JP2007271773A - プラズマディスプレイ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＰＤＰの画面を見ている人の眼球の目線を赤外線センサーで捉え、その目線によって、輝度変更やチャンネルの制御などが行えるようにする。
【解決手段】ＰＤＰと、ＰＤＰに対して表示変更の指示を与える操作部と、ＰＤＰの画面の表示時に画面から放射された赤外線がその画面を目視する人の眼球に照射されることで得られた角膜反射像を撮像する赤外線カメラと、マイクロコンピュータとを備え、マイクロコンピュータにより、赤外線カメラによって撮像された角膜反射像から画面を目視する人の眼球の目線を検出し、検出した目線の方向が所定の方向であるのか否かを判定し、その判定に基づいて操作部に表示変更を指示する。
【選択図】図４

Description

本発明は、プラズマディスプレイ装置に関し、さらに詳しくは、たとえばプラズマテレビや、パーソナルコンピュータのモニターとして用いられるプラズマディスプレイ装置に関する。

プラズマディスプレイ装置は、プラズマディスプレイパネル（以後「ＰＤＰ」と記す）を用い、音声出力および画面表示の制御が可能な表示装置である。ＰＤＰは、一方のガラス基板に電極、誘電体層、保護膜などを形成し、他方のガラス基板に電極、誘電体層、隔壁、蛍光体層などを形成し、これらの基板を対向配置し、周辺を封止して、内部にキセノンやネオンを含む放電ガスを封入したパネルである。

このＰＤＰでは、電極間での放電現象を利用し、放電時に発生する紫外線により蛍光体層中の蛍光体を励起して、可視光を発生させている。ＰＤＰ内には上記したキセノンやネオンを含む放電ガスが充填されており、このため、ＰＤＰの放電の際には、ネオンやキセノンから出る赤外線が同時に放射されている。
特開平１０−３０８７０５号公報

テレビのような表示装置の操作は、従来、機器のスイッチを人が直接操作する、あるいはリモコン等により操作することが一般的であったが、近年では、このような操作をさらに簡略化することが求められている。

本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、表示の際にＰＤＰから放射される赤外線がＰＤＰの画面を見ている人に照射されることを利用し、ＰＤＰの画面を見ている人の眼球の目線を赤外線センサーで捉え、その目線によって、例えばプラズテレビの場合であれは、輝度変更やチャンネルの制御などが行えるようにするものである。

本発明は、一対の基板間に設けられた複数の放電セルで画面を構成してなるプラズマディスプレイパネルと、プラズマディスプレイパネルに対して表示変更の指示を与える操作部と、プラズマディスプレイパネルの画面の表示時に画面から放射された赤外線がその画面を目視する人の眼球に照射されることで得られた角膜反射像を撮像する赤外線センサーと、赤外線センサーによって撮像された角膜反射像から画面を目視する人の眼球の目線を検出する検出部と、検出部によって検出された目線の方向が所定の方向であるのか否かを判定し、その判定に基づいて操作部に表示変更を指示する制御部を備えてなるプラズマディスプレイ装置である。

本発明によれば、プラズマディスプレイパネルの画面を見ている人の眼球の動きによって、プラズマディスプレイパネルの表示変更を指示することができるので、利便性が向上する。

本発明において、一対の基板としては、ガラス、石英、セラミックス等の基板や、これらの基板上に、電極、絶縁膜、誘電体層、保護膜等の所望の構成物を形成した基板が含まれる。

ＰＤＰは、一対の基板間に設けられた複数の放電セル（以下「セル」と記す）で画面を構成したものであればよい。このＰＤＰは、表示用の放電セル以外に表示に寄与しない赤外線発生用の放電セルが設けられているものであってもよい。この表示に寄与しない赤外線発生用のセルが設けられたＰＤＰでは、表示用のセルに対して赤外線をカットするフィルタを配置するのが望ましい。

操作部は、プラズマディスプレイパネルに対して表示変更の指示を与えることができるものであればよい。操作部による表示変更とは、たとえば輝度の調整、明るさの調整、色の調整等の、当該分野で公知の各種の表示変更を意味する。操作部による表示変更は、この他に、プラズマディスプレイパネルがテレビに適用されているような場合には、音量調整、チャンネルの変更など、いわゆるリモコンで指示する内容などを含むものである。

赤外線センサーは、プラズマディスプレイパネルの画面の表示時に画面から放射された赤外線がその画面を目視する人の眼球に照射されることで得られた角膜反射像を撮像できるものであればよい。この赤外線センサーしては、市販のビデオカメラや赤外線カメラなどを適用することができる。

検出部は、赤外線センサーによって撮像された角膜反射像から画面を目視する人の眼球の目線（視線）を検出できるものであればよい。この検出部としては、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，Ｉ／Ｏポートからなるマイクロコンピュータを適用することができる。目線を検出する方法としては、赤外線が眼球に照射されることによって形成される角膜反射像（プルキニエ像）を利用する方法（角膜反射法）や、角膜と強膜の境界を検出する方法（強膜トラッカー法）などの、当該分野で公知の各種の方法を適用することができる。赤外線は不可視光であり、人体への影響もないため、これらの方法を安全かつ容易に適用することができる。

プルキニエ像で人の眼球の目線を検出する場合には、「情報研報２００１−ＨＩ−９５，ｐｐ．１７１−１７８，２００１の視線インタフェースから視線コミュニケーションへ」に記載された技術などを適用することができる。あるいは特開平５−２０５０３０号公報に記載の撮影人物の視線一致表示装置の技術、特開平７−２８９５１９号公報に記載の車両用視線方向検出装置の技術、特開平７−６１２５７号公報に記載の車両用表示装置の技術、特開平８−３２２７９６号公報に記載の視線方向検出方法及び装置及びそれを含むマンマシンインターフェース装置の技術、特開２００２−２８２２１０号公報に記載の視線検出方法及びその装置の技術、特開２００３−１５８１６号公報に記載のステレオカメラを使用した顔・視線認識装置に記載の技術、特開２００３−２７１９３２号公報に記載の視線方向検出装置の技術、特開２００５−１００３６６号公報に記載の眼球運動を用いた視線入力コミュニケーション方法の技術などを適用してもよい。

この検出部は、プラズマディスプレイパネルから放射される赤外線の発生と同期して人の眼球の目線を検出し、それによりプラズマディスプレイ装置の画面以外から発生された外乱となる赤外線成分を除去できるように構成することが望ましい。

制御部は、検出部によって検出された目線の方向が所定の方向であるのか否かを判定し、その判定に基づいて操作部に表示変更を指示できるものであればよい。この制御部としては、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，Ｉ／Ｏポートからなるマイクロコンピュータを適用することができる。目線の方向が所定の方向であるのか否かの判定に際しては、目線の方向とプラズマテレビの操作とを関連付けたテーブルを記憶したメモリを用い、このテーブルを参照することで、目線の方向からプラズマテレビの操作内容を得るようにしてもよい。

以下、図面に示す実施形態に基づいて本発明を詳述する。なお、本発明はこれによって限定されるものではなく、各種の変形が可能である。

図１は本発明のプラズマディスプレイ装置の一実施形態の構成を示す説明図である。
本実施形態のプラズマディスプレイ装置は、プラズマテレビ３１と、操作部３２と、赤外線カメラ３３と、検出部３４と、操作テーブルメモリ３５と、制御部３６から構成されている。検出部３４、操作テーブルメモリ３５、および制御部３６は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，Ｉ／Ｏポートからなるマイクロコンピュータ（マイコン）３７で構成されており、ＲＯＭに記憶されたプログラムにより後述する各種の処理を行う。

プラズマテレビ３１は、表示画面としてのＰＤＰと、ＰＤＰを駆動する駆動回路とを備えている。ＰＤＰは、一対の基板を対向配置し周辺を封止して内部にネオンとキセノンの少なくとも一方を含む放電ガスを封入したパネルである。ＰＤＰの駆動回路はＰＤＰの裏面に配置されている。駆動回路はＰＤＰの裏面に配置せず、セパレートタイプのものであってもよい。

また、プラズマテレビ３１は、テレビとして機能するための回路である、表示および音声データを受信する受信回路、画像再生回路、音声再生回路などの周辺回路が設けられている。そして、音量調整つまみ、輝度調整つまみ、チャンネルキー等の一般的な操作ボタンが設けられている。また、赤外線を利用したいわゆるリモコンでの操作が可能である。

操作部３２は、プラズマテレビ３１内に組み込まれており、プラズマテレビ３１に対して、音量調整、輝度調整、チャンネル変更などの指示を与える。また、プラズマテレビ３１に対して、リモコンで指示された操作内容の指示を与える。

赤外線カメラ３３は、プラズマテレビ３１の近傍に配置されており、プラズマテレビ３１の画面の表示時に画面から放射された赤外線がその画面を目視する人の眼球に照射されることで得られた角膜反射像を撮像する。

検出部３４は、赤外線カメラ３３によって撮像された角膜反射像、つまり瞳孔およびプルキニエ像から、画面を目視する人の目線を検出する。人の目線の検出は、プルキニエ像を利用する方法（角膜反射法）や、角膜と強膜の境界を検出する方法（強膜トラッカー法）などの、当該分野で公知の各種の方法で行う。

操作テーブルメモリ３５は、目線の方向とプラズマテレビの操作とを関連付けたテーブルを記憶したメモリである。この操作テーブルメモリ３５は、マイコン３７のＲＡＭ内に設定されている。

制御部３６は、操作テーブルメモリ３５を参照することで、検出部３４によって検出された目線の方向と一致する操作内容を得、その操作内容に基づいて、操作部３２にプラズマテレビ３１の操作を指示する。具体的には、テレビ鑑賞者が右を見たら輝度アップ、左を見たらチャンネル変更などの操作を指示する。検出された目線に対応する操作内容が操作テーブルにない場合には、何の操作も指示しない。

図２（ａ）および図２（ｂ）はプラズマテレビに組み込まれたＰＤＰの構成を示す説明図である。図２（ａ）は全体図、図２（ｂ）は部分分解斜視図である。このＰＤＰはカラー表示用のＡＣ駆動型の３電極面放電型ＰＤＰである。

ＰＤＰ１０は、前面側のガラス基板１１に、表示電極Ｘ，Ｙ、誘電体層１７、保護膜１８を形成している。表示電極Ｘ，Ｙは、それぞれ透明電極１２と金属製のバス電極１３で構成されている。表示電極Ｘと表示電極Ｙとの間が表示ラインＬとなる。

背面側のガラス基板２１には、表示電極Ｘ，Ｙと交差する方向のアドレス電極Ａ、誘電体層２４、隔壁２９、蛍光体層２８Ｒ，２８Ｇ，２８Ｂを形成している。蛍光体層は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の蛍光体層２８Ｒ，２８Ｇ，２８Ｂからなっている。そして、両基板を対向配置し、周辺を封止して、内部の放電空間３０にキセノンとネオンを含む放電ガスを封入している。このＰＤＰでは、表示電極Ｘ，Ｙとアドレス電極Ａとの交差部の放電空間３０が、表示の最小単位である１つのセル（単位発光領域）となる。１画素はＲ、Ｇ、Ｂの３つのセルで構成される。

図３はＰＤＰの駆動回路を示す説明図である。
駆動回路８０は、Ｒ，Ｇ，Ｂ用のフレームデータＤｆを記憶するフレームメモリ８２、フレームデータＤｆを複数のサブフィールドに分割するデータ処理回路８３、サブフィールドデータＤｓｆを記憶するサブフィールドメモリ８４、アドレス電極Ａに電圧を印加するアドレスドライバ８９、表示電極Ｘに電圧を印加するＸドライバ８７、表示電極Ｙに電圧を印加するＹドライバ８８、これらの回路を制御するコントローラ８１、電源回路８５から構成されている。

ＰＤＰ１０は、表示電極Ｘ，Ｙとアドレス電極Ａとの交差部にセルＣが形成されており、このセルＣがマトリクス状に配置されて画面ＳＣが形成されている。

画面表示の際には、表示電極Ｙを上から順にスキャンし、その間に所望のアドレス電極Ａに電圧を印加して表示電極Ｙとアドレス電極Ａとの間で、発光セルを選択するためのアドレス放電を発生させる。そして、表示電極Ｘ，Ｙ間で表示放電を繰り返すことで、画面の表示を行う。

このＰＤＰでは、表示電極Ｘ，Ｙ間での放電現象を利用し、放電時に発生する紫外線により蛍光体層２８Ｒ，２８Ｇ，２８Ｂ中の蛍光体を励起して、可視光を発生させている。ＰＤＰの放電空間３０内には上記したキセノンやネオンを含む放電ガスが充填されており、このため、ＰＤＰの放電からは、ネオンやキセノンから出る赤外線が同時に放射されている。

本実施形態のプラズマディスプレイ装置では、表示の際にＰＤＰから放射される赤外線がＰＤＰの画面を見ている人に照射されることを利用し、ＰＤＰの画面を見ている人の眼球の目線を赤外線カメラで捉え、その目線によって、プラズテレビの音量やチャンネルの制御などが行えるようになっている。

図４は目線の検出によるプラズマテレビの操作を示す説明図である。
プラズマテレビ３１の画面からは、画面表示の際に赤外線Ｒ１が放射されている。この放射された赤外線Ｒ１がテレビ画面を目視する人の眼球に照射されることで得られた角膜反射像Ｇ１を、赤外線カメラ３３で撮像する。

次に、マイコン３７により、赤外線カメラ３３によって観察された角膜反射像Ｇ１、つまり瞳孔およびプルキニエ像から、人の目線を検出する。そして、操作テーブルを参照することで、検出した目線の方向（テレビ鑑賞者の視線）と一致する操作内容を得、その操作内容に基づいて、プラズマテレビ３１の操作を行う。具体的には、プラズマテレビ３１の輝度調整、チャンネル変更などの操作を行う。

図５は周辺から入る赤外線の影響を示す説明図である。
プラズマテレビ３１の画面を見る人の目線を検出する場合、テレビ画面から放射される赤外線Ｒ１以外に、例えば日光のような赤外線Ｒ２や暖房器具の赤外線Ｒ３が外部から入ってくる可能性がある。そのような場合には、赤外線カメラ３３で２つの角膜反射像Ｇ１，Ｇ２が撮像されることになり、目線の検出の精度が低下する。

図６はテレビ画面から赤外線が放射されていない状態を示す説明図である。
プラズマテレビ３１の画面から赤外線が放射されていない状態では、外乱の赤外線Ｒ２，Ｒ３による角膜反射像Ｇ２が赤外線カメラ３３によって撮像される。

図７は演算により周辺からの赤外線の影響を除いた状態を示す説明図である。 プラズマテレビ３１の画面から放射される赤外線Ｒ１は、常時放射されているのではなく、パルス的に放射されている。すなわち、ＰＤＰでは表示の際、表示電極Ｘ，Ｙ間で放電が発生されるが、この放電は、Ｘ電極からＹ電極に、次にＹ電極からＸ電極にというように、交互にパルス波形が印加されて放電が発生される。

したがって、この放電のタイミングをマイコン３７の制御部３６で検出し、この放電のタイミングに合わせて角膜反射像Ｇ１を取り込む。これにより、外乱の赤外線Ｒ２，Ｒ３によって生ずる角膜反射像Ｇ２が除去され、ＰＤＰから放射された赤外線Ｒ１による角膜反射像Ｇ１のみが赤外線カメラ３３によって撮像される。この角膜反射像Ｇ１からテレビ画面を見る人の目線を検出する。

図８はプラズマディスプレイ装置の動作を示すフローチャートである。
まず、赤外線カメラで、プラズマテレビの画面から放射される赤外線がテレビ画面を目視する人の眼球に照射されることで得られたプルキニエ像を撮像する（ステップＳ１）。このプルキニエ像の撮像は、プラズマテレビのＰＤＰの表示のタイミングに合わせて撮像することにより、ラズマテレビの画面以外から発生された外乱となる赤外線成分を除去し、プラズマテレビの画面からの赤外線によるプルキニエ像だけを取り込む。

次に、マイコンにより、撮像されたプルキニエ像から、テレビ鑑賞者の目線を検出する（ステップＳ２）。そして、操作テーブルを参照することで、検出した目線の方向（テレビ鑑賞者の視線）と一致する操作内容を決定し（ステップＳ３）、その操作内容に基づいて、プラズマテレビの操作を行う（ステップＳ４）。

図９は赤外線発生用のセルを備えたＰＤＰを示す説明図である。
ＰＤＰの画面ＳＣは、実際に画面を表示する表示エリアＡ１の周囲に非表示エリアＡ２が設けられている。この非表示エリアＡ２に、表示に寄与しない赤外線発生用のセルを設けるようにしてもよい。本例は、画面の四隅に赤外線発生用のセルＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４を形成した例である。

赤外線発生用のセルは、蛍光体層を形成していないセルである。このセルの形成は、ＰＤＰの製造工程において、対応のセルをマスクなどで覆って蛍光体層形成用のペーストが塗布されないようにしておくことで、容易に形成することができる。なお、この赤外線発生用のセルを備えたＰＤＰでは、表示エリアからの赤外線放射をカット（吸収または反射）する光学フィルタを画面上に貼り付けておくのが望ましい。

図１０は赤外線センサーの付設位置を示す説明図である。
赤外線カメラなどの赤外線センサー４１は表示画面ＳＣを取り付けた筐体の外枠に配置する。図では６つの位置を示しているが、赤外線センサー４１は、６つの位置の内、いずれが１つの位置に設置すればよい。しかし、テレビ画像を見る人の目線を確実に検出するためには、赤外線センサー４１を複数箇所に設置してもよい。

一般に、赤外線を利用する場合、ＬＥＤ等の赤外線照射装置が必要であるが、本発明では、ＰＤＰの画面が赤外線の面光源となっているため、赤外線照射装置が不要であり、赤外線カメラのみを追加することで本発明のシステムを構成することができる。

また、赤外線を放射する放電が、どのタイムングで発生するかといった情報を制御部側で把握することができるため、赤外線放射の有る場合と無い場合をそれぞれ検知し、この間でプルキニエ像の取り込みを演算することにより、周辺ノイズの除去等が可能となる。

本発明のプラズマディスプレイ装置の一実施形態の構成を示す説明図である。 プラズマテレビに組み込まれたＰＤＰの構成を示す説明図である。 ＰＤＰの駆動回路を示す説明図である。 目線の検出によるプラズマテレビの操作を示す説明図である。 周辺から入る赤外線の影響を示す説明図である。 テレビ画面から赤外線が放射されていない状態を示す説明図である。 演算により周辺からの赤外線の影響を除いた状態を示す説明図である。 プラズマディスプレイ装置の動作を示すフローチャートである。 赤外線発生用のセルを備えたＰＤＰを示す説明図である。 赤外線センサーの付設位置を示す説明図である。

符号の説明

１０ ＰＤＰ
１１ 前面側の基板
１２ 透明電極
１３ バス電極
１７，２４ 誘電体層
１８ 保護膜
２１ 背面側の基板
２８Ｒ，２８Ｇ，２８Ｂ 蛍光体層
２９ 隔壁
３０ 放電空間
３１ プラズマテレビ
３２ 操作部
３３ 赤外線カメラ
３４ 検出部
３５ 操作テーブルメモリ
３６ 制御部
３７ マイクロコンピュータ
８０ 駆動回路
８１ コントローラ
８２ フレームメモリ
８３ データ処理回路
８４ サブフィールドメモリ
８５ 電源回路
８７ Ｘドライバ
８８ Ｙドライバ
８９ アドレスドライバ
Ａ アドレス電極
Ｃ セル
Ｌ 表示ライン
ＳＣ 画面
Ｘ，Ｙ 表示電極

Claims (3)

1. 一対の基板間に設けられた複数の放電セルで画面を構成してなるプラズマディスプレイパネルと、
   プラズマディスプレイパネルに対して表示変更の指示を与える操作部と、
   プラズマディスプレイパネルの画面の表示時に画面から放射された赤外線がその画面を目視する人の眼球に照射されることで得られた角膜反射像を撮像する赤外線センサーと、
   赤外線センサーによって撮像された角膜反射像から画面を目視する人の眼球の目線を検出する検出部と、
   検出部によって検出された目線の方向が所定の方向であるのか否かを判定し、その判定に基づいて操作部に表示変更を指示する制御部を備えてなるプラズマディスプレイ装置。
2. 前記検出部は、プラズマディスプレイパネルから放射される赤外線の発生と同期して人の眼球の目線を検出し、それによりプラズマディスプレイ装置の画面以外から発生された外乱となる赤外線成分を除去することを特徴とする請求項１記載のプラズマディスプレイ装置。
3. 前記プラズマディスプレイパネルは、表示用の放電セル以外に表示に寄与しない赤外線発生用の放電セルが設けられてなる請求項１記載のプラズマディスプレイ装置。

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