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Dokumentenidentifikation DE69709406T2 22.08.2002
EP-Veröffentlichungsnummer 0959752
Titel VORRICHTUNG ZUM MESSEN DER AUFMERKSAMKEIT VON PROBANDEN BEZÜGLICH EINES DARGEBOTENEN GEGENSTANDES
Anmelder Eyelight Research N.V., Willemstad, Curacao, AN
Erfinder CLAESSENS, Paul, Dominique, CH-1207 Geneva, CH
Vertreter Beetz & Partner, 80538 München
DE-Aktenzeichen 69709406
Vertragsstaaten AT, BE, CH, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LI, LU, MC, NL, PT, SE
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 14.04.1997
EP-Aktenzeichen 979157575
WO-Anmeldetag 14.04.1997
PCT-Aktenzeichen PCT/NL97/00186
WO-Veröffentlichungsnummer 0009738622
WO-Veröffentlichungsdatum 23.10.1997
EP-Offenlegungsdatum 01.12.1999
EP date of grant 19.12.2001
Veröffentlichungstag im Patentblatt 22.08.2002
IPC-Hauptklasse A61B 3/113

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Messen der visuellen Aufmerksamkeit von Personen oder Tieren für einen sichtbaren Gegenstand.

Ein derartiges Verfahren ist aus US-A-5 325 133 bekannt. Gemäß diesem bekannten Verfahren wird ein divergierender kontinuierlicher Strahl einer Strahlung in Verbindung mit einem Bildsensor verwendet.

Mit dieser Art Anordnung sind die von Reflexionen erfaßten Lichtintensitäten so niedrig, daß das Verfahren nur in einer Situation funktionieren kann, in der der Abstand zwischen der verwendeten Vorrichtung und den Augen der Personen oder Tiere kurz ist, normalerweise maximal 2 bis 3 Meter beträgt. Sogar dann müssen die Signale manipuliert werden, beispielsweise der Bereich gefiltert und integriert werden, um ein mehr oder weniger zuverlässiges Auswertungssignal zu erhalten. Das Verfahren wird insbesondere bei der Lieferung von Daten angewendet, die auf dem Gebiet der Medizin und Psychologie verwendet werden können.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, festzustellen, ob eine Person oder ein Tier an materiellen Gegenständen, beispielsweise an in Läden oder Kaufhäusern, in Museen und Ausstellungen und dergleichen ausgestellten Produkten, interessiert ist, eine Aufgabe, für deren Lösung das bekannte Verfahren mit beträchtlichen Nachteilen behaftet ist.

Erfindungsgemäß wurden diese Nachteile bei Anwendung der im kennzeichnenden Tel von Anspruch 1 angegebenen Merkmale vermieden.

Es ist ferner vorteilhaft, die Merkmale gemäß den Ansprüchen 2 und 3 zu verwenden.

Da sichtbare Strahlung sich störend auf das Publikum auswirken könnte, ist nicht sichtbare Strahlung bevorzugt. Das erfindungsgemäße Verfahren hat einerseits den Vorteil, daß keine aktive Kooperation der Probanden erforderlich ist, sondern nur eine passive Kooperation beliebiger Personen oder Tiere, andererseits werden aber zuverlässige Informationen geliefert. Ferner findet keine Verletzung der Privatsphäre statt, da Standard für die Messung nur die Reflexionen der Augen sind.

Die Erfindung setzt in effektiver Weise das an sich bekannte Prinzip der Retroreflexion der Augen ein, das auf vielerlei Art und Weise realisiert werden kann und auftritt, wenn unter anderem Bilder mit Blitzlicht gemacht werden. Wenn eine Person oder ein Tier ihre/seine Augen zum Blitzlicht hinwendet, wird das in den Augen reflektierte Licht vom Kameraobjektiv aufgefangen und führt zu einer (Über)belichtung der Stelle, wohin das Auge auf dem Filmbild der Kamera fällt. Mit dieser Erfindung wird diese Retroreflexion wirksam genutzt, um zu bestimmen, ob eine Person oder ein Tier, die/das in einem ausgewählten Beobachtungsgebiet anwesend ist, auf den zu beurteilenden Gegenstand schaut.

Erfindungsgemäß ist es möglich, die Auswertung auf solch eine Weise zu realisieren, daß das Beobachtungsgebiet von der Strahlung erfaßt wird, die durch geeignete Empfangssysteme erhalten wird.

Die coaxial mit dem Abtaststrahl reflektierte Strahlung wird dann die Strahlung sein, die an der Pupille des Auges retroreflektiert wurde.

Es ist aber auch möglich, mit der Strahlungsreflexion an der Cornea zu arbeiten. Mit diesem Verfahren ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlung von der Strahlungsquelle und/oder der nahe am Gegenstand angeordneten Aufzeichnungseinheit, die auf der Cornea eines Menschen oder eines Tieres reflektiert wird, von der Aufzeichnungseinheit erfaßt wird.

Die Aufzeichnungseinheit mit oder ohne Verstärkung der Strahlung muß eine Empfindlichkeit und/oder eine Auflösung aufweisen, die groß genug ist, um die Reflexionen festzustellen. Die Auflösung kann mit Hilfe einer Vorrichtung in der Weise verstärkt werden, dass eine Anzahl von Malen pro Zeiteinheit der Sensor einen Teil eines Bildes erhält, das groß genug ist. Die vergrößerte Aufzeichnung von Teilen eines Bildes kann auf verschiedene Arten stattfinden, so beispielsweise mit Hilfe einer Vorrichtung, durch die eine Anzahl von Bildabschnitten gleichzeitig oder auch nicht auf dem Sensor in Kombination mit einer Auswahleinrichtung angezeigt wird, weshalb ein Abschnitt immer individuell gemessen werden kann.

Die Aufzeichnungssysteme können auf verschiedene Arten realisiert werden. Durch Detektoren, beispielsweise Photodetektoren, durch Sensoren, beispielsweise CCD-Sensoren, Detektoren und Sensoren in Kombination mit einer Anzeigevorrichtung, beispielsweise einem optischen System, hochempfindliche Systeme, beispielsweise Kameras, Videokameras etc., Systeme, die eine Spektralempfindlichkeit und/oder Auflösung aufweisen, beispielsweise farbempfindliche oder farbunterscheidende Kameras, Kombinationen verschiedener Typen von Detektoren und Sensoren, die gleichzeitig oder in einer bestimmten Sequenz funktionieren und von denen jede einen Teilbeitrag für das Auswertesignal leistet. Die Quellen oder die Strahlung können ebenfalls auf verschiedene Arten realisiert sein. Beispielsweise mit Hilfe von Lichtquellen für sichtbares Licht, UV-Licht oder Infrarotlicht, Quellen anderer Arten von Strahlung, wie beispielsweise Radar-, Ultraschall- oder Zentimeterwellen, Monochrom- oder Spektralstrahlungsquellen, kohärente oder nicht-kohärente Strahlungsquellen, modulierte, kontinuierliche oder Impulsstrahlungsquellen, Raum- oder Punktstrahlungsquellen.

Auch der Strahl der Strahlung kann auf viele Arten realisiert werden. Er kann beispielsweise divergent, konvergent, fokussiert, parallel oder diffus sein.

In allen Fällen kann mit Hilfe der erhaltenen Informationen beispielsweise durch coaxiale Retroreflexion an der Retina bestimmt werden, ob Personen den zu beurteilenden Gegenstand betrachtet haben oder nicht. Es versteht sich von selbst, dass es, unter welchen Umständen auch immer, erforderlich ist, dass der Strahl, zumindest virtuell, aus der Nähe des Gegenstandes emittiert wird, so dass ein Schauen in die unmittelbare Umgebung des Gegenstandes bedeutet, dass die Person den Gegenstand tatsächlich betrachtet.

Eine Vorrichtung zur Anwendung des oben beschriebenen Verfahrens ist durch die in Anspruch 4 angegebenen Merkmale gekennzeichnet.

Das Subtraktionselement kann auf verschiedene Arten realisiert werden, so ist zum Beispiel ein Differenzverstärker, der eine Subtraktionsschaltung darstellt, der die Ausgangsspannungssignale der zwei subtrahiert, sehr vorteilhaft und liefert ein Signal, in dem die nicht coaxiale Strahlung, die faktisch das Hintergrundrauschen ist, im wesentlichen eliminiert wird. Dieses Hintergrundrauschen ist aber auch beispielsweise in der durchgelassenen coaxialen Strahlung vorhanden, und durch Subtrahieren der genannten zwei Signale bleibt die reine, beispielsweise die coaxiale Strahlung übrig, die der aktuelle Standard für die Retroreflexion an der Retina im Beobachtungsgebiet ist.

Im Hinblick auf die Positionierung des Detektorelements ist es bevorzugt, dass ein teilweise durchlassendes Ablenkelement unter einem Winkel von beispielsweise 45º im Strahlungsweg zwischen Strahlungsquelle und Abtastelement angeordnet ist, wobei dieses Ablenkelement die zum Detektorelement zurückreflektierte Strahlung ablenkt.

Prinzipiell kann das am Ausgang des Differenzverstärkers erhaltene Signal mit Hilfe eines Computers weiter analysiert werden. Es ist ebenfalls möglich, den Ausgang des Differenzverstärkers mit dem einen Eingang einer Comparator-Schaltung zu verbinden, wobei ein Referenzsignal, das eine Bedingung, eine Eigenschaft, oder einen Schwellenwert für Augen darstellt, die auf den zu beurteilenden Gegenstand; schauen oder nicht, mit dem anderen Eingang verbunden ist. Ferner könnte als Strahlungsquelle in effizienter Weise eine Quelle eingesetzt werden, die als Quelle eine Strahlung verwendet, die eine nicht erfassbare niedrige Energie hat. Eine niedrige Energie ist erwünscht, denn eine zu starke Strahlungsquelle kann die Augen schädigen.

Zur Anwendung des ersten Verfahrens, in dem das gesamte Beobachtungsgebiet mit einem Strahl bestrahlt wird, gibt die Erfindung eine Vorrichtung an, die durch ein Aufzeichnungssystem zum Empfang der vom Beobachtungsfeld reflektierten Strahlung, ein Impulssystem, das für eine Impulsbestrahlung des Beobachtungsfeldes mit dem Aufzeichnungssystem synchronisiert ist, und eine Einrichtung zur Erkennung der Signale, die vom Aufzeichnungssystem von der Strahhang aufgezeichnet wurden, die in der Retina der Augen von Personen oder Tieren im Beobachtungsfeld reflektiert wird, gekennzeichnet ist.

Durch die Tatsache, dass die an den Pupillen der Augen, die in die Richtung des Gegenstandes schauen, retroreflektierte Strahlung wesentlich stärker als die übrige, nicht coaxiale Reflexion ist, sind diese Pupillen auf den Aufzeichnungen signifikant, in denen beispielsweise die coaxial reflektierte Strahlung aufgezeichnet ist · (sogenannte "Lichtpupillen" (brightness pupils). Das bietet eine Reihe von Möglichkeiten zur Auswertung geeigneter Information über das Hinschauen.

Es gibt eine Reihe von Möglichkeiten zur Realisierung einer solchen Vorrichtung. Die Vorrichtung kann so ausgeführt sein, dass das Aufzeichnungssystem aus einer Aufzeichnungseinheit besteht und dass das Impulsstrahlungssystem aus einer Strahlungsquelle besteht, in der die Impulszeit mit der Aufzeichnungszeit des Aufzeichnungssystems synchronisiert ist, und dass die Impulsquelle transversal zum Strahlenweg zwischen der Aufzeichnungsoptik und dem Beobachtungsfeld (1) angeordnet ist, wobei ein teilweise durchlassendes Ablenikelement im Strahlenweg positioniert ist und das Ablenkelement die Strahlung der Strahlungsquelle in die Richtung des Strahlenweges zum Beobachtungsfeld ablenkt.

Bei dieser Ausführungsform werden die Hintergrundstrahlung und auch beispielsweise die coaxiale Strahlung (Lichtpupillen) in jeder Bildaufzeichnung kombiniert. Um die Lichtpupillen klar unterscheiden zu können, ist es bevorzugt, dass das Aufzeichnungssystem ein Farbaufzeichnungssystem ist, dass die Impulsquelle eine Quelle weicher, erfassbarer Strahlung ist; und dass ein Mittel zur Analyse der aufgezeichneten Spektralbilder vorgesehen ist. Insgesamt repräsentieren die Lichtpupillenbilder vornehmlich die rote Komponente in der Aufzeichnung, und durch eine Analyse von Rot in den Aufzeichnungen, die leicht mit Hilfe einer geeigneten Computereinrichtung durchgeführt werden kann, kann geschlossen werden, in welchem Maße Personen den zu beurteilenden Gegenstand betrachtet haben.

Eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß das Aufzeichnungssystem aus einer Aufzeichnungseinheit und das Impulssystem aus einer erslen und einer zweiten Impulsquelle besteht, deren Impulszeiten alternierend mit der Aufzeichnungszeit des Aufzeichnungssystems synchronisiert sind, daß die erste Impulsquelle zur Beleuchtung des Beobachtungsfeldes mit Strahlung, die nicht coaxial zum Strahlenweg ist, neben dem Aufzeichnungssystem zwischen den optischen Aufzeichnungssystemen und dem Beobachtungsfeld angeordnet ist, und daß die zweite Impulsquelle transversal zum Strahlenweg angeordnet ist, in dem ein teilweise durchlassendes Ablenkelement positioniert ist, das die Strahlung der zweiten Impulsquelle in die Richtung des Strahlenweges zum Beobachtungsfeld ablenkt, und daß eine Subtraktionsschaltung mit dem Ausgang des Aufzeichnungssystems gekoppelt ist, wobei die Subtraktionsschaltung aufeinanderfolgend aufgezeichnete Signale subtrahiert.

Mit dieser Ausführungsform macht das Aufzeichnungssystem alternierend Bilder, die von der ersten Impulsquelle erzeugt wurden, sowie Bilder, die von der zweiten Impulsquelle erzeugt wurden. Da aber keine oder kaum eine coaxiale Retroreflexion mit Strahlung von der ersten Impulsquelle möglich ist, erfolgen die Aufzeichnungen ohne Lichtpupillen darin. Andererseits kann die zweite Impulsquelle in das Beobachtungsfeld Impulse aussenden, deren reflektierte Strahlung beispielsweise ebenfalls eine coaxiale Retroreflexion enthält. Daher werden mit Hilfe der zweiten Impulsquelle Aufzeichnungen gemacht, die ebenfalls die Lichtpupillen von Betrachtern enthalten. Durch Subtraktion der Bilder mit und ohne die Lichtpupillen voneinander in der Subtraktionsschaltung, werden schließlich Bildsignale erhalten, die nur die Lichtpupillen- Daten enthalten, und diese können als Maß für die Anzahl der den Gegenstand anschauenden Menschen oder Tiere gewählt werden.

Eine weitere Möglichkeit für eine erfindungsgemäße Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß das Aufzeichnungssystem eine erste und eine zweite Aufzeichnungseinheit aufweist, die in einem kurzen Abstand voneinander derart angeordnet sind, daß der Strahlenweg zwischen dem Beobachtungsfeld und dem ersten Aufzeichnungssystem, bezogen auf das, was sich zwischen dem Beobachtungsfeld und der zweiten Aufzeichnungseinheit beindet, leicht verschoben ist, daß das Aufzeichnungssystem eine Impulsquelle aufweist, deren Impulszeit mit der Aufzeichnungszeit der ersten und der zweiten. Aufzeichnungseinheit synchronisiert ist, und die transversal zum Strahlenweg zwischen dem Beobachtungsfeld und dem ersten Aufzeichnungssystem angeordnet ist, und daß ein teilweise durchlassendes Ablenkelement im Strahlenweg montiert ist, wobei das Ablenkelement die Strahlung von der Impulsquelle in die Richtung des Strahlenweges zum Beobachtungsfeld ablenkt, und daß die Ausgänge der ersten und der zweiten Aufzeichnungseinheit mit den jeweiligen Eingängen einer Subtraktionsschaltung verbunden sind.

Im Gegensatz zur vorherigen Ausführungsform ist in dieser Ausführungsform nicht die Impulsstrahlung als solche, sondern die Anordnung der zwei Aufzeichnungseinheiten für die Auswahl der Bilder mit und ohne Lichtpupülen verantwortlich. Mit dieser Ausführungsform ist nur die Strahlung der ersten Aufzeichnungseinheit befähigt, beispielsweise coaxial reflektierte Strahlung zu empfangen, und durch Subtraktion der Ausgangssignale beider Aufzeichnungseinheiteri voneinander in einer Subtraktionsschaltung kann, wie im vorhergehenden Fall, wieder ein Bildsignal erhalten werden, das exkLusiv die Retroreflexion bei Personen anzeigt, die den zu beurteilenden Gegenstand anschauen.

Eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß das Aufzeichnungssystem eine erste und eine zweite Aufzeichnungseinheit aufweist, und daß das Impulssystem aus einer ersten und einer zweiten Impulsquelle besteht, daß die erste Impulsquelle mit der ersten Aufzeichnungseinheit synchronisiert ist, und daß die zweite Impulsquelle mit der zweiten Aufzeichnungseinheit derart synchronisiert ist, daß abwechselnd die erste Kamera die Strahlung der ersten Impulsquelle aufzeichnet, die vom Beobachtungsfeld reflektiert wird, und die zweite Aufzeichnungseinheit die Strahlung der zweiten Impulsquelle aufzeichnet, die vom Beobachtungsfeld reflektiert wird, wobei die erste Impulsquelle, bezogen auf die Aufzeichnungssystemanordnung, nicht coaxial positioniert ist und den Strahl einer Strahlung liefert, der vom Beobachtungsfeld zur ersten Aufzeichnungseinheit nicht coaxial reflektiert wird, und die zweite Impulsquelle beispielsweise, bezogen auf die Aufzeichnungssystemanordnung, coaxial positioniert ist und den Strahl einer Strahlung liefert, der beispielsweise vom Beobachtungsfeld zur zweiten Aufzeichnungseinheit coaxial reflektiert wird, und daß die Ausgänge der ersten und der zweiten Aufzeichnungseinheit mit den jeweiligen Eingängen einer Subtraktionsschaltung verbunden sind.

Der Sinn dieser Ausführungsform besteht darin, daß es zwei Betrachtungssysteme gibt, die einander nicht sehen, wobei eines dieser Systeme befähigt ist, Retroreflexionen zu erfassen und das andere nicht. Auch in diesem Fall kann ein klares Bild der aufgezeichneten Lichtpupillen durch Subtraktion der zwei Bilder voneinander erzielt werden.

Die Erfindung ist im folgenden unter Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert, in denen zeigen:

Fig. 1 ein Blockdiagramm einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die nach dem Abtastprinzip arbeitet,

Fig. 2 eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die mit Bildaufzeichnungen arbeitet,

Fig. 3 eine mit dieser Vorrichtung erhaltene Aufzeichnung von "Licht"-Pupillen und

Fig. 4 eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die mit ebenfalls mit Bildaufzeichnung arbeitet. Wie oben ausgeführt, beruht die Erfindung auf dem Prinzip der Retroreflexion an den betrachtenden Augen von Personen oder Tieren. Retroreflexion bedeutet, dass die auf die Pupillen der Augen auftreffende Strahlung in die gleiche Richtung reflektiert wird, in der sie auftrifft. Wenn die einfallende Strahlung tatsächlich oder virtuell von einem, zu beurteilenden Gegenstand kommt, wird die Retroreflexion natürlich ein Standard für die Tatsache sein, ob eine Person oder ein Tier in einem bestimmten Beobachtungsfeld in die Richtung der einfallenden Strahlung und somit auch in die Richtung des Gegenstandes schaut oder nicht. Indem dafür gesorgt ist, dass ein Detektor derart positioniert ist, daß die retroreflektierte Strahlung aufgefangen werden kann, ist es möglich, die Aufmerksamkeit von Personen oder Tieren in einem bestimmten Beobachtungsbereich von demselben zu messen.

Figur. 1 zeigt eine erste Ausführungsform der Vorrichtung, in der die Retroreflexion festgestellt werden kann. In Fig. 1, zeigt 1 ein Beobachtungsfeld an, von dem aus Personen einen sichtbaren Gegenstand betrachten können. In der Nähe des Gegenstandes, in der Zeichnung nicht gezeigt, ist eine erste Meßanordnung gemäß der Erfindung montiert. Sie weist eine Strahlungsquelle 2, bevorzugt eine Quelle unsichtbarer Strahlung, auf, da eine sichtbare Strahlung eine unerwünschte Aufmerksamkeit auf sich ziehen oder diese behindern würde. Die Strahlung sollte nicht zu stark fokussiert sein, ebenfalls sollte die Strahlungskapazität niedrig sein, um eine mögliche Schädigung der Augen zu verhindern. Ein Abtästelement 3 empfängt den Strahl der Strahlung und lenkt ihn in Richtung zum Beobachtungsfeld 1 ab. Hierdurch erfolgt in dem gezeigten Beispiel eine Abtastbewegung über 120º in eine oder mehrere Richtungen, wodurch das gesamte Beobachtungsfeld vom Strahl der Strahlung aufeinanderfolgend erfasst wird. Das Abtastelement 3 kann ein mechanischer oder ein opto-mechanischer Scanner sein, d. h. es kann sich um einen solchen, der mit einem polygonalen Spiegel-Rad und mit einem Servo-Spiegel arbeitet, oder um einen elektronischen oder optoelektronischen Scanner und dergleichen handeln.

Zwischen der Strahlungsquelle 2 und dem Abtastelement 3 ist ein teilweise durchlassendes Ablenkelement 4 angeordnet, das die zurückkehrende reflektierte Strahlung zu einem Detektorsystem ablenkt, das aus einem Ablenkelement 5 mit einer zentralen Bohrung, beispielsweise unter einem Winkel von 45º, einem ersten Detektor 6 zum Empfang der abgelenkten Strahlung und einem zweiten Detektor 7 zum Empfang der durch die zentrale Bohrung des Ablenkelements 5 durchgelassenen Strahlung besteht. Die Ausgänge des ersten Detektors 6 und des zweiten Detektors 7 sind mit den beiden Eingängen eines Differenzverstärkers 8 verbunden.

Diese Vorrichtung arbeitet wie folgt. Die Strahlungsquelle emittiert einen fokussierten Meßstrahl zum Abtastelement 3, sein Ausgangsstrahl 9 tastet das Beobachtungsfeld 1 über beispielsweise 120º ab. Die dort reflektierte Strahlung kehrt zum Scanner zurück und geht gemäß dem Weg der Strahlungsquelle zum teilweise durchlassenden Ablenkungselement 4, das die reflektierte Strahlung zum Ablenkungselement 5 mit einem beispielsweise unter einem Winkel von 45º im Zentrum gebohrten Durchgang ablenkt. Dadurch kann beispielsweise coaxiale Strahlung durch die Bohrung zum Detektor 7 hindurchgehen, wohingegen nicht coaxiale Strahlung durch das Ablenkungselement 5 zum Detektor 6 reflektiert wird. Daher kann auf effiziente Weise eine Aufteilung beispielsweise zwischen coaxialer Strahlung und nicht coaxialer Strahlung in dem Sinne getroffen werden, daß die im wesentlichen nicht coaxiale Strahlung den Detektor 6 erreichen kann. Die beispielsweise coaxial reflektierte Strahlung ist nun ein Standard für Retroreflexion an den Augen im Beobachtungsfeld, und auf diese Weise kann zwischen coaxial reflektierter Strahlung und nichtcoaxial reflektierter Strahlung unterschieden werden. Da der Detektor, außer der coaxialen Strahlung auch nicht coaxiale Strahlung empfängt, sind die Ausgänge beider Detektoren mit den Eingängen eines Subtraktionselements verbunden, das in der gezeigten Ausführungsform als Differenzverstärker 8 angegeben ist. Das Ausgangssignal des Differenzverstärkers kann weiter verarbeitet werden, beispielsweise durch geeignete Computerprogramrne. In der gezeigten Ausführungsform ist das schematisch durch die Comparator-Schaltung 10 dargestellt, in der das Ausgangssignal mit einem Referenzsignal y verglichen wird. Auf diese Weise können Signale erhalten werden, die die Aufmerksamkeit von Personen gegenüber einem zu beurteilenden Gegenstand anzeigen.

Eine weitere Möglichkeit besteht in Einsatz von nicht sichtbarer Impulsstrahlung und Aufzeichnungssystemen.

Ein. Beispiel für eine solche Vorrichtung ist in Fig. 2 gezeigt. Darin bezeichnet 11 eine erste Impulsquelle (infrarot) und 12 eine zweite Impulsquelle. Die Strahlung der ersten Impulsquelle 11 geht durch ein optisches Element 13 zu einem teilweise durchlassenden Ablenkungselement 14, um die Strahlung in das Beobachtungsfeld 1 abzulenken. Durch ein Ablenkungselement 15 zwi- · schen der ersten Impulsquelle und dem optischen Element 13 wird die Strahlung der zweiten Impulsquelle 12 in die Richtung des optischen Elements abgelenkt. Die im Beobachtungsfeld abgelenkte Strahlung kehrt durch das teilweise durchlassende Ablenkungselement 14 und durch ein optisches Element 16 zurück, sie erreicht ein Aufzeichnungssystem, das umfaßt: eine lateral angeordnete erste Aufzeichnungseinheit 17, eine transversal angeordnete zweite Aufzeichnungseinheit 18 und einen Strahlteiler 19, der den reflektierten einfallenden Strahl in zwei Teilstrahlen aufteilt, die die entsprechenden Aufzeichnungseinheiten 17 und 18 erreichen. In dieser Ausführungsform haben beide Aufzeichnungseinheiten ein gemeinsames optisches Element 16. Die Ausgänge beider Aufzeichnungseinheiten sind wiederum mit einer Subtraktionsschaltung verbunden, die als Differenzverstärker 8 gezeigt ist. Beide Impulsquellen sind mit einem elektronischen Schalter 20, beispielsweise einem bistabilen Vibrator, verbunden. Ein Synchronisations-Impulsgenerator 21 ist an einer Seite mit dem elektronischen Schalter 20 und an der anderen Seite mit den beiden Aufzeichnungseinheiten 17 und 18 verbunden.

Diese Vorrichtung arbeitet wie folgt: Die erste Impulsquelle 11 überträgt nicht coaxiale, nicht-fokussierte Impulse, die mit der Aufzeichnungszeit der ersten Aufzeichnungseinheit 18 synchron sind. Der Synchronisations-Impulsgenerator 21 kontrolliert diese Aufgabe derart, daß das Öffnen und Schließen der entsprechenden Aufzeichnungseinlheiten 17 und 18 aufeinanderfolgend stattfindet. Dort erzeugt der Synchronisations-Impulsgenerator 21 vertikale Synchronisierungsimpulse VS, wobei ein Beispiel dieser Impulse am Boden der Zeichnung gezeigt ist. Diese Synchronisierungsimpulse VS werden der ersten 17 bzw. der zweiten Aufzeichnungseinheiten 18 gesandt. Diese sind derart eingestellt, daß beispielsweise ein Ventil von einer abfallenden bzw. einer ansteigenden Flanke des Synchronisierungsimpulses gesteuert geöffnet wird. Das Öffnen und Schließen beispielsweise eines Ventils der ersten bzw. zweiten Aufzeichnungseinheit erfolgt beispielsweise gesteuert durch ein Taktsignal, das mit dem Synchronisierungsimpuls VS synchronisiert ist. Durch den elektronischen Schalter 20 erfolgt eine derartige Operation, um die Impulsquellen 11 und 12 synchron mit den Aufzeichnungseinheiten 17 und 18 zu steuern.

Auf diese Weise wird erreicht, daß die Aufzeichnungseinheit 17 nur Strahlung von der nicht-coaxialen Quelle 12 erhalten kann. Die Retroreflexion im Beobachtungsfeld ist jedoch nur mit der coaxialen Strahlung der Strahlungsquelle 12 möglich, und die Aufzeichnungseinheit 18 macht Aufzeichnungen, in denen die betrachtenden Augen von Personen oder Tieren extrem hell, als sogenannte Lichtpupillen dargestellt sind. Andererseits empfängt die Aufzeichnungseinheit 17 die Lichtpupillen nicht und durch Subtraktion der Ausgänge der Aufzeichnungseinheiten 17 und 18 im Differenzverstärker 8 wird ein Ausgangsbildsignal erhalten, das exklusiv oder im weserlteilchen aus Lichtpupillen besteht. Da Personen oder Tiere, die nicht gerade auf den Gegenstand schauen, ebenfalls eine gewisse "Helligkeit" verursachen können, ist es erforderlich, daß die erhaltenen Signale weiter auf Relevanz durchsiebt werden, was mit Hilfe einer geeigneten Computerverarbeitung geschehen kann. In der Zeichnung ist das schematisch durch die Comparator-Schaltung 16 dargestellt.

Ferner ist in Fig. 2 eine Begrenzung, beispielsweise eine Blende 22, gezeigt, die so funktioniert, daß der Strahl der reflektierten Strahlung gegenüber dem Durchmesser des optischen Elements 13 der einfallenden Strahlung eingestellt wird. Des weiteren zeigt 23 einen Strahlungsdimmer, um laterale Reflexionseffekte auszuschließen.

Fig. 3 zeigt eine Aufzeichnung, die mit solch einer Vorrichtung erhalten wurde, in der die Paare der Punkte die sogenannten Lichtpupillen darstellen. Es ist offensichtlich, daß aus solchen Daten Betrachtungsdaten erhalten werden können.

Fig. 4 ist eine vereinfachte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, in der zwei Aufzeichnungseinheiten und eine einzige Impulsquelle verwendet sind. Darin sind die beiden Aufzeichnungseinheiten 17 und 18 in einem Abstand von mindestens 6 mm einander gegenüber angeordnet, wobei ihre Empfangsöffnungen einander gegenüber liegen. Die Ablenkungselemente 24 und 25 für die Strahlungswege der Aufzeichnungseinheiten sind zum Beobachtungsfeld 1 geführt, wobei die Strahlungswege in Bezug aufeinander leicht versetzt sind. Ein teilweise durchlassendes Ablenkungselement 27 ist auf der Achse des Strahlungsweges der Aufzeichnungseinheit 18, beispielsweise unter einem Winkel von 45º, bezogen auf die Achsrichtung des Strahlungsweges der Aufzeichnungseinheit, angeordnet. Eine Impulsquelle 26, bevorzugt mit einer unsichtbaren. Strahlung, ist in der Nähe der Aufzeichnungseinheit 18 derart angeordnet, daß durch das Ablenkungselement 27 seine Strahlung gemäß der Richtung des Strahlungsweges der AufzeichnurLgseinheit abgelenkt wird. Die Impulsquelle 26 wird mit beiden Aufzeichnungseinheiten 17 und 18 auf eine nicht angegebene Art und Weise synchronisiert.

Die vorliegende Vorrichtung beruht auf dem Prinzip, daß nur die Aufzeichnungseinheit 18 befähigt ist, retroreflektierte Strahlung vom Beobachtungsfeld 1 zu empfangen, was mit der Aufzeichnungseinheit 17 nicht möglich ist, da letztere keine zu diesem Zweck geeignete Anordnungsbeziehung mit der Impulsquelle 26 auf Weist. Daher ist die zweite Aufzeichnungseinheit 18, außer ihrer Befähigung zum Empfang von Hintergrundstrahlung, ebenfalls zum Empfang der Strahlung von den Lichtpupillen, beispielsweise der coaxialen Retroreflexion, befähigt, wohingegen die erste Aufzeichnungseinheit 17 nur Hintergrundstrahlung empfängt. Die Ausgänge der beiden Aufzeichnungseinheiten 17 und 18 sind wiederum gekoppelt mit einer nicht gezeigten Subtraktionschaltung, durch die, wie auch bei der Vorrichtung von Fig. 2, Aufzeichnungen erhalten werden, die nur die Lichtpupillen zeigen, was als Standard für das den Gegenstand betrachtende Publikum gewählt werden kann. Auch in diesem Fall kann es erforderlich sein, die Strahlung mit Hilfe eines Strahlungsdimmers 1 S zu dimmen.

Die Erfindung wurde oben mit Hilfe einer Reihe von Beispielen beschrieben. Es ist jedoch offensichtlich, daß die Erfindung weder auf diese speziellen Beispiele noch auf das Prinzip der Retroreflexion beschränkt ist, sondern daß es viele Möglichkeiten für die Anwendung der Erfindung gibt. Eine Reihe dieser Beispiele ist im ersten Teil der Beschreibung beschrieben. Weitere Ausführungsformen und Möglichkeiten werden dem Fachmann aus der Beschreibung und den Ansprüchen einleuchten.


Anspruch[de]

1. Verfahren zum Messen der visuellen Aufmerksamkeit von Personen oder Tieren für einen sichtbaren Gegenstand, dadurch gekennzeichnet,

daß nahe am Gegenstandes mindestens ein fokussierter, im wesenalichen parallel gerichteter Strahl einer Strahlung durchgelassen wird, der abtastend über ein Beobachtungsfeld (1) geführt wird, in dem sich Personen oder Tiere befinden, und die Strahlung, die von der Retina und/oder der Cornea der Augen reflektiert wird, selektiv von zwei Detektoren erfaßt wird und in ein Auswertesignal umgewandelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Beobachtungsfeld (1) in die Richtung der auftreffenden Strahlung (9) reflektierte Strahlung in coaxiale und nicht coaxiale Strahlung unterschieden wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die coaxial mit dem Abtaststrahl reflektierte Strahlung als ein Standard für die in der Retina und/oder Cornea der Augen reflektierte Strahlung gewählt wird.

4. Vorrichtung zur Anwendung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch: eine Strahlungsquelle für den im wesentlichen parallel fokussierten Strahl einer Strahlung (2), ein Abtastelement (3), das den Strahl abtastend über das Beobachtungsfeld (1) führt, und

ein Detektorelement, das umfaßt:

einen Strahlteiler (5), der eine Reflektoreinheit aufweist, die im Strahlteiler montiert ist, und, bezogen auf den Strahlenweg der reflektierten Strahlung, unter einem Winkel angeordnet ist, und zwei Detektoren (6, 7) zum Empfang der von der Reflektoreinheit reflektierten Strahlung bzw. zum Empfang der durch die Reflektoreinheit durchgelassenen Strahlung,

wobei die jeweiligen Ausgänge der zwei Detektoren (6, 7) mit den jeweiligen Eingängen eines Subtraktionselements (8) zur Unterscheidung zwischen coaxialer Strahlung und nicht coaxialer Strahlung verbunden sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflektoreinheit (5) mit einem zentralen Durchgang für den Durchtritt der coaxialen Strahlung ausgestattet ist.

6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein teilweise durchlassendes Ablenkelement (4) im Strahlenweg zwischen der Strahlungsquelle (2) und dem Abtastelement (3) unter einem Winkel montiert ist, wobei das Ablenkelement (4) die zurückkehrende reflektierte Strahlung zum Detektorelement (5, 6, 7) ablenkt.

7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis gekennzeichnet durch: ein Aufzeichnungssystem (16, 17, 18, 19, 22) zum Empfang der vom Beobachtungsfeld (1) reflektierten Strahlung,

ein Impulssystem (11, 12, 13, 15), das für eine Impulsbestrahlung des Beobachtungsfeldes mit dem Aufzeichnungssystem synchronisiert ist; und

eine Einrichtung zur Erkennung der Strahlung, die in der Retina und/oder der Cornea der Augen von Personen oder Tieren im Beobachtungsfeld anhand der im Aufzeichnungssystem (20, 21) aufgezeichneten Signale reflektiert wird.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufzeichnungssystem aus zwei Aufzeichnungseinheiten (17, 18), und daß das Impulstrahlungssystem aus einer Strahlungsquelle (26) besteht, deren Impulszeit mit der Aufzeichnungszeit des Aufzeichnungssystems synchronisiert ist, und daß die Impulsquelle transversal zum Strahlenweg zwischen den Aufzeichnungseinheiten und dem Beobachtungsfeld (1) angeordnet ist,

wobei ein teilweise durchlassendes Ablenkelement (27) im Strahlenweg positioniert ist, und das Ablenkelement die Strahlung der Strahlungsquelle in die Richtung des Strahlenweges zum Beobachtungsfeld ablenkt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufzeichnungssystem aus einer Aufzeichnungseinheit und das Impulssystem aus einer ersten und einer zweiten Impulsquelle (11, 12) besteht, deren Impulszeiten alternierend mit der Aufzeichnungszeit des Aufzeichnungssystems synchronisiert sind,

daß die erste Impulsquelle (11) zur Beleuchtung des Beobachtungsfeldes (1) mit Strahlung, die nicht coaxial zum Strahlenweg ist, neben dem Aufzeichnungssystem zwischen den optischen Aufzeichnungssystemen und dem Beobachtungsfeld angeordnet ist, und

daß die zweite Impulsduelle (12) transversal zum Strahlenweg angeordnet ist, in dem ein teilweise durchlassendes Ablenkelement (1 S) positioniert ist, das die Strahlung der zweiten Impulsquelle in die Richtung des Strahlenweges zum Beobachtungsfeld ablenkt, und

daß eine Subtraktionsschaltung (8) mit dem Ausgang des Aufzeichnungssystems gekoppelt ist, wobei die Subtraktionsschaltung aufeinanderfolgend aufgezeichnete Signale subtrahiert.

10. Vorrichtung nach Anspruch 7,

dadurch gekennzeichnet, daß das Aufzeichnungssystem eine erste und eine zweite Aufzeichnungseinheit (17, 18) aufweist, die in einem kurzen Abstand voneinander derart angeordnet sind, daß der Strahlenweg Zwischen dem Beobachtungsfeld (1) und dem ersten Aufzeichnungssystem, bezogen auf das, was sich zwischen dem Beobachtungsfeld (1) und der zweiten Aufzeichnungseinheit befindet, leicht verschoben ist,

daß das Aufzeichnungssystem eine Impulsquelle (26) aufweist, deren Impulszeit mit der Aufzeichnungszeit der ersten und der zweiten Aufzeichnungseinheit synchronisiert ist, und die transversal zum Strahlenweg zwischen dem Beobachtungsfeld und dem

ersten Aufzeichnungssystem angeordnet ist, und daß ein teilweise durchlassendes Ablenkelement (27) im Strahlenweg montiert ist, wobei das Ablenkelement die Strahlung von der Impulsquelle in die Richtung des Strahlenweges zum Beobachtungsfeld ablenkt, und

daß die Ausgänge der ersten und der zweiten Aufzeichnungseinheit mit den jeweiligen Eingängen einer Subtraktionsschaltung verbunden sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 7,

dadurch gekennzeichnet, daß das Aufzeichnungssystem eine erste und eine zweite Aufzeichnungseinheit (17, 18) aufweist, und daß das Impulssystem aus einer ersten und einer zweiten Impulsquelle (11, 12) besteht,

daß die erste Impulsquelle mit der ersten Aufzeichnungseinheit synchronisiert ist, und

daß die zweite Impulsquelle mit der zweiten Aufzeichnungseinheit derart synchronisiert ist,

daß abwechselnd die erste Aufzeichnungseinheit die Strahlung der ersten Impulsquelle aufzeichnet, die vom Beobachtungsfeld (1) reflektiert wird, und die zweite Aufzeichnungseinheit die Strahlung der zweiten Impulaquelle aufzeichnet, die vom Beobachtungsfeld (1) reflektiert wird,

wobei die erste Impulsquelle, bezogen auf die Aufzeichnungssystemanordnung, nicht coaxial positioniert ist und den Strahl einer Strahlung liefert, der vom Beobachtungsfeld zur ersten Aufzeichnungseinheit nicht coaxial reflektiert wird, und die zweite Impulsquelle, bezogen auf die Aufzeichnungssystemanordnung, coaxial positioniert ist und einen Strahl liefert, der beispielsweise vom Beobachtungsfeld zur zweiten Aufzeichnungseinheit coaxial reflektiert wird, und

daß die Ausgänge der ersten und der zweiten Aufzeichnungseinheit mit den jeweiligen Eingängen einer Subtraktionsschaltung · (10) verbunden sind.

12. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Aufzeichnungseinheit (17, 18), die unter einem Winkel zueinander angeordnet sind, zusammen mit einem Strahlteiler kombiniert wurden und ein Aufzeichnungssystem bilden, das zwischen dem Beobachtungsfeld und dem System einen gemeinsamen Strahlenweg haben.

13. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 9 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein erstes Ablenkelement (14) im Strahlenweg der ersten Impulsquelle (11) angeordnet ist, das den Strahlenweg der zweiten Impulsquelle entsprechend dem Strahlenweg der ersten Impulsquelle ablenkt, und daß ein zweites Ablenkelement (14) im Strahlenweg zwischen dem Beobachtungsfeld (1) und der Aufzeichnungseinheit angeordnet ist, das die Strahlung entsprechend dem Strahlenweg von der ersten oder der zweiten Impulsquelle zum Beobachtungsfeld ablenkt.

14. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang der Subtraktionsschaltung (8) mit dem einen Eingang einer Comparator-Schaltung (10) verbunden ist, wobei ein Referenzsignal (y) mit dem anderen Eingang verbunden ist.

15. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere der geplanten diskreten Elemente oder optischen Komponenten in einer Form ausgeführt sind, bei der es sich bis zu einem gewissen Grade um eine integrierte Form handelt.







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