專利名稱：高抗干擾紅外光電反射眼動測量儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種測量眼球運(yùn)動的裝置。
人的眼球由三對眼外肌固定于眼眶中，每對眼外肌均能使眼球圍繞著一根旋轉(zhuǎn)軸運(yùn)動。為了看清物體，接收外界圖象信息，正常人的眼球每天常要作幾十萬次的快速跳動及其它形式的運(yùn)動。在視覺活動過程中，中樞神經(jīng)系統(tǒng)各部分不斷發(fā)放神經(jīng)沖動來控制眼外肌的協(xié)同收縮，從而控制了眼球的運(yùn)動。可見，眼球的運(yùn)動與中樞神經(jīng)系統(tǒng)緊密相關(guān)聯(lián)。因此，測量眼球的運(yùn)動，不僅有助于對生理學(xué)、心理學(xué)和生物控制論等學(xué)科的深入研究，而且，在臨床上也有重要的意義，眼動常與中樞神經(jīng)疾病緊密相聯(lián)系。例如，用來對神經(jīng)損傷、麻痹、腦部腫瘤、腦外傷和精神病的診斷，某些精神病患者的眼動常帶有顯著的異常。
目前，對眼動的測量記錄有紅外電視成象、電磁眼動測量、眼電圖和紅外光電反射等四種方法，前二種方法設(shè)備昂貴，第三種方法設(shè)備簡單，但靈敏度低，而第四種方法，具有設(shè)備簡單和靈敏度較高的優(yōu)點(diǎn)，但所見的眼動測量裝置，只能在暗室中使用，頗感不便。
本實(shí)用新型的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡單、能用于明室的紅外光電反射眼動測量裝置。
分析已有紅外光電反射眼動測量裝置易受干擾，不能在明室中使用的原因，是由于對紅外發(fā)光二極管采用直流激勵(lì)的緣故。因此，本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是采用固定頻率脈沖源驅(qū)動紅外發(fā)光二極管，使眼球反射信號一開始就轉(zhuǎn)換成脈沖調(diào)制紅外光信號，避免自然光和室內(nèi)人工照明光源中的紅外光的干擾。與此相適應(yīng)，必須設(shè)置同步檢波電路以消除干擾信號和提高信噪比，減少直流漂移。為了保證紅外發(fā)光二極管脈沖激勵(lì)時(shí)發(fā)射相一致的紅外光強(qiáng)度，采用恒流供電。即本實(shí)用新型包括紅外光發(fā)射一檢測單元、恒流單元、脈沖發(fā)生單元、差分放大單元、同步零階箝位單元、同步零階保持單元、濾波放大單元、輸出單元、電源和箱體諸部件。脈沖單元產(chǎn)生方波以開關(guān)恒流源對紅外發(fā)光二極管的激勵(lì)，其電路構(gòu)成可采用通用的方波振蕩器，頻率取5KC左右已能滿足要求。同步零階箝位單元的電路構(gòu)成包括一個(gè)單穩(wěn)態(tài)振蕩器和一只電子開關(guān)，其中單穩(wěn)態(tài)振蕩器受脈沖發(fā)生單元脈沖觸發(fā)，實(shí)施在紅外發(fā)光二極管穩(wěn)定激勵(lì)期間允許對反射紅外光信號的同步檢測。同步零階保持單元由一只單穩(wěn)態(tài)振蕩器和一只保持電路組成，其中單穩(wěn)態(tài)振蕩器受脈沖發(fā)生單元脈沖或同步零階箝位單元單穩(wěn)脈沖觸發(fā)，其要點(diǎn)是避免電子開關(guān)噪聲串入檢測信號。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是1.抗干擾性能強(qiáng)，可在明室使用；2.結(jié)構(gòu)簡單，易于實(shí)施；3.靈敏度高，約0.2；4.使用時(shí)，不接觸眼球，也能明顯減少頭動引起的測量誤差，其缺點(diǎn)是尚不能測量垂直方向的眼動。
本實(shí)用新型由以下附圖加以實(shí)施。


圖1是本實(shí)用新型的電路原理圖。
圖2是本實(shí)用新型的紅外發(fā)射一檢測單元結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是本實(shí)用新型箱體示意圖。
下面根據(jù)附圖給出本實(shí)用新型最佳實(shí)施例，通過對實(shí)施例的闡述，進(jìn)一步提供本實(shí)用新型的技術(shù)細(xì)節(jié)。
從
圖1～3中，本實(shí)用新型包括紅外光發(fā)射一檢測單元1、恒流單元2、脈沖發(fā)生單元3、差分放大單元4、同步零階箝位單元5、同步零階保持單元6、濾波放大單元7、輸出單元8、電源9和箱體。圖2給出紅外光發(fā)射一檢測單元1的構(gòu)成，紅外發(fā)光二極管D1、光敏三極管BG1、BG2成水平排列，D1位于BG1與BG2距離的中心，安裝在三維調(diào)節(jié)座10上，調(diào)節(jié)座10緊固在眼鏡式架11上。正視時(shí)，調(diào)節(jié)紅外發(fā)光二極管D1和光敏三極管BG1、BG2的左右照射和接收位置，使輸出為零。當(dāng)眼球作左右運(yùn)動時(shí)，光敏三極管BG1、BG2所對應(yīng)接收區(qū)域中鞏膜與角膜比例就不同，對應(yīng)鞏膜多，光反射強(qiáng)，光電信號就大，反之，光電信號就小。紅外發(fā)光二極管取用砷化鎵GL－2C型，光譜為9100～9400A°，對眼視覺不敏感。
圖1中，恒流單元2是由二極管D2、三極管BG3和電阻R2、R3組成的射極跟隨恒流源。脈沖發(fā)生單元3是由單穩(wěn)態(tài)集成電路IC1、IC2和電阻R4、R5及電容C1、C2組成的多諧振蕩器，IC1和IC2取用一塊雙單穩(wěn)態(tài)集成電路MC14538，R4＝1.8KΩ，R5＝3.6KΩ，C1＝0.047μF、C2＝0.022μF，振蕩頻率為5KC，其輸出端與恒流單元2的輸入端以電路相聯(lián)接。這樣，紅外發(fā)光二極管D2以5KC開關(guān)恒流激勵(lì)，對眼球發(fā)射強(qiáng)度相同的紅外光脈沖，光敏三極管BG1和BG2分別將接收來自眼球的反射紅外光轉(zhuǎn)換成電信號饋送到差分放大單元4，放大單元4由以運(yùn)算放大器IC3～I(xiàn)C5為主構(gòu)成的高共模抑制率差分放大器。放大單元4的輸出信號受同步零階箝位單元5開關(guān)控制后饋送到同步零階保持單元6。同步零階箝位單元5包括由以單穩(wěn)態(tài)集成電路IC6、電阻R6、電容C3構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)整形電路和由以箝位三極管BG4、電阻R7、電容C4構(gòu)成的零電平箝位開關(guān)電路，當(dāng)紅外發(fā)光二極管D2穩(wěn)定激勵(lì)時(shí)，箝位三極管BG4截止，放大單元4的輸出信號饋送給同步零階保持單元6；當(dāng)D2在非激勵(lì)或激勵(lì)非穩(wěn)定期，三極管BG4飽和導(dǎo)通，使單元6的輸入端處于零電平，取C3＝0.01μF、R6＝9.1KΩ、C4＝0.068μF、BG4為3DJ14C結(jié)型場效應(yīng)三極管。同步零階保持單元6包括由單穩(wěn)態(tài)集成電路IC7、電阻R8、電容C5構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)整形電路和由集成電路IC8、電阻R9～R11、電容C6構(gòu)成的保持電路，IC7與IC6合用一塊雙單穩(wěn)態(tài)集成電路MC14538、R8＝2.7KΩ、R9＝10MΩ、R10＝20KΩ、R11＝30KΩ，C5＝0.033μF、C6＝0.1μF、IC8用一塊LF398。檢測電信號放大后由電容C6保持并由IC8的輸出端饋送給濾波放大單元7。濾波放大單元7包括以集成電路IC9為主體的放大器和以電阻R16、R17、電容C7、C8組成的濾波器，IC9用一塊LM741、C7＝0.22μF、C8＝0.022μF、R16＝470Ω、R17＝3.6KΩ。最后，信號由輸出單元8輸出。單元8包括三極管BG5～BG7、電阻R18～R21和表頭V1，電源9采用普通電路，由三端電路IC10～I(xiàn)C12分別向線性電路和數(shù)字電路供電，上述單元2～9裝在圖3所示的主機(jī)箱上。
作為本實(shí)施例的變換，脈沖發(fā)生單元3是由555型定時(shí)電路及其RC外電路元件構(gòu)成的多諧振蕩器，振蕩頻率取6KC；同步零階箝位單元5和同步零階保持單元6中的單穩(wěn)態(tài)整形電路均由555型定時(shí)電路及其RC外電路元件構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)振蕩器替換，其要點(diǎn)是，上述兩單穩(wěn)態(tài)振蕩器受脈沖發(fā)生單元3直接或間接同步觸發(fā)，工作在紅外發(fā)光二極管D1激勵(lì)穩(wěn)定期間。
權(quán)利要求1.一種紅外光電反射眼動測量裝置，包括紅外光發(fā)射一檢測單元1、差分放大單元4、濾波放大單元7、輸出單元8、電源9和箱體，其特征在于還有恒流單元2、脈沖發(fā)生單元3、同步零階箝位單元5、同步零階保持單元6；所述單元1與單元2以電路聯(lián)結(jié)；單元4、6、7和8依次以電路相連接；單元3的輸出端分別與單元2和5的輸入端聯(lián)結(jié)，單元5與單元6成電路聯(lián)結(jié)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述測量裝置，其特征在于恒流單元2是由二極管D2、三極管BG3和電阻R2、R3組成的射極跟隨恒流源。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述測量裝置，其特征在于脈沖發(fā)生單元3是由單穩(wěn)態(tài)集成電路IC1、IC2和電阻R4、R5及電容C1、C2組成的多諧振蕩器或由555型定時(shí)集成電路及其RC外電路構(gòu)成的多諧振蕩器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述測量裝置，其特征在于同步零階箝位單元5由單穩(wěn)態(tài)集成電路IC6、電阻R6和電容C3構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)整形電路單元與由三極管BG4、電阻R7和電容C4構(gòu)成的零電平箝位開關(guān)所組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述測量裝置，其特征在于同步零階保持單元6包括由單穩(wěn)態(tài)集成電路IC7、電阻R8和電容C5構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)整形電路單元與由集成電路IC8、電阻R9～R11和電容C6構(gòu)成的保持電路單元。
專利摘要一種高抗干擾紅外光電反射眼動測量儀，包括紅外光發(fā)射一檢測單元、恒流單元、脈沖發(fā)生單元、差分放大單元、同步零階箝位單元、同步零階保持單元、濾波放大單元、輸出單元、電源和箱體諸部件，本實(shí)用新型由于對紅外發(fā)光二極管采用脈沖方式激勵(lì)，并同步檢測，提高了抗干擾能力，使本實(shí)用新型能在明室中使用。
文檔編號A61B3/10GK2049920SQ8920390
公開日1989年12月27日 申請日期1989年4月1日 優(yōu)先權(quán)日1989年4月1日
發(fā)明者孫復(fù)川, 張名魁 申請人:中國科學(xué)院上海生理研究所