专利名称：拍摄用照明装置和照相机系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及照相机用照明装置，它在拍摄操作过程中照射被拍体。
背景技术：
日本待决专利公开No.H10-206942披露了一种照相机用照明装置，在拍摄操作过程中使用它照射被拍体，该照明装置包括多个光源。该公开所披露的照明装置包括发射红光的LED和发射蓝光的LED，从而能够修正从氙气灯等放电型光源发出的闪光的色温。控制红色LED和蓝色LED从而根据色温需要修正的程度打开它们中的一个或把两个都打开。
尽管利用该公开中披露的照明装置能够调节拍摄图像的色温，但是不能调节图像的彩度。因此，为了提高彩度，需要先得到经过照相机端的滤谱器等进行色分离的图像捕获信号，然后对已经经过色分离的图像捕获信号执行图像处理(如提高每种颜色浓淡层次的解压处理)，从而提高拍摄图像的彩度。在这样的图像处理过程中，经过解压处理，包含在图像捕获信号中的噪声组分必然会被解压，从而造成图像质量下降。
发明内容
根据本发明的拍摄用的照明装置包括一个三波长光源，三波长光源发射的光在分离的波长范围内具有三个最大光发射波长，每个最大光发射波长与三原色光中一种颜色光的波长对应。
优选限定从三波长光源发射的光，使得与所述三个最大光发射波长中的每一个最大光发射波长对应的光强度水平和与最小光发射波长对应的光强度水平之比等于或大于预定值，该最小光发射波长位于所述三个最大光发射波长中的每个最大光发射波长之间并且与对应的最大光发射波长相邻。
三波长光源可以由白色LED构成。三波长光源也可以由两个或三个LED构成，每个LED至少产生三原色光波长中一个波长的光。
优选三个最大光发射波长中的每个最大光发射波长都和与放置在照相机的图像捕获装置处的滤谱器的三原色中一种颜色对应的最大透射波长匹配。
照明装置能够进一步包括一个与三波长光源不同的光源，它发射的光在波长范围内不是分离的；和一个光源切换单元，它有选择地切换到三波长光源和发射在波长范围内不分离的光的光源中的一个光源。
根据本发明的一种照相机系统包括拍摄用照明装置，该照明装置具有一个三波长光源，三波长光源发射的光在分离的波长范围内具有三个最大光发射波长，每个最大光发射波长与三原色光中一种颜色光的波长对应；和一个电子照相机，它具有一个三原色滤谱器和一个图像捕获装置，三原色滤谱器具有的最大透射波长与所述三个最大光发射波长匹配，图像捕获装置通过滤谱器捕获被拍体图像。
图1示出了在本发明的一个实施例中实现的电子照相机系统；
图2的结构图示出了电子照相机系统中采用的基本结构；图3给出了LED和光发射电路中可以采用的结构的一个例子；图4示出了LED处产生的照明光的光谱辐射特性；图5示出了图像捕获元件的光谱灵敏度特性；图6示出了在图像捕获元件处接收LED光时表现出的光接收特性；图7的结构图示出了具有红色LED、绿色LED和蓝色LED的电子照相机系统中采用的基本结构；图8的结构图示出了具有一个LED和一个氙气灯的电子照相机系统中采用的基本结构；图9示出了氙气灯发射的照明光的光谱辐射特性；具体实施方式
下面参考附图解释实施本发明的最佳模式。图1示出了在本发明一个实施例中实现的电子照相机系统。如图1所示，可互换的拍摄镜头20安装在电子照相机本体10上。另外，照明装置30安装在电子照相机10的配件槽(未示出)上。
图2是图1所示的电子照相机系统中所采用的基本结构的结构图。如图2所示，安装在照相机本体10上的照明装置30包括LED31a和与LED31a一起提供的光发射电路31。照明装置30通过位于配件槽处的通信接触点(未示出)与放置在照相机本体10处的CPU101接合通信从而接收定时信号和表示要达到的光输出的信号等，其中定时信号被提供作为LED31a开始和结束发光的指令。
照相机本体10处的CPU101可以由例如ASIC构成。CPU101通过使用下面将详述的各个模块输入给它的信号执行规定的算术运算，并且把根据算术运算的结果产生的控制信号输出给各个模块。
把穿过拍摄镜头20然后进入照相机本体10的被拍体光通量引导到图像捕获元件121处。图像捕获元件121由CCD图像传感器等构成。图像捕获元件121捕获由被拍体光通量形成的图像并且把图像捕获信号输出给A/D转换电路122。A/D转换电路122把图像捕获模拟信号转换为数字信号。
CPU101对数字转换得到的图像数据执行例如白平衡处理等图像处理，还执行压缩处理从而把已经经过图像处理的图像数据压缩成特殊的格式，以及解压处理从而解压压缩的图像数据等。记录介质126可以由能够可拆卸地装载到电子照相机本体10中的存储卡构成。经过图像处理的图像数据记录到记录介质126中。
图像再生电路124通过使用未压缩的图像数据(没有经过压缩的图像数据或解压的图像数据)产生用于再生图像显示的数据。在可以由例如液晶显示器构成的显示装置125上，通过使用再生的图像显示数据显示图像。
光发射电路31响应CPU101输出的发光指令打开LED31a。图3给出了在LED31a和光发射电路31中可以采用的结构的一个例子。由照相机本体10中的CPU101输入信号给照明控制电路32，这些信号表示LED31a开始和结束发光的时刻以及LED31a处要发出的光量。从相关技术中已知LED是电流控制的装置，其中在LED额定范围内驱动电流和发光强度(光功率)存在正比关系。照明控制电路32根据CPU101提供的指令内容确定要提供给LED31a的电流值，并且给LED驱动电路33输出命令使之给LED31a提供达到该电流值的电流。这样就控制了LED31a处发出的光量。
表示LED31a处表现出的光发射强度和所提供的电流之间关系的数据存储在照明控制电路32中的非易失性存储器中，这些数据根据实测结果以表格的形式事先准备好存储在那里。照明控制电路32通过使用光发射强度作为自变量来查表，确定出要提供的所需电流值并且把该电流值指示给LED驱动电路33。响应于从照明控制电路32的命令输出，LED驱动电路33给LED31a提供需要的电流。应该注意电池E构成了照明控制电路32和LED驱动电路33的电源。
LED31a是白色LED。图4示出了LED31a处产生的照明光的光谱辐射特性。图4中的水平轴表示光发射(辐射)波长(单位nm)，而图4的垂直轴表示光发射(辐射)亮度。垂直轴用相对值标度光发射亮度，其中1表示最大光发射亮度水平。LED31a是三色(三波长)光源，它在分离的波长范围内达到最大光发射波长，每个最大光发射波长对应于蓝、绿和红三原色之一。在对应于图4中三个峰值的波形中，用虚线示出的波形对应于蓝色，用实线示出的波形对应于绿色，用点划线示出的波形对应于红色。
为简化说明，在给出的例子中，LED31a实现的光发射亮度的三个最大值都是相等的。该实施例的关键特征是光发射亮度的三个最大值与最大值之间存在的最小值之比永远不会小于预定值(如10∶1)，而LED31a处对应于三原色光波长发射的光具有相等的亮度水平这一点并不重要。
图2中的测距装置102探测用拍摄镜头20获得的焦点位置调节状态并且把探测信号输出给CPU101。CPU101响应焦点探测信号给聚焦镜头驱动机构(未示出)传递命令来沿着光轴向前/向后驱动包括在拍摄镜头20中的聚焦镜头(未示出)，从而调节拍摄镜头20获得的焦点位置。焦点调节信息对应于表示离主要被拍体的距离的距离信息。
光度计装置103探测被拍体光量并且向CPU101输出探测信号。CPU101使用该探测信号计算被拍体亮度BV。
当照明装置30设置在能够发射光的状态时，CPU101通过使用当前光圈值设置AV、当前快门速度TV、计算出来的被拍体亮度BV和当前设定的图像捕获敏感度SV来执行曝光计算，具体计算见下面的表达式(1)。
EV＝AV+TV＝BV+SV...(1)该表达式中EV表示曝光量。CPU101通过算术运算确定控制曝光，控制曝光包括对应于曝光偏差ΔEV照明装30要发射的光量，从而实现最佳曝光。曝光偏差ΔEV表示控制曝光和最佳曝光之间的差别。所调节的要发射的光量与表示离主要被拍体的距离的距离信息一致。
操作件107包括与快门释放按钮(未示出)互锁的快门释放开关、变焦开关(未示出)和拍摄模式选择开关(未示出)，操作件107给CPU101输出与各个开关对应的操作信号。在该例子中，可以在“拍摄模式”中选择拍摄人物的肖像拍摄模式或拍摄除人物以外的其它被拍体的静物拍摄模式。选择肖像拍摄模式以得到高彩度的图像，这特别适合于需要合意地再现人物皮肤的颜色时。
本发明的特征在于照明装置30处所产生的照明光的光谱辐射特性，照明装30构成了上述电子照相机系统的一部分。
当从操作件107输入表示肖像拍摄模式设置的操作信号时，CPU101使得照明装置30能够发射光。当在这种状态下用电子照相机10执行快门释放操作时，CPU101给照明装置30输出光发射命令从而在预定时间长度的拍摄操作过程中发射出所计算出光量的光。这样就用LED31a提供的照明光照射主要被拍体。
在前述图像捕获元件121的图像捕获表面处形成的像素区域上放置着相关技术中的滤谱器(滤色器)121a(见图2)。滤色器121a是分色滤色器，它由原色滤色器组成，每种原色滤色器分别允许红色(R)光、蓝色(B)光或绿色(G)光穿过并且采取与特殊阵列(如Bayer阵列)中给定像素位置对应的位置。通过这种滤色器121a捕获被拍体图像，图像捕获元件121输出图像捕获信号，每个信号与光的三原色中一种颜色对应。
CPU101通过调节三原色中的信号比执行白平衡调节从而得到预定的值。也就是说，在与红色光、蓝色光和绿色光对应的数字化图像数据中，它分别把与红色光对应的图像数据乘以增益R，把与蓝色光对应的图像数据乘以增益B，增益R和增益B是为了进行白平衡调节而确定出来的增益值。例如可以把事先存储在CPU101中的值用作增益R和增益B来进行白平衡调节。
设定前述LED31a的最大光发射波长使得它们与通过放置在图像捕获元件121处的滤色器121a的光谱透射特性实现的最大透射波长匹配。图5示出了图像捕获元件121的光谱灵敏度特性。在图中所示的光谱灵敏度特性中，包括了滤色121a的光谱透射特性、构成图像捕获元件121处像素的发光二极管的波长灵敏度特性、以及放置在图像捕获元件121的图像捕获表面处作为独立于滤色器121a的一个部件的红外光截止滤镜(未示出)的红外光截止特性。
图5中的水平轴表示接收的光的波长(单位nm)，而垂直轴表示光接收灵敏度。垂直轴用相对值标度，其中1表示当滤色器等的透射为100％时从发光二极管输出的信号值。在对应于图5中三个峰值的波形中，用虚线示出的波形表示所接收的蓝色光的灵敏度特性，用实线示出的波形表示所接收的绿色光的灵敏度特性，用点划线示出的波形表示所接收的红色光的灵敏度特性。
如图5所示，当在图像捕获元件121处接收蓝色和绿色之间的中间色光(波长大约是490nm)时，就既把它当作蓝色光又把它当作绿色光。所以与中间色对应的信号值相对于三原色的信号值(在该例子中是与蓝色和绿色对应的信号值)就变得较大，这会降低图像的彩度。
当在拍摄操作的过程中通过打开LED31a照射主要被拍体时，被拍体光通量中与LED31a处的最大光发射波长对应的颜色组分的光强度水平增加。图6示出了在实现图5中示出的光谱灵敏度特性的图像捕获元件121处接收LED31a发射的照明光时表现出的光接收特性。图6中的水平轴表示接收的光的波长，而图6中的垂直轴表示光接收灵敏度。垂直轴像图5那样标度。在对应于图6中三个峰值的波形中，用虚线示出的波形表示蓝色光接收特性，用实线示出的波形表示绿色光接收特性，用点划线示出的波形表示红色光接收特性。
如图6所示，由于在图像捕获元件121处没有接收蓝色和绿色之间的中间色光(波长大约是490nm)，与中间色对应的信号值相对于与原色(在该例子中是蓝色和绿色)对应的各个信号值就变得较小，因此就提高了图像的彩度。
类似地，由于在图像捕获元件121处没有接收绿色和红色之间的中间色光(波长大约是570nm)，与中间色对应的信号值相对于与原色(在该例子中是绿色和红色)对应的各个信号值就变得较小，因此就提高了图像的彩度。
在上述的实施例中能够实现下列优点。
(1)纳入LED31a作为照明装置30处的光源，LED31a是三色(三波长)光源，它在分离的波长范围内达到最大光发射波长，这些最大光发射波长分别对应于光的三原色即蓝、绿和红。在把电子照相机10设置在肖像拍摄模式中时，响应于所执行的快门释放操作，电子照相机10给照明装置30输出光发射命令从而用来自LED31a的照明光照射主要被拍体。所以，与不用来自LED31a的照明光照射被拍体的状态相比，就加重了包含在被拍体光通量中的光的三原色组分，从而通过再现特别是以合意的形式再现被拍体的皮肤颜色等得到高彩度的图像。
由于通过用来自LED31a的照明光照射被拍体而无需执行任何除了相关技术中的图像处理之外的附加处理就得到了高彩度的图像，所以该实施例允许根据本发明的照明装置30和相关技术中的电子照相机一起使用。另外，在图像捕获元件121上的滤色器121a处对图像捕获信号进行色分离后，当调节与光的三原色对应的各个图像捕获信号的信号比时，由于不需要执行在相关技术中为提高彩度所执行的解压处理(增加与光的三原色对应的各个信号值从而提高浓淡层次的处理)，不会发生由解压处理引起的图像质量下降，解压处理必然增加图像捕获信号中包含的噪声组分。
(2)由于设定LED31a处的最大光发射波长使得它们与通过放置在图像捕获元件121处的滤色器121a的光谱透射特性实现的各个最大透射波长匹配，就以很高的效率在图像捕获元件121处接收与三原色组分对应的光。由于这样提高了收集三原色组分的效率，就增强了图像捕获信号的信号水平从而得到具有理想S/N比的图像。另外，由于LED31a不需要以过高的亮度水平发射光，所以减少了照明装置30处的能耗。
尽管在上面给出的解释中具有LED31a的照明装置30作为一个外部单元来安装，但是照明装置也可以内置在照相机本体中。
尽管LED31a由白色LED构成，但是如图7所示，也可以彼此独立地提供红色LED34a、绿色LED34b和蓝色LED34c，从而通过把从各个LED发射的照明光通量组合起来照明主要被拍体。
另外，可以彼此独立地提供发射红光和绿光的LED以及发射蓝光的LED，从而通过把从这些LED发射的照明光通量组合起来照射主要被拍体。
类似地，可以彼此独立地提供发射蓝光和绿光的LED以及发射红光的LED，从而通过把从这些LED发射的照明光通量组合起来照射主要被拍体。
尽管在上面给出的解释中使用了单独一个白色LED，但是也可以使用多个白色LED同时发光从而增加光发射亮度水平，并且可以用通过把这些LED发射出来的光通量组合在一起得到的照明光照射主要被拍体。
应该注意，在具有红色LED、绿色LED和蓝色LED而不是一个白色LED的结构中，或者在包括一个能够发射红光、绿光和蓝光中两种不同颜色光的LED的结构中，可以使用多个LED从而在照射主要被拍体时增加光发射亮度水平。
如图8所示，照明装置30可以进一步包括另一个光发射亮度特性与白色LED31a不同的光源(如氙气灯)35a，并且可以选择白色LED31a或氙气灯35a作为照明光源。通过光发射电路35控制氙气灯35a从而响应CPU101输出的光发射指令打开氙气灯35a。在这种结构中，当从操作件107输入表示静物拍摄模式设置的操作信号时，CPU101使得照明装置30处的氙气灯35a能够发光。当在这种状态下在电子照相机10处执行快门释放操作时，CPU101给照明装置30输出光发射命令从而发出具有如前所述计算出来的光量的光。这样就用氙气灯35a提供的照明光照射主要被拍体。
图9示出了氙气灯35a提供的照明光的光谱辐射特性。图9中的水平轴表示光发射(辐射)波长，而图9中的垂直轴表示光发射(辐射)亮度。垂直轴用相对值标度光发射亮度，其中值1表示当氙气灯35a执行完全光发射时得到的最大光发射亮度水平。氙气灯35a的光发射特性与LED31a的光发射特性的不同之处在于氙气灯35a不是在与光的三原色蓝、绿和红对应的分离波长处发射光。也就是说，氙气灯35a可以称为不在分离的波长范围内发出分离的光的光源。
在静物拍摄模式中通过用氙气灯35a发出的照明光照射主要被拍体，就得到没有加重光的三原色组分的图像。通过有选择地使用最适合特定拍摄用途的照明光，拍摄者能够得到实现所需彩度水平的图像。在这种情况下，CPU101起到光源切换装置的作用。
应该注意，可以使用除上述部件之外的部件，只要不损害表征本发明的功能就行。
根据本发明的实施例，照射被拍体从而提高使用照相机拍摄的图像的彩度，能够得到高彩度的图像而不会引起图像质量下降。
上述实施例只是一些示例，无需偏离本发明的精神和范围就可以作出各种改进。
权利要求
1.一种拍摄用照明装置，包括一个三波长光源，它发射的光在分离的波长范围内具有三个最大光发射波长，每个最大光发射波长与三原色光中一种颜色光的波长对应。
2.根据权利要求1所述的拍摄用照明装置，其中限定从三波长光源发射出的光，使得与所述三个最大光发射波长中的每一个最大光发射波长对应的光强度水平和与最小光发射波长对应的光强度水平之比等于或大于预定值，该最小光发射波长位于所述三个最大光发射波长中的每个最大光发射波长之间并且与对应的最大光发射波长相邻。
3.根据权利要求2所述的拍摄用照明装置，其中三波长光源由白色LED构成。
4.根据权利要求2所述的拍摄用照明装置，其中三波长光源由两个或三个LED构成，每个LED至少产生三原色光波长中一个波长的光。
5.根据权利要求1到4中任何一项权利要求所述的拍摄用照明装置，其中所述三个最大光发射波长中的每个最大光发射波长都和与放置在照相机的图像捕获装置处的滤谱器的三原色中一种颜色对应的最大透射波长匹配。
6.根据权利要求1到4中任何一项权利要求所述的拍摄用照明装置，进一步包括一个与三波长光源不同的光源，它发射的光在波长范围内不是分离的；和一个光源切换单元，它有选择地切换到三波长光源和发射在波长范围内不分离的光的光源中的一个光源。
7.一种照相机系统，包括拍摄用照明装置，包括一个三波长光源，三波长光源发射的光在分离的波长范围内具有三个最大光发射波长，每个最大光发射波长与三原色光中一种颜色光的波长对应；和一个电子照相机，它包括一个三原色滤谱器和一个图像捕获装置，三原色滤谱器具有的最大透射波长与所述三个最大光发射波长匹配，图像捕获装置通过滤谱器捕获被拍体图像。
全文摘要
一种照明装置包括一个由LED构成的光源，该光源是一个三色(三波长)光源，它在与光的三原色蓝、绿和红对应的分离的波长范围内实现最大光发射波长。当设置在肖像拍摄模式中的电子照相机释放快门时，电子照相机给照明装置传递光发射命令从而用LED发射的照明光照射主要被拍体。LED采取的结构允许它在最大光发射波长处发射光，最大光发射波长与通过放置在图像捕获元件处的滤色器的光谱透射特性实现的最大透射波长匹配。
文档编号G03B7/16GK1702538SQ20051007380
公开日2005年11月30日 申请日期2005年5月24日 优先权日2004年5月25日
发明者宝珠山秀雄, 芝崎清茂 申请人:株式会社尼康