СПОСОБ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ЦВЕТОВОГО ЗРЕНИЯ Российский патент 1998 года по МПК A61B3/06 

Изобретение относится к медицине, точнее к офтальмологии, и предназначено для точной и объективной оценки качества цветового зрения испытуемых, что необходимо, например: для профессионального отбора и/или тренировки операторов, занимающихся визуальными наблюдениями различных цветовых объектов, а также, для изучения деградации или изменения цветового зрения в процессе профессиональной работы и/или жизнедеятельности.

Известен способ исследования качества цветового зрения, заключающийся в формировании и предъявлении испытуемому эталонного и тестового цветовых стимулов, где эталонный цветовой стимул формируют в виде монохроматического излучения, а тестовый цветовой стимул создают путем смешения двух монохроматических излучений (Кравков С.В. Глаз и его работа. -М.-Л.: Изд-во АН СССР, 1950. стр. 294. ). Достижение субъективного равенства цветностей предъявленных цветовых стимулов осуществляется испытуемым путем изменения пропорционального соотношения при смешивании двух излучений тестового цветового стимула с помощью ручки управления. По значению, считанному с лимба ручки управления, рассчитывают коэффициент аномальности цветового зрения пациента. По значению коэффициента аномальности испытуемого относят либо к протаномалам, либо к девтераномалам либо к нормально видящим, и говорят о большей или меньшей степени аномальности в определенном ранее типе.

Недостатком данного способа является то, что он не позволяет достичь высокой точности и достоверности контроля качества цветового зрения. В указанном способе длины волн монохроматических излучений, формирующих цветовые стимулы, подбирают так, чтобы цветность эталонного цветового стимула в графике цветности МКО, 1931, лежала на отрезке, отображающем все возможные цветности тестового цветового стимула, для случая стандартного колориметрического наблюдателя МКО, 1931. При наличии каких либо отклонений в цветовом зрении график цветности изменяется и, следовательно, изменяются координаты цветности эталонного цветового стимула и месторасположение отрезка тестового цветового стимула, поэтому точка цветности эталонного цветового стимула уже может и не лежать на отрезке тестового цветового стимула. В такой ситуации испытуемый уже не может достигнуть субъективного равенства цветности стимулов. И как следствие увеличивается ошибка измерения, причем невозможно выявить критерий учета ошибки измерения без знания конкретных данных по аномальности цветовосприятия испытуемого, а, для того, чтобы получить такой критерий необходимо измерить аномальность цветовосприятия испытуемого с более высокой точностью, чем позволяет указанный способ. Способ не обеспечивает достаточную точность контроля также из-за того, что монохроматическое излучение, попадающее в глаз, вызывает быструю утомляемость испытуемого, что приводит к искажению результата контроля. Кроме того, для разделения испытуемых внутри каждого типа аномальности получаемого указанным способом коэффициента аномальности недостаточно, и для такого разделения приходится проводить дополнительные измерения либо функции спектральной чувствительности, либо функции цветоразличения и т.п., что усложняет способ контроля.

Наиболее близким к заявляемому по технической сущности является способ контроля качества цветового зрения (Кравков С.В. Глаз и его работа. -М. -Л.: Изд-во АН СССР, 1950. стр. 298.), заключающийся в формировании и предъявлении испытуемому эталонного и тестового цветовых стимулов сложного спектрального состава. Эталонный цветовой стимул формируют при помощи светофильтра, а тестовый - путем смешиваний в различной пропорции двух излучений сложного спектрального состава, каждое из которых формируют также при помощи светофильтра. Светофильтры, формирующие цветовые стимулы, подобраны так, чтобы на графике цветности МКО, 1931, точка цветности эталонного цветового стимула лежала на отрезке, отображающем все возможные цветности тестового цветового стимула, для случая стандартного колориметрического наблюдателя МКО, 1931. Испытуемый, регулируя величину пропорции смешивания излучений для тестового цветового стимула, достигает субъективного равенства цветности этого стимула с цветностью эталонного цветового стимула. По значению этой пропорции судят о качестве цветового зрения испытуемого.

Указанный способ не обеспечивает достаточную точность контроля, поскольку ориентирован на случай стандартного колориметрического наблюдателя МКО, 1931, и не охватывает те случаи отклонения в цветовом зрении, когда точка эталонного цветового стимула в графике цветности МКО, 1931, не лежит на отрезке, отображающем все возможные цветности тестового цветового стимула. Недостаточная точность способа приводит к невозможности определения достаточно малых отклонений от нормы в цветовосприятии. А такие данные нужны, например, для профессионального отбора и тестирования операторов, занимающихся визуальными наблюдениями (космонавты, операторы АС и др.), ошибка которых в некоторых случаях может привести к чрезвычайной ситуации. Недостаточна и достоверность известного способа, обусловленная длительностью измерения, из-за необходимости одновременного осуществления испытуемым сравнения в поде зрения цветностей эталонного и тестового цветовых стимулов и механических действий по изменению цветности тестового цветового стимула, в частности, при изменении цветности тестового цветового стимула испытуемому надо помнить цветность этого стимула до изменения и производить мысленную корреляцию этой цветности с цветностью после изменения для определения факта приближения или удаления от положения субъективного равенства цветности цветовых стимулов. Однако известно, что не все люди в достаточной мере обладают такой кратковременной цветовой памятью. Необходимо отметить, что при проведении таких мысленных и механических операций расходуется некоторое время, длительность которого (для некоторых испытуемых) может приблизиться к времени цветовой астенопии, что приведет к тому, что результаты измерения будут неверны и даже не будут иметь никакого смысла. Указанному способу присушу сложность процесса измерения, обусловленная тем, что во-первых: перед проведением обследования каждого испытуемого необходимо обучать правильности выполнения операции уравнивания и популярно объяснять, что будет происходить с цветностью тестового цветового стимула при регулировке в ту или иную сторону; во-вторых - во время проведения измерения испытуемый должен выполнять операцию уравнивания с привлечением механизма мысленной корреляции изменяющейся цветности тестового стимула и, одновременно, должен помнить о правилах выполнения операции уравнивания.

Изобретение направлено на упрощение процесса измерения, повышение точности и достоверности контроля качества цветового зрения, обеспечение возможности выявления малых и незначительных отклонений цветового зрения и сокращения времени измерения.

Это достигается тем, что в способе контроля качества цветового зрения, включающем формирование и предъявление испытуемому эталонного и тестового цветовых стимулов сложного спектрального состава и субъективное уравнивание испытуемым их цветности, тестовый цветовой стимул формируют и предъявляют испытуемому в виде пространственно неоднородного по цветности поля, цветность каждой точки которого является функцией ее координат, в качестве эталонного цветового стимула предъявляют одноцветное поле, замещающее часть поля тестового цветового стимула, уравнивание цветовых стимулов производят путем изменения взаимного их расположения до совмещения эталонного цветового стимула с той частью поля тестового цветового стимула, где достигается, по представлению испытуемого, равенство цветности стимулов, после достижения такого равенства регистрируют координаты взаимного расположения цветовых стимулов, по которым судят о качестве цветового зрения. С целью повышения точности, более быстрого определения типа отклонения цветового зрения и ускорения времени измерения испытуемому одновременно предъявляют несколько эталонных цветовых стимулов с различной цветностью.

Сущность способа контроля качества цветового зрения будет понятна из следующего описания и графических материалов.

На фиг. 1 приведена функциональная схема макетного образца аномалоскопа, реализующего предлагаемый способ контроля качества цветового зрения, где: 1 - осветитель, 2 - блок формирования тестового цветового стимула, 3 - блок формирования эталонного цветового стимула, 4 - блок совмещения цветовых стимулов в поле зрения испытуемого, 5 - орган зрения испытуемого (глаз).

На фиг. 2 приведен цветовой охват пространственно неоднородного по цветности стимула (тестовый цветовой стимул) на графике цветности в системе МКО, 1931, где: заштрихованная область отражает цветность тестового цветового стимула, а точки 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, - цветности соответствующих эталонных цветовых стимулов.

На фиг. 3 приведен пример предъявляемых в поле зрения испытуемого эталонного и тестового цветовых стимулов с нанесенной сеткой координат графика цветности МКО, 1931, где область 1 - пространственно неоднородный по цветности стимул (тестовый), а область 2 - одноцветный стимул (эталонный).

На фиг. 4 приведены спектр эталонного цветового стимула N 2 и спектр той точки поля тестового цветового стимула где достигается равенство их цветностей для испытуемого N 6.

Способ контроля качества цветового зрения заключается в следующем. Излучение осветителя поступает на входы блоков формирования эталонного и тестового цветовых стимулов. Оптические системы блоков формирования преобразуют излучение осветителя в эталонный и тестовый цветовые стимулы. Спектральный состав цветовых стимулов сложный, т.е., в общем случае, присутствует одновременно излучение при различных длинах волн, видимых человеческим глазом. Спектр эталонного цветового стимула задается в соответствии с программой обследования. В блоке формирования тестового цветового стимула установлена оригинальная цветосинтезирующая оптическая система, которая преобразует излучение, поступающее от осветителя, в излучение тестового цветового стимула. Спектральные характеристики пропускания каждой точки данной оптической системы различны и функционально связаны с координатой этой точки, что позволяет получить на выходе блока формирования тестового цветового стимула пространственно неоднородное по цветности поле, спектральный состав излучения каждой точки которого зависит от ее координат. Тестовый и эталонный цветовые стимулы поступают на блок совмещения цветовых стимулов в поле зрения испытуемого. В поле зрения испытуемого тестовый цветовой стимул предъявляется в виде пространственно неоднородного по цветности поля, цветность каждой точки которого является функцией ее координат. Небольшая область этого поля замещается одноцветным полем меньшего размера с цветностью эталонного цветового стимула. При этом имеется возможность изменения взаимного расположения полей эталонного и тестового цветовых стимулов. Испытуемый своими действиями осуществляет субъективное уравнивание цветовых стимулов путем перемещения поля эталонного цветового стимула в то место поля тестового цветового стимула, где, по его представлению, цветности обоих стимулов совпадают. Необходимо отметить, что, сформированный таким образом, тестовый цветовой стимул представляет из себя на графике цветности системы МКО, 1931, некоторую область, называемую обычно цветовым охватом. Спектры эталонных цветовых стимулов подобраны таким образом, чтобы для любых возможных отклонений в цветовом зрении испытуемого, точки цветности эталонных цветовых стимулов на графике цветности системы МКО, 1931, лежали внутри этой области. Если у испытуемого цветовое зрение нормально, то после проведения операции уравнивания регистрируются координаты взаимного расположения цветовых стимулов, значения которых равны (с учетом точности способа) координатам для случая стандартного колориметрического наблюдателя МКО, 1931 (стандартные координаты). При наличии отклонений в цветовом зрении у испытуемого область цветового охвата видоизменяется и изменяются координаты цветности эталонных цветовых стимулов, причем, вследствие того, что спектральная характеристика эталонного цветового стимула отличается от спектральных характеристик тестового цветового стимула видоизменение области цветового охвата будет отличаться от изменения координат цветности эталонных цветовых стимулов, но все равно, точки цветности эталонных цветовых стимулов лежат внутри этой, теперь уже новой, области и, следовательно, испытуемый с такими отклонениями цветового зрения может достигнуть субъективного равенства цветности эталонного цветового стимула с некоторой частью поля тестового цветового стимула, но теперь уже координаты взаимного расположения цветовых стимулов будут отличаться от стандартных координат. После того, как испытуемый осуществил операцию уравнивания регистрируют координаты взаимного расположения цветовых стимулов. По отклонению этих координат от известных координат для случая стандартного колориметрического наблюдателя МКО, 1931, судят о качестве цветового зрения испытуемого, а именно, по соотношению величин отклонений полученных для различных эталонных цветовых стимулов, определяют тип аномальности цветового зрения испытуемого, а по совокупной величине отклонений, определяют величину коэффициента аномальности данного типа аномальности испытуемого. Благодаря тому, что в способе контроля качества цветового зрения, тестовый цветовой стимул формируют и предъявляют испытуемому в виде пространственно неоднородного по цветности поля, цветность каждой точки которого является функцией ее координат, а в качестве эталонного цветового стимула формируют и предъявляют одноцветное поле, замещающее часть поля тестового цветового стимула, а уравнивание цветовых стимулов производят путем изменения взаимного их расположения до совмещения эталонного цветового стимула с той частью поля тестового цветового стимула, где достигается, по представлению испытуемого, равенство цветности стимулов, после достижения такого равенства регистрируют координаты взаимного расположения цветовых стимулов, по которым судят о качестве цветового зрения, появляется возможность предъявить в поле зрения испытуемого большой набор цветов и их оттенков одновременно (тестовый цветовой стимул), что приводит к тому, что испытуемый сразу видит то место в поле зрения, где цветность, по его представлению, совпадает с цветностью эталонного цветового стимула и операция уравнивания сводится к тому, чтобы совместить поле эталонного цветового стимула с этим местом. Необходимо отметить, что выполнение такой операции является естественной формой поведения человека и подобного типа операции выполняются им без напряжения на уровне подсознания и, следовательно, нет необходимости обучать испытуемых, что, в свою очередь, приводит к упрощению процесса измерения и сокращению времени измерения. Простота выполнения операции уравнивания позволяет расширить круг испытуемых, например, можно проводить обследование детей в игровой форме. Одновременное предъявление большого набора цветов и их оттенков освобождает испытуемого от необходимости проводить мысленную корреляцию с привлечением механизма кратковременной цветовой памяти, которая присуща известному способу. Кроме того, сформированный таким образом тестовый цветовой стимул представляет из себя на графике цветности системы МКО, 1931, некоторую область, а цветности эталонных цветовых стимулов лежат внутри этой области. Так как спектры эталонных цветовых стимулов подобраны таким образом, чтобы для любых возможных отклонений в цветовом зрении испытуемого, при видоизменении области цветового охвата и изменении координат цветности эталонных стимулов, точки цветности эталонных цветовых стимулов лежали внутри этой, теперь уже новой, области. Поэтому, для любых возможных отклонений в цветовом зрении испытуемого, он может достигнуть субъективного равенства цветностей предъявленных стимулов. Регистрируя полученные координаты взаимного расположения цветовых стимулов и определяя отклонение их от стандартных удается выявить очень небольшие отклонения параметров цветового зрения от нормы, что, в свою очередь, приводит к повышению точности и достоверности контроля качества цветового зрения, возможности выявления малых и незначительных отклонений цветового зрения от нормы. Благодаря тому, что в способе контроля качества цветового зрения, одновременно предъявляют испытуемому несколько эталонных цветовых стимулов с различной цветностью, появляется возможность создания такого тестового цветового стимула, что изменение взаимного расположения тестового и эталонных цветовых стимулов в одном направлении свидетельствует о наличии определенного типа аномалии, а изменение взаимного расположения в другом направлении свидетельствует о наличии другого типа аномалии, причем величина отклонения координат взаимного расположения цветовых стимулов от стандартных отражает коэффициент аномальности данного типа аномалии, что приведет к большему ускорению времени измерения, упрощению процесса измерения и к повышению точности и достоверности контроля качества цветового зрения.

Пример 1. Способ точного контроля качества цветового зрения был реализован следующим образом.

Был изготовлен макетный образец аномалоскопа, реализующий предлагаемый способ, функциональная схема которого изображена на фиг. 1. Источником излучения служит осветитель (1), спектр излучения которого близок к спектру излучения стандартного источника A. Излучение осветителя одновременно поступает в блоки формирования цветовых стимулов (2 и 3). В блоке формирования эталонного цветового стимула (3) расположен сменный светофильтр с помощью которого формируется, выходящее из блока, излучение со спектром сложного вида. Цветовые характеристики получаемого спектра известны (см. таблицу 1). Для формирования пространственно неоднородного цветового стимула служит блок формирования тестового цветового стимула (2). В этом блоке установлена специальная оптическая система оригинальной конструкции, в каждой точке которой имеется своя спектральная характеристика пропускания, причем она отлична от спектральной характеристики в любой другой точке системы. Излучение от осветителя (1), пройдя через каждую точку оптической системы блока формирования тестового цветового стимула (2), окрашивается соответственно спектральной характеристике пропускания в этой точке и на выходе блока формирования тестового цветового стимула (2) формируется излучение, представляющее из себя, пространственно неоднородное по цветности поле, цветность каждой точки которого функционально связана с координатами этой точки в оптической системе блока формирования тестового цветового стимула (2). Далее выходящие из блоков формирования цветовых стимулов излучения поступают на блок совмещения цветовых стимулов (4), где осуществляется операция замещения части воля тестового цветового стимула полем эталонного цветового стимула, причем в блоке совмещения (4) имеется возможность изменения координат поля эталонного цветового стимула относительно координат пространственно неоднородного по цветности поля тестового цветового стимула. Совмещенные таким образом цветовые стимулы предъявляются испытуемому (5). На фиг. 2 приведен цветовой охват пространственно неоднородного по цветности тестового цветового стимула на графике цветности в системе МКО, 1931, и соответствующие дочки с цветностями сменных светофильтров из таблицы 1. Таким образом в поле зрения испытуемого (5) формируется пространственно неоднородное по цветности поле (тестовый цветовой стимул), часть которого замещается на эталонный цветовой стимул, который может перемещаться по полю тестового цветового стимула. На фиг. 3 приведен пример предъявляемых в поле зрения испытуемого эталонного и тестового цветовых стимулов. Во всем поле зрения испытуемого (область 1) расположен пространственно неоднородный по цветности стимул (тестовый), и часть тестового стимула (область 2) замещена эталонным стимулом (одноцветным). Для наглядности по тестовому стимулу нанесена сетка координат графика цветности МКО, 1931.

Были проведены эксперименты по контролю качества цветового зрения испытуемых. Испытуемому N 6 предъявлялись эталонный и тестовый цветовые стимулы. Для формирования тестового цветового стимула в блоке формирования тестового цветового стимула устанавливалась оригинальная цветосинтезирующая оптическая система. Эта система создавала в поле зрения испытуемого пространственно неоднородное по цветности поле, цветность каждой точки которого являлась функцией от ее координат. Для формирования эталонного цветового стимула оператор вводил в блок формирования эталонного цветового стимула требуемым по программе обследования сменный светофильтр. Цветность эталонного цветового стимула легко определялась по спектральным характеристикам установленного светофильтра. В таблице 1 приведен набор используемых в эксперименте светофильтров. В первой колонке приведены номера эталонных стимулов. Во второй и третьей колонках указаны марки цветного стекла и их толщина, соответственно, для каждого эталонного стимула. В четвертой и пятой колонке приведены координаты X и Y эталонного стимула на графике цветности МКО, 1931. В шестой и седьмой колонке приведены координаты X_ст и Y_ст взаимного расположения тестового и эталонного стимулов в поле зрения испытуемого для случая стандартного колориметрического наблюдателя МКО, 1931. Эталонный цветовой стимул замещает часть поля тестового цветового стимула и, вследствие этого, в поле зрения испытуемого предъявлялся и тестовый и эталонный цветовые стимулы одновременно. Испытуемый при помощи ручек управления механизма перемещения изменял взаимное расположение цветовых стимулов в поде зрения до совмещения поля эталонного цветового стимула с той частью поля тестового цветового стимула, где достигалось, по представлению испытуемого, равенство цветностей стимулов. На фиг. 4 приведены спектр эталонного цветового стимула N 2 и спектр той точки поля тестового цветового стимула где достигается равенство их цветностей для испытуемого N 6. Из графического изображения видно, что спектры существенно различаются, однако для испытуемого N 6 цветности излучений с такими спектрами являлись одноцветными. Затем оператор записывал с лимбов механизма перемещения полученные данные в виде двух чисел (эти числа являлись координатами X_и и Y_и взаимного расположения эталонного и тестового цветовых стимулов в поде зрения испытуемого). Далее оператор заменял сменный светофильтр и для него проводились вышеуказанные действия и записывались координаты X_и и Y_и. В таблице 2 приведены результаты обследования испытуемого N 6. В первой колонке указаны номера предъявляемых эталонных стимулов. Во второй и третьей колонке указаны координаты X_и и Y_и взаимного расположения стимулов после операции уравнивания испытуемым N 6 для соответствующего эталонного стимула. В четвертой и пятой колонке указаны стандартные координаты взаимного расположения X_ст и Y_ст стимулов. В шестой и седьмой колонке приведены отклонения гамма и оси координат X_и и Y_и от X_ст и Y_ст. Из таблицы видно, что координаты X_и и Y_и незначительно отличаются от стандартных X_ст и Y_ст (отличие в пределах точности способа), отсюда был сделан вывод о том, что качество цветового зрения испытуемого N 6 нормальное.

Пример 2. Испытуемый N 2 был обследован аналогично примеру 1. В таблице 3 приведены результаты обследования для испытуемого N 2. Из таблицы видно, что полученные координаты X_и и Y_и существенно отличаются от стандартных X_ст и Y_ст, причем величина отклонения гамма и альфа больше предела точности способа, отсюда был сделан вывод о том, что у испытуемого N 2 цветовое зрение аномально. В то же время испытуемый N 2 тестировался при помощи таблиц. Рабкина и на аномалоскопе, реализующем способ прототипа, и аномалий цветового зрения у него, при этом, не было обнаружено.

Таким образом, примеры подтверждают достижение заявляемым способом указанного выше технического результата: упрощение процесса измерения, повышение точности и достоверности контроля качества цветового зрения, возможности выявления малых и незначительных отклонений цветового зрения и сокращения времени измерения.

Способ контроля качества цветового зрения относится к медицине, точнее к офтальмологии, и предназначен для точной и объективной оценки качества цветового зрения у операторов, использующих в своей профессиональной деятельности анализ цвета различных объектов, а также, для изучения деградации или изменения цветового зрения в процессе профессиональной работы и/или жизнедеятельности. Технический результат: изобретение направлено на упрощение процесса измерения, повышение точности и достоверности контроля качества цветового зрения, обеспечение возможности выявления малых и незначительных отклонений цветового зрения и сокращения времени измерения. Сущность изобретения заключается в том, что тестовый цветовой стимул формируют и предъявляют испытуемому в виде пространственно неоднородного по цветности поля, в качестве эталонного цветового стимула предъявляют одноцветное поле, замещающее часть поля тестового цветового стимула, уравнивание цветовых стимулов производят путем изменения взаимного их расположения до совмещения эталонного цветового стимула с той частью поля тестового цветового стимула, где достигается, по представлению испытуемого, равенство цветности стимулов, регистрируют координаты взаимного расположения стимулов, по которым судят о качестве цветового зрения. С целью повышения точности, более быстрого определения типа отклонения цветового зрения и ускорения времени измерения испытуемому одновременно предъявляют несколько эталонных цветовых стимулов с различной цветностью. 1 з.п.ф-лы, 4 ил., 3 табл.

1. Способ контроля качества цветового зрения, включающий формирование и предъявление испытуемому эталонного и тестового цветовых стимулов сложного спектрального состава и субъективное уравнивание испытуемым их цветности, отличающийся тем, что тестовый цветовой стимул формируют и предъявляют испытуемому в виде пространственно неоднородного по цветности поля, цветность каждой точки которого является функцией ее координат, в качестве эталонного цветового стимула предъявляют одноцветное поле, замещающее часть поля тестового цветового стимула, уравнивание цветовых стимулов производят путем изменения взаимного их расположения до совмещения эталонного цветового стимула с той частью поля тестового цветового стимула, где достигается, по представлению испытуемого, равенство цветности стимулов, после достижения такого равенства регистрируют координаты взаимного расположения цветовых стимулов, по которым судят о качестве цветового зрения. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что испытуемому одновременно предъявляют несколько эталонных цветовых стимулов с различной цветностью.