(57)【要約】【課題】  ＬＥＤをフラッシュとして用いる場合に、ＬＥＤによるフラッシュの高輝度化を可能とする撮像装置を提供する。さらには、フラッシュの高輝度化と使用するＬＥＤの長寿命化などを両立可能な撮像装置を提供する。【解決手段】  発光色の異なる複数の発光ダイオードを照明用光源（フラッシュ）として用いる撮像装置であって、露光時間内にそれらの発光ダイオードを発光色毎にそれぞれパルス発光させる。また、露光時間内にそれらの発光ダイオードを発光色毎に順次、パルス発光させるようにしてもよく、あるいは、それらの発光ダイオードを発光色毎に順次複数回、パルス発光させるようにしてもよい。【選択図】  図５
2005073227.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光色の異なる複数の発光ダイオードを照明用光源として用いる撮像装置であって、
露光時間内に前記複数の発光ダイオードを発光色毎にそれぞれパルス発光させることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
請求項１に記載の撮像装置において、
露光時間内に前記複数の発光ダイオードを発光色毎に順次、パルス発光させることを特徴とする撮像装置。
【請求項３】
請求項２に記載の撮像装置において、
露光時間内に前記複数の発光ダイオードを発光色毎に順次複数回、パルス発光させることを特徴とする撮像装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の撮像装置において、
前記撮像装置の撮像素子は電子式であって、
前記複数の発光ダイオードの発光色毎の発光タイミングに応じてその発光色に対応した単色画像を前記撮像素子によってそれぞれ取得し、取得したそれぞれの単色画像を合成してカラー画像を形成することを特徴とする撮像装置。
【請求項５】
請求項１ないし３のいずれかに記載の撮像装置において、
露光時間内の、前記複数の発光ダイオードの発光色毎の発光強度と総発光時間とをそれぞれ可変にしたことを特徴とする撮像装置。
【請求項６】
請求項５の撮像装置において、
露光時間内の、前記複数の発光ダイオードの発光色毎の発光強度と総発光時間とを変化させて、各色の発光強度の時間積分値の割合を変更することを特徴とする撮像装置。
【請求項７】
請求項５の撮像装置において、
露光時間内の、前記複数の発光ダイオードの発光色毎の発光強度と総発光時間とを同じ比率で変化させることを特徴とする撮像装置。
【請求項８】
請求項１ないし３のいずれかに記載の撮像装置において、
さらに、撮像装置の撮影レンズを通して入射する光の光量検出手段を有しており、
露光前に前記照明用光源を発光させ、そのときの前記光量検出手段の検出結果に基づいて露光条件を設定することを特徴とする撮像装置。
【請求項９】
請求項８の撮像装置において、
前記光量検出手段の検出結果に基づいて設定する露光条件は、シャッター速度を含むことを特徴とする撮像装置。
【請求項１０】
請求項１ないし３のいずれかに記載の撮像装置において、
前記照明用光源の照明範囲を、撮像装置の撮影画角に応じて変化させることを特徴とする撮像装置。
【請求項１１】
請求項１０の撮像装置において、
前記照明用光源は、光の照射方向が異なる複数の発光ダイオードを有していることを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明用光源としてＬＥＤデバイスを用いた銀塩カメラ、ＣＭＯＳイメージャー、ＣＣＤカメラ、ムービーなどの撮像装置に関するものであり、特に、ＬＥＤデバイスを用いた照明用光源の高輝度化を実現可能とする撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、カメラ用の照明用光源（フラッシュ）としてＲ、Ｇ、Ｂの発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いることが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。Ｒ、Ｇ、ＢのＬＥＤを用いると、キセノン放電管などに比較して、光源の色温度の調整が容易になる、電源の充放電時間が短くて済むなどの利点がある。
【０００３】
また、動きを捉えるためのカメラ用ストロボ光源、またはムービー用の光源では、光源を順次点灯する使い方が知られている（例えば、特許文献２参照。あるいは、特許文献３参照）。この場合、同じ色の光をシャッタータイミングに同期して、順次点灯させている。
【特許文献１】特開２００２−１１６４８１号公報
【特許文献２】特開平５−３２８２１０号公報
【特許文献３】特開昭６３−２７４９３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述の従来技術のように、ＬＥＤをフラッシュとして用いようとする場合、輝度が十分でないという問題があった。このことを、図８を参照しながら説明する。
【０００５】
図８は、従来技術において、ＬＥＤの駆動電流Ｉｄと輝度（光出力Ｐｏ）との関係（Ｉｄ−Ｐｏ特性）を示すグラフである。
【０００６】
図８に示すように、ＬＥＤの輝度（光出力Ｐｏ）は、ＬＥＤに流す電流が小さい場合は電流量（駆動電流Ｉｄ）に略比例する。ここで、その比例係数を発光効率η（＝ΔＰｏ／ΔＩｄ）という。駆動電流Ｉｄが大きくなってくると、ＬＥＤ素子の発熱のためにηが小さくなってきて、図８に示した曲線のように光出力Ｐｏが最大値Ｐｏ１で飽和してしまう。すなわち、ＬＥＤの駆動電流をいくら大きくしても、ＬＥＤの輝度は一定限度を超えることはなく、結果としてフラッシュとして用いるために必要な輝度が得られないことになる。
【０００７】
チップ状のＬＥＤ素子の発熱について具体的な数値を示す。例えば、Ｒ、Ｇ、Ｂ各ＬＥＤ素子について測定した結果、Ｉｄ＝２０［ｍＡ］のときに各ＬＥＤ素子のジャンクション温度Ｔｊは３４〜４４℃、消費電力Ｐｄは４０〜７８ｍＷであったが、Ｉｄ＝５０［ｍＡ］とすると、ジャンクション温度Ｔｊは４９〜７１℃、消費電力Ｐｄは１１０〜２３０ｍＷとなった。各ＬＥＤへの印加電圧はほとんど変化しないので、もし、発熱の影響がなければ消費電力Ｐｄは駆動電流Ｉｄに略比例するはずである。すなわち、駆動電流Ｉｄが２０ｍＡから２．５倍の５０ｍＡになったのであれば、消費電力Ｐｄも４０〜７８ｍＷの２．５倍の１００〜１９５ｍＷとなるはずである。しかしながら、実際には消費電力Ｐｄは２．５倍以上の値に増加している。
【０００８】
カメラのフラッシュとして用いる場合には、各色のＬＥＤ素子毎の駆動電流Ｉｄは２００ｍＡ程度とさらにずっと大きな値となるので、発熱の影響はより深刻である。さらに、
使用しているうちにＬＥＤ素子を封止している樹脂が熱のため割れたり（クラックの発生）、パッケージと剥離したりするという問題もあった。
【０００９】
従来技術のこのような課題に鑑み、本発明の目的は、ＬＥＤをフラッシュとして用いる場合に、ＬＥＤによるフラッシュの高輝度化を可能とする撮像装置を提供することである。さらには、フラッシュの高輝度化と使用するＬＥＤの長寿命化などを両立可能な撮像装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明の撮像装置は、発光色の異なる複数の発光ダイオードを照明用光源として用いる撮像装置であって、露光時間内に前記複数の発光ダイオードを発光色毎にそれぞれパルス発光させることを特徴とする。
【００１１】
ここで、発光色の異なる複数の発光ダイオードとしては、例えば、色の三原色と呼ばれる赤、緑、および青の発光ダイオードの組み合わせが挙げられる。三原色とすることで被写体の色合いを忠実に再現することができる。露光時間については、機械的あるいは電気的なシャッターを備えた撮像装置であれば、そのシャッターが開いている時間（シャッター速度）に対応する。発光ダイオードの発光タイミングについては、発光色毎に完全に別々のタイミングとしてもよいが、例えば、いずれか２色の発光タイミングの一部または全部を重ねるようにしてもよい。
【００１２】
この発明の撮像装置によれば、照明用光源として使用する複数の発光ダイオードを露光時間中ずっと連続駆動するのではなく、発光色毎にパルス駆動するので、発光ダイオード素子の発熱を抑制して発光効率に与える悪影響を少なくさせ、光出力が飽和する発光ダイオードの駆動電流値を連続駆動の場合よりも大きくすることができる。これにより、発光ダイオードによる照明用光源の高輝度化が可能となり、例えば、明るい場所で逆光補正を行うような用途に適している。発光ダイオード素子の発熱の抑制によって、発光ダイオード素子の長寿命化や信頼性の向上なども実現できる。
【００１３】
また、本発明の撮像装置において、露光時間内に前記複数の発光ダイオードを発光色毎に順次、パルス発光させることを特徴としてもよい。さらに、露光時間内に前記複数の発光ダイオードを発光色毎に順次複数回、パルス発光させることを特徴としてもよい。
【００１４】
この発明の撮像装置によれば、照明用光源として使用する複数の発光ダイオードを発光色毎に順次パルス駆動する。発光ダイオード素子自体の発熱を抑制するとともに、発光色の異なる発光ダイオード素子相互間の発熱の影響も抑制でき、光出力が飽和する発光ダイオードの駆動電流値を連続駆動の場合よりも大きくすることができる。これにより、発光ダイオードによる照明用光源の高輝度化が可能となり、例えば、明るい場所での逆光補正に好適である。また、各色の発光ダイオードを別々のタイミングで駆動するので、撮像装置の電源に過大な負荷を与えてしまうことを回避することができる。なお、複数の発光ダイオードを発光色毎に順次発光させるのを複数回に分けて行うようにすれば、各回の発光毎の駆動パルス幅をより短くできる。これにより、発光ダイオード素子の発熱をさらに抑制することができ、発光ダイオードによる照明用光源のさらなる高輝度化が可能となる。
【００１５】
また、本発明の撮像装置において、前記撮像装置の撮像素子は電子式であって、前記複数の発光ダイオードの発光色毎の発光タイミングに応じてその発光色に対応した単色画像を前記撮像素子によってそれぞれ取得し、取得したそれぞれの単色画像を合成してカラー画像を形成することを特徴としてもよい。
【００１６】
ここで、通常の電子式撮像素子では、個々の素子に赤色フィルターや緑色フィルターな
どをかけてフルカラー信号を得ているが、本発明の撮像装置を用いる場合には、個々の素子のフィルターは必要ではない。例えば、ＲのＬＥＤ素子が発光している間は赤の信号だけを積分し、ＧのＬＥＤ素子が発光している間は緑の信号だけを積分する、という方法でＬＥＤ素子の発光色に対応したそれぞれの単色画像が取得できる。
【００１７】
この発明の撮像装置によれば、個々の素子のフィルターは必要ではないため、単色画像の取得に撮像素子のすべての素子を利用できる。そのため、同じ撮像素子を使う場合には３倍の解像度のカラー画像が得られるとともに、同じ解像度のカラー画像を得るのであれば１／３の素子数の撮像素子でよいということになる。
【００１８】
また、本発明の撮像装置において、露光時間内の、前記複数の発光ダイオードの発光色毎の発光強度と総発光時間とをそれぞれ可変にしたことを特徴としてもよい。さらに、露光時間内の、前記複数の発光ダイオードの発光色毎の発光強度と総発光時間とを変化させて、各色の発光強度の時間積分値の割合を変更することを特徴としてもよい。あるいは露光時間内の、前記複数の発光ダイオードの発光色毎の発光強度と総発光時間とを同じ比率で変化させることを特徴としてもよい。
【００１９】
この発明の撮像装置によれば、照明用光源として使用する複数の発光ダイオードの発光強度と総発光時間とを変化させて、各色の発光強度の時間積分値の割合を変更することにより、照明用光源の色合いの調節が可能になる。また、各色の発光強度や総発光時間を同じ比率で変化させることにより、照明用光源の色合いを維持したまま、照明用光源による総露光量を調節することが可能となる。
【００２０】
また、本発明の撮像装置において、さらに、撮像装置の撮影レンズを通して入射する光の光量検出手段を有しており、露光前に前記照明用光源を発光させ、そのときの前記光量検出手段の検出結果に基づいて露光条件を設定することを特徴としてもよい。さらに、前記光量検出手段の検出結果に基づいて設定する露光条件は、シャッター速度を含むことを特徴としてもよい。
【００２１】
この発明の撮像装置によれば、照明用光源の照明効果を露光前に的確に検出して、その検出結果に基づいて露光条件（例えば、シャッター速度などの露光時間）を適切に設定できる。これにより、従来はフラッシュの光量などに基づいて決めていたフラッシュ撮影時の露光時間を、通常の撮影と同様、撮像装置に内蔵した露光制御装置により正確に決定することが可能となる。
【００２２】
また、本発明の撮像装置において、前記照明用光源の照明範囲を、撮像装置の撮影画角に応じて変化させることを特徴としてもよい。さらに、前記照明用光源は、光の照射方向が異なる複数の発光ダイオードを有していることを特徴としてもよい。
【００２３】
ここで、照明用光源の照明範囲を変える方法としては、例えば、照明用光源の前面に変倍光学系を配置するとともに、この変倍光学系の変倍動作を撮像装置の撮影画角の変化に連動させる方法が挙げられる。あるいは、複数の発光ダイオードを光の照射方向が異なるように配置しておき、それらの発光ダイオードを撮影画角の変化に連動させて、撮影画角内に対応する発光ダイオードのみを選択的に発光させるようにしてもよい。
【００２４】
この発明の撮像装置によれば、撮像装置の撮影画角の変化に応じて適切な照明が可能なる。複数の発光ダイオードを撮影画角の変化に連動させて、撮影画角内に対応する発光ダイオードのみを選択的に発光させるようにすれば、撮影画角外を照明する発光ダイオードを発光させる無駄などを排除できる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の撮像装置によれば、照明用光源として使用する複数の発光ダイオードの発光タイミングを発光色毎に別々にすることができる。すべての発光ダイオードを露光時間中ずっと連続駆動するのではなく、発光色毎に別々にパルス駆動するようにすれば、発光ダイオード素子の発熱を抑制して発光効率に与える悪影響を少なくさせ、光出力が飽和する発光ダイオードの駆動電流値を連続駆動の場合よりも大きくすることができる。これにより、発光ダイオードによる照明用光源の高輝度化が可能となり、例えば、明るい場所で逆光補正を行うような用途に適している。発光ダイオード素子の発熱の抑制によって、発光ダイオード素子の長寿命化や信頼性の向上なども実現できる。
【００２６】
なお、複数の発光ダイオードを発光色毎に順次発光させるのを複数回に分けて行うようにした場合は、各回の発光毎の駆動パルス幅をより短くできる。これにより、発光ダイオード素子の発熱がさらに抑制され、発光ダイオードによる照明用光源のさらなる高輝度化が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
【００２８】
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の撮像装置の第１実施形態に係るカメラの外観図である。なお、このカメラは銀塩フィルムを用いるものとする。
【００２９】
図１に示すように、横長箱形状のカメラ１００の本体１０１前面のほぼ中央部下寄りに、多重円筒状の鏡銅を備えた撮影用レンズ１３０が配置されている。この撮影用レンズ１３０は、不図示の操作部材の操作によって伸縮可能であり、撮影用レンズ１３０の伸縮により撮影倍率を変化させることができる。カメラ本体１０１前面の右上部に形成された突出部１０２には、３個のフラッシュ用ＬＥＤ装置１２０が配置されている。これらのフラッシュ用ＬＥＤ装置１２０は、撮影用レンズ１３０の画角内の中央およびその左右のそれぞれの方向に光を照射できるように配置されている。本体１０１上面左端近傍には、シャッターボタン１１０が配置されており、このシャッターボタン１１０の操作によってカメラ１００による撮影が行われる。
【００３０】
撮影用レンズ１３０が伸長した状態で望遠撮影を行う場合は、３個のフラッシュ用ＬＥＤ装置１２０のうち、中央に配置されている１個のみによる光の照射を行う。望遠撮影時には撮影画角が狭くなるので、３個のフラッシュ用ＬＥＤ装置１２０のうち中央に配置されている１個のみによる光の照射で撮影画角内を十分照明できるからである。一方、撮影用レンズ１３０が短縮した状態で広角撮影を行う場合には、撮影画角が広くなるので、３個のフラッシュ用ＬＥＤ装置１２０のすべてによって光の照射を行う。なお、フラッシュ用ＬＥＤ装置１２０の個数および配置などはこれに限るものではない。
【００３１】
図１では、フラッシュ用ＬＥＤ装置１２０がわかりやすいように、カメラ本体１０１から突出するように図示しているが、カメラ本体１０１や突出部１０２などに内蔵するようにしてもよい。また、フラッシュ用ＬＥＤ装置１２０の前面に変倍光学系を配置するとともに、この変倍光学系の変倍動作を撮影用レンズ１３０の伸縮に伴う撮影画角の変化に連動させて、フラッシュ用ＬＥＤ装置１２０による照明範囲を変化させるようにしてもよい。さらに、照明範囲内をより均一に照明するために、フラッシュ用ＬＥＤ装置１２０の前面に拡散板を設けるなどの構成としてもよい。
【００３２】
図２は、本発明の撮像装置の第１実施形態に係るカメラのフラッシュ用ＬＥＤ装置の構成を示す図で、（ａ）は上面図であり、（ｂ）はIIｂ−IIｂ断面図である。
【００３３】
図２（ａ）に示すように、フラッシュ用ＬＥＤ装置１２０には、赤色ＬＥＤ素子８、青色ＬＥＤ素子９、および緑色ＬＥＤ素子１０が、横断面が角丸正方形の箱形状の１つのパッケージ２０に収納されている。
【００３４】
パッケージ２０下部には、リードフレーム１、２、３と、リードフレーム４、５、６とがそれぞれ対向するように配置されている。これらのリードフレーム１〜６は、通常のインサート成型によりパッケージ２０上部を構成するアモデルなどの白色樹脂１１により一体化されている。パッケージ２０上面には、リードフレーム１〜６それぞれの一部が露出するように、パッケージ２０よりわずかに小さい径の円い浅皿状の凹部２０ａが形成され、樹脂搭載部およびワイヤボンディング部とされている。なお、凹部２０ａの側壁２０ｂは反射面の役割も果たしている。また、リードフレーム４上方のパッケージ２０上部角には切り欠き部２０ｃが形成され、パッケージ２０の外観からパッケージ２０の方向が識別可能になっている。
【００３５】
リードフレーム３、５、１それぞれの凹部２０ａ内に露出している部分には、角形チップ状の赤色ＬＥＤ素子８、青色ＬＥＤ素子９、および緑色ＬＥＤ素子１０がそれぞれ搭載されている。リードフレーム３に搭載された赤色ＬＥＤ素子８と、リードフレーム３に対向配置されてもう一方の電極となるリードフレーム６とは、ワイヤボンディングにより金属ワイヤ７ａで電気的に接続されている。リードフレーム５に搭載された青色ＬＥＤ素子９と、リードフレーム５に対向配置されてもう一方の電極となるリードフレーム２とは、ワイヤボンディングにより金属ワイヤ７ｂで電気的に接続されている。さらに、リードフレーム１に搭載された緑色ＬＥＤ素子１０と、リードフレーム１に対向配置されてもう一方の電極となるリードフレーム４とは、ワイヤボンディングにより金属ワイヤ７ｃで電気的に接続されている。なお、パッケージ２０の凹部２０ａは、各ＬＥＤ素子を搭載してワイヤボンディングを行った後でエポキシ系の透明樹脂１２で封止され、各ＬＥＤ素子の劣化が防止される。
【００３６】
ここで、赤色ＬＥＤ素子８、青色ＬＥＤ素子９、および緑色ＬＥＤ素子１０は、各ＬＥＤ素子の色が混ざりやすいように（混色性が高くなるように）、できるだけ相互に近接させて配置する。すなわち、リードフレーム同士の間隔を可能な限り狭くしたり、各ＬＥＤ素子を略正三角形の頂点に配置したりするなどの配慮をしている。一方、放熱を良くするために、凹部２０ａの底部の面積を変えない条件でチップを搭載する側のリードフレームの面積はできるだけ大きく取り、ワイヤを直接ボンディングする側のリードフレームの面積は小さくしている。混色性をさらに高めるために、透明樹脂１２にフィラーや気泡を入れてもよい。
【００３７】
また、図２（ｂ）に示すように、青色ＬＥＤ素子９を搭載するリードフレーム５の厚さは、青色ＬＥＤ素子９の搭載部５ａとその他の部分とで変えている。具体的には、搭載部５ａの厚さＴ２を０．５〜０．６ｍｍ程度としているのに対し、その他の部分の厚さＴ１は０．３ｍｍ程度としているが、これは次の理由による。
【００３８】
ＬＥＤ素子をＣＷ駆動（連続駆動）によって発光させる場合、ＬＥＤ素子から絶えず熱が供給されるため、ＬＥＤ素子から外部回路までのすべての範囲で最も放熱特性の悪い部分により流せる熱量が決まってしまう。したがって、リードフレーム全体を同じ厚さにしなければ意味がない。一方、ＬＥＤ素子をパルス駆動によって発光させる場合は、ＬＥＤ素子搭載部分のリードフレームが厚い方が、ＬＥＤ素子の放熱がよくなる。これは、ＣＷ駆動の場合と異なってＬＥＤ素子から熱が供給されるのは間欠的であり、ＬＥＤ素子の発光時に発生した熱を熱伝導のよいフレーム内に速やかに拡散させることで温度上昇をなくし、ＬＥＤ素子の非発光時にリードを通して熱を外部に逃がすことができるためである。
【００３９】
また、リードフレームを厚くすると切断時に加える力が大きくなり、切断部の隙間がどうしても開いてしまう。そのため、リードフレームの間隔は、加工上、厚さと同程度かせいぜい３／４程度にしかできない。したがって、混色性を良くするためにリードフレームの間隔を狭くしようとすると、余り厚いリードフレームを用いることはできないことになる。また、リードフレームの曲げ加工を困難にしないためにも、リードフレームのＬＥＤ素子を搭載しない部分は薄くしておく必要がある。
【００４０】
なお、図２（ａ）および（ｂ）におけるリードフレームの形状や配置、各ＬＥＤ素子の配置は例示であって、これに限るものではない。
【００４１】
次に、ＬＥＤの最大光出力に対する放熱の影響を、図面を参照して詳細に説明する。
【００４２】
図３は、ＬＥＤの駆動電流Ｉｄと光出力Ｐｏとの関係（Ｉｄ−Ｐｏ特性）が、ＬＥＤの駆動パルス幅などによってどのように変化するかを示すグラフである。
【００４３】
図３に示すように、曲線Ｇ３１は、白色発光を得るために、Ｒ、Ｇ、Ｂ３つのＬＥＤを同時にＣＷ駆動したときの１つのＬＥＤのＩｄ−Ｐｏ特性を示したものであり、最大光出力はＰｏ１である。曲線Ｇ３２および曲線Ｇ３３は、Ｒ、Ｇ、Ｂいずれか１つのＬＥＤをそれぞれ駆動パルス幅２ｍｓｅｃ、０．２ｍｓｅｃで駆動したときのＩｄ−Ｐｏ特性を示したもので、最大光出力はそれぞれＰｏ２、Ｐｏ３である。曲線Ｇ３４は、ＬＥＤの駆動条件自体は曲線Ｇ３３の場合と同じであるが、ＬＥＤチップを搭載しているリードフレームの厚さを他の部分より厚くして０．６ｍｍとしたときのＩｄ−Ｐｏ特性を示している。
【００４４】
ＬＥＤの駆動電流Ｉｄが小さい場合は、曲線Ｇ３１〜Ｇ３４のいずれでも光出力Ｐｏは駆動電流Ｉｄに略比例するが、駆動電流Ｉｄが大きくなってくると光出力Ｐｏが飽和してくる。ＣＷ駆動による発光の場合は曲線Ｇ３１のように、ＬＥＤチップ搭載部のフレームの厚さにかかわらず、略同一の光出力Ｐｏ１で出力が飽和してしまう。
【００４５】
一方、ＬＥＤの駆動パルス幅を２ｍｓｅｃ（１／５００秒）にした場合、曲線Ｇ３２のように最大光出力Ｐｏ２はＰｏ１の２倍以上まで達する。駆動パルス幅を０．２ｍｓｅｃ（１／５０００秒）まで短くした場合には、最大光出力Ｐｏ３はＰｏ１の４倍近くまで達する。さらに、ＬＥＤチップ搭載部のフレームの厚さをその他の部分より厚くして０.６
ｍｍとした場合には、最大光出力Ｐｏ４はＰｏ１の６倍近くに達する。すなわち、ＬＥＤの駆動パルス幅を０．２ｍｓｅｃにして１色ずつ発光させるとともに、ＬＥＤチップ搭載部のフレームの厚さを０．６ｍｍにすると、３色のＬＥＤを同時に連続発光させた場合の最大光出力Ｐｏ１の６倍近くに達するまでは光出力Ｐｏの飽和が起きないことになる。
【００４６】
図４は、ＬＥＤ素子の駆動電流を一定にし、光出力Ｐｏの時間変化との関係を表したグラフである。総光量が同じになる条件で、曲線Ｇ４１はパルス駆動の場合、曲線Ｇ４２はＣＷ駆動の場合を表している。
【００４７】
図４に示すように、パルス駆動の場合に比べてＣＷ駆動の場合の光量が早く減少しているのは、ＬＥＤ素子の発光に伴う発熱の影響により、封止樹脂が剥離して樹脂と空気の界面で光の損失が発生するためと、封止樹脂の剥離によってＬＥＤ素子が空気に触れることでＬＥＤ素子の劣化が促進されるためであると考えられる。
【００４８】
図５は、本発明の撮像装置の第１実施形態に係るカメラのフラッシュ用ＬＥＤ駆動信号タイミングチャートの一例であり、（ａ）はシャッター開閉状態を示し、（ｂ）はＬＥＤ駆動信号を示す。なお、上述したように、このカメラは銀塩フィルムを用いるものである。
【００４９】
図５（ａ）に示すように、フラッシュ撮影時にカメラのシャッターが開になる時間は、通常１／１００秒程度とされる。図５（ｂ）に示すように、Ｒ、Ｇ、Ｂ各色のＬＥＤ素子の発光時間をそれぞれ２ｍｓｅｃとして別々のタイミングで順次発光させる場合、シャッターが開いている時間内に各ＬＥＤ素子を１回ずつパルス発光させることができる。
【００５０】
銀塩フィルムなどの撮像素子では、シャッターが開いている露光時間中、光を積分しているので、Ｒ、Ｇ、Ｂ各色の光が別々のタイミングで照射されても、その強度の割合に応じた色の光を露光したように感じることになる。例えば、Ｂの強度を弱くしてセピア色の露光を行うこともできる。これは撮像素子が銀塩フィルムに限らず、ＣＣＤなどの電子デバイスであっても、電気的に積分すれば同様である。
【００５１】
ここで、シャッターが開いている露光時間（１０ｍｓｅｃ）中ずっと、ＣＷ駆動によりＲ、Ｇ、ＢのＬＥＤ素子を同時発光する場合の総露光量を１とする。２ｍｓｅｃの駆動パルス幅で各色のＬＥＤ素子を別々に１回ずつ発光させる場合は、最大光出力Ｐｏを同一値とする条件であれば、総露光量は各ＬＥＤの発光時間の比（２ｍｓｅｃ／１０ｍｓｅｃ）によって定まる１／５しか得られない。
【００５２】
しかしながら、図３を参照して説明したように、２ｍｓｅｃの駆動パルス幅で各ＬＥＤ素子を発光させる場合（図３の曲線Ｇ３２）には、最大光出力ＰｏはＣＷ駆動による発光の場合と比べて２倍以上にすることができる。したがって、総露光量としては２／５程度まで確保できる。必要な電流の時間積分値は、ＣＷ駆動の場合と比較して２／５程度で済むので、例えば、明るい場所で逆光補正を行うような用途に適している。
【００５３】
さらに、各色のＬＥＤ素子を別々のタイミングで駆動するので、各ＬＥＤを同時駆動する場合のように駆動電流Ｉｄが重ね合わされて撮像装置の電源に過大な負荷を与えてしまうことを回避することができる。あるいは、撮像装置の電源に過大な負荷を与えない範囲では、ＬＥＤ素子を別々のタイミングで駆動する方が同時駆動するよりも大きな駆動電流Ｉｄを引き出すことが可能になる。
【００５４】
なお、Ｒ、Ｇ、Ｂ各色のＬＥＤの駆動電流Ｉｄ、発光タイミング、および発光時間については、それぞれの設定を可変にしておく。
【００５５】
フラッシュの色合いの調節には、Ｒ、Ｇ、Ｂ各色のＬＥＤの駆動電流Ｉｄを光出力Ｐｏが飽和しない範囲で変更することにより各色の発光強度の割合を変えてもよいが、各色のＬＥＤの駆動電流Ｉｄは変えないで各色の総発光時間の割合を変えてもよい。あるいは、各色のＬＥＤの駆動電流Ｉｄの変更と各色の総発光時間の割合変更とを組み合わせてもよい。このようにすることで、各色の露光量（発光強度の時間積分値）の割合を変更することができ、変更後の各色の露光量の割合によってフラッシュの色合いが決まる。
【００５６】
また、フラッシュによる総露光量の調節には、各色のＬＥＤの駆動電流Ｉｄを同じ比率で変更するか、各色の総発光時間を同じ比率で変更するか、あるいはこれらの変更を組み合わせてもよい。このようにすることで、フラッシュの色合いを維持したまま、フラッシュによる総露光量を変更することができる。
【００５７】
図６は、本発明の撮像装置の第１実施形態に係るカメラのフラッシュ用ＬＥＤ駆動信号タイミングチャートの他の例であり、（ａ）はシャッター開閉状態を示し、（ｂ）はＬＥＤ駆動信号を示す。
【００５８】
図６（ａ）に示すように、フラッシュ撮影時にカメラのシャッターが開になる時間を図
５（ａ）と同じ１／１００秒程度とする。各ＬＥＤ素子の発光時間を、図６（ｂ）に示すように０．２ｍｓｅｃとして別々のタイミングで順次複数回発光させる場合、シャッターが開いている時間内にＲ、Ｇ、Ｂ各色のＬＥＤ素子を１６回ずつパルス発光させることができる。
【００５９】
ここで、シャッターが開いている露光時間（１０ｍｓｅｃ）中ずっと、ＣＷ駆動によりＲ、Ｇ、ＢのＬＥＤ素子を同時発光する場合の総露光量を１とする。０．２ｍｓｅｃの駆動パルス幅で各色のＬＥＤ素子を別々に１６回ずつ発光させる場合は、最大光出力Ｐｏを同一値とする条件であれば、総露光量は各ＬＥＤの発光時間の比（１６×０．２ｍｓｅｃ／１０ｍｓｅｃ）によって定まる０．３２しか得られない。
【００６０】
しかしながら、図３を参照して説明したように、０．２ｍｓｅｃの駆動パルス幅で各ＬＥＤ素子を発光させる場合（図３の曲線Ｇ３３）には、最大光出力ＰｏはＣＷ駆動による発光の場合と比べて４倍以上にすることができる。したがって、総露光量としては１．３倍程度（≒４×０．３２）まで確保ができる。さらに、ＬＥＤチップ搭載部のフレームの厚さをその他の部分より厚くして０.６ｍｍとした場合（図３の曲線Ｇ３４）には、最大
光出力ＰｏはＣＷ駆動による発光の場合と比べて６倍以上にすることができる。これにより、総露光量としては２倍程度（≒６×０．３２）まで高めることができるとともに、より高輝度のフラッシュとして使用することができる。
【００６１】
なお、このときの各ＬＥＤ素子を発光させる順番としては、パッケージ２０（図２（ａ）参照）内で両端に配置されているＲ（図２（ａ）の赤色ＬＥＤ素子８）とＧ（図２（ａ）の緑色ＬＥＤ素子１０）とを先に順次発光させ、Ｂ（図２（ａ）の青色ＬＥＤ素子９）を最後に発光させるようにすると、Ｒで発生した熱がＲの発光直後に発光するＧに伝わり難いため、発熱の影響をより小さくできる。さらに、発熱量の大きいＧのＬＥＤ素子をパッケージ２０の中央部ではなく端に搭載することによって、Ｇの発熱が他に与える影響を避けている。
【００６２】
総露光量をさらに増やすためには、２つのＬＥＤ素子の発光タイミングを重ねるようにしてもよい。そのようにすれば、シャッターが開いている露光時間中により大きな露光量を得ることができる。特に、図２（ａ）に示したように、ＲのＬＥＤチップとＧのＬＥＤチップとのパッケージ内での位置が離れている場合には、ＲのＬＥＤチップが消灯する前にＧのＬＥＤチップが点灯しても、熱的にはほとんど影響を受けないため、この方法は有効である。
【００６３】
また、特に説明はしていないがパッケージの反射面20ｂ（図２（ｂ）参照）の高さ（チップ搭載面からパッケージ頂部までの距離）を長くしても露光量を大きくすることができる。特に反射面の高さが小さい場合に顕著であり、反射面の高さが１ｍｍの場合に対し、反射面の高さを２.４ｍｍにすれば露光量は１.５倍に、反射面の高さを２．８ｍｍにすれば露光量は１.８倍となった。但し、反射面の高さを高くすると必然的にパッケージの幅
が大きくなり、白色樹脂の量も多くなる。白色樹脂は高価であることや、パッケージの幅を大きくしたくない場合も多いことから、パッケージの大きさは必要最小限とし、反射板だけを別の部品として取り付けるようにするのが好都合である。そのように、反射板だけを別の部品にすれば、反射面の材料についての選択基準から、フレームとの熱膨張係数の違いやＬＥＤ素子を封止する樹脂との密着性等多くの要因がなくなるので、選択の自由度が増すという利点もある。
【００６４】
また、ＬＥＤのＣＷ駆動による発光でフラッシュとしての光量が十分出せる場合であっても、ＬＥＤをパルス駆動によって発光させる方が望ましい。図４を参照して説明したように、パルス駆動による方がＬＥＤ素子の劣化を抑制できるからであり、ＬＥＤ素子の長寿命化と信頼性の向上などが実現できる。
【００６５】
以上の説明においては、撮像装置を、銀塩フィルムを用いて静止画撮影を行うカメラ（スチルカメラ）としているが、これに限るものではない。例えば、撮像装置は動画撮影を行うムービーであってもよく、その場合も動画の駒毎（あるいはフレーム毎）にシャッターが開いている間に、フラッシュ用に使用するＬＥＤをパルス駆動して発光させる。
【００６６】
＜第２実施形態＞
図７は、本発明の撮像装置の第２実施形態に係るカメラのフラッシュ用ＬＥＤ駆動信号タイミングチャートの一例であり、（ａ）はシャッター開閉状態を示し、（ｂ）はＬＥＤ駆動信号を示す。なお、第２実施形態は、次に述べる点を除いては図１〜図６を参照して説明した第１実施形態と同一であるので、相違点のみについて説明する。
【００６７】
このカメラには、撮影レンズを通って撮像素子に入る光量を測定できるモニター用受光素子が内蔵されている。フラッシュにＬＥＤ素子を使用する場合、従来のキセノン放電管と異なり、続けて発光させることができる。そこで、図７（ａ）および（ｂ）に示すように、実際にシャッターを開く前（例えば、シャッターボタンを押した直後）に、Ｒ、Ｇ、Ｂの各ＬＥＤ素子を、フラッシュ撮影時と同じ条件（同じパルス幅、パルス間隔、強度比など）でプリ発光させる。そして、カメラに内蔵されているモニター用受光素子においてこのプリ発光によって生じた信号出力に基づいて最適な露光時間を計算し、フラッシュ撮影のためのシャッター速度を決定する。
【００６８】
このようにすることで、従来はフラッシュの光量などに基づいて決めていたフラッシュ撮影時の露光時間を、通常の撮影と同様、カメラに内蔵した露光制御装置により正確に決定できる。なお、図７（ｂ）に示した例では、プリ発光に要した時間の１６倍にシャッター速度を設定している。
【００６９】
＜その他の実施形態＞
上述した第１実施形態および第２実施形態では、銀塩フィルムを用いるカメラについて説明しているが、撮像素子にＣＣＤやＣＭＯＳイメージャーなどを用いた電子スチルカメラであってもよいことは言うまでもない。ＣＣＤやＣＭＯＳ等の受光素子は、波長により感度が異なるのでゲインの調整が必要となる。すなわち、感度の高い波長の光から発光させることが望ましい。例えば、ＣＣＤでも、図９（ａ）に示す従来のＣＣＤ（曲線Ｇ９１）では、赤色の感度が低く、青色または緑色の感度が高いので、青色のＬＥＤ素子または緑色のＬＥＤ素子から発光させることが望ましい。一方、ＥＸｖｉｅｗＨＡＤ ＣＣＤ（曲線Ｇ９２）では、赤色の感度が最も高いので、赤色のＬＥＤ素子から発光させることが望ましい。また、図９（ｂ）に示す従来のＣＭＯＳでは、緑色の感度が最も高いので、緑色のＬＥＤ素子から発光させることが望ましい。
【００７０】
通常の電子式撮像素子でも、個々の素子に赤色フィルターや緑色フィルターなどをかけてフルカラー信号を得ているが、本発明の撮像装置を用いる場合には、個々の素子のフィルターは必要ではない。例えば、ＲのＬＥＤ素子が発光している間は赤の信号だけを積分し、ＧのＬＥＤ素子が発光している間は緑の信号だけを積分する、という方法でＬＥＤ素子の発光色に対応したそれぞれの単色画像が取得できる。個々の素子のフィルターは必要ではないため、単色画像の取得に撮像素子のすべての素子を利用できることになる。そのため、同じ撮像素子を使う場合には３倍の解像度のカラー画像が得られるとともに、同じ解像度のカラー画像を得るのであれば１／３の素子数の撮像素子でよいということになる。
【００７１】
ただし、フィルター付の素子を用いない場合には、フラッシュによる照明を伴わない通常の撮影ができなくなってしまうという問題がある。この問題を解決するためには、例えば、フィルター付の素子を用い、Ｒ発光に対する赤フィルター付の素子の感度、緑フィルター付の素子の感度などをあらかじめメモリーに記憶させておき、フラッシュ撮影のときだけ色毎に信号を積分する方法を取れば、通常撮影も可能としながら、フラッシュ撮影時にはより高い解像度が得られるという利点を活かすことができる。
【００７２】
なお、本発明は、その精神または主要な特徴から逸脱することなく、他の様々な形で実施することができる。そのため、上述の実施形態はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限
定的に解釈してはならない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、なんら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の撮像装置の第１実施形態に係るカメラの外観図である。
【図２】本発明の撮像装置の第１実施形態に係るカメラのフラッシュ用ＬＥＤ装置の構成を示す図で、（ａ）は上面図であり、（ｂ）はIIｂ−IIｂ断面図である。
【図３】ＬＥＤの駆動電流Ｉｄと光出力Ｐｏとの関係（Ｉｄ−Ｐｏ特性）が、ＬＥＤの駆動パルス幅などによってどのように変化するかを示すグラフである。
【図４】ＬＥＤ素子の駆動電流を一定にし、光出力Ｐｏの時間変化との関係を表したグラフである。
【図５】本発明の撮像装置の第１実施形態に係るカメラのフラッシュ用ＬＥＤ駆動信号タイミングチャートの一例であり、（ａ）はシャッター開閉状態を示し、（ｂ）はＬＥＤ駆動信号を示す。
【図６】本発明の撮像装置の第１実施形態に係るカメラのフラッシュ用ＬＥＤ駆動信号タイミングチャートの他の例であり、（ａ）はシャッター開閉状態を示し、（ｂ）はＬＥＤ駆動信号を示す。
【図７】本発明の撮像装置の第２実施形態に係るカメラのフラッシュ用ＬＥＤ駆動信号タイミングチャートの一例であり、（ａ）はシャッター開閉状態を示し、（ｂ）はＬＥＤ駆動信号を示す。
【図８】従来技術において、ＬＥＤの駆動電流Ｉｄと輝度（光出力Ｐｏ）との関係（Ｉｄ−Ｐｏ特性）を示すグラフである。
【図９】（ａ）は従来のＣＣＤの分光感度特性を示すグラフ、（ｂ）は従来のＣＭＯＳの分光感度特性を示すグラフである。
【符号の説明】
【００７４】
１〜６    リードフレーム
７ａ、７ｂ、７ｃ    金属ワイヤ
８      赤色ＬＥＤ素子
９      青色ＬＥＤ素子
１０    緑色ＬＥＤ素子
１１    白色樹脂
１２    透明樹脂
１３    側壁
２０    パッケージ
２０ａ  パッケージ凹部
２０ｂ  パッケージ凹部側壁
２０ｃ  パッケージ切り欠き部
１００  カメラ
１０１  カメラ本体
１０２  カメラ本体突出部
１１０  シャッターボタン
１２０  フラッシュ用ＬＥＤ装置
１３０  撮影用レンズ
【図１】
2005073227.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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