RU2066972C1

RU2066972C1 - Device for monitoring of micromotions of eyes

Info

Publication number: RU2066972C1
Application number: RU93044745A
Authority: RU
Inventors: В.Ф. Ананин
Original assignee: Российский Университет Дружбы Народов
Priority date: 1993-08-31
Filing date: 1993-08-31
Publication date: 1996-09-27

Abstract

FIELD: medical equipment, in particular, physiologic and neuro- ophthalmologic apparatuses used for examination of oculomotor apparatus. SUBSTANCE: device comprises illuminated unit, projection unit with light source, projection lens, cylindrical lens and photodetector, viewfinder unit optically and mechanically connected to the projection unit, light stimulation unit optically tied-in with the projection unit optical axis, electronic unit electrically coupled to the light stimulation unit, illuminant unit, projection unit photodetector and electrooptical transducer of the viewfinder unit; light source of the illuminant unit is directly coupled to projective unit lens and optically tied-in with the patient's eye; the illuminant unit light source is made as a set of infrared light-emitting diodes positioned on an annular holder; a light stimulation unit is made in the form of two light-emitting diodes electrically coupled to a generator providing for their rhythmic switching. The device prevents any influence of thermal effect on micromotion of eyes. EFFECT: enhanced accuracy and truth of results of examination. 1 dwg

Description

Изобретение относится к медицинской техники, а именно к физиологическим и нейроофтальмологическим приборам, применяемым для исследования глазодвигательного аппарата. Оно может найти применение в медицинской практике в нейроофтальмологических, офтальмологических, неврологических кабинетах. The invention relates to medical equipment, namely to physiological and neuroophthalmic devices used to study the oculomotor apparatus. It can find application in medical practice in neuroophthalmologic, ophthalmologic, neurological rooms.

Проведенными патентно-информационными исследованиями установлено, что устройство для регистрации микродвижений глаз известны. Так известны устройства для регистрации микродвижений глаз, основанные на контактном проекционном принципе [1 2] и фотоэлектронном принципе [3]
Прототипом является устройство для регистрации микродвижений глаз и зрачковых рефлексов [3] Данное устройство содержит блок световой стимуляции, блок видоискателя, проекционный блок с фотоприемником, блок сканирования зеркала с генератором, блок осветителя, электронный блок. Недостатком этого устройства является то, что блок осветителя, выдержанный в виде инфракрасного осветителя, содержащего лампу накаливания, конденсор и инфракрасный фильтр, создает тепловой эффект на поверхности глаза и тем самым вносит физиологический дискомфорт в процессе регистрации микродвижений глаз. Вместе с тем применение лампы накаливания связано с использованием сложного высокостабилизированного электронного источника питания.Conducted patent information research found that a device for recording micromotion of the eye is known. So are known devices for recording eye micromotion, based on the contact projection principle [1 2] and the photoelectronic principle [3]
The prototype is a device for recording micromotion of the eyes and pupil reflexes [3] This device contains a light stimulation unit, a viewfinder, a projection unit with a photodetector, a mirror scanning unit with a generator, an illuminator unit, an electronic unit. The disadvantage of this device is that the illuminator unit, designed in the form of an infrared illuminator containing an incandescent lamp, a condenser and an infrared filter, creates a thermal effect on the surface of the eye and thereby introduces physiological discomfort in the process of registering eye micro-movements. However, the use of an incandescent lamp is associated with the use of a complex highly stabilized electronic power source.

Кроме того, одновременное сопряжение по регистрации двух разнородных функций микродвижений глаз и зрачковых рефлексов в одном устройстве усложняет и удорожает его за счет применения разных видов блоков стимуляции и блока сканирования зеркала, включающего электромагнитный датчик, на оси которого закреплено зеркало, и электрический генератор, электрически связанный с ним. In addition, the simultaneous pairing of the registration of two heterogeneous functions of micromotion of the eyes and pupillary reflexes in one device complicates and increases its cost due to the use of different types of stimulation units and a mirror scanning unit, including an electromagnetic sensor, on the axis of which a mirror is fixed, and an electric generator electrically connected with him.

Сущность изобретения заключается в том, что в устройстве для регистрации микродвижений глаз, содержащем блок осветителя, проекционный блок, содержащий источник света, проекционный объектив, цилиндрическую линзу и фотоприемник, блок видоискателя, оптически и механически связанный с проекционным блоком, блок световой стимуляции, оптически сопряженный с оптической осью проекционного блока, электронный блок, электрически связанный с блоком световой стимуляции, блоком осветителя, фотоприемником проекционного блока и электронно-оптическим преобразователем блока видоискателя, при этом источник света блока осветителя жестко связан с объективом проекционного блока и оптически сопряжен с глазом испытуемого, согласно изобретению источник света блока осветителя выполнен в виде набора инфракрасных световодов, размещенных на кольцевой оправе, а блок световой стимуляции выполнен в виде двух светодиодов, электрически связанных с генератором, обеспечивающим их ритмическое включение. The essence of the invention lies in the fact that in the device for recording micro-movements of the eyes, containing the illuminator unit, the projection unit containing the light source, the projection lens, the cylindrical lens and the photodetector, the viewfinder unit, optically and mechanically coupled to the projection unit, the light stimulation unit, optically paired with the optical axis of the projection unit, an electronic unit electrically connected to the light stimulation unit, the illuminator unit, the photodetector of the projection unit and electron-optical m converter of the viewfinder, the light source of the illuminator unit is rigidly connected to the lens of the projection unit and optically paired with the eye of the subject, according to the invention, the light source of the illuminator unit is made in the form of a set of infrared optical fibers placed on an annular frame, and the light stimulation unit is made in the form of two LEDs, electrically connected to the generator, ensuring their rhythmic inclusion.

Устранение сложной части схемы электронного блока, ответственной за питание лампы накаливания блока осветителя, позволило резко уменьшить влияние как пульсации электрического питания лампы, так и нестабильности светового потока самой лампы на результаты записи микродвижений глаз. Устранение блока стимуляции канала регистрации зрачкового рефлекса и блока сканирования зеркала в проекционном блоке позволило упростить оптическую схему проекционного блока устройства. Elimination of the complex part of the circuit of the electronic unit responsible for the power supply of the incandescent lamp of the illuminator unit made it possible to sharply reduce the influence of both the pulsation of the electric power supply of the lamp and the instability of the light flux of the lamp itself on the results of recording micromotion of the eyes. Elimination of the stimulation block of the pupil reflex registration channel and the mirror scanning block in the projection block made it possible to simplify the optical scheme of the projection block of the device.

На чертеже изображено устройство, которое включает блок осветителя, состоящий из инфракрасных светодиодов 1, оптически сопряженный с радужной оболочкой глаза испытуемого и оптической осью проекционного блока и размещенных на кольцевой оправе 2, жестко связанной с объективом проекционного блока; проекционный блок, включающий проекционный объектив 3, стеклянную пластину 4, цилиндрическую линзу 5, фотоприемник 6, оптически сопряженные между собой; блок видоискателя, который состоит из линзы 7, зеркала 8 и электронно-оптического преобразователя 9. Блок осветителя, проекционный блок и блок канала наводки связаны оптически и механически между собой. The drawing shows a device that includes a illuminator unit, consisting of infrared LEDs 1, optically coupled to the iris of the subject and the optical axis of the projection unit and placed on an annular frame 2, rigidly connected to the lens of the projection unit; a projection unit including a projection lens 3, a glass plate 4, a cylindrical lens 5, a photodetector 6, optically paired with each other; the viewfinder unit, which consists of a lens 7, a mirror 8, and an electron-optical converter 9. The illuminator unit, the projection unit, and the aiming channel unit are optically and mechanically interconnected.

Устройство также содержит блок световой стимуляции, состоящий из двух светодиодов 10, 11, электрически связанных с генератором 12, полупрозрачной пластины 13, оптически сопряженный с оптической осью проекционного блока. Электронный блок включает усилитель 14, интерфейсную плату 15, блок питания 16 и электрически связан с блоками стимуляции, осветителя, видоискателя и с фотоприемником. The device also contains a light stimulation unit, consisting of two LEDs 10, 11, electrically connected to the generator 12, a translucent plate 13, optically coupled to the optical axis of the projection unit. The electronic unit includes an amplifier 14, an interface board 15, a power supply 16 and is electrically connected to the stimulation units, illuminator, viewfinder, and photodetector.

На чертеже также изображены глаз оператора 17, глаз испытуемого 18 и персональный компьютер 19. The drawing also shows the eye of the operator 17, the eye of the subject 18 and the personal computer 19.

Устройство для регистрации микродвижений глаз работает следующим образом. A device for recording micromotion of the eyes works as follows.

Испытуемый своим глазом 18 фиксирует через блок световой стимуляции, объектив 3 фиксационную точку, роль которой выполняет светодиод 10. Одновременно поверхность глаза 18 испытуемого подсвечивается невидимым инфракрасным светом блока осветителя в виде светового пятна по размерам больше размера диаметра радужной оболочки. The test subject with his eye 18 fixes a fixation point through the light stimulation unit 3, the LED 3 plays the role. At the same time, the surface of the test eye 18 is illuminated by the invisible infrared light of the illuminator unit in the form of a light spot larger than the size of the diameter of the iris.

Изображение радужки с помощью объектива 3 проекционного блока, цилиндрической линзы 5 проецируется в плоскость чувствительного слоя фотоприемника таким образом, что его край проходит через его центр (фиг. 1б). Кроме того, часть светового потока, отраженного от стеклянной пластины 4, поступает в блок видоискателя. В нем через линзу 7, зеркало 8 световой поток направляется в электронно-оптический преобразователь 9, в котором невидимое изображение зрачка и радужки преобразуется в видимое. Оператор 17 устанавливает изображение зрачка в центр перекрестия (фиг. 1а). При такой установке изображения зрачка в поле зрения видоискателя сдеформированное цилиндрической линзой 5 изображение радужки устанавливается на чувствительном слое фотоприемника так, как показано на фиг. 1б. После того, как осуществлена описанная выше настройка, оператор включает устройство в режим работы, соответствующий регистрации микродвижений глаз при фиксации точки. The image of the iris using the lens 3 of the projection unit, a cylindrical lens 5 is projected into the plane of the sensitive layer of the photodetector so that its edge passes through its center (Fig. 1B). In addition, part of the light flux reflected from the glass plate 4 enters the viewfinder unit. In it, through the lens 7, mirror 8, the light flux is directed to the electron-optical converter 9, in which the invisible image of the pupil and iris is converted into visible. The operator 17 sets the image of the pupil in the center of the crosshair (Fig. 1A). With this setting of the pupil image in the viewfinder field of view, the image of the iris deformed by the cylindrical lens 5 is mounted on the sensitive layer of the photodetector as shown in FIG. 1b. After the adjustment described above is carried out, the operator switches the device into an operation mode corresponding to the registration of eye micromotion when the point is fixed.

Второй режим регистрации микродвижений глаз при смене точек фиксации осуществляется оператором путем включения генератора 12, обеспечивающего периодическое зажигание светодиодов 10 и 11 с интервалом в 1 и более сек. The second mode of recording eye micromotion when changing fixation points is carried out by the operator by turning on the generator 12, which provides periodic ignition of the LEDs 10 and 11 with an interval of 1 or more seconds.

При обоих режимах работы испытуемый в первом случае через полупрозрачную пластину 13, стеклянную пластину 4 следит за фиксационной точкой светодиодом 10, а во втором поочередно за светодиодом 10 и 11 в соответствии с ритмом их зажигания. In both modes of operation, the test subject in the first case through the translucent plate 13, the glass plate 4 monitors the fixation point by the LED 10, and in the second, the LEDs 10 and 11 alternately in accordance with the rhythm of their ignition.

При движении глаза его изображение на чувствительном слое фотоприемника смещается в результате чего за счет контраста радужки и склеры глаза происходит перераспределение светового потока и, как следствие этого, возникновение электрического сигнала аналоговой формы в виде непроизвольных и произвольных саккадических движений глаз. Последний усиливается усилителем 14 и через интерфейсную плату 15 поступает на персональный компьютер 19, где по специальной программе обрабатывается, а результаты обработки выводятся на печать компьютера. When the eye moves, its image on the sensitive layer of the photodetector shifts as a result of which the light flux redistributes due to the contrast of the iris and sclera of the eye and, as a result, the appearance of an electrical signal of an analog form in the form of involuntary and arbitrary saccadic eye movements. The latter is amplified by an amplifier 14 and through the interface board 15 it enters a personal computer 19, where it is processed according to a special program, and the processing results are printed on a computer.

Блок питания 16 осуществляет в момент включения устройства к работе синхронное включение электрического питания светодиодов 1 фотоприемника 6, светодиода 10, генератора 12, усилителя 14 и питания электронно-оптического преобразователя 9. The power supply 16 carries out at the time of turning on the device to work, the synchronous switching on of the electric power of the LEDs 1 of the photodetector 6, LED 10, generator 12, amplifier 14 and the power of the electron-optical converter 9.

Поскольку угловой размер поворота глаза при смене точек фиксации определяется линейным расстоянием между светодиодами 10 и 11, заранее установленными в устройстве, то калиброметрия микродвижений глаз осуществляется по произвольным движениям глаз, фиксируемым при схеме точек фиксации, т.е. ритмическом зажигании светодиодов 10 и 11. Since the angular size of the rotation of the eye when changing the fixation points is determined by the linear distance between the LEDs 10 and 11 pre-installed in the device, the micrometric movement of the eyes is carried out using arbitrary eye movements recorded in the fixation points scheme, i.e. rhythmic ignition of LEDs 10 and 11.

Claims

A device for detecting micromotion of the eyes, comprising an illuminator unit, a projection unit containing a light source, a projection lens, a cylindrical lens and a photodetector, a viewfinder unit optically and mechanically coupled to the projection unit, a light stimulation unit optically coupled to the optical axis of the projection unit, an electronic unit electrically connected to the light stimulation unit, the illuminator unit, the photodetector of the projection unit and the electron-optical converter of the viewfinder unit, when Ohm, the light source of the illuminator unit is rigidly connected to the lens of the projection unit and is optically paired with the subject’s eye, characterized in that the light source of the illuminator unit is made in the form of a set of infrared LEDs placed on an annular frame, and the light stimulation unit is made in the form of two LEDs that are electrically connected with a generator providing their rhythmic inclusion.