JPH03501291A - 光の強さに於ける変動の測定 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 光の強さに於ける変動の測定 本発明は、人間の眼に見える可視光および／又（ま不可視光、好ましくは赤外線 のような下司視光、の強さの変動を測定する方法に関する。本発明は、眼の動き を測定する装置に使用されることが特に意図されているが、その応用分野に限ら れるものではない。

光量或いはその他の類似の放ＩＩ量を測定するのに、フォトタイオードやフォト トランジスタのような感光性検出器を使用することができる。このような要素は 一般に線形でない。即ち、出力された電気信号が検出器の表面に対づる入射光量 にめ接に比例するものではない。このことは、対応する電気信号、即ち電圧Ｅ、 が入射光量Ｏの関数として決定されるべきことを意味している。このようにして 光量の正確な測定が得られるのである。し力）しながら、この方法は複雑であり 、自動化に於番プる使用に於いては検出器は電子演Ｗ　％Ｎ　ｍ、例えばマイク ロプロセッサ、の助成を受けて所望の比例的な電気信号を出力するようになされ ている。

このような測定は、人間の眼の動きを記録するときに普通性われる。この方法に 於いては一般に、眼の前に配置した発光部材から赤外線が放射され、その反射光 が赤外線検出部材によって検出される。人間の眼に入る金光値は、大気中の光お よび眼で反則された光で構成される。

この反射光は発光部材により放射された光によって本質的に形成される。しかし ながら大気中の光の強さが変化したならば、光検出部材はそれを補正するために 再較正されねばならない。市販されて入手可能な感光部材の殆ど全てが上述した ように線形でないことにより、このような再較正は複雑なものとなっている。

上述した難点を解決するために、本発明は光の強さに於ける変動を測定するため の方法および装置を提供する。

その特徴は、特許請求の範囲の欄に記載されている。

これによれば、特別な光（ｅｘｔｒａ　ｌｉｇｈｔ　）を感光部材に向けて放射 するように特別な発光部材を配置することが示唆される。この特別な光は、予め 定めた安定した動作点を感光部材に与えるように制御される。このようにして光 の強さに於ける変動は、常に上記感光部材の特性曲線ヒに於ける固定点から生じ る。

実際的な使用に於いては、常に一定であるか或いは比較的ゆっくりと変化する背 景の光と、急激に変化するような変動光とによって入射光が構成されると見做さ れる。

電子回路のような適当な手段によって背景光および放射された特別光の両光の一 部を一定とするようにυ」御される。これは、上述した光の変動が多め定めた時 間間隔に於いて零に等しいと判ったときは最も簡単に行なえる。

ある間隔時間から他の間隔時間へと経過することで光検出器の出力が変化したな らば、ｔ！ｉ、射光を変化させてこの出力信号を一定に維持するようになすので ある。

光検出器のために安定した動作点を保持する代わりに、特別な発光部材から特別 に光を放射させることによって、感光部材の特性曲線に於ける線形部分の光の伯 に関してこの測定が常に実行されるように構成することが可能である。急激に変 化する変動光が零に等しいと判ったときは、放射されるこの特別光は知られた規 模にて段階的に変化される。光検出器から出力された出力信号を放射光のない状 態で得た値と比較することによって、両方の出力値が感光部材に入射した全光量 に対して比例するか、或いはそれらが少なくとも特性曲線の線形部分に位置する かが容易に判ることになるのである。

本発明の１つの実施例に於いては、感光部材は実質的に平たく例えば四角形とさ れ、又、第１の発光部材が感光部材の一方の端縁、即ち側縁、好ましくは感光部 材の長子方向の側縁、に隣接させ且つそれに向けて配置される。

眼の動きを測定するのに本発明を利用するときは、例えば四角い開口の形成され た支持フレームが使用される。

人間の眼の方へ向いたこの支持フレームの側には、前記第１の発光部材および前 記感光部材が配置される。そして眼の動きの測定は第２の発光部材によって行わ れるのが好ましい。この第２の発光部材は支持フレームの四角い開口の反対側に 配置されることができる。後者の場合には、互いに隔てられて配置された少なく とも２つの同様な測定器の組が使用され、眼の動きのより一層正確な測定を行う ことができる。

これは公開された国際出願Ｗｏ　８６１０３１１３に記載された形式の装置であ る。これに於いては一般に特定の方向に於１プる眼の動きが測定されるのである が、明らかなように、より多くの感光部材および発光部材をフレームに配置し、 より多くの方向に関づる眼の動きの測定を可能にすることができる。しかしなが ら、成る１つの方向に眼が動いたときには、特定の組の発光部材および感光部材 によって測定するのが適当であり、その他の発光部材および感光部材は影響を受 けてしまうのである。

これらの影響をそれぞれから分離するためには複雑な較正が必要とされる。

このような感光部材および発光部材の組の間に於ける干渉、即ち「クロストーク 」を最少限に抑えるために、発光部材および感光部材に係わることは別の配置お よび接続方法も提案されている。

これによれば、特定の方向に於ける眼の動きを測定（るために、１組の互いに協 働する発光部材および感光部材が備えられる。これに於いては、感光部材は協ａ する光放射部材を備えることができるが、この提案された配置は光放射部材を備 えないで使用することもできる。この組は一般に感光部材が前記方向と平行に配 列され、又、組み合う感光ｉ材によって検出される光パルスを発１する発光部材 は感光部材の方向に対して実質的に直角、もしくはほぼ直角に配置される６１組 の、好ましくは２つ或いはそれ以上のこのような組が本発明によって備えられる のである。

成る１つの方向に於ける眼の動きを測定するだめの適当な実施例に於いては、発 光部材と感光部材との組み合う全ての紺が、眼に対して対称的に配置される２つ の発光部材と２つの感光部材を有して構成される。これは、この組が発光部材お よび感光部材を通る平面の両方に対して鏡像的な対称性を有することを意味する 。

２組の作動する発光部材および感光部材が備えられるときは、これらの組は互い に対して直角もしくはそれに近い位置とされる。このようにして異なる眼の動き はそれぞれ簡単に分離されることが可能となるのである。

これに関して、眼の動きを測定するための装置が眼から・一定距離に配置された 発光部材および感光部材を含んで成ることがより一層正確に示唆される。又、こ の装置は、眼の第１の方向の動きを検出するための第１の感光部材を含み、この 第１の感光部材は眼の第１の対称面内に配置され且つ前記第１の方向を保有して 配置される。

又、該装置は第１の発光部材を含む。この第１の発光部材は眼の該方向に於ける 動きに関して前記第１の感光部材と協！ｌＩするように、眼の対称面内に配置さ れる。この面は、前記第１の対称面に対して本質的に直角とされている。

又、この装置に於いては、前記第１の感光部材は２つとされ、眼に対して対称的 に配置されることができる。

そして前記第１の発光部材も２つとされ、眼に対して対称的に配置されることが できる。

このａｈは、前記第１の方向とは別の第２の方向に於ける眼の動きを測定するた めに、眼に関して第２の対称面内に配置され且つ前記第１の方向を有する第２の 感光部材を含むことができる。そして第２の発光部材を含むことができる。この 第２の発光部材は、前記第２の対称面に本質的に直角な眼の対称面内に配置され 、眼の該当する移動方向に関して前記第２の感光部材と協働する。

又、この装置では、前記第２の感光部材は２つとされ、眼に対して対称的に配置 されることができる。そして前記第２の発光部材も２つとされ、眼に対して対称 的に配置されることができる。

この場合には、前記第２の方向は第１の方向と本質的に直角とされる。

史に一般的には、眼から距離を隔てて配置された発光部材および感光部材を含ん で構成される眼の動きを測定するこの装置は、幾つかの別々の方向に於ける眼の 動きを測定するために、選択された各々の方向に関して、眼の対称面に配置され 選択された方向を有する感光部材と、前記選択された方向に関連して前記感光部 材と協働するように眼の移動方向に配置され、選択された方向と関連して前記対 称面と本質的に直角か少なくともほぼ直角にて眼の対称面内に配ｈ“された発光 部材と、を含んで構成されることができる。

この装置では更に、選択された方向に関連する前記感光部材は２つとされ、眼に 対して対称的に配置されることができ、又、選択された方向に関連する前記発光 部材も２つとされて、眼に対して対称的に配ＩＳされることかできる。

本発明は又、人間の眼の動きを測定するための方法を補正するのであり、この方 法は、光パルスによって眼を照射し、前記パルスの部分的な時間の間に眼で反射 された光を測定し、眼が該パルスで照射されておらずに大気光でのみ照明されて いるときに前記パルスの間隔時間内で反射光を測定し、得られた測定値を評価し て眼の動きに関する最初の粗い値並びにその人の頭の移動を示を値を与え、頭の 動きに関する前記値によって眼の動きに関する最初の粗い値を補正して、眼の動 きに関する第２の補正値を与えることを含んで構成される。

測定によって得られた信号は、先ず第１に位置の判っている複数の固定点を眼で 見つめさせ、次に頭を移動しつつ１つの固定点を見つめさせることによって簡単 に較正される。この頭の移動の間、眼と頭は反対方向へ動かされ、それらの移動 角度が幾何学的に関係付けられるのである。

添付図面を参照して本発明をここで説明する。添付図面は、 第１図は本発明による装置の概略図であり、第２図は感光ユニットの典型的な特 性であり、第３図は２つのＩｌ１図を示していて、左側の線図は感光部材の典型 的な特性曲線を示し、右側の線図は通常のＡＣ主電源によって生じる大気光の変 動即ち変化を示しており、 第４図は眼の動き測定装置を概略的に示している側面図であり、 第５図は水平方向に於ける眼の動きを測定する装置の眼の側から見た前面図であ り、 第６図は第５図に似ているが垂直方向に於ける眼の動き即ち位置を測定すること を意図している装置を示しており、 第７図は水平方向および垂直方向の両方に於ける眼の位置を測定するようになさ れた眼位置測定８！であり、第８図は２つの異なる方向於ける眼の動きを測定す るための装置の概略図であり、 第９図は垂直方向に於ける眼の動きを測定するための装置の図面であり、 第１０図は水平方向に於ける眼の動きを測定するための￥ｉ置の図面であり、 第１１図は眼の動きおよび頭の動きの両方を測定づるための組み合わせ装置に使 用されている本発明の概略図を示しており、 第１２図は測定パルスが如何にして時間的な間隔を隔てられるかということを示 す概略的な線図であり、第１３図はこの装置の最も重要な電子的部月を示を概略 的なブロック線図である。

第１図には眼の動き測定装置のための支持面１、例えば支持フレーム、が示され ている。この支持フレーム１には部材３が取付けられており、この部材３は眼の 動き測定に使用される例えば赤外線のような様々な光に感応覆る。この部材３は 薄く、一般に四角い形状とされることができる。例えばフォトダイオードやフォ トトランジスターとされ、適当な電気的駆動法に対して適正に接続される。この 感光部材３から成る距離の位１ξ１１ち隣接されて第１の発光部材５が配置され ている。これは発光ダイオードとされることができ、側方から感光部材３の表面 を照射するように適当に方向於めされることができる。

発光部材３の表面に入射する全入射光は、この場合は単に人気光φ、と第１の発 光部材５によって放射されたφ１とである。この装置は入射光の変動、好ましく は背留光φ。に比較して小さな変動を測定することを意図している。このような 変動光は表面７によって反射された光φ８とされる。この表面７は眼の動き測定 作動に於いては眼の表面の一部とされる。表面７によって反射される光φ８は第 ２の発光部材９からの光である。この発光部材９は感光部材３および第１の発光 部材５と同様に表面１の１に配置されることができる。この発光部材９はＬＥＤ とされることもでき、適当な方向に放射出力を与えるように、例えば感光部材３ の表面をＩ４接に照射しないように、取付けられる。この第２の発光部材もまた 適当な駆動回路に接続される。この回路は例えば成る周期で光信号を発光部材９ が発するようにさせるのである。

この場合、感光部材３によって受け止められた全入力光φ□は、前述したように 大気光φＡ、特別の光部材５から放射された光φ１、並びに表面７で反射された 光φ　と比較される。本発明によれば、光φＩの放射量は、φ　＋φ１、即ち大 気光と放射光の合計が実質的に一定となるように、選定されるのである。

このことは第２図に更に示されている。ここでは、感光部材３の特性曲線が示さ れており、出力電圧Ｅが全入力光φＹに対してプロットされている。この曲線は 一般に線形ではなく、例えば第２図に示すように湾曲している。検出装置の作動 点へは本発明によればこの処理の間は曲線上の同じ位置に保持されたままとされ る。比較として特別な発光部材５がない場合は、作動点へは入射大気光φ５にの み対応する。殆どの例に於いては大気光のこの値は比較的長い時間にわたって小 さな又は大きな変動を受けるので、作動点Ａはその特性曲線に沿って移動してし まう。このことは、例えφＲが一定していたとしても反射光φ８に対応する出力 信号Ｅは変化してしまうことを意味する。特別な発光部材５を付加することによ ってこの彰腎が明らかに回避できるのである。

本発明は特に眼の動き測定装置に関連してここで説明される。

日中の光の状態で作動されるときは、大気光φ。は一定値か、ゆっくり変化する 値を有している。しかしながら殆どの場合に、眼の動き測定作動は例えば５０　 ＨｚのＡＣ電源によって付勢された人工的な照明の下で行われる。このことは、 大気光が第３図の右側のｔｌＡ図に示１ように変動ることを意味している。ここ では１００Ｈｚの周期的な光の変動が、一定か又はゆっくり変化づる光の値に重 ね合わされる。上述したように、使用された感光部材は特性が線形である制限さ れた作動範囲を有している。このことは第３図の左側の線図に示されており、こ こでは特性曲線に於ける線形部分での上側限界φ。および下側限界φ１が示され ている。また第３図に承されるように、感光部材のこの線形範囲は成る時間のみ に於いて人工的な大気照明と同時に生じる。このことは感光部材が第３ｖＸＵの 右側の線図に於ける時間ｔ１およびｔ２の間又はｔ　およびｔ４の間のような限 られた時間内にのみそれぞれ使用できることを意味している。人気光を直接に測 定するか主供給源の時間を検出することによって光変動を検出する付加検出器を 備えることによって、大気光が所望の規模、即ち使用されている感光部材の線形 部分に合致するときに、この測定が常に周期的に行われることができるようにな す。一般に、このような測定は非常に時間が頴く、例えば５〜１０ミリ秒の範囲 となる。

このことは、測定に許された時間を通じて測定間隔が１０ミリ秒の全時間の中の 非常に僅かな部分となり、それらの許された間隔内で数回の測定が実行できるこ とを意味している。

第４図〜第７図に於いては、眼の動き測定のための装置が示されている。この原 理は公開された国際出願ＷＯ３６１０３１１３に記Ｖ、されているのと同様であ る。ここで、感光部材３および眼の主要赤外線照明器と称される赤外線発光部材 ９は、共通のフレーム即ち支持体１′に支持されている。この支持体１′を眼か ら成る距離に保持し、また、大気光の殆ど全てを遮蔽づるために、シールド１１ が備えられている。感光部材３および発光部材９は第５図および第６図に示すよ うに対として配置される。第５図には特に水平方向に於ける、即ちｙ軸に沿った 眼の動きを測定する配置が示されている。同様に第６図は、垂直方向即ちｙ軸に 沿った眼の動きを測定するための発光部材９および感光部材３の位置を示してい る。

これらの２つの配置は第７図に示すように水平方向と垂直方向、即ちＸ方向とｙ 方向の両方向に於いて測定するように組み合わすこともできる。一般に、対をな す２つの感光部材の出力信号の相違は眼の位置を示すと言うことができる。

本発明によれば、各々の感光部材３に対して発光部材５が備えられ、特別光をそ の組み合う感光部材３へ向けて放射するように配置され、その特性に於【プる線 形部分にて作動するようになされるのである。

異なる形式の照明手段が第４図に示されている。ここでφ、は直接大気光であり 、φ□は感光部材３に入射する大気光であって、散乱大気光とも称される。主発 光部材９から放射された光はφＨであり、眼で反射されて反射光φ８を与える。

発光部材５から感光部材３へ向けて放射された光は上述のようにφ１である。

第９図には別の配置が示されている。これは垂直方向即ちｙ方向に於ける眼の動 きを測定することを＠間している。この装置は、肋きを測定されるべき眼に向い た装置の側から示されている。フレーム１′には中央に開口２が形成されている 。この場合には、この開口はほぼ四角形の形状をしており、２つの感光部材３、 それぞれの感光部材に隣接配置された２つの発光部材５、そして発光部材９が配 置されている。感光部材３は眼に対して対称的に、眼の対称点を通る垂直面内、 即ちｙ面内、に配置されている。次に、発光部材９は同様に水平軸、即ちｙ軸、 に配置されている。これらの発光部材９もまた眼に対して対称的に配置されるの である。

第１０図には、協働する発光部材９′および感光部材３′、並びに水平方向に於 ける眼の動きを測定するための発光部０５’の同様な組が示されている。この場 合には、感光部材３′は発光部材５′と一緒に水平面内に配置され、発光部材９ ′は垂直面内に配置されている。

第８図には、第９図および第１０図の発光部材および感光部材の対が組み合わさ れ、水平および垂直方向の両方向に於いて、即ちＸおよびｙ軸の両方に沿って眼 の動きを測定することを意図された装置を構成できることが示されている。この 装置は第９図および第１０図に於ける発光部材および感光部材の組を互いに対し て且つ共通のフレーム１“上に重ね合わせて配置することによって、得られたも のである。接続されたｖｎｎ電子ユニットが眼を刺激して垂直方向即ちｙ軸方向 に動かすときに、第９図の発光部材の組のみが作動される。眼が刺激されて水平 方向即ちＸ軸方向に動くときには、第１０図に示されている組に対応する発光部 材の組が作動される。これらの方向の何れにも近くない方向へ眼が動くときには 、両方の組が交互に作動される。しかしながらこのような場合には、例えば発光 部材９から出力されたパルスが先ず最初に与えられて感光部０３により検出され 、その次に発光部材９′からパルスが放射されて感光部材３′により検出される のである。この場合には、水平軸および垂直軸に層２つの移動成分に眼の動きを 良好に分離することができるのである。

第８図〜第１０図に示された高度に有利な配置は国際出願ＷＯ８６１０３１１３ に記載されている装置と同様に、即ち発光部材５および５′による特別な発光の ない状態で、使用することもできるのである。

第１１図は片眼或いは両眼の動きを測定するための装置の構成を概略的に示して いる。主眼照射部材９、感光部材３および光を放射する発光部材５を取付けられ た支持体１′はマイクロプロセッサ１３によって制御される。

このマイクロプロセッサ１３は全ての必要な駆動回路、インターフェース回路、 変換回路および解析回路を備えている。ディスプレースクリーン１５によって視 的刺激も与えられ、このようなスクリーンは例えばテレビセットに使用されてい る任意の可視スクリーンとされる。このスクリーン１５には点滅されることので きる小さな光点のような画面が映され、Ｓ、Ｗの較正が行われるときにはそのス ポットが見つめられるのである。テレビスクリーン１５には超音波による範囲設 定ｌ置１７も取付けられ、測定されるべき眼からテレビスクリーン迄の距離が測 定されるようになされる。また、赤外線ヘッドライト１９も取付けられており、 テストされる人間の頭の動きを測定するときに使用づる赤外線ビームを発生する ようになされる。このヘッドライト１９は人工的な強い大気光源として作用する 。

第１１図による装置は次のように作動する。第１２図と比較して、これはＸ方向 に於ける測定のために時間の関数としての感光部材の応答時間を示している。大 気光の変動の時間（１０ミリ秒）は２つの等しい半分の時間に分割され、最初の 時間ＡはＸ方向の眼の勧きの測定に係わり、次の半分の時間Ｂは垂直方向の測定 に係わる。

半分の時間のそれぞれの間に測定が行われるのである。

これらの測定は装置に備えられている一方の発光部材によって出力された光量を 付勢する即ち変化させることで作動されるのである。パルス時間はこの場合には 半分の時間の３分の１である。即ち、５０　Ｈｚの主供給源および半分の５ミリ 秒の時間の下でパルス長さは約１．５ミリ秒である。各パルスＰ１、Ｐ２および Ｐ３の終了に於いて対応する測定が行われ、これは十分に短い時間にねたって感 光部材の信号をサンプリングすることで行われた。又、前述したように、これは 約５〜１０ミリ秒とすることができる。組み合わされる光および電気の遷移成分 の減少を許容するためには十分に長いパルス長さが必要とされる。前半の時間に 於ける最初のパルスＰ１は例えば発光部材９、即ち主照明手段によって出力され 、又、前半に於けるこれらの発光部材は第５図および第１０図に示すように水平 方向に関する感光部材に対応する。このパルスＰ　の終端ｅ１に於いて、Ｘ軸に 沿う眼の動きを示す信号は感光部材３によって得ることができる。次に、発光部 材５による出力光量は僅かに変化（Ｐ２）され、これによりテストが遂行され、 組み合う感光部材３が特性曲線に於ける線形部分にて動作するようになされるこ とを可能にする。感光部材の信号は発光光量が変化されたこの時間Ｐ　の終端ｅ ２にて得られる。前半の時間に於ける最後のパルスＰ３は赤外線ヘッドライト１ ９によって出力される。このパルスＰ　の終端ｅ３に於いて、感光部材の出力信 号は変動の位置の指示を含んでいるのである。

今説明した例に於いては、測定は３ミリ秒よりも長い時間の間に実行される。そ してこれらの測定は上述した特別な感光部材即ち主電源に接続された検出部材に よってトリガーされ、大気光が感光部材３の特性曲線に於ける線形部分にある間 、その時間内に収められるようになされることができるのである。このことは、 成る場合には大気光の変動の対応する半分の時間を考慮して測定時間の半分Ａお よび巳をオフセットすることが必要となることがあることを意味しているのであ る。

大気光が実質的にＤＣ電源によるものであり、急激な変動を生じない場合には、 測定速度を１秒当り約５００回程に迄、より一層高めることができる。

一般に、Ｘ軸即ち水平方向に於ける眼の位置に関する眼位置信号、即ち、基本的 にはこの測定を意図する感光部材３又は３′の出力信号の間の相違、は第４図に 比較すれば以下の要素に基本的に依存する。即ち、１、赤外線発光ｍ林９又は９ ′から眼に至る距離２、虹彩と強膜との間のコントラスト ３、水平方向に於ける眼の位置 ４、垂直方向即ちＸ方向に於ける、垂直位置からのクロストークと称される眼の 位置 ５、眼の主照明の強さ、即ち発光部材９．９″により与えられた光の強さ である。

水平方向に於ける眼位置信号はまた、実質的にはより小さい通であるが以Ｆの要 素に依存する。即ち、６、血液の流れによって生じる眼の微細な変化即ち眼窩の 反射性 ７．顔の筋肉の動きによる発光部材および感光部材の変位 ８、例えば主電源がＡＣであることによって生じる光の変動による大気光の変化 ９、眼の動きを測定されるべき人の頭が動くことで生じる大気光源に対する赤外 ｌｌ；Ａ＠光部材の位置変化である。

垂直方向に於ける眼位Ｎ信号はこの方向に係わる対応する全てに同様に依存する のである。

この測定信号は多くの要素に依存した比較的複雑な関数であるから、較正手順は 各軸に関して行われる。しかしながら、多くの場合、一対の感光部材５又は５′ に関する差信号を眼位置の測定信号として使用することで十分である。一般に、 本発明の装置によれば、これは推定誤差が±５％以下の測定値を与えるものと見 出されている。較正のためには第１１図による装置が使用される。

ディスプレー１５には例えば光点のような何等かの視認図形が投影される。そし て、眼の測定が行われるべき人はこの対象物をできるだけ緩やかに見るように注 意される。較正の段階は以下の表に示しである。

状　態　較　正　内　容 −頭を安定させる　放射光オフセットを調整する線−片眼又は両眼で固　形をテ ストする 定位置の点滅光点　大気光−放射光のレベルを補正を見つめる　する 一頭は安定させる　標点に対する反応を評価する一片眼又は両眼で水　眼主照明 を調整する平方同軸（Ｘ）に　線形性を再テストする沿う標点の変位を　主赤外 線をオフ−赤外線ヘッド追う　ライトを１之 標点に対する反応を評価する補 正表を準備する 一頭は安定させる　主赤外線を拉−赤外線ヘッド−片眼又は両眼で垂　ライトを オフ 直方向軸（ｙ）に　Ｘ方向の応答性をｇｉｔ’価するクロ沿う標点の変位を　ス トーク表を準備する線形性を追う　再テストする 一頭を水平り向に回　主赤外線を赤外線ヘッドライト転させる。この間　と交η にオンする 片眼又は両眼で固　眼の動き信号を記録する定位置の点滅光点　頭の回転によっ て生じる大気光を見つめる　の変化を記録する 一ＶＯＲ（前＋１１ｉ！房反　眼の動き信号を使用して頭の回動）をアヴオーキ 　転の測定の間に大気光の変化をング（ａｖｏｒｋｉＨ）　較正する する 一片眼又は両眼を頭　突然の非線形性に対するチェツと同じ角度だけ反　りのた めに絶対的な較正反応を対方向へ動かす　連続して記録する この表の内容の成るものは以下に説明される。

最初の段階では、特性曲線に於ける線形部分で感光部材が作動しているかをテス トする。このために、発光部材５．５′によって放射された光量が段階を経て変 化され、感光部材３からの対応する出力信号が解析される。

この解析のために、発光部材５が変化する少なくとも２つの異なる段階に関して 測定が行われねばならない。この測定による値と変化されなかったときの値との 相違が比較される。例えばこの段階にて一方が他方の半分の値を有しているなら ば、測定差もこの関係を有していなければならない。最初の段階にて注目された 感光部材のオフセットは特定の方向に関して、この場合にはＸ方向に関しての２ つの発光部材５又は５′が放射する光量の差として定義される。又、放射レベル はそれらの量の平均値となる。一般に、これら２つの発光部材５又は５′による 放射光は２つの筋道の何れかによって変化することができる。即ち、 平均レベルの放射光が与えられることで、各発光部材５は他方の発光部材が反対 方向に同じ量だけ変化するならば高く又は低く変化することができる。しばしば これらの釣合いの変化は十分でなく、平均的レベル即ち放射レベルもまた変化さ れねばならない。

第２の段階に於いては、頭は安定状態に保持され、眼の動きを測定されるべき人 は片眼もしくは両眼で標点即ち点滅光点を追うように指示される。この標点はス クリーン上を段階的に水平軸線に沿って移動される。スクリーンの中央に先ず点 滅光点を表示し、次に中央よりか側の位置に表示し、更に再び中央に位置させた 後に、最後に中央の右側の位置へ点滅光点を表示することで十分である。段階的 に移動する対象物を眼で追っているときに複雑なパターンが見出せる。又、新し い位置に突然に移動する光熱に関して正しい測定値を見出すように注意を払わね ばならない。これらの光点はスクリーンに示されることのできる境界位置の近く に位置されることが好ましいので、それらの位置に関する出力信号は出力反応の 境界値となることが予測でき、従って眼の主照明が調整できねばならない。即ち 、眼主照明は、感光部材もしくはそれらの組み合う電子部月が一方の終点に瀬近 するように駆動されることが観察されるならば、低減されるのである。この第２ の段階に於ける第２の部分では、眼主照明はオフとされ、これに代えて赤外線ヘ ッドライト１９がオンされる。点滅標点の同じ段階的な移動に関しては、感光部 材の反応が１！察され、このようにして補正表が準備される。この表は大気光の 中での眼の位置による影腎を示すのである。このように補正表は大気光の眼によ る反射によって起こる眼の動きの主たる特徴の補正を与えるのである。

第２の段階に於ける第１および第２の部分での較正動作は勿論のこと上述したイ ンターリ−１の方法を使用し、眼主照明だけをオンにした一つの測定およびヘッ ドライトだけをオンにした他の測定を交互に使用して遂行できる。

眼主照明を再び調整した後、感光部材の反応の線形性が再びテストされるべきで ある。これは、上述した方法によって行われ、又、その結果によって眼主照明が 調整されるのである。

第３の段階に於いては、人は頭を安定状態に保持して、片眼又は両眼で垂直方向 に段階的に移動する点減光点を追うように指示される。この点減光点はＸ軸線に 関するのと同様に移動されることができる。即ち、中央位置からスクリーン境界 付近の下方位置に位置決めされ、再びスクリーンの中央に位置された後、最終的 に光点はスクリーン境界付近の下方位置に位置決めされる。この間、眼主照明は 点灯されており、感光部材の反応が評価される。通常、この検出信号は小さく、 これからクロストーク表が作られるのである。そのクロストーク表は水平方向の 位置に関する信号に対する垂直方向の眼の位置の影響を与えるのである。

第４の段階では、この測定装置は頭の動きを考慮して較正される。このために、 眼主照明はオンとされ、赤外線ヘッドライトはオフとされる。眼の動き並びに頭 の動きをも測定されることになる人は頭を水平方向に回転させるように指示され る。この間、片眼又は両眼で固定位置にある点減光点を見つめるように指示され る。このようにして、いわゆる前眼房反応 （ｖｅｓｔｉｂｕｌａｒ　ｏｃｕｌａｒ　ｒｅｆｌｅｘ）が使用サレル。離れた 標点に対しては回転面もしくは両眼の動きも頭の動きと同じたけ動く。眼の動き 信号は記録され、頭の回転によって生じる大気光も記録される。眼の動き信号か ら眼の回転が較正される。スクリーンから眼迄の距離と、眼から頭の回転軸線迄 の距離が判っているならば、頭の動きは三角法によって簡単に演算できる。しか しながら、既に注意したように、眼および頭の回転は大雑把に同じ角度とするこ とができる。この簡単な方法によれば、測定された頭の回転値は一対の特殊な眼 鏡状のフレームを頭に取付けることでスクリーン画面を見つめるようになすこと だけで得られるのである。

この較正の最後の内容としては、感光部材の反応が連続して観察され、これらの 信号がチェックされ記録される。一般に、得られた記録は如何なる段階も経ずに 、即ち非線形でもなく予想通りに滑らかな反応である。

第１３図には、この測定装置に組み合わされる回路のブロック線図が示されてい る。１つの眼のＸ方向に関する測定に必要な回路だけが示されており、他の測定 、即ち同じ眼のＸ方向の測定および他方の眼のＸおよびｙ方向の測定のために同 様な回路が使用され、これは共通のバス線に接続された３本の点線で示されてい るということが理解されよう。

主赤外線発光部材９′は直列に接続され、それらの電圧は光サーボ駆動装置２１ によって調整されている。このサーボ駆動装置２１は、９′と同様な光ダイオー ドを使用するこによって発光部材９′に対して安定した電圧を与える。これらの 光ダイオードは框体内部に配置され、これら第２の補正光発光ダイオードが光を 放射するのであり、この光は同じ框体内部に配置さた赤外Ｉ！感応部材によって 検出されるのである。これらの感光部材をながれる電流が検出され、発光部材９ ′によって放射される光を調整するのに使用される。

眼主照明発光部材９′は駆動パワーに関する情報であるそれらの信号をデジタル −アナログ変換器２３から得る。この変換器は入力側をバス線２５に接続されて いる。

バス線は図示するようにＩｔ−ＬＭと豆挽性のあるパーソナルコンピューター２ ７の内部の共通の１８Ｍバスとされることができる。このデジタル−アナログ変 換器２３はカウンター／タイマー２９によってＩｌｌ’１ｌｔｌされる。このカ ウンター／タイマーは」ンビューター２７の外部装置の全ての要素に関して必要 な調時信号を与えている。

発光ダイオード５′は同様にしてデジタル−アナログ変換器３１に接続されてお り、この変換器も１８Ｍバス２５に接続されている。又、タイマー２９によって 制御されている。勿論、これらの発光ダイオード５′のために幾つかの駆動回路 （図示せず）が備えられねばならない。

最後に、感光部材３′は直列に接続されて電圧十Ｖと−Ｖとをバランスさせるよ うになされている。又、それらの共通の接続部から差動増幅器３３に配線されて いる。

この差動増幅器３３は２つの動作増幅器（図示せず）を含んで構成され、一方の 動作増幅器は、感光部材３′に並列に接続された２つのツェナーダイオードを含 む１つのネットワークの電圧を安定化させるために使用され、又、第２の動作増 幅器は差動信号増幅するために使用されている。

第１３図にて点線で示したように、支持体１″の上に全ての発光部材および感光 部材が配置され、又、動作増幅器そしてダイオード、抵抗、キャパシター等の他 のネットワーク要素を有する上述した差動増幅器も配置されている。

又第１３図に示したように、超名波距離測定装置１７が配置され、これはカウン ター／タイマー２９によってか１１１１される。ヘッドライト１９は、コンピュ ーター２７に接続されてタイマー２９で制御されるそれ自体の駆動回路を有して いる。

幾つかの駆動回路、アドレス回路およびスイッチ回路は第１３図に示されていな いことを強調する。例えば、眼の１方向の動きに関する測定のために使用される 幾つかのデジタル／アナログ変換器もしくはアナログ／デジタル変換器は適当な 切り換え回路が与えられるならば、他の方向に関する或いは他方の眼に関する測 定のために使用することができるのである。

手続補正書（自発） 平成２年　４　月ｔｆ日

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. １．比較的ゆっくりと変化する背景光と、急激に変化する変動光とを含んでなる 入射光に於ける変動を測定する方法で、且つ、入射光を表す信号を発生するのに 感光部材が使用されている方法であって、前記感光部材に対して特別の光を放射 するように第１の発光部材が配置されており、該発光部材から放射される特別な 光の量が、前記感光部材に入射するその特別光と前記背景光との合計が実質的に 一定となるように制御されることを特徴とする光の強さに於ける変動の測定方法 。
2. ２．請求項１に記載された方法であって、前記光の変動が予め定めた時間間隔に て零に等しく、又、前記背景光が該予め定めた時間間隔内で測定されるとともに 、この測定値が前記第１の発光部材の制御に使用されることを特徴とする光の強 さに於ける変動の測定方法。
3. ３．請求項１又は請求項２に記載された方法であって、人間の眼の動きを測定す るために使用され、又、少なくとも１つの第２の発光部材が眼から或る距離を隔 てて配置されて急激に変化する光を放射するようになされており、感光部材に入 射する前記急激に変化する光の変動が本質的に光であって、その光は前記少なく とも１つの第２の発光部材によって放射された光であり、しかる後に該光は前記 感光部材の面積部分へ向けて眼で反射されるようになされ、又、前記背景光は大 気の光であることを特徴とする光の強さに於ける変動の測定方法。
4. ４．比較的ゆっくりと変化する背景光と、急激に変化する変動光とを含んでなる 入射光に於ける変動を測定するための装置であり、入射光を表す信号を発生する 感光部材を含む装置であって、前記感光部材に対して特別の光を放射するように 第１の発光部材が配置されており、該第１の発光部材から放射される特別な光の 量が、前記感光部材に入射するその特別光と前記背景光との合計が実質的に一定 となるように制御されるようになされていることを特徴とする装置。
5. ５．請求項４に記載された装置であって、前記感光部材が実質的に平たく、又、 前記第１の発光部材が前記感光部材の１つの縁部に隣接して配置されていること を特徴とする装置。
6. ６．請求項４又は請求項５に記載された装置を、人の眼の動きを測定することに 使用する方法であって、少なくとも１つの第２の発光部材が配置されて人の眼に 変化する光を放射するようになされ、該光の変動は人の眼で反射された光による もので、第２の発光部材で放射された光によるものであり、背景光は大気の光で あり、前記反射光および大気光並びに前記第１の発光部材から前記感光部材に向 けて放射された光が前記感光部材に直接に当たって該感光部材により測定される ようになすことを特徴とする使用方法。
7. ７．比較的ゆっくりと変化する背景光と、急激に変化する変動光とを含んでなる 入射光に於ける変動を測定するための方法であり、入射光を表す信号を発生する ために感光部材が使用される方法であって、前記感光部材に対して特別の光を放 射するように第１の発光部材が配置されており、前記感光部材に入射するその特 別光と前記背景光との合計が該感光部材の特性曲線に於ける線形部分の位置での 光量に対応するように、前記発光部材から放射される特別な光の量が制御される ことを特徴とする光の強さに於ける変動の測定方法。
8. ８．請求項７に記載された方法であって、前記急激に変化する変動光と、前記特 別光および前記背景光との合計の光量もまた感光部材の特性曲線に於ける線形部 分の光量に対応するようになされることを特徴とする光の強さに於ける変動の測 定方法。
9. ９．請求項７又は請求項８に記載された人の眼の動きを測定することに使用する 方法で、少なくとも１つの第２の発光部材が眼から或る距離だけ離されて配置さ れて急激に変化する光を放射するようになされる方法であって、感光部材に入射 する前記急激に変化する変動光が本質的に前記少なくとも１つの第２の発光部材 から放射された光であり、該光は前記感光部材へ向けて眼で反射されるようにな され、又、前記背景光は大気の光であることを特徴とする光の強さに於ける変動 の測定方法。
10. １０．請求項７から請求項９迄の何れか１項に記載された測定方法の較正方法で あって、前記放射された特別光の量が知られた規模の少なくとも１つの段階で変 化されるようになっており、前記背景光が一定に保持されているときに、前記感 光部材の出力信号が解析されてその出力信号が該感光部材に対する入射全光量に 比例するか、即ち該全光量に線形な関係を有しているかを確定し、又、前出解析 によって感光部材が特性曲線の線形部分にて作動していないことを示した場合に は、前記特別光の量が変化されるようになされることを特徴とする較正方法。
11. １１．請求項１０に記載された方法であって、前記特別光の変化が少なくとも２ つとされ、又、特別日野のこれらの変化された量に関する出力信号と、このよう な変化の生じる前の出力信号との間の差が線形部分の解析に使用されることを特 徴とする較正方法。
12. １２．比較的ゆっくりと変化する背景光と、急激に変化する変動光とを含んでな る入射光に於ける変動を測定するための装置であり、入射光を表す信号を発生す る感光部材を含む装置であって、前記感光部材に対して特別の光を放射するよう に第１の発光部材が配置されており、該第１の発光部材から放射される特別な光 の量が、前記感光部材に入射するその特別光と前記背景光との合計が感光部材の 特性曲線の本質的に線形部分に位置する光量に対応するように制御されるように なされていることを特徴とする装置。
13. １３．請求項１２に記載された装置であって、前記感光部材が実質的に平たく、 又、前記第１の発光部材が前記感光部材の１つの縁部に隣接して配置されている ことを特徴とする装置。
14. １４．請求項１２又は請求項１３に記載された装置を、人の眼の動きの測定に使 用する使用方法であって、少なくとも１つの第２の発光部材が配置されて人の眼 に変化する光を放射するようになされ、該光の変動は人の眼で反射された光によ るもので、第２の発光部材で放射された光によるものであり、背景光は大気の光 であり、前記反射光および大気光並びに前記第１の発光部材から前記感光部材に 向けて放射された光が前記感光部材に直接に当たって該感光部材により測定され るようになすことを特徴とする使用方法。