發光二極體以及應用其的發光控制系統的製作方法
2023-05-21 03:01:51 4
專利名稱：發光二極體以及應用其的發光控制系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及發光二極體(LED)的應用，特別是涉及照相機攝影時被用作自動對焦等的輔助光的發光二極體以及控制其發光的系統。
背景技術：
近年來在數字靜物照相機等裝置中，在其測距或對焦用的自動對焦機構上裝載有照射輔助光用的輔助光源。通過由輔助光源將輔助光照射到攝影對象物上，即使是在比較暗的地方也可以提高攝影對象物的反差從而可以使自動對焦的動作準確地進行。
典型的輔助光源為發光二極體(專利文獻1、2和3)。發光二極體雖然小型但是可以以非閃光的形式提供充分的亮度。因此，可以有效地用作裝載在要求小型化的數字靜物照相機或其他可攜式終端的照相機上的輔助光源。
專利文獻1日本專利文獻特開2003-259196號公報；專利文獻2日本專利文獻特開2003-319405號公報；專利文獻3日本專利文獻特開2003-258307號公報。
在迄今作為所述輔助光源使用的發光二極體中，通過把重疊放置在發光二極體元件上的透鏡部做成要求的尺寸形狀來提高聚光的程度以及中心亮度。據此，由於提高了變焦倍率所以在對比較遠的攝影對象進行攝影時輔助光也能夠到達攝影對象，因此用戶可以有效地利用自動對焦的功能。
但是，當用指向角小的輔助光通過廣角透鏡對位於比較近的位置的攝影對象進行攝影時，輔助光不能到達攝影對象上攝影範圍的中央附近，結果造成不能充分地觀測攝影對象的距離信息從而不能有效地進行自動對焦。
相反，在用廣角透鏡進行攝影時，為了使中央附近也能夠有一定程度的光照射到而擴大LED透鏡的照射範圍的話，則如前所述當對位於比較遠的位置的攝影對象進行攝影時不能有效地利用自動對焦。
因此，本發明的首要目的在於提供一種作為輔助光源的發光二極體以及應用其的適用於照相機裝置的輔助光的發光控制系統，這種發光二極體即使是對位於比較近的位置的攝影對象進行廣角攝影時也能夠將輔助光照射到攝影對象的中心附近。
另外，本發明的第二個目的在於提供將消耗電量抑制到一定量並且可以電氣性地開/關控制輔助光對攝影對象的照射狀態的小型輔助光源及其發光控制系統。
發明內容
為了解決以上的課題，本發明提供了一種改良過的新的發光二極體，該發光二極體具有發光二極體元件、配置發光二極體元件的杯槽、與杯槽鄰近配置來會聚從發光元件發出的光且具有單一光軸的透鏡部，所述發光二極體包括作為發光二極體元件位於沿透鏡部的光軸的位置並且在發光時從透鏡部射出的光的指向角為10度以下的第一發光二極體元件，以及離開光軸並位於杯槽內且與第一發光二極體被分別開/關控制的第二發光二極體元件。
第一和第二發光二極體元件發光時從透鏡部射出的光的指向角可以大致相同，第二發光二極體元件發光時的指向角也可以更大一些。在一個例子中，也可以將第二發光二極體元件安置在比第一發光二極體元件更靠近透鏡部的較高的位置上。
另外，本發明提供了一種利用以上發光二極體的攝影裝置用的自動對焦輔助光的發光控制系統。系統包括作為輔助光源的發光二極體。發光二極體具有位於杯槽內的發光二極體元件、以及接近杯槽並會聚從發光二極體元件發出的光的透鏡部。發光二極體元件包括第一和第二發光元件。第一發光二極體元件位於沿透鏡部的中心軸線的位置，發光時從透鏡部射出的光的指向角為10度以下。第二發光元件位於離開中心軸線的位置，與第一發光二極體被分開進行開/關控制。當發光二極體被一併設置在攝影元件上時，第二發光二極體元件位於沿著連接攝影元件和第一發光二極體元件的軸線而從攝影元件離開的一側。系統具有距離傳感器。根據距離傳感器的信息，第一發光二極體元件和第二發光二極體元件中的某一個被點亮或兩個都被點亮。
距離傳感器包括攝影裝置具有的攝影元件以及與該攝影元件協同工作的變焦調節機構。至少如下構成在變焦調節機構所使用的變焦倍率的範圍中，在變焦倍率高的範圍裡第一發光二極體元件點亮；在變焦倍率低的範圍裡第二發光二極體元件點亮。
系統還可以配有光量傳感器。在光量傳感器所檢測出的光量沒有達到閾值的情況下，可以使第一發光二極體元件和第二發光二極體元件的雙方都點亮。光量傳感器也可以被包含在攝影元件中。
圖1是表示本發明的第一優選實施方式的發光二極體的圖，(a)是表示沿(b)中的箭頭A1的位置的截面的發光二極體的概略截面圖，(b)是該發光二極體的平面圖；圖2是表示本發明的第二優選實施方式的發光二極體的圖，(a)是表示沿(b)中的箭頭A2的位置的截面的發光二極體的概略截面圖，(b)是該發光二極體的平面圖；圖3是說明第一和第二實施方式的發光二極體的照明作用的概略圖，(a)是表示在各實施方式中位於與透鏡的軸重疊的中心位置的發光二極體的照射範圍的圖，(b)是表示位於離開透鏡的軸的位置的發光二極體的照射範圍的圖；圖4是說明將發光二極體安裝在照相機裝置上時發光二極體的照射作用的圖，(a)表示攝影對象位於比較遠的位置的情況，(b)表示攝影對象位於比較近的位置的情況；圖5是說明利用圖1或圖2的發光二極體的輔助光的自動發光控制系統的框圖。
具體實施例方式
下面參照附圖詳細說明本發明的優選實施方式的發光二極體以及包含其的系統。在以下的說明中，首先針對優選實施方式的發光二極體的結構特徵進行說明，然後針對其作用以及包含其的系統進行說明。
圖1是本發明的第一優選實施方式的發光二極體的示意圖，(a)是表示沿(b)中的箭頭A1的位置的截面的發光二極體的概略截面圖，(b)是該發光二極體的平面圖。
發光二極體10具有基板12、放置在基板12上的框架體13、安裝在基板12上的兩個發光元件14和15、被填充在開口部16內的由透明樹脂構成的樹脂層17、以及在框架體13和樹脂層17的上側形成圓頂結構的由透明樹脂構成的透鏡部19。發光元件14、15是典型的發光二極體晶片元件，通過焊錫連接等，或通過焊線電氣性連接在基板12的頂面11上未被圖示的電路布圖上。
在框架體13上設置與基板12的頂面11協同工作並被形成為杯形結構的開口部16，發光元件14、15位於該開口部16內側的基板頂面11上。樹脂層17包圍著發光元件14、15。透鏡部19具有以軸線C1為中心的軸對稱的形狀。發光元件14安置在與軸線C1重疊的位置上，而發光元件15安置在離開軸線C1的位置上。如圖所示，開口部16按照沿朝向底側的方向逐漸接近軸線C1的方式傾斜。發光元件15被置於比發光元件14更接近開口部16的底側邊緣的位置上。
圖2是本發明的第二優選實施方式的發光二極體的示意圖，(a)是表示沿(b)中的箭頭A2的位置的截面的發光二極體的概略截面圖，(b)是該發光二極體的平面圖。
發光二極體20也具有基板22、放置在基板22上的框架體23、位於框架體23內側的開口部26內的發光元件24和25、被充填在開口部26內的由透明樹脂構成的樹脂層27、以及在框架體23和樹脂層27的上側形成為圓頂結構的由透明樹脂構成的透鏡部29。發光元件24在基板22的頂面21上位於與圓頂部29的對稱軸線C2重疊的位置，與第一實施方式相同。但是發光元件25不在基板22的頂面21上，而是位於臺座27上，這一點與第一實施方式不同。臺座27可以與框架體23一體化形成，也可以分別形成後再被固定。
發光元件24、25為典型的LED晶片。發光元件24與第一實施方式一樣，通過焊錫連接等、或通過焊線電氣性連接在基板12的頂面11上未被圖示的電路布圖上。另一方面，發光元件25和電路布圖的連接可以通過金屬絲焊接，也可以通過在框架體27的表面上形成的電路布圖來進行。
圖3是說明第一和第二實施方式的發光二極體的照明作用的概略圖，(a)是表示在各實施方式中位於與透鏡的軸重疊的中心位置的發光二極體的照射範圍的圖，(b)是表示位於離開透鏡的軸的位置的發光二極體的照射範圍的圖。
如圖3(a)所示，從位於中心的發光元件14、24發出的光L1主要通過透鏡19、29(參照圖1、圖2)會聚並被射出到比較狹小的範圍內。第一和第二實施方式的發光二極體10、20適用於照相機裝置的自動對焦的輔助光，即使在攝影對象距離比較遠的情況下，為了得到預定的光量也有必要提高其聚光狀態。透鏡19的外側面具有聚光用的必要的曲面，結果是使得(a)中所示的指向角φ1為10度以下，最好是6度以下。
另一方面，如圖3(b)所示，從位於離開中心位置的發光元件15、25發出的光L2通過開口部16、26(參照圖1、圖2)的反射以及透鏡19、29(參照圖1、圖2)的聚光作用從發光元件15、25的位置朝中央向傾斜的方向射出。如圖所示，從位於離開中心位置的發光元件15、25發出的光的指向角φ2與從位於中心的發光元件14、24發出的光的指向角φ1為同等程度的大小，通常可以使其為10度以下，但是也可以按照φ2比φ1大來確定透鏡19、29的形狀。發光元件15、25的發光波長可以與發光元件14、24相同，也可以使其不同。
圖4是說明將發光二極體安裝在照相機裝置上時發光二極體的照射作用的圖，(a)表示攝影對象位於比較遠的位置的情況，(b)表示攝影對象位於比較近的位置的情況。參照序號30表示照相機裝置，參照序號40表示攝影對象。另外，在照相機裝置30和攝影對象40之間表示的虛線P1、P2表示攝影範圍，實線L1、L2與圖3一樣表示發光二極體發出的光的照射範圍。
如圖4(a)所示，在攝影對象40位於比較遠的位置的情況下有必要提高聚光狀態以使到達攝影對象的光量足夠大。特別是在自動對焦當中，由於攝影範圍P1的中心附近的攝影對象的圖像信息被利用得較多，因此有必要確保在該中心附近有足夠的光量。因此，考慮到圖3所示的特性，使位於中心的發光元件14、24處於關閉狀態。據此，在攝影對象40上可以使照射區域R1與攝影範圍P1的中央附近重疊，可以將觀測到的攝影對象40的信息用於自動對焦。
另一方面，如圖4(b)所示，在攝影對象40位於比較近的位置的情況下，即在進行比較廣角的攝影的情況下，也有必要使光照射到攝影對象的中央附近。從圖3所示的特性可理解到，對位於比較近的位置的攝影對象40，用位於中心的發光元件14、24將攝影範圍P2的中央附近的足夠大的面積包含在照射範圍L1內是很困難的。因此可以利用照射範圍偏向一側的發光元件15、25發出的光。如圖4(b)所示，在位於比較近的位置的攝影對象40上從發光元件15、25發出的光可以使照射區域R2與攝影範圍P2的中央附近重疊，可以將從該照射區域R2觀測到的攝影對象40的信息用於自動對焦。
另外，為了實現圖4的作用，在照相機裝置上安裝發光二極體時應該注意以下幾點必須使發光元件的排列方向與攝影元件形成一條直線，並且使發光元件15、25朝向比發光元件14、24更加遠離攝影元件的方向並加以固定。
圖5是說明利用了上述發光二極體的輔助光的自動發光控制系統的框圖。系統100具有發光控制單元110、攝影裝置120以及信號處理單元130，其中發光控制單元110控制位於中心的發光元件14、24以及位於遠離中心位置的發光元件15、25各自的開、關；攝影裝置120取入從攝影對象40得到的圖像信息並具有測距的功能；信號處理單元130可以處理從攝影裝置120得到的信號並向發光控制單元110輸出距離信息，並且向其他線路輸出最終圖像信息。構成系統的這些元件如圖所示被安裝在照相機裝置30內部。
攝影裝置120具有攝影元件170以及與其協同工作的變焦調節單元180。變焦調節單元180具有根據攝影元件170檢測出的信息進行聚焦的自動對焦功能。變焦調節單元例如可以由包含接近攝影元件配置的可動透鏡的組件及其控制單元構成，從而獲得自動對焦功能。
在攝影的第一階段，信號處理單元130從攝影裝置120接收通過比較短時間的粗略的自動對焦作用得到的信息(即變焦倍率的信息)。信號處理單元130根據該信息以閾值等為基準粗略地判斷攝影對象40距離較遠還是較近。在接下來的第二階段，發光控制單元110接收從信號處理單元130輸出的距離判斷的信息，在判斷攝影對象40位於比較遠的位置的情況下只開啟位於中心的發光元件14、24並使之發光。相反，在判斷攝影對象40位於比較近的位置的情況下只開啟位於離開中心位置的發光元件15、25並使之發光。在第三階段，攝影裝置120通過其自動對焦功能對受到發光元件14、24；15、25照射的攝影對象40進行準確的聚焦並進行攝影。在第四階段，信號處理單元130處理得到的信息並使之處於可以輸出的狀態。
在攝影的第一階段，也可以用信號處理單元130同時處理由攝影裝置120檢測的攝影對象40周邊的光量的信息並將其與距離信息一同輸出到發光控制單元110。在收到光量不充分的信息的情況下，在第二階段中發光控制單元110不管攝影對象40位於較遠位置還是較近位置均使位於中心的發光元件14、24以及位於離開中心位置的發光元件15、25都處於開啟狀態。據此，可以通過自動對焦補充不足的光量。另外，用於感知光量的傳感器也可以單獨設置。
另外，發光控制單元110不僅可以被來自信號處理單元130得到的信息控制，也可以通過用戶的直接操作來進行控制。通過這樣的附加的控制方式，用戶可以在特殊的情況下自己確認發光元件14、24；15、25各自的照射情況。
如上所述，針對本發明的優選實施方式的發光二極體以及包含其的系統進行了詳細說明，但這畢竟是例示性的東西，對於本領域的技術人員來說可以有更多種的變形、變更。
權利要求
1.一種發光二極體，具有發光二極體元件、配置該發光二極體元件的杯槽、以及與該杯槽鄰近配置來會聚從所述發光二極體元件發出的光且具有單一光軸的透鏡部，其特徵在於，所述發光二極體元件位於沿所述透鏡部的所述光軸的位置，並包括第一發光二極體元件和第二發光二極體元件，其中所述第一發光二極體元件在發光時從所述透鏡部射出的光的指向角為10度以下；所述第二發光二極體位於離開所述光軸的所述杯槽內，並與所述第一發光二極體被分開進行開/關控制。
2.如權利要求1所述的發光二極體，其特在於，所述第二發光二極體元件放置在比所述第一發光二極體元件還要靠近所述透鏡部的較高位置上。
3.一種發光控制系統，其使用了發光二極體，用於攝影裝置的自動對焦輔助光的發光控制，其特徵在於，所述發光二極體包括發光二極體元件、配置該發光二極體元件的杯槽、以及與該杯槽鄰近並對來自所述發光二極體元件的光進行會聚的透鏡部；所述發光二極體元件包括第一發光二極體元件，其處於沿著所述透鏡部的中心軸線的位置，在發光時使得從所述透鏡部射出的光的指向角為10度以下；和第二發光二極體元件，其處於離開中心軸線的位置，與所述第一發光二極體元件被分開進行開/關控制；所述第二發光二極體元件位於沿著連接所述攝影裝置和所述第一發光二極體元件的軸線而從所述攝影裝置離開的一側，還配有距離傳感器，基於該距離傳感器的信息，所述第一發光二極體元件及所述第二發光二極體元件中的某一個被點亮或者兩個都被點亮。
4.如權利要求3所述的發光控制系統，其特徵在於，所述距離傳感器包括所述攝影裝置所具有的攝影元件以及與該攝影元件協同工作的變焦調節機構。
5.如權利要求4所述的發光控制系統，其特徵在於，至少在所述變焦調節機構所使用的變焦倍率的範圍中，在變焦倍率高的範圍內點亮第一發光二極體元件，在變焦倍率低的範圍內點亮第二發光二極體元件。
6.如權利要求3所述的發光控制系統，其特徵在於，還配有光量傳感器，當由所述光量傳感器檢測出的光量不足閾值時，將所述第一發光二極體元件以及所述第二發光二極體元件這兩個都點亮。
7.如權利要求6所述的發光控制系統，其特徵在於，所述光量傳感器被包含在所述攝影裝置中。
全文摘要
本發明提供了一種作為輔助光源的發光二極體以及應用其的發光控制系統，這種發光二極體即使對位於比較近的位置的攝影對象進行攝影時也可以將輔助光照射到攝影對象的中心附近。發光二極體(10)具有位於杯槽結構(11、16)內的發光元件(14、15)、以及會聚從該發光元件發出的光的透鏡部(19)。沿透鏡部(19)的光軸位於中央的發光元件(14)沿該光軸射出指向角狹窄的光，離開光軸的發光元件(15)向傾斜方向射出光。根據攝影對象的距離分別控制發光元件的開、關。
文檔編號G02B7/32GK1743889SQ200510098239
公開日2006年3月8日 申請日期2005年9月1日 優先權日2004年9月1日
發明者武熊顯 申請人:安捷倫科技有限公司