SE453959B - Anordning for mojliggorande for i synnerhet handikappade personer utan talformaga och rorelseformaga i armarna att kommunicera med omgivningen - Google Patents

Description

453 959 varande för att registrera vad den handikappade personen försöker meddela och den handikappade personen endast kan svara på frågor som kräver svar av ja och nej typ om inte ett mycket komplicerat och otillförlitligt blink- ningssystem tas i bruk.

En helt frisk person som har sina båda händer upptagna med mycket delikata arbeten och önskar styra en ytter- ligare maskin eller liknande, men inte kan avlägsna någon av sina händer från det arbete denne håller på att utföra och mäste hålla sig i ett mycket exakt läge under und- vikande av stora rörelser, befinner sig i praktiken i samma situation som den ovannämnda handikappade personen.

Denna person önskar ävenledes på ett enkelt och tillförlit- ligt sätt styra nämnda maskin eller dylikt. Ett medelst en fotpedal utfört sådant styrande kan i många fall vara olämpligt eller ogenomförbart, exempelvis när personen ifråga utför nämnda arbete i stående ställning.

Genom US A 4 109 145 är en anordning av det slag som defi- nieras í ingressen hos bifogade patentkrav 1 tidigare känd.

Hos denna anordning är en blickdetekteringsapparat anordnad i ett fast läge, dvs det är nödvändigt att personen ifråga håller sitt öga i ett bestämt läge för att anordningen skall kunna fungera. Detta liksom okulometerns övriga egenskaper medför ett krångligt och icke helt tillförlitligt handha- vande av anordningen.

Vidare är genom US A 3 986 030 en anordning tidigare känd, hos vilken plattor med sensorer får anses utgöra den bild som förevisas för personen ifråga. En nackdel hos denna anord- ning är att det behövs en ljuskälla som utsänder infrarött ljus mot personens öga för bestämmande av vilken sensor per- sonen tittar pà. Detta medför att personen ifråga måste in- taga ett visst läge för att ljuskällans stràle skall träffa per- sonensenaöga och den av personens öga reflekterade strálen skall träffa den sensor som personen riktar sin blick pá.

Detta kräver ett justerande av läget hos personens huvud 4ss'9s9 i tre dimensioner, då det inte räcker med att ljusstrålen från ljuskällan träffar personens öga, utan ögat även måste vara beläget på ett visst avstånd från ljuskällan. För den skull är ett huvudstöd anordnat på sängen som personen ligger på. Detta är ett komplicerat och för en exempelvis handikappad person obekvämt sätt att kommunicera med omgivningen och såsom i det beskrivna fallet påverka tangenterna hos en skriv- maskin eller ett piano.

KORT BESKRIVNING AV UPPFINNINGEN Syftet med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla en anordning av det slag som definieras i patentkravets 1 ingress, vilken undanröjer de ovannämnda nackdelarna hos de tidigare kända anordningarna av detta slag och möjliggör ett bekvämt och tillförlitligt kommunicerande med omgivningen genom ögonrörelser hos en person.

Detta syfte uppnås enligt uppfinningen genom att en anordning av det ingressvisa slaget förses med de i den kännetecknande delen hos det nya bifogade patentkravet 1 angivna särdragen.

Genom att avkännarmedlet innefattar ett i nära anslutning framför och i fixerat läge i förhållande till ett av personens ögon anordnat optiskt system som är anordnat att kasta en bild av personens öga på den ljuskänsliga delen och utvär- deringsorganet är anordnat att beräkna inriktningen hos blicken hos personens ifrågavarande öga genom informationen från den ljuskänsliga delens bild av ögat om läget av den mörka punkt som ögats pupill framkallar på bilden av ögat, kan det mycket enkelt och entydigt fastställas på vilken del av den förevisade bilden personen ifråga vilar sitt öga och önskade funktioner kan utlösas som ett svar därpå. Genom anordnandet av det optiska systemet i nära anslutning framför ögat på sådant sätt att en bild av ögat erhålles blir en mot personens öga riktad ljuskälla överflödig. Detta faktum medför tillsammans med det fixerade läget av det optiska systemet i förhållande till ett av personens ögon att per- 453 959 sonen inte måste placera sitt öga i ett exakt läge i det tredimensionella rummet för att möjliggöra ändamålsenligt användande av anordningen.

Det för uppfinningen grundläggande är insikten att ett optiskt system skulle kunna användas för att åstadkomma en bild av ett av personens ögonoch läget hos den svarta punkten, dvs ögats pupill, hos denna bild skulle kunna användas för beräk- nande av ögats inriktning.

Andra fördelaktiga särdrag hos den uppfinningsenliga anord- ningen framgår tydligare av efterföljande beskrivning och deosjälvständiga patentkraven.

KORT BESKRIVNING AV RITNINGEN Nedan följer en detaljerad beskrivning av en såsom exempel anförd föredragen utförandeform av uppfinningen under hän- visning till bifogade ritning, vilken visar en mycket för- enklad, schematisk perspektivvy av den uppfinningsenliga anordningen. 453 "959 5 DETALJERAD BESKRIVNING AV FÖRBDRAGET UTFÖRANDE Den på ritningen illustrerade utförandeformen av uppfin- ningen är i synnerhet avsedd att användas av en handi- kappad person med ovan diskuterade kommunikationsproblem, och i det följande kommer den uppfinningsenliga anord- ningen att beskrivas utifrån denna utgångspunkt, vilket dock inte på något vis begränsar uppfinningen enbart till detta användningsområdet.

Delar av den uppfinningsenliga anordningen är anbragta på inbördes fasta avstånd på en gemensam bärare 1, vars egentliga utseende icke är närmare visat i figuren, men vilken är antydd genom en ram 1. Bäraren 1 är avsedd att placeras i nära anslutning framför ett av personens ögon 2 i en fast och mycket noggrann lokalisering i för- hållande till ögat. Proportionerna mellan personens öga 2 och bäraren 1 torde i praktiken vara fullständigt annor- lunda än såsom framställs i figuren, närmare bestämt borde bäraren vara smalare i förhållande till ögat än såsom illustreras, men i illustrativt syfte har propor- tionerna ändrats. Företrädesvis är bäraren 1 anordnad på en icke visad glasögonbågsliknande del, som hos glas- ögonbärare kan utgöras av själva glasögonen.

Anordningen uppvisar en första planspegel 3 som är så anordnad att det av personens öga 2 utsända ljuset träffar nämnda spegel och reflekteras mot en första lins 4 som är anordnad att samla nämnda ljus, så att det träffar en andra, betydligt mindre lins 5 som är anordnad att inverka på det av ögat utsända ljuset att träffa en bakom sig belägen relativt liten andra planspegel 6, som är så inriktad att den styr nämnda ljus mot tvärsnittsytan hos en kabel 7 med optiska fibrer. Det på nämnda tvär- snittsyta träffandeljuset motsvarar följaktligen en bild av ögat 2. Ljusinformationen som anländer till kabeln 7 leds genom denna vidare till och överförs till en ljus- känslig del 8, exempelvis en fotodiod. Här omvandlas ljusinformationen till en bild som motsvarar ögats inrikt- ning, vilket möjliggörs genom att olika delar av ögat 453 959 sänder ut ljus av olika intensitet, exempelvis är den per ytenhet utsända ljusintensiteten från pupillen betyd- ligt lägre än den från ögonvitan. Det är givet att den inbördes lokaliseringen av delarna 3-6, den på bäraren anbragta tvärsnittsytan hos kabeln 7 samt ögat 2 måste vara mycket exakt fastlagd för att möjliggöra ett precist bestämmande av ögats läge.

Delarna med hänvisningsbeteckningarna 3 till och med 8 utgör tillsammans ett medel för avkännande av inriktningen hos pupillen och därmed ögat 2.

Kabeln 7 med de optiska fibrerna kan företrädesvis vara förd till en lämplig plats på avstånd från den handi- kappade personen. Informationerna om ögats läge leds vidare från den ljuskänsliga delen 8 till ett utvärde- ringsorgan 9, som här är antytt medelst ett block och i praktiken kan utgöras av en lämplig datorenhet, som är anordnad att utvärdera denna lägesinformation och på olika utgångar leverera en signal, vars karaktär är beroende av inriktningen hos personens öga. Utgången 10 kan exempelvis via en ledning vara förbunden med en icke visad anläggning, som exempelvis kan utlösa ett larm vid en viss karaktär hos nämnda signal och vid andra signalkaraktärer utföra andra operationer.

Anordningen uppvisar även en företrädesvis i anslutning till utvärderingsorganet 9 lokaliserad inrättning 12 för förevisande av bilder för den handikappade personen.

Förevisningsinrättningen 12 är här endast antydd genom ett block och kan i praktiken utgöras av en lämplig bild- alstrande inrättning, som exempelvis en díaprojektor.

Den av inrättningen 12 förevisade bilden leds via en andra kabel 13 med optiska fibrer till bäraren 1, på vilken änden hos nämnda kabel 13 är anordnad med tvär- snittsytan i ett fast läge och så inriktad att ljuset fràn nämnda andra kabel 13 träffar en på bäraren loka- liserad tredje lins 14, som är anordnad att leda ljuset 'FI 453 959 från inrättningen 12 vidare mot en tredje planspegel 15, som är så anordnad att den reflekterar det sistnämnda ljuset mot den första linsen 4, men vid sidan om den andra planspegeln 6 och den andra linsen 5. Ljuset från inrättningen 12 kommer att träffa den första planspegeln 3 och bakom denna planspegel alstra en för ögat 2 förnimbar virtuell bild 16, som motsvarar den av förevisningsin- rättningen 12 alstrade bilden.

Den för den handikappade personen visade bilden 16 har företrädesvis formen av en "meny". vilket i exemplet framställs genom fyra olika bildfält 17. I exemplet rep- resenterar de olika bildfälten frågorna om personen önskar dricka något, äta något, utföra toalettbestyr eller få en ny bild förevisad av inrättningen 12. De olika bild- fälten 17 är företrädesvis på ett visst avstånd från varandra belägna, för att personens öga 2 ska bli tvingad till en med tillförlitlighet registrerbar inriktninge- förändring när det övergår från att titta på ett bildfält till ett annat.

För att minska kravet på noggrann inställning av bäraren 1 relativt personens öga 2 kan personen vid varje kommu- nikationstillfälle med anordningen först av allt på en första bild betrakta skiljaktigt placerade tecken, varpå en ansluten dator kan definiera ett koordinatsystem.

Därpå är det endast nödvändigt att säkerställa en fast inbördes lokalisering under det fortsatta kommunicerandet, eller eventuellt efter ett visst bildantal kontrollera koordinatsystemet och kanhända omdefiniera det.

Företrädesvis är lysdioder anordnade som lyser i aktuell ruta som bekräftelse på att anordningen utlöst den önskade funktionen. Företrädesvis förevisas även dessa bilder av inrättningen 12.

Den första planspegeln 3 är företrädesvis halvgenomskin- lig, främst för att möjliggöra för personen att se omgiv- 4s3 959 ningen, men även för att möjliggöra för ljus från om- givningen att genomtränga spegeln och träffa personens öga 2, för att på så vis delvis reflekteras av det senare och alstra en bild av ögats momentana läge. För att sådant omgivningsljus icke ska kunna falla in på den andra plan- spegeln 6 och reflekteras mot kabeln 7, med därav följande felaktiga upplysningar om läget hos ögat 2, är en svart platta 18 anbringad på bäraren 1 i lämpligt läge i för- hållande till det optiska systemet som utgörs av delarna 3-7.

Utvärderingsorganet 9 är likaså via utgången 11 förbundet med förevisningsinrättningen 12 för att möjliggöra ett genom läget hos ögat 2 utfört styrande av bildförevis- ningen.

Funktionen av den uppfinningsenliga anordningen är följande: Genom förevisningsinrättningen 12 och det optiska sys- temet med delarna 13, 14, 15, 4 och 3 förevisas en av personens öga 2 förnimbar virtuell bild 16. Personen riktar sin blick mot det bildfält 17 som motsvarar hans önskemål. En bild av ögat 2 som överensstämmer med denna blickinriktning leds via det optiska systemet 3, 4, 5, 6, 7 till den ljuskänsliga delen 8 och vidare till utvärde- ringsorganet 9. Utvärderingsorganet är anordnat att när personens blick vilat en förutbestämd tid, vars längd företrädesvis är inställbar efter användarens förutsätt- ningar och egna önskemål, på ett bildfält sända lämplig information vidare via någon av utgångarna 10 och 11.

Detta för att med säkerhet utesluta eventuella felbe- dömningar av vad personen egentligen vill. Informationerna från utvärderingsorganet föranleder någon icke visad anläggning att utföra vissa operationer eller styr före- visningsinrättningen 12, exempelvis när personen ifråga vilar ögonen på det nedre, högra bildfältet i och för bildväxel. Û)- 453 959 Företrädesvis är förevisningsinrättningen 12 avsedd att i normalfall vara frånkopplad, samtidigt som avkännar- medlet 3-8 är anordnat att ständigt känna av ögats inrikt- ning och utvärderingsorganet är anordnat att i den mån personen under en viss tidsperiod vänder blicken åt ett håll denne annars sällan eller aldrig tittar åt under en längre tid via utgången 11 sända en signal till inrätt- ningen 12 för pàkopplande i och för bildförevisning.

Detta särdrag hos den uppfinningsenliga anordningen gör det möjligt för den handikappade personen att slippa se pà bilder under tidsperioder då denne icke önskar skicka några meddelanden. Företrädesvis är anordningen för detta ändamål även så utformad att den via utvärde- ringsorganet 9, när inrättningen 12 är inkopplad, auto- matiskt kopplar bort nämnda inrättning i det fall personens öga under en viss tidsperiod icke vilar på något av bild- fälten 17. För detta ändamål kan personen under en viss tid, exempelvis fem sekunder, vila blicken på bildens mitt.

Uppfinningen är inte på något vis begränsad till det ovan beskrivna föredragna utförandet, utan en mängd modi- fieringsmöjligheter härav torde vara uppenbara för en fackman på området utan avvikande från uppfinningens tanke.

Då den uppfinningsenliga anordningen appliceras på en frisk person som enligt ovan har sina båda händer upp- tagna, kan utgången 10 hos utvärderingsorganet 9 ledas till en lämplig maskin eller dylikt För styrande av den- Sammå .

Det vore även tänkbart att den optiska kabeln 7 utelämnas och den ljuskänsliga delen 8 placeras på bäraren 1, så att ögonbilden från den andra planspegeln 6 träffar direkt på den ljuskänsliga delen 8. 453 959 10 Likaså skulle hela anordníngen kunna vara anordnad på bäraren 1. Denna bärare skulle även kunna vara utformad på otaliga varierande sätt.

De delar som är anordnade för förevisning av bilder, inrättningen 12, kabeln 13, linsen 14 och spegeln 15 skulle exempelvis kunna bytas ut mot en på ett fixerat avstånd från personen belägen diaprojektor, varvid den första planspegeln 3 inte längre skulle ha något med denna bildåtergivning att göra. Dock torde detta för- faringssätt vara míndre lämpligt, då det erfodrar en fixering av personens huvud. å?

Claims (6)

453 -959 11 Patentkrav

1. Anordning för möjliggörande för i synnerhet handikappade personer utan talförmâga och rörelseförmåga i armarna att kommunicera med omgivningen, varvid den innefattar medel (3-8) som är anordnade att känna av riktningen av blicken hos ett av personens ögon (2), organ (9) som är anordnat att utvärdera riktningsinformationerna från nämnda medel för att leverera en signal, vars karaktär är beroende av riktningen hos personens blick, en inrättning (12) som är anordnad att för personen förevisa en eller flera bilder (16), som är indelade i ett antal fält (17) med symboler eller text motsvarande olika upplysningar som personen kan tänkas vilja delge exempelvis en annan person eller någon maskin, varvid nämnda avkännarmedel (3-8) är anord- nade att känna av vilket fält hos nämnda bild personen riktar blicken mot, varvid avkännarmedlet innefattar en ljuskänslig del (8) på vilken det ljus ett av personens ögon (2) sänder ut är avsett att direkt eller indirekt falla, samt varvid nämnda del är anordnad att hos olika partier därav avge en signal vars karaktäristik motsvarar det på partiet infallande ljusets intensitet för att på så vis kunna ge utvärderingsorganet (9) informationer som möjliggör fastställande av blickens riktning, k ä n n e - t e c k n a d därav, att avkännarmedlet (3-8) likaså innefattar ett i nära anslutning framför och i fixerat läge i förhållande till ett av personens ögon anordnat optiskt system (3-7) innefattande speglar (3. 6) och/eller linser (4,5) som är anordnat att kasta en bild av personens öga direkt på nämnda ljuskänsliga del (8), eller det optiska systemet även eller enbart innefattar en i ljuset från ögats väg närmast den ljuskänsliga delen anordnad ljusmottagande och -överförande ledning (7), exempelvis en kabel med op- tiska fibrer, . att nämnda ledning är så anordnad att ljuset härrörande från ögat leds till den ljuskänsliga delen (8) och en bild av ögat kastas därpå, och att utvärderings- organet (9) är anordnat att beräkna inriktningen hos blicken 453 959 12 hos personens ifrågavarande öga genom informationer från den ljuskänsliga delens bild av ögat om läget av den mörka punkt som ögats pupill framkallar på bilden av ögat.

2. Anordning enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d därav, att i det fall det optiska systemet innefattar speglar det optiska systemet innefattar en första planspegel (3), av- sedd att placeras i en bestämd position framför personens öga (2), och att nämnda spegel (3) är anordnad att via andra i det optiska systemet ingående element (4, 13, 14, 15) framställa en genom inrättningen (12) förevisad virtuell bild (16) bakom den första planspegeln (3).

3. Anordning enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a d därav, att nämnda första planspegel (3) är anordnad att via andra i det optiska systemet ingående element (4-7) kasta en blick av personens öga (2) på avkännarmedlets ljuskänsliga del (8).

4. Anordning enligt krav 2 eller 3, k ä n n e t e c k n a d därav, att den innefattar en bärare (1), exempelvis i form av en glasögonbågsliknande del, att på bäraren åtminstone den bildutsändande delen (13) hos inrättningen (12) och av- kännarmedlets optiska system (3-7) och i frånvaro av nämnda ledning (7) även den ljuskänsliga delen (8) är anordnade på inbördes fasta avstånd, och att bäraren (1) är avsedd att vara placeradi näraanslutning framför personens ögon och i ett bestämt läge i förhållande till ögat (2) som skall undersökas, varvid nämnda ledning (7) i den mån den före- kommer enbart är anordnad med den av ljuset från ögat träf- fade änden i fast lokalisering på bäraren och resten av ledningen kan vara förd bort från bäraren.

5. Anordning enligt krav 4, k ä n n e t e c k n a d därav, att nämnda första planspegel (3) är halvgenomskinlig för möjliggörande att personens öga (2) kan träffas av omgiv- ningsljus som sedan kan återkastas av ögat till avkännar- medlet (3-8) och för möjliggörande för personen att se om- givningen. /Jï 453 959 13

6. Anordning enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d därav, att inrättningen (12) är avsedd att i normalfall vara frán- kopplad och avkännarmedlet (3-8) är anordnat att ständigt känna av ögats inriktning och att utvärderíngsorganet (9) är anordnat att i den mån personen under en viss tidsperiod vänder blicken åt ett håll denne annars sällan eller aldrig tittar åt under längre tid, sända en signal till inrättningen (12) för påkopplande i och för bildförevisning.