JP6259999B2 - Camera-integrated lighting system - Google Patents
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Description
本発明は、LED(発光ダイオード)を光源に用いたLED照明装置の構成構造に関する。 The present invention relates to a configuration structure of an LED lighting device using an LED (light emitting diode) as a light source.
撮像カメラは、様々のところにおいて、写真撮影、セキュリュティー、安全性向上のために取り付けられようしている。デザイン性がよく照明と一体化した小型、省スペースのものが求められている。 Imaging cameras are being installed in various places to improve photography, security, and safety. There is a need for a compact, space-saving design that integrates well with lighting.
従来のカメラ一体型照明装置100を、斜視図である図7で説明する。図7において、カメラ一体型照明装置100は、発光デバイス201と、光学レンズおよびイメージセンサ等の撮像デバイス101と、それらを保持固定、配線を有する基板301とからなるものである。
A conventional camera-integrated
発光デバイス201は、光の三原色でそれぞれ発光する複数のLEDから構成されている。より具体的には、赤色光で発光する複数のLED、緑色光で発光する複数のLED、青色光で発光する複数のLEDから構成されたものである。なお、基板301のサイズは、例えば、2cm×1cmぐらいの小型基板からなるものである。
The
このカメラ一体型照明装置100は、携帯電話機またはPDA等の様々な携帯機器に汎用的に利用可能で、また、暗所での撮像時に発光デバイス201を外付けする不便さを解消することができる。
The camera-integrated
しかし、特許文献1の照明装置では、撮像デバイスと発光デバイスは同軸上になく、撮像デバイスのレンズ面は、外部から見えてしまう。いかに小型化したとしても、製品のデザインにおいてカメラを隠すことができない。
However, in the illumination device of
本願目的は、撮像デバイスを有する照明装置において、人に気がつかれなく、撮像デバイスで映像を撮影することする。 An object of the present application is to capture an image with an imaging device without being noticed by a person in an illumination apparatus having the imaging device.
上記課題を解決するために、光源からの光を全反射にて導光する導光板と、導光板の端面に位置する前記光源と、導光板の発光面に対向する撮像範囲を有する撮像器と、からなるカメラ一体型照明装置を用いる。 In order to solve the above problems, a light guide plate that guides light from a light source by total reflection, the light source located at an end surface of the light guide plate, and an image pickup device having an imaging range facing the light emitting surface of the light guide plate; A camera-integrated illumination device is used.
上記の構成と制御により、人の目には、発光した面の状態でカメラ、またレンズは見えることなく撮像できるカメラ一体型照明装置が提供できる。 With the configuration and control described above, it is possible to provide a camera-integrated illumination device that can capture an image of the human eye without observing the camera or the lens in a state of light emission.
以下本発明を実施の形態について、図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(実施の形態1)
本発明の実施の形態1におけるカメラ一体型照明装置について、図1〜図2を用いて説明する。
(Embodiment 1)
A camera-integrated illumination device according to
図1(a)は、実施の形態1のカメラ一体型照明装置10を示す断面図である。図1(b)は、カメラ一体型照明装置10の正面図であり、カメラ3が導光板1で覆われている。図1(b)の破線は、覆われた状態における各部品の位置の状態を示す。図1(c)は、実施の形態1のカメラ一体型照明装置10の斜視図を示す。
FIG. 1A is a cross-sectional view showing the camera-integrated
カメラ一体型照明装置10の構成は、図1(a)に示すように導光板1と、光源2と、基板4と、三角形状の溝5からなる。カメラ3は、導光板1の三角形状の溝5が形成された面側に設置されている。
<導光板1>
導光板1は、図1(a)に示すように、光源2からの光を、導光板1の発光面30まで伝達する。そのため、曲面部分は、光が漏れないように、全反射がなりたつ曲率で、形成されている。そして、発光面30の内側には、三角形状の溝5を形成されている。この溝5で光が外部へ出射される。
As shown in FIG. 1A, the configuration of the camera-integrated
<
As shown in FIG. 1A, the
溝5は、三角柱の形状で、例として、そのピッチは、250μm、溝幅は15μm以下、立ち上がり角は52°で形成している。角度の詳細は、後で説明する。溝5は、カメラ3で溝5を通して撮像した場合でも、撮影画像が人の目できれいに確認できるように形成されている。溝5に関しても、後で詳細に説明する。導光板1の材質は透明のアクリル材料の成形品である。
The
図1(c)に示すように、導光板1は、中空の円筒の半分に類似する形状である。一部に平面がある。両端の開口部分は開いていても、閉じられていてもよい。
As shown in FIG. 1C, the
導光板1は、球面状でなく、円筒状なので、発光面30の平面性を確保しやすい。
<光源2>
光源2は、LED光源を用いている。図1(a)に示すように、導光板1の一方の端部に位置する。一方端でも十分であるが、両端部に設けてもよい。導光板1の端部にあるので、カメラ3の撮像に影響が少ない。
Since the
<
The
<カメラ3>
カメラ3は、導光板1の発光面30の内側、裏面側に設けられている。カメラ3の撮像面が発光面30に対向して、平行に位置している。カメラ3は、例えば、デジタルカメラを用い、画素数は659×494、レンズのサイズ6.2mm×4.3mmである。画素ひとつのサイズは約9μmである。
<
The
カメラ3のレンズは、例えば、導光板1の上で、画素のサイズが約3倍になるような倍率のレンズを用いる。後で、画像サイズについて説明する。
As the lens of the
<基板4>
基板4は、光源2のLEDが実装されている。長方形の厚み1mmの板状であり、光源2を発光させるための回路パターンが形成されている。
<
On the
<カメラ3の画素と溝5との関係>
図2(a)〜図2(c)を用いて、カメラ3の画素と溝5との関係を示す。
<Relationship between Pixel of
The relationship between the pixels of the
図2(a)は、導光板1の溝5部分の部分拡大断面図である。図2(a)において、溝5では、導光板1中を伝わってきた光を溝5の部分で、上方(外部)へ反射する。よって、この部分は、光る部分である。溝5の溝ピッチTから溝幅Hを引いた平坦部A(長さa)は、光が透過する部分である。
FIG. 2A is a partial enlarged cross-sectional view of the
図2(b)は、カメラ3の画素の平面図である。図2(b)に示すように、カメラ3の1つの画素は、一辺Dの正方形である。全体では、縦LD2、横LD1である。画素が長方形の場合は、短い辺を基準に以下の内容が適用される。
FIG. 2B is a plan view of the pixels of the
この画素は、カメラ3から離れるほど拡大される。導光板1のところでは、kを係数とすると1辺がkDとなる。この状況で、平坦部Aに拡大された画素(1辺はkD)がどれくらい含まれるかにより、カメラ3で撮影された映像は、影響を受ける。
This pixel is enlarged as the distance from the
図2(c)は、導光板1の平坦部Aに含まれる画素数と導光板1の透明度の関係を示す図である。図2(c)に、平坦部A中の画素数と導光板1の透明度との関係を示す。横軸は、平坦部Aを導光板1のところでの拡大された画素の大きさkDで割った値(a/kD)である。
この値は、大きいと1つの平坦部A中の画素数が多くなる。
FIG. 2C is a diagram illustrating the relationship between the number of pixels included in the flat portion A of the
If this value is large, the number of pixels in one flat portion A increases.
縦軸は、透明度として、カメラ3の画像を目視でレベル評価したものである。透明度が大きいものは、導光板1が透明で、外部から導光板1を通してカメラ3が見えてしまう。透明度が低いものは、撮像された映像に影響がでる。
The vertical axis represents the level evaluation of the image of the
結果、図2(c)から、この(a/kD)値が、2より大きく、26より小さいことがよい。
結果、以下の式1となる。
As a result, from FIG. 2C, this (a / kD) value is preferably larger than 2 and smaller than 26.
As a result, the following
2<a/kD<26・・・・・・(式1)
値が2以下の場合、つまり、平坦部Aに画素2つより少ない場合、1つの画素に溝が、必ず含まれ、透明度が非常に悪い。カメラ3の撮像画像が汚い、認識しにくい。
一方、値が26以上の場合、4%を超え、透明度が高く、導光板1が光で光っていても、内部が見えてしまう。導光板1を通して、カメラ3の存在が外部から見える。
2 <a / kD <26 (Equation 1)
When the value is 2 or less, that is, when the flat portion A has fewer than two pixels, a groove is necessarily included in one pixel, and the transparency is very poor. The captured image of the
On the other hand, when the value is 26 or more, it exceeds 4%, the transparency is high, and the inside can be seen even if the
<制御>
本構成において、光源2をON、OFF(入り切り)させながら発光させる。カメラ3の撮像タイミングは、光源2がOFF時に、画像をとりこむ。ON、OFFは、人の目に認識できないように、周波数72Hz以上でON、OFFさせるとよい。人が点滅していることを気がつかないためである。
<Control>
In this configuration, the
<効果>
実施の形態1の構造にすることで、人は、導光板1が発光状態であると認識しているときに、内部のカメラ3により撮像できる。カメラ3は、見えないので、撮像が気がつかれない。
<Effect>
With the structure of the first embodiment, a person can take an image with the
(実施の形態2)
図3(a)と図3(b)を用いて、実施の形態2を説明する。図3(a)は、本発明の実施の形態2のカメラ一体型照明装置10を示す断面図である。図3(b)は、カメラ一体型照明装置10の導光板1の内面(カメラ3側)の平面図である。
(Embodiment 2)
The second embodiment will be described with reference to FIGS. 3 (a) and 3 (b). FIG. 3A is a cross-sectional view showing the camera-integrated
導光板1には、発光面30があり、溝5が設けられている。この発光面30の領域は、カメラ3の撮像範囲であるカメラ領域3aと、撮像範囲外のカメラ領域外3bとからなる。
The
カメラ領域3aの溝5は、実施の形態1で説明したように、式1の関係があればよい。
一方、カメラ領域外3bの溝5は、以下の式2がよい。
a/kD<26・・・・・・(式2)
その理由は、カメラ領域外3bでは、カメラ3の撮像に無関係な領域で、透明性が高いほどよいためである。ただし、外部からカメラ3が見えてはいけないので、実施の形態1と同様に、a/kDの値が26より小さくする必要がある。このことで、カメラ3による撮像画像を低下させることなく、明るさを向上できる。
As described in the first embodiment, the
On the other hand, for the
a / kD <26 (Formula 2)
The reason for this is that the higher the transparency, the better outside the
(実施の形態3)
実施の形態3は、実施の形態1の溝5を部分的に変えた例である。説明しない部分は実施の形態1、2と同じである。
(Embodiment 3)
The third embodiment is an example in which the
図4は、実施の形態3の三角形状の溝5の部分の拡大断面図である。導光板1に2種類の三角形状の溝5a、溝5bがある。2つの角度θ1、θ2と変えている。この2種類の溝5a、溝5bが、導光板1に形成されている。角度θ1の範囲は以下の式3である。
14°<θ1<52°・・・・(式3)
角度θ1で、光を反射する方向が大きく影響される。図4の点線で光の進路を示す。
角度θ1を制御することで、光がクロスし反対方向の2方向へ分散される。このことで、内部のカメラ3が外部からより見えず、かつ、カメラ3の映像もより鮮明となる。
FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of the
14 ° <θ1 <52 ° (Equation 3)
At the angle θ1, the direction in which light is reflected is greatly affected. The light path is indicated by the dotted line in FIG.
By controlling the angle θ1, the light crosses and is dispersed in two opposite directions. Thus, the
角度θ1が、14°より大きい理由は、以下である。角度が14°の場合、光は全反射により、導光板1を進み、光が外部へ出ない。角度が14°より大きいことで、光が外部へ反射される。
The reason why the angle θ1 is larger than 14 ° is as follows. When the angle is 14 °, the light travels through the
角度θ1が、52°より小さい理由は、以下である。角度が52°で、鉛直方向へ進むため、光が分散されない。角度が52°以上では、光が進んできた方向へ反射されてしまう。 The reason why the angle θ1 is smaller than 52 ° is as follows. Since the angle is 52 ° and the light travels in the vertical direction, light is not dispersed. When the angle is 52 ° or more, the light is reflected in the direction in which the light has traveled.
2種類の溝5a、5bは、図4のようにペアで配置されるのが、好ましい。しかし、隣り合う必要はなく、2個ずつの組み合わせでも、数個ずつの組み合わせでもよい。ランダムに、同数、配置してもよい。ただし、数に差異があると不均一になるので、それぞれの個数は、1割以内の数の差以内にする必要がある。
The two types of
なお、頂角は、溝5の形成上、つまり、溝5の深さの確保、溝5のピッチの確保の点から、90°付近がよい。結果、θ2は、式3から、以下の式4の範囲が好ましい。
The apex angle is preferably about 90 ° from the viewpoint of forming the
38°<θ2<76°・・・・(式4)
(実施の形態4)
実施の形態4の溝5a、5bを図5に示す。図5は、図4に対応する図である。実施の形態3の角度θ1をそれぞれの溝5で変化させた例である。説明しない部分は実施の形態3と同じである。図5では、三角形状の溝5c、5d、5e、5fがある。この例では、複数種類の溝があり、4種類の場合を示す。2n種類の場合の角度は、θ11、θ12、・・・θ1n、θ21、θ22・・・・θ2nとなる。この場合、角度範囲は以下の式5の場合がよい。
38 ° <θ2 <76 ° (Formula 4)
(Embodiment 4)
The
Σ|θn1―θn2|/n≦38°・・・・・(式5)
角度38°の理由は、式3で、上限と下限の差異、つまり52°から14°を引いた38°である。つまり、図5で説明すると、左側2つの角度θ21、θ22と右側の2つの角度θ11、θ12の平均の差が、38°以内である。この場合、nは1、2である。
Σ | θn1−θn2 | / n ≦ 38 ° (Formula 5)
The reason for the angle 38 ° is the difference between the upper limit and the lower limit in
なお、θ11、θ12、・・・θ1n、θ21、θ22・・・・θ2nは、θ1であり、式3に従う。
Here, θ11, θ12,... Θ1n, θ21, θ22... Θ2n are θ1, and follow
上記の角度とすることで、目的とする配光を制御し、いろいろな方向から見ても、カメラを見えにくくする。 By setting the above angle, the target light distribution is controlled, and the camera is difficult to see from various directions.
(実施の形態5)
図6(a)、図6(b)は、実施の形態1〜4の溝5の変形例の凹部11の斜視図を示す。円錐台形状の凹部11と、斜円錐台形状の凹部14である。実施の形態1〜4の溝5と異なり、ドット状の凹部である。それが複数点在する。
(Embodiment 5)
FIG. 6A and FIG. 6B are perspective views of a
その分布を、図6(c)の導光板1の平面図で示す。蜂の巣状(ハニカム)に並べてられている。光がいずれかの凹部11に当たるようにしている。
The distribution is shown in a plan view of the
角度θ、θ1、θ2は、上記実施の形態と同じ角度範囲である。角度は導光板1の中を光が伝達されてくる方向に対する角度である。
The angles θ, θ1, and θ2 are in the same angle range as in the above embodiment. The angle is an angle with respect to the direction in which light is transmitted through the
実施の形態1〜4の三角柱状溝に対する条件に対して、このドット状の凹部では、凹部間の平均長さ(平坦部Aの長さa)、凹部間の平均距離(溝ピッチT)で成立する。 In contrast to the conditions for the triangular prismatic grooves of the first to fourth embodiments, in this dot-shaped recess, the average length between the recesses (length a of the flat portion A) and the average distance between the recesses (groove pitch T) To establish.
このことによって、輝度ムラのおこりにくい発光パターンを得ることができる。 As a result, it is possible to obtain a light emission pattern that is less likely to cause luminance unevenness.
(なお書き)
上記の実施の形態はそれぞれ組み合わせすることができる。複数の種類の凹部11が存在してもよい。
(Note)
Each of the above embodiments can be combined. There may be a plurality of types of
カメラ一体型照明装置としてセキュリティ分野、ヘッドライト等に利用できる。 It can be used as a camera-integrated lighting device in the security field, headlights, etc.
1 導光板
2 光源
3 カメラ
3a カメラ領域
3b カメラ領域外
4 基板
5 溝
5a 溝
5b 溝
5c 溝
A 平坦部
D 一辺
H 溝幅
T 溝ピッチ
10 カメラ一体型照明装置
11 凹部
14 凹部
30 発光面
100 カメラ一体型照明装置
101 撮像デバイス
201 発光デバイス
301 基板
LD1 横
LD2 縦
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記導光板の端面に位置する前記光源と、
前記導光板の発光面に対向する撮像範囲を有する撮像器と、
を含み、
前記導光板は、前記発光面に三角柱、または、凹部形状の溝をもち、前記溝のピッチをT、前記溝の幅をH、前記撮像器の画素の幅をD、前記撮像器の前記導光板位置での倍率をkとすると、下記の式であるカメラ一体型照明装置。
2<(T−H)/kD<26 A light guide plate that guides light from the light source by total reflection;
The light source located on the end face of the light guide plate;
An imager having an imaging range facing the light emitting surface of the light guide plate;
Including
The light guide plate has a triangular prism or a concave groove on the light emitting surface, the pitch of the groove is T, the width of the groove is H, the width of the pixel of the image pickup device is D, and the guide of the image pickup device is. A camera-integrated illumination device represented by the following formula, where k is the magnification at the position of the light plate .
2 <(TH) / kD <26
前記非撮像範囲の前記溝は、以下の式に従う請求項1記載のカメラ一体型照明装置。
(T−H)/kD<26 The light emitting surface of the light guide plate includes the imaging range and a non-imaging range outside the imaging range,
Wherein the grooves of the non-imaging range, camera-integrated lighting device according to claim 1, wherein according to the following equation.
(TH) / kD <26
項1または2記載のカメラ一体型照明装置。
14°<θ1<52°、38°<θ2<76° 3. The camera-integrated illumination device according to claim 1, wherein a smaller rising angle of the groove is θ < b > 1 and a larger rising angle is θ < b > 2 , according to the following formula.
14 ° <θ1 <52 °, 38 ° <θ2 <76 °
Σ|θn1―θn2|/n≦38° 4. The camera-integrated illumination device according to claim 3 , wherein the groove is composed of a plurality of n types, wherein θn <b> 1 is the smaller rising angle and θn <b> 2 is the larger rising angle.
Σ | θn1−θn2 | / n ≦ 38 °
請求項1〜4のいずれか1項に記載のカメラ一体型照明装置。 And enters the cut of the light source, the camera built-in type lighting device according to any one of claims 1 to 4, characterized in that to synchronize the imaging OFF and ON of the imager.
前記光源切り時に、前記撮像器で撮像する請求項5記載のカメラ一体型照明装置。 The frequency of turning on and off the light source is 72 Hz or more,
The camera-integrated illumination device according to claim 5 , wherein an image is picked up by the image pickup device when the light source is turned off.
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