DE60132459T2

DE60132459T2 - Pupillenmesssystem

Info

Publication number: DE60132459T2
Application number: DE60132459T
Authority: DE
Inventors: Naotoshi Hamamatsu-shi HAKAMATA
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 2000-07-07
Filing date: 2001-07-06
Publication date: 2009-01-08
Anticipated expiration: 2021-07-07
Also published as: AU2001269464A1; WO2002003853A1; EP1302153A1; EP1302153B1; US20060181679A1; EP1302153A4; US7407287B2; DE60132459D1; US7083280B2; US20030098951A1

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Pupillenmessvorrichtung (Pupillometer).
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Die medizinische Behandlung von Krankheiten wie grauem Star (Katarakt) und dergleichen besteht darin, dass man eine getrübte Linse durch eine künstliche Linse ersetzt. Um die Sehfähigkeit vor und nach dem Ersetzen ermitteln zu können, besteht Bedarf für eine Vorrichtung zum Messen der Akkommodationsfähigkeit der Pupillen (Naheinstellungsreaktion), und eine solche Vorrichtung ist so konfiguriert, dass sie die Pupillenflächen der jeweiligen Augen für jedes einzelne Auge misst. Bei der Messung muss sich die zu untersuchende Person eine Markierung ansehen, und in diesem Zustand wird die Pupillenfläche gemessen.
JP-A-11225966 beschreibt eine Pupillenmessvorrichtung, die eine Markierungsverschiebeeinrichtung, ein optisches Beleuchtungssystem für das Beleuchten der Pupillen einer zu untersuchenden Person, einen Photodetektor für das Erfassen von Licht von den Pupillen der zu untersuchenden Person, ein Rechenmittel für das Berechnen des Pupillendurchmessers und ein Anzeigemittel für das Anzeigen des Pupillendurchmessers im Zeitablauf umfasst.
OFFENLEGUNG DER ERFINDUNG
Die Naheinstellungsreaktion ist jedoch signifikant, wenn das linke und das rechte Auge geöffnet sind, und mit der oben genannten konventionellen Vorrichtung war keine Messung der effektiven Naheinstellungsreaktion möglich. Es kann auch zu einer Naheinstellungsreaktion kommen, wenn die Markierung in einem Zustand ohne Hintergrund angeordnet ist, aber eine Zustandsänderung aufgrund der Naheinstel lungsreaktion ist auffälliger, wenn die zu betrachtende Markierung in einer Position angeordnet wird, bei der der Hintergrund zu sehen ist. Die vorliegende Erfindung entstand angesichts der oben genannten Erkenntnisse, und eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Pupillenmessvorrichtung bereitzustellen, die eine effektive Untersuchung der Naheinstellungsreaktion ermöglicht.
Um das oben genannte Problem zu lösen, wird eine Pupillenmessvorrichtung gemäß Anspruch 1 zur Verfügung gestellt.
Das Rechenmittel kann eine vorgegebene Operation an den berechneten Pupillenpositionen und/oder der Markierungsposition oder der Zeit, die diese ergibt, durchführen und das Ergebnis der Operation auf dem Display anzeigen. In diesem Fall ist es möglich, das Ergebnis der Operation schnell auf quantitative Weise nachzuverfolgen. Besonders wenn von der Bezugsposition aus ein Hintergrund betrachtet werden kann, der hinter der Markierung liegt, wird die auf die Naheinstellungsreaktion zurückzuführende Zustandsänderung auffälliger. Die an der Bezugsposition angeordneten Pupillen (Augen) werden vorzugsweise von der Seite des Hintergrunds aus von einem optischen Beleuchtungssystem beleuchtet.
Das Rechenmittel ist so ausgelegt, dass es die Videosignale gemeinsam mit der grafischen Darstellung in einem überlagerten Zustand auf dem Display anzeigt. In diesem Fall ist es möglich, den Zustand der beiden Pupillen zu überprüfen und dabei schnell auf quantitative Weise die durch die oben genannte Operation ermittelten Werte nachzuverfolgen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Blockdiagramm eines Pupillometers als Ausführungsform.
2 ist eine grafische Darstellung, die auf dem Display 3 angezeigt wird.
3 ist eine grafische Darstellung, die die Beziehung zwischen der gemessenen Zeit und den Durchmessern der Pupillen der beiden Augen zeigt.
4 ist eine schematische Darstellung, die eine Abbildung eines abgebildeten Auges E zeigt.
Die 5A, 5B, 5C und 5D sind Zeitdiagramme, die die Luminanz von Videosignalen zeigen.
6 ist ein Zeitdiagramm, das die Luminanz von Videosignalen zeigt, die in Zeitreihe ausgegeben werden.
7 ist ein Zeitdiagramm aus Binärdaten, die in Zeitreihe ausgegeben werden.
8 ist eine Vorderansicht einer Trägertafel, an der Haupt- und Hilfs-Leuchtdioden angebracht sind.
9A ist eine schematische Darstellung, die die Beziehung zwischen Leuchtdioden und Augen zeigt.
9B ist eine schematische Darstellung, die die durch Abbildungsöffnungen beobachteten Augen zeigt.
BESTE ART DER AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Es wird nun nachfolgend die Pupillenmessvorrichtung in Ausführungsformen beschrieben. Gleiche Elemente werden mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und auf eine überflüssige Beschreibung wird verzichtet.
1 ist ein Blockdiagramm eines Pupillometers als Ausführungsform. Der Unterkiefer des Kopfes einer zu untersuchenden Person wird auf einen Unterkiefersitz 1b aufgelegt, der an einer Oberfläche der Grundplatte 1a des das Zielobjekt präsentierenden Abschnittes 1 befestigt ist. In diesem Fall kommt die Stirn der zu untersuchenden Person mit einer Stirnaufnahme 1c in Berührung, die an der Vorderseite des das Zielobjekt präsentierenden Abschnittes 1 angebracht ist. An der Position der Augen E der zu untersuchenden Person wird in diesem Zustand eine Bezugsposition eingestellt.
Die Position der Stirnaufnahme 1c lässt sich entlang der Längsrichtung (die als Richtung X definiert wird) des das Zielobjekt präsentierenden Abschnittes 1 einstellen. Der das Zielobjekt präsentierende Abschnitt 1 ist mit einer Markierung 1d versehen, die entlang der Richtung X verschoben wird. Die Markierung 1d wird von einer Markierungsverschiebeeinrichtung 1e in Richtung X verschoben.
Die Markierung 1d befindet sich hier in einer Verkleidung 1f aus einem halbtransparenten Harz. Die Verkleidung ist an den beiden Enden in Richtung X offen, so dass der Hintergrund der Vorrichtung von der Bezugsposition aus betrachtet werden kann.
An der Vorderseite der Verkleidung 1f, d. h. in der Nähe der Bezugsposition, an der die beiden Augen E angeordnet werden, ist ein optisches Beleuchtungssystem 1g befestigt. Das optische Beleuchtungssystem 1g weist eine Konstruktion auf, bei der mehrere Leuchtdioden LED, die Infrarotlicht emittieren, an einer Trägertafel SB angebracht sind. Der optische Weg zwischen der Bezugsposition und der Markierung 1d ist abgesichert, so dass die beiden Augen E der zu untersuchenden Person die Markierung 1d gemeinsam mit dem Hintergrund visuell erkennen können. Es ist auch möglich, eine Konfiguration einzusetzen, bei der die Leuchtdioden LED an einer Schutzbrille befestigt sind, die an das Gesicht der zu untersuchenden Person angelegt wird, und dichroitische Spiegel in Öffnungen der Schutzbrille angebracht sind.
Wenn die Leuchtdioden LED Licht emittieren, werden die beiden Augen E gleichzeitig beleuchtet und Abbildungen der jeweiligen Augen E von einem in der Verkleidung 1f angeordneten dichroitischen Spiegel 1h reflektiert, dann von einem Spiegel 1i gedreht und fallen zur Abbildung jeweils gleichzeitig in die CCD-Kamera A beziehungsweise die CCD-Kamera B. Der dichroitische Spiegel 1h reflektiert das Infrarotlicht, lässt Licht von der Markierung 1d jedoch durch. Wenn die Markierung 1d mit natürlichem Licht beleuchtet wird oder selbst sichtbares Licht emittiert, dann handelt es sich bei dem Licht von der Markierung 1d um sichtbares Licht.
Videosignale aus den Kameras A, B werden in jeweilige Videosignalverarbeitungsschaltungen 2a, 2b für das rechte und das linke Auge geleitet, die die Videosignale binarisieren. Da die Pupillen der beiden Augen E schwarz sind, d. h. einen geringeren Reflexionsgrad aufweisen als die Umgebung, führt die Binarisierungsoperation insbesondere zu einer Extraktion der zwei Pupillenbereiche. Die über die Binarisierungsoperation erhaltenen Daten für diese Pupillenbereiche werden in jeweilige Analyseschaltungen 2c, 2d geleitet, die eine Analyse der Pupillenflächen, der Pupillendurchmesser und/oder der Pupillenpositionen durchführen.
Die Analyseschaltungen 2c, 2d empfangen auch die Videosignale selbst. Die Analyseschaltungen 2c, 2d berechnen die Pupillenflächen, die Pupillendurchmesser und/oder die Pupillenpositionen und leiten das Ergebnis der Berechnung in einen Datenverarbeitungsabschnitt 2e. Der Datenverarbeitungsabschnitt 2e empfängt auch die Videosignale selbst.
Der Datenverarbeitungsabschnitt 2e empfängt ein Positionssignal, das eine Position der Markierung 1d sowie eine die Position ergebende Zeit angibt und auf einem Signal von der Markierungsverschiebeeinrichtung 1e basiert. Somit empfängt der Datenverarbeitungsabschnitt 2e die Daten für die Pupillenflächen, die Pupillendurchmesser und/oder die Pupillenpositionen der beiden Augen E, die Daten für die Position und die Zeit der Markierung 1d, die die Daten ergibt, und die Videosignale für die beiden Augen E.
Der Datenverarbeitungsabschnitt 2e erstellt eine grafische Darstellung der Daten für die Pupillenflächen, die Pupillendurchmesser und/oder die Pupillenpositionen der beiden Augen E in Verbindung mit den Daten für die Position oder die Zeit der Markierung 1d und zeigt die grafische Darstellung gemeinsam mit den Videosignalen für die beiden Augen E (den Abbildungen der beiden Augen E) auf einem Display 3 an. Das Display 3 in der gleichen Figur ist als Beispiel dargestellt, bei dem es nur eine grafische Darstellung anzeigt, die die Beziehung zwischen den Pupillenflächen und der Zeit zeigt.
Bei dem Datenverarbeitungsabschnitt 2e handelt es sich um einen Computer, der über eine Schnittstelle 2i die Versorgung der Leuchtdioden LED des optischen Beleuchtungssystems 1g mit Strom aus einer Stromversorgung 2s und die Verschiebung der Markierungsverschiebeeinrichtung 1e steuert und die Position (Information) der Markierung 1d über die Schnittstelle 2i von der Markierungsverschiebeeinrichtung 1e empfängt. Der Datenverarbeitungsabschnitt 2e misst gemeinsam mit den Positionsinformationen auch die für die Verschiebung benötigte Zeit. Bei den Positionsinformationen und der Zeit kann es sich um einen Steuerbetrag und eine Steuerzeit für die Markierungsverschiebeeinrichtung 1e handeln. Diese Position kann sich linear zu der verstreichenden Zeit oder logarithmisch ändern.
2 ist eine grafische Darstellung, die auf dem Display 3 angezeigt wird. Diese grafische Darstellung zeigt die Beziehung zwischen der für die Messung benötigten verstreichenden Zeit und der Pupillenfläche. NAH gibt einen Zustand an, in dem sich die Markierung 1d in der Nähe der zu untersuchenden Person befindet, und FERN einen Zustand, in dem sie weit von dieser entfernt liegt. Ein Ausgangszustand wird als Zustand der beiden Augen E zum Beginn der Messung definiert, in dem die Markierung bei FERN liegt. Die Markierung 1d wird von der Markierungsverschiebeeinrichtung 1e verschoben, und bei dem vorliegenden Beispiel wird die Markierung 1d von FERN nach NAH und danach wieder nach FERN, NAH und FERN verschoben. Und zwar wird die Markierung 1d entlang der Richtung X vor und zurück verschoben.
In der gleichen Figur gibt A einen Betrag der Miosis des linken Auges (ursprüngliche Pupillenfläche – Minimalwert) an, und der Betrag der Miosis des linken Auges zur Fläche der Pupille im Ausgangszustand stellt ein Miosisverhältnis für die linke Seite dar. B gibt einen Betrag der Miosis des rechten Auges (ursprüngliche Pupillenfläche – Minimalwert) an, und daraus wird ein Miosisverhältnis berechnet. C steht für eine Dauer der Miosis des linken Auges (eine Zeit im Ausgangszustand – eine Zeit, die den Minimalwert ergibt), D für eine Dauer der Miosis des rechten Auges (eine Zeit im Ausgangszustand – eine Zeit, die den Minimalwert ergibt), E für eine Zeitdifferenz zwischen einer Position eines nahen Punktes, der vom linken Auge subjektiv erkannt wird (einer Zeit, zu der sich die Markierung 1d an dem am nächsten gelegenen Punkt befindet), und einem Miosis-Maximalpunkt (einer Zeit, die den Minimalwert ergibt), F für eine Zeitdifferenz zwischen einer Position eines nahen Punktes, der vom rechten Auge subjektiv erkannt wird, und einem Miosis-Maximalpunkt, G für eine Dauer der Mydriasis des linken Auges (eine Zeit, die den Minimalwert ergibt – eine Zeit für das nachfolgende Verschieben der Markierung 1d nach FERN), H für eine Dauer der Mydriasis des rechten Auges und I bis K für maximale Reaktionsgeschwindigkeiten (Maximalwerte der Zeitdifferenz bei Fläche oder Durchmesser).
Die Vorrichtung kann auch so konfiguriert sein, dass das Rechenmittel 2a bis 2e die Differenz zwischen den beiden berechneten Flächen oder Durchmessern an der gleichen Position oder zur gleichen Zeit ermittelt und den ermittelten Wert auf dem Display 3 anzeigt. Durch das Definieren dieser Funktion als Mauszeigerfunktion können die Pupillen und deren Flächen oder Durchmesser zu beliebigen Zeitpunkten (Zeit) auf dem Display 3 überprüft werden.
Die Vorrichtung kann auch so konfiguriert sein, dass das Rechenmittel 2a bis 2e die Minimalwerte der beiden berechneten Flächen oder Durchmesser in Bezug zur Position oder zur Zeit ermittelt, die Differenz (F-E) zwischen Positionen oder Zeiten ermittelt, die diese Minimalwerte ergeben, und den ermittelten Wert auf dem Display 3 anzeigt. Die obige grafische Darstellung und die Parameter werden in einer Speichereinrichtung 2f gespeichert.
Bei der Naheinstellungsreaktion handelt es sich um eine Reaktion, zu der es kommt, wenn die beiden Augen E das Zielobjekt (Index: Markierung) 1d nachverfolgen, das näher heran und weiter weg verschoben wird, und es wird davon ausgegangen, dass die neurale Aktivität in der Großhirnrinde (Cortex cerebralis) eine beträchtliche Auswirkung auf die Funktion des Erkennens und Nachverfolgens der Markierung 1d hat. Es ist bekannt, dass die efferente Nervenbahn der Naheinstellungsreaktion die intramembranen Ganglien der Episclera passiert, und die durch A bis K wie oben angegebene Analyse der Naheinstellungsreaktion ermöglicht ein Erfassen des Zustandes des Nervensystems, das sich von dem bei der Pupillenreaktionsuntersuchung unterscheidet.
Die Parameter A, B, die die Reaktionsstärke angeben, und die Parameter C, D, G, H, die die für die Reaktion benötig te Zeit angeben, werden als Größen betrachtet, die den Zustand des Nervensystems reflektieren, und die Reaktion wird stärker, wenn sich die Nervenbahn in einem guten Zustand befindet.
Die Differenz (oder Zeitdifferenz) der Entfernung des Zielobjektes zwischen der subjektiv erkannten Position des nahen Punktes und dem maximalen Punkt der Pupillenreaktion, wie die Parameter E, F, wird als Größe betrachtet, die die Akkommodationsfähigkeit durch die Naheinstellungsreaktion angibt. Und zwar wird davon ausgegangen, dass die Naheinstellungsreaktion bei einer guten Fähigkeit, die sich in Tiefenrichtung (Richtung X) verschiebende Markierung 1d zu erkennen, bis zu einem am weitesten von der Position des nahen Punktes entfernten, subjektiv erkannten möglichen Punkt erfolgt.
Da die vorliegende Vorrichtung für ein Anzeigen der Parameter für die beiden Augen E sorgt, ist es möglich, den Zustand der Naheinstellungsreaktion quantitativ zu erfassen, und folglich ist es auch möglich, eine Untersuchung durchzuführen, zu der ein Funktionstest der Hirnnerven gehört.
3 ist eine grafische Darstellung, die die Beziehung zwischen der gemessenen Zeit und den Durchmessern (mm) der Pupillen der beiden Augen an einer zu untersuchenden Person bei der Messung mit der oben genannten Vorrichtung zeigt. Wie aus der gleichen grafischen Darstellung hervorgeht, zeigt sich bei den Durchmessern der beiden Augen E, wenn die Markierung 1d in einem Zustand verschoben wird, in dem der Hintergrund betrachtet werden kann, eine auffällige Änderung, und die Naheinstellungsreaktion kann deutlich gemessen werden.
Wie oben beschrieben wurde, umfasst das oben angeführte Pupillometer Folgendes: die Markierung 1d, die in dem Raum angeordnet ist, in dem der Hintergrund aus der Bezugsposi tion betrachtet werden kann, wobei die Bezugsposition auf die Position eingestellt ist, an der die beiden Pupillen PP (die beiden Augen E: siehe 4) angeordnet werden sollen, die Markierungsverschiebeeinrichtung 1e für das Verschieben der Markierung 1d in dem vorgegebenen Bereich zwischen der Bezugsposition und dem Hintergrund (FERN nach NAH), das optische Beleuchtungssystem 1g für das gleichzeitige Beleuchten der Bezugsposition, d. h. der beiden Augen E von der Seite des Hintergrundes aus, die beiden Kameras A, B für das jeweils gleichzeitige Abbilden der beiden in der Bezugsposition angeordneten Pupillen, das Rechenmittel 2a bis 2e für das Berechnen der Flächen oder Durchmesser der auf diese Weise abgebildeten jeweiligen Pupillen aus den Videosignalen der beiden Kameras A, B und das Display 3 für das Ausgeben der grafischen Darstellung der Änderung bei den berechneten Flächen oder Durchmessern in Bezug zur Position der Markierung 1d oder zu der zur Position gehörenden Zeit auf dem einzelnen Bildschirm.
Die Naheinstellungsreaktion ist signifikant, wenn das linke und das rechte Auge E geöffnet sind. Die vorliegende Vorrichtung ist so konfiguriert, dass die beiden Augen E den Hintergrund gemeinsam mit der Markierung 1d erkennen können, so dass sie ihre Pupillenfläche oder ihren Pupillendurchmesser ändern und die grafische Darstellung mit der Anzeige der Videosignale von den beiden Augen E in diesem Zustand angezeigt wird. Somit kann die Vorrichtung die Naheinstellungsreaktion auf effektive Weise messen. Da das Rechenmittel 2a bis 2e die grafische Darstellung der Naheinstellungsreaktion auf dem Display 3 anzeigt, ist die Analyse anhand dieser Darstellung einfach.
Da das Rechenmittel 2a bis 2e die vorgegebene arithmetische Operation an den berechneten Flächen oder Durchmessern oder an der Position beziehungsweise Zeit, die diese ergibt, durchführt und das Ergebnis der Operation A bis K auf dem Display 3 anzeigt, können diese schnell auf quantitative Weise nachverfolgt werden.
Wenn das Rechenmittel 2a bis 2e die Videosignale gemeinsam mit der grafischen Darstellung in einem überlagerten Zustand auf dem Display 3 anzeigt, ist es möglich, den Zustand der beiden Augen (Pupillen) E zu überprüfen und dabei schnell auf quantitative Weise die durch die oben genannte Operation ermittelten Werte nachzuverfolgen.
Nachfolgend wird eine Technik für das Erfassen horizontaler Positionen der Pupillen beschrieben.
4 ist eine schematische Darstellung, die eine Abbildung eines abgebildeten Auges E zeigt. In einem runden Bereich liegt außer in der Lederhaut (Sclera) SA im Auge E eine Iris IS und eine runde Pupille PP in der Mitte der Iris IS. Das Auge wird von einem Halbleiterbildsensorbauelement abgebildet, und vom Auge E reflektiertes Licht wird auf dessen Bildaufnahmefläche projiziert. Die Bildaufnahmefläche ist aus mehreren vertikalen Schieberegistern konstruiert, die in horizontaler Richtung angeordnet sind, eine Reihe Ladungen, die unter der gleichen Adresse (Zeile) in den jeweiligen vertikalen Schieberegistern gespeichert sind, bildet eine Ladungsreihe einer horizontalen Linie, und die Abbildung des Auges E, die auf die Bildaufnahmefläche projiziert wird, wird sequentiell aus jeder Ladungsreihe einer horizontalen Linie gelesen, um die Ladungsreihen in ein Videosignal umzuwandeln. Je größer die Menge des reflektierten Lichts in dem Oberflächenbereich des Auges E ist, desto höher liegt der Pegel des Videosignals, und je geringer die Menge des reflektierten Lichts ist, desto niedriger liegt der Pegel des Videosignals. Und zwar gibt der Pegel des Videosignals die Luminanz an.
Die 5A, 5B, 5C und 5D sind Zeitdiagramme, die die Luminanz von Videosignalen angeben. Die Menge des reflek tierten Lichts auf einer horizontalen Linie, die nur die weiße Lederhaut SA passiert, liegt stets auf einem hohen Pegel (5A), auf einer horizontalen Linie, die nur die Iris IS passiert, liegt die Menge des reflektierten Lichts auf einem mittleren Pegel, und zwar nur auf einer Linie, die der Iris IS entspricht (5B), auf einer horizontalen Linie, die die Lederhaut SA, die Iris IS und die Pupille PP passiert, liegt die Menge des reflektierten Lichts auf einem hohen Pegel, einem mittleren Pegel beziehungsweise einem niedrigen Pegel (5C oder 5D). Die Pegel der Videosignale werden proportional zu diesen Pegeln der reflektierten Lichtmenge bestimmt.
6 ist ein Zeitdiagramm, das die Luminanz von Videosignalen angibt, die in Zeitreihe ausgegeben werden. Die in den 5A, 5B, 5C und 5D gezeigten Videosignale 5A, 5B, 5C und 5D erscheinen kontinuierlich in einer Reihenfolge, und Synchronisationssignale mit einem Schwarzpegel werden zwischen den Videosignalen eingefügt. Ein Bezugspegel wird auf einem vorgegebenen Pegel definiert, der geringer ist als der Luminanzpegel des Videosignals, das dem von der Iris IS reflektierten Licht entspricht, und höher ist als der Luminanzpegel des Videosignals, das dem von der Pupille PP reflektierten Licht entspricht. Durch eine Binarisierungsoperation an den Videosignalen auf der Grundlage des Bezugspegels kann nur der der Pupille PP entsprechende Luminanzpegel als niedriger Pegel ermittelt werden.
7 ist ein Zeitdiagramm aus Binärdaten, die in Zeitreihe ausgegeben werden. Bei dem vorliegenden Beispiel wird die Binarisierungsoperation durchgeführt, um die Pegel umzukehren, und somit erhält man den der Pupille PP entsprechenden Luminanzpegel als hohen Pegel. Der der Pupille PP entsprechende Luminanzpegel stellt einen Messimpuls pro horizontaler Linie dar, und die Breite dieses Messimpulses ist proportional zur horizontalen Breite der Pupille in der dieser entsprechenden horizontalen Linie (der Breite an einer bestimmten vertikalen Position).
Dieser Messimpuls wird sequentiell mit einer Impulseinheit mit einer Bezugsimpulsbreite verglichen, und man erhält eine Anzahl von Impulseinheiten in dem Messimpuls, wobei das logische Produkt zwischen ihnen ein hoher Pegel ist, als Breite des Messimpulses. Pro Einzelbild werden die Breiten mehrerer Messimpulse gemessen.
Es wird ein Durchschnittswert für die Breiten von Messimpulsen auf vier horizontalen Linien berechnet, und dieser Durchschnittswert wird gespeichert. Dann wird ein Durchschnittswert für die Breiten von Messimpulsen auf vier kontinuierlichen horizontalen Linien berechnet, zu denen eine horizontale Linie gehört, die sich eine Linie unter den ersten vier Linien befindet, und dieser aktuelle Durchschnittswert wird mit dem gespeicherten Durchschnittswert verglichen. Wenn der aktuelle Durchschnittswert größer ist als der gespeicherte Durchschnittswert, dann wird er als Maximalwert gespeichert. Danach wird der gleiche Schritt in einem Einzelbild wiederholt, und schließlich wird der Maximalwert in einem Einzelbild ermittelt. Die horizontalen Linien werden von oben nach unten gelesen. Der Maximalwert kann als horizontaler Pupillendurchmesser betrachtet werden.
Eine Mittenposition der Breite des Messimpulses auf der untersten horizontalen Linie in dem Satz horizontaler Linien, die den Maximalwert ergibt, wird als horizontale Position der Pupille PP gespeichert. Die Anzahl der horizontalen Linien, die jeden Satz horizontaler Linien bilden, muss nicht immer vier betragen, solange es sich um mehrere handelt.
Die horizontalen Positionen der Pupillen PP werden gespeichert, während die in 1 gezeigte Markierung 1d vor und zurück verschoben wird. Eine grafische Darstellung davon wird gemeinsam mit der Position der Markierung 1d auf dem Display 3 angezeigt. Statt der Position der Markierung 1d kann auch die der Position entsprechende Zeit benutzt werden. Die horizontalen Pupillendurchmesser lassen sich wie oben beschrieben ermitteln, und die Pupillenflächen werden jeweils als Summe der Impulsbreiten (bei denen es sich um Durchschnittswerte von Impulsbreiten handeln kann) in einem Einzelbild angegeben.
Wie oben beschrieben wurde, umfasst die Vorrichtung bei dem vorliegenden Beispiel Folgendes: die Markierung 1d, die in dem Raum angeordnet ist, in dem der Hintergrund aus der Bezugsposition betrachtet werden kann, wobei die Bezugsposition auf die Position eingestellt ist, an der die beiden Pupillen PP angeordnet werden sollen, die Markierungsverschiebeeinrichtung 1e für das Verschieben der Markierung 1d in dem vorgegebenen Bereich zwischen der Bezugsposition und dem Hintergrund, das optische Beleuchtungssystem 1g für das Beleuchten der Bezugsposition von der Seite des Hintergrundes aus, die beiden Kameras A, B für das jeweilige Abbilden der beiden in der Bezugsposition angeordneten Pupillen PP, das Rechenmittel für das Berechnen der (Pupillenflächen, Pupillendurchmesser oder) Pupillenpositionen der auf diese Weise abgebildeten jeweiligen Pupillen PP aus den Videosignalen der beiden Kameras A, B und das Display 3 für das Ausgeben der grafischen Darstellung der Änderung bei den berechneten (Pupillenflächen, Pupillendurchmesser oder) Pupillenpositionen in Bezug zur Position der Markierung 1d oder zu der zur Position gehörenden Zeit auf dem einzelnen Bildschirm. Das Rechenmittel kann aus den Verarbeitungsschaltungen 2a, 2b und den Analyseschaltungen 2c, 2d in 1 aufgebaut sein.
Nachfolgend wird das optische Beleuchtungssystem 1g beschrieben. Wie bereits beschrieben wurde, ist das optische Beleuchtungssystem 1g mit der Trägertafel SB ausgestattet.
8 ist eine Rückansicht der Trägertafel SB. Im Umfangsbereich der Trägertafel SB sind vier Haupt-Leuchtdioden LED angebracht, und zwei Abbildungsöffnungen WIN sind an Positionen ausgebildet, die dem jeweiligen Auge E entsprechen. Vier Hilfs-Leuchtdioden LED' sind in dem Bereich zwischen den beiden Abbildungsöffnungen WIN (dem Bereich in der Nähe der Nase) in der Trägertafel SB angebracht.
9A ist eine schematische Darstellung, die die Beziehung zwischen den Leuchtdioden und den Augen zeigt, und 9B ist eine schematische Darstellung, die die durch die Abbildungsöffnungen WIN betrachteten Augen E zeigt. Wenn sich die Markierung 1d in der Nähe der beiden Augen E befindet, konvergieren die Augen E (d. h. sie drehen sich nach innen), und die Pupillen PP können nur mit Hilfe der Haupt-Leuchtdioden LED, die im Umfangsbereich der Trägertafel SB angebracht sind, nicht ausreichend beleuchtet werden. Da bei dem vorliegenden Beispiel die Hilfs-Leuchtdioden LED', die sich auf der Seite der Nase befinden, an der Trägertafel SB angebracht sind, können die Pupillen PP selbst bei einer Konvergenzreaktion ausreichend beleuchtet werden. Es sei angemerkt, dass sich die Hilfs-Leuchtdioden LED' in Positionen außerhalb von geraden Linien befinden, die die Augen E mit der Markierung 1d verbinden.
Von den Hilfs-Leuchtdioden LED' kann jeweils eine pro Auge E angeordnet werden, solange sie sich auf der Seite der Nase befinden. Und zwar ist das optische Beleuchtungssystem 1g mit den Leuchtdioden LED, LED' ausgestattet, die jede Pupille PP aus mindestens drei Richtungen (vier Richtungen beim vorliegenden Beispiel) beleuchten. Anders ausgedrückt befinden sich die Haupt-Leuchtdioden LED und die Hilfs-Leuchtdioden LED' entlang der horizontalen Richtung beim Beleuchten jedes Auges E in einem Abstand voneinander. Und zwar befinden sich, wenn drei Leuchtdioden pro Auge E für die Beleuchtung verwendet werden, zwei ordnungsgemäß ausge wählte Leuchtdioden davon entlang der horizontalen Richtung in einem Abstand voneinander.
Dementsprechend können die Pupillen PP selbst bei einer Konvergenzreaktion gleichmäßig beleuchtet werden. Bei dem von den Leuchtdioden emittierten Licht handelt es sich vorzugsweise um Infrarotlicht, damit sich die Pupillen nicht verengen. Wie oben beschrieben wurde, ermöglicht das oben angeführte Pupillometer eine effektive Untersuchung der Naheinstellungsreaktion.
Der Bezugspegel bei der oben genannten Binarisierungsoperation kann in 0 bis 255 Schritten variiert werden, und es ist außerdem auch möglich, die Verschiebungsgeschwindigkeit der Markierung 1d, die Anzahl der Verschiebungen der Markierung 1d nach vorn und nach hinten, die Entfernung des nahen Punktes der Markierung 1d und den Verschiebungsbereich der Markierung 1d zu verändern. Somit kann dem jeweiligen Patienten entsprechend die bevorzugte Messung durchgeführt werden. Wenn vor dem Beginn der Messung die ID-Nummer eines Patienten in den Datenverarbeitungsabschnitt eingegeben wird, dann können Messdaten auf eineindeutige Weise individuellen Informationen zugeordnet werden.
GEWERBLICHE ANWENDBARKEIT
Die vorliegende Erfindung kann für die Pupillenmessvorrichtung angewendet werden.

Claims

Pupillenmessvorrichtung, die Folgendes umfasst: eine Markierungsverschiebeeinrichtung (1e), mit der die Position einer Markierung (1d) in einer vorgegebenen Region aus einer Bezugsposition verschoben werden kann, wobei die Bezugsposition auf eine Position festgelegt wird, in der zwei Pupillen angeordnet werden sollen, ein optisches Beleuchtungssystem (1g), mit dem die Bezugsposition beleuchtet werden kann, zwei Kameras (A, B), mit denen jeweils die zwei an der Bezugsposition angeordneten Pupillen abgebildet werden können, ein Rechenmittel (2a–2e), das auf den Videosignalen von den zwei Kameras basiert, dadurch gekennzeichnet, dass das Rechenmittel so ausgelegt ist, dass es mehrere horizontale Linien auf einer Bildaufnahmefläche der ersten Kamera festlegt, wobei ein Videosignal, das jeder horizontalen Linie entspricht, hohe, mittlere und niedrige Pegel enthält, die jeweils reflektiertes Licht von einer weißen Sclera, einer Iris und einer Pupille des entsprechenden Auges angeben, auf der Grundlage eines Bezugspegels eine Binarisierungsoperation an dem Videosignal durchführt, um einen Impuls zu erhalten, wobei eine Breite des Impulses die Breite einer Pupille für die horizontale Linie angibt und der Bezugspegel zwischen Pegeln festgelegt wird, die dem reflektierten Licht von der Iris beziehungsweise der Pupille entsprechen, Durchschnittswerte der Breiten für eine vorgegebene Gruppe der horizontalen Linien in einem Einzelbild berechnet, einen Maximalwert unter den berechneten Durchschnittswerten bestimmt und eine mittlere Position einer Breite des Impulses, die den Maximalwert ergibt, als horizontale Position der Pupille speichert, und ein Display (3), mit dem auf einem einzigen Bildschirm eine grafische Darstellung der Veränderung der Pupillenpositionen ausgegeben werden kann, die so bezüglich einer Position der Markierung oder einer auf diese Position bezogenen Zeit berechnet wird.
Pupillenmessvorrichtung nach Anspruch 1, bei der von der Bezugsposition aus ein Hintergrund beobachtet werden kann, der hinter der Markierung (1d) liegt, und das optische Beleuchtungssystem (1g) so ausgelegt ist, dass es die Bezugsposition von der Seite des Hintergrunds aus beleuchtet.
Pupillenmessvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der das Rechenmittel (2a–2d) so ausgelegt ist, dass es eine vorgegebene Operation an den auf diese Weise berechneten Pupillenpositionen durchführt und/oder an der Position oder dem Zeitpunkt der Markierung, die diese ergibt, und das Ergebnis der Operation auf dem Display (3) anzeigt.
Pupillenmessvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der das Rechenmittel (2a–2e) so ausgelegt ist, dass es die Videosignale gemeinsam mit der graphischen Darstellung in überlagertem Zustand auf dem Display (3) anzeigt.
Pupillenmessvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der das optische Beleuchtungssystem (1g) eine Leuchtdiode umfasst, die Infrarotlicht emittiert, und die Kameras (A, B) so ausgelegt sind, dass sie von den beiden Pupillen reflektiertes Infrarotlicht empfangen können.
Pupillenmessvorrichtung nach Anspruch 5, die mindestens drei Leuchtdioden umfasst, mit denen jede Pupille jeweils aus mindestens drei Richtungen beleuchtet werden kann.
Pupillenmessvorrichtung nach Anspruch 6, bei der zwei der drei Leuchtdioden in horizontaler Richtung voneinander beabstandet sind.
Pupillenmessvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der das Rechenmittel (2a–2e) so ausgelegt ist, dass es Pupillenflächen oder Pupillendurchmesser der jeweils abgebildeten Pupillen aus Videosignalen von den beiden Kameras berechnen kann, und das Display (3) so ausgelegt ist, dass es auf einem Bildschirm eine grafische Darstellung der Veränderung der Pupillenflächen oder der Pupillendurchmesser ausgeben kann, die somit bezüglich einer Position der Markierung oder einer auf diese Position bezogenen Zeit berechnet wird.
Pupillenmessvorrichtung nach Anspruch 8, bei der das Rechenmittel (2a–2e) so ausgelegt ist, dass es an der gleichen Position der Markierung oder zu dem gleichen Zeitpunkt eine Differenz zwischen der Pupillenfläche oder dem Pupillendurchmesser der beiden Pupillen berechnet und das Ergebnis auf dem Display (3) anzeigt.
Pupillenmessvorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, bei der das Rechenmittel (2a–2e) so ausgelegt ist, dass es bezüglich der Positionen der Markierung oder des Zeitpunkts Minimalwerte der Pupillenfläche oder des Pupillendurchmessers von zwei Pupillen berechnet, die Differenz zwischen den Positionen oder Zeitpunkten berechnet, an denen die Minimalwerte auftreten, und das Ergebnis auf dem Display (3) anzeigt.
Pupillenmessvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei der die Markierungsverschiebeeinrichtung (1e) so ausgelegt ist, dass sie die Position der Markierung (1d) logarithmisch verschiebt.