<EMI ID=1.1>
à la lumière ou dans 1" obscurité.
L'invention a pour objet un dispositif portatif pour
la mesure précise des mouvements volontaires ou non de chaque
oeil d'un sujet à la lumière ou dans l'obscurité au moyen d'un
système optique formé par au moins un faisceau de rayonnement
infrarouge dirigé sur l'oeil et par la fraction de ce rayonnement
qui s'y réfléchit, la longueur de chacun des faisceaux incidents
restant constante.pendant la mesure.
L'observation de ces mouvements présente le plus
grand intérêt depuis longtemps car elle permet éventuellement de
JL
corriger des défauts de la vue et de révéler des conditions anormales
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<EMI ID=3.1>
duisent le plus souvent une affection du cervelet.
1
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<EMI ID=5.1>
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sont celles où l'on applique à la tête des électrodes pour révé- ler l'extension et la contraction des muscles de l'oeil et en déduire l'amplitude du déplacement du globe oculaire, mais cette détermination est délicate et n'a qu'une portée très limitée. Eri
vue de surmonter ces inconvénients on a conçu des instruments nystagmagraphiques à différentiel photo-électrique basés sur le rayonnement visible; les premiers de ce genre ont été réalisés séparément par le Professeur N. TOROKS, de l'Université de
<EMI ID=7.1>
avec une précision de 0,1[deg.]. Le principe appliqué est le fait
que la sclérotique (le blanc de l'oeil) est un meilleur réflecteur de rayonnement que l'iris (la partie transparente de l'oeil). Ces auteurs ont donc disposé des cellules photo-électriques de manière que leurs bords médiaux visent les jonctions médiales et latérales respectivement de la cornée et de l'iris; en interposant entre ces cellules une source centrale de lumière visible axée sur la pupille, on devait observer une variation de l'intensité
<EMI ID=8.1>
On peut capter ces variations d'intensité de façon différentielle par 2 ou 4 cellules photo-électriques montées par exemple sur des lunettes d'automobiliste par exemple, et les <EMI ID=9.1>
acheminer vers un électroencéphalogramme enregistreur classique.
En utilisant quatre cellules photo-électriques et deux canaux de l'enregistreur, on peut enregistrer simultanément les mouvements oculaires tant dans le plan horizontal que dans le plan vertical.
<EMI ID=10.1>
est proportionnelle au déplacement oculaire et l'on a confirmé sa linéarité. La méthode est techniquement simple, sa sensibilité est élevée et on peut l'appliquer pour enregistrer tout type de nystagmus : calorique, de rotation, galvanique et de position.
En huit ans PFALTZ et RICHTER ont amélioré la technique, notamment en remplaçant la source centrale d'illumination visible par une source de lumière infrarouge invisible, orientée
sur la pupille, afin d'éliminer l'effet d'adaptation à la lumière et
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ils observèrent une augmentation linéaire dans l'amplitude des pics enregistrés allant jusqu'à un déplacement oculaire de 20[deg.], ce qui dépassait les limites trouvées pour le nystagmus clinique
La NASA a appliqué un principe analogue dans son
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effet, elle a conçu un dispositif ingénieux permettant à un astronaute, empêché d'utiliser ses mains, de déclencher à distance un relais externe simplement en déplaçant volontairement les yeux. Ce dispositif, monté sur une monture de lunettes, comporte une source de rayonnement infrarouge et un détecteur au séléniure de cadmium placés l'un par rapport à l'autre de manière que, lorsque l'astronautre regarde droit devant lui, toute la puissance du rayonnement tombe sur la sclérotique (le blanc de l'oeil) d'un cOté de l'iris et se réfléchit sur le détecteur; par contre, si l'astronaute présente volontairement l'iris au faisceau incident, une grande partie de la puissance y est absorbée et le relais externe de commande
se ferme, déclenchant ainsi une séquence d'opérations programmées.
La littérature technique comprend également un
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dispositif consiste en une monture de lunettes qui possède devant chaque oeil du sujet une paire d'ensembles d'émetteurs et de détecteurs de rayonnement infrarouge modulé, le circuit des détecteurs mesurant le déplacement horizontal ou vertical en fonction de la somme algébrique du pouvoir réfléchissant variable des régions soumises au rayonnement incident.
En pratique cependant ce dispositif est moins satisfaisant que les montages proposés par PFALTZ et Coll. Ainsi, le réglage précis d'émetteurs et de détecteurs minuscules est difficile, long et fastidieux, car il suffit que la monture bouge pour qu'on doive recommencer le calibrage. De plus, la présence d'objets tout près des yeux gtne psychologiquement le sujet même s'il n'est plus ébloui; d'autre part, comme les déterminations doivent se faire dans l'obscurité pour éviter des interférences fâcheuses, l'utilité du dispositif est limitée à des expériences où la cible du regard est éclairée faiblement: c'est le cas notamment d'examens du pouvoir de lecture.
Enfin, du fait que le rayonnement infrarouge utilisé est modulé, le signal de sortie ne représente jamais qu'une moyenne des positions des régions soumises au rayonnement et non l'état instantané de celles-ci.
De plus, ainsi qu'on le sait, la modulation provoque invariablement un délai du signal correspondant, tandis que le signal d'un système non modulé est immédiat , ce qui revêt une Importance considérable pour certains types de mesure.
L'invention suivant le brevet principal a pour
objet de remédier à ces inconvénients partout où la mesure des mouvements oculaires est appliquée actuellement, c'est-à-dire l'exploration des mouvements horizontaux ou verticaux soit d'un seul oeil, soit des deux, par exemple dans la mesure du nystagmus, le
pouvoir de lecture, etc. Elle permet d'effectuer cette mesure
de façon continue et avec plus de précision, non seulement dans l'obscurité mais aussi à la lumière.
Suivant le procédé décrit au brevet principal,
le système optique utilisé pour effectuer la mesure des mouvements de chaque oeil comporte deux émetteurs d'infrarouge non-modulé qui sont des diodes photoluminescentes montées en série, et deux détecteurs qui sont des cellules photo-électriques hautement sensibles au rayonnement réfléchi insérées dans le circuit électronique du circuit du dispositif.
Ces quatre éléments, auxquels sont associés des filtres infrarouges et une source obturable de lumière visible pour orienter convenablement sur un oeil chaque faisceau incident de rayonnement infrarouge non modulé, sont disposés entre eux de façon invariable pour former un ensemble électro-optique blindé qui est monté soit dans le champ visuel du sujet, soit en dehors du champ, et qui est raccordé à un boîtier portatif renfermant
un circuit électronique et une source de courant continu pour convertir en tension continue la puissance du rayonnement réfléchi, cette tension ou signal de sortie étant recueillie constamment
par un appareillage périphérique apte à traiter, lire et enregistrer ce signal.
Ces éléments se trouvent dans un logement paralléllé-lipipédique monté de façon réglable en hauteur et en largeur sur
une plaque qui est solidaire soit d'un casque, soit de moyens mécaniques aptes à rendre la téta du-sujet immobile; ou encore,
au cas où la tête est fixée, les logements peuvent être montés indépendamment des dits moyens mécaniques à l'endroit requis pour effectuer les mesures. La face du logement orientée vers l'oeil comporte cinq ouvertures alignées horizontalement, derrière lesquelles se trouvent, dans l'ordre, un détecteur, un émetteur, la source obturable de lumière visible, un second émetteur et un second détecteur.
On a constaté à l'usage qu'on pouvait améliorer
la performance du dispositif décrit et étendre sa portée pratique
en apportant des modifications matérielles qui rentrent tout naturellement dans le cadre de l'invention.
Ainsi on a ajouté à l'appareillage électronique renfermé dans le boîtier portatif plusieurs moyens ou circuits électroniques connus en soi. Ces moyens sont destinés ,en premier
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des signaux plus purs dans les mouvements verticaux et horizontaux et, en dernier lieu, à faire fonctionner un second jeu d'émetteurs et de détecteurs montés en croix sur le premier jeu de chaque logement réglable, ce second jeu permettant entre autre d'explorer complètement les mouvements oculaires d'un borgne par exemple.
D'autre part, on a réalisé un ensemble de moyens mécaniques pour fixer la tête du sujet à examiner, c'est-à-dire une structure légère, démontable, et partant, portative, et raccordable à divers supports.
Le perfectionnement au brevet principal porte
par conséquent, sur des moyens ou circuits électroniques, connus
en soi , capables de réduire considérablement l'interférence verticale des mesures horizontales et l'interférence horizontale dans les mesures verticales, de sorte qu'on produit des signaux relati- vement purs dans les deux modes de fonctionnement.
Le perfectionnement porte également sur les moyens
ou circuits électroniques, connus en.soi, capables d'éteindre les deux sources de lumière visible des ensembles électro-optiques.
Suivant le perfectionnement, chaque logement comporte
A
en vue de l'exploration simultanée de tous les mouvements d'au moins un oeil, outre les cinq éléments électroniques décrits au brevet principal, quatre éléments électroniques supplémentaires disposés verticalement, soit un émetteur de part et d'autre de la source cen- traie de lumière visible, et un détecteur à chaque extrémité, ces quatre éléments étant raccordés à des circuits appropriés de la même manière que les cinq éléments précités.
Suivant le perfectionnement, le dispositif comporte des moyens mécaniques pour rendre la tête du sujet solidaire non seulement d'une table, mais aussi de tout objet essentiellement mobile ou immobile comme un fauteuil fixé au sol, un instrument principal lourd tel l'appareil pivotant pour la mesure de
nystagmus, une chaise ou un siège fixe dans un véhicule.
Les moyens mécaniques consistent en une structure rigide en U dont les branches passent verticalement derrière les oreilles du sujet et dont la portion courbe se place au-dessus de
la tête, tandis que les extrémités des branches sont inclinées
ver3 l'objet auquel la structure doit être attachée, la structure comportant en outre des supports pour le menton et le front, ainsi que des pattes souples avec des lanières pour maintenir le haut et l'arrière de la tête, et éventuellement une seconde structure en U pour fixer les ensembles électro-optiques ainsi que tout équipement auxiliaire qui pourrait être nécessaire pour exécuter la mesure.
Les dessins annexés représentent à titre d'exemple plusieurs formes d'exécution de l'invention suivant le perfectionnement dans lesquels
la Fig.ll représente un des logements cylindriques renfermant un ensemble électro-optique à 9 éléments disposés en croix; ces logements, après montage, se présentent comme ceux
<EMI ID=15.1>
la Fig.12 est une vue en élévation d'une structure de fixation de la tête, la structure étant reliée de manière rigide à un étau;
la Fig.13 est une vue de coté de la Fig.12;
<EMI ID=16.1>
solidaire d'un instrument, destiné à raccorder la tête de façon rigide à l'instrument;
la Fig.15 est une vue en plan du support de menton de la structure de fixation suivant les lignes XV-XV de la Fig.12;
la Fig.16 est une vue en plan du support frontal de la structure de fixation suivant les lignes XVI-XVI de la Fig.12;
la Fig.17 est un croquis libre de la structure de fixation de tête; et
la Fig.18 est un croquis libre de la structure de fixation de tête montée sur un chien et raccordée à un instrument.
Dans ces dessins les parties déjà décrites au brevet principal portent les mêmes chiffres de référence qu'aux figures 1 à 10 du dit brevet.
Il va de soi que l'utilité d'un instrument de mesure dépend de sa précision. Dans le cas du dispositif décrit au 1 brevet principal, on s'est aperçu que la valeur du signal de sortie d'une mesure du mouvement d'un oeil, effectuée dans un mode de fonctionnement donné, par exemple le mode vertical, est viciée par une erreur due à une interférence dans le mode opposé, ce qui peut s'exprimer par exemple par les relations
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férences dans les modes opposés (vertical et horizontal); il
<EMI ID=19.1>
purs pour assurer la précision et la reproductibilité des résultats.
Suivant le perfectionnement on ajouté à l'appareillage.4 électronique renfermé dans le bottier portatif des circuits com-
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<EMI ID=21.1>
minimum l'effet des interférences.
D'autre part, bien que le dispositif ainsi amélioré soit apte à donner des valeurs beaucoup plus exactes que celles
<EMI ID=22.1>
il n'est cependant pas à même d'assurer l'exploration simultanée des mouvements oculaires dans les modes horizontal et vertical d'un seul oeil.
Il est donc absolument impossible d'exécuter ce
type d'exploration de manière comparative, c'est-à-dire en l'effec- tuant séparément d'abord sur l'un, puis l'autre des yeux; pour la même raison ces examens sont exclus dans le cas de borgnes et de sujets dont l'un des yeux ne peut servir dans la détermination des mouvements.
Le perfectionnement au brevet principal prévoit des
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mais non représentés aux dessins annexés, capables d'assurer l'exploration simultanée des mouvements d'un seul oeil dans les deux modes de fonctionnement. En plus des cinq éléments alignés
<EMI ID=24.1>
de chaque côté de la source centrale 33 de lumière visible, et un détecteur, 36A et 37A, à chaque extrémité de la rangée verticale. ;
Ces éléments additionnels sont raccordés à des circuits appropriés de la même manière que les éléments de l'ensemble suivant le brevet principal; ces éléments sont blindés et sont avantageusement montés dans des logements cylindriques réglables
en hauteur et en largeur comme ceux du dit brevet. Avantageusement ces logements ne possèdent pas de plaque d'obturation de la source
de lumière visible, le boîtier portatif comportant un moyen électronique d'extinction de la source.
Contrairement aux dispositifs classiques de mesure des
mouvements oculaires qui ne permettent qu'une estimation subjective des caractéristiques fondamentales de la vue, le dispositif
est apte à fournir des mesures quantitatives de la résistance à l'éblouissement, du seuil de perception visuelle après l'éblouissement, de l'acuité visuelle, et de tout autre facteur prépondérant de la vision exigible dans un examen médical ou un essai d'aptitude.
Ce type de mesure est capital quand il s'agit de vérifier la vue
de conducteurs, pilotes, etc. Bien entendu, si l'on utilise le dispositif perfectionné à neuf éléments on peut contrôler les deux yeux d'un sujet séparément. Le principe appliqué consiste à enregis-trer les mouvements de l'oeil d'un sujet dont la tête est fixée, le sujet étant prié de suivre du regard un objet qui tourne ou oscille! à vitesse variable; l'enregistrement -révèle automatiquement l'instant où le sujet ne peut plus suivre la cible et celui où
il la distingue à nouveau.
Un autre aspect du perfectionnement concerne les moyens mécaniques préconisés pour créer l'immobilité de la tête
du sujet, moyens qui ont été évoqués brièvement au brevet principal,
Il s'agit à titre d'exemple d'un support ou structure de fixation
de la t8te.
La structure comporte un tube métallique 56 (Fig.
<EMI ID=25.1>
geusement inférieure à 10 mm. L'écartement des deux branches de la structure est plus grand que l'écartement maximum des oreilles d'un sujet de sorte que la structure passe librement autour de la tête. La structure est pliée avantageusement près du milieu
57 (Fig.13) de manière que la partie supérieure 58 (Fig.12, 13)
y compris la portion courbe 59 s'étend verticalement bien audelà de la tête, tandis que la partie inférieure 60, inclinée à
30[deg.] environ par rapport à la verticale�s'étend au-dessus de la poitrine et ses extrémités 61 sont dirigées vers le bas.
Dans une première forme d'exécution la structure de fixation de la tête est solidaire d'une table par exemple près
<EMI ID=26.1>
63 est monté de façon classique à la table par des vis 64. Les pièces de liaison 65 verticales portent des tubes fixes 66 dont l'extrémité est inclinée vers les extrémités 61 des branches de la structure en U. La section interne des tubes 66 est plus large que celle des branches et chaque tube est équipé d'un dispositif de verrouillage 67 à vis 68 ; il suffit d'engager les branches dans les tubes et de serrer les vis pour fixer la structure rigidement à la table.
Dans une seconde forme d'exécution la structure est reliée de façon rigide à un instrument placé sur une table ou tout support analogue. Deux tubes 69 parallèles en substance horizontaux sont fixés à l'instrument; ils possèdent la même section interne que les tubes 66 (Fig.l3) de la première forme d'exécution , leurs extrémités 70 sont inclinées dans la même
<EMI ID=27.1>
équipés d'un verrouillage 67 à vis 68 analogue au précédent. Par conséquent, pour fixer rigidement la structure en U à l'instrument
il suffit d'insérer les extrémités 70 des tubes parallèles 69
et de serrer les vis.
De plus, suivant la première forme d'exécution, on peut fixer les extrémités 61 des branches inclinées 60 de la structure 56 en U à tout objet stationnaire autre qu'une table
comme les bras ou cotés d'un siège occupé par le sujet.)équipé
de la structure en U, les bras possédant des cavités raccordées
à toute partie stationnaire comme le sol, une paroi, etc. (le
siège peut se trouver dans un véhicule automobile, un avion, été)
La structure de fixation étant raccordée rigidement comme décrit ci-dessus, il convient dès lors d'immobiliser la
tête 71 par rapport à la structure en U, c'est-à-dire soutenir le menton et le front, et attacher le haut et l'arrière de la tête.
En vue de soutenir sans gêne le menton 72 (Fig.12,
et 13 ) du sujet, on colle sur une plaque un tampon rectangulaire
73 en matière élastique et on fixe la plaque à l'aide de vis 74
à la partie médiane 75 d'un tube 76 plié deux fois à angle droit,
les deux branches parallèles 77 étant raccordée? horizontalement aux branches inclinées 60 de la structure 56 en U.
Le tampon 73 en matière élastique est avantageusement
creux au milieu 78 et la cavité peut être bourrée d'un matériau mou,
<EMI ID=28.1>
enfonce tout en restant maintenu fermement et sans gène.
On peut introduire chaque tube latéral 77 (Fig.12,
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un bossage rigide 80, avantageusement en bakélite, qui possède un
<EMI ID=30.1>
vers le haut et vers le bas, et les tubes latéraux à se déplacer horizontalement vers l'avant et l'arrière comme indiqué: par les doubles flèches des Figs.12 et 13, et l'on peut ainsi ajuster la position du support 76; pour fixer cette position à demeure il suffit de visser un bouton 82 à filet interne 83.
On peut donner à la tête du sujet toute inclinaison
<EMI ID=31.1>
13 et 16). Ce support consiste en une lame courbe 86 pourvue à sa
<EMI ID=32.1>
en substance le profil du front. La lame est fixée à un tube
88 de même courbure que la lame et dont les deux extrémités 89 sont rectilignes et sont dans l'axe de la lame; on monte les extré- mités 89 du support frontal aux tubes latéraux 90 solidaires de la structure en U.
On règle le niveau de chaque tube 90 et la position 1
du support frontal 85 par rapport au plan de la structure 56 au moyen d'un bossage 91, analogue aux bossages 80, qui comporte un bouton 92 à filet interne 93 et deux canaux à angle droit; grâce à cet arrangement on peut déplacer les bossages 91 vers le haut et vers le bas et déplacer les tubes horizontaux 90 vers l'avant et vers l'arrière comme indiqué par les flèches doubles.
L'extrémité avant de chaque tube horizontal 90 est
<EMI ID=33.1>
plastique dure, qui présente sur un des côtés une cavité 95 dans laquelle on peu' faire tourner à frottement dur l'extrémité droite
89du support frontal 85 comme indiqué par la flèche double courbe
(Fig.13); de la sorte on suit la courbure du front à chaque niveau.
Dès qu'on a déterminé l'inclinaison correcte pour la mesure envisagée, on bloque les tubes 90 au niveau approprié
en vissant les boutons 92 et l'on bloque le support frontal 85
en serrant une vis 96 prévue dans chaque cube 94 perpendiculairement au sens des tubes 90.
Il reste encore à maintenir le haut et l'arrière
de la tête du sujet au moyen de larges pattes avantageusement en
cuir ou tout matériau flexible analogue, attachées par des lanières respectivement aux tubes 90 et aux branches 58 de la structure en U. Cet arrangement est représenté schématiquement aux dessins annexés où les chiffres de référence 97 et 98 désignent respectivement
les pattes supérieure et postérieure, 99 et 100 les lanières correspondantes.
Chaque patte est en substance rectangulaire et comporte deux bandes étroites perpendiculaires à l'axe longitudinal obtenues en effectuant des incisions. On fait passer chaque lanière en dessous des bandes séparées de sorte qu'on peut soulever
la patte en tenant la lanière à chaque bout de la patte. On prévoit pour la lanière une longueur en excès sur la distance entre
les points d'attache et, après avoir fixé la lanière de façon connue en soi aux dits points, on ramène les deux extrémités l'une sur l'autre de manière à constituer un lien tendu appliqué sur la patte. Les trois pièces de lanière ainsi superposées sont immobilisées
par effet électrostatique (VELCRO, marque déposée).
Si l'on désire équiper la structure en U d'ensembles
<EMI ID=34.1>
d'attaches 102, ou un tube plié deux fois à angle droit, les branches
101 étant pliées à un angle a tel que la partie horizontale médiane
<EMI ID=35.1>
solidaire de la partie 103 des tubes 101 ou du tube plié. Il
va de soi qu'on peut régler la position des logements exactement
de la même manière que pour le dispositif suivant le brevet principal.
De plus, étant donné que la structure de fixation 56 est raccordée de façon rigide soit à un étau soit à un objet qui- vant les formes d'exécution décrites ci-dessus, et que l'ensemble
des tubes 101 et 103 est également rigide, et que l'ensemble
<EMI ID=36.1>
par exemple pour placer à la distance voulue un texte à lire.
Bien entendu la structure de fixation 56 peut
<EMI ID=37.1>
<EMI ID=38.1>
<EMI ID=39.1>
<EMI ID=40.1>
Il y a lieu de remarquer que la structure de fixa- tion 56 est telle que les oreilles 108 du sujet sont libres, ce qui est extrêmement important non seulement pour leur inspection mais aussi pour la détermination des mouvements involontaires des yeux dits nystagmus qu'on peut déclencher par l'introduction d'un liquide dans les oreilles.
Ainsi qu'on peut l'observer à la Fig.18 la structure
i permet d'immobiliser la tête de petites animaux comme des chats
ou dès chiens en vue de les examiner ou d'effectuer des interven- tions bénignes sous anesthésie locale, l'intérêt de la structure
de fixation étant le fait que l'animal reste parfaitement conscient.
La structure de fixation de la tête, utilisable notamment pour la mesure des mouvements oculaires, est plus intéressante que les supports classiques parce qu'elle est très robuste et permet de réaliser une gamme d'expériences beaucoup plus vaste; de plus, toutes ces pièces sont peu coûteuses à fabriquer, faciles à porter à la main et à assembler.
Bien entendu, l'invention suivant le perfectionne- ment n'est pas limitée aux formes d'exécutions qui ont été décrites
à titre d'exemples et on ne sortirait pas de son cadre en y apportant des modifications.
REVENDICATIONS
1.- Perfectionnement au brevet principal relatif
<EMI ID=41.1>
volontaires ou non de chaque oeil d'un sujet à la lumière ou
dans l'obscurité, le dispositif comportant des émetteurs et des détecteurs de rayonnement infrarouge non modulé comme éléments générateurs d'un système optique formé par au moins un faisceau
de rayonnement infrarouge dirigé sur l'oeil et par la fraction de
ce rayonnement qui s'y réfléchit, la puissance du rayonnement
réfléchi étant convertie analogiquement en tension continue au
moyen d'un circuit électronique approprié, caractérisé en ce que
le dispositif suivant le perfectionnement comporte des moyens
ou circuits électroniques connus en soi capables de réduire considérablement l'interférence verticale de mesures en mode de fonctionnement horizontal et l'interférence horizontale de mesures
en mode de fonctionnement vertical de sorte que les signaux de sortie sont relativement purs dans les deux modes.
<EMI ID = 1.1>
in the light or in the dark.
The invention relates to a portable device for
precise measurement of the voluntary or involuntary movements of each
eye of a subject in light or darkness by means of a
optical system formed by at least one beam of radiation
infrared directed at the eye and by the fraction of this radiation
reflected there, the length of each of the incident beams
remaining constant during measurement.
The observation of these movements presents the most
great interest for a long time because it eventually allows
JL
correct vision defects and reveal abnormal conditions
<EMI ID = 2.1>
<EMI ID = 3.1>
most often lead to an affection of the cerebellum.
1
<EMI ID = 4.1>
<EMI ID = 5.1>
<EMI ID = 6.1>
are those where one applies to the head of the electrodes to reveal the extension and the contraction of the muscles of the eye and to deduce therefrom the amplitude of the displacement of the eyeball, but this determination is delicate and has only 'a very limited scope. Eri
in order to overcome these drawbacks, nystagmagraphic instruments with photoelectric differential based on visible radiation have been designed; the first of this kind were produced separately by Professor N. TOROKS, of the University of
<EMI ID = 7.1>
with an accuracy of 0.1 [deg.]. The principle applied is the fact
that the sclera (the white of the eye) is a better reflector of radiation than the iris (the transparent part of the eye). These authors have therefore arranged photoelectric cells so that their medial edges are aimed at the medial and lateral junctions of the cornea and the iris, respectively; by interposing between these cells a central source of visible light focused on the pupil, we had to observe a variation of the intensity
<EMI ID = 8.1>
These variations in intensity can be differentially captured by 2 or 4 photocells mounted for example on motorist's glasses for example, and the <EMI ID = 9.1>
send to a conventional recording electroencephalogram.
By using four photocells and two channels of the recorder, eye movements can be recorded simultaneously in both the horizontal and vertical planes.
<EMI ID = 10.1>
is proportional to ocular displacement and its linearity has been confirmed. The method is technically simple, its sensitivity is high and it can be applied to record any type of nystagmus: caloric, rotational, galvanic and position.
In eight years, PFALTZ and RICHTER have improved the technique, in particular by replacing the central visible illumination source with an invisible infrared light source, oriented
on the pupil, in order to eliminate the effect of adaptation to light and
<EMI ID = 11.1>
they observed a linear increase in the amplitude of the recorded peaks up to an ocular displacement of 20 [deg.], which exceeded the limits found for clinical nystagmus
NASA applied a similar principle in its
<EMI ID = 12.1>
Indeed, she designed an ingenious device allowing an astronaut, unable to use his hands, to remotely trigger an external relay simply by deliberately moving his eyes. This device, mounted on a spectacle frame, has an infrared radiation source and a cadmium selenide detector placed relative to each other so that, when the astronaut looks straight ahead, the full power of the radiation falls on the sclera (the white of the eye) on one side of the iris and is reflected on the detector; on the other hand, if the astronaut voluntarily presents the iris to the incident beam, a large part of the power is absorbed there and the external control relay
closes, thus triggering a sequence of programmed operations.
The technical literature also includes a
<EMI ID = 13.1>
device consists of a spectacle frame which has in front of each eye of the subject a pair of sets of transmitters and detectors of modulated infrared radiation, the circuit of the detectors measuring horizontal or vertical displacement as a function of the algebraic sum of the variable reflecting power regions subjected to incident radiation.
In practice, however, this device is less satisfactory than the assemblies proposed by PFALTZ et al. Thus, fine-tuning tiny transmitters and detectors is difficult, time-consuming and tedious, as the mount only needs to move and the calibration must be repeated. In addition, the presence of objects very close to the eyes psychologically affects the subject even if he is no longer dazzled; on the other hand, as the determinations must be made in the dark to avoid unwelcome interference, the usefulness of the device is limited to experiments where the target of the gaze is dimly lit: this is particularly the case for examinations of the reading power.
Finally, because the infrared radiation used is modulated, the output signal never represents more than an average of the positions of the regions subjected to the radiation and not the instantaneous state thereof.
Moreover, as is known, modulation invariably causes a delay in the corresponding signal, while the signal of an unmodulated system is immediate, which is of considerable importance for certain types of measurement.
The invention according to the main patent has for
object to remedy these drawbacks wherever the measurement of eye movements is currently applied, that is to say the exploration of horizontal or vertical movements either of one eye or of both, for example in the measurement of nystagmus , the
reading power, etc. It allows to perform this measurement
continuously and more accurately, not only in the dark but also in the light.
Following the process described in the main patent,
the optical system used to measure the movements of each eye comprises two emitters of unmodulated infrared which are photoluminescent diodes mounted in series, and two detectors which are photoelectric cells highly sensitive to reflected radiation inserted in the circuit electronic circuit of the device.
These four elements, to which are associated infrared filters and an obturable source of visible light to properly orient each incident beam of unmodulated infrared radiation on an eye, are arranged between them in an invariable manner to form a shielded electro-optical assembly which is mounted either in the subject's field of vision or outside the field, and which is connected to a portable box containing
an electronic circuit and a direct current source for converting the power of the reflected radiation into direct voltage, this voltage or output signal being constantly collected
by peripheral equipment capable of processing, reading and recording this signal.
These elements are located in a parallel-lipipedic housing mounted in an adjustable manner in height and width on
a plate which is secured either to a helmet or to mechanical means capable of making the subject's tetra stationary; or,
in the event that the head is fixed, the housings can be mounted independently of said mechanical means at the place required to carry out the measurements. The eye-facing face of the housing has five horizontally aligned apertures, behind which are, in order, a detector, an emitter, the closable visible light source, a second emitter, and a second detector.
We have found in use that we could improve
the performance of the device described and extend its practical scope
by making material modifications which naturally come within the scope of the invention.
Thus, several electronic means or circuits known per se have been added to the electronic equipment enclosed in the portable box. These means are intended, first
<EMI ID = 14.1>
purer signals in the vertical and horizontal movements and, finally, to operate a second set of transmitters and detectors mounted in a cross on the first set of each adjustable housing, this second set allowing among other things to fully explore the eye movements of a one-eyed person for example.
On the other hand, we have produced a set of mechanical means for fixing the head of the subject to be examined, that is to say a light structure, removable, and therefore portable, and connectable to various supports.
The improvement to the main patent carries
consequently, on electronic means or circuits, known
per se capable of greatly reducing vertical interference in horizontal measurements and horizontal interference in vertical measurements, so that relatively pure signals are produced in both modes of operation.
Development also relates to the means
or electronic circuits, known en.soi, capable of extinguishing the two sources of visible light of the electro-optical assemblies.
Depending on the improvement, each accommodation has
AT
for the simultaneous exploration of all the movements of at least one eye, in addition to the five electronic elements described in the main patent, four additional electronic elements arranged vertically, that is to say an emitter on either side of the central source visible light, and a detector at each end, these four elements being connected to appropriate circuits in the same way as the five aforementioned elements.
According to the improvement, the device comprises mechanical means for making the subject's head secured not only to a table, but also to any essentially mobile or immobile object such as a chair fixed to the ground, a heavy main instrument such as the swivel device for the measure of
nystagmus, a chair or a fixed seat in a vehicle.
The mechanical means consist of a rigid U-shaped structure whose branches pass vertically behind the subject's ears and whose curved portion is placed above
the head, while the ends of the branches are tilted
ver3 the object to which the structure is to be attached, the structure further comprising supports for the chin and forehead, as well as flexible legs with straps to hold the top and back of the head, and possibly a second structure U-shaped for securing the electro-optical assemblies as well as any auxiliary equipment that may be required to perform the measurement.
The appended drawings represent by way of example several embodiments of the invention according to the improvement in which
Fig.ll shows one of the cylindrical housings containing an electro-optical assembly with 9 elements arranged in a cross; these housings, after assembly, appear like those
<EMI ID = 15.1>
Fig. 12 is an elevational view of a head fixing structure, the structure being rigidly connected to a vise;
Fig.13 is a side view of Fig.12;
<EMI ID = 16.1>
integral with an instrument, intended to connect the head rigidly to the instrument;
Fig.15 is a plan view of the chin support of the fixing structure taken along lines XV-XV of Fig.12;
Fig.16 is a plan view of the front support of the fixing structure taken along lines XVI-XVI of Fig.12;
Fig. 17 is a free sketch of the head attachment structure; and
Fig. 18 is a loose sketch of the head attachment structure mounted on a hammer and connected to an instrument.
In these drawings the parts already described in the main patent bear the same reference numerals as in Figures 1 to 10 of said patent.
It goes without saying that the usefulness of a measuring instrument depends on its accuracy. In the case of the device described in the first main patent, it was found that the value of the output signal of a measurement of the movement of an eye, carried out in a given operating mode, for example the vertical mode, is flawed. by an error due to interference in the opposite mode, which can be expressed for example by the relations
<EMI ID = 17.1>
<EMI ID = 18.1>
ferences in opposite modes (vertical and horizontal); he
<EMI ID = 19.1>
pure to ensure accuracy and reproducibility of results.
According to the improvement, we added to the apparatus. 4 electronics contained in the portable casing of the circuits com-
<EMI ID = 20.1>
<EMI ID = 21.1>
minimum the effect of interference.
On the other hand, although the device thus improved is able to give much more exact values than those
<EMI ID = 22.1>
however, it is not able to ensure simultaneous exploration of eye movements in the horizontal and vertical modes of a single eye.
It is therefore absolutely impossible to perform this
type of exploration in a comparative manner, ie by carrying out it separately first on one eye, then the other; for the same reason these examinations are excluded in the case of one-eyed and subjects whose one of the eyes cannot be used in the determination of the movements.
The improvement to the main patent provides for
<EMI ID = 23.1>
but not shown in the accompanying drawings, capable of ensuring the simultaneous exploration of the movements of a single eye in the two modes of operation. In addition to the five aligned elements
<EMI ID = 24.1>
on each side of the central source 33 of visible light, and a detector, 36A and 37A, at each end of the vertical row. ;
These additional elements are connected to appropriate circuits in the same way as the elements of the assembly according to the main patent; these elements are shielded and are advantageously mounted in adjustable cylindrical housings
in height and width like those of the said patent. Advantageously, these housings do not have a source blocking plate
visible light, the portable box comprising an electronic means of extinguishing the source.
Unlike conventional devices for measuring
eye movements that allow only a subjective estimate of the fundamental features of sight, the device
is able to provide quantitative measurements of glare resistance, post-glare visual perception threshold, visual acuity, and any other major factor of vision required in a medical examination or test. aptitude.
This type of measurement is essential when it comes to checking the sight
of drivers, pilots, etc. Of course, if one uses the advanced nine-element device one can control both eyes of a subject separately. The principle applied consists in recording the movements of the eye of a subject whose head is fixed, the subject being asked to follow with his gaze an object which turns or oscillates! variable speed; the recording -automatically reveals the moment when the subject can no longer follow the target and the moment when
he distinguishes it again.
Another aspect of the improvement concerns the mechanical means recommended to create the immobility of the head
of the subject, means which were briefly mentioned in the main patent,
This is for example a support or fixing structure
of the head.
The structure comprises a metal tube 56 (Fig.
<EMI ID = 25.1>
carefully less than 10 mm. The spacing of the two legs of the frame is greater than the maximum spacing of a subject's ears so that the frame passes freely around the head. The structure is folded advantageously near the middle
57 (Fig. 13) so that the upper part 58 (Fig. 12, 13)
including the curved portion 59 extends vertically well beyond the head, while the lower portion 60, inclined at
About 30 [deg.] From vertical & extends above the chest and its ends 61 are directed downward.
In a first embodiment, the head fixing structure is integral with a table, for example near
<EMI ID = 26.1>
63 is conventionally mounted to the table by screws 64. The vertical connecting pieces 65 carry fixed tubes 66, the end of which is inclined towards the ends 61 of the branches of the U-shaped structure. The internal section of the tubes 66 is wider than that of the branches and each tube is equipped with a locking device 67 with screw 68; just engage the branches in the tubes and tighten the screws to fix the structure rigidly to the table.
In a second embodiment, the structure is rigidly connected to an instrument placed on a table or any similar support. Two substantially horizontal parallel tubes 69 are attached to the instrument; they have the same internal section as the tubes 66 (Fig.l3) of the first embodiment, their ends 70 are inclined in the same
<EMI ID = 27.1>
fitted with a locking screw 67 similar to the previous one. Therefore, to rigidly fix the U-structure to the instrument
just insert the ends 70 of the parallel tubes 69
and tighten the screws.
In addition, according to the first embodiment, the ends 61 of the inclined branches 60 of the U-shaped structure 56 can be fixed to any stationary object other than a table.
like the arms or sides of a seat occupied by the subject.) equipped
of the U-shaped structure, the arms having connected cavities
to any stationary part such as the floor, a wall, etc. (the
seat can be in a motor vehicle, airplane, summer)
The fixing structure being rigidly connected as described above, it is therefore necessary to immobilize the
head 71 relative to the U-structure, i.e. supporting the chin and forehead, and attaching the top and back of the head.
In order to support without discomfort the chin 72 (Fig. 12,
and 13) of the subject, we stick a rectangular stamp on a plate
73 in elastic material and the plate is fixed using screws 74
at the middle part 75 of a tube 76 folded twice at right angles,
the two parallel branches 77 being connected? horizontally to the inclined branches 60 of the U-shaped structure 56.
The buffer 73 of elastic material is advantageously
hollow in the middle 78 and the cavity can be stuffed with a soft material,
<EMI ID = 28.1>
sinks while remaining held firmly and without discomfort.
Each side tube 77 can be introduced (Fig. 12,
<EMI ID = 29.1>
a rigid boss 80, advantageously in bakelite, which has a
<EMI ID = 30.1>
up and down, and the side tubes to move horizontally forward and backward as indicated: by the double arrows in Figs. 12 and 13, and the position of the support 76 can thus be adjusted ; to fix this position permanently, it suffices to screw a button 82 with internal thread 83.
The subject's head can be given any tilt
<EMI ID = 31.1>
13 and 16). This support consists of a curved blade 86 provided at its
<EMI ID = 32.1>
in substance the profile of the forehead. The blade is attached to a tube
88 of the same curvature as the blade and the two ends 89 of which are rectilinear and are in the axis of the blade; the ends 89 of the front support are mounted to the side tubes 90 integral with the U-shaped structure.
We adjust the level of each tube 90 and position 1
of the front support 85 relative to the plane of the structure 56 by means of a boss 91, similar to the bosses 80, which has a button 92 with internal thread 93 and two channels at right angles; thanks to this arrangement it is possible to move the bosses 91 up and down and move the horizontal tubes 90 forward and backward as indicated by the double arrows.
The front end of each top tube 90 is
<EMI ID = 33.1>
hard plastic, which has on one side a cavity 95 in which the right end can be rotated with hard friction
89 of the front support 85 as indicated by the double curved arrow
(Fig. 13); in this way we follow the curvature of the forehead at each level.
As soon as the correct inclination has been determined for the measurement envisaged, the tubes 90 are blocked at the appropriate level.
by screwing the buttons 92 and the front support is locked 85
by tightening a screw 96 provided in each cube 94 perpendicular to the direction of the tubes 90.
It remains to maintain the top and back
of the subject's head by means of large legs advantageously in
leather or any similar flexible material, attached by straps respectively to the tubes 90 and to the branches 58 of the U-shaped structure. This arrangement is shown schematically in the accompanying drawings where the reference numerals 97 and 98 denote respectively
the upper and rear legs, 99 and 100 the corresponding straps.
Each tab is substantially rectangular and has two narrow bands perpendicular to the longitudinal axis obtained by making incisions. We pass each strap under the separate bands so that we can lift
the paw by holding the thong at each end of the paw. A length in excess of the distance between
the attachment points and, after having fixed the strap in a manner known per se to said points, the two ends are brought back one on the other so as to constitute a taut link applied to the tab. The three pieces of strap thus superimposed are immobilized
by electrostatic effect (VELCRO, registered trademark).
If you want to equip the U-shaped structure with sets
<EMI ID = 34.1>
ties 102, or a tube bent twice at right angles, the branches
101 being bent at an angle a such that the middle horizontal part
<EMI ID = 35.1>
integral with part 103 of the tubes 101 or of the folded tube. he
it goes without saying that we can adjust the position of the housings exactly
in the same way as for the device according to the main patent.
In addition, since the fixing structure 56 is rigidly connected either to a vice or to an object which conforms to the embodiments described above, and the assembly
tubes 101 and 103 is also rigid, and that the assembly
<EMI ID = 36.1>
for example to place a text to read at the desired distance.
Of course, the fixing structure 56 can
<EMI ID = 37.1>
<EMI ID = 38.1>
<EMI ID = 39.1>
<EMI ID = 40.1>
It should be noted that the fixation structure 56 is such that the subject's ears 108 are free, which is extremely important not only for their inspection but also for the determination of the involuntary movements of the eyes called nystagmus that are can be triggered by the introduction of liquid into the ears.
As can be seen in Fig. 18 the structure
i can immobilize the heads of small animals like cats
or from dogs in order to examine them or to perform benign interventions under local anesthesia, the interest of the structure
of fixation being the fact that the animal remains perfectly conscious.
The head fixing structure, which can be used in particular for measuring eye movements, is more interesting than conventional supports because it is very robust and allows a much wider range of experiments to be carried out; moreover, all of these parts are inexpensive to manufacture, easy to carry in the hand and easy to assemble.
Of course, the invention according to the improvement is not limited to the forms of execution which have been described.
as examples and we would not go beyond its framework by making changes.
CLAIMS
1.- Improvement of the relative main patent
<EMI ID = 41.1>
voluntary or not of each eye of a subject in the light or
in the dark, the device comprising emitters and detectors of unmodulated infrared radiation as generating elements of an optical system formed by at least one beam
of infrared radiation directed at the eye and by the fraction of
this radiation which reflects on it, the power of the radiation
reflected being converted analogically to direct voltage at
means of a suitable electronic circuit, characterized in that
the device according to the improvement comprises means
or electronic circuits known per se capable of considerably reducing the vertical interference of measurements in horizontal mode of operation and the horizontal interference of measurements
in vertical mode of operation so that the output signals are relatively pure in both modes.