RU2723598C1 - Device for determining visual acuity - Google Patents

Device for determining visual acuity Download PDF

Info

Publication number
RU2723598C1
RU2723598C1 RU2018140341A RU2018140341A RU2723598C1 RU 2723598 C1 RU2723598 C1 RU 2723598C1 RU 2018140341 A RU2018140341 A RU 2018140341A RU 2018140341 A RU2018140341 A RU 2018140341A RU 2723598 C1 RU2723598 C1 RU 2723598C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
mask
subject
visual acuity
video
lenses
Prior art date
Application number
RU2018140341A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Андрей Игоревич Кодрян
Павел Александрович Никифоров
Евгения Павловна Поручикова
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "ИСТОК АУДИО ЛАБС"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "ИСТОК АУДИО ЛАБС" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "ИСТОК АУДИО ЛАБС"
Priority to RU2018140341A priority Critical patent/RU2723598C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2723598C1 publication Critical patent/RU2723598C1/en

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B3/00Apparatus for testing the eyes; Instruments for examining the eyes
    • A61B3/02Subjective types, i.e. testing apparatus requiring the active assistance of the patient
    • A61B3/028Subjective types, i.e. testing apparatus requiring the active assistance of the patient for testing visual acuity; for determination of refraction, e.g. phoropters
    • A61B3/032Devices for presenting test symbols or characters, e.g. test chart projectors

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Ophthalmology & Optometry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Eye Examination Apparatus (AREA)

Abstract

FIELD: medicine.
SUBSTANCE: invention relates to medical equipment. Software-hardware system for determining visual acuity of a person being tested during video nystagmography comprises a mask with a means of fixation on the head of the person being tested and a set of corrective lenses, information output device configured to demonstrate an optotype in the form of a moving object with a variable structural framework, and data processing software configured to determine parameters of projected moving objects with variable structural structure and pupil detection with subsequent plotting of motion. Mask is equipped with an IR illumination system, two dichroic reflecting infrared mirrors, and two infrared video cameras detecting movement of eyes in the infrared range, and configured to record eye movements and are directly connected to the IR illumination module. Infrared video cameras are configured to transmit a projection of the image of the area of interest of the person being tested to the data processing device. IR illumination system and infrared video camera are located on the mask so that they are beyond the field of vision of the person being tested, and dichroic mirrors transmitting visible light and reflecting infrared light are fixed relative to chambers on the suspension common to them.
EFFECT: use of the invention enables higher accuracy of determining visual acuity with correction and without correction, based on the results of video nystagmography.
5 cl, 11 dwg

Description

Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION

Изобретение относится к медицинской технике, в частности к диагностическому оборудованию, а именно к офтальмологии, и предназначено для определения объективной остроты зрения на основании фиксации и записи специфических движений глаз.The invention relates to medical equipment, in particular to diagnostic equipment, namely to ophthalmology, and is intended to determine objective visual acuity based on the fixation and recording of specific eye movements.

Уровень техникиState of the art

Система для определения остроты зрения на основе определения медицинским специалистом момента возникновения оптокинетического нистагма, включающая механическое устройство (вращающийся барабан), и принадлежности (сменные, заранее созданные оптотипы, линзы). Недостатки системы: необходимость ручной смены оптотипов, ограниченный набор оптотипов, субъективность оценки остроты зрения, как со стороны пациента, так и со стороны оператора.A system for determining visual acuity based on the determination by a medical specialist of the moment of occurrence of optokinetic nystagmus, including a mechanical device (rotating drum), and accessories (replaceable, pre-created optotypes, lenses). Disadvantages of the system: the need for manual change of optotypes, a limited set of optotypes, the subjectivity of assessing visual acuity, both on the part of the patient and the operator.

Известно устройство для контроля остроты зрения (патент РФ №2164074, 10.09.2000, МПК А61В 3/02). Устройство включает источник света, пластину с размещенными на ней группами знаков одинакового размера, преобразователь информации с блоком памяти, блок индикации и блок формирования команд. Указанные блоки связаны с преобразователем информации для поочередной подсветки группы знаков. Источник света выполнен в виде матрицы световых излучателей, каждый из которых подключен через блок включения к выходу преобразователя информации, при этом преобразователь информации содержит оптическую систему, которая расположена в непосредственной близости от исследуемого глаза. Устройство выполнено с возможностью изменения расстояния между пластиной и оптической системой и снабжено шкалой измерения.A device for controlling visual acuity is known (RF patent No. 21644074, 09/10/2000, IPC АВВ 3/02). The device includes a light source, a plate with groups of characters of the same size placed on it, an information converter with a memory unit, an indication unit, and a command generation unit. These blocks are connected with the information converter for alternately highlighting a group of characters. The light source is made in the form of a matrix of light emitters, each of which is connected through an inclusion unit to the output of the information converter, while the information converter contains an optical system that is located in close proximity to the eye being examined. The device is configured to change the distance between the plate and the optical system and is equipped with a measurement scale.

Из уровня техники известно устройство для определения остроты зрения (патент РФ №2269921, 27.10.2005, МПК А61В 3/032). Устройство включает таблицы оптотипов с шагом 0,05, различной контрастностью и цветом фона. Таблицы помещены в открытом спереди деревянном ящике, стенки которого изнутри облицованы зеркалами. Устройство также имеет два датчика: освещенности тестов и освещенности окружающего поля, два регулятора освещенности: окружающего поля и тестов, индикатор освещенности, оценивающий освещенность в цифровом выражении, и источник света, представляющий собой галогеновую лампу, позволяющую добиться освещенности до 1000 люкс.The prior art device for determining visual acuity (RF patent No. 2269921, 10.27.2005, IPC АВВ 3/032). The device includes optotype tables with a step of 0.05, different contrast and background color. Tables are placed in a wooden box open in front, the walls of which are lined with mirrors from the inside. The device also has two sensors: the illumination of tests and the illumination of the surrounding field, two dimmers: the surrounding field and tests, an illumination indicator that measures illumination in digital terms, and a light source, which is a halogen lamp that allows you to achieve illumination of up to 1000 lux.

К недостаткам этих устройств относится статичность оптотипов, которая делает устройства непригодными для оценки динамической остроты зрения.The disadvantages of these devices include the static nature of optotypes, which makes the devices unsuitable for assessing dynamic visual acuity.

Также из уровня техники известны способ и устройство определения динамической остроты зрения методом компьютерного тестирования [Кубарко А.И., Лукашевич И.В. Анализ механизмов динамической остроты зрения // Минск; БГМУ, Медицинский журнал. - 2007. - №1 (19)], выбранные авторами за прототип. Способ состоит в том, что испытуемым, находящимся в полностью затемненном помещении, после десятиминутной адаптации к темноте предлагалось распознавать направление дефекта кольца Ландольта во время его перемещения по темному экрану монитора, минимальное время распознавания являлось показателем динамической остроты зрения.Also known from the prior art is a method and apparatus for determining dynamic visual acuity by computer testing [Kubarko A.I., Lukashevich I.V. Analysis of the mechanisms of dynamic visual acuity // Minsk; BSMU, Medical Journal. - 2007. - No. 1 (19)], selected by the authors for the prototype. The method consists in the fact that subjects in a completely darkened room, after ten minutes of adaptation to darkness, were asked to recognize the direction of the Landolt ring defect while it was moving across the dark monitor screen, the minimum recognition time being an indicator of dynamic visual acuity.

В приведенных аналогах устройств для съемки и записи специфических движений глаз и видеонистагмографах нет возможности объективной оценки остроты зрения на основании регистрации оптокинетического нистагма с использованием ИК-видеокамер, регистрация проводилась с использованием щелевых ламп врачом субъективно, фото- и видеокамер, работающих в видимом диапазоне. Применение излучения в ИК-диапазоне позволяет исключить негативное влияние на определение положения зрачка глаза бликов, паразитной засветки в оптическом диапазоне, исключить мешающее влияние видимого света на реакцию глаз пациента в ходе определения остроты зрения.In the above analogues of devices for recording and recording specific eye movements and video histograms, there is no possibility of an objective assessment of visual acuity based on registration of optokinetic nystagmus using IR video cameras, the recording was carried out using slit lamps by a subjective physician, photo and video cameras operating in the visible range. The use of radiation in the infrared range eliminates the negative impact on the determination of the position of the pupil of the eye glare, spurious illumination in the optical range, eliminates the interfering effect of visible light on the reaction of the patient’s eyes during the determination of visual acuity.

Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION

Задачей заявленного изобретения является создание устройства, предназначенного для записи и анализа специфических движений глаз для профессионального использования квалифицированным медицинским специалистом при объективном определении остроты зрения.The objective of the claimed invention is to provide a device designed to record and analyze specific eye movements for professional use by a qualified medical professional with an objective determination of visual acuity.

Техническим результатом заявленного изобретения является повышение точности определения остроты зрения с коррекцией и без коррекции, основываясь на результатах видеонистагмографии.The technical result of the claimed invention is to increase the accuracy of determining visual acuity with and without correction, based on the results of video histogram.

Технический результат заявленного изобретения достигается за счет устройства для определения остроты зрения испытуемого, содержащее маску с набором корригирующих линз, устройство вывода информации, выполненное с возможностью демонстрации движущегося объекта с переменным структурным строением, и устройство обработки данных, выполненное с возможностью определения параметров проецируемых движущихся объектов с переменным структурным строением и детекции зрачка с последующим построением графика движения, при этом на маске размещена система ИК-подсветки, два дихроических отражающих инфракрасный свет зеркала, и две ИК-видеокамеры, регистрирующие движения глаз в ИК-диапазоне, и выполненные с возможностью осуществлять съемку движений глаз и непосредственно связаны с модулем ИК-подсветки, причем ИК-видеокамеры выполнены с возможностью передачи проекции изображения области интереса зрения испытуемого в устройство обработки информации, при этом система ИК-подсветки и ИК-видеокамеры расположены на маске так, что выведены за пределы поля зрения испытуемого, а дихроические зеркала, пропускающие видимый свет и отражающие инфракрасный свет, расположены неподвижно относительно камер на подвесе, общем с ними.The technical result of the claimed invention is achieved through a device for determining the visual acuity of a test subject, comprising a mask with a set of corrective lenses, an information output device configured to demonstrate a moving object with a variable structural structure, and a data processing device configured to determine the parameters of projected moving objects with variable structural structure and pupil detection with subsequent construction of a motion schedule, while the mask has an IR illumination system, two dichroic mirrors reflecting infrared light, and two IR cameras recording eye movements in the infrared range, and made with the ability to record movements the eye and are directly connected to the IR illumination module, whereby the IR video cameras are configured to transmit a projection image of the subject's area of interest in the information processing device, while the IR illumination system and the IR video camera are located on the mask so that it is outside the field of view of the subject, and dichroic mirrors transmitting visible light and reflecting infrared light are stationary relative to the cameras on the suspension, common with them.

В частном случае реализации заявленного технического решение маска выполнена в виде очковой оправы и выполнена с возможностью подстройки и фиксации под индивидуальные особенности лица испытуемого.In the particular case of the implementation of the claimed technical solution, the mask is made in the form of spectacle frames and is made with the ability to adjust and fix the individual characteristics of the subject's face.

В частном случае реализации заявленного технического решение набор корригирующих линз содержит линзы асферического типа.In the particular case of the implementation of the claimed technical solution, the set of corrective lenses contains aspherical lenses.

В частном случае реализации заявленного технического решение набор корригирующих линз содержит положительные и отрицательные сферические и цилиндрические линзы, диафрагмы, цветовые фильтры красного и зеленого цвета, а также окклюдеры.In the particular case of the implementation of the claimed technical solution, the set of corrective lenses contains positive and negative spherical and cylindrical lenses, apertures, color filters of red and green colors, as well as occluders.

В частном случае реализации заявленного технического решение набор корригирующих линз содержит сферические линзы, имеющие двояковыпуклую или двояковогнутую форму.In the particular case of the implementation of the claimed technical solution, the set of corrective lenses contains spherical lenses having a biconvex or biconcave shape.

В конструкции устройства для определения остроты зрения применены зеркала, пропускающие видимый свет и отражающие ИК-излучение, а также видеокамеры, регистрирующие возникающие движения глаз (оптокинетический нистагм) в ИК-диапазоне, а также применено устройство обработки информации, которое пересчитывает размеры оптотипа, опираясь на данные, введенные пользователем, и имитирует их перемещение аналогично барабану, применяемому для вызова оптокинетического нистагма (ОКН).In the design of the device for determining visual acuity, mirrors are used that transmit visible light and reflect infrared radiation, as well as video cameras that record the occurring eye movements (optokinetic nystagmus) in the IR range, and an information processing device that recalculates the sizes of the optotype based on data entered by the user and simulates their movement similar to the drum used to call optokinetic nystagmus (OKN).

В процессе демонстрации анимации с перемещением оптотипа ведется видеорегистрация перемещения зрачка. Поскольку размер оптотипа рассчитан на определенную остроту зрения, то различить его может только индивид с достаточным зрением. На основе технологии машинного зрения проводится анализ перемещений зрачка, и по этим параметрам строится визуализация - кривые на графике. Визуализация позволяет врачу-специалисту подтвердить, отслеживал ли пациент перемещение оптотипа в процессе анимации или нет, тем самым устанавливается объективно, без участия пациента, факт способности различить объект определенного углового размера с определенной дистанции. Предлагая различные варианты теста с различными оптотипами, можно установить, на каком варианте оптотипа испытуемый перестает следить за анимацией на экране. Для подтверждения испытания предлагается вставить корригирующую линзу и применить размер оптотипа, соответствующий более высокой остроте зрения в тесте, где испытуемый будет отслеживать более малые оптотипы, которые без коррекции не различал. Таким образом, исключается субъективная оценка испытуемым его способности различить элементы на экране, что делает метод объективным и более устойчивым к попыткам ввести в заблуждение врача-специалиста.In the process of demonstrating animation with the movement of the optotype, video recording of the movement of the pupil is conducted. Since the size of the optotype is designed for a certain visual acuity, only an individual with sufficient vision can distinguish it. Based on the technology of machine vision, an analysis of the movements of the pupil is carried out, and visualization is built according to these parameters - the curves on the graph. Visualization allows a specialist doctor to confirm whether the patient monitored the movement of the optotype during the animation or not, thereby establishing objectively, without the participation of the patient, the fact of the ability to distinguish an object of a certain angular size from a certain distance. Offering various test variants with different optotypes, it is possible to establish on which variant of the optotype the subject ceases to follow the animation on the screen. To confirm the test, it is proposed to insert a corrective lens and apply the optotype size corresponding to higher visual acuity in the test, where the subject will track smaller optotypes that he could not distinguish without correction. Thus, the subjective assessment of the subject's ability to distinguish elements on the screen is excluded, which makes the method objective and more resistant to attempts to mislead a specialist doctor.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

Детали, признаки, а также преимущества настоящего изобретения следуют из нижеследующего описания вариантов реализации заявленного технического решения с использованием чертежей, на которых показано:Details, features, and also advantages of the present invention follow from the following description of embodiments of the claimed technical solution using the drawings, which show:

Фиг. 1 - внешний вид маски;FIG. 1 - appearance of the mask;

Фиг. 2 - внешний вид маски спереди;FIG. 2 - front view of the mask;

Фиг. 3 - внешний вид маски (очков) видеонистагмографа сбоку;FIG. 3 is a side view of the mask (glasses) of the video histogram;

Фиг. 4 - внешний вид маски (очков) видеонистагмографа;FIG. 4 - appearance of the mask (glasses) of the video histogram;

Фиг. 5 - проекция видимого изображения;FIG. 5 - projection of a visible image;

Фиг. 6 - глаз человека;FIG. 6 - human eye;

Фиг. 7 - график исследования ОКН;FIG. 7 is a graph of the study of the OKN;

Фиг. 8 - описание компонентов нистагменного цикла на примере единичного цикла, состоящего из медленной и быстрой фаз;FIG. 8 is a description of the components of the nystagmus cycle using the example of a single cycle consisting of slow and fast phases;

Фиг. 9 - блок схема работы устройства;FIG. 9 is a block diagram of the operation of the device;

Фиг. 10 - блок схема работы устройства;FIG. 10 is a block diagram of the operation of the device;

Фиг. 11 - примеры объектов с переменной структурой.FIG. 11 - examples of objects with variable structure.

На фигурах обозначены следующие позиции:The following positions are indicated in the figures:

1 - заушник; 2 - винт стопорный; 3 - держатель; 4 - колесо регулировки; 5 - фиксатор кабеля; 6 - кожух ИК-видеокамеры; 7 - ИК-видеокамера; 8 - дихроическое зеркало; 9 - переходник C-Mount с ИК-подсветкой; 10 - пластиковая основа; 11 - носоупор; 12 - кольцо фокусировки; 13 - оправа линзы; 14 - корригирующая линза, или светофильтр или окклюдер; 15 - контур глазной щели; 16 - ось глазной щели; 17 - контур свободного края века; 18 - контур радужной оболочки; 19 - белок глаза; 20 - слезное мясцо; 21 - контур верхнего века; 22 - контур нижнего века; 23 - ширина раскрытия глаза; 24 - внутренний угол глаза; 25 - наружный угол глаза; 26 - вершина свободного края нижнего века; 27 - длина глазной щели; 28 - вершина свободного края верхнего века.1 - earhook; 2 - locking screw; 3 - holder; 4 - adjustment wheel; 5 - cable clamp; 6 - casing of an IR video camera; 7 - IR video camera; 8 - dichroic mirror; 9 - C-Mount adapter with IR illumination; 10 - a plastic base; 11 - nose nose; 12 - focus ring; 13 - the frame of the lens; 14 - corrective lens, or light filter or occluder; 15 - contour of the palpebral fissure; 16 - axis of the palpebral fissure; 17 - contour of the free edge of the eyelid; 18 - contour of the iris; 19 - eye protein; 20 - lacrimal meat; 21 - contour of the upper eyelid; 22 - contour of the lower eyelid; 23 - eye opening width; 24 - the inner corner of the eye; 25 - the outer corner of the eye; 26 - top of the free edge of the lower eyelid; 27 - the length of the palpebral fissure; 28 - top of the free edge of the upper eyelid.

На фигурах также обозначены: t - время; ϕ - угол поворота глаза; А - амплитуда; T - длительность; s - признак принадлежности к медленной фазе цикла (slow); f - признак принадлежности к быстрой фазе цикла (fast).In the figures are also indicated: t - time; ϕ is the angle of rotation of the eye; A is the amplitude; T is the duration; s is a sign of belonging to the slow phase of the cycle (slow); f - sign of belonging to the fast phase of the cycle (fast).

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Видеонистагмограф представляет собой программно-аппаратный комплекс, состоящий из маски, набора корригирующих линз, монитора, проецирующего оптотипы определенного размера, и программного обеспечения, позволяющего определять параметры проецируемых оптотипов и проводить детекцию зрачка с последующим построением графика движения.A video nystagmograph is a hardware-software complex consisting of a mask, a set of corrective lenses, a monitor projecting optotypes of a certain size, and software that allows you to determine the parameters of the projected optotypes and conduct pupil detection with subsequent construction of a motion graph.

Размеры контрастных элементов оптотипов рассчитываются на основе известного положения Дондерса-Снеллена о том, что определение остроты зрения требует применения знаков, видимых пациенту с угловым размером порядка одной минуты. Эти размеры определяются из геометрической зависимости tg α=x/h, где х - линейный размер контрастного элемента, h - расстояние от глаза до проецируемого оптотипа. Отсюда получается, например, что элемент с линейным размером 1 мм имеет угловой размер в 1 угловую минуту, если он проецируется с расстояния в 3,5 м. На основе данной зависимости рассчитываются размеры контрастных элементов для фактического исследования. Также при расчете остроты зрения используется зависимость V=d/D, где V - острота зрения, d -расстояние от глаза до оптотипа, и D - расстояние, с которого элемент виден, как имеющий угловой размер в 1 угловую минуту.The sizes of contrast elements of optotypes are calculated on the basis of the well-known position of Donders-Snellen that the determination of visual acuity requires the use of signs visible to the patient with an angular size of the order of one minute. These sizes are determined from the geometric dependence tan α = x / h, where x is the linear size of the contrast element, h is the distance from the eye to the projected optotype. From this it turns out, for example, that an element with a linear size of 1 mm has an angular size of 1 angular minute if it is projected from a distance of 3.5 m. Based on this dependence, the sizes of the contrast elements are calculated for the actual study. Also, when calculating visual acuity, the dependence V = d / D is used, where V is the visual acuity, d is the distance from the eye to the optotype, and D is the distance from which the element is visible as having an angular size of 1 angular minute.

Для определения остроты зрения в ходе проведения видеонистагмографии применяется устройство, демонстрирующее движущийся объект с переменным структурным строением - оптотип, при этом глаза делают непроизвольные движения ритмично при способности пациента различать структуру предметов. Оптотипы соответствуют определенной остроте зрения. Оптотипы корреспондируют с величинами остроты зрения таблицы Сивцева и заданным параметрам в соответствии с ранее установленным порядком. Примеры объектов с переменной структурой изображены на фиг. 11.To determine visual acuity during video nystagmography, a device is used to demonstrate a moving object with a variable structural structure - an optotype, while the eyes make involuntary movements rhythmically with the patient's ability to distinguish the structure of objects. Optotypes correspond to a certain visual acuity. Optotypes correspond with the values of visual acuity of the Sivtsev table and the specified parameters in accordance with the previously established order. Examples of objects with a variable structure are shown in FIG. eleven.

Маска устройства для определения остроты зрения представляет собой модифицированную форму стандартной очковой оправы. Маска устройства для определения остроты зрения оснащена пластиковой основой с подвижными дужками, съемными носоупорами, двумя съемными держателями с зеркалами, отражающими инфракрасный свет и ИК-видеокамерами, магнитными фиксаторами линз, позволяющими легко менять корригирующие линзы, вращать их, а также устанавливать пакетом, состоящим из двух линз и дистанционной проставки; ИК-подсветкой, расположенной с обратной стороны магнитных фиксаторов, обеспечивающей равномерную подсветку глаза и исключающую засветки, паразитные отражения при работе с линзами.The mask of the device for determining visual acuity is a modified form of a standard spectacle frame. The mask of the device for determining visual acuity is equipped with a plastic base with movable arms, removable nose pads, two removable holders with mirrors that reflect infrared light and IR video cameras, magnetic lens clamps that make it easy to change corrective lenses, rotate them, and install with a package consisting of two lenses and a remote spacer; IR illumination, located on the back of the magnetic clips, providing uniform illumination of the eye and eliminating flare, spurious reflections when working with lenses.

Маска выполнена с возможностью подстройки/фиксации под индивидуальные особенности лица испытуемого. Для регистрации параметров глаз маска надевается на испытуемого так, чтобы обеспечить полный захват области интереса исследования.The mask is made with the possibility of adjustment / fixing under the individual characteristics of the subject's face. To register the parameters of the eyes, a mask is worn on the subject so as to ensure complete capture of the area of interest of the study.

Необходимость использования линз различной диоптрийности накладывает определенные условия на конструкцию маски видеонистагмографа: присутствие направляющих для фиксации линзы, располагающих корригирующую линзу на определенном вертексном расстоянии, не превышающем 15±1 мм.The need to use lenses of different diopter levels imposes certain conditions on the design of the mask of a video histogram: the presence of guides for fixing the lens, positioning the corrective lens at a certain vertex distance not exceeding 15 ± 1 mm.

При регистрации движения глаза возможность наблюдения за движущимися объектами с переменным структурным строением исследователю дает видеорегистрация в ИК-спектре, невидимом для глаза человека. Дополнительным преимуществом является малое влияние внешнего освещения видимого спектра на результат регистрации.When registering eye movement, the possibility of observing moving objects with a variable structural structure gives the researcher video recording in the IR spectrum, which is invisible to the human eye. An additional advantage is the small influence of external illumination of the visible spectrum on the registration result.

Система ИК-подсветки освещает глазную щель. Система ИК-подсветки представляет собой светодиоды, расположенные на маске со стороны лица испытуемого по обе стороны от каждого глаза и излучающие в сторону глаза. Работа устройства не влияет на восприятие человеком видимого спектра и безопасна для здоровья при допущении не превышения уровня безопасной энергии излучения в данном спектре.IR illumination system illuminates the palpebral fissure. The IR illumination system consists of LEDs located on the mask from the side of the subject’s face on both sides of each eye and emitting towards the eye. The operation of the device does not affect the human perception of the visible spectrum and is safe for health, assuming that the level of safe radiation energy in this spectrum is not exceeded.

Чтобы элементы подсветки и конструкции не вносили в поле зрения испытуемого значимого ухудшения возможности отслеживать движущиеся объекты, применено дихроическое зеркало. Дихроическое зеркало отражает под углами, близкими к 45°, волны ИК-диапазона, но не преломляет и не искажает лучи видимого спектра. Это свойство дихроических зеркал позволяет построить систему преломления так, чтобы вынести ИК-подсветку и ИК-видеокамеру за пределы поля зрения испытуемого. Свет невидимого для глаза человека спектра отражается от поверхности глаза с разной интенсивностью, что позволяет получить изображение глаза, включающее: внутренний и наружный углы глаз, свободные края верхнего и нижнего век, контур глазной щели, контур свободного края век, контуры радужной оболочки глаза, зрачка, склеру глаза.In order for the backlight and construction elements not to introduce significant deterioration in the subject's field of vision of the ability to track moving objects, a dichroic mirror was used. The dichroic mirror reflects, at angles close to 45 °, the infrared waves, but does not refract or distort the rays of the visible spectrum. This property of dichroic mirrors makes it possible to construct a refraction system so as to remove the IR illumination and the IR video camera outside the field of view of the subject. The light of the spectrum invisible to the human eye is reflected from the surface of the eye with different intensities, which allows you to get an image of the eye, including: the inner and outer corners of the eyes, the free edges of the upper and lower eyelids, the contour of the palpebral fissure, the contour of the free edge of the eyelids, the contours of the iris, pupil sclera eyes.

Дихроические зеркала, пропускающие видимый свет и отражающие инфракрасный свет, расположены неподвижно относительно камер на подвесе, общем с ними. Данные зеркала необходимы для разделения отражения глаза испытуемого (с дальнейшей видеофиксацией его ИК-видеокамерами) и света, поступающего в глаз пациента от оптотипов, выводимых на экран.Dichroic mirrors transmitting visible light and reflecting infrared light are located motionless relative to the cameras on the suspension, common with them. These mirrors are necessary to separate the reflection of the subject’s eye (with further video recording by IR cameras) and the light entering the patient’s eye from the optotypes displayed on the screen.

ИК-видеокамеры, регистрирующие специфические движения глаз (оптокинетический нистагм) в ИК-диапазоне, позволяют осуществлять съемку движений глаз пациента и работают в непосредственной связи с модулем ИК-подсветки. ИК-видеокамера позволяет передать полученную проекцию изображения области интереса в компьютерную программу для дальнейшей обработки.IR video cameras that record specific eye movements (optokinetic nystagmus) in the IR range allow you to record the patient’s eye movements and work in direct connection with the IR illumination module. An IR video camera allows you to transfer the resulting projection of the image of the region of interest to a computer program for further processing.

Для повышения точности регистрации параметров глаза устройство должно обладать средствами надежной фиксации на голове испытуемого. Это достигается использованием в конструкции заушников и носоупоров. Заушники предполагают крепления для системы затягивания с фиксатором. Для предоставления возможности увеличить время исследований и минимизации влияния на утомляемость испытуемого конструкция разработана с учетом минимизации веса и комфорта испытуемого при фиксации устройства. Устройство не перекрывает дыхательные пути, не давит на переносицу и в области висков. Наличие в составе маски видеонистагмографа полимерных носоупоров различной величины позволяет сделать маску универсальной, подходящей для использования у широкого круга пациентов.To increase the accuracy of recording parameters of the eye, the device should have the means of reliable fixation on the head of the subject. This is achieved by using the design of the earhooks and nose pads. The earhooks include fastenings for a tightening system with a latch. To provide an opportunity to increase the research time and minimize the impact on the fatigue of the test subject, the design is designed to minimize the weight and comfort of the test subject when fixing the device. The device does not block the airways, does not put pressure on the nose and in the temple area. The presence in the mask of a video histogramograph of polymer naso-pads of various sizes allows us to make the mask universal, suitable for use in a wide range of patients.

Набор корригирующих линз представляет собой подборку положительных и отрицательных сферических и цилиндрических линз, диафрагм различного размера (1, 3, 4 мм), цветовых фильтров красного и зеленого цвета, а также окклюдеров. В набор входят сферические линзы для коррекции миопии и гиперметропии, а также цилиндрические линзы, для коррекции астигматизма различной степени. Корригирующие линзы применяются врачом по необходимости, порядок их расположения важен при их установке в держатель устройства, и определяется врачом.A set of corrective lenses is a selection of positive and negative spherical and cylindrical lenses, diaphragms of various sizes (1, 3, 4 mm), color filters in red and green, as well as occluders. The kit includes spherical lenses for correcting myopia and hyperopia, as well as cylindrical lenses for correcting astigmatism of varying degrees. Corrective lenses are used by the doctor as necessary, the order of their location is important when they are installed in the device holder, and determined by the doctor.

В стандартные корригирующие наборы входят сферические линзы, имеющие двояковыпуклую или двояковогнутую форму. Диаметр используемых линз соответствует среднестатистическому размеры длины глазной щели, что позволяет не нарушать качество съемки глаза и дальнейшей детекции зрачка.Spherical lenses with a biconvex or biconcave shape are included in standard corrective sets. The diameter of the lenses used corresponds to the average size of the length of the palpebral fissure, which allows not to violate the quality of shooting the eye and further detection of the pupil.

С учетом необходимости использования ИК-видеокамер важным является минимальное искажение изображения, присутствующее в оптической системе «ИК-видеокамера - ИК-зеркало - корригирующая линза - глаз».Taking into account the necessity of using IR video cameras, the minimal image distortion present in the optical system "IR video camera - IR mirror - corrective lens - eye" is important.

Для осуществления данного решения нами предложено использование определенного дизайна линзы - асферического (линза имеет одну поверхность плоскую, а вторую - соответственно диоптрийности - выпуклую или вогнутую) с различными коэффициентами преломления (увеличивающимся в соответствии с увеличением диоптрийности линзы). Соблюдение данных условий позволяет достигать минимального изменения размеров глаза и, как следствие, никак не влияет на качество съемки и детекции зрачка.To implement this solution, we proposed the use of a specific lens design - aspherical (the lens has one flat surface, and the second, respectively, diopters - convex or concave) with different refractive indices (increasing in accordance with an increase in the lens diopter). Compliance with these conditions allows you to achieve a minimum change in eye size and, as a result, does not affect the quality of shooting and detection of the pupil.

Метод видеонистагмографии основан на графической регистрации вызванного оптокинетического нистагма (ОКН). Для осуществления данной методики применяется устройство, демонстрирующее движущийся объект с переменным структурным строением - оптотип, например, анимационный оптотип, при этом глаза делают непроизвольные движения ритмично при способности пациента различать структуру предметов.The method of video nystagmography is based on the graphic registration of induced optokinetic nystagmus (OKN). To implement this technique, a device is used that demonstrates a moving object with a variable structural structure - an optotype, for example, an animated optotype, while the eyes make involuntary movements rhythmically with the patient's ability to distinguish the structure of objects.

Компьютерная программа представляет данные о вызванном ОКН на мониторе оператора в виде специфического графика. На фигуре 7 приведен пример графика исследования, на котором отображено: острота зрения 0,1 при движении объекта с переменной структурой справа налево (скорость: 8 об/мин, оптотип: вертикальные линии).A computer program presents data on the called OKN on the operator’s monitor in the form of a specific graph. The figure 7 shows an example of a study graph, which shows: visual acuity of 0.1 when moving an object with a variable structure from right to left (speed: 8 rpm, optotype: vertical lines).

Активируется вывод анимации на дисплей и процесс захвата кадров с соответствующей камеры в маске. В процессе исследования проводится быстрый анализ положения зрачка. По истечении времени теста вызывается процедура сохранения проведенной записи.The animation output to the display and the process of capturing frames from the corresponding camera in the mask are activated. In the process of research, a quick analysis of the position of the pupil is performed. After the test time has elapsed, the procedure for saving the recording is called.

После завершения анализа выводится график, иллюстрирующий перемещение в соответствующем направлении.After the analysis is completed, a graph is displayed illustrating the movement in the corresponding direction.

В зависимости от установок выбирается несколько стратегий поиска:Depending on the settings, several search strategies are selected:

1) принимается кадр, производится сглаживание, объединение темных регионов по пороговому значению цветности.1) a frame is received, smoothing is performed, the dark regions are united by the threshold color value.

2) выделяется наиболее подходящая область, из нее производится маска для вычисления предполагаемого положения зрачка, область пропускается через предикторы, которые подтверждают, что объект зрачок или нет. Использует методы Canny и Hough. На поиск может влиять предыдущий кадр, который дает область интереса для предполагаемого поиска.2) the most suitable area is selected, a mask is produced from it to calculate the estimated position of the pupil, the area is passed through predictors that confirm whether the object is a pupil or not. Uses the Canny and Hough methods. A search may be affected by a previous frame, which gives an area of interest for the intended search.

3) принимается кадр, передается в обученный классификатор на специальной выборке, классификатор передает область, похожую на зрачок, предикторам. Предикторы подтверждают результат.3) a frame is received, transmitted to the trained classifier on a special sample, the classifier transfers the area similar to the pupil to the predictors. Predictors confirm the result.

4) 2 и 1 способ последовательно, переход к следующему осуществляется в зависимости от результата проверки предиктором предыдущего. Сначала обрабатывается область интереса, при необходимости весь кадр.4) 2 and 1 method sequentially, the transition to the next is carried out depending on the result of the check by the predictor of the previous one. First, the region of interest is processed, if necessary, the entire frame.

5) относительное перемещение вычисляется относительно первого кадра с успешно распознанным зрачком. После запуска программы инициализируется драйвер на встроенные в маску камеры. В процессе инициализации проверяется принадлежность ИК-камер к введенному лицензионному ключу. В случае несоответствия элементы управления для взаимодействия с устройством блокируются.5) the relative displacement is calculated relative to the first frame with a successfully recognized pupil. After starting the program, the driver is initialized to the cameras built into the mask. During the initialization process, the affiliation of the IR cameras to the entered license key is checked. In the event of a mismatch, the controls for interacting with the device are blocked.

Claims (9)

1. Программно-аппаратный комплекс для определения остроты зрения испытуемого при проведении видеонистагмографии, содержащий маску со средствами ее фиксации на голове испытуемого и набором корригирующих линз,1. A hardware-software complex for determining the visual acuity of a subject during video nystagmography, containing a mask with means for fixing it on the subject’s head and a set of corrective lenses, устройство вывода информации, выполненное с возможностью демонстрации оптотипа в виде движущегося объекта с переменным структурным строением,an information output device configured to demonstrate the optotype in the form of a moving object with a variable structural structure, и программное обеспечение обработки данных, выполненное с возможностью определения параметров проецируемых движущихся объектов с переменным структурным строением и детекции зрачка с последующим построением графика движения,and data processing software configured to determine the parameters of projected moving objects with a variable structural structure and detect a pupil with subsequent construction of a motion graph, при этом на маске размещена система ИК-подсветки, два дихроических отражающих инфракрасный свет зеркала, и две ИК-видеокамеры, регистрирующие движение глаз в ИК-диапазоне, и выполненные с возможностью осуществлять съемку движений глаз и непосредственно связанные с модулем ИК-подсветки,the mask contains an IR illumination system, two dichroic mirrors reflecting infrared light, and two IR video cameras recording eye movements in the IR range and made with the ability to record eye movements and directly connected to the IR illumination module, причем ИК-видеокамеры выполнены с возможностью передачи проекции изображения области интереса зрения испытуемого в устройство обработки данных, при этом система ИК-подсветки и ИК-видеокамеры расположены на маске так, что выведены за пределы поля зрения испытуемого, а дихроические зеркала, пропускающие видимый свет и отражающие инфракрасный свет, расположены неподвижно относительно камер на подвесе, общим с ними.moreover, the IR video cameras are capable of transmitting the projection of the image of the subject’s area of interest to the data processing device, while the IR illumination system and the IR video camera are located on the mask so that they are outside the subject’s field of view, and dichroic mirrors transmitting visible light and reflecting infrared light, are stationary relative to the cameras on the suspension, common with them. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что маска выполнена в виде очковой оправы и выполнена с возможностью подстройки и фиксации под индивидуальные особенности лица испытуемого, при этом средства фиксации на голове испытуемого выполнены в виде заушников и носоупоров.2. The device according to claim 1, characterized in that the mask is made in the form of spectacle frames and is configured to adjust and fix to the individual characteristics of the subject’s face, while the means of fixation on the subject’s head are made in the form of earhooks and nose pads. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что набор корригирующих линз содержит линзы асферического типа.3. The device according to claim 1, characterized in that the set of corrective lenses contains aspherical type lenses. 4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что набор корригирующих линз содержит положительные и отрицательные сферические и цилиндрические линзы, диафрагмы, цветовые фильтры красного и зеленого цвета, а также окклюдеры.4. The device according to claim 1, characterized in that the set of corrective lenses contains positive and negative spherical and cylindrical lenses, apertures, color filters in red and green, as well as occluders. 5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что набор корригирующих линз содержит сферические линзы, имеющие двояковыпуклую или двояковогнутую форму.5. The device according to claim 1, characterized in that the set of corrective lenses contains spherical lenses having a biconvex or biconcave shape.
RU2018140341A 2019-02-14 2019-02-14 Device for determining visual acuity RU2723598C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018140341A RU2723598C1 (en) 2019-02-14 2019-02-14 Device for determining visual acuity

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018140341A RU2723598C1 (en) 2019-02-14 2019-02-14 Device for determining visual acuity

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2723598C1 true RU2723598C1 (en) 2020-06-16

Family

ID=71096238

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018140341A RU2723598C1 (en) 2019-02-14 2019-02-14 Device for determining visual acuity

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2723598C1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2462174C2 (en) * 2010-08-26 2012-09-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики" Method of determining dynamic vision acuity and device for its realisation
RU2012153320A (en) * 2012-12-10 2014-06-20 ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ "САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКИЙ ЦЕНТР МЕДИКО-СОЦИАЛЬНОЙ ЭКСПЕРТИЗЫ, ПРОТЕЗИРОВАНИЯ И РЕАБИЛИТАЦИИ ИНВАЛИДОВ ИМ. Г.А. АЛЬБРЕХТА" МИНИСТЕРСТВА ТРУДА И СОЦИАЛЬНОЙ ЗАЩИТЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ (ФГБУ СПб НЦЭПР им. Г.А. Альбрехта Минтруда России) METHOD FOR EVALUING VISUAL VISUALITY
EA201790952A1 (en) * 2014-12-22 2018-03-30 Импрувд Вижн Системз (И.В.С.) Лтд. SYSTEM AND METHOD FOR IMPROVING IMAGE IMPROVEMENT

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2462174C2 (en) * 2010-08-26 2012-09-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики" Method of determining dynamic vision acuity and device for its realisation
RU2012153320A (en) * 2012-12-10 2014-06-20 ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ "САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКИЙ ЦЕНТР МЕДИКО-СОЦИАЛЬНОЙ ЭКСПЕРТИЗЫ, ПРОТЕЗИРОВАНИЯ И РЕАБИЛИТАЦИИ ИНВАЛИДОВ ИМ. Г.А. АЛЬБРЕХТА" МИНИСТЕРСТВА ТРУДА И СОЦИАЛЬНОЙ ЗАЩИТЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ (ФГБУ СПб НЦЭПР им. Г.А. Альбрехта Минтруда России) METHOD FOR EVALUING VISUAL VISUALITY
EA201790952A1 (en) * 2014-12-22 2018-03-30 Импрувд Вижн Системз (И.В.С.) Лтд. SYSTEM AND METHOD FOR IMPROVING IMAGE IMPROVEMENT

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6072798B2 (en) System and method for documenting and recording pupil red reflex examination and corneal light reflex screening of eyes in infants and children
US7878652B2 (en) Adaptive photoscreening system
US8403480B2 (en) Adaptive photoscreening system
EP2991540B1 (en) Method and system for determining the refractive properties of an eye of a child
JP2002541959A (en) Pupilometer with pupil irregularity detection, pupil tracking, pupil reaction detection function, glaucoma examination function, corneal anatomical measurement function, intracranial pressure detection function, and eye abnormality measurement function
US6616277B1 (en) Sequential eye screening method and apparatus
US6663242B1 (en) Simultaneous, wavelength multiplexed vision screener
KR20220024411A (en) eye test
RU2723598C1 (en) Device for determining visual acuity
US10531794B1 (en) Photorefractive flash device and system
JPH08504108A (en) Checkered plastic seed device and method
CN109431453B (en) Eye vision instrument for objective vision general survey
CN211432840U (en) Eyepiece formula pupil light reflex automated inspection equipment
KR102130310B1 (en) Optometer
RU2285440C2 (en) Device for inspecting field of view
Kwok et al. Democratizing Optometric Care: A Vision-Based, Data-Driven Approach to Automatic Refractive Error Measurement for Vision Screening
CN215078341U (en) Multifunctional detector for optic nerve, pupil sphincter and pupil opening major
US11596302B2 (en) Eye examination apparatus for use with a smartphone
RU2778672C1 (en) Method for diagnosing the functional state of ophthalmic contact lenses and a device for its implementation
US20240081641A1 (en) System for strabismus assessment and a method of strabismus assessment
JPH0898802A (en) Cornea shape measuring instrument
Grudzińska et al. Evaluation of the Usability of the Innovative Strabiscan Device for Automatic Strabismus Angle Measurement
WO2022150448A1 (en) System and method to measure aberrations by imaging both the crescent and the halo of the crescent
Huang A Depth Learning-Based Approach for Vision Prevention and Detection Utilized on Mobile Devices
WO2023214274A1 (en) A device and a method for automated measurements of eyeball deviation and/or vertical and horizontal viewing angles