(57)【要約】  頭部、眼、眼瞼の動き、および／または瞳孔の幾何学的形状の変化に対する反応時間および／または応答を測定するためのシステムおよび方法が提供される。このシステムは、ユーザの少なくとも１つの眼の位置ならびに幾何学的形状およびその構成要素をモニタリングするための１つ以上のアイトラッキングカメラと、ユーザの環境をモニタリングするための１つ以上のシーンカメラと、反応時間を決定するための１つ以上のプロセッサと、を備えるアイウェアまたはヘッドウェアを備える。所望により、このシステムは、頭部の動きをモニタリングするための１つ以上の多軸加速度計、視覚的に喚起された応答をトリガするための光源、および／または外部基準事象の発生時間を示すために用いられ得る電子入力を備える。測定された反応時間および他の測定値は様々な範囲の用途に用いられるためにモニタリングされ得る。応答および反応時間は長期間にわたり継続的に測定され、さらには加齢プロセスの結果を測定するために生涯にわたってさえ測定され得る。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象の応答を決定するためのシステムであって、
装着者の頭部に装着されるように構成された装置と、
前記装着者の第１の眼のアイトラッキング画像をキャプチャするために前記第１の眼に向けられた前記装置に取り付けられたアイトラッキングカメラと、
前記アイトラッキングカメラ画像内で前記第１の眼の解剖学的構造を特定するために前記アイトラッキングカメラに連結された１つ以上のプロセッサとを備え、前記１つ以上のプロセッサは、前記外部事象に対する前記第１の眼、眼瞼、および瞳孔の応答の大きさおよび反応時間の少なくとも１つを決定するために、外部事象の基準時間を特定し前記基準時間後に前記アイトラッキング画像を分析するように構成されている、
システム。
【請求項２】
前記１つ以上のプロセッサは、前記アイトラッキング画像からのａ）１次元以上の次元における前記瞳孔および虹彩の少なくとも１つの位置、ｂ）前記瞳孔の大きさ、ｃ）前記瞳孔の形状、およびｄ）前記眼瞼の位置、から選択された２つ以上のパラメータを特定するように構成され、前記１つ以上のプロセッサは、前記装着者の応答の大きさおよび反応時間の少なくとも１つを決定するために前記２つ以上のパラメータの変化を検出する、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記装着者の環境を閲覧し前記環境のシーンカメラ画像をキャプチャするために前記装着者から離れる向きに前記装置に取り付けられたシーンカメラをさらに備え、前記１つ以上プロセッサは前記シーンカメラ画像において検出された変化から基準時間を特定する、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記１つ以上のプロセッサは、前記シーンカメラ画像から前記シーンカメラの視野内で対象の位置を特定するために対象認識アルゴリズムを用い、前記１つ以上のプロセッサは、所定の対象が前記シーンカメラ画像における所定の場所に存在している時間、または存在していない時間に基づいて基準時間を特定する、請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記対象認識アルゴリズムは前記対象の形状に少なくとも部分的に基づいて前記対象を特定する、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記対象認識アルゴリズムは前記対象の色に少なくとも部分的に基づいて前記対象を特定する、請求項４に記載のシステム。
【請求項７】
前記対象認識アルゴリズムは前記対象の輝度に少なくとも部分的に基づいて前記対象を特定する、請求項４に記載のシステム。
【請求項８】
前記１つ以上のプロセッサは、基準時間を生成するために、前記シーンカメラ画像における選択された位置における対象の有無を特定するバイナリ信号を生成するように構成されている、請求項４に記載のシステム。
【請求項９】
前記１つ以上のプロセッサは、前記装着者の頭部の動きを決定するために、シーンの動きに関して前記シーンカメラ画像を分析するように構成されている、請求項３に記載のシステム。
【請求項１０】
前記１つ以上のプロセッサは、前記装着者の頭部の応答の大きさおよび反応時間の少なくとも１つを決定するために、基準時間と前記装着者の頭部の動きとを用いるように構成されている、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記装着者の環境内で音を検出するためのマイクロフォンをさらに備え、前記１つ以上のプロセッサは、前記装着者の環境からの所定の音を基準時間として特定するために前記マイクロフォンに連結されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項１２】
デジタル信号を生成するための音発生器をさらに備え、前記１つ以上のプロセッサは、前記音発生器の活性化を基準時間として特定するために前記音発生器に連結されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項１３】
アナログ信号を生成するための環境センサをさらに備え、前記１つ以上のプロセッサは、前記環境センサの活性化を基準時間として特定するために前記環境センサに連結されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項１４】
前記アイトラッキングカメラは、電荷結合素子（ＣＣＤ）および相補型金属酸化物半導体（ＣＭＯＳ）検出器の１つを備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項１５】
前記プロセッサはフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）および特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）の１つを備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項１６】
前記装着者の前記環境の画像をキャプチャするために少なくとも１つの追加的なシーンカメラをさらに備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項１７】
前記装着者の第２の眼のアイトラッキング画像をキャプチャするために前記第２の眼に向けられた前記装置に取り付けられた第２アイトラッキングカメラをさらに備え、前記１つ以上のプロセッサは前記外部事象に対する前記第２の眼、前記眼瞼、および前記瞳孔の応答の大きさおよび反応時間の少なくとも１つを決定するために前記基準時間後に前記アイトラッキング画像を分析する、請求項１に記載のシステム。
【請求項１８】
前記第１の眼に向かって光を放出するために前記装置に取り付けられた光源をさらに備え、前記１つ以上のプロセッサは、前記光源の活性化を基準時間として特定するために前記光源に連結されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項１９】
前記光源は１つ以上の発光ダイオード（ＬＥＤ）を備える、請求項１８に記載のシステム。
【請求項２０】
前記第１の眼に向かって光を放出するために前記装置に取り付けられた１つ以上の追加的な光源をさらに備える、請求項１８に記載のシステム。
【請求項２１】
前記第２の眼に向かって光を放出するために前記装置に取り付けられた１つ以上の追加的な光源をさらに備える、請求項１８に記載のシステム。
【請求項２２】
輝度レベルを調節しそれにより所望の輝度レベルが提供されるよう前記光源を変調するために前記光源に連結されたコントローラをさらに備え、前記１つ以上のプロセッサは、前記光源の活性化時における前記第１の眼による応答を測定するために前記コントローラに連結されている、請求項１８に記載のシステム。
【請求項２３】
前記コントローラは、前記所望の輝度レベルを提供するために、前記光源への電流および電圧の少なくとも１つの振幅変調を行うように構成されている、請求項２２に記載のシステム。
【請求項２４】
前記コントローラは、前記所望の輝度レベルを提供するために、前記光源への電流および電圧の少なくとも１つのパルス幅変調を行うように構成されている、請求項２２に記載のシステム。
【請求項２５】
前記装置に取り付けられた加速度計をさらに備え、前記１つ以上のプロセッサは、前記装置および前記装着者の頭部の動きをモニタリングするために前記加速度計に連結されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項２６】
前記１つ以上のプロセッサは、前記装着者の頭部の加速度を３次元以下の次元において測定するために前記加速度計に連結されている、請求項２５に記載のシステム。
【請求項２７】
前記１つ以上のプロセッサは、前記装着者の頭部の応答の大きさおよび反応時間の少なくとも１つを決定するために、前記基準時間と測定された加速度とを用いるように構成されている、請求項２６に記載のシステム。
【請求項２８】
対象の応答を決定するためのシステムであって、
装着者の頭部に装着されるように構成された装置と、
前記装着者の第１の眼のアイトラッキング画像をキャプチャするために前記第１の眼に向けられた前記装置に取り付けられたアイトラッキングカメラと、
前記装着者の環境を閲覧し前記環境のシーンカメラ画像をキャプチャするために前記装着者から離れる向きに前記装置に取り付けられたシーンカメラと、
前記アイトラッキング画像における前記第１の眼の解剖学的構造を特定するために前記アイトラッキングカメラに連結され、前記シーンカメラ画像から前記装着者の前記環境における所定の事象を特定するために前記シーンカメラに連結された、１つ以上のプロセッサと、を備え、前記１つ以上のプロセッサは、前記所定の事象に対する前記装着者の応答の大きさおよび反応時間の少なくとも１つを決定するために、前記所定の事象が前記シーンカメラ画像から特定された基準時間を特定し前記アイトラッキング画像において特定された前記解剖学的特徴の１つ以上の変化をモニタリングするように構成されている、
システム。
【請求項２９】
前記１つ以上のプロセッサは、前記シーンカメラ画像から前記装着者の前記環境における対象を特定するために前記シーンカメラ画像をモニタリングするように構成され、前記１つ以上のプロセッサは、前記対象が前記シーンカメラ画像における所定の場所に存在または不在であるときを特定するために前記対象をモニタリングし、前記基準時間は前記対象が前記所定の場所に存在または不在であることを前記１つ以上のプロセッサが特定した時間である、請求項２８に記載のシステム。
【請求項３０】
既知の対象を前記それぞれの対象に関連する形状、色、および大きさの少なくとも１つにマッピングするテンプレートのデータベースをさらに備え、前記１つ以上のプロセッサは、前記シーンカメラ画像から特定された前記対象の前記形状、前記色、および前記大きさの少なくとも１つに基づいて前記対象を特定するために前記データベースに連結されている、請求項２９に記載のシステム。
【請求項３１】
ディスプレイを備える電子装置をさらに備え、前記１つ以上のプロセッサは、所定の画像が前記ディスプレイに表示されたときを特定するために前記シーンカメラ画像をモニタリングするように構成され、前記所定の画像が表示される初期時間は前記基準時間を含む、請求項２８に記載のシステム。
【請求項３２】
前記装着者の頭部の方向を提供するために前記装置に取り付けられたセンサをさらに備え、前記１つ以上のプロセッサは、前記所定の事象に対する前記装着者の頭部の応答の大きさおよび反応時間の少なくとも１つを決定するために、前記基準時間後に前記装着者の頭部の前記方向の変化をモニタリングするように前記センサに連結されている、請求項２８に記載のシステム。
【請求項３３】
前記１つ以上のプロセッサは、前記装着者の身体的状態または心理的状態の少なくとも１つを決定するために、前記アイトラッキング画像において特定された前記解剖学的特徴の１つ以上における前記変化に基づいて前記装着者の頭部の前記反応時間と前記装着者の前記反応時間とを比較するように構成されている、請求項３２に記載のシステム。
【請求項３４】
前記センサは加速度計を含む、請求項３２に記載のシステム。
【請求項３５】
前記解剖学的特徴の１つ以上における前記変化は、前記第１の眼の前記瞳孔または前記虹彩の位置の変化、前記瞳孔の大きさの変化、および前記第１の眼の前記眼瞼の位置の変化、の少なくとも１つを含む、請求項２８に記載のシステム。
【請求項３６】
前記１つ以上のプロセッサの少なくとも１つは前記装着者により装着される前記装置に取り付けられている、請求項２８に記載のシステム。
【請求項３７】
前記１つ以上のプロセッサの少なくとも１つは前記装着者により装着される前記装置から遠隔に配置されている、請求項２８に記載のシステム。
【請求項３８】
前記装置から遠隔に配置された前記少なくとも１つのプロセッサと無線通信するために送信器を前記装置にさらに備える、請求項３７に記載のシステム。
【請求項３９】
対象の応答を決定するためのシステムであって、
装着者の頭部に装着されるように構成された装置と、
前記装着者の第１の眼のアイトラッキング画像をキャプチャするために前記第１の眼に向けられた前記装置に取り付けられたアイトラッキングカメラと、
前記装着者の環境内で音を検出するためのマイクロフォンと、
前記アイトラッキング画像における前記第１の眼の解剖学的構造を特定するために前記アイトラッキングカメラに連結され、前記装着者の前記環境内において生成される所定の音を検出するために前記マイクロフォンに連結された、１つ以上のプロセッサと、を備え、前記１つ以上のプロセッサは、前記所定の音に対する前記装着者の応答の大きさおよび反応時間の少なくとも１つを決定するために、所定の音が検出された基準時間を特定し前記アイトラッキング画像において特定された前記解剖学的特徴の１つ以上の変化をモニタリングするように構成されている、
システム。
【請求項４０】
前記マイクロフォンは前記装着者により発せられる音を取得するために前記装置に取り付けられ、前記１つ以上のプロセッサは前記装着者が所定の音を発したときを特定するように構成されている、請求項３９に記載のシステム。
【請求項４１】
反応時間を決定するためのシステムであって、
装着者の頭部に装着されるように構成された装置と、
前記装着者の第１の眼のアイトラッキング画像をキャプチャするために前記第１の眼に向けられた前記装置に取り付けられたアイトラッキングカメラと、
前記装着者に向かって検出可能な信号を放出するための発生器と、
前記装着者の頭部の方向を提供するために前記装置に取り付けられたセンサと、
前記アイトラッキング画像における前記第１の眼の解剖学的構造を特定するために前記アイトラッキングカメラに連結され、前記装着者の頭部の前記方向をモニタリングするために前記センサに連結された、１つ以上のプロセッサと、を備え、前記１つ以上のプロセッサは、前記第１の眼の反応時間を決定するために前記発生器が活性化された基準時間を特定し前記基準時間後に前記アイトラッキング画像において特定された前記解剖学的特徴の１つ以上の変化をモニタリングするように構成され、前記装着者の頭部の反応時間を決定するために前記基準時間後に前記装着者の頭部の前記方向の変化をモニタリングする、
システム。
【請求項４２】
前記１つ以上のプロセッサは、前記装着者の身体的状態または心理的状態の少なくとも１つを決定するために、前記装着者の頭部の前記反応時間と前記第１の眼の前記反応時間とを比較するように構成されている、請求項４１に記載のシステム。
【請求項４３】
前記発生器は活性化時に前記第１の眼に向かって光を放出するために前記装置に取り付けられた光源を備える、請求項４１に記載のシステム。
【請求項４４】
前記発生器は所定の音を生成するために前記装置に取り付けられたスピーカを備える、請求項４１に記載のシステム。
【請求項４５】
前記１つ以上のプロセッサは前記発生器を活性化させるために前記発生器に連結されたコントローラを備える、請求項４１に記載のシステム。
【請求項４６】
前記コントローラは前記発生器を断続的に活性化させそれにより一連の基準時間が提供されるよう構成され、前記１つ以上のプロセッサは、前記装着者の身体的状態または心理的状態の少なくとも１つを決定するために前記基準時間のそれぞれの後に前記装着者の頭部の前記反応時間と前記第１の眼の前記反応時間とを比較するように構成されている、請求項４５に記載のシステム。
【請求項４７】
前記コントローラは周期的にまたはランダムに前記発生器を活性化させるように構成されている、請求項４６に記載のシステム。
【請求項４８】
前記コントローラに連結され、遠隔場所からコマンドを受信するように構成された受信器を前記装置にさらに備え、前記コントローラは前記受信器により受信されたコマンドに基づいて前記発生器を活性化させるように構成されている、請求項４６に記載のシステム。
【請求項４９】
対象の応答を決定するための方法であって、
装着者の第１の眼に向けられたアイトラッキングカメラを備える装置を前記装着者の頭部にすることと、
基準時間を決定するために入力を利用することと、
前記アイトラッキングカメラにより取得されたアイトラッキングカメラ画像内で前記装置を装着する前記人物の解剖学的構造の位置を決定することと、
前記装着者の眼、眼瞼、および瞳孔の応答の大きさおよび反応時間の少なくとも１つを決定するために、前記基準時間と前記アイトラッキングカメラ画像から決定された前記位置とを用いることと、
を含む方法。
【請求項５０】
前記装置は前記装着者の環境のシーンカメラ画像を取得するために前記装着者から離れる向きにシーンカメラを備える、請求項４９に記載の方法。
【請求項５１】
前記シーンカメラ画像において検出された前記装着者の環境の変化から基準時間を決定することをさらに含む、請求項５０に記載の方法。
【請求項５２】
前記入力は、視野内で対象の位置を特定するために対象認識を用い、それにより前記基準時間を提供することを含む、請求項５１に記載の方法。
【請求項５３】
前記対象認識は前記対象の形状に少なくとも部分的に基づく、請求項５２に記載の方法。
【請求項５４】
前記対象認識は前記対象の色に少なくとも部分的に基づく、請求項５２に記載の方法。
【請求項５５】
前記対象認識は前記対象の輝度に少なくとも部分的に基づく、請求項５２に記載の方法。
【請求項５６】
基準時間は、前記シーンカメラ画像内の選択された位置における対象の有無に基づいて特定される、請求項５１に記載の方法。
【請求項５７】
前記シーンカメラ画像における動きは前記装着者の頭部の動きを決定するために用いられる、請求項５１に記載の方法。
【請求項５８】
前記装着者の頭部の動きは、基準時間を特定し前記装着者の頭部の反応時間を決定するために用いられる、請求項５７に記載の方法。
【請求項５９】
マイクロフォンが基準時間入力として用いられる、請求項４９に記載の方法。
【請求項６０】
デジタル信号が基準時間入力として用いられる、請求項４９に記載の方法。
【請求項６１】
アナログ信号を生成する環境センサが基準時間入力として用いられる、請求項４９に記載の方法。
【請求項６２】
少なくとも２つのシーンカメラが前記環境のシーンカメラ画像を取得するために用いられる、請求項４９に記載の方法。
【請求項６３】
前記装着者の第２の眼の位置を追跡するために第２アイトラッキングカメラを利用することをさらに含む、請求項４９に記載の方法。
【請求項６４】
前記第１の眼に光を誘導するために光源を活性化することをさらに含み、前記光源の活性化は基準時間を含む、請求項４９に記載の方法。
【請求項６５】
前記第１の眼に光を誘導するために１つ以上の光源を活性化することをさらに含み、前記１つ以上の光源の活性化は１つ以上の基準時間を含む、請求項６４に記載の方法。
【請求項６６】
前記装着者の第２の眼に光を誘導するために１つ以上の光源を活性化することをさらに含む、請求項６５に記載の方法。
【請求項６７】
輝度レベルを調節しそれにより前記第１の眼による応答を測定するために所望の輝度レベルが提供されるよう前記光源を変調することをさらに含む、請求項６５の方法。
【請求項６８】
前記光源は、前記所望の輝度レベルを提供するために、前記光源への電流および電圧の少なくとも１つの振幅変調を少なくとも部分的に用いて変調される、請求項６７に記載の方法。
【請求項６９】
前記光源は、前記所望の輝度レベルを提供するために、前記光源への電流および電圧の少なくとも１つのパルス幅変調を少なくとも部分的に用いて変調される、請求項６７に記載の方法。
【請求項７０】
３次元以下の次元において前記装着者の頭部の加速度を測定することをさらに含む、請求項４９に記載の方法。
【請求項７１】
前記装着者の頭部の反応時間を決定するために基準時間と測定された加速度とを用いることをさらに含む、請求項７０に記載の方法。
【請求項７２】
対象の応答を決定するための方法であって、
装着者から離れる向きにシーンカメラおよび前記装着者の第１の眼に向けられたアイトラッキングカメラを備える装置を前記装着者の頭部にすることと、
前記第１の眼の解剖学的構造を特定するために前記アイトラッキングカメラからのアイトラッキング画像をモニタリングすることと、
前記装着者の前記環境における所定の事象を特定するために前記シーンカメラからのシーンカメラ画像をモニタリングすることと、
所定の事象が前記シーンカメラ画像から特定された基準時間を特定することと、
前記所定の事象に対する前記装着者の応答の大きさおよび反応時間の少なくとも１つを決定するために前記アイトラッキング画像において特定された前記解剖学的特徴の１つ以上の変化をモニタリングすることと、
を含む方法。
【請求項７３】
前記シーンカメラ画像は前記装着者の前記環境における対象を特定するためにモニタリングされ、基準時間を特定することは前記対象が前記シーンカメラ画像における所定の場所に存在または不在であるときを特定することを含む、請求項７２に記載の方法。
【請求項７４】
前記対象は、既知の対象を前記それぞれの対象に関連する形状、色、および大きさの少なくとも１つにマッピングするテンプレートのデータベースにアクセスすることにより特定される、請求項７３に記載の方法。
【請求項７５】
ディスプレイを備える電子装置を提供することをさらに含み、前記シーンカメラ画像は所定の画像が前記ディスプレイ上に提示されるときを特定するためにモニタリングされ、前記所定の画像が表示される初期時間は前記基準時間を含む、請求項７２に記載の方法。
【請求項７６】
前記所定の事象に対する前記装着者の頭部の反応時間を決定するために前記基準時間後に前記装着者の頭部の方向をモニタリングすることと、前記装着者の身体的状態または心理的状態の少なくとも１つを決定するために前記アイトラッキング画像において特定された前記解剖学的特徴の１つ以上の変化に基づいて前記装着者の頭部の前記反応時間と前記装着者の前記反応時間とを比較することと、をさらに含む、請求項７２に記載の方法。
【請求項７７】
対象の応答を決定するための方法であって、
装着者の眼の少なくとも１つに向けられたアイトラッキングカメラを備える装置を前記装着者の頭部にすることと、
前記第１の眼の解剖学的構造を特定するために前記アイトラッキングカメラからのアイトラッキング画像をモニタリングすることと、
前記装着者の環境内で所定の事象を特定するために前記環境内の音をモニタリングすることと、
所定の音が前記環境内で検出された基準時間を特定することと、
前記所定の音に対する前記装着者の応答の大きさおよび反応時間の少なくとも１つを決定するために前記アイトラッキング画像において特定された前記解剖学的特徴の１つ以上の変化をモニタリングすることと、
を含む方法。
【請求項７８】
前記環境内の前記音は前記装置のマイクロフォンを用いてモニタリングされる、請求項７７に記載の方法。
【請求項７９】
反応時間を決定するための方法であって、
装着者の眼の少なくとも１つに向けられたアイトラッキングカメラを備える装置を前記装着者の頭部にすることと、
前記第１の眼の解剖学的構造を特定するために前記アイトラッキングカメラからのアイトラッキング画像をモニタリングすることと、
前記装着者の頭部の方向をモニタリングすることと、
所定の事象を特定するために前記装着者および前記装着者の環境の少なくとも１つをモニタリングすることと、
所定の事象が検出された基準時間を特定することと、
前記所定の事象に対する前記装着者の反応時間を決定するために前記基準時間後に前記アイトラッキング画像において特定された前記解剖学的特徴の１つ以上の変化を検出することと、
前記所定の事象に対する前記装着者の頭部の反応時間を決定するために前記基準時間後に前記装着者の頭部の方向の変化を検出することと、
を含む方法。
【請求項８０】
前記装着者の身体的状態または心理的状態の少なくとも１つを決定するために前記装着者の頭部の前記反応時間と前記第１の眼の前記反応時間とを比較することをさらに含む、請求項７９に記載の方法。
【請求項８１】
反応時間を決定するための方法であって、
装着者の眼の少なくとも１つに向けられたアイトラッキングカメラを備える装置を前記装着者の頭部にすることと、
前記第１の眼の解剖学的構造を特定するために前記アイトラッキングカメラからのアイトラッキング画像をモニタリングすることと、
基準時間において前記装着者に向かって検出可能な信号を放出することと、
前記検出可能な信号に対する前記装着者の反応時間を決定するために前記基準時間後に前記アイトラッキング画像において特定された前記解剖学的特徴の１つ以上の変化を検出することと、
前記検出可能な信号に対する前記装着者の頭部の反応時間を決定するために前記基準時間後に前記装着者の頭部の前記方向の変化を検出することと、
を含む方法。
【請求項８２】
前記装着者の身体的状態または心理的状態の少なくとも１つを決定するために前記装着者の頭部の前記反応時間と前記第１の眼の前記反応時間とを比較することをさらに含む、請求項８１に記載の方法。
【請求項８３】
検出可能な信号を放出することは前記第１の眼に向かって光を放出することを含む、請求項８１に記載の方法。
【請求項８４】
検出可能な信号を放出することは前記装着者に向かって音を生成することを含む、請求項８１に記載の方法。
【請求項８５】
応答の大きさを決定するためのシステムであって、
装着者の頭部に装着されるように構成された装置と、
前記装着者の第１の眼のアイトラッキング画像をキャプチャするために前記第１の眼に向けられた前記装置に取り付けられたアイトラッキングカメラと、
前記アイトラッキングカメラ画像内で前記第１の眼の解剖学的構造を特定するために前記アイトラッキングカメラに連結された１つ以上のプロセッサと、を備え、前記１つ以上のプロセッサは、前記外部事象に対する前記第１の眼、眼瞼、および瞳孔の応答の大きさを決定するために、外部事象の基準時間を特定し前記基準時間後に前記アイトラッキング画像を分析するように構成されている、
システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、装置装着者の一般的な環境下で発生する事象に伴う反応時間および／または他の応答、ならびに装置装着者の頭部、眼、眼瞼および／または瞳孔に結果的に生じる変化を、目立たずに測定するための装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自然発生的または意図的に発生した事象に対する個人の応答は、検知、伝導性神経路、シナプス接続、認識、認知および神経筋制御などを含む多くの複雑な神経学的および生理学的な段階が関わる。こうした段階、ならびに生理学的認識および訓練に伴う解剖学的構造または化学的な作用の何れかにおける正常な活動または障害は、個人の応答の大きさおよび反応時間に影響を及ぼす可能性がある。個人の反応時間および／または他の応答を短期間（すなわち、数十秒から数分）または長期間（すなわち、数日または数年にまで及ぶ）にわたって測定する目立たない装置は、医療、スポーツ訓練、人的要因、安全、診断、軍事、法的執行、ゲームおよびその他の用途など、多くの用途がある。
【０００３】
感知および機械的視覚が関与する用途は、ますます一般的になっている。このことは、部分的には、電子工学およびソフトウェア開発産業における技術的進歩の結果生じたことであり、センサ、カメラおよび情報処理装置のコストを低下させている。例えば、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）技術に基づく加速度計の近年の進歩により、それらが、安価、小型、高感度、頑強、低電力、（単一のパッケージで）多軸型で、かつ使い易くなっている。加速度計は、重力方向ならびに多次元的な動きを検出するのに使用することができる。
【０００４】
同様に、カメラ相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）または電荷結合デバイス（ＣＣＤ）方式を採用するカメラは、安価、小型、光学的高感度、低電力、頑強および高解像度であり得る。このようなカメラおよび画像処理ユニットを使用することで、自動式の対象識別および追跡は、診断、人間性能、商用目的および制御に関する多くの用途でますます使用されるようになっている。
【０００５】
頭部の外傷を引き起こすような事象を除き、頭部の動きの大部分は、比較的低速である（例えば約１０ヘルツ（１０Ｈｚ）未満）。したがって、頭部の動きを正確に監視するサンプルレートは、数十サンプル／秒の範囲でもよい。同様に、反応時間が１秒から数秒に１０回の範囲内であり得る眼、眼瞼および瞳孔の応答および反応時間の測定のほとんどは、現代の、身近なカメラおよびビデオ表示装置で一般的に使用されるフレーム率（すなわち、毎秒３０―１２０フレーム）を必要とする。研究室および何らかの他の用途では、より高いサンプルレートが可能ではあるけれどもコストのかかる加速度計およびカメラから測定する必要があることがあるが、眼鏡型およびヘッドウェアは、普通に利用可能な小型、低電力のカメラおよび感知構成装置を利用することができる。
【０００６】
頭部および視標追跡システムの多くは、装着者の頭部からかなり離れて（例えば、約１０センチメートル（１０ｃｍ）超）設置されるカメラおよび照明器を使用する。装着者の頭部から離れる距離が大きくなるほど、頭部／アイトラッキング装置は、一般的には目立たなくなるが、より高度なカメラの空間解像度が必要とされるため、装着者の頭部および／または眼の位置を正確に測定することが、一層困難になる。さらに、頭部が広範囲に動くと、装着者の眼およびその構成要素の位置を追跡する能力を完全に失う可能性もある。
【０００７】
今日超小型電子工学および微小光学が出現したことで、米国特許第６，１６３，２８１号、第６，５４２，０８１号、第７，４８８，２９４号または第７，５１５，０５４号に開示された該当する装置を含め、アイウェア（例えば、眼鏡フレーム）またはヘッドウェア（例えば、ヘルメット、マスク、ゴーグル、仮想現実表示装置）上で反応時間または他の応答を測定する構成要素を目立たず目立たずに取り付けることは可能になった。低電力かつ小型のカメラ、センサおよび電子機器の使用することで、ヘッドマウント式システムは、電池電源の（任意で）使用を通じて、繋ぎ留められなくてもよくなった。その上、無線通信の最近の進歩により、反応時間結果が他の計算装置、データ記憶装置またはコントローラにリアルタイムに送信されることが可能になった。多くの分野のこうした技術的進歩の結果、アイウェア、またはヘッドウェアをベースとする応答および反応時間モニタシステムは、目障りではなく、軽量、低電力、可搬式で、かつ使うのに便利であり得る。
【０００８】
生理学的モニタおよび医療診断用非侵襲性ツールは、診療所、病院、研究室および家および公共区域（例えば食料品店および薬局）でも、ますます一般的になっている。このようなツールが、目障りではなく、使用し易く、可搬式に構築されれば、これらのツールは、一般的な社会に受け入れられるさらなる可能性、およびより長期の（１回限りまたは「スナップショット」測定と比べて）応答傾向を監視するその後の用途を獲得する。これは、一定の条件に遭遇した場合、例えば車両運転中に嗜眠状態と判定される場合には、それらがリアルタイムに反応する能力に付加される。
【０００９】
頭部および眼の応答を監視することは、中枢神経および末梢神経系両方の生理機能および障害を評価するのに特に役立つ。例えば、瞳孔の反応時間および／または他の応答は、感光性の神経節細胞および視神経内の網膜視床下部路、上部中脳内の視蓋前野核、および、軸索が、虹彩の収縮筋を刺激する毛様体神経節神経にシナプスによってつながっている左右の動眼神経に沿って走っているエーディンガー―ウェストファル核を含む一連の解剖学的構造によって影響される。この一連の範囲内の組織体のいずれかに影響を及ぼす障害または条件（例えば、バルビツール酸塩の存在）は、非侵襲的に、かつ目立たずに監視され得る反応時間および／または他の応答に結果的に変化をもたらす可能性がある。アルコールまたはオピオイドによる瞳孔の最初の収縮、またはリゼルギン酸ジエチルアミド（ＬＳＤ）、コカイン、アンフェタミン、３、４−メチレンジオキシメタンフェタミン（ＭＤＭＡ（別名エクスタシー））、メスカリン、その他を含む多様な薬による拡大も、測定される応答および反応時間に影響を及ぼす可能性がある。
【００１０】
反応時間および／または他の応答は、いっそう脳の認識機能の中をより深く探索するのに使用され得る。頭部および眼の反応時間および／または他の応答を実質的には、継続的に監視するための目立たないツールは、我々全てが精通している認識、例えば、恐れ、警報、または、誰かが真実を言っているかどうかの感知などに有用な定量的測定値を与え得る。これにより、診断目的ならびに緊急事態を判定する際の入力のために高齢者を実質的には、継続的に監視することを含む多くの用途が生じ得る。臨床医がこのような測定値の定量的性質を利用し得る用途の例は、心的外傷後ストレス障害（ＰＴＳＤ）などの、多くの不安障害の評価でみられる。驚愕する事象に対する誇大な応答に伴う回避行動および集中困難の測定は、監視されて、このような障害の評価および追跡のために使用され得る。
【００１１】
誘発された瞳孔応答の測定値は、「思考負荷」または「精神的な労力」および関連付けられる障害の多様な評価で使用されてきた。通常の生理学的条件下では、複数の刺激が時限式シーケンスで提示されると、瞳孔の拡大応答を増やす可能性がある。この影響が増すと、種々の形の痴呆症を表す場合がある。
【００１２】
反対に、スポーツ訓練の目的は、反応時間を減少させて性能を高めることである。予測および経験はそれぞれ、（一般的に考えられるように）何らかの決定時間を短縮して、シナプス接続を強化することで、反応時間を短縮し得る。長時間にわたって反応時間および／または他の応答を測定する目障りではない装置は、例えば訓練計画の効果などを監視することにおいて有用であり得る。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、装置装着者の反応時間および／または他の応答を判定するためのシステム、装置および方法を対象とする。例示的な実施形態において、本明細書の装置、システムおよび方法は、反応時間、および／または、例えばさまざまな用途に関する頭部、眼、眼瞼および／または瞳孔の応答の大きさなどの他の応答を測定する方法およびシステムを提供し得る。
【００１４】
例えば、本明細書における装置、システムおよび方法は、１）装置装着者の環境において起こる事象の発生時間、ならびに／あるいは２）それに伴う頭部の動き、および／または眼瞼および眼変位および／または瞳孔の幾何学的形状の変化を含む装置装着者の少なくとも片眼の小さな動き、を識別するために、例えば装着者の応答を測定、解析、および／または判定するために、機械視覚および他の技術を使用することに関する。環境事象の発生の時間と装置装着者の応答の時間の差は、一般に「反応時間」または「応答時間」と呼ばれる。「反応時間」という用語は、自発的に発生する事象に対する結果的な応答を表すために多用している。眼運動または瞳孔の応答が光源または何らかの他の手段を用いて意図的に誘発される場合には、「応答時間」という用語は、科学的および医学的な文献では一層一般的である。
【００１５】
全体を通して、本明細書における「反応時間」という用語は、事象の時間と、その事象に対する反応が検出され、反応が所定の閾値を超える時間との間の差を指すのに使用され、例えば、反応におけるバイナリ変化に関連付けられる時間の長さとなる。「反応時間」という用語の使用は、「応答時間」、「応答遅延」、「反射時間」および他の等価語を含むことを意図するものと理解されたい。
【００１６】
同様に、応答の「大きさ」も、応答の「反応時間」に加えてまたはその代わりに測定および／または分析され得る。応答の大きさの例として、装置使用者の解剖学的構造（例えば、眼または眼瞼）の総空間変位などの測定値、頭部を回すことによって発生するような回転運動、解剖学的構造の速度または加速度の変化の振幅、瞳孔の拡大または収縮の際に経験されるような面積または容積の変化、などが含まれる。
【００１７】
同様に、下記の説明では、装置装着者の頭部の動きを検出することへの言及は、さらに、装置装着者に着用されたときに同時に動き、アイウェアまたはヘッドウェアによって検出される頭部の任意の組織体または構成要素を含み得る。これには、例えば頭蓋骨、脳、毛髪、耳、額、眼窩、鼻、頬、あご、顎などが含まれる。同じ方針に沿って、装置装着者の目の応答および移動への言及は、眼、虹彩、角膜、レンズ、強膜、毛様体、硝子体などを含む目の全ての下位構成要素を包含するものである。装置装着者の瞳孔の応答および変化への言及は、レンズ、網膜、中心窩、視神経円板、瞳孔括約筋、瞳孔散大筋などの瞳孔画像の中に結像され得る構造体および構成要素を含む。同様に、装置装着者の眼瞼の動きおよび変化への言及は、睫毛、眉、眼瞼の範囲の皺などを監視することを含む。
【００１８】
応答および反応時間を繰り返し測定し得る、低コストの、目立たない、可搬式プラットホームには、多様な用途がある。少数の例には、個人の疲労度を監視すること、運転者またはパイロットの覚醒状態を評価すること、薬またはアルコールの作用を評価すること、心的外傷後ストレス障害を診断すること、経年的に人間性能を追跡すること、訓練または運動の効果を判定すること、競技大会のさまざまな面を管理すること、神経学的または認識力の障害を評価するために基礎的な臨床データを取得すること、変性した眼の状態を診断および監視すること、他の方法では情報交換することが不可能な個人または動物の意識を監視すること、が含まれる。反応時間測定値を使用する部門および産業には、医薬、軍隊、法の執行、保安、人間性能、スポーツ医学、リハビリテーション工学、警察、研究室および玩具が含まれる。
【００１９】
１つの実施形態では、反応時間および／または他の応答を判定するシステムは、人の頭部に装着されるように構成された装置と、基準時間を判定する入力と、装置に載置されて、装置の装着者の第１の眼を閲覧するように配置されたアイトラッキングカメラと、アイトラッキングカメラ画像内で解剖学的構造の位置を判定するプロセッサと、基準時間およびアイトラッキング位置を用いて装着者の眼、眼瞼および／または瞳孔の反応時間および／または他の応答を判定するプロセッサと、を含む。
【００２０】
いくつかの実施形態では、装置装着者の反応時間は、関連事象の発生時間およびそれに伴う装置装着者による応答時間を判定することによって、算出され得る。装置およびシステムは、本明細書において、時間的参照標識を提供するかまたはアイウェアまたはヘッドウェアに取り付けられた１つ以上のシーンカメラを使用して、環境内で変化の発生した時間を光学的に識別する電子信号を受け入れる。例示的な実施形態では、装置は、頭部の多軸的な動きを測定するために加速度計を含んでいてもよく、１つ以上の目立たないアイトラッキングカメラが、アイウェアまたはヘッドウェアに載置されて、装置装着者の１つ以上の眼の動きまたは変化を追跡し得る。装置装着者の反応時間および／または他の応答測定値は、医学、法律、保安、スポーツ、コンピュータゲームおよび人間的要素を含む多様な分野で使用され得る。
【００２１】
例えば、本明細書におけるシステムおよび方法は、アイウェアまたはヘッドウェアに取り付けられたアイトラッキングカメラを使用して、本明細書で他に識別される関連部分に記載される実施形態と同様に、片方または両方の眼の位置を追跡し得る。アイトラッキングカメラおよび１つ以上の付随する処理ユニットを使用して、アイトラッキングカメラ画像内で基準位置を識別して追跡し得る。基準位置には、例えば、瞳孔の中心、瞳孔の縁部、虹彩の中央、虹彩の縁部および白眼または強膜の位置が含まれる。反応時間測定値のために、基準位置の有意な動きが始まる時に、特有の注意が払われる。
【００２２】
本明細書におけるシステムおよび方法は、アイウェアまたはヘッドウェアに取り付けられたアイトラッキングカメラを追加的に使用して、片方または両方の眼瞼の位置を追跡し得る。アイトラッキングカメラおよび１つ以上の付随する処理ユニットは、眼の組織体（例えば、瞳孔、虹彩、強膜）および／または閉瞼の結果生じる眼の領域の色、輝度および／またはテクスチャの変化を曖昧にすること、利用してもよい。一般的には、神経筋の障害がなければ、眼瞼は、眼モニタカメラ画像内で中断する水平偏波として視界を通過する。反応または応答時間測定のためには、眼瞼が最初に閉じて瞳孔を含む眼を被覆する時および／または眼瞼が再び開く際に、特有の注意が払われる。
【００２３】
本明細書におけるシステムおよび方法は、アイウェアまたはヘッドウェアに取り付けられたアイトラッキングカメラを追加的に使用して、片方または両方の瞳孔の大きさを追跡し得る。アイトラッキングカメラおよび１つ以上の付随する処理ユニットは、瞳孔の縁部を、虹彩と比べて輝度またはテクスチャに高い空間対比が存在する領域として検出し得る。幾何学的形状、例えば円または楕円は、画像上で重ね合されて、瞳孔の縁部と重なり合う最適な大きさを判定することができる。次いで、幾何学的形状用の周知の公式に基づいて、領域が算出され得る。
【００２４】
追加的または代替的に、瞳孔によって占められる領域は、有意な数の他のダークピクセルが存在する領域において特定の暗さレベルを超えている、などの特定の画像認識基準を満たすピクセル数を判定することによって算出される。これは、ほとんどの照明条件下では、瞳孔が暗色で、特定のサイズの範囲内で見えるという事実を利用している。次いで、領域は、例えば、ダークピクセルの比較的大きい領域内で隣接するダークピクセルの数の計数に基づいて算出される。
【００２５】
追加的または代替的に、頭部の側から経皮的にまたは直接的に瞳孔に向く（角膜の表面への垂線の約±３度（３°）の範囲で）ように、照明を注意深く制御することで、いわゆる「白色眼」、「赤色眼」または「白色瞳孔」を生成することが可能である。これらの条件下では、ブライトピクセルの数に基づいておよび／または明るい瞳孔領域の縁部を検出することによって、領域を算出することが可能である。
【００２６】
反応または応答時間の測定のために、瞳孔が収縮または膨張し始める時に注意が払われ得る。眼および眼瞼の応答時間と比較して、瞳孔の応答は、一般的には遅れる、すなわち、反応または応答時間が長くなる。
【００２７】
反応時間を測定するために、反応の原因となる事象の発生時間（すなわち、基準時間）を判定する必要がある。頭部、眼、眼瞼および／または瞳孔による応答を引き起こす事象には、多くの潜在的な発生源が存在する。それらには、画像、音、閃光、移動、鈍力などが含まれる。アイウェアまたはヘッドウェアプラットホームは、こうしたさまざまなモダリティから基準時間測定のためにさまざまな入力を受け取るように設計される。
【００２８】
例示的な実施形態によれば、１つ以上のシーンカメラを使用して装置装着者周囲の環境を光学的に監視するシステムおよび方法が提供される。シーンカメラおよび１つ以上の付随する処理ユニットを使用して、シーンカメラ画像内で基準対象を識別して追跡する。機械視覚技術に基づく対象認識は、周知の技術であり、対象の輝度、大きさ、形状、色、など、ある対象の画像内で識別可能な特性、またはそれらの特性の組み合わせを用いてもよい。背景内での対象の有無、例えばコンピュータモニタ上の不意の表示または写真の明示などは、例えば時間的基準として使用され得る。
【００２９】
別の実施形態によれば、シーンカメラ画像の１つ以上の対象の位置を用いて、基準時間を判定するシステムおよび方法が提供される。例えば、対象がシーンカメラ画像内である場所または領域に入ると、基準時間が始動される。スポーツ関連の例では、例えば野球ボールなどの投射物がシーンカメラ画像内で選択位置（例えば、打者の近く）に到達するときの基準時間を記録する。同様に、対象がシーンカメラ画像内で特定の速度または加速度に達成する基準時間を記録し得る。さらに、基準時間は、シーンカメラ画像における輝度レベル、色、大きさ、形状、などの対象特性に変化が生じたときに、始動され得る。
【００３０】
追加的にまたは代替的には、装置装着者周辺で環境を観察する、１つ以上のシーンカメラを使用して、シーンカメラ画像内で特化対象を追跡することによって基準時間を判定し、かつ頭部の動きが結果的に発生したことを判定してもよい。装置装着者の頭部が動いたことで、１つ以上のシーンカメラが動く例では、シーンカメラ画像の中のほとんどの領域は、徐々に動かされている（すなわち、背景全体が変わっている）ようである。一定のビデオフレームレートでは、（頭部の動きが、壁のような隣接する背景に直接向かう場合、またはそれから離れる場合を除いて）頭部が高速で動くほど、シーンカメラ画像の背景はより大きく移動することになる。これは、基準時間判定を行うのに用い得るシーンカメラ画像の中のより小さい特定の対象の動きとは対照的である。
【００３１】
さらに別の実施形態によれば、頭部の動きを監視するために、加速度計をアイウェアまたはヘッドウェア一式の中に含めてもよい。始動事象に応答する頭部の動きを用いて、頭部の反応時間および／または他の応答を測定することができる。例えば、最大で３つの直交方向まで加速度を検出するＭＥＭＳまたは他の技術を用いる多軸加速度計を、頭部の加速度、ならびに地球の重力場に対する総合的な頭部の向きを検出するのに使用してもよい。そうした加速度を、時間と統合化して、それぞれの次元の相対的な頭部速度ならびに頭部変位（すなわち、時間との第２の統合化に続く）を取得することができる。多くの用途で、首を中心とした頭部（すなわち、加速度計を含むアイウェアまたはヘッドウェアに固定されている）の回転運動を算出できれば好都合である。
【００３２】
別の実施形態によれば、汎用入力コネクタが、アイウェアまたはヘッドウェアの中に含まれており、多様なセンサシグナルを基準時間用の源として使用することが可能になっていてもよい。例えば、マイクロフォンを接続して、聴覚器官入力から基準時間を生成するのに使用してもよい。これによって、装置は、音の発生に対する反応時間および／または他の応答を測定することができる。音声基準時間を記録する簡便な方法は、鮮明な音の発生を監視することである。このような音の源の例には、拍手、爆発、スタータ式銃、ドラム鼓動、メトロノーム、クリック音、などが含まれる。より高度な音声認識技術およびアルゴリズムは、従来技術において周知であり、特定の言葉、音調または音声シーケンスの発生を認識するものが含まれる。
【００３３】
他の実施形態では、アナログ信号（すなわち、電流または電圧の振幅において連続的に変動する変化として表示される信号）が、基準時間用源として使用されてもよい。例として、これらには、対象（例えば、ドア、レバー）の位置、周辺光の強度、温度、などを感知することが含まれる。時間的基準は、アナログ信号の振幅が選択閾値を超えたとき、または他の波形認識技術によって記録される。
【００３４】
他の実施形態では、デジタル信号が、基準時間用源として使用されてもよい。一般的には、このような信号で低から高および／または高から低への移行、すなわち、バイナリ移行が発生した時間が、時間記録を意味する。デジタル信号は、例として、コンピュータなどの他のコントローラによって生成される、スイッチまたは押しボタンで発生される、画像の表示と同期される、触覚または電気刺激と同時に発生する、などがあり得る。
【００３５】
さらに他の実施形態によれば、測定可能な応答を誘発するために、アイウェアまたはヘッドウェアで直接的に刺激を発生させることが可能である。この構成は、瞳孔の応答および反応時間を測定することにおいて特に有用である。例えば、光の刺激は、１つ以上の軽量および低電力の発光ダイオード（ＬＥＤ）を片方または両方の眼に照射することによって提供されてもよい。ＬＥＤまたは他の光源は、波長および／または強度を変えることができるように作られ得る。追加的にまたは代替的には、１つ以上のスピーカは、例えば、装置にまたは装置と分離して提供されてもよく、スピーカは、所定の音を生成して、その後の反応時間が監視され得る。
【００３６】
瞳孔の応答および反応時間の有無を測定することは、医学的な診断スクリーニングにおいて特に有用である。瞳孔の応答の遅れまたは中断は、多くの神経筋または思考力に関する障害を表す可能性がある。例えば、通常の生理学的条件下では、十分な量の光を片眼に向けて投射すると、他方の眼の瞳孔収縮が起きるはずである。このような応答の欠如または遅延は、例えば、中枢神経系内の病変または特定の部類の薬が存在している結果生じている可能性がある。
【００３７】
反応時間および／または応答性の程度の正確な評価は、例えば、薬および／またはアルコールの作用に関するスクリーニングテスト中の法の執行において特に有用であり得る。この用途では、可視光または、通常「不可視」である、すなわち可視スペクトルを越えている光を使用して、瞳孔の応答を誘発することが可能である。瞳孔の応答を誘発するために、約３９０ナノメートルから７５０ナノメートルまでの波長帯の可視光を使用してもよく、閾値振幅は、幾分波長依存的であることが報告されている。
【００３８】
さらに、近赤外スペクトル、例えば８００ナノメートル付近の不可視光を使用して、装置装着者が、測定が実施されていることを意識していない時に、装置装着者の誘発された瞳孔拡大を測定することができる。このプロトコルは、応答を隠そうと試みることで装置装着者が法の執行を欺こうとしていることを見抜くのに使用され得る。誘発反応は、さらに、例えばアイウェアまたはヘッドウェアで引き起こされてもよく、または眼の領域全体にせん光灯を当てることを伴う従来の法の執行方法のような外部源から引き起こされてもよく、この場合、せん光灯が眼に向けられる時の基準時間が、シーンカメラまたはアイトラッキングカメラのいずれかによって感知されて記録されることが可能である。
【００３９】
照明コントローラが、１つ以上の光源に連結されて、測定可能な瞳孔の応答の有無に基づいて輝度を判定するように構成されてもよい。輝度レベルを繰り返し調整することによって、誘発された瞳孔の応答に関する閾値レベル、すなわち所与の波長で瞳孔の収縮または拡大を引き起こす光源レベルの最小変化、を判定することが可能である。このような測定は、医学的な診断および生理学的モニタで使用される場合がある。目立たないアイウェアプラットホームは、いくつかの型の変性眼疾患の進行または長期間（すなわち、数ヶ月または数年）に亘る加齢を分類することにおいて特に有用である。背景処理ユニットおよびアイトラッキング処理ユニットは、別々の照明コントローラを備えた１つ以上の別々のプロセッサであってもよく、または単一のプロセッサで、照明コントローラを含んでいてもよい。
【００４０】
１つの実施形態では、照明コントローラは、眼で所望の輝度レベルを提供するために、少なくとも電流および／または電圧の振幅変調を光源に対して行うように構成されてもよい。追加的にまたは代替的には、コントローラは、所望の輝度レベルを提供するために、電流および電圧の少なくとも１つのパルス幅変調を光源に対して行うように構成されてもよい。
【００４１】
こうした実施形態のいずれかでは、照明、反応時間測定、頭部追跡、眼追跡および／または凝視追跡は、実質的には、継続的にまたは断続的に作動され得る。プロセッサ、カメラ、照明および／または他の電子機器は、例えば節電するために、使用していない時動作を停止していてもよい。照明光源および他の電子機器は、さらに、低電力化されても、または安全性を高めるためにオフにされてもよい。
【００４２】
さらに他の実施形態によれば、任意的に、追加のアイトラッキングカメラを、アイウェアまたはヘッドウェアプラットホーム上に設けて、例えば、両眼の領域の応答を同時に追跡してもよい。健常な個人では、両眼の構成要素の反応時間は、ほぼ同じはずである。個人で左右の眼の反応時間が異なる場合、測定値を、生理学的な異常または疾患の診断に役立てることができる。例えば、両眼の遅延応答は、中枢神経系の認知または組織的な障害を示している可能性があり、一方、単一の眼または眼瞼の遅延応答は、周辺神経筋の異常を示している可能性がある。
【００４３】
別の実施形態によれば、遠隔サイトと情報を送受信するように、無線通信をアイウェアまたはヘッドウェアに追加してもよい。例えば、画像および測定値を、より詳しい分析および表示のために遠隔コンピュータ装置に送信することができる。逆に、頭部、眼、眼瞼および／または瞳孔の測定された応答と関係付ける始動事象の基準時間および／または大きさを示す無線信号が、アイウェアまたはヘッドウェアプラットホームに送信され得る。
【００４４】
さらに別の実施形態によれば、反応時間、応答の大きさおよび／または他の応答を判定するために、システムが提供され、このシステムは、装着者の頭部に装着されるように構成された装置と、第１の眼のアイトラッキング画像をキャプチャするために、装着者の第１の眼に向けられた装置に取り付けられたアイトラッキングカメラと、アイトラッキングカメラ画像内で第１の眼の剖学的構造を特定するために、アイトラッキングカメラに連結された１つ以上のプロセッサと、を備える。１つ以上のプロセッサが、外部事象の基準時間を識別し、基準時間後にアイトラッキング画像を解析するために構成されてもよく、第１の眼、眼瞼および瞳孔の外部事象に対する応答を判定することができる。例えば、プロセッサは、アイトラッキング画像からのａ）１次元以上の次元における瞳孔および虹彩の少なくとも１つの位置、ｂ）瞳孔の大きさ、ｃ）瞳孔の形状、ｄ）眼瞼の位置、から選択された２つ以上のパラメータを識別して、２つ以上のパラメータの変化を検出し、装着者の外部事象への反応時間または他の応答を判定することができる。
【００４５】
任意的に、システムは、外部事象を検出して基準時間を提供するための１つ以上の装置を含んでいてもよい。例えば、１つの実施形態では、シーンカメラは、装着者の環境を閲覧して、環境のシーンカメラ画像をキャプチャするために装着者から離れて配置される装置に載置されてもよい。プロセッサは、シーンカメラ画像で検出される変化から、基準時間を識別し得る。例えば、プロセッサは、対象認識アルゴリズムを使用して、シーンカメラ画像からシーンカメラの視界内で対象の位置を識別し、所定の対象がシーンカメラ画像の所定の場所に存在している時間、または存在していない時間に基づいて基準時間を識別することができる。追加的にまたは代替的には、プロセッサは、背景の動きに関するシーンカメラ画像を解析して、装着者の頭部の動きを判定し、基準時間で特有の頭部の動きを識別してもよい。
【００４６】
別の実施形態では、システムは、装着者の環境の範囲内で音または他の活動を監視するための検出器を含んでいてもよい。例えば、マイクロフォンは、音を検出する装置に載置されてもよく、プロセッサは、装着者の環境を監視して所定の音を識別し、基準時間を所定の音と関連付けるためにマイクロフォンに連結されてもよい。
【００４７】
さらに別の実施形態によれば、反応時間、応答の大きさおよび／または他の応答を判定するために、システムが設けられており、システムは、装着者の頭部に装着されるように構成された装置と、第１の眼のアイトラッキング画像をキャプチャするために、装着者の第１の眼に向けられた装置に取り付けられたアイトラッキングカメラと、装着者の環境を閲覧して、環境のシーンカメラ画像をキャプチャするために装着者から離れて配置される装置に取り付けられたシーンカメラと、を備える。１つ以上のプロセッサは、アイトラッキング画像の第１の眼の剖学的構造を特定するためのアイトラッキングカメラおよび／またはシーンカメラ画像から装着者の環境の所定の事象を識別するためのシーンカメラに連結されていてもよい。例えば、１つ以上のプロセッサは、所定の事象がシーンカメラ画像から識別される基準時間を識別し、アイトラッキング画像で識別される解剖学的特徴の１つ以上の変化を監視して、装着者の所定の事象に対する反応時間または他の応答を判定することができる。
【００４８】
例示的な実施形態では、プロセッサは、シーンカメラ画像を監視して、シーンカメラ画像から装着者の環境における対象を識別することができ、対象を監視して、対象がシーンカメラ画像の所定の場所に存在しているとき、または存在していないときを識別することができる。この例では、基準時間は、対象が所定の場所に存在している、または存在していないことをプロセッサが識別する時間であってもよい。別の例示的な実施形態では、システムは、表示装置を含む電子物体を含んでいてもよく、プロセッサは、シーンカメラ画像を監視して、所定の画像が表示装置に表示された時点を識別し得る。この例では、基準時間は、所定の画像が表示される最初の時間であってもよい。
【００４９】
さらに別の実施形態によれば、反応時間または他の応答を判定するために、システムが設けられており、このシステムは、装着者の頭部に装着されるように構成された装置と、第１の眼のアイトラッキング画像をキャプチャするために、装着者の第１の眼に向けられた装置に取り付けられたアイトラッキングカメラと、装着者の環境の範囲内で音を検出するためのマイクロフォンと、を備える。１つ以上のプロセッサは、アイトラッキング画像の第１の眼の剖学的構造を特定するためのアイトラッキングカメラと、装着者の環境の範囲内で発生する所定の音を検出するためのマイクロフォンと、に連結されてもよい。例えば、プロセッサは、所定の音が検出される基準時間を識別し、アイトラッキング画像で識別される解剖学的特徴の１つ以上の変化を監視して、装着者の所定の音に対する反応時間または他の応答を判定することができる。
【００５０】
さらに別の実施形態によれば、反応時間または他の応答を判定するために、システムが設けられており、システムは、装着者の頭部に装着されるように構成された装置と、第１の眼のアイトラッキング画像をキャプチャするために、装着者の第１の眼に向けられた装置に取り付けられたアイトラッキングカメラと、装着者に向けて検出可能な信号を発する発生器と、装着者の頭部の方向を提供するために装置に取り付けられたセンサと、を備える。１つ以上のプロセッサは、アイトラッキング画像の第１の眼の剖学的構造を特定するためのアイトラッキングカメラと、および装着者の頭部の向きを監視するためのセンサと、に連結されてもよい。
【００５１】
プロセッサは、発生器が活性化される基準時間を識別し、基準時間の後、アイトラッキング画像で識別される解剖学的特徴の１つ以上の変化を監視して、第１の眼の反応時間または他の応答を判定することができる。さらに、プロセッサは、基準時間の後、装着者の頭部の向きの変化を監視して、装着者の頭部の反応時間または他の応答を判定することができる。任意的に、プロセッサは、判定された反応時間の１つ以上を解析して、装着者に関する情報を判定してもよい。例として、装着者の頭部の反応時間は、第１の眼の反応時間と比較されて、装着者の身体的状態または心理的状態の少なくとも１つを決定することができる。
【００５２】
例示的な実施形態では、発生器は、起動時、光を第１の眼に向かって発するために装置に取り付けられた１つ以上の光源を含んでいてもよい。別の例示的な実施形態では、発生器は、所定の音を生成するために、装置に取り付けられた１つ以上のスピーカを含んでいてもよい。
【００５３】
任意的に、１つ以上のプロセッサは、発生器を活性化するために発生器に接続されるコントローラを含んでいてもよい。例えば、コントローラは、発生器を断続的に活性化するために構成され得るので、それによって、一連の基準時間を提供している。プロセッサは、それぞれの基準時間の後、装着者の頭部の反応時間または他の応答を第１の眼の反応時間または他の応答と比較して、例えば、装着者の身体的状態または心理的状態の少なくとも１つを決定することができる。１つの実施形態では、コントローラは、発生器を周期的に、または、ランダムに活性化させてもよい。他の実施形態では、システムは、コントローラに接続される装置に受信器を含んでいてもよく、コントローラは、例えば、受信器によって受信される指令に基づいて発生器を活性化するようにコントローラに指示するコマンドを遠隔地から受信し得る。
【００５４】
さらに別の実施形態によれば、反応時間または他の応答を判定するための方法が提供されており、方法は、装置を装着者の頭部にすることであって、装置は、装着者から離れた向きに配置されるシーンカメラおよび装着者の第１の眼に向けられたアイトラッキングカメラを備えている、装置を装着者の頭部にすることと、アイトラッキングカメラからのアイトラッキング画像を監視して、第１の眼の剖学的構造を特定することと、シーンカメラからのシーンカメラ画像を監視して、装着者の環境の所定の事象を識別することと、を含む。例えば、所定の事象がシーンカメラ画像から識別されるときの基準時間が、識別されてもよく、アイトラッキング画像で識別される解剖学的特徴の１つ以上の変化が監視されると、所定の事象に対する装着者の反応時間または他の応答を判定することができる。
【００５５】
さらに別の実施形態によれば、反応時間または他の応答を判定するための方法が提供されており、方法は、装置を装着者の頭部にすることであって、装置は、装着者の眼の少なくとも１つに向けられたアイトラッキングカメラを備えている、装置を装着者の頭部にすることと、アイトラッキングカメラからのアイトラッキング画像を監視して、第１の眼の剖学的構造を特定することと、装着者の環境の範囲内で音を監視して、環境の範囲内で所定の事象を識別することと、を含む。例えば、所定の音が環境の範囲内で検出されるときの基準時間が、識別されてもよく、アイトラッキング画像で識別される解剖学的特徴の１つ以上の変化を監視して、所定の音に対する装着者の反応時間または他の応答を判定することができる。
【００５６】
別の実施形態によれば、反応時間または他の応答を判定するための方法が提供されており、方法は、装置を装着者の頭部にすることであって、装置は、装着者の眼の少なくとも１つに向けられたアイトラッキングカメラを備えている、装置を装着者の頭部にすることと、アイトラッキングカメラからのアイトラッキング画像を監視して、第１の眼の剖学的構造を特定することと、装着者の頭部の向きを監視することと、を含む。装着者および装着者の環境の少なくとも１つを監視して、例えば、所定の事象を識別することができ、所定の事象が検出されると、基準時間が識別され得る。基準時間の後、アイトラッキング画像で識別される解剖学的特徴の１つ以上の変化を監視して、装着者の所定の事象に対する反応時間または他の応答を判定することができる、および／または基準時間の後、装着者の頭部の向きの変化を監視して、装着者の頭部の所定の事象に対する反応時間または他の応答を判定することができる。例として、反応時間または他の応答は、比較されて、例えば、装着者の身体的状態または心理的状態の少なくとも１つを決定することができる。
【００５７】
さらに別の実施形態によれば、反応時間または他の応答を判定するための方法が提供されており、方法は、装置を装着者の頭部にすることであって、装置は、装着者の眼の少なくとも１つに向けられたアイトラッキングカメラを備えている、装置を装着者の頭部にすることと、アイトラッキングカメラからのアイトラッキング画像を監視して、第１の眼の剖学的構造を特定することと、を含む。検出可能な信号、例えば音または光を、基準時間に装着者に向けて発してもよく、基準時間の後、アイトラッキング画像で識別される解剖学的特徴の１つ以上の変化を監視して、装着者の検出可能な信号に対する反応時間または他の応答を判定することができる。追加的にまたは代替的には、基準時間の後、装着者の頭部の向きの変化を監視して、装着者の頭部の検出可能な信号に対する反応時間または他の応答を判定することができ、例えば、装着者の物理的および／または精神的状態を判定し得る。
【００５８】
本発明の他の態様および特徴は、後続の説明を添付図面と併せて考察すれば明らかとなろう。
【００５９】
図面は、本発明の例示的な実施形態を図示する。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】図１は、装着者の頭部、眼、眼瞼および／または瞳孔の反応時間を測定するために眼鏡フレームに取り付けられたシステムの例の斜視図である。
【図２】図２は、図１のシステムの一部の破断側面図であり、処理ユニット、加速度計、シーンカメラ、アイトラッキングカメラおよび他の構成要素間の接続を示す。
【図３】図３は、閃光に応答する装着者の眼の動き、頭部の動きおよび瞳孔の収縮の、測定された応答および反応時間の例である。
【図４】図４Ａは、対象（すなわち、野球ボール）を追跡するシーンカメラによって収集されるカメラ画像の例であり、図４Ｂは、対象が、選択された背景の基準位置を通過する際の基準時間を識別する例示的な方法を示すグラフである。
【図５】図５は、鮮明な音に応答する装着者の眼瞼、眼および頭部の、測定された反応時間の例である。
【図６】図６Ａ−図６Ｃは、表示装置モニタ上の仮想対象の画像表示に起因する装着者の眼の動きおよび瞳孔の反応時間の例を示す。
【図７】図７Ａおよび図７Ｂは、仮想対象（すなわち、カーソル）が表示装置モニタ上で動き回る間、仮想対象を目で追うことに応答する装着者の眼の動きの反応時間を繰り返し測定する例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００６１】
図面を参照すると、図１は、シーンカメラ１２を備えた一連の眼鏡フレーム１１、および２つのアイトラッキングカメラ１３、１３ｂを含むシステム１０の例示的な実施形態を示す。シーンカメラ１２は、フレーム１１上で、装置装着者の領域の環境１５を追跡するために装着者の頭部１４から離れた空間を閲覧するような向きに配置される。例として、シーンカメラ１２を使用して、さらに後述するように、例えば反応時間測定用の基準時間を決めるために、フットボール１６などの対象の動き、または対象のまたはカメラサブ領域の大きさ、輝度、幾何学的形状、色などの何らかの識別可能な変化を識別することができる。アイトラッキングカメラ１３ａおよび１３ｂは、フレーム１１に、装着者の頭部１４に向けて配置されて、片方または両方の眼の装着者の眼瞼、瞳孔および／または他の基準点、例えば瞳孔、虹彩または強膜（図示せず）などの位置を追跡する。
【００６２】
この実施形態では、単一の処理ユニット１７は、フレーム１１によって担送されて、シーンカメラ１２ならびにアイトラッキングカメラ１３ａ、１３ｂから画像を取得しているが、別個のプロセッサ（図示せず）が、フレーム１１に、またはフレーム１１と通信する遠隔地（図示せず）に設けられてもよいことを理解されたい。自己収容電源（例えば、電池）１８が、フレーム１１によって担送されておりもよく、例えば、その収容処理ユニット１７の反対側のフレーム１１のステムに収められる。
【００６３】
例示的な実施形態では、シーンカメラ１２およびアイトラッキングカメラ１３ａ、１３ｂの各々は、画像を捕えて、画像を表現するビデオ信号を生成するために、ＣＣＤまたはＣＭＯＳまたは例えば長方形または他の形のピクセル活性領域アレイを含む他の検出器を含んでいてもよい。カメラ１２、１３ａ、１３ｂの活性領域は、任意の所望の形状、例えば、方形または角胴形などを有していてもよい。さらに、カメラ１２、１３ａ、１３ｂは、例えば、活性領域に画像の焦点を合わせる、光の望ましくない強度および／または波長にフィルタをかける、などの目的で、必要に応じて１つ以上のフィルタ、レンズなどを含んでいてもよい。
【００６４】
図１に図示される実施形態では、シーンカメラ１２は、フレーム１１のノーズブリッジに目立たずに位置しているので、それによって、装着者の正常視への干渉が最小限に抑えられる。装着者の頭部１４の後方、上方および側方を含む任意の方向に向けられる複数のシーンカメラを含んでいてもよいことを理解されたい。例として、２つのシーンカメラ１９ａ、１９ｂが、例えばシーンカメラ１２に加えてまたはその代わりに、フレーム１１の外縁部付近の位置に取り付けられてもよい。追加的にまたは代替的には、シーンカメラは、例えば装置装着者（図示せず）の側方および／または後方の環境を閲覧するために、フレーム１１に位置していてもよい。ヘッドウェアの場合、シーンカメラは、例えば装着者の頭部１４の頂上に位置していてもよい。最後に、全体またはその一部が、反射する、静止したまたは可動する面（図示せず）をさらに使用して、視界をさまざまな方向で１つ以上のシーンカメラの活性領域に向けてもよい。
【００６５】
互いに間隔を空けて配置されており、および／または装置装着者の周囲の複数の領域の方へ向けられており、別々のまたは重複する視界を提供し得る複数のシーンカメラが、設けられてもよいことを理解されたい。複数のシーンカメラは、例えば、シーンカメラ１２に加えてまたはその代わりに、より高度な空間解像度、さまざまな照明条件下での感度上昇および／またはより広い視界を提供し得る。例えば、複数のシーンカメラを使用して、任意の方向から装置装着者に接近している対象（例えば、投射物）を検出することができる。追加的にまたは代替的には、複数のシーンカメラを使用する別の考えられる利点は、各カメラでさまざまな光学フィルタを使用して着目対象を分離する性能であり、対象は、色が異なっている、または、電磁放射線のさまざまな波長を用いて選択的に照らされる。
【００６６】
図２は、図１に示したシステム１０の破断図および背側を示す。この斜視図を見れば、フレーム１１の中に取り付けられたシーンカメラ１２とアイトラッキングカメラ１３ｂの間のＸ、ＹおよびＺ方向の固定空間変位を理解し易いであろう。この変位を計算で利用して、本明細書で他に識別される関連部分に記載される実施形態と同様に、眼凝視―追跡ベクトルを判定することができる。例えば、反応時間測定の間の凝視―追跡は、装置装着者が、環境１５（図１）内で、反応を始動させる事象の方に目を向けているか、または、それから離れた方に目を向けているのかを判定するのに使用され得る。対象または画像の方に目を向けていることと、それらから離れた方に目を向けていることの対比は、例えば、装着者が背景に引きつけられているのか、または特有の型の視覚映像の回避があるのかを評価するのに使用され得る。
【００６７】
図２は、さらに、情景解析およびアイトラッキング用処理ユニット１７をフレーム１１のステム２４の中に埋め込むことができる位置の例を示している。この例示的な実施形態では、単一の処理ユニット１７は、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）の形であるが、代わりに、処理ユニット１７は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）または他の処理デバイスでもよい。
【００６８】
処理ユニット１７は、１つ以上のコントローラまたはプロセッサを含んでいてもよく、例えば、システム１０の各種構成要素を作動させるための１つ以上のハードウェア構成要素および／またはソフトウェアモジュールである。例えば、処理ユニット１７は、光源またはカメラ１２、１３ｂを制御するため、受信または処理カメラ１２、１３ｂからの信号を受信するおよび／または処理するため、加速度計２８からの信号を受信するおよび／または処理するため、無線通信のため、などの目的で別個の（図示せず）または統合したコントローラを含んでいてもよい。任意的に、プロセッサ１７の１つ以上の構成要素は、本明細書で他に識別される関連部分に記載される実施形態と同様に、ステム２４上で、フレーム１１のレンズ支持体、ノーズブリッジおよび／またはアイウェアまたはヘッドウェアの中の他の位置で担送され得る。図２に示される例示的な実施形態では、単一の処理ユニット１７は、画像獲得で使用され、反応時間測定用の他のセンサおよび電子機器と同様に、背景識別および眼追跡機能の両方のための処理を行う。
【００６９】
ケーブル２６は、カメラ１２、１３ｂ、電池１８（図１）、光源、および／またはフレーム１１上の他の構成要素、および処理ユニット１７に接続される、個別のケーブルまたはワイヤのセットを含んでいてもよい。例えば、個別のケーブルまたはワイヤのセット（図示せず）は、例えばカメラ１２、１３ｂなどから縁沿いに、ケーブル２６内でしっかり接続されるまでフレーム１１に埋め込まれて、要望通りに、例えばフレーム１１の全体的断面を縮小する、および／またはアイウェアまたはヘッドウェア内で任意のヒンジ結合領域または角部２７周辺に信号を導く、ことができる。ケーブルおよび小型電子機器が埋め込まれることで、アイウェアまたはヘッドウェアが目立ちにくくなる（例えば、重量、大きさおよび／または装置装着者の潜在的視野の妨害物を縮小する）。
【００７０】
処理ユニット１７は、カメラ１２、１３ｂからの映像信号、映像信号を編集および／または加工するためのフィルタの測定値などを記憶するためのメモリ（図示せず）をさらに含んでいてもよい。任意的に、フレーム１１および／または処理ユニット１７は、データを送信する、命令を受信するなどのための１つ以上の送信器および／または受信器（図示せず）を含んでいてもよい。追加的にまたは代替的には、少なくとも何らかの処理は、本明細書で他に識別される関連部分に記載される実施形態と同様に、搭載された処理ユニット１７およびフレーム１１から離れた構成要素によって実行されてもよい。例えば、システム１０は、処理ユニット１７および／またはフレーム１１から遠く離れた位置にある、例えば、同じ室内、近くのモニタ位置、または、より遠い位置にある１つ以上の受信器、プロセッサおよび／または表示装置（図示せず）を含んでいてもよい。そのような表示装置は、シーンカメラ１２またはアイトラッキングカメラ１３ｂによって生成される視界および／またはグラフまたは測定値の表を含み得る。
【００７１】
例えば、加速度計２８はフレーム１１に設けられてもよく、処理ユニット１７の近く、あるいはアイウェアまたはヘッドウェアの中の他の場所に配置される。３つの直交方向まで加速度を検出する多軸加速度計を使用して、装着者の頭部１４（図１に示される）の動きならびに地球の重力場に対する総合的な頭部の向きを検出してもよい。加速度計２８は、装着者の頭部１４が動く際に普通に遭遇する重力加速度（例えば、２Ｇ未満のもの）に同調させてもよい。特殊目的設計は、特定の状況のために開発することができることを理解されたい。例えば、高い感度は、乳児または小動物の要件であり得るが、一方、瞬間的な力が、９Ｇを超える可能性がある軍の戦闘機パイロットの頭部の動きを監視するためには、より大きい範囲が必要であり得る。
【００７２】
図２をさらに参照すると、コネクタ２９は、任意的に、フレーム１１に設けられて、例えば、コネクタ２９によってシステム１０に接続される装置から、基準時間情報を備えた電子信号を取得し得る。例えば、マイクロフォン（図示せず）を、コネクタ２９に接続して、入力信号を提供してもよく、装着者の眼、眼瞼、頭部および／または瞳孔の反応時間または他の応答（例えば、経時的な応答の大きさ）は、音または一連の音の生成に応答して測定され得る。あるいは、１つ以上のマイクロフォン（図示せず）が、処理ユニット１７に接続されるフレーム１１に載置されて、例えば、所定の音に関して装着者の環境または装着者を実質的には、継続的にまたは断続的に監視することができる。騒音レベルが閾値に達すると、基準時間は、例えば記録され得る。他の実施形態では、波形認識技術を使用して、特定の単語または語句に応答する反応時間を測定してもよい。例えば、マイクロフォンを使用すれば、装着者の話を聞くことができ、処理ユニット１７が、いつ装着者が所定の単語または音を発したのかを検出し、検出事象に伴う基準時間の後、装着者の反応時間または他の応答を測定することができる。追加的にまたは代替的には、処理ユニット１７は、マイクロフォン信号を監視して、いつ所定の音が装着者の環境範囲内で生成されたのかを検出することができ、装着者の反応時間または他の応答は、検出事象に伴う基準時間から判定され得る。
【００７３】
他の実質的には連続したまたは断続的なアナログ信号は、例えば位置検出器、ひずみゲージ、空気流量センサ、温度計などによって生成される際に、同様に使用することができ、例えば、信号が選ばれた閾値電圧または閾値電流に達すると、時間基準が生成される。例えば、特有の一連の電圧または電流、あるいは波形に遭遇するときにも、時間基準が生成される。追加的にまたは代替的には、低から高および／または高から低への移行、すなわち、バイナリ移行を伴うデジタル信号を、同様に基準時間入力として使用してもよい。
【００７４】
図２をさらに参照すると、任意的に、アイウェアまたはヘッドウェアに１つ以上の光源２５が備えられており、１つ以上の選ばれた時間に突発的に光を発して、例えば、瞳孔応答を誘発するおよび／または装置装着者の反応時間および応答を測定することができる。この例示的な実施形態では、基準時間（すなわち、光源を起動させる）は、光源を制御する処理ユニットによって制御されてもよく、光源２５は、発光ダイオード（ＬＥＤ）でもよい。
【００７５】
アイウェアまたはヘッドウェアのフレーム１１周辺のさまざまな場所に配置され得る複数の光源が、含まれていてもよい。類似の照明特性を有する複数の光源を使用して、応答を誘発するために装着者の眼をより広範囲に照らすことができる。複数の光源を使用して、片眼ずつ、または同時に両眼で応答を誘発してもよい。追加的にまたは代替的には、異なる特性を有する複数の光源を使用して、例えば、眼にさまざまな波長の光を照射することができる。電磁放射線の波長は、可視スペクトル内であっても、または、可視スペクトル外であってもよい。
【００７６】
１つ以上の光源２５を制御するのに使用される電流または電圧は、さらに、振幅または期間を変えて光の強さを制御することができる。例えば、光源の強さを変えることを用いて、瞳孔の応答を誘発する閾値強度（例えば、選択された波長で）を判定してもよい。追加的にまたは代替的には、１つ以上のスピーカ（図示せず）を、例えば、装置にまたは装置から離して設けてもよく、スピーカは、光源２５のアクティブ化と共に、またはアクティブ化とは別に所定の音を発し得る。
【００７７】
図３を参照すると、事象の例示的なシーケンスが示され、閃光に応答した装着者の眼の動き、頭部の動きおよび／または瞳孔大きさの反応時間を測定するために用いることができる。この例では、光は、選ばれた時間３０ａに発光ダイオード３０ｃによって発せられるので、それによって、その後検出される応答と比較され得る基準時間を提供している。例えば、図２に示すように、応答を誘発するのに使用される１つ以上の光源２５は、光源２５によって発される光が装着者の眼に向けられるように、必要に応じて、アイウェアまたはヘッドウェアに取り付けてもよい。追加的にまたは代替的には、光源は、装置装着者から離れて、または、装置装着者の外面に設けられてもよい。これらの条件下で、閃光の発生時間および光の強さ３０ｂは、１つ以上のシーンカメラで測定されて、必要に応じて、例えば、装着者による１つ以上の応答を検出するおよび／または監視するために基準時間を判定することができる。
【００７８】
図３は、装置装着者の眼の動き３１ｃの例を例示しており、例えば、１つ以上のアイトラッキングカメラ１３ｂ（図２に示す）を使用して、装着者の眼上の１つ以上の基準位置（例えば、瞳孔または虹彩の縁部、瞳孔または虹彩の中心、強膜領域の位置など）を追跡することができ、例えば１次元または２次元の眼の動き３１ｃを監視し得る。眼の位置のトレース３１ｂは、そのような１次元の、例えば、垂直または「ｙ」軸（図２に示す）に沿った動きを表している。図示のように、意味のある眼の動きは、光源３０ａのアクティブ化の後、時間３１ａで起こり始めている。時間３０ａに光源を起動させ、時間３１ａに装着者の眼の有意な動きを検出する間の時間差が、装着者の眼、すなわち、瞳孔および虹彩などの眼の構成要素の反応時間または応答時間３２であり、アイトラッキングカメラ画像から識別される。さらに、示すように、装着者の眼の応答の大きさ、例えば１次元以上の次元における位置は、例えば、最初の反応が検出された時間３１ａの後、経時的に測定され得る。
【００７９】
図３は装着者の頭部の動き３３ｃをモニタリングおよび／または特定する一例も示す。例えば、多軸加速度計２８（図２に示す）は１次元以上の次元における頭部１４（図１）の相対的変位を測定するために用いられ得る。頭部変位追跡３３ｂは１つの係る次元における（例えば、図２に示すように、水平面内での、および／または垂直軸すなわち「Ｙ」軸に対して垂直な）動きを表す。図示のように、有意な頭部の動きは、時間３０ａにおける光源の活性化の後、時間３３ａにおいて生じ始める。光源の活性化３０ａと時間３３ａにおける装着者の頭部の有意な動きの検出との間の時間的差異は装着者の頭部の反応時間３４である。加えて、所望により、眼３１と同様に、装着者の頭部の応答の大きさ（例えば、チューニングの程度、チューニングの速度、その他）は時間の経過とともに（例えば初期反応が検出された時間３３ａ以後）測定され得る。
【００８０】
図３は、増加された光線レベルに対する瞳孔応答３５ｃも表す。なお例えば、１つ以上のアイトラッキングカメラ１３ｂ（図２に示す）は、装置装着者の瞳孔の１つまたは両方の大きさおよび／または幾何学的形状を追跡するために用いられ得る。瞳孔大きさ追跡３５ｂは、アイトラッキングカメラ１３ｂおよび関連する処理ユニット１７（図２に示す）により測定された１つの眼により占められる面積の変化を表す。光源の活性化３０ａに応答して装着者の瞳孔は時間３５ａにおいて収縮を始め、光線がＯＮ状態にあるかぎり収縮状態を継続する。時間３０ａにおける光源の活性化と時間３５ａにおける有意な瞳孔収縮の開始との間の時間的差異は装着者の瞳孔反応時間３６である。加えて、装着者の瞳孔の応答の大きさ（例えば、瞳孔の大きさおよび／または形状）は時間の経過とともに（例えば初期反応が検出された時間３５ａ以後）測定され得る。
【００８１】
図４を参照すると、シーン内の対象の動きに基づいて１つ以上の時間的基準点を生成するためにシーンカメラ１２（例えば図１に示す）を用いる例示的な方法が示される。シーンカメラ１２（図１に示す）を用いて収集された一連のビデオシーケンスから選択された画像４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄが示される。この場合において野球ボール４１として表される対象はシーンを通過し、シーンカメラ１２により取得された画像において、例えば当該技術分野で周知のマシンビジョン技術を用いて、特定および／または定位され得る。例えば、処理ユニット１７（例えば図１に示す）は、既知のテンプレート（例えば既知の対象を、その形状および／または色を特定するデータに関連付けるテーブル）のデータベースを含むか、または係るデータベースに別様にアクセスし得る。このデータベースは、特定の物理的対象にマッピングされた、既知の対象の基準点、基準対象に関する詳細な色および／または形状の情報等を含み得る。それにより、野球ボール４１等の遭遇した対象を特定するための十分な情報が処理ユニットに提供される。対象がカメラ画像４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄにおいて選択された基準場所または領域４２に到達すると、基準時間が登録される。
【００８２】
図４をさらに参照すると、時間追跡４３を用いてカメラ画像内の選択された場所４２における対象４１の存在または不在を可視化することが可能である。この場合、時間追跡における低状態４６は、特定可能な対象が選択された場所４２において不在であることを表す。逆に、高状態４７は、特定可能な対象が選択された場所または領域４２において存在することを表す。低高遷移４４は、対象がその位置に到着したことに対する時間的基準点を提供する。高低遷移４５も、所望により対象の離脱を示す時間的基準点として用いられ得る。同様のストラテジーが、１つ以上のシーンカメラにより生成される画像内で、複数の方向に進行し複数の基準場所または領域を横断する、および／または複数の方向に進行する、複数の対象を追跡するために用いられ得る。
【００８３】
図５を参照すると、音響的基準に基づいて（例えば鋭い音の発生にしたがって）応答時間を測定する追加的な例示的な方法が示される。システム１０はマイクロフォン（図示せず）を備え得る。なおこのマイクロフォンは、例えばフレーム１２にまたはアイウェアもしくはヘッドウェア上の他の箇所に取り付けられてもよく、または信号がアイウェアもしくはヘッドウェアおよび／または装着者に向かって供給もしくは方向付けられる状態で遠隔に配置されてもよい。このマイクロフォンは音時間トレース５０ｂにより表される音を生成するために用いられ得る。音の発生はトレース５０ｂの振動（すなわち空気中を進行する圧縮波により生成され、マイクロフォンにより検出される）の存在として検出され得る（例えば鋭い音５０ａの到来が時間的基準点として用いられてもよい）。また特定の波形も、複数の特定的なおよび／または周期的な時間的基準点を生成するために特定され得る。例えば単語の形成に関する音が、特定の単語を特定し１つ以上の時間的基準点をトリガするために、当該技術分野で周知の音声認識技術を用いて特定され得る。
【００８４】
アイウェアまたはヘッドウェアに取り付けられた１つ以上のアイトラッキングカメラ１３ｂ（図２）は、眼瞼位置追跡５１ｂを生成するために、装着者の眼瞼の１つまたは両方の動きを追跡するように用いられ得る。この場合、一方の眼瞼の閉塞は時間５１ａにおいて始まる眼瞼位置追跡５１ｂにおける下向きの偏向として表される。図５において、音の発生（例えば時間５０ａにおけるマイクロフォンの活性化）と時間５１ａにおける眼瞼の有意な動きとの間の時間的差異は眼瞼の反応時間５２である。
【００８５】
アイウェアまたはヘッドウェアに取り付けられた同一の（または異なる）アイトラッキングカメラ（例えば図１に示すカメラ１３ａおよび１３ｂ）は、例えば１次元以上の次元において眼球位置追跡を生成するために、装着者の眼の１つまたは両方（例えば本明細書における他の実施形態と同様に瞳孔の縁部、虹彩の構造、その他）の基準位置の動きを追跡するように用いられ得る。図５をさらに参照すると、眼球位置時間追跡５３ｂとして１つの眼の１次元における（例えば垂直軸または「ｙ」軸に沿った）位置を表す代表的な追跡が示される。音の発生５０ａと時間５３ａにおける眼の有意な動きとの間の時間的差異は眼の反応時間５４である。この具体例において、追跡５１ｂにおいて示される虹彩および瞳孔上の眼瞼の閉塞は、アイトラッキングカメラ画像内において虹彩および瞳孔の閲覧が遮断されるため、眼の動きがモニタリングされない短い時間（例えば時間的スパン５５）を生成する。
【００８６】
前述のように、多次元加速度計２８（図２に示す）はアイウェアまたはヘッドウェアに取り付けられ、頭部の動きをモニタリングするために用いられ得る。前述のように、例えばＭＥＭＳ技術に基づく加速度計は、３つの直交する次元の全てにおける加速度を略同時にモニタリングし得る。図５をさらに参照すると、選択された次元における頭部の動きを示す代表的な追跡が頭部位置時間追跡５６ｂとして示される。時間５０ａにおける音の発生と時間５６ａにおける頭部の有意な動きとの間の時間的差異は頭部の反応または応答時間５７である。
【００８７】
図６Ａ〜図６Ｃを参照すると、１つ以上の仮想的物体の表示（例えば画像、書籍、コンピュータモニタ、モバイル計算装置、テレビ、劇場スクリーン、看板、その他を介して表される）に応答しての眼の構造物の反応時間（および／または所望による他の応答）を測定するための他の例示的な方法が示される。この場合、図６Ａおよび図６Ｂに示すように、ユーザまたは装着者（図示せず。例えばシステム１０は図１に図示）をモニタリングするためのアイウェアまたはヘッドウェア装置と、装着者に画像を表示するためのコンピュータディスプレイモニタ６０ａおよび６０ｂを備えるシステムと、を備えるシステムが提供され得る。図６Ｂに示すように、モニタ６０ｂは、爆発または他の突然的な画像６１の発生を表示させ、例えば図６Ａに示すモニタ６０ａに表される他の以前の画像（図示せず）と置き換えるために、用いられ得る。爆発６１の初期画像がモニタ６０ｂに表示された時間は、例えば画像を生成するためのモニタ６０に連結されたコンピュータ、プロセッサ、または他の電子装置により提供される基準時間としてシステムにより記録されるかまたは別様に知られ得る。基準時間は例えばシステム１０のフレーム１２（図１に示す）または他の箇所におけるプロセッサに伝達され得、１つ以上のシーンカメラ１２（例えば図１に示す）を用いるシーン画像からの画像認識は、突然的な画像６１の第１出現時間を測定しそれにより基準時間を登録するために用いられ得る。爆発表示基準時間は図６Ｃの画層表示時間追跡６６ｂ上において低高遷移６６ａとして示される。
【００８８】
図６Ａ〜図６Ｃは仮想的な爆発６１の表示に対する装着者の眼６２による反応をさらに示す。例えば、仮想的な爆発６１の表示に先立ち、アイトラッキングカメラ１３ａおよび１３ｂ（例えば図１に示す）は、室内光または他の環境状態に対して例示的な大きさの瞳孔６３ａを有する眼６２ａを示す画像を取得し得る。瞳孔６３ａは虹彩６４により包囲され、次に虹彩６４は「白眼」または強膜６５により包囲される。爆発６１の表示に次いで、アイトラッキングカメラにより取得された画像から眼６２ｂを測定することにより、瞳孔６３ｂの中心点が移動したこと、および／または瞳孔６３ｂが顕著に拡大したことが明らかになり得る。選択された次元における（例えば垂直軸または「ｙ」軸に沿った）眼の動きは図６Ｃにおける眼球位置時間追跡６７ｂに示され、仮想的な爆発に応答しての初期の眼の動きの発生時間は時間６７ａにおいて登録される。時間６６ａにおける爆発６１の表示と時間６７ａにおける眼の有意な動きとの間の時間的差異は眼の反応または応答時間６７ｃである。
【００８９】
加えてまたは代替的に、瞳孔６３の大きさはアイトラッキングカメラ１３ａおよび１３ｂ（例えば図１に示す）を用いて追跡され得、図６Ｃにおける時間追跡６８ｂとして示され得る。なお時間追跡６８ｂにおいて、仮想的な爆発６１に応答しての瞳孔拡大の到来時間は６８ａとして印される。時間６６ａにおける爆発６１の表示と時間６８ａにおける有意な瞳孔拡大との間の時間的差異は瞳孔反応または応答時間６８ｃである。画像の表示に対する応答が、画像に対する魅力（すなわち集束）または嫌悪を生じさせるかどうかの組み合わせを追跡すること、ならびに瞳孔拡大の度合いを測定することは、例えば心的外傷後ストレス障害の診断を、および／または広告の有効性を測定すること、を支援する。したがって、装着者による複数の応答の反応時間および／または規模の統合は、眼の動きまたは他のパラメータのみをモニタリングするよりも、装着者の挙動を正確に診断、予測、および／または分析するためにモニタリングされ得る。
【００９０】
図７Ａおよび図７Ｂは、反復的な反応時間測定を実行するための本明細書に説明するシステムおよび方法の能力を示す。この場合、システム（図１のシステム１０等）の装置装着者は、図７Ａに示すように、ディスプレイモニタ７０のスクリーンにおいて仮想的物体（例えばコンピュータカーソル７１）を視覚的に追跡するよう要求され得る。装置装着者は、カーソル７１が１つの時間的期間にわたり一連の位置７２ａ、７２ｂ、７２ｃ、７２ｄ、７２ｅを進められるにつれてカーソル７１を追随するよう命令され得る。カーソル位置７２ａ、７２ｂ、７２ｃ、７２ｄ、７２ｅが変化される時間は表示を生成するコンピュータに知られ、システム１０に伝達され得る。また１つ以上のシーンカメラ１２（例えば図１に示す）を用いる画像認識は一連の基準時間を生成するためにカーソル位置における移動を測定するために用いられ得る。
【００９１】
画像が２次元スクリーン７０上に表示される図７Ａをさらに参照すると、カーソル位置７２ａ、７２ｂ、７２ｃ、７２ｄ、７２ｅは、スクリーン７０の平面内で一対の直交座標（例えば「Ｘ」（例えば水平）次元および「Ｙ」（例えば垂直）次元を表す）により記述され得る。Ｘ方向における動きは、図７Ｂに示すように、Ｘ軸変位に対する時間追跡７３を生成するために用いられ得る。眼の動きは、アイトラッキングカメラ１３ａおよび１３ｂ（例えば図１に示される）を用いて追跡され得る。Ｘ方向における眼による変位は、図７Ｂにも示すように、眼球位置時間追跡７４を生成するために用いられ得る。Ｘ方向におけるカーソルの動きの発生時間とＸ方向における眼の対応する初動時間との間の差異は一連のＸ方向反応時間７５ａ、７５ｂ、７５ｃを生成するために用いられ得る。
【００９２】
同様に、Ｙ方向における動きは、Ｙ軸変位に対する眼球位置時間追跡７６を生成するために用いられ得る。Ｙ方向において測定される眼による変位は、図７Ｂにも示すように、追加的な眼球位置時間追跡７７を生成するために用いられ得る。Ｙ方向におけるカーソルの動きの発生時間とＹ方向における眼の対応する初動時間との間の差異は装置装着者の一連のＹ方向反応時間７８ａ、７８ｂ、７８ｃを生成するために用いられ得る。水平方向および垂直方向における反応時間の差異は筋疾患または神経疾患の存在を示し得る。長期間にわたるＸ方向反応時間およびＹ方向反応時間の変化は、例えば、疲労を評価するために用いられ得る。
【００９３】
代表的な実施形態の前述の開示は例示目的および説明目的のために提示されてきた。係る開示は、全てを網羅することを意図するものでも、本発明を、開示された正確な形に限定することを意図するものでもない。本明細書に説明する実施形態の多くの変形例および改変例は、上記の開示を考慮すれば、当業者には明らかになるであろう。
【００９４】
さらに、代表的な実施形態を説明するにあたり、本明細書では、方法および／またはプロセスを特定順序のステップとして提示してきた。しかし、これらの方法またはプロセスが、本明細書で説明される特定順序のステップに依存しないかぎり、これらの方法またはプロセスは説明する特定順序のステップに限定されるべきではない。当業者が理解するように、他の順序のステップも可能である。したがって、本明細書で説明される特定順序のステップは請求項に対する限定であると解釈すべきではない。
【００９５】
本発明は様々な改変例および代替的形態の余地があるものの、本発明の具体的な例が、図面において示され、本明細書において詳細に説明されてきた。しかし、本発明が、開示された特定の形態または方法に限定されることを意図するものではなく、むしろ本発明は添付の請求項の範囲に含まれる全ての改変例、等価物、および代替物を含むことを理解すべきである。
【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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【国際調査報告】
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