Устройство формирования цветового образца в заданном направлении цветового пространства


 


Владельцы патента RU 2552011:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пензенский государственный университет" (ФГБОУ ВПО "Пензенский государственный университет") (RU)

Изобретение относится к медицинской технике. Устройство формирования цветового образца в заданном направлении цветового пространства содержит оптические каналы с блоками формирования эталонного и тестового цветовых стимулов, узел совмещения цветовых стимулов в поле зрения испытуемого, также содержит источники красного, зеленого и синего излучений, которые расположены за каждым из экранов. В блок формирования тестового цветового стимула введен регулятор отношений скважностей импульсов источников излучения, выходы которого соединены с управляющими входами ШИМ - модулятора тестового поля, а входы регулятора соединены с выходами вычислителя отношений скважностей импульсов m и n, причем входы вычислителя отношений соединены с задатчиками координат цветности x1, у1, x2, у2, х3, у3 и угла направления α синтезируемого излучения. Применение предложенного устройства позволит повысить точность диагностирования различных форм нарушения цветоощущения, увеличит количество синтезируемых цветов и точность их воспроизводства. 4 ил.

 

Устройство формирования цветового образца в заданном направлении цветового пространства относится к области медицины, к разделу офтальмологии и может быть использовано для качественной диагностики как врожденных, так и приобретенных отклонений цветового зрения, для выявления отклонений цветового зрения у пилотов, а также при проверке цветоощущения водителей автотранспорта. Изобретение направлено на увеличение точности постановки диагноза при определении незначительных отклонений цветового зрения.

В качестве аналога может быть рассмотрен поляризационный колориметр МакАдама [1], включающий призмы Френеля; сменные цветные светофильтры; разделяющую диафрагму; призму Волластона; черную ловушку; призмы Рошона; бипризмы; зрачок выхода прибора; фотометрический шар; светофильтры для подцветки фона.

Прибор представляет собой как бы сдвоенный поляризационный фотометр с общей призмой Волластона (поляризатором) и с двумя поворачивающимися призмами Рошона (анализаторами), снабженными лимбами с измерительными шкалами.

Особенность прибора заключается в способе формирования входных пучков фотометров. Два пучка света I и II, поступающие в прибор от общего источника (на рисунке не показан), разделяются каждый в вертикальном направлении двумя призмами Френеля П1 и П2 на два пучка. В верхнем пучке помещен светофильтр Ф1 одного цвета, в нижнем - светофильтр Ф2 другого цвета. Между призмами и светофильтрами находятся линзы, которые соответственно собирают все пучки на призме Волластона В. После выхода из призмы Волластона они следуют вдоль оптической оси прибора поляризованными в двух взаимно перпендикулярных направлениях, т.е. луч обыкновенный одного цвета и луч необыкновенный другого цвета поступают в соответствующие призмы Рошона P1 и Р2. Оставшиеся пары поляризованных лучей поглощаются черными ловушками.

После прохождения призм Рошона, углы поворота которых фиксируют разнообразные смеси двух цветов, пучки света сводятся бипризмами и линзами в зрачок выхода прибора. Наблюдатель видит поле зрения, разделенное вертикальной границей на две равных половины. Цвет каждой половины образован смешением цветов соответственно в пучках I и II.

Окуляр окружен фотометрическим шаром Ш, побеленным внутри, с соответствующей подцветкой, которая по желанию может быть изменена выбором светофильтров f.

При известных характеристиках светофильтров Ф1 и Ф2 цвет каждого из полей сравнения прибора определяется по формулам:

Где x ¯ 1 , y ¯ 1 , z ¯ 1 и x ¯ 2 , y ¯ 2 , z ¯ 2 - координаты цветов светофильтров,

θ - угол поворота призмы анализатора.

Различные значения параметра θ характеризуют все цвета, которые лежат на прямой, соединяющей цвета светофильтров Ф1 и Ф2. Закрепив одно из значений угла θ на обеих призмах Рошона, можно, нарушая и восстанавливая цветовое равенство поворотом одной из призм Рошона, определять разброс погрешности измерений по данному направлению и равным образом пороги цветоразличения.

К прибору прилагается набор из сотни светофильтров самых разнообразных цветов с разным значением координаты y ¯ , т.е. светлоты.

Основным недостатком поляризационного колориметра является сложная оптическая конструкция, которая требует подбора светофильтров для каждого отдельного измерения, кроме того, по причине такой конструктивной особенности при проведении измерений теряется информация о третьей координате цвета.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является визуальный колориметр [2], позволяющий синтезировать излучения в заданном направлении цветового пространства.

Визуальный колориметр для измерения цветовых характеристик предметов содержит: малоинерционные источники красного 4, зеленого 5 и синего 6 излучений системы формирования двух полей зрения измеряемого и синтезируемого цветов и систему регулирования соотношения цветов, отличающийся тем, что изменение соотношения основных цветов происходит таким образом, что генератор импульсов 11 генерирует импульсы частотой ƒ=1/t, причем его выход соединен с запускающими входами регуляторов скважности 12, при этом одновременно с передним фронтом запускающего импульса на выходе регуляторов 12 скважности появляется потенциал, который поступает на выходы стабилизаторов 9 мощности излучения источников 4-6 излучения.

Визуальный колориметр работает следующим образом. Изображение объекта при помощи объектива 1 проецируется в плоскости, проходящей через фотометрический кубик 2 и делящей левое и правое поля зрения пополам. При помощи окуляра 3 рассматриваются наблюдателем одновременно оба поля зрения - измерительное и сравнительное.

Источники излучения 4-6, образующие вместе со светофильтрами 7 основные цвета, при помощи зеркал 8 смешиваются на сравнительном поле зрения фотометрического кубика 2.

Малоинерционные источники излучения работают в импульсном режиме с частотой включения больше критической, так что наблюдатель перестает замечать мелькания и воспринимает излучение как непрерывное.

Для используемых уровней яркостей критическая частота лежит в пределах 40-50 Гц.

В зависимости от положения задатчиков 13, соединенных с управляющими входами регуляторов 12 скважности, устанавливается соответствующая длительность импульсов tu, а следовательно, и скважности импульсов. Стабилизаторы 9 мощности излучения имеют отрицательную обратную связь по мощности излучения, которая образована, фотоприемниками 10, связанными с соответствующими источниками излучения. При этом на выходе стабилизаторов мощности поддерживается такая амплитуда прямоугольных импульсов напряжения, которая обеспечит постоянство мощности излучения источников.

Недостатком прототипа является то, что в нем реализован устаревший вариант построения, основанный на аналоговом способе управления излучением, и при этом прибор не предназначен для диагностирования цветового зрения.

Задача предлагаемого изобретения состоит в повышении точности диагностирования различных форм нарушения цветоощущения, увеличении количества синтезируемых цветов и точности их воспроизводства.

Технический результат от решения поставленной задачи заключается в том, что в устройстве формирования цветового образца в заданном направлении цветового пространства, содержащем оптические каналы с блоками формирования эталонного и тестового цветовых стимулов, узел совмещения цветовых стимулов в поле зрения испытуемого, источники красного, зеленого и синего излучений расположены за каждым из экранов, а в блок формирования тестового цветового стимула введен регулятор отношений скважностей импульсов источников излучения, выходы которого соединены с управляющими входами ШИМ - модулятора тестового поля, а входы регулятора соединены с выходами вычислителя отношений скважностей импульсов m и n, причем входы вычислителя отношений соединены с задатчиками координат цветности x1, y1, x2, у2; х3, у3 и угла направления α синтезируемого излучения, при этом отношения скважностей импульсов источников излучения устанавливаются регулятором.

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства формирования цветового образца в заданном направлении цветового пространства, где показаны:

1 - матовый экран;

2 - непрозрачная перегородка;

3 - усилитель сигнала;

4, 5, 6 - спектрозональные источники излучения;

7 - широтно-импульсные модуляторы (ШИМ);

8 - регулятор скважностей импульсов;

9 - вычислители отношений скважностей импульсов;

10 - задатчики координат цвета;

11 - задатчики координат цветности;

12 - задатчик направления угла синтеза цвета.

На фиг. 2 приведено графическое пояснение к синтезу цвета в заданном направлении, где показаны:

x1, y1; х2, у2; х3, у3 - координаты цветности излучения красного, зеленого и синего излучателей;

xp1, yp1; xp2, ур2 - координаты цветности точек, между которыми проходит линия синтеза цвета;

α - угол направления синтеза цвета;

х, у - координаты цветности синтезируемого цвета.

На фиг. 3 приведена оптическая схема колориметра МакАдама (аналог), где показаны:

I и II - пучки света;

П1 и П2 - призмы Френеля;

Ф1 - светофильтр одного цвета;

Ф2 - светофильтр другого цвета;

Д - разделяющая диафрагма;

В - призма Волластона;

Ч - черная ловушка;

P1 и Р2 - призмы Рошона;

О - окуляр;

Ш - фотометрический шар;

f - выбор светофильтров.

На фиг. 4 приведена функциональная схема визуального колориметра (прототип), где показаны:

1 - объектив;

2 - фотометрический кубик;

3 - окуляр;

4, 5, 6 - источники излучения;

7 - светофильтры;

8 - зеркала;

9 - стабилизаторы мощности;

10 - фотоприемники;

11 - генератор импульсов;

12 - регулятор скважности;

13 - задатчики скважности.

Устройство формирования цветового образца в заданном направлении цветового пространства состоит из двух прозрачных матовых экранов 1. За двумя прозрачными матовыми экранами, разделенными непрозрачной перегородкой 2, расположены две триады красных 4, зеленых 5, синих 6 источников излучения. Световой поток от одной триады источников излучения равномерно освещает левый экран, а от второй триады правый экран. Источники излучения через усилители 3 соединены с трехканальными 12 - разрядными ШИМ модуляторами 7. ШИМ модулятор эталонного канала соединен с вычислителем скважности 9. Данные о необходимой для синтеза координате цвета задаются задатчиком координат цвета 10, подключенным к вычислителю отношений скважностей. В тестовом канале ШИМ модулятор соединен с регулятором соотношений скважностей импульсов 8. Вычислитель соотношений скважностей 9 соединен с задатчиками координат цветности 11 и задатчиком направления угла синтеза 12 и подключен к регулятору скважностей импульсов.

Задача повышения точности диагностирования цветового зрения может быть решена применением предлагаемого конструктивного решения, когда синтез цвета ведется по всей области цветового пространства методом широтно-импульсной модуляции излучения.

В эталонном канале при помощи задатчика координат цвета задаются координаты цвета, данные о которых поступают в вычислитель отношений скважностей 6. Полученные согласно формулам (1) и (2) отношения передаются на ШИМ модулятор по шине передачи данных I2C в виде цифрового кода, который формирует необходимый сигнал для получения нужного излучения источников:

где Nк, Nз, Nc - коэффициенты заполнения импульсов излучения красного, зеленого, синего источников излучений;

xк, yк, zк; хз, уз, zз, хс, ус, zc - координаты цветности излучений красного, зеленого и синего источников излучений;

Cxi Cyi Czi - коэффициенты пропорциональности, связывающие координаты цветности с соответствующими координатами цвета.

Направление синтеза задается линией между точками с координатами цветности, которые определяются следующими выражениями:

где xp1, yp1; хр2, ур2 - координаты цветности точек, между которыми проходит линия, задающая направление синтеза цвета;

x1, у1; х2, у2; х3, у3 - координаты цветности излучения красного, зеленого и синего излучателей;

α - угол направления синтеза цвета;

х, у - координаты цветности синтезируемого цвета.

В тестовом канале изначально задаются координаты цветности и угол синтеза, данные о которых с вычислителя отношений скважностей поступают на ШИМ модулятор. Таким образом, задается направление синтеза цвета в цветовом пространстве. Между вычислителем отношений скважностей и ШИМ модулятором включен трехканальный регулятор соотношений скважностей, который позволяет управлять излучением каждого источника излучения. За счет этого становится возможным изменять цвет излучения и уравнивать два цветовых поля, сформированных на матовом экране. Пройдя ШИМ модулятор, сигналы попадают на усилитель сигнала, выходы которого соединены с контактами источников излучения. Полученный сигнал зажигает три цвета (красный, синий, зеленый) в заданной пропорции, в результате чего на экране формируется необходимый цветовой образец путем аддитивного сложения трех цветов.

Источники информации

1. MacAdam D.L., Visual sensitivities to color differences, // J. Opt. Soc. Am. http://1943.vol.33p.18/;

2. Авторское свидетельство SU 1554554/A1 на изобретение «Визуальный колориметр», МПК G01J 3/46, опубликовано 08.10.1987.

Устройство формирования цветового образца в заданном направлении цветового пространства, содержащее оптические каналы с блоками формирования эталонного и тестового цветовых стимулов, узел совмещения цветовых стимулов в поле зрения испытуемого, отличающееся тем, что источники красного, зеленого и синего излучений расположены за каждым из экранов, а в блок формирования тестового цветового стимула введен регулятор отношений скважностей импульсов источников излучения, выходы которого соединены с управляющими входами ШИМ - модулятора тестового поля, а входы регулятора соединены с выходами вычислителя отношений скважностей импульсов m и n, причем входы вычислителя отношений соединены с задатчиками координат цветности x1, y1; х2, у2; х3, у3 и угла направления α синтезируемого излучения, при этом отношения скважностей импульсов источников излучения устанавливаются регулятором в соответствии с зависимостями:

где Nк, Nз, Nс - коэффициенты заполнения импульсов излучения красного, зеленого, синего источников;
xк, yк, zк; хз, уз, zз, xc, ус, zc - координаты цветности излучений красного, зеленого и синего источников излучений;
Cxi, Cyi, Czi - коэффициенты пропорциональности, связывающие координаты цветности с координатами цвета Xi=NiCxixi, Yi=NiCyiyi, Zi=NiCzizi;
а направление синтеза задается линией между точками с координатами цветности, которые определяются следующими выражениями:

где xp1, yp1; хр2, ур2 - координаты цветности точек, между которыми проходит линия, задающая направление синтеза цвета;
x1, y1; х2, у2; х3, у3 - координаты цветности излучения красного, зеленого и синего излучателей;
α - угол направления синтеза цвета;
х, у - координаты цветности синтезируемого цвета.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к медицине, офтальмологии, эндокринологии. В макулярной зоне сетчатки определяют объем отека с помощью оптической когерентной томографии, выявляют изменения порогов чувствительности методом фундусмикропериметрии.

Группа изобретений относится к медицине. Способ и устройство численного определения цветовосприятия представляет новый тип оптометрического оборудования, которое позволяет выполнять оптометрические тесты по световосприятию, причем в численном виде.

Изобретение относится к области медицины, а именно к офтальмологии. У пациентов с подозрением на БШ, начиная с возраста 5-6 лет и старше, проводят визометрию, исследование полей зрения, регистрацию скотопической, фотопической электроретинограммы, визуальный осмотр глазного дна, проверку цветного зрения, флюоресцентную ангиографию (ФАГ), регистрацию аутофлюоресценции (АФ) глазного дна, оптическую когерентную томографию (ОКТ).
Изобретение относится к области медицины, а еще точнее, к офтальмологии. .
Изобретение относится к медицине и предназначено для ранней диагностики хронической гипертонической оптической нейропатии. .
Изобретение относится к офтальмологии и предназначено для выбора тактики лечения оптической нейропатии при постувеальной глаукоме у детей. .
Изобретение относится к области медицины, а точнее к офтальмологии и неврологии, и может быть использовано для оценки качественно-временных показателей цветового зрения.

Изобретение относится к медицине и медицинской технике и может быть использовано в спортивной медицине. .

Изобретение относится к области медицины, в частности к эндокринологии и офтальмологии, предназначено для осуществления диагностики изменений в сетчатке при метаболическом синдроме с компенсированным сахарным диабетом 2 типа, длительностью меньше года.

Изобретение относится к области медицины и предназначено для оценки критической частоты световых мельканий (КЧСМ). .
Изобретение относится к медицине, а именно к офтальмологии, и может быть использовано при прогнозировании эффективности плеоптического лечения у детей с амблиопией. Определяют светочувствительность сетчатки в 29 точках макулярной области методом микропериметрии под контролем автотреккинга. Если среднее значение светочувствительности в 29 точках составляет более 17 дБ, то прогноз плеоптического лечения амблиопии благоприятный. Если среднее значение светочувствительности составляет от 15,6 дБ до 17 дБ включительно, то прогноз лечения относительно благоприятный. Если среднее значение светочувствительности составляет менее 15,6 дБ, то прогноз лечения неблагоприятный. Способ позволяет точно провести прогноз эффективности плеоптического лечения у детей и подростков, определить сохранность зрительных функций за счет оптимальной методики прогноза, а также обеспечивает получение достоверных данных светочувствительности сетчатки, вне зависимости от стабильности фиксации пациента за счет использования микропериметрии под контролем автотреккинга. 3 пр.

Изобретение относится к медицине, в частности к медицинскому приборостроению, и может быть использовано в цифровой обработке изображений диска зрительного нерва при глаукоме и других заболеваниях зрительного нерва. Выполняют оценку цветности диска зрительного нерва по системе RGB. Для динамического контроля за состоянием диска зрительного нерва при заболеваниях зрительного нерва одновременно оценивают размеры нейроретинального ободка по 8 меридианам и экскавации диска зрительного нерва по вертикали и горизонтали, а также показатели в пикселях - площадь нейроретинального ободка и экскавации диска зрительного нерва. Способ позволяет объективно оценить состояние диска зрительного нерва при глаукоме и других заболеваниях зрительного нерва. 16 фото, 4 табл.
Изобретение относится к области медицины и предназначено для оценки критической частоты слияния световых мельканий. Оценку критической частоты слияния световых мельканий проводят путем предъявления испытуемому световых мельканий с изменяющейся частотой с помощью носимого устройства, формирующего дополненную реальность. Оценку осуществляют в стационарных условиях или наземных, или водных, или полетных перемещений испытуемого. Способ позволяет повысить эффективность оценки критической частоты световых мельканий за счет расширения диапазона возможных условий и режимов теста.

Группа изобретений относится к офтальмологии. Способ определения характеристик зрения, включающий проведение исследования. Исследование проводят путем предъявления пациенту в темном помещении с расстояния 1,0-1,5 м черного экрана, на котором расположены три концентрические окружности А, В, С диаметром 15,10 и 5 см соответственно, по контуру которых равномерно размещены матовые двухцветные светодиоды подсветки и в едином центре которых установлены три ярких светодиода R, G, В; и фиксации в диагностической карте пациента возникающих зрительных ощущений. При этом для определения остроты зрения используют факт регистрации пациентом расходящихся волн теплового излучения, сопровождающих светоизлучение светодиодов R или G или В, а для определения цветовосприимчивости фоторецепторов сетчатки используют описываемую пациентом степень яркости светоизлучения цветных светодиодов или их сочетаний. Устройство состоит из полимерного квадратного черного экрана, на котором располагаются три концентрические окружности условных полей зрения A, B и C для определения характеристик зрения, первая из которых проградуирована от 0° до 360°, с диаметрами 15, 10 и 5 см, по контуру которых равномерно размещены двухцветные светодиоды подсветки в количестве 12, 8 и 4 шт. соответственно и в едином центре которых установлены три ярких R, G, В светодиода, и сетевого адаптера с источником питания постоянного напряжения на +3В для запитки светодиодов экрана с набором микропереключателей, микротумблеров и микрокнопок, обеспечивающих свечение выбранных светодиодов. Применение данной группы изобретений позволит повысить точность определения периметрии зрения. 2 н.п. ф-лы, 11 ил.

Изобретение относится к медицине, оптометрической диагностике и касается определения контрастной чувствительности у пациентов с дисфункциями мозга, может быть использовано в ранней диагностике дегенеративных поражений мозга. Тестирование выполняют для одного или двух глаз в области фотопии на экране стандартного монитора при помощи компьютерной программы с интерфейсом, которая позволяет генерировать в RGB стандарте на экране монитора оптические стимулы в виде фигур, букв или цифр и фон с контрастом серого R=G=B с градациями каждой из компонент цвета от 0 до 255. При этом в качестве параметров для оценки контрастной чувствительности определяют величину и область ошибки контрастной чувствительности и время выполнения теста. Способ обеспечивает простую, объективную, быструю и надежную диагностику патологии у пациентов с дисфункциями головного мозга. 2 ил., 3 пр., 3 табл.
Наверх