KR20180104680A - 복수의 면에서 광을 방출하는 led들을 사용하는 균일하고 효율적이고 색상 튜닝 가능한 카메라용 링 플래시 - Google Patents

복수의 면에서 광을 방출하는 led들을 사용하는 균일하고 효율적이고 색상 튜닝 가능한 카메라용 링 플래시 Download PDF

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Abstract

디바이스는 적어도 2개의 수직 발광 면을 갖는 발광 다이오드 또는 디바이스(LED), 및 하부면, 광 방출 표면을 포함하는 상부면, 내부 측벽, 및 LED의 적어도 2개의 수직 발광 면에 정합되는 적어도 2개의 수직 인-커플링 표면을 갖는 함입부를 정의하는 외부 측벽을 갖는 링 형상의 광 가이드를 포함한다.

Description

복수의 면에서 광을 방출하는 LED들을 사용하는 균일하고 효율적이고 색상 튜닝 가능한 카메라용 링 플래시
본 개시내용은 발광 다이오드들 또는 디바이스들(LEDs)로 구동되는 광 가이드에 관한 것으로, 특히 카메라용 LED 구동 링 플래시에 관한 것이다.
카메라 플래시는 카메라가 저광 장면들에서 좋은 품질의 사진을 캡처하도록 도와준다. 카메라 렌즈의 한쪽 면에 위치한 카메라 플래시는, 특히 물체가 렌즈에 매우 가까이 있을 때 매크로포토그래피(macrophotography)에 대해 물체 상에 그림자를 생성할 개연성이 있다. 링 플래시는 매크로포토그래피에 사용하기 위해 렌즈 주위에 끼워진 원형 사진 플래시이다. 링 플래시는 광의 원점이 렌즈의 광축에 매우 가깝고 그것을 둘러싸기 때문에, 사진에서 보이는 약간의 그림자가 있는 균일한 조명을 제공한다.
본 개시내용의 하나 이상의 예에서, 디바이스는 적어도 2개의 수직 발광 면을 갖는 발광 다이오드 또는 디바이스(LED), 및 하부면, 광 방출 표면을 포함하는 상부 면, 내부 측벽, 및 LED의 적어도 2개의 수직 발광 면에 정합되는(mated) 적어도 2개의 수직 인-커플링(in-coupling) 표면을 갖는 함입부(indentation)를 정의하는 외부 측벽을 갖는 링 형상의 광 가이드를 포함한다.
도 1은 본 개시내용의 예들에서 광 가이드 모듈의 평면도를 도시한다.
도 2는 본 개시내용의 예들에서 도 1의 광 가이드 모듈의 단면도를 도시한다.
도 3은 본 개시내용의 예들에서 도 1 및 도 2의 광 가이드의 일부의 저면도를 도시한다.
도 4는 본 개시내용의 예들에서 다른 광 가이드 모듈의 평면도를 도시한다.
도 5는 본 개시내용의 예들에서 도 1 또는 도 4의 광 가이드 모듈이 끼워진 디바이스를 도시한다.
상이한 도면들에서 동일한 참조 번호의 사용은 유사하거나 동일한 요소들을 나타낸다.
카메라 폰과 같은 모바일 디바이스는 링 플래시를 포함할 수 있다. 링 플래시는 플래시라이트 모드(flashlight mode)에서 또는 비디오 녹화 중에 연속적으로 동작할 수 있다.
링 플래시는 단순 투과 광학소자들(transmission optics)과 함께 개별 발광 다이오드들 또는 디바이스들(LEDs)을 그것의 광원으로서 사용할 수 있다. LED들은 핫 스폿들을 발생시키므로, 발광 표면이 균일한 조명을 제공하지 못하고, 이는 특히 링 플래시가 작거나 연속적으로 동작할 때 카메라 폰 애플리케이션에서 그렇다.
도 1 및 도 2는 본 개시내용의 예들에서의 광 가이드 모듈(100)의 평면도 및 단면도를 도시한다. 광 가이드 모듈(100)은 발광 다이오드 또는 디바이스(LED)(102), 및 링 형상의 광 가이드(104)를 포함한다. LED(102)는 2개의 수직 발광 면들(106 및 108)을 갖는다. LED(102)는 직사각형 직육면체(rectangular cuboid)의 형상을 가질 수 있다.
광 가이드(104)는 원형 내부 측벽(110), 원형 외부 측벽(112), 환형(annular) 하부 면(202)(도 2), 및 환형 상부 면(204)(도 2)을 갖는 보디(109)를 갖는다. 상부 면(204)은 광 방출 표면이다. 외부 측벽(112)은 LED(102)의 각각의 광 방출 면들(106, 및 108)에 정합되는 2개의 수직 인-커플링 표면들(116, 및 118)을 갖는 개구 또는 함입부(114)를 정의한다. 광 가이드 보디(109)는 폴리메틸 메타크릴레이트(polymethyl methacrylate, PMMA)와 같은 재료를 사용하는 사출 성형(injection molding)에 의해 만들어질 수 있다.
인-커플링 표면들(116, 및 118)로부터, 광은 내부 전반사(total internal reflection, TIR)에 의해 광 가이드 보디(109)를 빙 둘러 진행한다. 광 가이드(104)는 광 가이드 보디(109)를 빙 둘러 광이 진행하는 것을 돕기 위해 내부 벽(110), 외부 벽(112) 및 하부 면(202) 상에 고정된 반사기 필름(206)을 포함할 수 있다. 광 가이드(104)는 균일하고 벡터화된(vectored) 또는 시준된 방출을 달성하기 위해 상부 면(204)에 고정된 확산기 또는 시준 필름(208)을 포함할 수 있다.
백색 잉크 패턴(210)(도 2)은 LED를 시야로부터 숨기기 위해 LED(102)의 상부 면 상에 인쇄될 수 있다.
광 가이드 모듈(100)은 인쇄 회로 보드(printed circuit board, PCB)(212)(도 2)을 더 포함할 수 있다. LED(102) 및 광 가이드(104)는 PCB(212) 상에 장착된다. PCB(212)는 LED(102) 장착을 위한 패드들, 및 패드들을 보드 상의 또는 보드 외의 다른 컴포넌트들에 커플링하는 트레이스들(traces)을 갖는다. PCB(212)는 또한 LED(102) 및 광 가이드(104)를 기계적으로 지지한다.
도 3은 본 개시내용의 예들에서 광 가이드(104)의 일부의 저면도를 도시한다. 광 가이드(104)는 상부 면(204)(도 2)을 통해 광 가이드로부터 광을 추출하기 위해 하부 면(202) 상에 인쇄된 백색 잉크 도트들(302)을 포함한다. 잉크 도트들(302)의 밀도는 전체 상부 면(204)에 걸쳐 균일한 조명을 보장하도록 LED(102)로부터 멀리 이동함에 따라 증가한다. 상부 면(204)을 통해 광 가이드(104)로부터 광을 추출하기 위해, 하부 면(202)은 백색 잉크 도트 대신, 볼록부들(protrusions) 또는 함입부들(302)을 생성하기 위한 몰딩(molding) 또는 가공(machining)에 의해 텍스처화될 수 있다. 이는 하부 면(202)에, 특히 특징부들(302)의 윤곽에 부합하는 반사기 필름(206)을 부가함으로써 증강될 수 있다. 예를 들어, 반사기 필름(206)은 하부 면(202)에 퇴적 또는 적층될(laminated) 수 있다.
도 4는 본 개시내용의 예들에서의 광 가이드 모듈(400)의 평면도를 도시한다. 광 가이드 모듈(400)은 LED들(102-1, 102-2, 102-3, 및 102-4)(통칭하여 "LED들(102)")과 같은 복수의 LED, 및 이번에는 LED들을 수용하기 위한 복수의 개구들 또는 함입부들(114)을 정의하는 광 가이드 보디(109)의 외부 측벽(112)을 포함한다는 점을 제외하고는 광 가이드 모듈(100)과 유사하다. LED들(102)은 상이한 파장을 가질 수 있으므로, 드라이버 회로(402)는 원하는 색상(예를 들어, 백색 포인트)을 생성하기 위해 상이한 조합들 또는 상이한 설정들(예를 들어, 전류 주파수 또는 진폭)로 이들을 구동시킬 수 있다. 대안적으로, 드라이버 회로(402)는 애니메이션화된 효과를 생성하도록 선택적으로(예를 들어, 순차적으로) LED들(102)을 구동할 수 있다. 드라이버 회로(402)는 PCB(212)(도 2) 상에 장착되고 트레이스들에 의해 LED들(102)에 연결되는 컴포넌트일 수 있다.
도 5는 본 개시내용의 예들에서의 광 가이드 모듈(502)이 끼워진 디바이스(500)를 도시한다. 광 가이드 모듈(502)은 광 가이드 모듈(100 또는 400)일 수 있다. 디바이스(500)는 본 개시내용의 예들에서 렌즈(506)를 갖는 카메라 모듈(504)을 갖는 카메라 폰일 수 있다. 링 형상의 광 가이드(104)는 렌즈(506) 또는 렌즈의 베젤(508) 둘레에 끼워진다. 디바이스(500)는 광 가이드 모듈(502)의 링 형상의 광 가이드(104) 둘레에 베젤(510)을 포함할 수 있다.
링 형상의 광 가이드(104)가 설명되었지만, 본 개시내용의 원리들은 다른 형상의 광 가이드에도 적용될 수 있다. 도 6은 본 개시내용의 예들에서의 광 가이드 모듈(600)을 도시한다. 광 가이드 모듈(600)은 직사각형 광 가이드(604)를 갖는다는 점을 제외하고는 광 가이드 모듈(100 및 400)과 유사하다. 광 가이드(604)는 측벽들(610), 측벽(612), 하부 면(보이지 않음), 상부 면(614)을 갖는 직사각형 직육면체인 보디(609)를 갖는다. 상부 면(614)은 광 방출 표면이다. 측벽(612)은 LED(102)의 각각의 발광 면들(106 및 108)과 정합되는 2개의 수직 인-커플링 표면들(116 및 118)을 갖는 개구 또는 함입부(114)를 정의한다. 광 가이드(604)는 측벽들(610), 측벽(612), 및 하부 면(보이지 않음) 상에 고정된 반사기 필름(206)을 포함할 수 있다. 광 가이드(604)는 상부 면(614) 상에 고정된 확산기 또는 시준 필름(도시되지 않음)을 포함할 수 있다.
2개의 수직 발광 면들(106 및 108)을 갖는 직사각형 직육면체 LED(102)가 설명되었지만, 본 개시내용의 원리들은 2개보다 많은 수직 발광 면들을 갖는 다른 형상의 LED에 적용될 수 있다. 도 7은 본 개시내용의 예들에서의 광 가이드 모듈(700)의 부분적 평면도를 도시한다. 광 가이드 모듈(700)은 3개의 수직 발광 면들(706)을 갖는 LED(702)를 갖는다는 점을 제외하고는 광 가이드 모듈(100, 400 및 700)과 유사하다. 광 가이드(704)는 LED(702)의 각각의 발광 면들(706)에 정합되는 3개의 수직 인-커플링 표면들(716)을 갖는 개구 또는 함입부(714)를 정의하는 측벽(712)을 갖는 보디(709)를 갖는다.
개시된 실시예들의 특징부들의 다양한 다른 적응 및 조합은 본 발명의 범위 내에 있다. 수 많은 실시예들이 다음의 청구항들에 의해 포함된다.

Claims (21)

  1. 광 가이드 모듈(100)로서,
    적어도 2개의 수직 발광 면들(106, 108)을 포함하는 발광 다이오드(102, 102-1, 102-2, 102-3, 102-4); 및
    하부 면(202), 광 방출 표면을 포함하는 상부면(204), 내부 측벽(110), 및 상기 발광 다이오드(102)의 상기 적어도 2개의 수직 발광 면들(106, 108)에 정합되는(mated) 적어도 2개의 수직 인-커플링(in-coupling) 표면들(116, 118)을 포함하는 함입부(indentation)(114)를 정의하는 외부 측벽(112)을 갖는 광 가이드 보디(109)를 포함하는 링 형상의 광 가이드(104)
    를 포함하는, 광 가이드 모듈.
  2. 제1항에 있어서, 상기 링 형상의 광 가이드(104)를 둘러싸는 광 가이드 베젤(510)을 더 포함하는, 광 가이드 모듈.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 인쇄 회로 보드(212)를 더 포함하고, 상기 발광 다이오드(102) 및 상기 링 형상의 광 가이드(104)는 상기 인쇄 회로 보드(212) 상에 장착되는, 광 가이드 모듈.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하부 면(202)은 상기 상부 면(204)을 통해 상기 링 형상의 광 가이드(104)로부터 광을 추출하기 위해 텍스처화되는, 광 가이드 모듈.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 링 형상의 광 가이드(104)는 상기 상부 면(204)을 통해 상기 링 형상의 광 가이드(104)로부터 광을 추출하기 위해 상기 하부 면(202)에 잉크 도트들(302)을 더 포함하는, 광 가이드 모듈.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 발광 다이오드(102)로부터의 광은 내부 전반사에 의해 상기 광 가이드(104)를 빙 둘러 진행하는, 광 가이드 모듈.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 링 형상의 광 가이드(104)는 상기 내부 벽(110), 상기 외부 벽(112), 또는 상기 하부 면(202) 상에 반사기 필름(206)을 더 포함하는, 광 가이드 모듈.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 링 형상의 광 가이드(104)는 상기 상부 면(204) 상에 확산기 필름(208) 또는 시준 필름(208)을 더 포함하는, 광 가이드 모듈.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 디바이스는 상기 발광 다이오드(102)가 상기 함입부(114) 내에서 보이는 것을 방지하도록 상기 발광 다이오드(102)의 상부 면 상에서 잉크 패턴(210)을 더 포함하는, 광 가이드 모듈.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 2개 이상의 발광 다이오드들(102-1, 102-2, 102-3, 102-4)를 더 포함하고, 각각의 발광 다이오드(102-1 102-2, 102-3, 102-4)는 적어도 2개의 수직 발광 면들(106, 108)을 포함하고, 상기 링 형상의 광 가이드(104)는 2개 이상의 함입부들(114)을 정의하고, 적어도 2개의 수직 인-커플링 표면들(116, 118)을 갖는 각각의 함입부(114)는 관련된 발광 다이오드(102-1 102-2, 102-3, 102-4)의 적어도 2개의 수직 발광 면들(106, 108)에 정합되는, 광 가이드 모듈.
  11. 제10항에 있어서, 발광 다이오드(102-1, 102-2, 102-3, 102-4)는 전자기 스펙트럼의 가시광 부분 및/또는 자외선 부분 및/또는 적외선 부분의 광을 방출하는, 광 가이드 모듈.
  12. 제11항 또는 제12항에 있어서, 상기 발광 다이오드들(102-1, 102-2, 102-3, 102-4)은 상이한 파장들을 갖고,
    드라이버(402)를 더 포함하고,
    상기 드라이버는
    백색 포인트(white color point)를 튜닝하거나 원하는 색을 생성하거나 원하는 파장의 조합을 생성하도록 상이한 조합들 또는 상이한 설정들로 상기 발광 다이오드들(102-1, 102-2, 102-3, 102-4)을 구동하거나;
    애니메이션 효과를 발생하도록 상기 발광 다이오드들(102-1, 102-2, 102-3, 및 102-4)를 순차적으로 구동하도록
    구성되는, 광 가이드 모듈.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 광 가이드 모듈(100)을 포함하는 디바이스로서, 조명 유닛, 카메라, 또는 렌즈(506)를 갖는 카메라 모듈(504)을 가지는 모바일 폰(500) 중 임의의 것이고, 상기 광 가이드 모듈(100)의 상기 링 형상의 광 가이드(104)가 상기 렌즈(506)를 둘러싸거나, 상기 렌즈(506) 둘레의 베젤 렌즈(506)를 둘러싸는, 디바이스.
  14. 광 가이드 모듈(100)을 제조하는 방법으로서,
    하부 면(202), 광 방출 표면을 포함하는 상부 면(204), 및 측벽들(112)을 갖는 링 형상의 광 가이드(104)를 형성하는 단계 - 상기 측벽들(112) 중 하나는 적어도 2개의 수직 인-커플링 표면들(116, 118)을 포함하는 함입부(114)를 정의함 - ; 및
    상기 함입부(114)에 발광 다이오드(102, 102-1, 102-2, 102-3, 102-4)의 적어도 2개의 수직 발광 면들(106 108)을 정합시키는 단계
    를 포함하는, 방법.
  15. 제13항에 있어서, 상기 광 가이드 모듈(100)은 링 플래시의 링 형상의 광 가이드(104)를 포함하고, 상기 방법은,
    모바일 폰(500)에서 카메라 모듈(504)의 렌즈(506) 둘레에 또는 상기 렌즈(506)의 렌즈 베젤(508) 둘레에 상기 링 형상의 광 가이드(104)를 고정하는 단계; 및
    상기 링 형상의 광 가이드(104) 주위에 광 가이드 베젤(510)을 고정하는 단계
    를 더 포함하는, 방법.
  16. 제14항 또는 제15항에 있어서, 인쇄 회로 보드(212) 상에 상기 광 가이드(104) 및 상기 발광 다이오드(102, 102-1, 102-2, 102-3, 102-4)를 장착하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  17. 제14항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광 가이드(104)의 상기 하부 면(202)을 텍스처화하는 단계;
    상기 광 가이드(104)의 상기 하부 면(202) 상에 잉크 도트들(302)을 인쇄하는 단계; 및/또는
    상기 광 가이드(104)의 상기 측벽들(110, 112) 또는 상기 하부 면(202) 상에 반사기 필름(206)을 고정시키는 단계
    를 더 포함하는, 방법.
  18. 제14항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광 가이드(104)의 상기 상부 면(204) 상에 확산기 필름(208) 또는 시준 필름(208)을 고정하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  19. 제14항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 발광 다이오드(102, 102-1, 102-2, 102-3, 102-4)가 상기 함입부(114) 내에서 보이는 것을 방지하기 위해, 상기 발광 다이오드(102, 102-1, 102-2, 102-3, 102-4)의 상부 면 상에 잉크 패턴(210)을 인쇄하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  20. 제14항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광 가이드(104)는 2개 이상의 함입부(114)를 정의하고, 각각의 함입부(114)는 적어도 2개의 수직 인-커플링 표면(116, 및 118)을 갖고, 상기 방법은,
    2개 이상의 발광 다이오드들(102-1, 102-2, 102-3, 102-4) 각각에 대해, 상기 발광 다이오드들(102, 102-1, 102-2, 102-3, 102-4)의 적어도 2개의 수직 발광 면들(106, 108)을 관련된 함입부(114)의 적어도 2개의 수직 인-커플링 표면들(116, 및 118)에 정합시키는 단계를 더 포함하는, 방법.
  21. 제20항에 있어서, 상기 발광 다이오드들(102-1, 102-2, 102-3, 102-4)에 드라이버(402)를 커플링하는 단계를 더 포함하고,
    상기 드라이버(402)는,
    백색 포인트를 튜닝하거나 원하는 색을 생성하도록 상이한 설정들로 상기 발광 다이오드들(102-1, 102-2, 102-3, 102-4)을 구동하거나;
    애니메이션 효과를 발생하도록 상기 발광 다이오드들(102-1, 102-2, 102-3, 102-4)을 순차적으로 구동하도록
    구성되는, 방법.
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