DE3876830T2

DE3876830T2 - Geraet zur ueberwachung der augen eines operators.

Info

Publication number: DE3876830T2
Application number: DE8888301855T
Authority: DE
Inventors: Yonatan Gerlitz; Dan Moran
Original assignee: Rasaat Ramat Gan
Current assignee: SAAT Ltd PETACH TIKVA IL
Priority date: 1987-03-18
Filing date: 1988-03-03
Publication date: 1993-04-29
Anticipated expiration: 2008-03-04
Also published as: ATE83635T1; ES2037211T3; CA1286017C; US4847486A; JP2685206B2; IL81928A0; EP0284225B1; DE3876830D1; IL81928A; EP0284225A1; JPS63255033A

Description

GEBIET DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektro-optisches Gerät zur Überwachung der Aufmerksamkeit und insbesondere ein Gerät zur Überwachung der Augen einer Person.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Für die Beibehaltung der Aufmerksamkeit von Fahrern und Bedienungspersonen von Maschinen sind die unterschiedlichsten Typen von Geräten vorgeschlagen worden. Das US-Patent 2,724,109 beschreibt einen Schlafverhinderer für Automobilfahrer, bei dem Licht von einer Lampe von dem Augapfel des Fahrers reflektiert wird, um einen Alarm auszulösen, wenn der Augapfel länger als eine vorgegebene Zeit durch das Augenlid abgedeckt ist. Das US- Patent 3,379,885, das an Nork erteilt worden ist, beschreibt einen Sichtschalter, der eine Infrarotquelle und -sensor anwendet, der zwischen Reflexionen von dem Weißen des Augapfels und von der Iris unterscheidet. Die weiteren US-Patente 4,397,531 und 4,625,337 setzen eine relativ teure, zweidimensionale Bildabrastervorrichtungen und sehr umfangreiche Software ein, um das Bild zu analysieren.
Das US-Patent No. 4,397,531 beschreibt ein elektro-optisches Gerät zur Überwachung der Aufmerksamkeit, das Mittel zur Richtung von Strahlung auf die Augen der Person und eine Videokamera zur Feststellung von durch die Augenhornhaut einer Person reflektierte Strahlung aufweist.
Die vorliegende Erfindung strebt danach, ein verbessertes Gerät für die Überwachung der Aufmerksamkeit einer Person vorzuschlagen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Gerät zur Überwachung des einen Auges einer Person vorgesehen mit Mitteln zum Richten einer Strahlung auf das Auge einer Person und Sensormitteln zur Messung von der Netzhaut durch die Augenhornhaut zurückgeworfener Strahlung, die gekennzeichnet ist durch Abtastmittel, die die Mittel zum Richten der Strahlung und die Sensormittel veranlassen, einen vorgegebenen Winkelsektor in mindestens einer Richtung abzutasten, und durch Ausgangsmittel, die durch die Sensormittel ausgelöst werden zur Bereitstellung einer Ausgangsanzeige bei der Abwesenheit der erwarteten, empfangenen, zurückgeworfenen Strahlung.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die vorliegende Erfindung wird durch die nachfolgende genaue Beschreibung noch besser verstanden und erfaßt, die in Verbindung mit den Zeichnungen gegeben wird, in denen:
Fig. 1 eine teils bildliche, teils in Blöcken wiedergegebene Darstellung eines Gerätes zur Überwachung der Aufmerksamkeit wiedergibt, das gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung konstruiert ist und betrieben wird; und
Fig. 2 eine teils schematische, teils in Blöcken dargestellte Darstellung eines elektronischen Schaltkreises wiedergibt, der in der vorliegenden Erfindung nutzbar gemacht werden kann.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG EINES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS

Es wird nun auf die Fig. 1 Bezug genommen, die ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wiedergibt einschließlich einer Abtastplattform 2, die typischerweise an einer Referenzfläche wie zum Beispiel dem Armaturenbrett eines Fahrzeuges angebracht und mit Hilfe eines Motors 4 für die Abrastrotation in einer horizontalen Ebene in Bezug auf die Referenzfläche angetrieben wird. Eine Strahlenquelle 10 ist auf der Plattform 2 angeordnet und umfaßt typischerweise eine Laserdiode oder eine Infrarotlichtdiode und sendet eine Strahlung über eine Kollimationslinse 12 aus, wie zum Beispiel eine zylindrische Linse, um einen Fächer 14 von Strahlung festzulegen, der typischerweise innerhalb einer vertikalen Ebene verläuft.
Der Strahlenausgang über die zylindrische Kollimationslinse 12 passiert typischerweise einen Strahlenteiler 16 herkömmlicher Bauart, der so arbeitet, daß er einen Teil des Strahls durch einen Infrarotfilter 18 hindurchschickt und den Rest reflektiert.
Der größte Anteil des durch den Filter 18 in dem Fächer 14 übermittelten Lichtes wird in diffuser Weise von den unterschiedlichen Gegenständen in der Umgebung reflektiert. Innerhalb eines vorgegebenen Winkelbereiches wird Licht, das auf die Netzhaut durch die Hornhaut des Auges einer Person fällt, zurück in die Richtung reflektiert, von wo es auf die Hornhaut auftrifft.
Das durch die Hornhaut zurückgeworfene, empfangene Licht trifft auf den Strahlenteiler 16 über das Filter 18 und wird von dem Strahlenteiler 16 über einen Spiegel 20 und eine zylindrische oder konvexe Linse 22 zu einem Infrarotdetektor 24 reflektiert, wie zum Beispiel einem photovoltaischen Silikon-PN-Detektor.
Es sei darauf hingewiesen, daß sich das Gerät mit all seinen Teilen, die vorangehend beschrieben wurden, auf der Abtastplattform 2 befindet.
Die Strahlenquelle 10 empfängt elektrischen Strom von einem elektronischen Senderschaltkreis 26, der in Fig. 2 gezeigt ist, und die Quelle 10 veranlaßt, Infrarotimpulse mit hoher Frequenz oder in einer kontinuierlichen Wellenform zu senden.
Wenn das Auge der Person in einen geeigneten Richtungsbereich im Vergleich zu der Strahlenquelle gerichtet wird, wird eine zurückgeworfene Infrarotimpulskette oder eine kontinuierliche Welle, je nach Ausbildung, von dem Detektor 24 empfangen und an einen elektronischen Detektorkreis 28 übermittelt, der in Fig. 2 gezeigt ist. Dieser Schaltkreis empfängt Zeiteingänge von dem elektronischen Senderschaltkreis 26 und stellt fest, ob erwartete, zurückgeworfene Signale in einem vorgegebenen Zeitbereich empfangen werden. Das Fehlen solcher zurückgeworfener Signale kann anzeigen, daß die Person ihre Augen geschlossen hat oder aus einem vorgegebenen, zugelassenen Sehbereich heraussieht. Im Bedarfsfall gibt der Schaltkreis 28 eine Alarmanzeige an ein Alarmgerät 30, wie zum Beispiel einen akustischen Alarm.
Der Betrieb des Warngerätes 30 kann beendet werden, wenn das zurückgeworfene Licht wieder von dem Detektor 24 empfangen wird.
Bezug wird nun auf die Fig. 2 genommen, die eine elektronische Schaltung wiedergibt, die in dem Gerät der Fig. 1 verwendet wird. Ein typischerweise mit 10 KHz arbeitender Oszillator 40 liefert einen Ausgang an einen Leistungstransistor 42, der einen gewünschten Impulsausgang an eine Laserdiode 44 gibt, die als Strahlenquelle 10 (Fig. 1) dient.
Der Ausgang des Oszillators 40 wird außerdem über einen Flip-Flop-Schaltkreis 46 an die Basis eines Transistors 48 gegeben, der den Ausgang des Infrarot-Detektors 24 (Fig. 1) über einen Betriebsverstärker 50 empfängt. Der Transistor 48 arbeitet so als Schalter, der den Ausgang von dem Betriebsverstärker 50 nur dann gestattet, wenn er innerhalb einer vorgegebenen Zusammenfallzeit der Übertragung eines Infrarotimpulses durch die Laserdiode 44 empfangen wird, um so eine Fehlermessung aufgrund fehlerhafter Infrarotquellen zu verhindern.
Der Ausgang von dem Transistor 48 wird über einen Betriebsverstärker 52 an einen Komparator 54 gegeben, der ihn mit einem vorgegebenen Referenzsignal vergleicht und einen Reset-Eingang an einen Zähler 60 und an einen DFF- Schaltkreis 64 gibt. Ein freier Oszillator 58, der typischerweise mit 30 Hz arbeitet, stellt einen Zeiteingang für den Zähler 60 bereit.
Der RESET-Eingang wird von dem Komparator 54 bereitgestellt, wenn zurückgeworfene Strahlung von dem Detektor 24 festgestellt wird. Sollte der Zähler 60 bis zu einem vorgegebenen Schwellenwert, ohne zurückgesetzt zu werden, von der Feststellung zurückgeworfener Strahlung an zählen, so veranlaßt der Zählerausgang einen logischen Statusschaltkreis 62, der die Zählerausgänge empfängt, einen Alarm 66 auszulösen, wie zum Beispiel einen akustischen Alarm, und zwar über den DFF-Schaltkreis 64.
Der DFF-Schaltkreis 64 wird betrieben, um den Betrieb des Alarms 66 zu beenden, wenn er das RESET-Signal empfängt, das das Feststellen zurückgeworfener Strahlung anzeigt.
Die entsprechenden Fachleute werden verstehen, daß die vorliegende Erfindung nicht auf das begrenzt ist, was im einzelnen gezeigt und beschrieben worden ist. Der Umfang der vorliegenden Erfindung ist vielmehr ausschließlich durch die nachfolgenden Ansprüche festgelegt.

Claims

1. Gerät zur Überwachung des einen Auges einer Person mit

Mitteln (10, 12, 16, 18) zum Richten einer Strahlung auf das Auge einer Person und Sensormitteln (24) zur Messung von der Netzhaut durch die Augenhornhaut zurückgeworfener Strahlung,

gekennzeichnet durch Abtastmittel (2, 4), die die Mittel (10, 12, 16, 18) zum Richten der Strahlung und die Sensormittel (24) veranlassen, einen vorgegebenen Winkelsektor in mindestens einer Richtung abzutasten, und durch Ausgangsmittel (28, 30), die durch die Sensormittel ausgelöst werden, zur Bereitstellung einer Ausgangsanzeige bei der Abwesenheit der erwarteten, empfangenen, zurückgeworfenen Strahlung.

2. Gerät nach Anspruch 1, bei dem die Strahlung außerhalb des sichtbaren Spektrums liegt.

3. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Strahlung infrarote Strahlung ist.

4. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Abtastmittel so arbeiten, daß sie in zwei orthogonalen Richtungen abtasten.

5. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Abtastmittel so arbeiten, daß sie in einer horizontalen Ebene abtasten.

6. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die Mittel zum Richten eine Kollimationslinse umfassen.

7. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei den die Sensormittel einen Strahlenteiler (20) und einen Infrarotdetektor (24) umfassen.

8. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei den die Ausgangsmittel Schaltungen (28) einschließen, die Eingangssignale empfangen, die den Zeitablauf der Strahlungsausgänge von den Mitteln zur Richtung von Strahlung repräsentieren, und Eingangssignale, die den Zeitablauf von zurückgeworfener Strahlung repräsentieren, die durch die Sensormittel empfangen werden, um ein Ausgangssignal zur Betätigung eines Alarms bereitzustellen.

9. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem die Ausgangsmittel für die Bereitstellung einer Ausgangsanzeige bei Abwesenheit der erwarteten, empfangenen, zurückgeworfenen Strahlung so arbeiten, daß sie das Schließen der Augen der Person oder das Richten ihrer Augen aus einem gewünschten Winkelbereich heraus anzeigen.