СПОСОБ ИССЛЕДОВАНИЯ ЦВЕТОВОГО ЗРЕНИЯ Российский патент 1997 года по МПК A61B3/06 

Изобретение относится к области физиологии зрения и сенсорной психофизики, а именно к проблеме зрительного восприятия хроматических сигналов, для изучения цветовой чувствительности глаза.

При исследовании цветового зрения одна из главных проблем заключается в уравнивании цветовых стимулов по субъективной яркости, которая, в отличие от объективной, существенно варьирует в зависимости от условий стимуляции, функционального состояния и индивидуальных особенностей испытуемого. Уравнивание по субъективной яркости применяется также в современных психофизических и физиологических исследованиях с целью получения показателей цветового различия, воспринимаемого субъектом, между стимулом и окружающим фоном. Известны методы уравнивания по субъективной яркости на основе речевых ответов испытуемого (1,2,3).

В методе прямого гетерохроматического подравнивания испытуемый уравнивает по светлоте два (эталонный и сравниваемый) монохроматических излучения, предъявляемых последовательно или параллельно. Подравнивая к эталону различные монохроматические излучения, определяют те значения интенсивности стимулов, которые делают их равными по светлоте эталону. В качестве эталона можно брать любой монохроматический стимул надпороговой яркости.

Метод последовательного сдвига по спектру (Step-by-step) отличается от метода гетерохроматического подравнивания тем, что сравнения производятся только между соседними по спектру излучениями. Начиная с одного конца спектра, первый стимул сравнивают со вторым, второй с третьим, третий с четвертым и т.д. пока не дойдут до другого конца спектра.

Однако, вследствие значительной сложности прямой оценки испытуемым воспринимаемого различия, уравнивание по яркости этими методами затруднено. Кроме того, существенная вариабельность ответов требует большого количества повторных экспериментов для определения среднего значения, что значительно увеличивает время исследования.

Предложен метод фликер-фотометрии, взятый нами за прототип (2), который дает наиболее воспроизводимые результаты. Метод использует эффект слияния двух мелькающих вспышек при определенных пространственных, временных и яркостных соотношениях. Когда в качестве меняющихся стимулов предъявляют два разных монохроматических излучения, то возникают следующие зрительные эффекты. При низкой частоте смены стимулов они видятся как две разные по яркости и цвету вспышки. При увеличении частоты происходит цветовая фузия, стимулы кажутся одного смешанного цвета, но мелькания все еще видны. Если в этой ситуации интенсивность одного из стимулов менять, то мелькание начинает пропадать вплоть до полного слияния.

Однако полное слияние получается не всегда, поэтому испытуемый должен установить минимальный уровень мелькания. При этом предполагается достижение равенства стимулов по светлоте. Но главный недостаток этого метода заключается в том, что мелькающий стимул сильно отличается от немелькающего по характеру воздействия на зрительную систему и минимизация мельканий может быть связана вовсе не с выравниванием по яркостному контрасту, а с какими-нибудь другими особенностями обработки нестационарных стимулов зрительной системы.

Общим отрицательным моментом для указанных выше методов является применение их для выравнивания цветов по субъективной яркости только в центральной области поля зрения. Однако для полного исследования функции зрительного анализатора необходима характеристика цветовой чувствительности, а значит и уравнение по светлоте стимула и фона, в каждой точке поля зрения.

В последнее время также все чаще возникает потребность в уравнивании двух стимулов по субъективной яркости при решении не только психофизических, но и физиологических, офтальмологических, эргономических и цветотехнических задач. И в этих случаях необходимость объективизированного, легко воспроизводимого метода уравнивания хроматических сигналов по субъективной яркости достаточно очевидна.

Целью нашего изобретения является повышение точности исследования цветового зрения за счет достижения уравнения светлоты хроматического стимула с окружающим его фоном на основе времени сенсомоторной реакции (СМР).

Поставленная цель достигается тем, что в способе исследования цветового зрения, предусматривающем предъявление глазу хроматических стимулов, отличительной особенностью является то, что достигают максимального значения времени сенсомоторной реакции, соответствующего моменту уравнивания по яркости стимула и фона, в каждой точке поля зрения.

Способ осуществляется следующим образом.

При использовании IBM-совместимого компьютера с цветным монитором и оригинальной программы "ОКУЛЯР" на фоне, заданного цвета и яркости, в выбираемых исследователем точках поля зрения, случайным образом предъявляется хроматический стимул стационарного цвета и яркости, размером 2 мм. Испытуемый, сидящий на расстоянии 30 см от монитора, фиксируя точку в центре дисплея, должен отметить обнаружение стимула нажатием на клавишу. Компьютером регистрируется время с момента появления стимула на экране до момента нажатия испытуемым на клавишу.

Фон и тестовый стимул изначально различны и по цвету, и по яркости. При работе с каждой цветовой парой фон-стимул, которую необходимо уравнять по светлоте, цвет и яркость фона, цвет стимула остаются постоянными, а яркость стимула последовательно изменяется перед каждым экспериментом в диапазоне значений от заведомо более яркого, чем фон, до заведомо менее яркого, чем фон. В этом диапазоне есть значение яркости стимула, равное яркости фона, при котором стимул отличается от фона только по цвету. Так как в этом случае исключается яркостный контраст, наиболее значимый при обнаружении сигнала, то чувствительность к такому стимулу будет меньше, чем к стимулу, отличающемуся от фона не только по цвету, но и по светлоте. Понижение чувствительности, по закону Пьерона, можно зарегистрировать в увеличении времени СМР. Таким образом, из всех значений времени СМР, которые мы получаем в указанном диапазоне, максимальное значение соответствует проведению исследования со стимулом, уравненным по субъективной яркости с окружающим фоном (рис. 1). Шаг, с которым изменяется яркость стимула выбирается произвольно и зависит от степени необходимой точности (в наших исследованиях мы использовали максимально возможную точность, шаг был равен 1 относительной градации яркости цветового монитора).

Данные обрабатываются, и результаты выводятся на монитор в виде графиков и диаграмм при помощи программы "ОКУЛЯР".

Программа "ОКУЛЯР" позволяет предъявлять стимулы в любой точке экрана дисплея. В этом случае оказывается возможным производить локальное уравнивание по яркости в различных участках поля зрения, так как известно, что цветовая чувствительность сетчатки в связи с анатомическим распределением в ней палочек и колбочек представлена по разному. Уравненная яркость стимула и окружающего фона создает условия для исследования цветовой чувствительности глаза в зависимости от места предъявления стимула.

Описанный метод аппробирован в экспериментах с различной яркостью фона. Результаты исследования показали, что предлагаемый метод позволяет надежно регистрировать увеличение лантентности СМР при равной яркости стимула и фона. Это увеличение особенно выражено при использовании яркости фона до 40 относительных единиц монитора (рис. 2) и при предъявлении стимула в зоне 5-20 градусов от центра (рис. 3). Выравненная яркость в точках 1, 3, 7, 12, соответствующие удаленности от точки фиксации в 1, 4, 9, 18 градусов соответственно, отличается по своим значениям (рис. 4). Это свидетельствует о действительной необходимости локального уравнивания хроматических сигналов по субъективной яркости, и особенно в тех исследованиях, которые предусматривают устранение яркости контраста для всего поля зрения.

Погрешность метода составляет 1-2 градации монитора (из 63 возможных).

Рисунок 1.

Время СМР (в сек.). По оси абсцисс яркость стимула (в градациях монитора). Максимум времени СМР свидетельствует о том, что для уравнивания по светлоте зеленого фона, яркостью в 6 градаций монитора, необходимо взять синий стимул, яркостью в 8 градаций монитора.

Рисунок 2.

Время СМР (в сек.) для трех яркостей фона. По оси абсцисс яркость стимула (в градациях монитора). С увеличением яркости фона время СМР уменьшается, график приобретает более пологий вид.

Рисунок 3.

Время СМР (в сек.) для четырех точек предъявления. По оси абсцисс - яркость стимула (в градациях монитора). С удалением от точки фиксации время СМР увеличивается, график приобретает более крутой вид.

Рисунок 4.

Расстояние от точки фиксации (в градациях монитора) для четырех яркостей фона. По оси абсцисс яркость стимула (в градациях монитора), которую необходимо взять для уравнивания с соответствующим фоном. С удалением от точки фиксации для уравнивания на синем фоне красного стимула, яркость последнего должна увеличиваться.

Таким образом продемонстрирована возможность использования метода регистрации времени СМР для уравнивания хроматического стимула и окружающего фона по субъективной яркости, что существенно повышает точность исследования цветового зрения.

Предлагается способ исследования цветового зрения, в основе которого лежит исследование сенсомоторной реакции при уравненных по светлоте цветовых стимулах и фона, в каждой точке поля зрения. Достижение уравнивания светлоты хроматического стимула с окружающим фоном соответствует максимальному значению времени сенсомоторной реакции при нормальном цветовом зрении. 4 ил.

1 Способ исследования цветового зрения, предусматривающий предъявление глазу хроматических стимулов, отличающийся тем, что определяют максимальное значение времени сенсо-моторной реакции в момент уравнивания по яркости стимула и фона в каждой точке поля зрения.