Устройство для исследования цветового зрения Советский патент 1986 года по МПК A61B3/00 

установочными входами шестого счетчика н блока счетчиков и первым входом элемента И, выход порогового элемента подключен к второму входу элемента ШШ, а вход соединен с выходом манипулятора, выход элемента ИЛИ соединен с вторым входом элемента И, управляющий вход третьего блока памяти соединен с выходом элемента И, адресный вход вместе с адресным входом второго блока памяти подключен к вьпсоду второго счетчика, а выход - к управляющему входу второго блока коммутаторов, выходы первого блока памяти подключены к первой группе входов блока сравнения и третьего блока коммутаторов, вторая группа входов блока сравнения соединена с выходами второго блока коммутаторов, а йькоды - со счетными входами блока счетчиков, выходы логического блока подключены к управляющим входам первого блока коммутаторов, выходы которого соединены с информационными входами второго блока памяти, выходы которого соединены с информационньгми входами второго блока коммутаторов и входами цифроаналогового преобразователя, выходы блока счетчиков подключены к второй. группе входов третьего блока коммутаторов, управляющий вход которого соединен с выходом шестого счетчика, а выходы - с входами цифропечатающего блока , выход генератора опорной частоты подключен к счетному Входу шестого счетчика.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИССЛЕДОВАНВД ЦВЕТОВОГО ЗРЕНИЯ, содержащее синхрогенератор, первый выход которого соединен с синхронизирующим входом цветного телевизионного индикатора, а второй вькод - с входом мультивибратора, генератор случайных чисел, первый блок памяти, выходы которого под;ключены к информационным входам первого блока коммутаторов, цифроаналоговый преобразователь, выход которого соединен с сигнальным входом цветного телевизионного индикатора, манипулятор и цифропечатающий блок, отличающее ся тем, что, с целью сокращения времени исследо вания, получения количественной оценки путем однократного предъявления тестовой диаграммы цветности с заданными световыми характеристиками, введены шесть счетчиков, второй и третий блоки коммутаторов, четыре RS-триггера, второй и третий блоки памяти, генератор одиночных импульсов, логический блок, элеме 1т И, элемент ИЛИ, блок сравнения, блок счетчиков, генератор опорной частоты и пороговый элемент, причем второй выход синхрогенератора подключен к счетному входу первого счетчика, третий выход синхрогенератора соединен с установочными входами первого и второго счетчиков, со счетными входами третьего и четвертого счетчиков и с R-входом первого и второго триггеров, выход мультивибратора соединен со стробирующим входом второго блока коммутаторов и второй группой входов логического блока, выход первого счетчика соединен со счетным входом второго счетчика и синхронизирующим входом генератора случайных чисел, выходы которого подключены к первой группе входов логического блока, ус тановочные входы третьего и пятого счетчиков соединены с выходом генератора одиночных импульсов, выход третьего счетчика соединен с R-входом четвертого триггера и S-входом первого триггера, прямой выход которого соединен со счетным входом пятого счетчика, первым входом элемента ИЛИ и управляющим входом второго блока памяти, инверсный выход первого триггера подключен к S-входу третьего триггера и информационному tS5 входу третьего блока памяти, инверсный выход третьего триггера соединен с установочным входом четвертого счетчика и S-входом второго триггера, а выход четвертого счетчика соединен с R-входом третьего триггера, прямой выход второго триггера подключен к стробирующему входу блока сравнения, а его инверсньЕЙ выход - к S-входу четвертого триггера, выход которого соединен с синхронизирующим входом гене ратора опорной частоты, прямой выход третьего триггера соединен с

Изобрет1ёние относится к офтальмодиагностическим устройствам, предназначено для оценки состояния цветового зрения и может быть использовано при проведении массовых обследований состояния зрения у населения, при профотборе и профориентации по зрению, а также при клинических и лабораторных исследованиях.

Цель изобретения - сокращение времени исследования, получение количественной оценки путем однократного предъявления тестовой диаграммы цветности с заданными цветовыми характеристиками.

На фиг. 1 изображена схема устройства j на фиг. 2 - пример тестового изображения; на фиг. 3 - блок счет:иков и блок коммутаторов; на фиг. 4 - логический блок, блоки коммутаторов и блок сравненияiна фиг.5временные диаграммы, поясняющие работу устройства; на фиг, 6 - то же, поясняющие синтез тестового изображения.

Устройство (фиг. 1) содержит синхрогенератор 1, счетчики 2 и 3, мультивибратор 4, вход которого вместе со счетным входом счетчика 2 подключен к второму вькоду синхрогенератора 1, генератор 5 случайных чисел, синхронизирующий вход которого

вместе со счетным входом счетчика 3 связан с вьЕходом счетчика 2, а выходы - с первой группой входов логического блока 6, триггер 7, R-вход

5 которого вместе со счетным входом счетчиков 8 и 9 и установочными входами счетчиков 2 и 3 подключены к третьему выходу синхрогенератора 1, выход счетчика 8 соединен с S-входом

триггера 7, инверсный выход триггера 7 связан с S-входом триггера 10, а прямой выход - со счетным входом счетчика 11, адресные входы первого блока 12 памяти подключены к выходам

15 счетчика 11, а выходы - к информационным входам блока 13 коммутаторов управляющие входы блока 13 коммутаторов связаны с выходами логического блока 6, а выходы -, с информационны20 ми входами блока 14 памяти, блок 15 коммутаторов, информационные входы которого вместе с входом цифроаналогового преобразователя 16 подключены к выходам блока памяти, цвет ной телевизионный индикатор 17, сигнальные входы которого связаны с вы ходами цифроаналогового преобразователя 16, а синхронизирующий вход с первым выходом синхрогенератора 1,

30 световое перо манипулятора 18, по входу оптически связано с экраном цветного телевизионного индикатора 17, а выход манипулятора 18 через пороговый элемент 19 подключен к второму входу элемента ИЛИ 20, первый вход которого вместе с управляющим входом блока 14 памяти подключены к прямому выходу триггера 7, а выход - к второму входу элемента И 21, выход которого соединен с управляюпщм входом блока 22 памяти, ад ресный вход которого вместе с адресным входом блока 14 памяти связа с выходом счетчика 3, информацион:ный вход - с инверсным выходом триггера 7, а выход - с управляющим вхо дом блока 15 коммутаторов, стробирующий вход которого подключен к выходу мультивибратора 4, а выходы к второй группе входов блока 23 сравнения, выходы которого соединены с одноименными счетными входами блока 24 счетчиков, генератор 25 опорной частоты, счетчик 26, счетный вход которого связан с выходом генератора 25 опорной частоты, а выход с управляющим входом блока 27 коммутаторов, первая группа входов которого вместе с первой группой входов блока 23 сравнения соединена с выходами первого блока 12 памяти, вторая группа входов блока 27 коммутаторов подключена к выходам блока 24 счетчиков, а выходы - к входам цифропеча тающего блока 28, генератор 29 одиночных импульсов, выход которого соединен с установочными входами счетчиков 8 и 11, S-вход триггера 30 вместе с установочным входом счетчика 9 подключен к инверсному выходу триггера 10, R-вход - к третьему выходу синхрогенератора 1, прямой выход - к стробирутощему входу блока 23 сравнения, а инверсный выход - к Sвходу триггера 31, R-вход которого соединен с выходом счетчика 8, а выход - с синхронизирующим входом генератора 25 опорной частоты, R-вход триггера 10 связан с выходом счетчика 9, а прямой выход - с первым входом элемента И 21 и с установочными входами блока 24 счетчиков и счетчика 26. Логический блок 6 (фиг. 4) состоит из двухвходовых схем И 6,1, 6.2, 6.3,..,6.п, первые входы которых образуют первую группу входов и подклю чаются к выходам генератора 5 случайных чисел, а вторые входы объединены, образуют вторую группу входов. 20 . 4 , которая подключается к выходу мультивибратора 4. Блок 12 памяти содержит m ячеек памяти (т - количество тестов предъявляемых испытуемому), каждая из которых имеет двоичных разрядов (п количество цветов Ц,., Ц,.. , Ц,-,;,..., Ц;„;, используемых при тестировании, 1 - количество разрядов, необходимых для описания цвета Д..). При воспро- . изведении i-й ячейки памяти воспроизводятся коды цветов , Ц , Ц., ..., Ц{, каждый из которых описывается разрядным кодом. Блок 13 коммутаторов (фиг, 4) состоит из m электронных коммутаторов 13.1, 13.2, ..., 13.m с п информационными входами, п управляющих входов которых объединены поразрядно. Блок 15 коммутаторов (фиг. 4) состоит из m электронных коммутаторов 15.1, 15.2, ..;, 15.т, стробирующие и управляющие входы которьгх соответственно объединены. Блок 23 сравнения (фиг. 4) состоит из п 1-разрядньгх цифровых схем сравнения 23,1, 23,2, ,.., 23.п, первые группы входов которых образуют первую группу входов блока 23 сравнения и.подключены к одноименным выходам блока 12 памяти, вторые группы входов поразрядно объединены, образуют вторую группу входов и подключены к выходам блока 15 коммутаторов, а стробирующие входы всех схем сравнения объединены. Блок 24 счетчиков (фиг. 3) состоит из п 1-разрядных двоичных с 1етчиков 24,1, 24.2, ,.,, 24,п, счетные Входы которых подключаются к одноименным выходам блока 23 сравнения, а установочные входы объединены и образуют установочный вход блока счетчиков. Блок 27 коммутаторов (фиг. 3) состоит из m электронных коммутаторов 27,1, 27.2, ..,, 27,т, с 2п информа- . ционными входами, управляющие входы которых поразрядно объединены и подлючаются к выходам счетчика 26, п ечетнь х информационных входов всех лектронных коммутаторов образуют ервую группу входов блока 27 и подлючаются к одноименным выходам блоа 12 памяти, а п четных информационых входов образуют вторую группу ходов и подключаются к oднoи feнным ыходам блока 24 счетчиков. В качестве блока 12 памяти исполь зуется программируемое постоянное запоминающее устройство. В качестве блоков 14 и 22 используются оперативно-запоминающие устройства. Устройство работает следующим образом. Перед началом исследований испытуемый запускает путем нажатия на кнопку Запуск (не показана) генератор 29 одиночных импульсов, при этом на его выходе формируется импульс положительной полярности, которьй подается на входы установки нуля счетчиков 8 и 11 и сбрасывает их в исходное состояние. На выходах синхрогенератора 1 формируются строч ные и кадровые синхроимпульсы, необходимые для синхронной и синфазной работы всех блоков и узлов устройства. Кадровые синхроимпульсы (фиг.5 ) с третьего выхода синхрогенератора 1 подаются на счетный вход двоичного счетчика 8, имеющего коэффициент счета N |. На выходе (старшем разряде счетчика 8 импульсный сигнал (фиг.5 имеет период следования Т, N. .Т , где Т - период следования кадровых синхроимпульсов (длительность кадра) Время Т определяет цикл обследования испытуемого на одном тесте. От положительного перепада сигнала с выхода счетчика 8 запускается тригге -. / 7 (импульс подается на вход установки 1), при этом на его прямак вых де устанавливается сигнал высокого уровня. Так как на R-вход установки куля триггера 7 подаются кадровые синхроимпульсы, первый же кадровый синхроимпульс сбоосит триггер 7 в и ходное состояние. Сформированный на выходе блока 7 импульс имеет длительность Т а период следования Т (фиг. 5б) и обеспечивает запись кодов цветов элементов тестового изображения в блок 14 памяти (crtrHa с прямого выхода триггера 7 подается на управляющий вход блока 14 и п реводит его в режим Запись) и об нуление блока 22 памяти (сигнал высокого логического уровня с прямого выхода блока 7 подается через элеме ИЛИ 20 и элемент И 21 на управляющи вход блока 22 памяти и переводит его в режим Запись, а сигнал низк го логического уровня с инверсного выхода триггера 7 подается на инфор 1 06 мационный вход блока 22 памяти), при этом во всез ячейках памяти 22 блока записывается код логического нуля. На инверсном выходе триггера 7 при его установке в исходное состояние появляется импульс положительной долярности, от KOTopoio запускается триггер 10 (сигнал подается на вход установки 1). При этом на инверсном выходе триггера 10 устанавливается низкий логический уровень. Он подается на вход установки О счетчика 9 и переводит его в режим счета (счетчик 9 как и счетчики 8 и 11 сбрасывается в О сигналом высокого уровня). Счетчик 9 имеет коэффициегт счета N, и на выходе (старшем разряде) блока 9 импульс переполнения появится после просчета N импульса после перевода блока 9 в режим счета. №отульс переполнения с выхода блока 9 подается на вход установки нуля триггера 10 и сбрасывает его в исходное состояние, устанавливая на прямом выходе уровень О, а на ин версном - сигнал 1. Сигнал высокого логического уровня с инверсного выхода триггера 10 сбросит счетчик 9 в исходное состояние и удерживает его до появления следующего импульса на выходе счетчика 8. Таким образом, в результате взаимодействия счетчика 9 и триггера 10 на прямом вьщоде триггера 10 сформирован импульсный сигнал длительностью .Т 2 Ng -Тц (фиг. 5 ) и осуществляется .тестирование испытуемого, при этом сигнал низкого логического уровня с прямого выхода блока 7 переводит блок 14 памяти в режим Воспроизведение, блок 22 памяти находится в режиме Запись от сигнала с выхода светового пера манипулятора 18, подаваемого на управлякиций вход блока 22 через пороговый элемент 19, элемент ИЛИ 20 и элемент И, 21. На инверсном выходе триггера 10 формируется импульс положительной полярности длительности Т (N - N,) Г (фиг. 5|), при появлении которого блок 22 памяти переводится в режим воспроизведеиня (сигнал низкого логического уровня в прямого вькода блока 10 подается на первый вход элемента И 21, устанавливая при этом на его выходе сигнал низкого логического уровня, от которого блок 22 па1аяти переводится в режим Воспроиз7

ведение). От положительного фронта импульса, формируемого на инверсном выходе блока 10, запускается тригге 30 (сигнал подается на вход установки 1). Так как на вход установки нуля триггера 30 подаются кадровые синхроимпульсы, на выходе блока 30 формируется импульс длительностью Т (фиг. 5f) и происходит подсчет элементов тестоврго изображения Ц, которые испытуемый указал как элементы, не отличаюищеся по цвету от эталонного цвета . При появлении сигнала высокого уровня на выходе триггера 30 блок 23 сравнения переводится в рабочий режим, так как на его стробирующем входе устанавливается разрешающий сигнал. От положительного перепада сигнала на инверсном выходе триггера 30 запускается триггер 31 (сигнал подается на вход установки 1) и в единичном состоянии он находится до появления положительного импульса на выходе счетчика 8, которьш подается на вход установки О триггера 31, т.е. триггер 31 находится в единичном состоянии до начала следующего цикла обследования . Формируемый на выходе триггера 31. сигнал (фиг. использует:ся для запуска генератора 25 опорной ;частоты и формирования управляющих : сигналов для распечатки результатов исследований с помощью цифропечатающего блока 28, Тактовые импульсы с выхода блока 25 подаются на вход счетчика 26, который находится в режиме счета. Параллельный код на выходах счетчика 26 подается на управляющий вход блока 22 коммутаторов с целью распечатки результатов исследования - кода цвета элементов тестового изображения и коДа частоты их повторения (гистограммы распре-, деления). Таким образом, функционирование триггеров 7, 10, 30 и 31 и счетчиков 8 и 9 связно с формированием четырех управляющих сигналов, определяющих режим подготовки блоков 12 и 22 памяти, режим тес ирования испытуемого, режим обработки результатов исследований и режим их распечатки.

Синтез тестовьпс изображений осуществляется следующим образом.

При появлении i-ro очередного импульса на прямом вьосоде триггера 7 срабатывает счетчик 11. Параллель8

нын код Hii в ых-оде зтого счетчика определяет номер ячейки памяти Оло-г ка 12, в котор,М записаны код зталошого цвета Ц, и коды цветов I U,, , Ц(, -., и,„ , отличающихся от этапонного на 5, 10, 15, ..., R поpoiOB цветоразличения. Сразу же после установки кода Q., на адресном входе счетчика 11 на его в-ыходях устанавливаются коды цветов Ц , l ..., U, Эти коды подаются на вход блока 13 коммутаторов, управление которым обеспечивается сигналом, формируемым на выходе логического блока 6. Кадровые синхроимпульсы с третьего выхода синхрогенератора 1 (фиг. 5и) поступают на вход установки О счетчиков 2 и 3 и сбрасывают его в исходное состояние во время обратного .хода луча ЭЛТ по полю. Строчные синхроимпульсы с второго выхода синхрогенератора 1 (фиг. 5к) подаются на счетный вход счетчика 2 имеющий коэффициент счета N-j. На (старшем разряде) счетчика 2 появляются прямоугольные импульсы после каждьпс N строк (фиг. 5л). Период следования этих импульсов определяет размер элементов тестового изображения по полю (вертикали) .(фиг, 6). Прямоугольные и myльcы с выхода счетчика 2 подаются на счетный вход счетчика 3, на выходе которого формируется параллельный код номера элемента тестового изображения. Этот код подается на адресные входы блоков 14 и 22 памяти как в режиме записи, так и в режиме их считывания. Прямоугольные импульсы ; выхода счетчика 2 подаются также Fia синхронизируюЕций вход генератора 5 случайных чисел, С приходом очередного импульса на выходе блока 5 формируется код случайного числа. Этот параллельный код подается на первую группу входов логического блока 6. На вторую группу входов логического блока 6 подается логический сигнал с выхода ждугиего мультивибратора 4, который запускается строчными синхроимпульсами (фиг,5о). На выходе блока 4 импульсный сигнал синхронизирован со строчными синхроимпульсами (фиг, 5н). Таким образом, при низком логическом уровне сигнала на выходе мультивибратора 4 (фиг. 6) на всех выходах логического блока 6 находится низкий логический уровень - код нуля. При таком коде на управляющем входе блока 13 коммутаторов его выход соединен с перрон группой входов, на которою с выхода блока 12 памяти подается параллельный код эталонного цвета Ц, Это означает, что часть тестового изображения и, (фнг. 6) окрашена в эталонный цвет ЦJJ, При высоком уровне сигнала на выходе мультивибратора 4 с появлением очередного импульса на выходе счетчика 2 на выходах логического блока 6 устанавливается параллельный код случайного числа, формируемый блоком 5. Это означает, что элементы тестового изображения Я, (фиг. 6) окрашены случайным образом, Tak как на информационный вход блока 14 памяти подаются коды цветов со всех групп входов блока 13 коммутаторов в случайной Последовательности. По заднему фронту импульса (фиг. 5 6) блок 22 памяти обнуляется, так как на его ин- . формационный вход подается сигнал низкого логического уровня с инверсного выхода триггера 7, а на вход управления - сигнал высокого уровня устанавливающий режим Запись. Ког да на прямом выходе триггера 7 уста навливается низкий логический уровень, то блок 14 памяти переводится в режим Воспроизведение. С выхода этого блока коды цветов подаются на входы 1Ц1 фроаналогового преобразователя 16, на его выходах формируются видеосигналы красного U, зеленого Ug и синего иg цветов, которые подаются на сигнальные входы цветного ТВ индикатора 17. В результате на экране ТВ индикатора. 17 воспроизводится тестовое изображение вида, приведенного на фиг. 2, В режиме тестирования испытуемог блок 14 памяти остается в режиме Воспроизведение, а на информацион ный вход блока 22 памяти подается сигнал высокого логического уровня инверсного выхода блока 7. В резуль тате сравнения по цвету элементов тестового изображения 9,, с эталонным цветом Ujj испытуем1 1й с помощью све тового пара манипулятора 18 последо вательно указывает элементы изображения, воспринимаемые им одинаково с цветом Цд,. При этом на выходе блока 18 появляется сигнал, совпадаклдий с видеосигналом указываемого элемента тестового изображения. С помощью порогового элемента 19 он преобразуется в прямоугольный импульс, который через элемент ИЛИ 20 и элемент И 21 поступит на управляющий вход . блока 22 памяти и переведет его в режим Запись. Причем при появлении этого сигнала на управляющем входе блока 22 памяти на его адресном входе установлен код (адрес) указываемого элемента тестового изображения. После проведения тестирования испытуемого (этап тестирования, фиг. 5г) наступает этап обработки результатов исследований. При этом блок 14 остается в режиме воспроизведения, так как на его управляющий вход подается сигнал низкого логического уровня с прямого выхода блока 7, а блок 22 памяти переводится в режим воспроизведения, так как на его управляющий вход с прямого выхода триггера 10 через элемент И 21 подается сигнал низкого логического уровня. При высоком логическом уровне сигнал, который подается на стробирующий вход блока коммутаторов (фиг. ЗпО, блок 15 переводится в рабочий режим. При этом коды цветов Ц ., подаваемые на вход блока 15 коммутаторов с выхода блока 14 появляются на выходе блока 15 только в те моменты времени, когда на управляющем его входе устанавливается сигнал высокого логического уровня, означающий, что элемент тестового изображения Ц- отмечен испы-туемым как элемент, воспринимаемый одинаково с эталонным цветом U,. Коды цветов Ц,-j с выхода блока 15 коммутаторов подаются на вторую группу входов блока.23 сравнений, на первую группу входов которого подаются и ц ;. На выходе коды цветов Ц блока 15 коммутаторов коды цветов Ц. появляются, последовательно в соответствии с их порядком воспроизведения. Это означает, что при появлении очередного кода Ц ,-j происходит совпадение кодов только на одной из групп блока 23 сравнения. Импульс совпадения .с выхода этой группы блока 23 сравнения поступит на вход соответствующего счетчика блока 24 счетчиков. Таким образом, в счетчиках блока 24 по окончании этапа обработки результатов содержится информация о количестве (частоте) повторения элементов тестового изображения ll,j, указанных испытуемым в процессе тестирования. С точки зрения теории статистики эта информация представляет собой гистограмму распределения После этапа обработки наступает этап распечатки результатов исследований (фиг. 5лд. При этом на стробирующем входе блока 23 сравнения устанавливается низкий логический уровень, в результате чего прекращается сравнение кодов и поступление импульсов совпадения на счетные входы блока 24 счетчиков. Импульс положительной полярности с выхода триггера 31 подает ся на синхронизирующий вход генератора 25 опорной частоты, на его выходе формируются импулБсы (фиг. 53) используемые для коммутации блока .27 коммутаторов. Причем управление блоком 27 организовано таким образом что на первый тактовый импульс на управляющем входе блока 27 устанавливается код 1 и на входы цифропечатающего блока 28 поступает код 2012 ,. эталонного цвета Ц „ .через первый вход первой группы входов блока 27. На второй тактовый импульс на вход цифропечатающего блика 28 поступает код частоты повторения элементов тестового изображения с параметром Ц через первый вход второй группы входов блока 27. На третий тактовый импульс - код Ц;- через второй вход первой группы входов блока 27, на четвертый тактовый импульс - код частоты повторения Ц, через второй вход второй группы входов и т.д. Таким образом, на бумажном носителе цифропечатающего блока 28 осуществляется распечатка гистограммы распределения результатов исследования цветового зрения испытуемого, на основе которой можно количественно оценить цветоразличительнуго способность испытуемого и доверительный интервал при заданной величине доверительной вероятности.

Фиг. 2

С/77роб.

фигА

И 1И ШНП М11П11ППМПИИ11П11П111 ПИ 11ШМДЦН f

ППJ

м ill ииимшн пиит It II mil i;niiii Miit|ii плинии ,

П П П П П П П П П П П П П П П ,

п . иФиг.$

C/77p 7 S ff

lliniltlM

П

tbл

bt

1

с с: с с с с с

л -м

1

П Стр. синхро имп

BtftJfod блока

Р.

Фиг. 6