(57)【要約】【課題】光センサ、光センサを含む表示装置、及び表示装置の駆動方法に関する。【解決手段】本発明の一実施形態による光センサは、凹面を含む第１基板と、上記凹面に配列された光センサユニットと、上記凹面をカバーするが、上記光センサユニットから離隔し、透過領域及び非透過領域を含むカバーと、を含む。また、上記凹面は半球状であり、上記透過領域は上記半球状の中心に対応して位置し、上記カバーは第２基板を含み、上記透過領域は上記第２基板の開口部に対応してもよい。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
凹面を含む第１基板と、
前記凹面に配置された複数の光センサユニットと、
前記凹面をカバーし、前記光センサユニットから離隔し、透過領域及び非透過領域を含むカバーと、を含むことを特徴とする光センサ。
【請求項２】
前記凹面は半球状であり、
前記透過領域は前記半球状の中心に対応して位置することを特徴とする請求項１に記載の光センサ。
【請求項３】
前記カバーは第２基板を含み、
前記透過領域は前記第２基板の開口部に対応することを特徴とする請求項２に記載の光センサ。
【請求項４】
前記透過領域から前記光センサユニットまでの距離が互いに等しいことを特徴とする請求項１に記載の光センサ。
【請求項５】
第１光センサを利用して映像表示面の第１領域に対する外光の入射角を決定し、
第１カメラを利用して前記第１領域に対するユーザの眼球の反射角を決定し、
前記入射角と前記反射角が互いに対応する場合、前記第１領域の輝度を上昇させることと、を含むことを特徴とする表示装置の駆動方法。
【請求項６】
前記表示装置に対する前記ユーザの眼球の高さをキャリブレーションすることをさらに含み、
前記キャリブレーションすることは、
前記表示装置の第１測定領域上に前記ユーザの眼球が位置するように前記ユーザに要請し、
前記第１カメラに対する前記ユーザの眼球の第１角度を測定し、
前記表示装置に対する前記ユーザの眼球の高さを保持しながら、前記表示装置の第２測定領域上に前記ユーザの眼球が位置するように前記ユーザに要請し、
前記第１カメラに対する前記ユーザの眼球の第２角度を測定し、
前記第１角度、前記第２角度、及び前記第１測定領域と前記第２測定領域との距離に基づいて前記表示装置に対する前記ユーザの眼球の高さを決定することと、を含み、
前記ユーザの眼球の反射角を決定することにおいて、前記ユーザの眼球の高さを利用することを特徴とする請求項５に記載の表示装置の駆動方法。
【請求項７】
前記第１領域に対する前記外光の入射角を決定することにおいて、
前記第１光センサに対する前記外光の入射角を利用し、前記第１領域に対する前記外光の入射角を決定することを特徴とする請求項５に記載の表示装置の駆動方法。
【請求項８】
前記第１領域に対する前記ユーザの眼球の反射角を決定することにおいて、
前記第１カメラに対する前記ユーザの眼球の反射角を前記第１カメラに対する前記第１領域の相対的な距離を利用して補正することにより、前記第１領域に対する前記ユーザの眼球の反射角を決定することを特徴とする請求項５に記載の表示装置の駆動方法。
【請求項９】
前記第１領域に対する前記ユーザの眼球の反射角を決定することにおいて、
前記第１カメラ及び前記第１カメラと離隔された第２カメラを利用して前記第１領域に対するユーザの眼球の反射角を決定することを特徴とする請求項５に記載の表示装置の駆動方法。
【請求項１０】
前記第１領域に対する前記外光の入射角を決定することにおいて、
前記第１光センサ、及び前記第１光センサと離隔された第２光センサを利用して前記表示装置に対する外光源の３次元位置を決定し、
前記外光源の３次元位置を利用して前記第１領域に対する前記外光の入射角を決定することを特徴とする請求項５に記載の表示装置の駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光センサ、光センサを含む表示装置、及び表示装置の駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
情報化技術が発達するにつれて、ユーザと情報との接続媒体である表示装置の重要性が浮かび上がっている。これに応じて、液晶表示装置（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ  Ｄｅｖｉｃｅ）、有機発光表示装置（Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｓｐｌａｙ  Ｄｅｖｉｃｅ）、プラズマ表示装置（Ｐｌａｓｍａ  Ｄｉｓｐｌａｙ  Ｄｅｖｉｃｅ）などの表示装置の使用が増加している。
【０００３】
表示装置は、映像表示面を構成する画素の発光の組み合わせによって映像を表示することができる。しかし、太陽、室内照明などの外光源から外光が映像表示面に反射されて反射光が発生する場合、反射光が発生した映像表示面の部分は、ユーザが画像を視認することが困難であるという問題がある。
【０００４】
従来では、表示装置の映像表示面に反射防止フィルムをコートするなどの受動的な手段を用いて外光反射を低減しようとした。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】韓国公開特許第１０−２０１６−０００２５８９号公報
【特許文献２】米国特許出願公開第２０１４／０１６０１００号明細書
【特許文献３】韓国公開特許第１０−２０１７−００７７３７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
発明が解決しようとする技術的課題は、外光に対する反射光が発生する映像表示面の部分の輝度を局部的に上昇させることで、外光反射に能動的に対処できる光センサ、光センサを含む表示装置、及び表示装置の駆動方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一実施形態による光センサは、凹面を含む第１基板と、上記凹面に配置された複数の光センサユニットと、上記凹面をカバーし、上記光センサユニットから離隔し、透過領域及び非透過領域を含むカバーと、を含む。
【０００８】
上記凹面は半球状であってもよい。
【０００９】
上記透過領域は上記半球状の中心に対応して位置してもよい。
【００１０】
上記カバーは第２基板を含み、上記透過領域は上記第２基板の開口部に対応してもよい。
【００１１】
上記透過領域から上記光センサユニットまでの距離は互いに等しくてもよい。
【００１２】
本発明の一実施形態による表示装置は、映像表示面と、第１カメラと、第１光センサと、上記第１光センサを利用して上記映像表示面の第１領域に対する外光の入射角を決定し、上記第１カメラを利用して上記第１領域に対するユーザの眼球の反射角を決定し、上記入射角と上記反射角が互いに対応する場合、上記第１領域の輝度を上昇させるプロセッサと、を含む。
【００１３】
上記プロセッサは、上記第１光センサに対する上記外光の入射角を上記第１領域に対する上記外光の入射角により決定することができる。
【００１４】
上記プロセッサは、上記第１カメラに対する上記ユーザの眼球の反射角を上記第１カメラに対する上記第１領域の相対的な距離を利用して補正することにより、上記第１領域に対する上記ユーザの眼球の反射角を決定することができる。
【００１５】
上記表示装置は、上記第１カメラと離隔された第２カメラをさらに含み、上記プロセッサは、上記第１カメラ及び上記第２カメラを利用して上記第１領域に対する上記ユーザの眼球の反射角を決定することができる。
【００１６】
上記表示装置は、上記第１光センサと離隔された第２光センサをさらに含み、上記プロセッサは、上記第１光センサ及び上記第２光センサを利用して上記表示装置に対する外光源の３次元位置を決定し、上記プロセッサは、上記外光源の３次元位置を利用して上記第１領域に対する上記外光の入射角を決定することができる。
【００１７】
上記第１光センサは、凹面を含む第１基板と、上記凹面に配列された光センサユニットと、上記凹面をカバーし、上記光センサユニットから離隔し、透過領域及び非透過領域を含むカバーと、を含んでもよい。
【００１８】
上記第１光センサまたは上記第２光センサは、凹面を含む第１基板と、上記凹面に配置された複数の光センサユニットと、上記凹面をカバーし、上記光センサユニットから離隔し、透過領域及び非透過領域を含むカバーと、を含んでもよい。
【００１９】
本発明の一実施形態による表示装置の駆動方法は、第１光センサを利用して映像表示面の第１領域に対する外光の入射角を決定し、第１カメラを利用して上記第１領域に対するユーザの眼球の反射角を決定し、上記入射角と上記反射角が互いに対応する場合、上記第１領域の輝度を上昇させること、を含む。
【００２０】
上記表示装置の駆動方法は、上記表示装置に対する上記ユーザの眼球の高さをキャリブレーションすることをさらに含んでもよい。
【００２１】
上記キャリブレーションすることは、上記表示装置の第１測定領域上に上記ユーザの眼球が位置するように上記ユーザに要請し、上記第１カメラに対する上記ユーザの眼球の第１角度を測定し、上記表示装置に対する上記ユーザの眼球の高さを保持しながら、上記表示装置の第２測定領域上に上記ユーザの眼球が位置するように上記ユーザに要請し、上記第１カメラに対する上記ユーザの眼球の第２角度を測定し、上記第１角度、上記第２角度、及び上記第１測定領域と上記第２測定領域との距離に基づいて上記表示装置に対する上記ユーザの眼球の高さを決定すること、を含んでもよい。
【００２２】
上記ユーザの眼球の反射角を決定することにおいて、上記ユーザの眼球の高さを利用してもよい。
【００２３】
上記第１領域に対する上記外光の入射角を決定することにおいて、上記第１光センサに対する上記外光の入射角を利用し、上記第１領域に対する上記外光の入射角を決定することができる。
【００２４】
上記第１領域に対する上記ユーザの眼球の反射角を決定することにおいて、上記第１カメラに対する上記ユーザの眼球の反射角を上記第１カメラに対する上記第１領域の相対的な距離を利用して補正することにより、上記第１領域に対する上記ユーザの眼球の反射角を決定することができる。
【００２５】
上記第１領域に対する上記ユーザの眼球の反射角を決定することにおいて、上記第１カメラ及び上記第１カメラと離隔された第２カメラを利用して上記第１領域に対するユーザの眼球の反射角を決定することができる。
【００２６】
上記第１領域に対する上記外光の入射角を決定することにおいて、上記第１光センサ、及び上記第１光センサと離隔された第２光センサを利用して上記表示装置に対する外光源の３次元位置を決定し、上記外光源の３次元位置を利用して上記第１領域に対する上記外光の入射角を決定することができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明による光センサ、光センサを含む表示装置、及び表示装置の駆動方法は、外光に対する反射光が発生する映像表示面の部分の輝度を局部的に上昇させることで、外光反射に能動的に対処することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の一実施形態による表示装置を説明するための図である。
【図２】本発明の一実施形態による表示装置を説明するための図である。
【図３】本発明の一実施形態による光センサを説明するための図である。
【図４】本発明の一実施形態による光センサを説明するための図である。
【図５】本発明の一実施形態による光センサを説明するための図である。
【図６】本発明の一実施形態による光センサを説明するための図である。
【図７】ユーザの眼球の位置を決めるための過程を説明するための図である。
【図８】ユーザの眼球の位置を決めるための過程を説明するための図である。
【図９】ユーザの眼球の位置を決めるための過程を説明するための図である。
【図１０】ユーザの眼球の位置を決めるための過程を説明するための図である。
【図１１】ユーザの眼球の位置を決めるための過程を説明するための図である。
【図１２】映像表示面の第１領域の輝度を局部的に上昇させる場合を説明するための図である。
【図１３】表示装置に対するユーザの眼球の高さをキャリブレーションする過程を説明するための図である。
【図１４】表示装置に対するユーザの眼球の高さをキャリブレーションする過程を説明するための図である。
【図１５】２つのカメラを利用してユーザの眼球の３次元位置を決める過程を説明するための図である。
【図１６】２つのカメラを利用してユーザの眼球の３次元位置を決める過程を説明するための図である。
【図１７】２つの光センサを利用して外光源の３次元位置を決める過程を説明するための図である。
【図１８】２つの光センサを利用して外光源の３次元位置を決める過程を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、添付の図面を参考して、本発明の様々な実施形態について本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者が容易に実施できるように詳細に説明する。本発明は、様々な異なる形態で具現されてもよく、ここで説明する実施形態に限定されない。
【００３０】
本発明を明確に説明するために説明と関係のない部分は省略し、明細書の全体にわたって同一または類似する構成要素に対しては同じ参照符号を付する。従って、上述した参照符号は他の図面でも使用することができる。
【００３１】
また、図面に示された各構成の大きさ及び厚さは、説明の便宜のために任意で示したものであるため、本発明は必ずしも図示されたものに限定されない。図面において、複数の層及び領域を明確に表現するために厚さを誇張して示すことができる。
【００３２】
図１及び図２は、本発明の一実施形態による表示装置を説明するための図である。
【００３３】
図１及び図２を参照すると、本発明の一実施形態による表示装置ＤＤ１は、映像表示面ＤＰ、第１光センサＬＳ１、及び第１カメラＣＭ１を含んでもよい。
【００３４】
また、表示装置ＤＤ１は、少なくとも１つのプロセッサＰＲＯＣ及びメモリＭＥＭを含んでもよい。メモリＭＥＭは、デジタル情報またはアナログ情報を格納するための記憶素子であってもよい。プロセッサＰＲＯＣは、特定のアルゴリズムを具現するための専用プロセッサ（ｄｅｄｉｃａｔｅｄ  ｐｕｒｐｏｓｅ  ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）であってもよく、様々なアルゴリズムを具現することができる汎用プロセッサ（ｇｅｎｅｒａｌ  ｐｕｒｐｏｓｅ  ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）であってもよい。例えば、後述するアルゴリズムは、１つの汎用プロセッサで具現されてもよく、アルゴリズムの各部分を具現する複数の専用プロセッサで具現されてもよい。また、アルゴリズムは、汎用プロセッサと専用プロセッサの組み合わせで具現されてもよい。以下では、説明の便宜のために、１つの汎用プロセッサでアルゴリズムの各部分の動作を説明するが、当業者であれば、アルゴリズムの各部分に該当する専用プロセッサを製作することもできるだろう。
【００３５】
映像表示面ＤＰは、画素ＰＸｓの発光面に対応することができる。それぞれの画素ＰＸｓは、対応する階調値に基づいて発光することができる。画素ＰＸｓの発光の組み合わせを介して映像表示面ＤＰは映像を表示することができる。
【００３６】
画素ＰＸｓは、発光ダイオード表示パネル、液晶表示パネルなどで構成されてもよい。発光ダイオード表示パネルにおいて、各画素は少なくとも１つの有機発光ダイオードまたは無機発光ダイオードを含んでもよい。発光ダイオードが自発光することにより、表示装置ＤＤ１は映像を表示することができる。液晶表示パネルにおいて、画素はバックライトユニットから放出された光の透過度を調整することで、表示装置ＤＤ１は映像を表示することができる。光の透過度は、各画素に対応する液晶層に印加される電界の大きさ及び方向で調節することができる。表示パネル上に保護フィルムまたはウィンドウがさらに付着されてもよい。
【００３７】
映像表示面ＤＰは、任意の大きさの領域に区画されてもよい。各領域は、少なくとも１つの画素を含んでもよい。例えば、各領域の大きさは画素単位で表すことができる。各領域の大きさは、予め設定されるか、製品出荷後にユーザまたは製造者のアップデートによって設定されてもよい。
【００３８】
本実施形態では、任意の１つの画素を第１領域ａｒ１と仮定する。このとき、当該画素の発光面積が第１領域ａｒ１に該当することができる。
【００３９】
例えば、外光源ＯＬは、第１領域ａｒ１に対して入射角ａｇｉを有する外光ｒａｙ１を放出することができる。外光源ＯＬは、太陽、外部照明、内部照明などであることができる。
【００４０】
プロセッサＰＲＯＣは、第１光センサＬＳ１を利用して第１領域ａｒ１に対する外光ｒａｙ１の入射角ａｇｉを決めることができる。本発明の一実施形態による第１光センサＬＳ１の構成は、図２〜図５を参照して後述する。実施形態によって、プロセッサＰＲＯＣは、第１光センサＬＳ１を利用して外光ｒａｙ１の入射角ａｇｉだけではなく、外光ｒａｙ１の強さ（ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ）も決めることができる。
【００４１】
プロセッサＰＲＯＣは、第１カメラＣＭ１を利用して第１領域ａｒ１に対するユーザの眼球ＰＰの反射角ａｇｒを決めることができる。第１カメラＣＭ１は、従来のカメラで構成されてもよい。第１カメラＣＭ１を利用した反射角ａｇｒの決定過程は、図６〜図１０を参照して後述する。
【００４２】
第１領域ａｒ１において入射角ａｇｉと反射角ａｇｒが対応する場合、プロセッサＰＲＯＣは、第１領域ａｒ１の輝度を上昇させることができる。例えば、第１領域ａｒ１において入射角ａｇｉと反射角ａｇｒが一致する場合、外光ｒａｙ１の反射光ｒｒａｙ１により、ユーザは第１領域ａｒ１における映像表示を視認することが困難である。従って、プロセッサＰＲＯＣが第１領域ａｒ１の輝度を局部的に上昇させることで、ユーザは反射光ｒｒａｙ１があるにもかかわらず、第１領域ａｒ１の映像をより容易に視認することができる。
【００４３】
外光源ＯＬの大きさ及び形状に応じて、第１領域ａｒ１の周辺領域ＲＬにも外光源ＯＬの像（ｉｍａｇｅ）ができ、ユーザが周辺領域ＲＬの映像を視認することが困難であることがある。プロセッサＰＲＯＣは、第１領域ａｒ１の周辺領域ＲＬに対しても上述した過程を繰り返し遂行することで、周辺領域ＲＬの輝度を局部的に上昇させることができる。他の実施形態では、プロセッサＰＲＯＣは、第１領域ａｒ１の輝度を局部的に上昇させるとき、第１領域ａｒ１から予め決められた範囲内である周辺領域ＲＬに対して、上述した過程を遂行せずに（即ち、直ちに）輝度を局部的に上昇させることもできる。
【００４４】
以下では、正確な位置を説明するために、映像表示面ＤＰは、互いに直交する第１方向ＤＲ１及び第２方向ＤＲ２に延長される平面上に位置すると仮定する。第３方向ＤＲ３は、第１方向ＤＲ１及び第２方向ＤＲ２に直交する方向であり、映像表示面ＤＰと垂直な方向であると仮定する。上述した入射角ａｇｉ及び反射角ａｇｒは、第１領域ａｒ１において第３方向ＤＲ３の軸を基準とした角度を意味する。
【００４５】
但し、このような仮定は正確な位置を説明するためのものであって、表示パネルがフレキシブルな場合、映像表示面ＤＰは平面でなくてもよい。
【００４６】
図３〜図６は、本発明の一実施形態による光センサを説明するための図である。
【００４７】
図３〜図６を参照すると、本発明の一実施形態による第１光センサＬＳ１は、基板ＳＵＢ１と光センサユニットＰＤ１、ＰＤ２、ＰＤｃ、ＰＤｔ、．．．と、カバーＣＶと、を含んでもよい。
【００４８】
図３は基板ＳＵＢ１を説明するためのものであり、図４は図３の基板ＳＵＢ１上にカバーＣＶが位置した場合を説明するためのものである。図５は図３及び図４のＡ−Ａ’線に沿った断面図であり、図６は図３及び図４のＢ−Ｂ’線に沿った断面図である。
【００４９】
基板ＳＵＢ１は凹面ＣＶＰを含む。凹面ＣＶＰは半球（ｓｅｍｉ−ｓｐｈｅｒｅ）状であってもよい。基板ＳＵＢ１は、ガラス、プラスチック、金属などの硬質の素材からなってもよい。凹面ＣＶＰが光センサユニットＰＤ１、ＰＤ２、ＰＤｃ、ＰＤｔ、．．．を支持することができるのであれば、基板ＳＵＢ１の素材は制限されない。
【００５０】
光センサユニットＰＤ１、ＰＤ２、ＰＤｃ、ＰＤｔ、．．．は、凹面ＣＶＰに配列されてもよい。光センサユニットＰＤ１、ＰＤ２、ＰＤｃ、ＰＤｔ、．．．は、フォトダイオード（ｐｈｏｔｏ  ｄｉｏｄｅ）、フォトトランジスタ（ｐｈｏｔｏ  ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、光導電セル（ｐｈｏｔｏ  ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  ｃｅｌｌ）、フォトカプラ（ｐｈｏｔｏ  ｃｏｕｐｌｅｒ）、フォトインタラプタ（ｐｈｏｔｏ  ｉｎｔｅｒｒｕｐｔｅｒ）、サーモパイル（ｔｈｅｒｍｏｐｉｌｅ）、ボロメータ（ｂｏｌｏｍｅｔｅｒ）、光電管（ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｔｕｂｅ）などで構成されてもよい。
【００５１】
カバーＣＶは、凹面ＣＶＰをカバーするが、光センサユニットＰＤ１、ＰＤ２、ＰＤｃ、ＰＤｔ、．．．から離隔し、透過領域及び非透過領域を含んでもよい。
【００５２】
カバーＣＶは、第２基板ＳＵＢ２を含んでもよい。第２基板ＳＵＢ２は不透明な素材であってもよい。例えば、透過領域は、第２基板ＳＵＢ２の開口部ＣＯに対応することができる。このとき、非透過領域は、第２基板ＳＵＢ２から開口部ＣＯを除いた残りの領域を意味することができる。他の例では、第２基板ＳＵＢ２において透過領域は開口部ではない透明素材（ガラス、プラスチック、金属など）からなってもよい。他の例では、第２基板ＳＵＢ２は透明な素材からなり、非透過領域には不透明なフィルムなどが付着されてもよい。以下では、説明の便宜のために、透過領域が開口部ＣＯで、非透過領域は開口部ＣＯを除いた領域である基板ＳＵＢ２で説明する。
【００５３】
凹面ＣＶＰが半球状である場合、透過領域は半球状の中心に対応して位置することができる。半球状の中心とは、半球の表面の任意の位置までの距離が等しい特定の位置を意味することができる。例えば、透過領域から光センサユニットＰＤ１、ＰＤ２、ＰＤｃ、ＰＤｔ、．．．までの距離は、互いに同一であることができる。
【００５４】
プロセッサＰＲＯＣは、光センサユニットＰＤ１、ＰＤ２、ＰＤｃ、ＰＤｔ、．．．のうち外光源ＯＬに対して最も大きい信号（例えば、電流信号または電圧信号）を発生させる対象光センサユニットＰＤｔを決めることができる。プロセッサＰＲＯＣは、開口部ＣＯから対象光センサユニットＰＤｔの相対的な位置を利用して外光ｒａｙ２の入射角を決めることができる。
【００５５】
例えば、プロセッサＰＲＯＣは、開口部ＣＯを原点とする球面座標系を利用して、対象光センサユニットＰＤｔの３次元位置を決めることができる。また、プロセッサＰＲＯＣは、任意の原点を基準とする直交座標系を利用して、開口部ＣＯに対する光センサユニットＰＤｔの３次元位置を決めることもできる。
【００５６】
以下では、表示を簡略化するために、第１方向ＤＲ１と第３方向ＤＲ３を基準とする第１平面において、外光ｒａｙ１、ｒａｙ２及び反射光ｒｒａｙ１の角度を定義し、第２方向ＤＲ２と第３方向ＤＲ３を基準とする第２平面において、外光ｒａｙ１、ｒａｙ２及び反射光ｒｒａｙ１の角度を定義する。互いに平行しない第１平面及び第２平面における角度を組み合わせると、３次元空間における角度を定義することができる。
【００５７】
例えば、図５を参照すると、第１平面において光軸ＣＡＸｓ１に対する外光ｒａｙ２の入射角ａｇｉ１１が示され、図６を参照すると、第２平面において光軸ＣＡＸｓ１に対する外光ｒａｙ２の入射角ａｇｉ１２が示されている。光軸ＣＡＸｓ１は、開口部ＣＯの中心を第３方向ＤＲ３に通ると定義する。第１平面における入射角ａｇｉ１１及び第２平面における入射角ａｇｉ１２を組み合わせると、外光ｒａｙ２の３次元空間における入射角を定義することができる。
【００５８】
このような角度の表現方法は、外光ｒａｙ１、ｒａｙ２及び反射光ｒｒａｙ１の角度を決める方法を限定するものではなく、外光ｒａｙ１、ｒａｙ２及び反射光ｒｒａｙ１の角度が様々な側面で表現できることを説明するためのものである。
【００５９】
プロセッサＰＲＯＣは、第１光センサＬＳ１を利用して映像表示面ＤＰの第１領域ａｒ１に対する外光ｒａｙ１の入射角ａｇｉを決めることができる。例えば、プロセッサＰＲＯＣは、第１光センサＬＳ１に対する外光ｒａｙ２の入射角を第１領域ａｒ１に対する外光ｒａｙ１の入射角ａｇｉで決めることができる。図１には、紙面に限界があり、外光ｒａｙ１、ｒａｙ２の入射角が互いに異なるように図示されているが、外光源ＯＬが表示装置ＤＤ１から十分に離れた場合、外光ｒａｙ１、ｒａｙ２の入射角は実質的に同一であることができる。
【００６０】
図７〜図１１は、ユーザの眼球の位置を決めるための過程を説明するための図である。
【００６１】
プロセッサＰＲＯＣは、第１カメラＣＭ１に対するユーザの眼球ＰＰの反射角ａｇｒを第１カメラＣＭ１に対する第１領域ａｒ１の相対的な距離（−）ｒｅｆ１、（＋）ｒｅｆ２を利用して補正することにより、第１領域ａｒ１に対するユーザの眼球ＰＰの反射角ａｇｒを決めることができる。
【００６２】
まず、図７及び図８を参照して、第１カメラＣＭ１に対するユーザの眼球ＰＰの反射角ａｇｒを決める方法を説明する。図７を参照すると、第１平面において第１カメラＣＭ１に対するユーザの眼球ＰＰの反射角ａｇｒ１１が示されており、図８を参照すると、第２平面において第１カメラＣＭ１に対するユーザの眼球ＰＰの反射角ａｇｒ１２が示されている。
【００６３】
第１カメラの原点Ｏ１から第１カメラＣＭ１の第１イメージ平面ＩＭＰ１までの焦点距離（ｆｏｃａｌ  ｌｅｎｇｔｈ、ｆ１）は、第１カメラＣＭ１の固定されたパラメータ値であってもよい。第１カメラＣＭ１の光軸ＣＡＸｃ１は、第１カメラの原点Ｏ１から第１イメージ平面ＩＭＰ１を第３方向ＤＲ３に通ることができる。
【００６４】
図７を参照すると、プロセッサＰＲＯＣは、第１イメージ平面ＩＭＰ１においてユーザの眼球ＰＰのイメージが位置する地点Ｐ１を探索することができる。地点Ｐ１が決まると、プロセッサＰＲＯＣは、光軸ＣＡＸｃ１と第１イメージ平面ＩＭＰ１との交点から地点Ｐ１までの第１方向ＤＲ１の距離ｄ１１を測定することができる。従って、プロセッサＰＲＯＣは、直角三角形の特徴を利用して、第１平面において第１カメラＣＭ１に対するユーザの眼球ＰＰの反射角ａｇｒ１１を決めることができる。
【００６５】
１台の第１カメラＣＭ１のみを利用する場合、第１カメラの原点Ｏ１または第１カメラＣＭ１からユーザの眼球ＰＰまでの高さＺ１を測定することはできない。
【００６６】
但し、高さＺ１は、製品出荷前に予め設定されるか、製品出荷後に設定されてもよい。また、後述するように、高さＺ１はユーザによってキャリブレーション（ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ）されてもよい。高さＺ１が決まると、直角三角形の特徴を利用して、第１カメラの原点Ｏ１または第１カメラＣＭ１からユーザの眼球ＰＰまでの第１方向ＤＲ１の距離ｄｄ１１が分かる。以下では、高さＺ１が特定の数値に決められた状態であると仮定する。
【００６７】
図８を参照すると、類似する方法で、プロセッサＰＲＯＣは光軸ＣＡＸｃ１と第１イメージ平面ＩＭＰ１との交点から地点Ｐ１までの第２方向ＤＲ１の距離ｄ１２を測定することができる。従って、プロセッサＰＲＯＣは直角三角形の特徴を利用して、第２平面において第１カメラＣＭ１に対するユーザの眼球ＰＰの反射角ａｇｒ１２を決めることができる。
【００６８】
上述したように、高さＺ１が特定の数値に決まった状態であると仮定すると、直角三角形の特徴を利用して、第１カメラの原点Ｏ１または第１カメラＣＭ１からユーザの眼球ＰＰまでの第２方向ＤＲ１の距離ｄｄ１２が分かる。
【００６９】
図９を参照すると、第１カメラＣＭ１に対する第１領域ａｒ１の相対的な距離（−）ｒｅｆ１、（＋）ｒｅｆ２が例示的に示されている。
【００７０】
軸ａｘＤＲ１は第１カメラＣＭ１を通って第１方向ＤＲ１に延長されてもよい。軸ａｘＤＲ２は第１カメラＣＭ１を通って第２方向ＤＲ２に延長されてもよい。
【００７１】
第１領域ａｒ１は、第１カメラＣＭ１から第１方向ＤＲ１の反対方向に第１距離（−）ｒｅｆ１に位置して、第２方向ＤＲ２に第２距離（＋）ｒｅｆ２に位置することができる。
【００７２】
このように、第１カメラＣＭ１に対する各領域の相対的な距離は、予め決められた値であるため、製品出荷前にＬＵＴ（ｌｏｏｋ−ｕｐ  ｔａｂｌｅ）の形態で作成されてメモリＭＥＭに格納されてもよい。
【００７３】
図９及び図１０を参照すると、プロセッサＰＲＯＣは、距離ｄｄ１１及び第１距離（−）ｒｅｆ１の差を計算することにより、第１領域ａｒ１からユーザの眼球ＰＰまでの第１方向ＤＲ１の距離ｄｄ１１’を算出することができる。
【００７４】
上述したように、高さＺ１が予め決められた状態であるため、プロセッサＰＲＯＣは直角三角形の特徴を利用して第１平面において第１領域ａｒ１に対するユーザの眼球ＰＰの反射角ａｇｒ１１’を決めることができる。
【００７５】
図９及び図１１を参照すると、プロセッサＰＲＯＣは、距離ｄｄ１２及び第２距離（＋）ｒｅｆ２の差を計算することにより、第１領域ａｒ１からユーザの眼球ＰＰまでの第２方向ＤＲ２の距離ｄｄ１２’を算出することができる。
【００７６】
上述したように、高さＺ１が予め決められた状態であるため、プロセッサＰＲＯＣは直角三角形の特徴を利用して第２平面において第１領域ａｒ１に対するユーザの眼球ＰＰの反射角ａｇｒ１２’を決めることができる。
【００７７】
上述したように、第１平面における反射角ａｇｒ１１’と第２平面における反射角ａｇｒ１２’を組み合わせると、第１領域ａｒ１に対するユーザの眼球ＰＰの３次元空間における反射角ａｇｒを定義することができる。
【００７８】
図１２は、映像表示面の第１領域の輝度を局部的に上昇させる場合を説明するための図である。
【００７９】
プロセッサＰＲＯＣは、入射角ａｇｉと反射角ａｇｒが互いに対応する場合、第１領域ａｒ１の輝度を上昇させることができる。上述したように、外光源ＯＬから第１領域ａｒ１に対する入射角ａｇｉと第１領域ａｒ１に対するユーザの眼球ＰＰの反射角ａｇｒが対応（例えば、同一）する場合、ユーザは反射光ｒｒａｙ１によって第１領域ａｒ１に表示された映像の視認が困難であることができる。
【００８０】
従って、プロセッサＰＲＯＣは、第１領域ａｒ１の輝度を局部的に上昇させることで、反射光ｒｒａｙ１があるにもかかわらず、ユーザは第１領域ａｒ１に表示された映像をより容易に視認することができる。
【００８１】
実施形態によって、プロセッサＰＲＯＣは、第１領域ａｒ１から予め決められた距離ｒｄ１に位置する周辺領域の輝度を局部的に上昇させることができる。このとき、周辺領域の輝度上昇量は、第１領域ａｒ１の輝度上昇量と同一であってもよい。
【００８２】
実施形態によって、プロセッサＰＲＯＣは、第１領域ａｒ１から予め決められた距離ｒｄ２に位置する周辺領域の輝度を局部的に上昇させることができる。このとき、第１領域ａｒ１から距離が離れるほど周辺領域の輝度の上昇量は小さくなってもよい。これにより、輝度が上昇した第１領域ａｒ１と輝度が保持された周辺領域（例えば、距離ｒｄ２より遠く位置する周辺領域）の輝度の差がよりやさしく（ｓｏｆｔｌｙ）ユーザに視認されることができる。
【００８３】
図１３及び図１４は、表示装置に対するユーザの眼球の高さをキャリブレーションする過程を説明するための図である。
【００８４】
プロセッサＰＲＯＣは、表示装置ＤＤ１に対するユーザの眼球の高さＺ１’をキャリブレーションすることができる。
【００８５】
まず、プロセッサＰＲＯＣは、ユーザに第１測定領域ａｒｅ１上にユーザの眼球ＰＰｅ１が位置するように要請することができる。例えば、プロセッサＰＲＯＣは、映像表示面ＤＰの第１測定領域ａｒｅ１を強調する映像（例えば、ちらつき、異なる色、より高い輝度など）を表示し、ユーザに第１測定領域ａｒｅ１から第３方向ＤＲ３にユーザの眼球ＰＰｅ１が位置するように要請することができる。要請は、サウンド、映像表示などで行ってもよい。
【００８６】
ユーザは、ユーザの眼球ＰＰｅ１を第１測定領域ａｒｅ１上に位置させた後、完了ボタンを押すか、音声認識機能を介してプロセッサＰＲＯＣにユーザの眼球ＰＰｅ１が第１測定領域ａｒｅ１上に位置したことを知らせることができる。
【００８７】
次いで、プロセッサＰＲＯＣは、第１カメラＣＭ１に対するユーザの眼球ＰＰｅ１の第１角度ａｇｒ１２１を測定することができる。角度の測定方法については、図７及び図８の説明を参照する。
【００８８】
次いで、プロセッサＰＲＯＣは、表示装置ＤＤ１に対するユーザの眼球ＰＰｅ２の高さＺ１’を保持しながら、表示装置ＤＤ１の第２測定領域ａｒｅ２上にユーザの眼球ＰＰｅ２が位置するように要請することができる。
【００８９】
上述した過程と類似する過程を通じて、プロセッサＰＲＯＣは、第１カメラＣＭ１に対するユーザの眼球ＰＰｅ２の第２角度ａｇｒ１２２を測定することができる。
【００９０】
次いで、プロセッサＰＲＯＣは、第１角度ａｇｒ１２１、第２角度ａｇｒ１２２、及び第１測定領域ａｒｅ１と第２測定領域ａｒｅ２との距離ｄＰＰに基づいて表示装置ＤＤ１に対するユーザの眼球ＰＰｅ１の高さＺ１’を決めることができる。
【００９１】
角度ａｇｄ１は、９０度と角度ａｇｒ１２１との差の値である。角度ａｇｄ２は、１８０度と角度ａｇｄ１との差の値である。角度ａｇｄ３は、角度ａｇｒ１２２と角度ａｇｒ１２１との差の値である。角度ａｇｄ４は、１８０度から角度ａｇｄ２及び角度ａｇｄ３を引いた値である。
【００９２】
ユーザは、ユーザの眼球（ＰＰｅ１またはＰＰｅ２）の高さＺ１’を保持しながら、距離ｄＰＰ’分だけを移動するように要請を受けると、距離ｄＰＰ’は距離ｄＰＰと等しいと仮定することができる。
【００９３】
従って、ユーザの眼球ＰＰｅ１の移動前の位置、ユーザの眼球ＰＰｅ２の移動後の位置、及び第１カメラの原点Ｏ１を連結する三角形が特定できるため、プロセッサＰＲＯＣは高さＺ１’を算出することができる。
【００９４】
プロセッサＰＲＯＣは、ユーザの眼球ＰＰの反射角ａｇｒを決める過程において決められたユーザの眼球ＰＰの高さＺ１’を使用することができる。例えば、プロセッサＰＲＯＣは、図７〜図１１の過程で、高さＺ１を高さＺ１’に置き換えて使用することができる。
【００９５】
本実施形態によると、１台の第１カメラＣＭ１のみでユーザの眼球ＰＰの反射角ａｇｒを決めることができる。
【００９６】
図１５及び図１６は、２つのカメラを利用してユーザの眼球の３次元位置を決める過程を説明するための図である。
【００９７】
図１５を参照すると、表示装置ＤＤ２は、図１の表示装置ＤＤ１に比べて第２カメラＣＭ２をさらに含んでもよい。第２カメラＣＭ２は、第１カメラＣＭ１から距離ｄｏ１２分だけ離隔されてもよい。
【００９８】
図１６を参照すると、三角測量法（ｔｒｉａｎｇｕｌａｔｉｏｎ）を利用してユーザの眼球ＰＰの高さＺ１を取得する過程が示されている。
【００９９】
第１カメラＣＭ１は、焦点距離ｆ１及び距離ｄ１１を利用して角度ａｇｒ１１を算出することができる。焦点距離ｆ１は、第１カメラの原点Ｏ１から第１イメージ平面ＩＭＰ１までの距離である。距離ｄ１１は、軸ＣＡＸｃ１と第１イメージ平面ＩＭＰ１との交点から第１イメージ平面ＩＭＰ１のユーザの眼球ＰＰのイメージが生じる地点Ｐ１までの間隔を意味する。
【０１００】
第２カメラＣＭ２は、焦点距離ｆ２及び距離ｄ２１を利用して角度ａｇｒ２１を算出することができる。焦点距離ｆ２は、第２カメラの原点Ｏ２から第２イメージ平面ＩＭＰ２までの距離である。距離ｄ２１は、軸ＣＡＸｃ２と第２イメージ平面ＩＭＰ２との交点から第２イメージ平面ＩＭＰ２のユーザの眼球ＰＰのイメージが生じる地点Ｐ２までの間隔を意味する。
【０１０１】
角度ａｇｒ１１ｒは、９０度と角度ａｇｒ１１との差の値に該当し、角度ａｇｒ２１ｒは、９０度と角度ａｇｒ２１との差の値に該当する。第１カメラの原点Ｏ１と第２カメラの原点Ｏ２との距離、即ち、ベースライン（ｂａｓｅ  ｌｉｎｅ）の長さに該当する距離ｄｏ１２は、予め決められた値である。
【０１０２】
従って、第１カメラの原点Ｏ１、第２カメラの原点Ｏ２、及びユーザの眼球ＰＰを連結する三角形が特定できるため、プロセッサＰＲＯＣは高さＺ１を算出することができる。
【０１０３】
本実施形態によると、キャリブレーションする過程が不要で、リアルタイムでユーザの眼球ＰＰの高さＺ１を測定することができる。
【０１０４】
また、当業者は、ステレオビジョン（ｓｔｅｒｅｏ−ｖｉｓｉｏｎ）の他の方法を利用してユーザの眼球ＰＰの高さＺ１を取得してもよい。例えば、エピポーラ幾何（ｅｐｉｐｏｌａｒ  ｇｅｏｍｅｔｒｙ）を利用する方法がある。エピポーラ幾何を利用する方法は公知の方法であるため、説明を省略する。
【０１０５】
図１７及び図１８は、２つの光センサを利用して外光源の３次元位置を決める過程を説明するための図である。
【０１０６】
図１７を参照すると、表示装置ＤＤ３は、図１の表示装置ＤＤ１とは違って第２光センサＬＳ２をさらに含んでもよい。第２光センサＬＳ２は、第１光センサＬＳ１から距離ｄｓ１２分だけ離隔されてもよい。
【０１０７】
第２光センサＬＳ２の構成は、第１光センサＬＳ１の構成と実質的に同一であるため、重複する説明は省略される。
【０１０８】
プロセッサＰＲＯＣは、第１光センサＬＳ１及び第２光センサＬＳ２を利用して表示装置ＤＤ３に対する外光源ＯＬの３次元位置を決めることができる。
【０１０９】
上述したように、プロセッサＰＲＯＣは外光源ＯＬから第１光センサＬＳ１に対する外光の入射角ａｇｉ２１を取得することができる。同様に、プロセッサＰＲＯＣは外光源ＯＬから第２光センサＬＳ２に対する外光の入射角ａｇｉ１１を取得することができる。入射角ａｇｉ１１は第１光センサＬＳ１の光軸ＣＡＸｓ１を基準とし、入射角ａｇｉ２１は第２光センサＬＳ２の光軸ＣＡＸｓ２を基準とする。
【０１１０】
角度ａｇｉ２１ｒは、９０度と入射角ａｇｉ２１との差の値に該当し、角度ａｇｉ１１ｒは、９０度の入射角ａｇｉ１１の差の値に該当する。距離ｄｓ１２は予め決められた値である。
【０１１１】
従って、第１光センサＬＳ１、第２光センサＬＳ２、及び外光源ＯＬを連結する三角形が特定できるため、プロセッサＰＲＯＣは外光源ＯＬの高さＺ２を算出することができる。
【０１１２】
本実施形態によると、外光源ＯＬが表示装置ＤＤ３から十分に離れて位置しない場合、外光源ＯＬの高さＺ２または３次元位置をリアルタイムで特定できる。
【０１１３】
プロセッサＰＲＯＣは、外光源ＯＬの３次元位置を利用して第１領域ａｒ１に対する外光の入射角を決めることができる。図９〜図１１を参照して、第１カメラＣＭ１に対するユーザの眼球ＰＰの反射角ａｇｒ１１、ａｇｒ１２を第１カメラＣＭ１に対する第１領域ａｒ１の相対的な距離（−）ｒｅｆ１、（＋）ｒｅｆ２を利用して補正することにより、第１領域ａｒ１に対するユーザの眼球ＰＰの反射角ａｇｒ１１’、ａｇｒ１２’を決める過程を説明した。同様に、第１光センサＬＳ１に対する外光源ＯＬの入射角ａｇｉ１１、ａｇｉ１２を第１光センサＬＳ１に対する第１領域ａｒ１の相対的な距離を利用して補正することにより、第１領域ａｒ１に対する外光源ＯＬの入射角を決めることができる。重複する内容の説明は省略する。
【０１１４】
これにより、外光源ＯＬが表示装置ＤＤ３から十分に離れて位置しない場合、第１領域ａｒ１に対する入射角をより正確に算出することができるメリットがある。
【０１１５】
以上、参照した図面と記載された発明の詳細な説明は、単に本発明の例示的なものであり、これは本発明の一実施形態を説明するための目的で使用されたものに過ぎず、意味の限定や特許請求の範囲に記載された本発明の範囲を制限するために使用されるものではない。従って、本技術分野の通常の知識を有する者であれば、そこから様々な変形及び均等な他の実施形態が可能であるというが理解できるだろう。よって、本発明の本当の技術的保護範囲は、添付の特許請求の範囲の技術的思想によって定まるべきである。
【図１】
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【図２】
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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１０】
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【図１１】
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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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