JPH02220627A - 眼球運動検出方法及び居眠り検出・防止装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は眼球運動の検出方法とそれを応用した居眠り検
出・防止装置に関する。

［従来の技術］ 従来、自動車等の運転者の居眠り防止装置として、網膜
視細胞の活動電位を検出したり頭部傾角を検出したりす
ることによって、運転者の居眠り状態を検出し警告する
居眠り防止装置が提案されている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら上記した従来の居眠り防止装置は、運転者
が既に居眠り状態に入ってしまった後でそれを検出して
いるので警告時期が遅きに過ぎ、警告以前に事故が発生
する危険があった。

一方、上記した居眠り防止装置の伯に、医学分野等では
被験者の意識の覚醒レベルを的確に把握したい要望があ
った。意識の覚醒レベルを検出するには脳波を判別すれ
ば可能であるが、脳波の検出、判別のためには頭皮への
多数の面倒な電極接着や大掛かりな回路装置を要し、例
えば多数の患者をモニターする場合や一般の運転者が手
軽に利用する場合などの用途には現実的ではなかった。

なお、従来から意識の覚醒レベルの変動と眼球運動バタ
ンの変動との間には深い相関があることが知られており
、眼球運動から意識の覚醒レベルを把握できることは知
られているが眼球運動の忠実かつ高感度な検出を可能と
する方法に関する具体的な提案はなかった。

本発明はこのような問題に鑑みなされたものであり、手
軽な方法による眼球運動の忠実かつ高感度な検出方法と
、それを応用した居眠り防止装置とを提供することを解
決すべき課題とするものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明の眼球運動検出方法は、微小な永久磁石をまぶた
に連動させ、前記まぶたに対峙するように眼鏡状支持枠
に磁気センサを装着し、前記磁気センサによって永久磁
石からの磁界変化を検出してまぶたの運動を非接触で検
出することを特徴としている。

本発明の居眠り検出・防止装置はまぶたに接触した永久
磁石と、眼鏡状支持枠に配設された磁気センサと、前記
磁気センサの出力信号によって検出したまぶたの運動状
態から被験者の覚醒レベルを判別する判別手段と、前記
覚醒レベルの低下を検出した場合に被験者に警告する警
報手段とを具備している。

永久磁石は、磁気テープ状、小薄片状、ワイヤ状、針状
、ゴム磁石板状など各種形状をもつことができる。

磁気センナは、永久磁石と磁気センサとの相対距離変化
による磁界強度変化を検出して最終的に電気信号に変換
するものであれば、半導体磁気センサからアモルファス
磁気センサまで各種の型式のものを採用することができ
る。

例えば、磁気センサは磁界変化により磁心の透磁率を変
化させ、磁心に巻回されたコイルのインダクタンス変化
を検出する型式とすることができる。このコイルのイン
ダクタンスは電圧又は電流変化や発撮周波数の変化とし
て周知の方法で検出することができる。

［作用］ 上記したように、意識の覚醒レベルの変動と眼球運動バ
タンの変動との間には深い相関があり、更に、眼球がま
ぶたと連動性をもつことも知られている。また、まぶた
の運動は眼球運動以上に被験者の精神状態を敏感に反映
するものであり、まぶたの運動の検出は覚醒レベルの検
出には最も適した方法といえる。

したがって、本発明の居眠り検出・防止装置では、眼鏡
状支持枠に配設された磁気センサによってまぶたと連動
する永久磁石の磁界変化によりまぶたの運動を検出する
。そして、判別手段は検出したまぶたの運動から半覚醒
レベルに特有な眼球運動バタンを求めることにより居眠
りレベルに入る前の半覚醒レベルを判別し、居眠り状態
に入る前に警報手段を駆動して警告する。

［実施例］ （第１実施例） 本発明の居眠り検出・防止装置の一実施例を、図面によ
り説明する。

この居眠り検出・防止装置は第１図に示づように、両ま
ぶたａ、ｂに接着された一対の永久磁石１．２と、眼鏡
状支持枠３に固定された一対の磁気センサ４．５と、磁
気センサ４．５の出力信号によって検出したまぶたの運
動状態から被験者の覚醒レベルを判別する信号処理判別
装置６と、覚醒レベルの低下を検出した場合に被験者に
警告する警報手段７とからなる。

永久磁石１．２は各々、直径２ｍｍ、軸長２ｍｍ程度の
小円板形状の希土類系磁石で構成され第２図及び第３図
に示すように、両まぶたの中央部に両面テープ１１によ
り接着されている。永久磁石１．２は接着された底面側
がＳ極、反対の頂面側がＮ極に磁化されている。

磁気センサ４．５は第４図に示すように、各々複数の検
出素子４０．５０と、検出素子４０．５０のインダクタ
ンス変化を検出する検出器４１．５１とからなる。検出
素子４０．５０は第２図及び第３図に示すように、眼鏡
支持枠３に設けられた透明板３０上に配設されており、
通常眼鏡をかけた状態で測定可能となっている。永久磁
石４．５及び検出素子４０，５０の間隔は約１　Ｑｍｍ
程度に設定されている。検出素子４０．５０は第４図に
示すように、零磁歪に調整されたＣｏ系のアモルファス
磁心４２．５２にコイルを所定巻数だけ巻回したもので
あり、各コイルの両端は眼鏡支持枠３に埋め込まれた検
出器４１．５１の入力端に接続されている。アモルファ
ス磁心４２．５２は各々、複数本が永久磁石１．２を中
心として敢射状に配置され、各コイルは直列接続に接続
されている。その結果、地磁気や車体内外乱磁界は全磁
心内で相殺されるので、磁石の０．０２μｍまでの微細
１辰動まで検出することができる。検出器４１．５１は
検出素子４０．５０のインダクタンス変化をリニア増幅
する差動アンプで構成されている。アモルファス磁心４
２．５２の直径は約０゜４ｍｍ、軸長は約４ｍｍに形成
されている。

信号処理判別装置６は、警報装置７とともに、コンパク
トケース８に内蔵されており、信号線９１．９２により
検出器４１．５１の各出力端に接続されている。また、
コンパクトケース８には小形バッテリーＥが内蔵されて
おり、バッテリーＥは信号処理判別装置６、警報装置７
とともに、電源線９０を介して検出器４１．５１に電源
電圧を供給している。信号処理判別装置６は第４図に示
すように、磁気センサ４．５から出力された信号ｌ圧Ｖ
ＬＶ２を高１１！１ｍ断シタ後、Ａ／Ｄ変換する前置処
理回路６１．６２と、前置処理回路６１．６２から出力
されたデジタル信号Ｄ１、Ｄ２を演粋処理して居眠り警
報信号Ｓを出力するマイコン６０とからなる。

警報装置７は、居眠り警報信号Ｓを受取って手動により
ターンオフしない限り鳴動し続ける電子ブザーで構成さ
れている。

なお、これらの検出器、信号処理部、バッテリーなどは
ハイブリッドＩＣ技術により十分小型化され、すべて眼
鏡の両サイドフレームに装着することも可能である。し
たがって、運転者は両まぶたに微小磁石を自分で接着し
、センサつき眼鏡をかけるだけでも極めて手軽に居眠り
を防止することができる。

以下、この居眠り検出・防止装置の動作を説明する。

永久磁石１は右まぶたａとともに永久磁石２は左まぶた
ｂとともに連動し、磁気センサ４のインダクタンスは永
久ｍ石１の特に垂直方向の変位に伴う磁界強度変化によ
り変化し、磁気セン昏す５のインダクタンスは永久磁石
２の特に垂直方向の変位に伴う磁界強度変化により変化
する。磁気センサ４のインダクタンス変化は検出器４１
により電圧変化に変換され、約６０〜８０ｄｂ程度増幅
された後、前置処理回路６１で高域成分遮ｆｆｔｉ後に
Ａ／Ｄ変換されてマイコン６０に伝送される。同様に、
磁気センサ５のインダクタンス変化は検出器４２により
電圧変化に変換、増幅された後、前置処理回路６２で高
域成分遮断後にＡ／Ｄ変換されてマイコン６０に伝送さ
れる。

マイコン６０は、デジタル信号Ｄ１、Ｄ２を内蔵のデー
タプロセッサを用いて演ｎ処理し、相互相関関数値［）
ｍを求める。なお、この相互相関関数値［）ｍはデジタ
ル信号Ｄ１及びＤ２の同時刻値間の相関値を表すもので
ある。

上記演算処理を詳細に説明すれば、まず、現時点ｔχ前
後にわたる所定期間（−０，５ｓｅｃ〜十Ｑ、５ｓｅｃ
＞におけるデジタル信号Ｄ１、Ｄ２の各最大娠幅が等し
くなるように一方のデジタル信号Ｄ１を乗埠補正する。

次に、一方のデジタル信号Ｄ１の時間軸を上記所定期間
内でシフトしつつ２つのデジタル信号Ｄ１、Ｄ２の差を
求める。

換言すれば上記所定期間において等間隔にサンプリング
された多数のデジタル信号Ｄ１の各数値（Ｄ１１〜Ｄ１
ｎ＞と、現時点ｔχにおけるデジタル信号Ｄ２との冬着
をそれぞれ求める。次に、求めた冬着を二乗した後、加
算して現時点ｔχの相互相関関数値Ｄｍとする。第５図
〜第７図に磁気センサ４．５から出力される信号電圧ｖ
１、Ｖ２の波形を示す。ただし、第５図は覚醒状態、第
６図は居眠り前の半覚醒状態、第７図は居眠り状態を示
す。なお、第６図は第５図より縦方向に２８倍程度伸長
してあり、第７図は第５図より縦方向に３６倍程度伸長
しである。相互相関関数値Ｄｍと意識の覚醒レベルとの
関係を第８図に示す。

第８図かられかるように、意識の覚醒レベルの低下とと
もに２つのデジタル信号間Ｄ１、Ｄ２の相関（相互相関
関数値Ｄｍ）が低下する。

この実施例では、マイコン６０は相互相関関数値Ｄｍが
所定のしきい値レベルＴｈ以下となった場合に、居眠り
警報信号Ｓを警報装置７に出力し、警報装置７は鳴動し
て運転者に警告を与える。

この居眠り検出・防止装置によれば、両まぶたの運動の
相関性が意識の覚醒レベルの低下とともに減少すること
を利用して居眠りに入る前の半覚醒状態を検出し、警報
装置を作動しているので、事故防止などに有益である。

（第２実施例） 本発明の居眠り検出・防止装置の他の実施例を第９図及
び第１０図に示す。

この居眠り検出・防止装置は、眼鏡状支持枠３ａに支持
された永久磁石１ａと、眼鏡状支持枠３ａに固定された
磁気センサ４ａと、磁気センサ４ａの出力信号によって
検出したまぶたの運動状態から被験者の覚醒レベルを判
別する信号処理判別装置６ａと、覚醒レベルの低下を検
出した場合に被験者に警告する警報装置７ａと、磁気セ
ンサ４ａと信号処理判別装置６ａとをワイヤレス接続す
るためのＦＭ変調器８ａ、送信器８ｂ、受信器８Ｃ，Ｆ
Ｍ検波器８ｄを備えている。

眼鏡状支持枠３ａの後背部には、磁気センサ４ａを内蔵
する樹脂製突起部３２が眼鏡状支持枠３ａとの一体成型
により配設されており、樹脂製突起部３２の頂面に穿設
された支持穴（図示せず）には、１字形で小径の樹脂製
弾性フレーム３３の一端が嵌合されている。樹脂製弾性
フレーム３３の他端部は下方に伸びており、その先端に
は樹脂製薄板３４が固着されている。樹脂製弾性フレー
ム３３の角部には、実施例１の永久磁石１と同じ永久磁
石１ａが樹脂製突起部３２に向けて立設されており、永
久磁石１ａは底面側がＳ極、反対の頂面側がＮ極に磁化
されている。樹脂製弾性フレーム３３は弾力性に富んだ
樹脂材料で形成されており、被験者が眼鏡状支持枠３ａ
を装着した状態において樹脂製弾性フレーム３３はある
程度たわんで樹脂製薄板３４を一方のまぶたａに軽く押
付けている。その結果、樹脂製薄板３４は表面が粗面化
されてまぶたに良く付着しており、まぶたと連動するよ
うになっている。

磁気センサ４ａは、第１０図に示すように、直径が１２
０μｍで軸長が４ｍｍである検出索子４０ａと、検出索
子４０ａのインダクタンス変化を検出する検出器４１ａ
とからなる。検出索子４０ａは永久磁石１ａに近接する
ように樹脂製突起部３２に埋め込まれており、検出器４
１ａは眼鏡状支持枠３ａの末端に内蔵されている。検出
素子４０ａはアモルファス高磁歪ワイヤ４２ａにコイル
４３ａを所定巻数だ【プ巻回して構成されており、各コ
イルの両端は検出器４Ｃの入力端に接続されている。検
出素子４０ａは、溶融したＦｅ７７゜５、ｓ＊７．５、
Ｂ１５を水中急冷法で成型したものであり、０．２０ｅ
程度の交流磁界に対しても鋭いパルス電圧を発生する機
能を有する。検出器４１ａは検出素子４０ａに誘導され
るパルス電圧を増幅するセンスアンプである。また、検
出器４１ａはアモルファス高磁歪ワイヤ４２ａが永久磁
石１ａのある程度以上の変位に対してパルス電圧を発生
するように、コイル４３ａに所定の電流を供給してアモ
ルファス高磁歪ワイヤ４２ａの内部バイアス磁界を調整
する可変バイアス電流供給回路源も内蔵している。

ＦＭ変調器８ａ及び送信５８ｂは小型バッテリーととも
に眼鏡状支持枠３ａに内蔵されており、受信器８Ｃ及び
ＦＭ検波器８ｄは信号処理判別装置６ａ及び警報装置７
ａとともに、コンパクトケース（図示せず）に内蔵され
ている。信号処理判別装置６ａはＡ／ＤＤンバータ内蔵
のマイコンで構成されている。

次にこの居眠り検出・防止装置の動作を説明する。

まぶたａに連動する永久磁石１ａの所定以上の変位によ
り検出素子４０ａにはパルス電圧が発生する。

一方、第５図〜第７図に示すように、覚醒状態は半覚醒
状態に比較して非常に振幅が大ぎく、そして半覚醒状態
は居眠り状態に比較して振幅が大きい。本実施例では、
半覚醒状態ではたまにしか生ぜず覚醒状態では頻瞥に生
じる程度に検出素子４０ａがパルス電圧を発生するよう
な磁界変化が永久磁石の運動によりアモルファス高磁歪
ワイヤ４２ａ内に生じるように、コイル４３ａへ通電さ
れる上記バイアス電流が調節されている。検出素子４０
ａから生じたパルス電圧は検出器４１ａで増幅されてＦ
Ｍ変調器８ａでＦＭ信号に変換され、送信器８ｂから送
信される。受信器８Ｃで受信されたＦＭ信号はＦＭ検波
器８ｄで検波された後、信号処理判別装置６ａに出力さ
れる。信号処理判別装置６ａは所定期間あたりのパルス
数をカウントし、カウント数が所定のしきい値を超える
場合に警報装置７ａに居眠り警報信号Ｓを出力する。

本実施例によれば、永久磁石１ａと磁気センサ４ａから
なる対を一対だけ設ければよく、更に、信号処理判別装
置６ａはパルス数をカウントし、カウント値が所定時間
中に所定しきい値を超えるかどうかを判断するだけであ
るので、構成が簡単となる。なお、信号処理判別装置６
ａはコンパレタ及びカウンタを有するハードウェアで置
換えることもできる。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明の眼球運動検出方法は、まぶ
たと連動する永久磁石の運動を眼鏡状支持枠に固定の磁
気センサによって検出するので、まぶたと連動する眼球
運動を忠実かつ高感度に検出することができる。

更に、本発明の居眠り検出・防止装置は、上記方法によ
り検出した眼球運動の状態変化から意識の覚醒レベルの
低下を検出して警告するように構成されているので、被
験者が居眠り状態に入る前に警告することができ、特に
事故防止の観点から有益である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の居眠り検出・防止装置の第１実施例を
示す模式正面図、第２図は第１図の一部模式平面図、第
３は第１図の模式断面側面図、第４図は第１実施例のブ
ロック図、第５図、第６図、第７図は各覚醒レベルにお
ける信号Ｖ１、Ｖ２の波形図、第８図は各覚醒レベルに
おける相互相関信号値［）ｍの変化を示す特性図、第９
図は本発明の居眠り検出・防止装置の第２実施例を示す
模式断面側面図、第１０図は第２実施例のブロック図で
ある。 １．２・・・永久磁石 ３・・・眼鏡状支持枠 ４．５・・・磁気センサ ６・・・信号処理判別装置 （判別手段） ７・・・警報装置 （警報手段） 第３図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）永久磁石をまぶたに連動させ、前記まぶたに対峙
   するように眼鏡状支持枠に磁気センサを装着し、前記磁
   気センサによつて永久磁石からの磁界変化を検出してま
   ぶたの運動を検出することを特徴とする眼球運動検出方
   法。
2. （２）まぶたに接触した永久磁石と、 眼鏡状支持枠に配設された磁気センサと、 前記磁気センサの出力信号によって検出したまぶたの運
   動状態から被験者の覚醒レベルを判別する判別手段と、 前記覚醒レベルの低下を検出した場合に被験者に警告す
   る警報手段と、 を具備してなる居眠り検出・防止装置。