專利名稱：攝像裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及諸如電影類設(shè)備、CCD相機(jī)、CMOS成像器和用LED裝置作為照明光源的鹵化銀相機(jī)的攝像裝置，尤其涉及允許利用LED裝置的照明光源的有效增強(qiáng)照明的攝像裝置。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)上提出使用R、G和B發(fā)光二極管(LED)作為照相機(jī)的照明光源(閃光器)(參看日本專利申請出版物Kokai No.2002-116481)。與氙放電管等相比，使用R、G和B LED是有利的，因?yàn)榉奖懔斯庠吹纳珳氐恼{(diào)節(jié)，電源充電和放電的所需要的時(shí)間更少，等等。
此外，公知的與用于捕捉移動(dòng)目標(biāo)的相機(jī)用電影光源或者頻閃觀測儀的光源是這樣的應(yīng)用其中光源順序點(diǎn)亮(參看日本專利申請公開KokaiNo.H5-328210(1993)或者日本專利申請公開Kokai No.S63-274934(1988))。此處，等同顏色的光相對于快門定時(shí)同步發(fā)出。
但是，在試圖在如前述傳統(tǒng)技術(shù)中一樣使用LED作為閃光器時(shí)，問題在于照明不足。這個(gè)事實(shí)將參照圖8進(jìn)行說明。
圖8顯示了傳統(tǒng)技術(shù)中LED驅(qū)動(dòng)電流Id與亮度(光輸出Po)之間關(guān)系的視圖(Id-Po特性)。
如圖8中所示，LED亮度(光輸出Po)在流經(jīng)LED的電流量較小時(shí)基本與電流(驅(qū)動(dòng)電流Id)成比例。此處，比例常數(shù)被稱為亮度系數(shù)η(＝ΔPo/ΔId)。在驅(qū)動(dòng)電流較大時(shí)，η由于通過LED元件所產(chǎn)生的熱而減小，光輸出Po在最大值Po1飽和，如圖8中曲線所指示。即，不管LED驅(qū)動(dòng)電流多大，LED亮度不超過某個(gè)固定限度；結(jié)果不可能獲得閃光使用中所必須的亮度。
下述是用于通過芯片型LED元件所產(chǎn)生的熱的特定數(shù)值。測量R、G和BLED元件的結(jié)果指示在Id＝20mA時(shí)各LED元件的結(jié)溫Tj在34和44℃之間，能耗Pd在40mW和78mW之間，在Id＝50mA時(shí)各LED元件的結(jié)溫Tj在49和71℃之間，能耗Pd在110mW和230mW之間。由于在施加到各LED的電壓中幾乎沒有變化，沒有由于產(chǎn)生的熱所導(dǎo)致的任何效果，能耗Pd必須基本與驅(qū)動(dòng)電流Id成比例。即，如果驅(qū)動(dòng)電流Id在前述20mA至50mA中增加2.5倍，那么能耗Pd必須也增加2.5倍，從40mW和78mW至100mW和195mW之間。但是，能耗Pd的實(shí)際增加超過2.5倍。
在作為閃光燈使用時(shí)，由于驅(qū)動(dòng)電流Id將達(dá)到更大的值，在各顏色的各LED元件為大約200mA的數(shù)量級，產(chǎn)生的熱的效果由此將更加嚴(yán)重。此外，還有的問題是在使用的過程中封裝LED元件的樹脂由于熱而開裂(裂化)，并自封裝發(fā)生分離。
本發(fā)明有鑒于上述傳統(tǒng)技術(shù)中的問題而提出，其目標(biāo)是在LED被用作閃光器時(shí)，提供一種攝像裝置，所述攝像裝置允許采用LED的閃光燈的有效亮度增加。另外的目標(biāo)是提供一種攝像裝置，其同時(shí)允許閃光燈的有效亮度被增加以及使用的LED的壽命被增加等。

發(fā)明內(nèi)容
為了實(shí)現(xiàn)前述目標(biāo)和其它目標(biāo)，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或者多個(gè)實(shí)施例的攝像裝置包括多個(gè)發(fā)光二極管，用作一個(gè)或者多個(gè)照明光源，并分別發(fā)射不同顏色的光；其中所述多個(gè)發(fā)光二極管分別在一次或者多次曝光過程中按照發(fā)射的顏色的次序以脈沖的方式發(fā)光。
此處，作為發(fā)射不同顏色的光的多個(gè)發(fā)光二極管，以及發(fā)射紅色、綠色和藍(lán)色(所述顏色被稱為“三種主要的顏色”)的發(fā)光二極管組合可以被引用。三種原色的使用使得攝像目標(biāo)的彩色平衡被真實(shí)地再現(xiàn)。在攝像裝置裝備有機(jī)械和/或者電子快門，曝光時(shí)間可能對應(yīng)這樣的快門打開(通過快門速度確定)的時(shí)間。盡管發(fā)光二極管發(fā)光的時(shí)間可以是每個(gè)發(fā)射的顏色與另外的完全不同的時(shí)間，例如，任何兩種顏色被發(fā)射的時(shí)間可以部分或者完全重合。
在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的攝像裝置中，由于被用作照明光源的多個(gè)發(fā)光二極管沒有在整個(gè)曝光時(shí)間過程中連續(xù)驅(qū)動(dòng)，而是以所發(fā)射的顏色的次序以脈沖的方式驅(qū)動(dòng)，這就可能抑制通過發(fā)光二極管所產(chǎn)生的熱并減小對照明效率的負(fù)面效果，使得實(shí)現(xiàn)更高的發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)電流值，在所述電流值上光輸出比發(fā)光二極管被連續(xù)驅(qū)動(dòng)的光輸出飽和。結(jié)果，允許發(fā)光二極管照明光源的亮度增加；例如，這適用于使用在諸如背光的補(bǔ)償在較亮的位置執(zhí)行的應(yīng)用中。作為通過發(fā)光二極管元件而產(chǎn)生的熱的抑制的結(jié)果，也可以實(shí)現(xiàn)發(fā)光二極管壽命的增加以及可靠性的增加等。
此外，在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的攝像裝置中，所述多個(gè)發(fā)光二極管在至少一次所述曝光過程中按照發(fā)射的顏色的次序以脈沖的方式順序地發(fā)光。此外，所述多個(gè)發(fā)光二極管在至少一次所述曝光過程中以多個(gè)重復(fù)按照發(fā)射的顏色的次序以脈沖的方式順序地發(fā)光。
此外，在根據(jù)本發(fā)明的該實(shí)施例的攝像裝置中，多個(gè)用作照明光源的發(fā)光二極管可以按發(fā)射的顏色的次序以脈沖的方式被順序驅(qū)動(dòng)。可以通過發(fā)光二極管本身來抑制熱的產(chǎn)生并抑制施加在不同發(fā)光顏色的發(fā)光二極管之間的熱的產(chǎn)生，使得可以實(shí)現(xiàn)更高值的發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)電流值，在所述值上光輸出比發(fā)光二極管被連續(xù)驅(qū)動(dòng)的情況下要飽和。結(jié)果，允許發(fā)光二極管照明光源的亮度增加，這適于諸如較亮位置的背光的補(bǔ)償。此外，由于各顏色的發(fā)光二極管可以在不同的時(shí)間被驅(qū)動(dòng)，則會(huì)可以避免在攝像裝置電源上施加過載荷。此外，在依次通過所發(fā)出的顏色的多個(gè)發(fā)光二極管順序發(fā)光以多個(gè)重復(fù)發(fā)生的情況下，每個(gè)重復(fù)的每個(gè)光發(fā)射的驅(qū)動(dòng)脈沖的寬度可以更短。這進(jìn)一步抑制了由于發(fā)光二極管所產(chǎn)生的熱，允許發(fā)光二極管的照明光源的亮度進(jìn)一步增加。
此外，在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例中的攝像裝置中，攝像裝置中的一個(gè)或者多個(gè)攝像元件可以是電子的；對應(yīng)所述多個(gè)發(fā)光二極管按照發(fā)射的顏色的次序發(fā)光的至少一個(gè)定時(shí)，對應(yīng)所發(fā)出的顏色至少之一的一個(gè)或多個(gè)單色圖像分別通過攝像元件的至少一部分獲??；一個(gè)或者多個(gè)彩色圖像可以通過組合各所獲得的單色圖像的至少一部分而形成。
此處，盡管使用傳統(tǒng)電子攝像元件，可以通過在各元件應(yīng)用紅色濾波器、綠色濾波器和/或同類元件而獲得全色信號，所利用的根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的攝像裝置可以在各元件不具有濾波器的情況下使用。對應(yīng)通過LED元件所發(fā)出的顏色的各單色圖像可以通過這樣的方法獲得其中例如只有紅色信號被集成，而R LED元件發(fā)光，以及只有綠色信號被集成，同時(shí)G LED元件發(fā)光。
此外，根據(jù)本發(fā)明的這樣的實(shí)施例的攝像裝置，由于可以在各元件不使用濾波器，所有的攝像元件可以在獲取單色圖像中使用。在相同的攝像元件被使用的情況下，就可以獲得三倍的分辨率的彩色圖像，或者如果獲得相同分辨率的彩色圖像，使用攝像元件數(shù)目的1/3就已經(jīng)足夠。
此外，在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例中的攝像裝置中，在至少一個(gè)曝光時(shí)間過程中對于所述多個(gè)發(fā)光二極管的每個(gè)的至少一個(gè)照明強(qiáng)度和至少一個(gè)總的照明時(shí)間可以分別變化。此外，在至少一個(gè)曝光時(shí)間過程中的對于所述多個(gè)發(fā)光二極管的每個(gè)的至少一個(gè)照明強(qiáng)度和至少一個(gè)總的照明時(shí)間可以變化，改變至少各顏色的一部分的照明強(qiáng)度時(shí)間積分之間的至少一個(gè)比率?？蛇x地，在至少一個(gè)曝光時(shí)間過程中對于所述多個(gè)發(fā)光二極管的每個(gè)的至少一個(gè)照明強(qiáng)度和至少一個(gè)總的照明時(shí)間可以通過至少一個(gè)基本相同的比率進(jìn)行變化。
根據(jù)本發(fā)明的這樣的實(shí)施例的攝像裝置，可以對于用作照明光源的多個(gè)發(fā)光二極管變化照明強(qiáng)度和總的照明時(shí)間，改變各顏色的照明強(qiáng)度時(shí)間積分之間的比率，這就可能調(diào)整照明光源彩色平衡。此外，通過利用基本相同的比率變化各顏色的照明強(qiáng)度或者總的照明時(shí)間，這將可能調(diào)整通過照明光源所產(chǎn)生的總的照射劑量同時(shí)保持照明光源的色平衡。
此外，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的攝像裝置可以進(jìn)一步包括用于檢測在通過攝像裝置的一個(gè)或者多個(gè)成像透鏡之后的入射其上的光的一個(gè)或者多個(gè)照明能量檢測裝置；至少一個(gè)照明光源可以在至少一個(gè)曝光之前發(fā)光；以及一個(gè)或者多個(gè)曝光條件可以基于通過至少一個(gè)照明能量檢測裝置在至少一個(gè)照明光源在至少一個(gè)曝光之前發(fā)光的時(shí)間上所執(zhí)行的檢測結(jié)果進(jìn)行設(shè)置。此外，基于通過至少一個(gè)照明能量檢測裝置所執(zhí)行的至少一個(gè)的檢測結(jié)果所設(shè)置的曝光條件可以包括至少一個(gè)快門速度。
使用根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的攝像裝置，通過照明光源的照明效果可以在曝光之前準(zhǔn)確檢測，曝光條件(例如通過快門速度和/或等所確定的曝光時(shí)間)可以基于這樣的檢測結(jié)果合適地設(shè)置。如果情況是這樣的話，在基于閃光強(qiáng)度等傳統(tǒng)確定的閃光成像的曝光時(shí)間可以通過與通常的成像相似的方式用攝像裝置內(nèi)部的曝光控制裝置來精確確定。
此外，在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的攝像裝置中，至少一個(gè)照明光源的至少一個(gè)照明位置(locus)可以根據(jù)攝像裝置的至少一個(gè)照像視野相對應(yīng)而變化。此外，至少一個(gè)照明光源可以具有沿不同方向發(fā)射光的多個(gè)發(fā)光二極管。
此處，例如，作為用于變化照明光源的照明位置的方法，其中可變放大光學(xué)系統(tǒng)被安置在照明光源前的方法中，這樣的變化放大光學(xué)系統(tǒng)的放大變化操作與攝像裝置的照像視野相關(guān)聯(lián)，這樣的方法可以被引用?？蛇x地，多個(gè)發(fā)光二極管可以被安置，光發(fā)射的方向是不同的，這樣的發(fā)光二極管以連接的方式可選地在照像視野中變化發(fā)光，這樣只有與照像視角中的位置對應(yīng)的發(fā)光二極管發(fā)光。
根據(jù)本發(fā)明的這樣的實(shí)施例中的攝像裝置可以實(shí)現(xiàn)對應(yīng)攝像裝置中的照像視角中的變化的合適照明。使得多個(gè)發(fā)光二極管以可變的連接方式在照像視角中可選地發(fā)光，這樣只有對應(yīng)照像視角中的位置的發(fā)光二極管發(fā)光，這樣消除與照像視角外通過發(fā)光二極管的照明位置相關(guān)的浪費(fèi)等。


圖1是與根據(jù)本發(fā)明的攝像裝置第一實(shí)施例相關(guān)的照相機(jī)的外表的視圖；圖2(a)是與根據(jù)本發(fā)明的攝像裝置第一實(shí)施例的相關(guān)的使用在照相機(jī)中的閃光用LED裝置的結(jié)構(gòu)視圖；以及圖2(b)是圖2(a)所指示的截面II-II視圖。
圖3是LED驅(qū)動(dòng)電流Id與光輸出Po之間的關(guān)系可以根據(jù)LED驅(qū)動(dòng)脈沖寬度等的變化方式的視圖(Id-Po特性)；圖4顯示了LED元件驅(qū)動(dòng)電流保持常數(shù)時(shí)光輸出對時(shí)間的變化視圖；圖5(a)示出了在快門可以打開時(shí)并在可以閉合時(shí)，使用在與本發(fā)明的攝像裝置的第一實(shí)施例相關(guān)的照相機(jī)中用于閃光的LED的一個(gè)示例的驅(qū)動(dòng)信號時(shí)間圖；以及圖5(b)顯示了對應(yīng)的LED驅(qū)動(dòng)信號；圖6(a)示出了在快門可以打開時(shí)并在可以閉合時(shí)，使用在與本發(fā)明的攝像裝置的第一實(shí)施例相關(guān)的照相機(jī)中用于閃光的LED的另外一個(gè)示例的驅(qū)動(dòng)信號時(shí)間圖；以及圖5(b)顯示了對應(yīng)的LED驅(qū)動(dòng)信號；圖7(a)示出了在快門可以打開時(shí)并在可以閉合時(shí)，使用在與本發(fā)明的攝像裝置的第二實(shí)施例相關(guān)的照相機(jī)中用于閃光的LED的一個(gè)示例的驅(qū)動(dòng)信號時(shí)間圖；以及圖7(b)顯示了對應(yīng)的LED驅(qū)動(dòng)信號；圖8顯示了傳統(tǒng)技術(shù)中LED驅(qū)動(dòng)電流Id與亮度(光輸出Po)之間關(guān)系的視圖(Id-Po特性)。；圖9顯示了傳統(tǒng)CCD的光譜靈敏度特性的視圖；圖10顯示了傳統(tǒng)CMOS的光譜靈敏度特性的視圖。
具體實(shí)施例方式
下面將參照附圖對本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行說明。
(第一實(shí)施例)圖1顯示了與根據(jù)本發(fā)明的攝像裝置的第一實(shí)施例的相關(guān)的照相機(jī)的外表的視圖。注意此照相機(jī)假設(shè)使用鹵化銀膠片。
如圖1中所示，裝備多管透鏡鏡筒的照像透鏡130朝短粗盒狀照相機(jī)100的主體101的前部的中心區(qū)域的底部設(shè)置。此照像透鏡130可以由于執(zhí)行部件(未示出)的執(zhí)行的結(jié)果而延展和/或者收縮；照像透鏡130的延展和/或者收縮允許照像放大程度變化。用作閃光的三個(gè)LED裝置120被安置在形成在照相機(jī)主體101的上部右方區(qū)域中的凸起區(qū)域102中。這些閃光用LED裝置120被安置以允許光被分別在照像透鏡130的視角內(nèi)集中地照射，以及左右照射?？扉T按鈕110安置在照相機(jī)主體101的頂部的左邊，此快門按鈕110的執(zhí)行使得圖像被照相機(jī)100所攝取。
在照像透鏡130在其延展的狀態(tài)中的遠(yuǎn)距攝影中，只有集中設(shè)置在三個(gè)閃光LED裝置120之中的一個(gè)閃光LED裝置用于照射光。原因是在遠(yuǎn)距攝影中照像視角較窄，在只有一個(gè)集中設(shè)置在三個(gè)閃光LED裝置120中的一個(gè)閃光LED裝置用于照射光時(shí)照像視角中的位置可以被適當(dāng)?shù)卣丈洹Ｏ喾?，在廣角攝影中，如在照像透鏡130處于收縮狀態(tài)中時(shí)，由于照像視角較寬，所有的三個(gè)閃光LED裝置120被用于照射光。注意本發(fā)明不限于此處的閃光LED裝置120的數(shù)目、安置等。
盡管閃光LED裝置120出于清楚目的而自圖1中照相機(jī)主體101凸起，其可以設(shè)置在照相機(jī)主體101、凸起區(qū)域102和/或類似部分之內(nèi)。此外，可變放大光學(xué)系統(tǒng)可以安置在閃光LED裝置120之前，伴隨著照像透鏡130的延展和/或者收縮這樣的可變放大光學(xué)系統(tǒng)的放大變化操作可以與照像視角相關(guān)聯(lián)以改變閃光LED裝置120的照明位置。此外，為了使得照明位置被更加均勻地照射，可以采用其中擴(kuò)散板被設(shè)置在閃光LED裝置120的前部的結(jié)構(gòu)。
圖2(a)是用于與本發(fā)明的攝像裝置的第一實(shí)施例相關(guān)的照相機(jī)閃光的LED裝置的結(jié)構(gòu)的俯視圖；圖2(b)是圖2(a)中所示的II-II的剖視圖。
如圖2(a)中所示，在閃光LED裝置120中，紅色LED元件8、藍(lán)色LED元件9和綠色LED元件10容納在盒狀并具有帶圓角的矩形橫截面形狀的封裝中。
引線框1、2、3和引線框4、5、6在封裝20的下部相對安置。這些引線框1-6用于形成整體結(jié)構(gòu)，所述整體結(jié)構(gòu)是用傳統(tǒng)插入成型制成，Amodel或者其他這種白色樹脂11形成封裝20的上部。圓形形狀、直徑稍微小于封裝20的淺碗的凹陷被形成在封裝20的頂部，以露出引線框1-6的各部分，并用作容納樹脂和引線結(jié)合的位置。注意凹陷20a的側(cè)壁20b用作反射表面。此外，缺口20c形成在引線框4之上的封裝20的上拐角，使得從封裝20的外表面可以確定封裝20的方向。
矩形片型紅色LED元件8、藍(lán)色LED元件9和綠色LED元件10分別安裝在引線框3、5和1上不同的位置，所述位置暴露在凹陷20a之內(nèi)。安裝在引線框3上的紅色LED元件8通過金屬線7a的引線結(jié)合而電連接到引線框6，所述引線框與引線框3相對安置，并用作一對電極中的另外一個(gè)電極。安裝到引線框5上的藍(lán)色LED元件9通過金屬線7b的引線結(jié)合而電學(xué)連接到與引線框1相對的引線框4上并用作一對電極中的另外一個(gè)電極。此外，在各LED元件被安裝在其上并且執(zhí)行了引線結(jié)合，封裝20的凹陷20a用環(huán)氧樹脂型透明樹脂12密封，防止各LED元件損壞。
此處，紅色LED元件8、藍(lán)色LED元件9和綠色LED元件10被安置以彼此盡可能地靠近，這樣便于各LED元件的顏色的混合(提高顏色混合特性)。即，考慮到使得引線框之間的距離盡可能地小，將各LED元件安置在大致等邊三角形的位置等。另一方面，為了提高散熱性，對于凹陷20a的底板上的給定區(qū)域，在安裝芯片側(cè)面上的引線框區(qū)域可以盡可能地大，同時(shí)在直接連接電線側(cè)面上的引線框區(qū)域可以制造的小些。為了進(jìn)一步提高顏色混合特性，可以使得透明樹脂容納填料和/或者空腔。
此外，如圖2(b)所示，藍(lán)色LED元件9被安裝的引線框5的厚度在藍(lán)色LED元件9安裝的區(qū)域5a與其它區(qū)域不同。具體而言，盡管安裝區(qū)域5a的厚度T2大約是0.5mm至0.6mm，其它位置的厚度T1大約是0.3mm；原因如下。
在LED元件由于以CW(連續(xù)波)的方式的結(jié)果而發(fā)光時(shí)(即，被連續(xù)驅(qū)動(dòng)時(shí))，由于熱持續(xù)自LED元件供給，自其流動(dòng)的熱量通過在一方的LED元件所限定的整個(gè)區(qū)域和另一方具有最差的散熱特性的外部電路其它位置所確定。相應(yīng)地，除了將整個(gè)引線框的制成相同厚度外就沒有什么意義。另一方面，在LED元件由于以脈沖的方式被驅(qū)動(dòng)的結(jié)果而發(fā)光時(shí)，LED元件散熱可以被改良，只要引線框比LED元件安裝區(qū)域厚。這是因?yàn)椋c以CW方式被驅(qū)動(dòng)的LED元件不同，自LED元件產(chǎn)生的熱是間斷的；使得在LED元件發(fā)光時(shí)所產(chǎn)生的熱迅速地散發(fā)到具有良好導(dǎo)熱性的框架中，防止溫度增加，并用于將熱在LED元件沒有發(fā)光時(shí)通過引線的方式釋放到外部。
此外，如果引線框較，然后在切割的過程中需要較大的力，使得切割區(qū)域的形成間隙難以避免。如果是這樣的話，只有在工作的過程中才可能實(shí)現(xiàn)引線框之間厚度在同一數(shù)量級上或者可能在大約厚度的3/4數(shù)量級上。相應(yīng)地，在引線框之間的距離較小時(shí)以提高顏色混合特性，這就不可能利用非常厚的引線框。將引線框在沒有安裝LED元件的位置保持較薄時(shí)必須的，以避免在引線框被彎曲成型時(shí)的難度。
注意在圖2(a)和(b)中，引線框的尺寸和布置以及各LED元件的布置只是出于說明目的，本發(fā)明不限于此。
接著，將參照附圖詳細(xì)說明最大LED光輸出的散熱效果。
圖3顯示了其中LED驅(qū)動(dòng)電流Id和光輸出Po可以隨著LED驅(qū)動(dòng)脈沖寬度的變化而變化的視圖。
如圖3中所示，指示在三個(gè)LED同時(shí)以CW方式驅(qū)動(dòng)以產(chǎn)生白光照射時(shí)三個(gè)LED(R、G和B)之中的一個(gè)LED的Id-Po的特性的曲線G31具有最大的光輸出Po1。分別指示R、G和B LED中之一在被驅(qū)動(dòng)脈沖寬度是2msec和0.2msec時(shí)的Id-Po特性的曲線G32和G33分別具有最大的光輸出Po2和Po3。在曲線G34上，LED驅(qū)動(dòng)條件本身與曲線G33相同，但是所指示的Id-Po特性用于在LED芯片被安裝的引線框的區(qū)域中的厚度是0.6mm的情況，這比其它位置要大。
曲線G31至G34指示LED驅(qū)動(dòng)電流Id較小時(shí)光輸出Po大致與驅(qū)動(dòng)電流Id大致成比例，但是光輸出Po在驅(qū)動(dòng)電流Id逐漸變大時(shí)飽和。在LED被以CW方式驅(qū)動(dòng)時(shí)以使其發(fā)光時(shí)，如曲線G31所示，輸出在大約與輸出Po1相同時(shí)飽和，而不管LED芯片被安裝的引線框的厚度如何。
另一方面，當(dāng)LED驅(qū)動(dòng)脈沖寬度是2msec(1/500秒)時(shí)，如曲線G32所示，最大光輸出Po2達(dá)到Po1值的兩倍或者更多。當(dāng)驅(qū)動(dòng)脈沖寬度縮短至0.2msec(1/5000秒)時(shí)，最大光輸出Po3幾乎是Po1值的四倍。此外，在LED芯片被安裝的區(qū)域的框架的厚度是0.6mm時(shí)，這將比其它區(qū)域大，最大光輸出Po4幾乎是Po1值的6倍。即，在光的一種顏色在LED驅(qū)動(dòng)脈沖寬度被設(shè)為0.2msec時(shí)發(fā)射時(shí)，LED芯片被安裝的區(qū)域中的框架是0.6mm，光輸出沒有飽和，直到光輸出Po到達(dá)幾乎是最大光輸出Po1的六倍，所述最大光輸出Po1應(yīng)用到三種顏色的LED以連續(xù)的方式同時(shí)發(fā)光。
圖4顯示了LED元件驅(qū)動(dòng)電流保持不變時(shí)光輸出Po隨時(shí)間的變化的視圖。曲線G41指示以脈沖的方式進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，曲線G42指示以CW方式驅(qū)動(dòng)，照明能量的總量在任一情況下相同。
如圖4所示的光輸出對CW驅(qū)動(dòng)比脈沖驅(qū)動(dòng)更快下落的原因是由于這樣的事實(shí)由于伴隨著LED元件的光的照射的加熱效果所發(fā)生的密封樹脂的分離導(dǎo)致在樹脂與空氣之間的介面上的光損耗的發(fā)生，并由于這樣的事實(shí)由于密封樹脂的分離的結(jié)果將LED元件暴露給空氣促使LED元件的惡化。
圖5(a)指示了與本發(fā)明的攝像裝置的第一實(shí)施例相關(guān)照相機(jī)中使用的閃光LED的驅(qū)動(dòng)信號時(shí)間圖的示例中何時(shí)快門可以打開以及何時(shí)可以被閉合；圖5(b)顯示了對應(yīng)的LED驅(qū)動(dòng)信號。注意如上所述，此照相機(jī)被假設(shè)使用鹵化銀膠片。
如圖5(a)中所示，出于討論的目的假設(shè)在閃光照像的過程中，在照相機(jī)的快門被打開的時(shí)間傳統(tǒng)上是大約1/100秒的數(shù)量級。如圖5(b)所示，在各色R、G、B的LED元件使用不同的定時(shí)順序發(fā)光，但是每個(gè)發(fā)光2msec，這就可能以脈沖的方式在快門打開時(shí)的時(shí)間的一個(gè)重復(fù)上依次發(fā)光。
在鹵化銀膠片或者其它這樣的攝像元件上，由于在曝光發(fā)生的過程中的時(shí)間上被有效地積分，同時(shí)快門打開，而不管各顏色R、G和B是由不同的定時(shí)進(jìn)行照射，就像利用與相對強(qiáng)度相對應(yīng)的顏色所導(dǎo)致的曝光那樣。例如，棕褐色曝光可以通過降低B強(qiáng)度而執(zhí)行。這個(gè)事實(shí)不限于其中攝像元件是鹵化銀薄膜的情況，而對CCD和其它這樣的以電子的方式整體形成的電子裝置所發(fā)生的那樣一樣適用。
此處，由于以CW方式在快門打開(10msec)的過程中的整個(gè)曝光時(shí)間上同時(shí)驅(qū)動(dòng)的結(jié)果在R、G和B LED元件用于發(fā)光時(shí)所傳遞的總的曝光劑量取為1。但是在各色的LED元件被依次單獨(dú)在一個(gè)重復(fù)之上以驅(qū)動(dòng)脈沖寬度2msec發(fā)光時(shí)，最大光輸出Po與在通過各LED發(fā)光(2msec/10msec)只是1/5的時(shí)間分?jǐn)?shù)確定而獲得的總的曝光劑量具有相同的值。
但是，如圖3中所述的那樣，在各LED元件對各2msec驅(qū)動(dòng)脈沖寬度(圖3中曲線G32)發(fā)光時(shí)，就可以實(shí)現(xiàn)是如果用CW方式執(zhí)行驅(qū)動(dòng)以發(fā)光所獲得的值的兩倍或者更大的最大光輸出Po。相應(yīng)地，可以獲得大致到達(dá)2/5的總的曝光劑量。由于所需的電流的時(shí)間積分只要大約是2/5，這在用CW方式執(zhí)行驅(qū)動(dòng)時(shí)是必須的，例如，這就適合于用在較亮的位置執(zhí)行背光的補(bǔ)償?shù)膽?yīng)用中。
此外，由于各色LED元件用不同的定時(shí)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，這就可以避免在各LED被同時(shí)驅(qū)動(dòng)并且驅(qū)動(dòng)電流Id重疊時(shí)的情況，這些情況下在各攝像裝置電源上過載。或者，可以通過用不同的定時(shí)驅(qū)動(dòng)LED元件來獲得更高的驅(qū)動(dòng)電流Id，而不將過量的載荷施加在攝像裝置電源上，在LED元件被同時(shí)驅(qū)動(dòng)時(shí)會(huì)發(fā)生這樣的情況。
此外，影響LED驅(qū)動(dòng)電流Id、照明定時(shí)以及各顏色R、G和B的照明時(shí)間的設(shè)置可以變化。
為了調(diào)整閃光彩色平衡，各色R、G和B的LED驅(qū)動(dòng)電流Id可以在其中光輸出Po沒有飽和的范圍上變化，以改變各色的照明強(qiáng)度之間的比值，并且/或者各色的總的照明時(shí)間之間的比值可以變化，同時(shí)各色LED驅(qū)動(dòng)電流Id保持不變?；蛘吒魃目偟恼彰鲿r(shí)間之間的比值的改變可以與各色的LED驅(qū)動(dòng)電流Id的變化相組合。這樣，就可以改變各色用曝光劑量(照明強(qiáng)度的時(shí)間積分)之間的比值，閃光彩色平衡通過被這樣的改變所修改的各色用曝光劑量的比值所確定。
此外，通過閃光所產(chǎn)生的總的曝光劑量的調(diào)整可以通過對各色用LED驅(qū)動(dòng)電流用相同的比率而改變，通過各色用總的照明時(shí)間用相同的比率改變來實(shí)現(xiàn)，或者通過這些改變的組合來實(shí)現(xiàn)。這樣，可以通過閃光改變總的曝光時(shí)間，同時(shí)保持閃光彩色平衡。
圖6(a)(a)指示了與本發(fā)明的攝像裝置的另一實(shí)施例相關(guān)照相機(jī)中使用的閃光LED的驅(qū)動(dòng)信號時(shí)間圖的示例中何時(shí)快門可以打開以及何時(shí)可以被閉合；圖6(b)顯示了對應(yīng)的LED驅(qū)動(dòng)信號。
如圖6(a)中所示，假設(shè)在閃光攝影中相機(jī)的快門打開的時(shí)間與圖5(a)的相同，即在大約1/100秒數(shù)量級上。如圖6(b)所示，在各LED元件用不同的定時(shí)進(jìn)行發(fā)光時(shí)，用0.2msec在多個(gè)重復(fù)上順序發(fā)光，這就可能使得各顏色R、G和B的LED元件依次以脈沖的方式在快門打開的時(shí)間的過程中在16個(gè)重復(fù)上發(fā)光。
此處，由于以CW方式在快門打開(10msec)的過程中的整個(gè)曝光時(shí)間上同時(shí)驅(qū)動(dòng)的結(jié)果在R、G和B LED元件用于發(fā)光時(shí)所傳遞的總的曝光劑量取為1。但是在各色的LED元件被依次單獨(dú)在一個(gè)重復(fù)之上以驅(qū)動(dòng)脈沖寬度0.2msec重復(fù)16次發(fā)光時(shí)，最大光輸出Po與在通過各LED發(fā)光(16×2msec/10msec)只是0.32的時(shí)間分?jǐn)?shù)確定而獲得的總的曝光劑量具有相同的值。
但是，如圖3中已經(jīng)說明的那樣，在各LED元件對各0.2msec驅(qū)動(dòng)脈沖寬度(圖3中曲線G33)發(fā)光時(shí)，就可以實(shí)現(xiàn)是如果用CW方式執(zhí)行驅(qū)動(dòng)以發(fā)光所獲得的值的四倍或者更大的最大光輸出Po。因此，可以獲得大致到達(dá)1.3( 4×0.32)的總的曝光劑量。此外，當(dāng)框架在LED芯片被安裝的區(qū)域中的厚度是0.6mm(圖3中曲線G34)時(shí)，這將大于其它位置，就可以實(shí)現(xiàn)是如果用CW方式執(zhí)行驅(qū)動(dòng)以發(fā)光所獲得的值的六倍或者更大的最大光輸出Po。結(jié)果，總的曝光劑量可以增加到大約2( 6×0.32)，允許使用更高效的閃光照明)。
此外，至于此時(shí)(參看圖2(a))各LED元件被發(fā)光的順序，其中分別安置到封裝20任意側(cè)的R(圖2(a)中紅色LED元件8)和G(圖2(a)中綠色LED元件10)以第一順序發(fā)光，B(圖2(a)中藍(lán)色LED元件9)最后發(fā)光，這就可能進(jìn)一步減小發(fā)熱效果，因?yàn)橥ㄟ^R所產(chǎn)生的熱不會(huì)很容易傳遞給G，所述G在R發(fā)光之后緊隨發(fā)光。此外，通過在一側(cè)而不是在封裝20的中心安裝產(chǎn)生大量熱的G LED元件，就可以避免通過G產(chǎn)生的熱作用在其它LED元件上。
為了進(jìn)一步增加總的曝光劑量，兩個(gè)LED元件用于發(fā)光的時(shí)序可以使得它們重疊。通過這樣做，可以進(jìn)一步增加自快門打開發(fā)生曝光過程中的時(shí)間上所傳遞的曝光劑量。尤其是，在如圖2(a)中所示，R LED芯片和GLED芯片的封裝內(nèi)的位置彼此分離，此方法將是有效的，因?yàn)樵赗 LED芯片關(guān)閉之前G LED芯片打開將幾乎沒有熱效果。
此外，盡管到現(xiàn)在沒有特別提及，通過增加反射表面20b(參看圖2(b))的高度(即自芯片安裝表面至封裝頂部的距離)而增加曝光劑量。這種效果在反射表面較小時(shí)尤其顯著；如，與反射壁高度是1mm的情況相比，將反射壁高度增加到2.8mm導(dǎo)致曝光劑量增加1.8倍。但是，注意，反射壁高度的增加必然導(dǎo)致封裝寬度的增加，導(dǎo)致白樹脂量的增加。由于白樹脂經(jīng)常非常昂貴和/或者不增加封裝的寬度是有利的，將封裝變得盡可能的小將是有利的，并將反射鏡以單獨(dú)的部件連接到那里。在反射鏡以單獨(dú)的部件連接時(shí)，也具有相對增加選擇反射表面材料的自由度的優(yōu)點(diǎn)，由于從選擇的標(biāo)準(zhǔn)中除去了許多的因素，包括相對框架的熱膨脹系數(shù)的差異、用于密封LED元件的相對樹脂的粘合劑特性等。
此外，即使在由于以CW方式驅(qū)動(dòng)LED的結(jié)果而發(fā)光可以產(chǎn)生對閃光使用足夠的光，通過脈沖的方式驅(qū)動(dòng)它們來導(dǎo)致LED發(fā)光仍然是有利的。這是因?yàn)?，如圖4中所述的那樣，脈沖驅(qū)動(dòng)更好地允許抑制LED元件的惡化，使得能夠?qū)崿F(xiàn)LED元件壽命的延長，可靠性增加等。
在前述說明中假設(shè)了攝像裝置中利用鹵化銀膠片的相機(jī)(靜止相片相機(jī))來執(zhí)行靜止圖像攝影，本發(fā)明不限于此。例如，攝像裝置可以是能夠執(zhí)行電影攝影的電影型裝置，在這種情況下，對各運(yùn)動(dòng)圖像幀而言(不管式電影還是視頻)，用作閃光裝置的LED可以以脈沖的方式驅(qū)動(dòng)，從而在快門打開的時(shí)間過程中發(fā)光。
(第二實(shí)施例)圖7(a)示出了與本發(fā)明的攝像裝置的第二實(shí)施例相關(guān)照相機(jī)中使用的閃光LED的驅(qū)動(dòng)信號時(shí)間圖的示例中何時(shí)快門可以打開以及何時(shí)可以被閉合；圖7(b)顯示了對應(yīng)的LED驅(qū)動(dòng)信號。注意，因?yàn)槌讼旅嫣岬降奶卣魍猓诙?shí)施例與第一實(shí)施例相同，所述第一實(shí)施例已經(jīng)結(jié)合了圖1-6進(jìn)行了說明，只有這些不同的發(fā)明將在此處進(jìn)行說明。
此照相機(jī)的內(nèi)部是能夠測量在通過攝像透鏡之后撞擊在攝像元件上的光量的監(jiān)測光接收元件。在LED元件被用作閃光裝置的情況下，與傳統(tǒng)氙放電管的情況不同，可以使得光以重復(fù)的方式發(fā)射。因此，在如圖7(a)和7(b)的情況下，在快門被實(shí)際打開(即緊隨在快門按鈕被按下之后)，各R、G和B LED元件以預(yù)先的方式在與閃光攝像相同的條件(相同的脈沖寬度、這些脈沖之間的時(shí)間、強(qiáng)度比等)發(fā)光。此外，在照相機(jī)內(nèi)部的監(jiān)測光接收元件時(shí)，最佳曝光時(shí)間基于這樣的預(yù)照明的結(jié)果所產(chǎn)生的信號輸出進(jìn)行計(jì)算，閃光攝影的快門速度被確定。
這樣，就可能在基于閃光強(qiáng)度的傳統(tǒng)確定的閃光攝影的曝光時(shí)間而言能夠借助照相機(jī)內(nèi)部的曝光控制裝置以與傳統(tǒng)的攝影相似的方式精確確定。注意在圖7(b)所示的示例中，快門速度被設(shè)置使得能夠獲得是預(yù)照明所需時(shí)間的16倍的持續(xù)時(shí)間。
(其它實(shí)施例)盡管前述的第一和第二實(shí)施例對利用鹵化銀膠片的照相機(jī)進(jìn)行了說明，但是勿庸置言，這也可以應(yīng)用到諸如使用CCD、CMOS成像器等作為攝像元件的電子靜態(tài)圖像照相機(jī)中。由于CCD、CMOS成像器和其它這樣的光接收元件顯示出根據(jù)波長的變化敏感性，對增益的調(diào)節(jié)是必須的。即，發(fā)光自敏感性較高的波長的光進(jìn)行是有利的。例如，就CCD為例，對于圖9所示的傳統(tǒng)CCD(曲線G91)，由于對紅色敏感性較低，而對藍(lán)色或者綠色較高，將發(fā)光自藍(lán)色LED元件或者藍(lán)色LED元件開始進(jìn)行是有利的。相反，對于EXviewHAD CCD(曲線G92)而言，由于敏感性對紅色最高，將發(fā)光自紅色LED元件開始進(jìn)行是有利的。或者在圖10所示的傳統(tǒng)CMOS的情況下，由于敏感性對綠色最高，自綠色LED元件開始發(fā)光是有利的。
即使在傳統(tǒng)電子攝像裝置中，可以在單獨(dú)的攝像裝置中應(yīng)用紅色過濾器、綠色過濾器等獲得全色信號，使用根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的攝像裝置，可以在各單獨(dú)的攝像裝置中沒有過濾器的情況下實(shí)現(xiàn)。分別對應(yīng)自LED元件所發(fā)出的光的單色圖像可以通過這樣的方法獲得其中只有紅色信號被積分，同時(shí)R LED發(fā)出紅光，以及只有綠色信號被積分，而G LED元件發(fā)光。由于可以在各獨(dú)立元件中沒有過濾器，所有的攝像裝置可以被用于獲取單色圖像。如果是這樣的話，相同的攝像元件被使用，這就可能獲得具有三倍分辨率的彩色圖像，或者如果獲得具有相同的分辨率的彩色圖像，使用三分之一數(shù)目的攝像元件就已經(jīng)足夠。
但是，在沒有使用具有過濾器的元件中，問題在于不太可能執(zhí)行傳統(tǒng)攝影，即攝影不再伴隨通過閃光裝置所產(chǎn)生的照明。作為如何解決這個(gè)問題的一個(gè)示例，可以利用具有過濾器的元件，對應(yīng)R光發(fā)射的紅色過濾器元件敏感性、對應(yīng)的綠色過濾器元件的敏感性等預(yù)先存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中，通過利用其中信號依次只通過在閃光照像的過程中的顏色的積分的方法，就可能在閃光攝影的過程中獲得更高分辨率的能力的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)能夠執(zhí)行傳統(tǒng)攝像。
此外，本發(fā)明可以在不背離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)精神的情況下用其它不同形式來實(shí)施。因此，前述實(shí)施例在各方面只是出于說明目的，而不是為了限制。本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求指示，而不能由說明書的主體來進(jìn)行限制。所有的修改和對權(quán)利要求的等同物將落入本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種攝像裝置，包括用作一個(gè)或者多個(gè)照明光源并分別發(fā)射不同顏色的光的多個(gè)發(fā)光二極管；其中所述多個(gè)發(fā)光二極管分別在一次或者多次曝光過程中按照發(fā)射的顏色的次序以脈沖的方式發(fā)光。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的攝像裝置，其特征在于所述多個(gè)發(fā)光二極管在至少一次所述曝光過程中按照發(fā)射的顏色的次序以脈沖的方式順序地發(fā)光。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的攝像裝置，其特征在于所述多個(gè)發(fā)光二極管在至少一次所述曝光過程中以多個(gè)重復(fù)按照發(fā)射的顏色的次序以脈沖的方式順序地發(fā)光。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任意之一所述的攝像裝置，其特征在于所述攝像裝置中的一個(gè)或者多個(gè)攝像元件是電子的；對應(yīng)所述多個(gè)發(fā)光二極管按照發(fā)射的顏色的次序發(fā)光的至少一個(gè)定時(shí)，對應(yīng)所發(fā)出的顏色至少之一的一個(gè)或多個(gè)單色圖像分別通過攝像元件的至少一部分獲??；以及一個(gè)或者多個(gè)彩色圖像通過組合各個(gè)所獲得的單色圖像的至少一部分而形成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-3任意之一所述的攝像裝置，其特征在于在至少一次曝光中對于所述多個(gè)發(fā)光二極管中的每一個(gè)的至少一個(gè)照明強(qiáng)度和至少一個(gè)總的照明時(shí)間可以分別變化。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的攝像裝置，其特征在于在至少一次曝光中對于所述多個(gè)發(fā)光二極管中的每一個(gè)的至少一個(gè)照明強(qiáng)度和至少一個(gè)總的照明時(shí)間可以變化，改變各個(gè)顏色至少一部分的照明強(qiáng)度時(shí)間積分之間的至少一個(gè)比率。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的攝像裝置，其特征在于在至少一個(gè)曝光時(shí)間中對于所述多個(gè)發(fā)光二極管中的每一個(gè)的至少一個(gè)照明強(qiáng)度和至少一個(gè)總的照明時(shí)間通過至少一個(gè)基本相同的比率進(jìn)行變化。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-3任意之一所述的攝像裝置，其特征在于，還包括一個(gè)或者多個(gè)照明能量檢測裝置，用于檢測在通過攝像裝置的一個(gè)或者多個(gè)成像透鏡之后的入射其上的光；其中至少一個(gè)照明光源可以在至少一次曝光之前發(fā)光；以及一個(gè)或者多個(gè)曝光條件基于由至少一個(gè)照明能量檢測裝置在至少一個(gè)照明光源在至少一個(gè)曝光之前發(fā)光的時(shí)間中所執(zhí)行的檢測結(jié)果進(jìn)行設(shè)置。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的攝像裝置，其特征在于基于由至少一個(gè)照明能量檢測裝置所執(zhí)行的至少一個(gè)的檢測結(jié)果所設(shè)置的曝光條件包括至少一個(gè)快門速度。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-3任意之一所述的攝像裝置，其特征在于至少一個(gè)照明光源的至少一個(gè)照明位置相應(yīng)于攝像裝置的至少一個(gè)照像視角而變化。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的攝像裝置，其特征在于至少一個(gè)照明光源具有沿不同方向發(fā)射光的多個(gè)發(fā)光二極管。
全文摘要
一種用作照明光源(閃光裝置)的攝像裝置，包括多個(gè)發(fā)射不同顏色光的發(fā)光二極管；其中所述多個(gè)發(fā)光二極管分別在曝光過程中按照發(fā)射的顏色的次序以脈沖的方式發(fā)光。此外，在曝光時(shí)間過程中，這樣的發(fā)光二極管可以按照發(fā)射的顏色的次序以脈沖的方式順序地發(fā)光，和/或者這種發(fā)光二極管可以以多個(gè)重復(fù)按照發(fā)射的顏色的次序以脈沖的方式順序地發(fā)光。
文檔編號G03B7/28GK1580930SQ200410055860
公開日2005年2月16日 申請日期2004年8月4日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月4日
發(fā)明者龜谷英司, 山本善彥, 竹川浩 申請人:夏普株式會(huì)社