(57)【要約】【課題】  出力光の波長特性が調節可能である出力光を発生する装置を提供する。【解決手段】  本発明の装置は、ハウジングと、そのハウジングに機能するように連結され、赤外波長範囲内のピーク波長を有する第１の光を生成するように構成されている第１の光源と、第１の光が出力光の成分をなし、ハウジングに機能するように連結され、可視光波長範囲内にピーク波長を有する第２の光を生成するように構成されている第２の光源とを含み、第２の光源が、波長変換特性を有する蛍光物質を含み、第２の光源により生成された元来の光の少なくともいくらかが変換され、第２の光が発生し、出力光が赤外波長範囲及び可視光波長範囲内に波長スペクトルを有するように、また第２の光が出力光の成分であるであるように構成されている。【選択図】  図３
2007017986.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングと、
前記ハウジングに機能するように連結され、赤外波長範囲内のピーク波長を有する第１の光を生成するように構成されている第１の光源と、該第１の光が出力光の成分をなし、
前記ハウジングに機能するように連結され、可視光波長範囲内にピーク波長を有する第２の光を生成するように構成されている第２の光源とを含み、
前記第２の光源が、波長変換特性を有する蛍光物質を含み、前記第２の光源により生成された元来の光の少なくともいくらかが変換され、前記第２の光が発生し、前記出力光が赤外波長範囲及び可視光波長範囲内に波長スペクトルを有するように、また前記第２の光が前記出力光の成分である光発生装置。
【請求項２】
前記第１の光源が、前記赤外波長範囲内に前記ピーク波長を有する前記第１の光を生成するように構成されている赤外発光ダイオードよりなる請求項１記載の光発生装置。
【請求項３】
前記第２の光源が、紫外波長範囲及び前記可視光波長範囲の一方に前記ピーク波長を有する前記元来の光を生成するように構成されている発光ダイオードダイを含む蛍光可視光色発光ダイオードよりなる請求項１記載の光発生装置。
【請求項４】
前記第２の光源の前記蛍光物質が、前記元来の光の少なくともいくらかを赤色光、緑色光、青色光の１つに変換する波長変換特性を有する請求項３記載の光発生装置。
【請求項５】
前記第２の光源の前記蛍光物質が、前記元来の光の少なくともいくらかを白色光に変換する波長変換特性を有する請求項３記載の光発生装置。
【請求項６】
前記蛍光物質が、蛍光有機色素、無機蛍光体、混成物蛍光体、ナノ蛍光体の１つを含む請求項１記載の光発生装置。
【請求項７】
前記第１の光源が、前記第１の光源により生成された元来の光の少なくともいくらかを変換して前記第１の光を発生する波長変換特性を有する第２の蛍光物質を含む請求項１記載の光発生装置。
【請求項８】
ハウジングと、
前記ハウジングに機能するように連結され、赤外波長範囲内のピーク波長を有する第１の光を生成するように構成されている第１の光源と、当該第１の光源が、その第１の光源によって生成された元来の光の少なくともいくらかを変換して前記第１の光を発生する波長変換特性を有する蛍光物質を含み、前記第１の光が出力光の成分をなし、
前記ハウジングに機能するように連結され、可視光波長範囲内にピーク波長を有する第２の光を生成するように構成されている第２の光源とを含み、
前記出力光が赤外波長範囲及び可視光波長範囲内に波長スペクトルを有するように、また前記第２の光が前記出力光の成分である出力光を発生するための装置。
【請求項９】
前記第２の光源が、前記可視光波長範囲内にピーク波長を有する前記第２の光を生成するように構成されている発光ダイオードよりなる請求項８記載の出力光を発生するための装置。
【請求項１０】
前記発光ダイオードが、赤色光、緑色光、青色光の１つを発生するように構成されている請求項９記載の出力光を発生するための装置。
【請求項１１】
前記発光ダイオードが、他の可視光色と組み合わされて白色光を発生する可視光色光を生成するように構成されている請求項９記載の出力光を発生するための装置。
【請求項１２】
前記第１の光源が、紫外波長範囲及び前記可視光波長範囲の一方に前記ピーク波長を有する前記元来の光を生成するように構成されている発光ダイオードダイを含む蛍光赤外発光ダイオードよりなる請求項８記載の出力光を発生するための装置。
【請求項１３】
前記蛍光物質が、蛍光有機色素、無機蛍光体、混成物蛍光体、ナノ蛍光体の１つを含む請求項８記載の出力光を発生するための装置。
【請求項１４】
前記第２の光源が、前記第２の光源により生成された元来の光の少なくともいくらかを変換して前記第２の光を発生する波長変換特性を有する第２の蛍光物質を含む請求項８記載の出力光を発生するための装置。
【請求項１５】
前記第２の蛍光物質が、前記第２の光源により生成された前記元来の光の少なくともいくらかを白色光に変換する波長変換特性を有する請求項１４記載の出力光を発生するための装置。
【請求項１６】
出力光を発生するための方法であって、
第１の元来の光を生成して赤外波長範囲内にピーク波長を有する第１の光を発生し、
第２の元来の光を生成して可視光波長範囲内にピーク波長を有する第２の光を発生し、
前記第１の元来の光及び前記第２の元来の光の少なくともいくらかを、蛍光発光により、前記第１の光及び前記第２の光の一方に変換することからなり、
前記第１の光及び前記第２の光を前記出力光として放射し、前記出力光が前記赤外波長範囲及び前記可視光波長範囲内に波長スペクトルを有する方法。
【請求項１７】
前記第１の元来の光を生成することが、紫外波長範囲及び前記可視光波長範囲の一方にピーク波長を有する前記第１の元来の光を生成することを含む請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
前記変換することが、蛍光有機色素、無機蛍光体、混成物蛍光体、ナノ蛍光体の１つを利用する蛍光発光により、前記第１の元来の光の少なくともいくらかを前記第１の光に変換することを含む請求項１７記載の方法。
【請求項１９】
前記第２の元来の光を生成することが、紫外波長範囲及び前記可視光波長範囲の一方にピーク波長を有する前記第２の元来の光を生成することを含む請求項１６記載の方法。
【請求項２０】
前記変換することが、蛍光有機色素、無機蛍光体、混成物蛍光体、ナノ蛍光体の１つを利用する蛍光発光により、前記第２の元来の光の少なくともいくらかを前記第２の光に変換することを含む請求項１９記載の方法。
【請求項２１】
前記変換することが、蛍光発光によって前記第１の元来の光の少なくともいくらかを前記第１の光に変換し、蛍光発光によって前記第２の元来の光の少なくともいくらかを前記第２の光に変換することを含む請求項１６記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、2004年10月14日に出願され、優先権を主張する出願番号第10/966,057号の一部継続出願である。先の出願は参照することによって、その内容を全て本明細書に取り入れることとする。
【０００２】
本発明は、赤外波長範囲と可視光波長範囲の波長スペクトルを有する出力光を発生する装置に関し、またそのような光を発生する方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
ストロボは、写真撮影用の補助光を提供し、カメラ又は他の撮像装置によって得られる画像の質を高める。従来のストロボは、アルゴン、クリプトン、ネオン及びキセノンのようなガス、又は水銀の蒸気のような蒸気が充填されているバルブを利用する。高電圧がバルブに適用されると、ガス又は蒸気がイオン化し、ガス又は蒸気を介して電子が流れる。これらの電子はガス又は蒸気の原子を励起し、光が放射される。放射される光の波長特性はバルブ内のガス又は蒸気に依存する。水銀の蒸気の場合、放射される光は紫外線光であり、通常紫外線光は望まれないので、蛍光物質を使用して可視光に変換される。
【０００４】
最近、発光ダイオード（LED）は作業効率に関して幾分改善されてきており、LEDは、フラッシュ内のバルブでさえも、従来の光源を置き換えるようになっている。既存のLEDは、紫外線（「UV」）、可視光、赤外線（「IR」）の波長域の光を放射可能である。概して、これらのLEDは、狭い発光スペクトル（おおよそ±10 nm）を有する。一例として、青色InGaN LEDは、470 nm±10 nmの波長の光を生成する。他の例では、緑色InGaN LEDは、510 nm±10 nmの波長の光を生成する。他の例では、赤色AlInGaP LEDは、630 nm±10 nmの波長の光を生成する。しかしながら通常、フラッシュは演色のために白色光を発生する必要があるため、赤色、青色、緑色LEDのような異なる色のLEDをフラッシュ内で共に使用して、白色光が発生されている。代替的には、蛍光物質が、フラッシュ内の１つ又はそれ以上のUV、青色、緑色LED内に導入され、蛍光物質を利用して白色光が発生されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
異なる写真撮影用途に対して、フラッシュにより提供される補助光からの異なる波長特性が望まれている。したがって、出力光の波長特性が調節可能である出力光を発生する装置及び方法に対する必要性が存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、可視光波長範囲と赤外波長範囲の波長スペクトルを有する出力光を発生するための装置及び方法に関し、この装置及び方法は、蛍光物質を利用して、１つ又はそれ以上の光源から放射された元来の光の少なくともいくらかを変換して出力光を発生する。蛍光物質は、元来の光を赤外波長範囲又は可視光波長範囲内にピーク波長を有する変換光に変換するのに利用される。変換光は、他の光と組み合わされて出力光を発生する。
【０００７】
本発明の一実施形態による光発生装置は、ハウジング、第１の光源、第２の光源を含む。第１及び第２の光源は、機能するようにハウジングに連結されている。第１の光源は、赤外波長範囲内にピーク波長を有する第１の光を生成するように構成されている。第２の光源は、可視光波長範囲内にピーク波長を有する第２の光を生成するように構成されている。第２の光源は、その第２の光源により生成された元来の光の少なくともいくらかを変換して第２の光を発生する波長変換特性を有する蛍光物質を含む。第１の光及び第２の光が、赤外波長範囲及び可視光波長範囲の波長スペクトルを有する出力光の成分である。
【０００８】
本発明の一実施形態による光発生装置は、ハウジング、第１の光源、第２の光源を含む。第１及び第２の光源は、機能するようにハウジングに連結されている。第１の光源は、赤外波長範囲内にピーク波長を有する第１の光を生成するように構成されている。第１の光源は、その第１の光源により生成された元来の光の少なくともいくらかを変換して第１の光を発生する波長変換特性を有する蛍光物質を含む。第２の光源は、可視光波長範囲内にピーク波長を有する第２の光を生成するように構成されている。第１の光及び第２の光が、赤外波長範囲及び可視光波長範囲の波長スペクトルを有する出力光の成分である。
【０００９】
本発明の一実施形態による出力光発生方法は、第１の元来の光を生成して赤外波長範囲内にピーク波長を有する第１の光を発生し、第２の元来の光を生成して可視光波長範囲内にピーク波長を有する第２の光を発生し、第１及び第２の元来の光の少なくともいくらかを蛍光発光により第１の光及び第２の光の一方に変換し、第１の光及び第２の光を、赤外波長範囲及び可視光波長範囲の波長スペクトルを有する出力光として放射することからなる。
【００１０】
本発明の他の局面及び利点は、本発明の原理の一例として図解する添付の図面と関連する以下の詳細な説明から明らかとなる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、可視光波長範囲及び赤外波長範囲の波長スペクトルを有する出力光を発生するための装置及び方法に関し、蛍光物質を利用して、１つ又はそれ以上の光源から放射された元来の光の少なくともいくらかを変換して出力光を発生する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１を参照して、本発明の一実施形態による写真撮影に利用されるストロボの形態の光発生装置10を示す。ストロボ10は、少なくとも１つの光源装置を利用して、可視光波長範囲及び赤外（IR）波長範囲双方において広範な波長スペクトルを有する出力光を発生する。したがってストロボ10は、所望の波長特性を有する閃光をもたらすことができ、閃光の少なくとも１つの成分は広範なIR波長範囲/可視光波長範囲を有する。
【００１３】
図１に示すように、ストロボ10は、デジタルカメラ12、カメラ付き携帯電話14、又は可視光及び赤外光の双方に感度のある任意の他の撮像装置に含まれることがある。またストロボ10は、撮像装置と関連して使用可能な外部フラッシュ装置16に含まれることがある。外部フラッシュ装置16を、撮像装置に取り付けることができるように設計することも、又は撮像装置に関連する外部装置として使用するように設計することもできる。ストロボ10を、図２を参照して以下においてより詳細に記載する。
【００１４】
図２には、本発明の一実施形態によるストロボ10を備えているデジタル撮像装置20を示す。この実施形態では、ストロボ10はデジタル撮像装置20に内蔵されている。本明細書では、デジタル撮像装置20を、可視光及びIR光の双方に感度のあるデジタルカメラとして記載する。しかしながら撮像装置20を、デジタルビデオカメラのような可視光及びIR光の双方に感度のある任意の撮像装置とすることができる。
【００１５】
図２に示すように、撮像装置20は、レンズ22、イメージセンサ24、アナログデジタル変換器（ADC）26、処理装置28、格納装置30、ストロボ10を含む。レンズ22は、関心の持たれる光景をイメージセンサ24上に焦点を合わせ、その光景の画像を獲得するのに利用される。イメージセンサ24は、イメージセンサの各画素において光を受容することに応じて、各画素において電荷を生成することによって焦点の合った画像を電子的に獲得する。イメージセンサ24は、可視光及びIR光の双方に感度があり、それによってストロボ10によって生成されたIR光は、IR光が関心の持たれる光景内の物体に反射されると、イメージセンサにより獲得される。一例として、イメージセンサ24を、電荷結合素子（CCD）又は金属酸化膜半導体（MOS）イメージセンサとすることができる。イメージセンサ24により生成された電荷は、ADC 26により信号処理用のデジタル信号に変換される。
【００１６】
撮像装置20の処理装置28は、ADC 26からのデジタル信号を処理して、関心の持たれる獲得された光景のデジタル画像を発生する。処理装置28により実施される処理には、デモザイク、画像処理、圧縮が含まれる。結果生じるデジタル画像は、取り外し可能なメモリカードを含む格納装置30内に格納される。
【００１７】
ストロボ10は、ハウジング32、光学的に透明なカバー34、１つ又はそれ以上の光源装置36、38、40、42を含む。ハウジング32は、光源装置36、38、40、42に対する構造的な支持をもたらす。ハウジング32には、光源装置36、38、40、42により生成された光のいくらかを光学的に透明なカバー34の方に反射する反射表面44を含み、それによって光源装置により生成された光の大部分を有効な閃光としてカバーを介して伝達することが可能となる。光学的に透明なカバー34を、光源装置36、38、40、42からの光を方向付けてストロボ10の出力光を最適化するレンズとして形成することができる。
【００１８】
ストロボ10の光源装置36、38、40、42は、ハウジング32の反射表面44に取り付けられている。ストロボ10の光源装置36、38、40、42のそれぞれを、発光ダイオード（LED）又はレーザーダイオードのような光を発生する任意の形式の装置とすることができる。しかしながら本明細書では、光源装置36、38、40、42をLEDとして記載する。図解する実施形態では、ストロボ10は、可視光波長範囲及び赤外（IR）波長範囲双方の波長スペクトルを有する光を発生し、本明細書では「可視/IR LED」と称する１つのLED 36と３つの他のLED 38、40、42とを含む。ストロボ10に含まれる他のLED 38、40、42の形式は、ストロボの出力光に対して所望される相違する波長特性に依存する。一例として、他のLED 38、40、42には、遠紫外線（UV）LED、UV LED、青色LED、緑色LED、赤色LED、IR LEDが含まれる。また他のLED 38、40、42には、蛍光発光を利用して特定のLEDにより生成される元来の光の少なくともいくらかをより長い波長の光に変換し、白色光のような多色の光を含む種々の色の光を生成する蛍光LEDが含まれる。
【００１９】
本発明の代替的な実施形態では、ストロボ10のLED 36、38、40、42は、少なくとも１つの非蛍光IR LED（すなわち蛍光発光を利用することなくIR光を放射するLED）及び少なくとも１つの蛍光可視光色LED（すなわち蛍光発光を利用して可視光色の光を放射するLED）の組み合わせを含み、IR波長範囲及び可視光波長範囲双方の波長スペクトルを有する出力光を発生する。一例として、ストロボ10に含まれる蛍光可視光色LEDは、白色、赤色、緑色、青色、又は黄色又は紫色の光のような混合された色の光を含む他の可視光色の光を放射する。
【００２０】
本発明の他の代替的な実施形態では、ストロボ10のLED 36、38、40、42は、少なくとも１つの蛍光IR LED（すなわち蛍光発光を利用してIR光を放射するLED）及び少なくとも１つの非蛍光可視光色LED（すなわち蛍光発光を利用することなく可視光色の光を放射するLED）の組み合わせを含み、IR波長範囲及び可視光波長範囲双方の波長スペクトルを有する出力光を発生する。一例として、ストロボ10に含まれる非蛍光可視光色LEDは、赤色、緑色、青色の光を放射する。ストロボ10は、非蛍光赤色、緑色、青色LEDを含み、それによって可視光波長のスペクトルの大部分又は全てが覆われる。
【００２１】
ストロボ10のLED 36、38、40、42は、選択的に作動されて制御され、ストロボ10によって発生される閃光の波長特性が調節される。したがってストロボ10は、所望の波長特性を有する閃光を発生するように制御可能な異なる波長の放射を発生するように構成されている。ストロボ10は、１つもしくはそれ以上のIR LED及び/又は可視/IR LEDのような１つもしくはそれ以上の蛍光体変換IR LEDを利用してIR放射を発生する。ストロボ10は、１つもしくはそれ以上の緑色LED及び/又は１つもしくはそれ以上の蛍光体変換緑色LED（UV/青色ダイ又は青色LEDダイとともに）を利用して緑色放射を発生する。ストロボ10は、１つもしくはそれ以上の青色LED及び/又は１つもしくはそれ以上の蛍光体変換青色LED（UV LEDダイとともに）を利用して青色放射を発生する。ストロボ10は、１つもしくはそれ以上の赤色LED及び/又は１つもしくはそれ以上の蛍光体変換赤色LED（UV/青色ダイ又は青色LEDダイとともに）を利用して赤色放射を発生する。ストロボは、異なる色のLEDの組み合わせ、及び/又は１つ又はそれ以上の蛍光体変換白色LED（UV/青色、緑色、青色LEDダイの組み合わせを）白色放射を発生することもできる。
【００２２】
図２に示すように、さらにストロボ10は、駆動回路46、随意的なカラーセンサ48、随意的な制御器50を含む。駆動回路46は、ストロボ10の光源装置36、38、40、42に電気的に接続されている。駆動回路46は、光源装置36、38、40、42に駆動信号を提供し、光源装置を選択的に作動して、異なる光源装置により生成する光から発生される合成光となる閃光を発生する。閃光の所望の波長特性に応じて、駆動信号の幾つかの強度が、所望の光を発生するように変更可能である。カラーセンサ48は、ストロボ10の光学的に透明なカバー34に近接して配置され、カバーから放射される閃光を受容する。カラーセンサ48は、ストロボ10の光源装置36、38、40、42により生成された光の波長特性を測定する。これらの測定値は、制御器50により使用されて、光源装置36、38、40、42により発生された光の波長特性を監視し、ユーザにより選択された所望の閃光を発生するように光の波長特性を調節する。制御器50は、駆動回路46を介して光源装置36、38、40、42を制御することによって、閃光の波長特性を調節することができる。
【００２３】
さらに図３に移ると、本発明の一実施形態による、LED 100の形態の蛍光光源装置を示し、これはストロボ10内で利用可能である。一実施形態では、蛍光LED 100を、可視光波長範囲及び赤外（IR）波長範囲双方の広範な波長スペクトルを有する出力光を発生する蛍光可視光/IR LEDとすることができる。したがって蛍光可視光/IR LEDの出力光は、可視光及びIR光の双方を含む。出力光は、蛍光物質を利用して、LEDにより生成された元来の光のいくらかを異なる波長の光に変換することによって発生される。変換された光は、元来の光の波長スペクトルを変更し、所望される出力光の波長スペクトルを発生する。出力光が、可視光のみならずIR光も含んでいるので、LED 100は、ビジュアルコミュニケーション又は視覚効果のような可視光用途に対してだけではなく、IR信号電送のような、ストロボ以外のIR用途に対して利用可能である。
【００２４】
代替的な実施形態では、蛍光LED 100を、IR波長範囲内にピーク波長を有する光又は出力IR光を発生する蛍光IR LEDとすることができる。他の代替的な実施形態では、蛍光LED 100を、可視光波長範囲内にピーク波長を有する光又は出力可視光色光を発生する蛍光可視光色LEDとすることができる。出力IR又は可視光色光は、適切な蛍光物質を利用して、LED 100により生成された元来の光のいくらか又は実質的に全てをより長い波長の光に変換することにより発生される。
【００２５】
図３に示すように、LED 100はリードフレーム実装LEDである。LED 100は、LEDダイ102、リードフレーム104、106、ワイヤ108、ランプ110を含む。LEDダイ102は、特定のピーク波長の光を生成する半導体チップである。したがってLEDダイ102は、LED 100に対する光源である。LED 100を単一のLEDダイを含むように示しているが、LEDに、例えば１つの紫外線（UV）LEDダイ及び１つの可視光LEDダイである１つより多い数のLEDダイを含ませることができる。一般に、LEDダイ102からの光は狭い波長スペクトル（おおよそ±10 nm）を有する。LEDダイ102は、紫外線波長範囲及び可視光波長範囲（≒100〜700 nm）においてピーク波長を有する光を生成するように設計されている。一例として、LEDダイを、InGaN又はAlGaN LEDのような、UV、青色、緑色波長範囲においてピーク波長を有する光を生成するGaNに基づくLEDとすることができる。他の例示として、LEDダイ102を、赤色、橙色、黄色波長範囲においてピーク波長を有する光を発生するAlInGaPダイとすることができる。
【００２６】
LEDダイ102は、リードフレーム104上に位置付けられ、ワイヤ108を介して他のリードフレーム106に電気的に接続されている。リードフレーム104及び106は、LEDダイ102を駆動するのに必要とされる電力をもたらす。LEDダイ102は、そのLEDダイ102から光を伝播させるための媒体であるランプ110内に封入されいている。ランプ110は、主要部112及び出力部114を含む。この実施形態では、ランプ110の出力部114は、レンズとして機能する半球体形状である。したがって出力光としてLED 100から放射される光は、ランプ110の半球体形状の出力部114によって集中される。しかしながら、他の実施形態では、ランプ100の出力部114を水平な平面とすることができる。
【００２７】
LED 100のランプ110は、エポキシ、シリコーン、シリコーンとエポキシの混成物、アモルファスポリアミド樹脂、過フッ化炭化水素、ガラス又はプラスチック材料のような任意の透明材料とすることができる透明な物質から製造され、それによってLEDダイ102からの光は、ランプを介して進み、ランプの出力部114から放射される。この実施形態では、ランプ110は、透明な物質と蛍光物質118の混合物から形成されている伝播光に対する媒体である波長変化領域116を含む。波長変化領域116の蛍光物質118は、LEDダイ102によって放射された元来の光の少なくともいくらかをより低いエネルギー（より長波長）の光に変換するのに利用される。蛍光物質118によって変換される元来の光の量は、LED 100の所望とされる出力光によって変化する。例えばLEDダイ102がUV LEDダイである場合、UV光は目に対して有害であり、したがってUV光は出力光として望まれないため、元来の光の実質的に全てが蛍光物質118によって変換される。変換された光及び、もしあるのであれば、吸収されない光は、LED 100の出力光としてランプ110の光出力部114から放射される。
【００２８】
波長変化領域116の蛍光物質118は、１つ又はそれ以上の無機蛍光体、１つ又はそれ以上の蛍光有機色素、１つ又はそれ以上の混成物蛍光体、１つ又はそれ以上のナノ蛍光体、あるいは蛍光有機色素、無機蛍光体、混成物蛍光体、ナノ蛍光体の任意の組み合わせからなる。本明細書では、混成物蛍光体は無機蛍光体と有機蛍光体又は色素の任意の組み合わせから形成される蛍光体として画定される。配合に関わりなく、LED 100が蛍光可視/IR LEDであるならば、出力光の波長スペクトルが、可視光波長範囲及びIR波長範囲を含むように、蛍光物質118は、波長変換特性を有し、LEDダイ102からの元来の光のいくらか又は実質的に全てを変換する。LED 100が蛍光IR LEDであるならば、蛍光物質118は、出力光がIR波長範囲内にピーク波長を有するように、LEDダイ102からの元来の光のいくらか又は実質的に全てを変換する波長変換特性を有する。LED 100が蛍光可視光色LEDであるならば、蛍光物質118は、出力光が可視光波長範囲内に１つ又はそれ以上のピーク波長を有するように、LEDダイ102からの元来の光のいくらか又は実質的に全てを変換する波長変換特性を有する。LED 100からの出力光の波長スペクトルは、LEDダイ102によって生成する元来の光のピーク波長及び、波長変化領域116の蛍光物質118の波長変換特性の両方に依存する。したがって所望の波長スペクトルを有する出力光を発生するために、蛍光物質118及びLEDダイ102は共に考慮されなければならない。
【００２９】
可視光波長範囲及びIR波長範囲において広範な波長スペクトルを有する出力光を発生するのにともに利用可能である本発明のLEDダイ及び蛍光物質の幾つかの例示を以下に示す。本明細書で使用するように、可視光波長範囲はおおよそ400 nm〜700 nmの範囲であり、IR波長範囲はおおよそ700 nm〜1600 nmの範囲である。以下の例示において、各LEDダイによる色は、そのLEDダイによって生成する光のピーク波長である。同様に、各蛍光体による色は、その蛍光体により変換された光のピーク波長である。第１の例示は、青色LEDと、赤色及び黄色蛍光体、赤色及び緑色蛍光体又は赤色、黄色及び緑色蛍光体の蛍光物質である。この組み合わせは、400〜950 nmの範囲に波長スペクトルを有する出力光を発生する。第２の例示は、赤色LEDダイと、赤色蛍光体の蛍光物質である。この組み合わせは、600〜1500 nmの範囲に波長スペクトルを有する出力光を発生する。第３の例示は、UV LEDダイと、赤色、青色及び黄色蛍光体、赤色、青色及び緑色蛍光体又は赤色、青色、緑色及び黄色蛍光体の蛍光物質である。この組み合わせは、400〜800 nmの範囲に波長スペクトルを有する出力光を発生する。一例として、黄色蛍光体をYAG:Ce、TAG:Ce、YAG:Ce,Prとすることができ、赤色蛍光体をCaS:Eu2+,Mn2+、SrS:Eu2+、（Zn,Cd）S:Ag、Mg4GeO5.5F:MN4+、ZnSe:Ce、ZnSeS:Cu,Clとすることができ、緑色蛍光体をZnS:Cu+、SrGa2S4:Eu2+、YAG:Ce3+、BaSrGa4S7:Euとすることができ、青色蛍光体をBaMg2Al16O27:Euとすることができる。しかしながら所望の波長変換特性を有する任意の蛍光物質を上記の例示に換えて利用することもできる。
【００３０】
ランプ110の波長変化領域116の形状は図３において矩形として示しているが、波長変化領域を半球体のような他の形状に構成することもできる。さらに他の実施形態では、波長変化領域116は、LEDダイ102に物理的に連結されていなくともよい。実施形態では、波長変化領域116をランプ110内以外の場所に配置することもできる。他の実施形態では、波長変化領域116をストロボ10の光学的に透明なカバー34に配置することもできる。
【００３１】
図４Ａ、４Ｂ、４Ｃには、本発明の実施形態による代替的なランプの構造を示す。図４ＡのLED 200Aは、全てのランプが波長変化領域であるランプ210Aを含む。したがってこの構造では、全てのランプ210Aが、透明な物質及び蛍光物質118の混合物から形成されている。図４ＢのLED 200Bは、波長変化領域216Bがランプの外側表面に配置されているランプ210Bを含む。したがってこの構造では、蛍光物質118を含まないランプ210Bの領域がKEDダイ102を覆って先ず形成され、さらに透明な物質及び蛍光物質118の混合物がその領域を覆って堆積され、ランプの波長変化領域216Bが形成される。図４ＣのLED 200Cはランプ210Cを含み、そのランプ内で、波長変化領域216Cは、LEDダイ102上を覆う透明な物質及び蛍光物質118の混合物の薄い層として形成されている。したがってこの構造では、LEDダイ102は、先ず透明な物質及び蛍光物質118の混合物の薄い層で被覆されて覆われ、波長変化領域216Cが形成され、さらにランプ210Cの残る部分が蛍光物質118を含まない透明な物質を波長変化領域上に配置させることによって形成可能である。一例として、LED 200Cの波長変化領域216Cの厚みを10ミクロンメートルから60ミクロンメートルの間とすることができる。
【００３２】
代替的な実施形態では、LEDダイが配置されるLEDのリードフレームが、図５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄに図解するように、カップ状反射体を含む。図５Ａ〜５Ｄは、カップ状反射体322を有するリードフレーム320を含む異なるランプ構造を備えているLED 300A、300B、300C、300Dを示す。カップ状反射体322は、配置されるLEDダイ102に対する押し下げられた領域をもたらし、それによってLEDダイによって生成された光のいくらかはリードフレーム320により反射され、有効な出力光としてそれぞれのLEDから放射される。
【００３３】
上記した異なるランプ構造が、表面実装型LEDのような異なる形式のLEDに適用可能であり、本発明の他の形式のLEDが製造される。加えて、これらの異なるランプ構造を、本発明による、半導体レーザー装置のような他の形式の発光装置に適用することができる。これらの発光装置では、光源をレーザーダイオードのようなLEDダイとは異なる任意の光源とすることができる。
【００３４】
本発明の一実施形態による出力光発生方法を、図６を参照して記載する。ブロック602において、第１の元来の光が、IR波長範囲内にピーク波長を有する第１の光を発生するように生成される。次に、ブロック604において、第２の元来の光が、可視光波長範囲内にピーク波長を有する第２の光を発生するように生成される。次に、ブロック606において、第１の元来の光及び第２の元来の光の少なくともいくらかが、蛍光発光により第１の光及び第２の光の一方に変換される。次に、ブロック608において、第１の光及び第２の光が、IR波長範囲及び可視光波長範囲内に波長スペクトルを有する出力光として放射される。
【００３５】
本発明の特定の実施形態を記載し図解してきたが、本発明は、そのような記載され、図解された特定の形態又は部品の配列に制限されない。本発明の範囲は、本明細書に添付する特許請求の範囲の記載及びそれに等価なものによって画定される。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】撮像装置内に含まれ、又は外部フラッシュ装置である本発明の一実施形態によるストロボを示す。
【図２】本発明の一実施形態の一体化ストロボを備えているデジタル撮像装置の線図を示す。
【図３】本発明の一実施形態による蛍光LEDの線図を示す。
【図４Ａ】本発明の一実施形態による代替的な発光構造を備えているLEDの線図を示す。
【図４Ｂ】本発明の一実施形態による代替的な発光構造を備えているLEDの線図を示す。
【図４Ｃ】本発明の一実施形態による代替的な発光構造を備えているLEDの線図を示す。
【図５Ａ】本発明の代替的な実施形態によるカップ状反射体を有するリードフレームを備えているLEDの線図を示す。
【図５Ｂ】本発明の代替的な実施形態によるカップ状反射体を有するリードフレームを備えているLEDの線図を示す。
【図５Ｃ】本発明の代替的な実施形態によるカップ状反射体を有するリードフレームを備えているLEDの線図を示す。
【図５Ｄ】本発明の代替的な実施形態によるカップ状反射体を有するリードフレームを備えているLEDの線図を示す。
【図６】本発明の一実施形態による出力光を発生する方法の流れ図を示す。
【符号の説明】
【００３７】
１０      光発生装置
１２      デジタルカメラ
１４      カメラ付き携帯電話
１６      外部フラッシュ装置
２０      撮像装置
２２      レンズ
２４      イメージセンサ
２６      アナログデジタル変換器
２８      処理装置
３０      格納装置
１００      LED
１０２      LEDダイ
１０４、１０６      リードフレーム
１０８      ワイヤ
１１０      ランプ
１１６      波長変化領域
１１８      蛍光物質
３２２      カップ状反射体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図６】
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