KR20130070205A - 조명 장치 및 이를 포함하는 촬영 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 조명 장치 및 이를 포함하는 촬영 시스템에 관한 것으로, 가시광 파장 영역에서 발광하는 복수의 발광 소자와, 복수의 발광 소자의 전방에 배치되는 개구부를 포함하며, 복수의 발광 소자는 저굴절률 매질 내에 배치되고, 개구부는 가시광이 투과 가능한 고굴절률의 매질로서 주기적이고 입체적인 구조체가 그 일부에 형성되되 구조체가 복수의 발광 소자와 대면하도록 배치되며, 구조체의 배열 주기는 복수의 발광 소자의 조사광에 대하여 반사가 발생하지 않도록 하는 주기인 것을 특징으로 하는, 조명 장치를 제공한다.

Description

조명 장치 및 이를 포함하는 촬영 시스템{Lighting device and photographing system including the same}

본 발명은 조명 장치 및 이를 포함하는 촬영 시스템에 관한 것이다.

디지털 카메라, 캠코더 등의 디지털 촬영장치는 소형화, 배터리 등의 기술 발달로 인하여 휴대가 용이하게 되었으며, 이로 인하여 어디서나 손쉽게 영상을 촬영할 수 있게 되었다. 또한 전문가가 아니라도 좋은 영상을 촬영할 수 있도록 하는 다양한 기능들이 제공된다.

피사체의 영상을 촬영함에 있어서 좋은 영상을 촬영하기 위하여는 피사체에 충분한 빛이 조사되어야 한다. 빛이 충분하지 않은 경우에는 초점을 맞추는 것이 어려울 뿐만 아니라, 촬영된 영상 또한 어두워 촬영한 피사체를 인식하기 어려워지기 때문이다. 따라서 디지털 촬영장치는 상황에 따라서 피사체에 조명을 비추는 조명 장치를 내장하거나 별도로 장착할 수 있다.

본 발명의 실시 예들이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 피사체에 효율적으로 빛을 조사할 수 있는 조명 장치 및 이를 포함하는 촬영 시스템을 제공하는 데 있다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 측면은 가시광 파장 영역에서 발광하는 복수의 발광 소자와, 복수의 발광 소자의 전방에 배치되는 개구부를 포함하며, 복수의 발광 소자는 저굴절률 매질 내에 배치되고, 개구부는 가시광이 투과 가능한 고굴절률의 매질로서 주기적이고 입체적인 구조체가 그 일부에 형성되되 구조체가 복수의 발광 소자와 대면하도록 배치되며, 구조체의 배열 주기는 복수의 발광 소자의 조사광에 대하여 반사가 발생하지 않도록 하는 주기인 것을 특징으로 하는, 조명 장치를 제공한다.

이러한 본 발명의 다른 특징에 의하면, 개구부는 복수의 발광 소자의 중앙 영역의 전면에 위치한 구조체를 제1 주기로 배열하고, 복수의 발광 소자의 주변 영역의 전면에 위치한 구조체를 제1 주기보다 큰 제2 주기로 배열할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 제1 주기로 배열된 구조체는 4방향 구성이고, 제2 주기로 배열된 구조체는 6방향 구성일 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 제1 주기는 150nm 내지 250nm이고, 제2 주기는 200nm 내지 300nm일 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 개구부는 발광 소자의 대향면에 보조광 조사용 프레넬 렌즈를 구성하고, 프레넬 렌즈 표면에 구조체를 형성할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 구조체는 프레넬 렌즈의 중앙 영역은 제1 주기, 프레넬 렌즈의 주변 영역은 제1 주기보다 큰 제2 주기로 배열될 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 개구부는 발광 소자의 대향면에 보조광 조사용 렌즈를 구비할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 조명 장치는 카메라용 보조광으로 사용될 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 카메라용 보조광은 촬영 보조광 또는 초점 검출용 보조광일 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 구조체의 배열 주기는 150nm 내지 300nm 이고, 고율절률은 1.4 내지 2.2 이며, 저굴절률은 공기의 굴절률일 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 발광 소자는 LED, EL 또는 OLED일 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 발광 소자의 발광 파장은 400nm 내지 700nm일 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 발광 소자는 백색(W), 적색(R), 녹색(G), 청색(B)으로 이루어진 그룹 또는 시안(C), 마젠타(M), 옐로우(Y)로 이루어진 그룹, 또는 상기 그룹들의 조합의 색을 발광할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 발광 소자는 발광 파장이 가변될 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 구조체는 폭 대비 높이 비가 1 이상일 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 구조체는 원추(圓錐), 원주(圓柱), 평판, 원뿔대(圓─臺) 형태 중 어느 하나일 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 구조체는 4방향 구성 또는 6방향 구성일 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 적외선 영역에서 발광하는 적외선 발광 소자를 더 포함하고, 구조체는 적외선 영역에서의 조사광에 대하여 반사가 발생하지 않도록 형성될 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 적외선 발광 소자는 적색, 또는 적외선 또는 이들의 조합으로 구성될 수 있다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 다른 측면은 피사체의 영상을 촬영하는 촬영부와, 피사체에 조명을 조사하는 조명 장치와, 조명의 발광을 제어하는 조명 제어부를 포함하는 촬영 시스템을 제공한다. 여기서 조명 장치는 가시광 파장 영역에서 발광하는 복수의 발광 소자와, 복수의 발광 소자의 전방에 배치되는 개구부를 포함하며, 복수의 발광 소자는 저굴절률 매질 내에 배치되고, 개구부는 가시광이 투과 가능한 고굴절률의 매질로서 주기적이고 입체적인 구조체가 그 일부에 형성되되 구조체가 복수의 발광 소자와 대면하도록 배치되며, 구조체의 배열 주기는 복수의 발광 소자의 조사광에 대하여 반사가 발생하지 않도록 하는 주기일 수 있다.

상기와 같은 구성에 의하여, 본 발명의 실시 예에 따른 조명 장치 및 이를 포함하는 촬영 시스템은 피사체에 빛을 효율적으로 조사하여 어두운 환경에서도 먼 곳에 위치한 피사체에 초점을 정확하게 맞출 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 디지털 촬영장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2(a) 및 도 2(b)는 본 발명의 일 실시 예에 따른 조명 장치를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 발광 소자를 나타내는 도면이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 개구부를 나타내는 도면이다.
도 6(a) 및 도 6(b)는 격자 간격에 따른 입사광의 회절각을 설명하는 도면이다.
도 7(a) 및 도 7(b)는 본 발명의 일 실시 예에 따른 조명 장치에서 발광 소자로부터 개구부로의 광의 입사각을 설명하는 도면이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 개구부를 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 개구부를 나타내는 도면이다.
도 10 및 도 11은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 개구부를 나타내는 도면이다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 개구부를 나타내는 도면이다.
도 13은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 발광 소자를 나타내는 도면이다.
도 14는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 발광 소자를 나타내는 도면이다.
도 15는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 발광 소자를 나타내는 도면이다.
도 16은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 발광 소자를 나타내는 도면이다.
도 17은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 조명 장치를 나타내는 도면이다.
도 18은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 조명 장치를 나타내는 도면이다.
도 19는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 조명 장치를 나타내는 도면이다.
도 20은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 조명 장치를 나타내는 도면이다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 디지털 촬영장치(1)의 구성을 나타내는 블록도이다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 디지털 촬영장치(1)를 나타내는 블록도이다. 도 1을 참조하면, 디지털 촬영장치(1)는 촬상 렌즈(101), 렌즈 구동부(103), 렌즈 위치 검출부(104), 렌즈 제어부(105), CPU(106), 촬상소자 제어부(107), 촬상소자(108), 아날로그 신호 처리부(109), A/D 변환부(110), 영상 입력 컨트롤러(111), 디지털 신호 처리부(112), 압축 신장부(113), 디스플레이 컨트롤러(114), 디스플레이부(115), AWB 검출부(116), AE 검출부(117), AF 검출부(118), RAM(119), 메모리 컨트롤러(120), 메모리 카드(121), EEPROM(122), 조작부(123), 조명 제어부(124), 조명 장치(125)를 포함한다.

촬상 렌즈(101)는 포커스 렌즈(102)를 포함하며, 포커스 렌즈(102)의 구동에 의하여 초점 조절이 가능하다.

렌즈 구동부(103)는 렌즈 제어부(105)로부터의 제어에 의하여 포커스 렌즈(102)를 구동하며, 렌즈 위치 검출부(104)는 포커스 렌즈(102)의 위치를 검출하여 렌즈 제어부(105)로 전송한다.

렌즈 제어부(105)는 렌즈 구동부(103)의 동작을 제어하며, 렌즈 위치 검출부(104)로부터 위치 정보를 수신한다. 또한 렌즈 제어부(105)는 CPU(106)와 통신하여 초점 검출에 관련된 정보들을 주고받는다.

CPU(106)는 디지털 촬영장치(1)의 전체 동작을 제어한다.

촬상소자 제어부(107)는 타이밍 신호를 생성하여 촬상소자(108)에 인가하며, 이로 인하여 촬상소자(108)의 촬상 동작을 제어한다. 또한 촬상소자(108)의 각 주사선에서 전하의 축적이 종료되면 영상신호를 순차적으로 독출하도록 제어한다.

촬상소자(108)는 촬상 렌즈(101)를 통과한 피사체의 영상광을 촬상하여 영상신호를 생성한다. 촬상소자(108)는 매트릭스 형태로 배열된 복수의 광전변환소자 및 상기 광전변환소자로부터 전하를 이동시키는 전하 전송로 등을 포함할 수 있다.

아날로그 신호 처리부(109)는 촬상소자(108)에서 독출된 영상신호로부터 노이즈를 제거하거나 신호의 크기를 임의의 레벨까지 증폭시킨다. A/D 변환부(110)는 아날로그 신호 처리부(109)로부터 출력된 아날로그 영상신호를 디지털 영상신호로 변환한다. 또한 영상 입력 컨트롤러(111)는 A/D 변환부(110)로부터 출력된 영상신호에 대하여 이후의 각 부분에서 영상 처리가 가능하도록 처리한다.

영상 입력 컨트롤러(111)로부터 출력된 영상신호는 AWB 검출부(116), AE 검출부(117), AF 검출부(118) 각각에서 AWB(Auto White Balance) 처리, AE(Auto Exposure) 처리, AF(Auto Focus) 처리가 수행된다.

영상 입력 컨트롤러(111)로부터 출력된 영상 신호는 또한 SDRAM 등을 포함하는 RAM(119)에 일시적으로 저장될 수 있다.

디지털 신호 처리부(112)는 영상 입력 컨트롤러(111)로부터 출력된 영상 신호에 대하여 감마 보정 등의 일련의 영상신호 처리를 수행하여 디스플레이부(115)에서 표시 가능한 라이브 뷰 영상이나 캡쳐 영상을 생성한다. 또한 디지털 신호 처리부(112)는 AWB 검출부(116)에서 검출한 화이트 밸런스 게인에 따라서 촬영된 영상의 화이트 밸런스 조절을 수행할 수 있다. 즉, 디지털 신호 처리부(112), AWB 검출부(116) 등은 화이트 밸런스 제어부의 일 예일 수 있다.

압축 신장부(113)는 영상신호 처리가 수행된 영상신호의 압축과 신장을 수행한다. 압축의 경우, 예를 들어 JPEG 압축 형식 또는 H.264 압축 형식 등의 압축 형식으로 영상신호를 압축한다. 상기 압축 처리에 의하여 생성한 영상 데이터를 포함하는 영상 파일은 메모리 컨트롤러(120)로 전송되며, 메모리 컨트롤러(120)는 메모리 카드(121)에 영상 파일을 저장한다.

디스플레이 컨트롤러(114)는 디스플레이부(115)로의 영상 출력을 제어한다. 그리고 디스플레이부(115)는 촬영 영상, 라이브 뷰 영상 등의 영상이나, 각종 설정 정보 등을 표시한다. 디스플레이부(115) 및 디스플레이 컨트롤러(114)는 LCD(liquid crystal display: 액정 화면) 및 LCD 드라이버로 이루어질 수 있다. 그러나 본 발명은 상기 예로 한정되지 않으며, 예를 들면 유기 EL(OLED) 디스플레이, 그 구동부 등이어도 좋다.

RAM(119)은 디스플레이부(115)에 표시될 영상 등의 정보를 일시적으로 저장하는 VRAM을 포함할 수 있으며, EEPROM(122)은 디지털 촬영장치(1)를 제어하기 위한 실행 프로그램이나 각종 관리 정보 등을 저장할 수 있다.

조작부(123)는 디지털 촬영장치(1)의 조작을 위하여 사용자로부터의 각종 명령을 입력하는 부분이다. 조작부(123)로 셔터 릴리즈 버튼, 메인 스위치, 모드 다이얼, 메뉴 버튼 등 다양한 버튼을 포함할 수 있다.

조명 제어부(124)는 촬영 보조광이나 AF 보조광을 구동하기 위한 회로로서, 조명 장치(125)를 구동하여 촬영시나 AF 구동시에 조명 장치(125)에 포함된 발광소자에서 피사체로 빛을 조사하도록 한다.

조명 장치(125)는 AF 구동시 또는 촬영시에 필요한 보조광을 발광하는 장치이다. 조명 장치(125)는 발광하는 보조광의 색온도를 조절할 수 있다. 조명 장치(125)에 포함된 발광 소자는 LED나 OLED, EL 등의 고체발광소자일 수 있다.

도 1에서는 조명 장치(125)가 디지털 촬영장치(1)와 일체로 형성된 예를 도시하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 조명 장치(125)가 디지털 촬영장치(1)와 탈착 가능하도록 별도로 구성될 수도 있을 것이다.

또한 본 실시 예에서 피사체의 영상을 촬영하는데 사용되는 일련의 구성들을 모두 포함하는 구성은 촬영부의 일 예일 수 있을 것이다.

이하, 조명 장치(125)의 구체적 실시 예들에 대하여 살펴보도록 한다.

도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 조명 장치(125)를 나타내는 도면이다.

도 2a 및 도 2b를 참조하면, 조명 장치(125)는 조사 렌즈(201), 개구부(202), 발광 소자(203)를 포함한다. 도 2b는 개구부(202)에 형성된 주기적인 입체 구조체 부분만을 확대하여 나타낸 도면이다.

발광 소자(203)는 상술한 바와 같이 LED나 OLED, EL 등의 고체발광소자일 수 있다. 조명 장치(125)는 디지털 촬영장치(1)용 보조광으로 사용될 수 있으며, 따라서 발광 소자(203)는 가시광 영역의 파장에서 발광할 수 있을 것이다. 발광 소자(203)에는 복수의 발광 펠릿(pallet)이 형성되어 있을 수 있다.

개구부(202)는 발광 소자(203) 방향으로 미세 구조체가 형성된 투명한 3차원 구조의 패널이다. 개구부(202)의 미세 구조체는 발광 소자(203)가 위치한 저굴절률 매질로부터 고굴절률 매질인 개구부(202)로 광이 입사할 때, 반사광이 발생하지 않도록 하는 무반사 구조로 형성되어 있다.

발광 소자(203)로부터 나온 빛은 조사 렌즈(201)에 의하여 피사체로 조사된다. 개구부(202)의 입체 구조체 부분의 높이가 매우 작기 때문에 도 2a에서와 같이 평면으로 표현되나, 이를 확대하면 도 2b와 같이 도시할 수 있다.

한편, 본 실시 예에 따른 개구부(202)는 무반사 구조를 구성하는 구조체를 포함하는 전체가 하나의 재질로 형성될 수 있다. 즉, 개구부(202) 전체가 일체화되어 형성될 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 발광 소자(203)를 나타내는 도면이다.

도 3을 참조하면, W는 백색 발광 소자(301), R은 적색 발광 소자(302), G는 녹색 발광 소자(303), B는 청색 발광 소자(304)이다. 각 색의 소자의 출력 비율을 조절함으로 인하여 피사체로의 조사되는 조명의 색온도를 조절할 수 있다. 발광 소자(203)는 AF 보조광으로 사용할 때에는, 전 발광 펠릿을 발광시킬 수도 있으나, 에너지 효율을 고려하여 AF 검출시 감도가 좋은 녹색 발광 소자(303) 또는 백색 발광 소자(301)만 발광시키도록 제어하는 것도 가능할 것이다.

한편, 도 3에서는 9행 5열로 이루어진 LED 펠릿을 도시하였으나 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 배열 및 개수로 발광 소자(203)를 구성할 수 있을 것이다.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 개구부(202)의 정면에서 바라본 모습을 나타내는 도면이며, 도 5는 도 4의 개구부(202)를 대각선에서 바라본 모습을 나타내는 도면이다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 개구부(202)에는 복수의 원추(圓錐, circular cone)형 구조체(401)가 형성된다. 원추형 구조체(401)의 배열 주기는 가시광이 투과될 수 있도록 하는 주기이다. 가시광 파장을 400nm~700nm라고 하면, 개구부(202)가 상기 파장 영역의 빛을 투과시키기 위한 무반사 구조가 될 수 있도록 원추형 구조체(401)를 약 150nm~300nm의 주기로 배열하도록 설계한다. 예를 들어, 배열 주기를 200nm로 하고, 폭 대비 높이 비(이하, 아스펙트 비(aspect ratio) 라고 함)가 1 : 1.25 라고 하면, 원추형 구조체(401)의 높이는 약 250nm가 된다.

개구부(202), 즉 원추형 구조체(401)의 재질은 석영, 석영 특성에 가까운 유리, 또는 투명 세라믹 등을 사용할 수 있다. 이들 재질의 굴절률은 약 1.43 내지 2.14 정도일 수 있다. 혹은 개구부(202)는 투명 수지재로 형성할 수도 있다. 이때의 굴절률은 약 1.49 내지 1.6 정도일 수 있다. 그러나 상기 재질은 예시적인 것으로 이에 한정되는 것은 아니다.

이러한 개구부(202)에서의 무반사 구조의 원리는 다음과 같다. 빛이 얕은 각도로 입사되면(입사각이 크면) 빛이 반사되어 손실이 발생하므로, 이를 방지하는 것이다. 얕은 각도로 빛이 입사되면 약 30% 이상의 빛이 반사에 의하여 손실된다. 이러한 상기 무반사 구조는 이러한 반사 요소를 없애는 구조이다.

무반사 구조는 미시적인 관점에서, 굴절률 분포가 점차적으로 변하는(gradational) 재료라고 보는 관점과, 회절 격자로서 보는 관점이 있을 수 있다. 전자의 관점의 경우, 예를 들어 매질이 공기와 유리인 경우, 입체 구조 영역에서 굴절률이 1 내지 1.49로 굴절률이 점차적으로 변화하고 있어 반사가 발생하지 않는 것으로 표현할 수 있다. 반면, 후자의 관점과 같이 무반사 구조를 회절 격자로 볼 수도 있다. LED 소자에서 사용되는 광 취출 수단의 경우, 0차 회절광은 상기와 같은 재료라면 입사각이 임계각을 넘어 전반사 되므로 빛이 외부로 전혀 취출되지 않으나 1차 회절광으로서 빛을 취출하는 것이 가능하다.

본 발명의 실시 예들의 경우, 무반사 구조를 발광 소자(203)의 개구부(202)에 사용한다. 즉, LED 소자에서는 고굴절률에서 저굴절률로 빛이 통과하는 경우인 것에 반해, 본 발명의 실시 예들은 저굴절률에서 고굴절률로 빛이 통과하는 경우라는 점에서 큰 차이가 있다.

도 6(a) 및 도 6(b)는 격자 간격에 따른 입사광의 회절각을 설명하는 도면이다. 즉, 개구부(202)의 무반사 구조를 회절 격자로 보는 경우에 대하여 설명하고 있다. 회절 격자에서는 빛의 파장을 λ, 격자 상수(회절 격자의 주기)를 d, 회절각을 X 라고 하면, dsinθ = nλ 로 표현된다. 여기서 n = 0, ±1, ±2... 이다.

도 6(a)를 참조하면, 회절 격자(601)로 입사각 θa의 입사광(602)이 입사되면, 1차 회절광(603)이 발생한다. 1차 회절광(603)의 회절 각도는 θb 이다.

도 6(b)를 참조하면, 도 6(a)에서와 마찬가지로 회절 격자(605)로 입사각 θa의 입사광(606)이 입사되면, 1차 회절광(607)이 발생한다. 1차 회절광(607)의 회절 각도는 θc 이다. 회절각 θc > θb 이다.

즉, 격자 상수가 감소하면 회절각이 커지는 것을 알 수 있다. 역으로 생각하면, 회절 방향이 같은 경우, 격자 상수가 작은 쪽이 입사각이 커도 대응할 수 있다는 것을 의미한다. 다시 말해, 빛의 취출 방향이 같은 경우, 격자 상수가 작은 쪽이 큰 입사각으로 입사된 빛을 취출할 수 있음을 의미한다. 또한, 빛의 파장에 주목하면, 파장이 긴 쪽이 회절각이 크다는 것이 된다.

이러한 회절 원리를 이용하면, 입사각이 큰 경우에는 회절 격자의 주기를 고주기로 하는 것이 바람직하다는 것을 알 수 있다.

도 7(a) 및 도 7(b)는 본 발명의 일 실시 예에 따른 조명 장치(125)에서 발광 소자(203)로부터 개구부(202)로의 광의 입사각을 설명하는 도면이다.

도 7(a)를 참조하면, 발광 소자(203)의 중앙부에 탑재된 LED 펠릿에서 발생한 빛이 무반사 구조를 갖는 개구부(202)의 일측 끝 부분에 입사할 때의 각도가 θ1이다. 반면에 도 7(b)를 참조하면, 발광 소자(203)의 일측 끝에 탑재된 LED 펠릿에서 발생한 빛이 무반사 구조를 갖는 개구부(202)의 중앙에 입사할 때의 각도는 θ2로 θ1과 거의 비슷하다.

그러나 발광 소자(203)의 일측 끝에 탑재된 LED 펠릿에서 발생한 빛이 개구부(202)의 일측 끝 부분에 입사할 때의 각도는 θ3로서, θ1보다 큰 값을 갖는다. 즉, 입사각이 크므로 반사광이 발생하기 쉽다.

따라서 본 실시 예들에 따른 개구부(202)의 무반사 구조는 빛이 큰 각도로 입사되어도 반사가 발생하지 않도록 구성하는 것이 필요하다. 이러한 과제를 해결하기 위하여 개구부(202)의 무반사 구조는 디지털 촬영장치(1)에서 사용하는 조명 장치(125)의 크기에 따라서 결정되는 입사각에 기초하여 주기적으로 배열되는 입체 구조체의 배열 주기를 설정하는 것이 요구된다. 또한 더욱 반사를 감소시키고, 투과율을 증가시키기 위해서는 복수의 주기를 갖는 입체 구조체가 요구된다. 또한 복수의 광원 파장에 대해서도 반사를 감소시키고 투과율을 증가시키기 위해서 광원 파장에 따라서 입체 구조체의 주기를 설정하거나 복수의 주기를 갖는 입체 구조체를 형성하는 것이 요구된다.

다시 도 4 및 도 5로 돌아와 설명하면, 무반사 구조의 입체 구조체는 원추형 구조체(401)가 사용된다. 원추형 구조체(401)를 사용하는 것은 얕은 각도로 입사되는 빛의 취출 효율을 증가시키기 위함이다. 또한 그뿐만 아니라, 제조상의 엣칭 공정이나 금형으로 형성하는 경우에 원추 또는 원뿔대(圓─臺, circular truncated cone)를 형성하기 쉽다는 이점도 있다. 실제 원추형 구조체를 형성할 때 꼭지 부분이 평면이 되어 원뿔대 형태가 되는 경우도 있으나, 이러한 경우에도 사용 가능하다.

도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 개구부(202)를 나타내는 도면이다. 도 8를 참조하면, 개구부(202)의 무반사 구조는 입체 구조체로서 원주(圓柱, circular cylinder)형 구조체(801)를 주기적으로 배열한다. 본 실시 예의 경우, 도 5의 실시 예에 비교하면 투과율의 성능은 떨어지나 제조가 비교적 용이하다.

도 9는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 개구부(202)를 나타내는 도면이다. 도 9를 참조하면, 개구부(202)의 무반사 구조는 입체 구조체로서 평판 구조체(901)를 주기적으로 배열한다. 본 실시 예의 경우, 도 5의 실시 예에 비교하면 투과율의 성능이 떨어지며, 일측 방향으로밖에 무반사 효과가 발생하지 않으나 제조가 비교적 용이하다.

상기와 같은 다양한 입체 구조체들은 제조 과정에서 그 모양이 다소 변형되어도 무방하다. 예를 들어 원주형 구조체(801)가 원뿔대 형태로 변형되거나, 평판 구조체(901)의 측면에 요철(凹凸)이 발생하여도 무방하다.

도 10 및 도 11은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 개구부(202)를 나타내는 도면이다. 도 10은 개구부(202)를 정면에서 본 모습을 나타내는 도면이며, 도 11은 도 10의 개구부(202)를 대각선에서 본 모습을 나타내는 도면이다.

도 10 및 도 11을 참조하면, 원추형 구조체(401)를 도 4 및 도 5와는 다른 방식으로 배열한 경우이다. 도 4의 경우, 입체 구조체들은 4방향에서 서로 접촉하는 배열(4방향 구성)로 이루어져 있었다. 즉, 입체 구조체들의 중심을 연결한 선은 사각형이 서로 맞닿아 있는 모습이었다. 그러나 본 실시 예의 경우, 입체 구조체들이 6방향에서 서로 접촉하는 배열(6방향 구성)로 이루어져 있다. 즉, 입체 구조체들의 중심을 연결한 선이 육각형의 면이 서로 맞닿아 있는 모습을 갖는다. 다시 말해, 입체 구조체들이 벌집 구조를 갖는다.

이러한 구조의 경우, 입체 구조체의 높이가 같아도 배열 주기를 줄이는 것이 가능하다. 따라서 아스펙트 비를 실질적으로 증가시켜 무반사 효율이 향상될 수 있다. 예를 들어, 4방향 구성, 즉 도 4의 배열에서의 반사율이 0.3%라면, 6방향 구성, 즉 도 10의 배열에서의 반사율은 0.05%가 된다. 즉, 반사율이 낮아지는 구조가 된다.

도 12는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 개구부(202)를 나타내는 도면이다. 도 12를 참조하면, 개구부(202)의 무반사 구조는 입체 구조체들의 배열 주기가 여러 개 혼합되어 있다. 이러한 무반사 구조는 입사각이 큰 광원의 경우나, 발광 파장이 여러 개로 구성된 광원을 사용하는 경우에 적용할 수 있다.

본 실시 예에서는 주파수의 파장이 두 가지인 경우에 대하여 도시하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 세 가지 파장 혹은 그 이상의 파장으로 구성된 광원이 사용될 수도 있다.

또한 개구부(202)의 무반사 구조는 도 12에서 도시한 것과 같은 방법으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 4방향 구성에 의한 배열뿐만 아니라 6방향 구성에 의한 배열이 되도록 할 수도 있을 것이다. 또한 광원의 입사각이나 광원의 파장에 대응할 수 있는 150nm~300nm 범위의 주기라면, 배열 방법을 다양하게 하거나 다양한 배열 방법을 혼합할 수도 있을 것이다.

도 13은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 발광 소자(203)를 나타내는 도면이다. 도 13을 참조하면, 발광 소자(203)로서 대형 백색 발광 펠릿(1301)을 포함한다. 또한 본 실시 예에서는 백색 발광 펠릿(1301)만을 사용하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 각각의 백색 발광 펠릿(1301)으로서 주파수 분포의 변경이 가능한 소자를 사용할 수도 있을 것이다.

도 14는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 발광 소자(203)를 나타내는 도면이다. 도 14를 참조하면, 발광 소자(203)는 적색 발광 펠릿(1401), 녹색 발광 펠릿(1402), 청색 발광 펠릿(1403)을 각각 3개씩 포함한다.

도 15는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 발광 소자(203)를 나타내는 도면이다. 도 15를 참조하면, C는 시안 발광 펠릿(1501), M은 마젠타 발광 펠릿(1502), Y는 옐로우 발광 펠릿(1503)을 나타낸다. 즉, 본 실시 예의 경우, 시안, 마젠타, 옐로우의 3가지 색, 9개의 발광 펠릿을 사용한다.

도 16은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 발광 소자(203)를 나타내는 도면이다. 도 16을 참조하면, 발광 소자(203)로서 백색 발광 펠릿(1601)과 적외선(IR) 발광 펠릿(1602)을 포함한다. 본 실시 예의 경우, 위상차 AF를 사용할 때에 사용 가능하다. 일반적으로 위상차 AF시에는 어두운 경우 보조광 AF로서 적외선의 강도가 강한 적색 LED를 사용한다. 그러나 본 실시 예에서 적외선은 근적외선을 포함하는 것으로서 650nm~780nm의 범위에 있는 파장의 빛을 의미할 수 있다. 이는 AF보조광의 발광시에 눈부심이 발생하는 것을 막기 위함이다. 예를 들어, 피크 파장은 700nm일 수 있다. 이러한 적외선 발광 펠릿(1602)을 백색 발광 펠릿(1601)들의 중앙에 배치할 수 있다.

도 17은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 조명 장치(125)를 나타내는 도면이다. 도 17을 참조하면, 조사 렌즈(1701)와 무반사 구조를 구성하는 패널, 즉 개구부(1702)가 일체화되어 형성될 수 있다. 이와 같이, 조사 렌즈(1701)와 개구부(1702)를 하나의 부품으로 구성할 수 있어 비용을 절감시킬 수 있게 된다. 또한 무반사 구조를 갖는 구조체가 내면측에 구비되므로 먼지 등의 영향을 받지 않으며 형상의 파손 등을 방지할 수 있게 된다.

도 18은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 조명 장치(125)를 나타내는 도면이다. 도 18의 좌측 도면은 조명 장치(125)를 측면에서 본 모습이며, 우측 도면은 조명 장치(125)를 정면에서 본 모습이다.

도 18을 참조하면, 조사 렌즈(1801)와 개구부(1802)가 일체화되어 형성될 수 있다. 또한 조사 렌즈(1801)가 광원측에 형성된다. 이때의 조사 렌즈(1801)는 프레넬 렌즈일 수 있으며, 그 표면에 무반사 구조의 구조체가 형성된다.

이때, 프레넬 렌즈의 표면에 형성된 구조체의 주기는 렌즈 내의 위치에 따라서 상이할 수 있다. 프레넬 렌즈의 중앙 영역은 구조체가 A1의 주기로 배열되며, 주변 영역은 구조체가 B1의 주기로 배열되어 있으며, 주기 B1이 A1 보다 크도록 구성한다. 즉, 렌즈 주변 영역의 구조가 고주기로 형성되도록 한다. 이는 렌즈 주변 영역이 광원의 입사각이 커지기 때문이다.

한편, 발광 소자(1803)로서 LED를 플립 칩을 기판에 본딩시켜 사용할 수도 있을 것이다.

도 19는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 조명 장치(125)를 나타내는 도면이다. 도 19의 좌측 도면은 조명 장치(125)를 측면에서 본 모습이며, 우측 도면은 조명 장치(125)를 정면에서 본 모습이다.

도 19를 참조하면, 본 실시 예에서는 조사 렌즈가 LED 펠릿을 커버하는 수지 부분에 형성된다. 또한 조명 장치(125)는 돔형 렌즈가 부착된 LED(1903)와, 무반사 구조의 구조체(1902)가 형성된 패널(1901)을 포함한다.

도 18에서와 마찬가지로 패널(1901)의 중심 영역에서 주변 영역으로 갈수록 구조체의 주기가 A2, B2, C2, D2로 변하며, 주기는 증가한다.

도 20은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 조명 장치(125)를 나타내는 도면이다. 도 20의 좌측 도면은 조명 장치(125)를 측면에서 본 모습이며, 우측 도면은 조명 장치(125)를 정면에서 본 모습이다.

도 20을 참조하면, 도 19에서와 마찬가지로 조명 장치(125)는 패널(2001)과 돔형 렌즈가 부착된 LED(2003)를 포함하며, 구조체(2002)가 패널(2001)에 형성된다. 또한 구조체는 150nm~300nm의 주기가 혼재되도록 배열된다. 예를 들어, 도 12에서 도시한 것과 같은 구성으로 구조체(2002)가 형성될 수도 있으며, 혹은 랜덤으로 복수의 주기가 혼재할 수도 있을 것이다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시 예들에서는 조명 장치(125)에 발광 소자로부터의 빛을 외부로 효율적으로 취출하기 위한 무반사 구조의 구조체가 형성된다. 이로써 조명 장치(125)나 이를 포함하는 디지털 촬영장치(1)와 같은 촬영 시스템에서 효율적으로 외부로 조명을 조사할 수 있게 된다.

본 발명에서 설명하는 특정 실행들은 일 실시 예들로서, 어떠한 방법으로도 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다. 명세서의 간결함을 위하여, 종래 전자적인 구성들, 제어 시스템들, 소프트웨어, 상기 시스템들의 다른 기능적인 측면들의 기재는 생략될 수 있다. 또한, 도면에 도시된 구성 요소들 간의 선들의 연결 또는 연결 부재들은 기능적인 연결 및/또는 물리적 또는 회로적 연결들을 예시적으로 나타낸 것으로서, 실제 장치에서는 대체 가능하거나 추가의 다양한 기능적인 연결, 물리적인 연결, 또는 회로 연결들로서 나타내어질 수 있다. 또한, “필수적인”, “중요하게” 등과 같이 구체적인 언급이 없다면 본 발명의 적용을 위하여 반드시 필요한 구성 요소가 아닐 수 있다.

본 발명의 명세서(특히 특허청구범위에서)에서 “상기”의 용어 및 이와 유사한 지시 용어의 사용은 단수 및 복수 모두에 해당하는 것일 수 있다. 또한, 본 발명에서 범위(range)를 기재한 경우 상기 범위에 속하는 개별적인 값을 적용한 발명을 포함하는 것으로서(이에 반하는 기재가 없다면), 발명의 상세한 설명에 상기 범위를 구성하는 각 개별적인 값을 기재한 것과 같다. 마지막으로, 본 발명에 따른 방법을 구성하는 단계들에 대하여 명백하게 순서를 기재하거나 반하는 기재가 없다면, 상기 단계들은 적당한 순서로 행해질 수 있다. 반드시 상기 단계들의 기재 순서에 따라 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 본 발명에서 모든 예들 또는 예시적인 용어(예들 들어, 등등)의 사용은 단순히 본 발명을 상세히 설명하기 위한 것으로서 특허청구범위에 의해 한정되지 않는 이상 상기 예들 또는 예시적인 용어로 인해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다. 또한, 당업자는 다양한 수정, 조합 및 변경이 부가된 특허청구범위 또는 그 균등물의 범주 내에서 설계 조건 및 팩터에 따라 구성될 수 있음을 알 수 있다.

1 디지털 촬영장치
101 촬상렌즈 102 포커스 렌즈
103 렌즈 구동부 104 렌즈 위치 검출부
105 렌즈 제어부 106 CPU
107 촬상소자 제어부 108 촬상소자
109 아날로그 신호 처리부 110 A/D 변환부
111 영상 입력 컨트롤러 112 디지털 신호처리부
113 압축 신장부 114 디스플레이 컨트롤러
115 디스플레이부 116 AWB 검출부
117 AE 검출부 118 AF 검출부
119 RAM 120 메모리 컨트롤러
121 메모리 카드 122 EEPROM
123 조작부 124 조명 제어부
125 조명 장치

Claims (20)

1. 가시광 파장 영역에서 발광하는 복수의 발광 소자; 및
   상기 복수의 발광 소자의 전방에 배치되는 개구부;를 포함하며,
   상기 복수의 발광 소자는 저굴절률 매질 내에 배치되고,
   상기 개구부는 가시광이 투과 가능한 고굴절률의 매질로서 주기적이고 입체적인 구조체가 그 일부에 형성되되 상기 구조체가 상기 복수의 발광 소자와 대면하도록 배치되며,
   상기 구조체의 배열 주기는 상기 복수의 발광 소자의 조사광에 대하여 반사가 발생하지 않도록 하는 주기인 것을 특징으로 하는, 조명 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 개구부는 상기 복수의 발광 소자의 중앙 영역의 전면에 위치한 구조체를 제1 주기로 배열하고, 상기 복수의 발광 소자의 주변 영역의 전면에 위치한 구조체를 제1 주기보다 큰 제2 주기로 배열하는 것을 특징으로 하는, 조명 장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 제1 주기로 배열된 상기 구조체는 4방향 구성이고, 상기 제2 주기로 배열된 상기 구조체는 6방향 구성인 것을 특징으로 하는, 조명 장치.
4. 제2항에 있어서,
   상기 제1 주기는 150nm 내지 250nm이고, 상기 제2 주기는 200nm 내지 300nm인 것을 특징으로 하는, 조명 장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 개구부는 상기 발광 소자의 대향면에 보조광 조사용 프레넬 렌즈를 구성하고, 상기 프레넬 렌즈 표면에 상기 구조체를 형성하는 것을 특징으로 하는, 조명 장치.
6. 제5항에 있어서,
   상기 구조체는 상기 프레넬 렌즈의 중앙 영역은 제1 주기, 상기 프레넬 렌즈의 주변 영역은 제1 주기보다 큰 제2 주기로 배열된 것을 특징으로 하는, 조명 장치.
7. 제1항에 있어서,
   상기 개구부는 상기 발광 소자의 대향면에 보조광 조사용 렌즈를 구비하는 것을 특징으로 하는, 조명 장치.
8. 제1항에 있어서,
   상기 조명 장치는 카메라용 보조광으로 사용되는 것을 특징으로 하는, 조명 장치.
9. 제8항에 있어서,
   상기 카메라용 보조광은 촬영 보조광 또는 초점 검출용 보조광인 것을 특징으로 하는, 조명 장치.
10. 제1항에 있어서,
    상기 구조체의 배열 주기는 150nm 내지 300nm 이고, 상기 고율절률은 1.4 내지 2.2 이며, 상기 저굴절률은 공기의 굴절률인 것을 특징으로 하는, 조명 장치.
11. 제1항에 있어서,
    상기 발광 소자는 LED, EL 또는 OLED인 것을 특징으로 하는, 조명 장치.
12. 제1항에 있어서,
    상기 발광 소자의 발광 파장은 400nm 내지 700nm인 것을 특징으로 하는, 조명 장치.
13. 제1항에 있어서,
    상기 발광 소자는 백색(W), 적색(R), 녹색(G), 청색(B)으로 이루어진 그룹 또는 시안(C), 마젠타(M), 옐로우(Y)로 이루어진 그룹, 또는 상기 그룹들의 조합의 색을 발광하는 것을 특징으로 하는, 조명 장치.
14. 제1항에 있어서,
    상기 발광 소자는 발광 파장이 가변되는 것을 특징으로 하는, 조명 장치.
15. 제1항에 있어서,
    상기 구조체는 폭 대비 높이 비가 1 이상인 것을 특징으로 하는, 조명 장치.
16. 제1항에 있어서,
    상기 구조체는 원추(圓錐), 원주(圓柱), 평판, 원뿔대(圓─臺) 형태 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는, 조명 장치.
17. 제1항에 있어서,
    상기 구조체는 4방향 구성 또는 6방향 구성으로 구성된 것을 특징으로 하는, 조명 장치.
18. 제1항에 있어서,
    적외선 영역에서 발광하는 적외선 발광 소자를 더 포함하고,
    상기 구조체는 상기 적외선 영역에서의 조사광에 대하여 반사가 발생하지 않도록 형성되는 것을 특징으로 하는, 조명 장치.
19. 제18항에 있어서,
    상기 적외선 발광 소자는 적색, 또는 적외선 또는 이들의 조합으로 구성되는 것을 특징으로 하는, 조명 장치.
20. 피사체의 영상을 촬영하는 촬영부;
    상기 피사체에 조명을 조사하는 조명 장치; 및
    상기 조명의 발광을 제어하는 조명 제어부;를 포함하며,
    상기 조명 장치는,
    가시광 파장 영역에서 발광하는 복수의 발광 소자; 및
    상기 복수의 발광 소자의 전방에 배치되는 개구부;를 포함하며,
    상기 복수의 발광 소자는 저굴절률 매질 내에 배치되고,
    상기 개구부는 가시광이 투과 가능한 고굴절률의 매질로서 주기적이고 입체적인 구조체가 그 일부에 형성되되 상기 구조체가 상기 복수의 발광 소자와 대면하도록 배치되며,
    상기 구조체의 배열 주기는 상기 복수의 발광 소자의 조사광에 대하여 반사가 발생하지 않도록 하는 주기인 것을 특징으로 하는, 촬영 시스템.

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