專利名稱：能將數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
技術領域：
本實用新型是關于一種聚光透鏡體，尤其是關于一種具有集光、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，以使多晶的發光二極管(LED)所發出的光源得以聚集、分配及混光，以做為相機補光的光源。
背景技術：
以往移動通訊以提供語音服務為主，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合語音、數據及影像的多媒體服務時代。而為了提供實時影像傳輸服務，移動電話借助結合數字照相機，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，移動電話用數字相機的需求便應運而生。根據Strategy Analytics于2002年11月發表的調查報告，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，尤其第三季創造了將近500萬臺的銷售量，預估2007年將會達到1億4700萬支，此數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成功并率先推出市場，2002年全球在通用封包無線服務技術(General Packet RadioService，GPRS)架構成型之后，整體市場的需求被引爆出來。
裝設于移動電話或個人數字助理(Personal Digital Assistant，PDA)中的數字相機，為配合移動電話或個人數字助理(PDA)可隨身攜帶的特性，不論是外接式或內建式，皆必須做到體積小，且耗電率低的要求。因此，裝設于移動電話或個人數字助理(PDA)中的數字相機，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，而限制了此種數字相機的使用范圍。例如，當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的光線不足，使相機的感光區曝光不足，進而導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，因此于此數字相機中增加閃光燈的設計變得不可行。
為解決此問題，即有人提出利用耗電量較低的發光二極管(lightemitting diode，LED)來作為照明光源，將發光二極管所發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。
白光發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)、反應速度快(可在高頻操作)、環保(耐震、耐沖擊不易破、廢棄物可回收，沒有污染)、可平面封裝易開發成輕薄短小產品等優點，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，使其極適用做為數字相機的補光光源。
雖然，發光二極管具有上述的各項優點，但由于目前公知的發光二極管所散發出來的強度并不大，對于被攝物的補光效果有限，且其發光角度約為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，應可有效提升發光二極管對被攝物的補光效果。
發明內容
本實用新型的目的，在于提供一種用于使發光二極管(以下簡稱LED)光源產生集光、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光源產生集光、配光與混光效果的透鏡體，使用較少的LED數目，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光源產生集光、配光與混光效果的透鏡體，使LED燈可使用較低的驅動電流即可達到相同的亮度，進而減少系統電池的消耗量。
為實現上述目的，本實用新型提供了一種能將數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置一個集光鏡面，且該光源出射面上至少設置一個配光鏡面，每一個該集光鏡面可將具有大發光角度的該補光光源的光線偏折至該透鏡內部并予以集光收束及混光，再經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置有數個集光鏡面，用以收集LED所散發出的光線，并使其穿過透鏡本體，經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。當取像裝置于環境光源較弱時，提供一輔助作用的光源，以彌補環境光源的不足。LED光源經過本實用新型的透鏡體后，可將大發光角度的光源先予以集光縮束，最后再將經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。
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容。本技術領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為根據本實用新型所指出的透鏡體結合發光二極體(LED)實施樣態的示意圖。
圖2為根據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為根據本實用新型所指出的透鏡體結合RGB晶片的LED以圖2中B-B’方向剖面的光路示意圖。
圖5B為根據本實用新型所指出的透鏡體結合藍光晶片的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為根據本實用新型所指出的透鏡體結合單晶片LED于50公分處的照度比較圖。
圖11為根據本實用新型所指出的透鏡體結合雙晶片LED于50公分處的照度比較圖。
圖12為根據本實用新型所指出的透鏡體結合三晶片LED于50公分處的照度比較圖。
圖13為根據本實用新型所指出的透鏡體結合四晶片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，說明如下公知能發出白光的發光二極管(以下簡稱LED)可借助兩種模式來產生，一是使用可發出紅光、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生；另一種是利用藍光晶片配合熒光粉來產生。如圖1中所示，發光二極管2內部可設置至少一藍光晶片21，例如，1至5個藍光晶片，在藍光晶片21周圍部分鋪設有一熒光粉層22。當該藍光晶片21所發出的藍光打在熒光粉層22上時，會使得熒光粉層22產生黃色光，與藍光晶片21的藍光混合后即會產生白光。
參閱圖2，根據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所構成，此主集光鏡面101主要是用以收集發光二極管的晶片21附近的光線，以使晶片21所發出的大角度光進行集光收束，使各晶片21所發出的光線重迭(圖5A)。此主集光鏡面101的數目及所配置的位置，是依發光二極管中的晶片21數量及配置位置而定。
上述主集光鏡面101的數目較佳為與晶片21數量一致，且主集光鏡面101與晶片21位置相對應。用于此實施中的發光二極管晶片21，較佳為RGB型晶片。
如前所述，若使用的發光二極管晶片21為藍光晶片，雖其所發出的藍光與熒光粉層22產生的黃光混光后會形成肉眼看得到的白光，但此白光經相機攝入后卻會產生偏藍的現象，為解決此現象，可在緊鄰于主集光鏡面101周邊處設置至少一副集光鏡面102(圖3A至圖4B)，用以收集熒光粉層22產生的散射黃光，以增強混光的效果。借助此設置可使藍光晶片21所發出的大角度光，經由設置于入光鏡面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的發光重迭，亦將藍光晶片21發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的數目較佳為與藍光晶片21數量一致，且主集光鏡面101與藍光晶片21位置相對應。
根據本實用新型所指出的透鏡體1的出光鏡面11上設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，發光二極體2所發出的光線會經由主集光鏡面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為根據本實用新型所指出的透鏡體1出光鏡面11的另一實例。設置于出光鏡面11上的配光鏡面111，亦可為塊狀，或采用矩陣或環型排列方式。
參閱圖7A至第圖7D是根據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則是針對發光二極管2上晶片21的數目及位置做最適當的擺置，而主集光鏡面101的周圍則適當的放置副集光鏡面102。圖7A是當發光二極管2為單晶形式時，設置于入光鏡面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、三晶及四晶的發光二極管，分別施以驅動電流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光二極管在相同距離及相同驅動電流下，配合根據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。由圖表中可明顯發現發光二極管配合根據本實用新型所指出的透鏡體后，可把發光二極管較大發光角度的發光予以集光、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倍的提升效用。
權利要求1.一種能將數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置一個集光鏡面，且所述光源出射面上至少設置一個配光鏡面。
2.根據權利要求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光二極管。
3.根據權利要求2所述的透鏡體，其特征是所述發光二極管中設置有1至5個所述晶片。
4.根據權利要求3所述的透鏡體，其特征是所述集光鏡面數與所述發光二極管中的晶片數相同，且與其位置相對應。
5.根據權利要求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.根據權利要求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，采用矩陣或環型排列方式。
7.根據權利要求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置一個集光鏡面，且所述光源出射面上至少設置一個配光鏡面。搭配多晶的發光二極管(LED)，運用在手機及個人數字助理(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。當取像裝置于環境光源較弱時，提供一輔助作用的光源，以彌補環境光源的不足。發光二極管(LED)光源經過本實用新型的透鏡體后，可將大發光角度的光源先予以集光縮束，最后再將經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。
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 優先權日2005年9月23日
發明者謝啟堂, 林長青, 黃博亮 申請人:巨虹電子股份有限公司