CN101601578A

CN101601578A - 色觉检测仪

Info

Publication number: CN101601578A
Application number: CNA2008100387610A
Authority: CN
Inventors: 陈言; 陈谋; 严呈宇; 闻卫锋
Original assignee: Shanghai Weixing Optical Technology Co Ltd
Priority date: 2008-06-10
Filing date: 2008-06-10
Publication date: 2009-12-16

Abstract

本发明公开了一种色觉检测仪，包括：壳体；设置在所述壳体内的显示器；以及控制装置，设置在所述壳体内并耦合至所述显示器，用于控制所述显示器显示对应于不同色盲种类的色觉检查图表，供被检测者识别以确定色盲种类，并用于控制所述显示器定量地改变色觉检查图表的三基色配比，供被检测者识别以确定色盲梯级。根据本发明，将人类色觉彩色数字化，按色盲种类和梯级的数字化定义快速地检查出伪色盲、全色盲，两种基色低下的Ar、Ag、Ab色盲和一种基色低下的Br、Bg、Bb色盲及其梯级，并可以验证色盲矫正效果和打印出检测结果和矫正处方。

Description

色觉检测仪

技术领域

本发明属于医疗器械领域，更具体地说，涉及一种用于进行色觉检测和色盲矫正效果验证的眼科光学仪器。

背景技术

传统的用于色觉检查的工具和方法归纳起来有4种：色觉检查图表、彩色辨别检查器、幻灯检查、和色盲检查镜。这些方法均不能对色盲进行定量检查，检测结果误差很大。近年来有些人正在研制色觉检测仪器，相关的发明专利文献有：发明名称为“色觉检测/矫正方法和设备及其应用”的中国专利No.00136472.3，发明名称为“Methodand device for detecting/correcting color vision and theirapplication”的美国专利US7,198,369，以及发明名称为“色盲电脑诊断矫正仪”的中国专利No.90200939.7。另外，《人类色觉导论》(陈晓光、陈言、陈谋著，军事医学科学出版社，2002年7月出版)中也公开了有关的色觉检测仪器。但是，上述文献中公开的色觉检测仪器不是局限于引用已公开的色觉检查图表或自行编制的图表，就是基于上下半圆进行配色对比来诊断出色盲种类和梯级。由于这些方法没有把色觉彩色数量化，色觉检测结果的误差较大，而且不能在规模体检中快速、准确地诊断出全色盲、两种基色低下的色盲、和一种基色低下的色盲，从而影响检测的效果。

发明内容

本发明的主要目的是克服现有技术的上述问题，提供一种能快速、准确地诊断出色盲的种类和梯级的色觉检测仪。

本发明更进一步的目的是提供一种使被检测者在检测时不受外界干扰的色觉检测仪。

本发明更进一步的目的是提供一种能够验证色盲矫正效果的色觉检测仪。

为实现上述目的，根据本发明，提出一种色觉检测仪，包括：壳体；设置在所述壳体内的显示器；以及控制装置，设置在所述壳体内并耦合至所述显示器，用于控制所述显示器显示对应于不同色盲种类的色觉检查图表，供被检测者识别以确定色盲种类，并用于控制所述显示器定量地改变色觉检查图表的三基色配比，供被检测者识别以确定色盲梯级。所述色觉检查图表由各种色盲不能区分的两种颜色分别作为底色和图形彩色组成。

附图的简要说明

通过下面结合附图对本发明优选实施例的详细描述，将更好地理解本发明的上述及其他目的和优点，其中相同或类似的附图标记表示相同或类似的部件。

图1示出了根据本发明优选实施例的色觉检测仪的整体结构。

图2示出了根据本发明优选实施例的色觉检测仪的内部结构。

图3示出了在根据本发明优选实施例的色觉检测仪中采用的色盲矫正效果验证轮盘的结构。

图4示出了色盲矫正效果验证轮盘的控制电路的功能框图。

图5示出了利用根据本发明优选实施例的色觉检测仪进行色觉检测的方法的流程图。

图6示出了在显示器上显示色觉检查图表、供被检测者识别以确定色盲种类。

图7示出了在显示器上定量地改变色觉检查图表的三基色配比、供被检测者识别以确定色盲梯级。

具体实施方式

图1示出了根据本发明优选实施例的色觉检测仪的整体结构。附图标记100总体表示该色觉检测仪的壳体。该壳体100例如采用ABS塑料，通过吸塑快速成型技术加工而成。壳体100的前部面板上设置有按键101、指示灯102、和打印条出口106。按键101用于实现镜片转盘的旋转位置的选择，指示灯102用于指示镜片转盘的旋转位置(后文中将对其进行更详细的描述)。打印条出口106用于打印输出检测结果以及矫正处方。壳体100的前部还设置有显示器窗口103，下文中将描述的液晶显示器从该显示器窗口103露出。壳体100的后部设置有双眼了望孔104，供被检测者在其中观察显示在位于壳体后侧的显示器上的色觉检查图表。壳体100的侧面设置有外部接口105，通过该外部接口105可以连接鼠标、键盘等输入/输出装置。

图2示出了根据本发明优选实施例的色觉检测仪的壳体100内部的结构。如图2所示，底板上安装有计算机主板201，该计算机主板201用作对色觉检测仪的各组成部分(包括显示部分、打印部分、旋转轮盘部分)进行整体控制的中央控制单元。根据本发明的优选实施例，该色觉检测仪包括两台同步高分辨率(例如800×600像素)彩色液晶显示器202a和202b。液晶显示器202a位于靠近壳体100前部的位置，并从图1中所示的显示器窗口103露出，供医生监控。另一台液晶显示器202b位于靠近壳体100后部的位置，并与双眼了望孔104的位置相对应，供被检测者通过双眼了望孔104观察。视频分配卡203与液晶显示器202a和202b相耦合，用于使这两台液晶显示器同步显示。采用两台同步显示的液晶显示器的优点在于，被检测者在检测时不受外界干扰，由此得到的检测结果更加准确。打印机电路206用于控制打印头207，打印头207打印的检测结果以及矫正处方从图1中所示的打印条出口106输出。键盘/鼠标接口205与图1中所示的外部接口105相连接，用于接收从键盘/鼠标输入的指令。图2中还示出了电源模块204，用于对色觉检测仪中的各个组成部分供电。

图3示出了在根据本发明优选实施例的色觉检测仪中采用的色盲矫正效果验证轮盘300的结构。如图中所示，两个镜片转盘302可旋转地安装在固定板301上。镜片转盘302上设置有对应于不同色盲种类和梯级的多个色盲矫正镜片303，所述色盲矫正镜片303是基于根据三基色异常值计算出的三基色矫正值所对应的色盲矫正光谱曲线、通过膜系设计加工而成的。固定板301连同安装在其上的镜片转盘302设置在图1所示的双眼了望孔104内侧。图3中还示出了电机304，镜片转盘302可以在电机304的驱动下旋转。电机304的旁边还设置有位置传感器(图3中被固定板301挡住而不可见)，用于感测镜片转盘302的旋转位置。

图4示出了色盲矫正效果验证轮盘300的控制电路的功能框图。其中用相同的附图标记指代与图1和图3中相同的部件。中央控制单元201与按键101和指示灯102相耦合。按键101包括用于重启的按键和用于控制电机304的正反转选择的按键。指示灯102例如为LED指示灯，每个指示灯分别对应于一个镜片。该实施例中包括十六个镜片303，因此一共有十六个指示灯102。中央控制单元201耦合至电机驱动电路304，后者进而驱动镜片转盘302的旋转。位置传感器401用于检测镜片位置，并将检测到的位置信号传送给中央控制单元201，以实现镜片的精确定位。刚开机时，中央控制单元201控制镜片转盘302转动以寻找初始位置。检测到初始位置(即，对应于初始位置的色盲矫正镜片303正好对准镜筒305)后，相应的初始位置指示灯102点亮。然后，中央控制单元201等待按键101的命令，以根据按键101的选择将镜片转盘302旋转到使得相应的镜片303正好对准镜筒305的位置。被检测者可以通过镜筒305、进而通过色盲矫正镜片303观察位于壳体100内部的显示器202b，由此验证色盲矫正效果。

下面说明在根据本发明的色觉检测仪中对各类色盲的定义。根据前述《人类色觉导论》的第四章“人类色觉过程的数学模型与色盲的模拟”和第五章“色觉信息处理与彩色重现计算机模拟”，人眼可见光谱为380-760nm，可分辨的色调为183种。另外，高分辨率彩色液晶显示器(例如800×600像素)具有三基色R(红)、G(绿)、B(蓝)各有63个明度梯级变化的性能。基于该特性把三基色值归化，则三基色R、G、B的梯级变化分别为

通过在计算机屏幕上的一个区域(例如屏幕上的一个大正方形)中给出某一数量比的彩色，例如：

亮度为1的黄色，并且让受检查患者通过鼠标等输入装置在另一个区域(例如位于所述大正方形内的一个小正方形区域)内配出相同彩色。也就是说，大正方形内是正常人的彩色配比值，而小正方形内为色盲患者的彩色配比值，例如对于其他的彩色，可以采用类似的方法进行配比检测。经过对黄色、青色、紫色和白色的配比检测，可检测出色盲患者与正常人的三基色异常差值，由此检测出的色盲种类分别定义如下：

(1)R、G、B三基色均缺无的全色盲。

(2)两种基色低下的A类色盲，包括：

Ar类色盲：其中R＞G＞B，即G、B两种基色低下；

Ag类色盲：其中G＞B＞R，即B、R两种基色低下；

Ab类色盲：其中B＞R＞G，即R、G两种基色低下。

(3)一种基色低下的B类色盲，包括：

Br类色盲：其中R＜G＝B，即R一种基色低下，

Bg类色盲：其中G＜B＝R，即G一种基色低下，

Bb类色盲：其中B＜G＝R，即B一种基色低下。

本发明还给出了目前已经发现的四类色盲Ar、Ag、Ab、和Br的不同梯级的数量化定义。其中，每个梯级均对应于一组R、G、B异常值和与该异常值相反的一组R、G、B矫正值。

Ar类色盲：如上所述，此类色盲的彩色配比定义域为R＞G＞B。其中，

\frac{36}{63} < R - B < \frac{55}{63},

R、G、B异常值分别为(

)、(

)...，(

)，R、G、B矫正值分别为(

)、(

)...(

)，分别对应于Ar1，Ar2，...，Ar6这六个梯级。

Ag类色盲：如上所述，此类色盲的彩色配比定义域为G＞B＞R。其中，

\frac{36}{63} < G - R < \frac{55}{63},

R、B、G异常值分别为(

)、(

)...(

)，R、B、G矫正值分别为(

)、(

)...，(

)，分别对应于Ag1，Ag2，...，Ag6这六个梯级。

Ab类色盲：如上所述，此类色盲的彩色配比定义域为B＞R＞G。其中，

\frac{36}{63} < B - G < \frac{55}{63},

B、R、G异常值分别为(

)、(

)...，()，B、R、G矫正值分别为(

)、(

)...(

)，分别对应于Ab1，Ab2，...，Ab6这六个梯级。

Br类色盲：如上所述，此类色盲的彩色配比定义域为R＜G＝B。Br类色盲是由于感红视锥细胞光刺激值函数曲线的峰值点从640nm向短波方向平移所造成，其异常程度按平移10nm为一个梯级。更具体地说，该峰值向短波移动10nm到60nm，当偏移10nm时定义为Br1梯级，当偏移20nm时定义为Br2梯级，...，当偏移60nm时定义为Br6梯级。该类色盲的矫正方法是把感红光刺激值函数曲线向长波方向平移，每平移10nm对应于一个梯级。即，矫正曲线的峰值分别在640+10nm、640+20nm、...640+60nm，分别对应于Br1，Br2，...，Br6这六个梯级。

基于上述定义，本发明首先通过控制单元控制显示器显示对应于不同色盲种类的色觉检查图表供被检测者识别来确定色盲种类。所述色觉检查图表由各种色盲不能区分的两种颜色分别作为底色和图形彩色组成。进而，对于A类色盲，控制单元控制显示器定量地改变色觉检查图表的三基色配比、供被检测者识别来确定色盲梯级。然后，优选地通过控制镜片转盘302调出相应梯级的色盲矫正镜片303进行矫正效果(色盲梯级检测结果)的验证，并开出矫正处方。对于B类色盲，则通过控制镜片转盘302的旋转，调出矫正曲线的峰值点偏移量分别对应于不同梯级的色盲矫正镜片303，来进行色盲梯级的检测。

更具体地说，本发明的色觉检测仪在存储器(图中未示出)中预先存储了对应于不同色盲种类的数百幅色觉检查图表。该色觉检查图表由各种色盲不能区分的两种颜色分别作为底色和图形彩色组成。

各种类色盲检查图表的标识分别为：K_ij、Ar_ij、Ag_ij、Ab_ij、Br_ij、Bg_ij、Bb_ij，分别用于检查全色盲，两种基色低下的Ar、Ag、Ab类色盲，和一种基色低下的Br、Bg、Bb类色盲。其中，i表示图形的类别，例如i＝1为数字，i＝2为字母，i＝3为动物(数字、字母、动物分别可以用于检查成人、学生、以及幼儿或文盲)，j为第i种图形中的第N幅。如果被检测者不能识别检查图表，则确定为相应种类的色盲。另外，根据优选实施例，本发明还包括用于检测伪色盲的图表O_ij。

各种类色盲的检查图表的更具体的说明如下：

(1)全色盲检查图表K_ij：全色盲指的是患者只有明度感觉，而R、G、B三种基色感光细胞均缺无。全色盲检查图表K_ij由相同明度的两种基色分别作为底色和图形彩色组成。如果被检测者不能正确识别检查图表K_ij，则检查结果为全色盲。

(2)伪色盲检查图表O_ij：伪色盲指的是被检测者的R、G、B三基色值均正常，换句话说，被检测者不患有色盲，但出于某种目的(例如逃避义务)而假装是色盲。为了甄别这种情况，本发明提供了伪色盲检查图表O_ij，由相同明度的两种基色以及不同明度的两种基色分别作为底色和图形彩色组成。如果被检测者对这两者均不能正确识别，则判断为伪色盲，因为即使是全色盲的患者，对于由不同明度的两种基色组成的图表也应该能够正确识别。根据本发明，检查图表O_ij也可以作检测开始时的示教图表。

(3)两种基色低下的色盲检查图表Ar_ij、Ag_ij、Ab_ij：分别由该类色盲患者不能区分的两种彩色组成。以Ag类色盲的检查图表为例，可以以数字化黄色(

)为底色，黄橙色(

)为图形彩色，则Ag类色盲患者不能辨认。同理，对于青色、紫色色调可以按类似方法绘制，即，饱和度彩色和白平衡均以正常人的三基色配比为底色，而以异常值组合形成的彩色为图形，使Ag类色盲患者不能辨认。其他两类色盲Ar、Ab的检测图表也是以同样的方法绘制的。如果被检测者不能正确识别检查图表Ar_ij、Ag_ij、Ab_ij，则检查结果分别为Ar、Ag、Ab类色盲。

(4)一种基色低下的色盲检查图表Br_ij、Bg_ij、Bb_ij：同样地，分别由该类色盲不能区分的两种彩色组成。如果被检测者不能正确识别检查图表Br_ij、Bg_ij、Bb_ij，则检测结果为Br、Bg、Bb类色盲。

对于A类色盲，在检测色盲梯级时，控制单元接收通过键盘或鼠标等输入装置输入的命令，按照对应于各个梯级的R、G、B矫正值对色觉检查图表的R、G、B三基色进行定量改变，供被检测者识别。以Ag类色盲为例。如果当输入R、B、G的第一组矫正值(

)时，被检测者能够正确识别图表，则检查结果为Ag1色盲。如果当输入第二组矫正值(

)时，被检测者能够正确识别图表，则检查结果为Ag2色盲。依次类推，可以检测出Ag3...Ag6的不同梯级色盲。

可以以类似的方式检测Ar类色盲的梯级。如果当输入R、G、B的第一组矫正值(

)时，被检测者能够正确识别图表，则检查结果为Ar1色盲。如果当输入第二组矫正值(

)时，被检测者能够正确识别图表，则检查结果为Ar2色盲。依次类推，可以检测出Ar3...Ar6的不同梯级色盲。

可以以类似的方式检测Ab类色盲的梯级。如果当输入B、R、G的第一组矫正值(

)时，被检测者能够正确识别图表，则检查结果为Ab1色盲。如果当输入第二组矫正值(

)时，被检测者能够正确识别图表，则检查结果为Ar2色盲。依次类推，可以检测出Ab3...Ab6的不同梯级色盲。

对于Br类色盲，通过控制镜片转盘302转动，调出矫正曲线的峰值点偏移量分别对应于不同梯级的色盲矫正镜片303，来进行色盲梯级的检测。如果在矫正值为向长波偏移10nm的色盲矫正镜片的情况下，被检测者能够正确识别色觉检查图表，则检查结果为Br1色盲。如果在矫正值为向长波偏移20nm的色盲矫正镜片的情况下，被检测者能够正确识别色觉检查图表，则检查结果为Br2色盲。依次类推，可以检测出Br3...Br6的不同梯级色盲。

下面参照图5中的流程图描述利用根据本发明的色觉检测仪进行色觉检测的方法。

在步骤501，检测操作开始。医生可以通过键盘或鼠标(图中未示出)等输入装置输入被检测者的姓名、性别、年龄、联系电话、家庭病史等信息。另外，医生可以根据被检测者的身份选择适当的检查图表。例如，对于学生可以选择使用字母图形进行检测。

在步骤503，控制装置201启动检测系统，在两台显示器202b和202a的屏幕上同步显示色觉检查图表，分别供被检测者识别和供医生监视。根据本发明的优选实施例，可以每5秒钟自动更换一幅图表。其顺序可以为伪色盲检查图表O_ij(也用作示教图)、全色盲检查图表K_ij、以及其他各种色盲的检查图表Ar_ij、Ag_ij、Ab_ij、Br_ij、Bg_ij、Bb_ij。但本领域技术人员可以理解，本发明不限于此，而是也可以采用其他顺序自动显示色觉检查图表，或者由医生手动地选择显示色觉检查图表。如图6所示，色觉检查图表由各种色盲不能区分的两种颜色分别作为底色601和图形彩色602组成，供被检测者识别以确定色盲种类。当被检测者正确识别图表时，医生可以按下设置在键盘上的“-”键，而当被检测者不能识别或识别错误时医生可以按下“+”键。

步骤505-511为根据被检测者对色觉检查图表的识别情况确定色盲种类的步骤。如上面所述，被检测者是否正确识别了检查图表分别对应于医生的按键输入“-”和“+”。在步骤505，判断被检测者是否正确地识别了所有图表(即，对于所有图表，医生的按键输入均为“-”)。当判断结果为“是”时，确定为色觉正常(步骤506)，并在步骤529中打印出色觉正常的检查报告。当步骤505的判断结果为“否”(即，医生的按键输入中包括“+”)时，则在步骤507中判断被检测者是否正确地识别了伪色盲检查图表。当判断结果为“否”时，确定为伪色盲(步骤508)，并在步骤529中打印出伪色盲的检查报告。当步骤507的判断结果为“是”时，则在步骤509中判断被检测者是否正确地识别了全色盲检查图表。当判断结果为“否”时，确定为全色盲(步骤510)，并在步骤529中打印出全色盲的检查报告。当步骤509的判断结果为“是”时，则进一步在步骤511中根据相应检查图表Ar_ij、Ag_ij、Ab_ij、Br_ij、Bg_ij、Bb_ij的识别情况确定两种基色低下和一种基色低下的色盲的种类。本领域的技术人员可以理解，在上述的确定色盲种类的过程中，可以采用被检测者对于多幅检查图表的识别结果的平均值，当该平均值高于预定阈值时，判断为某一种类的色盲。

根据本发明的优选实施例，如果在步骤511的判断结果为否，即检测出Ar、Ag、或Ab类色盲，则在步骤513中定量地改变相应的色觉检查图表的三基色配比供被检测者识别，从而启动色盲梯级的检测。具体地，如图7中所示，医生可以通过输入装置、例如鼠标，点击显示器202a屏幕上的梯级选择按钮703，对在步骤511中确定的色盲种类(图7中所示的情形为Ag类色盲)依次选择对应于第1梯级到第6梯级的三基色矫正值，色觉检查图表的三基色配比按照该矫正值相应地改变。

当在步骤513中通过输入装置选择输入R、B、G的第一组矫正值(

)时，如果被检测者能够正确识别图表(步骤515中为是)，则确定为Ag1色盲(步骤517)。如果不能正确识别该第一梯级的图表(步骤515中为否)，则返回步骤513，通过输入装置选择输入第二组矫正值(

)。在这种情况下，如果被检测者能够正确识别图表(步骤515中为是)，则确定为Ag2色盲(步骤517)。依次类推，可以检测出Ag3...Ag6的不同梯级色盲。

在按上述方式确定色盲梯级后，根据本发明的优选实施例，在步骤519启动矫正效果验证轮盘300，以进行矫正效果(色盲梯级检测结果)的验证。如前面所述，镜片转盘302上设置有对应于不同的色盲种类和梯级的多个色盲矫正镜片303。所述色盲矫正镜片303是基于根据三基色异常值计算出的三基色矫正值所对应的色盲矫正光谱曲线、通过公知的膜系设计加工而成的。通过按动设置在壳体100的前部面板上的按键101，可以控制电机304驱动镜片转盘302旋转，使得与在步骤517中确定的色盲种类和梯级相对应的色盲矫正镜片303对准镜筒305。被检测者可以通过镜筒305、进而通过色盲矫正镜片303观察显示器202b上的检查图表。图3中示出了十六个色盲矫正镜片303。图1中示出的设置在壳体100的前部面板上的十六个LED指示灯102中的每一个分别对应于一个镜片303。当某个镜片303旋转到对准镜筒305的位置时，相对应的指示灯102点亮，由此可以准确地定位并指示所选择的镜片。本领域技术人员可以理解，镜片转盘302上安装的镜片的数目和前部面板上安装的指示灯102的数目不限于十六个，而是也可以采用其他合适的数目。

在步骤519中，如果被检测者通过色盲矫正镜片303能够正确识别所有色觉检查图表，则进一步确认步骤517中的色盲种类和梯级的检测结果。然后，在步骤529中打印出色盲种类和梯级以及相应的矫正处方。检测过程在步骤531结束。

另一方面，如果在步骤511的判断结果为是，即检测出的不是A类而是B类色盲(目前只发现了Br类色盲)，则在步骤521中启动矫正效果验证轮盘300。具体地，当在步骤523中调出矫正值为向长波偏移10nm的色盲矫正镜片303时，如果被检测者透过该镜片能够正确识别色觉检查图表(步骤525中为是)，则确定为Br1色盲(步骤527)。如果被检测者透过该镜片不能正确识别色觉检查图表(步骤525中为否)，则返回步骤523，继续调出矫正值为向长波偏移20nm的色盲矫正镜片303。在这种情况下，如果被检测者透过该镜片能够正确识别图表(步骤525中为是)，则确定为Br2色盲(步骤527)。依次类推，可以检测出Br3...Br6的不同梯级色盲。然后，在步骤529中打印出色盲种类和梯级以及相应的矫正处方。检测过程在步骤531结束。

以上结合优选实施例描述了本发明的色觉检测仪。其中，将人类色觉彩色数字化，按色盲种类和梯级的数字化定义来快速地检查出伪色盲、全色盲，两种基色低下的Ar、Ag、Ab色盲和一种基色低下的Br、Bg、Bb色盲及其梯级，并验证色盲矫正效果和打印出检测结果和矫正处方。根据本发明，通过采用两台同步显示器，可以使被检测者在检测时不受外界干扰。根据本发明的色觉检测仪可以供体检站、医院进行色觉检查和眼镜店配制色盲矫正眼镜时使用。

说明书中的实施例仅仅是示意性而非限制性的。本领域技术人员可以在不偏离本发明的精神和范围的情况下作出各种修改。本发明的保护范围仅由后附的权利要求书限定。