Способ определения параметров движения глаз и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано для исследования зрительной деятельности человека-оператора. Цель изобретения - повышение помехозапщщенности 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

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

C0L1HAËÈCTÈ×ÅCHÈÕ

РЕСПУБЛИК (51) 4 А 61 В 8/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3852086/28-14 (22) 31.01.85 (46) 15.03.87. Бюл.¹ 10 (71) Особое конструкторское бюро биологической и медицинской кибернетики Ленинградского электротехнического института им. В.И.Ульянова (Ленина) (72) А.И.Спецаков и M.È.Н1иф (53) 615.47(088.8) (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ

ДВИЖЕНИЯ ГЛАЗ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО

ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к медицинской технике и может быть использова но для исследования зрительной деятельности человека-оператора. Цель изобретения — повышение помехозащищенности 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 неинфорÄÄSUÄÄ 1296119 А1 мативный интервал времени сканирования поля иэображения 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.

129

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

Цель изобретения — повышение помехозащищенности при сохранении безопасного уровня облучения.

На фиг.1 приведена функциональная 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 формируют видеосигнал блика и запоминают координаты апертуры на растре в этот момент, т.е. координаты Х и У б изображения блика. Кроме того, в каждом цикле сканирования определяют координаты границ зоны достоверного нахождения блика (фиг.1) для чего находят минимальную квадратную область достоверного нахождения блика с границами

Т

1(1 = Б 1 Molkc

Т (-1 1- о (1) где Х1,Х, Y Y - абсциссы и ординаты на растре соответственно верхней и нижней границ минимальной квадратной области;

Х,Y - координаты изображения блика, измеренные в предыдущем цикле;

Х,У „ - максимальные коорМ4КС мФКс динаты перемещения изображения блика;

6119 р с (--------). р макс То

7 (2) 25 где Р„ „ — биологически безопасный уровень интенсивности ИК-излучения в режиме непрерывного облучения глаза.

Устройство для осуществления споЗ1 соба (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 источ„10 ником 2 и излучателем 1, последовательно соединенные блок 12 задания границ минимальной квадратной области, цифровой компаратор 13 и формирователь 14 управляющего сигнала.

45 Сигналы с блока 10 памяти выведены на выходы 15 и 16, Устройство для осуществления спо" соба работает следующим образом.

Оператор наблюцает объект через

50 полупрозрачное зеркало 3. Световой поток излучателя 1, например светодиода, подключенного к источнику 2 тока через коммутатор 11, отражаясь от. роговицы глаза, попадает на вход

55 телевизионной системы 4, управляемой блоком 6 синхронизации, выполненным в виде последовательно включенных опорного генератора 7 и координатных счетчика 8 абсциссы и счетчика 9

2 р„ — максимальное изме;. мсн кс ряемое значение угла поворота глаза;

Т вЂ” период измерения;

t0 - наименьшее время поворота глаза на один градус.

При этом непрерывно cpBBHHBG!pT

Щ текущие коорцинаты сканирующей апертуры с координатами границ области достоверного нахождения изображения блика. По результатам сравнения формируют сигналы входа апертуры в

15 область и выхода из нее, синхронно с входом апертуры в область включают истбчник облучения глаза, синхронно с выходом из области выключают его, а интенсивность потока вклю20 ченного источника устанавливают в пределах

3 1296 ординаты сканирующей апертуры. Блок

5 фиксации видеоимпульса обеспечивает управляющий сигнал на входах блока

10 памяти координат иэображения блика в момент появления вершины видео5 сигнала. Блок 12 задания границ минимальной области достоверного нахождения изображения блика обеспечивает формирование кодов четырех чисел

Х„, Хг, Y, Y,,являющихся координа- tp г тами границ укаэанной области (фиг.l), и содержит для этой цели блок 17 уставки максимального перемещения изображения блика, который задает фиксированные коды величин f5

Х и (-X ), и сумматоры 18 — 21.

Сравнение текущих координат апертуры с границами области нахождения изображения блика осуществляется цифровым компаратором 13, состоящим из 2р узлов 25 — 28 сравнения, которые могут быть выполнены, например, на микросхемах 564ИП?. Формирователь 14 управляющего сигнала служит для выдачи команд на включение излучателя 25 при движении апертуры в пределах указанной вьппе области, и содержит

RS-триггеры 22 и 23 и схему И 24, с выхода которой управляющий сигнал поступает на коммутатор !l. 30

Телевизионная система 4 производит непрерывное построчное сканирование всей области, в которой может оказаться изображение роговичного блика при поворотах глаза на предель35 ные углы. Блок 6 синхронизации одновременно выполняет синхронизацию развертки телевизионной системы 4 и непрерывное формирование кодов текущих 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 ll 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.

Предлагаемый способ и устройство повьппают точность измерения параметров движения глаз за счет повьппения помехоэащищенности (увеличения отношения сигнал — шум) при сохранении безопасного для глаза уровня облу119 4 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 307 ниже предельно допустимой безопасной нормы. Одновременно использование светодиода, имеющего спектр излучения 920120 нм, полностью исключает зрительную помеху оператору, а также позволяет снизйть габариты и вес датчика на голове оператора.

Формула и з обре т е н и я

I Способ определения параметров движения глаз, заключающийся в формировании изображения роговичного блика на плоскости с последующим ее сканированием и определением координат роговичного блика, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повьппения помехозащищенности при сохранении безопасного уровня облучения, определяют минимальную квадратную область нахождения изображения блика с границами

Т

Х Х +Х акс (g) = б (- макс р макс а

Т

"б < 1 макс макс > синхронно с началом и окончанием сканирования выделенной области соответственно включают и выключают источник инфракрасного излучения, интенсивность излучения которого устанавливается в пределах

P < (--------) P макс Г о 2

Т ñï где циссы и ординаты на растре, соответственно верхней и нижней границ минимальной квадратной области;

Х,У вЂ” координаты иэображения блика, измеренные в предыдущем цикле;

Х„ кс,Умакс- максимальные коор. динаты перемеще1296119 ния изображения блика; — максимальное знамс1кс чение угла поворота глаза 1 период измерения; наименьшее время поворота глаза на один градус; биологически бе- 1О зопасный уровень интенсивности инфракрасного излучения.

Т

-Хд 10104) Фиг. 2

ВНИИПИ Заказ 2306 Тираж 595

Подписное

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

2. Устройство для определения па.— раметров движения глаз, содержащее излучатель, источник тока, оптическую систему, телевизионную систему, сигнальный выход которой соединен 20 с блоком фиксации видеосигнала, блок синхронизации, выполненный в виде генератора опорного сигнала, соединенного .со счетчиками импульсов абсциссы и ординаты, и блок памяти, 25 первый и второй входы которого под.ключены к выходам счетчика абсциссы и счетчика ординаты соответственно, другие выходы которых соединены свходами телевизионной системы, а 30 третий вход блока памяти подключен к выходу блока фиксации видеосигнала, отличающее с я тем, что, с целью повышения помехозащищенности при сохранении безопасного уровня облучения, введены коммутатор и последовательно соединенные блок задания границ минимальной квадратной области, цифровой компаратор и форх„(юи! мирователь управляющего сигнала, выход которого подключен к первому входу коммутатора, второй вход которого соединен с выходом истОчника тока, а выход — с излучателем, выходы блока памяти подключены к входам блока задания границ минимальной квадратной области и к выходным шинам Х и Уб устройства, а первый и второй входы блока памяти соединены с входами сравнения цифрового компаратора, 3. Устройство по п ° 2, о т л и— ч а ю щ е е с я 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 XS, первые входы третьего и четвертого сумматоров объединены и подключены к выходной шине Y второй вход первого сумматора соединен с вторым входом третьего сумматора и выходом "+й" блока уставки кода максимального перемещения изображения блика, а второй вход второго сумматора подключен к второму входу четвертого сумматора и к выходу "-Л блока уставки максимального перемещения иэображения блика.

4. Устройство по п.2, о т л и— ч а ю щ е е с .я 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.