DE2922646A1

DE2922646A1 - DEVICE FOR MEASURING EYE MOVEMENT

Info

Publication number: DE2922646A1
Application number: DE19792922646
Authority: DE
Inventors: Nichtnennung Beantragt
Original assignee: BUSCHOW HANS DR ING; Buschow hans dr-Ing
Current assignee: Bouis Didier Dr-Ing Overijse Be
Priority date: 1979-06-02
Filing date: 1979-06-02
Publication date: 1980-12-04
Also published as: FR2457673A1; FR2457673B3; DE2922646C2

Description

DR. INQ. HANS LICHTI · DIPL-INQ. HEINER LICHTIDR. INQ. HANS LICHTI DIPL-INQ. HEINER LICHTI

DIPL.-PHYS. DR. KLAUS LEUTWElüDIPL.-PHYS. DR. KLAUS LEUTWElü

PATENTANWÄLTEPATENT LAWYERS

D-75OO KARLSRUH E 41 (GrOtZI NGEN) · DURLACHER STR. 31 (HOCHHAUS! D-75OO KARLSRUH E 41 (GrOtZI NGEN) DURLACHER STR. 31 (HIGH-RISE!

TELEFON (0721) 485«TELEPHONE (0721) 485 «

Dr. Ing. Hans BuschowDr. Ing.Hans Buschow

^y 19. April 1979 ^y April 19, 1979

D-2000 HAMBURGD-2000 HAMBURG

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Vorrichtung zur Messung der AugenbewegungDevice for measuring eye movement

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung der Augenbewegung, mit mindestens einer eine optische Meßstrahlung aussendenden Lichtquelle und mit einer Potoempfängeranordnung, wobei der vordere Augenabschnitt mit der Meßstrahlung beleuchtet und mit der zurückgeworfenen Meßstrahlung durch eine Abbildungsoptik auf der Potoempfängeranordnung eine Abbildung des vorderen Augenabschnitts erzeugt wird, und wobei die Potoempfängeranordnung Ausgangssignale abgibt, die vom Ort der Abbildung auf der Fotoempfängeranordnung abhängig sind.The invention relates to a device for measuring the eye movement, with at least one light source emitting an optical measuring radiation and with a photo receiver arrangement, wherein the anterior segment of the eye illuminated with the measurement radiation and with the reflected measurement radiation through imaging optics an image of the anterior segment of the eye is generated on the photo receiver arrangement, and wherein the photo receiver arrangement emits output signals from the location of the image on the photo receiver arrangement are dependent.

Unter Augenbewegung wird im folgenden die um eine vertikale und um eine zur Blickrichtung senkrechte horizontale Achse erfolgende Drehung des Auges um seinen Mittelpunkt bezeichnet. Die genaue Messung und Aufzeichnung der Augenbewegung ist auf verschiedenen medizinischen Gebieten, insbesondere in der Neurophysio-In the following, eye movement is defined as a vertical movement and about a horizontal axis perpendicular to the viewing direction, the eye is rotated about its own Designated center. The accurate measurement and recording of eye movement is based on various medical Areas, especially in the neurophysio-

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logie, Ophthalmologie, Ortologie und Psychologie von erheblicher Bedeutung. Dementsprechend sind verschiedene Methoden zur Messung der Augenbewegung entwickelt worden. Eine in der Praxis sehr gebräuchliche Methode ist unter dem Stichwort Elektrookulgramm bekannt, wobei das Dipolmoment des Augapfels mittels Ableitelektroden an den Schläfen sowie ober- und unterhalb der Augenhöhlen gemessen wird. Diese Arbeitsweise läßt sich einfach, auch bei geschlossenen Augen anwenden, erlaubt aber nur ein geringes Auflösungsvermögen.logy, ophthalmology, ortology and psychology of considerable importance. Accordingly, various methods of measuring eye movement have been developed been. A method that is very common in practice is known under the keyword electrooculgram, where the dipole moment of the eyeball by means of electrodes on the temples as well as above and below the Eye sockets are measured. This way of working is easy to use, even with your eyes closed but only a low resolution.

In verschiedensten Ausführungsformen sind Vorrichtungen zur Messung der Augenbewegung bekannt, bei denen das Auge mit Infrarotlicht angestrahlt und die Augenbewegung mit einer Fernsehkamera aufgenommen wird. Das Ausgangssignal der Kamera wird durch geeignete schaltungstechnische Mittel, häufig auch unter Einsatz von Datenverarbeitungsanlagen analysiert. Diese bekannten Vorrichtungen behindern zwar die Sicht des Probanden mit dem zu messenden Auge nicht, sind aber aufwendig und besitzen nur geringes Auflösungsvermögen. Entsprechendes gilt auch für ä>ie Erfassung der direkten Reflektion einer intensiven Lichtquelle durch die Cornea unter einem Winkel, der von der jeweiligen Richtung der optischen Achse des zu messenden Auges abhängt. Die Lage des Reflexes wird gleichfalls aufgenommen und anschließend ausgewertet. Diese Arbeitsweise ist sehr kosten- und arbeitsaufwendig. Bessere Ergebnisse werden mit geringem Aufwand durch Beobachtung der Sclera-Iris-Grenze erhalten, wobei diese mit Infrarotlicht beleuchtet wird. Die Messung beruht darauf, daß die Iris ein geringes Reflektionsvermögen als die ScIera aufweist, wobei die Intensität der durch einen Fotoempfänger gemessenen Strahlung der Augenstellung annähernd proportional ist. Diese Arbeitsweise führtDevices for measuring eye movement are known in the most varied of embodiments, in which the eye is irradiated with infrared light and the eye movement is recorded with a television camera. The output signal of the camera is analyzed by suitable circuit technology, often also with the use of data processing systems. Although these known devices do not obstruct the test person's view with the eye to be measured, they are complex and have only a low resolution. The same also applies ä> ie detection of the direct reflection of an intense light source through the cornea at an angle which depends on the respective direction of the optical axis of the eye to be measured. The position of the reflex is also recorded and then evaluated. This way of working is very costly and laborious. Better results are obtained with little effort by observing the sclera-iris border, which is illuminated with infrared light. The measurement is based on the fact that the iris has a lower reflectivity than the ScIera, the intensity of the radiation measured by a photoreceiver being approximately proportional to the position of the eye. This way of working leads

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zwar zu gutem Auflösungsvermögen mindestens für horizon tale Augenbewegungen, läßt sich aber nur in abgedunkelten Räumen anwenden und bereitet Schwierigkeiten hinsichtlich einer genauen Eichung.to be sure, to good resolution at least for horizon tale eye movements, but can only be used in darkened rooms and causes difficulties with regard to an exact calibration.

Schließlich ist es bekannt, zur Messung der Augenbewegung eine Haftschale auf das zu messende Auge aufzusetzen, an der ein Spiegel,(bei optischer Messung) bzw. Induktionsspulen (bei elektromagnetischer Messung) befestigt sind. Diese Arbeitsweise führt zwar zu sehr hoher Genauigkeit, ist aber mit erheblichen Unzuträglichkeiten für die Probanden verbunden, und zwar insbesondere deshalb, weil die Haftschalen durch Absaugen am Auge fixiert werden müssen, was zu erheblicher Hornhautreizung führt und überhaupt nur kurzzeitig zulässig ist.Finally, it is known to place an adhesive shell on the eye to be measured in order to measure the eye movement, to which a mirror (for optical measurement) or induction coils (for electromagnetic measurement) is attached are. Although this method of working leads to a very high level of accuracy, it has considerable inconveniences connected to the test subjects, in particular because the adhesive shells are sucked up must be fixed to the eye, which leads to considerable irritation of the cornea and is only permitted for a short time is.

Die vorstehend aufgeführten Nachteile werden behoben mit einer bekannten Vorrichtung der eingangs beschriebenen Gattung (vgl. Dissertation D. Bouis, Karlsruhe 1977). Bei dieser bekannten Vorrichtung, von der die Erfindung ausgeht, wird das zu messende Auge mit Infrarot als MeBstrahlung beleuchtet, wobei zur möglichst gleichmäßigen Ausleuchtung mehrere Leuchtdioden matrixförmig angeordnet sind. Der vordere Augenabschnitt wird mit der durch Reflektion bzw. Streuung zurückgeworfenen Meßstrahlung durch ein Linsensystem auf eine großflächige Schottky-Barrier-Potodiode abgebildet. Diese Fotodiode besitzt insgesamt fünf Ausgänge, nämlich zwei x-Ausgänge, die in x-Richtung gegeneinander versetzt sind, zwei y-Ausgänge, die in y-Richtung gegeneinander versetzt sind sowie einen mittig angeordneten Summenausgang. Die Strombeaufschlagung jedes einzelnen dieser Ausgänge hängt von der Lichtverteilung auf der Fotodiode ab» Diese Meßmethode geht davon aus, daß die Meßstrahlung von Sclera, Iris und Pupille unterschied-The disadvantages listed above are eliminated with a known device of the type described at the outset Genus (see dissertation D. Bouis, Karlsruhe 1977). In this known device, of which the Invention proceeds, the eye to be measured is illuminated with infrared as measurement radiation, with the possible uniform illumination several light-emitting diodes are arranged in a matrix. The anterior segment of the eye becomes with the measuring radiation thrown back by reflection or scattering through a lens system onto a large area Schottky Barrier Potodiode shown. This photodiode has a total of five outputs, namely two x outputs that are offset from one another in the x direction, two y outputs that are offset from one another in the y direction are offset as well as a centrally arranged sum output. The current application of each of these Outputs depends on the light distribution on the photodiode »This measurement method assumes that the Measurement radiation differentiated from the sclera, iris and pupil

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lieh stark remittiert wird. Eine Augenbewegung führt daher zu einer Änderung der Lichtverteilung auf der Fotodiode, insbesondere zu einer Verlagerung des Schwerpunkts der Lichtverteilung, und damit zu Änderungen der Signale an dem verschiedenen Ausgängen der Fotodiode. Die Differenzen zwischen den Signalen der x- bzw. y-Ausgängen geben die jeweilige Auslenkung des zu messenden Auges in x- bzw. y-Richtung wieder. Hit dem Summensignal können die x- und y-Signale normiert werden. Zur Unterdrückung von Störungen (Rauschen, Umgebungsstrahlung) können die Lichtquellen, d.h. die lichtemittierenden Dioden, getastet werden, so daß die Meßstrahlung als Pulsfolge vorliegt, und werden die Ausgangssignale der Fotoempfängeranordnung mit einem entsprechend schmalbandigen Wechselspannungsverstärker verarbeitet. Xm übrigen können anstelle einer großflächigen Empfängerdiode auch mehrere einzelne Fotodioden in entsprechender feometrischer Anordnung als Fotoempfängeranordnung verwendet werden. Die wesentlichen Vorteile dieser bekannten Vorrichtung bestehen vor allem in einem sehr guten Winkel auf lösung s vermögen für die Augenbewegungen, in einem großen Linearitätsbereich, in der Möglichkeit einer berührungslosen Bemessung, in einfacher Anwendung und Unempfindlichkeit der Vorrichtung, sowie in der Unempfindlichkeit gegenüber Umgebung sbeleuchtung.borrowed is heavily remitted. An eye movement leads therefore to a change in the light distribution on the photodiode, in particular to a shift in the Focus of the light distribution, and thus changes in the signals at the various outputs the photodiode. The differences between the signals of the x and y outputs give the respective deflection of the eye to be measured in the x or y direction again. The x and y signals can be normalized when the sum signal is reached. To suppress interference (noise, ambient radiation), the Light sources, i.e. the light-emitting diodes, are scanned so that the measuring radiation is produced as a pulse train is present, and the output signals of the photoreceiver arrangement with a correspondingly narrow band AC voltage amplifier processed. Xm the rest can instead of a large-area receiver diode also several individual photodiodes in a corresponding feometric arrangement as a photoreceiver arrangement be used. The main advantages of this known device consist primarily in one very good angle resolution for the eye movements, in a large linearity range, in the Possibility of contactless dimensioning, simple application and insensitivity of the device, as well as insensitivity to ambient lighting.

Bei der vorstehend grundsätzlich bekannten Vorrichtung sind die Lichtquellen in Form einer Infrarot-Leuchtdiodenmatrix oberhalb des zu messenden Auges angeordnet und befindet sich die Fotoempfängeranordnung unterhalb des Auges, so daß sowohl Beleuchtungsais auch Heßstrahlengang jeweils geneigt gegenüber der optischen Achse des zu messenden Auges verlaufen. MitIn the device known in principle above, the light sources are in the form of an infrared light-emitting diode matrix above the eye to be measured arranged and the photoreceiver assembly is located below the eye, so that both the illumination and the Heßstrahlweg inclined relative to the optical axis of the eye to be measured. With

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dieser bekannten Anordnung lassen sich, wie erläutert, vorzügliche Ergebnisse erreichen. Im Hinblick auf den praktischen Einsatz bestehen jedoch noch gewisse Nachteile. Damit die Zuordnung von Beleuchtungs- und Meßstrahlengang mit der notwendigen Genauigkeit gewährlei^ stet ist, ist ein verhältnismäßig großer konstruktiver Aufwand erforderlich. Dabei resultiert eine Auslegung von Gerätegehäuse bzw. Grundgestell, durch die die Zugänglichkeit des zu messenden Auges stark eingeschränkt wird. Insbesondere resultiert dabei eine Einschränkung des Gesichtsfeldes, die besonders unerwünscht ist. Die Augenbewegung wird in der Regel als Reaktion auf einen bestimmten, dem zu messenden Auge dargebotenen visuellen Reiz gemessen. Damit interpretierbare Messergebnisse erhalten werden, sollen die Meßbedingungen möglichst weitgehend der gewohnten Seherfahrung entsprechen. Das bedeutet insbesondere, daß Gesichtsfeldeinschränkungen durch die Vorrichtung möglichst zu vermeiden sind.As explained, excellent results can be achieved with this known arrangement. With regard to the however, there are still certain disadvantages in practical use. Thus the assignment of the illumination and measuring beam path is guaranteed with the necessary accuracy, is a relatively large constructive one Effort required. This results in a design of the device housing or base frame, through which the accessibility of the eye to be measured is severely restricted. In particular, this results in a restriction of the field of view, which is particularly undesirable. The eye movement is usually in response to one measured visual stimulus presented to the eye to be measured. Thus interpretable measurement results are obtained, the measurement conditions should correspond as closely as possible to the usual visual experience. That means in particular that restrictions of the field of view due to the device are to be avoided as far as possible.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der vorstehend erläuterten Gattfci ng so weiterzubilden, daß bei einem in konstruktiver Hinsicht einfachen und stabilen Aufbau gute Zugänglichkeit des zu messenden Auges und ein ausgedehntes ungestörtes Gesichtsfeld erreicht werden.The invention is based on the object of developing a device of the type explained above so that that with a structurally simple and stable structure, good accessibility of the to measuring eye and an extensive undisturbed field of vision can be achieved.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die optische Achse der Vorrichtung mit der optischen Achse des zu messenden Auges im wesentlichen koaxial ist und daß zwischen dem zu messenden Auge und der Abbildungsoptik ein für sichtbares Licht durchlässiger, di· Meßstrahlung reflektierender Umlenkspiegel angeordnet ist. Die erfindungsgemäß vorgesehene koaxiale Anordnung von Abbildungsoptik und zu messendem Auge bezieht sich im Rahmen der Erfindung auf die Ruhestellung des zu messenden Auges, während die zu messenden Augenbewegungen selbst-This object is achieved according to the invention in that the optical axis of the device is substantially coaxial with the optical axis of the eye to be measured and that between the eye to be measured and the imaging optics a visible light permeable, ie, measuring radiation reflective deflection mirror is arranged. The inventively provided coaxial arrangement of Imaging optics and the eye to be measured relates in the context of the invention to the rest position of the eye to be measured Eye, while the eye movements to be measured are self-

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verständlich zu entsprechenden Abweichungen von der Koaxialltät führen. Diese koaxiale Anordnung, die zu einem außerordentlichen einfachen und robusten Aufbau führt, wird ermöglicht, durch die Einschaltung des beschriebenen Umlenkspiegels, wobei zugleich gute^, Zugänglichkeit des Auges und ein gegenüber der bekannten Anordnung wesentlich verbessertes, nach allen Seiten im wesentlichen gleichmäßig ausgedehntes Gesichtsfeld resultieren. Ein Umlenkspiegel, der das vorzugsweise als Meßstrahlung zu verwendende Infrarot reflektiert und sichtbares Licht durchläßt, steht dem Fachmann ohne weiteres zur Verfugung und ermöglicht die erläuterte Messung der Bewegung eines Auges ohne Beeinträchtigung von dessen Zugänglichkeit und Gesichtsfeld. Überdies führt die erfindungsgemäße Anordnung zu verbesserter und für alle Richtungen der Augenbewegung gleichmäßiger Meßempfindlichkeit und -genauigkeit. Weitere wesentliche Gesichtspunkte der erfindungsgemäßen Anordnung ergeben sich im Hinblick auf die Anordnung der die Meßstrahlung aussendenden Lichtquellen. Einerseits besteht die Möglichkeit, Lichtquellen und Abbildungsoptik in mehr oder minder ausgeprägter Rückstreustellung anzuordnen, so daß der Anteil von von der zu messenden Augenbewegung unabhängig gestreuter Störstrahlung bedeutend herabgesetzt wird. Eine solche Anordnung ist bei der bekannten Vorrichtung mit Rücksicht auf das erforderliche Gesichtsfeld kaum durchführbar.understandably lead to corresponding deviations from the Koaxialltät. This coaxial arrangement that too an extraordinarily simple and robust structure is made possible by the inclusion of the deflection mirror described, whereby at the same time good ^, Accessibility of the eye and a significantly improved compared to the known arrangement, according to the result is a field of view that is essentially evenly extended on all sides. A deflection mirror that the infrared, which is preferably to be used as measuring radiation, reflects and allows visible light to pass through, is readily available to the person skilled in the art and enables the explained measurement of the movement of a Eye without impairing its accessibility and field of vision. In addition, the invention leads Arrangement for improved measurement sensitivity and uniformity for all directions of eye movement -accuracy. Further essential aspects of the arrangement according to the invention arise with regard to this on the arrangement of the light sources emitting the measuring radiation. On the one hand there is the possibility To arrange light sources and imaging optics in more or less pronounced backscattering position, so that the The proportion of interfering radiation scattered independently of the eye movement to be measured is significantly reduced will. Such an arrangement is in the known device with consideration of the required field of view hardly feasible.

Andererseits wird durch die Erfindung die Möglichkeit geschaffen, die Belastung des zu messenden Auges mit Meßstrahlung auf ein Mindestmaß zu senken. Dazu sieht die Erfindung bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform vor, daß die Lichtquellen so angeordnet sind, daß die von ihnen ausgesandte Meßstrahlung im wesentlichen im Bereich des Kegelmantels eines zur optischen Achse der Vorrichtung koaxialen Beleuchtungskegel verläuft, und zwar vorzugsweise so, daß die Meßstrahlung in achsensenkrechten Querschnitten des Kegelmantels im wesentlichen gleichmäßig verteilt ist. On the other hand, the invention creates the possibility of reducing the exposure of the eye to be measured with measuring radiation to a minimum. To this end, the invention provides, in a particularly advantageous embodiment in that the light sources are arranged so that the radiation emitted by them measuring radiation extends a coaxial to the optical axis of the device illumination cone substantially in the region of the cone, and preferably so that the measuring radiation in axis-perpendicular Cross-sections of the cone jacket is distributed substantially evenly.

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Damit bietet sich die Möglichkeit, bei geringstmöglicher Belastung des Augenhintergrundes durch in das zu messende Auge eintretende Meßstrahluttj hohe Meßempfindlichkeit zu erreichen. Einerseits führt die Verteilung der Lichtquellen auf den Beleuchtungskegel zu einer Verringerung der spezifischen Strahlungsbelastung des Augenhintergrundes außerdem trifft die Meßstrahlung auf die weniger empfindliche Peripherie des Augenhintergrundes. Im übrigen erweist diese Anordnung der Lichtquellen sich auch im Hinblick auf Genauigkeit und Stabilität der Messung als vorteilhaft, weil die Messung in geringem Maße auf dem Kornealreflex, sondern vor allem auf der Iris-Remission beruht.Unter diesen Gesichtspunkten und unter Berücksichtigung einer möglichst geringen gestreuten Störstrahlung empfiehlt sich eine Anordnung, bei der, vom zu messenden Auge aus gesehen, der Öffnungsinkel des Beleuchtungskegels größer ist, als der Öffnungswinkel der Abbildungsoptik.This offers the possibility of penetrating into the area to be measured with the least possible load on the fundus Measuring beam entering the eye too high measuring sensitivity reach. On the one hand, the distribution of the light sources on the lighting cone leads to a reduction in the specific radiation exposure of the fundus in addition, the measuring radiation hits the less sensitive periphery of the fundus. Otherwise proves this arrangement of the light sources is also advantageous in terms of accuracy and stability of the measurement, because the measurement is based to a lesser extent on the corneal reflex, but mainly on the iris remission These aspects and taking into account the lowest possible scattered interference radiation is recommended an arrangement in which, as seen from the eye to be measured, the opening angle of the lighting cone is greater than the opening angle of the imaging optics.

Die Lichtquellen können bei einer vorteilhaften Ausführungsform zwischen dem zu messenden Auge und dem Umlenkspiegel angeordnet sein, wodurch bei verhältnismäßig geringen Abmessungen ein großer Öffnungswinkel des Beleuchtungskegels erreicht wird. Eine andere, in vielen Fällen zu bevorzugende Möglichkeit besteht darin, daß die von den Lichtquellen ausgesandte Meßstrahlung durch den Umlenkspiegel auf das zu messende Auge reflektiert wird. Diese Anordnung ermöglicht besonders hohe Stabilität bei minimaler Beschränkung des Gesichtsfeldes. Eine besonders platzsparende Bauweise wird erreicht, wenn die Meßstrahlung in dem - bezüglich des Umlenkspiegels - auf der Seite der Abbildungsoptik liegenden Bereich des Beleuchtungskegels unmittelbar, d.h. ohne Umlenkung durch den Umlenkspiegel auf das Auge fällt, während die Meßstrahlung in der Abbildungsoptik abgewandten Bereich des Beleuchtungskegels (wo der Abstand zwischen Auge und Umlenkspiegel verhältnismäßig gering ist) am Umlenkspiegel reflektiert und auf das Auge gerichtet wird. Dabei empfiehlt es sich dafür zu sorgen, daß die optischen Wege für alle Lichtquellen gleich sind.In an advantageous embodiment, the light sources can be located between the eye to be measured and the deflecting mirror be arranged, whereby a large opening angle of the lighting cone with relatively small dimensions is achieved. Another possibility, which is preferable in many cases, is that of the light sources emitted measurement radiation is reflected by the deflecting mirror onto the eye to be measured. This arrangement enables particularly high stability with minimal restriction of the field of view. A particularly space-saving design is achieved when the measuring radiation in the - with respect to the deflecting mirror - lying on the side of the imaging optics The area of the lighting cone falls directly onto the eye, i.e. without being deflected by the deflecting mirror, while the measuring radiation in the area of the illumination cone facing away from the imaging optics (where the distance between the eye and deflection mirror is relatively small) is reflected on the deflection mirror and directed at the eye. Here recommends it is important to ensure that the optical paths are the same for all light sources.

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Die Einjustierung der erfindungsgemäßen Vorrichtung für eine Messung kann dadurch erfolgen, daß eine Augenmuschel für das zu messende £uge und/oder die Fotoempfängeranordnung in zwei zueinander und zur optischen Achse senkrechten Verstellrichtungen verstellbar sind. Dabei genügt es, wenn Augenmuschel bzw. Fotoempfängeranordnung nur in je einer dieser beiden Richtungen verstellbar sind, selbstverständlich können aber auch beide in beiden Richtungen verstellbar sein. Die bei Messungen höchster Genauigkeit erforderliche stabile Zuordnung zu dem zu messenden Auge kann in üblicher Weise mit einem sog. Beißbrett, durch Gurtbefestigung der Vorrichtung am Kopf des Probanden, mittels Kinn- und Stirnstütze usw. erfolgen.The adjustment of the device according to the invention for a measurement can be made in that an eyecup for the eye to be measured and / or the photoreceiver arrangement are adjustable in two directions of adjustment perpendicular to each other and to the optical axis. It is sufficient if eyecup or photo receiver arrangement only in one each these two directions are adjustable, but of course both can also be adjusted in both directions be. The stable assignment to the eye to be measured, which is required for measurements with the highest accuracy, can be implemented in usually with a so-called bite board, by attaching the device to the head of the test subject by means of a chin and forehead support etc. take place.

Wenn zu Zwecken der Dokumentation nicht nur die Augenbewegung sondern auch die von dem gemessenen Auge während der Messung gesehene Szene in richtiger Zuordnung aufgezeichnet werden sollen, besteht beispielsweise die Möglichkeit, die x- und y-Ausgangssignale der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach entsprechender Verstärkung einem Monitor zuzuführen und dessen Bild in eine die Szene festhaltende Kamera einzublenden. If for documentation purposes not only the eye movement but also that of the measured eye during the The scene seen measurement is to be recorded in the correct assignment, there is, for example, the possibility of the to feed x and y output signals of the device according to the invention to a monitor after appropriate amplification and to display its image in a camera capturing the scene.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eim r lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert.The invention is described below with the aid of only one exemplary embodiment Illustrative drawing explained in more detail.

Die einzige Figur zeigt in einem schematischen Längsschnitt die optische Anordnung einer Vorrichtung zur Messung der Bewegungen des Auges 1 eines Probanden. Die Vorrichtung besteht im wesentlichen aus einer Mehrzahl von Lichtquellen in Form von Fotodioden 2, die eine Meßstrahlung Io aussenden," einer Abbildungsoptik 3, die schematisch als einfache Sammellinse dargestellt ist, sowie aus einer Fotoempfängeranordnung 4, die beispielsweise aus einer großflächigen Schotfcky-Barrier-Fotodiode bestehen mag, die eingangs erläutert worden ist. Die Fotodioden 2 beleuchten den vorderen Abschnitt des Auges 1 mit der Meß-The single figure shows in a schematic longitudinal section the optical arrangement of a device for measuring the movements of the eye 1 of a test person. The device essentially consists of a plurality of light sources in Form of photodiodes 2, which emit a measuring radiation Io, "imaging optics 3, which are shown schematically as a simple converging lens is shown, as well as from a photoreceiver arrangement 4, which for example consists of a large-area Schotfcky barrier photodiode may exist, which was explained at the beginning. The photodiodes 2 illuminate the front section of the eye 1 with the measuring

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strahlung, im Ausführungsbeispiel mit Infrarot, und mit
der zurückgeworfenen Meßstrahlung wird der vordere Augen— abschnitt durcn die Abbildungsoptik 3 auf der Fotoempfänanordnung 4 abgebildet. Bewegungen des zu messenden Auges führen zu entsprechenden Verschiebungen des Strahlungsschwerpunktes auf der Fotoempfängeranordnung 4 und damit
zu Änderungen der an den Anschlüssen 5 der Fotoempfängeranordnung 4 abgegebenen Ausgangssignale.radiation, in the exemplary embodiment with infrared, and with
The anterior segment of the eye is imaged by the imaging optics 3 on the photoreceiver arrangement 4 of the reflected measuring radiation. Movements of the eye to be measured lead to corresponding shifts in the radiation center of gravity on the photoreceiver arrangement 4 and thus
to changes in the output signals emitted at the connections 5 of the photoreceiver arrangement 4.

Das zu messende Auge l(in seiner Ruhestellung) und die Abbildungsoptik 3 besitzen eine gemeinsame optische Achse Der sich entlang der optischen Achse 6 erstreckende Abbildung sstrahlengang 7 der Abbildungsoptik 3 ist durch einen Umlenkspiegel 8 abgeknickt. Der Umlenkspiegel 8 ist in bekannter Weise so ausgebildet, daß er die Infrarotmeßstrahlung reflektiert, jedoch sichtbares Licht durchläßt.The eye to be measured l (in its rest position) and the imaging optics 3 have a common optical axis of the image extending along the optical axis 6 Beam path 7 of the imaging optics 3 is through a Deflection mirror 8 kinked. The deflecting mirror 8 is designed in a known manner so that it receives the infrared measurement radiation reflects, but transmits visible light.

Die Fotodioden 2 sind auf dem Kegelmantel eines zur optischen Achse 6 koaxialen Beleuchtungskegels 9 gleichmäßig
verteilt angeordnet, dabei so orientiert, daß der vordere Abschnitt des Auges 1 gleichmäßig ausgeleuchtet wird, und so angeordnet, daß die optischen Wege zwischen den Fotodioden 2 und dem Auge untereinander ,gleich sind. Der Öffnungswinkel er des Beleuchtungskegels 9 ist - vom Auge 1 aus gesehen — größer als der Öffnungswinkel P der Ab-bildungsoptik 3.The photodiodes 2 are uniform on the conical surface of an illumination cone 9 coaxial with the optical axis 6
arranged distributed, oriented so that the front section of the eye 1 is evenly illuminated, and arranged so that the optical paths between the photodiodes 2 and the eye are the same. The opening angle er of the lighting cone 9 is - as seen from the eye 1 - greater than the opening angle P of the imaging optics 3.

In der Figur ist mit ausgezogenen Linien dargestellt, wie die Fotodioden so angeordnet sind, daß die von ihnen ausgesandte Meßstrahlung Io durch den Umlenkspiegel 8 auf das Auge reflektiert wird. In der Figur ist gestrichelt eine
andere Möglichkeit angedeutet, bei der die Fotodioden 2
zwischen Auge 1 und Umlenkspiegel 8 angeordnet sind, die
von den Fotodioden 2 ausgesandte Meßstrahlung also ohneThe figure shows with solid lines how the photodiodes are arranged in such a way that the measuring radiation Io emitted by them is reflected by the deflecting mirror 8 onto the eye. In the figure is dashed a
indicated another possibility in which the photodiodes 2
are arranged between eye 1 and deflection mirror 8, the
measuring radiation emitted by the photodiodes 2 so without

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Umlenkung unmittelbar auf das Auge 1 trifft.Deflection hits the eye 1 directly.

In der Figur ist ferner strichpunktiert angedeutet, wie eine Fotodiode 2 " , mit der das Auge aus dem oberen, der Abbildungsoptik bezüglich des Umlenkspiegels 8 abgewandten Seite des Beleuchtungskegels 9 nicht unmittelbar sondern unter Reflektion am Umlenkspiegel 8 beleuchtet wird. Die Fotodiode 2" ist gleichfalls so angeordnet, daß ein gegenüber den übrigen Fotodioden 2 gleicher optischer Weg resultiert.In the figure it is also indicated by dash-dotted lines, like a photodiode 2 ", with which the eye can be seen from the upper, facing away from the imaging optics with respect to the deflecting mirror 8 Side of the lighting cone 9 is not illuminated directly but with reflection on the deflecting mirror 8 will. The photodiode 2 ″ is also arranged so that a compared to the other photodiodes 2 is the same optical Way results.

Zur Einjustierung des Auges 1 eines Probanden ist eine Augenmuschel 11 in Richtung des Pfeils 12 verstellbar. Außerdem ist die Fotoempfängeranordnung 4 in einer (nicht dargestellten) zur Zeichenebene senkrechten Richtung einjustierbar. To adjust the eye 1 of a test person, an eyecup 11 can be adjusted in the direction of arrow 12. aside from that the photoreceiver arrangement 4 can be adjusted in a direction (not shown) perpendicular to the plane of the drawing.

Einzelheiten der Verarbeitung der Ausgangssignale der Fotoempfängeranordnung 4 sind nicht dargestellt. Gleichfalls nicht dargestellt ist die Möglichkeit, diese Ausgangssignale auf einem Monitor darzustellen und in eine Film— bzw. Fernsehkamera einzublenden, um die mit der beschriebenen Vorrichtung gemessenen Augenbewegungen simultan mit einer während der Messung von dem Auge 1 beobachteten Szene aufzuzeichnen. Im übrigen kann die beschriebene Vorrichtung ebenso als Tischgerät wie als mittels Beißbrett und/oder Gurt am Kopf eines Probanden befestigtes tragbares Gerät ausgeführt werden.Details of the processing of the output signals from the photoreceiver assembly 4 are not shown. The possibility of using these output signals is also not shown to be displayed on a monitor and to be displayed in a film or television camera in order to achieve the results described with the Device to record measured eye movements simultaneously with a scene observed by the eye 1 during the measurement. In addition, the device described can be used as a tabletop device as well as by means of a bite board and / or Wearable device attached to the head of a test person using a strap.

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Claims

DR. INQ. HANS LICHTI DIPL.-INQ. HEINER LICHTI D1PL.-PHYS. DR. KLAUS LEUTWEM PATENTANWÄLTE D-7500 KARLSRUHE 41 (GRÖTZINGEN) · DURLACHER STR. 31 (HIGH-RISE) TELEPHONE (07 21) 4 8511 & t June Dr. Ing.Hans Buschow D-2000 HAMBURG April 19, 1979 4884/79-Lw PATENT CLAIMS

1.! Device for measuring eye movement, with at least a light source emitting an optical measuring radiation and with a photo receiver arrangement, wherein the anterior segment of the eye is illuminated with the measuring radiation and with the reflected measuring radiation an image of the anterior segment of the eye by means of imaging optics on the photo-receiving arrangement is generated and wherein the photo-receiving arrangement emits output signals from the location of the Figure are dependent on the photo receiver arrangement, characterized in that the optical axis (6) of the imaging optics (3) with the optical axis (6) of the eye to be measured (1) in the is essentially coaxial and that between the eye to be measured (1) and the imaging optics, (3) a for Visible light more permeable, the measuring radiation (lo) more reflective Deflection mirror (8) is arranged.

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2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the measuring radiation emitted by the light sources (2) essentially in the area of the cone jacket of an illumination cone coaxial with the optical axis (6) of the device (9) runs.

3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the light sources (2) on the lighting cone (9) are arranged evenly distributed.

4. Apparatus according to claim 2 or 3, characterized in that seen from the eye to be measured (1), the Opening angle (ec) of the lighting cone (9) larger is than the opening angle (ß) of the imaging optics (3)

5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the light sources (2) between the to be measured eye (1) and the deflection mirror (8) are arranged.

6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the emitted from the light sources (2) Measurement radiation (lo) is reflected by the deflecting mirror (8) onto the eye to be measured (1).

7. Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that an eyecup (11) for the too measuring eye (1) and / or the photo receiver arrangement (4) in two to each other and to the optical axis (6) vertical adjustment directions (12) are adjustable.

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