WO1997041769A1 - Process and device for testing the sight of a living being - Google Patents

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WO1997041769A1
WO1997041769A1 PCT/EP1997/002141 EP9702141W WO9741769A1 WO 1997041769 A1 WO1997041769 A1 WO 1997041769A1 EP 9702141 W EP9702141 W EP 9702141W WO 9741769 A1 WO9741769 A1 WO 9741769A1
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WO
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eyeball
movement
laser light
evaluation unit
gaze
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Application number
PCT/EP1997/002141
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Inventor
Burkhart Fischer
Original Assignee
Schilling, Hermann
Waizenegger, Klaus
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/88—Lidar systems specially adapted for specific applications
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B3/00—Apparatus for testing the eyes; Instruments for examining the eyes
    • A61B3/10—Objective types, i.e. instruments for examining the eyes independent of the patients' perceptions or reactions
    • A61B3/113—Objective types, i.e. instruments for examining the eyes independent of the patients' perceptions or reactions for determining or recording eye movement
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/481—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements

Definitions

  • the present invention relates to a method for checking the ability of a living being to see, the movement of at least one eyeball being observed toward a viewing target, and a method therefor.
  • the neurobiological basis of the present invention consists in the different cortical and subcortical brain processes, which control the changes in the direction of view and place them at the service of vision and spatial orientation. If one or more of these processes fails or functions poorly due to poor development, injuries, illnesses, or medication or drugs, there are characteristic changes in eye control. So far, little attention has been paid to the ability to look in practice. Only a few specialists, in particular neurologists, test the gaze by using their fingers as gaze targets and choosing any reference point for the patient.This test only tests whether the patient is able to lift his or her eyes when one or the other finger is raised to focus on this. This method is understandably inadequate, diagnostic conclusions can hardly be drawn from this test, the response times are not taken into account
  • the present invention has for its object a method and an apparatus of the above. To develop a way with which an exact check of the eye moisture is also carried out for diagnostic purposes.
  • the movement of the eyeball is automatically detected, compared in an evaluation unit with the position of the gaze target, and movement errors of the eyeball in relation to the gaze target are listed
  • the automatic detection makes it possible to carry out a large number of tests on a living being, in particular on humans, and with a corresponding number of movement errors in the eyeball and in particular with reaction times deviating from the norm to a defective function of an organ or the like close
  • the eyeball can be observed by a camera that detects movement of the eyeball.
  • photocells are assigned to the eyeball on the right and left of the pill, respectively, which react to a reflection of infrared light through the front eye media. The intensity of the reflected light changes unevenly when moving the eyeball, so that a measure of the eye position relative to the head can be obtained from the difference between the two photocells.
  • the device can recognize exactly when and in which direction the eye is looking. This information is then possibly passed on to a microprocessor via a differential amplifier.
  • the method and the device are preferably to be automated, light points are available as gaze targets, but the invention should not be limited to this.
  • the use of laser light spots according to the invention has the advantage that the method according to the invention can also be carried out in normal daylight.
  • Three laser light sources are preferably provided, a central laser light source establishing the reference or fixation point for the eyes, while the other two laser light sources generate the viewing targets.
  • the laser light sources are mounted on the head together with the measuring elements and therefore move with the living being. In this way, the relative positions of the gaze targets to the eye automatically become independent of the head and body position.
  • the creation of the gaze targets is preferably done crosswise, so that the application of the method is independent of the distance of the living being from a screen that shows the gaze targets. The further the living being moves away from this screen, the farther the gaze targets diverge, so that the distance to be covered by the human eye between the fixation point and the gaze target remains the same in angular degrees.
  • the evaluation unit now compares the illuminated gaze targets with the signal from the device for automatically detecting the movement of the eyeball. If the view target matches the signal, it can positive that the human eye has made the right jump. If this is not the case, there is an error.
  • the electrical signals or results are stored in the evaluation unit and analyzed immediately.
  • the averaged data are, for example, output on an LCD display and / or sent to a computer.
  • the exact test procedure can be determined by the diagnosing doctor or test leader.
  • the current data are compared with the norm data of a large number of people.
  • the parameters include gender and age, response times and error rates. However, further parameters are also conceivable, the enumeration of which would go beyond the scope of the present invention.
  • the response time of the human eye when jumping to the target is determined. So far, little attention has been paid to this reaction time. The determination is preferably carried out on 1 / 1 ⁇ 2 ooostel seconds, which primarily results in a reflex control. The normal human eye needs a certain time to go from the fixation point to the target. If, for example, this reaction time is very short, it can be concluded that the reflexes are not inhibited in this patient. This in turn would mean that the patient's reflex control is faulty. It has been proven that the reflex control is essentially in the tectum, so that a faulty reflex control could be used to infer possible damage to the midbrain.
  • the device can be used where control of fixation or the appearance of jumps in the eye play a role.
  • the device is suitable for a quick inspection of the eye control without any laboratory effort
  • Insufficient eye control can be an early sign of diminishing diseases, e.g. for schizophrenia or Alzheimer's. Precise knowledge of eye reactions is very useful when training in elite sports and sports medicine.
  • the method and the device can be used wherever it is important to ensure adequate eye control or its malfunction. Examples include: driving suitability (police) in old age or after taking medication or in the event of substance abuse; Professional qualifications (pilots), occupational safety (computer workstations), school suitability, reading and spelling problems, etc.
  • the laser light sources, the devices for automatically detecting the movement of the eyeball and the evaluation unit form a compact device which can be placed on the head of a person, for example. This makes handling this device much easier.
  • the measuring elements of the device for automatically detecting the movement of the eyeball can be adjusted in three directions in front of the eye in order to enable sufficiently strong signals and sufficient calibration.
  • the field of vision itself remains largely free.
  • the entire device is transportable, easy to use, can be used in daylight and requires neither a separate room nor any other additional devices
  • the peculiarity of the device is that it combines all the elements necessary for the application in a simple manner. These are the light stimuli, the measurement itself, the evaluation and the result display.
  • FIG. 1 shows a schematically illustrated side view of a device according to the invention for checking the ability to look in the position of use on the head of a person
  • FIG. 2 shows a top view of the device for checking the viewing moisture according to FIG. 1,
  • FIG. 3 shows a front view of the device for checking the viewing moisture according to FIG. 2,
  • FIG. 4 shows an enlarged top view of a device for automatically detecting the movement of an eyeball
  • FIG. 5 shows a schematic and block diagram representation of a method according to the invention for checking the viewing humidity of a living being
  • a device R according to the invention for checking the visual acuity of this person is located on a head of a human being
  • FIG. 2 and 3 has such a device R one
  • Hoarfrost 2 which can be adapted to the human head 1. With this hoop 2 there are two devices 3.1 and 3.2 for automatically detecting the movement of an eyeball 4
  • each device 3 has two spaced-apart photocells 51 and 5.2, one between the two photocells 51 and 5.2
  • Infrared light source 6 is provided.
  • the photocells 5 1 and 5.2 are located on holders 7 1 and 7.2, while the infrared light source 6 is arranged on a holding element 8 between the two holders 7 1 and 7 2 O 97/41769 PC17EP97 / 02141
  • the two photocells 5.1 and 5.2 are aligned with an eyeball 9 to the right and left of the pupil 10 so that they detect a change in the intensity of the reflected infrared light.
  • the physical measuring principle for the movement of the eyeball is based on the reflection of this infrared light through the anterior eye media.
  • the intensity of the reflected light changes unevenly on the sides, so that a measure of the eye position relative to the head can be obtained from the difference.
  • Lines 11.1 and 11.2 indicate that the photocells 5.1 and 5.2 are connected to an evaluation unit 11.
  • this evaluation unit 11 extends between two bow legs 12.1 and 12.2 of a bow egg 13 which is connected to the hoop 2 via these bow legs 12.1 and 12.2.
  • the bracket 13 consists of a cross member 14 which connects the two bracket legs 12.1 and 12.2 to one another.
  • Three laser light sources 15.1, 15.2 and 15.3 sit on this cross member 14.
  • Each of these laser light sources 15.1 to 15.3 emits a laser beam 16.1, 16.2 and 16.3, which in the present case are directed at a screen 17.
  • the laser beam 16.1 creates a reference point 18 on the screen 17, while the laser beams 16.1 and 16.3 each generate a view target 19.1 and 19.3.
  • the device for checking the visual ability of a living being, in particular a human being is placed on the head 1 of a human being.
  • the hoop 2 is arranged on the head 1 so that the devices 3.1 and 3.2 are in front of the eyes, that is to say that the photocells 5.1 and 5.2 are each arranged next to the pupils 10.
  • the human being can look at the screen 17.
  • the laser light sources 15 are located on the traverse 14 above the head 1 and direct their beam 16 1 to 16 3 onto the screen 17.
  • all three beams 16 1 to 16 3 m intersect at an intersection point 20, which is preferred is as close as possible to the human head 1. This ensures that the angular distance between the two viewing targets 19.1 and 19.3 changes even when the distance of the head 1 from the screen 17 changes
  • the reference point 18 is established on the screen 17 by the laser light source 15.2 for checking the viewing moisture.
  • the eyes are directed to this reference point 18.
  • a gaze target 19.1 or 19.3 is now generated by the laser light source 15.1 or 15.3, respectively, while the laser light source 15.2 is switched off.
  • the devices 3.1 and 3.2 for automatically detecting the movement of the eyeball now determine whether the eye is actually directed at the appearing sight target 19 1 or 19.3.
  • the evaluation unit 11 determines whether the movement of one or the other or both eyes is correct or incorrect . Further eme listing is correct or wrong movement of the eyeball and eme determination of response time
  • the response time is preferably set to 1 / i000 ste Se -'- k accurately determined
  • the evaluation unit 11 uses stored data of comparable organisms to determine whether the error rate is within or outside this range.
  • the database is created on the basis of specific parameters. In humans, these parameters are primarily gender and age Item number list

Abstract

In a process for testing the sight of a living being, the movement of at least on eyeball (4) towards a point of regard (19) is observed. The movement of the eyeball (4) is automatically detected, compared in an evaluation unit (11) with the position of the point of regard (19.1, 19.3) and errors in the movement of the eyeball (4) in relation to the point of regard (19.1, 19.3) are listed.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Prüfen der Blicktüchtigkeit eines Lebewesens Method and device for checking the visual ability of a living being
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Prüfen der Blicktüchtigkeit eines Lebewesens, wobei die Bewegung zumindest eines Augapfels zu einem Blickziel hin beobachtet wird, sowie ein Verfahren hierfür.The present invention relates to a method for checking the ability of a living being to see, the movement of at least one eyeball being observed toward a viewing target, and a method therefor.
Die neurobiologische Grundlage der vorliegenden Erfindung besteht in den unterschiedlichen corticalen und subcorti- calen Hirnprozessen, welche die Blickrichtungsänderungen steuern und in den Dienst des Sehens und der Raumorientierung stellen. Bei Ausfall oder mangelhafter Funktion eines oder mehrerer dieser Prozesse durch mangelhafte Entwicklung, Verletzungen, bei Erkrankungen oder durch Medikamente oder Drogen kommt es zu charakteristischen Veränderungen der Blicksteuerung. Bislang wird auf die Prüfung der Blicktüchtigkeit in der Praxis wenig Wert gelegt. Lediglich einige Spezialisten, insbesondere Neurologen, testen die Blicktuchtigkeit, indem sie ihre Finger als Blickziele verwenden und für den Patienten einen beliebigen Bezugspunkt aussuchen Bei dieser Prüfung wird lediglich getestet, ob der Patient in der Lage ist, beim Anheben des einen oder anderen Fingers seine Augen auf diesen zu richten. Diese Methode ist verstandlicherweise ungenügend, diagnostische Rückschlüsse können kaum aus dieser Prüfung gezogen werden, die Reaktionszeiten bleiben unberücksichtigtThe neurobiological basis of the present invention consists in the different cortical and subcortical brain processes, which control the changes in the direction of view and place them at the service of vision and spatial orientation. If one or more of these processes fails or functions poorly due to poor development, injuries, illnesses, or medication or drugs, there are characteristic changes in eye control. So far, little attention has been paid to the ability to look in practice. Only a few specialists, in particular neurologists, test the gaze by using their fingers as gaze targets and choosing any reference point for the patient.This test only tests whether the patient is able to lift his or her eyes when one or the other finger is raised to focus on this. This method is understandably inadequate, diagnostic conclusions can hardly be drawn from this test, the response times are not taken into account
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der o g. Art zu entwickeln, mit der eine exakte Prüfung der Blicktuchtigkeit auch zu diagnostischen Zwecken erfolgt.The present invention has for its object a method and an apparatus of the above. To develop a way with which an exact check of the eye moisture is also carried out for diagnostic purposes.
Zur Losung dieser Aufgabe führt, daß die Bewegung des Aug¬ apfels automatisch erfaßt, in einer Auswerteeinheit mit der Lage des Blickzieles verglichen und Bewegungsfehler des Augapfels im Verhältnis zum Blickziel aufgelistet werdenTo solve this problem, the movement of the eyeball is automatically detected, compared in an evaluation unit with the position of the gaze target, and movement errors of the eyeball in relation to the gaze target are listed
Durch die automatische Erfassung ist es möglich, eine Viel¬ zahl von Prüfungen an einem Lebewesen, insbesondere am Men¬ schen, durchzufuhren und bei einer entsprechenden Anzahl von Bewegungsfehlern des Augapfels und insbesondere bei von der normabweichenden Reaktionszeiten auf eine mangelhafte Funktion eines Organs od. dgl zu schließenThe automatic detection makes it possible to carry out a large number of tests on a living being, in particular on humans, and with a corresponding number of movement errors in the eyeball and in particular with reaction times deviating from the norm to a defective function of an organ or the like close
Zur Erfassung der Bewegung des Augapfels bieten sich verschiedene Möglichkeiten an. Bspw. kann der Augapfel durch eine Kamera beobachtet werden, die eine Bewegung des Augapfels erkennt. Im vorliegenden bevorzugten Ausführungs¬ beispiel sind ηedoch dem Augapfel rechts und links der Pu¬ pille jeweils Fotozellen zugeordnet, die auf eine Reflek- tion von infrarotem Licht durch die vorderen Augenmedien reagieren. Die Intensität des reflektierten Lichtes ändert sich bei der Bewegung des Augapfels seitenungleich, so daß aus der Differenz beider Fotozellen ein Maß für die Augen¬ position relativ zum Kopf gewonnen werden kann.There are various options for detecting the movement of the eyeball. E.g. the eyeball can be observed by a camera that detects movement of the eyeball. In the present preferred embodiment, however, photocells are assigned to the eyeball on the right and left of the pill, respectively, which react to a reflection of infrared light through the front eye media. The intensity of the reflected light changes unevenly when moving the eyeball, so that a measure of the eye position relative to the head can be obtained from the difference between the two photocells.
Hierdurch kann von der Einrichtung exakt erkannt werden, wann und in welche Richtung das Auge sieht . Diese Information wird dann ggf. über einen Differenzverstärker an einen Mikroprozessor weitergegeben.In this way, the device can recognize exactly when and in which direction the eye is looking. This information is then possibly passed on to a microprocessor via a differential amplifier.
Auch für die Erzeugung der Blickziele sind viele Möglichkeiten denkbar. Da im vorliegenden Fall bevorzugt das Verfahren und die Vorrichtung automatisiert werden sollen, bieten sich als Blickziele Lichtpunkte an, jedoch soll darauf die Erfindung nicht beschränkt werden. Die erfindungsgemäße Verwendung von Laserlichtpunkten hat den Vorteil, daß das erfindungsgemäße Verfahren auch bei normalem Tageslicht durchgeführt werden kann.Many possibilities are also conceivable for generating the view targets. Since, in the present case, the method and the device are preferably to be automated, light points are available as gaze targets, but the invention should not be limited to this. The use of laser light spots according to the invention has the advantage that the method according to the invention can also be carried out in normal daylight.
Bevorzugt sind drei Laserlichtquellen vorgesehen, wobei eine mittlere Laserlichtquelle den Bezugs- oder Fixationspunkt für die Augen herstellt, während die beiden anderen Laserlichtquellen die Blickziele erzeugen. Die Laserlichtquellen sind zusammen mit den Maßelementen auf dem Kopf montiert und bewegen sich daher mit dem Lebewesen mit. So werden die relativen Positionen der Blickziele zum Auge automatisch unabhängig von der Kopf- und Körperstellung. Das Erzeugen der Blickziele geschieht bevorzugt über Kreuz, so daß die Anwendung des Verfahrens unabhängig von der Entfernung des Lebewesens von einem Schirm, der die Blickziele aufzeigt, ist. Je weiter sich das Lebewesen von diesem Schirm entfernt, umso weiter gehen auch die Blickziele auseinander, so daß die vom menschlichen Auge zurückzulegende Entfernung zwischen Fixationspunkt und Blickziel in Winkelgraden gleich bleibt.Three laser light sources are preferably provided, a central laser light source establishing the reference or fixation point for the eyes, while the other two laser light sources generate the viewing targets. The laser light sources are mounted on the head together with the measuring elements and therefore move with the living being. In this way, the relative positions of the gaze targets to the eye automatically become independent of the head and body position. The creation of the gaze targets is preferably done crosswise, so that the application of the method is independent of the distance of the living being from a screen that shows the gaze targets. The further the living being moves away from this screen, the farther the gaze targets diverge, so that the distance to be covered by the human eye between the fixation point and the gaze target remains the same in angular degrees.
In der Auswerteeinheit findet nun ein Vergleich der aufleuchtenden Blickziele mit dem Signal der Einrichtung zum automatischen Erfassen der Bewegung des Augapfels statt. Stimmt der Blickziel mit dem Signal überein, so kann positiv festgestellt werden, daß das menschliche Auge den richtigen Blicksprung vollzogen hat. Ist dies nicht der Fall, so liegt ein Fehler vor. Die elektrischen Signale bzw. Ergebnisse werden in der Auswerteeinheit gespeichert und sofort analysiert .The evaluation unit now compares the illuminated gaze targets with the signal from the device for automatically detecting the movement of the eyeball. If the view target matches the signal, it can positive that the human eye has made the right jump. If this is not the case, there is an error. The electrical signals or results are stored in the evaluation unit and analyzed immediately.
Nach mehrfacher Meßwiederholung werden die gemittelten Daten bspw. auf einer LCD-Anzeige ausgegeben und/oder einem Computer zugeleitet . Der genaue Testablauf kann vom diagnostizierenden Arzt bzw. Versuchsleiter festgelegt werden.After repeated measurement repetition, the averaged data are, for example, output on an LCD display and / or sent to a computer. The exact test procedure can be determined by the diagnosing doctor or test leader.
In einem bevorzugten Anwendungsbeispiel werden die aktuellen Daten mit den Normdaten einer großen Personenzahl verglichen. Zu den Parametern gehören das Geschlecht und das Alter, die Reaktionszeiten und die Fehlerquoten. Es sind jedoch auch weitere Parameter denkbar, wobei deren Aufzählung den Rahmen der vorliegenden Erfindung sprengen würde. In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel wird vor allem auch die Reaktionszeit des menschlichen Auges beim Sprung auf den Blickziel ermittelt. Dieser Reaktionszeit wird bislang wenig Beachtung geschenkt . Die Ermittlung erfolgt bevorzugt auf 1/]_ooostel Sek., wodurch vor allem eine Reflexkontrolle stattfindet. Das normale menschliche Auge braucht eine bestimmte Zeit, um von dem Fixationspunkt zum Blickziel zu gehen. Ist bspw. diese Reaktionszeit sehr kurz, so kann darauf geschlossen werden, daß die Reflexe bei diesem Patienten nicht gehemmt sind. Das würde wiederum bedeuten, daß die Reflexkontrolle des Patienten fehlerhaft ist. Erwiesenermaßen befindet sich die Reflexkontrolle im wesentlichen im Tektum, so daß aus einer fehlerhaften Reflexkontrolle auf eine mögliche Schädigung des Mittelhirns geschlossen werden könnte.In a preferred application example, the current data are compared with the norm data of a large number of people. The parameters include gender and age, response times and error rates. However, further parameters are also conceivable, the enumeration of which would go beyond the scope of the present invention. In a particularly preferred embodiment, the response time of the human eye when jumping to the target is determined. So far, little attention has been paid to this reaction time. The determination is preferably carried out on 1 / ½ ooostel seconds, which primarily results in a reflex control. The normal human eye needs a certain time to go from the fixation point to the target. If, for example, this reaction time is very short, it can be concluded that the reflexes are not inhibited in this patient. This in turn would mean that the patient's reflex control is faulty. It has been proven that the reflex control is essentially in the tectum, so that a faulty reflex control could be used to infer possible damage to the midbrain.
In der Grundlagenforschung, vor allem in der Wahrnehmungs¬ und Kognitionspsychologie kann das Gerat dort eingesetzt werden, wo eine Kontrolle der Fixation bzw. das Auftreten von Blicksprüngen eine Rolle spielt. In den Fächern Neurologie, Psychiatrie und Ophthalmologie eignet sich das Gerät zu einer raschen Prüfung der Blickkontrolle ohne jeglichen LaboraufwandIn basic research, especially in perception and cognitive psychology, the device can be used where control of fixation or the appearance of jumps in the eye play a role. In the subjects Neurology, psychiatry and ophthalmology, the device is suitable for a quick inspection of the eye control without any laboratory effort
Ungenügende Blickkontrolle kann ein frühes Zeichen von Deginnenden Erkrankungen sein, z.B. bei Schizophrenie oder Alzheimer. Beim Training im Spitzensport und m der Sportmedizin ist eine genaue Kenntnis der Augenreaktionen sehr nützlich. Im übrigen kann das Verfahren und das Gerät überall eingesetzt werden, wo die Sicherstellung einer ausreichenden Blickkontrolle bzw. deren Störung wichtig erscheint. Beispiele sind: Fahreignung (Polizei) im Alter oder nach Medikamenteneinnahme oder bei Drogenmißbrauch; Berufseignung (Piloten) , Arbeitssicherheit (Bildschirm- arbeitsplatze) , Schuleignung, Lese- Rechtschreibprobleme, usw.Insufficient eye control can be an early sign of diminishing diseases, e.g. for schizophrenia or Alzheimer's. Precise knowledge of eye reactions is very useful when training in elite sports and sports medicine. In addition, the method and the device can be used wherever it is important to ensure adequate eye control or its malfunction. Examples include: driving suitability (police) in old age or after taking medication or in the event of substance abuse; Professional qualifications (pilots), occupational safety (computer workstations), school suitability, reading and spelling problems, etc.
Nebenbei soll noch erwähnt werden, daß es Patienten gibt, bei denen nur ein Auge fehlerhaft reagiert oder die bspw. nur zu einer Seite hin fehlerhaft reagieren. Auch dies kann durch das erfindungsgemäße Verfahren ermittelt werden und läßt Rückschlüsse auf bestimmte Fehlfunktionen zu.Incidentally, it should also be mentioned that there are patients in whom only one eye responds incorrectly or who, for example, only responds incorrectly to one side. This can also be determined by the method according to the invention and allows conclusions to be drawn about certain malfunctions.
Im vorliegenden bevorzugten Ausführungsbeispiel bilden die Laserlichtquellen, die Einrichtungen zum automatischen Erfassen der Bewegung des Augapfels und die Auswerteeinheit em kompaktes Gerät, welches bspw auf den Kopf eines Menschen aufgesetzt werden kann. Deshalb ist die Handhabung dieses Gerätes wesentlich erleichtert.In the present preferred exemplary embodiment, the laser light sources, the devices for automatically detecting the movement of the eyeball and the evaluation unit form a compact device which can be placed on the head of a person, for example. This makes handling this device much easier.
Die Meßelemente der Einrichtung zum automatischen Erfassen der Bewegung des Augapfels sind in drei Richtungen vor dem Auge justierbar, um genügend starke Signale und eme ausreichende Eichung zu ermöglichen. Das Gesichtsfeld selbst bleibt weitgehend frei Das gesamte Gerat ist transportabel, einfach zu bedienen, kann bei Tageslicht eingesetzt werden und bedarf weder eines eigenen Raumes noch irgendwelcher anderer Zusatzgerate Die Besonderheit des Gerätes besteht darin, daß es alle für die Anwendung notwendigen Elemente m einer einfachen Weise vereint. Dies sind die Lichtreize, die Messung selbst, die Auswertung und die Ergebnisanzeige. The measuring elements of the device for automatically detecting the movement of the eyeball can be adjusted in three directions in front of the eye in order to enable sufficiently strong signals and sufficient calibration. The field of vision itself remains largely free. The entire device is transportable, easy to use, can be used in daylight and requires neither a separate room nor any other additional devices The peculiarity of the device is that it combines all the elements necessary for the application in a simple manner. These are the light stimuli, the measurement itself, the evaluation and the result display.
O 97/41769 PC17EP97/02141O 97/41769 PC17EP97 / 02141
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausfuhrungsbeispiele sowie anhand der Zeicnnung, diese zeigt mFurther advantages, features and details of the invention result from the following description of preferred exemplary embodiments and from the drawing, which shows m
Figur 1 eme schematisch dargestellte Seitenansicht einer erfindungsgemaßen Vorrichtung zum Prüfen der Blicktuchtig¬ keit in Gebrauchslage auf dem Kopf eines Menschen,FIG. 1 shows a schematically illustrated side view of a device according to the invention for checking the ability to look in the position of use on the head of a person,
Figur 2 eme Draufsicht auf die Vorrichtung zum Prüfen der Blicktuchtigkeit gemäß Figur 1,FIG. 2 shows a top view of the device for checking the viewing moisture according to FIG. 1,
Figur 3 eine Frontansicht der Vorrichtung zum Prüfen der Blicktuchtigkeit gemäß Figur 2,FIG. 3 shows a front view of the device for checking the viewing moisture according to FIG. 2,
Figur 4 eme vergrößert dargestellte Draufsicht auf eme Einrichtung zum automatischen Erfassen der Bewegung eines Augapfels,FIG. 4 shows an enlarged top view of a device for automatically detecting the movement of an eyeball,
Figur 5 eme schematische und blockschaltbildliche Darstellung eines erfindungsgemaßen Verfahrens zum Prüfen der Blicktuchtigkeit eines LebewesensFIG. 5 shows a schematic and block diagram representation of a method according to the invention for checking the viewing humidity of a living being
Gemäß Figur 1 befindet sich auf einem Kopf eines menschlichen Lebewesens eine erfindungsgemaße Vorrichtung R zum Prüfen der Blicktuchtigkeit dieses Menschen Gemäß denAccording to FIG. 1, a device R according to the invention for checking the visual acuity of this person is located on a head of a human being
Figuren 2 und 3 weist eine derartige Vorrichtung R einenFigures 2 and 3 has such a device R one
Reif 2 auf, der dem menschlichen Kopf 1 angepaßt werden kann. Mit diesem Reif 2 sind zwei Einrichtungen 3.1 und 3.2 zum automatischen Erfassen der Bewegung eines Augapfels 4Hoarfrost 2, which can be adapted to the human head 1. With this hoop 2 there are two devices 3.1 and 3.2 for automatically detecting the movement of an eyeball 4
(siehe Figur 4) verbunden Dabei weist jede Einrichtung 3 zwei beabstandete Fotozellen 5 1 und 5.2 auf, wobei zwischen den beiden Fotozellen 5 1 und 5.2 eine(see FIG. 4) connected, each device 3 has two spaced-apart photocells 51 and 5.2, one between the two photocells 51 and 5.2
Infrarotlichtquelle 6 vorgesehen ist Die Fotozellen 5 1 und 5.2 befinden sich an Halterungen 7 1 und 7.2, wahrend die Infrarotlichtquelle 6 an einem Halteougel 8 zwischen den beiden Halterungen 7 1 und 7 2 angeordnet ist O 97/41769 PC17EP97/02141Infrared light source 6 is provided. The photocells 5 1 and 5.2 are located on holders 7 1 and 7.2, while the infrared light source 6 is arranged on a holding element 8 between the two holders 7 1 and 7 2 O 97/41769 PC17EP97 / 02141
Die beiden Fotozellen 5.1 und 5.2 sind auf einen Augapfel 9 rechts und links neben der Pupille 10 ausgerichtet, so daß sie eme Änderung der Intensität des reflektierten Infrarotlichtes erfassen. Das physikalische Meßprmzip für die Bewegung des Augapfels beruht auf der Reflektion dieses infraroten Lichtes durch die vorderen Augenmedien. Bei Rotation des Augapfels 9 ändert sich die Intensität des reflektierten Lichtes seitenungleich, so daß aus der Differenz em Maß für die Augenposition relativ zum Kopf gewonnen werden kann.The two photocells 5.1 and 5.2 are aligned with an eyeball 9 to the right and left of the pupil 10 so that they detect a change in the intensity of the reflected infrared light. The physical measuring principle for the movement of the eyeball is based on the reflection of this infrared light through the anterior eye media. When the eyeball 9 rotates, the intensity of the reflected light changes unevenly on the sides, so that a measure of the eye position relative to the head can be obtained from the difference.
Leitungen 11.1 und 11.2 deuten an, daß die Fotozellen 5.1 und 5.2 mit einer Auswerteeinheit 11 verbunden sind. Diese Auswerteeinheit 11 erstreckt sich gemäß Figur 3 zwischen zwei Bugelschenkeln 12.1 und 12.2 eines Bugeis 13, der über diese Bügelschenkel 12.1 und 12.2 mit dem Reif 2 verbunden ist. Ferner besteht der Bügel 13 aus einer Traverse 14, welche die beiden Bügelschenkel 12.1 und 12.2 miteinander verbindet. Auf dieser Traverse 14 sitzen drei Laserlicht- quellen 15.1, 15.2 und 15.3. Jede dieser Laserlichtquelle 15.1 bis 15.3 sendet eme Laserstrahl 16.1, 16.2 und 16.3 aus, die im vorliegenden Fall auf einen Schirm 17 gerichtet sind. Durch den Laserstrahl 16.1 entsteht auf dem Schirm 17 em Bezugspunkt 18, während die Laserstrahlen 16.1 und 16.3 jeweils einen Blickziel 19.1 und 19.3 erzeugen.Lines 11.1 and 11.2 indicate that the photocells 5.1 and 5.2 are connected to an evaluation unit 11. According to FIG. 3, this evaluation unit 11 extends between two bow legs 12.1 and 12.2 of a bow egg 13 which is connected to the hoop 2 via these bow legs 12.1 and 12.2. Furthermore, the bracket 13 consists of a cross member 14 which connects the two bracket legs 12.1 and 12.2 to one another. Three laser light sources 15.1, 15.2 and 15.3 sit on this cross member 14. Each of these laser light sources 15.1 to 15.3 emits a laser beam 16.1, 16.2 and 16.3, which in the present case are directed at a screen 17. The laser beam 16.1 creates a reference point 18 on the screen 17, while the laser beams 16.1 and 16.3 each generate a view target 19.1 and 19.3.
Die Funktionsweise der vorliegenden Erfindung ist folgende:The operation of the present invention is as follows:
Die Vorrichtung zum Prüfen der Blicktüchtigkeit eines Lebewesens, insbesondere eines Menschen, wird dem Kopf 1 eines Menschen aufgesetzt. Dabei wird der Reif 2 so auf dem Kopf 1 angeordnet, daß sich die Einrichtungen 3.1 und 3.2 vor den Augen befinden, d.h., daß sich die Fotozellen 5.1 und 5.2 jeweils neben den Pupillen 10 anordnen. Zwischen den Fotozellen 5.1 und 5.2 kann der Mensch auf den Schirm 17 schauen. Die Laserlichtquellen 15 befinden sich auf der Traverse 14 über dem Kopf 1 und richten ihren Strahl 16 1 bis 16 3 auf den Schirm 17 Im vorliegenden Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 kreuzen sich alle drei Strahlen 16 1 bis 16 3 m einem Kreuzungspunkt 20, der sich bevorzugt möglichst nahe am menschlichen Kopf 1 befindet Hierdurch wird gewährleistet, daß sich der Winkelabstand zwischen den beiden Blickzielen 19.1 und 19.3 auch beim Wechsel der Entfernung des Kopfes 1 von dem Schirm 17 verändertThe device for checking the visual ability of a living being, in particular a human being, is placed on the head 1 of a human being. The hoop 2 is arranged on the head 1 so that the devices 3.1 and 3.2 are in front of the eyes, that is to say that the photocells 5.1 and 5.2 are each arranged next to the pupils 10. Between the photo cells 5.1 and 5.2, the human being can look at the screen 17. The laser light sources 15 are located on the traverse 14 above the head 1 and direct their beam 16 1 to 16 3 onto the screen 17. In the present exemplary embodiment according to FIG. 2, all three beams 16 1 to 16 3 m intersect at an intersection point 20, which is preferred is as close as possible to the human head 1. This ensures that the angular distance between the two viewing targets 19.1 and 19.3 changes even when the distance of the head 1 from the screen 17 changes
Für das Prüfen der Blicktuchtigkeit wird von der Laserlichtquelle 15.2 der Bezugspunkt 18 auf dem Schirm 17 hergestellt. Die Augen richten sich auf diesen Bezugspunkt 18 Mit einem Zufallsgenerator od. dgl in der Auswerteemheit 11 wird nun durch die Laserlichtquelle 15.1 bzw 15.3 jeweils ein Blickziel 19.1 oder 19 3 erzeugt, wahrend die Laserlichtquelle 15.2 abgeschaltet ist. Die Einrichtung 3.1 und 3.2 zum automatischen Erfassen der Bewegung des Augapfels ermitteln nun, ob sich das Auge tatsächlich auf den erscheinenden Blickziel 19 1 bzw 19.3 richten In der Auswerteemheit 11 wird festgestellt, ob die Bewegung des einen oder anderen oder beider Augen richtig oder fehlerhaft ist. Ferner erfolgt eme Auflistung der richtigen bzw. falschen Bewegung des Augapfels und eme Ermittlung der Reaktionszeit Die Reaktionszeit wird bevorzugt auf 1/i000ste-'- Sek genau ermitteltThe reference point 18 is established on the screen 17 by the laser light source 15.2 for checking the viewing moisture. The eyes are directed to this reference point 18. With a random generator or the like in the evaluation unit 11, a gaze target 19.1 or 19.3 is now generated by the laser light source 15.1 or 15.3, respectively, while the laser light source 15.2 is switched off. The devices 3.1 and 3.2 for automatically detecting the movement of the eyeball now determine whether the eye is actually directed at the appearing sight target 19 1 or 19.3. The evaluation unit 11 determines whether the movement of one or the other or both eyes is correct or incorrect . Further eme listing is correct or wrong movement of the eyeball and eme determination of response time The response time is preferably set to 1 / i000 ste Se -'- k accurately determined
Nicht naher gezeigt, befindet sich m der Auswerteemheit 11 eine Datenbank, welche anhand von gespeicherten Daten vergleichbarer Lebewesen ermittelt, ob die Fehlerquote im oder außerhalb dieses Rahmens liegt Dabei wird die Datenbank anhand von spezifischen Parametern erstellt Beim Menschen sind diese Parameter vor allem das Geschlecht und das Alter PositionεzahlenlisteNot shown in more detail, there is a database in the evaluation unit 11, which uses stored data of comparable organisms to determine whether the error rate is within or outside this range. The database is created on the basis of specific parameters. In humans, these parameters are primarily gender and age Item number list
Figure imgf000012_0001
Figure imgf000012_0001

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zum Prüfen der Blicktuchtigkeit eines Lebewesens, wobei die Bewegung zumindest eines Augapfels (4) zu einem Blickziel (19) hm beobachtet wird, dadurch gekennzeichnet,1. A method for checking the gaze of a living being, the movement of at least one eyeball (4) to a gaze target (19) being observed, characterized in that
daß die Bewegung des Augapfels (4) automatisch erfaßt, in einer Auswerteemheit (11) mit der Lage des Blickzielesthat the movement of the eyeball (4) is automatically detected in an evaluation unit (11) with the position of the target
(19.1, 19.3) verglichen und Bewegungsfehler des Augapfels(19.1, 19.3) compared and movement errors of the eyeball
(4) im Verhältnis zum Blickziel (19.1, 19.3) aufgelistet werden.(4) in relation to the target (19.1, 19.3).
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch geκennzeιchnet, daß zum automatischen Erfassen der Bewegung des Augapfels (4) eine Reflektion von infrarotem Licht durch die vorderen Augenmedien verwendet wird.2. The method according to claim 1, characterized geκennze that that for automatically detecting the movement of the eyeball (4), a reflection of infrared light is used by the front eye media.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich¬ net, daß als Blickziele zumindest zwei beabstandete Laserpunkte (19,1, 19.3) verwendet werden, zwischen denen sich als ein Bezugspunkt (18) für das Auge em dritter, ausblendbarer Laserpunkt befindet.3. The method according to claim 1 or 2, characterized gekennzeich¬ net that at least two spaced laser points (19,1, 19.3) are used as gaze targets, between which there is a third, fade-out laser point as a reference point (18) for the eye.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in die Auswerteeinheit (11) eine Datenbank eingegeben oder erstellt wird, welche Normdaten betreffend die Bewegungsfehler für Lebewesen nach Alter, Geschlecht od. dgl. beinhaltet.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that a database is entered or created in the evaluation unit (11), which contains norm data relating to movement errors for living beings according to age, gender or the like.
5. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktionszeit des Augapfels ermittelt wird.5. The method according to at least one of claims 1 to 4, characterized in that the reaction time of the eyeball is determined.
6. Vorrichtung zum Prüfen der Blicktuchtigkeit eines6. Apparatus for checking the level of visibility
Lebewesens, wobei die Bewegung zumindest eines AugapfelsLiving being, the movement of at least one eyeball
(4) zu einem Blickziel (19) hm beobachtet wird, dadurch gekennzeichnet, daß mit einer Auswerteeinheit (11) eine Einrichtung (3.1, 3.2) zum automatischen Erfassen der Bewegung des Augapfels (4) im Verhältnis zu zumindest zwei Blickzielen (19.1, 19.3) hm verbunden ist.(4) to a gaze target (19) hm is observed, thereby characterized in that an evaluation unit (11) is connected to a device (3.1, 3.2) for automatically detecting the movement of the eyeball (4) in relation to at least two viewing targets (19.1, 19.3) hm.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (3.1, 3.2) zum automatischen Erfassen der Bewegung des Augapfels (4) zumindest zwei Fotozellen (5.1, 5.2) aufweist, die links und rechts von der Pupille (10) auf den Augapfel (4) gerichtet sind.7. The device according to claim 6, characterized in that the device (3.1, 3.2) for automatically detecting the movement of the eyeball (4) has at least two photocells (5.1, 5.2), the left and right of the pupil (10) on the Eyeball (4) are directed.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß dem Augapfel (4) eine Lichtquelle (6) für Infrarotlicht zugeordnet ist .8. The device according to claim 7, characterized in that the eyeball (4) is assigned a light source (6) for infrared light.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zum Erzeugen der Blickziele (19.1, 19.3) zumindest zwei Laserlichtquellen (15.1, 15.3) vorgesehen sind.9. Device according to one of claims 6 to 8, characterized in that at least two laser light sources (15.1, 15.3) are provided for generating the gaze targets (19.1, 19.3).
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Strahlen (16.1, 16.3) der Laserlichtquellen10. The device according to claim 9, characterized in that the rays (16.1, 16.3) of the laser light sources
(15.1, 15.3) kreuzen.(15.1, 15.3) cross.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß zum Erzeugen eines Bezugspunktes (18) eme weitere Laserlichtquelle (15.2) vorgesehen ist.11. The device according to claim 9 or 10, characterized gekenn¬ characterized in that eme another laser light source (15.2) is provided for generating a reference point (18).
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß sich alle Laserlichtquellen (15.1 bis 15.3) auf einem Bügel (13) befinden, der mit einem Reif (2) verbunden ist, von dem auch die Einrichtung (3.1, 3.2) zum automatischen Erfassen der Bewegung des Augapfels (4) abragt. 12. Device according to one of claims 9 to 11, characterized in that all laser light sources (15.1 to 15.3) are on a bracket (13) which is connected to a hoop (2), of which the device (3.1, 3.2 ) for automatic detection of the movement of the eyeball (4).
13. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Laserlichtquellen (15.1 bis 15.3) ebenfalls mit der Auswerteemheit (11) verbunden sind. 13. The device according to at least one of claims 9 to 12, characterized in that the laser light sources (15.1 to 15.3) are also connected to the evaluation unit (11).
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Auswerteemheit (11) zwischen zwei Bügelschenkel (12.1, 12.2) erstreckt, wahrend sich die Laserlichtquellen (15 1 bis 15.3) auf einer Traverse (14) befinden14. The apparatus according to claim 13, characterized in that the Auswertemheit (11) extends between two bracket legs (12.1, 12.2), while the laser light sources (15 1 to 15.3) are on a crossmember (14)
15. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 6 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß m der Auswerteeinheit (11) eme Datenbank mit Normdaten betreffend Bewegungsfehler für Lebewesen integriert ist. 15. The device according to at least one of claims 6 to 14, characterized in that m the evaluation unit (11) eme database with norm data relating to movement errors for living beings is integrated.
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US4889422A (en) * 1986-01-28 1989-12-26 George Pavlidis Method and means for detecting dyslexia
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