專利名稱：能將數(shù)字相機的補光光源進行集光、配光與混光的透鏡體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型是關(guān)于一種聚光透鏡體，尤其是關(guān)于一種具有集光、配光與混光效果的透鏡體，即是一種能將數(shù)字相機的補光光源進行集光、配光與混光的透鏡體，以使多晶的發(fā)光二極管(LED)所發(fā)出的光源得以聚集、分配及混光，以做為相機補光的光源。
背景技術(shù)：
以往移動通訊以提供語音服務(wù)為主，但隨著科技的進步及使用者需求的改變，而使得移動通訊進入結(jié)合語音、數(shù)據(jù)及影像的多媒體服務(wù)時代。而為了提供實時影像傳輸服務(wù)，移動電話借助結(jié)合數(shù)字照相機，以立即擷取所需的影像進行傳輸。
在彩色移動電話成為市場主流后，移動電話用數(shù)字相機的需求便應(yīng)運而生。根據(jù)Strategy Analytics于2002年11月發(fā)表的調(diào)查報告，2002年第一季到第三季全球照相移動電話(embedded-camera phones)銷售量達1,000萬臺，尤其第三季創(chuàng)造了將近500萬臺的銷售量，預(yù)估2007年將會達到1億4700萬支，此數(shù)字將占整個移動電話市場的20％，可見照相移動電話已逐漸在大眾消費市場中普及。照相移動電話最早為日本廠商首先開發(fā)成功并率先推出市場，2002年全球在通用封包無線服務(wù)技術(shù)(General Packet RadioService，GPRS)架構(gòu)成型之后，整體市場的需求被引爆出來。
裝設(shè)于移動電話或個人數(shù)字助理(Personal Digital Assistant，PDA)中的數(shù)字相機，為配合移動電話或個人數(shù)字助理(PDA)可隨身攜帶的特性，不論是外接式或內(nèi)建式，皆必須做到體積小，且耗電率低的要求。因此，裝設(shè)于移動電話或個人數(shù)字助理(PDA)中的數(shù)字相機，因受限于尺寸大小及電力供給的要求，一般來說皆只能提供基本的拍攝功能，而無法附加閃光燈或補光燈的功能，而限制了此種數(shù)字相機的使用范圍。例如，當(dāng)待拍攝的目標背景光源不足時，會使得穿過相機鏡頭進入相機內(nèi)的光線不足，使相機的感光區(qū)曝光不足，進而導(dǎo)致成像的影像亮度不足而失真，或甚至無法拍攝出正常的影像。
雖然，此問題可借助公知的一般單機式數(shù)字相機的閃光燈或補光燈來加強目標物的曝光亮度，以改善此一狀況，但由于一般單機式數(shù)字相機的閃光燈或補光燈于放出閃光時，需瞬間耗用許多的電量。這對于移動電話或個人數(shù)字助理(PDA)中僅有的電池電量來說，無疑是雪上加霜，因此于此數(shù)字相機中增加閃光燈的設(shè)計變得不可行。
為解決此問題，即有人提出利用耗電量較低的發(fā)光二極管(lightemitting diode，LED)來作為照明光源，將發(fā)光二極管所發(fā)出的光源投射在待拍攝的目標物上，以增加目標物反射光強度，提升取像裝置的入光強度，進而改善拍攝品質(zhì)。
白光發(fā)光二極管與白熾鎢絲燈泡及日光燈相比，具有體積小(多顆、多種組合)、發(fā)熱量低(沒有熱幅射)、耗電量小(低電壓、低電流起動)、壽命長(1萬小時以上)、反應(yīng)速度快(可在高頻操作)、環(huán)保(耐震、耐沖擊不易破、廢棄物可回收，沒有污染)、可平面封裝易開發(fā)成輕薄短小產(chǎn)品等優(yōu)點，且沒有白熾燈泡高耗電、易碎及日光燈廢棄物含汞污染的問題等缺點，使其極適用做為數(shù)字相機的補光光源。
雖然，發(fā)光二極管具有上述的各項優(yōu)點，但由于目前公知的發(fā)光二極管所散發(fā)出來的強度并不大，對于被攝物的補光效果有限，且其發(fā)光角度約為120°大于相機的取景角度，致使有部分的光線投射在被攝物外，若能將此一部份的光能聚集于取景角度內(nèi)，應(yīng)可有效提升發(fā)光二極管對被攝物的補光效果。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的，在于提供一種用于使發(fā)光二極管(以下簡稱LED)光源產(chǎn)生集光、配光與混光效果的透鏡體，以使LED光源可均勻投射于被攝物上，進而提高被攝物的反射光強度。
本實用新型的另一目的，在于提供一種用于使LED光源產(chǎn)生集光、配光與混光效果的透鏡體，使用較少的LED數(shù)目，即可達到相同的亮度。
本實用新型的又一目的，在于提供一種用于使LED光源產(chǎn)生集光、配光與混光效果的透鏡體，使LED燈可使用較低的驅(qū)動電流即可達到相同的亮度，進而減少系統(tǒng)電池的消耗量。
為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供了一種能將數(shù)字相機的補光光源進行集光、配光與混光的透鏡體，包括一光源射入面及一光源射出面，其中該光源入射面上至少設(shè)置一個集光鏡面，且該光源出射面上至少設(shè)置一個配光鏡面，每一個該集光鏡面可將具有大發(fā)光角度的該補光光源的光線偏折至該透鏡內(nèi)部并予以集光收束及混光，再經(jīng)由該配光鏡面將該光線重組進行配光及混光，而以小角度且均勻的出光光線投射于目標物上。
換言之，根據(jù)本實用新型所指出的具有集光、配光與混光效果的透鏡體，是包含一入光鏡面、一出光鏡面及一透鏡本體，其中該入射鏡面上設(shè)置有數(shù)個集光鏡面，用以收集LED所散發(fā)出的光線，并使其穿過透鏡本體，經(jīng)由出光鏡面重組配光及混光后，投射至被照物表面。
因此，借助本實用新型所指出的一種具有集光、配光與混光效果的透鏡體，搭配多晶的LED，運用在手機及PDA上的CCD取像裝置上，可做為一補光光源。當(dāng)取像裝置于環(huán)境光源較弱時，提供一輔助作用的光源，以彌補環(huán)境光源的不足。LED光源經(jīng)過本實用新型的透鏡體后，可將大發(fā)光角度的光源先予以集光縮束，最后再將經(jīng)縮束的光線作重新的配光，均勻的打在被攝物上，借此提高被攝物的反射光強度，以提升取像裝置的入光強度，進而獲得良好的拍攝品質(zhì)。
本實用新型將借助參考下列的實施方式做進一步的說明，這并不限制本實用新型前面所揭示的內(nèi)容。本技術(shù)領(lǐng)域人員可做一些改良與修飾，但仍不脫離本實用新型的范疇。


圖1為根據(jù)本實用新型所指出的透鏡體結(jié)合發(fā)光二極體(LED)實施樣態(tài)的示意圖。
圖2為根據(jù)本實用新型所指出的透鏡體入光鏡面的實例立體示意圖。
圖3A為根據(jù)本實用新型所指出的具有集光、配光與混光效果的透鏡體的上視立體圖。
圖3B為根據(jù)本實用新型所指出的具有集光、配光與混光效果的透鏡體的下視立體圖。
圖4A為圖3B中C-C’方向的剖面圖。
圖4B為圖3B中D-D’方向的剖面圖。
圖5A為根據(jù)本實用新型所指出的透鏡體結(jié)合RGB晶片的LED以圖2中B-B’方向剖面的光路示意圖。
圖5B為根據(jù)本實用新型所指出的透鏡體結(jié)合藍光晶片的LED以圖3B中D-D’方向剖面的光路示意圖。
圖6為根據(jù)本實用新型所指出的透鏡體出光鏡面的實例立體示意圖。
圖7A為根據(jù)本實用新型所指出的透鏡體入光鏡面的實例立體示意圖。
圖7B為根據(jù)本實用新型所指出的透鏡體入光鏡面的實例立體示意圖。
圖7C為根據(jù)本實用新型所指出的透鏡體入光鏡面的實例立體示意圖。
圖7D為根據(jù)本實用新型所指出的透鏡體入光鏡面的實例立體示意圖。
圖8為根據(jù)本實用新型所指出的透鏡體入光鏡面的實例立體示意圖。
圖9為根據(jù)本實用新型所指出的透鏡體出光鏡面的實例立體示意圖。
圖10為根據(jù)本實用新型所指出的透鏡體結(jié)合單晶片LED于50公分處的照度比較圖。
圖11為根據(jù)本實用新型所指出的透鏡體結(jié)合雙晶片LED于50公分處的照度比較圖。
圖12為根據(jù)本實用新型所指出的透鏡體結(jié)合三晶片LED于50公分處的照度比較圖。
圖13為根據(jù)本實用新型所指出的透鏡體結(jié)合四晶片LED于50公分處的照度比較圖。
附圖標記說明1 透鏡體10 入光鏡面 101 主集光鏡面102 副集光鏡面11 出光鏡面 111 配光鏡面12透鏡本體 2 發(fā)光二極管21 晶片22熒光粉層具體實施方式
本實用新型的目的及所具功效，現(xiàn)配合附圖將本實用新型較佳實施例做進一步的詳細說明，說明如下公知能發(fā)出白光的發(fā)光二極管(以下簡稱LED)可借助兩種模式來產(chǎn)生，一是使用可發(fā)出紅光、綠光及藍光(R、G、B)顏色的三種晶片(RGB型)，依照比例配重來進行混光而產(chǎn)生；另一種是利用藍光晶片配合熒光粉來產(chǎn)生。如圖1中所示，發(fā)光二極管2內(nèi)部可設(shè)置至少一藍光晶片21，例如，1至5個藍光晶片，在藍光晶片21周圍部分鋪設(shè)有一熒光粉層22。當(dāng)該藍光晶片21所發(fā)出的藍光打在熒光粉層22上時，會使得熒光粉層22產(chǎn)生黃色光，與藍光晶片21的藍光混合后即會產(chǎn)生白光。
參閱圖2，根據(jù)本實用新型所指出的具有集光、配光與混光效果的透鏡體1，包含一透鏡本體12，及分別位于透鏡本體12兩側(cè)的入光鏡面10及出光鏡面11。其中，入光鏡面10是由至少一個主集光鏡面101所構(gòu)成，此主集光鏡面101主要是用以收集發(fā)光二極管的晶片21附近的光線，以使晶片21所發(fā)出的大角度光進行集光收束，使各晶片21所發(fā)出的光線重迭(圖5A)。此主集光鏡面101的數(shù)目及所配置的位置，是依發(fā)光二極管中的晶片21數(shù)量及配置位置而定。
上述主集光鏡面101的數(shù)目較佳為與晶片21數(shù)量一致，且主集光鏡面101與晶片21位置相對應(yīng)。用于此實施中的發(fā)光二極管晶片21，較佳為RGB型晶片。
如前所述，若使用的發(fā)光二極管晶片21為藍光晶片，雖其所發(fā)出的藍光與熒光粉層22產(chǎn)生的黃光混光后會形成肉眼看得到的白光，但此白光經(jīng)相機攝入后卻會產(chǎn)生偏藍的現(xiàn)象，為解決此現(xiàn)象，可在緊鄰于主集光鏡面101周邊處設(shè)置至少一副集光鏡面102(圖3A至圖4B)，用以收集熒光粉層22產(chǎn)生的散射黃光，以增強混光的效果。借助此設(shè)置可使藍光晶片21所發(fā)出的大角度光，經(jīng)由設(shè)置于入光鏡面10上的主集光鏡面101進行集光收束，此集光收束不只將各個藍光晶片21的發(fā)光重迭，亦將藍光晶片21發(fā)出的藍光與熒光粉層22的黃光作混光，如圖5B所示。
在上述實施例中，主集光鏡面101的數(shù)目較佳為與藍光晶片21數(shù)量一致，且主集光鏡面101與藍光晶片21位置相對應(yīng)。
根據(jù)本實用新型所指出的透鏡體1的出光鏡面11上設(shè)置至少一個弧形條柱的配光鏡面111，此配光鏡面111的兩維曲率用以將上述經(jīng)主集光鏡面101或副集光鏡面102所集光收束的光線，予以重組配光及混光。亦即，發(fā)光二極體2所發(fā)出的光線會經(jīng)由主集光鏡面101或副集光鏡面102集光收束后，穿過透鏡本體12，最后由設(shè)置于出光鏡面11上的配光鏡面111表面射出，借此可獲得小角度且均勻的光束。
上述該配光鏡面111的垂直與水平的曲率為相異時較佳。
參閱圖6為根據(jù)本實用新型所指出的透鏡體1出光鏡面11的另一實例。設(shè)置于出光鏡面11上的配光鏡面111，亦可為塊狀，或采用矩陣或環(huán)型排列方式。
參閱圖7A至第圖7D是根據(jù)本實用新型所指出的透鏡體1入光鏡面10的實例。本實用新型透鏡體1的入光鏡面10的主集光鏡面101則是針對發(fā)光二極管2上晶片21的數(shù)目及位置做最適當(dāng)?shù)臄[置，而主集光鏡面101的周圍則適當(dāng)?shù)姆胖酶奔忡R面102。圖7A是當(dāng)發(fā)光二極管2為單晶形式時，設(shè)置于入光鏡面10上的主集光鏡面101與副集光鏡面102的配置實例，而圖7B至圖7D則分別為使用雙晶、三晶或四晶形式的發(fā)光二極管2時，主集光鏡面101與副集光鏡面102的配置實例。
為配合不同的需求，例如縮小透鏡厚度，根據(jù)本實用新型所指出的透鏡體1的入光鏡面10可以菲涅爾透鏡(fresnel lens)來制備，如圖8所示。相反的，本實用新型所指出的透鏡體1的出光鏡面11可以階梯式磨光環(huán)形棱鏡折光組合透鏡(fresnel lens)來制備，如圖9所示。
上述的各主集光鏡面101、副集光鏡面102、配光鏡面111，可為球面鏡(垂直及水平曲率相同或相異)、柱面鏡、非球面鏡。
將單晶、雙晶、三晶及四晶的發(fā)光二極管，分別施以驅(qū)動電流20、40、60、80及100毫安培(mA)，于距離50公分處測量其照度(米燭光，lux)，同樣亦以上述各型式的發(fā)光二極管在相同距離及相同驅(qū)動電流下，配合根據(jù)本實用新型所指出的透鏡體1后量測其照度。將上述所測得的照度繪制成曲線圖，如圖10至圖13所示，圖中▲表示無透鏡，●表示配合透鏡。由圖表中可明顯發(fā)現(xiàn)發(fā)光二極管配合根據(jù)本實用新型所指出的透鏡體后，可把發(fā)光二極管較大發(fā)光角度的發(fā)光予以集光、配光并混光，進而提升相同面積上的照度及光線分布均勻度，使其在照明亮度上有數(shù)倍的提升效用。
權(quán)利要求1.一種能將數(shù)字相機的補光光源進行集光、配光與混光的透鏡體，其特征是包括一光源射入面及一光源射出面，其中所述光源入射面上至少設(shè)置一個集光鏡面，且所述光源出射面上至少設(shè)置一個配光鏡面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的透鏡體，其特征是所述補光光源是RGB型晶片或藍光晶片的發(fā)光二極管。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的透鏡體，其特征是所述發(fā)光二極管中設(shè)置有1至5個所述晶片。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的透鏡體，其特征是所述集光鏡面數(shù)與所述發(fā)光二極管中的晶片數(shù)相同，且與其位置相對應(yīng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1項所述的透鏡體，其特征是所述配光鏡面上的垂直與水平的曲率相異。
6.根據(jù)權(quán)利要求1項所述的透鏡體，其特征是所述光源射出面上的配光鏡面是塊狀，采用矩陣或環(huán)型排列方式。
7.根據(jù)權(quán)利要求1項所述的透鏡體，其特征是所述集光鏡面及配光鏡面是球面鏡、柱面鏡或非球面鏡。
專利摘要本實用新型涉及一種能將數(shù)字相機的補光光源進行集光、配光與混光的透鏡體，包括一光源射入面及一光源射出面，其中所述光源入射面上至少設(shè)置一個集光鏡面，且所述光源出射面上至少設(shè)置一個配光鏡面。搭配多晶的發(fā)光二極管(LED)，運用在手機及個人數(shù)字助理(PDA)上的電荷藕合組件(Charge－Coupled Device，CCD)取像裝置上，可做為一補光光源。當(dāng)取像裝置于環(huán)境光源較弱時，提供一輔助作用的光源，以彌補環(huán)境光源的不足。發(fā)光二極管(LED)光源經(jīng)過本實用新型的透鏡體后，可將大發(fā)光角度的光源先予以集光縮束，最后再將經(jīng)縮束的光線作重新的配光，均勻的打在被攝物上，借此提高被攝物的反射光強度，以提升取像裝置的入光強度，進而獲得良好的拍攝品質(zhì)。
文檔編號G02B13/18GK2828866SQ200520127059
公開日2006年10月18日 申請日期2005年9月23日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月23日
發(fā)明者謝啟堂, 林長青, 黃博亮 申請人:巨虹電子股份有限公司