特許 7341202 適応光源

(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】

(24)【登録日】2023-08-31

(45)【発行日】2023-09-08

(54)【発明の名称】適応光源

(51)【国際特許分類】

   H04N 23/74 20230101AFI20230901BHJP

   G03B 15/00 20210101ALI20230901BHJP

   G03B 15/02 20210101ALI20230901BHJP

   H04N 23/743 20230101ALI20230901BHJP

【ＦＩ】

H04N23/74

G03B15/00 G

G03B15/02 G

H04N23/743

【請求項の数】 13

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2021167181

(22)【出願日】2021-10-12

(62)【分割の表示】P 2018523008の分割

【原出願日】2016-11-02

(65)【公開番号】P2022003832

(43)【公開日】2022-01-11

【審査請求日】2021-10-12

(31)【優先権主張番号】62/253,580

(32)【優先日】2015-11-10

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】16158004.8

(32)【優先日】2016-03-01

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

(73)【特許権者】

【識別番号】517152128

【氏名又は名称】ルミレッズ ホールディング ベーフェー

(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

(72)【発明者】

【氏名】ファン デル シデ，アーエン

(72)【発明者】

【氏名】プフェッファー，ニコラ

(72)【発明者】

【氏名】ファン フォルスト－ヴェイダー，クィント

(72)【発明者】

【氏名】マルトィノフ，ユーリー

【審査官】吉川 康男

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１５－０３４８５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１４－５３０３７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１２６７１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－２４２３８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－０１０７４５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０４Ｎ ２３／７４

Ｇ０３Ｂ １５／００

Ｇ０３Ｂ １５／０２

Ｈ０４Ｎ ２３／７４３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

発光ダイオード（ＬＥＤ）のアレイと、
前記ＬＥＤのアレイに結合されたカメラであり、シーンを含む視野を持つカメラと、
３Ｄセンサと、
前記カメラ、前記ＬＥＤのアレイ、及び前記３Ｄセンサに結合された少なくとも１つのハードウェアベースのプロセッサと、
命令を含んだメモリであり、前記少なくとも１つのハードウェアベースのプロセッサによって実行されるときに、前記少なくとも１つのハードウェアベースのプロセッサに、
前記ＬＥＤのアレイ内の個々のＬＥＤに対応する前記シーンの部分について、前記３Ｄセンサを用いて前記ＬＥＤのアレイから前記シーンの各部分までの距離を決定することと、
前記シーンの各部分についての光の相対量を、前記ＬＥＤのアレイから該部分までの、対応する前記決定した距離に少なくとも部分的に基づいて計算することと、
前記計算した光の相対量から、前記シーンの第１の部分と前記シーンの第２の部分とが異なる量の光を受けることを決定することと、
前記計算した光の相対量に基づいて、第１の量の電流を前記ＬＥＤのアレイの第１のＬＥＤに供給して、前記シーンの前記第１の部分を照らすことと、
前記計算した光の相対量に基づいて、前記第１の量の電流とは異なる第２の量の電流を前記ＬＥＤのアレイの第２のＬＥＤに供給して、前記シーンの前記第２の部分を照らすことと、
前記カメラで、周辺照明の下で前記シーンの第１の画像をキャプチャすることと、
前記カメラで、第１の量の光で前記シーンを照らしながら前記シーンの第２の画像をキャプチャすることと、
前記第１の画像のピクセル輝度値を前記第２の画像のそれぞれのピクセル輝度値から減算して差分値を形成することと、
前記差分値をスケーリングして露出レベルを決定することと、
前記カメラで、前記決定した露出レベルを用いて前記シーンの第３の画像をキャプチャすることと、
を有する命令を実行させる、メモリと、
を有するシステム。

【請求項2】

前記周辺照明の下で前記シーンの前記第１の画像をキャプチャすることは、前記ＬＥＤのアレイに電力供給されていない間に前記シーンの前記第１の画像をキャプチャすることを有する、請求項１に記載のシステム。

【請求項3】

前記第１の量の光で前記シーンを照らすことは、前記ＬＥＤのアレイの各ＬＥＤに同量の電流を供給することを有する、請求項１に記載のシステム。

【請求項4】

前記シーンの前記第２の画像は、前記ＬＥＤのアレイから前記シーンの各部分までの前記距離を決定する前にキャプチャされ、
前記ＬＥＤのアレイから前記シーンの各部分までの前記距離は、前記シーンの前記第１の画像又は前記シーンの前記第２の画像の少なくとも一方に部分的に基づいて決定され、
前記シーンの各部分についての前記光の相対量を計算することは、前記シーンの各部分について前記第１の画像及び前記第２の画像の輝度値を決定して比較し、前記シーンのそれぞれの部分のオーバー露出を抑制することを有する、
請求項１に記載のシステム。

【請求項5】

前記シーンの前記第２の画像は、前記ＬＥＤのアレイから前記シーンの各部分までの前記距離を決定した後にキャプチャされ、
前記ＬＥＤのアレイから前記シーンの各部分までの前記距離は、前記シーンの前記第１の画像に部分的に基づいて決定され、
前記シーンの各部分についての前記光の相対量を計算することは、前記シーンの各部分について前記第１の画像及び第２の画像の輝度値を決定して比較し、前記シーンのそれぞれの部分のオーバー露出を抑制することを有する、
請求項１に記載のシステム。

【請求項6】

前記命令は更に、前記第１の量の電流を前記ＬＥＤのアレイの前記第１のＬＥＤに供給して前記シーンの前記第１の部分を照らし且つ前記第２の量の電流を前記ＬＥＤのアレイの前記第２のＬＥＤに供給して前記シーンの前記第２の部分を照らしながら、前記カメラで、前記シーンの第３の画像をキャプチャすること、を有する、請求項１に記載のシステム。

【請求項7】

前記ＬＥＤのアレイの前記第１のＬＥＤは、第１の発光スペクトルを持つ白色光を発するように構成され、且つ
前記ＬＥＤのアレイの前記第２のＬＥＤは、前記第１の発光スペクトルとは異なる第２の発光スペクトルを持つ白色光を発するように構成される、
請求項１に記載のシステム。

【請求項8】

前記ＬＥＤのアレイは、第１のＬＥＤアレイであり、且つ
前記第１のＬＥＤアレイ及び第２のＬＥＤアレイが、前記シーンのうちの１つ以上の同じ部分を照らすように構成される、
請求項１に記載のシステム。

【請求項9】

前記第１のＬＥＤアレイは、第１の発光スペクトルを持つ光を発するように構成され、且つ
前記第２のＬＥＤアレイは、前記第１の発光スペクトルとは異なる第２の発光スペクトルを持つ光を発するように構成される、
請求項８に記載のシステム。

【請求項10】

発光ダイオード（ＬＥＤ）のアレイ内の個々のＬＥＤに対応するシーンの部分について、前記ＬＥＤのアレイから前記シーンの各部分までの距離を決定することと、
前記シーンの各部分についての光の相対量を、前記ＬＥＤのアレイから該部分までの、対応する前記決定した距離に少なくとも部分的に基づいて計算することと、
前記計算した光の相対量から、前記シーンの第１の部分と前記シーンの第２の部分とが異なる量の光を受けることを決定することと、
前記計算した光の相対量に基づいて、第１の量の電流を前記ＬＥＤのアレイの第１のＬＥＤに供給して、前記シーンの前記第１の部分を照らすことと、
前記計算した光の相対量に基づいて、前記第１の量の電流とは異なる第２の量の電流を前記ＬＥＤのアレイの第２のＬＥＤに供給して、前記シーンの前記第２の部分を照らすことと、
前記シーンを含む視野を持つカメラで、周辺照明の下で前記シーンの第１の画像をキャプチャすることと、
前記ＬＥＤのアレイを用いて第１の量の光で前記シーンを照らしながら、前記カメラで、前記シーンの第２の画像をキャプチャすることと、
前記第１の画像のピクセル輝度値を前記第２の画像のそれぞれのピクセル輝度値から減算して差分値を形成することと、
前記差分値をスケーリングして露出レベルを決定することと、
前記カメラで、前記決定した露出レベルを用いて前記シーンの第３の画像をキャプチャすることと、
を有する方法。

【請求項11】

前記第１の量の電流を前記ＬＥＤのアレイの前記第１のＬＥＤに供給して前記シーンの前記第１の部分を照らし且つ前記第２の量の電流を前記ＬＥＤのアレイの前記第２のＬＥＤに供給して前記シーンの前記第２の部分を照らしながら、前記シーンを含む視野を持つカメラで、前記シーンの第３の画像をキャプチャすること、
を更に有する請求項１０に記載の方法。

【請求項12】

発光ダイオード（ＬＥＤ）のアレイと、
前記ＬＥＤのアレイに結合されたカメラであり、シーンを含む視野を持つカメラと、
前記カメラに結合された少なくとも１つのハードウェアベースのプロセッサと、
命令を含んだメモリであり、前記少なくとも１つのハードウェアベースのプロセッサによって実行されるときに、前記少なくとも１つのハードウェアベースのプロセッサに、
前記カメラで、周辺照明の下で前記シーンの第１の画像をキャプチャすることと、
前記カメラで、第１の量の光で前記シーンを照らしながら前記シーンの第２の画像をキャプチャすることと、
前記アレイ内の個々のＬＥＤに対応する前記シーンの部分について、前記シーンの前記第１の画像又は前記シーンの前記第２の画像の少なくとも一方に部分的に基づいて、前記ＬＥＤのアレイから前記シーンの各部分までの距離を決定することと、
前記シーンの各部分について前記第１の画像及び前記第２の画像の輝度値を決定及び比較して前記シーンのそれぞれの部分のオーバー露出を抑制することによって、前記シーンの各部分についての光の相対量を、前記ＬＥＤのアレイから該部分までの、対応する前記決定した距離に少なくとも部分的に基づいて計算することと、
前記計算した光の相対量から、前記シーンの第１の部分と前記シーンの第２の部分とが異なる量の光を受けることを決定することと、
前記計算した光の相対量に基づいて、第１の量の電流を前記ＬＥＤのアレイの第１のＬＥＤに供給して、前記シーンの前記第１の部分を照らすことと、
前記計算した光の相対量に基づいて、前記第１の量の電流とは異なる第２の量の電流を前記ＬＥＤのアレイの第２のＬＥＤに供給して、前記シーンの前記第２の部分を照らすことと、
を有する命令を実行させる、メモリと、
を有するシステム。

【請求項13】

前記ＬＥＤのアレイの前記第１のＬＥＤは、第１の発光スペクトルを持つ白色光を発するように構成され、且つ
前記ＬＥＤのアレイの前記第２のＬＥＤは、前記第１の発光スペクトルとは異なる第２の発光スペクトルを持つ白色光を発するように構成される、
請求項１２に記載のシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示の実施形態は、適応（アダプティブ）光源に関する。

【背景技術】

【0002】

現在利用可能な最も効率的な光源の中に、発光ダイオード（ＬＥＤ）、共振器型（resonant cavity）発光ダイオード（ＲＣＬＥＤ）、垂直共振器面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）及び端面発光レーザを含む半導体発光デバイスがある。可視スペクトルで動作可能な高輝度発光デバイスの製造のために現在関心ある材料系は、ＩＩＩ－Ｖ族半導体、特に、ＩＩＩ族窒化物材料とも呼ばれる、ガリウム、アルミニウム、インジウム、及び窒素の二元、三元、及び四元合金を含む。典型的に、ＩＩＩ族窒化物発光デバイスは、有機金属化学気相成長法（ＭＯＣＶＤ）、分子線エピタキシー（ＭＢＥ）又はその他のエピタキシャル技術により、サファイア、炭化シリコン、ＩＩＩ族窒化物若しくは複合材の基板、又はその他の好適な基板の上に、異なる組成及びドーパント濃度の複数の半導体層のスタック（積層体）をエピタキシャル成長することによって製造される。スタックは、しばしば、基板上に形成された、例えばＳｉでドープされた１つ以上のｎ型層と、該１つ以上のｎ型層上に形成された活性領域内の１つ以上の発光層と、活性領域上に形成された、例えばＭｇでドープされた１つ以上のｐ型層とを含んでいる。これらｎ型領域及びｐ型領域の上に、電気コンタクトが形成される。

【0003】

小型及び低電力の要求により、半導体発光デバイスは、例えばカメラ及び携帯電話などの手持ち式の電池駆動装置用の、例えばカメラフラッシュなどの光源にとって魅力的な候補である。
米国特許第８７６１５９４号は、カメラシステムにおいて空間的に動的な照明を提供するためのシステムおよび方法を開示している。空間的に動的な照明源が、カメラの視野内の所望の被写体のみの照明を可能にし、それにより、照明源から必要とされる光の量を減少させる。その空間的に動的な照明源は、照明素子のアレイと制御コンポーネントとを含み得る。照明アレイ内の各照明素子が、光学素子と組み合わされた発光素子を含み得る。この空間的に動的な照明源とカメラとが、カメラ及び照明システム内で組み合わされ得る。そのカメラ及び照明システムは、カメラ視野内の所望の被写体のみを動的に検出し、追跡し、選択的に照射することができる。
欧州特許出願公開第ＥＰ２１２８６９３号は、シーン内のフィーチャの深さ及び反射率に応じて照射強度が変化する空間的適応写真フラッシュを開示している。

【発明の概要】

【0004】

本発明の実施形態によれば、例えばカメラ用のフラッシュとして使用され又はその他の好適用途に使用され得る光源が提供される。この光源は、当該光源によって放たれる照明パターンが変更され得るように構成される。例えば、カメラフラッシュとして使用されるとき、カメラの視野内の所与のシーンに対して、この光源は、周辺光によってよく照らされていないシーンの部分に多めの光を供給するとともに、周辺光によってよく照らされているシーンの部分に少なめの光を供給し得る。

【図面の簡単な説明】

【0005】

【図1】光源として少なくとも１つの半導体発光デバイスを含むシステムを例示するブロック図である。

【図2A】図２Ａ、２Ｂ、及び２Ｃは、例えば図１のシステムを用いてシーンを照らす方法を例示している。

【図2B】図２Ａ、２Ｂ、及び２Ｃは、例えば図１のシステムを用いてシーンを照らす方法を例示している。

【図2C】図２Ａ、２Ｂ、及び２Ｃは、例えば図１のシステムを用いてシーンを照らす方法を例示している。

【図3】照らすべきシーンを例示している。

【図4】図３に例示したシーンの３次元（３Ｄ）マップを例示している。

【図5】図３に例示したシーンに関するフラッシュ強度プロファイルを例示している。

【図6】光源の一例の断面図である。

【図7】ＬＥＤアレイの上面図である。

【図8】図７のアレイ内の１つのＬＥＤの断面図である。

【図9】以下の図の例において照らされるシーンを示している。

【図10A】図１０Ａ、１１Ａ、１２Ａ、１３Ａ、１４Ａ、及び１５Ａは、図９に例示したシーンに関する様々な照度プロファイルを例示している。

【図10B】図１０Ａに例示した照度プロファイルを生成するために図７のアレイ内のＬＥＤに与えられる電流の量を例示している。

【図11A】図１０Ａ、１１Ａ、１２Ａ、１３Ａ、１４Ａ、及び１５Ａは、図９に例示したシーンに関する様々な照度プロファイルを例示している。

【図11B】図１１Ａに例示した照度プロファイルを生成するために図７のアレイ内のＬＥＤに与えられる電流の量を例示している。

【図12A】図１０Ａ、１１Ａ、１２Ａ、１３Ａ、１４Ａ、及び１５Ａは、図９に例示したシーンに関する様々な照度プロファイルを例示している。

【図12B】図１２Ａに例示した照度プロファイルを生成するために図７のアレイ内のＬＥＤに与えられる電流の量を例示している。

【図13A】図１０Ａ、１１Ａ、１２Ａ、１３Ａ、１４Ａ、及び１５Ａは、図９に例示したシーンに関する様々な照度プロファイルを例示している。

【図13B】図１３Ａに例示した照度プロファイルを生成するために図７のアレイ内のＬＥＤに与えられる電流の量を例示している。

【図14A】図１０Ａ、１１Ａ、１２Ａ、１３Ａ、１４Ａ、及び１５Ａは、図９に例示したシーンに関する様々な照度プロファイルを例示している。

【図14B】図１４Ａに例示した照度プロファイルを生成するために図７のアレイ内のＬＥＤに与えられる電流の量を例示している。

【図15A】図１０Ａ、１１Ａ、１２Ａ、１３Ａ、１４Ａ、及び１５Ａは、図９に例示したシーンに関する様々な照度プロファイルを例示している。

【図15B】図１５Ａに例示した照度プロファイルを生成するために図７のアレイ内のＬＥＤに与えられる電流の量を例示している。

【図16】図１６及び１７は、ズーム適用のための照度プロファイルを生成するために図７のアレイ内のＬＥＤに与えられる電流の量を例示している。

【図17A】図１６、１７Ａ、及び１７Ｂは、ズーム応用のための照度プロファイルを生成するために図７のアレイ内のＬＥＤに与えられる電流の量を例示している。

【図17B】図１６、１７Ａ、及び１７Ｂは、ズーム応用のための照度プロファイルを生成するために図７のアレイ内のＬＥＤに与えられる電流の量を例示している。

【図18A】図１８Ａ及び１８Ｂは、広角応用のための照度プロファイルを生成するために図７のアレイ内のＬＥＤに与えられる電流の量を例示している。

【図18B】図１８Ａ及び１８Ｂは、広角応用のための照度プロファイルを生成するために図７のアレイ内のＬＥＤに与えられる電流の量を例示している。

【図19】個々の光学系を備えたＬＥＤのアレイの断面図である。

【図20】複数のＬＥＤアレイを有する光源を例示している。

【図21】走査式の狭ビーム光源を例示している。

【図22】マトリクス制御要素を有する光源を例示している。

【図23】異なる色または色温度の光を放射する複数の光エミッタを有する光源を例示している。

【発明を実施するための形態】

【0006】

以下の説明では、本発明の実施形態をカメラフラッシュとして説明するが、他の用途も企図され、本発明の範囲内である。

【0007】

全てのカメラフラッシュに伴う１つの問題は、カメラの近くの被写体がしばしば露出オーバーとなる一方で、カメラから遠い被写体が十分な光を得ないことである。本発明の実施形態は、例えばポータブル装置若しくは電池駆動式装置用の、又はより大型の非電池駆動式の写真スタジオフラッシュ用の、例えばカメラフラッシュなどの光源を含む。本発明の実施形態に従った光源は、その照度プロファイルをシーンに適応させ、シーン上の全ての被写体に適量の光を送り届け得る。本発明の実施形態に従った適応光源は、例えば半導体発光デバイスなどの半導体光源を含み得るが、好適な如何なる光が使用されてもよい。

【0008】

図１は、本発明の実施形態に従った適応光源の一例を示している。図１に示すシステムは、スマートフォン又は任意の好適装置に含まれ得る。図１に示すシステムは、ドライバ１２に接続された光源１０を含んでいる。ドライバ１２は、後述するように、光源１０に電力を供給する。ドライバ１２は、マイクロプロセッサ１４に接続されている。マイクロプロセッサは、入力装置１８及びカメラ１１から入力を受け取る。システムはまた、３Ｄセンサ１６を含み得る。入力装置１８は、例えば、ユーザが写真を撮るために押すボタンなどの、ユーザ起動入力装置とし得る。入力装置１８は、例えば写真が自動的に撮影される場合など、一部の実施形態においてユーザ入力を必要としなくてもよい。入力装置１８は、一部の実施形態において省略されてもよい。

【0009】

３Ｄセンサ１６は、写真を撮ることに先立ってシーンの３Ｄプロファイルを作成することができる如何なる好適センサであってもよい。一部の実施形態において、３Ｄセンサ１６は飛行時間（ＴｏＦ）カメラとし得る。ＴｏＦカメラは、被写体から反射された光がＴｏＦカメラに戻る時間を測定する。この時間を用いて、シーン内の各被写体までの距離を計算し得る。一部の実施形態において、３Ｄセンサ１６は、ストラクチャード光センサとし得る。ストラクチャード光センサは、特別に設計されたパターンの光をシーンに投射するプロジェクション装置を含む。ストラクチャード光センサにも含まれるカメラはまた、シーンの被写体から反射された光パターンの各部分の位置を測定し、それらの被写体までの距離を三角測量によって決定する。一部の実施形態において、３Ｄセンサ１６は、装置の本体内に互いから距離を置いて位置付けられた１つ以上の補助カメラであってもよい。補助カメラによって見られる被写体の位置を比較することにより、各被写体までの距離を三角測量によって決定することができる。一部の実施形態において、３Ｄセンサ１６は、装置内の主カメラのオートフォーカス信号である。カメラレンズの焦点位置を走査する間に、システムは、それらの位置でシーンのどの部分に焦点が合っているかを検出することができる。そして、対応するレンズ位置を、それらの位置で焦点が合っている被写体までの距離に変換することによって、シーンの３Ｄプロファイルが構築される。適切なオートフォーカス信号は、例えば、コントラストを測定することによって、又はカメラセンサ内の位相検出センサを利用することによって、従来の方法によって得られる。位相検出センサが使用される場合、一部の実施形態において、適応フラッシュが最適に機能するために、個々の位相検出センサの位置は、後述するように、光源１０の別々のセグメントによって照らされる領域に対応し得る。

【0010】

図１に示したシステムを使用する方法の一例を図２Ａに示す。ブロック２０にて、例えば写真を撮影することを指示するといった入力が生成される。ブロック２２にて、カメラ１１が、フラッシュをオフにしてシーン（カメラの視野に対応する）の第１の予備画像を撮影する。ブロック２４にて、光源１０が、低光出力モード（典型的に、“トーチモード”と呼ばれる）でオンにされる。このとき、光源１０の照度プロファイルは均一に保たれる。“均一”とは、シーンの全ての部分が既知の照明プロファイルで照らされることを意味する。ブロック２６にて、光源１０が均一な照度プロファイル及び低い輝度でオンであり続ける間に、第２の予備画像がキャプチャされる。ブロック２７にて、システムが、シーンの全ての部分が最適露出を達成するための最適輝度を計算する。これは、第１の予備画像のピクセル輝度値を第２の画像のそれぞれのピクセル輝度値から減算し、その差を、最適露出レベルを達成するようにスケーリングすることによって、行われることができる。ブロック２８にて、ブロック２７で計算された照度プロファイルに従って光源１０を作動させて、最終的な写真がカメラ１１によって撮影される。

【0011】

図１に示したシステムを使用する方法の他の一例を図２Ｂに示す。ブロック２００にて、例えば写真を撮影することを指示するといった入力が生成される。ブロック２２０にて、カメラ１１が、フラッシュをオフにしてシーン（カメラの視野に対応する）の第１の予備画像を撮影する。ブロック２３０にて、シーンの３Ｄプロファイルが生成される。例えば、３Ｄセンサ１６がシーンの３Ｄプロファイルを生成してもよいし、あるいは、３Ｄセンサ１６がシーンに関するデータを検知して該データをマイクロプロセッサ１４に送信し、そして、マイクロプロセッサ１４がシーンの３Ｄプロファイルを生成してもよい。ブロック２７０にて、システムが、シーンの全ての部分が最適露出を達成するための最適輝度を計算する。ブロック２８０にて、ブロック２７０で実行された計算に基づいて、シーンが光源によって照らされる。

【0012】

図１に示したシステムを使用する方法の他の一例を図２Ｃに示す。ブロック２０００にて、例えば写真を撮影することを指示するといった入力が生成される。ブロック２２００にて、カメラ１１が、フラッシュをオフにしてシーン（カメラの視野に対応する）の第１の予備画像を撮影する。ブロック２３００にて、シーンの３Ｄプロファイルが生成される。ブロック２４００にて、光源１０が、低光出力モード（典型的に、“トーチモード”と呼ばれる）でオンにされる。このとき、光源１０の照度プロファイルは均一に保たれる。“均一”とは、シーンの全ての部分が照らされることを意味する。ブロック２６００にて、光源１０をトーチモードにして、第２の予備画像がキャプチャされる。ブロック２７００にて、システムが、図２Ａ及び図２Ｂに関する文章にて上述したような撮影された２つの画像と３Ｄプロファイルとに基づいて、シーンの全ての部分が最適露出を達成するための最適輝度を計算する。ブロック２８００にて、ブロック２７００で計算された照度プロファイルに従って光源１０を作動させて、最終的な写真がカメラ１１によって撮影される。

【0013】

図２Ａ、２Ｂ、及び２Ｃの各々において、入力は、例えば、ユーザがボタンを押すことなどのユーザ入力、マイクロプロセッサ１４によって生成された入力（例えば、マイクロプロセッサ１４が、所定の時間に又は所定の間隔で写真を撮るようにプログラムされる場合）、又はその他の好適な入力とし得る。図３は、入力が生成されたときに写真にキャプチャされることになるシーンを例示している。図３に示すシーンは、前景の第１の人物３０と、背景の第２の人物３２とを含んでいる。このシーンは単に説明目的で選ばれたものである。カメラから様々な距離に複数の物体又は人物を有する他のシーンも、本発明の使用に適している。

【0014】

図４は、図３に示したシーンに関する３Ｄプロファイルを例示している。図４では、明るい色調ほどカメラからの短い距離に対応し、暗い色調ほどカメラからの大きい距離に対応する。従って、前景の人物３０は最も明るい色調を有しており、人物３０がカメラに最も近いことを示している。背景の人物３２はより暗い色調を有しており、人物３２がカメラから遠いことを示している。背景は、カメラから最も遠い距離を指し示す黒色である。

【0015】

フラッシュから遠く離れた位置にある被写体が高めの光強度を受け、フラッシュに近い位置にある被写体が少なめの光を受けるとし得る。よく知られているように、光の照度は距離の逆２乗則（照度～１／距離^２）に従って低下する。故に、シーンの３Ｄプロファイルを用いて、シーンのそれぞれの部分に配分すべき光の必要量を計算することができる。必要な強度プロファイルを計算するアルゴリズムはまた、第１の画像のキャプチャで集められる情報であるシーン内の被写体の各々が周辺光から受けている照度を考慮に入れて、それに従ってフラッシュ光の量を調節してもよい。例えば、既によく照らされている被写体３０（例えば、それらが明るい色である又は反射しているため）は、３Ｄプロファイルによって決定される光源からの距離のみに基づいて計算され得るものよりも少ない光を受けてもよく、よく照らされていない被写体３０（例えば、それらが暗い又は反射していないため）は、上記計算され得るものよりも多い光を受けてもよい。

【0016】

デジタルカメラ及びその画像プロセッサは、典型的に、顔認識アルゴリズムを含んでいる。一部の実施形態において、顔認識アルゴリズムからの情報を用いて、他の被写体と比較して、顔をより良く照らし得る。写真全体を良好に露光するのに十分な光がない場合、顔がより多くの光の恩恵を受ける。人が近すぎて露出オーバーの危険がある場合には、より多くの光が顔に向けられないように、この機能はオフにされるべきである。一部の実施形態において、３Ｄプロファイルからの相対的な光の計算は、写真における“赤目”を最小化するよう、人物の目に向けて送られる光の量を低減させてもよい。

【0017】

一部の実施形態において、３Ｄプロファイルからの相対的な光の計算は、フラッシュから非常に離れていて適切に照らされることができないシーンの部分を特定してもよい。シーンの有益な部分に向けて送られる光の量を最大化し、ひいては、利用可能な駆動電流能力のいっそう良好な使用を提供するために、シーンのそれらの部分は最小限の量の光が送られる。

【0018】

一部の実施形態において、ユーザインタフェース（例えば、スマートフォンのタッチスクリーン）が、シーンの各部分に送られる光の相対量をユーザが制御することを可能にし得る。例えば、ユーザは、フラッシュの適応機能をオン及びオフすることができ、３Ｄプロファイルから相対的な光を計算するために使用されるアルゴリズム（上述）の様々な部分をオン及びオフすることができ、また、手動でシーン上にフラッシュアクセントを作り出すことができる。

【0019】

幾つかの照明モードが、本発明の実施形態によって企図される。

【0020】

一部の実施形態において、第１グループの照明モードにて、非常に均一に照らされた有用な写真を達成するように、光源１０からの照明がシーンにわたって分配される。特に、一部の実施形態において、露出オーバーが最小化され、前景が周辺光によってよく照らされている場合に、光源１０からの全ての光が背景に向けられる。一部の実施形態において、光源はフィルイン（fill in）フラッシュとして機能し、背景が周辺光によってよく照らされている場合に、光源１０からの全ての光が前景に向けられる。一部の実施形態において、前景と背景が周囲照明によって均等に照らされているとき、光源１０からの光は大部分が背景に送られる。一部の実施形態において、暗い前景の場合、光源１０からの光は、良好な写真のために十分なだけ前景を照らし、光源１０からの光の残りは背景に送られる。

【0021】

一部の実施形態において、第２グループの照明モードにて、選択された被写体が照らされる。特に、一部の実施形態において、顔認識と組み合わせて、顔が、最良の照明のために最も高く重み付けられ得る。一部の実施形態において、顔認識と組み合わせて、例えば、照らされた顔と顔に最も近い背景との間のコントラストを高めるために、顔（又はその他の被写体）の周りの背景は少なめの光を受け得る。一部の実施形態において、シーンの選択されたゾーンは、例えばユーザ入力によって特定される。光源１０からの光は、選択されたゾーン内のみに向けられてもよい。選択されるゾーンの例は、ズームインされる画像、又は別の方法で特定されるシーンの部分を含む。一部の実施形態において、例えば名刺の写真では、光源１０からの光が非常に高い均一度で放たれる。

【0022】

図５は、図４に示した計算に基づいて図３のシーンに供される光を例示している。図５において、明るい色調ほど光源からの多い光に対応し、暗い色調ほど光源からの少ない光に対応する。図５に例示するように、より多くの光が、背景の人物３２に対応する領域４２に与えられる一方で、より少ない光が、前景の人物３０に対応する領域４０に与えられる。追加の光が、背景の人物の顔５２に与えられる。人物３０又は人物３２のいずれも現れない（図示されていない）背景に、最も少ない量の光が与えられ得る。

【0023】

図６、７、及び８は、図１に例示したシステムにて使用され得る光源１０の一例を示している。好適な如何なる光源を使用されてもよく、本発明の実施形態は、図６、７、及び８に示す構造に限定されない。

【0024】

図７は、ＬＥＤ６２の正方形アレイ６０の上面図である。ＬＥＤ６２は、単一の基板上にモノリシックに成長され得る。他の例では、ＬＥＤ６２は、単一の基板上にモノリシックに成長される必要はなく、ダイシングされた後に、隣接するＬＥＤがともに非常に接近するようにマウント上に配列されてもよい。一部の実施形態において、ＬＥＤ６２間のギャップは、個々のＬＥＤ６２の寸法（例えば、幅）の１／３未満である。３×３の正方形アレイが図示されているが、好適な如何なる数のＬＥＤが使用されてもよく、また、アレイは、正方形である必要はなく、長方形又は任意の好適形状とし得る。個々のＬＥＤのサイズは、例えば、光学レンズを含めた構築体積、カメラの視野、及びアレイ内のＬＥＤ数のような、幾つかの設計パラメータに依存し得る。例えば、アレイは、カメラの全視界（すなわち、シーン全体）を照らすのに十分なＬＥＤを含んでいなければならない。スマートフォン用途では、アレイの全幅は、一部の実施形態において２ｍｍ以下とし得る。もっと大きいカメラでは、アレイの幅は、一部の実施形態において１０ｍｍ以下とし得る。これらの個々のＬＥＤは正方形であるが、これは必要でなく、長方形のＬＥＤ又は任意の好適形状のＬＥＤが使用されてもよい。

【0025】

図６は、光源１０の断面図である。ＬＥＤ６２のアレイ６０は、アレイ６０から取り出される光の大部分が光学系６４に向けて放出されるように位置付けられている。図示の例では、光学系６４は、アレイ６０から離間されている。他の例では、光学系６４は、アレイ６０の上に置かれてもよい。光学系６４は、光をコリメートして光をシーンの適切な領域に向ける任意の好適構造とし得る。光学系６４は、例えば、レンズ、複数のレンズ、１つ以上のフレネルレンズ、１つ以上の屈折レンズ、１つ以上の全反射レンズ素子、１つ以上のリフレクタ、１つ以上のコリメータ、又はその他の好適な光学系とし得る。以下の例では、光学系６４はフレネルレンズである。光源は、箱６６の形状をしていてもよく、アレイ６０が箱の底に配置され得るとともに、光学系６４が箱の頂部を形成し得る。箱の内側の側壁６８、アレイ６０によって占有されない底の部分、及び光学系６４によって占有されない蓋の部分は、光学設計の部分であり、従って、適宜に反射性又は光吸収性とし得る。

【0026】

図８は、図６及び７に示したアレイ内の単一のＬＥＤ６２の一例の断面図である。好適な如何なるＬＥＤが使用されてもよく、本発明の実施形態は、図８に例示する構造に限定されない。図８のデバイスでは、大部分の光が、成長基板を通じてＬＥＤから取り出される。このようなデバイスは、フリップチップデバイスとして参照されることがある。図８のＬＥＤは、技術的に知られているように、成長基板７０上にＩＩＩ族窒化物半導体構造を成長させることによって形成される。成長基板は、サファイアであることが多いが、例えば非ＩＩＩ族窒化物材料、ＳｉＣ、Ｓｉ、ＧａＮ、又は複合基板など、好適な如何なる基板であってもよい。ＩＩＩ族窒化物半導体構造が上に成長される成長基板の表面は、成長前にパターン加工、粗面加工、又はテクスチャ加工されてもよく、そうすることはデバイスからの光取り出しを向上させ得る。成長表面とは反対側の成長基板の表面（すなわち、フリップチップ構成において光の大部分がそれを通して取り出される表面）は、成長の前又は後にパターン加工、粗面加工、又はテクスチャ加工されてもよく、そうすることはデバイスからの光取り出しを向上させ得る。

【0027】

半導体構造は、ｎ型領域とｐ型領域との間に挟み込まれた発光領域又は活性領域を含んでいる。先ずｎ型領域７２が成長され得る。ｎ型領域７２は、異なる組成及びドーパント濃度の複数の層を含み得る。該複数の層は、例えば、ｎ型あるいは意図的にはドープされないものとし得るバッファ層若しくは核生成層などのプリパレーション層と、発光領域が効率的に発光するのに望ましい特定の光学特性、材料特性若しくは電気特性に合わせて設計されるｎ型、若しくはｐ型であってもよい、デバイス層とを含み得る。ｎ型領域の上に、発光領域又は活性領域７４が成長される。好適な発光領域の例は、単一の厚い若しくは薄い発光層、又はバリア層によって分離された複数の薄い若しくは厚い発光層を含んだマルチ量子井戸発光領域を含む。次いで、発光領域の上に、ｐ型領域７６が成長され得る。ｎ型領域と同様に、ｐ型領域は、異なる組成、厚さ及びドーパント濃度の複数の層を含むことができ、該複数の層は、意図的にはドープされていない層又はｎ型層を含んでいてもよい。

【0028】

半導体構造の成長後に、ｐ型領域の表面上に反射性のｐコンタクト７８が形成される。ｐコンタクト７８は、しばしば、例えば反射メタル及びガードメタルなどの複数の導電層を含む。ガードメタルは、反射メタルのエレクトロマイグレーションを防止あるいは抑制し得る。反射メタルは銀であることが多いが、如何なる好適な１つ以上の材料が使用されてもよい。ｐコンタクト７８を形成した後、ｎコンタクト８０が上に形成されるｎ型領域７２の部分を露出させるよう、ｐコンタクト７８、ｐ型領域７６及び活性領域７４の一部が除去される。ｎコンタクト８０とｐコンタクト７８は、例えばシリコンの酸化物又はその他の好適材料などの誘電体で充填され得る間隙８２によって、互いに電気的に分離（アイソレート）される。複数のｎコンタクトビアが形成されてもよく、ｎコンタクト８０及びｐコンタクト７８は、図８に例示される構成に限定されない。ｎ及びｐコンタクトは、技術的に知られているように、誘電体／金属スタックを有するボンドパッドを形成するように再配線されてもよい（図示せず）。

【0029】

上述のように、アレイ６０内のＬＥＤ６２は、単一のウエハ上に形成され、その後に、アレイ状の個々のＬＥＤ６２がなおも単一の成長基板部分に取り付けられたアレイ６０として、ウエハからダイシングされ得る。他の例では、多数のＬＥＤ６２が単一のウエハ上に形成され、その後にウエハからダイシングされて、それ故に、ダイシング済みの個々のＬＥＤが、アレイ６０を形成するようにマウント上に配置されるようにし得る。

【0030】

基板７０は、半導体構造の成長後に、又は個々のデバイスを形成した後に、薄化され得る。一部の実施形態において、図８のデバイスから基板が除去される。図８のデバイスから取り出される光の大部分は、基板７０（又は、基板７０を除去することによって露出された半導体構造の表面）を通じて取り出される。本発明の実施形態は、フリップチップＬＥＤに限定されず、好適な如何なるデバイスが使用されてもよい。

【0031】

発光デバイスから取り出される光の経路内に、波長変換構造８４が配置され得る。波長変換構造は、例えば、コンベンショナルな蛍光体、有機蛍光体、量子ドット、有機半導体、ＩＩ－ＶＩ族若しくはＩＩＩ－Ｖ族半導体、ＩＩ－ＶＩ族若しくはＩＩＩ－Ｖ族半導体量子ドット若しくはナノ結晶、染料、ポリマー、又は発光するその他の材料とし得る１つ以上の波長変換材料を含む。波長変換材料は、ＬＥＤによって発せられた光を吸収して、１つ以上の異なる波長の光を発する。ＬＥＤによって発せられた未変換の光が、この構造から取り出される光の最終的なスペクトルの一部をなすことが多いが、必ずしもそうである必要はない。構造から取り出される光の最終的なスペクトルは、白色、多色、又は単色とし得る。一般的な組み合わせの例は、黄色発光の波長変換材料と組み合わされた青色発光のＬＥＤ、緑色発光及び赤色発光の波長変換材料と組み合わされた青色発光のＬＥＤ、青色発光及び黄色発光の波長変換材料と組み合わされたＵＶ発光のＬＥＤ、並びに青色発光、緑色発光及び赤色発光の波長変換材料と組み合わされたＵＶ発光のＬＥＤを含む。構造から取り出される光のスペクトルを調整するために、他の色の光を発する波長変換材料が追加されてもよい。波長変換構造８４は、例えばＴｉＯ_２などの、光散乱要素又は光拡散要素を含んでいてもよい。

【0032】

一部の実施形態において、波長変換構造８４は、ＬＥＤとは別個に製造されて、例えばウエハボンディング又はシリコーン若しくはエポキシなどの好適な接着剤によってＬＥＤに取り付けられる構造体である。そのような予め製造される波長変換素子の一例は、セラミック蛍光体であり、それは、例えば、粉末蛍光体又は蛍光体の前駆物質を、個々の波長変換素子へと後にダイシングされ得るものであるセラミックスラブへと焼結することによって形成される。セラミック蛍光体はまた、例えば、テープキャスティングによって形成されてもよく、その場合、ダイシング又は切断を必要とせずに、セラミックが正確な形状に製造される。好適な非セラミックのプリフォーム波長変換素子の例は、ロール、キャスト、又はその他の方法でシートへと形成される例えばシリコーン又はガラスなどの透明材料に分散され、次いで個々の波長変換素子へと個片化される粉末蛍光体、
例えばシリコーンなどの透明材料内に置かれ、そしてＬＥＤのウエハ又は個々のＬＥＤを覆ってラミネートされる粉末蛍光体、及びシリコーンと混合されて透明基板上に置かれた蛍光体を含む。波長変換素子は、予め形成される必要はなく、例えば、透明バインダと混合された波長変換材料であって、ＬＥＤによって放出される光の経路内にラミネートされ、ディスペンスされ、堆積され、スクリーン印刷され、電気泳動的に堆積され、又はその他の方法で位置付けられるものであってもよい。

【0033】

波長変換構造８４は、図８に例示されるようにＬＥＤと直に接触して配置される必要はなく、一部の実施形態において、波長変換構造８４は、ＬＥＤから離間される。

【0034】

波長変換構造８４は、アレイ内の複数のＬＥＤ又は全てのＬＥＤを覆うモノリシック素子であってもよいし、又は、別個のセグメントへと構造化されて、各々が対応するＬＥＤに取り付けられてもよい。波長変換構造８４のそれら別個のセグメントの間のギャップは、各セグメントからの発光をそのセグメントのみに閉じ込めるように、光学的に反射性の材料で充填され得る。

【0035】

アレイ６０内のＬＥＤ６２を、例えばマウント、印刷回路基板、又はその他の好適構造などの構造に電気的及び物理的に接続するために、例えばはんだ、スタッドバンプ、金層、又はその他の好適構造などのインターコネクト（図示せず）が使用され得る。マウントは、個々のＬＥＤ６２が図１のドライバ１２によって個別に制御され得るように構成され得る。個々のＬＥＤ６２によって放たれた光が、シーンの異なる部分を照らす。個々のＬＥＤへの電流を変化させることにより、シーンの対応する部分に供される光を変更することができる。各ＬＥＤ６２に適切なレベルの電流を供給することによって、上述のようにして計算されたそのシーンに関する最適な照度プロファイルが得られる。

【0036】

例えばモバイル装置又は電池駆動装置などの一部の装置では、図１の適応光源に利用可能な最大電流量が、しばしば、装置バッテリの能力によって制限される。全てのＬＥＤ６２への駆動電流レベルを定めるとき、システムは典型的に、利用可能な最大電流バジェットを考慮に入れ、それにより、ＬＥＤ間の正しい強度比が維持され且つ総光出力が最大化されながら、総駆動電流が最大値を超えないように、各ＬＥＤ６２の駆動電流レベルを定める。

【0037】

図９は、以下に図１０Ａ、１１Ａ、１２Ａ、１３Ａ、１４Ａ、及び１５Ａに示す例において照らされるシーンを示している。各例で各ＬＥＤに供給される電流の量が、図１０Ｂ、１１Ｂ、１２Ｂ、１３Ｂ、１４Ｂ、及び１５Ｂに示される。図９において破線で特定されるターゲット８８は、上述の３Ｄプロファイルからの計算に従って、シーンの残りの部分よりも多くの光を必要とする。図１０Ａ、１１Ａ、１２Ａ、１３Ａ、１４Ａ、及び１５Ａの各々において、領域に供給される光の量は、色調の暗さが増すにつれて減少する。各図に示される配光は相対的であるとし得る。

【0038】

図１０Ａは、図１０Ｂに示すように全てのＬＥＤ６２が同じ量の電流を供給されるときに、シーンがどのように照らされるかを示している。シーンの中心が明るく照らされる一方で、シーンの外縁はあまり照らされない。従って、シーンの中心に近いターゲットの部分が、シーンのエッジ（端）に近いターゲットの部分よりも多く照らされる。

【0039】

図１１Ａは、３つのＬＥＤのみが電流を供給され、それら３つの各々が同じ量の電流を受け、他の６つのＬＥＤが電流を受けないときに、シーンがどのように照らされるかを示している。電流を供給される３つのＬＥＤ９１、９２、及び９３は、図１１Ｂに示すように、中央のＬＥＤと、左端の列の下側２つのＬＥＤである。図１１Ａに示すように、概ねターゲットに対応するシーンの右側が、シーンの残りの部分よりも明るく照らされる。図１１ＢのＬＥＤ９１、９２、及び９３の電流密度は、全てのＬＥＤが等しい電流を供給される図１０Ｂに示した場合の３倍の高さとし得る。図１１Ａにおけるターゲットの照度は、図１０Ａにおけるターゲットの照度の約１．６倍の高さである。

【0040】

より高い照度を得るために、図１２Ａ、１２Ｂ、１３Ａ、及び１３Ｂに示される２つの例に示すように、より少ないセグメントをスイッチオンすることができる。

【0041】

図１２Ａは、２つのＬＥＤのみが電流を供給され、それら各々が同じ量の電流を受け、他の７つのＬＥＤが電流を受けないときに、シーンがどのように照らされるかを示している。電流を供給される２つのＬＥＤ９４及び９５は、図１２Ｂに示すように、左端の列の下側２つのＬＥＤである。図１２Ａに示すように、概ねターゲットに対応するシーンの右側が、シーンの残りの部分よりも明るく照らされる。図１２Ａにおけるターゲットの照度は、図１１Ａにおけるターゲットの照度よりも高い。

【0042】

図１３Ａは、単一のＬＥＤのみが電流を供給され、他の８つのＬＥＤが電流を受けないときに、シーンがどのように照らされるかを示している。電流を供給されるＬＥＤ９６は、図１３Ｂに示すように、左端の列の中央のＬＥＤである。図１３Ａに示すように、概ねターゲットに対応するシーンの右側が、シーンの残りの部分よりも明るく照らされるが、高く照らされるスポットが、図１２Ａ及び１１Ａにおいてよりも小さい。図１３Ａにおけるターゲットの照度は、図１１Ａにおけるターゲットの照度よりも高い。

【0043】

ターゲット全体にわたる照度の均一性を向上させるために、図１４Ａ、１４Ｂ、１５Ａ、及び１５Ｂに示される２つの例に示すように、異なるＬＥＤに供給される電流を異ならせ得る。

【0044】

図１４Ａは、６つのＬＥＤが可変レベルの電流を供給され、３つのＬＥＤが電流を受けないときに、シーンがどのように照らされるかを示している。左の列の中央のＬＥＤ９６は、ＬＥＤ９６を囲む５つのＬＥＤ９７、９８、９９、１００、及び１０１の５倍の多さの電流を供給されている。図１４Ｂに示すように、右の列の３つのＬＥＤは電流を受けていない。図１４Ａに示すように、概ねターゲットに対応するシーンの右側が、シーンの残りの部分よりも明るく照らされる。ターゲットの照度は、例えば図１３Ａにおいてよりも均一である。

【0045】

図１５Ａは、４つのＬＥＤが可変レベルの電流を供給され、５つのＬＥＤが電流を受けないときに、シーンがどのように照らされるかを示している。左の列の中央のＬＥＤ１０２は、中央の列の一番下のＬＥＤ１０５の４倍の多さであり且つ中央のＬＥＤ１０４及び左の列の一番下のＬＥＤ１０３の２倍の多さの電流である電流を供給されている。図１５Ｂに示すように、一番上の行のＬＥＤ及び右の列のＬＥＤは電流を受けていない。図１５Ａに示すように、概ねターゲットに対応するシーンの右側が、シーンの残りの部分よりも明るく照らされる。ターゲットの照度は、例えば図１３Ａにおいてよりも均一である。

【0046】

図１６、１７Ｂ、及び１８Ｂは、ズーム応用及び広角応用のために、図６のＬＥＤ６２のアレイ６０にどのように電流を印加し得るかを示している。カメラレンズをズームインするコマンドが受信されると、図１６及び１７Ｂに示すように、アレイの中心付近のＬＥＤがより多くの電流を受け取る。図１７Ａは、図１７Ｂに示すようにＬＥＤが可変レベルの電流を供給されるときに、シーンがどのように照らされるかを示している。

【0047】

カメラレンズをズームアウトするコマンドが受信されると、図１８Ｂに示すように、アレイのエッジ付近のＬＥＤがより多くの電流を受け取る。図１８Ａは、図１８Ｂに示すようにＬＥＤが可変レベルの電流を供給されるときに、シーンがどのように照らされるかを示している。

【0048】

図１６では、ズーム応用のために、中央のＬＥＤ１１０のみが電流を供給され、中央のＬＥＤを囲む８つのＬＥＤは電流を受けていない。シーンの中心が明るく照らされることになり、シーンのエッジは、より少ない光を受けることになる。シーンの中心における照度は、９つ全てのＬＥＤが等しい電流を受ける図１０Ａにおけるシーンの中心に対して２．２倍だけ増大され得る。

【0049】

図１７Ｂでは、ズーム応用のために、中央のＬＥＤ１１１が、ＬＥＤ１１２の２倍の多さであり且つＬＥＤ１１４の４倍の多さである電流を供給されている。シーンの中心が、シーンのエッジよりも多く照らされる。シーンの中心における照度は、９つ全てのＬＥＤが等しい電流を受ける図１０Ａにおけるシーンの中心に対して１．１５倍だけ増大され得る。

【0050】

図１８Ｂでは、広角応用のために、アレイのエッジの８つのＬＥＤ１１８が等しい電流を受け、中央のＬＥＤ１１６は電流を受けていない。シーンの中心における照度は、９つ全てのＬＥＤが等しい電流を受ける図１０Ａにおけるシーンの中心における照度の０．８５倍まで低減され得る。

【0051】

この適応光源は、各ターゲットに対応するＬＥＤのみに電流を供給することによって、又は各ターゲットに対応するＬＥＤに多めの電流を供給することによって、複数のターゲットを照らすために使用され得る。この適応フラッシュを用いて、カメラから遠い要素に対応するＬＥＤのみに電流を供給することによって、又はカメラから遠い要素に対応するＬＥＤに多めの電流を供給することによって、カメラに近い要素とカメラから遠い要素とを含むシーンにおける露出オーバーを抑制し得る。

【0052】

以上の例に関して与えられた照度値は、単一のフレネルレンズを備えた図示の３×３アレイについて計算されている。以上の例の各ＬＥＤの光出力は、ＬＥＤのドライバ電流によって、又は一定電流を持つパルス時間によって制御されることができる。

【0053】

図１９、２０、２１、２２、及び２３は、これに代わる光源を示している。

【0054】

図１９の光源では、アレイ内の各ＬＥＤ６２が、図６に示したようなアレイ全体用の単一の光学系ではなく、個々の光学系１２２を有している。各光学系１２２は、そのＬＥＤからの光を、シーンの特定の部分に向ける。光学系１２２は、例えば、レンズ、ドームレンズ、フレネルレンズ、リフレクタ、全反射レンズ、又はその他の好適構造を含む好適な如何なる光学系であってもよい。光学系１２２は同じである必要はなく、アレイ内の異なるＬＥＤ６２に対して異なる光学系が使用されてもよい。

【0055】

図２０の光源は、複数の光学素子を備えた複数のＬＥＤアレイを含んでいる。例えば、図２０は、各々が単一の対応するフレネルレンズを備えた２つの３×３アレイを示す。より多数又は少数のアレイが使用されてもよく、また、アレイは図示したデバイスに限定されない。一部の実施形態において、各アレイがシーンの一部を照らす。図２０のアレイ１２４はシーンの上部１２８を照らし、アレイ１２６はシーンの下部１３０を照らす。一部の実施形態において、これらのアレイは、重なり合う部分にいっそう多くの光を提供するために、重なりをもってシーンの一部を照らす。例えば、これらのアレイは、エッジよりも多くの光を必要とすることが多いシーンの部分であり得るシーンの中心において重なり合い得る。

【0056】

図２１の光源は、例えばレーザなどの狭ビーム発光デバイスを使用する。図２１の光源は、レーザ１４０を含んでおり、該レーザからの光の経路内に波長変換素子１４２が配置されている。集束光学系１４４が、所望サイズの光ビームを作り出し得る。ビームは、シーン１５０に入射する前に、第１走査ミラー１４６及び第２走査ミラー１４８に入射する。これらの走査ミラーは、光ビームがシーン全体を走査するように動かされることができ、その間に、ドライバが、シーンの異なる部分が異なる量の光を受け得るように光源の強度を制御する。より高い強度を必要とするシーンの部分をビームが走査するとき、レーザに供給される電流が増加し、より低い強度のみを必要とするシーンの部分をビームが走査するとき、レーザに供給される電流が減少する。

【0057】

図２２の光源は、例えばデジタルマイクロミラースイッチングデバイス又はマルチセグメント液晶ディスプレイなどの、マトリクス制御素子を含んでいる。ＬＥＤ又はレーザ１５２からの光が、マトリックス制御素子１５４を照らす。反射される光又は透過する光の強度が、計算された照度プロファイルに応じて変更される。マトリクススイッチング素子１５４からの反射光又は透過光が、シーン１５６上に投射される。マトリクススイッチング素子１５４は、多数の小型ミラーをピクセルとして有し得る。各ミラーの向きを変えることで、各ピクセルの強度を調整することができる。ミラーの向きはまた、複数の異なるミラーからのビームを重ね合わせることによって、より明るい領域を作り出すことにも使用され得る。

【0058】

図２３の光源は色調節可能（カラーチューナブル）である。図２３の光源は、シーン１６４を照らすときに重なるビーム１６６及び１６８をそれぞれ放出するように配置された２つのアレイ１６０及び１６２を含んでいる。図６に示したアレイのような２つのアレイが図示されているが、他の好適な光エミッタが使用されてもよい。このシステムは、異なる発光スペクトルを持つ３つ又はそれより多くのアレイを含んでいてもよい。アレイ１６０及び１６２は、異なる色の光を発する。例えば、アレイ１６０及び１６２の双方が白色光を発し得るが、アレイ１６０は、アレイ１６２とは異なる色温度を持つ白色光を発し得る。すなわち、アレイ１６０及びアレイ１６２のうちの一方が暖白色光を発する。例えば、暖白色光を発するアレイは、１７００Ｋほどの低さの色温度を持つ光を発することができ、寒白色光を発するアレイは、１００００Ｋほどの高さの色温度を持つ光を発することができる。これら２つのアレイ間での色温度の差は、一部の実施形態において少なくとも１０００Ｋ、一部の実施形態において少なくとも２０００Ｋ、一部の実施形態において少なくとも３０００Ｋ、そして一部の実施形態において少なくとも４０００Ｋとし得る。これに代えて、アレイ１６０及び１６２は、異なる単色光を発してもよい。各アレイ内の各ＬＥＤに供給される適切な電流が、アレイ１６０及び１６２からの光の足し合わせが、シーンの各部分に対して適切な照度及び色温度を有するように計算される。更なる色又は色温度の光を発するアレイ（又はその他の光エミッタ）が追加されてもよい。

【0059】

一部の実施形態において、複数のスペクトルを発する複数のＬＥＤが、図６に示したような単一の光学系、又は図１９に示したような個々の光学系とともに、単一のインターリーブされたアレイにて組み合わされ得る。異なる色のＬＥＤがグループに編成され、各グループがシーンの一部を照らし、各グループが、各異なる色の少なくとも１つのＬＥＤを含む。

【0060】

上述の色調節可能（カラーチューナブル）光源は、シーンの異なる部分を異なる相関色温度（ＣＣＴ）の光で照らすために使用され得る。例えば、カラーチューナブル光源は、異なる周辺光源のＣＣＴを等化させるために使用され得る。低ＣＣＴの周辺光を有するシーンのセクションが、より高いＣＣＴの光で照らされ得るとともに、高ＣＣＴの周辺光を有するシーンのセクションが、より低いＣＣＴの光で照らされ得る。

【0061】

一部の実施形態において、光源１０は、複数の異なるカメラと共に使用され得る。例えば、１つのスマートフォンが複数のカメラを有することがあり、相異なるスマートフォンモデルが異なるカメラを使用することがある。それらのカメラは各々、特定の視野を有することができ、それに対して、そのカメラ用のフラッシュが調節される（例えば、視野の隅に最小レベルの照明を提供するように調節される）。従って、従来のフラッシュでは、各カメラが、そのカメラの視野に調節された別個のフラッシュを必要とする。本発明の実施形態に従って適応光源を用いると、各カメラのデフォルト電流分布を規定しておいて、そのカメラが選択されたときにそれを選択することができ、それ故に、単一の光源を複数のカメラに使用し得る。各カメラのデフォルトは、以上の実施形態で説明したように、撮影されるシーンに従って変更され得る。

【0062】

以上の例では、半導体発光デバイスは、青色光又はＵＶ光を発するＩＩＩ族窒化物ＬＥＤであるが、例えばレーザダイオードなどの、ＬＥＤ以外の半導体発光デバイスや、例えばその他のＩＩＩ－Ｖ族材料、ＩＩＩ族リン化物、ＩＩＩ族ヒ化物、ＩＩ－ＶＩ族材料、ＺｎＯ、又はＳｉ系材料などの、その他の材料系からなる半導体発光デバイスが使用されてもよい。

【0063】

本発明を詳細に説明したが、当業者が認識するように、本開示を所与として、ここに記載の発明概念の精神を逸脱することなく、本発明に変更が為され得る。特に、複数の異なる例又は実施形態からの様々な要素が組み合わされてもよい、本発明の範囲は、図示して説明した特定の実施形態に限定されるものではない。

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10A】

【図10B】

【図11A】

【図11B】

【図12A】

【図12B】

【図13A】

【図13B】

【図14A】

【図14B】

【図15A】

【図15B】

【図16】

【図17A】

【図17B】

【図18A】

【図18B】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】