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発明の名称 眼疲労警告装置および眼疲労警告方法
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2000−342537(P2000−342537A)
公開日 平成12年12月12日(2000.12.12)
出願番号 特願平11−157153
出願日 平成11年6月3日(1999.6.3)
代理人 【識別番号】100086759
【弁理士】
【氏名又は名称】渡辺 喜平
【テーマコード(参考)】
5C086
【Fターム(参考)】
5C086 AA60 CA02 CA25 DA02 DA07 DA08 FA06 FA07 FA17 
発明者 渡辺 恵理子
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 オペレータの眼球運動を検出する眼球運動検出手段と、データ入力の作業状況を検出する作業状況検出手段と、データ入力の作業継続中に検出した眼球運動の検出データと眼球運動基準データとを比較して眼の疲労の有無を判定する疲労有無判定手段と、眼の疲労と判定した場合にオペレータに警告を発する警告手段とを備えることを特徴とする眼疲労警告装置。
【請求項2】 上記請求項1に記載の眼疲労警告装置において、上記眼球運動検出手段は、オペレータにおける視点の位置と眼球の移動速度および加速度から求めた単位時間あたりのまばたきの回数により眼球運動を検出することを特徴とする眼疲労警告装置。
【請求項3】 上記請求項2に記載の眼疲労警告装置において、上記眼球運動検出手段は、眼球の上下左右の傾きに比例して発生する電位差によりオペレータの視点の位置と眼球の移動速度および加速度を測定することを特徴とする眼疲労警告装置。
【請求項4】 上記請求項1〜請求項3のいずれかに記載の眼疲労警告装置において、上記眼球運動検出手段は、作業継続中の眼球運動の検出データを自動的に記録し、上記作業状況検出手段は、データ入力回数および作業時間データを自動的に記録することを特徴とする眼疲労警告装置。
【請求項5】 上記請求項4に記載の眼疲労警告装置において、上記疲労有無判定手段は、作業開始後に記憶した眼球運動の検出データと入力データとに基づいて眼球運動基準データを自動生成することを特徴とする眼疲労警告装置。
【請求項6】 上記請求項5に記載の眼疲労警告装置において、上記眼球運動基準データは、作業が開始され最初に記憶された眼球運動の検出データとすることを特徴とする眼疲労警告装置。
【請求項7】 上記請求項5または請求項6のいずれかに記載の眼疲労警告装置において、上記疲労有無判定手段は、作業開始から警告が発せられて作業中断するまでの時間を標準稼動時間として算定し、この標準稼動時間が算定できた後は眼球運動の検出によらずに、標準稼動時間の経過によりオペレータの疲労を判定することを特徴とする眼疲労警告装置。
【請求項8】 オペレータの眼球運動とデータ入力の作業状況とを検出するとともに、データ入力の作業継続中に検出した眼球運動の検出データと眼球運動基準データとを比較し、眼の疲労の有無を判定して眼の疲労があると判定したとき、上記オペレータに警告を発することを特徴とする眼疲労警告方法。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、眼疲労警告装置および眼疲労警告方法に関し、特に、ディスプレイを注視するオペレータの疲労を検出し、オペレータに疲労を警告する眼疲労警告装置および眼疲労警告方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、眼疲労警告装置として、特開昭63−236120号公報および特開平7−312707号公報に開示された眼疲労警告装置が知られている。前者の眼疲労警告装置では、ディスプレイにガイダンスメッセージを表示するエリアを設け、そのガイダンスメッセージに適切に応答できているか否かをキーボードからの応答データで判定する。そして、応答が不適切な場合は、ガイダンスメッセージを反転表示してその旨を知らせる。このようにして、入力操作に視線の移動を少なくして眼の疲労を防止することを目的としている。
【0003】後者の眼疲労警告装置では、カメラによってモニタ装置、トラックボールおよび指示画面を含む操作入力装置の全面を撮影する。そして、モニタにオペレータの操作を示す映像信号と映像編集に関する映像信号とを表示し、操作入力の際の視線移動を最小限としてオペレータの眼の疲労を防ぐことを目的としている。
【0004】以上の眼疲労警告装置では、いずれも眼球運動を少なくし、疲労を軽減しようとしたものであるが、眼の疲労を皆無にすることはできず、長時間の作業ではオペレータに過労を生じる可能性があったため、特開平7−255669号公報に開示された眼疲労警告方法では、オペレータのまばたき回数により疲労を測定して疲労を知らせている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の眼疲労警告装置においては、次のような課題があった。作業状態であるか否かを判別できないために、例えば、オペレータが休息している間でもこれを眼の疲労として誤って判定する可能性がある。また、眼球運動にはオペレータ個々に個性があり、基準値を固定的にした場合は、オペレータの実感に合わない疲労判定を行ない、これも誤った判定を行なうこととなる。
【0006】本発明は、上記課題にかんがみてなされたもので、オペレータの作業状態での眼球運動を基準にし、オペレータの実感に則した疲労判定を行うことの可能な眼疲労警告装置および眼疲労警告方法の提供を目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため、請求項1における発明は、オペレータの眼球運動を検出する眼球運動検出手段と、データ入力の作業状況を検出する作業状況検出手段と、データ入力の作業継続中に検出した眼球運動の検出データと眼球運動基準データとを比較して眼の疲労の有無を判定する疲労有無判定手段と、眼の疲労と判定した場合にオペレータに警告を発する警告手段とを備える構成としてある。
【0008】すなわち、眼球運動検出手段は、オペレータの眼球運動を検出し、作業状況検出手段は、データ入力の作業状況を検出する。すると、疲労有無判定手段は、データ入力の作業継続中に検出した眼球運動の検出データと眼球運動基準データとを比較し、眼の疲労の有無を判定して眼の疲労があると判定したとき、警告手段はオペレータに警告を発する。
【0009】このとき、作業状況検出手段にてデータ入力の作業状況を検出しているため、作業を継続している状況下での眼球運動を判定対象とし、休憩中やその他のオペレーティング作業を行なっていない状況下では判定しないこととなる。この結果、判定における外乱をなくし、オペレータの実感にあった疲労判定を行ない、かつ、判定結果をオペレータに伝えることとなる。
【0010】眼球運動検出手段は、オペレータの眼球運動を検出するものであれば良く、構成の一例として、請求項2における発明では、請求項1に記載の眼疲労警告装置において、眼球運動検出手段は、オペレータにおける視点の位置と眼球の移動速度および加速度から求めた単位時間あたりのまばたきの回数により眼球運動を検出する構成としてある。すなわち、このようにして、複雑な眼球運動を単純なまばたき回数として検出することで、以後の比較判定を簡便に行ない、システムの単純化と判定の正確性を向上させている。
【0011】この場合における眼球運動検出手段の具体構成の一例として、請求項3における発明では、請求項2に記載の眼疲労警告装置において、眼球運動検出手段は、眼球の上下左右の傾きに比例して発生する電位差によりオペレータの視点の位置と眼球の移動速度および加速度を測定する構成としてある。すなわち、眼球運動検出手段は、眼球の上下左右の傾きに比例して発生する電位差によりオペレータの視点の位置と眼球の移動速度および加速度を測定し、測定データをコンピュータに入力する。
【0012】作業状況検出手段は、データ入力の作業状況を検出するものであれば良く、構成の一例として、請求項4における発明では、請求項1〜請求項3のいずれかに記載の眼疲労警告装置において、眼球運動検出手段は、作業継続中の眼球運動の検出データを自動的に記録し、作業状況検出手段は、データ入力回数および作業時間データを自動的に記録する構成としてある。すなわち、眼球運動検出手段は、作業中の眼球運動データを作業の状況とともに記録し、記録したデータに基づいて眼球運動基準データを生成する。
【0013】このように、オペレータのそれぞれの個性にあった眼球運動基準データに基づいて疲労の判定を行い、判定をよりオペレータの実感にあったものとする。疲労有無判定手段は、データ入力の作業継続中に検出した眼球運動の検出データと眼球運動基準データとを比較して眼の疲労の有無を判定するものであれば良く、常に眼球運動の検出データと眼球運動基準データとを比較して眼疲労の有無を判定するものであっても良いし、必要に応じてオペレータの作業パターンなどに基づいて眼疲労の有無を判定することが可能なものであっても良い。
【0014】前者の場合における疲労有無判定手段の構成の一例として、請求項5における発明では、請求項4に記載の眼疲労警告装置において、疲労有無判定手段は、作業開始後に記憶した眼球運動の検出データと入力データとに基づいて眼球運動基準データを自動生成する構成としてある。すなわち、疲労有無判定手段は、作業開始後に記憶した眼球運動の検出データと入力データとに基づいて眼球運動基準データを自動生成することで、オペレータの個性のみならず、作業の度に変化する可能性のある体調にも合わせて眼球運動基準データを生成し、疲労判定をオペレータの体調に合わせて行う。
【0015】眼球運動基準データの一例として、請求項6における発明では、請求項5に記載の眼疲労警告装置において、眼球運動基準データは、作業が開始され最初に記憶された眼球運動の検出データとする構成としてある。すなわち、疲労有無判定手段は、作業が開始され最初に記憶された眼球運動の検出データとした眼球運動基準データを自動生成ことで、オペレータの個性のみならず、作業の度に変化する可能性のある体調にも合わせた疲労判定をシンプルな演算により行う。
【0016】後者の場合における疲労有無判定手段の構成の一例として、請求項7における発明では、請求項5または請求項6のいずれかに記載の眼疲労警告装置において、疲労有無判定手段は、作業開始から警告が発せられて作業中断するまでの時間を標準稼動時間として算定し、この標準稼動時間が算定できた後は眼球運動の検出によらずに、標準稼動時間の経過によりオペレータの疲労を判定する構成としてある。すなわち、疲労有無判定手段は、作業開始から警告が発せられて作業中断するまでの時間を標準稼動時間として算定する。そして、標準稼動時間が算定できた後は眼球運動の検出によらずに、標準稼動時間の経過によりオペレータの疲労を判定する。
【0017】通常同様なオペレータが使用するコンピュータでは、そのオペレータの個性を反映した疲労判定は時間的に算定することができるため、過去の判定結果に基づいて標準稼動時間を自動的に定め、以後はそれを基準にして疲労判定を行なうようにしたものである。従って、シンプルな判定システムにより、例えば、ノートパソコン等の作業容量が小さく制限されているコンピュータにおいて正確な疲労判定を行う。
【0018】このように、眼疲労を警告する手法は、必ずしも実体のある装置に限られる必要もなく、その一例として、請求項7における発明では、オペレータの眼球運動とデータ入力の作業状況とを検出するとともに、データ入力の作業継続中に検出した眼球運動の検出データと眼球運動基準データとを比較し、眼の疲労の有無を判定して眼の疲労があると判定したとき、オペレータに警告を発する構成としてある。すなわち、必ずしも実体のある装置に限らず、その方法としても有効である。
【0019】
【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実施形態を説明する。図1は、本発明の第一の実施形態における眼疲労警告装置をブロック図により示している。
【0020】眼疲労警告装置10には、眼球運動出力部20、コンピュータ30、キーボード40、ポインティングデバイス50、ディスプレイ60およびスピーカ70が備えられている。このような構成により、眼球運動出力部20は、EOG(眼球の上下・左右の移動により生じる電位差)により眼球運動をコンピュータ30に出力する。キーボード40およびポインティングデバイス50は、コンピュータ30へのデータ入力装置である。
【0021】ディスプレイ60およびスピーカ70は、コンピュータ30からデータを出力する装置であり、本発明では、オペレータへの警告を発する警告手段に該当する。コンピュータ30は、眼球運動検出部31、入力検出部32、伝達制御部33およびデータ記録部34を備えている。眼球運動検出部31は、眼球運動出力部20からのEOGによりオペレータの眼球の位置(X座標、Y座標)、眼球の移動速度および加速度を計測し、計測結果に基づき、単位時間あたりのまばたきの回数を検出する。この意味で、眼球運動検出部31は、本発明にいう眼球運動検出手段を構成している。
【0022】入力検出部32は、キーボード40とポインティングデバイス50からの入力により作業開始と作業状況を検出する。この意味で、入力検出部32は、本発明にいう作業状況検出手段を構成している。作業状況とは、予め設定した単位時間内に入力があればオペレータが仕事を持続的に行ったとし、入力がない場合は作業が中断されたと判定することである。この単位時間は、3分を1つの目安とするが、オペレータにより変更できるようにして、オペレータの個性や作業の種類により適切な作業状況の判定が行なえるようにしてある。
【0023】伝達制御部33は、眼球運動検出部31からの眼球運動データと入力検出部32からの作業データにより、作業中の眼球運動データをデータ記録部34にある眼球運動基準データと比較し、予め設定したしきい値を超えるか否かでオペレータの眼の疲労状態を判定する。そして、疲労状態にある場合は、ディスプレイ60またはスピーカ70に疲労状態を知らせるための信号を発する。従って、眼球運動データと眼球運動基準データと比較してオペレータの眼疲労状態を判定する伝達制御部33は、この意味で、本発明にいう疲労有無判定手段を構成している。
【0024】なお、オペレータの眼は、モニタなどを見続けているとまばたきの回数が減り、通常時の1/3以下程度になると言われている。よって、しきい値は、眼球運動基準データとされた単位時間あたりのまばたき回数の1/3に設定するのが一般的であるが、オペレータの個性や作業の種類によってオペレータにより調整できるようにしてある。データ記録部34は、眼球運動検出部31からの眼球運動データと入力検出部32からの作業データを記録する。
【0025】次に、図2のフローチャートを参照して本実施形態の全体の動作について詳細に説明する。キーボード40又はポインティングデバイス50の操作により最初の入力データが入力検出部32に入力されると(ステップS100)、単位時間内に入力をしているか否か常に判断し、その時間内に入力がなければ作業が持続されていないと判断して作業の持続と判断されるまで、データ入力と作業持続有無の判断とを繰り返す(ステップS110)。単位時間内に入力があれば、作業が継続されていると判断し、キーボード40又はポインティングデバイス50の作業継続時間をデータ記録部34に記録する(ステップS120)。
【0026】そして、眼球運動出力部20にて眼球運動の測定を開始するとともに(ステップS130)、眼球運動出力部20においてオペレータの視点の位置(X座標、Y座標)を検出し(ステップS140)、眼球運動出力部20においてオペレータの眼球の移動速度および加速度を検出する(ステップS150)。眼球運動検出部31において、検出したオペレータの視点の位置(X座標、Y座標)、眼球の移動速度および加速度をもとにまばたきを抽出し、単位時間あたりのまばたきの回数を検出する(ステップS160)。すると、単位時間あたりのまばたきの回数を自動的にデータ記録部34に記録するとともに、データ記憶部34への記憶に基づき、眼球運動基準データを生成し、眼球運動基準データの生成は次の三種類のいずれかを選択して設定する(ステップS170)。
【0027】第一に、作業開始後、最初に記録されたされ単位時間あたりのまばたきの回数を眼球運動基準データとする。第二に、作業開始後、次々に記録される単位時間あたりのまばたきの回数のうち最も大きいものを眼球運動基準データとする。第三に、作業開始後、次々に記録される単位時間あたりのまばたきの回数のうち上位数個の平均値を眼球運動基準データとする。
【0028】なお、この個数は、3個程度とするのが良いが、作業継続を判定する単位時間が短い場合は、個数を増やすようにするのも良い。ステップS170で記録された単位時間あたりのまばたきの回数が眼球運動基準データより算定されたしきい値以下になっているか否かを伝達制御部33にて比較し、眼が疲労している可能性があるか否かを判定する(ステップS180)。疲労と判定されない場合は、ステップS100へ戻り、上記と同様の手段を繰り返す。
【0029】一方、疲労と判定した場合は、ディスプレイ60またはスピーカ70に眼の疲労に対する警告を出力する(ステップS190)。例えば、ディスプレイ60に対して、「眼が疲れています。リフレッシュしましょう。」といったメッセージを出力すると、ディスプレイ60からは疲労の警告が発せられる。従って、キーボード40又はポインティングデバイス50からの単位時間内の入力の有無により作業継続中か否かを判断する。
【0030】そして、作業継続中であればオペレータの視点の位置および眼球の移動速度および加速度から単位時間当たりのまばたきの回数を検出し、検出した眼球運動データを眼球運動基準データと比較する。このため、作業中に眼の疲労となったと判断されると、オペレータにディスプレイ60やスピーカ70で眼の疲労を伝達ことができる。また、キーボード40又はポインティングデバイス50の作業継続中の眼球運動データをもとに眼球運動基準データを自動的に生成するので、オペレータの個性にあった疲労判定が行なえ、信頼性を高めることができる。
【0031】次に、本発明の第二の実施形態について、図3を参照しながら詳細に説明する。なお、ステップS200〜ステップS245は、図2におけるステップS100〜ステップS190と同様の手段である。ステップS245にて警告が出力されると、ディスプレイ60又はスピーカ70に出力した時の時間をデータ記録部34に記録し、オペレータが実際に作業中した時間をデータ記録部34に記録する(ステップS250)。
【0032】ステップS200〜ステップS255を繰り返して、作業開始から眼が疲労するまでの時間および作業を中断するまでの時間を統計処理し、オペレータの作業開始から疲労により作業を中断するべき時までの標準稼動時間Tを算定する(ステップS255)。また、標準稼動時間Tを算定した後は、ステップS215〜ステップS255を実行せずに次の順序でシステムを実行する。
【0033】キーボード40又はポインティングデバイス50の操作により最初の入力データが入力検出部32に入力されると(ステップS200)、単位時間内に入力をしているか否か常に判断し、時間内に入力がなければ作業が持続されていないと判断して作業の持続と判断されるまで、データ入力と作業持続有無の判断とを繰り返す(ステップS205)。
【0034】単位時間内に入力があれば、作業が継続されていると判断し、キーボード40又はポインティングデバイス50の作業継続時間をデータ記録部34に記録する(ステップS210)。実作業開始から標準稼動時間Tを経過したか否かを判定し、標準稼動時間Tを経過していない間は、ステップS200〜ステップS210およびステップS260を繰り返し実行する。そして、標準稼動時間Tを経過すると、ディスプレイ60又はスピーカ70に眼の疲労の警告を出力する(ステップS265)。すると、ディスプレイ60又はスピーカ70からは疲労の警告が発せられる。
【0035】従って、作業の開始からディスプレイ60又はスピーカ70に眼の疲労を警告するメッセージを出力してから実際に作業を中断した時間を検出し、時間を算定基準にして標準稼動時間Tを自動算定する。この結果、標準稼動時間Tは、これを算定するときに作業していたオペレータの個性に合った時間となる。
【0036】そして、次回からは、この標準稼動時間Tの経過により疲労判定するので、同じオペレータがこの標準稼動時間Tを持つコンピュータ30を使用した場合は、個性に合った疲労判定をシンプルなシステムで行なえるようになる。つまり、信頼性の高い疲労判定をシンプルなシステムで実行できるようになっる。
【0037】このように、眼球運動検出部31がオペレータの眼球運動を検出し、入力検出部32がデータ入力の作業状況を検出すると、伝達制御部33は、データ入力の作業継続中に検出した眼球運動の検出データと眼球運動基準データとを比較し、眼の疲労の有無を判定して眼の疲労があると判定したとき、ディスプレイ60およびスピーカ70から警告を発せさせるため、オペレータの作業状態での眼球運動を基準にし、オペレータの実感に則した疲労判定を行うことが可能となる。
【0038】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、オペレータの作業状態での眼球運動を基準にし、オペレータの実感に則した疲労判定を行うことの可能な眼疲労警告装置を提供することができる。また、請求項2における発明によれば、複雑な眼球運動を単純なまばたき回数として検出することで、以後の比較判定を明確に行ない、システムの単純化と判定の正確性を向上させることができる。
【0039】さらに、請求項3における発明によれば、眼球の移動を電位差により測定することで、その測定データをコンピュータに容易に入力することができる。さらに、請求項4における発明によれば、作業中の眼球運動データを作業の状況とともに記録できるため、この記録したデータに基づき眼球運動基準データを生成することが可能となり、オペレータの個性にあった眼球運動基準データに基づき疲労の判定を行って判定をよりオペレータの実感にあったものとすることができる。
【0040】さらに、請求項5における発明によれば、オペレータの個性のみならず、作業の度に変化する体調に合わせ眼球運動基準データを自動生成するので、疲労判定をオペレータの体調に合わせて行うことができる。さらに、請求項6における発明によれば、オペレータの個性のみならず、作業の度に変化する体調に合わせた疲労判定をシンプルな演算により行うことができる。
【0041】さらに、請求項7における発明によれば、通常同様なオペレータが使用するコンピュータに適用することで、より良好な疲労判定を行うことが可能なため、判定システムをシンプルにし、ノートパソコン等の作業容量が小さく制限されているコンピュータにて正確な疲労判定を実施することができる。さらに、請求項8における発明によれば、オペレータの作業状態での眼球運動を基準にし、オペレータの実感に則した疲労判定を行うことの可能な眼疲労警告方法を提供することができる。




 

 


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