Способ регистрации движений глаз оператора Советский патент 1982 года по МПК A61B3/10 

(Б ) СПОСОБ РЕГИСТРАЦИИ ДВИЖЕНИЙ ГЛАЗ ОПЕРАТОРА

t

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к диагностической технике, используемой в психофизиологических исследованиях.

Известен способ регистрации движёний глаз оператора, основанный на облучении инфракрасным (ИК) потоком лучистой энергии для получения на глазу изображений источника. Оба эти изображения неодинаковым образом перемещаются на глазу при его враща тельном и поступательном движении, что дает - возможность по их взаимному расположению определить угол поворота глаза при незакрепленной голове наблюдателя ГП.

Однако этот способ характеризуется недостаточной помехозащищенностью, а также невозможностью измерять координаты точек фиксации взгляда.

Наиболее близким к предлагаемоиу является способ регистрации движении глаз оператора, который осущестапяется путем облучения глаза ИК notoком, формирования изображений светящегося зрачка и роговичного рефлекса на входе оптико-электронного преобразователя и автоматического измерения проекций отрезка между центрами изображения зрачка и рефлекса t2.

Однако известный способ непосредственного измерения координат точек фиксации взгляда на объекте наблюде10ния не обеспечивает, так как при поступательных смещениях глаза в пределах пучка параллельных лучей величина измеряемого отрезка между центрами зрачка и рефлекса не измеtsняется , в то время как зрительная ось глаза пересекается с объектом в разных точках (координаты точек взгляда меняются).

Облучение глаза параллельным пуч20ком не обеспечивает высокого соотношения сигнал-шум и сигнал-фон при сканировании изображенияглаза. Это является результатом того, что глаз 39 набл10дателя аккомодирован на объект наблкщения, например на экран, а не на бесконечность, поэтому параллельный пучок лучей собирается хрус таликом на сетчатке не в виде резко очерченной точки, а размытым пятном увеличенных размеров и пониженНОЙ светимости. В связи с тем, что светимость пятна на сетчатке понижена из-за расфокусировки, поток лучей из глаза ослабляется, что ведет к уменьшению отношения сигналшум при сканировании изображения зрачка, А в связи с тем, что размеры пятна на сетчатке увеличены из-за расфокусировки, изображение этого пятна, создаваемое хрусталиком в плоскости аккомодации (т.е. на входе приемной оптики).велико. Это требуе увеличения входного зрачка приемной оптики, чтобы воспринять весь поток, выходящий из глаза, а следовательно, снижает отношение -сигнапфон (фоном в данном случае является кожа, склера, ресницы). Оба эти фактора снижают точность измерении и помехоустойчивость системы на осн ве известного способа. Целью изобретения является получение информации непосредственно о координатах точек фиксации взгляд на неподвижном объекте наблюдения и повышения точности измерения путем увеличения отношений сигнал-шум и сигнал-фон при сканировании изображения глаза. Поставленная цель достигается те что согласно способу регистрации движений глаз оператора, состоящему в облучении глаза инфракрасным (ИК) потоком, формировании изображений светящегося зрачка и роговичного рефлекса на входе оптико-электронного преобразователя и автоматическом измерении проекций отрезка межд центрами изображений зрачка и рефле са, облучение глаза ИК потоком осуществляют пучком, расходящимся из квазиточечной области, оптически со мещенной с плоскостью аккомодации глаза и фиксированной относительно объекта наблюдения. На фиГо 1 изображена схема взаим ного расположения глаза наблюдателя экрана и источника облучения; на фиг. 2 и 3 - оптическая схема совмещения квазиточечного источника излучения с заданной точкой- объекта наблюдения. Способ осуществляют следукяцим образом; При мнимом совмещении источника излучения с объектом наблюдения (фиг. 2) объектом наблюдения служит экран 1, с центром которого совмещено мнимое изображение квазиточечного источника 2. На глазе 3 наблюдателя формируется (фиг. 1) пучком лучей от источника 2 роговичный рефлекс и светящийся зрачок 5, которые воспринимаются датчиком 6 оптико-электронного преобразователя. Полупрозрачное зеркало 7 и спектроделитель 8 обеспечивают необходимую соосность пучков, падающего на глаз и отраженного от него. При действительном совмещении источника излучения с центром объекта наблюдения (фиг. 3) перед центром экрана 1 установлено микрозеркало 9, расходящийся пучок лучей от которого направлен на глаз 3. Сформированные в результате этого на глазе 3 роговичный рефлекс и светящийся зрачок воспринимаются датчиком 6 посредством полупрозрачного зеркала 7. На микрозеркале 9 формируется квазиточечный источник света благодаря оптической системе 10, фокусирующей на нем изображение малой светящейся апертуры 1 1 . На фиг. 1 показан объект наблюдения в виде экрана 1 с размещенным в заранее выбранной его точке (например, в центре) квазиточечным источником 2 лучистой энергии, облучающим глаз 3 наблюдателя для формирования роговичного рефлекса k и обеспечения светящегося зрачка 5. Один и тот же глаз показан смотрящи. в точку экрана, совпадаюсцую с источником 2, при двух положениях головы наблюдателя. При этом глаз остается в пределах пучка источника. Если считать глаз оптически симметричным, то независимо от положения глаза при взгляде на источник 2 рефлекс оказывается совпадающим с центром зрачка 5. Это совпадение (одинаковое взаимное расположение зрачка и рефлекса при взгляде на одну точку из разных позиций) обеспечивает при осуществлении способа измерение не углов поворота глаза, а координат точек взгляда на объекте. Схема на фиг, 1 дана для частного Наиболее наглядного случая, когда взгляд направлен на источник света. При взгляде с разных позиций в произвольную точку экрана также имеет место одинаковое взаимное расположение рефлекса и зрачка глаза благодаря использованию квазиточечного источника с расходящимся пучком лучей. Поскольку квазиточечный источник совпадает с объектом наблюдения, т.е. с плоскостью аккомодации глаза наблюдателя, он оказывается сфокусированным точно на сетчатке в виде маленькой точки, в которой сосредоточена вся энергия пучка, попавшего внутрь глаза о Будучи вторичным источником энергии излучения, эта точка, обладающая высокой светимост и малыми размерами, создает более интенсивный обратный поток из глаза чем при известном способе, а следовательно, более яркое свечение зрачка. С другой стороны, хрусталик глаза строит в плоскости аккомодации изображение этой точки, имеющее размеры источника на экране, т.е. малые поскольку источник квазиточечный. Это позволяет настолько уменьшить входной зрачок приемной оптики, расп ложенной в плоскости аккомодации, чт фон:кожа, склера и прочее не будет изображен на входе фотоприемника. Таким образом, применение квазиточеч ного источника ПК излучения с расходящимся пучком, расположенного в определенной точке экрана, обеспечивает возможность непосредственного измерения координат точек фиксации взгляда на объекте; повышение отношения сигнал-шум при сканировании изображения зрачка, а следовательно точности измерения; повышение отношения сигнал-фон, а следовательно, помехоустойчивости измерения. Л1редложенный способ обеспечивает измерение коо 5динат точек взгляда с точностью 2-2,5 мм на экране размерами 300x200 мм, удаленном от глаза на расстояние 500 мм, при поступательных сдвигах головы наблюдателя в пределах +7 мм. Способ поз воля ет с низ ит ь по грешност ь (в угловой мере) в 1,5-2 раза за счет увеличения отношения сигнал-шум и сигнал-фон фотоприемника благодаря использованию квазиточечного источника и расположению его в плоскости аккомодации глаза. Формула- изобретения Способ регистрации движений глаз оператора, состоящий в облучении глаза инфракрасным (ИК)потоком, фор.мировании изображений светящегося зрачка и роговичного рефлекса на входе оптикоэлектронного преобразователя и в автоматическом измерении проекций отрезка между центрами изображений зрачка и рефлекса, о тлкчающий ся тем, что, с целью получения информации непосредственно о координатах точек фиксации взгляда на неподвижном объекте наблюдения и повышения точности измерения путем увеличения отношений сигнал-шум и сигнал-фон при сканировании изображения глаза, облучение глаза инфракрасным потоком осуществляют пучком, расходящимся из квазиточечной области, оптически совмещенной с плоскостью аккомодации глаза и фиксированной относительно объекта наблюдения. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент США If 3804if96, кл. А 61 В 3/10, 197. 2.Патент США fP , кл. А 61 В 3/10, 1973.

нА

Wb

3S

Мг I

Л

5

wz. 2

ч