본 발명의 제1 및 제2 실시예에 따른 상기 카메라 플래시용 렌즈(20, 30)를 장착하는 방법으로, 상기 렌즈(20, 30)의 지지부(24, 34)에 포스트(post)(미도시)를 달고, 상기 기판(PCB)(14)에는 상기 포스트 크기에 맞게 홈(미도시)을 내어 상기 렌즈(20,30)와 상기 기판(PCB)(14)을 고정하는 방법이 있다.
이때, 상기 LED 패키지(13)와 상기 렌즈(20, 30)와의 정렬(alignment)을 위 해 상기 기판(PCB)(14) 위에 상기 렌즈(20, 30)가 장착될 곳을 표시하는 것이 좋다.
본 발명의 제1 및 제2 실시예에 따른 카메라 플래시용 렌즈(20, 30)를 사용하여 구성된 플래시 모듈(40, 50)의 성능은 도 6과 도 7에 도시하였다.
도 6은 본 발명의 제1 및 제2 실시예에 따른 카메라 플래시용 렌즈(20, 30)를 사용한 플래시 모듈(40, 50)의 방사각을 나타내는 도면이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 제1 및 제2 실시예에 따른 카메라 플래시용 렌즈(20, 30)를 사용한 플래시 모듈(40, 50)은 상기 렌즈(20, 30)를 사용하지 않은 플래시 모듈(10)의 방사각을 도시한 도 1b와 비교할 때 대략 60도 정도로 카메라 화각에 맞게 빛이 조사되었음을 알 수 있다.
도 7은 본 발명의 제1 및 제2 실시예에 따른 카메라 플래시용 렌즈(20, 30)를 사용한 플래시 모듈(40, 50)의 방사 패턴을 나타내는 도면이다.
도 7을 참조하면, 점선으로 표시된 직사각형이 카메라의 화각을 나타내는데 이러한 카메라의 화각 안에 빛이 잘 모여 있음을 알 수 있다. 특히, 중심부, 즉 제1 렌즈부(21, 31)의 빛의 조도는 본 발명의 제1 및 제2 실시예에 따른 렌즈(20, 30)가 없는 도 1a에 도시된 LED 패키지(13)로부터 방사되어 나오는 빛의 중심 조도보다 약 3배정도 밝다.
이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이 다.
도 1a는 종래 카메라 플래시 모듈에 사용되는 LED 패키지를 나타내는 도면.
도 1b는 도 1a의 LED 패키지의 방사각을 나타내는 그래프.
도 2의 (a)와 (b)는 본 발명의 제1 실시예에 따른 카메라 플래시용 렌즈의 사시도와 단면도.
도 3의 (a)와 (b)는 본 발명의 제2 실시예에 따른 카메라 플래시용 렌즈의 사시도와 단면도.
도 4의 (a)와 (b)는 본 발명의 제1 실시예에 따른 카메라 플래시용 렌즈를 LED 패키지에 적용한 플래시 모듈을 도시한 단면도.
도 5의 (a)와 (b)는 본 발명의 제2 실시예에 따른 카메라 플래시용 렌즈를 LED 패키지에 적용한 플래시 모듈을 도시한 단면도.
도 6은 본 발명의 제1 및 제2 실시예에 따른 카메라 플래시용 렌즈를 사용한 플래시 모듈의 방사각을 나타내는 도면.
도 7은 본 발명의 제1 및 제2 실시예에 따른 카메라 플래시용 렌즈를 사용한 플래시 모듈의 방사 패턴을 나타내는 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10, 40, 50: 카메라 플래시 모듈 11: LED
12: 형광물질 13: LED 패키지
14: 기판(PCB) 20, 30: 카메라 플래시용 렌즈
21, 31: 제1 렌즈부 22, 32: 제2 렌즈부
23, 33: 고정부 24, 34: 지지부

Claims (9)

  1. LED 패키지의 상면으로 방사되는 빛을 집광하는 제1 렌즈부;
    상기 제1 렌즈부와 일체형으로 형성되며, 상기 LED 패키지의 가장자리로부터 방사되는 빛을 집광하는 제2 렌즈부; 및
    상기 제1 및 제2 렌즈부와 일체형으로 형성되며, 상기 제1 렌즈부와 상기 제2 렌즈부를 고정하기 위한 고정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라 플래시용 렌즈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1렌즈부, 상기 제2 렌즈부 및 상기 고정부와 일체형으로 형성되며, 상기 LED 패지키로부터 이격되도록 상기 제1렌즈부, 상기 제2 렌즈부 및 상기 고정부를 지지하기 위한 지지부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라 플래시용 렌즈.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1 렌즈부는 프레넬 형상을 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라 플래시용 렌즈.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1 렌즈부는 상기 LED 패키지측으로 볼록한 구면 형상을 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라 플래시용 렌즈.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제1 렌즈부의 프레넬 형상의 톱니부분 형상을 조절함으로써 LED 패키지로부터 상사되는 빛의 방사각을 조절하는 것을 특징으로 하는 카메라 플래시용 렌즈.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제1 렌즈부의 방사각은 볼록한 구면 형상의 곡률에 반비례하는 것을 특징으로 하는 카메라 플래시용 렌즈.
  7. 제1항에 있어서, 상기 제2 렌즈부의 길이를 조절함으로써 LED 패키지로부터 방사되는 빛의 방사각을 조절하는 것을 특징으로 하는 카메라 플래시용 렌즈.
  8. 제1항에 있어서, 상기 제2 렌즈부의 외면의 곡률을 조절함으로써 LED 패키지로부터 방사되는 빛의 방사각을 조절하는 것을 특징으로 하는 카메라 플래시용 렌 즈.
  9. 제1항에 있어서, 상기 제1 렌즈부, 상기 제2 렌즈부 및 상기 고정부를 형성하는 재료는 PMMA를 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라 플래시용 렌즈.
KR1020080124013A 2008-12-08 2008-12-08 카메라 플래시용 렌즈 KR20100065607A (ko)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101237146B1 (ko) * 2011-07-25 2013-02-25 주식회사 인지모바일솔루션 광원과 직접 결합 가능한 렌즈 및 리플렉터, 그리고 이들을 이용한 플래시
KR20130021314A (ko) * 2011-08-22 2013-03-05 삼성전자주식회사 발광소자 패키지
US8952410B2 (en) 2013-01-23 2015-02-10 Samsung Electronics Co., Ltd. LED lens and LED package using the same
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KR20160104886A (ko) * 2015-02-27 2016-09-06 엘지이노텍 주식회사 플래시 모듈 및 이를 포함하는 휴대용 단말기

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