JP2004309710A

JP2004309710A - 写真撮影用光源装置

Info

Publication number: JP2004309710A
Application number: JP2003101756A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Terada; 俊行寺田; Keizo Sekido; 敬三関戸; Shigekazu Kato; 茂和加藤; Kimihiro Iritono; 公浩入戸野
Original assignee: Stanley Electric Co Ltd
Current assignee: Stanley Electric Co Ltd
Priority date: 2003-04-04
Filing date: 2003-04-04
Publication date: 2004-11-04
Also published as: US20040196643A1; CN100474094C; US7052151B2; KR100984731B1; CN1536663A; KR20040087248A

Abstract

【課題】従来のＬＥＤ素子を発光源とする写真撮影用の光源装置では、光量が不足気味であり、充分な光量を得るためには大型化が避けられない問題点を生じていた。
【解決手段】本発明により、写真撮影用光源装置１の発光源は、白色もしくは三原色の複数のＬＥＤ素子２とされて写真の長手方向に沿う列に整列され、且つ、このＬＥＤ素子２には整列方向に沿うリニア方向とされたリニアフレネルカット３ａを施したレンズを有するケース３が設けられ、ＬＥＤ素子２の点灯時にはＬＥＤ素子の定格の３〜５０倍の電流で１０〜６００ｍｓｅｃの点灯時間とした駆動が行われる写真撮影用光源装置１としたことで、リニアフレネルカット３ａにより写真撮影の範囲と一致する配光として照明効率を高めると共に、駆動電流をパルス状の大電力として印可することで小型のままで充分な明るさの得られるものとして課題を解決する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、近年の流れとしてデジタルカメラが併設されることが多くなった携帯電話、携帯用コンピュータなどの携帯用の機器において、例えば、夜間時、あるいは、暗い室内などで撮影を行おうとするときに、照明用光源として上記携帯用機器に付属される光源装置に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の、この種のＬＥＤ素子を発光源として採用した照明装置としては、好ましくは赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色のＬＥＤ素子の各１個を立体回路形成品（ＭＩＤ）に形成した凹部内に実装し、それぞれのＬＥＤ素子からの発光色を混色させて演色性を自在に調整する光源がある。（例えば、特許文献１）
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−１６３４１２号公報（段落２０〜８２、図１〜２４）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来の構成の光源、例えば、Ｒ、Ｇ、Ｂの１個ずつを組合せ１組とするＬＥＤ素子による光源からの光出力では、写真を撮るには光量が不足気味である、よって、必要な照明照度が得られるまで、使用するＬＥＤ素子の数を増やさなければならないものとなる。この場合、３原色、もしくは、特許文献１のように４色のＬＥＤ素子を採用するものにおいては、光量を増やすためには３個（あるいは４個）ずつの単位でＬＥＤ素子を増やさなければ成らず、照明装置の大型化も顕著となる。
【０００５】
ここで、本発明においては、照明装置が取付けられる対象が携帯電話などの小型機器を目的とするものであるために、写真撮影に充分な明るさを優先させてＬＥＤ素子の数を設定すると大型化により照明装置の取付自体が困難となる問題点を生じ、逆に、搭載可能なＬＥＤ素子の数を優先させると照度不足で満足できる品質の写真を写すことができないという問題点を生じている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記した従来の課題を解決するための具体的手段として、携帯用機器に併設されるカメラの照明用として設けられる写真撮影用光源装置であって、前記写真撮影用光源装置の発光源は、白色もしくは三原色の複数のＬＥＤ素子とされて写真の長手方向に沿う列に整列され、且つ、前記ＬＥＤ素子には前記整列方向に沿うリニア方向とされたリニアフレネルカットを施したレンズを有するケースが設けられ、前記ＬＥＤ素子の点灯時には前記ＬＥＤ素子の定格の３〜５０倍の電流で１０〜６００ｍｓｅｃの点灯時間とした駆動が行われることを特徴とする写真撮影用光源装置を提供することで課題を解決するものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
つぎに、本発明を図に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。図１〜図３に示すものは、本発明に係る写真撮影用光源装置１の第一実施形態であり、前記写真撮影用光源装置１は、携帯用機器に併設されるカメラの照明用として設けられるものであり、そして、前記携帯用機器は小型である携帯電話であり、従って、写真撮影用光源装置１としては小型であること、例えば、横幅×縦幅×深さが、９×６×３ｍｍ程度の寸法内であることが要求されるものである。
【０００８】
ここで、本発明においても前記写真撮影用光源装置１の発光源としてはＬＥＤ素子２を採用するものであり、前記ＬＥＤ素子２は例えば回路基板３ｂ上に適宜数が取付けられ、更に発光方向はリニアフレネルカット３ａが設けられたケース３で覆われて一体化が行われ、例えば前記回路基板３ｂなどに取付けられたバネ接片４による取付と給電とを兼ねる取付手段など、簡便な手段で携帯用機器に組込可能なものとされている。
【０００９】
そして、この第一実施形態では白色発光のＬＥＤ素子２の適宜数を採用している。尚、ここで言う前記ＬＥＤ素子２の適宜数とは、一個以上であり且つ携帯電話など携帯用機器に大型化などの変更を行うことなく取付を可能とする範囲の数であり、上記のケース３に設定される寸法からは、４個（図示の状態）〜８個程度である。そして、前記ＬＥＤ素子２は、図３に示すようにカメラが撮影する写真の長手方向に沿い１列、もしくは、複数列に並べられている。
【００１０】
図４は、第一実施形態が採用する白色発光のＬＥＤ素子２の構成の例を示すものであり、青色を発光するＬＥＤチップ２１をエポキシ樹脂など透明樹脂２２で覆い防湿するときに、この透明樹脂２２中、或いは、その一部に蛍光体２３を混和しておくことで、ＬＥＤチップ２１の発光により蛍光体２３を励起させ白色光を得るものであり、組み合わされる蛍光体２３としてはＹＡＧ、Ｉｎ系と称される黄色発光のものが選択される場合と、それぞれがＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の三原色の発光を行うものを組み合わせた蛍光体２３が選択される場合がある。
【００１１】
何れの場合にも、ＬＥＤチップ２１からの光は蛍光体２３に当接するものとなるので光は拡散され配光特性Ｄは、図５に示すように明るさが５０％に低下するときの角度、即ち、半減角が片側約６０°程度と広いものとなり、この種の写真に設定されている写角の値、片側約２５°に比べて広い範囲に拡散するものとなる。
【００１２】
このことは、写真撮影に不要な範囲まで光を配布しているものとなり、即ち、必要な範囲の単位面積あたりに配布される光量は減少するものとなる。また、前記ＬＥＤ素子２から放射される光は、光束の断面が略円形の配光形状を持つものであり、これに対してカメラは略矩形状の範囲を撮影するものであるので、配光が形状的にも異なり、照明を一層に暗いものとしている。
【００１３】
本発明では、上記に対処するために前述のようにケース３にリニアフレネルカット３ａを施すものであり、このリニアフレネルカット３ａは、図３に示すようにカメラが撮影する写真の長手方向に直交する断面に凸レンズＰを設定し、この凸レンズＰをフレネル化した断面形状をケース３上で写真の長手方向に沿い平行移動させることで得られるリニアフレネルレンズを採用する。
【００１４】
このようにすることで、写真の短辺側に対しては半減角が２０°程度とする光の収束が行われ、長辺側には半減角が３５°程度の収束が行われるものとなり、本発明によれば、本来光量が少ないＬＥＤ素子２からの光を適度に収束し、カメラが撮影する範囲内に効率よく配布できるものとなる。
【００１５】
上記に説明したリニアフレネルカット３ａの採用に加えて、本発明では前記ＬＥＤ素子２の点灯方法にも工夫を凝らすものであり、図６は上記ＬＥＤ素子２に印可する電流波形Ｗの形状の例を示すものであり、前記電流波形Ｗは、基本形状としては、印可時間ｔと倍率ｂとによる単一パルスの略矩形波状であり、この実施形態では、印可時間ｔとしては１０〜６００ｍｓが設定され、倍率ｂとしては定格電流の３〜５０倍が設定されている。但し、印可時間ｔと倍率ｂとは概ね背反の関係にあり、倍率ｂを大きく設定するときには印可時間ｔは短く設定することが好ましい。
【００１６】
ここで、前記ＬＥＤ素子２からの発光量はほぼ印可される電流量に比例するものであるので、例えば、５０倍の電流を印可するということは、同じ点灯時間で有れば、５０倍の個数のＬＥＤ素子２を設置したのと等価の明るさが得られるものとなる。尚、実際には印可する電流の増加につれて光量にやや飽和の傾向が現れるものとなり、正確には５０倍の明るさが得られるものとは成らないので、適宜の補正は必要である。
【００１７】
尚、携帯電話など携帯用機器においては使用されている電源が電池などであり、比較的に電源電圧が低く、また電流容量も少ないものであるので、上記のようにＬＥＤ素子２に定格電流以上となる電流を流すためには、電源電圧以上の電圧が要求される場合も当然に生じる。また、必要な明るさを得るためにＬＥＤ素子２に定格電流の５０倍の電流を流すことが要求される場合、定格電流が２０ｍＡとすれば、必要な電流値はＬＥＤ素子２の１個あたり１Ａとなり、ＬＥＤ素子２の使用数によっては電源容量を超えるものとなる状況も予想されるものとなる。
【００１８】
よって、携帯用機器内には、例えばインバータ回路などにより必要な電圧まで昇圧する昇圧手段、および、この昇圧した電圧における必要電力を前記ＬＥＤ素子２に供給するまでの間保持しておくコンデンサー回路などによる電力の保持手段なども必要に応じて設けられることが好ましい。
【００１９】
ここで、採用するＬＥＤ素子２が、青色発光のＬＥＤチップ２１と黄色発光の蛍光体２３との組合せである場合、確かに発光色は白色ではあるが、照射光中に赤色の成分が少なく、このＬＥＤ素子２からの光で照射された被写体を撮影した写真は青色が勝るものとなり、顔色が悪いなど観視者に少なからず違和感を生じさせるものとなる。そこで、本発明では図２中にも示すように例えば４個のＬＥＤ素子２中の少なくとも１つを赤色発光を行う赤ＬＥＤ素子２Ｒとすることで赤色光を補い、写真撮影用光源装置１の演色性を向上させて違和感を生じないように図る場合もある。
【００２０】
尚、白色発光のＬＥＤ素子２としては、近紫外発光のＬＥＤチップ２１と三原色の蛍光体２３とを組み合わせて白色光を得るものも方式のものもあり、この方式のものを発光源として採用する場合には、放射される光に、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の三原色を含むものであるので、赤ＬＥＤ素子２Ｒを追加する必要はないものとなり、上記の例の場合４個共に白色発光のＬＥＤ素子２とすることも可能となる。
【００２１】
尚、図２中に符号４で示すものは写真撮影用光源装置１に電源を供給するためのバネ接片であり、図中に二点鎖線で示すように携帯用機器内に組み込むときには、携帯用機器の本体１０の凹部１０ａ内に設けられた接点１１にハウジングカバー１２で押し付けるなどでバネ接片４の弾性を利用して携帯用機器への組付けを行い、組立作業の簡素化を図るものである。
【００２２】
本発明により以上に説明した構成とすることで、携帯電話など小型の携帯用機器に（デジタル）カメラを組み込んだときには、夜間時など外光の不足する条件下においても撮影可能とする写真撮影用光源装置１の組込を携帯電話などの大型化を招くことなく実現可能とするものである。
【００２３】
図７は本発明に係る写真撮影用光源装置１の第二実施形態であり、前の実施形態では発光源として白色発光のＬＥＤ素子２を使用するものであったが、撮影する画像がカラー画像である場合には、たとえ三原色の蛍光体を使用したときにも白色光の色温度が固定され、品質がそれほど高いとはいえないので、例えば太陽光下で撮影した画像と、写真撮影用光源装置１の照明光により撮影した画像とに色彩の相違を生じ使用者に違和感を生じさせるものとなる可能性が高いものであった。
【００２４】
そこで、この実施形態ではＬＥＤ素子２に、赤色発光を行う赤ＬＥＤ素子２Ｒと、緑色発光を行う緑ＬＥＤ素子２Ｇと、青色発光を行う青ＬＥＤ素子２Ｂとの三原色を発光するものを組合せ、各色の混合比をいわゆる白色の範囲内で調整することで、照明光の色温度を調整し、太陽光で撮影したときとの発色を統一するものである。
【００２５】
ここで、発明者による試作、実験、検討の結果によると、前記ＬＥＤ素子２が発する光は、一点から放散される比較的に指向性が強い光であるので、この実施形態のように３個のＬＥＤ素子２を組み合わせると色の混合が充分に行われず、例えば、顔の半面が赤みがかり、反対側の半面が青みがかるなどの現象を生じることが判明した。
【００２６】
よって、この実施形態では、各色の混合を一層良く行わせる目的で三原色のＬＥＤ素子２（Ｒ、Ｇ、Ｂ）をマトリクス配置するものであり、このマトリクスは位置するときの行、および、列の数は少なくとも色数、即ち、３以上とし、何れの行、および、列においても必ず３色が配置されているものとしている。尚、図７においては各色のＬＥＤ素子２（Ｒ、Ｇ、Ｂ）の配置の状態を明確に示すためにレンズ４などは省略してある。
【００２７】
このようにすることで、ＬＥＤ素子２（Ｒ、Ｇ、Ｂ）の各色に与える電流値を調整することで光源色の色温度の設定を自在とし、例えば５０００〜６０００ケルビンなど太陽光に近似する色温度とし、昼間に太陽光で撮影した写真との色彩の差異を少なくし、違和感を生じないようにすることができる、また三原色の混色も良くなり部分的に色ムラを生じるなども解消される。
【００２８】
図８は本発明の第三実施形態であり、上記の第二実施形態においても子細に見ればＲ、Ｇ、Ｂの発光位置はそれぞれが独立しており、例えば、被写体に極めて近接する状態においては色ムラの発生の可能性は否定できないものであった。よって、この第三実施形態ではＬＥＤチップ２１自体が透明であることを利用し色ズレの発生を防止しようとするものである。
【００２９】
よって、各色のＬＥＤチップ２１（Ｒ、Ｇ、Ｂ）は、例えば片面に正負極を有するフィリップチップタイプなどとして形成され、それぞれを透明電極５ａが設けられたガラス基板５上にマウントし、更にマウントが行われた各ＬＥＤチップ２１（Ｒ、Ｇ、Ｂ）は、前記写真撮影用光源装置１の照射方向に向かい積み重ねられる。
【００３０】
尚、積み重ねを行うに当たっては、発光効率が高いＬＥＤチップ２１が下層になるように積み重ねるものとし、一般的には下層から赤、緑、青の順となる。従って、最も下層のＬＥＤチップ２１Ｒからの光は、ＬＥＤチップ２１ＧとＬＥＤチップ２１Ｂとを透過して照射方向に放射されるものとなり、ＬＥＤチップ２１Ｇの発光はＬＥＤチップ２１Ｂを透過する。
【００３１】
このようにすることで、ＬＥＤチップ２１（Ｒ、Ｇ、Ｂ）は一点から放射されるのと等価となり、即ち、最上段のＬＥＤチップ２１から放射される光がＲ、Ｇ、Ｂが混合された白色光となるので、いかに被写体に接近して照明を行うときにも色ムラは生じない。
【００３２】
【発明の効果】
以上に説明したように本発明により、携帯用機器に併設されるカメラの照明用として設けられる写真撮影用光源装置であって、前記写真撮影用光源装置の発光源は、白色もしくは三原色のＬＥＤ素子とされて写真の長手方向に沿う列に整列され、且つ、点灯時には前記ＬＥＤ素子の定格の３〜５０倍の電流で５０〜６００ｍｓｅｃの点灯時間とした駆動が行われる写真撮影用光源装置としたことで、少ない数のＬＥＤ素子でこの種の携帯用機器に併設されているデジタルカメラの撮影範囲で有れば充分な照明を可能とし、更にはＬＥＤ素子を使用すること小型化、高信頼性、低コスト化なども可能とし、携帯電話などこの種のカメラ付き携帯用機器の商品性の向上に極めて優れた効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る写真撮影用光源装置の第一実施形態を示す正面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図４】本発明に係る写真撮影用光源装置に採用されるＬＥＤ素子の構成の例を示す断面図である。
【図５】ＬＥＤ素子の配光特性の例を示すグラフである。
【図６】ＬＥＤ素子の駆動電流の例を示す説明図である。
【図７】本発明に係る写真撮影用光源装置の第二実施形態におけるＬＥＤ素子の配置の状態を示す正面図である。
【図８】本発明に係る写真撮影用光源装置の第三実施形態を要部で示す断面図である。
【符号の説明】
１……写真撮影用光源装置
２……ＬＥＤ素子
２１……ＬＥＤチップ
２２……透明樹脂
２３……蛍光体
３……ケース
３ａ……リニアフレネルカット
３ｂ……回路基板
４……バネ接片
５……ガラス基板
５ａ……透明電極

Claims

携帯用機器に併設されるカメラの照明用として設けられる写真撮影用光源装置であって、前記写真撮影用光源装置の発光源は、白色もしくは三原色の複数のＬＥＤ素子とされて写真の長手方向に沿う列に整列され、且つ、前記ＬＥＤ素子には前記整列方向に沿うリニア方向とされたリニアフレネルカットを施したレンズを有するケースが設けられ、前記ＬＥＤ素子の点灯時には前記ＬＥＤ素子の定格の３〜５０倍の電流で１０〜６００ｍｓｅｃの点灯時間とした駆動が行われることを特徴とする写真撮影用光源装置。
前記発光源は、青色発光のＬＥＤ素子と黄色発光の蛍光体との組合せ、もしくは、近紫外発光のＬＥＤ素子と三原色の蛍光体との組合わせから成る白色ＬＥＤ素子とされ、且つ、前記白色ＬＥＤ素子が青色発光のＬＥＤ素子と黄色発光の蛍光体とで有る場合には前記発光源中に少なくとも１個の赤色発光のＬＥＤ素子を含むことを特徴とする請求項１記載の写真撮影用光源装置。
前記ケースと前記携帯用機器との電気的接続はバネ接片により行われていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の写真撮影用光源装置。
前記発光源は三原色のＬＥＤ素子とされ、且つ、少なくとも原色数の行、列数を有するマトリクス配置とされていることを特徴とする請求項１記載の写真撮影用光源装置。
前記発光源は三原色のＬＥＤ素子とされ、且つ、この写真撮影用光源装置の照射軸方向に向かい前記ＬＥＤ素子の積み重ね配置が行われていることを特徴とする請求項１記載の写真撮影用光源装置。