专利名称：能将数字相机的补光光源进行集光、配光与混光的透镜体的制作方法
技术领域：
本实用新型是关于一种聚光透镜体，尤其是关于一种具有集光、配光与混光效果的透镜体，即是一种能将数字相机的补光光源进行集光、配光与混光的透镜体，以使多晶的发光二极管(LED)所发出的光源得以聚集、分配及混光，以做为相机补光的光源。
背景技术：
以往移动通讯以提供语音服务为主，但随着科技的进步及使用者需求的改变，而使得移动通讯进入结合语音、数据及影像的多媒体服务时代。而为了提供实时影像传输服务，移动电话借助结合数字照相机，以立即撷取所需的影像进行传输。
在彩色移动电话成为市场主流后，移动电话用数字相机的需求便应运而生。根据Strategy Analytics于2002年11月发表的调查报告，2002年第一季到第三季全球照相移动电话(embedded-camera phones)销售量达1,000万台，尤其第三季创造了将近500万台的销售量，预估2007年将会达到1亿4700万支，此数字将占整个移动电话市场的20％，可见照相移动电话已逐渐在大众消费市场中普及。照相移动电话最早为日本厂商首先开发成功并率先推出市场，2002年全球在通用封包无线服务技术(General Packet RadioService，GPRS)架构成型之后，整体市场的需求被引爆出来。
装设于移动电话或个人数字助理(Personal Digital Assistant，PDA)中的数字相机，为配合移动电话或个人数字助理(PDA)可随身携带的特性，不论是外接式或内建式，皆必须做到体积小，且耗电率低的要求。因此，装设于移动电话或个人数字助理(PDA)中的数字相机，因受限于尺寸大小及电力供给的要求，一般来说皆只能提供基本的拍摄功能，而无法附加闪光灯或补光灯的功能，而限制了此种数字相机的使用范围。例如，当待拍摄的目标背景光源不足时，会使得穿过相机镜头进入相机内的光线不足，使相机的感光区曝光不足，进而导致成像的影像亮度不足而失真，或甚至无法拍摄出正常的影像。
虽然，此问题可借助公知的一般单机式数字相机的闪光灯或补光灯来加强目标物的曝光亮度，以改善此一状况，但由于一般单机式数字相机的闪光灯或补光灯于放出闪光时，需瞬间耗用许多的电量。这对于移动电话或个人数字助理(PDA)中仅有的电池电量来说，无疑是雪上加霜，因此于此数字相机中增加闪光灯的设计变得不可行。
为解决此问题，即有人提出利用耗电量较低的发光二极管(lightemitting diode，LED)来作为照明光源，将发光二极管所发出的光源投射在待拍摄的目标物上，以增加目标物反射光强度，提升取像装置的入光强度，进而改善拍摄品质。
白光发光二极管与白炽钨丝灯泡及日光灯相比，具有体积小(多颗、多种组合)、发热量低(没有热幅射)、耗电量小(低电压、低电流起动)、寿命长(1万小时以上)、反应速度快(可在高频操作)、环保(耐震、耐冲击不易破、废弃物可回收，没有污染)、可平面封装易开发成轻薄短小产品等优点，且没有白炽灯泡高耗电、易碎及日光灯废弃物含汞污染的问题等缺点，使其极适用做为数字相机的补光光源。
虽然，发光二极管具有上述的各项优点，但由于目前公知的发光二极管所散发出来的强度并不大，对于被摄物的补光效果有限，且其发光角度约为120°大于相机的取景角度，致使有部分的光线投射在被摄物外，若能将此一部份的光能聚集于取景角度内，应可有效提升发光二极管对被摄物的补光效果。
发明内容
本实用新型的目的，在于提供一种用于使发光二极管(以下简称LED)光源产生集光、配光与混光效果的透镜体，以使LED光源可均匀投射于被摄物上，进而提高被摄物的反射光强度。
本实用新型的另一目的，在于提供一种用于使LED光源产生集光、配光与混光效果的透镜体，使用较少的LED数目，即可达到相同的亮度。
本实用新型的又一目的，在于提供一种用于使LED光源产生集光、配光与混光效果的透镜体，使LED灯可使用较低的驱动电流即可达到相同的亮度，进而减少系统电池的消耗量。
为实现上述目的，本实用新型提供了一种能将数字相机的补光光源进行集光、配光与混光的透镜体，包括一光源射入面及一光源射出面，其中该光源入射面上至少设置一个集光镜面，且该光源出射面上至少设置一个配光镜面，每一个该集光镜面可将具有大发光角度的该补光光源的光线偏折至该透镜内部并予以集光收束及混光，再经由该配光镜面将该光线重组进行配光及混光，而以小角度且均匀的出光光线投射于目标物上。
换言之，根据本实用新型所指出的具有集光、配光与混光效果的透镜体，是包含一入光镜面、一出光镜面及一透镜本体，其中该入射镜面上设置有数个集光镜面，用以收集LED所散发出的光线，并使其穿过透镜本体，经由出光镜面重组配光及混光后，投射至被照物表面。
因此，借助本实用新型所指出的一种具有集光、配光与混光效果的透镜体，搭配多晶的LED，运用在手机及PDA上的CCD取像装置上，可做为一补光光源。当取像装置于环境光源较弱时，提供一辅助作用的光源，以弥补环境光源的不足。LED光源经过本实用新型的透镜体后，可将大发光角度的光源先予以集光缩束，最后再将经缩束的光线作重新的配光，均匀的打在被摄物上，借此提高被摄物的反射光强度，以提升取像装置的入光强度，进而获得良好的拍摄品质。
本实用新型将借助参考下列的实施方式做进一步的说明，这并不限制本实用新型前面所揭示的内容。本技术领域人员可做一些改良与修饰，但仍不脱离本实用新型的范畴。
图1为根据本实用新型所指出的透镜体结合发光二极体(LED)实施样态的示意图。
图2为根据本实用新型所指出的透镜体入光镜面的实例立体示意图。
图3A为根据本实用新型所指出的具有集光、配光与混光效果的透镜体的上视立体图。
图3B为根据本实用新型所指出的具有集光、配光与混光效果的透镜体的下视立体图。
图4A为图3B中C-C’方向的剖面图。
图4B为图3B中D-D’方向的剖面图。
图5A为根据本实用新型所指出的透镜体结合RGB晶片的LED以图2中B-B’方向剖面的光路示意图。
图5B为根据本实用新型所指出的透镜体结合蓝光晶片的LED以图3B中D-D’方向剖面的光路示意图。
图6为根据本实用新型所指出的透镜体出光镜面的实例立体示意图。
图7A为根据本实用新型所指出的透镜体入光镜面的实例立体示意图。
图7B为根据本实用新型所指出的透镜体入光镜面的实例立体示意图。
图7C为根据本实用新型所指出的透镜体入光镜面的实例立体示意图。
图7D为根据本实用新型所指出的透镜体入光镜面的实例立体示意图。
图8为根据本实用新型所指出的透镜体入光镜面的实例立体示意图。
图9为根据本实用新型所指出的透镜体出光镜面的实例立体示意图。
图10为根据本实用新型所指出的透镜体结合单晶片LED于50公分处的照度比较图。
图11为根据本实用新型所指出的透镜体结合双晶片LED于50公分处的照度比较图。
图12为根据本实用新型所指出的透镜体结合三晶片LED于50公分处的照度比较图。
图13为根据本实用新型所指出的透镜体结合四晶片LED于50公分处的照度比较图。
附图标记说明1 透镜体10 入光镜面 101 主集光镜面102 副集光镜面11 出光镜面 111 配光镜面12透镜本体 2 发光二极管21 晶片22荧光粉层具体实施方式
本实用新型的目的及所具功效，现配合附图将本实用新型较佳实施例做进一步的详细说明，说明如下公知能发出白光的发光二极管(以下简称LED)可借助两种模式来产生，一是使用可发出红光、绿光及蓝光(R、G、B)颜色的三种晶片(RGB型)，依照比例配重来进行混光而产生；另一种是利用蓝光晶片配合荧光粉来产生。如图1中所示，发光二极管2内部可设置至少一蓝光晶片21，例如，1至5个蓝光晶片，在蓝光晶片21周围部分铺设有一荧光粉层22。当该蓝光晶片21所发出的蓝光打在荧光粉层22上时，会使得荧光粉层22产生黄色光，与蓝光晶片21的蓝光混合后即会产生白光。
参阅图2，根据本实用新型所指出的具有集光、配光与混光效果的透镜体1，包含一透镜本体12，及分别位于透镜本体12两侧的入光镜面10及出光镜面11。其中，入光镜面10是由至少一个主集光镜面101所构成，此主集光镜面101主要是用以收集发光二极管的晶片21附近的光线，以使晶片21所发出的大角度光进行集光收束，使各晶片21所发出的光线重迭(图5A)。此主集光镜面101的数目及所配置的位置，是依发光二极管中的晶片21数量及配置位置而定。
上述主集光镜面101的数目较佳为与晶片21数量一致，且主集光镜面101与晶片21位置相对应。用于此实施中的发光二极管晶片21，较佳为RGB型晶片。
如前所述，若使用的发光二极管晶片21为蓝光晶片，虽其所发出的蓝光与荧光粉层22产生的黄光混光后会形成肉眼看得到的白光，但此白光经相机摄入后却会产生偏蓝的现象，为解决此现象，可在紧邻于主集光镜面101周边处设置至少一副集光镜面102(图3A至图4B)，用以收集荧光粉层22产生的散射黄光，以增强混光的效果。借助此设置可使蓝光晶片21所发出的大角度光，经由设置于入光镜面10上的主集光镜面101进行集光收束，此集光收束不只将各个蓝光晶片21的发光重迭，亦将蓝光晶片21发出的蓝光与荧光粉层22的黄光作混光，如图5B所示。
在上述实施例中，主集光镜面101的数目较佳为与蓝光晶片21数量一致，且主集光镜面101与蓝光晶片21位置相对应。
根据本实用新型所指出的透镜体1的出光镜面11上设置至少一个弧形条柱的配光镜面111，此配光镜面111的两维曲率用以将上述经主集光镜面101或副集光镜面102所集光收束的光线，予以重组配光及混光。亦即，发光二极体2所发出的光线会经由主集光镜面101或副集光镜面102集光收束后，穿过透镜本体12，最后由设置于出光镜面11上的配光镜面111表面射出，借此可获得小角度且均匀的光束。
上述该配光镜面111的垂直与水平的曲率为相异时较佳。
参阅图6为根据本实用新型所指出的透镜体1出光镜面11的另一实例。设置于出光镜面11上的配光镜面111，亦可为块状，或采用矩阵或环型排列方式。
参阅图7A至第图7D是根据本实用新型所指出的透镜体1入光镜面10的实例。本实用新型透镜体1的入光镜面10的主集光镜面101则是针对发光二极管2上晶片21的数目及位置做最适当的摆置，而主集光镜面101的周围则适当的放置副集光镜面102。图7A是当发光二极管2为单晶形式时，设置于入光镜面10上的主集光镜面101与副集光镜面102的配置实例，而图7B至图7D则分别为使用双晶、三晶或四晶形式的发光二极管2时，主集光镜面101与副集光镜面102的配置实例。
为配合不同的需求，例如缩小透镜厚度，根据本实用新型所指出的透镜体1的入光镜面10可以菲涅尔透镜(fresnel lens)来制备，如图8所示。相反的，本实用新型所指出的透镜体1的出光镜面11可以阶梯式磨光环形棱镜折光组合透镜(fresnel lens)来制备，如图9所示。
上述的各主集光镜面101、副集光镜面102、配光镜面111，可为球面镜(垂直及水平曲率相同或相异)、柱面镜、非球面镜。
将单晶、双晶、三晶及四晶的发光二极管，分别施以驱动电流20、40、60、80及100毫安培(mA)，于距离50公分处测量其照度(米烛光，lux)，同样亦以上述各型式的发光二极管在相同距离及相同驱动电流下，配合根据本实用新型所指出的透镜体1后量测其照度。将上述所测得的照度绘制成曲线图，如图10至图13所示，图中▲表示无透镜，●表示配合透镜。由图表中可明显发现发光二极管配合根据本实用新型所指出的透镜体后，可把发光二极管较大发光角度的发光予以集光、配光并混光，进而提升相同面积上的照度及光线分布均匀度，使其在照明亮度上有数倍的提升效用。
权利要求1.一种能将数字相机的补光光源进行集光、配光与混光的透镜体，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设置一个集光镜面，且所述光源出射面上至少设置一个配光镜面。
2.根据权利要求1所述的透镜体，其特征是所述补光光源是RGB型晶片或蓝光晶片的发光二极管。
3.根据权利要求2所述的透镜体，其特征是所述发光二极管中设置有1至5个所述晶片。
4.根据权利要求3所述的透镜体，其特征是所述集光镜面数与所述发光二极管中的晶片数相同，且与其位置相对应。
5.根据权利要求1项所述的透镜体，其特征是所述配光镜面上的垂直与水平的曲率相异。
6.根据权利要求1项所述的透镜体，其特征是所述光源射出面上的配光镜面是块状，采用矩阵或环型排列方式。
7.根据权利要求1项所述的透镜体，其特征是所述集光镜面及配光镜面是球面镜、柱面镜或非球面镜。
专利摘要本实用新型涉及一种能将数字相机的补光光源进行集光、配光与混光的透镜体，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设置一个集光镜面，且所述光源出射面上至少设置一个配光镜面。搭配多晶的发光二极管(LED)，运用在手机及个人数字助理(PDA)上的电荷藕合组件(Charge－Coupled Device，CCD)取像装置上，可做为一补光光源。当取像装置于环境光源较弱时，提供一辅助作用的光源，以弥补环境光源的不足。发光二极管(LED)光源经过本实用新型的透镜体后，可将大发光角度的光源先予以集光缩束，最后再将经缩束的光线作重新的配光，均匀的打在被摄物上，借此提高被摄物的反射光强度，以提升取像装置的入光强度，进而获得良好的拍摄品质。
文档编号G02B13/18GK2828866SQ200520127059
公开日2006年10月18日 申请日期2005年9月23日 优先权日2005年9月23日
发明者谢啟堂, 林长青, 黄博亮 申请人:巨虹电子股份有限公司