眼動儀

2.2.2.1 眼球追蹤研究發展的四個階段

Rayner (1998)概述眼動特徵的前三個階段。

第一階段為 1879-1920 年代。

發現許多基本眼球移動事實。包括閱讀中的「凝視」 （fixation） 及「跳視」 （saccade）

的現象，跳視抑制 (saccadic suppression),跳視潛伏期 ( saccade latency),和知覺廣度大小 ( the size of the perceptual span)。

第二階段為 1930-1958 年代。

由於行為主義學派盛行，許多應用研究崛起。大多數的研究都聚焦在探討眼球移動 現象的本質。並未嘗試去推論內在的學習與認知的歷程，因此有關此類研究的數量很 少。

第三階段為 1970-1998 年代。

主要是改進眼動紀錄系統，使眼動資料蒐集更準確、更容易。由於當時認知心理學 2虹膜

3 瞳孔 虹膜

4角膜 5 鞏膜 虹膜

1 眼皮

開始發展，使得眼動行為成為探索大腦及認知系統的有力證據，因此出現大量的相關研 究。

第四階段是指 1999 至現在。

眼動追蹤應用研究，從系統分析的角度來看，大致分成二部分，作為診斷或互動功 能。

2.2.2.2 眼動技術

由於電腦處理速度越來越快，使得眼動技術改進，製造商已研發四代的眼動技術 (Duchowski, 2007)。

第一代是接觸式的眼球追蹤技術，受試者必須配戴特殊設計的軟式隱形眼鏡又稱搜 尋線圈法(search coil)或眼電圖法(electro-oculography)。這種侵入性量測方式易傷害受測 者不適合大眾使用。

第二代是利用光和影像圖法(photo- and video-oculography)

第 三 代 利 用 類 比 式 瞳 孔 中 心 角 膜 反 光 點 法 (analog video-based combined pupil/corneal reflection)將紅外線 LED 光源置於攝影機的鏡頭中心，利用 LED 光源在眼 球角膜外圍反射出來的反光點(glint)，與從視網膜反射的亮點(bright-eye)之間相對位置的 改變來檢測視線。此法稱為瞳孔中心角膜反光點法。

第四代是將第三代改成數位式的瞳孔中心角膜反光點法。

第三代眼動技術儀已經發展為能夠即時計算出眼動位置。然而第四代眼動儀結合數位化 技術提升使用率、準確性及快速性同時也降低成本。最新的眼動儀結合數位影音的技術，

校正方法不同於 5 至 9 點校正而是發展到由使用者需求決定任何點數皆可校正。攝影鏡 頭進步為自動對焦。

最先進的眼動儀不但比較便宜、處理速度更快、準確率提高，而且使用者更容易操 作。因此有關眼球移動行為追蹤研究大為增加。雖然眼動儀提供一個觀察人類視覺行為 與注意力過程的獨特目標。但是眼動儀仍然 無法廣泛使用於不同領域的實驗室。

Duchowski(2007)認為有兩點理由。第一點是眼動儀在使用上並未廣泛被指導，缺乏一套 訓練用的手冊。第二點是設備的設定及使用很複雜又需電腦技能整合。如何使其操作及 分析使用時困難度降低是當務之急。

2.2.2.3 眼動現象

眼動現象包括與認知學習有關的眼動現象 (Rayner,1998)及與認知學習關聯性較低 的眼動現象。

與認知學習有關的眼動現象

1. 凝視 ( fixation )是介於跳視間( saccades )的眼球相對穩定靜止的狀態(Javal,1906;

Huey,1908)。眼動訊息來自凝視期間然而跳視是無法獲得有用訊息的(Wolverton &

Zola, 1983)，凝視的時間與作業的種類有關，在閱讀時約需 225-250 毫秒，在知覺 saccade)與逆向移動(regressive saccade)兩種，其中逆向的移動在眼動研究中又稱之 為回視。 apparatus) 而引起的，因為前庭核與腦幹內管眼球運動的神經核間有直接的連絡，

所以只要頭部往任何一個方向加速時，眼球就會往另外一個方向做補償性的運動。

5. 眼震 ( nystagmus): 眼震是為了避免視細胞習慣化所產生的細微移動。

當我們在凝視目標，接收訊息時，眼球將聚焦於中央小窩(foveal)、窩邊(parafoveal) 及週邊(peripheral)等三個區域。中央小窩是眼球敏銳度(acuity)最高的區域，凝視的範圍 是 2 度視角，1 度視角大約 3-4 個字母，窩邊範圍是 5 度視角約 15-20 字母，窩邊範圍 以外者為周邊區域。因為離開敏銳度較高的中央小窩範圍，若凝視在窩邊區的文字，將 很難被準確辨識出來(Henderson, Dixon, Petersen, Twilley & Ferreira, 1995)。學者 們 (McConkie & Rayner, 1975; Rayner, Well, Pollatsek & Bertera, 1982)發現，在閱讀時中 央小窩與周邊區域的擷取訊息的方式是不同的。

閱讀中眼球凝視時，由近窩區的訊息傳達有二種方法，第一是提供閱讀者決定下一 步驟將看何處。McConkie & Rayner (1975)發現在窩邊區域閱讀時，利用字的長度的 訊息，來計劃下一個跳視的位置。相關的研究非常多(Liversedge & Underwood, 1998;

Pollatsek & Rayner, 1982; Rayner, Fischer & Pollatsek, 1998; Vonk, Radach & van Rijn, 2000)同時結果也是被肯定。第二，窩邊訊息可作為辨識字的根據。窩邊的字，因為先 被讀取，當它變成下一個凝視目標時，會縮短凝視時間(Rayner, 1975)。窩邊預覽使眼動 前產生注意力行為，逐字連續的轉移注意力，也可能不只一個字串。學者發現(Inhoff &

Rayner ,1986)窩邊預覽時，若字的出現頻率越多，其第一次凝視時間就越短。可是發生 在中央小窩時就無此現象。