NO144510B - Synsinnretning. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en synsinnretning ifølge inn-ledningen til det etterfølgende patentkrav 1. Oppfinnelsen angår særlig en synsinnretning for blinde ved hvilke øye-eplét er blitt fjernet fra begge øyne, men hvor imidlertid" synsnerven i minst én øyehule fremdeles strekker seg til i nærheten av øyehulen, og hvor de øvrige deler av synsbanen fremdeles er funksjonsdyktige.

En synsinnretning av den art som er angitt i hoved-kravets innledning, er kjent fra DE-OS 1 943 956.. Ved denne synsinnretninq blir utgangssignalerie fra et fjernsynskamera, over elektroder som anbringes på den blindes tinninger, inn-ledet i kraniet i krysningspunktet mellom trillingnerven og ansiktsnerven. Då de nevnte nerver ikke fører direkte til synsnerven eller til synssenteret, og da disse nerver videre på grunn av sin struktur ikke er egnet for tilfredsstillende overføring av billedinformasjoner, er denne type av kopling av billedinformasjon og videreføringen av billedinformasjonen til synssenteret utilfredsstillende.

Man ønsker derimot å kople billedinformasjonen direkte til synsnerven. For dette formål har man allerede forsøkt å kople utgangssignalene fra et fjernsynskamera til synsnerven via sonder som anbringes operativt på synsnerven i det indre av kraniet. Disse forsøk strander imidlertid på at de deler av synsbanen til hvilke sondene er tilkoplet, allerede etter forholdsvis kort tid blir ubrukbare, slik at sonden på nytt må forskyves operativt. Etter en viss tid er det da ikke lenger for hånden noen bestanddeler av synsbanen på hvilke sondene kan anbringes, slik at den blinde ikke lenger kan benytte denne innretning.

Formålet med oppfinnelsen er derimot å tilveiebringe en synsinnretning ved hvilken det med enklest mulig mon-tering av innretningen sikres en varig og direkte kopling av videoinformasjonen til synsbanen henholdsvis synsnervens ender.

Dette formål oppnås ved hjelp av de foranstaltnin-ger som er angitt i det etterfølgende hovedkrav, mens for-delaktige utførelsesformer av oppfinnelsen er angitt i under-kravene.

Hovedfordelen med synsinnretningen ifølge oppfinnelsen ligger i at tilkoplingen av billedsignalene til synsbanen skjer via tårevæsken, slik at det ikke inntreffer noen skade på de deler av synsbanen som er avgjørende for tilkoplingen. Innretningen ifølge oppfinnelsen kan derfor anvendes over en ubegrenset tid. En ytterligere fordel ligger i at videoinnretningen og sendeantennen ikke har noen mekanisk forbindelse med mottageren som er beregnet for anbringelse i eller ved øyehulen, slik at de manipulasjoner som er nødven-dige for innsetting av mottageren i øyehulen, kan utføres uten hindring av videoinnretningen og sendeantennen. Når mottageren ifølge en fordelaktig utførelse av innretningen ifølge oppfinnelsen er anbrakt i en øyeprotese, er innsettingen av mottageren like enkel som innsettingen av en nor-mal øyeprotese.

Når sendeantennen ifølge en foretrukket utførelse av synsinnretningen mates fra en videoinnretning med et CCD-element (CCD = Charge Coupled Device), og sendeantennen sam-men med videoinnretningen er anordnet på en brilleliknende fatning som kan bæres som en brille, er det særlig enkelt å ta i bruk innretningen. Man anbringer bare mottageren i øyehulen og påsetter deretter den brilleliknende innfatning. Mottageren ligger da alltid i området for senderen.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere i det følgende i forbindelse med et utførelseseksempel under henvisning til tegningene, der fig. 1 viser en skjematisk, perspektivisk fremstilling av en fatning som bærer sendeenheten i synsinnretningen ifølge oppfinnelsen, fig. 2 viser en skjematisk fremstilling av videoinnretningens optikk og CCD-element, fig. 3 viser et blokkskjerna av den elektriske kopling i sendeenheten i synsinnretningen ifølge oppfinnelsen, fig; 4 viser et detaljkoplingsskjerna av blokkene 26 og 28 på fig. 3, fig. 5 viser et elektrisk koplingsskjerna av mottageren med utgangselektrodene, og fig. 6 viser et skjematisk snitt gjennom det øyeproteseliknende legeme i hvilket mottageren er anbragt.

På fig. 1 er vist en brilleliknende fatning 2 i hvis sidedeler 3 og frontdel 4 de elektroniske byggedeler for sendeenheten i synsinnretningen ifølge oppfinnelsen er anbrakt. På fig. 1 er det videre skjematisk vist et objek-tiv 5 for avbildning av gjenstandene i den blindes omgivel-ser på et likeledes skjematisk vist CCD-element 6. Et CCD-element er et fotoelektrisk byggeelement som er i stand til i et raster å avsøke et bilde som avbildes på dette element, og å tilveiebringe et videoutgangssignal som avhenger av de i de.enkelte punkter av rasteret tilstedeværende lysstyrke-verdier. Fig. 2 viser skjematisk den optiske innretning og CCD-elementet i sin geometriske samordning. Objektet 5 er anordnet slik at avstanden a kan varieres for å kunne avbilde gjenstander skarpt på forskjéllig avstand på den følsomme overflate av CCD-elementet 6. CCD-elementets 6 billedfelt-vinkel a beløper seg eksempelvis til 60° ved elementtypen CCD 211 fra firmaet Fairchild Camera and Instrument Corporation. Frontdelen 4 av fatningen 2 er på fig. 2 bortrykket fra CCD-elementet 6 for at dette skal kunne vises bedre. Riktignok sitter CCD-elementet delvis i frontdelen 4. Avstanden mellom objektivet 5 og CCD-elementet 6 er bestemt av objektivtypen. Fig. 3 viser et blokkskjerna av den elektroniske innretning i sendeenheten i synsinnretningen ifølge oppfinnelsen. Slik som allerede nevnt, blir bildet som skal formid-les til. den blinde, ved hjelp av objektivet 5 avbildet på CCD-elementet 6. På fig. 3 er skjematisk vist CCD-elementet CCD 202 fra firmaet Fairchild Camera and Instrument Corporation, idet inngangene er betegnet på følgende måte:

+ = positiv inngangsspenning

ØHj^ = horisontal, analog register-transporttaktpuls ØR2~ invertert, analog register-transporttaktpuls ØR = avsøkningspuls

ØP = billedtilbakestillingspuls og billedelement-slukkepuls JØV-^ = vertikal, analog register-transporttaktpuls

ØV2 = invertert, analog register-transporttaktpuls

Disse', inngangs signal er for CCD 202 blir på i og for seg kjent måte tilveiebrakt ved hjelp av en taktgiver 20 og en styrekoplinq 22 og avgitt til CCD 202. Tidssamordningen eller synkroniseringen av de forskjellige inngangspulstog, de nødvendige spenninger osv. blir angitt av fabrikantene av CCD-elementene, og.det henvises her til disse.

Når CCD-elementet 6 tilføres de nevnte inngangssig-naler og et bilde projiseres på den lysfølsomme flate, avgir CCD 202 et videoutgang-ssignal over ledningen 24 og et kompen-sasjons-utgangssignal over ledningen 24'. Disse signaler forsterkes i en bredbåndvideoforsterker 26 og avgis til et effektsluttrinn 28 og derfra til en sendespole 29. Denne sendespole 29 er med sin ene ende tilkoplet til effektslutt-trinnet 28, og er med sin andre ende tilkoplet til jord.

Fig. 4 viser et detaljert koplingsskjema av bred-båndvideoforsterkéren 26 og effektsluttrinnet 28 på fig. 3. Videosignalet avgis til en forsterker 30, som eksempelvis kan være en integrert krets (IC) av type uA 733, via en impedansomformer bestående av en transistor 32 og en regulerbar motstand 34, og et kapasitivt koplingstrinn bestående av en kondensator 36 og en motstand 38. På tilsvarende måte blir kom-pensasjonssignalet fra CCD-elementet tilført til forsterkerens 30 inverterende inngang via en impedansomformer bestående av en transistor 4 0 og en regulerbar motstand 42, og en kapasi-tiv kopling bestående av en kondensator 44 og en motstand 46. Impedansomformeren og den kapasitive kopling er i begge til-feller utformet på samme måte, slik at bare sammenkoplingen av delene ved forsterkerens 3 0 positive inngang skal beskrives. Videosignalet tilføres til transistorens 32 basis, idet kollektoren er koplet til driftsspenning og emitteren fører til den regulerbare motstand 34. Den andre ende av motstanden 34 er koplet til jord, og dens skyver fører til kondensatoren 36. Motstanden 38 er med sin ene ende koplet til kondensatoren 36 og til forsterkerens 30 positive inngang og med sin andre ende til jord. På forsterkerens 30 innganger 4 og 11 er anordnet en regulerbar motstand for å kunne innstille forsterkerens forsterkningsgrad utenfra. En annen mulighet for innstilling av forsterkerens forsterkningsgrad består selvsagt i å innstille inngangsspenningene ved hjelp av motstandene 34 og 42. Den positive driftsspenning for forsterkeren 30 er forbundet med tilkoplingen eller klemmen 10, og den negative driftsspenning for forsterkeren er forbundet med klemmen 5 i den integrerte krets. På utgangen 8 er anordnet en kondensator 50 og en tilkoplingsmotstand 52, idet disse byggedeler er koplet i serie og motstanden er koplet til jord.

Det forsterkede videosignal uttas på forsterkerens 30 utgang 7. På utgangen 7 er det først anordnet en kondensator 54 for likespenningsmessig adskillelse av bredbåndfor-sterkeren fra det etterfølgende forsterkertrinn. Etter kondensatoren 54 er innkoplet en motstand 56 hvis ene ende er koplet til jord.

Signalet som er til stede i forbindelsespunktet mellom kondensatoren 54 og motstanden 56, videreføres til effektsluttrinnet 28 som i det foreliggende tilfelle er et mottakt-trinn bestående av en NPN- og. en PNP-transistor 60 hhv. 62. Signalet ankommer til begge transistorers basisklemmer via respektive dioder 64 hhv. 66 som er orientert slik at den negative del av signalet avgis til NPN-transistoren 60 via dioden 64, og den positive del av signalet avgis til transistoren 62 via dioden 66. To motstander 68 og 70 tjener til innstilling av transistorenes 60 hhv. 62 basisforspenning. Transistorens 60 kollektor er koplet til den positive referansespenning, mens transistorens 62 kollektor er koplet til den, negative referansespenning. PNP-transistorens 60 emitter er tilkoplet til en motstand 72, og transistorens 62 emitter er koplet til en motstand 74. De andre ender av motstandene er forbundet med hverandre og danner utgangen fra effektslutt-trinnet 28. Ved en i praksis prøvd kopling oppviser signalet på utgangen en toppverdispenning på 7 volt. Det har vist seg at et slikt signal er egnet for mating av sendespolen.29 og også for overføring av signalene.til en mottagningsspole 82 (fig. 5).

Sendespolen 29, som tjener som sendeantenne for sendeenheten i synsinnretningen ifølge oppfinnelsen, består av to etter hverandre, koplede spoler med 15 til 20 viklinger, idet de enkelte viklinger har en diameter på ca. 3 - 4 cm. Den ene delspole er anordnet i nærheten av den venstre øyehule og den andre delspole i nærheten av den høyre øyehule, <p>g da på den måte at spolene ligger på innersiden av fatnin-gens 2 frontdel 4.

Fig. 5 viser den elektriske kopling av mottageren 80. Mottageren 80 oppviser en mottagerspole 82, en med denne parallellkoplet kondensator 84 og en mellom mottagerspolens 82 ene ende og kondensatoren 84 liggende diode 86. Ved den praktiske utførelse av mottageren blir ca. 50 m tråd viklet som spole 82, deretter blir dioden 86 og kondensatoren 84 valgt slik at det oppnås en optimal induktiv kopling mellom sendespolen 29 og mottagerspolen 82. Ved denne optimale kopling er toppverdispenningen på 7 volt på sendespolen 29 tilstrekkelig til at billedsignalene kan koples fra mottageren til synsnerven. Mottagerens 80 utgang er dannet ved hjelp av to elektroder 88, 90. Elektrodene 88, 90 består hver av en cå. 25 cm lang gulltråd med et tverrsnitt på 0,09 cm<2>, idet spiralenes enkelte vindinger har en indre diameter på ca.

1 mm.

Den romlige anordning av mottagerens 80 bestanddeler i et øyeproteseliknende legeme 92 er vist på fig. 6. Legemet 92 har på sin bakside, som vender mot øyehulens bakvegg, en uthuling 94 i hvilken den ene utgangselektrode 88 er ringformet anordnet. Uthulingen 94 er lukket ved hjelp av en plate 96 av porøst materiale. Den andre utgangselektrode 90 ligger i et ringformet hulrom 98 som strekker seg rundt den fullstendig innstøpte mottagerspole 82. Også kondensatoren 84 og dioden 86 er fullstendig innstøpt i det proteseliknende legeme 92. Etter fullførelse av legemet 92 og etter tilkopling og anordning av utgangselektroden 90 blir hulrommet 98 opp-horet ved hjelp av et hull 100 og fylt av vann. Deretter blir hullet 100 på'nytt lukket, slik at det ikke lenger er noen strømningsmiddelforbindelse mellom hulrommet 98 og uthulingen 94. Uthulingen 94 fylles av en væske som svarer til tårevæsken, eksempelvis optrik, og platen 96 gjennomvætes med den samme væske. Når legemet 92 er innsatt i øyehulen, blir væsken i uthulingen 94 stadig erstattet av den av den blinde selv tilveiebrakte tårevæske. Mottagerspolens 80 utgangssignaler ankommer således via tårevæsken til de fremdeles funksjonsdyktige deler av synsbanen. Slik det fremgår av den foregående beskrivelse, er de tilkoplede signaler CCD-elementets utgangssignaler etter disses forsterkning, tilkopling til mottageren og bearbeidelse i mottagerkoplingen. Disse signaler representerer resultatet av en rasterformet avsøk-ning av CCD-elementets lysfølsomme overflate, slik dette er i og for seg kjent.

Den til synsbanen ved hjelp av disse signaler vide-reførte informasjon er, slik den praktiske prøving av. synsinnretningen ifølge oppfinnelsen har vist, tilstrekkelig til at den med synsinnretningen utrustede person kan se.

Det skal bemerkes at oppfinnelsen ikke er begrenset til blinde som har fått sine øyeepler fjernet. Ved tilsvarende utforming av det proteseliknende legeme 92 kan også sådan^ ne personer se med synsinnretningen ifølge oppfinnelsen ved hvilke øyeeplene fremdeles er til stede, men imidlertid er fullstendig funksjonsudyktige. Også i dette tilfelle skjer tilkoplingen av billedsignalene fra mottageren til de fremdeles funksjonsdyktige deler av synsbanen, særlig til synsnerven, over tårevæsken hhv. i begynnelsen en erstatningsvæske, eksempelvis optrik. Oppfinnelsen er selvsagt heller ikke begrenset til den foran angitte type av CCD-elementer. I stedet vil man alltid anvende den nyeste type av disse CCD-elementer for å forbedre synsinnretningens oppløsningsevne. Synsinnretningen er funksjonsdyktig når en mottager innsettes. Synsev-nen kan forbedres ved at man innsetter to mottagere, idet en mottager er koplet til en respektiv delspole av sendespolen 29. Det ligger videre innenfor oppfinnelsens ramme å anordne to videoinnretninger med separate sendere og mottagere for å muliggjøre stereoskopisk syn.

Det skal forøvrig bemerkes at det ved valg av et spesielt CCD-element bestemmes et foretrukket frekvensområde i hvilket CCD-elementet reagerer. Man vil først og fremst velge sådanne CCD-elementer hvis maksimale følsomhet ligger i det frekvensområde i hvilket også følsomheten for det menne-skelige øye er størst. På den annen side kan man også utforme videoinnretningen slik at andre frekvensområder utnyttes opti-malt. Ved hjelp av den mulighét at forsterkerens 26 forsterkningsgrad kan justeres, kan videre synsinnretningen ifølge oppfinnelsen etterinnstilles når lysstyrkeforholdene endrer seg. Med andre ord kan signalnivået på mottagerens utgang alltid holdes på samme verdi uavhengig av om den blinde be-veger seg i klart dagslys eller i et forholdsvis mørkt roirio

Claims (13)

1. Synsinnretning for blinde, med en videoinnretning (6, 20, 22) for frembringelse av videosignaler som står i for-hold til bildet i videoinnretningens synsfelt, og en etter videoinnretningen innkoplet forsterker (26, 28) hvis utganger kan sammenkoples med synsnervene, karakterisert ved en etter forsterkeren (26, 28) innkoplet, i nærheten av øyehulen anbringbar sendeantenne (29), og en på sendeanten-nens elektromagnetiske felt reagerende mottager (80) som er beregnet for anbringelse i eller ved den ene eller begge øyehuler, og hvis utgang oppviser to utgangselektroder (88,

90) av hvilke den ene via tårevæsken kan sammenkoples med en fremdeles funksjonsdyktig del av synsbanen hhv. enden av synsnerven.

2. Synsinnretning ifølge krav 1, karakterisert ved at det til sendeantennen (29) avgitte utgangs-signal oppviser en toppverdispenning på 7 V.

3. Synsinnretning ifølge krav 1, karakterisert ved at sendeantennen omfatter en spole (29).

4. Synsinnretning ifølge krav 3, karakterisert ved at spolen. (29) omfatter to delspoler med ca.-25 viklinger og med en diameter på ca. 3-4 cm, idet den ene delspole er beregnet for anbringelse i nærheten av den venstre øyehule og den andre delspole er beregnet for anbringelse i nærheten av den.høyre øyehule.

5. Synsinnretning ifølge krav 1,karakterisert ved at mottageren omfatter.en spole (82), en med denne parallellkoplet kondensator (84) og en mellom spolens (82) ene ende og kondensatoren (84) liggende diode (86).

6. Synsinnretning ifølge krav -1 og.5, karakterisert ved at den ene utgangselektrode (90) er tilkoplet til den andre ende av spolen (82) og den andre utgangselektrode (88) er tilkoplet i forbindelsespunktet mellom kondensatoren (84) og dioden (86).

7. Synsinnretning ifølge krav 6, karakterisert ved at utgangselektrodene (88, 90) er utformet som spiraler.

8. Synsinnretning ifølge krav 7, karakterisert ved at spiralene består av gulltråd.

9. Synsinnretning ifølge krav 1, karakterisert ved at mottageren (80) er anbrakt i et øyeproteseliknende legeme (92).

10. Synsinnretning ifølge krav 9, karakterisert ved at mottageren (80) og en utgangselektrode (90) er innkapslet i det øyeproteseliknendelegeme" (92), og at den andre utgangselektrode (88) er beregnet for anbringelse på den mot øyehulebakveggen vendende side av legemet (92) på en slik måte at den står i forbindelse med tårevæsken.

11. Synsinnretning ifølge krav 10, karakterisert ved at den andre utgangselektrode (88) ligger i en uthuling (94) av legemet som er lukket ved hjelp av en plate (96) av porøst materiale.

12. Synsinnretning ifølge krav 10, karakterisert ved at den innkapslede utgangselektrode (90) også er innlagt i en ledende væske, særlig vann.

13. Synsinnretning ifølge krav 1, karakterisert ved at sendeantennen mates av en videoinnretning med et CCD-element (6), og at sendeantennen og videoinnretningen er anordnet på en brilleliknende fatning (2) som kan bæres som en brille.