DD204822A3

DD204822A3 - Einrichtung zur messung und registrierung von augenbewegungen

Info

Publication number: DD204822A3
Application number: DD23217481A
Authority: DD
Inventors: Ludwig Mueller; Wolfgang Beyer; Winfried Roesel
Original assignee: Ludwig Mueller; Wolfgang Beyer; Winfried Roesel
Priority date: 1981-07-29
Filing date: 1981-07-29
Publication date: 1983-12-07
Also published as: JPS6223569B2; DE3226096A1; CS267654B1; JPS5827541A; DE3226096C2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur photoelektrischen Messung und zur Registrierung von willkuerlichen und unwillkuerlichen Augenbewegungen durch diffuse Bestrahlung des Auges mit IR-Licht. Sie findet insbesondere Anwendung im medizinischen Bereich zur Untersuchung der Gleichgewichtsorgane und der Augenbeweglichkeit sowie zur Bestimmung der Blickrichtung. Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Nystagmographen bei Verwendung der herkoemmlichen Brillenform mit freiem Durchblick und unter Ausschluss von Fremdlichteinfluessen, der einen minimalen optomechanischen Aufwand, ein geringes Gewicht und eine hohe Messgenauigkeit aufweist. Es ist d. Aufgabe zu loesen, eine verbesserte Gesamtanordng. der Messeinrichtg., insbesondere d. Sende- u. Empfangselemente, zu schaffen. Das erfolgt, indem auf einem oder beiden Brillenglaesern die Sende- und Empfangselemente, die als Chips vorliegen, als Kreisring bzw. sternfoermig um die optische Achse des Auges angeordnet sind und ueber aufgebrachte Leiterbahnen und Anschlussleisten mit der Auswerteelektronik in elektrischer Verbindung stehen. Eine Behinderung des freien Durchblickes erfolgt wegen der Anordnung der Chips im Unschaerfebereich nicht.

Description

Jl\ I A 1

Titel der Erfindung

Einrichtung zur Messung und Registrierung von Augenbewegungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur photoelektrischen Messung und zur Registrierung von willkürlichen und unwillkürlichen Augenbewegungen. Sie findet insbesondere Anwendung im medizinischen Bereich zur Untersuchung der Gleichgewichtsorgane und der Augenbeweglichkeit sowie zur Bestimmung der Blickrichtung.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen Aussagen über Frequenz, Amplitude, Richtung und Dauer des Nystagmus gewinnen in der modernen Medizin immer größere Bedeutung. Damit werden an Einrichtungen zur Messung und Registrierung der Augenbewegungen solche Forderungen, wie geringes Gewicht ι schnelle und exakte Gewinnung der Meßdaten und universeller Einsatz gestellt. Die Messung erfolgt nach dem Verfahren der diffusen Bestrahlung des Auges mit IR-Licht, Das vom Auge reflektierte Licht gelangt auf einen optoelektronischen Empfänger. Dabei werden die unterschiedlichen Reflexionseigenschaften von Iris und Sklera ausgenutzt.

3813

2äJUL 1981*950329

I 1 7 4 1

In den Patentschriften US 3473868 und US 3689135 wird eine Lösung vorgestellt, "bei der das zu untersuchende Auge mit modulierter Infrarotstrahlung ausgeleuchtet wird. Der Empfang des reflektierten Signals erfolgt über ein Paar Empfänger, mit denen entweder die horizontale oder die vertikale Auslenkung des Auges registriert werden kann. Der Sender und die beiden Empfänger werden auf dem Brillenglas einer normalen Brille befestigt. Diese Anordnung bewirkt einen stark behinderten Durchblick und eine Justierung auf unterschiedliche Augenabstände ist nur schwer möglich. Störende Interferenzen können nicht ausgeschlossen werden. Weiterhin zeigt sich, daß durch die Verwendung des modulierten IR-Lichtes die Messung des momentanen Augenzustandes nicht möglich ist. Nach der Patentschrift US 4145122 wird ein Brillengesteil mit IR-verspiegelten Brillengläsern verwendet. Eine recht einfache und leichte Anordnung wird erzielt, indem das IR-Licht vom Sender auf das Brillenglas gestrahlt, von dort auf das Auge reflektiert, wieder zurückgestrahlt auf das Brillenglas und nun abermals vom Brillenglas auf das Empfängerelement reflektiert wird. Als entscheidender Nachteil zeigt sich der erheblich störende Einfluß des Außenlichtes. Weiterhin läßt sich keine hohe Linearität zwischen Auslenkung des Auges und Ausgangssignal erreichen. Die Herstellung des Empfängerelementes ist ökonomisch sehr aufwendig.

In der Erfindungsbeschreibung DD 60388 wird eine Einrichtung zum Messen und Registrieren der Augenbewegung unter Ausnutzung der günstigen Brillenform dargestellt. Zwei Beieuchtungsquellen strahlen direkt auf das Auge und der reflektierte Strahl gelangt auf eine Silizium-Zelle. Sender und Empfänger befinden sich in einer Bildwandlereinheit, die die Augenöffnung verschließt. Eine Messung des Nystagmus, unter der Bedingung des freien Durchblickes des zu untersuchenden Auges, ist somit nicht möglich. Weiterhin ergibt sich eine große Wärmebelastung für das Auge. Der Energieverbrauch und das Gewicht des Nystagmographen ist für eine operative Anordnung noch zu groß.

3813

232174 1

Ziel der Erfindung

Es soll eine Einrichtung zur Messung und Registrierung von Augenbewegungen bei Verwendung der herkömmlichen Brillenform mit freiem Durchblick und unter Ausschluß von Fremdlichteinflüssen geschaffen werden, die einen minimalen optomechanischen Aufwand, ein geringes Gewicht und eine hohe Meßgenauigkeit aufweist.

Herstellung des Wesens der Erl*ir.dang Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Gesamtanordnung der Meßeinrichtung, insbesondere der Sende- und Empfangselemente, zu schaffen. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Einrichtung zur Messung und Registrierung von Augenbewegungen durch diffuse Bestrahlung des Auges mit IR-Licht, bestehend aus einem Brillengestell mit Brillengläsern, einer Auswerteelektronik, einem optoelektronischen Sender und einen optoelektronischen Empfänger, die beide als Chips vorliegen, auf eines der Brillengläser aufgebracht sind und über elektrische Leitungen mit der Auswert eelektronik in Verbindung stehen, dadurch gelöst, daß als optoelektronischer Sender eine Lumineszenzdiodenanordnung vorhanden ist, wobei mindestens zwei Lumineszenzdiodenchips auf einem Kreisrin/?; un; die optische Achse den Auges angeordnet sind und daß der optoelektronische !-inpfanger aus mindestens drei streifenförmigen Fototransistorelementen besteht, die sternförmig um die optische Achse des Auges angeordnet sind

Dabei können die streifenförmigen Fototransistorelemente mindestens teilweise innerhalb des Kreisringes der Lumineszenzdiodenchips angeordnet sein. Zur gleichzeitigen Bestimmung der horizontalen und vertikalen Augenbewegung mit minimalem elektronischen Aufwand ist es vorteilhaft, vier streifenförmige Fototransistorelemente kreuzartig innerhalb des Kreisringes der Lumineszenzdiodenchips anzuordnen. Die

3813

232174 1

jeweils gegenüberliegenden Fototransistorelemente werden in Differenz geschaltet. Die elektrischen Leitungen sind als Leiterbahnen auf dem Brillenglas ausgebildet. Am Brillengestell ist eine Anschiußleiste angebracht, die einen elektrischen Kontakt zur Auswerteelektronik herstellt. Ein Teil der Auswerteelektronik ist an einem Brillenbügel des Brillengestelles befestigt.

Bei allen Ausführungsmöglichkeiten ist es zweckmäßig, wenn am Brillengestell ein Lichtschutz fest angebracht ist. Zur gleichzeitigen Untersuchung beider Augen weisen beide Brillengläser einen analogen Aufbau von optoelektronischem Sender und optoelektronischem Empfänger auf. Der Vorteil der Erfindung besteht darin, daß durch die erfindungsgemäße Anordnung des optoelektronischen Senders und. des optoelektronischen Empfängers das Gewicht der Einrichtung wesentlich sinkt und einen universellen Einsatz gestattet. Eine Messung des Nystagmus kann bei freiem Durchblick getrennt und gleichzeitig für beide Augen erfolgen. Dabei ist eine strenge Linearität zwischen Augenbewegung und Ausgangssignal und eine hohe Auflösung kennzeichnend. Fremdlichteinflusse können völlig ausgeschlossen werden. Durch die Anwendung von Streifenempfängerelementen wird der Einfluß der Lidform wesentlich herabgesetzt.

Ausführungsbei spi el

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.

In der zugehörigen Zeichnung zeigt:

Pig. 1: die räumliche Darstellung einer Einrichtung zur Messung und Registrierung von Augenb ewegungen

3813

-S-

Die in der Zeichnung dargestellte Hinrichtung zur Messung und Registrierung von Augenbewegungen besteht aus einem Brillengestell 1 mit Brillengläsern 2, einer Auswerteelektronik 3, einem optoelektronischen Bender 4 und einem 5 optoelektronischen Empfänger s. Jer optoelektronische Sender 4 und der optoelektronisch i'inpfänger 5 liegen als Chips vor und sind auf einem Brillenglas 2 befestigt. Der optoelektronische Sender 4 stellt einen Krei3ring von Lumineszenzdiodenchips dar, der um die optische Achse des Auges angeordnet ist. Dabei müssen mindestens zwei Lumineszenzdiodenchips auf dem Kreisring sich befinden. Je mehr Lumineszenzdiodenschips den Kreisring bilden, desto gleichmäßiger ist die diffuse Bestrahlung des Auges mit IR-Licht. Der optoelektronische Empfänger 5 besteht aus mindestens drei streifenförmigen Pototransiatorelementen. Sie sind sternförmig und mindestens teilweise innerhalb des Kreisringes der Lumineszenzdiodenchips angeordnet. Zur gleichzeitigen Bestimmung der horizontalen und vertikalen Augen- _x bewegung mit minimalem elektronischen Aufwand bietet sich die kreuzweise Anordnung von vier streifenförmigen Fo totransistorelementen innerhalb des Kreisringes der Lumineszenzdiodenchips an. Die jeweils gegenüberliegenden Fototransistorelemente werden dann in Differenz geschaltet. Da das Brillenglas 2 im Unscharfebereich des Auges liegt, wirken der optoelektronische Sender 4 und der optoelektronische Empfänger 5 nicht sichtbehindernd. Ein freier Durchblick ist damit garantiert. Über elektrische Leitungen 6 besteht eine Verbindung vom optoelektronischen Sender 4 und optoelektronischen Empfänger 5 zur Auswerteelektronik 3. Die elektrischen Leitungen 6 können als auf dem Brillenglas 2 aufgebrachte Leiterbahnen ausgeführt werden. Am Brillengestell befindet sich dann eine Anschlußleiste 7, die den elektrischen Kontakt zur Auswerteelektronik 3 gewährleistet; Es ist vorteilhaft, einen Teil der Auswerteelektronik 3 am Bril-

3813

232174 1

lenbügel des Brillengestelles 1 zu befestigen. Die Signalverluste können somit minimiert werden. Mittels einer Modulation in der Auswerteelektronik 3 können die empfangenen Signale z. B. zur Speicherung über größere Entfernungen übertragen werden. Als Modulationsträger dient dann die Betriebsspannung, so daß nur eine Zuführungsleitung zur Auswerteelektronik 3 benötigt wird. Das Anbringen eines Lichtschutzes 9 am Brillengestell 1 garantiert einen völligen ^: Ausschluß von Fremdlichteinflussen. Um den Nystagmus g^eichzeitig und getrennt für beide Augen zu bestimmen, müssen beide Brillengläser 2 eine analoge Anordnung der optoelektronischen Sender 4, der optoelektronischen Empfänger 5 und der Leiterbahnen aufweisen und die Anschlußleiste 7 und die-Auswerteelektronik 3 sind jeweils links und rechts am Brillenbügel des Brillengestells 1 ausgeführt.

3813

Claims

Erfindungsanspruch

1. Einrichtung zur Messung und Registrierung von Augenbewegungen durch diffuse Bestrahlung des Auges mit IR-Licht, bestehend aus einem Brillengestell mit Brillengläsern, einer Auswerteelektronik, einem optoelektronischen Sender und einem optoelektronischen Empfänger, die beide als Chips vorliegen, auf eines der Brillengläser aufgebracht; sind und über elektrische Leitungen mit der Auswerteelektronik in Verbindung stehen, gekennzeichnet dadurch, daß als optoelektronischer Sender eine Lumineszenzdiodenanordnung vorhanden ist, wobei mindestens zwei Lumineszenzdiodenchips auf einem Kreisring um die optische Achse des Auges angeordnet sind, und daß der optoelektronische Empfänger aus mindestens drei streifenförmigen Fototransistorelementen besteht, die sternförmig um die optische Achse des Auges angeordnet sind.
2. Einrichtung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, -daß die streifenförmigen Fototransistorelemente mindestens teilweise innerhalb des Kreisringes der Lumineszenzdiodenchips angeordnet sind.
3. Einrichtung nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß zur gleichzeitigen Bestimmung der horizontalen und vertikalen Augenbewegung mit minimalem elektronischen Aufwand vier streifenförmige Fototransistorelemente kreuzartig innerhalb des Kreisringes der Lumineszenzdiodenchips angeordnet sind und für die gegenüberliegenden Fototransistorelemente eine Differenzschaltung vorgesehen ist.
4. Einrichtung nach Punkt 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß die elektrischen Leitungen als Leiterbahnen auf dem Brillenglas ausgebildet sind und über eine am Brillengestell angebrachte Anschlußleiste ein elektrischer Kontakt zur Auswerteelektronik vorhanden ist.

3813
5. Einrichtung nach Punkt 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß ein Teil der Auswerteeiektronik an einem Brillen-r
bügel des Brillengestelles angeordnet ist.
6. Einrichtung nach Punkt 1 bis 5, gekennzeichnet dadurch, daß am Brillengestell ein Lichtschutz fest angebracht
ist,
7. Einrichtung nach Punkt 1 bis b, gekennzeichnet dadurch, daß zur gleichzeitigen Untersuchung beider Augen beide Brillengläser einen analogen Aufbau von optoelektronischem Sender und optoelektronischem Empfänger aufweisen.

Hierzu eine Seite Zeichnung

3813