眼動儀的演進

在 19 世紀初，科學家開始進行人類視覺認知方面的研究，在還沒出現眼動儀 之前，大多是以使用者自己講述的方式來得到使用者的凝視資訊。在 1879 年，

法國眼科醫生 Louis Èmile Javal 發現人類在閱讀時的視線是由凝視和掃視所 組成，也就是視線會在某區域作一段時間的停留，之後會快速的移動到下一個區 域停留。

第一台眼動儀是在西元 1897 年時由 Edmund Burke Huey 所研發的，圖 1-3 為其研發的眼動儀示意圖，主要的架構是由一根鋁製的指針連結到一個戴在眼睛 上的鏡片，以這樣的方式來得到使用者的凝視資訊，因為鏡片需要直接接觸到使 用者的眼球，故這個架構被稱為接觸式眼動儀。在 Huey 的研究中對於眼睛的凝 視情形進行了許多實驗和研究，他發現人們在閱讀的時候，很多單字其實根本就 沒有被凝視過。

圖 1-3 Edmund Burke Huey 所研發的接觸式眼動儀[5]

在 1922 年，Guy Thomas Buswell 研發了第一台非侵入式的眼動儀[6]，主要 的概念是將一道光打向瞳孔，再使用底片紀錄從瞳孔反射回來的光，以反射光在 底片上的位置來分析使用者的凝視資訊，Buswell 針對使用者閱讀文章和觀看照 片的凝視情形做了系統化的分析和研究。在 1948 年時，Hartridge 和 Thompson 研發了第一台頭戴式眼動儀[7]，其構造如圖 1-4 所示，頭戴式眼動儀讓使用者 可以在較自由的情況下使用眼動儀。

圖 1-4 Hartridge 和 Thompson 研發的頭戴式眼動儀[7]

在 1985 年，Crane 和 Steele 利用光線進入眼睛之後會產生四次折射的現象，

以攝影機拍攝眼睛得到這些光的折射點來進行凝視點的預估[8]，如圖 1-5 所示，

光線進入眼球後會因為眼球內部各構造的折射率不同產生四次折射，而這四次折 射會產生四組不同的影像，稱為 Purkinje-Image。

圖 1-5 光線進入眼球後產生四次折射[9]

在四組 Purkinje-Image 中，第二組和第三組影像因為反射量太小較不易被觀 測到，因此 Crane 和 Steele 使用第一組和第四組的影像來預估凝視點，這種方 式在之後的眼動儀研究中時常被採用，對於後續的相關研究也有很多啟發。Crane 和 Steele 研發的眼動儀使用情形如圖 1-6 所示，利用頭架固定使用者頭部後，

頭架前方的攝影機會照射使用者眼睛預估凝視點。

圖 1-6 Crane 和 Steele 所研發的眼動儀[8]

除了利用影像和貼合在眼睛上的鏡片之外，另一種常見的眼動儀為使用電極 原理偵測眼睛變化並預估凝視點[10]，如圖 1-7 所示，在使用者的眼睛周圍貼上 電極感應器，由於視網膜和角膜間存在著電位差，當使用者的眼球轉動時，眼睛 周圍的皮膚會產生電位變化，就能藉由電極感應器觀察電位變化來推測眼球運動 的情形。

圖 1-7 利用電極原理的眼動儀[10]

早期的眼動儀造價非常昂貴，一部專業的眼動儀包含分析軟體在內往往要價 數十萬甚至數百萬，若要使用眼動儀進行研究必須要先負擔這樣的費用，且由於 價格昂貴，通常購買的數量不會太多，在受試者必須輪流使用眼動儀的情況下，

若受試者眾多時就會導致研究進度緩慢，但隨著科技的進步和技術的普及，市面 上也出現許多較平價的機種，讓一般民眾也能體會到使用眼動儀的樂趣，如圖 1-8 為瑞典眼動儀公司 tobii 所生產的平價眼動儀，另外也有出現如圖 1-9 的專為行 動裝置設計的眼動儀產品。

圖 1-8 tobii 公司生產的平價眼動儀[11]

圖 1-9 為行動裝置設計的眼動儀[11]