特許 5909361 カメラの周囲光補償アルゴリズムへのＬＥＤフラッシュのマッチング

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5909361

(24)【登録日】2016年4月1日

(45)【発行日】2016年4月26日

(54)【発明の名称】カメラの周囲光補償アルゴリズムへのＬＥＤフラッシュのマッチング

(51)【国際特許分類】

   G03B 15/05 20060101AFI20160412BHJP

   G03B 7/16 20140101ALI20160412BHJP

   G03B 15/00 20060101ALI20160412BHJP

   G03B 15/02 20060101ALI20160412BHJP

   G03B 15/03 20060101ALI20160412BHJP

   H04N 5/238 20060101ALI20160412BHJP

   H05B 37/02 20060101ALI20160412BHJP

【ＦＩ】

   G03B15/05

   G03B7/16

   G03B15/00 H

   G03B15/02 F

   G03B15/02 G

   G03B15/03 F

   H04N5/238 Z

   H05B37/02 L

【請求項の数】6

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2011-547007(P2011-547007)

(86)(22)【出願日】2010年1月12日

(65)【公表番号】特表2012-515945(P2012-515945A)

(43)【公表日】2012年7月12日

(86)【国際出願番号】IB2010050105

(87)【国際公開番号】WO2010084433

(87)【国際公開日】20100729

【審査請求日】2012年12月28日

【審判番号】不服2014-13922(P2014-13922/J1)

【審判請求日】2014年7月17日

(31)【優先権主張番号】12/359,374

(32)【優先日】2009年1月26日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】500507009

【氏名又は名称】フィリップス ルミレッズ ライティング カンパニー リミテッド ライアビリティ カンパニー

(73)【特許権者】

【識別番号】590000248

【氏名又は名称】コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェ

【氏名又は名称原語表記】ＫＯＮＩＮＫＬＩＪＫＥ ＰＨＩＬＩＰＳ Ｎ．Ｖ．

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(74)【代理人】

【識別番号】100091214

【弁理士】

【氏名又は名称】大貫 進介

(74)【代理人】

【識別番号】100087789

【弁理士】

【氏名又は名称】津軽 進

(74)【代理人】

【識別番号】100122769

【弁理士】

【氏名又は名称】笛田 秀仙

(74)【代理人】

【識別番号】100171701

【弁理士】

【氏名又は名称】浅村 敬一

(72)【発明者】

【氏名】バターワース マーク

【合議体】

【審判長】 藤原 敬士

【審判官】 樋口 信宏

【審判官】 鉄 豊郎

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００６−４１６７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−１１６４８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−１７３６２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２４３７８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−１７３１６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６３−２６１３３１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

G03B 15/05

G03B 7/16

G03B 15/00

G03B 15/02

G03B 15/03

H04N 5/238

H05B 37/02

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

デジタル機器を動作させる方法であって、
対象物を照らしている周囲光が、前記デジタル機器が備える少なくとも１つの色補償アルゴリズムと関連付けられている第１のタイプの周囲光であるかどうかを検出する処理と、
前記対象物をさらに照明するために、第１の白色光の発光ダイオード（ＬＥＤ）フラッシュを作動させる処理とを含み、
前記第１の白色光のＬＥＤフラッシュが、
− 可視の青色光を発する第１のＬＥＤダイと、
− 前記青色光により付活され、該青色光を波長変換して可視の赤色光を発する、前記第１のＬＥＤダイの上に付与された第１の波長変換材料と、
− 前記青色光により付活され、該青色光を波長変換して可視の緑色光を発する、前記第１のＬＥＤダイの上に付与された第２の波長変換材料とを含み、
前記周囲光が、前記第１のタイプの周囲光であると検出された場合に、前記青色光、前記赤色光、および前記緑色光の組合せが、前記第１のタイプの周囲光と実質的に適合する白色光を生成し、
前記デジタル機器がカメラであり、
当該方法が、
前記第１のタイプの周囲光および前記第１の白色光のＬＥＤフラッシュからの光により照明されている、前記対象物の写真を、前記カメラにより撮影する処理と、
周囲光のタイプに基づいて、前記カメラ内に格納されている複数の色補償アルゴリズムのうちの１つを選択する処理であって、前記複数の色補償アルゴリズムのうちの少なくとも１つが、前記第１のタイプの周囲光と関連付けられているものである処理と、
前記ＬＥＤフラッシュと前記第１のタイプの周囲光との混合を考慮して決定された、前記第１のタイプの周囲光と関連付けられた前記色補償アルゴリズムを、前記写真に適用する処理とをさらに含んでおり、
前記複数の色補償アルゴリズムのうちの少なくとも１つが、第２のタイプの周囲光と関連付けられており、
当該方法がさらに、
対象物を照らしている周囲光が、第２のタイプの周囲光であると特定する処理と、
第２の白色光のＬＥＤフラッシュを作動させる処理であって、前記第２の白色光のＬＥＤフラッシュが、
− 可視の青色光を発する第２のＬＥＤダイと、
− 前記青色光により付活され、該青色光を波長変換して可視の赤色光を発する、前記第２のＬＥＤダイの上に付与された第３の波長変換材料と、
− 前記青色光により付活され、該青色光を波長変換して可視の緑色光を発する、前記第２のＬＥＤダイの上に付与された第４の波長変換材料とを含み、前記青色光、前記赤色光、および前記緑色光の組合せが、前記第２のタイプの周囲光と実質的に適合する白色光を生成するものである処理と、
前記第２のタイプの周囲光および前記第２の白色光のＬＥＤフラッシュからの光により照明されている、前記対象物の写真を、前記カメラにより撮影する処理と、
周囲光のタイプに基づいて、前記カメラ内に格納されている複数の色補償アルゴリズムのうちの１つを選択する処理であって、前記複数の色補償アルゴリズムのうちの少なくとも１つが、前記第２のタイプの周囲光と関連付けられているものである処理と、
前記第２のタイプの周囲光と関連付けられた前記色補償アルゴリズムを、前記写真に適用する処理とを含む、
ことを特徴とする方法。

【請求項2】

前記第２のタイプの周囲光が、５０００Ｋ−６５００Ｋの間の色温度を有する昼光であることを特徴とする請求項１記載の方法。

【請求項3】

前記第２のタイプの周囲光が、４０００Ｋ−５０００Ｋの間の色温度を有する、蛍光灯の光であることを特徴とする請求項１記載の方法。

【請求項4】

写真撮影中の異なるタイミングで、前記第１の白色光のＬＥＤフラッシュと前記第２の白色光のＬＥＤフラッシュとを作動させる処理と、
いずれの写真がより真の色に近い色を有するかに基づいて、結果として得られた写真のうちの１枚を選択する処理とをさらに含むことを特徴とする請求項１記載の方法。

【請求項5】

特定の周囲光の下で撮影された写真に、色補償アルゴリズムを適用するようにプログラミングされたプロセッサと、
複数の色補償アルゴリズムを格納したメモリであって、各色補償アルゴリズムは、異なるタイプの周囲光と関連付けられており、該複数の色補償アルゴリズムのうちの少なくとも１つは、白熱灯の周囲光と関連付けられたものであるメモリと、
第１の白色光の発光ダイオード（ＬＥＤ）フラッシュとを含むデジタルカメラ装置であって、
前記第１の白色光のＬＥＤフラッシュが、
− 可視の青色光を発する第１のＬＥＤダイと、
− 前記青色光により付活され、該青色光を波長変換して可視の赤色光を発する、前記第１のＬＥＤダイの上に付与された第１の波長変換材料と、
− 前記青色光により付活され、該青色光を波長変換して可視の緑色光を発する、前記第１のＬＥＤダイの上に付与された第２の波長変換材料とを含み、
前記特定の周囲光の特性が白熱灯の光の特性に実質的に適合する場合に、前記青色光、
前記赤色光、および前記緑色光の組合せが、白熱灯の光の特性に実質的に適合する、２５００Ｋ−４０００Ｋの間の色温度を有する白色光を生成し、
前記プロセッサが、対象物が白熱灯の周囲光と前記第１の白色光のＬＥＤフラッシュとで照明された際に、前記白熱灯の周囲光と前記第１の白色光のＬＥＤフラッシュとの混合を考慮して決定された、白熱灯の光と関連付けられた前記色補償アルゴリズムを写真に適用するようにプログラミングされており、
前記複数の色補償アルゴリズムのうちの少なくとも１つが、昼光の周囲光と関連付けられており、
当該デジタルカメラ装置がさらに、第２の白色光のＬＥＤフラッシュを含み、
前記第２の白色光のＬＥＤフラッシュが、
− 可視の青色光を発する第２のＬＥＤダイと、
− 前記青色光により付活され、該青色光を波長変換して可視の赤色光を発する、前記第２のＬＥＤダイの上に付与された第３の波長変換材料と、
− 前記青色光により付活され、該青色光を波長変換して可視の緑色光を発する、前記第２のＬＥＤダイの上に付与された第４の波長変換材料とを含み、
前記青色光、前記赤色光、および前記緑色光の組合せが、昼光の特性に実質的に適合する、５０００Ｋ−６５００Ｋの間の色温度を有する白色光を生成し、
前記プロセッサが、対象物が昼光の周囲光と前記第２の白色光のＬＥＤフラッシュとで照明された際に、前記昼光の周囲光と前記第２の白色光のＬＥＤフラッシュとの混合を考慮して決定された、昼光と関連付けられた前記色補償アルゴリズムを写真に適用するようにプログラミングされている、
ことを特徴とするカメラ装置。

【請求項6】

特定の周囲光の下で撮影された写真に、色補償アルゴリズムを適用するようにプログラミングされたプロセッサと、
複数の色補償アルゴリズムを格納したメモリであって、各色補償アルゴリズムは、異なるタイプの周囲光と関連付けられており、該複数の色補償アルゴリズムのうちの少なくとも１つは、白熱灯の周囲光と関連付けられたものであるメモリと、
第１の白色光の発光ダイオード（ＬＥＤ）フラッシュとを含むデジタルカメラ装置であって、
前記第１の白色光のＬＥＤフラッシュが、
− 可視の青色光を発する第１のＬＥＤダイと、
− 前記青色光により付活され、該青色光を波長変換して可視の赤色光を発する、前記第１のＬＥＤダイの上に付与された第１の波長変換材料と、
− 前記青色光により付活され、該青色光を波長変換して可視の緑色光を発する、前記第１のＬＥＤダイの上に付与された第２の波長変換材料とを含み、
前記特定の周囲光の特性が白熱灯の光の特性に実質的に適合する場合に、前記青色光、
前記赤色光、および前記緑色光の組合せが、白熱灯の光の特性に実質的に適合する、２５００Ｋ−４０００Ｋの間の色温度を有する白色光を生成し、
前記プロセッサが、対象物が白熱灯の周囲光と前記第１の白色光のＬＥＤフラッシュとで照明された際に、前記白熱灯の周囲光と前記第１の白色光のＬＥＤフラッシュとの混合を考慮して決定された、白熱灯の光と関連付けられた前記色補償アルゴリズムを写真に適用するようにプログラミングされており、
前記複数の色補償アルゴリズムのうちの少なくとも１つが、蛍光灯の周囲光と関連付けられており、
当該デジタルカメラ装置がさらに、第３の白色光のＬＥＤフラッシュを含み、
前記第３の白色光のＬＥＤフラッシュが、
− 可視の青色光を発する第３のＬＥＤダイと、
− 前記青色光により付活され、該青色光を波長変換して可視の赤色光を発する、前記第３のＬＥＤダイの上に付与された第５の波長変換材料と、
− 前記青色光により付活され、該青色光を波長変換して可視の緑色光を発する、前記第３のＬＥＤダイの上に付与された第６の波長変換材料とを含み、
前記青色光、前記赤色光、および前記緑色光の組合せが、蛍光灯の特性に実質的に適合する、４０００Ｋ−５０００Ｋの間の色温度を有する白色光を生成し、
前記プロセッサが、対象物が蛍光灯の周囲光と前記第３の白色光のＬＥＤフラッシュとで照明された際に、前記蛍光灯の周囲光と前記第３の白色光のＬＥＤフラッシュとの混合を考慮して決定された、蛍光灯の光と関連付けられた前記色補償アルゴリズムを写真に適用するようにプログラミングされている、
ことを特徴とするカメラ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、発光ダイオード（ＬＥＤ）を使用したデジタルカメラのフラッシュに関するものであり、より詳細には、カメラにより実行される既存の周囲光補償アルゴリズムにマッチングするように、光の特性がカスタマイズされたＬＥＤフラッシュに関するものである。

【背景技術】

【0002】

写真撮影の対象となるイメージの色は、周囲光により大きな影響を受ける。暖色系周囲光は、寒色系周囲光と比較して、赤味が強く、青味が弱いものと考えられる。暖色系周囲光としては、たとえばタングステンフィラメント（約３０００Ｋ）を利用した、白熱灯の光があり得る。朝または午後の太陽は、暖色の度合いがより低い周囲光（約３５００Ｋ）を生成する。より寒色寄りの周囲光としては、蛍光灯の光（約４５００Ｋ）が挙げられる。真上にある太陽の昼光、曇りの日の昼光、および日陰の昼光は、漸進的により寒色寄りとなる光を生成する（５０００−１００００Ｋ）。標準的なキセノンフラッシュは、寒色系の光（約５５００Ｋ）を生成し、そのフラッシュ光が、周囲光より優勢となる傾向がある。

【0003】

高品質のデジタルカメラでは、マニュアル制御により、現行の周囲光のタイプを選択することが可能である。選択の結果、写真の色が真の色により近くなるように、周囲光により生成されるカラーバイアスを補償する特定の補償アルゴリズムが、カラーピクセルに対して実行される。

【0004】

カラーバランスその他の技術により、周囲光のタイプを自動的に検出することのできるデジタルカメラもある。その結果、カメラのプロセッサは、複数の色補償アルゴリズムのうちの適当な１つのアルゴリズムを適用し、検出された周囲光に起因するカラーバイアスを補正する。

【0005】

標準的なキセノンフラッシュがカメラに使われる場合、カメラは、フラッシュが周囲光より優勢となることを前提とし、カメラにより選択される色補償アルゴリズムが、フラッシュの利用と関連付けられる場合がある。しかしながら、いくつかの特定の状況下では、フラッシュと周囲光との両方が、イメージの照明に実質的に寄与する。

【0006】

ＬＥＤは、携帯電話のカメラを含む小型カメラのフラッシュに利用するものとして、次第に一般的になってきている。これは、ＬＥＤが、キセノンフラッシュで必要とされるような高電圧のパルスを必要とせず、かつ、ＬＥＤおよびそのドライバが、キセノンバルブおよびそのドライバよりも、格段に小さいためである。また、ＬＥＤは、デジタルカメラを用いて動画を撮影する際に、連続点灯させることができる。

【0007】

今日使用されているフラッシュＬＥＤは、典型的には、ＹＡＧ蛍光体で覆われた標準的な青色ＬＥＤダイであり、ＹＡＧ蛍光体から発せられた黄緑光が、蛍光層を介して漏れ出す青色ＬＥＤ光と混合されて、白色光が生成される。この光は寒色系の光と考えられ、約７０００Ｋの色温度を有する。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

ＬＥＤフラッシュの１つの問題点は、フラッシュの色温度が、周囲の色温度と適合しない点である。そのため、イメージは、異なる特性の２つの光源の組合せにより、照明されることになる。カメラに格納されている様々な自動色補償アルゴリズムは、特定のタイプの周囲光またはカメラ自身のフラッシュに合わせて特別に設計されているので、選択された最も適当な色補償アルゴリズムでも、２つの非常に異なる照明光源に対する精確な補償を行うことはできない。

【0009】

デジタルカメラのフラッシュの分野で必要とされるのは、カメラの色補償アルゴリズムと良好に協働し、真の色により近い写真を生成するフラッシュシステムである。

【0010】

本発明の１つの目的は、写真撮影される対象物といったような対象を照らしている実際の周囲光に、類似したＬＥＤフラッシュを提供することである。こうすることにより、フラッシュは周囲光を効果的に明るくする。携帯電話のカメラ等のカメラが含む各異なる色補償アルゴリズムは、１つのタイプのみの周囲光を補償するように設計されているので、ＬＥＤフラッシュが実際の周囲光に実質的に適合していれば、実際の周囲光に対して選択された色補償アルゴリズムは最適に動作する。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明は、デジタル機器（たとえばカメラ）により、対象物を照らしている周囲光が、第１のタイプの周囲光（たとえば白熱灯の光）であると特定することによって実行され得る。続いて、第１の白色光の発光ダイオード（ＬＥＤ）フラッシュを作動させる。この第１の白色光のＬＥＤフラッシュは、可視の青色光を発する第１のＬＥＤダイを含む。この第１のＬＥＤダイの上には、第１の波長変換材料（たとえば赤色蛍光体）が付与されている。この第１の光変換材料は、青色光により付活され、青色光を波長変換して可視の赤色光を発する。第１のＬＥＤダイの上にはさらに、第２の波長変換材料（たとえば緑色蛍光体）も付与されている。この第２の光変換材料は、青色光により付活され、青色光を波長変換して可視の緑色光を発する。青色光、赤色光、および緑色光の組合せは、第１のタイプの周囲光と実質的に適合する白色光を生成する。こうして、実際の周囲光が、ＬＥＤフラッシュにより効果的に明るくされる。

【0012】

上記の機器がカメラである場合には、検出された周囲光のタイプに基づいて、複数の色補償アルゴリズムのうちの１つが選択され、第１のタイプの周囲光と関連付けられた色補償アルゴリズムが、写真に適用される。対象物に対して１つのタイプの照明光しか存在しないので、色補償アルゴリズムは最適に動作する。

【0013】

本発明を拡張して、機器（たとえばカメラ）内に複数のＬＥＤフラッシュを提供し、実際の周囲光に実質的に適合する光を生成するＬＥＤフラッシュのみを、関連付けられた色補償アルゴリズムと共に、最終的な写真撮影に利用することもできる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】サブマウントの上にマウントされた青色ＡｌＩｎＧａＮ ＬＥＤダイであって、デジタルカメラ内にプログラミングされた周囲光の基準（たとえば白熱灯の光）に実質的に適合する発光を有する白色光ＬＥＤを形成するようにカスタマイズされた、１つ以上の波長変換層（たとえば蛍光体または量子ドットで形成された波長変換層）が重畳されている、青色ＡｌＩｎＧａＮ ＬＥＤダイの断面図

【図2】カメラが異なる周囲光に対して使用する特定の色補償アルゴリズムに対してカスタマイズされた、１つ以上の白色光ＬＥＤフラッシュを使用した、本発明の１つの実施形態に従うデジタルカメラを示した図

【図3】白熱灯の発光スペクトルに実質的に適合する発光を有する、カスタマイズされた白色光ＬＥＤの作製、および、その白色光ＬＥＤフラッシュを包含するデジタルカメラの動作を記述したフローチャート

【図4】典型的なタングステンフィラメントのスペクトルであって、そのスペクトル特性が、かかるフィラメントが周囲光源として使用された場合の色補償のため、デジタルカメラ内にプログラミングされているスペクトルを示した図、かつ、かかるフィラメントのスペクトルに実質的に適合するようにカスタマイズされた白色光ＬＥＤの、簡略化されたスペクトルを示した図

【図5】異なる周囲光源の発光に実質的に適合する発光を有する、カスタマイズされた複数の白色光ＬＥＤフラッシュの作製、および、それら複数の白色光ＬＥＤフラッシュを包含するデジタルカメラの動作を記述したフローチャート

【図6】図５のカスタマイズされた白色光ＬＥＤを使用したカメラ動作の、別の実施形態を記述したフローチャート

【図7】図５のカスタマイズされた白色光ＬＥＤを使用したカメラ動作の、さらに別の実施形態を記述したフローチャート

【図8】特定の発光スペクトルに実質的に適合する発光を有する、カスタマイズされた白色光ＬＥＤフラッシュの作製の別の実施形態、および、その白色光ＬＥＤフラッシュを包含するデジタルカメラの動作を記述したフローチャート

【発明を実施するための形態】

【0015】

ＬＥＤフラッシュが、特定のカメラのために、ＬＥＤダイと、そのＬＥＤダイの上に付与された蛍光体とを用いて、そのカメラにプログラミングされた周囲光設定のうちの１つと実質的に適合するようカスタマイズされた光特性を有する、白色光を生成するように作製される。各カメラ製造業者は、周囲光のタイプにつき、独自の基準を持ち得る（たとえば、白熱灯の光は、２５００Ｋだったり３０００Ｋだったりする）。そのため、ＬＥＤフラッシュは、そのカメラにおける既存の周囲光基準のうちの１つに、実質的に適合するようにカスタマイズされる。

【0016】

本発明の発明者は、周囲光の種々の色温度に対して、色誤差を比較するテストを行った（カラーチャートおよびdelta E94標準を使用して）。本発明の発明者は、カメラが自己の白熱灯光（タングステンフィラメント）用色補正アルゴリズムを用いるように設定された際には、ＬＥＤフラッシュがそのタングステンフィラメントと実質的に同一の色温度（約２７００Ｋ）を発するようにカスタマイズされると、生成される色誤差が最も低くなることを見出した。このテストはまた、標準的なＹＡＧタイプのＬＥＤフラッシュを用いながら、タングステンフィラメントの周囲光に合わせてキャリブレーションされたカメラによって、最大の色誤差が生成されることを示した。

【0017】

小型デジタルカメラの分野では、フラッシュ写真の大部分は、白熱灯の光の下、屋内で撮影される。したがって、フラッシュ写真の１つの重要な色補償アルゴリズムは、白熱灯照明に対する色補償アルゴリズムである。ＬＥＤフラッシュが、カメラにより用いられているタングステンフィラメント光の基準を実質的に再現するように作製されると、実際のタングステンフィラメントの周囲光とＬＥＤフラッシュとの組合せは、基本的に、より明るいタングステンフィラメントの照明を作り出す。カメラが周囲光の自動検出器を用いて周囲光のタイプを特定してもよいし、ユーザが周囲光のタイプを手動で指定してもよい。結果として、本発明によれば、白熱灯の光の下で屋内撮影されたフラッシュ写真は、ＬＥＤフラッシュがＹＡＧ型のフラッシュまたはその他の任意に設計されたフラッシュである場合と比較して、より真の色に近い写真となる。

【0018】

青色ＬＥＤダイの上に付与される赤色および緑色の蛍光体の密度、厚さ、比および／またはタイプを変化させることにより、そのカメラの白熱灯の光の基準に合わせて、ＬＥＤフラッシュが発する色を調整することができる。これらの蛍光体は、一体に組み合わされた層として積層されてもよいし、別個の層として積層されてもよいし、ＬＥＤダイに貼り合わせられる予め形成された薄いプレートの形態とされてもよい。１つの実施形態では、電気泳動により蛍光体が積層される。量子ドットまたはその他の波長変換材料を用いてもよい。

【0019】

別の実施形態では、ＬＥＤフラッシュは、昼光または蛍光灯の光といったような、別のタイプの周囲光をエミュレートする。

【0020】

別の実施形態では、カメラにより検出可能な様々な周囲光タイプ（たとえば白熱灯の光、蛍光灯の光、明るい昼光、および曇天の昼光）のそれぞれに対して、異なるＬＥＤフラッシュがカスタマイズされる。その上で、異なる複数のＬＥＤフラッシュが、互いに隣接させられてカメラに取り付けられる。フラッシュ写真を撮影する際には、周囲光のタイプが自動検出または手動入力され、その検出された周囲光と実質的に同一の色温度を発するＬＥＤのみが、写真撮影のために作動させられる。したがって、そのカメラの、その光タイプ向けの色補償アルゴリズムが最適に動作して、より真の色に近い写真が形成される。

【0021】

最終的な写真が、周囲光に最も類似したＬＥＤフラッシュで撮影された写真となるように、ＬＥＤフラッシュの多くの他の動作シナリオが用いられ得る。

【0022】

図１は、本発明の１つの実施形態に従って形成された白色光ＬＥＤ２０の断面図である。ハイパワーの青色光ＬＥＤダイ２２が、金のバンプ２５その他の手段を用いて、サブマウント２４にはんだ付けまたは超音波溶接で取り付けられている。サブマウント２４は、表面上に金属の接触パッド２６を有し、この接触パッド２６に、ＬＥＤダイ２２の底面電極２８が電気的に接続されている。ＬＥＤダイ２２は、フリップチップである。接触パッド２６は、プリント回路基板３０への接続のためサブマウント２４の周囲または下面に形成された、別の導体に繋がっており、プリント回路基板３０はさらに、電流源のような電源に接続されている。ＬＥＤダイ２２は、ＡｌＩｎＧａＮ材料を用いて形成されたものでもよく、好ましくは、約４３０−４８０ｎｍのピーク波長を有する青色光を発する。ダイ２２は、底面側のｐ層３２、活性層３４、および上面側のｎ層３６を含んでいる。各層は、複数の層を含んでいてもよい。別の実施形態では、ｎ層とｐ層の位置が逆転されてもよく、フリップチップでない機器とされてもよい。青色ＬＥＤダイの上表面はいかなる大きさであってもよく、典型的な大きさは約１ｍｍ^２である。

【0023】

ＬＥＤダイ２２の上表面に取り付けられているのは、赤色蛍光体および緑色蛍光体を含有する１つまたは複数の蛍光体層４０である。この例では蛍光体が使用されるが、蛍光体に代えて、量子ドットを用いてダウンコンバートを行ってもよい。１つまたは複数の蛍光体層４０は、予め形成された薄い蛍光体プレートであってもよいし、液体バインダまたは電気泳動を利用して蛍光体を積層する等の方法により、積層された層であってもよい。蛍光体層４０中の破線は、蛍光体が２つの層として積層される場合、または蛍光体がＬＥＤダイ２２の側面をカバーする場合、または蛍光体が蛍光体プレートのようにダイの上表面のみをカバーする場合の、バリエーションを示している。プレートと積層との組合せを用いてもよい。様々な白色光スペクトルを生成するための蛍光体の積層方法は、よく知られている。

【0024】

青色光の一部は赤色および緑色の蛍光体を介して漏れ出すので、結果として得られる光は、白色光となる。

【0025】

適当な赤色および緑色の蛍光体の例は多くあり、その中には、Ｙ_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｕ^３＋（緑色）、ＣａＡｌＳｉＮ_３：Ｅｕ^２＋（赤色）、Ｌｕ_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅ^３＋（緑色）、および（ＢａＳｒ）_２Ｓｉ_５Ｎ_８：Ｅｕ^２＋（赤色、ＢＳＳＮとして知られる）が含まれる。赤色蛍光体と緑色蛍光体とのいかなる組合せが用いられてもよい。

【0026】

蛍光体プレートが用いられる場合、各プレートまたは一体に組み合わせられたプレートの厚さは、使用される蛍光体のタイプ、使用される青色ＬＥＤのタイプ（たとえばよりハイパワーのＬＥＤはより厚いプレートを必要とし得る）、蛍光体の密度、および当業者であれば理解できる他の因子に応じて、典型的には５０−３００μｍの間の厚さとされる。

【0027】

プレートは、焼結された蛍光体粉末、またはシリコーン等の透明バインダ中に分配された蛍光体粉末であってもよい。あるいは、プレートは、エポキシまたはシリコーンといった適当なマトリックス中に埋め込まれた半導体ナノ粒子（量子ドット）を含むものとされてもよい。あるいは、プレートは、ハイブリッド型のもの（たとえば、半導体ナノ粒子を含むバインダ中に、蛍光体が付与されたもの）とされてもよい。量子ドットは、その量子ドット粒子の大きさに応じて、特定の波長に光を波長変換する。かかる量子ドット、および特定の赤色もしくは緑色の発光を生成するために必要とされる量子ドットの特性は、よく知られている。

【0028】

赤色および緑色のプレートまたは層が重畳されて用いられる場合には、赤色の蛍光体を、緑色の蛍光体の下に配するのが有利である。これは、赤色のダウンコンバータは一般的に緑色の光子を吸収するが、緑色のダウンコンバータは赤色の光子に著しい影響を与えないためである。この配置は、傾向として、改善されたダウンコンバート効率をもたらす。

【0029】

本発明は、発せられる白色光が、周囲光の特性に対する補償を行うべくデジタルカメラ内で使用される特定の色補償アルゴリズムに実質的に適合するように、青色ＬＥＤダイにより付活される赤色および緑色の蛍光体（またはその他の波長変換材料）を、カスタマイズすることに関する。その上で、白色光のＬＥＤが、カメラのフラッシュとして使用される。ＬＥＤフラッシュが、カメラにプログラミングされた既存の周囲光タイプのうちの１つと実質的に適合するようにカスタマイズされると、ＬＥＤフラッシュは周囲光を効果的に明るくし、特定タイプの周囲光に対するカメラの色補償アルゴリズムが最適に動作して、より真の色に近い写真の色を作り出す。

【0030】

１つの実施形態では、１つのカメラ内で、複数の異なるＬＥＤフラッシュが使用され、各ＬＥＤフラッシュは、異なる周囲光に対応するものとされる。たとえば携帯電話のカメラフラッシュといったようなより簡略化された実施形態では、ＬＥＤフラッシュは、カメラが自己の白熱灯光用色補償アルゴリズムにおいて想定する白熱灯（タングステンフィラメント）の周囲光と、実質的に適合するようにカスタマイズされる。

【0031】

図２は、複数のＬＥＤフラッシュ５２、５３および５４を含む、カメラ５０を図示している。ここで用いるフラッシュとの用語は、１枚の写真ではなく動画撮影中に点灯される連続照明も包含するものとする。ＬＥＤフラッシュ５２は、明るい昼光の周囲光のカメラ設定に実質的に適合するようにカスタム設計されている。ＬＥＤフラッシュ５３は、白熱灯の周囲光のカメラ設定に実質的に適合するようにカスタム設計されている。ＬＥＤフラッシュ５４は、蛍光灯の周囲光のカメラ設定に実質的に適合するようにカスタム設計されている。他の光の設定に対応する、追加のＬＥＤフラッシュが設けられてもよい。各ＬＥＤフラッシュの上には、波長（ｘ軸）に対して、ＬＥＤフラッシュにより発せられる光の相対強度を示した簡略グラフが示されており、グラフ中の波長は、左側の青色波長から、右側の赤色波長の方向に増大する。蛍光灯の光については、発光は、使用されている蛍光体の特定の放射に起因する。このような、カメラの色補償アルゴリズムによって想定されている各タイプの周囲光の特性は、本発明に従うカスタマイズ作製されたＬＥＤフラッシュの利用を望む、各カメラ製造業者によって提供され得る。白熱灯の周囲光の全体の色温度は２５００Ｋ−４０００Ｋであると想定され、蛍光灯の周囲光の全体の色温度は４０００Ｋ−５０００Ｋであると想定され、昼光の周囲光の全体の色温度は５０００Ｋ−６５００Ｋであると想定される。

【0032】

特定の色補償アルゴリズムを選択する目的において、カメラの周囲光設定は、手動設定されてもよいし、自動設定されてもよい。

【0033】

ほとんどの携帯電話カメラは、白熱灯の周囲光の下でＬＥＤフラッシュを使用する。本発明の最も単純なシナリオでは、そのカメラの白熱灯の周囲光設定に実質的に適合するＬＥＤフラッシュのみが、特定のカメラメーカーのために作製される。こうすることにより、白熱灯の周囲光と共にフラッシュを用いると、イメージに対するすべての照明が白熱灯の光の特性を有することとなるので、そのカメラの白熱灯の光用の色補償アルゴリズムが、写真に対して最適に適用される。この技術は、図３のフローチャートで説明される。このフローチャートは、ＬＥＤフラッシュの設計に関する部分と、カメラの動作に関する部分とに分けられる。

【0034】

図３のステップ５８において、ＬＥＤ製造業者は、周囲光が白熱灯（タングステンフィラメント）の光であることを特定するために特定のカメラタイプが使用している光特性を、特定する。そのようなカメラは、かかる白熱灯の周囲光の下で撮影される写真に適用される、色補償アルゴリズムを持っているであろう。

【0035】

続いて、ステップ５９において、ＬＥＤ製造業者は、特定のカメラに既にプログラミングされている白熱灯の光の特性に適合するようカスタマイズされた白色光ＬＥＤを形成するべく、特定の青色ＬＥＤダイに対して、赤色および緑色の蛍光体の特性をカスタマイズする。このカスタマイズは、密度、厚さ、比、タイプ、および場合によってはその他の因子といった、蛍光体の特性のうちの１つまたは複数を、変化させることを包含し得る。積層方法も、白色光の特性に影響を与える。１つの実施形態では、赤色蛍光体は予め形成された薄い蛍光体プレートとされ、異なる厚さを有するプレートの中から特定のプレートが選択されて、所望の赤色光成分が実現される。同様に、緑色のプレートが、異なる複数のプレートの中から選択されて、所望の緑色成分が実現される。青色成分は、これらのプレートを介して漏れ出すＬＥＤ光であるので、プレートの厚さも、青色光成分に影響を与える。プレートと、特定の駆動電流により駆動される青色ＬＥＤとの様々な組合せにより実現される光特性は、経験的に特定されてもよいし、コンピュータシミュレーションにより特定されてもよい。

【0036】

ステップ６０において、結果として得られたＬＥＤフラッシュが、特定のカメラ内にプログラミングされた白熱灯の周囲光特性を実質的に再現するべく、そのカメラに取り付けられる。

【0037】

図４は、典型的なタングステンフィラメントのスペクトル６２を示しており、このスペクトルの特性が、かかるフィラメントが周囲光源として使用された際の色補償のため、デジタルカメラ内にプログラミングされているものとする。図４はまた、このフィラメントのスペクトルに実質的に適合するようにカスタマイズされた白色光ＬＥＤ５３（図２）の、簡略化されたスペクトル６４も示している。約４５０ｎｍの青色波長におけるＬＥＤ光の相対輝度の隆起は、赤色および緑色の蛍光体を介して漏れ出す、ＬＥＤダイの青色光に起因する隆起である。ＬＥＤのフラッシュ特性が、（カメラにより感知される）周囲光特性に概ね追従している限り、そのＬＥＤフラッシュは、周囲光に実質的に適合していると捉えられる。異なる蛍光体は、異なる半値全波長幅特性を有しており、これはＬＥＤのフラッシュ特性の滑らかさに影響を及ぼす。しかしながら、カメラは基本的に赤色、緑色および青色の光のみを検出するので、カメラがそのＬＥＤフラッシュを単に周囲光の明るさを強化するものとして認識する限り、ＬＥＤフラッシュは、周囲光の全スペクトルに類似している必要はない。

【0038】

ここではカメラが周囲光のタイプを自動的に検出するものと想定すると、図３のステップ６６において、カメラが「シャッターを開き」（電子系統の意味で）、カメラのカラーピクセルセンサ６８が、たとえば低解像度で、フラッシュがない状態での照明されたイメージを検出する。センサ６８は、ＣＣＤ、ＣＭＯＳまたはその他のタイプのセンサとされ得る。カメラのマイクロプロセッサ７０は、たとえばメモリ７１内に格納されている特性と特性比較すること等により、周囲光のタイプを特定するために、イメージ処理を行う。カメラは、全体の色温度を検知するために、別個の光センサを用いてもよい。別の実施形態では、ユーザが、カメラのメニュー画面を通じて、周囲光のタイプを手動指定する。

【0039】

周囲光の明るさが写真撮影には不十分であることをカメラが検出したと想定して、ステップ７２において、カメラが、ＬＥＤフラッシュを作動させて写真を撮影する。周囲光が白熱灯の光である場合には、ＬＥＤフラッシュは、実質的に色を変化させることなく、ただ周囲光の明るさを強化する。ＬＥＤフラッシュ５３を作動させるため、マイクロプロセッサ７０は、ＬＥＤフラッシュ５３に電流パルス（写真の場合）または連続電流（動画の場合）を印加する信号を、ＬＥＤドライバ７３に供給する。フラッシュ用のＬＥＤドライバは、よく知られており、市販されている。

【0040】

周囲光が白熱灯の光であると検出されたと想定すると、ステップ７６において、色補償アルゴリズムが最適に動作するように、白熱灯の周囲光用の色補償設定を使用して、カメラがイメージを処理する。マイクロプロセッサ７０がアドレスにより参照するメモリ７１内に、色補正因子（カラーシフトおよび明るさを含む）が保存されていてもよい。周囲光が白熱灯の光ではない状況でＬＥＤフラッシュが使用された場合には、結果として得られる照明は、実際の周囲光とＬＥＤフラッシュとの混合となる。カメラは、照明光中でＬＥＤフラッシュが優勢の場合には、ＬＥＤフラッシュと関連付けられた色補償アルゴリズムを適用してもよいし、ＬＥＤフラッシュと実際の周囲光との混合を考慮に入れた別の色補償アルゴリズムを適用してもよい。

【0041】

ステップ８０では、色補正された写真が、メモリカード等のメモリ８２内に保存される。

【0042】

図３のフローチャートの処理は、白熱灯の周囲光の下でフラッシュを用いて写真が撮影された際に、最適の結果を生み出す。より高品質のカメラでは、同じ領域（たとえば反射器）内に複数のＬＥＤフラッシュ５２−５４が取り付けられてもよく、その場合、検出された周囲光に対応するフラッシュのみが、最終的な写真撮影に利用される。

【0043】

図５は、カメラに取り付けられた複数のＬＥＤフラッシュを伴う処理のフローチャートである。カメラ設定は、少なくとも昼光（晴天で太陽が真上にある場合）、白熱灯、および蛍光灯の設定を含むものと仮定する。より多い、またはより少ない、設定およびフラッシュが設けられてもよい。

【0044】

図５のステップ８４では、周囲光が昼光、白熱灯、または蛍光灯の光であることを特定するために特定のカメラタイプが使用している光特性が、特定される。カメラによるそのような規定は、続いて、写真撮影されるイメージの色補償に使用される、上記特性と関連付けられた色補償アルゴリズムを適用する。これらの特性は、カメラ製造業者から、ＬＥＤフラッシュの製造業者に与えられてもよい。

【0045】

ステップ８６では、ステップ８４で特定された昼光、白熱灯、および蛍光灯の特性に実質的に適合するように、ＬＥＤフラッシュが作製される。かかる特性の簡略化された例は、図２において、ＬＥＤフラッシュ５２−５４の上に示されている。

【0046】

ステップ８８では、３つのＬＥＤフラッシュがデジタルカメラに取り付けられる。

【0047】

続いて、ＬＥＤフラッシュと周囲光とを組み合わせて、写真に適用する最適な色補正アルゴリズムを選択するのに、様々なカメラ技術が使用され得る。図５の例では、ステップ９０において周囲光の検出が行われ、たとえば、シャッターを「開いて」（機械的ではなく電子系統上で行われる）実際の周囲光特性をメモリ７１内に格納された周囲光特性と比較することにより、周囲光が検出される。周囲光はまた、単純にユーザにより指定されてもよい。

【0048】

ステップ９２では、ＬＥＤフラッシュ５２−５４のうち、検出された周囲光タイプと最も近く関連付けられるもののみが、フラッシュ写真を撮影するために作動させられる。マイクロプロセッサ７０は、ＬＥＤドライバ７３に対してこの適当なフラッシュを指定し、ＬＥＤドライバ７３は、選択されたＬＥＤに、電流パルスまたは連続電流を印加する。

【0049】

ステップ９４では、周囲光およびマッチングされたＬＥＤフラッシュで照明されたイメージが、その周囲光に対する適切な色補正因子を用いて処理される。こうして、アルゴリズムが最適に適用される。

【0050】

ステップ９６において、最終的な写真がメモリ８２内に保存される。

【0051】

図６は、図５で作製されたＬＥＤフラッシュを用いたカメラ動作の、別の例を示している。図６のステップ９８では、カメラのシャッターが開かれ、周囲光のみを用いた低解像度写真が処理される。

【0052】

ステップ１００において、カメラは、３つのフラッシュ５２−５４のそれぞれを用いて、低解像度の別の写真を撮影し、どのフラッシュが、ステップ９８で検出された周囲光と最もよく合致するイメージを形成したかを特定する。

【0053】

その後、ステップ１０２において、カメラは、周囲光に最もよく適合するＬＥＤフラッシュを用いて、通常の写真撮影を行う。

【0054】

ステップ１０４において、上記の周囲光と関連付けられたアルゴリズムを用いて、写真に色補償が施される。こうして、アルゴリズムが最適に適用される。

【0055】

ステップ１０６において、色補正されたイメージがメモリ８２内に保存される。

【0056】

図７は、図５で作製されたＬＥＤフラッシュを用いたカメラ動作の、別の例を示している。図７のステップ１０８では、カメラは各フラッシュを順番に用いて１枚ずつの写真を撮影し、それらの写真をメモリ内に一時保存する。

【0057】

ステップ１１０において、マイクロプロセッサ７０は、たとえば顔のトーンを検査するまたはその他の基準を用いて、最良の写真を決定する。

【0058】

その後、ステップ１１２において、カメラは、その最良の写真に、検出された周囲光に基づいて適切な色補正アルゴリズムを適用し、残りの写真を削除する。

【0059】

ステップ１１４において、色補正されたイメージがメモリ８２内に保存される。

【0060】

図８は、イメージの照明においてＬＥＤフラッシュが優勢であることを前提とした別の技術を示している。この例では、カメラは、実際の周囲光に関係なく、ＬＥＤフラッシュと関連付けられた色補正アルゴリズム（たとえば白熱灯の光用のアルゴリズム）を適用する。この例は、周囲光の明るさが不十分であるためにフラッシュが必要とされているという前提に立っている。

【0061】

図８のステップ１１６では、青色ＬＥＤの上の蛍光体の密度、厚さ、タイプ等が調整されて、特定のカメラ内に既にプログラミングされている昼光、白熱灯の光、および蛍光灯の光の周囲光特性のうちの１つと適合するように、カスタマイズされた白色光ＬＥＤフラッシュが形成される。

【0062】

フラッシュが必要であることが検出されると、ステップ１１８において写真が撮影され、イメージの照明においてフラッシュが優勢であることが仮定される。

【0063】

ステップ１２０では、ＬＥＤフラッシュの特性と関連付けられた色補償アルゴリズムを用いて、写真に色補正が施される。ほとんどのフラッシュ写真は白熱灯の周囲光の下で屋内撮影されるので、１つの実施形態では、ＬＥＤフラッシュは白熱灯の光の特性を有するものとされる。

【0064】

ステップ１２２において、色補正されたイメージがメモリ８２内に保存される。

【0065】

すべての実施形態において、明るさの補償は、シャッターの開放時間と補償アルゴリズムとの組合せにより実現されてもよい。

【0066】

上記で説明した方法の様々な組合せが、１つまたは複数のカスタマイズされたＬＥＤフラッシュで撮影された写真を処理するのに用いられ得る。ユーザが周囲光を手動で指定する形態では、それらの処理は簡略化される。

【0067】

以上、本発明を詳細に説明してきたが、本明細書の開示内容を読んだ当業者は、本明細書で説明した発明概念の精神から逸脱することなく、本発明に対し複数の修正を施すことが可能である旨を理解するであろう。したがって、本発明の技術的範囲を、ここで図解および説明した具体的な実施形態に限定することは意図されていない。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】