專利名稱：使用于感光元件的照明光源的制作方法
技術領域：
本發(fā)明是關于一種照明光源，特別是一種使用于一感光元件的一照明光源。
背景技術：
目前主要的感光元件有電子影像感測器，如感光耦合元件(ChargeCoupled Device，CCD>及互補性氧化金屬半導體(ComplementaryMetal-Oxide Semiconductor，CMOS)，以及底片。而電子影像感測器的作用都是將光轉變成類比信號輸出。以CMOS感測器的畫素為例，其包含一個光電二極管，用來產生與入射光成比例的電荷。當從畫素電容所累積的電荷傳送給放大器(Gain Amplifier)與類比/數(shù)位轉換器(A/DConverter)之后，所攝取影像的原始信號才得以形成，具有這些功能才能形成一個影像感測器。
而對于彩色影像的捕捉一般是利用紅綠藍濾光片(RGB Filter)，使電子影像感測器感應不同的顏色，然后再將這些顏色組合成一個顏色。如圖1所示，一個畫素矩陣10中有四個電子感光元件12及其相對應的紅綠藍濾光片RGB。常見的排列方式為RGGB，也就是在顏色上的配比為紅∶綠∶藍為25％∶50％∶25％。這樣的配置主要是由于人類視覺系統(tǒng)對于綠色的敏感度較高，這樣的排列所組成的顏色會比較接近眼睛實際感覺到的顏色。除這樣的排列外，一些廠商對于也發(fā)展出不同顏色濾光片組合或不同的畫素矩陣排列方式，如SONY的RGBE(紅綠藍祖母綠)四色濾光片、FIJIFILM的SuperCCD(八角形)的畫素矩陣排列等。
這些CCD或CMOS等電子感光元件對入射光的不同顏色的光有不同的靈敏度，這會造成攝取影像的色彩失衡。色彩敏感度失衡的解決方法為，運用色別增益或放大技術進行白平衡處理。也就是說針對電子感光元件對不同顏色的光的感光度不同，給于不同的增益放大，使所得的顏色可以還原成接近原來的真實色彩(或眼睛所感受的色彩)。一般而言，目前的CCD或CMOS等電子感光元件對藍光的感光能力較紅光及綠光低，因此對藍光的增益值需較紅光及綠光的增益值為大。但，利用調整增益值的方法會產生高信噪比、低色彩細節(jié)，甚至是色彩偏移的問題。其原因如下所述。
一般在光亮度充足的環(huán)境中，利用這些電子感光元件所檢索到影像可以適度地調整為接近真實色彩(或眼睛所感受的色彩)，而不會造成影響。這是因為信號強度到達一定強度時，電子感光元件感應到的足夠的光亮度的細節(jié)(亮度的灰階數(shù)足夠)，故可調整其增益值而不影響色彩的還原。
但在低光源的情況下，電子感光元件的對不同頻率的入射光有不同的靈敏度的先天特性就會變成先天上的缺陷。以全彩影像為例，RGB三原色各有256階的亮度變化，在光亮度充足時，電子感光元件可輕易在RGB三原色中得到足夠的信號而解析出256階的亮度。但在低光源的情況下，舉例而言，電子感光元件對紅光及綠光可解析出50階，但對藍光僅解析出10階。這是由于電子感光元件(CCD、CMOS等)對藍光的感光度不如紅光及綠光的感光度。一般在低光源的狀況下，會由閃光燈來輔助，使拍攝的瞬間提供一個光源使被攝物反射閃光燈的光而使電子感光元件補捉較足夠的光。雖然使用閃光燈后，在低光源的狀況下也可以解析出256階的亮度的紅光及綠光，但由于電子感光元件依舊對藍光的感光度不足，使藍光亮度的解析依然不足256階的亮度。這會使捕捉到的影像無法正確地還原，而使影像色偏，甚至因藍色光細節(jié)不足而使影像的立體感不足而顯得死板。例如說一個顏色的實際顏色為R100、G100、B100，為一個灰白色。但電子感光元件對藍光僅解析出25階，其經調整色彩平衡后，其藍色亮度值為5、15、25、….、245。因此，該顏色僅能以R100、G100、B95或R100、G100、B105來表示，這會造成顏色色偏。
再者，因影像缺乏藍色的亮度細節(jié)，會使實際可表現(xiàn)的顏色達不到全彩，造成色彩表現(xiàn)不足而影響影像的色彩立體感，而顯得影像死板。而且藍光的感光度較低，其紅綠的增益值也必須隨之調低，造成信噪比(S/Nratio)相對較大而影響影像品質。

發(fā)明內容
鑒于上述的發(fā)明背景中，傳統(tǒng)方法所提供的感光元件在低光源的狀態(tài)時所產生的諸多問題與缺點。本發(fā)明主要的目的在于提供一個照明光源，使于低光源的狀態(tài)下提供一個光源，使捕捉到的影像的色彩細節(jié)充足，而提升其影像品質。
本發(fā)明的另一個目的為，在光亮度充足的環(huán)境中，提供一個輔助的照明光源，增加某色光的亮度，以得到一個生動的影像。
本發(fā)明的再一個目的為，提供一照明光源，使感光元件對各顏色的光的增益值相當，而避免某色光的增益值較高而造成較高的信噪比。
根據(jù)以上所述的目的，本發(fā)明提供了一種使用于一感光元件的一藍色光源。其包含一光源及一導光元件。上述的光源包含紅、綠、藍三個區(qū)段的光，而上述的導光元件，用以將上述光源所發(fā)出的一光線導引至一物體上以檢索一影像。其中上述光源的一光線經過上述導光元件后，上述光線的藍區(qū)段的光強度高于該紅區(qū)段及綠區(qū)段的光強度。
本發(fā)明亦提供了一種使用于一影像檢索儀器的一照明光源，其中影像檢索儀器的一感光元件分別對復數(shù)個光區(qū)段感光以還原所檢索的一影像。上述照明光源包含一光源及一導光元件。上述的導光元件，用以將該光源所發(fā)出的一光線導引至一物體上以檢索一影像，其中上述光源的一光線經過上述導光元件后，上述光線的復數(shù)個光區(qū)段中的一區(qū)段的光強度高于其他區(qū)段的光強度。
如此，對于傳統(tǒng)方法會因感光元件對某色的感光度較弱，而造成影像色彩平衡及捕捉的影像色彩表現(xiàn)不足問題。本發(fā)明可針對感光元件感光度較弱的顏色提供一光源，使感光元件感應到的各顏色的信號大小相當，可減少增益所造成的信噪比，且使捕捉到的影像的色彩細節(jié)充足、白平衡正確且色彩飽和的影像。


圖1是為現(xiàn)有技術中一電子影像感測器的結構示意圖；圖2(A)是為本發(fā)明的一較佳實施例的照明光源結構示意圖；
圖2(B)是為本發(fā)明的另一較佳實施例的照明光源結構示意圖；以及圖3是為本發(fā)明的一照明光源的頻譜示意圖。
具體實施例方式
本發(fā)明的一些實施例會詳細描述如下。然而，除了詳細描述的實施例外，本發(fā)明還可以廣泛地在其它的實施例中施行，且本發(fā)明的范圍不受限定，其以之后的申請專利范圍為準。
再者，為提供更清楚的描述及更易理解本發(fā)明，圖示內各部分并沒有依照其相對尺寸繪圖，某些尺寸與其他相關尺度相比已經被夸張；不相關的細節(jié)部分也未完全繪出，以求圖示的簡潔。
傳統(tǒng)的的感光元件，除一般的底片外，近幾年以CCD或CMOS作為感光元件的數(shù)位影像檢索器也大幅地增加，這些感光元件模擬人眼的視網膜，對紅綠藍三原色感光，并還原所檢索的影像，使所還原的影像接近人眼所見的影像。但這些感光元件有先天上物理的限制，對某一原色光感光度較其他兩原色光為低，例如CCD或CMOS一般對藍色光的感光度較差，而底片的各色光的感光度強弱則需看各感色層的感光順序，一般而言藍色或紅色的感光度較差。
因此本發(fā)明在此揭露了一種使用于一感光元件的一藍色光源。此藍色光源主要結構包含了一光源及一導光元件。上述光源包含紅、綠、藍三個區(qū)段的光，而上述導光元件，用以聚集該光源所發(fā)出的一光線導引至一物體上以檢索一影像。當光源的一光線經過導光元件后，光線的藍區(qū)段的光強度高于該紅區(qū)段及綠區(qū)段的光強度。本發(fā)明的照明光源，可以增加藍光區(qū)段的光強度，使對藍光區(qū)段感應較弱的感光元件可以接收到較強的藍光，而彌補感光元件的先天不足。
如上所述，感光元件也可能是對其他某一頻率區(qū)段的光感光不足，而并非藍光區(qū)段，因此本發(fā)明也提供一種使用于一影像檢索儀器的一照明光源，其中影像檢索儀器的一感光元件分別對復數(shù)個光區(qū)段感光以還原所檢索的一影像，而該感光元件對該復數(shù)個光區(qū)段的一區(qū)段的感光能力低于其他區(qū)段的感光能力。上述照明光源包含一光源及一導光元件。上述的導光元件，用以將該光源所發(fā)出的一光線導引至一物體上以檢索一影像，其中上述光源的一光線經過上述導光元件后，上述光線的上述區(qū)段的光強度高于其他區(qū)段的光強度。這復數(shù)個光區(qū)段除可以是RGB(紅、綠、藍)三區(qū)段、RGBE(紅、綠、藍、祖母綠)四區(qū)段、CMYG(青綠、紫紅、黃、綠)四區(qū)段或其他分色方式。
如圖2(A)所示，為本發(fā)明的一較佳實施例的照明光源結構圖。此照明光源裝置包含一光源20及一導光元件。在本實施例中的導光元件為一凹面鏡22。凹面鏡22除可以導引光源20所發(fā)出的光至一欲拍攝物體上，也可用以聚集光源20所發(fā)出的光，以增強照射到被攝物的光強度。光源20所發(fā)出的光線經過導光元件后，光源20所發(fā)出的光中一區(qū)段的光強度高于其他區(qū)段的光強度，使對該區(qū)段感應較弱的感光元件可以接收到該區(qū)段較強的光強度，而彌補感光元件的先天不足。
再者，上述的導光元件可以更包含一透鏡組24。如圖2(B)所示為本發(fā)明的另一較佳實施例。利用透鏡組24除可以用來調整射向被攝體的光線的聚合程度，以配合實際所需的照射范圍。例如變焦相機的拍攝范圍會隨著變焦鏡頭的焦距而改變，利用透鏡組24可使由光源20發(fā)出的大部分光線調整到拍攝范圍內?；蛘咄哥R組光源20發(fā)出的光在拍攝范圍內更均勻。而透鏡組24也可以有偏光的效果或其他特殊的效果，增加本發(fā)明光源的應用范圍。
本發(fā)明的精神為提供一個照明光源，而照明光源的某一區(qū)段的光強度較其他區(qū)段光為強，以彌補感光元件對此區(qū)段的光感光度不足的先天缺點。因此圖2(A)及圖2(B)中的光源20的光可以經過具有顏色的凹面鏡22或透鏡組24使發(fā)射出的光為所需的光?；蛘甙济骁R22或透鏡組24不具調整光源20光頻譜的效果，而光源20本身即發(fā)出所需的光?？砂l(fā)出所需的光的光源20可以由一個發(fā)光體加上具有濾光效果的濾光片來達成，或者使用如發(fā)光二極管等的發(fā)光體來組成所需的光而不需經過濾光片來達成。若使用濾光片時，濾光片也可以提供如偏光等的效果。再者，本發(fā)明的照明光源也可以用于增加檢索影像的效果之用，而非僅可以用于彌補感光元件的感光能力之用。例如使用紅色的閃光燈，以使檢索的影像的色彩偏紅而營造不同的氣份。
如果感光元件為CCD或CMOS，則本發(fā)明的照明光源的藍區(qū)段的光強度可以較其他區(qū)段為高，藍區(qū)段的較佳波長范圍為390納米到500納米，更佳的范圍為450納米到500納米。而此區(qū)段的光強度平均較其他區(qū)段的光強度強100％以上為較佳，如圖3所示。
利用底片、CCD、CMOS或其他感光元件的器材種類相當?shù)亩啵缦鄼C、攝影機、掃描器、彩色影印機、彩色傳真機、數(shù)位相機、數(shù)位攝影機、網路攝影機等。只要當其所使用的感光元件對某一顏色(頻率范圍)的光感應較其他顏色(頻率范圍)的光為弱時，即可使用本發(fā)明的照明光源來適度調整。以照相機為例，本發(fā)明的照明光源為一閃光燈，當環(huán)境光源不足時啟動，以增加拍攝時的光亮度。而此閃光燈可以裝置在照相機上，也可以為一外在的閃光光源(如攝影棚閃光燈)。另外，當外在環(huán)境光源充足時，也可以使用本發(fā)明的照明光源。此時的照明光源作為補光的用，可使檢索到的影像的色彩效果更好(例如海灘的沙顯的更潔白)。
本發(fā)明的照明光源除可以是如閃光燈的一短暫光源外，也可以是一連續(xù)光源，以便使用于攝影機、掃描器、彩色影印機等需連續(xù)光源的儀器上。
另外，數(shù)位影像檢索儀器(如數(shù)位攝影機、數(shù)位相機等)會有陽光、多云、陰天、鎢絲燈、螢光燈等數(shù)種影像白平衡調整。這是由于人眼會調整而對環(huán)境色溫產生適應，故在不同色溫環(huán)境下的白紙人眼依然可判斷其為白色。舉例來說，在鎢絲燈照明的房間，剛進入時該房間時，感覺到光線偏黃色，但漸漸的視網膜上的光受體對黃色的漸漸產生色疲勞，因此對鎢絲燈的光線的感覺會轉成白色光。際的狀況，而造成實際拍攝的影像與人眼所感覺的不同。因此，數(shù)位影像檢索儀器利用白平衡的方式，將影像調整為接近人眼所感覺的影像的色彩。而當應用本發(fā)明的照明光源于數(shù)位的影像檢索儀器時，可以在影像檢索儀器上增加一閃光白平衡，以修正本發(fā)明的照明光源所照射的影像顏色。這閃光白平衡可以是自動或手動地開啟。
本發(fā)明雖以一較佳實例闡明如上，然其并非用以限定本發(fā)明精神。在不脫離本發(fā)明的精神與范圍內所作的修改與類似的安排，均應包含在下述的申請專利范圍內，這樣的范圍應該與覆蓋在所有修改與類似結構的最寬廣的詮釋一致。因此，闡明如上的本發(fā)明一較佳實例，可用來監(jiān)別不脫離本發(fā)明的精神與范圍內所作的各種改變。
權利要求
1.一種使用于感光元件的照明光源，該影像檢索儀器的一感光元件分別對復數(shù)個顏色區(qū)段感光，其特征在于，該照明光源包含一光源；以及一導光元件，用以將該光源所發(fā)出的一光線導引至一物體上以檢索一影像，其中該光源的一光線經過該導光元件后，該光線的該復數(shù)個光區(qū)段的一區(qū)段的光強度高于其他區(qū)段的光強度。
2.如權利要求1所述的照明光源，其特征在于，所述該感光元件對該區(qū)段的感光能力低于該其他區(qū)段的感光能力。
3.如權利要求2所述的照明光源，其特征在于，所述該區(qū)段的光是為藍區(qū)段。
4.如權利要求3所述的照明光源，其特征在于，所述該藍區(qū)段的波長范圍為390納米到500納米。
5.如權利要求1所述的照明光源，其特征在于，所述該光源是由一發(fā)光體及一濾光片所組成。
6.如權利要求5所述的照明光源，其特征在于，所述該濾光片具有偏光作用。
7.如權利要求1所述的照明光源，其特征在于，所述該光源是由發(fā)光二極管所形成的光源。
8.如權利要求1所述的照明光源，其特征在于，所述該聚光元件包含一凹面鏡。
9.如權利要求8所述的照明光源，其特征在于，所述該聚光元件更包含一透鏡組。
10.如權利要求1所述的照明光源，其特征在于，所述該感光元件是選自由底片、CCD、CMOS所組成的族群。
全文摘要
一種使用于一影像檢索儀器的一照明光源，影像檢索儀器的一感光元件分別對復數(shù)個光區(qū)段感光以還原所檢索的一影像。照明光源包含一光源以及一導光元件，而導光元件用以將該光源所發(fā)出的一光線導引至一物體上以檢索一影像。其中光源的復數(shù)個光區(qū)段中的一區(qū)段的光強度高于其他區(qū)段的光強度。
文檔編號F21S2/00GK1635396SQ20031012443
公開日2005年7月6日 申請日期2003年12月26日 優(yōu)先權日2003年12月26日
發(fā)明者何杰 申請人:天瀚科技股份有限公司