(57)【要約】  本発明の実施形態に従った一方法は、複数の部分を有する視野に対し、各部分についての光の量を決定することを含む。各部分に対応するＬＥＤが、複数の期間にわたって選択的に活性化されることで、上記複数の期間中に各ＬＥＤによって生成される照明の合計が、上記決定された光の量に等しくなるようにされる。視野の画像が、例えばカメラによってキャプチャされる。
2019505069.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
要求される照度パターンに合わせてＬＥＤアレイ内のＬＥＤを選択的に活性化することを有する方法であって、
前記要求される照度パターンが、前記ＬＥＤアレイの目標輝度分布にマッピングされ、前記ＬＥＤの各々によって放射されるべき要求光が、前記目標輝度分布によって決定され、
前記ＬＥＤアレイ内の前記ＬＥＤは、複数の期間にわたって選択的に活性化され、前記複数の期間が、時間シーケンス内でグループ化され、前記時間シーケンス内の全期間にわたって前記ＬＥＤアレイの前記ＬＥＤの各々によって放射される光の合計を、前記時間シーケンスの合計時間で割ったものが、予め決定された前記ＬＥＤアレイ内のそのＬＥＤによって放射されるべき前記要求光に一致するようにされ、
各期間中に、前記ＬＥＤアレイ内の少なくとも２つのＬＥＤが活性化される、
方法。
【請求項２】
各期間中に、前記ＬＥＤアレイに対する最大利用可能電流が、その期間中に活性化されるＬＥＤ間で均等に割り振られる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ＬＥＤアレイ内の前記ＬＥＤは、ロウ及びカラムスイッチに電気的に接続され、前記ＬＥＤアレイ内のＬＥＤを選択的に活性化することは、単一のドライバ回路を用いて、前記ロウ及びカラムスイッチを選択的に作動させて、選択されたＬＥＤを活性化することを有する、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記ＬＥＤアレイ内の前記ＬＥＤは、複数のロウ及びカラムに配列され、
前記ＬＥＤアレイ内の前記ＬＥＤは、ロウスイッチに電気的に接続され、
前記ＬＥＤアレイ内の前記ＬＥＤは、カラム毎にドライバ回路に電気的に接続され、且つ
前記ＬＥＤアレイ内のＬＥＤを選択的に活性化することは、前記ＬＥＤアレイ内に存在するカラムと同数のドライバ回路を用いて、前記ロウスイッチを選択的に作動させ且つカラムドライバを選択的に作動させて、選択されたＬＥＤを活性化することを有する、
請求項１に記載の方法。
【請求項５】
時間シーケンス内でグループ化された複数の期間にわたってＬＥＤアレイ内のＬＥＤを選択的に活性化することを繰り返すことを更に有する請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記複数の期間の長さは、前記ＬＥＤアレイ内のＬＥＤを活性化することとは別個の動作の特性時間と同じであるように選定される、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記別個の動作は、前記ＬＥＤアレイによって照らされる視野の写真を撮影することを有し、前記特性時間は、カメラの積分時間である、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
複数の部分を有する視野に対し、各部分についての光の量を決定することと、
複数の期間にわたって各部分に対応するＬＥＤを選択的に活性化することで、前記複数の期間中に各ＬＥＤによって生成される照明の合計が、各部分についての前記決定された光の量に等しくなるようにすることと、
前記視野の画像をキャプチャすることと、
を有する方法。
【請求項９】
選択的に活性化することは、前記ＬＥＤをシーケンスにて駆動することを有し、当該方法は更に、前記視野の画像をキャプチャすることの最中に前記シーケンスを繰り返すことを有する、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記視野は、複数のロウのピクセルに分割され、
前記視野の画像をキャプチャすることは、ピクセルのロウ毎に次々と記録することを有し、且つ
前記シーケンスに必要とされる時間は、１つのロウのピクセルを記録するのに必要な時間に等しい、
請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記視野は、複数のロウのピクセルに分割され、
前記視野の画像をキャプチャすることは、ピクセルのロウ毎に次々と記録することを有し、且つ
選択的に活性化することは、各ロウのピクセルを記録する間に、記録されるロウのピクセルが、当該記録されるロウのピクセルが位置する１つ以上の前記部分に対応する前記決定された光の量を受けるように、前記シーケンスを、ピクセルのロウ毎に次々と記録することと同期させることを有する、
請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
選択的に活性化することは、第１の期間中に第１のグループのＬＥＤをスイッチオンすることと、第２の期間中に第２のグループのＬＥＤをスイッチオンすることとを有し、前記第１のグループは前記第２のグループとは異なる、請求項８に記載の方法。
【請求項１３】
前記複数の期間にわたって各部分に対応するＬＥＤを選択的に活性化することは、前記視野の画像をキャプチャすることの最中に複数回行われる、請求項８に記載の方法。
【請求項１４】
視野を持つカメラであり、前記視野は複数のピクセルラインに分割されている、カメラと、
ＬＥＤのアレイを有する光源であり、前記アレイ内の各ＬＥＤが前記視野の一部に対応する、光源と、
前記ＬＥＤのアレイに結合されたドライバであり、当該ドライバは、複数の期間にわたって前記ＬＥＤを選択的に活性化し、前記複数の期間が、時間シーケンス内でグループ化され、前記時間シーケンスの全期間中に各ＬＥＤによって生成される照明の合計が、各部分についての予め決定された光の量に等しくされる、ドライバと、
を有する構造体。
【請求項１５】
前記カメラを用いて前記視野の画像をキャプチャする最中に前記シーケンスが繰り返される、請求項１４に記載の構造体。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
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。
【０００２】
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。
【０００３】
ＵＳ２０１３／００６４５３１Ａ１（特許文献１）は、画像形成システムと、可変照明角度を有する電子フラッシュと、フラッシュコントローラとを有するカメラシステムを開示している。その電子フラッシュは、２つ以上の異なる焦点距離を有する複数の固定焦点距離照明レンズと、各照明レンズの背後に位置付けられた１つ以上の光エミッタとを含んでいる。そのフラッシュコントローラは、画像形成システムの選択された視野に応じて、光エミッタの異なるサブセットを選択的に点灯させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１３／００６４５３１号明細書
【発明の概要】
【０００５】
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】
【０００６】
【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及び１１Ａ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及び１１Ａ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１２】写真の撮影中に実行される一連のイベントを例示している。
【図１３】アレイ内のＬＥＤ毎にドライバ回路を有するシステムを例示している。
【図１４】図１３のシステムの光源用のマウント上のはんだ接続の上面図である。
【図１５】アレイ内のＬＥＤのカラム毎にドライバ回路を有するシステムを例示している。
【図１６】ＬＥＤのアレイに対して単一のドライバ回路を有するシステムを例示している。
【図１７】図１６に示した単一のドライバを有するシステムについての、シーンを照らす方法を例示している。
【図１８】図１５に示したＬＥＤのカラム毎にドライバを有するシステムについての、シーンを照らす方法を例示している。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
以下の例では、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。
【００２６】
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。
【００２７】
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に向けて放射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。図６のデバイスでは、複数のＬＥＤの上に単一の光学系が配置されているが、他の実施形態では、個々のＬＥＤ各々の上に、又はアレイ内のＬＥＤの総数よりは少ないＬＥＤのグループの上に、１つの光学系が配置されてもよい。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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）。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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ＴｉＯ２などの、光散乱要素又は光拡散要素を含んでいてもよい。
【００３４】
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によって放射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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
図９は、以下に図１０Ａ及び１１Ａ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及び１１Ｂ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及び１１Ａ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。
【００４０】
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。
【００４１】
図１１Ａ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１１Ｂ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。
【００４２】
本発明の実施形態は、図１のドライバ１２、及びドライバを使用して例えばカメラの視野などのシーンを照明する方法に向けられる。以下の例では、光源１０は、各々が３つのロウ（行）を持つ４つのカラム（列）に配列された、１２個のＬＥＤのアレイ６０である。上述のように、本発明の実施形態は、この構成に限定されるものではない。以下に説明する原理は、任意の好適な発光デバイスのアレイに一般化され得る。
【００４３】
図１２は、ローリングシャッター付きのカメラで写真が撮影されるときに発生する一連のイベントを時間の関数として例示している。如何なる好適なカメラが使用されてもよい。一部の実施形態において、カメラはローリングシャッターを使用する。ローリングシャッターは、シーン全体を一度にキャプチャすることによってではなく、シーンをスキャンすることによって静止画がキャプチャされる画像キャプチャの方法を指す。ローリングシャッターカメラは、デジタルＣＭＯＳセンサを用いて実装されることが多い。“写真”は基本的に一群のピクセル１１８である。写真が撮影されるとき、個々のピクセル内の情報がキャプチャされなければならない。ピクセル内の情報を取り込むプロセスは積分（インテグレーション）と呼ばれる。これらのピクセルは、ローリングシャッターで全てが同時に積分されることはできず、従って、典型的にライン毎に積分される。例えば、図１２のボトムライン１２０が最初に積分され、トップライン１２２が最後に積分される。最初のライン１２０の積分は、時間１２６で開始し、時間１３０で終了する。最初のライン１２０の積分が時間１２６で開始した後、且つそれが終了する前に、次のラインの積分が開始するなど、上のラインのピクセルに続く。最後のライン１２２の積分が、時間１３２で開始し、時間１２８で終了する。図１２には、最初のライン１２０と最後のライン１２２の積分時間のみが示されており、介在するラインは明瞭さのために省略されている。
【００４４】
フレーム読み出し１２４、すなわち、写真の取り込みは、最初のライン１２０の積分が終了するとき、時間１３０で開始し、最後のライン１２２の積分が終了するとき、時間１２８で終了する。適応フラッシュは、最初のライン１２０の積分が開始する時である時間１２６から、フレーム読み出し及び最後のラインのピクセルの積分が終了する時である時間１２８まで、ピクセルに対応するシーンを照らさなければならない。一部の実施形態において、適応フラッシュは、図１２に示される動作の全ての間にフラッシュがオンであることを確かにするために、時間１２６の前及び時間１２８の後にもシーンを照らす。
【００４５】
以下の図は、例えば、図２Ａ、図２Ｂ、及び図２Ｃのブロック２８、２８０、及び２８００や図１２の説明にて上述したようなシーンを照らす構造及び方法の例を示したものである。
【００４６】
図１３は、ドライバ１２が、アレイ６０内の各ＬＥＤを１つのドライバ回路が制御する１２個の個別ドライバ回路１１２を含む構造を例示している。各ドライバ１１２が、そのドライバに対応するＬＥＤに、図２Ａ、図２Ｂ、及び図２Ｃにて上述した計算に従ってシーンを照らすのに必要な量の電流を供給する。各ＬＥＤは、その対応するドライバによって、時間１２６から時間１２８までの期間全体にわたって、適切な量の電流を供給され得る。このアプローチは、ＬＥＤアレイ内に存在するＬＥＤと同数のドライバ回路１１２を必要として、コストが掛かり得るとともに、図１４に例示するように多数のはんだパッドを必要とする。
【００４７】
図１４は、図１３のアレイ６０が上に搭載され得るマウント１４０を例示している。このマウントは、個々のＬＥＤ各々を個々のドライバに接続することを容易にするために、各ＬＥＤ用の個別のアノード１１４及びカソード１１６のはんだパッドを含んでいる。これだけの数のはんだパッド及び電流経路を設けることは、コストが掛かり得るとともに、光源１０の製造を複雑にし得る。
【００４８】
コンタクトパッドの数及びドライバの数を減らすために、例えばプロジェクション及びディスプレイの用途に関して、マトリクス駆動が提案されている。マトリクス駆動は、ＬＥＤアレイを、例えばロウ及びカラムのマトリクスの導電性アドレスラインに接続することを指す。各ＬＥＤの一方の端子（例えば、アノード）がロウラインに接続され、他方の端子（例えば、カソード）がカラムラインに接続される。所与のＬＥＤをアクティブにするには、対応するロウとカラムとがオンに切り換えられなければならない。
【００４９】
図１５及び１６は、単一のドライバ回路１１２が光源１０のアレイ６０内の複数のＬＥＤを制御する構造を例示している。図１６では、ドライバ１２は単一のドライバ回路１１２を含んでおり、これがアレイ６０内のＬＥＤの全てを制御する。スイッチ１４２が、アレイ内のＬＥＤのロウ及びカラムの各々にドライバ回路１１２を接続する。スイッチ１４２を開閉することにより、ＬＥＤが選択的に作動され得る。図１５では、単一のドライバ１１２が各コラムの３つのＬＥＤを制御する。カラム毎に１つの、４つのドライバ回路が存在している。スイッチ１４４が、ドライバ回路１１２をＬＥＤのロウに接続する。スイッチ１４４を開閉し、対応するドライバを作動させることにより、ＬＥＤが選択的に作動され得る。図１５の構造は、各カラムに付随するドライバと、各ロウに付随するスイッチとを示しているが、ドライバを各ロウに付随させ、スイッチを各コラムに付随させて、この逆も使用され得る。ドライバの数は、異なるＬＥＤアレイ構成では異なることになり、ドライバの数はカラム又はロウの数によって決定され得る。これらのスイッチは、例えば、ＭＯＳＦＥＴなどのＦＥＴスイッチを含め、如何なる好適構造ともし得る。
【００５０】
図１６においてのような、単一のドライバ回路１１２の使用、又は図１５においてのような、アレイ内に存在するＬＥＤよりも少ないドライバ回路の使用は、デバイスのコストを低減させ得る。単一のドライバ回路１１２の使用、又は存在するＬＥＤよりも少数のドライバ回路の使用は、マウント上に形成されるはんだ接続を単純化し得る。
【００５１】
例えば図１５及び図１６に示したデバイスなどの、ＬＥＤよりも少数のドライバ回路を有するデバイスにおいては、各ＬＥＤによって生み出される光の量は、時間（すなわち、個々のＬＥＤ各々のオン時間）によって及び／又は各ＬＥＤに供給される電流の量によって制御され得る。
【００５２】
図１７は、例えば図１６に示した単一のドライバ回路１１２を有するシステムを用いて、光源１０を駆動する方法を例示している。図１７の例では、各期間１７０−１７４中に、個々のＬＥＤが、対応するロウ／カラムスイッチを閉じることによって選択的に活性化される。一実施形態において、最大利用可能電流が各ブロック１６１−１６４の間に連続的に使用されるが、ＬＥＤ当たり取り出される光が、それがオンにされている時間と、各期間１７０−１７４中にオンにされるＬＥＤの数とによって変調される。最大利用可能電流は、所与の期間１７０−１７４中に活性化される全てのＬＥＤの間で均等に分り振られる。一部の実施形態において、要求される照度１６５に応じて、期間１７０−１７４のうちの１つ以上において、スイッチオンされるＬＥＤは、スイッチオンされるＬＥＤの数及びＬＥＤの最大許容電流密度に応じて、最大利用可能電流未満で駆動されてもよい。しかしながら、図示のように各期間中に最大利用可能／許容電流を使用することは、利用可能電流の利用を最大化することになるとともに、適応フラッシュの効率を高め得る。
【００５３】
図１２を参照して上述したような合計フラッシュ時間１６０が、図１７に例示されている。合計フラッシュ時間１６０は、複数のブロック１６１、１６２、１６３、及び１６４に分割されている。４つのブロックが示されているが、例えば、積分時間と比較される必要な合計フラッシュ時間及びトリガーの不確かさに応じて、より多数又は少数が使用されてもよい。トリガーの不確かさは、カメラユニットの外部では分からないものであり得る写真取り込みが開始される正確な時点（図１２の時点１２６）と、同時に開始されるべきである何らかの外部イベント（例えば、フラッシュを作動させることなど）との間で起こり得るタイムラグである。調光器環境における典型的な積分時間は、１０ｍｓから１００ｍｓのオーダーであり得る。一部の実施形態において、図１２に示した写真読み出しは各ラインの積分時間の約２倍に等しいので、最低で２ブロックが使用される。２つのブロックのみの使用は、適応フラッシュとカメラ（写真開始及び終了）との間の非常に正確な同期を必要とする。従って、殆どの実施形態は、３つ以上のブロックを使用する。
【００５４】
４つのブロック１６１、１６２、１６３、及び１６４の各々において、図２Ａ、図２Ｂ、及び図２Ｃにて上述したようにして計算され得るものである図１７に例示される要求照度パターン１６５に従って、総じてシーンを照らすようにＬＥＤが選択的にスイッチオンされる。要求される照度パターン１６５は、１７４ｂに示され且つ後述される最後の期間を含めて最後の期間まで達成される例えば時間平均輝度分布などの、ＬＥＤの目標輝度分布にマッピングされる。（このマッピングの詳細は、上述のように、ＬＥＤアレイと共に使用される一次及び／又は二次光学系に依存することになる。図１７では、単純さのために、空間的な対応関係を単純なスケーリングファクタであると仮定しており、故に、最後の期間までの平均輝度分布と照度パターン１６５とが等しく見える。）そして、各期間中に１つのＬＥＤ又はＬＥＤのグループを選択的にスイッチオンすることによって、ブロック１６１、１６２、１６３及び１６４のシーケンスの各々中に、時間平均輝度プロファイル１７４ｂを繰り返し生成することができる。
【００５５】
カーブ１６６は、各ブロックについてのＬＥＤ当たりの電流を時間の関数として例示している。各ブロック１６１、１６２、１６３、及び１６４は、時間１６７で開始し、時間１６８で終了する。各ブロックが、５つの期間１７０、１７１、１７２、１７３、及び１７４に分割される。より多数又は少数の期間が使用されてもよい。これらの期間は、カーブ１６６によって例示されるように、同じ継続時間のものである必要はない。図示した例では、最初の期間１７０が最も長く、ＬＥＤ当たり最も低い電流を有し、最後の期間１７４が最も短く、ＬＥＤ当たり最も高い電流を有する。各期間中にアレイに供給される合計電流は、同じであるとすることができ、また、合計利用可能電流に等しいとすることができるが、これは必要とされることではない。上述のように、アレイに供給される合計電流は、一部の実施形態において、その期間中にスイッチオンされるＬＥＤ間で均等に割り振られる。
【００５６】
アレイ１７０ａ、１７１ａ、１７２ａ、１７３ａ、及び１７４ａは、期間１７０、１７１、１７２、１７３、及び１７４の各々中に、光源アレイ内のＬＥＤの各々がどのように点灯されるかを例示している。アレイ１７０ａ、１７１ａ、１７２ａ、１７３ａ、及び１７４ａにおいて、黒はそのＬＥＤがオフであることを指し示し、灰色はそのＬＥＤがオンであることを指し示す。アレイ１７０ｂ、１７１ｂ、１７２ｂ、１７３ｂ、及び１７４ｂは、期間１７０、１７１、１７２、１７３、及び１７４の各々中に放射される累積平均輝度を例示している。換言すれば、アレイ１７０ｂ、１７１ｂ、１７２ｂ、１７３ｂ、及び１７４ｂは、全ての先行期間の間の放射光の合計を、このブロックの開始以降の経過時間で割ったものを例示している。色調は、生み出される光の量を示しており、より明るい色は、そのセグメントの、より多くの供給電流及びより長いオン時間、故に、より多くの光が生み出されることを指し示し、より暗い色は、より少ない供給電流、より短い長いオン時間、及びそれによりそれぞれのＬＥＤからいっそう少ない光が生み出されることを指し示す。
【００５７】
アレイ１７０ａによって示されるように、期間１７０においては、右側３列の９つのＬＥＤが電流Ｉ１で駆動されている。これは最初の期間であるので、平均輝度分布１７０ｂは、ＬＥＤ駆動図１７０ａを映している。アレイ１７１ａによって示されるように、期間１７１においては、上側２行の８つのＬＥＤが電流Ｉ２で駆動されている。平均輝度分布１７１ｂは、上側２行内且つ右側３列内のＬＥＤに対応する６つのＬＥＤで高めである。何故なら、これらのＬＥＤは、期間１７０及び期間１７１の双方でスイッチオンされたからである。アレイ１７２ａによって示されるように、期間１７２においては、右側２列の６つのＬＥＤが電流Ｉ３で照らされる。平均輝度分布１７２ｂは、上側２行内且つ右側２列内の４つのＬＥＤで最も高い。何故なら、これらのＬＥＤは、３つの期間１７０、１７１、及び１７２の全てにおいて光を発していたからである。アレイ１７３ａによって示されるように、期間１７３においては、最も上の行の４つのＬＥＤが電流Ｉ４で駆動されている。平均輝度分布１７３ｂは、最も上の行内且つ右側２列内の２つのＬＥＤで最も高い。何故なら、これらのＬＥＤは、全ての期間において照らされたからである。アレイ１７４ａによって示されるように、期間１７４においては、最も右の列の下側２行内の２つのＬＥＤが電流Ｉ５で駆動されている。平均輝度分布１７４ｂは、最も上の行の右側２列内及び２番目の行の最も右の列内の３つのＬＥＤで高めである。何故なら、これらのＬＥＤは、全ての期間において照らされたからである。
【００５８】
図１８は、図１５に示したＬＥＤのカラム毎にドライバ回路１１２を有するシステムを用いて、光源１０を駆動する方法を例示している。カラム毎にドライバ回路を有する構造においては、個々のＬＥＤは、適切なドライバと適切なスイッチとを作動させることによって選択的に活性化されることができ、異なるカラムに異なる量の電流を供給することはできるが、単一のカラム内のＬＥＤに異なるレベルの電流を供給することはできず、所与のカラムに供給される電流の合計量が、活性化されるそのカラム内の全てのＬＥＤ間で均等に振り分けられる。この構成では、適応フラッシュがシーンを照らす期間中にＬＥＤアレイにわたって所望の輝度分布を達成するために、時間変調及び電流変調の双方が使用される。
【００５９】
図１２を参照して上述したような合計フラッシュ時間１６０が、図１８に示されている。図１７においてのように、合計フラッシュ時間１６０は、複数のブロック１６１、１６２、１６３、及び１６４に分割されている。４つのブロックが示されているが、上述のように、積分時間と比較される必要な合計フラッシュ時間及びトリガーの不確かさに応じて、より多数又は少数が使用されてもよい。
【００６０】
４つのブロック１６１、１６２、１６３、及び１６４の各々において、図１８に例示される要求パターン１７５を達成するように光源がスイッチオンされる。要求される照度パターン１７５は、使用される光学系によって、ＬＥＤアレイの輝度分布に変換され得る。この目標輝度分布は、各ブロックを複数の期間に分割し、アレイ内の各ＬＥＤがパターン１８３ｂからのその要求平均輝度を生み出すまで、各期間中に単一のＬＥＤ又はＬＥＤのグループを選択的にパワーアップすることによって達成される。換言すれば、各ＬＥＤからの生成光の合計は、各期間中にそのＬＥＤによって生み出される輝度の積分によって与えられ、最終的な輝度分布は、ＬＥＤセグメント及び立体角当たり放射される光の合計を、図１８からのブロック時間ｔｉｎｔで割ったものになる。
【００６１】
カーブ１８０は、各ブロックについての作動されるＬＥＤ当たりの電流を時間の関数として例示している。各ブロック１６１、１６２、１６３、及び１６４は、時間１６７で開始し、時間１６８で終了する。各ブロックが、３つの期間１８１、１８２、及び１８３に分割される。より多数又は少数の期間が使用されてもよい。これらの期間は、カーブ１８０によって例示されるように、同じ継続時間のものである必要はない。この例では、期間１８１が最も長く、ＬＥＤの殆どをカラム毎に異なる電流設計でオンにし、期間１８３が最も短く、ＬＥＤ当たり最も高い電流を有する。上述のように、各カラムに供給される合計電流は、その期間中にそのカラム内でスイッチオンされるＬＥＤ間で均等に割り振られる。
【００６２】
アレイ１８１ａ、１８２ｂ、及び１８３ｂは、期間１８１、１８２、及び１８３の各々中に、光源アレイ内のＬＥＤがどのように点灯されるかを例示している。アレイ１８１ｂ、１８２ｂ、及び１８３ｂは、期間１８１、１８２、及び１８３の各々中の累積平均輝度を例示している。換言すれば、アレイ１８１ｂ、１８２ｂ、及び１８３ｂは、全ての先行期間の間のＬＥＤ及び立体角当たりの放射光の合計を、このブロックの開始以降の経過時間で割ったものを例示している。
【００６３】
アレイ１８１ａによって示されるように、期間１８１においては、右側３列の９つのＬＥＤが光を発している。各列（各カラム）が、異なる電流レベルで駆動されており、左から２番目の列が、最も少ない電流１８５を受け取り、左から３番目の列が、それより多くの電流１８６を受け取り、そして、最も右の列が、最も多くの電流１８７を受け取っている。各カラム内の３つ全てのＬＥＤが作動され、それ故に、各カラム内の３つ全てのＬＥＤが同じ量の光を放射する。これは最初の期間であるので、平均輝度分布１８１ｂは、ＬＥＤ駆動図１８１ａを映している。アレイ１８２ａによって示されるように、期間１８２においては、上側２行の８つのＬＥＤが電流Ｉ２で駆動されている。平均輝度分布１８２ｂは、最も右の列の上側２つのＬＥＤで最も高い。何故なら、これらのＬＥＤは、期間１８１及び期間１８２の双方の全てでスイッチオンされたからである。アレイ１８３ａによって示されるように、期間１８３においては、最も上の行の左側３列の３つのＬＥＤが電流Ｉ３で駆動されている。平均輝度分布１８３ｂは、最も上の行の右側２列の２つのＬＥＤで最も高い。
【００６４】
図１２に例示したカメラの全てのピクセルが、そのピクセルの積分中に、光源１０からの指定量の光を見るべきである。換言すれば、ピクセルの積分中に、そのピクセルは、上の図２Ａ、２Ｂ、及び２Ｃの段階２７、２７０、及び２７００で計算された適切な量の光で照らされるべきである。このカメラのピクセルは、同一期間の時間で光を収集していない（すなわち、異なるラインのピクセルは異なる時間に積分される）。ＬＥＤよりも少数のドライバ回路を持つデバイスでは、図１７及び１８に例示したように、ＬＥＤ当たりの光出力が時間とともに変化する。結果として、上述のブロックがピクセル積分と同期されない場合に、明るい又は暗い縞模様が記録されることがある。従って、一部の実施形態において、フラッシュシーケンス（各ブロック１６１、１６２、１６３、及び１６４が、完全なフラッシュシーケンスである）が、ピクセルの積分時間と同期される。フラッシュシーケンスが積分時間と同じ長さであるようにフラッシュシーケンスと積分時間とが同期されるとき、各ピクセルは、時間変調されたＬＥＤアレイ出力の完全なるシーケンス（完全なブロック１６１、１６２、１６３、１６４）を見る。特に、フラッシュシーケンスと積分時間とが同期されるとき、図１７及び１８に示した例の各ピクセルは、アレイ１７４ｂ及び１８３ｂに例示した画像化累積輝度分布を介して実現される図１７及び図１８の要求照度パターン１６５及び１７５に従ったその照度値を見る。
【００６５】
所与のラインの積分中に、積分されるピクセルがフラッシュシーケンス全体に曝されるように、フラッシュシーケンスの時間長さと積分時間とが等しい限りにおいて、フラッシュシーケンスを積分時間と同期させることは、ラインのうちの何れかが積分を開始するのと同じ時間にフラッシュシーケンスが開始することを必要としない。一部の実施形態において、フラッシュシーケンスは積分時間よりも短い。この短いフラッシュシーケンスの長さは、１つのラインのピクセルの積分時間が整数個のフラッシュシーケンスに等しくなるように選定される。
【００６６】
上の例は、適応光源を、例えばカメラの、フラッシュとして使用することを記述しているが、また、これらの例は可視光用のユニットを使用しているが、その他の使用も企図され、本発明の範囲内にある。例えば、一度に２つ以上のＬＥＤをスイッチオンすること、ＬＥＤアレイにわたる時間平均電力分布（又は輝度）が所定の電力分布（又は輝度）に一致するように、ＬＥＤアレイ内のカラム及びロウの間でスイッチングを行うこと、非効率的であるほど高い電流密度に個々のＬＥＤを曝すことなく、アレイに利用可能な総電流を常に使用するように、ＬＥＤアレイ内の個々のＬＥＤをスイッチオン及びオフすること、及び、照明シーケンスの長さを別個の外部動作（例えば、写真を撮影すること）に合わせることなど、ここに記載された方法及び構造は、如何なる好適用途で使用されてもよく、上の例にて記述されたフラッシュ用途に限定されるものではない。
【００６７】
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】
2019505069.tif 000003
【図２Ａ】
2019505069.tif 000004
【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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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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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年7月23日(2018.7.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
要求される照度パターンに合わせてＬＥＤアレイ内のＬＥＤを選択的に活性化することを有する方法であって、
前記ＬＥＤアレイのＬＥＤはロウ及びカラムに接続され、
前記ＬＥＤアレイ内のＬＥＤを選択的に活性化することは、選択されたＬＥＤが接続されたロウ及びカラムを選択的にスイッチオンすることを有し、
単一のドライバ回路が、１つ以上のカラム又は１つ以上のロウを選択的にスイッチオンし、
前記ＬＥＤアレイ内の前記ＬＥＤの各々が、複数の期間にわたって選択的に活性化され、前記複数の期間が、時間シーケンス内でグループ化され、前記時間シーケンス内の全期間にわたって前記ＬＥＤアレイの前記ＬＥＤの各々によって放射される光の合計を、前記時間シーケンスの合計時間で割ったものが、前記要求される照度パターンを得るために前記ＬＥＤアレイ内の各ＬＥＤによって放射されるべき光の量に一致するようにされ、
各期間中に、前記ＬＥＤアレイ内の少なくとも２つのＬＥＤが活性化される、
方法。
【請求項２】
各期間中に、前記ＬＥＤアレイに対する最大利用可能電流が、その期間中に活性化されるＬＥＤ間で均等に割り振られる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ＬＥＤアレイ内の前記ＬＥＤは、ロウ及びカラムスイッチに電気的に接続され、前記ＬＥＤアレイ内のＬＥＤを選択的に活性化することは、単一のドライバ回路を用いて、前記ロウ及びカラムスイッチを選択的に作動させて、選択されたＬＥＤを活性化することを有する、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記ＬＥＤアレイ内の前記ＬＥＤは、複数のロウ及びカラムに配列され、
前記ＬＥＤアレイ内の前記ＬＥＤは、ロウスイッチに電気的に接続され、
前記ＬＥＤアレイ内の前記ＬＥＤは、カラム毎にドライバ回路に電気的に接続され、且つ
前記ＬＥＤアレイ内のＬＥＤを選択的に活性化することは、前記ＬＥＤアレイ内に存在するカラムと同数のドライバ回路を用いて、前記ロウスイッチを選択的に作動させ且つカラムドライバを選択的に作動させて、選択されたＬＥＤを活性化することを有する、
請求項１に記載の方法。
【請求項５】
時間シーケンス内でグループ化された複数の期間にわたってＬＥＤアレイ内のＬＥＤを選択的に活性化することを繰り返すことを更に有する請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記複数の期間の長さは、前記ＬＥＤアレイ内のＬＥＤを活性化することとは別個の動作の特性時間と同じであるように選定される、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記別個の動作は、前記ＬＥＤアレイによって照らされる視野の写真を撮影することを有し、前記特性時間は、カメラの積分時間である、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
複数の部分を有する視野に対し、各部分についての光の量を決定することと、
複数の期間にわたって各部分に対応するＬＥＤを選択的に活性化することで、前記複数の期間中に各ＬＥＤによって生成される照明の合計が、各部分についての前記決定された光の量に等しくなるようにすることと、
前記視野の画像をキャプチャすることと、
を有する方法。
【請求項９】
選択的に活性化することは、前記ＬＥＤをシーケンスにて駆動することを有し、当該方法は更に、前記視野の画像をキャプチャすることの最中に前記シーケンスを繰り返すことを有する、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記視野は、複数のロウのピクセルに分割され、
前記視野の画像をキャプチャすることは、ピクセルのロウ毎に次々と記録することを有し、且つ
前記シーケンスに必要とされる時間は、１つのロウのピクセルを記録するのに必要な時間に等しい、
請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記視野は、複数のロウのピクセルに分割され、
前記視野の画像をキャプチャすることは、ピクセルのロウ毎に次々と記録することを有し、且つ
選択的に活性化することは、各ロウのピクセルを記録する間に、記録されるロウのピクセルが、当該記録されるロウのピクセルが位置する１つ以上の前記部分に対応する前記決定された光の量を受けるように、前記シーケンスを、ピクセルのロウ毎に次々と記録することと同期させることを有する、
請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
選択的に活性化することは、第１の期間中に第１のグループのＬＥＤをスイッチオンすることと、第２の期間中に第２のグループのＬＥＤをスイッチオンすることとを有し、前記第１のグループは前記第２のグループとは異なる、請求項８に記載の方法。
【請求項１３】
前記複数の期間にわたって各部分に対応するＬＥＤを選択的に活性化することは、前記視野の画像をキャプチャすることの最中に複数回行われる、請求項８に記載の方法。
【請求項１４】
視野を持つカメラであり、前記視野は複数のピクセルラインに分割されている、カメラと、
ＬＥＤのアレイを有する光源であり、前記アレイ内の各ＬＥＤが、前記視野の一部に対応し、且つＬＥＤのロウ及びＬＥＤのカラムに接続され、各ＬＥＤは、選択されたＬＥＤが接続されたロウ及びカラムをスイッチオンすることによって活性化されることができる、光源と、
前記ＬＥＤのアレイに結合され、１つ以上のカラム又は１つ以上のロウをスイッチオンするように、及び複数の期間にわたって前記ＬＥＤを選択的に活性化するように構成されたドライバであり、前記複数の期間が、時間シーケンス内でグループ化され、前記時間シーケンスの全期間中に各ＬＥＤによって生成される照明の合計が、前記視野の各部分についての予め決定された光の量に等しくされる、ドライバと、
を有し、
各期間中に、前記ＬＥＤアレイ内の少なくとも２つのＬＥＤが活性化される、
構造体。
【請求項１５】
前記カメラを用いて前記視野の画像をキャプチャする最中に前記シーケンスが繰り返される、請求項１４に記載の構造体。
【国際調査報告】
2019505069.tif 000025
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