Устройство для измерения перемещений зрительной оси
Союз Соаетскик
Сочиалистическик
Республик
ОИ ИСААКИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 06,06.77 (21) 2492887/28-13 (51)М. Кл.2 с присоединением заявки Мо
A 61 В 3/10
Государственный комитет
СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет (5Ç) УДК 615.471:
: 612.819.3 (088,8) Опубликовано 0 5 0 28 О. Бюллетень Ио 5
Дата опубликования описания 08.0280 (72) Автор изобретения у () 1д".13, К,C. Крищюнас (71) Заявитель Каунасский политехнический институт имени Антанаса СнМкуса!
l i
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПЕРЕМЕЦЕНИЙ
ЗРИТЕЛЬНОЙ ОСИ (54) Изобретение относится к инструментам и приспособлениям для диагностики, а более конкретно — к устройствам для измерения движений глаз, предназначенным для пров едения психологических, эргономических, нейрофиэиологических экспериментов, и применения в качестве датчик а эрг отических систем, управляемых взором.
Известно устройство для измерения перемещений зрительной оси, состоящее из первичного преобразователя, содержащего короткозамкнутую катушку, прикрепленную к контактной линзе, центральную катушку, прикрепленную параллельно фронтальной плоскости оправы очков, и четыре координатные катушки, а также электронной схемы, состоящей из общего усилителя переменного тока, двух резонансных усилителей, двух координатных сумматоров, двух генераторов и двух демодуляторов (1).
Однако известное устройство не позволяет проводить одновременные измерения микро — и макродвижений, так как при записи макродвижений с малой чувствительностью измерителя невозможно различить-микродвижения из-за ничтожной их амплитуды, а при записи мик родв ижений с большой ч увствитель ность ю измерителя появившиеся макродвижения выводят записываемый сигнал из рабочей зоны регистратора.
Целью изобретения является формирование выходного сигнала, совместно от об ража юще го мик ро- и мак родв ижения зрительной оси.
Поставленная цель достигается тем, что устройство доголнительно имеет два координатных сумматора и каналы уравновешивания вертикальной и горизонтальной составляющих, каждый из, которых имеет последовательно соединенныее к омпа ра тор зоны, рев ерс ив— ный счетчик, преобразователь коднапряжение, сумматор, компаратор фазы и схему эквивалентности, а также компаратор знака, вход которого объединен со входом компаратора эоны и соединен с выходом демодулятора, а выход компаратора знака соединен со вторым входом схемы эквивалентности, чей выход соединен со вторым входом реверсивного счетчика, выход компаратора фазы соединен со вторым входом преобразователя код-напряжение, при этом выход соответствующего резонансного усилителя соединен со вторьм входом сумматора соответствую713561 щего канала уравновешивания, а выход саатветствующегo генератора соединен со вторым входам демодулятора, третьим входом преобразователя код-напряжение соответствующего канала уравновешивания и двумя координатными сумматорами соответствующего канала уравновешивания, причем выходы координатных сумматоров горизонтальной и вертикальной составляющих сое-: динены с соответствующими координатными катушками, а центральная катушка через усилитель переменного тока соединена са входами резонансных усилителей.
На фиг. 1 изображена блок-схема устройства для измерения перемещений зрительной Оси; на фиг. 2 — эпюры, IIîÿr Hë.î ..IIIå работу устройства; на
; >и< . 3 — зпюры, поясняющие работу ..реабраэователя вектора поворота глаD l 20
", c Tpîéñ Tâ ñ для измерения перемещений зрительной оси содержит первичíI-.-.II ПреабразаэатЕлЬ 1, состоящий иэ кароткозамкнутай хату .к<и 2, при помощи контактной линзы или присоски
I.рикрепленной и глазу, центральной катушки 3, прикрепленной параллельно poH .Тальнай плоскости оправы О п<ов, 1 Оризонтальн: -..< координатных катушек
4, 5 и Р c-pTH:< ".." .ъ нлх к Оардинатных кат,ш.к б, 7, i:.p.- О гк св пери:ндикулярн«центральной катушке и лежащих в одной плоскости, и элек гричес.<ую схему „имеющую два ГОр,<зонтальные коорди <атные сумматора Ь, 9,. два вертикальные координатные сумл<атора 10, 11, общий усил;.:.:=-:и 12 пер =ыенного тока, имеющий высокое -хадпое сопротивление и два канала 13, 14 у з..вновешивания, каждый из ко- 4() торьг< состоит из резонансного усили. эля 15 (16), настраеннога на частот ; c 23 (24.), подсчитывающего количество < мнульсав, принятых ат кампаратара :1 (22) эоны, преобразователя 25 (26) . ода в переменное напряжение, формирующего переменное напряжение одинаковой частоты с генератором 17 (18), амплитуда которого зависит ат содер кания реверсивного счетчика 23 (24), :-; фаза — от фазы напряжения сумматор: 27 (28), Определяемого при помощи :<..>л<.,ар:<торов 29 (30} фазы, схемы 31 (32) э:.:вивалентности, определяющей направление считывания реверсивному <".четчику 23 (24) гутем rðàâнения вы- .«,",ны:" сигналов компаратара 29 (30> фазы, и компаратора 33 (34) знака, определяющего полярность выходного напряжения демодулятора 19 (20) . Оси координатных катушек 4-7 расположены в одной плоскости с центральной катушкой так, что взаимная индуктивность между центральной и координатными катушками отсутствует. Координатные катушки являются идентичными и поэтому при их возбуждениях от высокочастотных генераторов 17 и 18, выдающих напряжение U, U 8 с отличающимися частотами f è Е, ЭДС в центральной катушке 3 отсутствует, когда каротказамкнутая катушка 2 занимает центральное полажение, При отклонении глаза вместе с короткозамкну ой катушкой 2 магнитные поля координатных катушек 4-7 индуцируют в катушке 2 ЭДС, амплитуды которых зависят от величины соответствующих углов поворота глаза, а фазы — от направления поворота. Эти ЭДС создают в коратказамкнутай катушке 2 ток, образующий магнитное поле, которое наводит пропорциональную ЭДС в центральной катушке 3. Из этой ЭДС Е, усиленной усилителем 12 переменного тока, резонансные усилители 15, 16 выделяют составляющие U >, U имеющие частоты f„è f< соответственно. 7 мцлитуды выходных ЭДС резонансных усилителей 15, 16 пропорциональны углам отклонения глаза От центральнага полок<ения, а их фаза зависит от направления отклонения соответственно для горизонтальной и вертикальной составляющей ° этим напряжениям ()(6 и ()<ь па демодулированным напряжениям Ц(U
Это достигается применением горизантальнага и вертикального каналов 13 и 1 4 урав нов ешивания . Выходные напряжения этих каналов U<-I .и U изменяют возбуждающие токи координатных катушек так, чтобы ЭДС в централь ной катушке становились равным нулю— скампенсировались. При этом компенсирующее напряжение Б (U<<) увеличивает возбуждающий ток координатной катушки 4 (6) и уменьшает так катуш- ки 5 (7), Величина разности возбуждающих токов координатных катушек, т,е. величина компенсирующих напряжений U < (U >8), нужна я для к омпенса713561 ции ЭДС н центральной катушке 3, пропорциональна отклонению глаза с короткоэамкнутой катушкой 2 и может быть принята за выходную величину преобразователя вектора поворота глаза. С целью формирования выходных сигналов, совместно отображающих микро- и макродвижения, компенсирующие сигналы (> и U <+ в каналах ураьновешинания расщепляются в дискретно изменяемые переменные напряжения Uy Ug с шагом квантования,. например, соотнетстнующим одному градусу, а поворот г:àçà в пределах шагов квантования представляется аналоговыми (кусочно) сигналами U >, U, как это показано на фиг.2. Работа преобразователя вектора поворота глаза поясняется эпюрами, показанными на фиг. 3. Если вектор поворота глаза &q(>7 не превышает шага квантования и находится н первой зо- 20 не, то амплитуда переменного напряжения (>,„преобразователя 25 (26) равняется кулю и выходное напряжение U„ä„ (U ä„) полностью отображает вектор поворота глаза. Схема эквивалент- Я ности формирует единичйый уровень, который устанавливает ренерсин ный счетчик н режим считывания, так как совпадают знаки напряжений U<<(gp> и UI77(gQ> (положительные), определяемые () компараторами соответственно знака ЗЗ (34) и фазы 29 (30) . При увеличении угла поворота глаза Sy,(>> компаратором 21 (22) зоны формируется единичный импульс и момент каждого перехода угла поворота глаза через .верхнюю границу зоны, Импульсы подсчитываются реверсивным счетчиком 23 (24) и преобразуются н квантонанное по УРовню переменное напряжение U»(z<> имеющее амплитуду U q>(q > (фиг. Зб) . В момент. каждо го перехода сигнала (>,„ „(- >через верхнюю границу зоны скачком увеличивается квантованное по урон ню напряжение U <(qq>, поэтому скачком уменьшается кусочно-аналого- 45 н ое напряжение U (ы, на выходе резонансного усилителя 15 (16), т.е, и напряжение в катушке 3. В момент менЯет знак напРЯжение U<< С этого времени при каждом переходе угла &, (>7 через нижнюю границу компаратором 21 (22) эоны вырабатываемый импУльс, Ug((g> (фиг. Зг) на единицу 55 уменьшает содержание реверсивного счетчика 23 (24) и тем самым — амплитуду кнантонанного напряжения U (> В момент времени t угол поворота * Ь„ > меняет знак . Содержание реверсивного счетчика 23 (24) и амплитуда напряжения U <<<< > тогда равны нулю. При повороте глаза н противоположном направлении напряжение (>7(>меняет фазу на 180 (знак)., поэтому уровень сигнала компаратора фазы 29 (30) станонится нулевым, отчего фаза выходного сигнала преобразователя 25 (26) код-переменное напряжение изменяется о на 180 ° Поскольку сигнал на выходе демодулятора 19 (20) тоже отрицательный, схема эквивалентности 31 (32) переводит ренерсинный счетчик 23 (24) в режим накопления (фиг. Зд). В дальнейшем работа преобра"îâàòåëÿ происходит аналогично. Таким образсы, дискретные сигналы в унитарном коде Ц, U< отображают количество уровней, например, число градусов, поворота глаза в вертикальной и горизонтальной плоскостях, а точное отклонение s пределах этих уровней (градусов) отображается кусочно аналоговыми сигналами U. „, (>кауИспользование новых блоков и схемы их соединения выгодно отличает предлагаемый преобразователь вектора угла поворота глаза от указанного .прототипа, так как наряду с высокой точностью преобразования выходной сигнал совместно отображает микрои макродвижения глаза, в кусочноаналоговом сигнале полезная информация не теряется, а при его записи повышается разрешающая способность. На записи, имеющей максимальную амплитуду, например 1 градус, хорошо различаются микродвижения, имеющие порядок минут, Полное отклонение глаза определяется по величине дискретного сигнала — количеству целых градусон — или по числу переломов в кусочно-аналоговом сигнале. Это позволит применить преобразователь вектора угла поворота глаза для новых типов экспериментов с глазодвигательной системой и устранит необходимость разработки других преобразователей. формула изобретения Устройство для измерения перемещений зрительной оси, состоящее иэ первичного преобразователя, содержащего короткозамкнутую катушку„прикрепленную к контактной линзе, центральную .катушку, прикрепленную нараллельно фронтальной плоскости оправы очков, и четыре координатные катушки, а также электронной схемы, состоящей иэ общего усилителя переменного тока, двух резона.нсных усилителей, двух координатных суммато- ров, двух генераторов и двух демодуляторов, отличающе ес я тем, что, с целью формирования выходного сигнала, совместно отображающего микро- и макродвижения зрительной оси, оно дополнительно имеет два KQординатных сумматора и каналы уравновешивания вертикальной и. горизонтальной составляющих, каждый из которых имеет последовательно соединен» 713561 ные компаратор зоны, реверсивный счетчик, преобразователь код-напряжение, сумматор, компаратор фазы и схему эквивалентности, а также компаратор знака, вход которого объединен со входом компаратора эоны и соединен с выходом демодулятора, а выход компаратора знака соединен со вторым входом схемы эквивалентности, чей выход соединен со вторым входом реверсивного счетчика, выход компаратора фазы соединен со вторым входом преобразователя код-напряжение, при этом выход соответствующего резонансного усилителя соединен со вторым входом сумматора соответствующего канала уравновешивания, а вы ход соответствующего генератора соединен со вторым входом демодулятора, третьим входом преобразователя коднапряжение соответствующего канала уравновешивания и двумя координатными сумматорами, с другими входами Ко торых соединен выход сумматора соответствующего к анал урав нов ешив ания, причем выходы координатных сумматоров горизонтальной и вертикальной составляющих соединены с соответствующими координатными катушками, а центральная катушка через усилитель переменного тока соединена со входами резонансных усилителей. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство по заявке Ф 2323122/13, кл. А 61 в 3-10, 1975. 713561 õ(У) 4m 75 pb) Ь уг) Яфг) Составитель В. Головин Редактор О. Иванова Техред З.Фанта Корректор М. Ша Роши Заказ 9157/1 4m (jg) ru(to) Тираж 673 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП Патент",. r. Ужгород, ул. Проектная, 4
