JP2007179046A - カメラ装置及び携帯機器 - Google Patents
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Abstract
【課題】光源として発光ダイオードを用いることにより照明装置の小型化を図るとともに、CCD撮像素子の特性を考慮した良質な撮影画像を得る。
【解決手段】CCD撮像素子による撮像時の照明用として装置本体に一体に搭載され、赤色LEDチップ11r、緑色LEDチップ11g及び青色LEDチップ11bの3つの発光ダイオードチップを有し、赤色、緑色、青色にピーク波長をもつ白色光を発する照明装置を備えたカメラ装置であって、同じ電流値に対する赤色の強度をPr、緑色の強度をPg、青色の強度をPbとすると、Pr、Pg、Pbの比が3:7:1前後となるように設定する。これにより、この照明装置をCCD撮像素子による撮像時の照明用として携帯機器に一体に搭載することにより、CCD撮像素子での色再現性を向上させることができる。
【選択図】図4
【解決手段】CCD撮像素子による撮像時の照明用として装置本体に一体に搭載され、赤色LEDチップ11r、緑色LEDチップ11g及び青色LEDチップ11bの3つの発光ダイオードチップを有し、赤色、緑色、青色にピーク波長をもつ白色光を発する照明装置を備えたカメラ装置であって、同じ電流値に対する赤色の強度をPr、緑色の強度をPg、青色の強度をPbとすると、Pr、Pg、Pbの比が3:7:1前後となるように設定する。これにより、この照明装置をCCD撮像素子による撮像時の照明用として携帯機器に一体に搭載することにより、CCD撮像素子での色再現性を向上させることができる。
【選択図】図4
Description
本発明は、発光ダイオードチップを利用した照明装置を備えたカメラ装置、及びこのカメラ装置を搭載した携帯機器(携帯電話機やPDA等)に関する。
最近の携帯電話機にはカメラが一体に設けられており、このカメラでフルカラーの静止画や動画を撮影して、特定の相手にそのまま送信することができるようになっている。しかし、カメラの感度範囲は必ずしも広くないので、被写体自体が暗い場合や被写体が暗い場所にある場合には、照明が必要となる。
そこで、最近の携帯電話機では、このような照明装置(主に静止画を撮影するためのフラッシュ)を備えたものがある。
例えば、株式会社東芝製カメラ内蔵携帯電話機があり、この携帯電話機にはフラッシュが装備されているが、携帯電話機本体に設けられたヘッドホン接続部分にフラッシュを外付けするといった形態をとっている。
また、この他にも、携帯電話機向けのデジタルカメラとして京セラ株式会社製のデジタルカメラがある。このデジタルカメラは、携帯電話機のインターフェースに接続して使用されるものであり、携帯電話機本体にカメラやフラッシュが内蔵されたものではない。
一方、白色発光ダイオードを設けることにより、太陽光と略同色の光を被写体に照射可能な照明装置を備えた携帯型電話機が特許文献1に記載されている。
特開2001−320461号公報
上記株式会社東芝製カメラ内蔵携帯電話機に装備されるフラッシュも、京セラ株式会社製のデジタルカメラのフラッシュも、LEDによって実現されたものではない。
携帯電話機は小型であることが特徴であり、電池で動かすことが必要であるため、従来の白熱灯などを使うことができない。この点では、輝度の高い半導体発光ダイオードが優れている。しかし、通常の発光ダイオードは、赤色や緑色等であり、そのまま照明に使用すると、不自然な画像しか得ることができないといった問題があった。
すなわち、白黒の画像を撮影する場合でも、照明には白色(赤、緑、青の成分を含む)の発光ダイオードが望ましく、カラー画像を撮影する場合には必須である。
なお、上記特許文献1にも記載されている白色発光ダイオードとしては、従来より、青色発光ダイオードチップをYAG(Yttrium Aluminum Garnet )系の蛍光体で封止して、蛍光体の発する黄色を中心とした広い発光スペクトルと青色発光ダイオードの狭い発光スペクトルを合成した白色発光ダイオードが良く知られている。しかし、このような白色発光ダイオードで照明してCCD撮像素子を有するカメラ装置で画像を撮影すると雑音が多く、良質の画像が得られないといった問題があった。
雑音が発生する原因は、図16に示す白色発光ダイオードのスペクトルを見てもわかる通り、赤色の強度が小さいためである。
携帯電話機に内蔵されるカメラの撮像素子は、小型で感度の良いCCD撮像素子が優れている。CCD撮像素子では、色ごとに画像を取り込んで、特定の色信号強度から利得を決定し、他の色信号に対しても同じ利得で増幅するようになっている。そのため、利得を決定する色信号の強度が小さいと、利得が非常に高く設定されて他の色信号が飽和してしまい、逆に利得を決定する色信号の強度が大きいと、利得が非常に低く設定されて他の色信号が雑音に埋もれてしまう、といった特性を持っている。
従って、白色発光ダイオードをCCD撮像素子を有するカメラ装置の照明用光源として用いると、赤色の成分が青色に比べて小さいため、雑音が発生することになる。
本発明は係る実情に鑑みて創案されたもので、その目的は、光源として発光ダイオードを用いることにより照明装置の小型化を図るとともに、CCD撮像素子の特性を考慮した良質な撮影画像を得ることのできる照明装置を備えたカメラ装置、及びこのカメラ装置を搭載した携帯機器を提供することにある。
本発明のカメラ装置は、CCD撮像素子による撮像時の照明用として装置本体に一体に搭載され、少なくとも1つ以上の発光ダイオードチップを有し、赤色、緑色、青色にピーク波長をもつ白色光を発する照明装置を備えたカメラ装置において、前記CCD撮像素子の利得が特定の波長の信号に基づいて設定されていることを特徴としている。これにより、CCD撮像素子での色再現性を向上させることができる。
また、上記構成のカメラ装置において、前記照明装置は、前記赤色、緑色、青色のうち色味の少ない色の光を放出する発光ダイオードチップの数を多くしたことを特徴としている。具体的には、2個の赤色発光ダイオードチップと1個の緑色発光ダイオードチップと1個の青色発光ダイオードチップとを直列に接続し、これら4個のチップを1個の電源装置で駆動する構成としている。このように、赤色発光ダイオードチップを2個設けることにより、赤色の信号強度を上げることができる。これにより、CCD撮像素子を有するカメラ装置に搭載した場合には、CCD撮像素子での色再現性を向上させることができる。
また、上記構成のカメラ装置において、前記照明装置は、第1の発光ダイオードチップによって励起され、該第1の発光ダイオードチップとは別の波長の光を放出する蛍光体を有し、前記第1の発光ダイオードチップと前記蛍光体とから放出される光において赤色、緑色、青色のうち色味の少ない色の光を放出する第2の発光ダイオードチップを付加したことを特徴としている。
例えば、赤色発光ダイオードチップと青色チップ及び蛍光体からなるチップとを直列に接続し、これらチップを1個の電源装置で駆動する構成としている。青色チップ及び蛍光体からなるチップでは、赤色の成分が不十分であるが、これに赤色発光ダイオードを追加したことで、CCD撮像素子を有するカメラ装置に搭載した場合に、CCD撮像素子での色再現性を向上させることができる。
また、青紫色チップ及び蛍光体の組み合わせによって赤色と緑色とを励起するチップと青色発光ダイオードチップとを直列に接続し、これらチップを1個の電源装置で駆動する構成としている。青紫色チップ及び蛍光体からなるチップにより赤色と緑色の2波長を得ることができるが、これに青色発光ダイオードを追加したことで、色味の弱い青色の波長を補うことができ、CCD撮像素子を有するカメラ装置に搭載した場合に、CCD撮像素子での色再現性を向上させることができる。
また、青紫色チップ及び蛍光体の組み合わせによって緑色と青色とを励起するチップと赤色発光ダイオードチップとを直列に接続し、これらチップを1個の電源装置で駆動する構成としている。青紫色チップ及び蛍光体からなるチップにより緑色と青色の2波長を得ることができるが、これに赤色発光ダイオードを追加したことで、色味の弱い赤色の波長を補うことができ、CCD撮像素子を有するカメラ装置に搭載した場合に、CCD撮像素子での色再現性を向上させることができる。
この場合、同じ電流値に対する赤色の強度をPr、緑色の強度をPg、青色の強度をPbとすると、Pr、Pg、Pbの比が3:7:1前後であることが望ましい。このような比に設定することで、CCD撮像素子での色再現性を最も良く向上させることができる。本発明者らが行った実験では、例えばPr、Pg、Pbの比が5:7:1の場合には、緑色や青色の信号が雑音に埋もれてしまい、また、Pr、Pg、Pbの比が1:7:1の場合には、緑色や青色が飽和してしまって、良質の画像を得ることができなかったが、Pr、Pg、Pbの比が3:7:1の場合には、良質の画像を得ることができた。
また、本発明の携帯機器は、上記のような照明装置を内蔵したカメラ装置を機器本体に一体に搭載したことを特徴としている。これにより、照明付きカメラ一体型の携帯機器(例えば、携帯電話機)を提供することができる。
本発明によれば、少なくとも1つ以上の発光ダイオードチップを有し、赤色、緑色、青色にピーク波長をもつ白色光を発する照明装置を備え、前記CCD撮像素子の利得を特定の波長の信号に基づいて設定するように構成したので、CCD撮像素子での色再現性を向上させることができる。
また、本発明によれば、前記照明装置は、色味の少ない色の光を放出する発光ダイオードチップの数を多くし構成としたので、CCD撮像素子を有するカメラ装置に搭載した場合には、CCD撮像素子での色再現性を向上させることができる。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
図1は、本発明のカメラ装置を携帯電話機に搭載したカメラ付き携帯電話機の一実施の形態を示す説明図である。
この携帯電話機は無線通信網を介して通信を実施するための携帯端末機であり、表示部1と操作部(図示せず)とから構成されている。この図では、2つ折りタイプが示されており、表示部1の背面側のみが図示されている。この表示部1には、アンテナ14を初め、図示しない液晶表示画面やスピーカー等が設けられている。また、図示しない操作部には、ユーザが各種設定、メール作成及びダイヤル等を行う際に使用する数字キーと記号キーとファンクションキーとからなる操作キー、ならびにマイク等が設けられている。
これら表示部1と操作部とは蝶番等を介して接続されており、表示部1の液晶表示画面と操作部の操作キーとが対向するように折り曲げた状態で収納することができるようになっている。
また、表示部1の背面には、着信ランプとしても使用可能なカメラ用の照明装置の一実施例(実施例1)であるRGB3色LED11と、CCD(charge coupled device)撮像素子からなるカメラ装置(以下、「CCDカメラ」という)12とが配置されている。LEDチップは厚さが0.25mm、外形寸法が0.3×0.3mm程度と小さいので携帯電話機の本体に内蔵することができる。なお、「RGB」は光の3原色を示しており、「R」は「赤(Red)」、「G」は「緑(Green)」、「B」は「青(Blue)」の略であり、RGB3色LED11は、赤色光、緑色光及び青色光をそれぞれ出力可能な3個の光源を備えたLEDである。
図2は、図1に示す携帯電話機を構成するRGB3色LED11の一例を示す拡大平面図であり、図3は、図2に示すRGB3色LEDの11の配置を示す説明図である。
RGB3色LED11は、基板21表面の中央部に配置された赤色LEDチップ11rと、この赤色LEDチップ11rの右下側に配置された緑色LEDチップ11gと、赤色LEDチップ11rの左下側に配置された青色LEDチップ11bとを備えている。
また、赤色LEDチップ11r、緑色LEDチップ11g及び青色LEDチップ11bは、第1フレーム22b、第2フレーム23b及び第3フレーム24bを介してそれぞれ基板21表面に配置されている。そして、赤色LEDチップ11rは第1フレーム22bにダイボンディングされており、緑色LEDチップ11gは第2フレーム23bにダイボンディングされており、青色LEDチップ11bは第3フレーム24bにダイボンディングされている。さらに、赤色LEDチップ11rは第4フレーム22cに第1Au線(金線)22dを介してワイヤボンディングされており、緑色LEDチップ11gは第5フレーム23cに第2Au線23dを介してワイヤボンディングされており、青色LEDチップ11bは第6フレーム24cに第3Au線24dを介してワイヤボンディングされている。
そして、これらの基板21、赤色LEDチップ11r、緑色LEDチップ11g、青色LEDチップ11b、第1フレーム22b、第2フレーム23b、第3フレーム24b、第4フレーム22c、第5フレーム23c及び第6フレーム24cは、光透過性樹脂で形成された封止樹脂部25によってパッケージングされている。この封止樹脂部25の側面には、第1フレーム22bに電気的に接続されている第1端子22eと、第2フレーム23bに電気的に接続されている第2端子23eと、第3フレーム24bに電気的に接続されている第3端子24eと、第4フレーム22cに電気的に接続されている第4端子22fと、第5フレーム23cに電気的に接続されている第5端子23fと第6フレーム24cに電気的に接続されている第6端子24fとが配置されている。
なお、図2においては、封止樹脂部25内部の構造をより明確に示すために、封止樹脂部25のうち領域Aで示す部分を切り欠いて、基板21、赤色LEDチップ11r、緑色LEDチップ11g、青色LEDチップ11b、第1フレーム22b、第2フレーム23b、第3フレーム24b、第4フレーム22c、第5フレーム23c及び第6フレーム24cを図示している。
図4は、RGB3色LED11内の赤色LEDチップ11r、緑色LEDチップ11g及び青色LEDチップ11bの接続例を示しており、本実施例1ではこれらチップ11r、11g、11bを直列に接続している。
また、図5は、図4に示すRGB3色LED11の駆動ドライバを示している。ここでは、第1スイッチ61、第2スイッチ62、第3スイッチ63、第4スイッチ64及び定電流回路65から構成された駆動ドライバが用いられており、照明以外にも、各スイッチ61、62、63をON、OFFすることにより、着信ランプとしても利用可能な構成となっている。
具体的に説明すると、電源とアース電位との間に、赤色LEDチップ11r、緑色LEDチップ11g、青色LEDチップ11b及び第1スイッチ61が直列に接続される一方、赤色LEDチップ11rに並列に第2スイッチ62が接続され、緑色LEDチップ11gに並列に第3スイッチ63が接続され、青色LEDチップ11bに並列に第4スイッチ64が接続されている。そして、着信時には第1スイッチ61がON状態に切り替わるとともに、第2ないし第4スイッチ62〜64が選択的に組み合わされてON状態に切り替わることにより、RGB3色LED11が所定のパターン及び色で発光し、照明時には第2ないし第4スイッチ62〜64がOFF状態で、第1スイッチ61のみがON状態に切り替わることにより、RGB3色LED11が発光する。なお、RGB3色LED11を照明用としてのみ用いる場合には、第2〜第4スイッチ62〜64は不要である。
すなわち、RGB3色LED11は単一の電源で駆動され、照明として使用するときには、第1スイッチ61のON、OFFにより点灯、消灯を行う。従って、全てのLEDチップ11r、11g、11bに同じ電流値(ここでは、35mA)が供給される。このように、赤色LEDチップ11r、緑色LEDチップ11g及び青色LEDチップ11bが直列接続されている場合には、駆動ドライバ内において電流値が一定となるため、定電流回路65が用いられている。また、電源電圧としては、各LEDチップ11r、11g、11bの順方向電圧の和以上、すなわち11V以上あればよいので、電池駆動が可能である。
このとき、RGB3色LED11の各RGB発光色のスペクトルは図6に示すようになり、従来の白色LEDのスペクトル(図16参照)に比べ、赤色の強度が高くなっている。
ここで、同じ電流値(35mA)に対する赤色LEDチップ11rの強度をPr、緑色LEDチップ11gの強度をPg、青色LEDチップ11bの強度をPbとすると、Pr、Pg、Pbの比がほぼ「3:7:1」前後となるように各LED素子を選ぶことが好ましい。
すなわち、CCDカメラ12は、色ごとに画像を取り込んで、赤色信号の強度から利得を決定し、他の緑及び青の色信号に対しても同じ利得で増幅するようになっている。そのため、利得を決定する赤色信号の強度が小さいと、利得が非常に高く設定されて他の緑及び青の色信号が飽和してしまい、逆に赤色信号の強度が大きいと、利得が非常に低く設定されて他の緑及び青の色信号が雑音に埋もれてしまうことになる。従って、上記のような比(3:7:1)に設定することで、このような不具合が解消され、良好な撮影画像を取得することができる。ただし、この比は、各LED素子の波長の組み合わせによって、適宜調整しても良いことはいうまでもない。
上記説明で用いたRGB3色LED11は、本発明の照明装置の一実施例(実施例1)であり、以下に、本発明の照明装置の他の実施例について説明する。
図7は実施例2の照明装置の接続構成例、図8は基板上での配置構成例を示しており、2個の赤色LEDチップ12r1、12r2と、1個の緑色LEDチップ12gと、1個の青色LEDチップ12bとを直列に接続し、これら4個のチップ12r、12g、12bを1個の電源装置(電池)で駆動するように構成したものである。
このときの各チップの発光色のスペクトルは図9に示すようになる。すなわち、赤色LEDチップを2個接続することにより、赤色の強度が高くなっている。
図10は実施例3の照明装置の接続構成例を示しており、赤色LEDチップ13rと、青色チップ及び蛍光体からなるチップ13xとを直列に接続し、これらチップ13r、13xを1個の電源装置(電池)で駆動するように構成したものである。
このときの各チップの発光色のスペクトルは図11に示すようになる。すなわち、青色チップ及び蛍光体からなるチップ13xでは、赤色の成分が不十分であるが、これに赤色LEDチップ13rを追加したことで、CCDカメラ12での色再現性を向上させることができる。また、本実施例3の照明装置では、チップの搭載数を3チップから2チップに減らすことができる。
図12は実施例4の照明装置の接続構成例を示しており、青紫色チップ及び蛍光体の組み合わせによって赤色と緑色とを励起するUVチップ14xと、青色LEDチップ14bとを直列に接続し、これらチップ14x、14bを1個の電源装置(電池)で駆動するように構成したものである。
このときの各チップの発光色のスペクトルは図13に示すようになる。すなわち、UVチップ14xにより赤色と緑色の2波長を得ることができるが、これに青色LEDチップ14bを追加したことで、色味の弱い青色の波長を補うことができ、CCDカメラ12での色再現性を向上させることができる。
図14は実施例5の照明装置の接続構成例を示しており、青紫色チップ及び蛍光体の組み合わせによって緑色と青色とを励起するUVチップ15xと、赤色LEDチップ15rとを直列に接続し、これらチップ15x、15rを1個の電源装置(電池)で駆動するように構成したものである。
このときの各チップの発光色のスぺクトルは図15に示すようになる。すなわち、UVチップ15xにより緑色と青色の2波長を得ることができるが、これに赤色LEDチップ15rを追加したことで、色味の弱い赤色の波長を補うことができ、CCDカメラ12での色再現性を向上させることができる。
なお、上記したように、これら実施例2〜5においても、Pr、Pg、Pbの比がほぼ「3:7:1」前後となるように各発光素子の素材を選ぶことが好ましい。
また、上記実施の形態では、このような照明装置とCCDカメラ12とを携帯電話機に搭載した場合を例に挙げて説明しているが、搭載する対象としては携帯電話機に限るものではなく、PDAを含む各種携帯機器に搭載することが可能である。また、この場合に、必ずしもCCDカメラ12とセットで搭載する必要はなく、単なる照明装置として携帯機器に搭載してもよい。
1 表示部
11 RGB3色LED
12 カメラ装置(CCDカメラ)
11r,12r1,12r2,13r 15r 赤色LEDチップ
11g,12g 緑色LEDチップ
11b,12b,14b 青色LEDチップ
14x,15x UVチップ
11 RGB3色LED
12 カメラ装置(CCDカメラ)
11r,12r1,12r2,13r 15r 赤色LEDチップ
11g,12g 緑色LEDチップ
11b,12b,14b 青色LEDチップ
14x,15x UVチップ
Claims (6)
- CCD撮像素子による撮像時の照明用として装置本体に一体に搭載され、少なくとも1つ以上の発光ダイオードチップを有し、赤色、緑色、青色にピーク波長をもつ白色光を発する照明装置を備えたカメラ装置において、
前記CCD撮像素子の利得が特定の波長の信号に基づいて設定されていることを特徴とするカメラ装置。 - 前記照明装置は、第1の発光ダイオードチップによって励起され、該第1の発光ダイオードチップとは別の波長の光を放出する蛍光体を有し、前記第1の発光ダイオードチップと前記蛍光体とから放出される光において赤色、緑色、青色のうち色味の少ない色の光を放出する第2の発光ダイオードチップを付加したことを特徴とする請求項1に記載のカメラ装置。
- 前記照明装置は、前記赤色、緑色、青色のうち色味の少ない色の光を放出する発光ダイオードチップの数を多くしたことを特徴とする請求項1に記載のカメラ装置。
- 前記照明装置の駆動時の赤色の強度をPr、緑色の強度をPg、青色の強度をPbとすると、Pr、Pg、Pbの比が3:7:1前後であることを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載のカメラ装置。
- 前記特定波長は、前記照明装置の赤色のピーク波長であることを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載のカメラ装置。
- 請求項1ないし5のいずれかに記載のカメラ装置を機器本体に一体に搭載したことを特徴とする携帯機器。
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