专利名称：光学照明设备和光学记录设备的制作方法
光学照明设备和光学记录设备本专利申请要求德国专利申请10 2009 024 069. 1的优先权，其公开内容通过引
用结合于此。本发明涉及一种光学照明设备，其具有辐射检测器、第一光源和第二光源。该光学照明设备尤其适于使用在记录设备中或与记录设备一起使用。在出版物DE 10 2007 042 573 Al中公开了一种光学照明设备，其具有检测器、光源和控制装置。控制装置适于根据环境光的发射光谱特性来调节由光源发射的辐射的光谱特性。在这种照明设备中，由光源发射的光的光谱特性与环境光的发射光谱特性匹配。 尤其是，照明设备的照明尽可能类似环境照明地调节。然而由此会限制借助光源对辐射检测器的照亮方面的效率。本发明所基于的任务是提出一种改进的光学照明设备，其特征尤其在于辐射检测器的有效照亮。此外，本发明的任务是提出一种具有这种光学照明设备的光学记录设备。这些任务尤其通过具有权利要求1所述特征的光学照明设备和通过具有权利要求10所述的特征的光学记录设备来解决。照明设备和记录设备的有利实施形式和优选改进方案是从属权利要求的主题。根据本发明设计光学照明设备，其具有辐射检测器、第一光源和第二光源。辐射检测器包括半导体芯片和光学滤光器，并且具有辐射灵敏度分布。第一光源适于产生白色辐射。第二光源适于产生在可见光谱范围中的单色辐射，其中由第一光源发射的辐射和由第二光源发射的辐射叠加成混合辐射，其具有波长光谱。混合辐射的波长光谱与辐射检测器的光谱灵敏度分布匹配。在此，尤其是混合辐射的波长光谱的变化曲线与辐射检测器的光谱灵敏度分布的变化曲线匹配。优选地，第一光源适于产生白色辐射，其中由第一光源发射的辐射具有在450nm 至Ij 700nm之间(包括端值)的波长范围中的连续或者近似连续的辐射。第一光源因此优选发射具有在可见波长范围中的连续光谱的辐射。辐射检测器例如是如下检测器，其具有不同的部分区域，其适于检测红色、绿色或蓝色辐射，即所谓的红色、绿色和蓝色像素。在此，优选地，每个像素配备有自己的滤光器， 其对应于相应的色彩红色、绿色或蓝色。第二光源适于产生在可见光谱范围中的单色辐射。在此，并不一定必须的是第二光源仅发射波长范围的辐射。例如，第二光源可以是如下芯片，其发射在蓝色光谱范围中的辐射并且具有转换层，该转换层将由芯片发射的辐射转换成红色辐射，使得与不带转换层的蓝色芯片相比形成由第二光源发射的辐射的更宽的光谱。与具有辐射检测器的光谱灵敏度分布的混合辐射的波长光谱相比，波长光谱和光谱灵敏度分布优选分别被归一化。为此，例如相应的光谱的最大值归一化到1。可替选地， 混合辐射的波长光谱根据辐射检测器的光谱灵敏度分布来调节。通过归一化或调节有利地可以将波长光谱与光谱灵敏度分布比较。
尤其是，在此对相应的光谱的观察优选限于可见光谱范围。只要未言明不同，则本说明书相应地涉及归一化的或所调节的光谱灵敏度或波长光谱。为了良好的匹配，视为充分的是波长光谱在很大程度上对应于光谱灵敏度分布。 波长光谱与灵敏度分布的完全相一致并不一定是必要的。更确切地说，应实现与光谱灵敏度分布的尽可能好的匹配。尤其是，混合辐射的波长光谱与检测器的光学滤光器匹配。如果检测器例如是具有红色、绿色和蓝色像素的芯片(其中每个像素根据相应的色彩红色、绿色和蓝色而具有自己的滤光器)，则混合辐射的波长光谱优选与各个滤光器的透射特征匹配。同时，有利地提供了混合辐射的连续白色光谱。照明设备包括至少两个光源，其发射不同色度坐标的辐射。在照明设备运行中，不同的辐射叠加成具有波长光谱的混合辐射。根据光源发射其辐射的强度，尤其是可以调节混合辐射的波长光谱的变化曲线。分别由光源发射的辐射的强度在此例如可以借助对这些光源供电的电流的强度来调节。在此，电流强度越大，则所发射的辐射的强度越高。可替选地，分别由光源发射的辐射的强度可以借助脉宽调制来调节。混合辐射的波长光谱优选借助控制装置与辐射检测器的灵敏度分布匹配。尤其是，辐射检测器在运行中具有光谱灵敏度分布。控制装置处理检测器的值，尤其是光谱灵敏度分布，并且在运行中调节由光源发射的混合辐射的波长光谱，使得其与辐射检测器的光谱灵敏度分布匹配。控制装置例如是微控制器。在此有利地，一次性调节就足够。如果由光源发射的混合辐射的波长光谱借助控制装置一次性地与辐射检测器的光谱灵敏度分布匹配，则另一匹配如例如在传统的照明设备中所需的那样是不必要的，该另一匹配将光源的辐射相应地与环境光匹配。通过其中混合辐射的波长光谱与辐射检测器的光谱灵敏度分布匹配的照明设备， 有利地提高了照明设备的效率。尤其是，辐射检测器的有效的照射可以借助光源实现。根据光学照明设备的至少一个实施形式，混合辐射的波长光谱在可见光谱范围中具有近似连续的或连续的光谱。连续的光谱部分地遵循黑体的光谱。近似连续的光谱尤其是类似黑体的光谱，因此仅具有与黑体的光谱的小的偏差。通过混合辐射的连续的或者近似连续的光谱有利地可以实现有效地照射辐射检测器。尤其是，混合辐射的波长光谱改进地与辐射检测器的光谱灵敏度分布匹配。优选地，混合辐射的波长光谱在可见光谱范围中不具有间隙。间隙例如理解为在波长光谱中的一个或多个波长范围中强的强度波动例如强度下降。优选地，混合辐射的波长光谱与检测器的色彩再现相匹配。特别优选地，混合辐射的波长光谱与辐射检测器的色彩再现和光谱灵敏度分布分布匹配。为了色彩再现的匹配， 尤其是混合辐射的连续光谱是有利的。波长光谱的变化曲线的匹配例如可以借助第二光源的强度调节来实现，第二光源发射单色辐射。根据光学照明设备的至少一个实施形式，第一光源是发光二极管芯片。该发光二极管芯片尤其是适于产生白色辐射。例如，第一光源具有发光二极管，其具有半导体层序列和设置在其上的转换层，其中半导体层序列适于发射在蓝色光谱范围中的辐射，并且转换层适于将在蓝色光谱范围中的辐射转换为使得借助叠加形成白色辐射。例如，转换层将由半导体层序列发射的蓝色辐射转换成黄色辐射。转换过的辐射在此并不限于黄色辐射。同样，可以考虑的是，转换层适于将由半导体层序列发射的辐射转换成绿色辐射或红色辐射。可替选地，第一光源可以是氙灯。根据光学照明设备的至少一个实施形式，第二光源是发射在红色光谱范围中的单色辐射的发光二极管芯片。同样，可以考虑将发射例如在绿色光谱范围或蓝色光谱范围中的单色辐射的发光二极管芯片作为第二光源。由第二光源发射的辐射的色区的选择尤其取决于辐射检测器的滤光特征。混合辐射例如由白色辐射和红色辐射的叠加形成。根据第一光源和/或第二光源发射其辐射的强度可以调节波长光谱，尤其是与辐射检测器的光谱灵敏度分布匹配。如果辐射检测器的光谱灵敏度分布例如具有红色分量，则通过第二光源的高电流强度可以提高红色辐射的强度并且由此提高混合辐射的红色分量，其中第二光源适于发射在红色光谱范围中的辐射。尤其是，在该情况下，确定比例的红色辐射可以被混合到混合辐射。通过借助在预先确定的时段上对第二光源以预先给定的电流强度供电而有目的地添加红色辐射，尤其可以补偿混合辐射中红色辐射的缺少。总之，这样混合辐射的波长光谱可以有利地与辐射检测器的光谱灵敏度匹配。根据光学照明设备的至少一个实施形式，波长光谱平均与光谱灵敏度分布偏差最高40%。优选地，波长光谱平均偏差最高20%。理想情况下，混合辐射的波长光谱调节为使得其在辐射检测器、第一光源和第二光源的误差容差范围中等于辐射检测器的光谱灵敏度分布。优选地，在此波长光谱和灵敏度分布的归一化光谱被观察。根据光学照明设备的至少一个实施形式，在混合辐射的波长光谱的曲线之下的面积与检测器的灵敏度分布的曲线之下的面积匹配。在混合辐射的波长光谱的曲线之下被检测器的灵敏度分布的曲线附覆盖的面积越大，则在辐射检测器的照亮方面的效率就有利地越高。根据光学照明设备的至少一个实施形式，照明设备进一步具有第三光源，用于产生在可见光谱范围中的单色辐射，其中第三光源的单色辐射与第二光源的单色辐射不同。例如，第二光源适于产生红色辐射和第三光源适于产生绿色辐射。根据光学照明设备的至少一个实施形式，照明设备还具有第四光源，用于产生在可见光谱范围中的单色辐射，其中第四光源的单色辐射与第三辐射的单色辐射以及第二光源的单色辐射不同。例如，第一光源是第一发光二极管芯片，其发射白色辐射，第二光源是第二发光二极管芯片，其发射在红色光谱范围中的辐射，第三光源是第三发光二极管芯片，其发射在绿色光谱范围中的辐射，而第四光源是第四发光二极管芯片，其发射在蓝色光谱范围中的辐射。光学照明设备在此情况下因此具有白色发光二极管芯片和RGB-LED。由各发光二极管芯片发射的辐射总共叠加成具有波长光谱的混合辐射。
通过RGB-LED可以根据各个RGB-LED的供电改变、尤其是调节在不同光谱范围中的波长光谱。如果辐射检测器的光谱灵敏度分布例如具有在红色光谱范围中的高强度，然而在绿色光谱范围中具有低强度，则通过对红色发光二极管芯片供电的高的电流强度和对绿色发光二极管芯片供电的低的电流强度使混合辐射的波长光谱与辐射检测器的光谱灵敏度分布匹配。根据光学照明设备的至少一个实施形式，辐射检测器的光谱灵敏度分布与人眼的光谱灵敏度分布匹配。为了良好匹配，视为足够的是，辐射检测器的光谱灵敏度分布在很大程度上对应于人眼的光谱灵敏度。光谱灵敏度的完全相一致并不一定是必需的。为了将辐射检测器的光谱灵敏度分布与人眼的光谱灵敏度比较，合乎目的的是， 使两个灵敏度分布匹配，使得其被归一化。明适应的人眼的光谱灵敏度分布尤其是具有在大约λ = 555nm处的灵敏度的最大值。暗适应的眼睛的光谱灵敏度最大值大约在λ = 500nm处。辐射检测器因此尤其是构建用于根据人眼的灵敏度检测辐射，其具有在大约λ = 555nm(明适应，日间观察)处或者大于λ = 500nm(暗适应，晚间观察)处的灵敏度最大值。这种辐射检测器例如在出版物DE 10 2004 037020 Al和出版物DE 10 245 410 Al中公开，其公开内容在此明确地通过引用结合到说明书中。此外，提出了一种具有这里所描述的光学照明设备的光学记录设备。该记录设备的光学照明设备在此如结合上述实施形式之一公开的那样构建。也就是说，所有结合光学照明设备公开的特征就记录设备的照明设备而言也被公开，反之亦然。根据光学记录设备的至少一个实施形式，光学记录设备是如下设备之一移动电话、照相机、视频摄像机。根据光学记录设备的至少一个实施形式，第一光源是闪光灯。第一发光二极管芯片因此适于产生具有确定的照明持续时间的闪光灯。优选地，在光学记录设备中设置有如下装置，其适于对于该时段对第一发光二极管供电。该装置例如可以是脉宽调制电路。可替选地，第一发光二极管可以用作持续照明，例如用作视频摄像机的照明。在此，光源例如可以借助脉宽调制来调节，使得光源仅在拍摄时发射辐射。根据光学记录设备的至少一个实施形式，第二光源用作自动聚焦设备的照明。第二光源因此附加用于调节光学系统，使得可以拍摄对象的清晰图像。根据光学记录设备的至少一个实施形式，第二光源构建为拍摄指示器。拍摄指示器尤其也以术语“隐私光(Privacy Light)”而已知。其尤其是用于用信号通知对方其被拍摄。根据光学记录设备的至少一个实施形式，第二光源是预闪光器，其减小红眼效应。 第二光源于是用作预闪光器，以便减小在拍摄图片时的红眼效应。优选地，第二光源适于在该情况下发射在红色光谱范围中的辐射。第二光源于是可以用作特别保护眼睛的预闪光
ο光学照明设备和光学记录设备的其他特征、优点、优选的扩展方案和合乎目的性从以下结合
图1到5所阐述的实施例中得到。
其中图1示出了具有根据本发明的照明设备的根据本发明的光学记录设备的实施例的示意性视图，图2A、2B分别示出了根据本发明的光学照明设备的一部分的实施例的示意性视图，以及图3至5分别示出了具有根据本发明的照明设备的根据本发明的光学记录设备的另外的实施例的示意性视图。相同的或作用相同的组成部分分别设置有相同的附图标记。所示的组成部分以及组成部分彼此间的大小关系并不能视为合乎比例。在图1中示出了光学记录设备的示意性视图，其具有带有辐射检测器10的光学照明设备1。辐射检测器10尤其包括半导体芯片和光学滤光器并且具有光谱灵敏度分布。优选地，辐射检测器10的光谱灵敏度分布与人眼的光谱灵敏度匹配。尤其是，辐射检测器10的光谱灵敏度分布与明适应的人眼或暗适应的人眼匹配。优选地，光学记录设备具有区域L，在该区域中设置有用于照明的光源21、22。在图1的实施例中，尤其是设置两个用于产生白色辐射的第一光源21和一个用于产生在可见光谱范围中的单色辐射的第二光源22。优选地，第二光源22设置在第一光源21之间。在光学记录设备运行中，由第一光源21发射的辐射和由第二光源22发射的辐射叠加成混合辐射，其具有波长光谱。优选地，混合辐射的波长光谱与辐射检测器10的光谱灵敏度分布匹配。在此，为了将混合辐射的波长光谱和辐射检测器10的光谱灵敏度分布比较而优选归一化。优选地，波长光谱在平均上与光谱灵敏度分布偏差最高40 %。特别优选地，波长光谱在平均上偏差最高20%。通过混合辐射的波长光谱与辐射检测器10的光谱灵敏度分布匹配，有利地可以实现通过第一光源和第二光源21、22对辐射检测器10的有效照射。有效的照明设备1并且因此有效的记录设备可以有利的实现。优选地，混合辐射的波长光谱在可见光谱中具有近似连续的或连续的光谱。由此有利地可以实现改进地、尤其有效地照亮辐射检测器10。优选地，第一光源21是发光二极管芯片或者氙灯。例如，第一光源21分别具有 发光二极管芯片，其具有发射在蓝色光谱范围中的辐射的半导体层序列；以及转换层或浇注物，其具有转换材料，并且将在蓝色光谱范围中的辐射转换成例如在黄色光谱范围中的辐射。这样，可以实现白色LED芯片。优选地，第二光源22是发光二极管芯片，其发射在红色光谱区域中的单色辐射。 由此尤其是可以将确定比例的红色辐射混合到第一光源21的白色辐射中。通过有目的地添加红色辐射尤其可以补偿第一光源21的红色辐射的缺少。总之，混合辐射的波长光谱于是可以有利地与辐射检测器10的光谱灵敏度分布匹配。尤其是，混合辐射的波长光谱可以根据各个光源21、22发射其辐射的强度来调节。由光源21、22之一发射的辐射的强度在此可以例如借助对该光源21、22供电的电流强度来调节。在此电流强度越大，则所发射的辐射的强度越高。图1的光学记录设备例如是照相机或移动电话。优选地，在该情况下第一光源21分别是闪光灯。第二光源22在此设置在两个闪光灯之间。优选地，第二光源22构建为拍摄指示器，于是构建为所谓的“隐私光”。该“隐私光”可以设计为使得其在记录设备的闪光运行时接通。由此，有利地可以由“隐私光”提供闪光缺少的红色光，使得混合辐射的波长光谱与辐射检测器10的光谱灵敏度分布匹配。可替选地，光学记录设备可以是视频摄像机。在该情况下，第二光源22可以构建为拍摄指示器，所谓的“视频光”。“视频光”尤其是持续或闪烁的光，其显示记录设备或者视频摄像机的运行。在图2A和2B中示出了第一光源和第二光源21、22相对于彼此的特定布置。尤其是，图2A和2B示出了在区域L中的光布置的实施例，光布置例如可以使用在图1中的记录设备中。在图2A中，两个第一光源21并排地设置，其尤其适于产生白色光。优选地，第一光源21是LED芯片。此外，第二光源22垂直地设置在第一光源21之上，该第二光源尤其是发射在红色光谱范围中的辐射。第二光源22例如设置在第一光源21之间，而垂直地设置在第一光源21之上。例如，第二光源22在图2A的实施例中用作自动聚焦设备的照明。在图2B中示出了第一光源和第二光源21、22彼此间的布置的另一实施例。与图 2A所示的实施例不同，第二光源22直接设置在第一光源21之间。在第一光源21与第二光源22之间的垂直距离在此情况下不存在。在图2B的实施例中，第二光源22例如是预闪光器，其减低了红眼效应。可替选地， 第二光源22可以构建为拍摄指示器。在图2A和2B的实施例中，第一光源21分别是闪光灯。在图3的实施例中示出了另一记录设备。与图1中所示的实施例不同，图3中所示的实施例仅具有一个第一光源21。辐射检测器10在该实施例3中出于清楚原因并未示
出ο在图3的实施例中，第二光源22用作自动聚焦设备的照明。如在图3中所示的那样，将第一光源21接到第二光源22。第一光源21尤其是闪光灯或者用于照明视频记录的光。记录设备因此具有白色LED作为闪光灯和附加的红色LED作为自动对焦设备的照明。红色LED可以在此设计为使得其在闪光灯运行时除了第一光源21的白色辐射之外提供红色成分。由此得到的混合辐射优选与辐射检测器的光谱灵敏度分布匹配。此外，图3的实施例与图1的实施例相一致。在图4中示出了光学记录设备的另一实施例。与图3所示的实施例不同，图4的记录设备具有两个第二光源22。第一光源21在此尤其设置在两个第二光源22之间。第一光源21优选是闪光灯。第二光源22优选发射在红色光谱范围中的辐射。例如，第二光源22构建为用于自动聚焦设备的照明、构建为拍摄指示器或者构建为预闪光
ο此后，在图4的实施例中添加多个彩色LED，尤其是红色LED、闪光灯。由此，可以有利地改进效率、尤其是辐射检测器的照亮。尤其是，于是第一光源21的白色辐射和第二光源22的红色辐射构成的混合辐射的波长光谱可以优选地与辐射检测器的光谱灵敏度分布改进地匹配。
图5的实施例与图4的实施例不同在于，第三光源23的记录设备具有第三光源 23，用于产生在可见光谱范围中的单色辐射，其中第三光源的单色辐射与第二光源的单色辐射不同。尤其是，图5的实施例仅仅具有一个第二光源22。优选地，第二光源22发射红色辐射并且第三光源23发射绿色辐射。尤其是，多个任意色彩的LED可以添加到第一光源21、尤其是闪光灯。由此，各光源21、22、23的混合辐射的波长光谱可以借助对各个在不同的光谱范围中的光源21、22、23的供电与辐射检测器的光谱灵敏度分布和/或色彩再现匹配。此外，光学照明设备1可以具有第四光源，用于产生在可见光谱范围中的单色辐射(未示出)。优选地，在该情况下第一光源是第一发光二极管芯片，其发射白色辐射，第二光源是第二发光二极管芯片，其发射在红色光谱范围中的辐射，第三光源是第三发光二极管芯片，其发射在绿色光谱范围中的辐射并且第四光源是第四发光二极管芯片，其发射在蓝色光谱范围中的辐射。光学照明设备1在该情况下因此具有白色发光二极管芯片21和RGB-LED。通过 RGB-LED可以根据对各RGB-LED的供电改变、尤其是调节和匹配在各个单色光谱范围中的混合辐射的波长辐射。如果辐射检测器的光谱灵敏度分布例如具有在红色光谱范围中的高强度，而在蓝色光谱范围中的低强度，则可以通过红色LED芯片的高电流强度和蓝色LED芯片的低电流强度使混合辐射的波长光谱与光谱灵敏度匹配。本发明不通过根据实施例的描述而局限于其，而是包括任意新特征以及特征的任意组合，这尤其包含在权利要求中的特征的任意组合，即使这些特征或者这些组合本身并未在权利要求或者实施例中明确说明。
权利要求
1.一种光学照明设备(1)，具有-辐射检测器(10)，其包括半导体芯片和光学滤光器，以及具有光谱灵敏度分布，-用于产生白色辐射的第一光源01)，以及-用于产生在可见光谱范围中的单色辐射的第二光源(22)，其中由第一光源发射的辐射和由第二光源0 发射的辐射叠加成混合辐射，其具有波长光谱，并且其中 -混合辐射的波长光谱与辐射检测器(10)的光谱灵敏度分布匹配。
2.根据权利要求1所述的光学照明设备，其中混合辐射的波长光谱的变化曲线和/或色彩再现与辐射检测器(10)的光谱灵敏度分布的变化曲线和/或色彩再现匹配。
3.根据权利要求1或2所述的光学照明设备，其中混合辐射的波长光谱在可见光谱范围中具有近似连续的或者连续的光谱。
4.根据上述权利要求之一所述的光学照明设备，其中第一光源是发光二极管芯片或者氙灯。
5.根据上述权利要求之一所述的光学照明设备，其中第二光源0 是发光二极管芯片，其发射在红色光谱范围中的单色辐射。
6.根据上述权利要求之一所述的光学照明设备，具有用于产生在可见光谱范围中的单色辐射的第三光源(23)，其中第三光源的单色辐射与第二光源0 的单色辐射不同。
7.根据权利要求6所述的光学照明设备，具有用于产生在可见光谱范围中的单色辐射的第四光源，其中第四光源的单色辐射与第三光源的单色辐射以及第二光源02)的单色辐射不同。
8.根据权利要求7所述的光学照明设备，其中第一光源是第一发光二极管芯片， 其发射白色辐射，第二光源0 是第二发光二极管芯片，其发射红色光谱范围中的辐射， 第三光源是第三发光二极管芯片，其发射在绿色光谱范围中的辐射，以及第四光源是第四发光二极管芯片，其发射在蓝色光谱范围中的辐射。
9.根据上述权利要求之一所述的光学照明设备，其中辐射检测器(10)的光谱灵敏度分布与人眼的光谱灵敏度分布匹配。
10.一种光学记录设备，其具有根据上述权利要求1至9之一所述的光学照明设备⑴。
11.根据权利要求10所述的光学记录设备，其中光学记录设备是如下设备之一移动电话、照相机、视频摄像机。
12.根据上述权利要求10或11之一所述的光学记录设备，其中第一光源是闪光灯。
13.根据上述权利要求10至12之一所述的光学记录设备，其中第二光源0 用作对自动聚焦设备的照明。
14.根据上述权利要求10至12之一所述的光学记录设备，其中第二光源0 构建为拍摄指示器。
15.根据上述权利要求10至12之一所述的光学记录设备，其中第二光源0 是预闪光器，其减低红眼效应。
全文摘要
设计了一种光学照明设备，具有辐射检测器(10)、第一光源(21)和第二光源(22)。辐射检测器(10)包括半导体芯片和光学滤光器，以及具有光谱灵敏度分布。第一光源(21)适于产生白色辐射。第二光源(22)适于产生在可见光谱范围中的单色辐射，其中由第一光源(21)发射的辐射和由第二光源(22)发射的辐射叠加以形成混合辐射，其具有波长光谱。混合辐射的波长光谱与辐射检测器(10)的光谱灵敏度分布匹配。还提出了一种带有这种照明设备的光学记录设备。
文档编号H05B33/08GK102484926SQ201080024837
公开日2012年5月30日 申请日期2010年5月14日 优先权日2009年6月5日
发明者亚历山大·维尔姆, 米夏埃尔·布兰德尔 申请人:欧司朗光电半导体有限公司