WO1997041770A1 - Method and device for testing the visual ability of a living being - Google Patents

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WO1997041770A1
WO1997041770A1 PCT/EP1997/002191 EP9702191W WO9741770A1 WO 1997041770 A1 WO1997041770 A1 WO 1997041770A1 EP 9702191 W EP9702191 W EP 9702191W WO 9741770 A1 WO9741770 A1 WO 9741770A1
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laser light
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Burkhart Fischer
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Burkhart Fischer
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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 towards a viewpoint, 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. In the event of failure or malfunction of one or more of these processes due to inadequate development, injuries, illnesses or. Medications or drugs lead to 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 their ability to see by using their fingers as points of view and choosing any reference point for the patient. This test only tests whether the patient is able to keep his or her eyes on them when lifting one or the other finger. This method is understandably insufficient. Furthermore, hardly any diagnostic conclusions can be drawn from this test.
  • the present invention has for its object to provide a method and an apparatus of the above. To develop a way with which an exact examination of the ability to see is also carried out for diagnostic purposes.
  • the solution to this problem is that the movement of the eyeball is detected automatically, compared with the position of the viewpoint in an evaluation unit and movement errors of the eyeball in relation to the viewpoint 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 in the event of a corresponding number of movement errors in the eyeball to conclude that an organ or the like is malfunctioning.
  • 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 during the movement of the eyeball, so that a measure of the eye position relative to the head can be obtained from the difference between the two photocells.
  • 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 points of view, 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 viewpoints.
  • the generation of the viewpoints 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 viewpoints. The further the living being moves away from this screen, the farther the viewpoints diverge, so that the distance to be covered by the human eye between the fixation point and the viewpoint remains relatively the same.
  • the evaluation unit now compares the illuminating viewpoints with the signal from the device for automatically detecting the movement of the eyeball. If the point of view coincides with the signal, it can be positively ascertained that the human eye has made the correct 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. 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.
  • a database in the evaluation unit which is to be evaluated as a reference database.
  • This database contains a large number of norm data for a large number of people who have certain identical parameters. These parameters include gender and age. 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 viewpoint is also determined. So far, little attention has been paid to this reaction time. The determination is made preferably to 1 / l000 ste -'- sec., Which takes place above all, a reflection control. The normal human eye needs a certain amount of time to go from the fixation point to the viewpoint.
  • 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 located in the tectum, so that a faulty reflex control could be used to infer possible damage to the middle brain.
  • the device can be used where control of the fixation or the appearance of jumps in the eye play a role.
  • the device In the subjects of neurology, psychiatry and ophthalmology, the device is suitable for quick checking of eye control without any laboratory effort. Inadequate eye control can be an early sign of onset diseases, such as in schizophrenia or Alzheimer's. When training in top sports and in sports medicine, a precise knowledge of the eye reactions is very useful.
  • the method and the device can be used wherever it is important to ensure adequate eye control or its malfunction. Examples are: driving suitability (police) in old age or after taking medication or in the event of substance abuse; Professional suitability (pilots), occupational safety (screen 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 laser light sources for generating the viewpoints, together with the measuring elements are mounted on the head.
  • 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 represented 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 plan view of the device for checking the ability to look as shown in FIG. 1;
  • FIG. 3 shows a front view of the device for checking the ability to look as shown in FIG. 2;
  • Figure 4 is an enlarged plan view of a device for automatically detecting the movement of an eyeball
  • Figure 5 is a schematic and block diagram representation of a method according to the invention for checking the ability of a living being to see.
  • a device R according to the invention for checking the visual ability of this person is located on a head of a human being.
  • a device R has a ring 2 which can be adapted to the human head 1]
  • Two devices 3.1 and 3.2 for automatically detecting the movement of an eyeball 4 are connected to this ring 2.
  • Each device 3 has two spaced-apart photocells 5.1 and 5.2, an infrared light source 6 being provided between the two photocells 5.1 and 5.2.
  • the photocells 5.1 and 5.2 are located on brackets 7.1 and 7.2, while the infrared light source 6 is arranged on a bracket 8 between the two brackets 7.1 and 7.2.
  • 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 front 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 stirrup legs 12.1 and 12.2 of a stirrup 13 which is connected to the hoop 2 via these stirrup 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 traverse 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 onto 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 viewpoint 19.1 and 19.3.
  • the ' device for checking the ability to see 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 intersect at a crossing point 20, which is preferably as close as possible to human head 1 is located. This ensures that the distance between the two points of view 19.1 and 19.3 changes even when the distance of the head 1 from the screen 17 changes.
  • the reference point 18 is produced on the screen 17 by the laser light source 15.2 for checking the ability to see.
  • the eyes turn to this reference point 18.
  • a point of view 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 viewpoint 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. Furthermore, the correct or incorrect movement of the eyeball is listed and the reaction time is determined.
  • the reaction time is preferably determined to the nearest 1 / ⁇ ooo ste -'- second.
  • the evaluation unit 11 uses stored data from comparable living beings to determine whether the error rate is within or outside this range.
  • the database is created using specific parameters. In humans, these parameters are primarily gender and age.

Abstract

The invention relates to a method for testing the visual ability of a living being, the movement of at least one eyeball (4) in relation to a point of vision (18) being observed. In the process according to the invention, the movement of the eyeball is detected automatically (3.1, 3.2), compared in an evaluation unit (10) with the position of the point of vision, and movement faults of the eyeball in relation to the point of vision are listed. The present invention also relates to a device for testing the visual ability of a living being, the movement of at least one eyeball in relation to a point of vision being observed. The device according to the invention has an evaluation unit for this purpose which is connected to means for automatic detection of the movement of the eyeball in relation to at least two points of vision.

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 Blickpunkt 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 towards a viewpoint, 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 Blicktüchtigkeit, indem sie ihre Finger als Blickpunkte 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 verständlicherweise ungenügend. Ferner können kaum diagnostische Rückschlüsse aus dieser Prüfung gezogen werden.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. In the event of failure or malfunction of one or more of these processes due to inadequate development, injuries, illnesses or. Medications or drugs lead to 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 their ability to see by using their fingers as points of view and choosing any reference point for the patient. This test only tests whether the patient is able to keep his or her eyes on them when lifting one or the other finger. This method is understandably insufficient. Furthermore, hardly any diagnostic conclusions can be drawn from this test.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der o.g. Art zu entwickeln, mit der eine exakte Prüfung der Blicktüchtigkeit auch zu diagnostischen Zwecken erfolgt.The present invention has for its object to provide a method and an apparatus of the above. To develop a way with which an exact examination of the ability to see is also carried out for diagnostic purposes.
Zur Lösung dieser Aufgabe führt, daß die Bewegung des Aug¬ apfels automatisch erfaßt, in einer Auswerteeinheit mit der Lage des Blickpunktes verglichen und Bewegungsfehler des Augapfels im Verhältnis zum Blickpunkt aufgelistet werden.The solution to this problem is that the movement of the eyeball is detected automatically, compared with the position of the viewpoint in an evaluation unit and movement errors of the eyeball in relation to the viewpoint are listed.
Durch die automatische Erfassung ist es möglich, eine Viel¬ zahl von Prüfungen an einem Lebewesen, insbesondere am Men¬ schen, durchzuführen und bei einer entsprechenden Anzahl von Bewegungsfehlern des Augapfels auf eine mangelhafte Funktion eines Organs od. dgl. zu schließen.The automatic detection makes it possible to carry out a large number of tests on a living being, in particular on humans, and in the event of a corresponding number of movement errors in the eyeball to conclude that an organ or the like is malfunctioning.
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. Hierdurch kann von der Einrichtung exakt erkannt werden, in welche Richtung das Auge sieht. Diese Information wird dann ggf. über einen Differenzverstärker an einen Mikroprozessor weitergegeben.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 during the movement of the eyeball, so that a measure of the eye position relative to the head can be obtained from the difference between the two photocells. In this way, the device can recognize exactly 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 Blickpunkte sind viele Möglichkeiten denkbar. Da im vorliegenden Fall bevorzugt das Verfahren und die Vorrichtung automatisiert werden sollen, bieten sich als Blickpunkte Lichtpunkte an, jedoch soll darauf die Erfindung nicht beschränkt werden. Die erfindungsgemaße 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 viewpoints. Since in the present case the method and the device are preferably to be automated, light points are available as points of view, 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 Blickpunkte erzeugen. Das Erzeugen der Blickpunkte geschieht bevorzugt übers Kreuz, so daß die Anwendung des Verfahrens unabhängig von der Entfernung des Lebewesens von einem Schirm, der die Blickpunkte aufzeigt, ist. Je weiter sich das Lebewesen von diesem Schirm entfernt, umso weiter gehen auch die Blickpunkte auseinander, so daß die vom menschlichen Auge zurückzulegende Entfernung zwischen Fixationspunkt und Blickpunkt relativ 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 viewpoints. The generation of the viewpoints 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 viewpoints. The further the living being moves away from this screen, the farther the viewpoints diverge, so that the distance to be covered by the human eye between the fixation point and the viewpoint remains relatively the same.
In der Auswerteeinheit findet nun ein Vergleich der aufleuchtenden Blickpunkte mit dem Signal der Einrichtung zum automatischen Erfassen der Bewegung des Augapfels statt. Stimmt der Blickpunkt 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. 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 festgelegt werden.The evaluation unit now compares the illuminating viewpoints with the signal from the device for automatically detecting the movement of the eyeball. If the point of view coincides with the signal, it can be positively ascertained that the human eye has made the correct 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. 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.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel befindet sich in der Auswerteeinheit eine Datenbank, welche als Referenzdatenbank zu werten ist . In dieser Datenbank befinden sich eine Vielzahl von Normdaten einer großen Anzahl von Personen, die bestimmte gleiche Parameter aufweisen. Zu diesen Parametern gehört das Geschlecht und das Alter. 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 Blickpunkt ermittelt. Dieser Reaktionszeit wird bislang wenig Beachtung geschenkt. Die Ermittlung erfolgt bevorzugt auf 1/l000ste-'- Sek., wodurch vor allem eine Reflexkontrolle stattfindet. Das normale menschliche Auge braucht eine bestimmte Zeit, um von dem Fixationspunkt zum Blickpunkt 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 Mitte-lhirns geschlossen werden könnte.In a preferred embodiment, there is a database in the evaluation unit, which is to be evaluated as a reference database. This database contains a large number of norm data for a large number of people who have certain identical parameters. These parameters include gender and age. However, further parameters are also conceivable, the enumeration of which would go beyond the scope of the present invention. In a particularly preferred exemplary embodiment, the response time of the human eye when jumping to the viewpoint is also determined. So far, little attention has been paid to this reaction time. The determination is made preferably to 1 / l000 ste -'- sec., Which takes place above all, a reflection control. The normal human eye needs a certain amount of time to go from the fixation point to the viewpoint. 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 located in the tectum, so that a faulty reflex control could be used to infer possible damage to the middle brain.
In der Grundlagenforschung, vor allem in der Wahrnehmungs¬ und Kognitionspsychologie kann das Gerät 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 Laboraufwand. Ungenügende Blickkontrolle kann ein frühes Zeichen von beginnenden Erkrankungen sein, z.B. bei Schizophrenie oder Alzheimer. Beim Training im Spitzensport und in 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¬ arbeitsplätze) , Schuleignung, Lese- Rechtschreibprobleme, usw.In basic research, especially in perception and cognitive psychology, the device can be used where control of the fixation or the appearance of jumps in the eye play a role. In the subjects of neurology, psychiatry and ophthalmology, the device is suitable for quick checking of eye control without any laboratory effort. Inadequate eye control can be an early sign of onset diseases, such as in schizophrenia or Alzheimer's. When training in top sports and in sports medicine, a precise knowledge of the eye reactions is very useful. In addition, the method and the device can be used wherever it is important to ensure adequate eye control or its malfunction. Examples are: driving suitability (police) in old age or after taking medication or in the event of substance abuse; Professional suitability (pilots), occupational safety (screen 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 ein 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 eine ausreichende Eichung zu ermöglichen. Um den störenden Einfluß von Kopfbewegungen zu kompensieren, sind die Laserlichtquellen zur Erzeugung der Blickpunkte samt den Meßelementen auf dem Kopf montiert. Das Gesichtsfeld selbst bleibt weitgehend frei. Daε gesamte Gerät ist transportabel, einfach zu bedienen, kann bei Tageslicht eingesetzt werden und bedarf weder eines eigenen Raumes noch irgendwelcher anderer Zusatzgeräte. Die Besonderheit des Gerätes besteht darin, daß es alle für die Anwendung notwendigen Elemente in 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. In order to compensate for the disturbing influence of head movements, the laser light sources for generating the viewpoints, together with the measuring elements, are mounted on the head. 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.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt inFurther advantages, features and details of the invention result from the following description of preferred exemplary embodiments and from the drawing; this shows in
Figur 1 eine schematisch dargestellte Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Prüfen der Blicktüchtig¬ keit in Gebrauchslage auf dem Kopf eines Menschen;FIG. 1 shows a schematically represented 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 eine Draufsicht auf die Vorrichtung zum Prüfen der Blicktüchtigkeit gemäß Figur 1;FIG. 2 shows a plan view of the device for checking the ability to look as shown in FIG. 1;
Figur 3 eine Frontansicht der Vorrichtung zum Prüfen der Blicktüchtigkeit gemäß Figur 2;FIG. 3 shows a front view of the device for checking the ability to look as shown in FIG. 2;
Figur 4 eine vergrößert dargestellte Draufsicht auf eine Einrichtung zum automatischen Erfassen der Bewegung eines Augapfels;Figure 4 is an enlarged plan view of a device for automatically detecting the movement of an eyeball;
Figur 5 eine schematische und blockschaltbildliche Darstellung eines erfindungsgemaßen Verfahrens zum Prüfen der Blicktüchtigkeit eines Lebewesens.Figure 5 is a schematic and block diagram representation of a method according to the invention for checking the ability of a living being to see.
Gemäß Figur 1 befindet sich auf einem Kopf eines menschlichen Lebewesens eine erfindungsgemäße Vorrichtung R zum Prüfen der Blicktüchtigkeit dieses Menschen. Gemäß den Figuren 2 und 3 weist eine derartige Vorrichtung R einen 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 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 Infrarotlichtquelle 6 vorgesehen ist. Die Fotozellen 5.1 und 5.2 befinden sich an Halterungen 7.1 und 7.2, während die Infrarotlichtquelle 6 an einem Haltebügel 8 zwischen den beiden Halterungen 7.1 und 7.2 angeordnet ist. Die beiden Fotozellen 5.1 und 5.2 sind auf einen Augapfel 9 rechts und links neben der Pupille 10 ausgerichtet, so daß sie eine Änderung der Intensität des reflektierten Infrarotlichtes erfassen. Das physikalische Meßprinzip 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 ein Maß für die Augenposition relativ zum Kopf gewonnen werden kann.According to FIG. 1, a device R according to the invention for checking the visual ability of this person is located on a head of a human being. According to FIGS. 2 and 3, such a device R has a ring 2 which can be adapted to the human head 1] Two devices 3.1 and 3.2 for automatically detecting the movement of an eyeball 4 (see FIG. 4) are connected to this ring 2. Each device 3 has two spaced-apart photocells 5.1 and 5.2, an infrared light source 6 being provided between the two photocells 5.1 and 5.2. The photocells 5.1 and 5.2 are located on brackets 7.1 and 7.2, while the infrared light source 6 is arranged on a bracket 8 between the two brackets 7.1 and 7.2. 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 front 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 Bügelschenkeln 12.1 und 12.2 eines Bügels 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 eine 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 ein Bezugspunkt 18, während die Laserstrahlen 16.1 und 16.3 jeweils einen Blickpunkt 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 stirrup legs 12.1 and 12.2 of a stirrup 13 which is connected to the hoop 2 via these stirrup 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 traverse 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 onto 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 viewpoint 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 in einem Kreuzungspunkt 20, der sich bevorzugt möglichst nahe am menschlichen Kopf 1 befindet. Hierdurch wird gewährleistet, daß sich der Abstand zwischen den beiden Blickpunkten 19.1 und 19.3 auch beim Wechsel der Entfernung des Kopfes 1 von dem Schirm 17 verändert.The ' device for checking the ability to see 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 intersect at a crossing point 20, which is preferably as close as possible to human head 1 is located. This ensures that the distance between the two points of view 19.1 and 19.3 changes even when the distance of the head 1 from the screen 17 changes.
Für das Prüfen der Blicktüchtigkeit 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 Auswerteeinheit 11 wird nun durch die Laserlichtquelle 15.1 bzw. 15.3 jeweils ein Blickpunkt 19.1 oder 19.3 erzeugt, während 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 Blickpunkt 19.1 bzw. 19.3 richten. In der Auswerteeinheit 11 wird festgestellt, ob die Bewegung des einen oder anderen oder beider Augen richtig oder fehlerhaft ist. Ferner erfolgt eine Auflistung der richtigen bzw. falschen Bewegung des Augapfels und eine Ermittlung der Reaktionszeit. Die Reaktionszeit wird bevorzugt auf 1/ιoooste-'- Sek. genau ermittelt.The reference point 18 is produced on the screen 17 by the laser light source 15.2 for checking the ability to see. The eyes turn to this reference point 18. With a random generator or the like in the evaluation unit 11, a point of view 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 viewpoint 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. Furthermore, the correct or incorrect movement of the eyeball is listed and the reaction time is determined. The reaction time is preferably determined to the nearest 1 / ιooo ste -'- second.
Nicht näher gezeigt, befindet sich in der Auswerteeinheit 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. Not shown in more detail, there is a database in the evaluation unit 11, which uses stored data from comparable living beings to determine whether the error rate is within or outside this range. The database is created using specific parameters. In humans, these parameters are primarily gender and age.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zum Prüfen der Blicktüchtigkeit eines Lebewesens, wobei die Bewegung zumindest eines Augapfels (4) zu einem Blickpunkt (19) hin beobachtet wird,1. A method for checking the ability of a living being to see, the movement of at least one eyeball (4) being observed towards a viewpoint (19),
dadurch gekennzeichnet,characterized,
daß die Bewegung des Augapfels (4) automatisch erfaßt, in einer Auswerteeinheit (11) mit der Lage des Blickpunktes (19.1, 19.3) verglichen und Bewegungsfehler des Augapfels (4) im Verhältnis zum Blickpunkt (19.1, 19.3) aufgelistet werden.that the movement of the eyeball (4) is automatically detected, compared in an evaluation unit (11) with the position of the viewpoint (19.1, 19.3) and movement errors of the eyeball (4) in relation to the viewpoint (19.1, 19.3) are listed.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, 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 in that a reflection of infrared light through the front eye media is used for automatically detecting the movement of the eyeball (4).
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich¬ net, daß als Blickpunkte zumindest zwei beabstandete Laserpunkte (19,1, 19.3) verwendet werden, zwischen denen sich als ein Bezugspunkt (18) für das Auge ein 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 viewpoints, 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 Blicktüchtigkeit eines Lebewesens, wobei die Bewegung zumindest eines Augapfels (4) zu einem Blickpunkt (19) hin 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 Blickpunkten (19.1, 19.3) hin verbunden ist.6. A device for checking the ability of a living being to see, the movement of at least one eyeball (4) being observed towards a viewpoint (19), characterized in that a device (3.1, 3.2) for automatic detection of the Movement of the eyeball (4) in relation to at least two viewpoints (19.1, 19.3) is connected.
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 Blickpunkte (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 viewpoints (19.1, 19.3).
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Strahlen (16.1, 16.3) der Laserlichtquellen (15.1, 15.3) kreuzen.10. The device according to claim 9, characterized in that the beams (16.1, 16.3) of the laser light sources (15.1, 15.3) cross.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß zum Erzeugen eines Bezugspunktes (18) eine weitere Laserlichtquelle (15.2) vorgesehen ist.11. The device according to claim 9 or 10, characterized gekenn¬ characterized in that a further 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 Auswerteeinheit (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 Auswerteeinheit (11) zwischen zwei Bügelschenkel (12.1, 12.2) erstreckt, während sich die Laserlichtquellen (15.1 bis 15.3) auf einer Traverse (14) befinden.14. The apparatus according to claim 13, characterized in that the evaluation unit (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 in der Auswerteeinheit (11) eine 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 a database with norm data relating to movement errors for living beings is integrated in the evaluation unit (11).
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US4889422A (en) * 1986-01-28 1989-12-26 George Pavlidis Method and means for detecting dyslexia
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