KR20230004905A - 적응형 광원 - Google Patents

Abstract

본 발명의 실시예들에 따른 방법은 장면의 3차원 프로파일을 생성하는 단계, 3차원 프로파일에 기초하여 장면의 각각의 부분에 대한 상대적인 양의 광을 계산하는 단계, 및 장면의 제1 부분에 제1 양의 광을 제공하고 장면의 제2 부분에 제2 양의 광을 제공하도록 광원을 활성화하는 단계를 포함한다. 제1 양과 제2 양은 다르다. 제1 양 및 제2 양은 장면의 각각의 부분에 대한 상대적인 양의 광을 계산함으로써 결정된다.

Description

적응형 광원{ADAPTIVE LIGHT SOURCE}

발광 다이오드들(light emitting diodes, LEDs), 공진 캐비티 발광 다이오드들(resonant cavity light emitting diodes, RCLEDs), 수직 캐비티 레이저 다이오드들(vertical cavity laser diodes, VCSELs), 및 에지 방출 레이저들(edge emitting lasers)을 포함하는 반도체 발광 디바이스들은 현재 사용 가능한 가장 효율적인 광원들 중 하나이다. 가시 스펙트럼(visible spectrum)을 가로질러 동작 가능한 고휘도 발광 디바이스들(high-brightness light emitting devices)의 제조에 대해 현재 관심 있는 재료 시스템들(material systems)은 Ⅲ-V족 반도체들, 특히 Ⅲ-질화물 재료들이라고도 불리는 갈륨, 알루미늄, 인듐, 및 질소의 2원, 3원, 및 4원 합금들을 포함한다. 전형적으로, Ⅲ-질화물 발광 디바이스들은 사파이어, 탄화 규소, Ⅲ-질화물, 또는 다른 적절한 기판 상에 금속 유기 화학 기상 증착(metal-organic chemical vapor deposition, MOCVD), 분자 빔 에피택시(molecular beam epitaxy, MBE), 또는 다른 에피택셜 기술들(epitaxial techniques)에 의해 상이한 조성 및 도펀트 농도의 반도체 층들의 스택(stack)을 에피택셜 성장시킴으로써 제조된다. 스택은 기판 위에 형성된, 예를 들어 Si로 도핑된 하나 이상의 n형 층, n형 층 또는 층들 위에 형성된 활성 영역 내의 하나 이상의 발광 층, 및 활성 영역 위에 형성된, 예를 들어 Mg로 도핑된 하나 이상의 p형 층을 종종 포함한다. n및 p형 영역들 상에 전기 접촉부들이 형성된다.

소형의 크기와 낮은 전력 요구들 때문에 반도체 발광 디바이스들은 카메라들 및 휴대 전화들과 같은 핸드헬드형의 배터리 전력공급형(battery-powered) 디바이스들을 위한 카메라 플래시들과 같은 광원들에 대한 매력적인 후보들이다

본 발명의 실시예들에 따르면, 예를 들어 카메라용 플래시, 또는 임의의 다른 적절한 용도로 사용될 수 있는 광원이 제공된다. 광원은 광원에 의해 방출된 조명 패턴이 변경될 수 있도록 구성된다. 예를 들어, 카메라 플래시로서 사용되는 경우, 카메라의 시야 범위 내의 주어진 장면에 대해, 광원은 주변 광에 의해 잘 비춰지지 않는 장면의 부분들에 더 많은 빛을 제공하고, 주변 광에 의해 잘 비춰지는 장면의 부분들에 적은 빛을 제공할 수 있다.

도 1은 광원으로서 적어도 하나의 반도체 발광 디바이스를 포함하는 시스템을 도시하는 블록도이다.
도 2a, 도 2b, 및 도 2c는 예를 들어, 도 1의 시스템을 이용하여 장면을 조명하는 방법들을 도시한다.
도 3은 조명될 장면을 도시한다.
도 4는 도 3에 도시된 장면의 3차원(3D) 맵을 도시한다.
도 5는 도 3에 도시된 장면에 대한 플래시 강도 프로파일을 도시한다.
도 6은 광원의 일례의 단면도이다.
도 7은 LED들의 어레이의 정면도이다.
도 8은 도 7의 어레이 내의 하나의 LED의 단면도이다.
도 9는 다음 도면들에서의 예들에서 조명되는 장면을 도시한다.
도 10a, 도 11a, 도 12a, 도 13a, 도 14a, 및 도 15a는 도 9에서 도시된 장면에 대한 상이한 조도 프로파일들을 도시한다.
도 10b, 도 11b, 도 12b, 도 13b, 도 14b, 및 도 15b는 도 10a, 도 11a, 도 12a, 도 13a, 도 14a, 및 도 15a에서 도시된 조도 프로파일들을 발생시키기 위해 도 7의 어레이 내의 LED들에 인가된 전류의 양을 도시한다.
도 16 및 도 17은 줌 응용을 위한 조도 프로파일들을 발생시키기 위해 도 7의 어레이 내의 LED들에 인가된 전류의 양을 도시한다.
도 18은 광각 응용을 위한 조도 프로파일을 발생시키기 위해 도 7의 어레이 내의 LED들에 인가된 전류의 양을 도시한다.
도 19는 개별 광학 소자들을 갖는 LED들의 어레이의 단면도이다.
도 20은 복수의 LED 어레이를 갖는 광원을 도시한다.
도 21은 스캐닝(scanning) 좁은 빔(narrow-beam) 광원을 도시한다.
도 22는 매트릭스 제어 소자를 갖는 광원을 도시한다.
도 23은 상이한 색 또는 색 온도들의 광을 방출하는 발광체들을 갖는 광원을 도시한다.

이하의 설명에서, 본 발명의 실시예들이 카메라 플래시들로서 설명되지만, 다른 용도들도 고려되고 본 발명의 범위 내에 있다.

모든 카메라 플래시들의 한 가지 문제점은 카메라로부터 멀리 떨어진 객체들은 충분한 빛을 얻지 못하는 반면 카메라에 가까운 객체들은 종종 과다 노출되는(overexposed) 것이다. 본 발명의 실시예들은 예를 들어 휴대형 또는 배터리 전력공급형 디바이스, 또는 더 큰 비-배터리 전력공급형 사진 스튜디오 플래시를 위한, 카메라 플래시와 같은 광원을 포함한다. 본 발명의 실시예들에 따른 광원들은 자신의 조도 프로파일들(illuminance profiles)을 장면에 적응시키고 적절한 양의 광을 장면 상의 모든 객체들에 전달할 수 있다. 본 발명의 실시예들에 따른 적응형 광원은 반도체 발광 디바이스와 같은 반도체 광원을 포함할 수 있지만, 임의의 적합한 광이 사용될 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 적응형 광원의 예를 도시한다. 도 1에 도시된 시스템은 스마트 폰 또는 임의의 적절한 디바이스에 포함될 수 있다. 도 1에 도시된 시스템은 드라이버(12)에 연결된 광원(10)을 포함한다. 드라이버(12)는 아래에서 설명되는 것과 같이, 광원(10)에 전력을 공급한다. 드라이버(12)는 마이크로프로세서(microprocessor)(14)에 연결된다. 마이크로프로세서는 입력 디바이스(18) 및 카메라(11)로부터 입력을 수신한다. 시스템은 또한 3D 센서(16)를 포함할 수 있다. 입력 디바이스(18)는 예를 들어, 사용자가 화상을 촬영하기 위해 누르는 버튼과 같은 사용자활성화 입력 디바이스(user-activated input device)일 수 있다. 입력 디바이스(18)는 화상이 자동으로 촬영되는 경우와 같은 일부 실시예들에서 사용자 입력을 요구하지 않을 수 있다. 입력 디바이스(18)는 일부 실시예들에서는 생략될 수 있다.

3D 센서(16)는 화상을 촬영하기 전에, 장면의 3D 프로파일을 만들 수 있는 임의의 적절한 센서일 수 있다. 일부 실시예들에서, 3D 센서(16)는 비행 시간(time of flight, ToF) 카메라일 수 있다. ToF 카메라는 객체들에서 반사된 빛이 ToF 카메라로 되돌아오는 데 걸리는 시간을 측정한다. 시간은 장면 내에 각각의 객체까지의 거리를 계산하는 데 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 3D 센서(16)는 구조화된 광 센서일 수 있다. 구조화된 광 센서는 특별히 설계된 광 패턴을 장면 상에 투영하는 투영 디바이스를 포함한다. 구조화된 광 센서에 또한 포함된 카메라는 장면의 객체들에서 반사된 광 패턴의 각각의 부분의 위치를 측정하고 삼각 측량(triangulation)에 의해 이러한 객체들까지의 거리를 결정한다. 일부 실시예들에서, 3D 센서(16)는 디바이스의 보디 내에서 서로 거리를 두고 위치된 보조 카메라 또는 카메라들일 수 있다. 보조 카메라들에 의해 보여진 객체들의 위치를 비교하는 것에 의해, 각각의 객체까지의 거리들은 삼각 측량에 의해 결정될 수 있다. 일부 실시예들에서, 3D 센서(16)는 디바이스 내의 메인 카메라의 자동 초점 신호이다. 카메라 렌즈의 초점 위치를 스캐닝하는 동안, 시스템은 장면의 어느 위치들 어느 부분들에 초점이 맞는지 탐지할 수 있다. 다음으로, 장면의 3D 프로파일은 대응하는 렌즈 위치들을 이러한 위치들에 대해 초점이 맞춰진 객체들까지의 거리로 변환함으로써 구축된다. 적절한 자동 초점 신호는 종래의 방법들에 의해, 예를 들어 대비(contrast)를 측정하거나 카메라 센서 내의 위상 탐지 센서들을 이용함으로써 유도된다. 위상 탐지 센서들을 사용될 때, 일부 실시예들에서, 적응형 플래시의 최적의 기능을 위해, 개별 위상 탐지 센서들의 위치는 아래에서 설명되는 바와 같이 광원(10)의 별개 세그먼트들(segments)에 의해 조명되는 영역들에 대응할 수 있다.

도 1에 도시된 시스템을 사용하기 위한 방법의 일례가 도 2a에 도시되어있다. 블록(20)에서, 예를 들어 화상을 촬영하도록 명령하는 입력이 발생된다. 블록(22)에서, 카메라(11)는 플래시가 꺼진 (카메라의 시야 범위에 대응하는) 장면의 제1 예비 이미지를 촬영한다. 블록(24)에서, 광원(10)은 낮은 광 출력 모드(전형적으로 "토치 모드(torch mode)"로 불림)에서 켜진다. 이 때 광원(10)의 조도 프로파일은 균일(uniform)하게 유지되는데, 여기서 "균일"은 장면의 모든 부분들이 알려진 조명 프로파일로 조명된다는 것을 의미한다. 블록(26)에서, 광원(10)이 균일한 조도 프로파일 및 낮은 휘도로 계속 켜져 있는 동안 제2 예비 이미지가 캡처된다. 블록(27)에서, 시스템은 최적의 노출을 달성하기 위해 장면의 모든 부분들에 대한 최적의 휘도를 계산한다. 이것은 제1 예비 이미지의 픽셀 휘도 값들을 제2 이미지의 각자의 픽셀 휘도 값들로부터 감산하고, 최적 노출 레벨들을 달성하기 위해 차이들을 스케일링(scaling)함으로써 행해질 수 있다. 블록(28)에서, 최종 화상은 블록(27)에서 계산된 조도 프로파일에 따라 활성화된 광원(10)을 갖는 카메라(11)에 의해 촬영된다.

도 1에 도시된 시스템을 사용하는 방법의 또 다른 예가 도 2b에 도시된다. 블록(200)에서, 입력이 발생되고, 예를 들어 화상이 촬영될 것을 명령한다. 블록(220)에서 카메라(11)는 플래시가 꺼진 (카메라의 시야 범위에 대응하는) 장면의 제1 예비 이미지를 촬영한다. 블록(230)에서, 장면의 3D 프로파일이 발생된다. 예를 들어, 3D 센서(16)는 장면의 3D 프로파일을 발생시킬 수 있거나, 3D 센서(16)는 장면에 관한 데이터를 감지하고, 장면의 3D 프로파일을 발생시킬 수 있는 마이크로프로세서(14)에 그 데이터를 송신할 수 있다. 블록(270)에서, 시스템은 최적의 노출을 달성하기 위해 장면의 모든 부분들에 대한 최적의 휘도를 계산한다. 블록(280)에서, 장면은 블록(270)에서 수행된 계산에 기초하여, 광원에 의해 조명된다.

도 1에 도시된 시스템을 사용하기 위한 방법의 또 다른 예가 도 2c에 도시된다. 블록(2000)에서, 예를 들어 화상이 촬영되도록 명령하는 입력이 발생된다. 블록(2200)에서, 카메라(11)는 플래시가 꺼진 (카메라의 시야 범위에 대응하는) 장면의 제1 예비 이미지를 촬영한다. 블록(2300)에서, 장면의 3D 프로파일이 발생된다. 블록(2400)에서, 광원(10)은 낮은 광 출력 모드(전형적으로 "토치 모드"로 불림)에서 켜진다. 이 때 광원(10)의 조도 프로파일은 균일하게 유지되는데, 여기서 "균일"은 장면들의 모든 부분들이 조명됨을 의미한다. 블록(2600)에서, 제2 예비 이미지는 토치 모드의 광원(10)으로 캡처된다. 블록(2700)에서, 시스템은 촬영된 2개의 이미지들의 입력, 및 위에서 도 2a 및 도 2b를 수반하는 본문에 설명된 바와 같은 3D 프로파일에 기초하여, 최적의 노출을 달성하기 위해 장면의 모든 부분에 대한 최적의 휘도를 계산한다. 블록(2800)에서, 블록(2700)에서 계산된 조도 프로파일에 따라 활성화된 광원(10)으로, 최종 화상이 카메라(11)에 의해 촬영된다.

도 2a, 2b, 및 2c 각각에서, 입력은 예를 들어 사용자가 버튼을 누르는 것과 같은 사용자 입력, (예를 들어, 마이크로프로세서(14)가 미리 결정된 시간, 또는 미리 결정된 간격으로 화상을 촬영하도록 프로그래밍되는 경우) 마이크로프로세서(14)에 의해 발생된 입력, 또는 임의의 다른 적절한 입력일 수 있다. 도 3은 입력이 발생될 때 사진으로 캡쳐될 장면을 도시한다. 도 3에 도시된 장면은 전경(foreground)의 제1 인물(30), 및 배경의 제2 인물(32)을 포함한다. 이 장면은 도시의 목적들로만 선택되었다. 카메라로부터 다양한 거리들에 있는 복수의 객체 또는 인물을 갖는 다른 장면들도 본 발명의 사용에 적합하다.

도 4는 도 3에 도시된 장면에 대한 3D 프로파일을 도시한다. 도 4에서, 밝은 음영들은 카메라로부터의 더 가까운 거리에 대응하고, 어두운 음영들은 카메라로부터의 더 먼 거리에 대응한다. 따라서 전경의 인물(30)은 인물(30)이 카메라에 가장 가까이 있음을 나타내는 가장 밝은 음영을 갖는다. 배경에 있는 인물(32)은 더 어두운 음영을 가지고, 이는 인물(32)이 카메라로부터 더 멀리 있음을 나타낸다. 배경은 검은색으로, 이는 카메라로부터 가장 먼 거리를 나타낸다.

플래시로부터 멀리에 있는 객체들은 더 높은 광 강도(light intensity)를 받을 수 있다; 플래시에 가까이에 있는 객체들은 적은 빛을 받을 수 있다. 잘 알려진 바와 같이, 빛의 조도는 거리의 역 제곱 법칙(inverse square law of distance)(조도 ~ 1/거리²)에 따라 감소한다. 그러므로, 장면의 3D 프로파일을 이용하여, 요구된 양의 광을 장면의 어느 부분들에 분포시킬지를 계산할 수 있다. 요구되는 강도 프로파일을 계산하는 알고리즘은 또한 장면 내의 각각의 객체들이 주변 광으로부터 받는 조도, 제1 이미지의 캡처와 함께 수집된 정보를 고려할 수 있고, 그에 따른 플래시 양의 광을 조절할 수 있다. 예를 들어, 예를 들어 그들이 가볍게 착색되거나 반사성이기 때문에 이미 잘 조명되는(well-illuminated) 객체들(30)은, 빛을 덜 받을 수 있고; 예를 들어, 그들이 어둡거나 반사성이 아니기 때문에 잘 조명되지 않는 객체들은 3D 프로파일에 의해 결정된 바와 같이, 광원으로부터의 그들의 거리에만 기초하여 계산될 수 있는 것보다 많은 광을 받을 수 있다.

디지털 카메라들 및 그들의 이미지 프로세서들은 전형적으로 얼굴 인식 알고리즘을 포함한다. 일부 실시예들에서, 얼굴 인식 알고리즘으로부터의 정보는 다른 객체들과 비교하여 얼굴들을 더 잘 조명하는 데 사용될 수 있다. 완전한 화상을 잘 노출하기 위한 광이 충분하지 않으면, 얼굴들이 더 많은 광으로 이득을 본다. 인물이 너무 가깝고 과다 노출의 위험이 있는 경우, 많은 빛이 얼굴로 지향되지 않도록 이 특징이 꺼져야 한다. 일부 실시예들에서, 3D 프로파일로부터의 상대적인 광의 계산은 인물의 눈들을 향해 전송되는 양의 광을 감소시켜 화상에서 "적목 현상(red eye)"을 최소화하도록 할 수 있다.

일부 실시예들에서, 3D 프로파일로부터의 상대적인 광의 계산은 플래시로부터 아주 멀고 적절히 조명될 수 없는 장면의 부분들을 식별할 수 있다. 장면의 이러한 부분들에는 최소한의 양의 광이 제공되어, 장면의 유용한 부분들로 전송되는 양의 광을 최대화하고, 따라서 사용 가능한 드라이브 전류 용량의 더 나은 사용을 제공한다.

일부 실시예들에서, 사용자 인터페이스(예를 들어, 스마트 폰 상의 터치 스크린)는 장면의 각각의 부분으로 전송되는 상대적인 양의 광에 대한 사용자 제어를 허용할 수 있다. 예를 들어, 사용자는 플래시의 적응형 특징들을 켜고 끌 수 있고, 3D 프로파일(위에서 설명됨)로부터의 상대적인 광을 계산하는 데 사용되는 알고리즘의 여러 부분들을 켜고 끌 수 있으며, 장면 상에 플래시 액센트(flash accent)를 수동으로 생성할 수 있다.

수 개의 조명 모드가 본 발명의 실시예들에 의해 고려된다.

일부 실시예들에서, 조명 모드들의 제1 그룹에서, 광원(10)으로부터의 조명은 가장 균질하게 유용한 조명된 화상을 달성하기 위해 장면을 가로질러 분포된다. 특히, 일부 실시예들에서, 과다 노출이 최소화된다: 전경이 주변 광에 의해 잘 조명되는 경우에, 광원(10)으로부터의 모든 광은 배경으로 지향된다. 일부 실시예들에서, 광원들은 필 인 플래시(fill in flash)로서 역할한다: 배경이 주변 광에 의해 잘 조명되는 경우, 광원(10)으로부터의 모든 광은 전경으로 지향된다. 일부 실시예들에서, 전경 및 배경이 주변 조명에 의해 고르게 조명될 때, 광원(10)으로부터의 광은 주로 배경으로 전송될 수 있다. 일부 실시예들에서, 어두운 전경의 경우, 광원(10)으로부터의 광은 양호한 화상을 위해 충분한 정도로만 전경을 조명하고, 광원(10)으로부터의 나머지 광은 배경으로 전송된다.

일부 실시예들에서, 조명 모드들의 제2 그룹에서, 선택된 객체들이 조명된다. 특히, 일부 실시예들에서, 얼굴 인식과 결합하여, 얼굴은 최상의 조명을 위해 가장 높은 가중치를 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 얼굴 인식과 결합하여, 얼굴들(또는 다른 객체들) 주위의 배경은, 예를 들어, 조명된 얼굴과 얼굴에 가장 가까운 배경 사이의 대비를 증가시키기 위해, 적은 광을 받을 수 있다. 일부 실시예들에서, 장면의 선택된 구역들은 예를 들어 사용자 입력에 의해 식별된다. 광원(10)으로부터의 광은 선택된 구역 내에서만 지향될 수 있다. 선택된 구역의 예들은 줌인된 이미지들, 또는 장면의 달리 식별된(otherwise-identified) 부분들을 포함한다. 일부 실시예들에서, 예를 들어 명함들의 화상들의 경우, 광원(10)으로부터의 광은 매우 높은 균일성 레벨로 방출될 수 있다.

도 5는 도 4에서 도시된 계산에 기초하여 도 3의 장면에 제공된 광을 도시한다. 도 5에서, 밝은 음영은 광원(10)으로부터의 더 많은 광에 대응하고, 어두운 음영은 광원(10)으로부터의 더 적은 광에 대응한다. 도 5에서 도시된 바와 같이, 배경 인물(32)에 대응하는 영역(42)에는 더 많은 광이 제공되는 반면, 전경 인물(30)에 대응하는 영역(40)에는 더 적은 광이 제공된다. 추가 광은 배경에 있는 인물의 얼굴(52)에 제공된다. 인물(30)과 인물(32) 중 어느 것도 나타나지 않는 배경에 가장 적은 양의 광이 제공될 수 있다(도시되지 않음).

도 6, 도 7, 및 도 8은 도 1에 도시된 시스템에서 사용될 수 있는 광원(10)의 일례를 도시한다. 임의의 적절한 광원이 사용될 수 있고 본 발명의 실시예들은 도 6, 도 7, 및 도 8에 도시된 구조물로 제한되지 않는다.

도 7은 LED들(62)의 정사각형 어레이(60)의 정면도이다. LED들(62)은 단일 기판 상에 모놀리식(monolithically) 성장될 수 있다. 대안적으로, LED들(62)은 단일 기판 상에 모놀리식 성장될 필요는 없지만, 다이스된(diced) 다음 이웃하는 LED들이 매우 가깝게 배치되도록 마운트 상에 배열될 수 있다. 일부 실시예들에서, LED들(62) 사이의 갭은 개별 LED(62)의 치수(예를 들어, 폭)의 1/3 미만이다. 3×3 정사각형 어레이가 도시되지만, 임의의 적절한 수의 LED들이 사용될 수 있고, 어레이는 정사각형일 필요는 없으며, 직사각형 또는 임의의 적절한 형상일 수 있다. 개별 LED들의 크기는 광학 렌즈가 포함된 빌딩 볼륨(building volume), 카메라의 시야 범위, 및 어레이 내의 LED들의 수와 같은 수 개의 설계 파라미터들에 의존할 수 있다. 예를 들어, 어레이는 카메라의 전체 시야 범위(즉, 전체 장면)를 조명하기 위해 충분한 LED들을 포함해야 한다. 스마트 폰 응용들의 경우, 어레이의 전체 폭은 일부 실시예들에서 2mm 이하일 수 있다. 더 큰 카메라들의 경우, 어레이의 폭은 일부 실시예들에서 10mm 이하일 수 있다. 개별 LED들은 정사각형이지만, 이것이 필수는 아니고; 직사각형 LED들 또는 임의의 적절한 형상의 LED들이 사용될 수 있다.

도 6은 광원(10)의 단면도이다. LED들(62)의 어레이(60)는 어레이(60)에서 추출된 광의 대부분이 광학 소자(optic)(64)를 향해 방출되도록 위치된다. 도시된 예에서, 광학 소자(64)는 어레이(60)으로부터 이격된다. 대안적으로, 광학 소자(64)는 어레이(60)의 최상부에 배치될 수 있다. 광학 소자(64)는 광을 시준하고 광을 장면의 적절한 영역으로 지향시키는 임의의 적절한 구조물일 수 있다. 광학 소자(64)는 예를 들어, 렌즈, 복수 렌즈, 하나 이상의 프레넬 렌즈(Fresnel lenses), 하나 이상의 굴절 렌즈, 하나 이상의 전반사(total internal reflection) 렌즈 소자, 하나 이상의 반사기, 하나 이상의 시준기, 또는 임의의 다른 적절한 광학 소자들일 수 있다. 아래의 예들에서 광학 소자(64)는 프레넬 렌즈이다. 광원은 박스(66)의 형상일 수 있으며, 어레이(60)는 박스의 저부에 배치되고, 광학 소자(64)는 박스의 최상부를 형성한다. 박스의 내부 측벽들(68), 어레이(60)에 의해 점유되지 않는 저부의 임의의 부분, 및 광학 소자(64)에 의해 점유되지 않는 최상부의 임의의 부분은 광학 설계의 부분이고, 따라서 적절하게 반사성 또는 광 흡수성일 수 있다.

도 8은 도 6 및 도 7에 도시된 어레이 내의 단일 LED(62)의 일례의 단면도이다. 임의의 적절한 LED가 사용될 수 있고 본 발명의 실시예들은 도 8에 도시된 구조물로 제한되지 않는다. 도 8의 디바이스에서, 대부분의 광은 성장 기판을 통해 LED로부터 추출된다. 이러한 디바이스는 플립 칩 디바이스라고 불릴 수 있다. 도 8의 LED는 본 발명의 기술 분야에 알려진 바와 같이 성장 기판(70) 상에 Ⅲ-질화물 반도체 구조물을 성장시킴으로써 형성된다. 성장 기판은 종종 사파이어이지만, 예를 들어 비-Ⅲ-질화물 재료, SiC, Si, GaN, 또는 합성 기판과 같은 임의의 적절한 기판일 수 있다. Ⅲ-질화물 반도체 구조물이 성장되는 성장 기판의 표면은 성장 전에 패터닝, 조면화, 또는 텍스처화될 수 있으며, 이는 디바이스로부터의 광 추출을 향상시킬 수 있다. 성장 표면 반대편의 성장 기판의 표면(즉, 플립 칩 구성에서 광의 대부분이 추출되는 표면)은 성장 전 또는 후에 패터닝, 조면화, 또는 텍스처화될 수 있고, 이는 디바이스로부터의 광 추출을 향상시킬 수 있다.

반도체 구조물은 n형 및 p형 영역들 사이에 샌드위치된(sandwiched) 발광 또는 활성 영역을 포함한다. n형 영역(72)은 먼저 성장될 수 있고, 예를 들어 n형 또는 비 의도적으로 도핑될(not intentionally doped) 수 있는 버퍼 층들 또는 핵 형성(nucleation) 층들과 같은 준비 층들, 및 발광 영역이 효율적으로 발광하기에 바람직한 특정 광학, 재료, 또는 전기 특성을 위해 설계된 n형 또는 심지어 p형 디바이스 층을 포함하는 상이한 조성들 및 도펀트 농도들의 복수 층을 포함할 수 있다. 발광 또는 활성 영역(74)은 n형 영역 위에서 성장된다. 적절한 발광 영역들의 예들은 단일의 두꺼운 또는 얇은 발광 층, 또는 장벽 층들(barrier layers)에 의해 분리된 복수의 얇은 또는 두꺼운 발광 층들을 포함하는 복수 양자 우물 발광 영역(quantum well light emitting region)을 포함한다. 그 다음으로 p형 영역(76)이 발광 영역 위에서 성장될 수 있다. n형 영역과 마찬가지로, p형 영역은 비의도적으로 도핑된 층들 또는 n형의 층들을 포함하는, 상이한 조성, 두께, 및 도펀트 농도의 복수의 층들을 포함할 수 있다.

반도체 구조물의 성장 후, 반사성 p 접촉부(78)가 p형 영역의 표면 상에 형성된다. p 접촉부(78)는 종종 반사성 금속, 및 반사성 금속의 일렉트로마이그레이션(electromigration)을 방지 또는 감소시킬 수 있는 가드 금속(guard metal)과 같은 복수의 전도성 층을 포함한다. 반사 금속은 종종 은이지만 임의의 적절한 재료 또는 재료들이 사용될 수 있다. p 접촉부(78)를 형성한 후, n 접촉부(80)가 형성되는 n형 영역(72)의 일부분을 노출하도록 p 접촉부(78), p형 영역(76), 및 활성 영역(74)의 일부분이 제거된다. n 및 p 접촉부(80 및 78)는 실리콘 산화물 또는 임의의 다른 적절한 재료와 같은 유전체로 채워질 수 있는 갭(82)에 의해 서로 전기적으로 절연된다. 복수의 n 접촉부 비아들(vias)이 형성될 수 있고; n 및 p 접촉부들(80 및 78)은 도 8에 도시된 배열에 제한되지 않는다. n 및 p 접촉부들은 본 발명의 기술 분야에서 알려진 바와 같이 유전체/금속 스택을 갖는 본드 패드들(bond pads)을 형성하도록 재분포될 수 있다 (도시되지 않음).

위에서 설명한 바와 같이, 어레이(60) 내의 LED들(62)은 단일 웨이퍼 상에 형성될 수 있고, 어레이 내의 개별 LED들(62)이 여전히 단일 성장 기판 부분에 부착된 채로, 어레이(60)로서 웨이퍼로부터 다이스될 수 있다. 대안적으로, 이미 다이스된 개별 LED들이 마운트 상에 배치되어 어레이(60)를 형성하도록, 복수의 LED들(62)이 단일 웨이퍼 상에 형성되고, 다음으로 웨이퍼로부터 다이스될 수 있다.

기판(70)은 반도체 구조물의 성장 후에 또는 개별 디바이스들의 형성 후에 얇게 될 수 있다. 일부 실시예들에서, 기판은 도 8의 디바이스로부터 제거된다. 도 8의 디바이스로부터 추출된 광의 대부분은 기판(70)(또는 기판(70)을 제거함으로써 노출된 반도체 구조물의 표면)을 통해 추출된다. 본 발명의 실시예들은 플립 칩 LED들로 제한되지 않으며, 임의의 적절한 디바이스가 사용될 수 있다.

파장 변환 구조물(84)은 발광 디바이스로부터 추출된 광의 경로에 배치될 수 있다. 파장 변환 구조물은 예를 들어 종래의 인광체들, 유기 인광체들, 양자 점들(quantum dots), 유기 반도체, Ⅱ-VI 또는 Ⅲ-V 반도체들, Ⅱ-VI 또는 Ⅲ-V 반도체 양자 점들 또는 나노 결정들, 염료들, 중합체들, 또는 발광하는 다른 물질일 수 있는 하나 이상의 파장 변환 재료를 포함한다. 파장 변환 재료는 LED에 의해 방출된 광을 흡수하고 하나 이상의 상이한 파장의 광을 방출한다. LED에 의해 방출된 변환되지 않은 광은 종종 구조물로부터 추출된 광의 최종 스펙트럼의 부분이지만 필수적이지는 않다. 구조물로부터 추출된 광의 최종 스펙트럼은 흰색, 다색, 또는 단색일 수 있다. 일반적인 조합들의 예들은 황색 방출 파장 변환 재료와 결합된 청색 방출 LED, 녹색 및 적색 방출 파장 변환 재료들과 결합된 청색 방출 LED, 청색 및 황색 방출 파장 변환 재료들과 결합된 UV 방출 LED, 및 청색, 녹색, 및 적색방출 파장 변환 재료들과 결합된 UV 방출 LED를 포함한다. 구조물로부터 추출된 광의 스펙트럼을 조정하기 위해 다른 색상들의 광을 방출하는 파장 변환 재료들이 추가될 수 있다. 파장 변환 구조물(84)은 TiO₂와 같은 광 산란 또는 광 확산 요소들을 포함할 수 있다.

일부 실시예들에서, 파장 변환 구조물(84)은 LED와 별개로 제조되고 예를 들어 웨이퍼 본딩(wafer bonding) 또는 실리콘 또는 에폭시와 같은 적절한 접착제를 통해 LED에 부착되는 구조물이다. 이러한 미리 제조된 파장 변환 소자의 일례는 예를 들어 분말 인광체 또는 인광체의 전구체 재료들(precursor materials)을 세라믹 슬래브(slab)로 소결함으로써 형성되고, 다음으로 개별 파장 변환 소자들로 다이스될 수 있는 세라믹 인광체다. 세라믹 인광체는 또한, 예를 들어 테이프 캐스팅(tape casting)에 의해 형성될 수 있으며, 여기서 세라믹은 다이싱(dicing) 또는 커팅(cutting)이 필요 없는 정확한 형상으로 제조된다. 적절한 비세라믹의 미리형성된 파장 변환 소자들의 예들은 압연(rolled), 주조(cast), 또는 다른 방식으로 시트로 형성된 실리콘 또는 유리와 같은 투명한 재료 내에 분산된 다음, 개별 파장 변환 소자들로 싱귤레이트된(singulated) 분말 인광체들, 실리콘과 같은 투명 재료 내에 배치되고 LED들의 웨이퍼 또는 개별 LED들 위에 적층된(laminated) 분말 인광체들, 및 실리콘과 혼합되고 투명 기판 상에 배치된 인광체를 포함한다. 파장 변환 소자는 미리형성될 필요는 없고, 그것은 예를 들어 적층되거나, 디스펜싱되거나(dispensed), 퇴적되거나, 스크린 인쇄되거나(screenprinted), 전기 영동적으로(electrophoretically) 퇴적되거나, LED들에 의해 방출된 광의 경로에 다른 방식으로 위치된 투명 바인더(transparent binder)와 혼합된 파장 변환 재료일 수 있다.

파장 변환 구조물(84)은 도 8에 도시된 바와 같이 LED들과 직접 접촉하여 배치될 필요는 없고; 일부 실시예들에서, 파장 변환 구조물(84)은 LED들로부터 이격되어 있다.

파장 변환 구조물(84)은 어레이 내의 복수의 또는 모든 LED를 커버하는 모놀리식 소자일 수 있거나, 대응하는 LED에 각각 부착된 별개의 세그먼트들로 구조화될 수 있다. 파장 변환 구조물(84)의 이러한 별개의 세그먼트들 사이의 갭들은 각각의 세그먼트로부터의 발광을 이 세그먼트에만 국한하도록 광학적으로 반사성인 재료로 채워질 수 있다.

예를 들어 땜납, 스터드 범프들(stud bumps), 금 층들, 또는 임의의 다른 적절한 구조물과 같은 상호 연결부들(interconnects)(도시되지 않음)은 어레이(60) 내의 LED들(62)을 마운트, 인쇄 회로 보드, 또는 임의의 다른 적절한 구조물과 같은 구조물에 전기적 및 물리적으로 연결하는 데 사용될 수 있다. 마운트는 개별 LED들(62)이 도 1의 드라이버(12)에 의해 개별적으로 제어될 수 있도록 구성될 수 있다. 개별 LED들(62)에 의해 방출된 광은 장면의 다른 부분을 조명한다. 개별 LED들로의 전류를 변경하는 것에 의해, 장면의 대응 부분에 제공되는 광이 수정될 수 있다. 위에서 설명된 바와 같이 계산된 장면에 대한 최적의 조도 프로파일은 각각의 LED(62)에 적당한 레벨의 전류를 제공함으로써 얻어질 수 있다.

모바일 또는 배터리 전력공급형 디바이스들과 같은 일부 디바이스들에서, 도 1의 적응형 광원에 사용 가능한 최대 양의 전류은 종종 디바이스 배터리의 용량에 의해 제한된다. 모든 LED들(62)에 대한 구동 전류 레벨들을 정의할 때, 시스템은 전형적으로 최대 사용 가능 전류 버짓(current budget)을 고려하고, 그렇게 함으로써 총 구동 전류가 최대 값을 초과하지 않도록 각각의 LED(62)에 대한 구동 전류 레벨을 정의하고, LED들 사이의 강도의 올바른 비율(correct ratio of intensity)이 유지되고, 전체 광 출력이 최대화된다.

도 9는 아래의 도 10a, 도 11a, 도 12a, 도 13a, 도 14a, 및 도 15a에 도시된 예들에서 조명될 장면을 도시한다. 각각의 예에 대해 각각의 LED에 제공되는 양의 전류은 도 10b, 도 11b, 도 12b, 도 13b, 도 14b, 및 도 15b에 도시된다. 도 9의 점선에 의해 식별되는 타겟(88)은 위에서 설명한 3D 프로파일로부터의 계산에 따라 나머지 장면보다 많은 광을 요구한다. 도 10a, 도 11a, 도 12a, 도 13a, 도 14a, 및 도 15a 각각에서, 음영의 어두움이 증가함에 따라 영역에 제공되는 양의 광은 감소한다. 각각의 도면에 도시된 광 분포들은 상대적일 수 있다.

도 10a는 모든 LED들(62)이 도 10b에 도시된 바와 같이 동일한 양의 전류을 공급받을 때 장면이 어떻게 조명되는지를 도시한다. 장면의 중앙은 밝게 조명되는 반면 장면의 바깥쪽 에지들은 덜 조명된다. 따라서, 장면 중앙 근처의 타겟의 부분은 장면 에지 근처의 타겟의 부분보다 더 조명된다.

도 11a는 3개의 LED들에만 전류가 공급되고, 3개 각각은 동일한 양의 전류를 수용하는 반면, 다른 6개의 LED들은 전류를 수용하지 않을 때, 장면이 어떻게 조명되는지를 도시한다. 도 11b에 도시된 바와 같이, 전류가 공급되는 3개의 LED들(91, 92, 93)은 중앙 LED와 가장 왼쪽 열의 2개의 하부 LED들이다. 도 11a에 도시된 바와 같이, 대략적으로 타겟에 대응하는 장면의 우측은 장면의 나머지보다 더 밝게 조명된다. 도 11b에서 LED들(91, 92 및 93)에 대한 전류 밀도는 모든 LED들이 동일한 전류를 공급받는 도 10b에 도시된 경우보다 3배 더 클 수 있다. 도 11a에서 타겟의 조도는 도 10a에서의 타겟의 조도보다 약 1.6배 더 크다.

보다 높은 조도를 얻기 위해, 도 12a, 도 12b, 도 13a, 및 도 13b에 도시된 두 개의 예들에 도시된 바와 같이, 더 적은 세그먼트들이 스위치 온(switched on)될 수 있다.

도 12a는 2개의 LED에만 전류가 공급되고, 각각이 동일한 양의 전류를 수신고, 다른 7개의 LED들은 전류를 수신지 않을 때 장면이 어떻게 조명되는지를 도시한다. 도 12b에 도시된 바와 같이, 전류가 공급되는 2개의 LED들(94 및 95)은 가장 왼쪽 열의 2개의 하부 LED들이다. 도 12a에 도시된 바와 같이, 대략적으로 타겟에 대응하는 장면의 우측은 장면의 나머지보다 더 밝게 조명된다. 도 12a에서 타겟의 조도는 도 11a에서의 타겟의 조도보다 더 크다.

도 13a는 단일 LED에만 전류가 공급되는 반면 나머지 8개의 LED들은 전류를 수용하지 않을 때 장면이 어떻게 조명되는지를 도시한다. 도 13b에 도시된 바와 같이, 전류가 공급된 LED(96)는 가장 왼쪽 열의 중앙 LED이다. 도 13a에 도시된 바와 같이, 대략적으로 타겟에 대응하는 장면의 우측은, 비록 고도로 조명된 스폿(spot)이 도 12a 및 도 11a보다 작긴 하지만, 장면의 나머지보다 더 밝게 조명된다. 도 13a에서 타겟의 조도는 도 11a에서의 타겟의 조도보다 더 크다.

전체 타겟에 대한 조도의 균일성을 향상시키기 위해, 상이한 LED들에 공급되는 전류는 도 14a, 도 14b, 도 15a, 및 도 15b에 도시된 두 가지 예에서 도시된 바와 같이 변경될 수 있다.

도 14a는 6개의 LED들에 변하는 레벨의 전류가 공급되고 3개의 LED들이 전류를 수용하지 않을 때 장면이 어떻게 조명되는지를 도시한다. 좌측 열의 중앙 LED(96)는 LED(96)를 둘러싸는 5개의 LED들(97, 98, 99, 100, 및 101)보다 5배 더 많은 전류를 공급받는다. 도 14b에 도시된 바와 같이, 우측 열의 3개의 LED들은 전류를 수용하지 않는다. 도 14a에 도시된 바와 같이, 대략적으로 타겟에 대응하는 장면의 우측은, 장면의 나머지보다 더 밝게 조명된다. 타겟의 조도는 예를 들어 도 13a에서보다 더 균일하다.

도 15a는 4개의 LED들에 변하는 레벨의 전류가 공급되고 5개의 LED들이 전류를 수용하지 않을 때 장면이 어떻게 조명되는지를 도시한다. 좌측 열의 중앙 LED(102)는 중앙 열의 하부 LED(105)보다 4배 많은 전류를 공급받고, 중앙 LED(104) 및 좌측 열의 하부 LED(103)보다 2배 많은 전류를 공급받는다. 도 15b에 도시된 바와 같이, 최상부 행의 LED들 및 우측 열의 LED들은 전류를 수용하지 않는다. 도 15a에 도시된 바와 같이, 대략적으로 타겟에 대응하는 장면의 우측은 장면의 나머지보다 더 밝게 조명된다. 타겟의 조도는 예를 들어 도 13a에서보다 더 균일하다.

도 16, 도 17b, 및 도 18b는 줌 및 광각 응용들을 위해, 도 6의 LED들(62)의 어레이(60)에 전류가 어떻게 인가되는지를 도시한다. 카메라 렌즈를 줌 인(zoom in)하라는 명령을 받으면, 어레이의 중앙 근처의 LED들이 도 16, 및 도 17b에서 도시된 바와 같이 더 많은 전류를 받는다. 도 17a는 도 17b에 도시된 바와 같이 LED들에 변하는 레벨의 전류가 공급될 때 장면이 어떻게 조명되는지를 도시한다.

카메라 렌즈를 줌 아웃(zoom out)하라는 명령을 받으면, 어레이의 에지 근처의 LED들은 도 18b에 도시된 바와 같이 더 많은 전류를 수용한다. 도 18a는 도 18b에 도시된 바와 같이 LED들에 변하는 레벨의 전류가 공급될 때 장면이 어떻게 조명되는지를 도시한다.

도 16에서, 줌 응용을 위해, 중앙 LED(110)에만 전류가 공급되는 반면, 중앙 LED를 둘러싸는 8개의 LED들은 전류를 받지 않는다. 장면의 중앙은 밝게 조명되는 반면, 장면의 에지는 더 적은 광을 수용한다. 장면의 중앙에서의 조도는 9개의 LED들 모두가 동일한 전류를 수용하는 도 10a에서의 장면의 중앙에 비해 2.2배 증가될 수 있다.

도 17b에서, 줌 응용을 위해, 중앙 LED(111)에 LED들(112)보다 2배 많은 전류, 및 LED들(114)보다 4배의 많은 전류가 공급된다. 장면의 중앙은 장면의 에지보다 더 조명된다. 장면의 중앙에서의 조도는 9개의 LED들 모두가 동일한 전류를 수용하는 도 10a에서의 장면의 중앙에 비해 1.15배 증가될 수 있다.

도 18b에서, 광각 응용에 대해, 어레이의 에지들에 있는 8개의 LED들(118)은 동일한 전류를 수용하는 반면, 중앙 LED(116)는 전류를 수용하지 않는다. 장면의 중앙에서의 조도는 9개의 LED들 모두가 동일한 전류를 받는 도 10a에서의 장면 중앙의 조도의 0.85배로 감소될 수 있다.

적응형 광원은 각각의 타겟에 대응하는 LED들에만 전류를 제공하거나, 각각의 타겟에 대응하는 LED들에 더 많은 전류를 제공함으로써 복수의 타겟을 조명하는 데 사용될 수 있다. 적응형 플래시는 카메라로부터 먼 요소들에 대응하는 LED들에만 전류를 제공하거나 카메라로부터 먼 요소들에 대응하는 LED들에 더 많은 전류를 제공함으로써, 카메라에서 가까운 요소들 카메라로부터 먼 요소들을 포함하는 장면에서 과다노출을 감소시키기 위해 사용될 수 있다.

위의 예들에 대해 주어진 조도 값들은 단일 프레넬 렌즈가 있는 도시된 3x3 어레이에 대해 계산된다. 위의 예들에서 각각의 LED의 광 출력은 LED의 구동기 전류(driver current) 또는 고정 전류의 펄스 지속 기간(pulse duration)에 의해 제어될 수 있다.

도 19, 도 20, 도 21, 도 22, 및 도 23은 대안적인 광원들을 도시한다.

도 19의 광원에서, 어레이 내의 각각의 LED(62)는 도 6에 도시된 바와 같이, 전체 어레이에 대한 단일 광학 소자가 아니라 개별 광학 소자(122)를 갖는다. 각각의 광학 소자(122)는 그것의 LED로부터의 광을 장면의 특정 부분으로 지향시킨다. 광학 소자(122)는 예를 들어 렌즈, 돔 렌즈, 프레넬 렌즈, 반사기, 전반사 렌즈, 또는 임의의 다른 적절한 구조물을 포함하는 임의의 적절한 광학 소자일 수 있다. 광학 소자(122)가 동일할 필요는 없고; 상이한 광학 소자가 어레이 내의 상이한 LED들(62)에 대해 사용될 수 있다.

도 20의 광원은 복수의 광학 소자들을 갖는 복수의 LED 어레이를 포함한다. 예를 들어, 도 20은 두 개의 3x3 어레이를 도시하고, 각각은 대응하는 단일 프레넬 렌즈를 갖는다. 더 많은 또는 더 적은 어레이들이 사용될 수 있고, 어레이들은 도시된 디바이스로 제한되지 않는다. 일부 실시예들에서, 각각의 어레이는 장면의 부분을 조명한다. 도 20의 어레이(124)는 장면의 상부(128)를 조명하는 반면, 어레이(126)는 장면의 하부(130)를 조명한다. 일부 실시예들에서, 어레이들은 중첩하는 부분에 더 많은 광을 제공하기 위해, 장면의 중첩 부분들을 조명한다. 예를 들어, 어레이들은 장면의 중앙에서 중첩될 수 있고, 그 곳은 에지들보다 더 많은 광을 종종 요구하는 장면의 부분일 수 있다.

도 21의 광원은 예를 들어 레이저와 같은 좁은 빔 발광 디바이스를 사용한다. 도 21의 광원은 레이저로부터의 광의 경로에 배치된 파장 변환 소자(142)를 갖는 레이저(140)를 포함한다. 포커싱(focusing) 광학 소자(144)는 원하는 크기의 광 빔을 생성할 수 있다. 빔은 장면(150) 상에 입사하기 전에, 제1 스캐닝 미러(scanning mirror)(146), 및 제2 스캐닝 미러(148)에 입사한다. 스캐닝 미러들은 광 빔이 전체 장면을 스캔하도록 이동될 수 있는 한편, 구동기는 장면의 상이한 부분들이 상이한 양의 광을 수용할 수 있도록 광원의 강도를 제어한다. 빔이 더 높은 강도를 요구하는 장면의 부분들을 스캔할 때, 레이저에 공급되는 전류가 증가하고; 빔이 더 낮은 강도를 요구하는 장면의 부분들을 스캔할 때, 레이저에 공급되는 전류는 감소한다.

도 22의 광원은 디지털 마이크로미러 스위칭 디바이스(digital micromirror switching device) 또는 멀티-세그먼트 액정 디스플레이(multi-segment liquid crystal display)와 같은 매트릭스 제어 소자를 포함한다. LED 또는 레이저(152)로부터의 광은 매트릭스 제어 소자(154)를 조명한다. 반사 또는 투과된 광의 강도는 계산된 조도 프로파일에 의존하여 수정된다. 매트릭스 스위칭 소자(154)로부터 반사 또는 투과된 광은 장면(156) 상으로 투영된다. 매트릭스 스위칭 소자(154)는 픽셀들로서 많은 작은 미러들을 가질 수 있다. 각각의 픽셀에서의 강도를 조정하도록 각각의 미러들의 방향이 변경될 수 있다. 미러들의 방향은 상이한 미러들로부터의 빔들을 중첩시킴으로써 더 밝은 영역들을 생성하기 위해서도 사용될 수 있다.

도 23의 광원은 색 조정 가능하다. 도 23의 광원은 장면(164)을 조명할 때 중첩되는 빔들(166 및 168) 각각을 방출하도록 배열된 2개의 어레이들(160 및 162)을 포함한다. 도 6에 도시된 어레이와 같은 2개의 어레이들이 도시되어 있지만, 다른 적절한 발광기들이 사용될 수 있다. 시스템은 상이한 방출 스펙트럼들을 갖는 3개 이상의 어레이를 포함할 수 있다. 어레이들(160 및 162)은 상이한 색들의 광을 방출한다. 예를 들어, 어레이들(160 및 162)은 둘 다 백색광을 방출할 수 있지만, 어레이(160)는 어레이(162)와 상이한 색 온도를 갖는 백색광을 방출할 수 있는데, 즉, 어레이(160) 및 어레이(162) 중 하나는 따뜻한 백색광(warm white light)을 방출한다. 예를 들어, 따뜻한 백색광을 방출하는 어레이는 1700K만큼 낮은 색 온도로 광을 방출할 수 있고, 차가운 백색광(cool white light)을 방출하는 어레이는 10000K만큼 높은 색 온도로 광을 방출할 수 있다. 2개의 어레이들 사이의 색 온도 차이는 일부 실시예들에서는 적어도 1000K, 일부 실시예들에서는 적어도 2000K, 일부 실시예들에서는 적어도 3000K, 및 일부 실시예들에서는 적어도 4000K일 수 있다. 대안적으로, 어레이들(160 및 162)은 상이한 단색 색상들의 광을 방출할 수 있다. 각각의 어레이 내의 각각의 LED에 공급되는 적절한 전류는 어레이들(160 및 162)로부터의 광의 합이 장면의 각각의 부분에 대해 적당한 조도 및 색 온도를 갖도록 계산된다. 추가 색들이나 색 온도들의 광을 방출하는 어레이들(또는 다른 발광기)이 추가될 수 있다.

일부 실시예들에서, 복수 스펙트럼을 방출하는 LED들은 도 6에 도시된 바와 같은 단일 광학 소자와 함께, 또는 도 19에 도시된 바와 같은 개별 광학 소자들과 함께 단일의 인터리브된(interleaved) 어레이에서 결합될 수 있다. 상이한 색들의 LED들이 이 그룹들로 배열될 수 있고, 각각의 그룹은 장면의 부분을 조명하고, 각각의 그룹은 각각의 상이한 색의 적어도 하나의 LED를 포함한다.

위에서 설명된 색 조정 가능 광원은 상이한 상관 색 온도(correlated color temperature, CCT)의 광으로 장면의 상이한 부분들을 조명하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 색 조정 가능 광원은 상이한 주위 발광체들(illuminants)의 CCT를 균등하게 하는 데 사용될 수 있다. 낮은 CCT 주변 광을 갖는 장면의 섹션들은 더 높은 CCT 광으로 조명될 수 있는 반면, 높은 CCT 주변 광을 갖는 장면의 섹션들은 낮은 CCT 광으로 조명될 수 있다.

일부 실시예들에서, 광원(10)은 상이한 카메라들과 함께 사용될 수 있다. 예를 들어, 스마트 폰은 복수의 카메라를 가질 수 있고, 상이한 스마트 폰 모델들은 상이한 카메라들을 사용할 수 있다. 카메라들은 각각 특정 시야 범위를 가질 수 있고, 그 카메라에 대한 플래시는 그러한 특정 시야 범위에 대해 조정된다(예를 들어, 시야 범위의 코너에 최소 레벨의 조명을 제공하도록 조정됨). 따라서, 종래 플래시의 경우, 각각의 카메라는 그 카메라의 시야 범위에 대해 조정된 별개의 플래시를 요구한다. 본 발명의 실시예들에 따른 적응형 광원을 이용하면, 단일 광원이 복수의 카메라에 사용될 수 있도록, 각각의 카메라에 대한 디폴트 전류 분포(default current distribution)는 그 카메라가 선택될 때 정의되고 선택될 수 있다. 각각의 카메라에 대한 디폴트는 위의 실시예들에서 설명된 바와 같이, 사진 촬영되는 장면에 따라 수정될 수 있다.

위의 예들에서 반도체 발광 디바이스는 청색 또는 UV 광을 방출하는 Ⅲ-질화물 LED들이지만, 레이저 다이오드들과 같은 LED들 이외의 반도체 발광 디바이스들, 및 다른 Ⅲ-V 재료들, Ⅲ-인화물, Ⅲ-비화물, Ⅱ-VI 재료들, ZnO, 또는 Si기반 재료들과 같은 다른 재료 시스템들로 만들어진 반도체 발광 디바이스들이 사용될 수 있다.

본 발명을 상세하게 설명하였지만, 본 발명의 기술분야의 통상의 기술자는 본 개시내용이 주어지면, 본 명세서에서 설명된 발명 개념의 사상을 벗어나지 않고 본 발명에 수정들이 만들어질 수 있음을 인정할 것이다. 특히, 상이한 예들 또는 실시예들로부터의 상이한 요소들이 결합될 수 있다. 본 발명의 범위는 도시되고 설명된 특정 실시예들로 제한되도록 의도되지 않는다.

Claims (1)

1. 제2항에 있어서, 시스템.

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