半導体発光素子およびストロボ装置
【課題】撮像エリア内において所望の配光を形成することができるストロボ装置および該ストロボ装置に用いられる半導体発光素子を提供する。
【解決手段】
半導体発光素子は、第１の導電型を有する第１半導体層と、第１の導電型とは異なる第２の導電型を有する第２半導体層と、第１半導体層と第２半導体層との間に設けられた活性層と、第１および第２半導体層の各々の表面に設けられた第１電極および第２電極と、を含む。第１電極は、互いに分離した複数の電極片を有する。複数の電極片の各々は、給電用パッド部と給電用パッド部に接続され且つ給電用パッド部から遠ざかる方向に伸長する伸長部とからなり、且つ隣接する他の電極片と伸長部の終端部同士が間隙を隔てて対向している。
【解決手段】
半導体発光素子は、第１の導電型を有する第１半導体層と、第１の導電型とは異なる第２の導電型を有する第２半導体層と、第１半導体層と第２半導体層との間に設けられた活性層と、第１および第２半導体層の各々の表面に設けられた第１電極および第２電極と、を含む。第１電極は、互いに分離した複数の電極片を有する。複数の電極片の各々は、給電用パッド部と給電用パッド部に接続され且つ給電用パッド部から遠ざかる方向に伸長する伸長部とからなり、且つ隣接する他の電極片と伸長部の終端部同士が間隙を隔てて対向している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体発光素子および半導体発光素子を有するストロボ装置に関する。
【従来技術】
【０００２】
発光ダイオードを光源とするストロボ装置を備えた撮像装置が知られている。また、ストロボ装置において撮像エリア（画角）内の被写体に適切に照明光を照射するべく可変配光機構を有するものも公知である。
【０００３】
例えば、特許文献１には、複数の発光ダイオードで光源を構成し、点灯させる発光ダイオードの数量を撮像レンズの焦点距離情報に応じて変化させることにより必要な照明光の照射角を得ることが記載されている。
【０００４】
また、特許文献２には、単一の発光素子の発光領域をカソード電極の分割によって分割し、撮像装置の画角に応じていずれかの発光領域を発光させるようにした照明装置が記載されている。
【０００５】
また、特許文献３には、カメラと共に使用される照明装置において、発光素子は２つ以上の発光ゾーンを含み、発光ゾーンは個別且つ選択的に制御されて、強度が制御された光を発光することが記載されている。
【０００６】
また、特許文献４には発光素子の表面に複数の分散電極を形成し、分散電極の各々に駆動回路を接続して構成した照明装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−３３８２８０号公報
【特許文献２】特開２００８−１０２１９９号公報
【特許文献３】特表２００８−５２９０９５号公報
【特許文献４】特開２００８−２８２６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に記載の照明装置の如く、光源を複数の発光素子で構成する場合、各発光点が互いに完全に分離されている故、配光制御は容易となる。しかしながら、各発光素子の実装位置にずれが生じ易く、配光形成に支障をきたす場合ある。また、発光素子を搭載する実装基板の面積が大きくなる故、装置の小型化が困難であり、部品点数も多くなるといった問題がある。上記の特許文献２乃至４に示されるように、発光素子の発光領域を分割して各発光領域を個別に制御し得るように構成することは上記の問題を解消する上で有効である。
【０００９】
ストロボ装置において可変配光を実現する上で重要となることは、撮像エリア（画角）内において所望の発光強度分布を形成できることである。例えば、被写体が撮像エリア内の中心よりも左側に位置している場合には、撮像エリア内の左側がより明るくなるように配光を形成する必要がある。発光素子上において分割された発光領域を単に個別制御するだけでは、このような配光を形成することは容易ではない。このような配光制御を行うためには、複数の発光領域が複数光源とみなせるように構成されていることが好ましい。すなわち、複数の発光領域から同時に放射された光が複数の発光点として認識されるように発光素子が構成されていることが好ましい。
【００１０】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、撮像エリア内において所望の配光を形成することができるストロボ装置および該ストロボ装置に用いられる半導体発光素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る半導体発光素子は、第１の導電型を有する第１半導体層と、前記第１の導電型とは異なる第２の導電型を有する第２半導体層と、前記第１半導体層と前記第２半導体層との間に設けられた活性層と、前記第１および第２半導体層の各々の表面に設けられた第１電極および第２電極と、を含む半導体発光素子であって、前記第１電極は、互いに分離した複数の電極片を有し、前記複数の電極片の各々は、給電用パッド部と前記給電用パッド部に接続され且つ前記給電用パッド部から遠ざかる方向に伸長する伸長部とからなり、且つ隣接する他の電極片と前記伸長部の終端部同士が間隙を隔てて対向していることを特徴としている。
【００１２】
また、本発明に係るストロボ装置は、上記の半導体発光素子を有するストロボ装置であって、前記複数の電極片の各々を介して前記半導体発光素子に駆動電流を供給する制御部を含むことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る半導体発光素子および該半導体発光素子を有するストロボ装置によれば、第１および第２の電極片を構成する伸長部は、電流投入点である給電パッドから離間する方向に伸長しており、その伸長方向に沿って増大する抵抗成分を有する。それ故、各伸長部の終端部における電流密度が相対的に小さくなる。各伸長部の終端部同士が間隙を隔てて対向しているため、半導体膜内にはこの間隙部において電流密度が相対的に低い部分すなわち、発光強度が相対的に低い部分が形成される。半導体発光素子上に形成される複数の発光部は、この発光強度が相対的に低い部分を挟むように配置される。これにより、複数の発光部から同時に放射された光は、複数の発光点として認識され得る。すなわち、複数の発光部は独立した複数の光源とみなせるので、所望の配光を容易に形成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施例に係るストロボ装置１の構成を示す機能ブロック図
【図２】図２（ａ）は、本発明の実施例に係る光源部の詳細な構成を示す平面図、図２（ｂ）は図２（ａ）における２ｂ−２ｂ線に沿った断面図、図２（ｃ）は本発明の実施例に係るＬＥＤチップ内を流れる駆動電流の様子を示す断面図である。
【図３】図３（ａ）は配光パターンの各々に対応する各発光部の駆動電流制御の態様を示す図である。図３（ｂ）〜図３（ｄ）は、それぞれ、配光パターンの各々に対応するＬＥＤチップ上の発光強度分布を示す図である。
【図４】図４（ａ）〜図４（ｃ）は、それぞれ、配光パターンの各々に対応する照明光の照射範囲を示す図である。
【図５】本発明の実施例２に係る光源部の構成を示す平面図である。
【図６】図６（ａ）は配光パターンの各々に対応する各発光部の駆動電流制御の態様を示す図である。図６（ｂ）〜図６（ｅ）は、それぞれ、配光パターンの各々に対応するＬＥＤチップ上の発光強度分布を示す図である。
【図７】第４の配光パターンに対応する照明光の照射範囲を示す図である。
【図８】本発明の実施例３に係る光源部の構成を示す平面図である。
【図９】図９（ａ）は、撮像エリアの範囲に応じた発光部毎の電流制御の態様を示す図、図９（ｂ）および図９（ｃ）は、図９（ａ）に示す電流制御に対応する照明光の照射範囲を示す図である。
【図１０】フラッシュ発光モードおよび連続発光モードにおける発光部毎の電流制御の態様を示す図である。
【図１１】本発明の実施例４に係る光源部２の構成を示す平面図、図１１（ｂ）は図１１（ａ）における１１ｂ−１１ｂ線に沿った断面図である。
【図１２】図１２（ａ）は、プリ発光モードおよびフラッシュ発光モードにおける発光部毎の電流制御の態様を示す図、図１２（ｂ）および図１２（ｃ）は、それぞれ、プリ発光時およびフラッシュ発光時における照明光の照射範囲を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施例に係るストロボ装置について図面を参照しつつ説明する。尚、各図において、実質的に同一又は等価な構成要素、部分には同一の参照符を付している。
【実施例１】
【００１６】
図１は、本発明の実施例に係るストロボ装置１の構成を示す機能ブロック図である。ストロボ装置１は、例えばデジタルカメラ等の撮像装置に付随して設けられており、撮影時等において撮像エリアに向けて照明光を照射するための装置である。
【００１７】
電源１０は、光源部２０において照明光を生成するための直流電源である。電源１０は、ストロボ装置１が付随する撮像装置の電源を兼ねていてもよい。昇圧回路１１は、電源１０において生成された直流電圧を光源部２０において照明光を生成するために必要とされる電圧にまで昇圧する。すなわち、昇圧回路１１は、光源部２０を構成する発光ダイオードの順方向電圧ＶＦよりも大きい電圧を生成する。昇圧回路１１は、例えばチャージポンプ方式やチョッパ方式のＤＣ−ＤＣコンバータにより構成される。昇圧回路１１において昇圧された直流電圧は、光源部２０を構成するＬＥＤ（Light Emitting Diode）チップ２２０のアノード電極に供給される。
【００１８】
光源部２０は、電源１０から供給される電力を駆動電力として照明光を生成し、これを撮像エリアに向けて照射する。光源部２０は、単一のＬＥＤチップ２２０を含んでいる。ＬＥＤチップ２２０は、互いに分離され且つ独立に制御可能な複数の発光部を有する。尚、本実施例においては、ＬＥＤチップ２２０が２つの発光部を有する場合が例示されている。互いに分離された発光部は、それぞれ、駆動回路３０に接続されている。尚、光源部２０のより詳細な構成については後述する。
【００１９】
駆動回路３０は、制御部４０からの制御信号に基づいて、ＬＥＤチップ２２０に形成された複数の発光部の駆動電流を独立に制御する。駆動回路３０は、例えば、ＬＥＤチップ２２０のカソード電極の各々に接続された可変定電流回路を有している。複数の発光部の各々は、独立に制御された駆動電流の大きさに応じた発光強度で発光する。すなわち、複数の発光部は、互いに異なった発光強度で発光することができる。
【００２０】
制御部４０は、例えば撮像装置全体の動作制御を行う上位装置からの制御信号やユーザからの操作入力に基づいて、ＬＥＤチップ２２０の発光制御を行う。すなわち、制御部４０は、外部からの指令に基づいて、ＬＥＤチップ２２０の各発光部の点灯／非点灯や発光強度等を設定して、昇圧回路１１および駆動回路３０に制御信号を供給する。昇圧回路１１は、制御部４０から供給される制御信号に応じて昇圧動作及び設定電圧値での昇圧停止を行う。駆動回路３０は、制御部４０から供給される制御信号（電流指令値）に基づいて、ＬＥＤチップ２２０の各発光部に投入する電流量を制御する。
【００２１】
保護回路５０は、ＬＥＤチップ２２０の保護を行う目的で設置される。例えばツェナーダイオード、バリスタ、コンデンサ等のＬＥＤチップ２２０に印加されるサージ電圧を吸収するための素子、熱伝導チップ（特開２０１０−２６７８３４）等のＬＥＤチップ２２０からの熱を放熱する素子、サーミスタ等のＬＥＤチップ２２０のジャンクション温度を検知する検温素子を含んでいてもよい。
【００２２】
キャパシタ６０は、光源部２０においてフラッシュ光（閃光）を生成する場合において必要に応じて設けられる電荷蓄積手段である。フラッシュ光は、より大きな駆動電流を必要とする故、電源１０から直接的に駆動電流を供給した場合、電源１０を共有する他の装置（例えば撮像装置）の動作が不安定となる場合がある。そこで、フラッシュ光を生成する場合には、一旦キャパシタ６０に電荷を蓄積しておき、キャパシタ６０からＬＥＤチップ内の各発光部に駆動電流を供給する。切り替えスイッチ７０は、制御部４０からの制御信号に応じてキャパシタ６０の接続先を昇圧回路１１およびアノードラインのいずれかに切り替えることにより、キャパシタ６０の充放電を行う。尚、昇圧回路の昇圧停止機能を駆動回路中に含むことも可能であり、この場合切り換えスイッチ７０は無くともよい。
【００２３】
図２（ａ）は、光源部２０のより詳細な構成を示す平面図、図２（ｂ）は図２（ａ）における２ｂ−２ｂ線に沿った断面図、図２（ｃ）はＬＥＤチップ２２０内を流れる駆動電流の様子を示す断面図である。
【００２４】
基板２１０は、例えば、セラミックやガラスエポキシ樹脂等の絶縁体からなる板材により構成されている。基板２１０は、ＬＥＤチップ２２０を搭載するチップ搭載面に導電体からなるダイパッド２１１と、ＬＥＤチップ２２０に形成された第１の発光部３０１および第２の発光部３０２に対応する２つのボンディングパッド２１２を有している。ダイパッド２１１は昇圧回路１１に接続され、ボンディングパッド２１２は駆動回路３０に接続されている。ダイパッド２１１上には、単一のＬＥＤチップ２２０が搭載されている。ＬＥＤチップ２２０の実装面側に設けられたアノード電極２２２が導電性のダイアタッチ材（図示せず）を介してダイパッド２１１に接合されている。ＬＥＤチップ２２０の光取り出し面側に設けられたカソード電極２２３がボンディングワイヤ２３０を介してボンディングパッド２１２に接続されている。尚、電気的接続関係が同一である限り、ボンディングワイヤ２３０を介しての接続に代えてリフローによるハンダ接続を用いるなど、適当な方法であってよい。
【００２５】
ＬＥＤチップ２２０は、例えばＧａＮ系半導体からなるｎ型半導体層、活性層、ｐ型半導体層を積層して構成される半導体膜２２１と、半導体膜２２１の実装面側に配置されたｐ型半導体層のほぼ全面を覆うように設けられたアノード電極（ｐ電極）２２２と、半導体膜２２１の光取り出し面側に配置されたｎ型半導体層の表面に設けられたカソード電極（ｎ電極）２２３と、を有する。尚、アノード電極およびカソード電極がそれぞれ半導体膜の表面および裏面に配置される所謂縦型の構成が例示されているが、アノード電極およびカソード電極は、半導体膜の同じ側の面に配置される所謂横型の構成を有していてもよい。
【００２６】
カソード電極２２３は、ｎ型半導体層の表面上において互いに分離された第１の電極片２２３ａおよび第２の電極片２２３ｂにより構成されている。これにより、ＬＥＤチップ２２０内に互いに分離された第１の発光部３０１および第２の発光部３０２が形成される。第１および第２の電極片２２３ａ、２２３ｂは、それぞれ、パッド部２２４ａ、２２４ｂおよび伸長部２２５ａ、２２５ｂを含んでいる。
【００２７】
パッド部２２４ａ、２２４ｂは、それぞれ、ＬＥＤチップ２２０の周縁部に配置されている。パッド部２２４ａ、２２４ｂは、それぞれ、ボンディングワイヤ２３０を介して基板２１０上のボンディングパッド２１２に接続されている。伸長部２２５ａ、２２５ｂは、それぞれ、パッド部２２４ａ、２２４ｂに接続され、ＬＥＤチップ２２０の周縁部から中央部に向けて（すなわち、パッド部２２４ａ、２２４ｂから遠ざかる方向に向けて）伸長している。伸長部２２５ａ、２２５ｂは、図２（ａ）に示すような櫛歯状パターンを有していてもよい。伸長部２２５ａ、２２５ｂは、チップ表面の中心線よりも手前で終端しており、これらは互いに結合または交差していない。すなわち、第１の電極片の伸長部２２５ａの終端部と第２の電極片の伸長部２２５ｂの終端部は、チップ中央部において間隙を介して対向している。伸長部２２５ａ、２２５ｂは、それぞれの終端部から拡散する電流が合流しない程度の距離をおいて離間していることが好ましい。第１および第２の電極片２２３ａ、２２３ｂは、伸長部２２５ａ、２２５ｂの伸長方向に沿って並置されている。第１および第２の電極片２２３ａ、２２３ｂにより構成されるカソード電極２２３は、ＬＥＤチップ２２０の光取り出し面（ｎ型半導体層の表面）の中心点を中心とする点対称パターンを形成している。
【００２８】
第１および第２の電極片２２３ａ、２２３ｂは、それぞれのパッド部２２４ａ、２２４ｂに接続されたボンディングワイヤ２３０を介して駆動回路３０に接続されており、第１および第２の発光部３０１、３０２には、独立に制御された駆動電流が供給される。
【００２９】
各発光部に駆動電流を投入すると、図２（ｃ）に示すように、電流投入点となるパッド部２２４ａ、２２４ｂの直下における電流密度が相対的に高くなる。伸長部２２５ａ、２２５ｂは、その伸長方向に沿って増大する抵抗成分を有していることから、伸長部２２５ａ、２２５ｂの終端直下の電流密度は相対的に低くなる。伸長部２２５ａ、２２５ｂの終端部は、チップ表面の中央部に集約されていることから、チップ中央部において低電流密度領域が形成される。すなわち、ＬＥＤチップの光取り出し面内における発光強度は、パッド部２２４ａ、２２４ｂが設けられているチップ周縁部において相対的に高くなり、チップ中央部に向かうにつれて徐々に低くなる（図３（ｂ）参照）。このように、本実施例に係るカソード電極２２３の構成によれば、第１の発光部３０１と第２の発光部３０２との間には、発光強度が相対的に低い部分が形成される故、これら２つの発光部から同時に放射された光は、２つの発光点として認識され得る。尚、伸長部２２５ａ、２２５ｂが櫛歯状パターンを有することにより、伸長部２２５ａ、２２５ｂの伸長方向と交差する方向（すなわち、櫛歯が並ぶ方向）における電流密度分布が均一となり、当該方向における発光強度分布は均一となる。
【００３０】
基板２１０上には、ＬＥＤチップ２２０を埋設するように蛍光体含有樹脂２４０が設けられている。蛍光体含有樹脂２４０は、シリコーン樹脂等の光透過性樹脂にＹＡＧ：Ｃｅ蛍光体を分散した樹脂材料により構成される。ＹＡＧ：Ｃｅ蛍光体は、ＬＥＤチップ２２０から放射されるピーク波長が例えば約４６０ｎｍの青色光を吸収してこれを例えば波長５６０ｎｍ前後に発光ピークを持つ黄色光に変換する。光源部２０からは、蛍光体により波長変換された黄色光と、波長変換されずに蛍光体含有樹脂２４０を透過した青色光が混ざることにより白色光が得られるようになっている。尚、白色光を得たい場合、蛍光体はＹＡＧ：Ｃｅ蛍光体以外にも、ＬＥＤチップ２２０の発する青色光を吸収して黄色蛍光を発するものや、赤色及び緑色を発する蛍光体の適当な比率の混合物など、公知のものを利用できる。また、白色以外の光を得たい場合は、ＬＥＤチップ２２０を埋設する樹脂にＬＥＤチップ２２０からの光と補色関係に無い蛍光を放つ蛍光体を含有するか、蛍光体を含有しない透明樹脂とするか、あるいは樹脂自体をなくしても良い。
【００３１】
蛍光体含有樹脂２４０を用いる場合、その厚みは、後述する撮像エリア内における配光形成に支障がないよう薄いほうがより望ましい。好ましくは３００μｍ以下である。
【００３２】
蛍光体含有樹脂２４０の上方（投光方向前方）には、レンズ２５０が設けられている。レンズ２５０は、アクリル、カーボネート、シリコーン、エポキシ、ウレタン、液晶ポリマ等の空気のよりも屈折率の高い光透過性樹脂により構成されている。レンズ２５０は、照明光の照射範囲が撮像エリア全体をカバーするようにＬＥＤチップ２２０からの光を光照射面上に投影する。レンズ２５０は、ＬＥＤチップ２２０に形成される複数の発光部に対して単一の焦点を有し、ＬＥＤチップ２２０の光取り出し面上に現われる発光強度分布を光照射面上に再現する。尚、配光を制御するレンズ面はＬＥＤチップ側または光放射面側のいずれに設けられていてもよい。
【００３３】
以下に、上記した構成を有するストロボ装置１の動作について説明する。本発明の実施例に係るストロボ装置１によれば、例えば、以下に例示するような代表的な３つの配光パターンを実現することができる。図３（ａ）は上記３つの配光パターンの各々に対応する発光部毎の駆動電流制御の態様を示す図であり、第１および第２の発光部３０１、３０２の各々に投入される電流量の相対的な関係が示されている。図３（ａ）において、丸印は投入電流量が比較的大であることを示し、三角印は投入電流量が比較的小であることを示す。図３（ｂ）〜図３（ｄ）は、それぞれ、上記３つの配光パターンの各々に対応するＬＥＤチップ２２０の光取り出し面上の発光強度分布を示す図であり、パッド部２２４ａ−２２４ｂ間を結ぶライン上の発光強度分布を示したものである。図４（ａ）〜図４（ｃ）は、それぞれ、上記３つの配光パターンの各々に対応する照明光の照射範囲を示す図である。
【００３４】
第１の配光パターンは、撮像エリア（画角）内の左右の明るさに偏りのない配光を形成するものである。制御部４０は、図４（ａ）に示すように、被写体Ｏが撮像エリアＸ内の中央に位置していることを示す制御信号を、撮像装置全体の動作制御を行うＣＰＵ（図示しない）等から受信すると、第１および第２の発光部３０１、３０２が互いに同じ発光強度となる電流指令値を生成し、これを駆動回路３０に供給する。駆動回路３０は、かかる電流指令値に基づいて第１および第２の発光部３０１、３０２に投入される電流量が互いに等しくなるように駆動電流の制御を行う。これに応じてＬＥＤチップ２２０上の第１および第２の発光部３０１、３０２は、互いに同じ発光強度で発光する。その結果、図３（ｂ）に示すように、ＬＥＤチップ２２０の光取り出し面において、両端部にピークが現われる発光強度分布が形成される。図４（ａ）に示すように、ＬＥＤチップ２２０から放射された光は、レンズ２５０を介して撮像エリアＸ全体をカバーするように被写体Ｏに照射される。照明光は撮像エリアＸ内において偏りのない配光によって撮像エリアＸの中央に位置する被写体Ｏに照射される。
【００３５】
第２の配光パターンは、撮像エリア内の左側がより明るくなるような配光を形成するものである。制御部４０は、図４（ｂ）に示すように、被写体Ｏが撮像エリアＸ内の左端に位置していることを示す制御信号を受信すると、第１の発光部３０１における発光強度が相対的に高くなるように電流指令値を生成し、これを駆動回路３０に供給する。駆動回路３０は、かかる電流指令値に基づいて、第１の発光部３０１への投入電流量が第２の発光部３０２への投入電流量よりも大きくなるように駆動電流の制御を行う。これに応じてＬＥＤチップ２２０上の第１の発光部３０１は、第２の発光部３０２よりも高い発光強度で発光する。その結果、図３（ｃ）に示すように、ＬＥＤチップ２２０の光取り出し面において、左側にピークが現われる発光強度分布が形成される。図４（ｂ）に示すように、ＬＥＤチップ２２０から放射された光は、レンズ２５０を介して撮像エリアＸ全体をカバーするように被写体Ｏに照射される。照明光は撮像エリアＸ内において左側がより明るくなるような配光によって撮像エリアＸ内の左端に位置する被写体Ｏに照射される。
【００３６】
第３の配光パターンは、撮像エリア内の右側がより明るくなるような配光を形成するものである。制御部４０は、図４（ｃ）に示すように、被写体Ｏが撮像エリアＸ内の右端に位置していることを示す制御信号を受信すると、第２の発光部３０２における発光強度が相対的に高くなるように電流指令値を生成し、これを駆動回路３０に供給する。駆動回路３０は、かかる電流指令値に基づいて、第２の発光部３０２への投入電流量が第１の発光部３０１への投入電流量よりも大きくなるように駆動電流の制御を行う。これに応じてＬＥＤチップ２２０上の第２の発光部３０２は、第１の発光部３０１よりも高い発光強度で発光する。その結果、図３（ｃ）に示すように、ＬＥＤチップ２２０の光取り出し面において、右側にピークが現われる発光強度分布が形成される。図４（ｃ）に示すように、ＬＥＤチップ２２０から放射された光は、レンズ２５０を介して撮像エリアＸ全体をカバーするように被写体Ｏに照射される。照明光は撮像エリアＸ内において右側がより明るくなるような配光によって撮像エリアＸ内の右端に位置する被写体Ｏに照射される。
【００３７】
このように、本発明の実施例１に係るＬＥＤチップ２２０は、チップ表面に互いに分離された第１および第２の電極片２２３ａ、２２３ｂを有し、その結果、互いに分離された２つの発光部３０１、３０２を有する。第１および第２の電極片２２３ａ、２２３ｂは、それぞれ、ＬＥＤチップの周縁部に設けられたパッド部２２４ａ、２２４ｂと、パッド部２２４ａ、２２４ｂに接続され且つパッド部２２４ａ、２２４ｂから遠ざかる方向（すなわち、チップ中央部に向けて）伸長している伸長部２２５ａ、２２５ｂと、を有している。伸長部２２５ａ、２２５ｂは、その終端部同士がＬＥＤチップの中央部において間隙をおいて対向している。伸長部２２５ａ、２２５ｂはその伸長方向に沿って増大する抵抗成分を有する故、終端部における電流密度が相対的に小さくなる。従って、ＬＥＤチップの中央部に電流密度が相対的に低い部分、すなわち発光強度が相対的に低い部分が形成される。そして、ＬＥＤチップ上に形成される２つの発光部３０１、３０２は、発光強度が相対的に低い部分を挟むように配置される。これにより、２つの発光部３０１、３０２から同時に放射された光は、２つの発光点として認識され得る。すなわち、２つの発光部は独立した２つの光源とみなせるので、図４（ａ）乃至図４（ｃ）に示すように、所望の配光を容易に形成することが可能となる。
【実施例２】
【００３８】
図５は、本発明の実施例２に係るストロボ装置に設けられる光源部２０Ａの構成を示す平面図である。光源部２０Ａを構成するＬＥＤチップ２２０Ａは、上記した実施例１に係るＬＥＤチップ２２０に対してカソード電極の構成が改変されている。ＬＥＤチップ２２０Ａのカソード電極２２３Ａは、第１の電極片２２３ａ、第２の電極片２２３ｂおよび補助電極片２２３ｚを有する。第１および第２の電極片２２３ａ、２２３ｂの構成は、上記した実施例１に係るＬＥＤチップ２２０のものと同様である。補助電極片２２３ｚは、第１の電極片の伸長部２２５ａの終端部と第２の電極片の伸長部２２５ｂの終端部の間に形成される間隙内を伸長する伸長部２２５ｚと、伸長部２２５ｚに接続され且つチップ周縁部に配置されたパッド部２２４ｚとにより構成されている。パッド部２２４ｚは、ボンディングワイヤ２３０を介して基板２１０上のボンディングパッド２１２に接続され、駆動回路３０に接続されている。このように、ＬＥＤチップ上に第１および第２の電極片２２３ａ、２２３ｂから分離した補助電極片２２３ｚが設けられることにより、ＬＥＤチップ上には第１の発光部３０１と第２の発光部３０２との間に独立に制御可能な補助発光部３１０が形成される。尚、光源部２０Ａ以外の他の構成部分は上記した実施例１のストロボ装置と同様である。
【００３９】
実施例２に係るＬＥＤチップ２２０Ａを備えたストロボ装置によれば、例えば、以下に例示すような代表的な４つの配光パターンを実現することができる。図６（ａ）は上記４つの配光パターンの各々に対応する発光部毎の駆動電流制御の態様を示す図であり、第１および第２の発光部３０１、３０２および補助発光部３１０の各々に投入される電流量の相対的な関係が示されている。図６（ａ）において、丸印は投入電流量が比較的大であることを示し、三角印は投入電流量が比較的小であることを示す。図６（ｂ）〜図６（ｅ）は、それぞれ、上記４つの配光パターンの各々に対応するＬＥＤチップ２２０Ａの光取り出し面上の発光強度分布を示す図であり、パッド部２２４ａ−２２４ｂ間を結ぶライン上の発光強度分布を示したものである。図７は、後述する第４の配光パターンに対応する照明光の照射範囲を示す図である。
【００４０】
第１乃至第３の配光パターンは、上記した実施例１に係るストロボ装置によるものと同様である。すなわち、第１の配光パターンは撮像エリア内の左右の明るさに偏りのない配光を形成するものである（図６（ｂ）参照）。このような配光を形成する場合、第１の発光部３０１および第２の発光部３０２への投入電流量を等しくして、補助発光部３１０への投入電流量を相対的に小さくする。第２の配光パターンは撮像エリア内の左側がより明るくなるような配光を形成するものである（図６（ｃ）参照）。このような配光を形成する場合、第１の発光部３０１への投入電流量を相対的に大きくし、第２の発光部３０２および補助発光部３１０への投入電流量を相対的に小さくする。第３の配光パターンは、撮像エリア内の右側がより明るくなるような配光を形成するものである（図６（ｄ）参照）。このような配光を形成する場合、第２の発光部３０２への投入電流量を相対的に大きくし、第１の発光部３０１および補助発光部３１０への投入電流量を相対的に小さくする。
【００４１】
第４の配光パターンは撮像エリア内の左右両側および中央に発光強度のピークを有する配光を形成するものである（図６（ｅ）参照）。このような配光を形成する場合、第１の発光部３０１、第２の発光部３０２および補助発光部３１０への投入電流量を互いに等しくする。かかる第４の配光パターンによれば、例えば図７に示すように、撮像エリアＸ内の中央に位置する被写体Ｏをより高い発光強度の照明光で照明することが可能となる。
【００４２】
上記した実施例１に係るＬＥＤチップ２２０のカソード電極の構成によれば、チップ中央部に低電流密度領域が形成される故、第１および第２の発光部３０１、３０２を同時に発光させた場合には、チップ中央部に発光強度が相対的に低い部分が形成されることとなる。それ故、撮像エリアの中央部を相対的に明るくするような配光を形成することは困難である。一方、実施例２に係るＬＥＤチップ２２０Ａのカソード電極は、実施例１における低電流密度領域内（すなわち、第１の電極片２２３ａと第２の電極片２２３ｂとの間の間隙部）を伸長する伸長部２２５ｚを有する補助電極片２２３ｃを更に有する。かかる電極構成によればＬＥＤチップ中央部にも駆動電流を投入することが可能となり、撮像エリアの中央部を相対的に明るくするような配光を形成することが可能となる。
【実施例３】
【００４３】
図８は、本発明の実施例３に係るストロボ装置に設けられる光源部２０Ｂの構成を示す平面図である。光源部２０Ｂを構成するＬＥＤチップ２２０Ｂは、互いに分離された第１乃至第６の電極片２２３ａ〜２２３ｆからなるカソード電極を有する。６つの電極片２２３ａ〜２２３ｆは、それぞれ、上記した実施例１に係る第１の電極片２２３ａおよび第２の電極片２２３ｂと同様、櫛歯状パターンを有する伸長部２２５ａ〜２２５ｆと、パッド部２２４ａ〜２２４ｆとにより構成されている。６つの電極片２２３ａ〜２２３ｆは、実施例１における第１の電極片２２３ａと第２の電極片２２３ｂからなるペアを図中縦方向に並べたような配列で設けられている。第１乃至第６の電極片２２３ａ〜２２３ｆにより構成されるカソード電極は、ＬＥＤチップの光取り出し面の中心点を中心とする点対称パターンを形成している。
【００４４】
互いに隣接する電極片２２３ａ−２２３ｂ、２２３ｃ−２２３ｄ、２２３ｅ−２２３ｆは、各伸長部の終端部がチップ中央部において間隙を介して対向するように配置されている。各伸長部２２５ａ〜２２５ｆの終端部は、チップ中央部に集約されていることから、チップ中央部において低電流密度領域が形成される。
【００４５】
各パッド部２２４ａ〜２２４ｆは、ボンディングワイヤ２３０を介して駆動回路３０に接続されている。このように、ＬＥＤチップ２２０Ｂ上に互いに分離した６つの電極片２２３ａ〜２２３ｆが設けられることにより、ＬＥＤチップ２２０Ｂ上には独立して制御可能な第１乃至第６の発光部３０１〜３０６が形成される。各発光部に駆動電流を投入すると、パッド部２２４ａ〜２２４ｆが設けられたチップ周縁部における発光強度が相対的に高くなり、チップ中央部に向かうにつれて発光強度が徐々に低くなるような発光強度分布が形成される。尚、光源部２０Ｂ以外の他の構成部分は上記した実施例１のストロボ装置と同様である。
【００４６】
撮像装置においてレンズ系の焦点距離が変化すると、撮像エリア（画角）の範囲（サイズ）もこれに応じて変化する。本実施例に係るＬＥＤチップ２２０Ｂを備えたストロボ装置によれば、撮像エリアの範囲（サイズ）の変化に応じて照明光の照射範囲を変化させるといった配光制御を好適に行うことが可能となる。
【００４７】
図９（ａ）は、撮像エリアの範囲（サイズ）に応じた発光部毎の電流制御の態様の一例であり、図９（ｂ）および図９（ｃ）は、図９（ａ）に示す電流制御に対応する照明光の照射範囲を示す図である。
【００４８】
制御部４０は、撮像装置全体の動作制御を行うＣＰＵ等から撮像エリアの範囲に関する情報を受信すると、撮像エリアの範囲（サイズ）に応じた電流指令値を生成し、これを駆動回路３０に供給する。駆動回路３０は、かかる電流指令値に基づいて第１乃至第６の発光部３０１〜３０６に投入する電流量を制御する。
【００４９】
例えば、撮像装置のレンズ系が広角側に移動して焦点距離が比較的小さくなったことにより撮像エリア（画角）の範囲が比較的大きくなっている場合には、図９（ａ）上段に示すように、第１乃至第６の発光部３０１〜３０６の各々への投入電流量が比較的大となるように制御される。第１乃至第６の発光部３０１〜３０６は、それぞれ、比較的高い発光強度で発光し、図９（ｂ）に示すように比較的サイズの大きい撮像エリアＸの全体に照明光が照射される。
【００５０】
一方、撮像装置のレンズ系が望遠側に移動して焦点距離が比較的大きくなったことにより撮像エリア（画角）の範囲が比較的小さくなっている場合には、図９（ａ）下段に示すように、第１および第２の発光部３０１、３０２と、第５および第６の発光部３０５、３０６への投入電流量が比較的小となるように且つ第３および第４の発光部３０３、３０４への投入電流量が比較的大となるように制御される。これにより、図９（ｃ）に示すように、撮像エリアＸの上段と下段の照明光の照射範囲が図９（ｂ）の場合と比較して小さくなるものの、焦点距離に応じて縮小した撮像エリアＸの全体に照明光が照射される。このように、実施例３に係るＬＥＤチップ２２０Ｂを備えたストロボ装置によれば、撮像装置の焦点距離に応じて変化する撮像エリア（画角）の範囲（サイズ）に応じて照明範囲を変更するといった配光制御を好適に行うことができる。
【００５１】
撮像エリアの範囲が小さくなるモードでは、被写体が遠方に位置していることが想定される。この場合、露光量を確保するべく光源部２０Ｂにおける発光時間を長くする必要がある。キャパシタを用いてフラッシュ光を生成する場合には、キャパシタに蓄積できる電荷量は有限である故、発光時間の確保が問題となる。上記の如く撮像エリアの範囲の縮小に伴って照明光の照射範囲を縮小することにより、光源部２０Ｂにおける発光時間をより長くすることが可能となる。尚、撮像エリアの範囲に応じて照明範囲を変更するといった配光制御は、上記した実施例１および実施例２に係るＬＥＤチップにおいても実現することが可能である。
【００５２】
また、実施例３に係るＬＥＤチップ２２０Ｂを備えたストロボ装置によれば、光源部２０Ｂが、比較的高い発光強度の閃光（フラッシュ光）を発するフラッシュ発光モードのみならず、比較的低い発光強度で連続発光する連続発光モードにおいて好適な照明光を生成することが可能となる。図１０は、フラッシュ発光モードおよび連続発光モードにおける発光部毎の電流制御の態様を示す図であり、各発光部に投入される電流量の相対的な関係が示されている。図１０において、丸印は投入電流量が比較的大であることを示し、三角印は投入電流量が比較的小であることを示し、バツ印は投入電流量がゼロであることを示す。
【００５３】
制御部４０は、フラッシュ発光モードが選択されていることを示す制御信号を外部より受信した場合には、フラッシュ発光モードに対応した電流指令値を生成し、これを駆動回路３０に供給する。駆動回路３０は、かかる電流指令値に基づいて、例えば数十ｍｓｅｃ以下の短い期間の間、第１乃至第６の発光部３０１〜３０６への投入電流量が比較的大（例えば１Ａ程度）となるように電流制御を行う。第１乃至第６の発光部３０１〜３０６は、上記の期間において比較的高い発光強度の閃光を発する。
【００５４】
一方、制御部４０は、連続発光モードが選択されていることを示す制御信号を外部より受信した場合には、連続発光モードに対応した電流指令値を生成し、これを駆動回路３０に供給する。駆動回路３０は、かかる電流指令値に基づいて、第３および第４の発光部３０３、３０４への投入電流量を比較的小（例えば１０ｍＡ）とし、残りの発光部への投入電流量がゼロとなるように電流制御を行う。第３および第４の発光部３０３、３０４は、比較的低い発光強度で連続発光する。
【００５５】
ＬＥＤチップを使用したストロボ装置においては、フラッシュ発光モードのみならず、トーチライト発光モードやビデオライト発光モードのように連続発光モードでの動作が要求される。連続発光モードは近接撮影時等における照明光を意図しており、フラッシュ発光モードと比較して発光強度を十分に抑える必要がある。ストロボ装置に適用されている従来のＬＥＤチップは、一般照明や自動車のヘッドライトにも適用可能な高輝度タイプであり、大電流駆動を前提としている。このため、発光強度を十分に抑えるために投入電流量を小さくすると、ＬＥＤチップ内の電流密度が著しく低くなり、安定的は発光を得ることが困難となる。
【００５６】
本実施例に係るストロボ装置においては、連続発光モードにおいては、ＬＥＤチップの一部の発光部のみを点灯させるようにしたので、投入電流量を小さくした場合でも電流密度の著しい低下を防止することができる。これにより、連続発光モードにおける動作安定性を向上させることができる。また、点灯している一部の発光部から放射される光の一部は、非点灯の発光部に吸収されるか、光照射方向以外の方向へ導光されて抜けるので、発光強度の更なる抑制を図ることが可能となる。このように、本実施例に係るストロボ装置によれば、フラッシュ発光モードおよび連続発光モードの双方において好適な照明光を得ることが可能となる。
【実施例４】
【００５７】
図１１（ａ）は本発明の実施例４に係るストロボ装置に設けられる光源部２０Ｃの構成を示す平面図、図１１（ｂ）は図１１（ａ）における１１ｂ−１１ｂ線に沿った断面図である。光源部２０Ｃを構成するＬＥＤチップ２２０Ｃは、撮影時にフラッシュ発光を行うフラッシュ発光部３２０と、フラッシュ発光に先立ってプリ発光を行うプリ発光部３３０と、を有している。プリ発光とは、撮像装置において露光調整等を行うために撮影前に１回または複数回の発光を行う機能である。
【００５８】
フラッシュ発光部３２０は、実施例１に係るＬＥＤチップ２２０と同様の構成の第１および第２の電極片２２３ａ、２２３ｂを有する。すなわち、フラッシュ発光部３２０は、独立に制御可能な２つの発光部を有し、図４（ａ）〜図４（ｃ）に示されるような配光パターンを形成することが可能となっている。
【００５９】
プリ発光部３３０は、例えばフラッシュ発光部３２０を間に挟むようにＬＥＤチップ２２０Ｃの両端部に配置される。プリ発光部３３０は、ＬＥＤチップ２２０Ｃの周縁部に設けられたパッド部２２７と、パッド部２２７に接続され且つプリ発光部３３０内に延在する櫛歯状のパターンを有する延在部２２８からなる電極片２２６を有する。パッド部２２７は、ボンディングワイヤ２３０を介して基板２１０上のボンディングパッド２１２に接続され、駆動回路３０に接続されている。プリ発光部３３０は、フラッシュ発光部３２０とは独立に制御可能となっている。尚、電極片２２６は、プリ発光部３３０内における発光強度が略均一となるように構成されていてもよい。
【００６０】
ＬＥＤチップ２２０Ｃは、基板２１０上のダイパッド２１１上に導電性のダイアタッチ材（図示せず）を介して接合されている。ＬＥＤチップ上に設けられたパッド部２２４ａ、２２４ｂ、２２７は、それぞれ、ボンディングワイヤ２３０を介して基板２１０上のボンディングパッド２１２に接続され、駆動回路３０に接続される。基板２１０上には、ＬＥＤチップ２２０Ｃを埋設するように蛍光体含有樹脂２４０が設けられている。蛍光体含有樹脂２４０の上方（投光方向前方）には、レンズ２５０Ｃが設けられている。
【００６１】
レンズ２５０Ｃは、フラッシュ発光部３２０から発せられた光を撮像エリア全体をカバーするように投影するレンズ面２５１と、プリ発光部３３０の各々から発せられた光を撮像エリア全体をカバーするように投影するレンズ面２５２とを有する。すなわち、レンズ２５０Ｃは、フラッシュ発光部３２０に対応する焦点と、プリ発光部３３０の各々に対応する焦点を有する。
【００６２】
図１２（ａ）は、プリ発光モードおよびフラッシュ発光モードにおける発光部毎の電流制御の態様を示す図である。図１２（ａ）において丸印は当該発光部に駆動電流の投入が行われることを示し、バツ印は当該発光部に駆動電流の投入が行われないことを示している。
【００６３】
制御部４０は、シャッター操作等の操作入力を検知すると、プリ発光モードに対応した電流指令値を生成し、これを駆動回路３０に供給する。駆動回路３０は、かかる電流指令値に基づいて、プリ発光部３３０においてのみ駆動電流が投入されるように電流制御を行う。プリ発光部３３０は、かかる電流制御に応じて１回または複数回にわたり閃光を発生させる。光源部２０Ｃは、撮像エリア全体をカバーするようにフラッシュ発光モード時と同等の発光強度の閃光を撮像エリアに向けて照射する。プリ発光が行われている期間、撮像装置は露光調整などを行う。
【００６４】
プリ発光モードが終了した後、制御部４０は、フラッシュ発光モードに対応した電流指令値を生成し、これを駆動回路３０に供給する。駆動回路３０は、かかる電流指令値に基づいて、フラッシュ発光部３３０においてのみ駆動電流が投入されるように電流制御を行う。フラッシュ発光部３３０は、かかる電流制御に応じて閃光を発生させる。光源部２０Ｃは、撮像エリア全体をカバーするように撮像エリアに向けて閃光を照射する。フラッシュ発光が行われている期間、撮像装置は被写体の撮影を行う。
【００６５】
図１２（ｂ）および図１２（ｃ）は、それぞれ、プリ発光時およびフラッシュ発光時において光源部２０Ｃから撮像エリアＸに向けて照射される照明光（閃光）の照射範囲を示す図である。レンズ２５０Ｃは、上記したようにフラッシュ発光部３２０およびプリ発光部３３０の各々に対応する焦点を有し、フラッシュ発光部３２０から発せられる閃光の照射範囲と、プリ発光部３３０から発せられる閃光の照射範囲とが一致するように配向を行う。
【００６６】
一般的に、プリ発光の終了後フラッシュ発光が開始されるまでの期間は数十ｍｓｅｃ程度である。このため、ＬＥＤチップ内においてプリ発光を行う領域とフラッシュ発光を行う領域とが同一である場合、プリ発光時おける発熱の影響によりフラッシュ発光時において最大の光量が得られなくなる場合がある。本実施例に係るストロボ装置においては、単一のＬＥＤチップ上にプリ発光部とフラッシュ部を有しており、プリ発光モードにおいては、プリ発光部のみが駆動される。このため、フラッシュ発光時においてプリ発光時における発熱の影響は殆どなく、最大光量のフラッシュ発光を得ることが可能となる。
【符号の説明】
【００６７】
１ ストロボ装置
２０ 光源部
３０ 駆動回路
４０ 制御回路
２２０ ＬＥＤチップ
２２３ カソード電極
２２３ａ〜２２３ｆ 第１乃至第６の電極片
２２３ｚ 補助電極片
２２４ａ〜２２４ｆ パッド部
２２５ａ〜２２５ｆ 伸長部
２５０ レンズ
３０１〜３０６ 第１乃至第６の発光部
３１０ 補助発光部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体発光素子および半導体発光素子を有するストロボ装置に関する。
【従来技術】
【０００２】
発光ダイオードを光源とするストロボ装置を備えた撮像装置が知られている。また、ストロボ装置において撮像エリア（画角）内の被写体に適切に照明光を照射するべく可変配光機構を有するものも公知である。
【０００３】
例えば、特許文献１には、複数の発光ダイオードで光源を構成し、点灯させる発光ダイオードの数量を撮像レンズの焦点距離情報に応じて変化させることにより必要な照明光の照射角を得ることが記載されている。
【０００４】
また、特許文献２には、単一の発光素子の発光領域をカソード電極の分割によって分割し、撮像装置の画角に応じていずれかの発光領域を発光させるようにした照明装置が記載されている。
【０００５】
また、特許文献３には、カメラと共に使用される照明装置において、発光素子は２つ以上の発光ゾーンを含み、発光ゾーンは個別且つ選択的に制御されて、強度が制御された光を発光することが記載されている。
【０００６】
また、特許文献４には発光素子の表面に複数の分散電極を形成し、分散電極の各々に駆動回路を接続して構成した照明装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−３３８２８０号公報
【特許文献２】特開２００８−１０２１９９号公報
【特許文献３】特表２００８−５２９０９５号公報
【特許文献４】特開２００８−２８２６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に記載の照明装置の如く、光源を複数の発光素子で構成する場合、各発光点が互いに完全に分離されている故、配光制御は容易となる。しかしながら、各発光素子の実装位置にずれが生じ易く、配光形成に支障をきたす場合ある。また、発光素子を搭載する実装基板の面積が大きくなる故、装置の小型化が困難であり、部品点数も多くなるといった問題がある。上記の特許文献２乃至４に示されるように、発光素子の発光領域を分割して各発光領域を個別に制御し得るように構成することは上記の問題を解消する上で有効である。
【０００９】
ストロボ装置において可変配光を実現する上で重要となることは、撮像エリア（画角）内において所望の発光強度分布を形成できることである。例えば、被写体が撮像エリア内の中心よりも左側に位置している場合には、撮像エリア内の左側がより明るくなるように配光を形成する必要がある。発光素子上において分割された発光領域を単に個別制御するだけでは、このような配光を形成することは容易ではない。このような配光制御を行うためには、複数の発光領域が複数光源とみなせるように構成されていることが好ましい。すなわち、複数の発光領域から同時に放射された光が複数の発光点として認識されるように発光素子が構成されていることが好ましい。
【００１０】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、撮像エリア内において所望の配光を形成することができるストロボ装置および該ストロボ装置に用いられる半導体発光素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る半導体発光素子は、第１の導電型を有する第１半導体層と、前記第１の導電型とは異なる第２の導電型を有する第２半導体層と、前記第１半導体層と前記第２半導体層との間に設けられた活性層と、前記第１および第２半導体層の各々の表面に設けられた第１電極および第２電極と、を含む半導体発光素子であって、前記第１電極は、互いに分離した複数の電極片を有し、前記複数の電極片の各々は、給電用パッド部と前記給電用パッド部に接続され且つ前記給電用パッド部から遠ざかる方向に伸長する伸長部とからなり、且つ隣接する他の電極片と前記伸長部の終端部同士が間隙を隔てて対向していることを特徴としている。
【００１２】
また、本発明に係るストロボ装置は、上記の半導体発光素子を有するストロボ装置であって、前記複数の電極片の各々を介して前記半導体発光素子に駆動電流を供給する制御部を含むことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る半導体発光素子および該半導体発光素子を有するストロボ装置によれば、第１および第２の電極片を構成する伸長部は、電流投入点である給電パッドから離間する方向に伸長しており、その伸長方向に沿って増大する抵抗成分を有する。それ故、各伸長部の終端部における電流密度が相対的に小さくなる。各伸長部の終端部同士が間隙を隔てて対向しているため、半導体膜内にはこの間隙部において電流密度が相対的に低い部分すなわち、発光強度が相対的に低い部分が形成される。半導体発光素子上に形成される複数の発光部は、この発光強度が相対的に低い部分を挟むように配置される。これにより、複数の発光部から同時に放射された光は、複数の発光点として認識され得る。すなわち、複数の発光部は独立した複数の光源とみなせるので、所望の配光を容易に形成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施例に係るストロボ装置１の構成を示す機能ブロック図
【図２】図２（ａ）は、本発明の実施例に係る光源部の詳細な構成を示す平面図、図２（ｂ）は図２（ａ）における２ｂ−２ｂ線に沿った断面図、図２（ｃ）は本発明の実施例に係るＬＥＤチップ内を流れる駆動電流の様子を示す断面図である。
【図３】図３（ａ）は配光パターンの各々に対応する各発光部の駆動電流制御の態様を示す図である。図３（ｂ）〜図３（ｄ）は、それぞれ、配光パターンの各々に対応するＬＥＤチップ上の発光強度分布を示す図である。
【図４】図４（ａ）〜図４（ｃ）は、それぞれ、配光パターンの各々に対応する照明光の照射範囲を示す図である。
【図５】本発明の実施例２に係る光源部の構成を示す平面図である。
【図６】図６（ａ）は配光パターンの各々に対応する各発光部の駆動電流制御の態様を示す図である。図６（ｂ）〜図６（ｅ）は、それぞれ、配光パターンの各々に対応するＬＥＤチップ上の発光強度分布を示す図である。
【図７】第４の配光パターンに対応する照明光の照射範囲を示す図である。
【図８】本発明の実施例３に係る光源部の構成を示す平面図である。
【図９】図９（ａ）は、撮像エリアの範囲に応じた発光部毎の電流制御の態様を示す図、図９（ｂ）および図９（ｃ）は、図９（ａ）に示す電流制御に対応する照明光の照射範囲を示す図である。
【図１０】フラッシュ発光モードおよび連続発光モードにおける発光部毎の電流制御の態様を示す図である。
【図１１】本発明の実施例４に係る光源部２の構成を示す平面図、図１１（ｂ）は図１１（ａ）における１１ｂ−１１ｂ線に沿った断面図である。
【図１２】図１２（ａ）は、プリ発光モードおよびフラッシュ発光モードにおける発光部毎の電流制御の態様を示す図、図１２（ｂ）および図１２（ｃ）は、それぞれ、プリ発光時およびフラッシュ発光時における照明光の照射範囲を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施例に係るストロボ装置について図面を参照しつつ説明する。尚、各図において、実質的に同一又は等価な構成要素、部分には同一の参照符を付している。
【実施例１】
【００１６】
図１は、本発明の実施例に係るストロボ装置１の構成を示す機能ブロック図である。ストロボ装置１は、例えばデジタルカメラ等の撮像装置に付随して設けられており、撮影時等において撮像エリアに向けて照明光を照射するための装置である。
【００１７】
電源１０は、光源部２０において照明光を生成するための直流電源である。電源１０は、ストロボ装置１が付随する撮像装置の電源を兼ねていてもよい。昇圧回路１１は、電源１０において生成された直流電圧を光源部２０において照明光を生成するために必要とされる電圧にまで昇圧する。すなわち、昇圧回路１１は、光源部２０を構成する発光ダイオードの順方向電圧ＶＦよりも大きい電圧を生成する。昇圧回路１１は、例えばチャージポンプ方式やチョッパ方式のＤＣ−ＤＣコンバータにより構成される。昇圧回路１１において昇圧された直流電圧は、光源部２０を構成するＬＥＤ（Light Emitting Diode）チップ２２０のアノード電極に供給される。
【００１８】
光源部２０は、電源１０から供給される電力を駆動電力として照明光を生成し、これを撮像エリアに向けて照射する。光源部２０は、単一のＬＥＤチップ２２０を含んでいる。ＬＥＤチップ２２０は、互いに分離され且つ独立に制御可能な複数の発光部を有する。尚、本実施例においては、ＬＥＤチップ２２０が２つの発光部を有する場合が例示されている。互いに分離された発光部は、それぞれ、駆動回路３０に接続されている。尚、光源部２０のより詳細な構成については後述する。
【００１９】
駆動回路３０は、制御部４０からの制御信号に基づいて、ＬＥＤチップ２２０に形成された複数の発光部の駆動電流を独立に制御する。駆動回路３０は、例えば、ＬＥＤチップ２２０のカソード電極の各々に接続された可変定電流回路を有している。複数の発光部の各々は、独立に制御された駆動電流の大きさに応じた発光強度で発光する。すなわち、複数の発光部は、互いに異なった発光強度で発光することができる。
【００２０】
制御部４０は、例えば撮像装置全体の動作制御を行う上位装置からの制御信号やユーザからの操作入力に基づいて、ＬＥＤチップ２２０の発光制御を行う。すなわち、制御部４０は、外部からの指令に基づいて、ＬＥＤチップ２２０の各発光部の点灯／非点灯や発光強度等を設定して、昇圧回路１１および駆動回路３０に制御信号を供給する。昇圧回路１１は、制御部４０から供給される制御信号に応じて昇圧動作及び設定電圧値での昇圧停止を行う。駆動回路３０は、制御部４０から供給される制御信号（電流指令値）に基づいて、ＬＥＤチップ２２０の各発光部に投入する電流量を制御する。
【００２１】
保護回路５０は、ＬＥＤチップ２２０の保護を行う目的で設置される。例えばツェナーダイオード、バリスタ、コンデンサ等のＬＥＤチップ２２０に印加されるサージ電圧を吸収するための素子、熱伝導チップ（特開２０１０−２６７８３４）等のＬＥＤチップ２２０からの熱を放熱する素子、サーミスタ等のＬＥＤチップ２２０のジャンクション温度を検知する検温素子を含んでいてもよい。
【００２２】
キャパシタ６０は、光源部２０においてフラッシュ光（閃光）を生成する場合において必要に応じて設けられる電荷蓄積手段である。フラッシュ光は、より大きな駆動電流を必要とする故、電源１０から直接的に駆動電流を供給した場合、電源１０を共有する他の装置（例えば撮像装置）の動作が不安定となる場合がある。そこで、フラッシュ光を生成する場合には、一旦キャパシタ６０に電荷を蓄積しておき、キャパシタ６０からＬＥＤチップ内の各発光部に駆動電流を供給する。切り替えスイッチ７０は、制御部４０からの制御信号に応じてキャパシタ６０の接続先を昇圧回路１１およびアノードラインのいずれかに切り替えることにより、キャパシタ６０の充放電を行う。尚、昇圧回路の昇圧停止機能を駆動回路中に含むことも可能であり、この場合切り換えスイッチ７０は無くともよい。
【００２３】
図２（ａ）は、光源部２０のより詳細な構成を示す平面図、図２（ｂ）は図２（ａ）における２ｂ−２ｂ線に沿った断面図、図２（ｃ）はＬＥＤチップ２２０内を流れる駆動電流の様子を示す断面図である。
【００２４】
基板２１０は、例えば、セラミックやガラスエポキシ樹脂等の絶縁体からなる板材により構成されている。基板２１０は、ＬＥＤチップ２２０を搭載するチップ搭載面に導電体からなるダイパッド２１１と、ＬＥＤチップ２２０に形成された第１の発光部３０１および第２の発光部３０２に対応する２つのボンディングパッド２１２を有している。ダイパッド２１１は昇圧回路１１に接続され、ボンディングパッド２１２は駆動回路３０に接続されている。ダイパッド２１１上には、単一のＬＥＤチップ２２０が搭載されている。ＬＥＤチップ２２０の実装面側に設けられたアノード電極２２２が導電性のダイアタッチ材（図示せず）を介してダイパッド２１１に接合されている。ＬＥＤチップ２２０の光取り出し面側に設けられたカソード電極２２３がボンディングワイヤ２３０を介してボンディングパッド２１２に接続されている。尚、電気的接続関係が同一である限り、ボンディングワイヤ２３０を介しての接続に代えてリフローによるハンダ接続を用いるなど、適当な方法であってよい。
【００２５】
ＬＥＤチップ２２０は、例えばＧａＮ系半導体からなるｎ型半導体層、活性層、ｐ型半導体層を積層して構成される半導体膜２２１と、半導体膜２２１の実装面側に配置されたｐ型半導体層のほぼ全面を覆うように設けられたアノード電極（ｐ電極）２２２と、半導体膜２２１の光取り出し面側に配置されたｎ型半導体層の表面に設けられたカソード電極（ｎ電極）２２３と、を有する。尚、アノード電極およびカソード電極がそれぞれ半導体膜の表面および裏面に配置される所謂縦型の構成が例示されているが、アノード電極およびカソード電極は、半導体膜の同じ側の面に配置される所謂横型の構成を有していてもよい。
【００２６】
カソード電極２２３は、ｎ型半導体層の表面上において互いに分離された第１の電極片２２３ａおよび第２の電極片２２３ｂにより構成されている。これにより、ＬＥＤチップ２２０内に互いに分離された第１の発光部３０１および第２の発光部３０２が形成される。第１および第２の電極片２２３ａ、２２３ｂは、それぞれ、パッド部２２４ａ、２２４ｂおよび伸長部２２５ａ、２２５ｂを含んでいる。
【００２７】
パッド部２２４ａ、２２４ｂは、それぞれ、ＬＥＤチップ２２０の周縁部に配置されている。パッド部２２４ａ、２２４ｂは、それぞれ、ボンディングワイヤ２３０を介して基板２１０上のボンディングパッド２１２に接続されている。伸長部２２５ａ、２２５ｂは、それぞれ、パッド部２２４ａ、２２４ｂに接続され、ＬＥＤチップ２２０の周縁部から中央部に向けて（すなわち、パッド部２２４ａ、２２４ｂから遠ざかる方向に向けて）伸長している。伸長部２２５ａ、２２５ｂは、図２（ａ）に示すような櫛歯状パターンを有していてもよい。伸長部２２５ａ、２２５ｂは、チップ表面の中心線よりも手前で終端しており、これらは互いに結合または交差していない。すなわち、第１の電極片の伸長部２２５ａの終端部と第２の電極片の伸長部２２５ｂの終端部は、チップ中央部において間隙を介して対向している。伸長部２２５ａ、２２５ｂは、それぞれの終端部から拡散する電流が合流しない程度の距離をおいて離間していることが好ましい。第１および第２の電極片２２３ａ、２２３ｂは、伸長部２２５ａ、２２５ｂの伸長方向に沿って並置されている。第１および第２の電極片２２３ａ、２２３ｂにより構成されるカソード電極２２３は、ＬＥＤチップ２２０の光取り出し面（ｎ型半導体層の表面）の中心点を中心とする点対称パターンを形成している。
【００２８】
第１および第２の電極片２２３ａ、２２３ｂは、それぞれのパッド部２２４ａ、２２４ｂに接続されたボンディングワイヤ２３０を介して駆動回路３０に接続されており、第１および第２の発光部３０１、３０２には、独立に制御された駆動電流が供給される。
【００２９】
各発光部に駆動電流を投入すると、図２（ｃ）に示すように、電流投入点となるパッド部２２４ａ、２２４ｂの直下における電流密度が相対的に高くなる。伸長部２２５ａ、２２５ｂは、その伸長方向に沿って増大する抵抗成分を有していることから、伸長部２２５ａ、２２５ｂの終端直下の電流密度は相対的に低くなる。伸長部２２５ａ、２２５ｂの終端部は、チップ表面の中央部に集約されていることから、チップ中央部において低電流密度領域が形成される。すなわち、ＬＥＤチップの光取り出し面内における発光強度は、パッド部２２４ａ、２２４ｂが設けられているチップ周縁部において相対的に高くなり、チップ中央部に向かうにつれて徐々に低くなる（図３（ｂ）参照）。このように、本実施例に係るカソード電極２２３の構成によれば、第１の発光部３０１と第２の発光部３０２との間には、発光強度が相対的に低い部分が形成される故、これら２つの発光部から同時に放射された光は、２つの発光点として認識され得る。尚、伸長部２２５ａ、２２５ｂが櫛歯状パターンを有することにより、伸長部２２５ａ、２２５ｂの伸長方向と交差する方向（すなわち、櫛歯が並ぶ方向）における電流密度分布が均一となり、当該方向における発光強度分布は均一となる。
【００３０】
基板２１０上には、ＬＥＤチップ２２０を埋設するように蛍光体含有樹脂２４０が設けられている。蛍光体含有樹脂２４０は、シリコーン樹脂等の光透過性樹脂にＹＡＧ：Ｃｅ蛍光体を分散した樹脂材料により構成される。ＹＡＧ：Ｃｅ蛍光体は、ＬＥＤチップ２２０から放射されるピーク波長が例えば約４６０ｎｍの青色光を吸収してこれを例えば波長５６０ｎｍ前後に発光ピークを持つ黄色光に変換する。光源部２０からは、蛍光体により波長変換された黄色光と、波長変換されずに蛍光体含有樹脂２４０を透過した青色光が混ざることにより白色光が得られるようになっている。尚、白色光を得たい場合、蛍光体はＹＡＧ：Ｃｅ蛍光体以外にも、ＬＥＤチップ２２０の発する青色光を吸収して黄色蛍光を発するものや、赤色及び緑色を発する蛍光体の適当な比率の混合物など、公知のものを利用できる。また、白色以外の光を得たい場合は、ＬＥＤチップ２２０を埋設する樹脂にＬＥＤチップ２２０からの光と補色関係に無い蛍光を放つ蛍光体を含有するか、蛍光体を含有しない透明樹脂とするか、あるいは樹脂自体をなくしても良い。
【００３１】
蛍光体含有樹脂２４０を用いる場合、その厚みは、後述する撮像エリア内における配光形成に支障がないよう薄いほうがより望ましい。好ましくは３００μｍ以下である。
【００３２】
蛍光体含有樹脂２４０の上方（投光方向前方）には、レンズ２５０が設けられている。レンズ２５０は、アクリル、カーボネート、シリコーン、エポキシ、ウレタン、液晶ポリマ等の空気のよりも屈折率の高い光透過性樹脂により構成されている。レンズ２５０は、照明光の照射範囲が撮像エリア全体をカバーするようにＬＥＤチップ２２０からの光を光照射面上に投影する。レンズ２５０は、ＬＥＤチップ２２０に形成される複数の発光部に対して単一の焦点を有し、ＬＥＤチップ２２０の光取り出し面上に現われる発光強度分布を光照射面上に再現する。尚、配光を制御するレンズ面はＬＥＤチップ側または光放射面側のいずれに設けられていてもよい。
【００３３】
以下に、上記した構成を有するストロボ装置１の動作について説明する。本発明の実施例に係るストロボ装置１によれば、例えば、以下に例示するような代表的な３つの配光パターンを実現することができる。図３（ａ）は上記３つの配光パターンの各々に対応する発光部毎の駆動電流制御の態様を示す図であり、第１および第２の発光部３０１、３０２の各々に投入される電流量の相対的な関係が示されている。図３（ａ）において、丸印は投入電流量が比較的大であることを示し、三角印は投入電流量が比較的小であることを示す。図３（ｂ）〜図３（ｄ）は、それぞれ、上記３つの配光パターンの各々に対応するＬＥＤチップ２２０の光取り出し面上の発光強度分布を示す図であり、パッド部２２４ａ−２２４ｂ間を結ぶライン上の発光強度分布を示したものである。図４（ａ）〜図４（ｃ）は、それぞれ、上記３つの配光パターンの各々に対応する照明光の照射範囲を示す図である。
【００３４】
第１の配光パターンは、撮像エリア（画角）内の左右の明るさに偏りのない配光を形成するものである。制御部４０は、図４（ａ）に示すように、被写体Ｏが撮像エリアＸ内の中央に位置していることを示す制御信号を、撮像装置全体の動作制御を行うＣＰＵ（図示しない）等から受信すると、第１および第２の発光部３０１、３０２が互いに同じ発光強度となる電流指令値を生成し、これを駆動回路３０に供給する。駆動回路３０は、かかる電流指令値に基づいて第１および第２の発光部３０１、３０２に投入される電流量が互いに等しくなるように駆動電流の制御を行う。これに応じてＬＥＤチップ２２０上の第１および第２の発光部３０１、３０２は、互いに同じ発光強度で発光する。その結果、図３（ｂ）に示すように、ＬＥＤチップ２２０の光取り出し面において、両端部にピークが現われる発光強度分布が形成される。図４（ａ）に示すように、ＬＥＤチップ２２０から放射された光は、レンズ２５０を介して撮像エリアＸ全体をカバーするように被写体Ｏに照射される。照明光は撮像エリアＸ内において偏りのない配光によって撮像エリアＸの中央に位置する被写体Ｏに照射される。
【００３５】
第２の配光パターンは、撮像エリア内の左側がより明るくなるような配光を形成するものである。制御部４０は、図４（ｂ）に示すように、被写体Ｏが撮像エリアＸ内の左端に位置していることを示す制御信号を受信すると、第１の発光部３０１における発光強度が相対的に高くなるように電流指令値を生成し、これを駆動回路３０に供給する。駆動回路３０は、かかる電流指令値に基づいて、第１の発光部３０１への投入電流量が第２の発光部３０２への投入電流量よりも大きくなるように駆動電流の制御を行う。これに応じてＬＥＤチップ２２０上の第１の発光部３０１は、第２の発光部３０２よりも高い発光強度で発光する。その結果、図３（ｃ）に示すように、ＬＥＤチップ２２０の光取り出し面において、左側にピークが現われる発光強度分布が形成される。図４（ｂ）に示すように、ＬＥＤチップ２２０から放射された光は、レンズ２５０を介して撮像エリアＸ全体をカバーするように被写体Ｏに照射される。照明光は撮像エリアＸ内において左側がより明るくなるような配光によって撮像エリアＸ内の左端に位置する被写体Ｏに照射される。
【００３６】
第３の配光パターンは、撮像エリア内の右側がより明るくなるような配光を形成するものである。制御部４０は、図４（ｃ）に示すように、被写体Ｏが撮像エリアＸ内の右端に位置していることを示す制御信号を受信すると、第２の発光部３０２における発光強度が相対的に高くなるように電流指令値を生成し、これを駆動回路３０に供給する。駆動回路３０は、かかる電流指令値に基づいて、第２の発光部３０２への投入電流量が第１の発光部３０１への投入電流量よりも大きくなるように駆動電流の制御を行う。これに応じてＬＥＤチップ２２０上の第２の発光部３０２は、第１の発光部３０１よりも高い発光強度で発光する。その結果、図３（ｃ）に示すように、ＬＥＤチップ２２０の光取り出し面において、右側にピークが現われる発光強度分布が形成される。図４（ｃ）に示すように、ＬＥＤチップ２２０から放射された光は、レンズ２５０を介して撮像エリアＸ全体をカバーするように被写体Ｏに照射される。照明光は撮像エリアＸ内において右側がより明るくなるような配光によって撮像エリアＸ内の右端に位置する被写体Ｏに照射される。
【００３７】
このように、本発明の実施例１に係るＬＥＤチップ２２０は、チップ表面に互いに分離された第１および第２の電極片２２３ａ、２２３ｂを有し、その結果、互いに分離された２つの発光部３０１、３０２を有する。第１および第２の電極片２２３ａ、２２３ｂは、それぞれ、ＬＥＤチップの周縁部に設けられたパッド部２２４ａ、２２４ｂと、パッド部２２４ａ、２２４ｂに接続され且つパッド部２２４ａ、２２４ｂから遠ざかる方向（すなわち、チップ中央部に向けて）伸長している伸長部２２５ａ、２２５ｂと、を有している。伸長部２２５ａ、２２５ｂは、その終端部同士がＬＥＤチップの中央部において間隙をおいて対向している。伸長部２２５ａ、２２５ｂはその伸長方向に沿って増大する抵抗成分を有する故、終端部における電流密度が相対的に小さくなる。従って、ＬＥＤチップの中央部に電流密度が相対的に低い部分、すなわち発光強度が相対的に低い部分が形成される。そして、ＬＥＤチップ上に形成される２つの発光部３０１、３０２は、発光強度が相対的に低い部分を挟むように配置される。これにより、２つの発光部３０１、３０２から同時に放射された光は、２つの発光点として認識され得る。すなわち、２つの発光部は独立した２つの光源とみなせるので、図４（ａ）乃至図４（ｃ）に示すように、所望の配光を容易に形成することが可能となる。
【実施例２】
【００３８】
図５は、本発明の実施例２に係るストロボ装置に設けられる光源部２０Ａの構成を示す平面図である。光源部２０Ａを構成するＬＥＤチップ２２０Ａは、上記した実施例１に係るＬＥＤチップ２２０に対してカソード電極の構成が改変されている。ＬＥＤチップ２２０Ａのカソード電極２２３Ａは、第１の電極片２２３ａ、第２の電極片２２３ｂおよび補助電極片２２３ｚを有する。第１および第２の電極片２２３ａ、２２３ｂの構成は、上記した実施例１に係るＬＥＤチップ２２０のものと同様である。補助電極片２２３ｚは、第１の電極片の伸長部２２５ａの終端部と第２の電極片の伸長部２２５ｂの終端部の間に形成される間隙内を伸長する伸長部２２５ｚと、伸長部２２５ｚに接続され且つチップ周縁部に配置されたパッド部２２４ｚとにより構成されている。パッド部２２４ｚは、ボンディングワイヤ２３０を介して基板２１０上のボンディングパッド２１２に接続され、駆動回路３０に接続されている。このように、ＬＥＤチップ上に第１および第２の電極片２２３ａ、２２３ｂから分離した補助電極片２２３ｚが設けられることにより、ＬＥＤチップ上には第１の発光部３０１と第２の発光部３０２との間に独立に制御可能な補助発光部３１０が形成される。尚、光源部２０Ａ以外の他の構成部分は上記した実施例１のストロボ装置と同様である。
【００３９】
実施例２に係るＬＥＤチップ２２０Ａを備えたストロボ装置によれば、例えば、以下に例示すような代表的な４つの配光パターンを実現することができる。図６（ａ）は上記４つの配光パターンの各々に対応する発光部毎の駆動電流制御の態様を示す図であり、第１および第２の発光部３０１、３０２および補助発光部３１０の各々に投入される電流量の相対的な関係が示されている。図６（ａ）において、丸印は投入電流量が比較的大であることを示し、三角印は投入電流量が比較的小であることを示す。図６（ｂ）〜図６（ｅ）は、それぞれ、上記４つの配光パターンの各々に対応するＬＥＤチップ２２０Ａの光取り出し面上の発光強度分布を示す図であり、パッド部２２４ａ−２２４ｂ間を結ぶライン上の発光強度分布を示したものである。図７は、後述する第４の配光パターンに対応する照明光の照射範囲を示す図である。
【００４０】
第１乃至第３の配光パターンは、上記した実施例１に係るストロボ装置によるものと同様である。すなわち、第１の配光パターンは撮像エリア内の左右の明るさに偏りのない配光を形成するものである（図６（ｂ）参照）。このような配光を形成する場合、第１の発光部３０１および第２の発光部３０２への投入電流量を等しくして、補助発光部３１０への投入電流量を相対的に小さくする。第２の配光パターンは撮像エリア内の左側がより明るくなるような配光を形成するものである（図６（ｃ）参照）。このような配光を形成する場合、第１の発光部３０１への投入電流量を相対的に大きくし、第２の発光部３０２および補助発光部３１０への投入電流量を相対的に小さくする。第３の配光パターンは、撮像エリア内の右側がより明るくなるような配光を形成するものである（図６（ｄ）参照）。このような配光を形成する場合、第２の発光部３０２への投入電流量を相対的に大きくし、第１の発光部３０１および補助発光部３１０への投入電流量を相対的に小さくする。
【００４１】
第４の配光パターンは撮像エリア内の左右両側および中央に発光強度のピークを有する配光を形成するものである（図６（ｅ）参照）。このような配光を形成する場合、第１の発光部３０１、第２の発光部３０２および補助発光部３１０への投入電流量を互いに等しくする。かかる第４の配光パターンによれば、例えば図７に示すように、撮像エリアＸ内の中央に位置する被写体Ｏをより高い発光強度の照明光で照明することが可能となる。
【００４２】
上記した実施例１に係るＬＥＤチップ２２０のカソード電極の構成によれば、チップ中央部に低電流密度領域が形成される故、第１および第２の発光部３０１、３０２を同時に発光させた場合には、チップ中央部に発光強度が相対的に低い部分が形成されることとなる。それ故、撮像エリアの中央部を相対的に明るくするような配光を形成することは困難である。一方、実施例２に係るＬＥＤチップ２２０Ａのカソード電極は、実施例１における低電流密度領域内（すなわち、第１の電極片２２３ａと第２の電極片２２３ｂとの間の間隙部）を伸長する伸長部２２５ｚを有する補助電極片２２３ｃを更に有する。かかる電極構成によればＬＥＤチップ中央部にも駆動電流を投入することが可能となり、撮像エリアの中央部を相対的に明るくするような配光を形成することが可能となる。
【実施例３】
【００４３】
図８は、本発明の実施例３に係るストロボ装置に設けられる光源部２０Ｂの構成を示す平面図である。光源部２０Ｂを構成するＬＥＤチップ２２０Ｂは、互いに分離された第１乃至第６の電極片２２３ａ〜２２３ｆからなるカソード電極を有する。６つの電極片２２３ａ〜２２３ｆは、それぞれ、上記した実施例１に係る第１の電極片２２３ａおよび第２の電極片２２３ｂと同様、櫛歯状パターンを有する伸長部２２５ａ〜２２５ｆと、パッド部２２４ａ〜２２４ｆとにより構成されている。６つの電極片２２３ａ〜２２３ｆは、実施例１における第１の電極片２２３ａと第２の電極片２２３ｂからなるペアを図中縦方向に並べたような配列で設けられている。第１乃至第６の電極片２２３ａ〜２２３ｆにより構成されるカソード電極は、ＬＥＤチップの光取り出し面の中心点を中心とする点対称パターンを形成している。
【００４４】
互いに隣接する電極片２２３ａ−２２３ｂ、２２３ｃ−２２３ｄ、２２３ｅ−２２３ｆは、各伸長部の終端部がチップ中央部において間隙を介して対向するように配置されている。各伸長部２２５ａ〜２２５ｆの終端部は、チップ中央部に集約されていることから、チップ中央部において低電流密度領域が形成される。
【００４５】
各パッド部２２４ａ〜２２４ｆは、ボンディングワイヤ２３０を介して駆動回路３０に接続されている。このように、ＬＥＤチップ２２０Ｂ上に互いに分離した６つの電極片２２３ａ〜２２３ｆが設けられることにより、ＬＥＤチップ２２０Ｂ上には独立して制御可能な第１乃至第６の発光部３０１〜３０６が形成される。各発光部に駆動電流を投入すると、パッド部２２４ａ〜２２４ｆが設けられたチップ周縁部における発光強度が相対的に高くなり、チップ中央部に向かうにつれて発光強度が徐々に低くなるような発光強度分布が形成される。尚、光源部２０Ｂ以外の他の構成部分は上記した実施例１のストロボ装置と同様である。
【００４６】
撮像装置においてレンズ系の焦点距離が変化すると、撮像エリア（画角）の範囲（サイズ）もこれに応じて変化する。本実施例に係るＬＥＤチップ２２０Ｂを備えたストロボ装置によれば、撮像エリアの範囲（サイズ）の変化に応じて照明光の照射範囲を変化させるといった配光制御を好適に行うことが可能となる。
【００４７】
図９（ａ）は、撮像エリアの範囲（サイズ）に応じた発光部毎の電流制御の態様の一例であり、図９（ｂ）および図９（ｃ）は、図９（ａ）に示す電流制御に対応する照明光の照射範囲を示す図である。
【００４８】
制御部４０は、撮像装置全体の動作制御を行うＣＰＵ等から撮像エリアの範囲に関する情報を受信すると、撮像エリアの範囲（サイズ）に応じた電流指令値を生成し、これを駆動回路３０に供給する。駆動回路３０は、かかる電流指令値に基づいて第１乃至第６の発光部３０１〜３０６に投入する電流量を制御する。
【００４９】
例えば、撮像装置のレンズ系が広角側に移動して焦点距離が比較的小さくなったことにより撮像エリア（画角）の範囲が比較的大きくなっている場合には、図９（ａ）上段に示すように、第１乃至第６の発光部３０１〜３０６の各々への投入電流量が比較的大となるように制御される。第１乃至第６の発光部３０１〜３０６は、それぞれ、比較的高い発光強度で発光し、図９（ｂ）に示すように比較的サイズの大きい撮像エリアＸの全体に照明光が照射される。
【００５０】
一方、撮像装置のレンズ系が望遠側に移動して焦点距離が比較的大きくなったことにより撮像エリア（画角）の範囲が比較的小さくなっている場合には、図９（ａ）下段に示すように、第１および第２の発光部３０１、３０２と、第５および第６の発光部３０５、３０６への投入電流量が比較的小となるように且つ第３および第４の発光部３０３、３０４への投入電流量が比較的大となるように制御される。これにより、図９（ｃ）に示すように、撮像エリアＸの上段と下段の照明光の照射範囲が図９（ｂ）の場合と比較して小さくなるものの、焦点距離に応じて縮小した撮像エリアＸの全体に照明光が照射される。このように、実施例３に係るＬＥＤチップ２２０Ｂを備えたストロボ装置によれば、撮像装置の焦点距離に応じて変化する撮像エリア（画角）の範囲（サイズ）に応じて照明範囲を変更するといった配光制御を好適に行うことができる。
【００５１】
撮像エリアの範囲が小さくなるモードでは、被写体が遠方に位置していることが想定される。この場合、露光量を確保するべく光源部２０Ｂにおける発光時間を長くする必要がある。キャパシタを用いてフラッシュ光を生成する場合には、キャパシタに蓄積できる電荷量は有限である故、発光時間の確保が問題となる。上記の如く撮像エリアの範囲の縮小に伴って照明光の照射範囲を縮小することにより、光源部２０Ｂにおける発光時間をより長くすることが可能となる。尚、撮像エリアの範囲に応じて照明範囲を変更するといった配光制御は、上記した実施例１および実施例２に係るＬＥＤチップにおいても実現することが可能である。
【００５２】
また、実施例３に係るＬＥＤチップ２２０Ｂを備えたストロボ装置によれば、光源部２０Ｂが、比較的高い発光強度の閃光（フラッシュ光）を発するフラッシュ発光モードのみならず、比較的低い発光強度で連続発光する連続発光モードにおいて好適な照明光を生成することが可能となる。図１０は、フラッシュ発光モードおよび連続発光モードにおける発光部毎の電流制御の態様を示す図であり、各発光部に投入される電流量の相対的な関係が示されている。図１０において、丸印は投入電流量が比較的大であることを示し、三角印は投入電流量が比較的小であることを示し、バツ印は投入電流量がゼロであることを示す。
【００５３】
制御部４０は、フラッシュ発光モードが選択されていることを示す制御信号を外部より受信した場合には、フラッシュ発光モードに対応した電流指令値を生成し、これを駆動回路３０に供給する。駆動回路３０は、かかる電流指令値に基づいて、例えば数十ｍｓｅｃ以下の短い期間の間、第１乃至第６の発光部３０１〜３０６への投入電流量が比較的大（例えば１Ａ程度）となるように電流制御を行う。第１乃至第６の発光部３０１〜３０６は、上記の期間において比較的高い発光強度の閃光を発する。
【００５４】
一方、制御部４０は、連続発光モードが選択されていることを示す制御信号を外部より受信した場合には、連続発光モードに対応した電流指令値を生成し、これを駆動回路３０に供給する。駆動回路３０は、かかる電流指令値に基づいて、第３および第４の発光部３０３、３０４への投入電流量を比較的小（例えば１０ｍＡ）とし、残りの発光部への投入電流量がゼロとなるように電流制御を行う。第３および第４の発光部３０３、３０４は、比較的低い発光強度で連続発光する。
【００５５】
ＬＥＤチップを使用したストロボ装置においては、フラッシュ発光モードのみならず、トーチライト発光モードやビデオライト発光モードのように連続発光モードでの動作が要求される。連続発光モードは近接撮影時等における照明光を意図しており、フラッシュ発光モードと比較して発光強度を十分に抑える必要がある。ストロボ装置に適用されている従来のＬＥＤチップは、一般照明や自動車のヘッドライトにも適用可能な高輝度タイプであり、大電流駆動を前提としている。このため、発光強度を十分に抑えるために投入電流量を小さくすると、ＬＥＤチップ内の電流密度が著しく低くなり、安定的は発光を得ることが困難となる。
【００５６】
本実施例に係るストロボ装置においては、連続発光モードにおいては、ＬＥＤチップの一部の発光部のみを点灯させるようにしたので、投入電流量を小さくした場合でも電流密度の著しい低下を防止することができる。これにより、連続発光モードにおける動作安定性を向上させることができる。また、点灯している一部の発光部から放射される光の一部は、非点灯の発光部に吸収されるか、光照射方向以外の方向へ導光されて抜けるので、発光強度の更なる抑制を図ることが可能となる。このように、本実施例に係るストロボ装置によれば、フラッシュ発光モードおよび連続発光モードの双方において好適な照明光を得ることが可能となる。
【実施例４】
【００５７】
図１１（ａ）は本発明の実施例４に係るストロボ装置に設けられる光源部２０Ｃの構成を示す平面図、図１１（ｂ）は図１１（ａ）における１１ｂ−１１ｂ線に沿った断面図である。光源部２０Ｃを構成するＬＥＤチップ２２０Ｃは、撮影時にフラッシュ発光を行うフラッシュ発光部３２０と、フラッシュ発光に先立ってプリ発光を行うプリ発光部３３０と、を有している。プリ発光とは、撮像装置において露光調整等を行うために撮影前に１回または複数回の発光を行う機能である。
【００５８】
フラッシュ発光部３２０は、実施例１に係るＬＥＤチップ２２０と同様の構成の第１および第２の電極片２２３ａ、２２３ｂを有する。すなわち、フラッシュ発光部３２０は、独立に制御可能な２つの発光部を有し、図４（ａ）〜図４（ｃ）に示されるような配光パターンを形成することが可能となっている。
【００５９】
プリ発光部３３０は、例えばフラッシュ発光部３２０を間に挟むようにＬＥＤチップ２２０Ｃの両端部に配置される。プリ発光部３３０は、ＬＥＤチップ２２０Ｃの周縁部に設けられたパッド部２２７と、パッド部２２７に接続され且つプリ発光部３３０内に延在する櫛歯状のパターンを有する延在部２２８からなる電極片２２６を有する。パッド部２２７は、ボンディングワイヤ２３０を介して基板２１０上のボンディングパッド２１２に接続され、駆動回路３０に接続されている。プリ発光部３３０は、フラッシュ発光部３２０とは独立に制御可能となっている。尚、電極片２２６は、プリ発光部３３０内における発光強度が略均一となるように構成されていてもよい。
【００６０】
ＬＥＤチップ２２０Ｃは、基板２１０上のダイパッド２１１上に導電性のダイアタッチ材（図示せず）を介して接合されている。ＬＥＤチップ上に設けられたパッド部２２４ａ、２２４ｂ、２２７は、それぞれ、ボンディングワイヤ２３０を介して基板２１０上のボンディングパッド２１２に接続され、駆動回路３０に接続される。基板２１０上には、ＬＥＤチップ２２０Ｃを埋設するように蛍光体含有樹脂２４０が設けられている。蛍光体含有樹脂２４０の上方（投光方向前方）には、レンズ２５０Ｃが設けられている。
【００６１】
レンズ２５０Ｃは、フラッシュ発光部３２０から発せられた光を撮像エリア全体をカバーするように投影するレンズ面２５１と、プリ発光部３３０の各々から発せられた光を撮像エリア全体をカバーするように投影するレンズ面２５２とを有する。すなわち、レンズ２５０Ｃは、フラッシュ発光部３２０に対応する焦点と、プリ発光部３３０の各々に対応する焦点を有する。
【００６２】
図１２（ａ）は、プリ発光モードおよびフラッシュ発光モードにおける発光部毎の電流制御の態様を示す図である。図１２（ａ）において丸印は当該発光部に駆動電流の投入が行われることを示し、バツ印は当該発光部に駆動電流の投入が行われないことを示している。
【００６３】
制御部４０は、シャッター操作等の操作入力を検知すると、プリ発光モードに対応した電流指令値を生成し、これを駆動回路３０に供給する。駆動回路３０は、かかる電流指令値に基づいて、プリ発光部３３０においてのみ駆動電流が投入されるように電流制御を行う。プリ発光部３３０は、かかる電流制御に応じて１回または複数回にわたり閃光を発生させる。光源部２０Ｃは、撮像エリア全体をカバーするようにフラッシュ発光モード時と同等の発光強度の閃光を撮像エリアに向けて照射する。プリ発光が行われている期間、撮像装置は露光調整などを行う。
【００６４】
プリ発光モードが終了した後、制御部４０は、フラッシュ発光モードに対応した電流指令値を生成し、これを駆動回路３０に供給する。駆動回路３０は、かかる電流指令値に基づいて、フラッシュ発光部３３０においてのみ駆動電流が投入されるように電流制御を行う。フラッシュ発光部３３０は、かかる電流制御に応じて閃光を発生させる。光源部２０Ｃは、撮像エリア全体をカバーするように撮像エリアに向けて閃光を照射する。フラッシュ発光が行われている期間、撮像装置は被写体の撮影を行う。
【００６５】
図１２（ｂ）および図１２（ｃ）は、それぞれ、プリ発光時およびフラッシュ発光時において光源部２０Ｃから撮像エリアＸに向けて照射される照明光（閃光）の照射範囲を示す図である。レンズ２５０Ｃは、上記したようにフラッシュ発光部３２０およびプリ発光部３３０の各々に対応する焦点を有し、フラッシュ発光部３２０から発せられる閃光の照射範囲と、プリ発光部３３０から発せられる閃光の照射範囲とが一致するように配向を行う。
【００６６】
一般的に、プリ発光の終了後フラッシュ発光が開始されるまでの期間は数十ｍｓｅｃ程度である。このため、ＬＥＤチップ内においてプリ発光を行う領域とフラッシュ発光を行う領域とが同一である場合、プリ発光時おける発熱の影響によりフラッシュ発光時において最大の光量が得られなくなる場合がある。本実施例に係るストロボ装置においては、単一のＬＥＤチップ上にプリ発光部とフラッシュ部を有しており、プリ発光モードにおいては、プリ発光部のみが駆動される。このため、フラッシュ発光時においてプリ発光時における発熱の影響は殆どなく、最大光量のフラッシュ発光を得ることが可能となる。
【符号の説明】
【００６７】
１ ストロボ装置
２０ 光源部
３０ 駆動回路
４０ 制御回路
２２０ ＬＥＤチップ
２２３ カソード電極
２２３ａ〜２２３ｆ 第１乃至第６の電極片
２２３ｚ 補助電極片
２２４ａ〜２２４ｆ パッド部
２２５ａ〜２２５ｆ 伸長部
２５０ レンズ
３０１〜３０６ 第１乃至第６の発光部
３１０ 補助発光部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の導電型を有する第１半導体層と、前記第１の導電型とは異なる第２の導電型を有する第２半導体層と、前記第１半導体層と前記第２半導体層との間に設けられた活性層と、前記第１および第２半導体層の各々の表面に設けられた第１電極および第２電極と、を含む半導体発光素子であって、
前記第１電極は、互いに分離した複数の電極片からなり、
前記複数の電極片の各々は、給電用パッド部と前記給電用パッド部に接続され且つ前記給電用パッド部から遠ざかる方向に伸長する伸長部とからなり、且つ隣接する他の電極片と前記伸長部の終端部同士が間隙を隔てて対向していることを特徴とする半導体発光素子。
【請求項２】
前記複数の電極片は、前記第１半導体層の表面において点対称パターンを形成していることを特徴とする請求項１に記載の半導体発光素子。
【請求項３】
前記給電用パッドの各々は、前記第１半導体層の周縁部に配置され、
前記伸長部の各々は、前記第１半導体層の周縁部から中央部に向けて伸長していることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体発光素子。
【請求項４】
前記伸長部の各々は、櫛歯状パターンを有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載の半導体発光素子。
【請求項５】
前記第１電極は、前記間隙内を伸長する補助電極片を更に有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１つに記載の半導体発光素子。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１つに記載の半導体発光素子を備えたストロボ装置であって、
前記複数の電極片の各々を介して前記半導体発光素子に駆動電流を供給する制御部を含むことを特徴とするストロボ装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記半導体発光素子が閃光を発するように前記複数の電極片の各々に駆動電流を供給するフラッシュ発光モードと、前記半導体素子が連続光を発するように前記複数の電極片の一部に前記フラッシュ発光モードにおける駆動電流よりも小さい駆動電流を供給する連続発光モードと、を切替えることを特徴とする請求項６に記載のストロボ装置。
【請求項８】
前記制御部は、前記半導体発光素子が閃光を発するように、前記複数の電極片のいずれかに駆動電流を供給する第１ステップの後に、前記半導体素子が閃光を発するように前記第１ステップにおいて駆動電流の供給が行われた電極片とは異なる電極片に駆動電流を供給する第２ステップを実行することを特徴とする請求項６に記載のストロボ装置。
【請求項９】
前記第１ステップにおいて発せられた閃光と、前記第２ステップにおいて発せられた閃光を互いに同一の照射範囲に投影するレンズを更に有することを特徴とする請求項８に記載のストロボ装置。
【請求項１０】
前記半導体発光素子の上方に、前記複数の電極片に対して単一焦点のレンズを更に有することを特徴とする請求項６または７に記載のストロボ装置。
【請求項１】
第１の導電型を有する第１半導体層と、前記第１の導電型とは異なる第２の導電型を有する第２半導体層と、前記第１半導体層と前記第２半導体層との間に設けられた活性層と、前記第１および第２半導体層の各々の表面に設けられた第１電極および第２電極と、を含む半導体発光素子であって、
前記第１電極は、互いに分離した複数の電極片からなり、
前記複数の電極片の各々は、給電用パッド部と前記給電用パッド部に接続され且つ前記給電用パッド部から遠ざかる方向に伸長する伸長部とからなり、且つ隣接する他の電極片と前記伸長部の終端部同士が間隙を隔てて対向していることを特徴とする半導体発光素子。
【請求項２】
前記複数の電極片は、前記第１半導体層の表面において点対称パターンを形成していることを特徴とする請求項１に記載の半導体発光素子。
【請求項３】
前記給電用パッドの各々は、前記第１半導体層の周縁部に配置され、
前記伸長部の各々は、前記第１半導体層の周縁部から中央部に向けて伸長していることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体発光素子。
【請求項４】
前記伸長部の各々は、櫛歯状パターンを有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載の半導体発光素子。
【請求項５】
前記第１電極は、前記間隙内を伸長する補助電極片を更に有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１つに記載の半導体発光素子。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１つに記載の半導体発光素子を備えたストロボ装置であって、
前記複数の電極片の各々を介して前記半導体発光素子に駆動電流を供給する制御部を含むことを特徴とするストロボ装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記半導体発光素子が閃光を発するように前記複数の電極片の各々に駆動電流を供給するフラッシュ発光モードと、前記半導体素子が連続光を発するように前記複数の電極片の一部に前記フラッシュ発光モードにおける駆動電流よりも小さい駆動電流を供給する連続発光モードと、を切替えることを特徴とする請求項６に記載のストロボ装置。
【請求項８】
前記制御部は、前記半導体発光素子が閃光を発するように、前記複数の電極片のいずれかに駆動電流を供給する第１ステップの後に、前記半導体素子が閃光を発するように前記第１ステップにおいて駆動電流の供給が行われた電極片とは異なる電極片に駆動電流を供給する第２ステップを実行することを特徴とする請求項６に記載のストロボ装置。
【請求項９】
前記第１ステップにおいて発せられた閃光と、前記第２ステップにおいて発せられた閃光を互いに同一の照射範囲に投影するレンズを更に有することを特徴とする請求項８に記載のストロボ装置。
【請求項１０】
前記半導体発光素子の上方に、前記複数の電極片に対して単一焦点のレンズを更に有することを特徴とする請求項６または７に記載のストロボ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１２−２５２０７８（Ｐ２０１２−２５２０７８Ａ）
【公開日】平成２４年１２月２０日（２０１２．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１２３２７０（Ｐ２０１１−１２３２７０）
【出願日】平成２３年６月１日（２０１１．６．１）
【出願人】（０００００２３０３）スタンレー電気株式会社 (2,684)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月２０日（２０１２．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月１日（２０１１．６．１）
【出願人】（０００００２３０３）スタンレー電気株式会社 (2,684)
【Ｆターム（参考）】
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