DE68908782T2

DE68908782T2 - Augenbewegungsinspektionsgerät.

Info

Publication number: DE68908782T2
Application number: DE89110715T
Authority: DE
Inventors: Tatsuya Kasahara; Kyuichi Kishi
Original assignee: Konan Camera Research Institue Inc
Current assignee: Konan Camera Research Institue Inc
Priority date: 1988-06-13
Filing date: 1989-06-13
Publication date: 1993-12-23
Anticipated expiration: 2009-06-14
Also published as: JPH01312902A; US4988183A; DE68908782D1; EP0346846B1; EP0346846A1

Description

Industrielles Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft optische Sehvorrichtungen, die bei der medizinischen Diagnose verwendet werden, insbesondere bei einer Testvorrichtung, die zum Beobachten, Aufzeichnen und der Analyse der Augen eines Patienten dient, indem die vertikale, horizontale und Dreh-Bewegung des Auges detektiert wird.

Stand der Technik

Die Beobachtung der Augenbewegung eines Patienten ist ein nichtverzichtbares Diagnosemittel zur klinischen Untersuchung des Innenohres, des Gleichgewichtssinns und der Dysfunktion des Zentralnervensystems. Schwindel und diese Störungen haben eine anerkannte Beziehung, und durch das Testen der Augenbewegung von Patienten können die Symptome der Störungen ermittelt werden. Somit wurden bis heute eine Vielzahl an Augenbewegungs-Detektiervorrichtungen vorgeschlagen. Die Standard-Testvorrichtungen umfassen die sog. ENG und EOG, mittels der der charakteristische Unterschied des elektrischen Potentials zwischen Hornhaut und Netzhaut erhalten wird. Der elektrische Potentialunterschied der Augenbewegung wird auf einen Polygraph aufgezeichnet, in dem die Elektroden auf der Hautoberfläche in der Nähe der Augenhöhlen plaziert werden. Bei der ENG wird ein Wechselstromausgangssignal für die Geschwindigkeit der Augenbewegung und bei der EOG wird ein Gleichstromausgangssignal für die Augenbewegungs-Schwankung extrahiert. Eine Vorrichtung, die PENG genannt wird, strahlt IR-Licht auf die linke und rechte Seite des Augapfels, und es werden die Intensität des von der Hornhaut und der Lederhaut reflektierten Lichtes ermittelt und die Augenbewegung auf einen Polygraph aufgezeichnet. Zusätzlich verwenden Fachleute in der Hauptsache eine Frensel-Linsenvorrichtung als Testvorrichtung zur direkten Beobachtung der Augenbewegung mit einer 20-Dioptrien-Linse, die mit einer Lichtquelle ausgestattet ist. Die bekannten Vorrichtungen werden mit einer zugehörigen TV-Kamera verkauft.
Es gibt auch eine Vorrichtung, die als Suchwendel bezeichnet wird, bei der an den Augen des Patienten Kontaktlinsen aufgebracht werden, die Wendeln enthalten und bei der mittels einer Magnetfeldeinrichtung Augenbewegungssignale abgegeben werden. Vor kurzem wurde in der Literatur (Ann Otol Rhinol Laryngol: 1977, Acta Octolarygol: 1987) eine Vorrichtung mit einer IR-Fernsehkamera veröffentlicht, die das reflektierte Licht der IR-Abstrahlung des Auges aufnimmt und bei der von der Kamera Signale für die Augenbewegung erhalten werden.

Durch die Erfindung zu lösende Probleme

Das Testen mittels ENG- oder EOG-Vorrichtungen nimmt die Beeinflussung durch elektrische Störpotentiale der Haut in Kauf, da das Lederhaut-Netzhaut-Potential und das Hautpotential auf dem gleichen Niveau liegen. Das resultierende schwankende Potential erzeugt Abweichungen, obwohl die vertikalen und horizontalen Leitungen der Hautelektroden vollständig rechtwinkelig sind; daher erscheint ein genaues Detektieren problematisch. Darüberhinaus kann die Kreisführung des Auges nicht getestet werden und das Testen erfordert einen Dunkelraum. Die Potentiale von Lederhaut und Netzhaut bleiben veränderlich und es sind häufige Korrekturen erforderlich. Die Vorrichtungen empfangen auch die Auswirkungen von Blinzeln und den Augenlidbewegungen, und wenn die Augenlider geschlossen sind, um eine visuelle Fixierung zu vermeiden (unbewußte Sehbewegungen), treten vertikale Augenvibrationen (Augenbewegung in vertikaler Richtung) auf. Daraus folgt, daß eine wahre Augenbewegung nicht beobachtet werden kann, und zu diesem Problem kommt noch eine separate Zielanzeige hinzu, die einen großen Raum benötigt. Beim Testen mit der PENG-Vorrichtung werden ebenfalls die Auswirkungen des Blinzelns und der Augenlidbewegung in Kauf genommen und das Testen muß bei offenen Augen stattfinden. Da die Augen fixiert sind, ist der Nystagmus verringert. Obwohl keine Beeinflussung durch das Hautpotential erfolgt, muß das Testen weiterhin auf die gleiche Art und Weise wie bei der ENG und EOG in einem Dunkelraum durchgeführt werden, während eine separate Zielanzeige immer noch erforderlich ist. Schließlich können kreisende Bewegungen nicht getestet werden. Vorrichtungen basierend auf der Frensel- Linse erlauben eine visuelle Feststellung der kreisenden Bewegungen und das Testen kann in einem hellen Raum erfolgen. Aber die Augen folgen immer noch nicht dem angezeigten Ziel und die visuelle Fixierung kann nicht vollständig eleminiert werden. Neben diesen Nachteilen kann die Augenbewegungs-Reaktion nicht fortlaufend für lange Zeitspannen aufgezeichnet (und damit analysiert) werden. Die Suchwinkel- Vorrichtungen erfordern beim Patienten das Einsetzen von Kontaktlinsen und das Testen muß innerhalb einer Magnetfeldvorrichtung erfolgen. Damit ist die Freiheit des Patienten minimal und die Augenbewegung kann nicht nahe an natürlichen Bedingungen beobachtet werden. Zusätzlich verwenden alle Vorrichtungen von IR-Strahlung reflektiertes Licht und wie in der vorstehend aufgeführten Literatur angegeben, sind Dunkelräume erforderlich, und der Testvorgang wird kompliziert.
Eine Augenbewegungs-Überwachungs- oder Testvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 ist aus der US- AS-4702575 bekannt. Diese Vorrichtung hat eine Vorrichtung zum Befestigen am Kopf, in welcher eine Infrarot-Strahlungseinrichtung vorgesehen ist, um das Auge eines zu untersuchenden Patienten zu bestrahlen, und einen IR-Detektor, der die Bewegung der Lederhaut des Auges mißt. In dieser Vorrichtung wird hinter einer Fläche der Lederhaut ein virtueller Bildpunkt gebildet und das auftreffende Licht ist paralleles Licht, und die Lederhaut dient als eine Sammellinse. Der IR-Detektor detektiert die Verschiebungen des virtuellen Bildpunktes.
Ein Augenpositions-Detektor, der eine Fernsehkamera verwendet, ist aus der FR-A-2382056 bekannt.
Aus "Soviet Inventions Illustrated", Woche 8634, 5. September 1986, Seite 31, Abstr.Nr. 223906/34, Derwent Publications Ltd., London GB, ist eine Anordnung eines Augenbewegungs-Aufzeichnungssystems bekannt, bei dem ein Kanal die horizontale Komponente der Augenbewegung und der andere Kanal die vertikale Komponente trennt.
Es ist daher ein Ziel der Erfindung, eine Augenbewegungs- Überwachungs- oder Testvorrichtung ohne jegliche Hautpotential-Auswirkungen zu schaffen, die darüberhinaus während des Testens eine große Freiheit für den Patienten bietet, ohne daß dessen Kopfbewegung eingeschränkt ist, ohne visuelle Fixierung und mit genauem Detektieren der vertikalen, horizontalen und kreisenden Augenbewegung in einem hellen Raum, wobei eine Beobachtung, Aufzeichnung und Analyse durchgeführt werden können.
Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, eine Augenbewegungs-Überwachungs- oder Testvorrichtung zu schaffen, bei der die Forderung nach einem weiten Raum für die Zielanzeige beseitigt ist und bei der eine gleichzeitige Beobachtung beider Augen möglich ist, bei der genaue Einstellungen in Übereinstimmung mit den Augenbedingungen des Patienten, wie beispielsweise Augenbreite etc., möglich sind.
Diese Ziele werden durch eine Augenbewegungs-Überwachungs- Vorrichtung wie im Patentanspruch 1 definiert erzielt; die abhängigen Ansprüche beziehen sich auf Weiterentwicklungen der Erfindung.
Gemäß der Erfindung wird am Gesicht des Patienten mittels eines brillen- oder maskenartigen Gehäuses ein Dunkelraum gebildet, wobei das Gehäuse eine flexible Dichtung oder ein Schließstück aufweist, das sich schmiegsam an das Gesicht und den Kopf des Patienten anlegt, um den Eintritt von sichtbarem Licht auszuschließen, wobei die Brille mit einer Einrichtung ausgestattet ist, um sie am Kopf des Patienten zu montieren, damit er sich mit ihr bewegen kann. Innerhalb der Brille ist eine Infrarot-Strahlungseinrichtung vorgesehen, um das Auge des Patienten auszuleuchten, und den Augen des Patienten zugewandt ist eine Fernsehkamera montiert, so daß die optische Achse der Kamera dem Patienten zugewandt ist und das Infrarotbild der Augenbewegung des Patienten erfaßt werden kann, wobei an der Kamera für das Testen Bildsignale abgegeben werden. Innerhalb der vorstehend beschriebenen Brille sind vorzugsweise Reflektionsplatten vorgesehen, die das Infrarotlicht, welches das Auge des Patienten ausleuchtet, und Ziele, die eine sichtbare Lichtquelle sind, zu reflektieren und zu streuen, um das vorstehend beschriebene sichtbare Licht auf die Augen zu richten. Um zusätzlich dem linken und rechten Auge des Patienten zu entsprechen, können der Infrarotstrahler, die Infrarot-Detektor-Fernsehkamera, die Reflektionsplatten und Ziele als eine Baueinheit errichtet werden, wobei zwei Baueinheiten ein Paar mobiler Augenstücke bilden. Die optischen Achse der Fersehkamera des jeweiligen mobilen Augenstückes sind für eine effektive Nutzung mit einer Optikachsen-Einstelleinrichtung für eine einstellbare Bewegung in Horizontalrichtung, die die Richtung der Augenbreite ist, sowie für die Vertikalrichtung und die Richtung der Okularachse versehen.
Als die vorstehend beschriebene Infrarotstrahlenquelle ist eine Infrarot-LED geeignet, und als Zielobjekte sind mehrere, sichtbares Licht emittierende Dioden (LEDs) mit Anzeige-Schaltmöglichkeiten geeignet, die vorzugsweise auf einer sphärischen Fläche angeordnet sind, die auf den Mittelpunkt der Augendrehung zentriert ist. Diese Ziele werden in vertikaler und horizontaler Richtung kreuzförmig ausgehend vom Schnittpunkt der Ziel- und Okularachsen errichtet, und zwar auf einer Reflektionsplatte mit der vorstehend beschriebenen Form, wobei die Reflektionsflächen sphärische Flächen sind und wobei die optische Achse der Fernsehkamera in der Nähe der Zielschnittpunkte ist und durch die Reflektionsplatte verläuft. Als Vorrichtung zum Befestigen der Brille am Kopf sind Luftbänder wirksam.

Funktionsweise

Wenn die vorstehend beschriebene Augenbewegungs-Detektorvorrichtung wie vorstehend beschrieben am Kopf eines Patienten montiert ist, bildet das Schließstück der Brille vor den Augen des Patienten innerhalb der Brille einen Dunkelraum, und Infrarotlicht von dem Infrarotstrahler, wie beispielsweise einer Infrarot-LED, wird durch die Reflektionsplatten reflektiert und gestreut, um die Augen zu bestrahlen, worauf die Bildsignale der Augenbewegungen des Patienten von der IR-Detektor-Fersehkamera erhalten werden. Wegen der Dunkelraumausbildung vor den Augen wird eine visuelle Fixierung vermieden, und da die Brille zusammen mit dem Kopf des Patienten beweglich ist, ist die Freiheit des Patienten erhöht. Daraus folgt, daß das Testen der freien Augenbewegung ermöglicht ist, und die Beobachtung, Aufzeichnung und Analyse der Augenbewegung einschließlich der kreisenden Bewegung anhand der Bildsignale ermöglicht sind.
Zusätzlich zu der Beseitigung des Dunkelraums ist durch die Brille außerdem der für das Errichten von Zielen erforderliche weite Raum nicht erforderlich, da Zielobjekte bestehend aus sichtbaren Lichtquellen innerhalb der Brille vorgesehen sind. Durch Positionieren mehrerer Ziele an der sphärischen Fläche, die zum Augendrehmittelpunkt zentriert ist, kann eine genaue Beobachtung der Augenbewegung ohne Zielpositionskorrektur ermöglicht werden.
Darüberhinaus können die IR-Strahlungsquelle, die IR-Detektor-Fernsehkamera, die Reflektorplatten und Zielobjekte als eine Baueinheit ausgebildet werden, wodurch zwei Baueinheiten ein Paar mobiler Augeneinheiten bilden, um die gleichzeitige Beobachtung beider Augen zu erleichtern. Die entsprechenden mobilen Augeneinheiten sind jeweils so angeordnet, daß eine genaue Justierung in Abhängigkeit von den individuellen Unterschieden mittels einer Justiereinrichtung für die optische Achse möglich ist, um eine vertikale und horizontale Justierbewegung, die die Richtung der Augenbreite und die Richtung der Okularachse sind, zu ermöglichen, wodurch ein genaues Testen der Augenbewegung ermöglicht wird. Schließlich vereinfacht ein Luftband den Montagevorgang der Brille am Kopf des Patienten.

Ausführungsform

Die folgende bevorzugte Ausführungsform wird anhand der beiliegenden Figuren beschrieben. Es zeigt:
Fig. 1 eine Seitenansicht der Augenbewegungs-Testvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, die an einem Patienten montiert ist, mit wesentlichen Teilen im Querschnitt; und
Fig. 2 eine Vorderansicht der Fig. 1, im wesentlichen im Schnitt entlang der Linie A-A.
Die Brille 1 ist aus Leichmetallegierung oder Polyester mit Glasfasern verstärkt hergestellt und am Gesicht des Patienten befestigt, um vor beiden Augen des Patienten einen Dunkelraum zu bilden, und ist in einer vorgesehenen Kastenform ausgebildet, um darin ein Paar augenkappenförmige, mobile Augeneinheiten 10, 10' für die im Folgenden beschriebene Augenbewegungsbeobachtung aufzunehmen. Entlang des Übergangsbereichs zum Gesicht und Kopf des Patienten ist ein Schließstück 6 bestehend aus flexiblem Schließermaterial wie beispielsweise Urethanschaum über der Brille angeordnet, um sich an die Form des Gesichts des Patienten anzuschmiegen. Die linke und rechte Seite der Brille, die das Gesicht des Patienten berühren, sind durch Injektion von Luft mit einem vorgesehenen Druck aufgeblasen und am Kopf befestigt, worauf beide Enden des mit einem Innenhohlraum versehenen Gummi-Luft-Bandes 7, das die Brille am Patienten befestigt, fixiert werden, und das mittlere Luftband an der Rückseite des Kopfs des Patienten hängt von einem Band 7a ausgehend von der Oberseite der Brille herab. Dieses Luftband 7 dehnt sich unter dem Druck komprimierter Luft, die von einer nicht dargestellten Luftpumpe zugeführt worden ist, gemäß der Betätigung durch eine Bedienungsperson aus, wodurch es am Kopf des Patienten fixiert wird und ist auch leicht durch Verringern des Druckes und Schrumpfen zu entfernen. Dieser Druck ist immer ein konstanter Druck; daher können die Unterschiede bei dem Montieren und Befestigen für die einzelnen Individuen verringert werden. Entsprechend dem linken und rechten Auge des Patienten sind ein paar mobile Augeneinheiten 10, 10' innerhalb der Brille 1 in beweglichem Zustand angeordnet, die die Infrarotbilder der Augen bei Infrarotbestrahlung detektieren, welche bezüglich ihres seitlichen Abstandes, in der X-Richtung (horizontal), in der Y-Richtung (vertikal) und in der Z-Richtung (Okularachse) einstellbar sind. Diese beweglichen Augeneinheiten 10, 10' sind mit Augenkappen 8, 8' ausgestattet, die als Reflektorplatten funktionieren, und diese Augenkappen 8, 8' enthalten Teile mit Infrarot-LEDs (IR-LEDs) 2, 2', die die Augen des Patienten mit Infrarot bestrahlen, und haben Reflektorplatten 4, 4', die das Infrarotlicht von diesen Dioden reflektieren und streuen, um die Augen des Patienten zu beleuchten, und haben eine Gruppe von Zielobjekten 3, 3' bestehend aus LEDs, um in vorgesehener Weise auf die Augen des Patienten sichtbares Licht zu strahlen. Zusätzlich sind zusammen mit zwei die optische Achse ablenkenden Reflektorspiegeln Ultraminiatur-IR-Detektor-Fernsehkameras 5, 5' vorgesehen, die mit CCDs ausgestattet sind und zur IR-Bilddetektion der Augen des Patienten dienen. Die Augenkappen 8, 8' bestehen aus einer Innenbox, die im wesentlichen zur Drehachse der Augen zentriert ist, und sind mit Reflektorplatten 4, 4' ausgestattet, die sphärische Reflektorflächen aufweisen. An der Vorderseite, den Innenflächen der flachen oberen und unteren Wände liegen vor den vertikalen Wänden 2, 2' IR-LEDs, die auf den unteren und oberen Wänden zwischen beiden Okularachsen-Richtungen errichtet sind (die Verdrahtung ist in der Fig. weggelassen). Die Reflektorplatten 4, 4' haben auf ihren reflektierenden Flächen vorgesehene Beschichtungen, und mehrere LEDs 3, 3' bilden eine Zielgruppe in Form eines Kreuzes, das an einer Ziel-LED liegt, die im wesentlichen auf der Okularachse 11, 11' der Mittellinien der Reflektionsplatten 4, 4' liegt, und die LEDs 3, 3' sind auf einem flexiblen Substrat 33, 33' mittels Trägerplatten 34, 34' hinter den kreuzförmigen, transparenten Fenstern 9x, 9y und 9x', 9y' positioniert (siehe Fig. 1, 3 und 5). In der Nähe des vorstehend beschriebenen Schnittpunktes des kreuzförmigen Ziels sind im Bereich des optischen Weges des IR-Bildes der Augen in der Nähe der vorstehend beschriebenen, kreuzförmigen, transparenten Fensterteile rechteckige, transparente Fensterabschnitte 9a, 9a' angeordnet, d.h. die transparenten Fenster in der X-Richtung (horizontal), 9x, 9x' und die transparenten Fenster in der Y-Richtung (vertikal) 9y, 9y', und zwar für die linke Augenkappe 8 vom Schnittpunkt nach unten links und für die rechte Augenkappe 8' zum Schnittpunkt nach unten rechts (links und rechts sind hier als in Richtung auf die montierte Brille gesehen, definiert (siehe Fig. 5 und 6). Hinter beiden rechteckigen, transparenten Fensterabschnitten 9a, 9a' sind horizontale Ablenkspiegel 14a, 14a' so vorgesehen, daß die optischen Wege der IR-Augenbilder der Augen dem Paar IR-Detektor-Fernsehkameras 5, 5' gegenüberstehen, die vertikal oberhalb und leicht nach innen gegenüber der linken und der rechten Okularachse positioniert sind, so daß die optischen Achsen l&sub2;, l2' der IR-Fernsehkameras 5, 5' jeweils auf ein Auge gerichtet sind. Die so abgelenkten optischen Wege ermöglichen es, daß Licht über die Spiegel 14b, 14b', die das Licht vertikal nach oben ablenken, (siehe Fig. 2, Fig. 3 und Fig. 4) in die IR-Detektor-Fernsehkameras 5, 5' gelangt. Die Fernsehkameras 5, 5' verwenden Linsen mit festem Brennpunkt. Auf diese Art und Weise können die mobilen Augeneinheiten 10, 10' eine kompakte Bauform aufweisen. Die LEDs 3, 3', die wie vorstehend erwähnt auf flexiblen Substraten 33, 33' montiert sind, sind über Anschlußklemmen 35, 35', die an der Rückseite der Augenkappen montiert sind, gespeist und ihre Steuerung erfolgt durch Anschließen der Anschlußklemmenzuführungen aus flexiblem Kabel 38, 38' an die Klemmen 35, 35' und über die Ziel-Steuerungseinrichtung 39, die im Inneren der Brille 1 vorgesehen ist und durch Steuersignale betätigt wird, die von außerhalb der Brille kommen.
Das vorstehend genannte Paar Augenkappen 8, 8' hat oberhalb liegende, vereinheitlichte Führungsblöcke 8a, 8a', die mit Führungsbohrungen ausgestattet sind, um die Rechts- und Linksverschiebung der Augenkappen zu regulieren, wobei die Führungsblöcke 8a, 8a' eine horizontale Positionsjustierung der rechten Augenkappe 8a durch Drehung eines Horizontalbewegungsknopfes 18 erlauben, der an der Außenseite der Brille 1 angeordnet ist und auf der Achse 17 für die Horizontalverschiebung sitzt; der linke Führungsblock 8a ist an der Verschiebungsachse 17 befestigt und kann frei um diese schwenken, und der rechte Führungsblock 8a' ist auf das Außengewinde 17a der Verschiebungsachse 17 aufgeschraubt. Beide Führungsblöcke 8a, 8a' haben darüberhinaus Stifte 8c, 8c', die an der Vorderseite eingesetzt sind (Patientenseite) und die Stifte 8c, 8c' können frei in Langlöchern schwenken, die in den unteren Enden eines Paares Arme 23, 23' ausgebildet sind, welche an ihren oberen Enden an einer Armachse 24 frei schwenkbar montiert sind. In der Nähe der Mittelpunkte der Arme 23, 23' ist ein Paar Achsen-Halteblöcke 25, 25' an den Armen 23, 23' befestigt, die gegenüber diesen frei drehen können und die die Augenbreite-Einstellachse 15 aufnehmen, die zum Anpassen an die Augenbreite des Patienten dient und den Abstand der beiden Arme 23, 23' zueinander verändert, d.h. anders ausgedrückt den seitlichen Abstand zwischen dem Paar Augenkappen 8, 8'. Die Seite (linke Seite) des einen Halteblocks steht in Gewindeeingriff mit dem Außengewinde 15a, der auf der Augenbreite- Einstellachse ausgebildet ist, und die andere Seite (rechte Seite) paßt auf die Augenbreite-Einstellachse 15 und erlaubt dabei eine Drehung und einen festgelegten Zustand für die Beziehung von linker zu rechter Position dieser Achse 15. Durch Drehen des Augenbreite-Einstellknopfes 16, der an der Außenseite der Brille 1 vorsteht, wird der seitliche Abstand zwischen dem Augenkappenpaar verändert. Damit kann durch Drehen des Augenbreite-Einstellknopfes 16 der Abstand zwischen dem Paar Augenkappen 8, 8', der die Öffnung der beiden Arme 23, 23' ist, eingestellt werden.
Die horizontale Einstellachse 17 ist in einem Schwenkrahmen 11 gelagert, der um die Längsachse (Z-Achse) schwenken kann, wobei die horizontale Neigung, die die Neigung der Richtung der Augenweite ist, verändert werden kann. Die Achse 17 ist im Schwenkrahmen gelagert, der seinerseits auf der Achse 28 (siehe Fig. 4) frei schwenkbar gelagert ist, wobei die Achse 24 in vorgesehener Position des Halterahmens 12 eingebettet ist, der zentral zu den verschiedenen mobilen Rahmen 11, 12, 13 angeordnet ist. Die Achse 17 ist somit in den Haltearmen 11a, 11a' sowohl an der rechten als auch an der linken Seite des Schwenkrahmens 11 gelagert, der durch eine Rotationsfeder 29 im Uhrzeigersinn vorgespannt ist, wobei die Achse 17 in die Bohrungen 11c, 11c' eingesetzt ist, die in den Armen 11a, 11a' eingestanzt sind, und durch ein Paar Sprengringe gehalten wird. Durch Drehen der Neigungseinstellachse 19 für die Augenweiterichtung unter Verwendung des Einstellknopfes 20 für die Augenweiterichtung-Neigung, der außerhalb der Brille 1 angeordnet ist, wird der obere linke gebogene Teil 11b des Schwenkrahmens 11 durch das untere Ende der Einstellachse 19 angetrieben, wodurch die Einstellung der Augenweiten- Richtungsneigung ermöglicht wird, da die Einstellachse 19 ein Außengewinde 19a aufweist, auf welches eine Hülse 12b' aufgeschraubt ist, die am oberen linken, gebogenen Teil 12b des Neigungsrahmens 12 liegt. Der Neigungsrahmen 12 ist durch eine Zugfeder 36 nach oben gespannt, wobei die Feder von drei Führungsstiften 30 am Längsschwenkrahmen 13 geführt und gehalten ist. Am oberen rechten, gebogenen Teil 12a des Neigungsrahmens 12 kann die vertikale Position des Neigungsrahmens 12 justiert werden, indem die vertikale Einstellachse 31 mittels des Vertikal-Einstellknopfes 32, der an der Außenseite der Brille 1 vorsteht, gedreht wird und dabei das Führungsende der Achse 31 berührt, die mit ihrem Außengewinde 31a in die Gewindehülse 27b' eingeschraubt ist, die an dem oberen rechten, gebogenen Teil 27b der Halteplatte, die innerhalb der Rückwand der Brille 1 befestigt ist, befestigt ist. Der vorstehend beschriebene Längsschwenkrahmen 13 kann mittels zweier fest eingesetzter Längsbewegungsachsen 21, 21', die in den Längsschwenkrahmen eingebettet sind, welche in einem Paar Führungshülsen 27a, 27a' aufgenommen sind, die an der vorstehend genannten Halteplatte 27 befestigt sind, vorwärts und rückwärts geschwenkt werden. Zwischen diesem Paar Längsschwenkachsen 21, 21' hat die Längsschwenkachse 21 auf der linken Seite einen langen Außengewindeabschnitt 21a, ausgehend von ihrem Ende, und der Außengewindeabschnitt 21a ist in eine Führungshülse eingesetzt und steht an dieser vor und ist in einen Längseinstellknopf 22 mit einem Innengewindeabschnitt eingeschraubt. Die vordere Stirnfläche dieses Knopfes 22 berührt die Halteplatte 27 mittels einer Druckfeder 37, die auf der Längsschwenkachse 21 sitzt, und der Längsschwenkrahmen 13 wird durch Drehen dieses Knopfes vor und zurück geschwenkt.
In den Abschnitten, wo die vorstehend beschriebene Augenweite-Einstellachse 15, die Horizontal-Einstellachse 17, die Augenweite-Richtungsneigungs-Einstellachse 19 und Vertikal-Einstellachse 31 durch die Außenwand der Brille vorstehen, sind um diese Einstellachsen mehrfach ringförmig geriffelte, flexible Lichtverschlußplatten 26 angeordnet und bilden einen kompletten Lichtabschluß, selbst wenn die Einstellpositionen mit den Paaren mobiler Augeneinheiten 10, 10' und den vorstehend erwähnten Einstellachsen 15, 17, 19, 31 bewegt werden, so daß eine Drehung der Knöpfe 16, 18, 20, 32, die außerhalb der Verschlußplatte 26 liegen, ermöglicht ist und der Bewegung folgt.
Beim Testen der Augenbewegung eines Patienten unter Verwendung der Testvorrichtung gemäß der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wird als erstes die Augenweite des Patienten mit einem Maßstab gemessen. Diese Abmessung wird zwischen den Zielmittelpunkten der Zielgruppen des Paares mobiler Augeneinheiten 10, 10' innerhalb der Brille 1 eingestellt, bevor die Brille am Patienten befestigt wird. Als nächstes wird die Brille 1 am Kopf des Patienten plaziert, ohne daß Luft den Luftbändern 7 zugeführt wird, und beide mobile Augeneinheiten werden auf die beiden Augen gerichtet. Dann wird durch die Luftbänder 7 von einer Luftpumpe Luft geschickt, indem eine Bedienungsperson einen Personal-Computer betätigt. Das Luftband wird durch die Druckluft unter Druck gesetzt und befestigt die Brille am Patienten. Als nächstes wird über die Kabel 40 eine vorgegebene Leistung den IR-Detektor-Fernsehkameras 5, 5' und den IR-LEDs in jeder Augeneinheit 10, 10' der Brille zugeführt. Die IR- LEDs 2, 2' emittieren Strahlen, die an den vertikalen Platten 8b, 8b' der Augenkappen 8, 8' mittels der Reflektorplatten 4, 4' reflektiert und gestreut werden. Das Licht von den mit IR-Licht gleichmäßig ausgeleuchteten Augen des Patienten geht durch die kreuzförmigen, transparenten Fenster 9a, 9a' und tritt in die IR-Detektor-Fernsehkamera 5, 5' ein, da zwei Spiegel die optischen Wege ablenken. Die Bildsignale von den Fernsehkameras 5, 5' werden über Kabel 40 dem Analysator 42 zugeführt, und die Signale vom Analysator 42 zeigen an einem nichtdargestellten Monitor Bilder. Die Positionsjustierung der mobilen Augeneinheiten 10, 10' erfolgt durch Betrachten dieses Bildes. Zu diesem Zeitpunkt erfolgt die Positionseinstellung für die rechte mobile Augeneinheit 10' in den X, Y und Z-Richtungen unter Verwendung der verschiedenen Einstellknöpfe 18, 26, 22, um das Bild des linken Auges des Patienten an dem vorgesehenen Ort am Monitor darzustellen. Als nächstes wird die Neigung der Augenweite-Richtung mittels des Knopfes 20 eingestellt, damit beide Augen korrekt dargestellt werden. Danach erfolgt die Korrektur der individuellen Unterschiede bei den Augen des Patienten. Durch Aufleuchtenlassen der LED-Ziele 3, 3' gemäß des vorgesehenen Testes, indem diese Lichtpunkte horizontal und vertikal mittels der Zielsteuereinrichtung 39 in der Brille 1 bewegt werden, werden optische Stimuli erzeugt, wobei die Steuersignale, die am Analysator 42 emittiert werden, die Augenbewegungs-Bedingungen des Patienten demonstrieren, wie beispielsweise Sehen von bewegten Zielen, die als IR-Bilder in die zwei IR-Detektor-Fernsehkameras 5, 5' gelangen. Die Bildsignale von den Fernsehkameras 5, 5', die durch Synchron-Signale vom Analysator 42 synchron-getrieben werden, werden abgenommen und, falls gewünscht, verarbeitet, indem sie in den Bildprozessor des Analysators eingegeben werden, und sie werden am externen Monitor für visuelle Überwachung angezeigt, der zusätzlich zu der vorstehend beschriebenen Testaufzeichnung in einer bestimmten Aufzeichnungsvorrichtung vorgesehen ist.
Die Testvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist nicht durch die bevorzugte Ausführungsform wie vorstehend beschrieben, begrenzt, sondern ist innerhalb einer Vielzahl an Veränderungen modifizierbar, die nicht vom Konzept der vorliegenden Erfindung wie beansprucht abweichen.

Wirkungsweise

Wie aus der vorstehenden Beschreibung der vorliegenden Erfindung hervorgeht, hat diese die folgende Wirkungsweise. Bei der Augenbewegungs-Überwachungsvorrichtung gemäß Anspruch 1 paßt sich das Schließstück, das an der Brille befestigt ist, den Formen des Gesichtes an und bedeckt vollständig den Spalt zur Brille, wodurch vor den Augen des Patienten ein Dunkelraum gebildet wird. Den Patienten erreicht die Dunkelheit visuell, und da die Brille zusammen mit dem Kopf des Patienten bewegbar ist, muß der gesamte Testraum nicht als ein Dunkelraum ausgebildet sein, wodurch die visuelle Fixierung des Patienten vermieden ist und die Bewegungen des Patienten nicht begrenzt sind. Somit kann mit der Infrarot-Strahlungsquelle zum Ausleuchten der Augen des Patienten in der Brille mit den auf die Augen des Patienten ausgerichteten optischen Achsen der entsprechend positionierten IR-Detektor-Fernsehkameras die Beobachtung, Aufzeichnung und Messung der freien Augenbewegung einschließlich der kreisenden Bewegung in einem hellen Raum durchgeführt werden, wobei Augenbewegungs-Bildsignale erhalten werden. Die Infrarot-Beleuchtung ermöglicht ein Beleuchten der Augen in einem dunklen Zustand, ohne daß der Patient einer hellen Blendung ausgesetzt ist. Bei der Augenbewegungs Überwachungsvorrichtung gemäß Patentanspruch 2 trägt die wirksame Beleuchtung der Augen des Patienten mittels Reflektorplatten zum Reflektieren und Streuen des Infrarotlichtes dazu bei, die Bildsignale der IR-Detektor- Fernsehkameras zu verarbeiten.
Bei der Augenbewegungs-Überwachungsvorrichtung gemäß Anspruch 3 sind die Ziele, die sichtbare Lichtquellen sind, innerhalb der Brille angeordnet und es wird für das Errichten der Zielobjekte kein großer Raum benötigt.
Bei der Augenbewegungs-Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 4 sind die IR-Strahlungsquelle, die IR-Detektor- Fernsehkamera, die Zielobjekte und die Reflektorplatten alle paarweise innerhalb der Brille entsprechend dem linken und rechten Auge angeordnet; daher ist eine gleichzeitige Beobachtung beider Augen möglich.
Bei der Augenbewegungs-Überwachungsvorrichtung gemäß Anspruch 5 können, wenn die Brille am Patienten befestigt ist, das Paar mobiler Augeneinheiten, die jeweils eine Infrarot-Strahlungsquelle, eine IR-Detektor-Fernsehkamera, Zielobjekte und Reflektorplatten aufweisen, horizontal, vertikal und in Richtung der Okularachse entsprechend der Augen des Patienten mittels der Justiereinrichtung für die optische Achse eingestellt werden. Somit können die Okularachsen um die optischen Kameraachsen ungeachtet des Patienten genau zueinander justiert werden, und es werden am Monitor eine vielseitige visuelle Beobachtung und genaue Testergebnisse erhalten. Da die Zielobjekte und Fernsehkameras eine konstante Positionsbeziehung beibehalten, sind zusätzlich die Korrekturen der Einstellung und der Beobachtungsdaten einfach. Schließlich kann die Richtung der Okularachse justiert werden, wodurch ein konstanter Abstand zwischen den mobilen Augeneinheiten und den Augen ermöglicht, und daher die visuelle Winkelkorrektur für die Zielobjekte eliminiert wird.
Bei der Augenbewegungs-Überwachungsvorrichtung gemäß Anspruch 6 ermöglicht die Tatsache, daß die Infrarot-Strahlungsquelle eine IR-LED ist, eine leichte Anordnung in der Brille und eine einfache Steuerung.
Bei der Augenbewegungs-Überwachungsvorrichtung gemäß Anspruch 7 ist die Anordnung und Steuerung der Zielobjekte einfach, da diese aus mehreren LEDs bestehen, die sichtbares Licht emittieren und die an einer sphärischen Fläche angeordnet sind, die zur Mittellinie der Augendrehachse zentriert ist, wobei eine Anzeigeschaltung möglich ist. Weiterhin erfordern die Zielpositionen keine Korrektur für die genaue Augenbewegungs-Beobachtung. Bei der Augenbewegungs-Überwachungsvorrichtung gemäß Anspruch 8 sind die Zielobjekte in Kreuzform vertikal und horizontal vom Schnittpunkt der Zielobjekte mit der Okularachse angeordnet, und zwar auf einer Reflektorplatte mit vorgesehener Form, wobei die reflektierenden Flächen sphärische Flächen sind und wobei die optische Achse der Fernsehkamera in der Nähe des Zielschnittpunkts positioniert ist und durch die Reflektionsplatte ragt. Somit können die Lichtpunkte, welche zu Zielobjekten werden, in horizontaler und vertikaler Richtung bewegt werden, was für das Testen der Augenbewegung von Vorteil ist, da dem Patienten optische Stimuli gegeben werden. Darüberhinaus kann die Positionsbeziehung zwischen Zielobjekten und der Fernsehkamera vorteilhafterweise für das Testen festgelegt werden.
Bei der Augenbewegungs-Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 9 ist das Montieren und Abnehmen der Brille für den Patienten einfach, da das Anbringen der Brille am Kopf mittels eines Luftbandes erfolgt. Da der Druck immer konstant ist, können die Unterschiede bei der Montage für die Individuen verringert werden.

4. Kurze Beschreibung der Figuren

Die Figuren zeigen eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Es zeigt:
Fig. 1 die Augenbewegungs-Überwachungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung an einem Patienten montiert in einer Seitenansicht, wobei wesentliche Bereiche im Schnitt dargestellt sind;
Fig. 2 eine Vorderansicht der Fig. 1 im wesentlichen im Schnitt entlang der Linie A-A;
Fig. 3 ein Querschnitt zur Erläuterung der Beziehung zwischen den Augenkappen und den Augen in der Brille entlang der Linie B-B;
Fig. 4 eine Schrägansicht der Konstruktion des Antriebsmechanismus für die mobilen Augeneinheiten, der die Einstellvorrichtung für die optische Achse der Infrarot-Detektor- Fernsehkamera ist;
Fig. 5 eine Teil-Rückansicht zur Erläuterung des zentralen, transparenten Fensterabschnittes der Augenkappe für das rechte Auge; und
Fig. 6 eine Teil-Rückansicht zur Erläuterung des zentralen, transparenten Fensterabschnittes der Augenkappe des linken Auges.
(1...Brille) (2')...Infrarot-Strahlungsquelle (IR-LED), (3), (3')...Ziel (LED) (4), (4')...Reflektorplatte, (5), (5')...Infrarot-Detektor-Fernsehkamera, (6)...Schließstück (7)...Kopfmontagevorrichtung (Luftband), (8), (8')...Augenkappe, (9x), (9y), (9a)...transparentes Fenster (10)...mobile Augeneinheit (11)...Schwenkrahmen, (12)...Schwenkrahmen, (13)...Längsschwenkrahmen, (15)...Augenweite-Einstellachse, (16)...Augenweite-Einstellknopf, (17)...Horizontalschwenkachse, (18)...Horizontalschwenkknopf, (19)...Einstellachse für die Neigung der Augenweiterichtung, (20)...- Einstellknopf für die Neigung der Augenweite-Richtung, (22)...Längseinstellknopf.

Claims

1. Augenbewegungs-Überwachungsgerät mit einer Vorrichtung (7) zur Befestigung am Kopf, wobei eine Infrarot-Strahlungseinrichtung (2, 2') vorgesehen ist, um das Auge eines Patienten zu bestrahlen, und eine Detektoreinrichtung (5, 5') zur Erfassung von Infrarotlicht so eingerichtet ist, daß ihre optische Achse auf das Auge des Patienten gerichtet ist, wobei die Detektoreinrichtung Signale entsprechend der Augenbewegungen des Patienten abgibt;

dadurch gekennzeichnet, daß das Überwachungsgerät eine Maske oder Brille (1) aufweist, die mit einem Dichtungs- oder Schließstück (6) versehen ist, das sich schmiegsam an das Gesicht und den Kopf des Patienten anlegt, um den Eintritt von sichtbarem Licht auszuschließen, wodurch vor den Augen des Patienten ein Dunkelraum gebildet wird,

daß die Infrarot-Strahlungseinrichtung (2, 2') das Auge des Patienten gleichmäßig aus leuchtet, und

daß die Detektoreinrichtung (5, 5') eine Fernsehkamera ist, die das gesamte Bild des Auges erhält und Bildsignale abgibt.

2. Augenbewegungs-Überwachungsgerät nach Anspruch 1, wobei Reflexionsplatten (4, 4') in der Brille (1) vorgesehen sind, um Infrarotlicht in verschiedene Richtungen zu reflektieren und zu streuen, um das Auge des Patienten gleichmäßig auszuleuchten.

3. Augenbewegungs-Überwachungsgerät nach Anspruch 1 oder 2, mit Zielobjekten (3, 3'), die Quellen für sichtbares Licht aufweisen, um sichtbares Licht auf die Augen des Patienten zu richten.

4. Augenbewegungs-Überwachungsgerät nach Anspruch 3, wobei die Infrarot-Strahlungseinrichtung (2, 2'), die Infrarot-detektierende Fernsehkamera (5, 5') zum Detektieren sowohl der horizontalen als auch vertikalen Bewegungen und der Kreisführung des Auges, die Reflexionsplatten (4, 4') und die Zielobjekte (3, 3') jeweils paarweise entsprechend dem rechten und linken Auge der Patienten angeordnet sind.

5. Augenbewegungs-Überwachungsgerät nach Anspruch 4, bei dem ein Paar mobiler Okulare (10, 10') entsprechend dem linken und dem rechten Auge des Patienten jeweils als Baueinheit aus der Infrarot-Strahlungseinrichtung (2, 2'), der Infrarot-detektierenden Fernsehkamera (5, 5'), den Reflexionsplatten (4, 4') und den Zielobjekten (3, 3') gebildet sind und eine Einrichtung zum Einstellen der optischen Achse die mobilen Okulare bewegbar trägt und in drei Richtungen einstellt, eischließlich einer horizontalen Richtung des Augenabstandes, einer vertikalen Richtung senkrecht zur horizontalen Richtung und einer Richtung der Okularachse des Auges, so daß die optischen Achsen der Fernsehkameras (5, 5') auf die Augen des Patienten gerichtet sind.

6. Augenbewegungs-Überwachungsgerät nach Anspruch 1 bis 5, wobei die Infrarot-Strahlungseinrichtung (2, 2') eine Infrarotlicht emittierende Diode ist (LED).

7. Augenbewegungs-Überwachungsgerät nach Anspruch 3 bis 6, wobei die Zielobjekte (3, 3') aus einer Vielzahl sichtbares Licht emittierender Dioden (LEDs) bestehen, die auf einer sphärischen Fläche liegen, die zum Mittelpunkt der Augendrehung zentriert ist, wobei jede sichtbares Licht emittierende Diode ein- und ausschaltbar ist, so daß der Patient auf eine sichtbares Licht emittierende Diode schaut, die eingeschaltet wird.

8. Augenbewegungs-Überwachungsgerät nach Anspruch 7, wobei die Zielobjekte in Kreuzform vertikal und horizontal ausgehend von Kreuzstellen der Ziele ausgebildet sind, so daß die Kreuzungsstellen auf den Okularachsen der Augen liegen und auf Reflexionsplatten (4, 4') errichtet sind, die eine sphärische Fläche vorgeschriebener Form haben, und wobei die Fernsehkameras (5, 5') so positioniert sind, daß ihre optischen Achsen durch die jeweiligen Reflexionsplatten (4, 4') in der Nähe der Kreuzstellen verlaufen.

9. Augenbewegungs-Überwachungsgerät nach Anspruch 1 bis 8, wobei die Vorrichtung (7) der Brille (1) zum Befestigen am Kopf ein Luftband ist.