Измеритель угловых координат зрительной оси глаза Советский патент 1989 года по МПК A61B3/10 

Изобретение относится к измерителям движений глаза, предназначенным д:1я проведения психологических и медицинских экспериментов.

Цель изобретения - увеличение точности измерения и сокращение времени под| о- товки измерителя к работе.

На фиг. 1 представлена функциональная схема измерителя угловых координат зрительной оси глаза; на фиг. 2. 3 дс|)жа- тель с системой катушек индуктивности; на фиг. 4 электронная схема; и;-, фиг 5 конструктивная схема двигателя.

Измеритель содержит два одинаковых канала с целью измерения движепи11 обоих глаз. Каждый ка}1ал состоит из индуктивного первичного преобразователя, имеющего ко}1тактное кольцо 1. стан1И,;енное

на гмазе, и держатель 2 с системой катушек индуктивности, электронной схемы 3, усредняющих устройств 4 и 5 горизон- та. 1ьно1Ч) и вертикального каналов, первого, иторого и третьего усилителей 6- 8, первой, в горой и тре1ьей схем 9 11 управления ис11)лнител1 ными устройс вами, первого, второго п rpcTbeii) коммутаторов 12 -14, исполпптельн1)1х ycTpoiicTB 15-17 соответственно горилон I а;|ьн()го, вертикального и канала установки расстояния, первого, второ10K()Miiai)aT())OH 18 и 19 нулевого уровня |-ори,к)нта, 1Ьног() и вертикального каналов, третьего комнаратора 20 опорн(Л О напряжения, источника 21 опорного нанря- жения, схемы И 22, первого RS-триггера 23 с1ройс1ва центровки, второго RS-триггера 24 стан()икп рас стояния, тест-экрана 25 с перв1)1м пен ,1ьпым 26 и вторым калиб- ров1)чп1) 27 светодиодами и клавиши Л1уск 28.

Ко)1гакгное кольцо 1 (катушка или корот- ко:(амкнутая катушка) имеет форму пояса С1|)е)ическ()й пове()хн()етп с границей в виде окружноеги и предназначено для возбуждении жтскгрн ич кого тока в горизонтальных

11вер 1 ика. принимающих катушках, iioMcinefnibrx в держате. 1е 2.

Лержа1е,1Ь 2 с системой кату1нек индук- 1ИИНОСТИ ((|м(г. 2 и 3| В1 п1олнен в виде пояса сферичес л)11 новерхпости с э,п,1иптичес- кои ipaiiiiueii. Па BiieniiRni стороне держателя укреп,н-на вочпуждающая катушка 29, а па iHyTpi.Miiieii две горизонта.тьпые 30 II две ве|)1 икал 1Л принимающие ки. KaryiHKH 30 и 31 соединены между собой iiona|)ti(j и одна с другой носледо- Baie.ibHo. Возбуждающая катушка даег nej)i Mt. nnbiii ток в конгактпом К()Л1)Це 1. 1еремеп |ое элек: ромагнитнос поле, обус.тов- .leiiHoe током в кольце, возбуждает э.лскгри- ческий ток в горпзон га,:|ьпых и вертикаль- нь1х прпнимаюших катуп1ках.

Э.лектронная схема 3 (фиг. 4) соде| )жит leneparop 32, усилителя 33 и 34, ам11, 1итуд- но-фазовые дсгектор11| 35 и ,36. От 1Ч нера- 1о|)а 32 подводится высокочастотное напряжение g па возбуждающую катушку 29. (лпиа.чы Xi и X. ог катушек ,30, несун1ие ниформацпю о о 1изонта,.1ьпой составляю- nieii поворота г.|аза, поступают па уси- ,:ите, 1ь 33 и амп,;1итудно-фазовый дегектор ,35, и си1}1алы X.i и .Х.| от катушек 31, necynuie пн(|)ормацп1о о вертикальной состав, 1яюп1ей yr,ia поворота 1 лаза, поступают па уси- лиг1 .1ь ,34 и амп,1итудно-фазовый детскго) ,36. Напряжения па ()дах LIj, и L ./ амп,титуд- iio-ijia 10ВЫХ детектров ;k5, 36 но величине и знаку соогветс вуют углу и нанрав,1еник; I лаза.

сре.1няю1цие ус гроисг ва

и

,)

зон га,1ьпо1 о и вертикального каналов предназначены Д.1Я сглаживания высокочас от- ш х соеI ав,1Я1опи1х, по.пчаемых из-за микро

0

5

0

5

0

5

0

5

движений глаза. В качестве усредняющих устройств применяются низкочастотные фильтры.

Усилители 6 и 7 предназначены для усиления сигналов рассогласования. Дифференциальный усилитель 8 формирует напряжение рассогласования, если выходное напряжение усредняющего устройства 4 горизонтального канала не равно опорному напряжению, получаемому от источника 21 опорного напряжения.

Схемы 9-1 1 управления исполнительными устройствами, в зависимости от величины сигналов рассогласования, формируют управляющие сигналы, которые приводят в действие исполнительные устройства 15- I 7. В качестве схем 9 - 11 управления применяются генераторы, управляемые напряжением.

В зависимости От состояния RS-триггеров 23, 24 коммутаторы 12-14 подключают управ.тяющие сигналы с выходов схем 9-1 1 управления исполнительными устройствами к входам исполнительных устройств 15- 17. Причем RS триггер 23 управляет коммутаторами 12 и 13, а RS-триггер 24 - коммутатором 14.

Исполнительные устройства 15-17 предназначены для перемещения держателя 2 с катушками индуктивности до совмещения оси контактного кольца с осью симметрии катушек в с

||ьезоэ„тектрические двигатели линейного перемещения. Двигатель (фиг. 5) состоит из корнуса 37, нрижимной пружины 38, пьезо- элект)ического вибропреобразователя 39, ползуна 40 и опор 41 ползуна. Скорость перемещения ползуна 40 зависит от частоты управляющего сигнала, формируемого схемой управления исполнительным устройством.

Комнараторы 18 и 19 нулевого уровня горизонтального и вертикального каналов выдают сигналы в том случае, когда сигналы на выходах усредняющих устройств 4 и 5 равны нулю, т. е. когда ось контактного кольца совнадает с осью симметрии катушек индуктивности держателя.

Компаратор 20 опорного напряжения выдает сигнал в том случае, когда сигнал на выходе усредняющего устройства 4 го- ризонтальног О канала равен онорно.му напряжению, получаемому от источника 21 опорного напряжения, т. е. когда система катушек индуктивности находится на расчетном )асстоянии от контактного кольца 1.

Устройство работает следующим образом.

Па глазе иснытуе.мого устанавливается контактное кольцо. Голова испытуемо- r(j фиксируется относительно базы трех- коордипатного исполнительного механизма так. чтобы ее латеральная и вертикальная беи были соответственно паралиндуктивности держателя. В качест- испо:1нительных устройств применяются

лельными направлениям неремещения исполнительных уетройстЕ гори:юнта;|ьного и вер- тика.чьного каналов. Это достигается применением стенда иснытуемог о, к которому крепится Г)а:(а трехкоординатного исполнительного меха1П13ма, а г олова фиксируется нри помощи слепка или/и под6о1 )одника с ло- ooEiOH опорой. Возможпо также крепление бачы грехкоордннатно Ч) исполнительного механизма к п лемному держателю. Далее нажимается клавин1а «ПУСК 28. которая подает команду на вход S RS-триггера 23 центровки и включает его. На выходе Q чтого триггера образуется потенциал, который зажигает центральный светодиод 26 тест-украна 25 и включает коммутаторы 12 и 13 горизонта,ibHoro и вертикального каналов. При утом исполнительн1)1е устройства 12 и 13 горизонтального и вертикальною каналов оказываются подключенными к схемам 9 и И) управления исполнительными устройствами. На выходе Q RS- триггера 23 и(М1тровки (образуется низкий потсипиа,. KOT(jpf,Hi выключает RS-Tpnrre) 24 установки |)асстояпия. При этом калибровочный светодиод 27 выключен, а исполнительное устройство 17 установки расстояния п|)н ПОМОП1.И коммутатора 14 оказывается отк,1К)ченнь1м. Исгн 1туемьп( фиксирует взг, светящийся цептра,1ЫП11Й свето- дно.ч 26. При :)том, если (;сь контактио- го ко,1ьца 1 не совпадает с осью симметрии KaiynieK индуктивности, на выходе :, 1ектронног(; б,1оки 3 образуются сигналы рассог, 1асования горизонтального и )ти- калыюго каналов. Эти сигналы поступают на усредняющие устройства 4 и 5, где сглаживаются nKOMacTOTiiisie состав.ляю- 1пие, по,1уча1 мые oi )движений i. UKUi, меп1акицие процессу центровки. Постоянная времени усредняющих устройств выбрана равной 0,3 с. /1алес С1 ,:1аженные сигналы рассогласования гюдакпся на компараторы 18 и 19 нулевого уровня и усиливаются усилите,1ЯМИ 6 и 7. В схемах 9 и К) управления ис11олните, 1ьн1 1ми устройствами они образуются в электрические сигна, 1Ы, необходимые д,1Я приведения в действия иьезоэ.чектрических линейных двигателей ис- нолните, 1ьпых устройств 1о и 16 горизон- та, 1ьно|() и вертикально1 о каналов, блаюда- ря которым держатель 2 с катушками ин- дукгивности перемешается по обоим направ- ,1ениям до тех нор, иока ось контакт- Hoi o ко.чьца совмещается с осью симмет- )ии катхшек индуктивности. По окончании процесса центровки сигна,:1Ы па В1 1ходах электронного блока 3 и усредняющих устройств 4 и 5 становятся равными пулю, поэтому срабатывают компараторы 1, 19 пулевого уровня, кото)ые через схему И 22 и вход R вык, 1ючают RS-триггер 23 центровки, вследствие чего гаснет 11ентральный све- годнод 26, отк.1ючаются исполнительные уст- poiicTEia 15, 16 горизонтальЕюго и вертикаль0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

ного каналов и включается RS-тригг ер 24 установки расстояния. Последний своим Q выходом включает калибровочный светодиод 27 и нри помощи коммутатора 14 подключает исполнительное устройство 17 установки расстояния к схеме И управления исполнительным устройством. Взгляд испытуемого переводится на калибровочный светодиод 27, поэтому на выходах горизонтального канала электронного блока 3 и усредняющего устройства 4 образуются выходные напряжения. Если система катушек индуктивности находится слишком далеко или близко от контактного кольца (глаза), то выходное напряжение усредняюЕцего устройства 4 меньше или больше опорного напряжения, получаемого от источника 21 опорного иа- Е1ряжеЕ)ия. Поэтому на выходе дифференциального усилителя 8 формируется напряжение рассогласования, которое через схему 11 уЕфавления исполнительным устройством и вк,тк)ченный коммутатор 14 приводит в действие ньезоэлектрический двигатель 17, который приближает или удаляет держатель 2 с системой катушек индуктивности относительно контактного кольца 1 до тех нор, пока выходное напряжение на выходе усредняющего устройства 4 горизонтального канала не станет равным опорному напряжению. По окончании процесса установки расстояния срабатывает компаратор 20 опорЕЮГо уровня, который выключает RS-триЕ-Е ер 24 установки расстояния. Вследствие этого гаснет калибровочный светодиод 27, а коммутатор 14 отключает исполнительное устро йство 17 установки рас- стояЕЕия. На выходе Q RS-триггера установки расст1)яния при этом образуется сигна, «ГОТОВ, извещающий о том, что процесс цеЕЕтровки и установки расстояния закоЕ - чсЕ) и на экран можно проектировать ис- пытательньи тест.

Формула изобретения

Измеритель угловых координат зрительной ОСЕ1 глаза, содержащий два одинако- BE.IX KaEia. ia для измереЕ1ия движений г,1аз, каждый из которых состоит из электронной схемы и Етервичного преобразователя, включающего в себя контактное кольцо, установленное на глазе, и держатель с системой катушек индуктивности, которая сое- динеЕ1а с электронной схемой, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения и сокращения времени подготовки измерителя к работе, в каждый канал измерЕЕтеля введены два усредняющих устройства горЕЕЗОитальЕЕого и вертикального ка- ЕЕалов, TjME усилителя, три схемы уЕЕравле- НЕ1Я ЕЕСЕюлЕЕительными устройствамИ, три коммутатора, три исполнительных устройства горизонталЕ)ЕЮго, вертикального каналов и канала установки расстояния, механически связанных с держателем катушек нидуктивности, три компаратора, источник опорного напряжения, схема И, два / 5-триг- гера, тест-экран с двумя светодиодами и клавиша «Пуск, причем выходы электронной схемы соединены с входами усредняющих устройств горизонтального н вертикального каналов, выходы которых каждый через соответствующие последовательно соединенные усилитель, схему управления исполнительным устройством и коммутатор подключены соответственно к исполнительным устройствам горизонтального и вертикального каналов, выход усредникпдего устройства горизонтального канала соединен с первым входом третьего усилите:1Я, выход которого через третью схему управления испо.ч- нительны.м устройством и третий коммутатор подключен к входу исполнительного устройства канала установки расстоянии, выход усредняюп1е1 о устройства i-оризоиталь- ного канала соединен с первым входом пер

вого компаратора, вторым входом подк/ш)- ченного к нулевой HJHHC и к первому входу второго компаратора, второй вход кото - рого соединен с выходом усредняющего устройства вертикального канала, выходы первого и второго комнараторов подключены через схему И к ()ду первого триггера, S-входом соединенного с клавишей «Пуск, прямым выходом с пе1)вым свето- диодом и управлящим входом первого и второго коммутаторов, а инверсным выходом с S-входом, второго / 5-григ|-ера, прямой выход которого подключен к второму свето- диоду и управляющему входу третьего коммутатора, а / -вход - в выходу третье- г о компаратора, первым входом соединенно- I o с выходом источника опорного нанря- жения и вторым входом третьего усилителя, а вторым входом с выходом усред- няюпхего устройства горизонтального канала.

Изобретение относится к измерительной технике, позволяет повысить точность измерения угловых координат зрительной оси глаза и сокращает время подготовки измерителя к работе. Сигнал от индуктивного первичного преобразователя, содержащего контактное кольцо 1, и держателя с системой катушек индуктивности 2 поступает через электронную схему 3 на усредняющее устройство 4 горизонтального канала и усредняющее устройство 5 вертикального канала. С выхода блока 4 сигнал через последовательно соединенные усилитель 6, схему управления 9 исполнительным устройством и коммутатор 12 поступает на исполнительное устройство 15 горизонтального канала. С выхода блока 5 сигнал через последовательно соединенные усилитель 7, схему управления 10 исполнительным устройством и коммутатор 13 поступает на исполнительное устройство 16 вертикального канала. На дифференциальный усилитель 8 поступают два сигнала от блока 4 и от источника 21 опорного напряжения. Сигнал с выхода усилителя 8 поступает через схему управления 11 исполнительным устройством и коммутатор 14 на исполнительное устройство 17 канала установки расстояния. По совпадению сигналов с выходов блоков 4 и 5 с нулевым уровнем компараторы 18 и 19 срабатывают и их сигналы через схему И 22 устанавливают триггер 23 в нулевое положение. Сигнал с прямого выхода триггера 23 зажигает светодиод 26 и разрешает прохождение управляющих сигналов через блоки 12 и 13. Инверсный выход триггера 23 устанавливает в единичное положение триггер 24. Сигнал с прямого выхода триггера 24 зажигает светодиод 27 и разрешает прохождение управляющих сигналов через блок 14. Клавиша "Пуск" 28 устанавливает триггер 23 в единичное положение. На компаратор 20 опорного напряжения поступают сигналы от блоков 4 и 21, а выходной его сигнал устанавливает в нулевое положение триггер 24. Светодиоды 26 и 27 расположены на тест-экране 25. 5 ил.

BblXOd

Готоб

Фиг.1

гд

Л7

5/

J/