DD212419A2

DD212419A2 - DEVICE FOR MEASURING AND REGISTERING EYE MOVEMENTS

Info

Publication number: DD212419A2
Application number: DD24532282A
Authority: DD
Inventors: Ludwig Mueller; Wolfgang Beyer; Winfried Roesel
Original assignee: Zeiss Jena Veb Carl
Priority date: 1982-11-29
Filing date: 1982-11-29
Publication date: 1984-08-15

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 gemaess WP 204822. Sie findet Anwendung im medizinischen Bereich zur Untersuchung der Gleichgewichtsorgane und der Augenbeweglichkeit sowie zur Bestimmungder 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 die Aufgabe zu loesen, eine verbesserte Gesamtanordnung der Messeinrichtung, insbesondere der Sende- und Empfaengerelemente, zu schaffen. Das erfolgt gemaess WP 204822, wobei in diesem Ausfuehrungsbeispiel an Stelle des Brillenglases als Traeger fuer die Sende- und Empfaengerelemente ein lichtundurchlaessiges Substrat zur Anwendung kommt und der Sender und der Empfaenger aus diskreten optoelektronischen Bauelemente gebildet wird.The invention relates to a device for photoelectric measurement and for registration of voluntary and involuntary eye movements by diffuse irradiation of the eye with IR light according to WP 204822. It is used in the medical field to study the organs of balance and the eye movement and to determine the line of sight. The aim of the invention is to provide a nystagmograph when using the conventional spectacle shape with clear view and the exclusion of extraneous light influences, which has a minimal optomechanischen effort, a low weight and high accuracy. It is the object to solve, to provide an improved overall arrangement of the measuring device, in particular the transmitting and Empfaengerelemente. This is done in accordance with WP 204822, wherein in this Ausfuehrungsbeispiel in place of the lens as a carrier for the transmitting and Empfaengerelemente an opaque substrate is used and the transmitter and the receiver is formed from discrete optoelectronic components.

Description

Title of the invention

Einrichtung zur Messung und Registrierung von Augenbewegungen.Device for measuring and registering eye movements.

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur photoelektrischen Messung und zur Registrierung von willkürlichen und unwillkürlichen Augenbewegungen gemäß WP 204 822The invention relates to a device for photoelectric measurement and registration of voluntary and involuntary eye movements according to WP 204 822

Sie findet insbesondere Anwendung imIt finds particular application in the

ig medizinischen Bereich zur Untersuchung der Gleichgewichtsorgane und der Augenbeweglichkeit sowie zur Bestimmung der Blickrichtung.ig medical field for the investigation of the balance organs and the eye mobility as well as for determining the viewing direction.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen L5 Aussagen über Frequenz, Amplitude, Richtung und Dauer des Nystagmus gewinnen in der modernen Medizin immer größere Bedeutung. Damit v/erden an Einrichtungen zur Messung und Registrierung der Augenbewegungen solche Forderungen, wie geringes Gewicht, schnelle und exakte Gewinnung der Me ßdaten 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. Characteristics of the known technical solutions L5 Statements about frequency, amplitude, direction and duration of nystagmus are becoming increasingly important in modern medicine. Thus, such requirements as low weight, fast and accurate acquisition of measurement data and universal use are imposed on devices for measuring and registering eye movements. The measurement is carried out by the method of diffuse irradiation of the eye with IR light. The light reflected by the eye reaches an optoelectronic receiver. The different reflection properties of the iris and sclera are exploited.

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In den Patentschriften US 3473863 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 Oustierung 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 Brillengestell 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 Esnpfängerelement 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 the patents US 3473863 and US 3689135 a solution is presented in which the eye to be examined is illuminated with modulated infrared radiation. The reception of the reflected signal is via a pair of receivers, with which either the horizontal or the vertical deflection of the eye can be registered. The transmitter and the two receivers are attached to the spectacle lens of normal glasses. This arrangement causes a strong obstructed view and ousting to different eye distances is difficult. Disturbing interference can not be excluded. Furthermore, it is found that the measurement of the current eye condition is not possible by the use of the modulated IR light. According to the patent US 4145122 a spectacle frame is used with IR-mirrored lenses. A fairly simple and easy arrangement is achieved by the IR light emitted from the transmitter to the lens, from there to the eye reflected, reflected back to the lens and is now again reflected by the lens on the Esnpfängerelement · As a major drawback shows the considerably disturbing influence of the outside light. Furthermore, high linearity between deflection of the eye and output signal can not be achieved. The preparation of the receiver element is economically very expensive.

In der Erfindungsbeschreibung DD 60383 wird eine Einrichtung zum Messen und Registrieren der Augenbewegung unter Ausnutzung der günstigen Brillenform dargestellt. Zwei Beleuchtungsquellen strahlen auf eine Silizium-Zelle. Sender undIn the description of the invention DD 60383 a device for measuring and registering the eye movement using the favorable spectacle shape is shown. Two illumination sources radiate on a silicon cell. Transmitter and

O 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 «Värmebeiastung für das Auge. Der Energieverbrauch und das Gewicht des Nystagmographen ist für eine operative Anordnung noch zu groß.O Receivers are located in an imaging unit that closes the eye opening. A measurement of the nystagmus, under the condition of the clear view of the eye to be examined, is therefore not possible. Furthermore, there is a large «Värmebeiastung for the eye. The energy consumption and weight of the nystagmograph is still too large for operative placement.

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Object of the invention

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.It is a device for measuring and registration of eye movements when using the conventional spectacle shape with clear view and exclusion of extraneous light to be created, which has a minimal optomechanischen effort, a low weight and high accuracy.

Presentation of the essence of the invention

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 Au-The invention has for its object to provide an improved overall arrangement of the measuring device, in particular the transmitting and receiving elements. The object is achieved in a device for measuring and registering eye movements by diffuse irradiation of the eye.

IB ges mit IR-Licht nach der im Wirtschaftspatent WP 204 822IB ges with IR light after in the commercial patent WP 204 822

dargestellten Weise gelöst. Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung dieser Erfindung ergibt sich, wenn an Stelle des Brillenglases als Träger für den optoelektronischen Sender und für den optoelektronischen Empfänger einsolved solved way. A further advantageous embodiment of this invention results when, instead of the spectacle lens as a carrier for the optoelectronic transmitter and for the optoelectronic receiver

ZO lichtundurchlässiges ringförmiges Substrat zur Anwendung kommt und der Sender und der Empfänger als diskrete optoelektronische Bauelemente ausgebildet sind. Damit kann das im WP 204 822 aufgeführte als Empfänger verwendete st reifenförmige Fototransistorelement als in Reihe angeordnete punktförmigs diskrete Fototransistoren ausgebildet werden. Eine weitere Möglichkeit besteht auch darin, das streifenförmige Fototransistorelement durch einen punktförmigen flächengröSeren diskreten Fototransistor zu ersetzen. ZO opaque annular substrate is used and the transmitter and the receiver are designed as discrete optoelectronic components. Thus, the streifenförmige phototransistor element used in the WP 204 822 as a receiver can be formed as arranged in series punctiform discrete phototransistors. Another possibility is to replace the strip-shaped phototransistor element by a punctiform surface-sized discrete phototransistor.

SO Der Vorteil dieser weiteren Ausführungsmöglichkeit besteht in einem wesentlich gesenkten Entwicklungs- und Fertigungsaufwand. Mit dieser kostengünstigen Variante werden die bisherigen Vorteile, wie geringes Gewicht, universeller Einsatz, freier Durchblick, hohe Linearität und völliger Aus-Schluß der Fremdlichteinflüsse, nicht eingeschränkt.SO The advantage of this further embodiment is a significantly reduced development and manufacturing costs. With this cost-effective variant, the previous advantages, such as low weight, universal use, clear view, high linearity and complete exclusion of extraneous light influences, not limited.

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Äusführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem weiteren Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigt:The invention will be explained in more detail below with reference to a further exemplary embodiment. In the accompanying drawing shows:

Fig. 1 l. Variante der Anordnung von Sender- undFig. 1 l. Variant of the arrangement of transmitter and

Empfänger auf einem ringförmigen lichtun-Receiver on an annular light

durchlässigsn Substratpermeable substrate

Fig. 2 2. Variante der Anordnung von Sender- und Empfänger auf einem ringförmigen lichtunFig. 2 2nd variant of the arrangement of transmitter and receiver on an annular lichtun

durchlässigen Substratpermeable substrate

Die Einrichtung zur Messung und Registrierung von Augenbewegungen besteht gemäß WP 204 822 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. Dabei wird als optoelektronischer Sender eine Lumineszenzdiodenanordnung verwendet, wobei mindestens zwei Lumineszenzdiodenchips auf einem Kreisring um die optische Achse des Auges angeordnet sind. Des weiteren besteht der optoelektronische Empfänger aus mindestens drei strahlenförmig um die optische Achse des Auges angeordneten streifenförmigen Fototransistorelementen. In diesem Ausführungsbeispiel kommt nun an Stelle des Brillenglases als Träger für den optoelektronischen Sender und für den optoelektronischen Empfänger ein lichtundurchlässiges ringförmiges Substrat 1, z. S. Leiterplattenmaterial, zur Anwendung. Weiterhin sind der Sender und der Empfänger als diskrete optoelektronische Bauelemente ausgeführt. Die Lumineszenzdioden 2 sind damit als Kreisring um die optische Achse des Auges auf dem ringförmigen Substrat 1 angeordnet. De mehr Lumineszenzdioden den Kreisring bilden, desto gleichmäßiger ist die diffuse Bestrahlung des Auges mit IR-Licht.According to WP 204 822, the device for measuring and registering eye movements comprises a spectacle frame with spectacle lenses, evaluation electronics, an optoelectronic transmitter and an optoelectronic receiver, both of which are in the form of chips, mounted on one of the spectacle lenses and connected to the evaluation electronics via electrical lines Connection stand. In this case, a luminescence diode arrangement is used as optoelectronic transmitter, wherein at least two LED chips are arranged on a circular ring about the optical axis of the eye. Furthermore, the optoelectronic receiver consists of at least three radially arranged around the optical axis of the eye strip-shaped phototransistor elements. In this embodiment, instead of the spectacle lens as carrier for the optoelectronic transmitter and for the optoelectronic receiver now an opaque annular substrate 1, z. S. PCB material, for use. Furthermore, the transmitter and the receiver are designed as discrete optoelectronic components. The light emitting diodes 2 are thus arranged as a circular ring about the optical axis of the eye on the annular substrate 1. The more light emitting diodes form the annulus, the more uniform is the diffuse irradiation of the eye with IR light.

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Die streifenförraigen Fototransistorelemente sind dagegen jetzt als in Reihe angeordnete punktförraige diskrete Fototransistoren 3 ausgebildet. Sie sind zur gleichzeitigen Bestimmung der horizontalen und vertikalen Augenbewegung mit minimalen Aufwand kreuzartig um die optische Achse des Auges und mindestens teilweise innerhalb des Kreisringes der Lumineszenzdioden 2 auf den ringförmigen Substrat 1 aufgebracht. Diese Anordnung wird in Fig. 1 dargestellt. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, bei gleicher Gesamtanordnung von Sender und Empfänger das streifenförmige Fototransistorelement durch einen punktförmigen flächengrößeren diskreten Fototransistor 4 zu ersetzen. Diese Ausführung zeigt Fig. 2. Durch die in diesem Ausführungsbeispiel verwendeten technischen Mittel wird die Herstellung der Sende- und Empfangseinheit bei Erhaltung aller bisherigen Vorteile wesentlich gesenkt.By contrast, the strip-shaped phototransistor elements are now in the form of dot-shaped discrete phototransistors 3 arranged in series. They are applied to the simultaneous determination of the horizontal and vertical eye movement with minimal effort crosswise about the optical axis of the eye and at least partially within the annulus of the light emitting diodes 2 on the annular substrate 1. This arrangement is shown in FIG. Another possibility is to replace the strip-shaped phototransistor element by a dot-like discrete phototransistor 4 with the same overall arrangement of transmitter and receiver. This embodiment is shown in FIG. 2. By the technical means used in this embodiment, the production of the transmitting and receiving unit is substantially reduced while preserving all previous advantages.

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Claims

invention claim

1. Device for measuring and recording eye movements by diffuse irradiation of the eye with IR light according to WP 204 322y consisting of

a spectacle frame with spectacle lenses, an evaluation, an optoelectronic transmitter and an optoelectronic receiver, both of which are present as chips, are applied to one of the lenses and are connected via electrical lines to the transmitter, characterized in that instead of the spectacle lens as a carrier for the optoelectronic transmitter and for the optoelectronic receiver an opaque annular substrate is used and that the transmitter and the receiver are designed as discrete optoelectronic component.

2 «device according to item 1, characterized in that the streifenförmig Fototransistoreiement used as a receiver is designed as a series-arranged point-like discrete phototransistors.

3. The device according to item 1, characterized in that the strip-shaped Fototransistoreleraent used as a receiver is formed as a point-like surface-larger phototransistor.

For this 1 sheet drawing