(57)【要約】【課題】色ずれの発生を防止し、撮影レンズの画角の広狭に合せて適切な照射範囲が確保できる半導体発光装置及びそれを用いた撮影用照明装置を提供する。【解決手段】本発明の半導体発光装置は、基板１の上にリードフレーム２を介して複数のＬＥＤ素子３を搭載し、その周囲に内壁に放物曲面を持つ反射板４を取り付ける。反射板４を低くして、曲線５ａように放射光の角度θが広くなって照射範囲を広く設定する。一方、反射板４を高くして、曲線５ｂように放射光の角度θが狭くなって照射範囲を狭く設定する。本発明の撮影用照明装置においては、本半導体発光装置を使用する。このとき、放射光の角度や発光軸の配置が異なる複数の半導体発光装置を使用することができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光ダイオード素子を搭載した半導体発光装置において、
複数の発光ダイオード素子が搭載され、前記複数の発光ダイオード素子の周囲に前記複数の発光ダイオード素子からの発光を反射する反射板が設置され、前記反射板の高さを変化させて前記反射板から放射される放射光の角度を制御することを特徴とする半導体発光装置。
【請求項２】
前記複数の発光ダイオード素子は、白色発光ダイオード素子であることを特徴とする請求項１に記載の半導体発光装置。
【請求項３】
前記複数の発光ダイオード素子は、赤色、緑色及び青色を発光する発光ダイオード素子を含むことを特徴とする請求項１に記載の半導体発光装置。
【請求項４】
前記反射板の内壁が、放物面状又は球面状の曲面に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体発光装置。
【請求項５】
前記反射板は、高さ方向に継ぎ足し可能な２以上の反射板から構成されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体発光装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載の半導体発光装置を使用することを特徴とする撮影用照明装置。
【請求項７】
請求項１乃至５のいずれかに記載の半導体発光装置を複数使用した撮影用照明装置であって、
前記複数の半導体発光装置のうち少なくとも１つが他と異なる放射光の角度に設定されていることを特徴とする撮影用照明装置。
【請求項８】
請求項１乃至５のいずれかに記載の半導体発光装置を複数使用した撮影用照明装置であって、
前記複数の半導体発光装置のうち少なくとも１つが他と異なる発光軸を持つように配置されていることを特徴とする撮影用照明装置。
【請求項９】
請求項１乃至５のいずれかに記載の半導体発光装置を３つ使用してそれぞれ隣接して配置した撮影用照明装置であって、
前記３つの半導体発光装置のうち中央に配置された半導体発光装置の放射光の角度は、他の２つの半導体発光装置の放射光の角度より小さく設定されていることを特徴とする撮影用照明装置。
【請求項１０】
請求項１乃至５のいずれかに記載の半導体発光装置を３つ使用してそれぞれ隣接して配置した撮影用照明装置であって、
前記３つの半導体発光装置のうち中央に配置された半導体発光装置の放射光の角度は、他の２つの半導体発光装置の放射光の角度より大きく設定されていることを特徴とする撮影用照明装置。
【請求項１１】
請求項３に記載の半導体発光装置を使用した撮影用照明装置であって、
１回の撮影の中で前記各発光ダイオード素子をそれぞれ時間をずらせて発光させることを特徴とする撮影用照明装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、銀塩フィルムを使用するカメラ、電子的に記録を行うデジタルカメラ等において、撮影のために使用する半導体発光装置及びそれを使用した撮影用照明装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の撮影用照明装置としては、放電管にキセノン（Ｘｅ）ガスを封入して発光させるストロボが一般的に使用されている。このタイプのストロボでは、昇圧回路や調光回路等複雑な回路を必要としており、小型化と低コストが困難であることが指摘され、また、大容量のコンデンサを使用しているので充電時間がかかるためにシャッターチャンスを逃すといった問題点も抱えている。また、撮影レンズの画角に対応する照射範囲の設定は、撮影用照明装置の前方にレンズなどの光学部品を入れたり、放電管と反射板の距離を変えたり、更には後方の反射板の形状を変えたりする等の対応が必要である。
【０００３】
上記の問題点を解決するための手段として、近年の発光ダイオード（以下、ＬＥＤという。）の輝度向上に伴って、図５に示すようなＬＥＤランプ（砲弾型）と呼ばれるＬＥＤを光源とした半導体発光装置が、撮影用照明装置に使用されている。
【０００４】
図５に示す半導体発光装置（ＬＥＤランプ）では、ＬＥＤ素子１０１が導電ペースト１０２を介してフレーム１０３の皿の形状に窪んでいる部分１０５に搭載されており、Ａｕ線１０６でもう片方のフレーム１０４と接続されている。そしてＬＥＤパッケージは、カップ形状の曲面を有する光透過性の樹脂１０７で覆われている。ＬＥＤ素子１０１から後方又は側方に発せられた光は、皿の形状に窪んでいる部分１０５で前方に反射され、外に出る時にレンズ面を有する樹脂１０７で屈折して集光するようになっている。
【０００５】
図５に示す形態の半導体発光装置を用いた撮影用照明装置としては、図６に示すような構成のカメラの撮影用照明装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
図６において、カメラ１０８の撮影用照明装置１０９は、複数の半導体発光装置１１０で構成されている。被写体距離やフィルム感度に合せた照明の明るさの調整は、複数の半導体発光装置１１０の発光する個数や発光光量を変えることで行っている。また、複数の半導体発光装置１１０をそれぞれ撮影レンズ１１１の光軸に対し若干ずらせて配列したり、いくつかの半導体発光装置１１０を分離して配置したりして被写体距離に合せて発光させる方法も取られている。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００２−２０７２３６号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特許文献１に示すような半導体発光装置を使用した撮影用照明装置では、１つの焦点位置に複数の発光ダイオード素子を並べることはできないので、かえって集光特性が悪いという問題が生じていた。その結果、発光の周辺部ほど色のバランスが悪くなる、いわゆる色ずれを起こしやすい状態が発生していた。
また、上記従来の撮影用照明装置では照射範囲内での照射強度の均一性が改善されるが、広角や望遠での撮影等の画角の広狭に対応して照射範囲自体を変えることに限界があった。
【０００９】
そこで本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、色ずれの発生を防止し、撮影レンズの画角の広狭に合せて適切な照射が確保できる半導体発光装置及びそれを用いた撮影用照明装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
＜発明の概要＞
上記目的を達成するために、本発明の半導体発光装置は、強い光量が得られるように複数のＬＥＤ素子が搭載され、複数のＬＥＤ素子の周囲に設置された反射板によって複数のＬＥＤ素子からの発光を多重反射させることによって色（光の波長）の混合を深めて色ずれの発生を防止している。本半導体発光装置を用いた撮影用照明装置は、半導体発光装置の反射板の高さを調整することによって放射光の角度を制御し、照射範囲を変化させることができるので撮影レンズ画角の広狭に合せて適切な照射を確保するようにしている。
【００１１】
＜解決手段＞
具体的には、本発明の半導体発光装置は、複数のＬＥＤ素子が搭載され、複数のＬＥＤ素子の周囲に複数のＬＥＤ素子からの発光を反射する反射板が設置され、反射板の高さを変化させて反射板から放射される放射光の角度を制御することを特徴とする。
【００１２】
この特定事項により、複数のＬＥＤ素子によって強い光量が確保され、かつ、各ＬＥＤ素子からの複数の光を多重反射させ光の波長の混合を深めて色ずれを防止している。放射光の角度は、反射板の高さを変化させることによって照射範囲に応じて変化させることができる。また、複数のＬＥＤ素子は、必要に応じて任意の種類のＬＥＤ素子を使用することができる。
【００１３】
本発明の半導体発光装置においては、白色ＬＥＤ素子を使用することによって更に小型化及び省エネルギ化が可能となる。
【００１４】
また、本発明の半導体発光装置は、複数のＬＥＤ素子は、赤色、緑色及び青色を発光するＬＥＤ素子を含むことが好ましい。これによって、色調や輝度に変化が発生した場合においても、３原色を個別に調整することによって、その変化を容易に調整及び修正することができる。
【００１５】
また、本発明の半導体発光装置は、反射板の内壁は、光の指向性を高めるために放物面状又は球面の曲面を持つことが好ましい。
【００１６】
また、本発明の半導体発光装置においては、反射板は高さ方向に継ぎ足し可能な２以上の反射板から構成することが好ましい。これによって、反射板を取り外し又は取り付けすることによって反射板の高さをより大きく変えることができ、反射板から放射される放射光の角度を制御する幅を広げることができる。
【００１７】
本発明の半導体発光装置を使用することによって、色ずれが防止され、かつ、撮影レンズの画角の広狭に合せて適切な照射を確保した撮影用照明装置を提供することができる。ここで、撮影用照明装置に使用する半導体発光装置は、１つであってもよく複数であってもよい。
【００１８】
本発明の半導体発光装置を複数使用した撮影用照明装置にあっては、複数の半導体発光装置のうち少なくとも１つが他と異なる放射光の角度に設定されていることが好ましい。これによって、手動又は自動操作で撮影レンズの画角に応じて発光させる半導体発光装置を選択することが可能となり、照射範囲の選択の幅を広げることができる。このとき、発光させる半導体発光装置は１つに限定されるものではなく、例えば複数の発光によって光量を強くすることもできる。光量を強くすることは、特に、撮影距離が遠い場合には効果的である。
【００１９】
本発明の半導体発光装置を複数使用した撮影用照明装置にあっては、複数の半導体発光装置のうち少なくとも１つが他と異なる発光軸を持つように配置されていることが好ましい。これによっても、手動又は自動操作で撮影レンズの画角に応じて発光させる半導体発光装置を選択することによって、照射範囲の選択の幅を広げることができる。例えば、異なる発光軸を持つ半導体発光装置を同時に発光させることによって照射範囲を広くすることができる。
【００２０】
更に、放射光の角度が異なる複数の半導体発光装置をそれぞれ光軸が異なるように配置することによって照射範囲及び／又は光量を調整してもよい。
【００２１】
本発明の半導体発光装置を３個使用してそれぞれ隣接して配置し、中央に配置された半導体発光装置の放射光の角度が、他の２つの半導体発光装置の放射光の角度より小さく設定した撮影用照明装置とすることによって、非常に狭い照射範囲から非常に広い照射範囲を的確に照射することが可能となる。
【００２２】
本発明の半導体発光装置を３個使用してそれぞれ隣接して配置し、中央に配置された半導体発光装置の放射光の角度が、他の２つの半導体発光装置の放射光の角度より大きく設定した撮影用照明装置とすることによって、非常に広い照射範囲を的確に照射することが可能となる。
【００２３】
赤色、緑色及び青色を発光するＬＥＤ素子を含む半導体発光装置を使用して撮影用照明装置として、１回の撮影の中で各発光ダイオード素子をそれぞれ時間をずらせて発光させることによって、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ―Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）に対する色調整が可能となり、また同時に発光量の調整を行うことができる。特に、この半導体発光装置を使用した撮影用照明装置をデジタルカメラに適用する場合により効果的である。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２５】
図１は、本発明の実施の形態に係る半導体発光装置の概略構成を示している。図１において、（ａ）及び（ｄ）はその外観を示す平面図を、（ｂ）及び（ｅ）は内部構造を示す正面から見た場合の断面図を、（ｃ）及び（ｆ）は半導体発光装置からの放射光の放射特性を示している。図１（ｃ）及び（ｆ）においては、横軸は放射光の角度θを縦軸は放射光の強度（いずれも任意のスケール）である。ここで、図１（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は照射範囲を広くした場合を示しており、図１（ｄ）、（ｅ）及び（ｆ）は照射範囲を狭くした場合を示している。
【００２６】
図１に示す半導体発光装置では、基板１の上にリードフレーム２を介してＬＥＤ素子３として赤色ＬＥＤ素子３ａ、緑色ＬＥＤ素子３ｂ、青色ＬＥＤ素子３ｃが１つずつ同一平面上の３角形の頂点に位置するように配置されている。ＬＥＤ素子３が配置された周囲には内壁に放物曲面を持つ反射板４が取り付けられている。なお、各ＬＥＤ素子３ａ、３ｂ、３ｃの位置関係はこれに限定されるものではなく、どのような位置関係でもよい。
【００２７】
図１（ｂ）は反射板４が低い場合を、図１（ｅ）は反射板４が高い場合の半導体発光装置状態を示している。すなわち、反射板４を低くすることによって図１（ｃ）に示す曲線５ａように放射光の角度θが広くなって照射範囲を広く設定することができる。一方、反射板４を高くすることによって図１（ｆ）に示す曲線５ｂように放射光の角度θが狭くなって照射範囲を狭く設定することができる。
このように、図１に示す半導体発光装置においては、反射板４の高さを自由に変えることによって画角に応じて任意の照射範囲を設定することができるようになっている。
【００２８】
図２は、図１の半導体発光装置において、反射板４ａの上に更に反射板４ｂを取り付けた半導体発光装置の正面からの詳細内部構造の断面図を示している。反射板４ｂを取り付けることによって、また、取り外すことによって内壁の高さを変化させて広い放射光の角度から狭い放射光の角度に制御することができる。また、ＬＥＤ素子３を含むパッケージ部分６は透過性の高い樹脂７で被っている。
これによってパッケージ部分６の品質安定化が図られ、またＬＥＤ素子３界面での樹脂との屈折率差を小さくしてＬＥＤ素子３から外部への光の取り出し効率を向上させている。樹脂７としては、市販のエポキシ樹脂等を使用することができる。ＬＥＤ素子３は、Ａｕ線１０５を使用して電源等（図示しない）との接続のためのリード端子９と接続されている。
【００２９】
また、ＬＥＤ素子は、応答特性が数マイクロ秒から数十マイクロ秒であるので短時間で何度も発光させることができ、赤色ＬＥＤ素子３ａ、緑色ＬＥＤ素子３ｂ、青色ＬＥＤ素子３ｃをそれぞれ単独で発光させることによって、ＣＣＤに対する色調整やその結果に基づいての発光量の調整を行うことができる。特にデジタルカメラでの使用において、ＣＣＤの信号処理とメモリへの転送時間が許される限り、高速連射に対応した撮影用照明装置に応用することができる。
【００３０】
なお、反射板を取り付けた状態での大きさは、数ミリメートルから１０ミリメートル程度と半導体発光装置を十分に小型化することができる。
【００３１】
図３に本実施の形態の半導体発光装置を使用した撮影用照明装置を装備したカメラの一例を示している。
【００３２】
図３に示す撮影用照明装置１１には、カメラ１０に３つの半導体発光装置１２（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ）が隣接して配置されている。この撮影用照明装置１１では、それぞれの半導体発光装置１２ａ、１２ｂ、１２ｃの照射範囲や光量の組合せを変えることによって、撮影レンズ１３の画角の広狭や撮影距離に応じて照射範囲や明るさ等の照射条件の調整を容易に行うことができる。
【００３３】
例えば、３つの半導体発光装置１２のうち両側の半導体発光装置１２ａ、１２ｂを広い放射光の角度に設定して照射範囲を広く、中央の半導体発光装置１２ｃを狭い放射光の角度に設定して照射範囲を狭くしたような組合せの撮影用照明装置１１では、次のような調整ができる。撮影レンズ１３の画角の狭い撮影の場合には放射光の角度の狭い半導体発光装置１２ｃを発光させ、画角の広い撮影の場合には放射光の角度の広い半導体発光装置１２ａ、１２ｂを発光させる。また、画角があまり広くないが距離が遠いためにより強い光量を必要とする場合には、３個の半導体発光装置１２ａ、１２ｂ、１２ｃを発光させて光量を増加させることも可能である。また、半導体発光装置における放射光の角度の設定は、撮影をする前に手動で行い、そして発光させる半導体発光装置の選択は、カメラで設定した条件に合せて自動で行うこともできる。
【００３４】
なお、図３では３つの撮影用照明装置１１はカメラ１０の向かって右上に配置されているが、配置される場所はここに限定されない。
【００３５】
図４は、撮影用照明装置１１（図３参照）において、半導体発光装置１２の角度を違えて設置し、放射光の角度の広い２個の半導体発光装置１２ａ、１２ｂと放射光の角度の狭い１個の半導体発光装置１２ｃを使用した場合の概略構成（ａ）と半導体発光装置１２の放射特性（ｂ）を示している。この撮影用照明装置１１では、上方より見て略台形形状に形成された基台１４の中央平面部１４ｃに放射光の角度の狭い半導体発光装置１２ｃが配置されており、左右の傾斜面部１４ａ、１４ｂに放射光の角度の広い半導体発光装置１２ａ、１２ｂがそれぞれ配置されている。そして、中央部の半導体発光装置１２ｃの光軸１５ｃは、カメラ１０のレンズ１３の光軸１３ａ（図３と併せて参照）と略平行に配置され、カメラ本体の外側に配置された半導体発光装置１２ａの光軸１５ａは、レンズ１３の光軸１３ａに対して少し外側に向くように配置され、カメラ本体の内側に配置された半導体発光装置１２ｂの光軸１５ｂは、レンズ１３の光軸１３ａに対して少し内側に向くように配置されている。
【００３６】
各半導体発光装置１２ａ、１２ｂ、１２ｃの放射特性は、それぞれ曲線１６ａ、１６ｂ、１６ｃで示されている。なお、半導体発光装置１２ａ及び半導体発光装置１２ｂは、放射特性はそれぞれ同程度であり、半導体発光装置１２ｃより広い放射光の角度に設定されている。
【００３７】
図４の撮影用照明装置１１では、２つの半導体発光装置１２ａ、１２ｂが発光すると、２つの曲線１６ａ、１６ｂ、が重なった放射特性を示す曲線１７となる。従って、画角が広い撮影の場合は、２つの半導体発光装置１２ａ、１２ｂを発光させることによって対応する。また、画角の狭い撮影の場合には、中央に配置された半導体発光装置１２ｃを発光させて対応する。
【００３８】
また、図４において非常に狭い照射範囲から非常に広い照射範囲までを照射できるようにも設定することができる。それは、半導体発光装置１２ｃの放射光の角度を狭く保持したまま、両側の半導体発光装置１２ａ、１２ｂの放射光の角度を更に広いものにするか、光軸１５ａ、１５ｃをレンズ光軸１３ａからの角度を大きくしてより外向きに配置することによって可能となる。この場合、照射範囲を広く取るあまりに両側の半導体発光装置１２ａ、１２ｂの光軸が離れすぎて、半導体発光装置１２ａ、１２ｂだけでは照射範囲の中央部の光量が不足しても、中央の半導体発光装置１２ｃを適切な光量で発光させてその不足分を補うことによって、非常に広い照射範囲であっても均一な照射が可能となる。
【００３９】
また、上記とは違って中央に放射光の角度の広い半導体発光装置１２ｃを配置し、両側に放射光の角度の狭い半導体発光装置１２ａ、１２ｂを配置することも可能である。この場合、中央の半導体発光装置１２ｃを発光することで広い照射範囲に照射できる。そして、３個の半導体発光装置１２ａ、１２ｂ、１２ｃの全てを発光させることによって更に広い範囲に照射することができる。このとき均一な明るさをもって照射するには、それぞれの半導体発光装置１２ａ、１２ｂ、１２ｃの光量を調整することによって行うことができる。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の半導体発光装置は、複数のＬＥＤ素子によって強い光量が確保され、かつ、各ＬＥＤ素子からの複数の光を多重反射させ光の波長の混合を深めて色ずれを防止している。また、放射光の角度は、反射板の高さを変化させることによって照射範囲に応じて変化させることができる。
【００４１】
本半導体発光装置を用いた撮影用照明装置は、色ずれの発生が防止され、撮影レンズの画角の広狭に合せて適切な照射を確保することができる。また、放射光の角度や発光軸の配置が異なる複数の半導体発光装置を使用することによって、照射範囲の選択や光量の調整の幅を広げることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明の実施の形態に係る半導体発光装置であり照射範囲を広くした場合の概略構成を示す平面図、（ｂ）は照射範囲を広くした場合の概略断面を示す正面図、（ｃ）は照射範囲を広くした場合の放射特性を示す曲線図であり、（ｄ）は本発明の実施の形態に係る半導体発光装置であり照射範囲を狭くした場合の概略構成を示す平面図、（ｅ）は照射範囲を狭くした場合の概略断面を示す正面図、（ｆ）は照射範囲を狭くした場合の放射特性を示す曲線図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る半導体発光装置の概略断面を示す正面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る半導体発光装置を使用した撮影用照明装置を装備したカメラの概観構成を模式的に示す斜視図である。
【図４】（ａ）は図３のカメラの撮影用照明装置における各半導体発光装置の配置を示す図、（ｂ）は放射特性を示す曲線図である。
【図５】従来の半導体発光装置の概略断面を示す正面図である。
【図６】従来の撮影用照明装置を装備したカメラの概観構成を模式的に示す斜視図である。
【符号の説明】
１  基板
２  リードフレーム
３  ＬＥＤ素子
４、４ａ、４ｂ  反射板
５ａ、５ｂ  放射特性を示す曲線
６  パッケージ部
７  樹脂
８  Ａｕ線
９  リード端子
１０  カメラ
１１  撮影用照明装置
１２、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ  半導体発光装置
１３  撮影レンズ
１３ａ  撮影レンズの光軸方向
１４  基台
１４ａ、１４ｂ、１４ｃ  基台面
１５ａ  半導体発光装置ａの光軸方向
１５ｂ  半導体発光装置ｂの光軸方向
１５ｃ  半導体発光装置ｃの光軸方向（レンズの光軸方向）
１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１７  放射特性を示す曲線
１０１  ＬＥＤ素子
１０２  導電ペースト
１０３、１０４  フレーム
１０５  窪み部分
１０６  Ａｕ線
１０７  光透過性の樹脂
１０８  カメラ
１０９  撮影用照明装置
１１０  半導体発光装置
１１１  撮影レンズ
【図１】
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【図２】
2004349628.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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