CN104977781A - 发光设备和摄像设备及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种发光设备和摄像设备及其控制方法。该发光设备可以获得包括发光期间的颜色信息的变化的正确颜色信息。信息获得单元获得与光源的发光时间段内光源的状态变化有关的状态信息。确定单元基于信息获得单元所获得的状态信息来确定在发光时间段内从光源发出的光的颜色信息。

Description

发光设备和摄像设备及其控制方法

技术领域

本发明涉及发光设备和摄像设备及其控制方法，尤其涉及发光设备的控制。

背景技术

通常，存在使用诸如频闪装置(以下简称为频闪灯)通过诸如数字照相机等的摄像设备来进行摄像的情况。在这种情况下，使用表示频闪灯光的发光颜色的发光颜色信息(以下简称为颜色信息)来校正作为摄像的结果所获得的图像数据中的颜色平衡(参见日本特开2008-11557)。

尽管传统上通常使用Xe管作为频闪灯的光源，但近年来，根据LED的发展，更趋向于使用LED作为频闪灯的光源。然而，尽管在Xe管的情况下在发光期间发光颜色并无大的变化，但在LED中，由于该LED自身的发光所引起的发热而导致器件温度上升，而这可能使表示频闪灯光的发光颜色的颜色信息改变。

图8是用于说明使用LED的传统频闪灯中的颜色信息的变化的图。

图8的横轴示出时间并且其纵轴示出LED的器件温度。这里假定在进行摄像的情况下在曝光开始时频闪灯的发光开始并且在曝光结束时频闪灯的发光结束。此时，LED的器件温度从曝光开始起直到曝光结束为止如曲线201所示改变，并且该器件温度在曝光结束时变为最高。图8中的斜线所示的区域是器件温度低于曝光结束时的器件温度的区域。

如图8所示，如果LED的器件温度改变，则在发光结束之后尝试检测器件温度以获得颜色信息的情况下，该颜色信息不包括发光开始时和发光期间的颜色信息，因而在该颜色信息中可能存在误差。

作为根据不包括发光期间的颜色信息的变化的发光结束时的颜色信息来校正图像数据的颜色平衡的结果，无法以高精度校正图像数据的颜色平衡。

此外，在上述日本特开2008-11557所公开的照相机中，由于通过使用颜色传感器获取在被摄体处反射的光来获得发光部的颜色信息，因此该颜色信息容易受到被摄体的影响，因而也难以以高精度校正图像数据的颜色平衡。

发明内容

本发明提供能够获得包括发光期间的颜色信息的变化的正确颜色信息的发光设备、摄像设备及其控制方法。

因此，本发明提供一种发光设备，其特征在于，包括：光源；信息获得单元，用于获得与所述光源的发光时间段内所述光源的状态变化有关的状态信息；以及确定单元，用于基于所述信息获得单元所获得的状态信息来确定与在所述发光时间段内从所述光源发出的光有关的颜色信息。

本发明还提供一种摄像设备，用于连接至发光设备，其特征在于，所述摄像设备包括：摄像单元，用于获得图像数据；以及指示单元，用于向所述发光设备指示针对所述发光设备所包括的光源的驱动电流的供给和所述光源的发光时间段的通知。

本发明还提供一种发光设备的控制方法，所述发光设备具有光源，其特征在于，所述控制方法包括以下步骤：信息获得步骤，用于获得与所述光源的发光时间段内所述光源的状态变化有关的状态信息；以及确定步骤，用于基于所述信息获得步骤中所获得的状态信息来确定与在所述发光时间段内从所述光源发出的光有关的颜色信息。

本发明还提供一种摄像设备的控制方法，所述摄像设备用于连接至所述发光设备，其特征在于，所述控制方法包括以下步骤：摄像步骤，用于获得图像数据；以及指示步骤，用于向所述发光设备指示针对所述发光设备所包括的光源的驱动电流的供给和所述光源的发光时间段的通知。

通过以下(参考附图)对典型实施例的说明，本发明的其它特征将变得明显。

附图说明

图1是示出根据本发明的第一实施例的发光设备的示例结构以及摄像设备的框图。

图2是用于说明检测图1所示的频闪灯中的LED的颜色信息的处理的流程图。

图3是示出典型的白色LED的器件温度与色度的变化之间的关系的图。

图4是用于说明记录图1所示的频闪灯中的基准正向电压和基准颜色信息的处理的流程图。

图5是示出根据本发明的第二实施例的频闪灯中所使用的LED的驱动电路和照明时间与器件温度之间的关系的图。

图6是用于说明检测根据本发明的第二实施例的频闪灯中的LED的颜色信息的处理的流程图。

图7是用于说明在根据本发明的第二实施例的频闪灯中所进行的曝光期间的颜色信息的计算的图。

图8是用于说明使用LED的传统频闪灯中的颜色信息的变化的图。

具体实施方式

以下将参考附图来说明根据本发明的实施例的发光设备的示例。

图1是示出根据本发明的第一实施例的发光设备的示例结构以及摄像设备的框图。

在拍摄被摄体的情况下，图1所示的发光设备(以下称为频闪灯)驱动并控制作为光源的LED(发光部)6以对被摄体进行照明。该频闪灯包括微计算机1，其中如后面将说明的，该微计算机1接通和断开作为LED驱动电路的电源控制部2，检测作为光源的LED 6的正向电压(Vf)，并且计算表示LED光的发光颜色的颜色信息。此外，微计算机1确定LED驱动条件等，以控制频闪灯的发光。应当注意，光源不限于LED，并且本发明还可应用于设置有除LED以外的光源的发光设备，只要在发光时间段内与光源有关的颜色信息改变即可。

诸如数字照相机等的摄像设备(以下称为照相机)20连接至微计算机1，并且将频闪灯发光指示从照相机20发送至微计算机1。此外，将LED的颜色信息从微计算机1发送至照相机20，并且照相机20进行用于根据该颜色信息来校正图像数据的颜色平衡的颜色平衡处理。

频闪灯具有诸如电池等的电源3，并且充电电路5在微计算机1的控制下使用电源3对充电部(例如，电容器)4进行充电。这里，例如，使用双电层电容器作为电容器4。

作为例如降压型开关转换电路的电源控制部2在微计算机1的控制下使用电容器4作为电源(即，输入侧)利用预定电流来驱动连接至输出侧的LED6。

此外，电压检测电阻器7与LED 6串联连接。如后面将说明的，被配置成面对LED 6的分光器30预先测量与LED 6的发光有关的颜色信息并将该颜色信息发送至微计算机1。

如图1所示，微计算机1具有计算部11、记录部12、电压检测部13和发光电流确定部14。微计算机1定期检测LED 6的正向电压Vf并且根据LED的正向电压Vf来获得在发光期间发生改变的LED光的颜色信息。微计算机1对针对各正向电压Vf所获得的颜色信息进行积分以获得包括在发光期间发生改变的颜色信息的正确颜色信息(以下称为最终颜色信息)。

应当注意，尽管这里使用后面将说明的方法来根据正向电压Vf获得LED6的器件温度，但用于检测LED的器件温度的方法不限于此。可以使用温度传感器来检测LED的器件温度作为与光源有关的温度信息，即，与光源的状态变化有关的状态信息。

图2是用于说明检测图1所示的频闪灯中的LED 6的颜色信息的处理的流程图。应当注意，在微计算机1的控制下进行根据所示流程图的处理。

在开始LED发光处理的情况下，计算部11控制充电电路5以开始使用电源3对电容器4进行充电，并且将电容器4充电直至达到预定电压(步骤S100)。然后，在从照相机20接收到发光指示的情况下，发光电流确定部14确定要流向LED 6的电流值(发光电流)，并且通过控制电源控制部2以使电容器4的电压发生降压来使LED 6进行发光(步骤S101：LED发光开始)。

在LED 6发光的情况下，照相机20开始曝光(步骤S102)。在利用照相机20开始曝光的同时，电压检测部13使用电压检测电阻器7来检测LED 6的正向电压Vf(步骤S103)。

按预定时间间隔定期进行步骤S103的处理，直到发光结束为止。因此，从LED 6的发光开始起直到该发光结束为止检测到多个正向电压Vf。

随后，计算部11使用所检测到的正向电压Vf来计算LED 6的器件温度的变化量ΔT(步骤S104)。由于LED的正向电压Vf根据器件个体改变，因此需要存储预先规定的条件下的正向电压Vf以根据正向电压Vf的变化量获得器件温度。

这里，将在预先规定的条件下所记录的正向电压称为基准正向电压Vfs，并且将用于使正向电压Vf相对于基准正向电压Vfs的变化量转换成LED 6的器件温度的变化量ΔT的转换系数设置为α。由于转换系数α是根据白色LED的物理性质来确定的，因此将转换系数α设置为固定值，因而转换系数α的个体变化小。

例如，计算部11使用以下等式(1)来计算LED 6的器件温度的变化量ΔT。

      表达式1

ΔT＝(Vfs-Vf)×α…(1)

随后，计算部11根据器件温度的变化量ΔT来计算LED光的颜色信息K(步骤S105)。由于LED光的颜色信息对于个体的变化大，因此需要记录诸如预先规定的环境温度、电流值和照明时间等的条件下的用作基准的颜色信息(称为基准颜色信息)。

这里，将预先所记录的基准颜色信息设置为Ks，并且将用于使器件温度的变化量ΔT转换成颜色信息的变化量的转换系数设置为β。

图3是示出典型的白色LED的器件温度与色度的变化之间的关系的图。

图3的横轴和纵轴各自均示出色度，并且在通过将作为白色LED的典型组成的蓝色LED和黄色荧光体组合来获得白色的情况下，如果白色LED的温度变高，则发光颜色在蓝色的方向上发生偏移(颜色信息的温度变化特性)。也就是说，由于白色LED的颜色信息的变化具有规则性，因此可以根据该规则性来获得转换系数β。

例如，计算部11使用以下的等式(2)来计算颜色信息K。

      表达式2

K＝Ks+ΔT×β  …(2)

在LED的器件温度变高的情况下，LED的发光效率由于其物理性质而下降(发光量的温度变化特性)。在对颜色信息进行积分的情况下，计算部11考虑到获得颜色信息时的LED光的发光量来对颜色信息K进行加权(步骤S106)。

尽管这里将三刺激值(X,Y,Z)用于颜色信息K，但颜色信息不限于三刺激值。假定根据LED的器件温度而改变的发光效率系数为η，则可以通过将三刺激值中作为Y的亮度信息乘以发光效率η而考虑到发光量来对颜色信息进行加权。该颜色信息由三刺激值X、Y和Z的各比率来确定。

例如，计算部11使用以下的等式(3)来计算发光加权颜色信息

      表达式3

      

随后，计算部11对发光加权颜色信息进行编号并将编号后的发光加权颜色信息记录在记录部12中。这里，n是自然数，并且计算部11在每次获得颜色信息时使n递增并且将发光加权颜色信息记录在记录部12中(步骤S107)。

接着，计算部11根据发光指示来判断照相机20是否正进行曝光(步骤S108)。在判断为照相机20正进行曝光的情况下(步骤S108中为“是”)，处理返回至步骤S103的处理，并且电压检测部13获得正向电压Vf。

另一方面，在判断为照相机20不是处于曝光中、即曝光结束的情况下(步骤S108中为“否”)，计算部11使用在曝光期间最后获得的颜色信息作为(Xr,Yr,Zr)来计算最终颜色信息Ke(步骤S109)。然后，计算部11结束LED发光处理。

在步骤S109的处理中，计算部11对曝光期间所获得的多个颜色信息进行积分，以确定照相机20的图像处理(颜色平衡处理)中要使用的最终颜色信息(还称为色温信息)Ke(Xe,Ye,Ze)。

这里，计算部11在获得了最终颜色信息Ke的情况下，通过将颜色信息分割成三刺激值(Xe,Ye,Ze)，使用以下的等式(4)来进行积分。

      表达式3

Xe＝X1+X2+X3+···Xr

Ye＝Y1+Y2+Y3+···Yr      (4)

Ze＝Z1+Z2+Z3+···Zr

在上述示例中，尽管利用三刺激值来表示最终颜色信息Ke，但还可以将该颜色信息转换成诸如色度和色温等的其它颜色信息。

如上所述，在LED中，由于在正向电压Vf和颜色信息K中存在个体偏差(个体差异)，因此为了获得最终颜色信息Ke，需要预先记录用作基准的正向电压Vf和颜色信息K作为基准正向电压Vfs和基准颜色信息Ks。

图4是用于说明在图1所示的频闪灯中所进行的记录基准正向电压Vfs和基准颜色信息Ks的处理(LED记录)的流程图。应当注意，在微计算机1的控制下进行根据所示流程图的处理。

在开始LED记录处理的情况下，计算部11控制充电电路5以开始使用电源3对电容器4进行充电，并且将电容器4充电直至达到预定电压(步骤S200)。接着，在从照相机20接收到发光指示的情况下，发光电流确定部14确定要流向LED 6的电流值(发光电流)，并且通过控制电源控制部2以使电容器4的电压发生降压来使LED 6发光(步骤S201)。

在LED 6的发光开始的同时，电压检测部13使用电压检测电阻器7来检测LED 6的正向电压Vf作为正向电压信息，即，与光源的状态变化有关的状态信息。然后，电压检测部13将所检测到的正向电压Vf设置为基准正向电压Vfs(步骤S202)。

由于基准正向电压Vfs是在预先规定的条件下所检测到的、即在预先规定的条件下使LED 6进行发光，因此可以识别出器件温度和基准正向电压Vfs之间的关系，以使得即使正向电压Vf波动也可以正确地获得器件温度。

在获得基准正向电压Vfs之后，发光电流确定部14控制电源控制部2以结束LED 6的发光(步骤S203)。

在步骤S201～S203的处理期间，在分光器30处接收到从LED 6发出的光，并且分光器30根据所发出的光来生成颜色信息。这里，将从分光器30输出的颜色信息设置为基准颜色信息Ks(步骤S204)。

这样，可以获得LED 6特有的颜色信息作为基准颜色信息Ks。通过使用该基准颜色信息Ks作为基准，即使在器件温度波动的情况下也可以正确地确定最终颜色信息Ke。

计算部11将步骤S202和S204中所获得的基准正向电压Vfs和基准颜色信息Ks记录在记录部12中(步骤S205)并且结束LED记录处理。

这样，在本发明的第一实施例中，在预先规定的条件下，预先获得LED特有的正向电压和颜色信息作为基准正向电压和基准颜色信息，并且根据该基准正向电压和基准颜色信息来确定曝光期间的最终颜色信息。

这样，可以获得包括发光时间段(即，曝光时间段)内的颜色信息的变化的正确颜色信息，由此可以以高精度校正图像数据的颜色平衡。

随后，将说明根据本发明的第二实施例的频闪灯的示例。应当注意，由于根据第二实施例的频闪灯的结构与图1所示的频闪灯的结构相同，因此这里将省略针对该结构的说明。

在根据第二实施例的频闪灯中，使用诸如驱动电流和照明时间等的预定发光条件作为与光源有关的驱动电流信息和持续发光时间段信息，即，与光源的状态变化有关的状态信息，来确定根据器件温度而改变的LED的颜色信息。这样，如果确定了发光条件，则可以在无需等待发光结束的情况下获得颜色信息。结果，在照相机20中，可以高速进行诸如颜色平衡处理等的显像处理。

图5是示出根据本发明的第二实施例的频闪灯中所使用的LED的驱动电流和照明时间与器件温度之间的关系的图。

在图5所示的示例中，将LED的照明时间设置为100μsec、50μsec和25μsec，并且示出与驱动电流的变化相对应的LED的器件温度的变化。如图5所示，与照明时间的差异无关地，器件温度根据驱动电流的增加而线性上升，并且随着驱动电流变大，器件温度变高。

如上所述，由于LED的驱动电流和照明时间与器件温度之间的关系存在规则性，因此可以根据LED的驱动电流和照明时间来获得器件温度。

应当注意，需要后述的根据LED的实现形态而改变的散热系数等来计算器件温度。此外，用于根据LED的器件温度来确定最终颜色信息的方法与第一实施例中的方法相同。

图6是用于说明检测根据本发明的第二实施例的频闪灯中的LED 6的颜色信息的处理的流程图。

应当注意，在微计算机1的控制下进行根据所示流程图的处理。此外，在所示流程图中，将相同的附图标记分配至与图2所示的流程图中的步骤相同的步骤，并且将省略针对这些步骤的说明。

在进行了上述步骤S100的处理之后，在从照相机20将发光条件发送至微计算机1的情况下，发光电流确定部14根据发光条件来确定LED驱动电流和照明时间。发光电流确定部14通过根据LED驱动电流和照明时间控制电源控制部2以使电容器4的电压发生降压来使LED 6进行发光(步骤S301)。

在LED 6的发光开始的同时，照相机20在步骤S102中开始曝光。然后，电压检测部13在步骤S103中在曝光开始的同时检测LED 6的正向电压Vf。

计算部11根据所检测到的正向电压Vf来计算LED 6的器件温度T(步骤S304)。这里，将用于使正向电压Vf转换成LED 6的器件温度T的转换系数设置为α1。由于转换系数α1是根据白色LED的结构来确定的，因此这里将该转换系数α1设置为固定值，因而转换系数α1的个体变化(个体差异)小。

例如，计算部11使用以下的等式(5)来计算LED 6的器件温度T。

      表达式5

T＝Vf×α1  …(5)

如图5所述，由于LED驱动电流和照明时间与器件温度之间的关系存在规则性，因此计算部11根据LED驱动电流和照明时间来计算每单位时间的器件温度的上升量ΔT。

为了获得上升量ΔT，需要LED 6的发热系数和散热系数。根据LED 6特有的发光效率和器件温度的变化来确定发热系数。此外，根据LED 6的散热结构或安装等来确定散热系数。

假定LED驱动电流为I、照明时间为s、发热系数为h并且散热系数为c，则计算部11使用以下的等式(6)来获得器件温度的上升量ΔT(步骤S305)。

      表达式6

       $\mathrm{\ΔT}=\frac{I\×s\×h}{c}---\left(6\right)$

随后，计算部11根据器件温度的上升量ΔT来计算曝光期间的颜色信息(最终颜色信息)Ke(步骤S306)。

图7是用于说明在根据本发明的第二实施例的频闪灯中所进行的曝光期间的颜色信息的计算的图。

在图7中，计算部11要获得的颜色信息Ke是从作为LED光的发光开始的曝光开始起直到曝光结束为止的颜色信息，并且LED 6的器件温度是从曝光开始起直到曝光结束为止的器件温度。为了获得包括与时间变化相对应的信息的在发光期间改变的颜色信息，需要表示温度上升的时间变化的时间变化系数。

这里，将时间变化系数设置为γ。应当注意，作为用于将器件温度转换成颜色信息的系数的转换系数β与第一实施例中的转换系数β相同。计算部11使用以下的等式(7)来获得最终颜色信息Ke(步骤S306)。

      表达式7

       $\mathrm{Ke}=\underset{\mathrm{\ΔT}}{\overset{T}{\∫}}\mathrm{\β}\×\mathrm{\γ}\left(t\right)\mathrm{dt}---\left(7\right)$

在获得了最终颜色信息Ke的情况下，照相机20结束曝光(步骤S307)。然后，计算部11结束LED 6的发光(步骤S308)，并且LED发光处理结束。

尽管这里如上所述计算部11获得最终颜色信息Ke，但还可以采用如下结构：计算部11包括表示器件温度和照明时间与颜色信息之间的关系的颜色信息表，并且根据如上所述所获得的器件温度来从该颜色信息表检索颜色信息。

如上所述，在本发明的第二实施例中，由于使用诸如驱动电流和照明时间等的预定发光条件来获得最终颜色信息，因此可以在无需等待发光结束的情况下确定最终颜色信息。这样，可以获得包括发光时间段(即，曝光时间段)内的颜色信息的变化的正确颜色信息，由此可以以高精度校正图像数据的颜色平衡。

      其它实施例

本发明的实施例还可以通过如下的方法来实现，即，通过网络或者各种存储介质将执行上述实施例的功能的软件(程序)提供给系统或装置，该系统或装置的计算机或是中央处理单元(CPU)、微处理单元(MPU)读出并执行程序的方法。

尽管已经参考典型实施例说明了本发明，但是应该理解，本发明不限于所公开的典型实施例。所附权利要求书的范围符合最宽的解释，以包含所有这类修改、等同结构和功能。

本申请要求2014年4月14日提交的日本专利申请2014-082894的优先权，在此通过引用包含其全部内容。

Claims (13)

1.一种发光设备，其特征在于，包括：

光源；

信息获得单元，用于获得与所述光源的发光时间段内所述光源的状态变化有关的状态信息；以及

确定单元，用于基于所述信息获得单元所获得的状态信息来确定与在所述发光时间段内从所述光源发出的光有关的颜色信息。

2.根据权利要求1所述的发光设备，其中，还包括存储单元，所述存储单元用于存储与所述光源有关的所述颜色信息的温度变化特性，

其中，所述确定单元基于所述信息获得单元所获得的状态信息来计算所述发光时间段内与所述光源有关的温度信息，并且基于所计算出的温度信息和所述存储单元中所存储的所述颜色信息的温度变化特性来确定所述颜色信息。

3.根据权利要求2所述的发光设备，其中，

所述存储单元还存储所述光源的发光量的温度变化特性，以及

所述确定单元基于所述存储单元中所存储的所述发光量的温度变化特性来确定所述颜色信息。

4.根据权利要求3所述的发光设备，其中，

所述确定单元基于所述温度信息以及所述存储单元中所存储的所述颜色信息的温度变化特性来计算多个颜色信息，并且通过基于所述存储单元中所存储的所述发光量的温度变化特性对所计算出的多个颜色信息进行加权来确定所述颜色信息。

5.根据权利要求1所述的发光设备，其中，还包括接收单元，所述接收单元用于接收与连接至所述发光设备的摄像设备的曝光时间段有关的信息，

其中，所述信息获得单元在所述光源的所述发光时间段内的与所述摄像设备的所述曝光时间段重叠的时间段内多次获得所述状态信息。

6.根据权利要求1所述的发光设备，其中，还包括输出单元，所述输出单元用于将所述颜色信息输出至外部装置。

7.根据权利要求1所述的发光设备，其中，

所述信息获得单元获得与所述光源有关的温度信息作为所述状态信息。

8.根据权利要求1所述的发光设备，其中，

所述信息获得单元获得与所述光源有关的驱动电流信息和持续发光时间段信息作为所述状态信息。

9.根据权利要求1所述的发光设备，其中，

所述信息获得单元获得所述光源的正向电压作为所述状态信息。

10.根据权利要求1所述的发光设备，其中，

所述光源是发光二极管，即，LED。

11.一种摄像设备，用于连接至发光设备，其特征在于，所述摄像设备包括：

摄像单元，用于获得图像数据；以及

指示单元，用于向所述发光设备指示针对所述发光设备所包括的光源的驱动电流的供给和所述光源的发光时间段的通知。

12.一种发光设备的控制方法，所述发光设备具有光源，其特征在于，所述控制方法包括以下步骤：

信息获得步骤，用于获得与所述光源的发光时间段内所述光源的状态变化有关的状态信息；以及

确定步骤，用于基于所述信息获得步骤中所获得的状态信息来确定与在所述发光时间段内从所述光源发出的光有关的颜色信息。

13.一种摄像设备的控制方法，所述摄像设备用于连接至发光设备，其特征在于，所述控制方法包括以下步骤：

摄像步骤，用于获得图像数据；以及

指示步骤，用于向所述发光设备指示针对所述发光设备所包括的光源的驱动电流的供给和所述光源的发光时间段的通知。