Способ определения параметров движения глаз и устройство для его осуществления

(5) ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ АВТ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Особое конструкторское бюро биологической и медицинской киберне тики Ленинградского электротехничес кого института им. В,И.Ульянова (Ленина)(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ДВИЖЕНИЯ ГЛАЗ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к медици ской технике и может быть использов но для исследования зрительной деятельности человека-оператора. Цель изобретения - повышение помехозащищенности при сохранении безопасного уровня облучения глаза. Способ опре деления параметров движения глаз со тоит в том, что глаз освещают потоком ИК-лучей, используют режим облу чения, при котором на весь неинфоративный интервал времени сканиров ия поля иэображения световой пото прерывают и только на короткий сроксканирования зоны достоверного нахож.дения изображения блока включаютисточник облучения, для чего в каждом цикле сканирования определяютминимальную квадратную область достоверного нахождения блика. Световойпоток излучателя 1, отражаясь отроговицы глаза, попадает на входтелевизионной системы 4, управляемойблоком 6 синхронизации Блок 5 фиксации видеоимпульса обеспечиваетуправляющий сигнал блока 10 памятикоординат изображения. В устройствеимеется блок 12 задания границ минимальной области достоверного нахождения изображения блика, формирующий коды координат ее границ, а также компаратор 13 и формирователь 14управляющего сигнала, вырабатывающийсигнал на включение излучателя 1.2 с. и 2 з.пф-лы, 2 ил.1296119 2г - максимальное изме;Мсю Ксряемое значениеугла поворота глаза;Т - период измерения;со - наименьшее времяповорота глаза наодин градус.При этом непрерывно сравниваЮт10 текущие коорцинаты сканирующей апертуры с координатами границ областидостоверного нахождения изображенияблика, По результатам сравнения формируют сигналы входа апертуры в15 область и выхода из нее, синхроннос входом апертуры в область включают источник облучения глаза, синхронно с выходом из области выключают его, а интенсивность потока вклю 20 ченного источника устанавливают в пределах максТ о Р (Р Т(2) Изобретение относится к медицинской технике, касается вопросов определения движения глаз и может быть использовано для исследования зрительной деятельности человека-оператора.Цель изобретения - повышение по.- мехозащищенности 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.1Способ 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 Уб 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 Тмакс тоТмыкс 1 о(1) где Х 1,Х,У 1,У - абсциссы и ординаты на растре соответственно верхнейи нижней границминимальной квадратной области;Х У - координаты изобра 5 Ъжения блика, измеренные в предыдущем цикле;Х У - максимальные коорм 4 Ксф мюксдинаты перемещенияизображения блика; 25 где Р- биологически безопасныйуровень интенсивности ИК-излученияв режиме непрерывного облучения глаза.Устройство для осуществления спо 31 соба (фиг.1) содержит излучатель 1,источник 2, оптическую систему 3 ввиде полупрозрачного зеркала, телевизионную систему 4, соединенную сблоком 5 фиксации видеосигнала, блок35 6 синхронизации, содержащий генераторы 7 опорного сигнала и счетчики8 и 9 импульсов абсциссы и ординатысоответственно, блок 10 памяти, коммутатор 11, включенный между источ 40 ником 2 и излучателем 1 последовательно соединенные блок 12 заданияграниц минимальной квадратной области, цифровой компаратор 13 и формирователь 14 управляющего сигнала.45 Сигналы с блока 10 памяти выведенына выходы 15 и 16,Устройство для осуществления спо"соба работает следующим образом,Оператор наблюцает объект через50 полупрозрачное зеркало 3. Световойпоток излучателя 1, например светодиода подключенного к источнику 2тока через коммутатор 11, отражаясьот. роговицы глаза, попадает на вход55 телевизионной системы 4, управляемойблоком 6 синхронизации, выполненнымв виде последовательно включенныхопорного генератора 7 и координатныхсчетчика 8 абсциссы и счетчика 93 1296 ординаты сканирующей апертуры. Блок 5 фиксации видеоимпульса обеспечивает управляющий сигнал на входах блока 10 памяти координат иэображения блика в момент появления вершины видео 5 сигнала, Блок 12 задания границ минимальной области достоверного нахождения изображения блика обеспечивает формирование кодов четырех чиселщигфтами границ укаэанной области (фиг.1), и содержит для этой цели блок 17 уставки максимального перемещения изображения блика, который задает фиксированные коды величин 15 Хи (-Х ), и сумматоры 18 - 21, Сравнение текущих координат апертуры с границами области нахождения изображения блика осуществляется цифровым компаратором 13, состоящим из 20 узлов 25 - 28 сравнения, которые могут быть выполнены, например, на микросхемах 564 ИП 2. Формирователь 14 управляющего сигнала служит для выдачи команд на включение излучателя 25 при движении апертуры в пределах указанной вьппе области, и содержит й 5-триггеры 22 и 23 и схему И 24, с выхода которой управляющий сигнал поступает на коммутатор 1. 30 Телевизионная система 4 производит непрерывное построчное сканирование всей области, в которой может оказаться изображение роговичного блика при поворотах глаза на предель 35 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 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.Предлагаемый способ и устройство повышают точность измерения параметров движения глаз за счет повышения помехоэащищенности (увеличения отношения сигнал - шум) при сохранении безопасного для глаза уровня облу 119 4цения. 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 1Способ 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 щ и й с я тем, что, с целью повышения помехозащищенности при сохранении безопасного уровня облучения, определяют минимальную квадратную область нахождения изображения блика с границамиТХ Х + Х скс 12.1 б1 макс , ьмдкс с Т1 С 11 б ( 1 мсекмакс о синхронно с началом и окончанием сканирования выделенной области соответственно включают и выключают источник инфракрасного излучения, интенсивность излучения которого устанавливается в пределах циссы и ординаты на растре,соответственноверхней и нижнейграниц минимальной квадратнойобласти;Ху"Я - координаты изображения блика,измеренные в предыдущем цикле;Хмакс макс максимальные коор.динаты перемеще1296119 чение угла поворота глаза;период измерения;наименьшее времяповорота глаза наодин градус;биологически бе Озопасный уровеньинтенсивности инфракрасного излучения,ТС-Хд 10101) Фиг, гкаэ 2306 тираж 595 Подписн И роизв,-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проек ния изображения блика;- максимальное зна- мсМкс 152. 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 абс- . циссы 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 с. входами телевизионной системы, а 30 третий вход блока памяти подключен к выходу блока фиксации видеосигнала, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения помехозащищенности при сохранении безопасного 35 уровня облучения, введены коммутатор и последовательно соединенные блок задания границ минимальной квадратной области, цифровой компаратор и форх(юащ мирователь управляющего сигнала,выход которого подключен к первомувходу коммутатора, второй вход которого соединен с выходом истОчникатока, а выход - с излучателем, выходы блока памяти подключены к входамблока задания границ минимальнойквадратной области и к выходным шинам Х и Уб устройства, а первый ивторой входы блока памяти соединеныс входами сравнения цифрового компаратора,3. Устройство по п2, о т л и -ч а ю щ е е с я тем, что блок задания границ минимальной квадратнойобласти содержит блок уставки кодамаксимального перемещения изображения блика и четыре сумматора, первыевходы первого и второго сумматоровобъединены и подключены к выходнойшине Хбпервые входы третьего ичетвертого сумматоров объединеныи подключены к выходной шине Увторой вход первого сумматора соединен с вторым входом третьего сумматора и выходом "+й" блока уставки кодамаксимального перемещения изображенияблика, а второй вход второго сумматора подключен к второму входу четвертого сумматора и к выходу "-дблока уставки максимального перемещения иэображения блика.ч, Устройство по п.2, о т л и -ч а ю щ е е с .я тем, что формирователь управляющего сигнала выполненв виде двух Ю-триггеров, выходыкоторых через элемент И подключены кпервому входу коммутатора, а входы -к выходам цифрового компаратора.