Способ определения параметров движения глаз и устройство для его осуществления Советский патент 1987 года по МПК A61B8/10 

112

Изобретение относится к медицинской технике, касается вопросов определения движения глаз и может быть использовано для исследования зрительной деятельности человека-опера- тора.

Цель изобретения - повышение помехозащищенности при сохранении безопасного уровня облучения.

На фиг.1 приведена функциональ- ная схема устройства; на фиг.2 - растрполе изображения роговичного блика с квадратной наименьшей областью достоверного нахождения изображения блика.

Способ осуществляют следующим образом.

Глаз освещают потоком ИК-лучей; отраженный поток формируют в виде изображения роговичного блика на светочувствительной поверхности датчика (например, диссектора) телевизионной системы, жестко связанной с головой оператора. Одновременно с циклическим построчным сканированием всего поля изображения (светочувствительной поверхности датчика) формируют коды текущих значений координат сканирующей апертуры. При совпадении сканирующей апертуры с изображением блика формирзтат видеосигнал блика и запоминают координаты апертуры на растре в этот момент, т.е. координаты Хх и Yg изображения блика. Кроме того, в каждом цикле сканирования определяют координаты границ зоны достоверного нахождения блика (фиг. для чего находят минимальную квадратную область достоверного нахождения блика с границами

1(2.) Б ((Kc tj .f V M woiKc -о

т

1(21 &

+ Y М

МгСЧКС

л

t,

MdKc о

(1)

где X-,,,Y, - абсциссы и ординаты на растре соответственно верхней и нижней границ минимальной квадратной области; X..,Y - координаты изображения блика, измеренные в предыду- щем цикле;

MKc MciKc максимальные координаты перемещения изображения блика

Motkc максимальное измеряемое значение угла поворота глаза;

Т - период измерения; tjj - наименьшее время поворота глаза на одинградус.

При этом непрерывно сравнива рт текущие координаты сканирующей апертуры с координатами границ области достоверного нахождения изображения блика. По результатам сравнения формируют сигналы входа апертуры в область и выхода из нее, синхронно с входом апертуры в область включают источник облучения глаза, синхронно с выходом из области выключают его, а интенсивность потока включенного источника устанавливают в пределах

р , I - MaKc to 2- р

г 4г I J ; гдоп ,

(2)

где Р.дг, - биологически безопасный уровень интенсивности ЙК-излучения в режиме непрерывного облучения глаза.

Устройство для осуществления способа (фиг.1) содержит излучатель 1, источник 2, оптическую систему 3 в виде полупрозрачного зеркала, телевизионную систему 4, соединенную с блоком 5 фиксации видеосигнала, блок 6 синхронизации, содержащий генераторы 7 опорного сигнала и счетчики 8 и 9 импульсов абсциссы и ординаты соответственно, блок 10 памяти, коммутатор 11, включенный между источником 2 и излучателем 1, последовательно соединенные блок 12 задания границ минимальной квадратной области, цифровой компаратор 13 и формирователь 14 управляюп1его сигнала. Сигналы с блока 10 памяти выведены на выходы 15 и 16.

Устройство для осуществления способа работает следующим образом.

Оператор наблюдает объект через полупрозрачное зеркало 3. Световой поток излучателя 1, например свето- диода, подключенного к источнику 2 тока через коммутатор 11, отражаясь от. роговицы глаза, попадает на вход телевизионной системы 4, управляемой блоком 6 синхронизации, выполненным в виде последовательно включенных опорного генератора 7 и координатных счетчика 8 абсциссы и счетчика 9

31

ординаты сканирующей апертуры. Блок 5 фиксации видеоимпульса обеспечивае управляющий сигнал на входах блока 10 памяти координат изображения блика в момент появления вершины видео- сигнала. Блок 12 задания границ минимальной области достоверного нахождения изображения блика обеспечивает формирование кодов четырех чисел Х, Х-, Y , Y , являющихся координа- тами границ указанной области (фиг.1), и содержит для этой цели блок 17 уставки максимального перемещения изображения блика, который задает фиксированные коды величин Хд и (-Хд), и сумматоры 18 - 21. Сравнение текущих координат апертуры с границами области нахождения изображения блика осуществляется цифровым компаратором 13, состоящим из узлов 25 - 28 сравнения, которые могут быть выполнены, например, на микросхемах 564ИП2. Формирователь 14 управляющего сигнала служит для выдачи команд на включение излучателя при движении апертуры в пределах указанной вьщ1е области, и содержит RS-триггеры 22 и 23 и схему И 2А, с выхода которой управляющий сигнал поступает на коммутатор 1.

Телевизионная система 4 произво- дит непрерывное построчное сканирование всей области, в которой может оказаться изображение роговичного блика при поворотах глаза на предельные углы. Блок 6 синхронизации одновременно вьшолняет синхронизацию развертки телевизионной системы 4 и

непрерывное формирование кодов тёку

щих координат сканирующей апертуры на растре. Для этого в счетчиках 8 и 9 накапливаются импульсы опорного генератора 7. Емкость каждого счетчика 8 и 9 определяет размер растра соответственно по абсциссе и ординате. Блоки 13 и 14 совместно с коммутатором 11 обеспечивают включение излучателя 1 только в те моменты, когда сканирующая апертура проходит

через зону нахождения блика, и выключение излучателя при нахождении апертуры вне этой зоны.

Предлагаемьй способ и устройство повышают точность измерения парамет- ров движения глаз за счет повышения помехозащищенности (увеличения отношения сигнал - шум) при сохранении безопасного для глаза уровня облу194

чения. Устройство со светодиодом в качестве излучателя и с диссектором в качестве датчика телевизионной системы позволяет снизить случайную составляющую ошибки определения (координат блика) параметров движения глаз примерно в 2 раза. Причем средняя интенсивность потока, облучающего глаз, на 30% ниже предельно допустимой безопасной нормы. Одновре- . менно использование светодиода, имеющего спектр излучения 920120 нм, полностью исключает зрительную помеху оператору, а также позволяет снизить габариты и вес датчика на голове оператора.

Формула изобретения

1. Способ определения параметров движения глаз, заключающийся в формировании изображения роговичного блика на плоскости с последующим ее сканированием и определением координат роговичного блика, отличающийся тем, что, с целью повьшзения помехозащищенности при сохранении безопасного уровня облучения, определяют минимальную квадратную область нахождения изображения блика с границами

Т

П2)- б Хмйкс-- MClKt

-

35

YUH- 6 И м«кс--; -;-- ;.

синхронно с началом и окончанием сканирования вьщеленной области соответственно включают и выключают источник инфракрасного излучения, интенсивность излучения которого устанавливается в пределах

р

г V у / гдОП )

где Х fX ,. абсциссы и ординаты на растре, соответственно верхней и нижней границ минимальной квадратной области;

Xg,Yg - координаты изображения блика, измеренные в пре- дьщущем цикле;

Х, максимальные координаты перемещеf,

1о«кс

Т t« MO

51

ния изображения блика; .

максимальное значение угла поворота глаза; период измерения наименьшее время поворота глаза н один градус; биологически бе- зопасный уровень интенсивности инфракрасного излучения ,

2, Устройство для определения параметров движения глаз, содержащее излучатель, источник тока, оптическую систему, телевизионную систему, сигнальный выход которой соединен с блоком фиксации видеосигнала, блок синхронизации, выполненный в виде генератора опорного сигнала, соединенного .со счетчиками импульсов абс- циссы и ординаты, и блок памяти, первый и второй входы которого подключены к выходам сче.тчика абсциссы и счетчика ординаты соответственно, другие выходы которых соединены с входами телевизионной системы, а третий вход блока памяти подключен к выходу блока фиксации видеосигнала, отличающее ся тем, 1то, с целью повьшения помехозащищенности при сохранении безопасного уровня облучения, введены коммутато и последовательно соединенные блок задания границ минимальной квадратн области, цифровой компаратор и фор)Aiion}

96

мирователь управляющего сигнала, выход которого подключен к первому входу коммутатора, второй вход которого соединён с выходом источника тока, а выход - с излучателем, выходы блока памяти подключены к входам блока задания границ минимальной квадратной области и к выходным шинам Xg и Yg устройства, а первый и второй .входы блока памяти соединены с входами сравнения цифрового компаратора,

3.Устройство по п.2, о т л и - чающееся тем, что блок задания границ минимальной квадратной области содержит блок уставки кода максимального перемещения изображения блика и четыре сумматора, первые входы первого и второго сумматоров объединены и подключены к выходной шине Xg, /1ервые входы третьего и четвертого сумматоров объединены

и подключены к выходной щине Yg, второй вход первого сумматора соединен с вторым входом третьего сумматора, и выходом блока уставки кода максимального перемещения изображени блика, -а второй вход второго сумматора подключен к второму входу четвертого сумматора и к выходу -л блока уставки максимального перемещения изображения блика.

4.Устройство по п.2, отличающееся тем, что формирователь управляющего сигнала выполнен

в виде двух RS-триггеров, выходы которых через- элемент И подключены к первому входу коммутатора, а входы - к выходам цифрового компаратора.

)

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано для исследования зрительной деятельности человека-оператора. Цель изобретения - повышение помехозапщ- щенности при сохранении безопасного уровня облучения глаза. Способ определения параметров движения глаз состоит в том, что глаз освещают потоком ИК-лучей, используют режим облучения, при котором на весь неинформатиБНый интервал времени сканирования поля изображения световой поток прерывают и только на короткий срок сканирования зоны достоверного нахождения изображения блока включают источник облучения, для чего в каждом цикле сканирования определяют минимальную квадратную область достоверного нахождения блика. Световой поток излучателя 1, отражаясь от роговицы глаза, попадает на вход телевизионной системы 4, управляемой блоком 6 синхронизации.,- Блок 5 фиксации видеоимпульса обеспечивает управляющий сигнал блока 10 памяти координат изображения. В устройстве имеется блок 12 задания границ минимальной области достоверного нахождения изображения блика, формирующий коды координат ее границ, а также компаратор 13 и формирователь 14 управляющего сигнала, вырабатывающий сигнал на включение излучателя 1. 2 с. и 2 з.п. ф-лы, 2 ил. i (Л ьо со О5