照相机闪光灯、照相机和产生闪光的方法

专利名称：照相机闪光灯、照相机和产生闪光的方法
技术领域：
本发明涉及用于闪光摄影的照相机闪光灯，具体地涉及移动设备上的照相机闪光 灯。本发明也涉及一种具有照相机闪光灯的照相机，并且涉及一种产生用于闪光摄影的闪 光的方法。
背景技术：
闪光摄影已经广泛地使用了多年。它是一种这样的技术当照相机记录图像时，通 过照相机闪光灯产生的强光脉冲照射场景。以前，最流行类型的照相机闪光灯是氙气闪光 灯，这些氙气闪光灯安装到大多数消费者照相机上。随着数字摄影照相机变得更小，产生了 对于更小闪光灯单元的强烈需求，尤其是在移动照相电话机上。近来在LED(发光二极管) 技术上的进步使得现代的LED可以产生强到足以用作照相机闪光灯的光脉冲，并且LED照 相机闪光灯具有制造得比氙气闪光管更小的潜力。LED的缺点在于来自LED的光脉冲从非常小的区域发射。如果不适当地观看，这种 光就会聚焦为人的视网膜上的较小的强光点。因此，出于安全的考虑，必须减小直视LED的 强度。美国专利7136672(2006年11月14日公开)给出了基本低强度LED闪光灯设计的 示例。照相机电话闪光灯领域的当前状态是与附加的光学元件结合使用LED。在这种闪 光灯中，可以来自一个或多个LED 1的光用各种光学元件展开，例如用棱镜2和菲涅耳透镜 3，使得从电话机的相对较大的区域发射光。这样，闪光灯可以是明亮并且安全的。图1示 出了这种设计的略图。这种设计不是理想的，因为其比较厚，并且当光通过系统时损耗了一些光。不同类型的闪光灯在专业摄影领域是已知的。照相机闪光灯(从一个点照明)可 以产生具有强阴影和来自皮肤的镜像反射的非自然图像，这可以使得脸看起来太有光泽。 专业的摄影工作室将使用非常漫射的光。一些专业的摄影者使用较大的“环形闪光灯”，从 较大范围的角度照射目标以拍摄出更好的图片。图2(a)和2(b)是具有附着到照相机本体 5上的环形闪光灯4的照相机的正视图和侧视图，使得所述环形闪光灯4与照相机透镜6近 似同心。这种类型的闪光灯的示例由奥林巴斯公司(模型号码SRF-Il环形闪光灯组)销
佳口。大多数环形闪光灯是氙气闪光管的环。用于氙气闪光灯的适配器已经设计用于 附着到规则的氙气闪光灯，并且将所述光反射到环周围，使得按照环形发光。这种类型 的闪光灯称作“Coco环形闪光灯适配器”，并且例如可从英国伦敦的Microglobe Photo Equipments limited获得。这些类型的环形闪光灯较大并且不适合微型化。

发明内容
本发明的第一方面提出了一种照相机闪光灯，包括光导，配置用于至少通过一个 表面提取光；以及一个或多个光源，配置用于在使用中将光发射到所述光导中，其中所述光源或每一个光源是LED或激光二极管；以及其中所述闪光灯在使用中可与驱动电路相连， 所述驱动电路用于驱动光源发射光脉冲。波导传播来自LED或激光二极管光源的光，使得 来自所述照相机闪光灯(即，“闪光灯”)的光脉冲不会存在安全危险。然而同时，与图1的 现有技术相比光源的光损耗更少。因此，所述照相机闪光灯可以提供较高的总光输出，但是 在(如由波导所限定的)传播区域上不会存在安全危险。此外，使用波导传播来自LED或 激光二极管光源的光意味着与现有技术的照相机闪光灯的厚度相比，可以显著地减小照相 机闪光灯的厚度。本发明的第二方面提出了一种照相机，所述照相机包括如第一方面中所限定的照 相机闪光灯。在本发明中，本发明的照相机闪光灯可以在制造时整体装在照相机内。然而， 本发明不局限于此，并且本发明的照相机闪光灯可以用于(例如附加到)现存的照相机，或 者原理上甚至可以将其用作与单独的照相机一起使用的独立闪光灯单元。本发明的第三方面提出了一种产生用于闪光摄影的闪光的方法，所述方法包括 驱动照相机闪光灯的光源以发射光脉冲；所述照相机闪光灯还包括光导，配置用于至少 通过一个或多个表面提取光；以及所述光源配置用于在使用中将光发射到所述光导中，其 中所述光源或每一个光源是LED或激光二极管。如已知的，触发相关联的照相机的同时驱 动所述照相机闪光灯发光以进行摄影，使得来自照相机闪光灯的光照射要摄影的物体上。 驱动光源的方法可以包括在主要闪光之前的预闪光以避免红眼赝像。这种预闪光可以是来 自具有第一光谱分布的光源、或者来自具有第二光谱分布的光源。在考虑结合附图的本发明的以下详细描述时，本发明的前述和其他目的、特征和 优势将变得更加易于理解。


图1示出了现有技术LED闪光灯设计的略图。图2(a)和2(b)示出了现有技术的环形闪光灯设计。图3(a)和3(b)是本发明优选实施例的截面图和顶视图。图4(a)至6(b)示出了使用棱镜外耦合特性的本发明可选实施例。图7(a)至7(d)示出了通过使用波导技术可能实现的传播光源闪光灯设计的示 例。图8示出了本发明的另外实施例。图9(a)和9(b)示出了闪光灯的替代实施例，其中所述波导是光纤。图10(a)和10(b)示出了本发明的另一个实施例，使用白色颜料从所述光波导提 取光。图11(a)和11(b)示出了可选实施例，其中将所述光导如纸面那样弯曲。图12(a)和12(b)说明了其中使用整形光导的实施例。图13(a)和13(b)示出了通过所述光导的主表面之一将光耦合到所述光导中的实 施例。图14(a)和14(b)说明了其中磷光层用于从光导中提取光的替代实施例。图15(a)、15(b)和15(c)说明了另一个实施例，其中将所述光导整形为楔形，使得 所述波导随着光传播进入其中而变得越来越薄。
图16(a)至16(d)示出了一个实施例，其中所述照相机闪光灯包括附加的反射膜， 所述附加的反射膜设置在LED上并且略微与所述光导重叠。图17(a)和17(b)说明了一个实施例，其中所述照相机闪光灯的光导围绕所述照 相机模块。图18(a)和18(b)示出了一个可选实施例，其中所述光导再次围绕所述照相机模 块。
具体实施例方式实施例1图3(a)是根据本发明第一实施例的照相机闪光灯7的截面图。实施例1描述了 本发明的基本原理。图3 (a)的照相机闪光灯7具有一个或多个光源8，例如一个或多个LED，配置用于 将光发射到光导(或者波导)9中，优选地将光发射到光导9的侧面。在该实施例中，所述 光导是具有两个相对的主表面和至少一个次表面的平面光导。所述光导配置用于至少通过 一个主表面提取光，在该实施例中，所述光导的一个或者优选地两个主表面具有光提取特 征10，用于提取在所述光导9内传播的光。可选地，将所述光提取特征配置用于将来自所述 光导的光提取到预定的角度范围。在图3(a)的实施例中，光导9的上主表面(当波导沿图 3(a)中所示朝向时)是所需的输出面。优选地，将反射膜11或者其他反射体放置到光导9 后面，使得通过其他主表面从光导中提取的任何光都不会损失，而是返回到光导中。可选地，将一个或多个光学元件，例如漫射体12、一个或多个棱镜膜13、14和另一 个漫射体15放置在所述光导的输出面上。可选地，所述一个或多个光学元件配置用于在使 用中将从光导提取的光引导到预定的角度范围。如附图标记25示意性所示，所述闪光灯在使用中可以与驱动电路25相连。所述 驱动电路用于当需要时驱动光源8发射光脉冲，例如当需要摄像时。为了确保从光导9发射的光在输出面的区域上具有相当均勻的强度，优选地，将 多个光源设置在如图3(b)所示的光导周围。可以选择光导周围光源的分布，以便优化从光 导发射的光的均勻性。可以将所述光源放置地与光导尽可能的近，以将来自光源的光尽可 能多的耦合到光导中、或者可以将所述光源本身粘合到光导上。将光源粘合到光导上可以 增加来自闪光灯的亮度和均勻性。照相机闪光灯配置有合适的驱动电路(未示出)或者与 合适的驱动电路(未示出)相连，所述驱动电路可以驱动光源8发射光脉冲，使得所述照相 机闪光灯产生“闪光”。所述光导9可以具有均勻的厚度。然而，在任意这种设计中，波导的厚度形状上可 以是楔形的或者弯曲的，使得当光传播进入波导中时波导变得越来越薄。例如，所述提取特 征10可以是凸起的凸块、散射区、棱镜形状、棱锥形状、衍射特征等或者其组合。可以将提 取特征放置到波导的顶部和底部(例如顶部和底部主表面上)以最大化光提取。可以对棱镜膜13、14的角度进行优化以在轴向周围的角度范围内导引光，使得从 照相机闪光灯输出的光的角宽度实质上等于使用所述闪光灯的照相机的视场的角宽度。提取特征10的数值密度(即波导表面每单位面积的提取特征的个数)可以变化， 在远离光源时的提取特征的密度比较大，以便从远离的光源提取更多的特征。可以将这种效应用于补偿在波导中远离光源的位置处出现的光强度减小，这是由当已经从波导中提取 光时，随着与光源距离的增加而出现的强度减小导致的。也可以存在没有提取特征或者只 有有限个数提取特征的光导外围区域。这将具有以下优势在光导表面上产生更加均勻的 光分布，并且也可以防止与LED相邻的光导上的光“亮点”。在从光导的两个主表面提取光 的实施例中，在光导的两个主表面上提取的光是不同的。在从光源8接收光的波导的一部分边缘面上可以存在内耦合特征(未示出)。这 种特征将有助于光从LED耦合到波导中。此外，在波导的其余边缘面周围可以存在散射特 征。这些特征有助于将光散射回波导，并且防止光直接脱离所述波导边缘。在将本发明的照相机闪光灯应用于移动电话的情况下，可以将照相机闪光灯7安 装到移动电话单元中的前盖内(未示出)。所述前盖可以设计用于向照相机闪光灯提供结 构稳定性，并且也用于增强光学性能。前盖本身可以由任意材料构成。然而，可以将前盖有 利的用散射白塑料制成、或者用某种反射层涂覆所述塑料。从而，所述前盖可以将通过波导 的边缘面出射的任何光反射回波导，从而增强光学性能。白光LED(即发射白光的LED)典型地由照射黄光磷光体的蓝光LED构成。总输出 是蓝光分量(由未被吸收的来自LED光引起)和由磷光体再次发射的黄光分量，并且来自 每一个分量的光组合以产生白光。可以有利地使用一个或多个蓝光LED作为光源8，并且可 以将黄光磷光体放置在波导表面内或表面上，或者放置在光学层12-15之一中。由于蓝光 LED较小，这将有助于减小照相机闪光灯的尺寸，并且因此可以使用较小的波导。可选地，一些或全部光源可以由紫外LED或红外LED组成。在这种情况下，可以使 得闪光灯发射紫外光或红外光。其中紫外照明有用的示例是用于犯罪现场的法医学检查。 红外照明可以用于在人眼不可察觉闪光的情况下不连续地摄像。可选地，光源8可以由一个或多个半导体激光二极管组成。紧凑LED闪光的另外优点在于可以具有快速的重复闪光速率。氙气闪光灯典型地 在闪光之间要求几秒钟时间对电容器充电。然而，由于本发明的使用一个或多个LED的照 相机闪光灯可以直接从电池驱动，因此，可以缩短连续闪光之间的间隔，并且重复速率(例 如每秒钟闪光的次数)可以较高。有用的一个示例是摄取视频胶片。所述闪光灯可以针对 视频中每一部分帧而发光。这可以有助于减小运动模糊，并且也可以比连续地运行LED光 源更加有效，因为照相机传感器在整个帧持续时间可能不是激活的。有用的另一个示例是 用于全景摄影。可以在照相机按间隔摄影的同时要摇全景通过场景来拍摄全景摄影。然后， 可以将所述摄影合并到一起以形成单一的全景镜头。照相机的移动可能引起运动模糊，然 而如果每一次摄影时都使用快速的闪光灯脉冲，那么这将减小运动模糊，因为场景变得更 亮并且可以使用较短的曝光时间。可以使用加速计、特定的时间段或者通过评定图像移动 通过传感器的速度来确定摄影需要的间隔。实施例2在本发明的另一个实施例中，可以使用棱镜装置10’作为如图4(a)所示的光提取 特征来进行从波导的提取。可以将这些棱镜定位为与波导内的主要光传播方向成直角，如 图4(b)或4(c)的平面图中所示。可以将散射体12设置在波导的正面上以使得从光导面 的光发射更加空间均勻，或者使得来自闪光灯的光的角度输出更加均勻。可以对棱镜特征 的角度进行优化以将光引导至轴向周围的所需角度范围内，并且优选地沿轴向(或者沿另一个优选的方向)提取大多数光。在该实施例中棱镜作为提取特征的使用消除了(如在图 3(a)的实施例中存在的)提供单独棱镜膜的需要。实施例3图5 (a)示出了根据本发明另外实施例的照相机闪光灯。图5 (a)的照相机闪光灯 一般与图4(d)的照相机闪光灯相对应，具有包括棱镜装置10”的光提取特征。如图5(a) 所示的光提取特征棱镜提供可选的光提取方法。应该将所提取的光大多数引导在轴向，并 且尤其是如果这些棱镜在背面具有反射涂层(未示出)。可选地，棱镜10”再次可以定位为与波导内的光主要传播方向成直角，如图5(b) 的平面图所示。实施例4图6 (a)示出了根据本发明另外实施例的照相机闪光灯。图6 (a)的照相机闪光灯 一般与图4(a)的照相机闪光灯相对应，具有包括棱镜特征16的光提取特征。图6(a)所示 的棱镜特征16提供替代的光提取方法。在该实施例中，将棱镜特征16设置在所述光导内，并且具有比光导本体更低的折 射率。所述棱镜特征16可以方便地实现成光导本体内的空气隙，因为这直接实现和提供了 光导折射率和棱镜特征16之间的较大差别。图6(a)的光导可以通过将棱镜片层压到平面 光导上来实现，所述棱镜片的棱镜面对所述光导。可以再次选择棱镜特征16的角度，以将光引导至轴向周围的所需角度范围内，或 者沿所述轴向提取大多数光。可选地，所述棱镜16可以再次定位为与波导内的主要光传播 方向成直角，如图6(b)的平面图所示。实施例5图7 (a)至7(d)示出了可以制造的波导闪光灯的形状示例。这些图示出了安装或 者集成到移动电话照相机的本体上的照相机闪光灯，在所述移动电话照相机中例如将具有 透镜(未示出)的照相机模块19设置在移动电话上，其中所述光导定位在移动电话的本体 中/本体上(为了清楚起见，从图7(a)至7(d)省略了移动电话的本体)。在移动电话照相 机中，照相机模块典型地是宽度5mm，并且照相机透镜典型地具有3mm的直径，并且在该申 请中照相机闪光灯的光导可以具有约2cm的尺度(例如，在环形形状光导情况下的直径)。 可以制造闪光灯形成环形或环状(或者其近似物)(图7(a)、7(b))、正方形(图7(c))或者 诸如太阳状(图7(d))或者字母状/数字状之类的任意其他所需形状。在图7(b)至图7(d)的实施例中，照相机闪光灯包括一个或多个其他光导。在图7(d)的实施例中，将所述光源(未示出)定位用于将光耦合进多个光导、并 且优选地耦合进每一个光导。优选地，针对每一个光导9存在至少一个独立的光源。可以 期望在闪光灯操作期间只照射所述设计的一些光导。其余光导可以用于增加闪光灯的美学 外观。然而，本发明不局限于用于移动电话照相机，并且本发明的照相机闪光灯原理上 可以安装到任意照相机的本体上、或者与任意照相机的本体集成。可以针对每一种应用适 当地选择所述光导的大小和形状。可以将上述任意提取特征用于从该实施例的有形状波导中提取光。在上述实施例中，在光导上设置的光提取特征的数值密度在所述光导上可以是实质上均勻的，或者如上所述，所述数值密度可以随着与光源距离的增加而增加。本发明不局 限于此，并且可以在所述光导的区域上对光提取特征的数值密度进行构图，以产生图案化 的空间光分布，例如按照符号或者文本的形式。当照相机闪光灯闪光时所述符号或文本将 是可见的。本发明的照相机闪光灯也可以用于呼入电话通知或者其他用户通知。例如呼入文 本消息通知，其中将所述照相机闪光灯设置在移动电话中或者将其提供给移动电话。在这 种示例中，照相机闪光灯的光源将配置用于当接收到呼入电话、或者呼入SMS消息(文本消 息)等时发光。可以将不同颜色的LED光用于表示这些事件的发生，例如通过提供至少一 个第二光源8’(图8)，所述第二光源发射第二颜色的光(即，发射具有与由光源8发射的 光的第一关光谱分布不同的第二光谱分布的光)并且配置用于当接收到呼入电话或者呼 入文本消息等时将光发射到所述光导中。(如上所述，用于照相机闪光灯的光源8通常是白 光光源，使得第一光谱分布是白光光谱分布，尽管用于照相机闪光灯的光源8可选地可以 是紫外或红外光源)。所述第二光源8，可以由控制电路沈控制，当控制电路沈接收到已 经发生了诸如接收到呼入电话或文本消息的预定事件的表示时，所述控制电路引起第二光 源8’发光。(控制电路沈可以与图3的驱动电路25分离，或者可选地它们可以组合为一 个电路)。此外，本发明的照相机闪光灯可以受益于在波导中的角落处回转光的新型提取特 征。这些在夏普的共同未决美国公开专利申请US2010/0142223中更加全面地进行了解释， 将其结合在此作为参考。有益的是使不与光源8临近的区域中波导的侧边缘是反射型的，以放置通过所述 侧边缘的光发射，使得不会沿不希望的方向损耗光。以上实施例涉及使用光导传播来自光源的光的照相机闪光灯，使得从所述闪光灯 较大的区域发射。在可选实施例中，照相机闪光灯可以使用有机LED作为其光源，对发射区 域进行整形并且代替以上实施例的波导。实施例6图9(a)示出了根据本发明另外实施例的照相机闪光灯。在该实施例中，光纤光缆 17可以形成闪光灯波导的底座。将来自一个或多个光源8 (例如LED或激光二极管)的光 引入到光纤光缆17中并且沿所述光纤光缆传播。该光纤可以包括沿光纤的长度的提取特 征(未示出)以从所述光纤光缆17提取光，并且可以存在聚焦元件(未示出)，所述聚焦元 件将从所述光纤光缆提取处的光沿所需方向导引。优选地，如图9(b)清楚地所示，将反射 体18设置在光纤光缆17后面，使得从光纤光缆17发射的沿不需要方向的光反射到所需的 角度输出范围。所述光纤光缆17可以配置成所需形状。该实施例的照相机闪光灯可以包 括两个或更多长度的光纤光缆，每一个在使用中接收来自一个或多个相关联的光源的光。在另外的实施例中，可以设置双凸透镜(未示出)，以便将从光纤光缆发射的光沿 使用所述照相机闪光灯的照相机视场的方向聚焦。本发明的照相机闪光灯可以与照相机集成地提供。例如，本发明的照相机闪光灯 可以集成地提供给具有照相机功能的移动电话。可选地，本发明的照相机闪光灯可以是用 于单独照相机的“孤立”闪光灯。实施例7
在本发明的另一个实施例中，如图10(a)和10(b)所示，选择光源的个数(例如 LED的个数)和光导的形状，以最小化通过光导的边缘面发射并且因此损耗的光的量。除了通过边缘面损耗较少的光之外，图10(a)和10(b)的实施例还具有紧密封装 在一起的LED8，如图10(b)所示，所述LED8应该提供光导表面上光分布均勻性的改进。在该实施例中，通过用漫射白色涂料层20涂覆光导的下部主表面来实现从光导9 的光提取。例如，所述白色涂料可以是Labsphere的6080白色反射涂层或者其他白色反射 涂料。可以对所述层的厚度进行优化以使得所述层20半透明或者甚至完全不透明。白皙的 不透明层的使用消除了使用单独的反射膜(当在图3(a)的实施例中存在时)的要求。将 棱镜膜13、14放置到光导的输出面上。可选地，棱镜膜的一个或两个可以具有马特后表面 (Matt rear surface)，所述马特后表面将消除对于单独漫射体(也存在于图3 (d)的实施 例中)的需要。图10(b)是从上出看照相机闪光灯的视图，并且示出了 LED 8和棱镜膜的最上部。 在图10(b)中示出了光导的典型尺寸。实施例8在本发明的另一个实施例中，如图11(a)和11(b)所示，对光导整形以增强闪光灯 的美学外观。图11(a)和11(b)的实施例示出了弯曲的光导。光导的弯曲使得允许将该实 施例的照相机闪光灯平滑地集成到具有形状的移动电话单元(未示出)。在该实施例中，使用小散射体特征从光导9的两个主表面提取光，例如在所述主 表面上设置的微小凸块的随机阵列。例如，可以通过用氧化铝粉末对光导的主表面进行粉 末爆炸(powderblasting)、模压加工所述光导的主表面、刻蚀光导的主表面或者通过任意 可选的方式来形成这些漫射特征。将弯曲的反射膜11放置到光导9后面，使得通过其他主表面从光导中提取的任何 光不会损耗掉，而是返回到光导中。将棱镜膜13、14放置到光导的输出表面(当光导如图11(a)所示朝向时，输出面 是上部主表面)上。可以对棱镜膜的一个或两个进行弯曲以允许闪光灯单元平滑地安装到一起。图11(b)是从上观看的照相机闪光灯的视图，并且示出了 LED8和棱镜膜的最上 部。图11(b)中示出了光导的典型尺寸。实施例9在本发明的另一个实施例中，如图12(a)和12(b)所示，对光导整形以增强照相机 闪光灯的美学外观(如在平面图中所看到的)。例如，可以使得所述光导成为商标或者公司 标识的形状。图12(a)和12(b)的实施例示出了梯形形状的光导，但是本发明不局限于此。 可以选择LED的个数和位置以优化照相机闪光灯的亮度和均勻性。在该实施例中，使用小微透镜从光导9的两个主表面提取光，例如可以使用注射 模制、模压加工或任意可选技术来形成所述小微透镜。然而在该实施例中，可以将任意合适 的结构用于从光导9提取光。将反射膜11放置到光导9后面，使得通过其他主表面从光导中提取的任何光不会 损耗掉，而是返回到光导中。将棱镜膜13、14放置到光导的输出表面上。
图12 (b)是从上观看的照相机闪光灯的视图，并且示出了 LED 8和棱镜膜的最上 部。图12(b)中示出了光导的典型尺寸。实施例10在本发明的另一个实施例中，如图13(a)和13(b)所示，将光源8 (例如LED)定位 为通过光导的主表面之一将光耦合到光导中。图13(a)的实施例示出了通过其下部主表面 将光耦合到光导9中。对LED上面的光导上部主表面进行整形以重新导引所述光进入光导 9，强迫光的主要部分沿光导传播。在图13(a)所示的实施例中，使得LED 8上面的波导的 上部主表面简单地形成角度以沿所述波导重新导引光。然而，这种形状可以是更加复杂的， 例如LED上面的波导的上部主表面可以是弯曲的，以沿所述光导重新导引更大比例的入射 光。图13(b)是从上观看的照相机闪光灯的视图，并且示出了棱镜膜的最上部(从图 13(a)应该可以理解，与图11(b)和图12(b)不同，LED 8在图13(b)中是不可见的)。图 13(b)中示出了光导的典型尺寸。在该实施例中，使用小微透镜从光导9的两个主表面提取光，例如可以使用注射 模制、模压加工或任意可选技术来形成所述小微透镜。然而在该实施例中，可以将任意合适 的结构用于从光导9提取光。将反射膜11放置到光导9后面，使得通过其他主表面从光导中提取的任何光不会 损耗掉，而是返回到光导中。将棱镜膜13、14放置到光导的输出表面上。实施例11在本发明的另一个实施例中，将光源(例如LED)定位为通过光导的边缘面将光耦 合到光导中。图14(a)和14(b)的实施例示出了将来自蓝光LED的光耦合到光导中。在该 实施例中，用黄光磷光层21涂覆提取光的波导的表面(图14(a)中光导的上部主表面。该 磷光层用于从光导提取光，并且通过将来自LED的蓝光与从磷光体重新发射的黄光分量组 合来产生白光。由于LED本身较小，使用蓝光LED制造的照相机闪光灯将具有物理上更小 的优势。此外，这种照相机模块可以更加有效率、节约成本，并且具有更佳色彩平衡的白色 (使用黄光磷光体制造的白光LED通常看起来非常蓝)。将反射膜11放置到光导9后面，使得通过其他主表面从光导中提取的任何光不会 损耗掉，而是返回到光导中。将棱镜膜13、14放置到光导的输出表面上。图14(b)是从上观看的照相机闪光灯的视图，并且示出了 LED 8和棱镜膜的最上 部。图14(b)中示出了光导的典型尺寸。实施例12在本发明的另一个实施例中，所述光导形状上是楔形的或者弯曲的，使得所述波 导随着光传播到光导中而变得越来越薄。图15(a)_15(c)的实施例示出了具有简单楔形形状的光导，具有越靠近LED越厚 的楔形末端。在该实施例中，从光导本身的锥体本身实现光的提取。当光沿光导锥体传播时，直 到所述光不再全部内反射为止一直改变传播的角度，并且强制所述光输出所述光导。锥形光导具有从光导中提取大多数光的优点，并且因此非常高效。通过仔细地设计楔形形状光导的角度，应该可以从光导中均勻地提取光。如果对 于均勻性要求进一步的改进，可以在光导的一个或两个主表面上设置提取特征，例如微透镜。将反射膜11放置到光导9后面，使得通过其他主表面从光导中提取的任何光不会 损耗掉，而是返回到光导中。对所述反射膜进行整形以遵循如图15所示的光导的另一个主 表面的形状。将棱镜膜13、14放置到光导的输出表面上。可以将棱镜膜的一个或两个形成角度 以遵循光导主表面的形状。图15(b)是从上观看的照相机闪光灯的视图，并且示出了 LED 8和棱镜膜的最上 部。图15(c)是沿图15(c)的线CC得到的照相技术闪光灯的截面图，而图15(a)是沿与图 15(c)的C-C线垂直的线得到的照相机闪光灯的截面图。图15(b)中示出了光导的典型尺 寸。实施例13在本发明的另一个实施例中，所述照相机闪光灯包括反射膜22，所述反射膜放置 到LED上，并且如图16(a)至16(d)所示与光导的上部主表面略微重叠。该反射膜(可以 是3MVikuiti (商标)增强光谱反射(ESR)膜或者其他反射膜)将通过LED的上部外壳发 射的光反射回光导中。这具有增强系统中光利用效率的效果。此外，该反射膜缓和了与光导边缘相关的LED定位时的容限。理想地，应该将所述 LED放置为与光导的边缘物理接触以尽可能多地耦合来自LED的光。然而在实践中，LED应 该与光导边缘相距较小量的位移，所述较小量的位移依赖于制造容限。该位移越大，从LED 发射的没有耦合到光导边缘面中的光的量越大。反射膜22具有将这种丢失的光反射回光 导边缘面的效果，从而增加了光耦合并且缓和了 LED定位时的容限。在该实施例中，使用棱镜提取特征来从光导9的两个表面提取光，例如可以使用 注射模铸、模压加工或任意可选的技术来形成所述棱镜提取特征。所述棱镜形成到光导中， 并且在光导的上部和下部主表面具有不同的性质。在所述光导的下部主表面上，所述棱镜 与光导的长边平行延伸，并且延伸为覆盖整个表面区域。所述棱镜性质从光导边缘到中心 变化。在该实施例中，棱镜深处朝着光导的中心而增加。在光导的上部主表面上，棱镜与光 导的短边平行延伸，即它们与光导下部主表面上的棱镜垂直。在该示例中，棱镜没有覆盖光 导的整个表面区域，并且形成为“H”形状。棱镜延伸的方向并没有局限为与光导的侧边平行或垂直延伸。为了使得从光导提 取的光更加均勻，棱镜与波导边缘成一定角度延伸是有益的。将反射膜11放置到光导9后面，使得通过其他主表面从光导中提取的任何光不会 损耗掉，而是返回到光导中。在该实施例中，棱镜提取特征的使用消除光导的输出面上面两个棱镜膜(在图 3(a)的实施例中存在)的需要。在该实施例中，只将一个单独的棱镜膜13放置到光导的输 出面上。这具有减小成本和厚度的优势。图16(c)是从下面观看的照相机闪光灯的视图，并且示出了 LED 8。从图16(c)中 省略了反射膜，使得可以示出由提取特征M覆盖的光导区域(如阴影所示，也表示棱镜延伸的方向)。图16(d)是从上面观看的照相机闪光灯的视图，并且示出了 LED 8。从图16(d)中 省略了棱镜膜13，使得可以示出由提取特征23覆盖的光导区域(如阴影所示，并且也表示 棱镜延伸的方向，可以看出提取特征23沿与提取特征M延伸的方向相交、并且实质上可以 是垂直的方向延伸)。实施例14在本发明的另一个实施例中，照相机闪光灯的光导可以完全地围绕照相机模块， 其中将光导定位于移动电话的本体中/上。图17(a)和17(b)的实施例示出了围绕照相机 模块的光导，其中所述光导具有弯曲的横截面，使得所述光导随着光传播进入其中而越来 越薄。如图所示，光导的较厚末端与LED相邻。在该示例中，照相机模块直径约9mm，并且照 相机闪光灯的光导沿八角形每一侧长度具有约6mm的尺寸。可以沿所示八角形形状的每一 侧来定位所述光源。在该实施例中，从光导本身的曲面实现光的提取(按照与实施例12类似的方式)。 通过仔细地设计光导曲面的形状，应该可以从光导中均勻地提取光。如果对于均勻性要求 进一步的改进，可以在光导的一个或两个主表面上设置提取特征，例如微透镜。将反射膜11放置到光导9后面，使得通过其他主表面从光导中提取的任何光不会 损耗掉，而是返回到光导中。对所述反射膜进行整形以遵循如图17(a)所示的光导的另一 个主表面的形状，所述形状是通过光导得到的截面图(为了清楚起见从图17(a)中省略了 照相机模块)。图17(b)是从上观看的照相机闪光灯的视图，并且示出了 LED 8和棱镜膜的 最上部；图17(b)中也示意性地示出了照相机模块19。将棱镜膜13、14放置到光导的输出表面上。可以将棱镜膜的一个或两个弯曲以遵 循光导主表面的形状。实施例15图18(a)和18(b)示出了根据本发明另外实施例的照相机闪光灯。图18(a)和 18(b)的照相机闪光灯一般与图17(a)和17(b)的相对应，其中照相机闪光灯的光导完全地 围绕所述照相机本体。图18(a)是通过波导的截面图(为了清楚起见从图18(a)中省略了照相机模块)。 图18(b)是从上观看的照相机闪光灯的视图，并且示出了 LED 8和棱镜膜的最上部；图 18(b)中也示意性地表示了照相机模块19。如图18(a)所示，所述光导具有楔形截面，使得 当光传播进入光导时所述光导变得越来越薄。与图17(a)不同，在该实施例中，光导的主表 面与移动电话的平面成一定角度。从光导本身的锥体实现了来自光导的光提取(按照与实施例12类似的方式)。仔 细的设计锥体的角度以及如果需要时设计附加的提取特征，应该可以确保从光导的均勻光 提取。将反射膜11放置到光导9后面，使得通过其他主表面从光导中提取的任何光不会 损耗掉，而是返回到光导中。将棱镜膜13、14放置到光导的输出面上。在该实施例中，所述棱镜膜与光导的主 表面成一定角度。按照这种方式确定光导和棱镜的方向可以具有改善效率的好处。本发明提出了一种创建照相机闪光灯的方法，所述照相机闪光灯尤其用于诸如结合了照相机的移动电话(所谓的“照相电话”)之类的移动装置。在本发明中，使用LED或激光二极管光源创建闪光灯。如已知的，必须展开这种 光，使得所述闪光灯从较大的区域发光，以使得所述闪光灯同时是明亮并且对于眼睛安全 的。通过将LED光耦合到与IXD (液晶显示器)中所使用类似的波导中来进行这种光展开。 图3 (a)示出了优选的实施例。将来自LED或激光二极管的光耦合到波导中。通过全内反射沿波导引导所述光。 如果所述光不是用于在波导中/上设置的光提取特征，所述光将无限地沿所述波导继续。 例如，这些光提取特征可以是波导表面中的凸起凸块，所述凸起凸块将所述光弯曲，使得光 可以从所述凸块脱离所述波导。然后，所述光通过漫射体和棱镜膜，它们增加了轴向发射的 光的量。棱镜膜可以是3M Vikuiti (商标)BED片，所述片如此确定方向使得所述棱镜彼此 成直角。闪光灯背部的反射膜确保了将所有光引导出闪光灯的顶部表面。所述反射膜可以 是3M Vikuiti (商标)增强型光谱反射体(ESR)膜或者其他反射膜。所述反射膜可以用太 阳能电池来代替。这种闪光灯结构可以非常薄。例如，现有的白光LED具有小于600微米厚的发射 区域，这种光可以耦合到类似厚度的波导中。附加的膜足够薄，使得LED闪光灯系统的总厚 度小于1mm。可以根据设计者的偏爱而改变闪光灯的发射区域，例如移动电话上的闪光灯发 射区域可以是约6mm*14mm。根据液晶显示器(IXD)领域已知传播光的方法。典型地通过冷阴极荧光灯(CCFL) 来照射IXD。必须传播来自CCFL的光，使得CCFL从后面均勻地照射显示器。这典型地是通 31 Okumura 等)κ 2003 ^ 9 M 29 Applied Physics Letters, vol 83, no. 13, p2515 的论文"Highly efficient backlight for liquid crystal display having nooptical films”中描述的方法来实现。将来自CCFL的光导引至波导中，并且沿所述波导引导所述光 直到通过波导上的散射点耦合输出为止。韩国专利申请5022^0A(2005年12月28日公开)使用光纤束来将来自闪光灯的 光传输到用于立体照相机的两个点光源。来自两个点光源的闪光灯提供两个明显的阴影， 这种阴影可以用于场景分析以便理解目标远离照相机的距离。现有技术中没有公开使用与LCD波导类似的薄光学系统将LED光传播到扩展光源 中的LED照相机闪光灯。本发明的照相机闪光灯的一个优点是比现有设计薄得多。现有的LED移动电话闪 光灯单元具有诸如漫射体和菲涅透镜之类的惯用光学元件以传播来自LED的光。这种类型 设计的典型示例是厚度3mm。新的发明使得可以实现小于Imm厚的照相机闪光灯。此外，波导的使用允许将光从发射区域更加均勻地发射。因为均勻发射的光对于 人眼更加舒适，这是非常重要的。另外，使用波导传播LED光可能比在现有技术中使用的光学部件更加有效(S卩，导 致较少的光损耗)。所述波导可以是任意形状的，例如可以使得闪光灯发射区域做成卡通太阳、环形、 字母的形状、或者任意其他形状。如果闪光灯的形状是围绕照相机透镜的环形(或者其近 似物，例如近似圆的多个线段)，可以产生“环形闪光灯”。如上所述，在专业摄影领域环形 闪光灯是公知的。来自几乎是点光源的闪光灯的光在摄影时将产生强烈的阴影，而来自环形闪光灯的光防止形成刺目的阴影。所述光导可以是平面或实质上平面的光导，具有两个相对的主表面和至少一个次 表面，所述光导配置用于通过至少一个主表面提取光。例如，这种光导已知用于LCD显示器 的背光。用于从波导提取光的光提取特征可以设置在所述光导的至少一个主表面中/上， 或者它们可以设置在所述光导内。所述光提取特征可以配置为将来自所述光导的光提取到预定的角度范围内。例 如，在本发明的照相机闪光灯用于特定照相机时，优选地是将从照相机闪光灯输出的光的 角度范围实质上与照相机的视场相同。可选地，它们也可以配置为实质上轴向地从光导提 取光(或者实质上沿另一个优选方向)。这将意味着视场的中心将比从照相机闪光灯外围 接收更多的照明。在已知视场中心将比从照相机闪光灯外围接收更多照明的情况下，可以使用软件 针对朝着外围的这种照明下降来调整图像。所述光提取特征可以是棱镜。可以对棱镜进行整形以将来自光导的光提取到预定 的角度范围内，或者主要沿优选的方向(例如轴向)从所述光导中提取光。它们通常与光 导内光传播的方向垂直地延伸。可选地，所述光提取特征可以是微透镜或散射凸块。磷光体层可以覆盖所述光导表面。所述照相机闪光灯可以包括设置在所述光导的一个主表面上的一个或多个光学 元件。所述一个或多个光学元件的至少一个可以用于在使用中将从光导提取的光导引至预 定角度范围内。所述照相机闪光灯包括设置在所述光导的另一个主表面后面的反射体。这对从光 导的另一个主表面发射的光进行了再循环，从而改进了照相机闪光灯的输出效率。可以将所述照相机闪光灯安装为使得用户可以重新导引从闪光灯发射的光。例 如，所述用户可以选择直接照射物体。可选地，用户可以选择将闪光导引至天花板从而更加 广泛地照亮物体，并且减少了在摄影时刺眼阴影的形成。所述光导可以包括光纤。所述照相机闪光灯可以包括设置在光纤圆周的一部分附近的反射体。所述照相机闪光灯可以包括一个或多个其他光导，所述或每一个其他光导具有至 少一个相关联的光源，所述光源配置用于将光发射到其他光导中。所述照相机可以是移动电话照相机。所述照相机可以包括驱动电路，用于在使用中驱动光源发射光脉冲。所述光源可 以串联、并联或者组合连线。所述照相机还可以包括至少一个第二光源，配置用于将光发射到光导中；以及 控制电路，用于在接收到已经发生预定事件的指示时，引起所述第二光源发光。这提供一种 简单的方式警告用户已经发生预定事件。所述一个或多个光源配置用于引起照相机闪光灯发射具有第一光谱分布的光，以 及第二光源可以配置用于引起照相机闪光灯发射具有与第一光谱分布不同的第二光谱分 布的光。
所述第一光谱分布可以是白光光谱分布。“白光光谱分布”意思是观察者察觉为白 光的光谱分布。所述预定的事件可以是接收SMS消息或者接收呼入电话。所述照相机闪光灯发射的光的角度范围可以与照相机的视场实质上相等。所述光导可以实质上限定环面或其近似物，所述环面以实质上通过照相机透镜中 心的轴为中心。例如，“环面的近似物”意思是多个线性光导，所述多个线性光导配置为近似 圆形的形状(例如如图7(c)下面所示)和/或实质上围起所需的区域。尽管已经参考特定优选实施例示出和描述了本发明，显而易见的是在阅读和理解 说明书时本领域普通技术人员可以实现等价物和修改。本发明包括所有这些等价物和修 改，并且由所附权利要求的范围所限定。
权利要求
1.一种照相机闪光灯，包括光导，至少通过一个表面提取光；以及一个或多个光源，将光发射到所述光导中，其中所述一个或多个光源或每一个光源是LED或激光二极管；以及其中所述闪光灯与驱动电路相连，所述驱动电路用于驱动光源发射光脉冲。
2.根据权利要求1所述的照相机闪光灯，其中，所述光导是平面光导，具有两个相对的 主表面和至少一个次表面，所述光导至少通过一个主表面提取光。
3.根据权利要求2所述的照相机闪光灯，其中，用于从波导提取光的光提取特征设置 在所述光导的至少一个主表面中或主表面上。
4.根据权利要求2所述的照相机闪光灯，其中，用于从波导提取光的光提取特征设置 在所述光导内。
5.根据权利要求3或4所述的照相机闪光灯，其中所述光提取特征配置为将来自所述 光导的光提取到预定的角度范围内。
6.根据权利要求3或4所述的照相机闪光灯，其中所述光提取特征是棱镜。
7.根据权利要求6所述的照相机闪光灯，其中所述棱镜通常与光导内光传播的方向垂 直地延伸。
8.根据权利要求3或4所述的照相机闪光灯，其中所述光提取特征是微透镜。
9.根据权利要求3或4所述的照相机闪光灯，其中所述光提取特征是散射凸块。
10.根据权利要求3或4所述的照相机闪光灯，其中磷光体层覆盖光导表面。
11.根据权利要求1、2、3或4所述的照相机闪光灯，包括设置在所述光导的一个主表面 上的一个或多个光学元件。
12.根据权利要求11所述的照相机闪光灯，其中所述一个或多个光学元件的至少一个 将从光导提取的光引导至预定角度范围内。
13.根据权利要求1、2、3或4所述的照相机闪光灯，包括设置在所述光导的另一个主表 面后面的反射体。
14.根据权利要求1所述的照相机闪光灯，其中所述光导包括光纤。
15.根据权利要求14所述的照相机闪光灯，包括围绕光纤圆周的一部分而设置的反射体。
16.根据权利要求1、2、3或4所述的照相机闪光灯，包括一个或多个其他光导，所述其 他光导或每一个其他光导具有至少一个相关联的光源，所述光源将光发射到其他光导中。
17.一种照相机，包括如权利要求1、2、3或4所述的照相机闪光灯。
18.根据权利要求17所述的照相机，其中所述照相机是移动电话照相机。
19.根据权利要求17所述的照相机，包括驱动电路，用于驱动光源发射光脉冲。
20.根据权利要求17所述的照相机，还包括至少一个第二光源，将光发射到光导中； 以及控制电路，用于在接收到已经发生预定事件的指示时，引起所述至少一个第二光源发 光。
21.根据权利要求20所述的照相机，其中所述一个或多个光源使得照相机闪光灯发射 具有第一光谱分布的光，以及第二光源使得照相机闪光灯发射具有与第一光谱分布不同的 第二光谱分布的光。
22.根据权利要求21所述的照相机，其中所述第一光谱分布是白光光谱分布。
23.根据权利要求20或21所述的照相机，其中所述预定的事件是接收SMS消息或者接 收呼入电话。
24.根据权利要求17所述的照相机，其中所述照相机闪光灯发射的光的角度范围与照 相机的视场实质上相等。
25.根据权利要求17所述的照相机，其中所述光导实质上限定环面或其近似物，所述 环面以实质上通过照相机透镜中心的轴为中心。
26.—种产生用于闪光摄影的闪光的方法，所述方法包括驱动照相机闪光灯的光源发 射光脉冲，所述照相机闪光灯还包括光导，通过一个表面提取光；以及光源，将光发射到 所述光波导中，其中所述光源或每一个光源是LED或激光二极管。
全文摘要
一种照相机闪光灯包括光导，配置用于至少通过一个表面提取光；以及一个或多个光源，配置用于在使用中将光发射到所述光导中。每一个光源是LED或激光二极管。所述闪光灯在使用中可与驱动电路相连，所述驱动电路用于驱动光源发射光脉冲。所述波导传播来自光源的光，使得来自照相机闪光灯的闪光不会存在安全风险，同时使得来自光源的光损耗最小化。因此所述照相机闪光灯提供了较高的总光输出、在传播的区域上传播(由波导限制)。例如，所述光导可以设置在移动电话照相机的照相机模块周围。
文档编号F21V8/00GK102081279SQ201010562620
公开日2011年6月1日 申请日期2010年11月25日 优先权日2009年11月26日
发明者乔纳森·马瑟, 埃玛·杰恩·沃尔顿, 安德鲁·凯, 小田博文, 戴维·詹姆斯·蒙哥马利, 杉田太郎, 渡边由纪夫, 詹姆斯·罗兰·萨克林, 金泽泰德 申请人:夏普株式会社