DE2922646C2

DE2922646C2 - Device for measuring angular movement

Info

Publication number: DE2922646C2
Application number: DE19792922646
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: Bouis Didier Dr-Ing 7541 Straubenhardt De; Bouis Didier Dr Ing 7541 Straubenhardt
Current assignee: Bouis Didier Dr-Ing Overijse Be
Priority date: 1979-06-02
Filing date: 1979-06-02
Publication date: 1983-01-13
Also published as: FR2457673B3; DE2922646A1; FR2457673A1

Description

Die Krfindung betrifft eine Vorrichtung /ur Messung der Augenbewegung mit mindestens einer eine optische Meßstrahlung aussendenden Lichtquelle, mil einer Empfängeranordnung, mit einer Abbildungsoptik und mit einem teiklurchlässigcn Spiegel vor dem Auge, wobei die optische Achse der Abbildungsoptik mit der optischen Achse des zu messenden Auges übereinstimmt. The invention relates to a device / for measurement eye movement with at least one light source emitting an optical measuring radiation, with one Receiver arrangement, with imaging optics and with a partially transparent mirror in front of the eye, wherein the optical axis of the imaging optics coincides with the optical axis of the eye to be measured.

Unter »Atigenbewegung« wird im folgenden die um eine vertikale und um eine zur Blickrichtung senkrechte horizontale Achse erfolgende Drehung des Auges um seinen Mittelpunkt bezeichnet. Die genaue Messung und Aufzeichnung der Augenbewegung ist auf verschiedenen medizinischen Gebieten, insbesondere in der Neurophysiologie, Ophthalmologie, Otologie und Psychologie von erheblicher Bedeutung. Dementsprechend sind verschiedene Methoden zur Messung der Augenbewegung entwickelt worden. Eine in der Praxis sehr gebräuchliche Methode ist unter dem Stichwort »Elektrookulogramm« bekannt, wobei das Dipolmoment des Augapfels mittels Ableitelektroden an den Schläfen sowie ober- und unterhalb der Augenhöhlen gemessen wird. Diese Arbeitsweise läßi sich einfach, auch bei geschlossenen Augen anwenden, erlaubt aber nur ein geringes Auflösungsvermögen.In the following, the term "breathing movement" means that which is vertical and perpendicular to the direction of view horizontal axis denotes rotation of the eye about its center point. The exact measurement and eye movement recording is used in various medical fields, particularly in the Neurophysiology, Ophthalmology, Otology and Psychology of considerable importance. Accordingly, there are different methods of measuring eye movement has been developed. A method that is very common in practice is under the keyword "Electrooculogram" known, whereby the dipole moment of the eyeball is connected to the Temples as well as above and below the eye sockets is measured. This way of working is easy can also be used with closed eyes, but only allows a low resolution.

In verschiedensten Ausführungsformen sind Vorrichtungen zur Messung der Augenbewegung bekannt, bti denen das Auge mit Infrarotlicht angestrahlt und die Augenbewegung mit einer Fernsehkamera aufgenommen wird. Das \usgangssignal der Kamera wird durch geeignete schaltungstechnische Mittel, häufig auch unter Einsatz von Datenverarbeitungsanlagen analysiert. Diese bekannten Vorrichtungen behindern zwar die Sicht des Probanden mit dem zu messenden Auge nicht, sind aber aufwendig und besitzen nur geringes Auflösungsvermögen.Devices are in the most varied of embodiments known for measuring eye movement, bti which the eye is irradiated with infrared light and which Eye movement is recorded with a television camera. The output signal of the camera is through suitable circuitry, often analyzed using data processing systems. These known devices hinder the test person's view with the eye to be measured not, but they are complex and have only a low resolution.

Entsprechendes gilt auch für die Erfassung der direkten Reflexirn eines Bildes einer intensiven Lichtquelle durch die Cornea unter einem Winkel, der von der jeweiligen Richtung der optischen Achse des zu messenden Auges abhängt. Eine derartige Vorrichtung ist in der DE-öS 19 63 450 im zweiten Beispiel beschrieben. Das erzeugte Bild der Lichtquelle wird reflektiert und auf eine Empfängeranordnung gelenkt, mittels der die Ausfallrichtung des Bildes der Lichtquelle gemessen und ggfls. mit der Einfallrichtung des Lichtes verglichen wird. Wesentlich ist also hier, daß die Lage des Bildes der lichtaussendenden Quelle auf dem Auge abgebildet, in die Empfängeranordnung reflektiert und derart bestimmt wird. Ein wesentlicher Nachteil dieser Vorrichtung liegt darin, daß eine sehr präzise Positionierung des Kopfes relativ zur Meßanordnung erforderlich und damit die gesamte mit dieser Vorrichtung verbundene Arbeitsweise sehr kosten- und arbeitsaufwendig ist. Darüber hinaus besteht eine Abhängigkeit des Meßergebnisses vom Krümmungsgrad der Hornhaut. Weiterhin liegt ein Nachteil darin, daß bei der bekannten Vorrichtung mit zwei Halbspiegeln oder halbdurchlässigen Spiegeln gearbeitet wird, die die eine Hälfte des Lichtes durchlassen und die andere Hälfte reflektieren. Es fällt daher nur ein geringer Anteil des vom Auge reflektierten Lichtes in die Meßanordnung, so daß entweder das Auge stark beleuchtet werden muß. wodurch die Gefahr einer Überbeanspruchung des Gewebes und damit eine Verletzungsgefahr gegeben ist oder aber das in die Meßanordnung fallende Licht so gering ist. daß keine zuverlässigen Ergebnisse erzielt werden.The same applies to the acquisition of the direct reflexion of an image of an intensive one Light source through the cornea at an angle which is different from the respective direction of the optical axis of the measuring eye depends. Such a device is in DE-OS 19 63 450 in the second example described. The image generated by the light source is reflected and directed onto a receiver arrangement, by means of which the direction of failure of the image of the light source is measured and, if necessary. with the direction of incidence of light is compared. So what is essential here is the location of the image of the light-emitting source imaged on the eye, reflected in the receiver arrangement and is determined in this way. A major disadvantage of this device is that a very precise positioning of the head relative to the measuring arrangement required and thus the entire with this device connected way of working is very costly and labor-intensive. There is also a dependency of the measurement result of the degree of curvature of the cornea. Furthermore, there is a disadvantage that in the known device with two half mirrors or semi-transparent mirrors is worked, the one Let half of the light through and reflect the other half. There is therefore only a small proportion of the light reflected by the eye into the measuring arrangement, so that either the eye must be strongly illuminated. whereby there is a risk of overstressing the tissue and thus a risk of injury or the light falling into the measuring arrangement is so small. that does not produce reliable results will.

Bei einer Vorrichtung nach dem Artikel Optical Engineering. Vol. IJ. Juli/August 1974. Nr. 4. Seiten 339 bis 342 und der US-PS 37 12 716 wird mit dichroitischen Spiegeln gearbeitet. Bei der Vorrichtung nach der zuerst genannten Durckschrift wird auf der Cornea ebenfalls ein Bild der Lichtquelle hervorgerufen, von der Cornea reflektiert und die Stellung des Bildes relativ zum Pupillenrand gemessen, wozu Beleuchtungslicht und zurückgestrahltes Licht genau als Parallelbündel gegeneinander laufen müssen. Der hier verwendete Empfänger ist nicht nur teuer, sondern verlangt auch hohe Infrarotintensitäten, so daß ebenfalls im ZusammenhangIn the case of a device according to the article Optical Engineering. Vol. IJ. July / August 1974. No. 4. Pages 339 to 342 and the US-PS 37 12 716 is dichroic with Mirroring worked. With the device after the first This print also produces an image of the light source on the cornea, from the cornea and the position of the image is measured relative to the pupil edge, including illuminating light and reflected light must run exactly as parallel bundles against each other. The recipient used here is not only expensive, but also requires high infrared intensities, so that is also related

mit der punktförmigen Abbildung der Lichtquelle eine lokale Überbelastung des Gewebes erfolgen kann. Das gleiche gilt grundsätzlich für die weiterhin genannte Druckschrift, wobei hier darüber hinaus noch mehrere Reflexionen auf verschiedenen Schichten des Auges verwendet werden, wodurch tine recht aufwendige Ausgestaltung der Vorrichtung und recht komplizierte Arbeitsweise erforderlich ist, ohne daß befriedigende Ergebnisse erreich: werden.with the point-like image of the light source one local overloading of the tissue can occur. The same applies in principle to the further mentioned Printed literature, but here in addition there are several reflections on different layers of the eye are used, whereby tine quite complex design of the device and quite complicated Method of operation is required without satisfactory results being achieved.

Bessere Ergebnisse werden mit geringerem Aufwand durch Beobachtung der Sclera-Iris-Grenze erhalten, wobei diese mit Infrarotficht beleuchtet wird. Die Messung beruht darauf, daß die Iris ein geringeres Reflexionsvermögen als die Sclera aufweist, wobei die Intensität der durch einen Photoempfänger gemessenen Strahlung der Augenstellung annähernd proportional ist. Diese Arbeitsweise führt zwar zu gutem Auflösungsvermögen mindestens für horizontale Augenbewegungen, läßt sich aber nur in abgedunkelten Räumen anwenden und bereitet Schwierigkeiten hinsichtlich einer genauen Eichung.Better results are obtained with less effort by observing the sclera-iris border, which is illuminated with infrared light. The measurement is based on the fact that the iris is a smaller one Having reflectivity than the sclera, the intensity of being measured by a photoreceiver Radiation is approximately proportional to the position of the eyes. This way of working leads to good resolving power at least for horizontal eye movements, but can only be used in darkened rooms apply and causes difficulties in terms of accurate calibration.

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

Die vorstehend aufgeführten Nachteile werden behoben mit einer bekannten Vorrichtung der eingangs beschriebenen Gattung (vgl. Dissertation D. Bouis. Karlsruhe 1977). Bei dieser bekannten Vorrichtung, von der die Erfindung ausgeht, wird das zu messende Auge mit Infrarotlicht als Meßstrahlung beleuchtet, wobei zur möglichst gleichmäßigen Ausleuchtung mehrere Leuchtdioden .natrixförmig angeordnet sind. Der vordere Augenabschnitt wird mit der durch Refektion bzw. Streuung zurückgeworfenen Meßstrahlung durch ein Linsensystem auf eine großflächige Schottky-Barrier-Photodiode abgebildet. Diese Photodiode besitzt insgesamt fünf Ausgänge, nämlich zwei x-Ausgänge. die in x-Richiung gegeneinander versetzt sind, zwei j¹-Ausgänge, die in ^-Richtung gegeneinander versetzt sind sowie einen mittig angeordneten Summenausgang. Die Strombeaufschlagung jedes einzelnen dieser Ausgänge hängt von der Lichtve.teilung auf der Photodiode ab. Diese Meßmethode geht davon aus. daß die Meßstrahlung von Sclera. Iris und Pupille unterschiedlich stark remittiert wird. Eine Augenbewegung führt daher /u einer Änderung der Lichtverteilung auf der Photodiode, insbesondere zu einer Verlagerung des Schwerpunkts der I.icht verteilung, und damit zu Änderungen der Sign.iIc an den verschiedenen Ausgän gen der Photodiode. Die Differenzen zwischen den Signalen der v- bzw. v-Ausgängen geben die jeweilige Auslenkung des /u messenden Auges in v- bzw /-Richtung wieder. Mit dem Summensignal können die x- bzw. y-Signale normiert werden. Zur Unterdrückung von Störungen (Rauschen, Unigebungsstrahlung) können die Lichtquellen, d. h. die lichtemittierenden Dioden, getastet werden, so Htß die Mcßstrahlung als Pulsfolgc vorliegt. Die Ausgqngssignalc der Pholempfängeranordnting werden mit einem .-ntsprechend schmalbandigcn WcehsclspnnniMigsvcrsiiirker verarbeitet. Im übrigen können anstelle einer großflächigen Empfängerdiode auch mehrere einzelne Photodioden in entsprechender geometrischer Anordnung als Photoempfängeranordnung verwendet werden. Die wesentlichen Vorteile dieser bekannten Vorrichtung bestehen vor allem in einem sehr guten Winkelauflösungsvermögen für die Augenbewegungen, in einem großen linearitätsbereich, in der Möglichkeit einer berührungslosen Bemessung, in einfacher Anwendung und Umempfindlichkeit der Vorrichtung, sowie in der UnempnndHchkeit gegenüber Umgebungsbeleuchtung.The disadvantages listed above are eliminated with a known device of the type described at the beginning (cf. Dissertation D. Bouis. Karlsruhe 1977). In this known device, from which the invention is based, the eye to be measured is illuminated with infrared light as measuring radiation, several light-emitting diodes being arranged in a matrix shape for the most uniform possible illumination. The anterior segment of the eye is imaged with the measurement radiation reflected by refection or scattering through a lens system onto a large-area Schottky barrier photodiode. This photodiode has a total of five outputs, namely two x outputs. which are offset from ^one another in the x direction, two j 1 outputs that are offset from one another in the ^ direction and a centrally arranged sum output. The amount of current applied to each of these outputs depends on the light distribution on the photodiode. This measurement method assumes. that the measuring radiation from Sclera. Iris and pupil are remitted to different degrees. Movement of the eye therefore leads to a change in the light distribution on the photodiode, in particular to a shift in the center of gravity of the light distribution, and thus to changes in the Sign.iIc at the various outputs of the photodiode. The differences between the signals of the v and v outputs reflect the respective deflection of the / u measuring eye in the v or / direction. The x or y signals can be normalized with the sum signal. To suppress interference (noise, ambient radiation), the light sources, that is to say the light-emitting diodes, can be touched so that the measurement radiation is present as a pulse train. The output signals of the terminal receiver arrangement are processed with a correspondingly narrow-band signal converter. In addition, instead of a large-area receiver diode, several individual photodiodes in a corresponding geometric arrangement can also be used as the photoreceiver arrangement. The main advantages of this known device are above all a very good angular resolution for the eye movements, in a large linearity range, in the possibility of contactless measurement, in the simple application and insensitivity of the device, as well as in the insensitivity to ambient lighting.

Bei der vorstehend beschriebenen, grundsätzlich bekannten Vorrichtung sind die Lichtquellen in Form einer Infrarot-Leuchtdiodenmatrix oberhalb des zu messenden Auges angeordnet. Die Photoempfängeranordnung befindet sich unterhalb des Auges, so daß sowohl Beleuchtungs- als auch M eßstrahiengang jeweils geneigt gegenüber der optischen Achse des zu messenden Auges verlaufen. Mit dieser bekannten Anordnung lassen sich, wie erläute .. vorzügliche Ergebnisse erreichen. Im Hinblick auf den praktischen Einsatz bestehen jedoch noch gewisse Nachteile. Damit die Zuordnung von Beleuchtungs- und Meßstrahlengang mit der notwendigen Genauigkeit gewährleistet ist, ist ein verhältnismäßig großer konstruktiver Aufwand erforderlich. Dabei ergibt sich eine Auslegung von Gerätegehäuse bzw. Grundgestell, durch die die Zugänglichkeit des zu messenden Auges stark eingeschränkt wird. Insbesondere führt di~s zu einerIn the basically known device described above, the light sources are in the form an infrared light-emitting diode matrix arranged above the eye to be measured. The photoreceiver arrangement is located below the eye so that both illuminating and measuring strahiengang respectively run inclined with respect to the optical axis of the eye to be measured. With this well-known Arrangement can, as explained .. achieve excellent results. In terms of practical However, there are still certain disadvantages to use. Thus the assignment of the illumination and measuring beam path is guaranteed with the necessary accuracy, is a relatively large constructive Effort required. This results in a design of the device housing or base frame, through which the Accessibility of the eye to be measured is severely restricted. In particular, this leads to a

*) Einschränkung des Gesichtsfeldes, die besonders unerwünscht ist. Die Augenbewegung wird in der Regel als Reaktion auf einen bestimmten, dem .tu messenden Auge dargebotenen visuellen Reiz gemessen. Damit interpretierbare Meßergebnisse erhalten werden, sollen*) Limitation of the field of vision, which is particularly undesirable is. The eye movement is usually measured in response to a particular, the .tu Visual stimulus presented by the eye measured. So that interpretable measurement results are obtained

}■> die Meßbedingungen möglichst weitgehend der gewohnten Seherfahrung entsprechen. Das bedeutet insbesondere, daß Gesichtsfeldeinschränkungen durch die Vorrichtung möglichst zu vermeiden sind.} ■> the measuring conditions are as close as possible to the usual ones Visual experience. This means in particular that the field of view is restricted by the device should be avoided if possible.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art derart zu verbes ern, daß unter Erreichung einer guten Anpaßbarkeit an unterschiedliche Verwendungszwecke und Einsatzmöglichkeiten eine guie Zugänglichkeu des zu messenden Auges, ein ausgedehntes Gesichtsfelu sowie eine sichere Messung ohne die Gefahr einer lokdien Überbeanspruchung des Gewebes möglich ist.The invention is based on the object of a To improve the device of the type described above in such a way that, while achieving good adaptability A good accessibility to different uses and possible uses measuring eye, an extensive facial felu as well as a reliable measurement is possible without the risk of local overstressing of the tissue.

Erfindungsgemäß wird die genannte Aufgabe bei einer Vorrichtung der gattungsgerr.äßen Art dadurch gelöst, daß zur weitgehend gleichmäßigen AusleuchtungAccording to the invention, the stated object is achieved a device of the generic type solved in that for largely uniform illumination

>° des vorderen Bereichs des Auges mehrere Einzellichtquellen konzentrisch /w optischen Achse angeordnet sind: daß die Lichtquellen zwischen Auge und Empfänjj*ranordnung angeordnet sind; daß die Abbildungsoptik angeordnet ist zur Abbildung eines Bildes> ° of the front area of the eye several individual light sources are arranged concentrically / w optical axis: that the light sources are arranged between the eye and the receiver arrangement; that the imaging optics are arranged for imaging an image

" des vorderen Abschni"s des Auges auf der Empfängeranordnung: und daß der teildurchlässige Spiegel als für sichtbares Licht durchlässiger, die Mcßstrahlung reflektierender Umlenkspiegel zwischen dem zu messenden Auge und der Abbildi igsoptik angeordnet ist."of the front section of the eye on the receiver assembly: and that the partially transparent mirror is more transparent to visible light and more reflective to the light radiation Deflecting mirror is arranged between the eye to be measured and the Abbildi igsoptik.

⁶ⁿ Die Erfindung ermöglicht eine gleichmäßige Ausleuchtung des ganzen Auges, wodurch die Messung der Augenbewegung sicher und zuverlässig wird, ohne daß sich die Gefahr einer lokalen Überbeanspruchung des Gewebes, also eine Verlelzungsgcfahr ergibt. Ein ⁶ⁿ The invention enables a uniform illumination of the whole eye, making the measurement of eye movement is safely and reliably, without the risk of local overstressing of the fabric, thus resulting in a Verlelzungsgcfahr. A

^fc~ weiterer Vor .eil besteht darin, daß die räumliche \nordnung der Lichtquellen relativ variabel ist, wodurch sich die Vorrichtung leicht an unterschiedliche Verwendungszwecke anpassen läßt. Darüber hinaus ist ^fc ~ Before further .eil is that the spatial \ UTHORISATION of the light sources is relatively variable, the device thereby easily be adapted to different uses. In addition, is

im Gegensatz zu den bekannten mit teil- oder halbdurchliissigcn Umlenkspiegeln arbeitenden Vorrichtungen lediglieh ein einziger dichmitischer Umlenkspiegel erforderlieh, mit dem die reflektierte .Meßstrahlung umgelenkt wird, wodurch praktisch kein Verlust an ■ reflektierter Meßstrahlung eintritt. Weitere, insbesondere halbdurchliissige Spiegel wie bei einigen der bekannten Vorrichtungen sind nicht erforderlich. Dank der gleichmäßigen, aber weitgehend von vorne kommenden Beleuchtung des Auges läßt sich bei der ··■ Auswertung dor relleklierten Stralung das aus der unterschiedlichen Reflexion der Zonenfolgc Sclerallornhaut (Iris) — Pupille — Hornhaut (Iris) — Sclcra entstehende Intensitiüsprofil in besserer und einfacher Weise ausnützen, wobei die an sich bekannte Answer- ·"« lung oben beschrieben wurde.in contrast to the known with partial or Devices working with semitransparent deflecting mirrors only have a single dichromic deflecting mirror required with which the reflected .Meßstrahl is diverted, which means there is practically no loss of ■ reflected measurement radiation occurs. Other, especially semi-transparent mirrors like some of the known devices are not required. Thanks to the uniform, but largely from the front The coming illumination of the eye can be found in the ·· ■ Evaluation of the radiation revealed from the different reflection of the zone sequence of the scleral cornea (Iris) - Pupil - Cornea (Iris) - Sclcra resulting intensity profile in better and easier Way, whereby the well-known answer- · "« ment was described above.

Die erfindungsgemäß vorgesehene koaxiale Anordnung von Ahhilclunpsontik und zu messendem Auge bezieh; sich im Rahmen der Erfindung auf die Ruhestellung des zu messenden Auges, während die /u -" messenden Augenbewegungen selbstverständlich /ti entsprechenden Abweichungen von der Koaxialitiit führen. Diese koaxiale Anordnung, die zu einem ,uißerordentlichen einfachen und robusten Aufbau führt, w ird ermöglicht durch die Einschaltung des beschriebe- y< neu Umlenkspiegels, wobei zugleich gute Zugänglichkeit des Auges und ein gegenüber der bekannten Anordnung wesentlich verbessertes, nach allen Seiten im wesentlichen gleichmäßig ausgedehntes Gesichtsfeld resultieren. Ein Umlenkspiegel, der das vorzugsweise als ι» Meßstrahlung zu verwendende Infrarot reflektiert und sichtbares Licht durchläßt, steht dem Fachmann ohne weiteres zur Verfugung und ermöglicht die erläuterte Messung der Bewegung eines Auges nhne Beeinträchtigung von dessen Zugänglichkeit und Gesichtsfeld. η Überdies führt die erfindungsgemäße Anordnung zu verbesserter und für alle Richtungen der Augenbewegung gleichmäßiger Meßempfindlichkeit und -genauigkeit. Weitere wesent^che Gesichtspunkte der erfindungsgemäßen Anordnung ergeben sich im Hinblick auf die Anordnung der die Meßstrahlung aussendenden Lichtquellen. Einerseits besteht die Möglichkeit. Lichtquellen und Abbildungsoptik mehr oder minder nahe der optischen Achse anzuordnen, so daß das Licht der Lichtquellen im wesentlichen parallel und nahe der ->"> optischen Achse ziemlich direkt ins Auge fällt und reflektiert wird, wodurch der Anteil von der zu messenden Augenbewegung unabhängig gestreuter Störstrahlung bedeutend herabgesetzt wird. Hierbei können besonder horizontale und vertikale Bewegun- ">o gen gut unabhängig von einander gemessen werden, w as die Messung von Augenbewegungen erlaubt, deren Richtung im voraus nicht bekannt ist. Eine solche Anordnung ist bei der bekannten Vorrichtung mit Rücksicht auf das erforderliche Gesichtsfeld kaum ~>~. durchführbar.The inventively provided coaxial arrangement of Ahhilclunpsontik and eye to be measured relate; within the scope of the invention on the rest position of the eye to be measured, while the / u - "measuring eye movements of course / ti result in corresponding deviations from the coaxiality. This coaxial arrangement, which leads to an extremely simple and robust structure, is made possible by energizing the beschriebe- y <newly deflecting mirror, wherein at the same time good accessibility of the eye and a comparison with the known arrangement significantly improved, substantially uniformly extended in all visual field result. a reflecting mirror which reflects the preferably as ι »measuring radiation to be used infrared and allows visible light to pass through, is readily available to the person skilled in the art and enables the explained measurement of the movement of an eye without impairing its accessibility and field of view inditeness and accuracy. Further essential aspects of the arrangement according to the invention arise with regard to the arrangement of the light sources emitting the measuring radiation. On the one hand there is the possibility. To arrange light sources and imaging optics more or less close to the optical axis, so that the light from the light sources falls essentially parallel and close to the ->"> optical axis and is reflected rather directly into the eye, whereby the proportion of interfering radiation scattered independently of the eye movement to be measured Particularly horizontal and vertical movements can be measured independently of one another, which allows the measurement of eye movements whose direction is not known in advance. Such an arrangement is hardly possible in the known device with regard to the required field of view. feasible.

Die Belastung des zu messenden Auges mit Meßstrahlung wird insbesondere dadurch auf ein Mindestmaß gesenkt, daß die Lichtquellen so angeordnet sind, daß die von ihnen ausgesandte Meßstrahlung m im wesentlichen im Bereich des Kegelmantels eines zur optischen Achse der Vorrichtung koaxialen Beleuchtungskegel verläuft, und zwar vorzugsweise so. daß die Meßstrahlung in achsensenkrechten Querschnitten des Kegelmantels im wesentlichen gleichmäßig verteilt ist. -> Damit bietet sich die Möglichkeit bei geringstmöglicher Belastung des Augenhintergrundes durch in das zu messende Auge eintretende Meßstrahlung hohe Meßempfindlichkeit zu erreichen. Einerseits führt die Verteilung tier Lichtquellen auf den Beleiichungskegel zu einer Verringerung der spezifischen Sliahlunsbelastiing des Aiigenhmter.L'iuiules. außerdem trifft die Meßstrahlung auf die wenver empfindliche Peripherie des Aiigenhinterjiiundes. Im übrigen erweist diese Anordnung der Lichtquellen sich auch im Hinblick auf Genauigkeit und Stabilität der Messung als \orteilhafl. weil die Messung in geringem Maße auf dem kornealicllex, sondern vor allem auf der Reflexion der Iris-Selera-Gienzen beruht, für Messungen, die eine große Trennung vertikaler und horizontaler Bewegungen aufweisen, können die l.euchtdioden in axialer Richtung der Augen m.itrix-förmig angeordnet werden.The exposure of the eye to be measured with measuring radiation is in particular reduced by this Reduced minimum dimension that the light sources are arranged so that the measuring radiation emitted by them m essentially in the region of the cone jacket of an illumination cone coaxial with the optical axis of the device runs, and preferably so. that the measurement radiation in axially perpendicular cross-sections of the Cone jacket is distributed substantially evenly. -> This offers the possibility with the lowest possible Exposure of the fundus due to measuring radiation entering the eye to be measured, high measuring sensitivity to reach. On the one hand, the distribution of tier light sources on the Beleiichungskegel leads to a Reduction of the specific slipping load of the Affiliate, L'iuiules. in addition, the measuring radiation hits on the less sensitive periphery of the posterior region. In addition, this arrangement of the light sources also proves to be in terms of accuracy and Stability of the measurement as an advantage. because the measurement to a lesser extent on the kornealicllex, but in front is based mainly on the reflection of the Iris-Selera-Gienzen, for measurements that have a large separation of vertical and horizontal movements, the l. light-emitting diodes in the axial direction of the eyes m.itrix-shaped to be ordered.

Die Lichtquellen können bei einer vorteilhaften Alisführungsform zwischen dem zu messenden Auge und dem Umlenkspiegel angeordnet sein, wodurch bei verhältnismäßig geringen Abmessungen ein großer Öffnungswinkel des Beleiichtungskegels erreicht wird. Eine andere, in vielen Fällen zu bevorzugende Möglichkeit besieht darin, daß die von den Lichtquellen ausgesandte Meßstrahlung durch ilen Umlenkspiegel auf das zu messende Auge reflektiert wird. Diese Lichtquellen können sowohl zwischen Auge und Optik, als auch zwischen Optik und Detektor angebracht sein. Diese Anordnung ermöglicht besonders hohe Stabilität bei minimaler Beschränkung des Gesichtsfeldes. Line besonders platzsparende Bauweise wird erreicht, wenn ein Teil der Leuchtdioden so angeordnet und ausgerichtet ist. daß deren McBstrahlung unmittelbar, d. h. ohne Umlenkung durch den Umlenkspiegel auf das Auge fällt. ein weiterer Teil der l.euchtdioden so ausgerichtet ist. daß deren Meßstrahlung am Umlenkspiegel reflektiert und so auf das Auge gelenkt wird. Dabei wird vorzugsweise der Anteil der zum Auge gerichteten Meßstrahlung, der auf der der Meßanordnung abgewandten Seite des Beleuchtungskegels liegt, dadurch erzeugt, daß die zugehörigen L.euchtdioden auf Jen Umlenkspiegel gerichtet sind, und ihre Meßstrahlung im wesentlichen von dem dem Auge näherliegenden Bereich des Umlenkspiegels zum Auge hin gerichtet wird. Der Anteil der zum Auge gerichteten Meßstrahlung, der auf der der Meßanordnung abgewandten Seite des Beleuchtungskegels liegt, wird dadurch erzeugt, daß die zugehörigen Leuchtdiode·! direkt aufs Auge gerichtet sind, also keine Umlenkung durch den Spiegel vor Auftreffen dieses Meßstrahlungsanteils erfolgt. Hierdurch können alle Leuchtdioden gemeinsam in einen engen Bereich vor dem Spiegel angeordnet sein, während sie sonst an der Basis des er7"ugten Beleuchtungskegels relativ weit auseinanderliegen. Dabei empfiehlt es sich, dafür zu sorgen, daß die optischen Wege für alle Lichtquellen gleich sind, um eine gleichmäßige Beleuchtungsdichte zu erzielen.In an advantageous aluminum guide form, the light sources can be between the eye to be measured and the deflection mirror, whereby a large one with relatively small dimensions Opening angle of the exposure cone is reached. Another possibility, which is preferable in many cases, is that of the light sources emitted measuring radiation is reflected by ilen deflecting mirror onto the eye to be measured. These Light sources can be attached both between the eye and the optics, as well as between the optics and the detector. This arrangement enables particularly high stability with minimal restriction of the field of view. Line A particularly space-saving design is achieved if some of the light-emitting diodes are arranged and aligned in this way is. that their radiation is immediate, d. H. falls on the eye without being deflected by the deflecting mirror. another part of the light emitting diodes is aligned in this way. that their measurement radiation is reflected on the deflecting mirror and so directed to the eye. The proportion of those directed towards the eye is preferred Measurement radiation, which lies on the side of the illumination cone facing away from the measurement arrangement, thereby generated that the associated L. light-emitting diodes are directed to Jen deflecting mirror, and their measurement radiation in the essentially directed from the area of the deflection mirror closer to the eye towards the eye will. The proportion of the measuring radiation directed towards the eye on the side facing away from the measuring arrangement of the cone of light is generated in that the associated light-emitting diode ·! are aimed directly at the eye, so no deflection by the mirror takes place before this portion of the measurement radiation occurs. As a result, all LEDs can be used together in a narrow area in front of the mirror, while otherwise they peered at the base of the mirror Lighting cone are relatively far apart. It is advisable to ensure that the optical paths are the same for all light sources in order to achieve a uniform illumination density.

Die Einjustierung der erfindungsgemäßen Vorrichtung für eine Messung kann dadurch erfolgen, daß eine Augenmuschel für das zu messende Auge und/oder die Photoempfänger anordnung in zwei zueinander und zur optischen Achse senkrechten Verstellrichtungen verstellbar sind. Dabei genügt es. wenn Augenmuschel bzw. Photoempfängeranordnung nur in je einer dieser beiden Richtungen verstellbar sind, selbstverständlich können aber auch beide in beiden Richtungen verstellbar sein. Die bei Messungen höchster Genauigkeit erforderliche stabile Zuordnung zu dem zu messenden Auge kann in üblicher Weise mit einem sog. »Beißbrett«, durch Gurtbefestigung der Vorrichtung am Kopf des Probanden. mittels Kinn- und Stirnstütze usw. erfolgen.The adjustment of the device according to the invention for a measurement can be done in that a Eye cup for the eye to be measured and / or the photoreceiver arrangement in two to each other and to optical axis vertical adjustment directions are adjustable. It is enough. if the eyecup resp. Photo receiver arrangement can only be adjusted in one of these two directions, of course but also both can be adjusted in both directions. The one required for high accuracy measurements stable assignment to the eye to be measured can be achieved in the usual way with a so-called "bite board" Belt attachment of the device to the head of the test subject. by means of a chin and forehead rest, etc.

VV (.'tin /u /wecken iler Dokumentation nit lit nur die Aiigenbewcgung. sondern .inch die son dem gemesse neu Auge wiihrend der Messung gesehene S/ene in richtiger /iiordiiiing aufge/eiclinel werden sollen, besteht beispielsweise die Möglichkeit, die \ und ν-Ausgangssignale der erfindiingsgemäßen Vorrichtung Milch !"!!sprechender Vcrsiiirkiing einem Monitor /u/ufütirnn und dessen Hikl in eine die S/ene festhallende K,imer;i einzublenden.VV (.'tin / u / awaken iler documentation nit lit only the Aiigen movement. but .inch the son dem fair new eyes seen during the measurement correct / iiordiiiing should be opened / eiclinel, there is, for example, the option to use the \ and ν output signals of the device according to the invention Milk! "!! speaking Vcrsiiirkiing a monitor / u / ufütirnn and his Hikl in a die S / ene fade in solid K, imer; i.

Nachfolgend wird die Lrfindiing anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden /.eich nung niiher erläutert.In the following, the finding is explained in more detail on the basis of a calibration showing only one exemplary embodiment.

Die einzige Figur zeigt in einem schematischen Längsschnitt die optische Anordnung einer Vorrichtung /ur Messung der Bewegungen lies Auges I eines Probanden. Die Vorrichtung besteht im wesentlichen •ins einer Mehrzahl um Lichtquellen in lorm von l.eiichtdioilen 2. die eine MeItMr.ihlung IO aussenden, einer Abbildiingsoptik 3. die scheinatisch als einlaclie Sammellinse dargestellt ist. sowie aus einer Phoioempfängeranordnung 4. die beispielsweise aus einer großflächigen Schottky-Harrier-Photodiode bestehen mag. die eingangs crhutcri worden ist. Die LeuJitdioden 2 beleuchten den vorderen Abschnitt des Auges I mit der Meßstrahlung. im Aiisführungsbeispiel mit Infrarotlicht, und mit der zurückgeworfenen Meßstrahlung wird der vordere Augenabschnitt durch die Abbildiingsoptik 3 auf der Pholoempfängeranordnung 4 abgebildet. Bewegiingeti des zu messenden Auges 1 führen zu entsprechenden Verschiebungen des Strahlungsschwcrpunktes auf der Phoioempfangeranordnung 4 und damit zu Änderungen der an den Anschlüssen 5 der Photoempfängeranordnung 4 abgegebenen Ausgangssignaic.The single figure shows the optical arrangement of a device in a schematic longitudinal section To measure the movements, read eye I of a test person. The device consists essentially • in a multitude of light sources in lorm of l.eiichtdioilen 2. which send out a message OK, an imaging optics 3. the seemingly as einlaclie Collecting lens is shown. as well as from a Phoio receiver arrangement 4. which consist, for example, of a large-area Schottky Harrier photodiode like. which has been crhutcri at the beginning. The LeuJit diodes 2 illuminate the front section of the eye I with the measuring radiation. in the example with Infrared light, and with the reflected measuring radiation the anterior segment of the eye becomes through the imaging optics 3 on the pholo receiver arrangement 4 pictured. Movement of the eye to be measured 1 lead to corresponding shifts in the radiation center on the Phoioempfangeranordnung 4 and thus to changes to the Connections 5 of the photoreceiver arrangement 4 output signal output.

Das zu messende Auge I (in seiner Ruhestellung) und die Abbildiingsoptik 3 besitzen eine gemeinsame optische Achse 6. Der sich entlang der optischen Achse 6 erstreckende Abbildungsstrahlengang 7 der Abbildungsoptik 3 ist durch einen Umlenkspiegel 8 abgeknickt. Der Umlenkspiegel 8 ist in bekannter Weise so ausgebildet, daß er die Infrarotmeßstrahliing reflektiert, jedoch sichtbares Licht durchläßt.The eye to be measured I (in its rest position) and the imaging optics 3 have a common one optical axis 6. The imaging beam path 7 of the imaging optics extending along the optical axis 6 3 is bent by a deflection mirror 8. The deflection mirror 8 is in a known manner designed so that it reflects the infrared measurement beam, but allows visible light to pass through.

Die Leuchdioden 2 sind auf dem Kegelmantel eines /ur optischen Achse fi koaxialen Hcleiichtungskegels 9 gleichmäßig verteilt angeordnet, dabei so orientiert, dall die Oberfläche des Auges I gleichmäßig ausgeleuchtet wird, und so angeordnet, daß die optischen Wege /wischen den l.eiichtdioilen 2 und dem Auge untereinander gleich sind. Der Öffnungswinkel χ des Belcuchtungskegels9 ist — vom Auge aus gesehen — größer als der Öffnungswinkel ,i der Abbildungsoptik 3.The light-emitting diodes 2 are on the conical surface of a coaxial light-emitting cone 9 of the optical axis evenly distributed, oriented in such a way as to dall the surface of the eye I is evenly illuminated, and arranged so that the optical paths / wipe the l.eiichtdioilen 2 and the eye under each other are the same. The opening angle χ of the lighting cone 9 is - seen from the eye - larger than the opening angle, i of the imaging optics 3.

In der I igur ist mit ausgezogenen Linien dargestellt, wie die l.eiichldioden 2 so angeordnet sind, daß die von ihnen ausgesandte Meßstrahluug IO durch den Umlenkspiegel 8 auf das Auge reflektiert wird. In der l'igur is! gestrichelt eine andere Möglichkeit angedeutet, bei der die l.euchtdioden 2' zwischen Auge 1 und Umlenkspiegel 8 angeordnet sind, die von den Leuchdioden 2' ausgesandte Meßstrahlung also ohne Umlenkung unmittelbar auf das Auge I trifft.In the figure it is shown with solid lines, how the l.eiichldioden 2 are arranged so that the of Messstrahluug IO sent to them through the deflecting mirror 8 is reflected on the eye. In the l'igur is! dashed line indicates another possibility in which the first light-emitting diodes 2 'between eye 1 and deflection mirror 8 are arranged, so the measuring radiation emitted by the light emitting diodes 2 'without deflection meets eye I directly.

In der l'igur ist ferner strichpunktiert angedeutet, wie eine Leuchtdiode 2". mit der das Auge aus dem oberen, der Abbildungsoptik bezüglich des Umlenkspiegel!) 8 abgewandten Seite des Heleuchtiingskegcls 9 nicht unmittelbar, sondern unter Reflexion am Umlenkspiegel 8 beleuchtet wird. Die Leuchtdiode 2" ist gleichfalls so angeordnet, dal.' ein gegenüber den übrigen l.euchtdioden 2 gleicher optischer Weg resultiert.In the figure it is also indicated by dash-dotted lines how a light-emitting diode 2 " is used to illuminate the eye from the upper side of the light cone 9 facing away from the imaging optics with respect to the deflecting mirror!) 8 not directly, but with reflection on the deflecting mirror 8. The Light-emitting diode 2 "is also arranged so that '. an optical path that is the same as that of the remaining light-emitting diodes 2 results.

/ur Kinjustierung des Auges I eines Probanden ist eine Augenmuschel Il in Richtung des Pfeils 12 verstellbar. Außerdem ist die Photocmpfängeranordnung 4 in einer (nicht dargestellten) zur Zeichenebene senkrechten Richtung einjustierbar./ ur kin adjustment of the eye I of a subject an eyecup II adjustable in the direction of arrow 12. In addition, the photo receiver assembly is 4 adjustable in a direction (not shown) perpendicular to the plane of the drawing.

[-"in/elhciten der Verarbeitung der Ausgangssignale der Photoenipfängeranordnung 4 sind nicht dargestellt. Gleichfalls nicht dargestellt ist die Möglichkeit, diese Ausgangssignale i'iif einem Monitor darzustellen und in eine Film- bzw. fernsehkamera einzublenden, um die mit der beschriebenen Vorrichtung gemessenen Augenbewegungen simultan mit einer während der Messung von dem Auge 1 beobachteten Szene aufzuzeichnen. Im übrigen kann die beschriebene Vorrichtung ebenso als Tischgerät wie als mittels ßeißbrett und/oder Gurt am Kopf eines Probanden befestigtes tragbares Gerät ausgeführt werden.[- "in / elhciten the processing of the output signals the photoenipcatcher arrangement 4 are not shown. Likewise not shown is the possibility of displaying these output signals in a monitor and in a film or television camera to show the eye movements measured with the device described to be recorded simultaneously with a scene observed by the eye 1 during the measurement. in the Otherwise, the device described can also be used as a tabletop device as well as by means of a chisel board and / or belt Portable device attached to the head of a test person.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

J. Device for measuring eye movement with at least one optical measuring beam emitting light source, with a receiver arrangement, with imaging optics and with one partially transparent mirror in front of the eye, the optical axis of the imaging optics with the optical axis of the eye to be measured coincides, characterized in that for largely uniform illumination of the front area of the eye (1) several individual light sources (2) are arranged concentrically to the optical axis (6); that the light sources (2) between Eye (1) and receiver arrangement (4) are arranged η; that the imaging optics (3) is arranged for Imaging of an image of the front section of the eye (1) on the receiver arrangement (4): and that the partially neglected mirror than for visible light more permeable, the measuring radiation (10) more reflective Deflection mirror (8) is arranged between the eye to be measured (1) and the imaging optics (3).

2. Device according to claim 1. characterized that the measuring radiation emitted by the light sources (2) is essentially in the range of the conical jacket of an illumination cone (9) coaxial with the optical axis (6) of the device.

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

4. Device nav.h Ans ^ .uch 2 or 3, characterized in that. On the eye to be measured (seen from IJ, the opening angle (λ) of the lighting cone (9) is greater than the opening angle (ß) of the imaging optics (3).

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

6. Device according to one of claims 1 to. 5. characterized in that the at least Part of the light sources (2) emitted measuring radiation (10) through the deflecting mirror (8) onto the -B eye to be measured is reflected.

7. Device according to one of claims I to b. characterized in that an eyecup (11) for the eye to be measured (1) and / or that the photoreceiver arrangement (4) in two to each other '* and / ur optical axis (6) vertical adjustment directions (12) are adjustable.