JP4932170B2 - 画像撮影装置及び発光制御方法、並びに携帯電話端末 - Google Patents
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Description
例えば携帯電話端末等に使用されている一般的な撮影補助光用のLEDや、キー照明用LED、着信ランプ用LED、充電ランプ用LED、液晶ディスプレイのバックライト用LED等は、LED1灯当たり20mA〜30mAの小電流により駆動されるものとなされており、それら汎用のLEDを複数灯使用して撮影補助光用に使用したとしても、単純にLED数に比例した明るさが得られる訳ではなく、また、光源数が多くなることで光学設計も難しくなり、さらにLED数が増えることによってコストも上昇することになる。また、それら汎用のLEDは、大電流の注入には耐えられないため、LED1灯で大光量を得ることも難しい。そこで、本実施形態では、例えば直流電流で200mA〜500mA、パルス電流で1000mA以上の大電流を流すことができる高輝度LED(例えば照明や信号機等に使われている高輝度LED)を1灯だけ用い、その高輝度LEDを大電流駆動することで大光量を得られるようにしている。
現在、汎用品のチップLEDは、殆どが例えば120度程度の非常に広い指向角を有している。一方で、例えば携帯電話端末等に搭載されているカメラモジュールにおけるレンズ系の画角は50〜60度程度となされており、したがって、その汎用品のチップLEDを撮影補助光用の照明デバイスとしてそのまま用いた場合、実際には撮影されない範囲まで照明することになり、非常に無駄が多い。なお、LEDが封入されたパッケージには、リフレクター構造を持つパッケージや、レンズ状の成型品が一体になされたパッケージのものもあるが、それらはあくまで汎用化されたものであり、必ずしもカメラモジュールの画角に対して最適な光学設計になっているとはいえない。そこで、本実施形態では、高輝度LEDを集光用レンズを備えたレンズ鏡筒内に配置し、高輝度LEDの出射光を上記集光用レンズにて集光することにより、カメラモジュールの画角に合わせた照射角の撮影補助光を出射可能にしたレンズ付きLEDフラッシュライト(以下、LEDフラッシュモジュールと呼ぶ)を実現している。また、本実施形態のレンズ付きLEDフラッシュモジュールでは、集光用レンズの曲率や光学材料を最適設計することにより、高輝度LEDの出射光の色度を、撮影補助光用の最適な色度に調整可能となっている。
上述したように「高輝度LEDの大電流駆動」と「レンズモジュール化による撮影補助光学系の最適化」を実現した場合でも、LEDフラッシュモジュールが出力する光量はキセノンフラッシュライトによる光量と比較すると非常に少ない。例えば、キセノンフラッシュライトから被写体までの距離が100cmであるとした場合、当該キセノンフラッシュライトの発光による被写体照度は数十万〜数百万lxになるのに対して、LEDフラッシュモジュールによる被写体照度は数十lx程度である。そこで、本実施形態では、カメラモジュールにおける撮影時のシャッター速度を、手振れや被写体振れが目立たない程度に長くすると共に、カメラモジュールの撮像センサーの露光周期に同期させてLEDフラッシュモジュールを発光させる(つまり露光周期と略々同じ時間だけ発光させる)ことにより、露光量の最適化を実現している。すなわち、カメラモジュールによる撮影時の露光量は、被写体照度(撮像センサーへの入射光量)とシャッター速度の積にて求めることができ、また、キセノンフラッシュライトの発光可能時間が数十〜数百μsecなのに対して、LEDは数百msec以上点灯させることが可能であるため、上記カメラモジュールにおける撮影時のシャッター速度を或る程度長くすると共に、本実施形態のLEDフラッシュモジュールの点灯時間を上記撮像センサーの露光周期に合わせることで、結果的に、キセノンフラッシュライトと同等の露光量が得られるようにしている。
以下、上述したような「高輝度LEDの大電流駆動」、「レンズモジュール化による撮影補助光学系の最適化」、「シャッター速度制御による露光量の最適化」を実現可能な本実施形態の画像撮影装置の概略的な構成について説明する。
図9には、本実施形態の画像撮影装置をカメラ付き携帯電話端末に適用した場合の概略的な内部ブロック構成を示す。
次に、図9に示した携帯電話端末のカメラ40による画像の撮影と、その際のLEDフラッシュモジュールの点灯動作について、図10,図11のフローチャートを用いて説明する。
以下、図12〜図16を用いて、本実施形態の携帯電話端末のカメラ40(カメラモジュール)がLEDフラッシュモジュールの高輝度LEDの明るさや色度に基づいて、撮影パラメータを制御する際の動作について簡単に説明する。すなわち、本実施形態の携帯電話端末は、図10のステップS3や図11のステップS14において、オートフォーカスの合焦処理を行っている間に、LEDフラッシュモジュールの高輝度LEDの照度や色度、周囲光の照度や色度、被写体条件等に基づいて、カメラ40の撮影パラメータを適正に調整するようになされている。
以上説明したように、本実施形態の画像撮影装置、携帯電話端末においては、高輝度LEDを備えたLEDフラッシュモジュールを撮影補助光発生手段として備えていることにより、静止画像のみならず動画像の撮影時にも被写体を照明することができ、キセノンフラッシュライトに勝るとも劣らない適正露光での撮影が可能となっている。また、キセノン管の発光可能回数は3000〜5000回であるのに対し、LEDの寿命は数万から数十万回というレベルであるので、光源を交換する等のメンテナンスは不要である。また、LEDはキセノン管に比べて低コストであるため、装置の価格上昇を抑えることができ、また、LEDは低消費電力であるため電池の消耗を抑えることができ、キセノンフラッシュライトは約300Vで瞬間的に100A以上の大電流を流すのに対して(トリガーコイルでは数kVもの電圧を発生する)、LEDは5V程度で数百mAの電流しか流れないため、周辺回路に及ぼす影響が少ない。また、本実施形態によれば、LEDフラッシュモジュールは、カメラモジュールの露光期間に同期して発光するようになされているので、無駄な時間の点灯を行う必要がなく、発熱量を最小限に抑えることができる。また、本実施形態によれば、発光トリガパルス幅をカメラモジュールが出力するので、露光条件(明るさやホワイトバランスなど)に合わせた発光時間の制御が可能となる。また、本実施形態のLEDフラッシュモジュールは、ダブルパッケージング技術によってカメラモジュールに合わせた照射角の精密な調整が行えるので、どのようなカメラモジュールであっても最適な照射を行うことが可能となる。また、本実施形態によれば、LEDフラッシュモジュールを弱点灯させることが可能となっているため、従来のディジタルカメラのように、赤外発光LED等を点灯して暗闇でオートフォーカスを動作させるようなシステムを用いなくても、オートフォーカスを動作させて合焦させることができる。
Claims (11)
- 画像を撮影するための撮像センサーを有するカメラモジュールと、
高輝度LEDと当該高輝度LEDの発光部前面に配される照射角調整用の集光レンズと上記高輝度LEDの熱を放熱するための放熱板とを少なくとも備えたLEDモジュールと、
上記高輝度LEDに駆動電流を供給するためのLEDドライバとを有し、
上記カメラモジュールは、撮影可能モードになっている時に、適正な撮影画像を得るため露光時間を含む撮影パラメータを設定し、撮影を実行する時に、上記撮像センサーの露光開始から露光終了までの露光期間に対応した発光トリガパルスを生成して上記LEDドライバへ出力し、
上記LEDドライバは、上記カメラモジュールが生成した発光トリガパルスに応じて、上記高輝度LEDを上記露光期間に対応した発光時間だけ発光駆動させる画像撮影装置。 - 上記LEDドライバを通じて上記高輝度LEDの点灯を制御する制御部と、
外光の明るさを検出する明るさ検出部とを有し、
上記カメラモジュールは、上記撮影可能モードになっている時に、上記明るさ検出部が検出した明るさに基づいて前記撮影パラメータを設定し、
上記制御部は、上記撮影可能モードにおいて上記明るさ検出部にて上記外光の明るさが所定の閾値より暗いことが検出されている場合には、上記高輝度LEDを弱点灯させるよう上記LEDドライバを制御し、上記カメラモジュールにて撮影が実行される場合には、上記高輝度LEDを強点灯させるよう上記LEDドライバを制御する請求項1記載の画像撮影装置。 - 上記LEDドライバを通じて上記高輝度LEDの点灯を制御する制御部と、
外光の明るさを検出する明るさ検出部とを有し、
上記カメラモジュールは、自動焦点合わせを行うためのオートフォーカス部を備え、
上記制御部は、上記撮影可能モードにおいて上記オートフォーカス部を動作させる際に、上記明るさ検出部にて上記外光の明るさが所定の閾値より暗いことが検出されている場合には、上記高輝度LEDを弱点灯させるよう上記LEDドライバを制御し、撮影を実行する場合には、上記高輝度LEDを強点灯させるよう上記LEDドライバを制御する請求項1記載の画像撮影装置。 - 上記明るさ検出部において上記外光の明るさが所定の閾値よりも明るいことが検出されている場合、上記制御部は、上記高輝度LEDを発光させないよう上記LEDドライバを制御する請求項2又は請求項3記載の画像撮影装置。
- 操作者からの指示入力状態として、第一の操作指示入力状態と第二の操作指示入力状態の少なくとも二つの操作指示入力状態を取り得る操作部を有し、
上記カメラモジュールは、上記操作部が第一の操作指示入力状態である時に上記撮影可能モードとなり、上記操作部が第二の操作指示入力状態になった時に上記撮影を実行する請求項1乃至請求項4のうち何れか一項に記載の画像撮影装置。 - 画像を撮影するための撮像センサーを有するカメラモジュールが撮影可能モードになるステップと、
上記撮影可能モードになっている時、上記カメラモジュールが、適正な撮影画像を得るため露光時間を含む撮影パラメータを設定するステップと、
画像撮影を実行する時、上記カメラモジュールが、上記撮像センサーの露光開始から露光終了までの露光期間に対応した発光トリガパルスを生成して上記LEDドライバへ出力するステップと、
高輝度LEDと当該高輝度LEDの発光部前面に配される照射角調整用の集光レンズと上記高輝度LEDの熱を放熱するための放熱板とを少なくとも備えたLEDモジュールの上記高輝度LEDを、上記カメラモジュールが生成した発光トリガパルスに応じて、LEDドライが、上記露光期間に対応した発光時間だけ発光駆動させるステップと
を有する発光制御方法。 - 明るさ検出部が外光の明るさを検出するステップと、
上記撮影可能モードになっている時に上記明るさ検出部において外光の明るさが所定の閾値より暗いことが検出された場合、上記LEDドライバを通じて上記高輝度LEDを点灯制御する制御部が、上記高輝度LEDを弱点灯させるよう上記LEDドライバを制御し、撮影を実行する時には、上記高輝度LEDを強点灯させるよう上記LEDドライバを制御するステップとを有し、
上記カメラモジュールは、上記撮影パラメータを設定するステップにおいて、上記撮影可能モードになっている時に上記明るさ検出部が検出した明るさに基づいて前記撮影パラメータを設定する請求項6記載の発光制御方法。 - 明るさ検出部が外光の明るさを検出するステップと、
上記カメラモジュールが備えている自動焦点合わせを行うためのオートフォーカス部を上記撮影可能モードにおいて動作させる際に、上記明るさ検出部において外光の明るさが所定の閾値より暗いことが検出された場合、上記LEDドライバを通じて上記高輝度LEDを点灯制御する制御部が、上記高輝度LEDを弱点灯させるよう上記LEDドライバを制御し、撮影を実行する時には、上記高輝度LEDを強点灯させるよう上記LEDドライバを制御するステップと
を有する請求項6記載の発光制御方法。 - 上記明るさ検出部において上記外光の明るさが所定の閾値よりも明るいことが検出されている場合、上記制御部が、上記高輝度LEDを発光させないよう上記LEDドライバを制御するステップを有する請求項7又は請求項8記載の発光制御方法。
- 操作者からの指示入力状態として第一の操作指示入力状態と第二の操作指示入力状態の少なくとも二つの操作指示入力状態を取り得る操作部からの入力を基に、上記カメラモジュールが、上記操作部が第一の操作指示入力状態である時に上記撮影可能モードとなり、上記操作部が第二の操作指示入力状態になった時に上記撮影を実行するステップを有する請求項6乃至請求項9のうち何れか一項に記載の発光制御方法。
- 少なくとも通話のための通信を行う無線通信部と、
操作者からの指示入力を取り込むための操作部と、
画像を撮影するための撮像センサーを有するカメラモジュールと、
高輝度LEDと当該高輝度LEDの発光部前面に配される照射角調整用の集光レンズと上記高輝度LEDの熱を放熱するための放熱板とを少なくとも備えたLEDモジュールと、
上記高輝度LEDに駆動電流を供給するためのLEDドライバとを有し、
上記カメラモジュールは、撮影可能モードになっている時に、適正な撮影画像を得るため露光時間を含む撮影パラメータを設定し、撮影を実行する時に、上記撮像センサーの露光開始から露光終了までの露光期間に対応した発光トリガパルスを生成して上記LEDドライバへ出力し、
上記LEDドライバは、上記カメラモジュールが生成した発光トリガパルスに応じて、上記高輝度LEDを上記露光期間に対応した発光時間だけ発光駆動させる携帯電話端末。
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