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1 A 1/4 1 1/ 1/ (Vergence) (Convergence) (Divergence) ( ) ( ) 97

2 1) S. Fukushima, M. Takahashi, and H. Yoshikawa: A STUDY ON VR-BASED MUTUAL ADAPTIVE CAI SYSTEM FOR NUCLEAR POWER PLANT, Proc. of FIFTH International Topical Meeting on Nuclear Thermal Hydraulics, Operations, & Safety (NUTHOS-), pp.dd3-1-dd3-6, (1997). 2) : Eye-Sensing HMD, (1997) 3) : 39 Vol /22 (1996) 4) :, (1993) ) :,, (198). 6) :,, (1991). 7) :,, (199). 8) NHK : (199) 9) :, Vol. No.9 13/131 (1996) 1) : TECHNICAL REPORT OF IEICE (199-12) 11) J.L.Andreassi :,, (198). 12) D Noton & L. Stark :Scanpath in eye movements during pattern perception Science Vol.771 pp (1971). 13) M. Fujii, R. Fukatsu, Y. Aizawa, N. Takahata, M. Yamada, & S. Murakami :Cognitive disturbances in visual information processing in Alzheimer's disease, Vision, Memory and the Temporal Lobe pp (199). 14) : Vol.33 pp (1989). 1) : (199) 16) : (1994) 96

3 .,,,. 9

4 3cm MR MR HMD 94

5 6 Eye-Sensing HMD 3 Eye-Sensing HMD [deg/sec] 93

6 6 4 Eyeball rotation [deg] Time [sec.] 6.23: SF 4 Eyeball rotation [deg] Time [sec.].24: SF 92

7 8 Left eye 7 Pupil diameter [mm] Time [sec.].21: SF Right eye 8 7 Pupil diameter [mm] Time [sec.].22: SF 91

8 6 Left eye Pupil diameter [mm] Time [sec.].19: TM Right eye 6 Pupil diameter [mm] Time [sec.].2: TM 9

9 6 Left eye. Pupil diameter [mm] Time [sec.].17: DM Left eye 6. Pupil diameter [mm] Time [sec.].18: DM 89

10 6 Left eye Pupil diameter [mm] Time [sec.].16: 2 YA 88

11 8 6 Eyeball rotation [deg] Time [sec.].1: YA 87

12 6 Left eye Pupil diameter [mm] Time [sec.].13: YA Left eye 6 Pupil diameter [mm] Time [sec.].14: YA 86

13 6 Left eye. Pupil diameter [mm] Time [sec.].11: SF Right eye 6. Pupil diameter [mm] Time [sec.].12: SF 8

14 SF YA YA DM TM SF

15 : 83

16 c a 1 p d END.9: 82

17 ES-HMD ES-HMD SF YA DM TM

18 1, 16) 1 1 (Pre-attentive Process) 2 (Attentive Process) 1, 16) ) 8

19 .8: 79

20 2 1 1 Vertical [cm] Horizontal [cm].7: ( 78

21 M1 M2.7 ES-HMD MR ES-HMD.2 MR

22 Measured gaze points on the display (64*434) Vertical [dots] Horizontal [dots].6: !!!!.8 76

23 68.42cm 2cm. 1cm Depth [cm] Time [sec].: 7

24 .4: 74

25 .2:.3: 73

26 M2 ES-HMD

27 .1: 71

28 Eye-Sensing HMD.1 MR MR MRI.1 12).1 13) 14).2.3 MR 2 ES-HMD 7

29 2 Left eye 1 1 Vertical [cm] Horizontal [cm] 4.42: ( 2 Right eye 1 1 Vertical [cm] Horizontal [cm] 4.43: ( 69

30 2 1 Eyeball rotation [deg] Time [sec] 4.4: ( 2 1 Eyeball rotation [deg] Time [sec] 4.41: ( 68

31 Eyeball rotation [deg.] Time [sec.] 4.38: ( 2 1 Eyeball rotation [deg.] Time [sec.] 4.39: ( 67

32 2 Left eye 1 1 Vertical [cm] Horizontal [cm] 4.36: ( 2 Right eye 1 1 Vertical [cm] Horizontal [cm] 4.37: ( 66

33 2 1 Eyeball rotation [deg] Time [sec] 4.34: ( 2 1 Eyeball rotation [deg] Time [sec] 4.3: ( 6

34 Eyeball rotation [deg.] Time [sec.] 4.32: ( 2 1 Eyeball rotation [deg.] Time [sec.] 4.33: ( 64

35

36 4.31: TO TO

37 1 Eyeball rotation [deg.] Time [sec.] TM 4 1 Eyeball rotation [deg.] Time [sec.] TM 2 4.3: TM ( 61

38 1 Eyeball rotation [deg.] Time [sec.] TM 16 1 Eyeball rotation [deg.] Time [sec.] TM : TM ( 6

39 1 Eyeball rotation [deg] Time [sec] NI 4 1 Eyeball rotation [deg] Time [sec] NI : NI ( 9

40 1 Eyeball rotation [deg] Time [sec] NI 16 1 Eyeball rotation [deg] Time [sec] NI : NI ( 8

41 1 Eyeball rotation [deg] Time [sec] HF 4 1 Eyeball rotation [deg] Time [sec] HF : HF ( 7

42 1 Eyeball rotation [deg] Time [sec] HF 16 1 Eyeball rotation [deg] Time [sec] HF 8 4.2: HF ( 6

43 1 Eyeball rotation [deg.] Time [sec.] DM 4 1 Eyeball rotation [deg.] Time [sec.] DM : DM (

44 1 Eyeball rotation [deg.] Time [sec.] DM 16 1 Eyeball rotation [deg.] Time [sec.] DM : DM ( 4

45 1 Eyeball rotation [deg.] Time [sec.] SF 4 1 Eyeball rotation [deg.] Time [sec.] SF : SF ( 3

46 1 Eyeball rotation [deg.] Time [sec.] SF 16 1 Eyeball rotation [deg.] Time [sec.] SF : SF ( 2

47 1 Eyeball rotation [deg.] Time [sec.] TK 4 1 Convergence angle [deg.] Time [sec.] TK 2 4.2: TK ( 1

48 1 Eyeball rotation [deg.] Time [sec.] TK 16 1 Eyeball rotation [deg.] Time [sec.] TK : TK (

49 1 Eyeball rotation [deg] Time [sec] YA 4 1 Eyeball rotation [deg] Time [sec] YA : YA ( 49

50 1 Eyeball rotation [deg] Time [sec] YA 16 1 Eyeball rotation [deg] Time [sec] YA : YA ( 48

51 1 Eyeball rotation [deg.] Time [sec.] TO 4 1 Eyeball rotation [deg.] Time [sec.] TO : TO ( 47

52 1 Eyeball rotation [deg.] Time [sec.] TO 16 1 Eyeball rotation [deg.] Time [sec.] TO 8 4.1: TO ( 46

53 4.3: TO YA TK SF DM HF NI TM HF NI TM :

54 TO 2 TO 2 1m SF 2 4 DM 2 2 YA TK HF NI TM HF HF NI NI TM 16. NI TM ES-HMD TO YA TK SF DM 44

55 2 Depth distance [cm] Given angle to the target [deg] 4.14: TO 43

56 1 Left eye Measured convergence angle [deg] Given angle to the target [deg] 4.12: ( NI Right eye 1 Measured convergence angle [deg] Given angle to the target [deg] 4.13: ( NI 42

57 16 Measured convergence angle [deg] Given angle to the target [deg] 4.11: NI 41

58 16 Measured convergence angle [deg] Given angle to the target [deg] 4.9: DM 16 Measured convergence angle [deg] Given angle to the target [deg] 4.1: HF 4

59 16 Measured convergence angle [deg] Given angle to the target [deg] 4.7: TK 16 Measured convergence angle [deg] Given angle to the target [deg] 4.8: SF 39

60 16 Measured convergence angle [deg] Given angle to the target [deg] 4.: TO 16 Measured convergence angle [deg] Given angle to the target [deg] 4.6: YA 38

61 4.14 TO 4.3 CCD

62 4.2: TO YA.2 1. TK SF DM HF NI TM TO SF YA TK DM HF NI TM HF NI TO SF YA TK DM NI NI 36

63 4.1: (cm) ( ) (cm) ( 4.2) TO SF. YA TK DM 4.8 3

64 4.4: ( ) ( ) ES-HMD 16 9 ES-HMD

65 1 4.2: : ES-HMD 33

66 4.1: v = 18 :19 2 x sin1 [deg.] (4:2) 13: 4.2 ( + ) L 6: L = [cm] (4:3) tan + tan x CCD (4.2) ES-HMD

67 ES-HMD ES-HMD.421mm.19mm 1 13.mm 11) 6mm ES-HMD CCD 4.1 CCD x h v h = 18 :421 2 x sin1 [deg.] (4:1) 13: 31

68 Measured gaze point (Light eye) Vertical [dots] Horizontal [dots] 3.18: Measured gaze point (Light eye) Vertical [dots] Horizontal [dots] 3.19: 3

69 3.3: [dots] [dots] : [dots] [dots]

70 x X y y > f TL (x) y > f RT (x) Y p TL T p RT L R p LB B p BR Display image at calibration. y > f LB (x) y > f BR (x) Areas divided by five obtained pupil center positions. 3.16: Input pupil center position (x,y). y > f TL (x) No Yes y > f LB (x) No y > f RT (x) No Yes Area L Yes Area T y > f BR (x) No y > f BR (x) No Yes Area R Yes Area R Area B Area B 3.17: 28

71 Measured gaze point (Left eye) Vertical [dots] Horizontal [dots] 3.14: Measured gaze point (Right eye) Vertical [dots] Horizontal [dots] 3.1: 27

72 k; l k; l P (X; Y X Y 1 A = X RT Y RT 1 A + X TL Y TL 1 A X c Y c 1 A (3:7) X c ;Y c ,6,17, ,19,

73 ,6,28, CCD 4 4! p TL ;! p LB ;! p BR ;! p RT 4 T; L; B; R y = f TL (x);y = f LB (x);y = f BR (x);y = f RT (x) ! ; p =(x; y) T p RT ;p TL ;! p RT =! P RT =(X RT ;Y RT );! P TL =(X TL ; Y TL ) (x RT ;y RT );! p TL = (x TL ;y TL x y 1 A = x RT y RT 1 A + x TL y TL 1 A (3:6) 2

74 x x c y y c x x c y y c X = X c X lb x c x lb (x x c )+X c Y = Y c Y lb y c y lb (y y c )+Y c (3.4) X = X c X rb x c x rb (x x c )+X c Y = Y c Y rb y c y rb (y y c )+Y c (3.) ,6,17, ,, ,19,

75 3.13: 2 23

76 : X c X lt X c X = x c x lt x c x Y c Y lt Y c Y = y c y lt y c y (X; Y ) (3.1) X = X c X lt x c x lt x x c y y c (x x c )+X c Y = Y c Y lt y c y lt (y y c )+Y c (3.2) X = X c X rt x c x rt (x x c )+X c Y = Y c Y rt y c y rt (y y c )+Y c (3.3) 22

77 3.12 ES-HMD (X c ;Y c ), (X lt ;Y lt ), (X rt ;Y rt ), (X lb ;Y lb ), (X rb ;Y rb ) X Y CCD (x c ;y c ), (x lt ;y lt ), (x rt ;y rt ), (x lb ;y lb ), (x rb ;y rb ) x y CCD CCD CCD 4 (x; y) (x c ;y c ) 4 x x c y y c x x c y>y c x>x c y>y c x>x c y y c 3.13 (X; Y ) CCD (x; y) x x c y y c 21

78 Measured gaze point (Left eye) Vertical [dots] Horizontal [dots] 3.1: 2 Measured gaze point (Right eye) Vertical [dots] Horizontal [dots] 3.11: 2 2

79 Measured center positions of pupil on the CCD camera (Left eye) Vertical [mm] mm 1mm Horizontal [mm] 3.8: Measured center positions of pupil on the CCD camera (Right eye) Vertical [mm] mm 28 1mm Horizontal [mm] 3.9: 19

80 Target points on the display (64*4) Vertical [dots] Horizontal [dots] 3.7: CCD CCD 2 2) 18

81 3.2 HMD CCD HMD ES-HMD 3.7 PC98 NTSC ES-HMD [dots] 4[dots] 3 14 [dots] [dots] TO 1 CCD CCD 6mm mm CCD

82 1mm 1mm 3.6: 3.2 LED CCD NTSC CCD PC mm.19mm ) Eye-Sensing HMD 16

83 3.4: CCD 3.: LED 1

84 : LED CCD CRT LED CCD 3.4 CCD B CRT CCD CCD LK-M41MR JK-L24M2 LED A B CCD 14

85 3.1: CRT ( ) ( ) 1m 3TV 1f L CCD 3.2: 6.4mm mm 1/2 CCD CCD 7TV 2 3 2: kHz 9.9Hz 24.mm 14mm 13

86 3.1: Eye-Sensing HMD 3.2: Eye-Sensing HMD 12

87 3 Eye-Sensing HMD 3.1 Eye-Sensing HMD ES-HMD ES-HMD CCD ES-HMD ES-HMD ES-HMD ES-HMD HMD STV-E CRT 1 CRT NTSC 3.3 CRT 1m A 43. A B HMD CRT CRT

88 1 Eye-Sensing HMD 2 Eye-Sensing HMD 3 Eye-Sensing HMD MRI(Magnetic Resonance Imaging) Eye-Sensing HMD Eye-Sensing HMD 1

89 2.3 Eye-Sensing HMD Eye- Sensing HMD(ES-HMD) 2) HMD ES-HMD ES-HMD VR Eye-Sensing HMD Eye-Sensing HMD 9

90 D 1D D=1D D 1D 8

91 Accomodation 2 3 7

92 B A L R E L ER 2.1: A B L R B E L OA E R OB 6

93 (Divergence), 6, 7) (Depth Perception) (Stereoscopic Vision) 2.1 8) 2.1: 6.cm A 2.1 A ( 2.1 ) 2m

94 2.2 4) (Convergence) 4

95 2 2.1 CAI 1) Eye-Sensing HMD 2)3) Eye-Sensing HMD 3

96 ES-HMD. 2, Eye-Sensing HMD 3, Eye-Sensing HMD 4, MR 6 2

97 (REM ) (Eye-Sensing Head Mounted Display;ES-HMD) 1

98 2.1 : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 3.1 : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 4 vi

99 4.39 ( : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : ( : : : : : : : : : : : : : : : : : : ( : : : : : : : : : : : : : : : : : : ( : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : ( : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 69.1 : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 71.2 : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 73.3 : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 73.4 : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 74. : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 7.6 : : : : : : : : : : : : : : : : 76.7 ( : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 78.8 : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 79.9 : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 82.1 : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : SF : : : : : : : : : : : : : 8.12 SF : : : : : : : : : : : : : 8.13 YA : : : : : : : : : : : : : YA : : : : : : : : : : : : : 86.1 YA : : : : : : : : : : : : YA : : : : : : : : : : : : : DM : : : : : : : : : : : : : DM : : : : : : : : : : : : : TM : : : : : : : : : : : : : 9.2 TM : : : : : : : : : : : : : 9.21 SF : : : : : : : : : : : : SF : : : : : : : : : : : : SF : : : : : : : : : : : : : : : : : : SF : : : : : : : : : : : : : : : : : : 92 v

100 4.7 TK : : : : : : : : : : : SF : : : : : : : : : : : : DM : : : : : : : : : : : HF : : : : : : : : : : : NI : : : : : : : : : : : : ( NI : : : : : : ( NI : : : : : : : : : : : : : : : : : TO : : : : TO : : YA : : : : YA : : : : TK : : : : 4.2 TK : : : : SF : : : : SF : : : : DM : : : : DM : : : : 4.2 HF : : : : HF : : : : NI : : : : NI : : : : TM : : : : TM : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : ( : : : : : : : : : : : : : : : : : : : ( : : : : : : : : : : : : : : : : : : : ( : : : : : : : : : : : : : : : : : ( : : : : : : : : : : : : : : : : : ( : : : : : : : : : : : : : : : : : : : ( : : : : : : : : : : : : : : : : : : : ( : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 67 iv

101 2.1 : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : Eye-Sensing HMD : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : Eye-Sensing HMD : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : CCD : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 1 3. LED : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : ES-HMD : : : : : : : : : : : : : : : : : : ( ) : : : : : : : : : : : : : : : : : : : TO : : : : : : : : : : : YA : : : : : : : : : : : 38 iii

102 4.4.1 : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 76.2 : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : A 97 ii

103 : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : Eye-Sensing HMD : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 9 3 Eye-Sensing HMD Eye-Sensing HMD : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 4 i

104 Eye-Sensing HMD 1 2 1

i

i 14 i ii iii iv v vi 14 13 86 13 12 28 14 16 14 15 31 (1) 13 12 28 20 (2) (3) 2 (4) (5) 14 14 50 48 3 11 11 22 14 15 10 14 20 21 20 (1) 14 (2) 14 4 (3) (4) (5) 12 12 (6) 14 15 5 6 7 8 9 10 7

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