特許 6196691 環境を照らす方法、照明装置、および照明装置を備えたカメラ

(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】6196691

(24)【登録日】2017年8月25日

(45)【発行日】2017年9月13日

(54)【発明の名称】環境を照らす方法、照明装置、および照明装置を備えたカメラ

(51)【国際特許分類】

   G03B 15/05 20060101AFI20170904BHJP

   H04N 9/04 20060101ALI20170904BHJP

   G03B 15/02 20060101ALI20170904BHJP

   G03B 15/03 20060101ALI20170904BHJP

   H01L 33/00 20100101ALI20170904BHJP

   H04N 5/235 20060101ALI20170904BHJP

【ＦＩ】

   G03B15/05

   H04N9/04 B

   G03B15/02 F

   G03B15/03 F

   H01L33/00 L

   H04N5/235 400

【請求項の数】11

【全頁数】21

(21)【出願番号】特願2015-559452(P2015-559452)

(86)(22)【出願日】2014年2月6日

(65)【公表番号】特表2016-517531(P2016-517531A)

(43)【公表日】2016年6月16日

(86)【国際出願番号】EP2014052338

(87)【国際公開番号】WO2014131596

(87)【国際公開日】20140904

【審査請求日】2015年10月26日

(31)【優先権主張番号】102013203429.6

(32)【優先日】2013年2月28日

(33)【優先権主張国】DE

(73)【特許権者】

【識別番号】599133716

【氏名又は名称】オスラム オプト セミコンダクターズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング

【氏名又は名称原語表記】Ｏｓｒａｍ Ｏｐｔｏ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ ＧｍｂＨ

(74)【代理人】

【識別番号】100105050

【弁理士】

【氏名又は名称】鷲田 公一

(72)【発明者】

【氏名】キメ フィリックス

(72)【発明者】

【氏名】ブリック ペーター

【審査官】 川俣 洋史

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００５−２０４２９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２８３２２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−０６０７４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００５／０１３４７２３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許第０７１７６６１２（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】 米国特許第０６６８６６９１（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】 欧州特許出願公開第０１１４５２８２（ＥＰ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０３Ｂ １５／０２ − １５／０５

Ｈ０４Ｎ ５／２３５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電磁放射によって環境を照らす方法であって、
周囲光の相関色温度（５０１）が求められ、
前記電磁放射のスペクトルパワーが、以下のように、すなわち、
３８０ｎｍから７８０ｎｍまでの波長間隔にわたる前記スペクトルパワーの積分が公称値を有し、
４２０ｎｍから４６０ｎｍまでの波長間隔にわたる前記スペクトルパワーの積分が第１の値を有し、
５１０ｎｍから５５０ｎｍまでの波長間隔にわたる前記スペクトルパワーの積分が第２の値を有し、
５８０ｎｍから６２０ｎｍまでの波長間隔にわたる前記スペクトルパワーの積分が第３の値を有し、
前記公称値に対する前記第１の値の比（３０５）が、−４．１３×１０^−２と、＋１．９６×１０^−５／Ｋと前記相関色温度（５０１）の積との和と、＋５．６３×１０^−２と、＋３．９１×１０^−５／Ｋと前記相関色温度（５０１）の積との和、の間であり、
前記公称値に対する前記第２の値の比（３０６）が、＋７．６６×１０^−２と、＋７．５５×１０^−６／Ｋと前記相関色温度（５０１）の積との和と、＋２．０８×１０^−１と、＋９．８７×１０^−６／Ｋと前記相関色温度（５０１）の積との和、の間であり、
前記公称値に対する前記第３の値の比（３０７）が、＋１．４０×１０^−１と、−５．７７×１０^−６／Ｋと前記相関色温度（５０１）の積との和と、＋３．４５×１０^−１と、−２．０６×１０^−５／Ｋと前記相関色温度（５０１）の積との和、の間であるように、
選択される、
方法。

【請求項2】

前記電磁放射の前記スペクトルパワーが、以下のように、すなわち、
前記公称値に対する前記第１の値の比（３０５）が、−２．１３×１０^−２と、＋１．９６×１０^−５／Ｋと前記相関色温度（５０１）の積との和と、＋１．６３×１０^−２と、＋３．９１×１０^−６／Ｋと前記相関色温度（５０１）との積との和、の間であり、
前記公称値に対する前記第２の値の比（３０６）が、＋９．６６×１０^−２と、＋７．５５×１０^−６／Ｋと前記相関色温度（５０１）の積との和と、＋１．７８×１０^−１と、＋９．８７×１０^−５／Ｋと前記相関色温度（５０１）の積との和、の間であり、
前記公称値に対する前記第３の値の比（３０７）が、＋１．５２×１０^−１と、−５．７７×１０^−６／Ｋと前記相関色温度（５０１）の積との和と、＋３．１９×１０^−１と、−２．０６×１０^−５／Ｋと前記相関色温度（５０１）の積との和、の間であるように、
選択される、
請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記電磁放射の前記スペクトルパワーが、以下のように、すなわち、
前記公称値に対する前記第１の値の比（３０５）が、−１．３０×１０^−３と、＋１．９６×１０^−５／Ｋと前記相関色温度（５０１）の積との和と、−２．３７×１０^−２と、＋３．９１×１０^−５／Ｋと前記相関色温度（５０１）の積との和、の間であり、
前記公称値に対する前記第２の値の比（３０６）が、＋１．１７×１０^−１と、＋７．５５×１０^−６／Ｋと前記相関色温度（５０１）の積との和と、＋１．４８×１０^−１と、＋９．８７×１０^−６／Ｋと前記相関色温度（５０１）の積との和、の間であり、
前記公称値に対する前記第３の値の比（３０７）が、＋１．６４×１０^−１と、−５．７７×１０^−６／Ｋと前記相関色温度（５０１）の積との和と、＋２．９３×１０^−１と、−２．０６×１０^−５／Ｋと前記相関色温度（５０１）の積との和、の間であるように、
選択される、
請求項２に記載の方法。

【請求項4】

請求項１から請求項３のいずれかに記載の方法を実行するように構成されている、
照明装置（８１０）。

【請求項5】

前記照明装置（８１０）が発光ダイオード（８３０）を備えている、
請求項４に記載の照明装置（８１０）。

【請求項6】

前記照明装置（８１０）が、少なくとも２つの発光ダイオード（８３０，８４０）を備えている、
請求項５に記載の照明装置（８１０）。

【請求項7】

前記照明装置（８１０）が、周囲光を検出するセンサ（８２０）を備えている、
請求項４から請求項６のいずれかに記載の照明装置（８１０）。

【請求項8】

請求項４から請求項７のいずれかに記載の照明装置（８１０）を有するカメラ（８００）。

【請求項9】

前記照明装置（８１０）がフラッシュ装置として構成されている、
請求項８に記載のカメラ（８００）。

【請求項10】

前記カメラ（８００）が、デジタル撮像素子（８５０）を備えている、
請求項８および請求項９に記載のカメラ（８００）。

【請求項11】

前記カメラ（８００）が、携帯電話として構成されている、
請求項８から請求項１０のいずれかに記載のカメラ（８００）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、特許請求項１に記載されている、電磁放射によって環境を照らす方法と、特許請求項４に記載されている照明装置と、特許請求項８に記載されている、照明装置を有するカメラと、に関する。

【背景技術】

【0002】

照明が不十分な条件の場合に、カメラによって記録されるシーンをさらに明るくする目的で、フラッシュライト装置を備えるようにカメラを構成することが公知である。これにより、信号対雑音比が向上する。このようなフラッシュライト装置には放電灯を設けることが公知である。同様に、１つまたは複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）を備えたフラッシュライト装置も公知である。このようなフラッシュライト装置は、例えば携帯電話に設けられているものなど、特に小型カメラにおいて使用されている。しかしながら、発光ダイオードを有する公知のフラッシュライト装置は、色再現の点において最適ではない。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

本発明の目的は、電磁放射によって環境を照らす方法を提供することである。この目的は、請求項１の特徴を有する方法によって達成される。本発明の別の目的は、照明装置を提供することである。この目的は、請求項４の特徴を有する照明装置によって達成される。本発明の別の目的は、照明装置を有するカメラを提供することである。この目的は、請求項８の特徴を有するカメラによって達成される。従属請求項には、さまざまな修正形態が記載されている。

【課題を解決するための手段】

【0004】

電磁放射によって環境を照らす方法においては、周囲光の相関色温度を求める。この場合、前記電磁放射のスペクトルパワーは、以下のように、すなわち、３８０ｎｍから７８０ｎｍまでの波長間隔にわたるスペクトルパワーの積分が公称値を有し、４２０ｎｍから４６０ｎｍまでの波長間隔にわたるスペクトルパワーの積分が第１の値を有し、５１０ｎｍから５５０ｎｍまでの波長間隔にわたるスペクトルパワーの積分が第２の値を有し、５８０ｎｍから６２０ｎｍまでの波長間隔にわたるスペクトルパワーの積分が第３の値を有し、公称値に対する第１の値の比が、−４．１３×１０^−２と、＋１．９６×１０^−５／Ｋと相関色温度の積との和と、＋５．６３×１０^−２と、＋３．９１×１０^−５／Ｋと相関色温度の積との和、の間であり、公称値に対する第２の値の比が、＋７．６６×１０^−２と、＋７．５５×１０^−６／Ｋと相関色温度の積との和と、＋２．０８×１０^−１と、＋９．８７×１０^−６／Ｋと相関色温度の積との和、の間であり、公称値に対する第３の値の比が、＋１．４０×１０^−１と、−５．７７×１０^−６／Ｋと相関色温度の積との和と、＋３．４５×１０^−１と、−２．０６×１０^−５／Ｋと相関色温度の積との和、の間であるように、選択される。この方法においては、照らされる環境の写真記録によって再現される色と、観察者がその環境を直接観察するときに知覚する色とが類似するようにスペクトルパワーが分布する電磁放射によって環境が照らされ、これは有利である。この場合、環境を照らすために使用される電磁放射のスペクトルパワーの分布は、特に、カメラのカラーフィルタと、カメラによって実行されるホワイトバランシングとに起因する色再現の歪みが補正されるような分布となるようにする。したがって、本方法によって照らされる環境の写真記録は、良好な色再現を有することができ、これは有利である。

【0005】

本方法の一実施形態においては、前記電磁放射のスペクトルパワーが、以下のように、すなわち、公称値に対する第１の値の比が、−２．１３×１０^−２と、＋１．９６×１０^−５／Ｋと相関色温度の積との和と、＋１．６３×１０^−２と、＋３．９１×１０^−５／Ｋと相関色温度との積との和、の間であり、公称値に対する第２の値の比が、＋９．６６×１０^−２と、＋７．５５×１０^−６／Ｋと相関色温度の積との和と、＋１．７８×１０^−１と、＋９．８７×１０^−６／Ｋと相関色温度の積との和、の間であり、公称値に対する第３の値の比が、＋１．５２×１０^−１と、−５．７７×１０^−６／Ｋと相関色温度の積との和と、＋３．１９×１０^−１と、−２．０６×１０^−５／Ｋと相関色温度の積との和、の間であるように、選択される。この場合、環境を照らすために使用される電磁放射は、特に最適化されたスペクトルパワー分布を有し、したがって、環境の写真記録は、さらに改善された色再現を有することができ、これは有利である。

【0006】

本方法の一実施形態においては、前記電磁放射のスペクトルパワーが、以下のように、すなわち、公称値に対する第１の値の比が、−１．３０×１０^−３と、＋１．９６×１０^−５／Ｋと相関色温度の積との和と、−２．３７×１０^−２と、＋３．９１×１０^−５／Ｋと相関色温度の積との和、の間であり、公称値に対する第２の値の比が、＋１．１７×１０^−１と、＋７．５５×１０^−６／Ｋと相関色温度の積との和と、＋１．４８×１０^−１と、＋９．８７×１０^−６／Ｋと相関色温度の積との和、の間であり、公称値に対する第３の値の比が、＋１．６４×１０^−１と、−５．７７×１０^−６／Ｋと相関色温度の積との和と、＋２．９３×１０^−１と、−２．０６×１０^−５／Ｋと相関色温度の積との和、の間であるように、選択される。この場合、環境を照らすために使用される電磁放射は、さらに大幅に最適化されたスペクトルパワー分布を有し、したがって、環境の写真記録は、さらに改善された色再現を有することができ、これは有利である。

【0007】

照明装置は、上述したタイプの方法を実行するように構成されている。したがって、本照明装置は、カメラによって写真で記録されるように意図される環境を照らすのに適しており、これは有利である。この場合、本照明装置は、環境の写真記録において環境の色が高い色忠実度で再現されるように、環境を照らすことができる。この場合、本照明装置は、写真用カメラに起因する色歪み、特に、カメラのカラーフィルタに起因する色歪みが補正されるように、環境を照らすことができる。

【0008】

本照明装置の一実施形態においては、本照明装置は発光ダイオードを備えている。したがって、本照明装置は、コンパクトかつ経済的に構成することができ、これは有利である。さらに、本照明装置は、低いエネルギ必要量のみを有する。

【0009】

本照明装置の一実施形態においては、本照明装置は、少なくとも２つの発光ダイオードを備えている。少なくとも２つの発光ダイオードによって放出される、本照明装置の電磁放射を混合させて、これらの電磁放射の重ね合わせが好ましいスペクトルパワー分布を有するようにすることができ、これは有利である。

【0010】

本照明装置の一実施形態においては、本照明装置は、周囲光を検出するセンサを備えている。周囲光を検出するセンサにより、本照明装置によって環境を照らすときに、周囲光の相関色温度を考慮することが可能になり、これは有利である。

【0011】

カメラは、上述したタイプの照明装置を有する。本カメラによって記録されるシーンを、照明装置を使用して照らすことができ、したがって、シーンの写真記録における信号対雑音比が改善され、これは有利である。さらには、照明装置によってシーンを照らすことにより、本カメラによって記録される、シーンの記録の色再現を改善することができる。

【0012】

本カメラの一実施形態においては、照明装置がフラッシュ装置として構成されている。したがって、照明装置により、カメラによって環境の写真記録が行われるときにカメラの環境を照らすことが可能になり、これは有利である。

【0013】

本カメラの一実施形態においては、本カメラはデジタル撮像素子を備えている。したがって、本カメラにより、デジタル写真記録を作成することが可能になり、これは有利である。

【0014】

本カメラの一実施形態においては、本カメラは、携帯電話として構成されている。この場合、本カメラは、カメラの実用性が高まるように複数の機能を有することが有利である。

【0015】

以下では、例示的な実施形態について図面を参照しながらさらに詳しく説明する。本発明の上述した特性、特徴、および利点と、これらを達成する方法は、以下の説明からさらに明確になり、完全に理解することができるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】シーンの写真撮影プロセスと、シーンを直接的に知覚する場合とを比較する概略図

【図2】好ましいスペクトルパワー分布を表したスペクトル図

【図3】好ましいスペクトルと好ましくないスペクトルを比較するためのＲＧＢフィルタ空間図

【図4】好ましいスペクトルと好ましくないスペクトルを比較するための、周囲光に関連する第１のスペクトル図

【図5】好ましいスペクトルと好ましくないスペクトルを比較するための、周囲光に関連する第２のスペクトル図

【図6】好ましいスペクトルと好ましくないスペクトルを比較するための、周囲光に関連する第３のスペクトル図

【図7】好ましいスペクトルと好ましくないスペクトルを比較するための、スペクトル全体に関連する第１のスペクトル図

【図8】好ましいスペクトルと好ましくないスペクトルを比較するための、スペクトル全体に関連する第２のスペクトル図

【図9】好ましいスペクトルと好ましくないスペクトルを比較するための、スペクトル全体に関連する第３のスペクトル図

【図10】好ましいスペクトルを特徴付けるための第１の特性図

【図11】好ましいスペクトルを特徴付けるための第２の特性図

【図12】好ましいスペクトルを特徴付けるための第３の特性図

【図13】照明装置を有するカメラの概略図

【発明を実施するための形態】

【0017】

図１は、シーンの写真記録を行うときに生じうる色差を説明するための概略図を示している。

【0018】

人の観察者１３０がシーン１００を観察する。シーン１００は、例えば、建物の中または屋外に位置している。シーン１００は、物体、景色、さらには、例えば１つまたは複数の定義された試験色を有するカラーチャートを含むことができる。

【0019】

シーン１００は、周囲光１１０によって照らされている。シーン１００が屋外に位置している場合、周囲光１１０は、例えば昼光、例えば晴れた空における明るい日光、雲に覆われた空の光、または夕暮れ時の光である。シーン１００が閉ざされた空間内に位置している場合、周囲光１１０は、例えば、白熱電球の光、ハロゲンランプの光、蛍光灯の光、または放電灯の光である。いま挙げたすべての例において、周囲光１１０は、それぞれ異なるスペクトル組成を有する。周囲光１１０は、周囲光１１０の相関色温度を指定することによっておよそ特徴付けることができる。

【0020】

観察者１３０がシーン１００を観察すると、観察者１３０の第１の印象１３１につながる。第１の印象１３１は、シーン１００に含まれている色を観察者１３０がどのように知覚しているかを示す。観察者１３０の色の知覚は、シーン１００から観察者１３０に反射される光のスペクトル組成、すなわち、観察者１３０の網膜に当たる光子の物理的波長に依存する。しかしながら、これに加えて、観察者１３０の第１の印象１３１は、生理的要素によっても決まる。観察者の色受容体は、ある波長範囲内の色を、別の波長範囲内の色よりも良好に認識することができる。さらに、観察者１３０の目は、シーン１００を照らしている周囲光１１０の色温度に順応する。

【0021】

カラーアピアランスモデル（color appearance model）（例えばＣＩＥＣＡＭ０２モデル）を使用することによって、観察者１３０において生じるシーン１００の第１の印象１３１を、計算的にモデル化することができる。カラーアピアランスモデルによって、観察者１３０において生じる第１の印象１３１を、周囲光１１０のスペクトル組成の情報と、シーン１００に含まれている色（例えば定義された試験色）の反射特性の情報とから、計算的に求めることが可能になる。

【0022】

図１は、さらに、シーン１００の写真画像を作成および観察するときのプロセスの概略図を示している。シーン１００を、カメラ１４０によって撮影する。カメラ１４０は、例えば、デジタルカメラとすることができる。この場合、カメラ１４０のカメラセンサ（撮像素子）の前にカラーフィルタ１４１が配置されており、カラーフィルタ１４１は、カメラ１４０のカメラチップに当たるシーン１００からの光をフィルタリングする。さらに、カメラ１４０はホワイトバランシング１４２を実行し、ホワイトバランシングによって、カメラ１４０は周囲光１１０のさまざまな色温度を補正することを試みる。カメラ１４０のカラーフィルタ１４１およびホワイトバランシング１４２のいずれも、カメラ１４０によって写真で記録されるシーン１００の色の歪みにつながる。

【0023】

観察者１３０は、カメラ１４０によって記録されたシーン１００の写真画像をモニター１５０によって観察することができる。モニター１５０によっても、色歪みが引き起こされうる。しかしながら、以下の説明においては、さらなる色歪みを発生させることのない理想的なモニター１５０を想定する。

【0024】

シーン１００の画像をモニター１５０で観察するとき、観察者１３０の目は、その時点において支配的な周囲光に順応する。カメラ１４０によって記録されたシーン１００の画像を観察すると、観察者１３０の第２の印象１３２につながる。第２の印象１３２は、シーン１００の画像に含まれている色を観察者１３０がどのように知覚しているかを示す。上述した色歪みの理由で、第２の印象１３２は、一般的に第１の印象１３１に一致しない。シーン１００を直接的に観察する場合と比較して、モニター１５０上に表示されるシーン１００の画像は、観察者１３０からは偽の色再現を伴って見える。

【0025】

周囲光１１０のスペクトル組成と、シーン１００に含まれる色の反射特性とに加えて、カラーフィルタ１４１の物理特性と、カメラ１４０によって実行されるホワイトバランシング１４２の特性も（例えば測定から）既知である場合、シーン１００の画像を観察するときに観察者１３０において生じる第２の印象１３２を、カラーアピアランスモデルを使用することによってモデル化することができる。上に挙げた影響するパラメータを考慮に入れることにより、カラーアピアランスモデルによって、シーン１００に含まれる色の画像を観察するときに観察者１３０において生じる色の知覚を計算的に求めることができる。したがって、このような色知覚モデルによって、（シーンを直接観察するときに観察者１３０が受ける）第１の印象１３１と、（シーン１００の写真画像を観察するときに観察者１３０が受ける）第２の印象１３２との間の差を定量化することも可能になる。

【0026】

シーン１００の記録を行うときに周囲光１１０による照明に加えてフラッシュライト１２０によってシーン１００を照らす目的で、カメラ１４０はフラッシュ装置を備えることができる。シーン１００からカメラ１４０に反射される光のスペクトル組成は、フラッシュライト１２０のスペクトル組成に依存して変化する。したがって、シーン１００の画像に含まれている、モニター１５０上に表示される色も変化し、したがって、観察者１３０の第２の印象１３２も、フラッシュライト１２０のスペクトル組成に依存して変化する。フラッシュライト１２０のスペクトル組成は、結果として生じる第２の印象１３２と第１の印象１３１との差が最小限であるように選択することができる。

【0027】

組織的な研究として、フラッシュライト１２０の最適なスペクトル組成を求める目的で、異なるスペクトル組成を有する複数のフラッシュライト１２０を、互いに比較することができる。複数の定義された試験色（例えば８４色の定義された試験色）の各スペクトルについて、説明したモデルを利用して、（直接観察するときに観察者１３０において生じる）試験色の第１の印象１３１と、（写真記録を観察するときに生じる）試験色の第２の印象１３２とを計算することができる。すべての試験色の第１の印象１３１と第２の印象１３２との間の色距離（color distance）を合計することができる。色距離の合計は、それぞれのスペクトルを有するフラッシュライト１２０を使用するときに生じる色差の測度を表す。

【0028】

フラッシュライト１２０の評価対象のスペクトル組成の適合性を評価するための別の基準は、カメラ１４０によって実行されるホワイトバランシング１４２に関連する。カメラ１４０によって実行されるホワイトバランシング１４２が有する行列要素が残りの行列要素よりも大きい場合、カメラ１４０のカメラセンサの雑音信号が大きく増幅され、したがって、カメラ１４０によって行われる記録の品質が低下する。フラッシュライト１２０のスペクトルは、カメラ１４０によって実行されるホワイトバランシング１４２において過度に大きな行列要素が生じないように選択するべきである。

【0029】

フラッシュライト１２０のスペクトル組成の適合性を評価するための上述した基準から、評価関数（メリット値）を形成することができる。この評価関数は、ホワイトバランシング１４２の最大行列要素と、第１の印象１３１と第２の印象１３２との間の（すべての試験色にわたり合計された）色距離の０．０１倍との和として定義することができる。フラッシュライト１２０の好ましいスペクトルの場合、この評価関数は小さい値を有する。周囲光１１０のさまざまな相関色温度の場合においてフラッシュライト１２０の複数の異なるスペクトルを比較することによって、周囲光１１０の相関色温度それぞれの場合の、フラッシュライト１２０の好ましいスペクトルを識別することができる。

【0030】

図２は、例示的なスペクトル図４００を示しており、この図は、３２００Ｋの相関色温度を有する周囲光１１０の場合に好ましいことが判明したフラッシュライト１２０のスペクトルを表している。このスペクトル図４００の横軸には、波長４０１（単位：ｎｍ）がプロットされている。スペクトル図４００の縦軸には、スペクトルパワー４０２（単位：１０^−６Ｗ／ｎｍ）がプロットされている。複数のスペクトル２１０を示してある。これらのスペクトル２１０は、他のスペクトルと比較して、好ましいスペクトル２１１である（すなわち上に定義した評価関数の値が小さい）ことが判明した。

【0031】

同様にして、周囲光１１０の他の相関色温度の場合に好ましいスペクトル２１１を見つけることができる。好ましいスペクトル２１１は、それぞれ共通の特徴的な特性を有することが判明した。好ましいスペクトル２１１の特徴的な特性は、以下に説明するように、さまざまな方法で表現することができる。

【0032】

好ましいスペクトル２１１は、カメラ１４０のカラーフィルタ１４１のＲＧＢフィルタ空間（RGB filter space）において特徴付けることができる。これを目的として、評価対象のスペクトル組成を有する光がカメラ１４０に直接送られるときに得られるＲ信号、Ｇ信号、およびＢ信号を求める。図３は、３２００Ｋの相関色温度を有する周囲光１１０の場合において得られた、例示的なＲＧＢフィルタ空間図２００（RGB filter space diagram）を示している。このＲＧＢフィルタ空間図２００の横軸には、結果としてのＲＧＢ信号の赤色成分２０１（単位：Ｒ／（Ｒ＋Ｇ＋Ｂ））がプロットされている。ＲＧＢフィルタ空間図２００の縦軸には、結果としてのＲＧＢ信号の青色成分２０２（単位：Ｂ／（Ｒ＋Ｇ＋Ｂ））がプロットされている。フラッシュライト１２０の評価対象のスペクトル２１０それぞれは、ＲＧＢフィルタ空間図２００における点を形成している。この例示的なＲＧＢフィルタ空間図２００において、評価関数の値が小さい好ましいスペクトル２１１は、評価関数の値が大きい好ましくないスペクトル２１３よりも、縦軸の値が小さい位置において群をなしている。

【0033】

周囲光１１０の他の相関色温度の場合にも、好ましいスペクトル２１１について対応する図を作成することができる。全体として、周囲光１１０の相関色温度が２８００Ｋ、３２００Ｋ、４５００Ｋ、５５００Ｋ、６５００Ｋ、および８５００Ｋである場合、好ましいスペクトル２１１の赤色成分２０１および青色成分２０２は、以下の範囲内に入ることが判明した。

【0034】

【表1】

さらに、フラッシュライト１２０の好ましいスペクトル２１１は、さまざまな波長範囲における周囲光１１０のスペクトル成分に対する、さまざまな波長範囲における好ましいスペクトル２１１のスペクトル成分の観点から特徴付けることもできる。これを目的として、以下の量を定義することができる。

【0035】

【数1】

【0036】

【数2】

【0037】

【数3】

上の式において、ｓ_{ｆｌａｓｈ}（λ）は、波長λに依存するフラッシュライト１２０のスペクトルパワーであり、ｓ_{ａｍｂｉｅｎｔ}（λ）は、波長に依存する周囲光１１０のスペクトルパワーである。

【0038】

図４は、周囲光１１０に関連する例示的な第１のスペクトル図３００を示している。この第１のスペクトル図３００は、３２００Ｋの相関色温度を有する周囲光１１０に適用される。第１のスペクトル図３００の横軸には、評価３０１（すなわち上に定義した評価関数の値）がプロットされている。第１のスペクトル図３００の縦軸には、値（Ｆ_１Ｕ_ｔｏｔ）／（Ｆ_ｔｏｔＵ_１）として定義される第１の相対スペクトルパワー３０２がプロットされている。評価対象のスペクトル２１０それぞれは、第１のスペクトル図３００において点によって表されている。評価関数の値が小さい好ましいスペクトル２１１は、第１のスペクトル図３００において左側に位置している。評価関数の値が大きい好ましくないスペクトル２１３は、第１のスペクトル図３００において右側に位置している。好ましいスペクトル２１１と好ましくないスペクトル２１３との間には、評価関数の値が中間的である中程度のスペクトル２１２が存在している。好ましいスペクトル２１１の場合、第１の相対スペクトルパワー３０２は、特徴的な区間内に位置している。

【0039】

図５は、周囲光１１０に関連する例示的な第２のスペクトル図３１０を示している。この第２のスペクトル図も、３２００Ｋの相関色温度を有する周囲光１１０に適用される。周囲光１１０に関連する第２のスペクトル図３１０の横軸には、評価３０１（すなわち評価関数の値）がプロットされている。第２のスペクトル図３１０の縦軸には、式（Ｆ_２Ｕ_ｔｏｔ）／（Ｆ_ｔｏｔＵ_２）によって定義される第２の相対スペクトルパワー３０３がプロットされている。評価対象のスペクトル２１０それぞれは、第２のスペクトル図３１０において点によって表されている。好ましいスペクトル２１１は、第２のスペクトル図３１０の左側領域に位置している。好ましくないスペクトル２１３は、第２のスペクトル図３１０の右側部分における点によって表されている。好ましいスペクトル２１１と好ましくないスペクトル２１３との間には、中程度のスペクトル２１２が存在している。好ましいスペクトル２１１の場合、第２の相対スペクトルパワー３０３は、特徴的な区間内に位置している。

【0040】

図６は、周囲光１１０に関連する例示的な第３のスペクトル図３２０を示している。この第３のスペクトル図３２０は、３２００Ｋの相関色温度を有する周囲光に関連する。第３のスペクトル図３２０の横軸には、評価３０１がプロットされている。第３のスペクトル図３２０の縦軸には、式（Ｆ_３Ｕ_ｔｏｔ）／（Ｆ_ｔｏｔＵ_３）によって定義される第３の相対スペクトルパワー３０４がプロットされている。好ましいスペクトル２１１は、第３のスペクトル図３２０の左側領域における点によって表されている。中程度のスペクトル２１２は、第３のスペクトル図３２０の中央領域における点として表されている。評価関数の値が高い好ましくないスペクトル２１３は、第３のスペクトル図３２０の右側領域における点によって表されている。好ましいスペクトル２１１の場合、第３の相対スペクトルパワー３０４は、特徴的な区間内に位置している。

【0041】

３２００Ｋ以外の相関色温度を有する周囲光１１０についても、図４〜図６のスペクトル図３００，３１０，３２０に類似するスペクトル図を作成することができる。これらのスペクトル図から、好ましいスペクトル２１１の一般的な特性を読み取ることができる。評価関数の値が小さい好ましいスペクトル２１１の特性は、次のように要約することができる。

【0042】

【表2】

上の表から、例えば、周囲光１１０が４５００Ｋの相関色温度を有するときのフラッシュライト１２０の好ましいスペクトル２１１の場合、第２の相対スペクトルパワー３０３（Ｆ_２Ｕ_ｔｏｔ）／（Ｆ_ｔｏｔＵ_２）は１．４〜２の間であるべきことを推論することができる。

【0043】

フラッシュライト１２０の好ましいスペクトル２１１の特徴付けは、それぞれのスペクトル全体のうち限られた波長間隔内のスペクトル成分の観点から行うことも可能である。

【0044】

図７は、それぞれのスペクトル全体に関連する第１のスペクトル図３３０を一例として示している。スペクトル全体に関連する第１のスペクトル図３３０は、３２００Ｋの相関色温度を有する周囲光１１０に適用される。スペクトル全体に関連する第１のスペクトル図３３０の横軸には、この場合も、それぞれのスペクトル２１０の評価３０１がプロットされている。それぞれのスペクトル全体に関連する第１のスペクトル図３３０の縦軸には、第１の部分スペクトルパワー３０５（first fractional spectral power）がプロットされている。第１の部分スペクトルパワー３０５は、式Ｆ_１／Ｆ_ｔｏｔによって定義される。評価対象のスペクトル２１０それぞれは、スペクトル全体に関連する第１のスペクトル図３３０において点によって表されている。好ましいスペクトル２１１は、図３３０の左側領域に位置している。中程度のスペクトル２１２は、図３３０の中央領域に表されている。好ましくないスペクトル２１３は、スペクトル全体に関連する第１のスペクトル図３３０の右側領域における点によって表されている。好ましいスペクトル２１１の場合、第１の部分スペクトルパワー３０５は、特徴的な区間内に位置している。

【0045】

図８は、それぞれのスペクトル全体に関連する例示的な第２のスペクトル図３４０を示している。それぞれのスペクトル全体に関連する第２のスペクトル図３４０も、３２００Ｋの相関色温度を有する周囲光１１０に適用される。横軸には、この場合も、評価３０１がプロットされている。縦軸には、式Ｆ_２／Ｆ_ｔｏｔによって定義される第２の部分スペクトルパワー３０６がプロットされている。低い評価３０１（すなわち評価関数の小さい値）を有する好ましいスペクトル２１１は、スペクトル全体に関連する第２のスペクトル図３４０の左側領域に表されている。中程度のスペクトル２１２は、スペクトル全体に関連する第２のスペクトル図３４０の中央領域に位置している。好ましくないスペクトル２１３は、スペクトル全体に関連する第２のスペクトル図３４０の右側領域に表されている。好ましいスペクトル２１１の場合、第２の部分スペクトルパワー３０６は、特徴的な区間内に位置している。

【0046】

図９は、それぞれのスペクトル全体に関連する例示的な第３のスペクトル図３５０を示している。スペクトル全体に関連する第３のスペクトル図３５０も、３２００Ｋの相関色温度を有する周囲光１１０に適用される。横軸には、この場合も、評価対象のスペクトル２１０の評価３０１がプロットされている。縦軸には、式Ｆ_３／Ｆ_ｔｏｔによって定義される第３の部分スペクトルパワー３０７がプロットされている。評価関数の値が小さい好ましいスペクトル２１１は、図３５０の左側領域に位置している。好ましくないスペクトル２１３は、図３５０の右側領域に表されている。中程度のスペクトル２１２は、好ましいスペクトル２１１と好ましくないスペクトル２１３の間に位置している。好ましいスペクトル２１１の場合、第３の部分スペクトルパワー３０７は、特徴的な区間内に位置している。

【0047】

図７〜図９におけるそれぞれのスペクトル全体に関連するスペクトル図３３０，３４０，３５０からと、他の相関色温度を有する周囲光１１０の場合のそれぞれ類似する図から、評価関数の値が小さい好ましいスペクトル２１１の共通の特性を読み取ることができる。このようにして判明した、好ましいスペクトル２１１の共通の特性は、次の表におけるように、周囲光１１０のさまざまな相関色温度について要約することができる。

【0048】

【表3】

上の表から、例えば、６５００Ｋの相関色温度を有する周囲光１１０の場合、好ましいスペクトル２１１を有するフラッシュライト１２０は、式Ｆ_２／Ｆ_ｔｏｔによって定義される、０．１６〜０．２３の間の第２の部分スペクトルパワー３０６を有するものと推論することができる。

【0049】

図１０は、好ましいスペクトル２１１をさらに特徴付けるための概略的な第１の特性図５００を示している。この第１の特性図５００の横軸には、周囲光１１０の相関色温度５０１（単位：Ｋ）がプロットされている。第１の特性図５００の縦軸には、フラッシュライト１２０のスペクトル２１０の第１の部分スペクトルパワー３０５がプロットされている。

【0050】

第１の下限５１０は、周囲光１１０の相関色温度５０１のさまざまな値における、上の表に指定されている好ましいスペクトル２１１の第１の部分スペクトルパワー３０５の下限の値を表している。第１の上限５１１は、好ましいスペクトル２１１の第１の部分スペクトルパワー３０５の対応する最大値を表している。

【0051】

第１の区間下限５２０，５３０，５４０（first lower interval limit）は、相関色温度５０１に依存する、第１の下限５１０のプロファイルを直線近似している。第１の区間上限５２１，５３１，５４１（first upper interval limit）は、相関色温度５０１に依存する、第１の上限５１１のプロファイルを直線近似している。第１の区間下限５２０，５３０，５４０と第１の区間上限５２１，５３１，５４１との間の領域は、第１の下限５１０と第１の上限５１１の間の（場合によっては好ましいスペクトル２１１の）第１の部分スペクトルパワー３０５の値の範囲を、異なる精度で近似する。

【0052】

第１の広区間下限５２０（first broad lower interval limit）は、関数１．９６×１０^−５／Ｋ×Ｔ−４．１３×１０^−２によって定義される。この式において、Ｔは相関色温度５０１を表し、Ｋはケルビン単位を表す。第１の広区間上限５２１（first broad upper interval limit）は、関数３．９１×１０^−５／Ｋ×Ｔ＋５．６３×１０^−２によって定義される。第１の中央区間下限５３０（first central lower interval limit）は、関数１．９６×１０^−５／Ｋ×Ｔ−２．１３×１０^−２によって定義される。第１の中央区間上限５３１（first central upper interval limit）は、関数３．９１×１０^−５／Ｋ×Ｔ＋１．６３×１０^−２によって定義される。第１の狭区間下限５４０（first narrow lower interval limit）は、関数１．９６×１０^−５／Ｋ×Ｔ−１．３０×１０^−３によって定義される。第１の狭区間上限５４１（first narrow upper interval limit）は、関数３．９１×１０^−５／Ｋ×Ｔ−２．３７×１０^−２によって定義される。

【0053】

周囲光１１０のすべての相関色温度５０１の場合において、フラッシュライト１２０の好ましいスペクトルは、その第１の部分スペクトルパワー３０５が、第１の広区間下限５２０と第１の広区間上限５２１との間に位置するときに「好ましい」スペクトルと定義される。好ましくは、好ましいスペクトル２１１の第１の部分スペクトルパワー３０５は、第１の中央区間下限５３０と第１の中央区間上限５３１との間に位置する。特に好ましくは、好ましいスペクトル２１１の第１の部分スペクトルパワー３０５は、第１の狭区間下限５４０と第１の狭区間上限５４１との間に位置する。

【0054】

図１１は、好ましいスペクトル２１１をさらに特徴付けるための第２の特性図６００を示している。この第２の特性図６００の横軸には、この場合も、周囲光１１０の相関色温度５０１がプロットされている。第２の特性図６００の縦軸には、第２の部分スペクトルパワー３０６がプロットされている。第２の下限６１０および第２の上限６１１は、さまざまな相関色温度５０１の場合において上の表に従って生じる、好ましいスペクトル２１１の第２の部分スペクトルパワー３０６の値が間に位置する限界を示している。

【0055】

第２の下限６１０は、第２の区間下限６２０，６３０，６４０によって直線近似される。第２の上限６１１は、第２の区間上限６２１，６３１，６４１によって直線近似される。第２の広区間下限６２０は、関数７．５５×１０^−６／Ｋ×Ｔ＋７．６６×１０^−２によって定義される。第２の広区間上限６２１は、関数９．８７×１０^−６／Ｋ×Ｔ＋２．０８×１０^−１によって定義される。第２の中央区間下限６３０は、関数７．５５×１０^−６／Ｋ×Ｔ＋９．６６×１０^−２によって定義される。第２の中央区間上限６３１は、関数９．８７×１０^−６／Ｋ×Ｔ＋１．７８×１０^−１によって定義される。第２の狭区間下限６４０は、関数７．５５×１０^−６／Ｋ×Ｔ＋１．１７×１０^−１によって定義される。第２の狭区間上限６４１は、関数９．８７×１０^−６／Ｋ×Ｔ＋１．４８×１０^−１によって定義される。

【0056】

周囲光１１０のすべての相関色温度５０１の場合において、フラッシュライト１２０の好ましいスペクトル２１１は、その第２の部分スペクトルパワー３０６が、第２の広区間下限６２０と第２の広区間上限６２１との間に位置するときに「好ましい」スペクトルと定義される。好ましくは、第２の部分スペクトルパワー３０６は、第２の中央区間下限６３０と第２の中央区間上限６３１との間に位置する。特に好ましくは、フラッシュライト１２０の好ましいスペクトル２１１の第２の部分スペクトルパワー３０６は、第２の狭区間下限６４０と第２の狭区間上限６４１との間に位置する。

【0057】

図１２は、周囲光１１０のさまざまな相関色温度の場合におけるフラッシュライト１２０の適切なスペクトル２１１をさらに特徴付けるための概略的な第３の特性図７００を示している。この第３の特性図７００の横軸には、周囲光１１０の相関色温度５０１がプロットされている。第３の特性図７００の縦軸には、第３の部分スペクトルパワー３０７がプロットされている。第３の下限７１０および第３の上限７１１は、周囲光１１０のさまざまな相関色温度５０１の場合において上の表に従って生じる、フラッシュライト１２０の好ましいスペクトル２１１の第３の部分スペクトルパワー３０７の値の限界を示している。

【0058】

関数−５．７７×１０^−６／Ｋ×Ｔ＋１．４０×１０^−１によって定義される第３の広区間下限７２０は、第３の下限７１０を直線近似している。関数−２．０６×１０^−５／Ｋ×Ｔ＋３．４５×１０^−１によって定義される第３の広区間上限７２１は、第３の上限７１１を直線近似している。関数−５．７７×１０^−６／Ｋ×Ｔ＋１．５２×１０^−１によって定義される第３の中央区間下限７３０は、第３の下限７１０を直線近似している。関数−２．０６×１０^−５／Ｋ×Ｔ＋３．１９×１０^−１によって定義される第３の中央区間上限７３１は、第３の上限７１１を直線近似している。関数−５．７７×１０^−６／Ｋ×Ｔ＋１．６４×１０^−１によって定義される第３の狭区間下限７４０は、第３の下限７１０を直線近似している。関数−２．０６×１０^−５／Ｋ×Ｔ＋２．９３×１０^−１によって定義される第３の狭区間上限７４１は、第３の上限７１１を直線近似している。

【0059】

周囲光１１０のすべての相関色温度５０１の場合において、フラッシュライト１２０の好ましいスペクトル２１１は、その第３の部分スペクトルパワー３０７が、第３の広区間下限７２０と第３の広区間上限７２１との間に位置するときに「好ましい」スペクトルと定義される。好ましくは、好ましいスペクトル２１１の第３の部分スペクトルパワー３０７は、第３の中央区間下限７３０と第３の中央区間上限７３１との間に位置する。特に好ましくは、フラッシュライト１２０の好ましいスペクトル２１１の第３の部分スペクトルパワー３０７は、第３の狭区間下限７４０と第３の狭区間上限７４１との間に位置する。

【0060】

図１３は、カメラ８００の概略図を示している。カメラ８００は、デジタル撮像素子８５０を有するデジタルカメラであることが好ましい。カメラ８００は、例えば、携帯電話に組み込む、または携帯電話として構成することができる。

【0061】

カメラ８００は、照明装置８１０を備えている。照明装置８１０は、フラッシュ装置とも称することができる。照明装置８１０は、カメラ８００の環境の記録をカメラ８００によって行うときに、この環境を照らすために使用される。この場合、照明装置８１０は、上述した定義による好ましいスペクトル２１１を有する光によって、この環境を照らす。このようにすることで、観察者がカメラ８００によって行われた記録を観察するときに受ける色印象と、撮影される環境を直接観察するときに受ける色印象との違いはわずかである。

【0062】

照明装置８１０は、周囲光検出センサ８２０を備えており、周囲光検出センサ８２０は、カメラ８００の環境に存在する周囲光を検出するために使用される。周囲光検出センサ８２０は、検出された周囲光の相関色温度を求めるように構成されている。このようにして求めた相関色温度を利用することで、照明装置８１０は、周囲光のその相関色温度の場合に好ましいフラッシュライトのスペクトル２１１を求めることができる。

【0063】

周囲光検出センサ８２０は、カメラ８００のデジタル撮像素子８５０によって形成することもできる。その場合、個別の周囲光検出センサ８２０は必要ない。

【0064】

さらに、照明装置８１０は、第１の発光ダイオード８３０および第２の発光ダイオード８４０を備えている。第１の発光ダイオード８３０および第２の発光ダイオード８４０は、それぞれ、設定されたスペクトル組成を有する電磁放射（可視光）を放出するように構成されている。第２の発光ダイオード８４０によって放出される電磁放射のスペクトル組成は、第１の発光ダイオード８３０によって放出される電磁放射のスペクトル組成とは異なる。照明装置８１０は、第１の発光ダイオード８３０および第２の発光ダイオード８４０によって放出される電磁放射が重なり合って、結果としての全体的な放射が、前に照明装置８１０によって求められた好ましいスペクトル２１１を有するように、第１の発光ダイオード８３０および第２の発光ダイオード８４０を駆動するように構成されている。

【0065】

照明装置８１０は、２つの発光ダイオード８３０，８４０より多くの発光ダイオードを備えていることもできる。しかしながら、ただ１つの発光ダイオード８３０を有するように照明装置８１０を構成することも可能である。

【0066】

ここまで、本発明について好ましい例示的な実施形態を利用して図示およひ詳細に説明してきた。しかしながら、本発明は、説明した例に制約されない。当業者には、本発明の保護範囲から逸脱することなく、説明した例から別の変形形態を導くことができるであろう。

【0067】

本特許出願は、独国特許出願第１０２０１３２０３４２９．６号の優先権を主張し、この文書の開示内容は参照によって本明細書に組み込まれている。

【符号の説明】

【0068】

１００ シーン
１１０ 周囲光
１２０ フラッシュライト
１３０ 観察者
１３１ 第１の印象
１３２ 第２の印象
１４０ カメラ
１４１ カラーフィルタ
１４２ ホワイトバランシング
１５０ モニター
２００ ＲＧＢフィルタ空間図
２０１ 赤色成分
２０２ 青色成分
２１０ スペクトル
２１１ 好ましいスペクトル
２１２ 中程度のスペクトル
２１３ 好ましくないスペクトル
３００ 周囲光に関連する第１のスペクトル図
３０１ 評価
３０２ 第１の相対スペクトルパワー
３０３ 第２の相対スペクトルパワー
３０４ 第３の相対スペクトルパワー
３０５ 第１の部分スペクトルパワー
３０６ 第２の部分スペクトルパワー
３０７ 第３の部分スペクトルパワー
３１０ 周囲光に関連する第２のスペクトル図
３２０ 周囲光に関連する第３のスペクトル図
３３０ スペクトル全体に関連する第１のスペクトル図
３４０ スペクトル全体に関連する第２のスペクトル図
３５０ スペクトル全体に関連する第３のスペクトル図
４００ スペクトル図
４０１ 波長
４０２ スペクトルパワー
５００ 第１の特性図
５０１ 相関色温度
５１０ 第１の下限
５１１ 第１の上限
５２０ 第１の広区間下限
５２１ 第１の広区間上限
５３０ 第１の中央区間下限
５３１ 第１の中央区間上限
５４０ 第１の狭区間下限
５４１ 第１の狭区間上限
６００ 第２の特性図
６１０ 第２の下限
６１１ 第２の上限
６２０ 第２の広区間下限
６２１ 第２の広区間上限
６３０ 第２の中央区間下限
６３１ 第２の中央区間上限
６４０ 第２の狭区間下限
６４１ 第２の狭区間上限
７００ 第３の特性図
７１０ 第３の下限
７１１ 第３の上限
７２０ 第３の広区間下限
７２１ 第３の広区間上限
７３０ 第３の中央区間下限
７３１ 第３の中央区間上限
７４０ 第３の狭区間下限
７４１ 第３の狭区間上限
８００ カメラ
８１０ 照明装置
８２０ 周囲光検出センサ
８３０ 第１の発光ダイオード
８４０ 第２の発光ダイオード
８５０ デジタル撮像素子

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】