CN2063399U - 彩色多功能对比敏感度检测仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型由微型计算机、彩色显示器、波形转换器、行场同步电路，以及对比度调节元件、彩色控制电路及数据采集电路组成。计算机将量化的波形信号送至波形转换器，转换成模拟量，再经彩色控制电路选定颜色后输入彩色显示器，在行场同步电路的控制下显示出彩色光栅条纹。对比度调节元件可调节光栅的对比度。数据采集电路将对比度值采集并送入计算机，进行计算并可打印出对比敏感度函数曲线图。

Description

本发明属于医学领域对视功能进行检测的装置。

视系统对比敏感度的测定比普通的视力测量包含有更多的信息，特别是可为眼疾病以外的某些病变诊断提供一些有价值的信息。现国内外已有临床应用的黑白对比敏感度检测装置。例如：美国的200－Seres Vlslor Tester，NIC CS2000等。《医疗器械》1986年第10卷第5期有一篇题为“微机化多功能光栅视觉激励器”的报导，也是采用黑白监视器，针对该“激励器”我们作一些简单分析，视频信号要经全电视信号合成电路产生，比较烦锁；“激励器”采用调整放大电路反馈电阻的方法调节对比度，因放大电路的输入和输出端信号随时变化，计算机无法将电压或反馈电阻值采集和进行量化处理；平均亮度给定由稳压和分压电阻固定给出，对因电压与亮度或色彩与亮度的非线性产生的平均亮度变化，无法随时、方便的调整与修正；另外采用计数器组成分频电路产生行和场同步信号，若要求在输出行、场同步信号的同时向CPU发出相应中断申请，则需占用CPU的中断源 NMI或 IMT（CPU则不能再安装其它中断），或再扩充中断控制芯片；测试结果处理采用人工对位查表作出曲线，很不方便，影响了这种装置的推广应用。随着颜色敏感度概念用于视觉研究的提出，黑白检测仪不可避免地存在一定的局限性，而彩色光栅则能为临床治疗及诊断提供更多的信息。

本发明的目的就是要设计一种能够产生彩色光栅条纹的检测装置；实现检测的自动处理和自动记录，并使测定结果直观；使装置结构简单、稳定可靠、易操作，便于临床应用。

本发明是以微处理机为核心，在微机控制下，彩色显示器显示出各种空间频率（即每度视角内光栅条数）的，并按正弦波量的（也可选方波、锯齿波、三角波、自选波，其量化值已分别存入内存中）光栅条纹，条纹的颜色有红、绿、兰、白、黄、青、紫七种（每次只显示一种颜色），并可靠地保证在各种情况下光栅平均亮度不变，这是光栅法则定对比敏感度应满足的基本条件。微机不断采集被检者在各种不同频率下光栅对比度的阈值（即为在对比度逐渐增加到可使被检者刚能分辨光栅条纹时的对比度值，其倒数就是对比敏感度），通过软件加工处理后，可打印出各个空间频率对对比敏感度的空间频率函数（CSF）曲线及有关参数，作为诊断依据。

本发明的具体方案是：选择彩色显示器（10），使其工作在模拟输入方式，依据对比敏感度检测的特点，要求彩色显示器屏幕上显示的光栅条纹每次只是一种设定的颜色，所以由一路光栅信号V，经由一组模拟开关及其权电阻组成的色彩控制器（8）接到彩色显示器（10）的红、绿、兰（R、G、B）输入端，控制模拟开关的不同组合，确定色彩；并在由可编程定时／计数器和整形电路组成的行场电路（9）产生的同步脉冲控制下，彩色显示器（10）屏幕上显示出彩色光栅条纹；光栅信号V在微型机（1）控制下生成，计算机（1）通过数据采集器（2）采集调节元件（3）给出的调节量，经过软件进行相应的数据处理，计算机（1）随时调整亮度信号并输出给亮度转换器（4），波形转换器（5）接受计算机（1）发出的波形量化信号，两路信号经合成电路（7）产生对比度可变的光栅信号V；彩色光栅条纹的移动速度采用改变每场取波形量化值首址的方法实现；空间频率用间隔取点的方法改变。

棋盘格电路（6）是本仪器的功能扩充，它由两路方波脉冲 发生器和异或电路组成，并在翻转电路的控制下，彩色显示器（10）上呈现可翻转的棋盘格视标，它同光栅视标一样具有各种色彩。

本发明有如下附图：

图1为彩色多功能对比敏感度检测仪的原理框图。

图2为彩色多功能对比敏感度检测仪的电路图。

图3为彩色多功能对比敏感度检测仪的程序流程图。

图4为彩色多功能对比敏感度检测仪打印出的对比敏感度函数曲线。

图1中，1－微型机，2－数据采集器，3－调节元件，4－亮度转换器，5－波形转换器，6－棋盘格电路，7－合成电路，8－色彩控制器，9－行场电路，10－彩色显示器，11－打印机，12－磁带机，V－光栅信号，R、G、B－彩色输入端，H、V－行场步信号端口。

本发明的最佳实现如图2所示，选用TP801单板微型机作为主机，开机后立即进入自检状态（见程序流程图3），并键入颜色、波形、移动速度等参数，再利用不同的功能键设定工作方式。

保持光栅平均亮度不变是对比敏感度测试方法的基础，由于彩色显示器的亮度与输入信号电压之间的非线性，不同的色彩发出的亮度不同等因素的影响，平均亮度会发生变化，所以在测试前先要进行平均亮度调整（键F1），调节多圈电位器R9（WXD3－13），单板机通过A／D转换器（ADC0809）采集调节值并存入RAM中，同时送至亮度转换器D／A1（DAC0832）转换成模拟量，并经过放大器（LM741）变换成电压信号输出至彩色显示器（此时另一路D／A2转换器在开机时已清零），并用单板机右边两位LED数码管显示相应的亮度值，由此可将亮度调整在线性区中点（输入电压与屏亮度的关系曲线，可事先测出），使工作区最大。设置 这种平均亮度调整方式，也为在显象管老化或另选参数相异的彩色显示器等情况下，提供了方便的调整手段。

在测试状态（键F2）要求彩色显示器（FTC－1201）上显示出对比度可变的光栅图形，变化量的给定由多圈电位器R9实现，为保证调节量稳定，用稳压管（2CW）、R10等组成和稳压电路单独为多圈电位器R9供电，多圈电位器R9的输出端同时接到波形转换器D／A2的参考电压端（Vref）和A／D的输入端（IN），D／A2接受单板机输出波形量化信号与计算机输出到亮度转换器D／A1的亮度信号分别经两个放大器A1、A2（LM741），变换成电压信号后，再经过求和放大器A3（LM741）合成具有某一空间频率的光栅信号V。V加到由单板机接口PIO控制的一组模拟开关（CD4066）和权电阻R2、R3、R4组成的色彩控制电路，各路输出经过三极管（3DG12）驱动送至彩色显示器的R、G、B输入端，控制模拟开关的通断组合，每次就可根据需要得到一种颜色的光栅条纹，权电阻R1、R2、R3可选用可调电阻，一方面调整色差，另一方面可得到更多的复合色。

彩色显示器的行场同步信号由可编程定时／计数器CTC的两个通道分别输出定时脉冲，并经单稳电路（74LS123）整形后产生，定时间隔由程序设定，并使其工作在中断方式；彩色显示器的水平方向采用场同步信号，垂直方向采用行同步信号，从而控制显示器产生垂直的彩色光栅条纹；把彩色显示器设定在模拟工作方式上，R、G、B及水平H、垂直V同步信号可以分别输入，而不需要彩色视频合成电路，简化了仪器电路，并提高了仪器的可靠性。

依据阈值检测法，当被检者辨别彩色光栅条纹到达临界值一阈值时，按动微动开关K，计算机通过PIO接口检测到这一信号后， 通过A／D采集多圈电位器的电压值，并换算成对比敏感度值，计算机把同一颜色，但对应不同空阈值逐点采集并换算处理，建立起空间频率对应对比敏感度的曲线表，考虑到以人的视觉感受确定阈值，会因人对空频阈值点掌握的尺度不同及各生理、心理原因给测量带来一定误差，采用对同一频率重复测定，取平均值，作为真正的阈值，两只眼睛分开测定，并用LED给出提示。

光栅信号和棋盘格信号，由模拟开关（CD4066）进行切换。棋盘格视标信号由两路方波经过异或门（74LS86）合成，一路方波由计数器（74LS163）对单板机时钟φ进行分频后产生，另一路方波是CTC输出的定时脉冲经整形后产生，在棋盘格视标翻转的同时，PIO接口通过插口J向外输出触发脉冲，作为视觉诱发电位（V、E、P）采集的启动信号，V、E、P采集系统是本装置以外的部分。

在打印功能键控制下，计算机将检测结果通过微型打印机打出，打印纸上可直观地给出编号、姓名、性别、年令等表项和输入的测试参数等信息，以及对比敏感度与空间频率的测试对应值曲线，两只眼睛检测结果打印在同一坐标纸上，采用不同的线条予以区分，便于诊断对比等工作。如果需要对检测结果进行长期保护，可以转存到磁带机中。

本发明整个结构简单完善，自动化程度较高，易于推广使用，特别是显示彩色光栅视标，可使检测的信息更加丰富，除用于临床诊断，还可用于科研，有助于阐明某些疾病的病理、生理机制。

Claims (2)

1、一种彩色多功能对比敏感度检测仪，有单板计算机、两片数模转换器(D/A₁、D/A₂)通过数据、控制总线与计算机相连，该两数模转换器(D/A₁、D/A₂)的输出端分别通过两个放大器(LM₇₄₁)后相连，然后又通过一放大器(LM741)合成放大后与摸拟开关(CD4066)的输入端相连接；其特征在于：可编程定时/计数器(CTC)的输入与数据、控制总线相连，其输出经单稳电路(74LS₁₂₃)整形后产生行场同步信号HS、VS；模数转换器(ADC₀₈₀₉)的数据、控制端与数据、控制总线相连，其输入端与一多圈电位器R₉相连接，同时与数模转换器(D/A₂)的参考电压端Vref相连；电阻R₁₀、R₁₁及稳压管2CW组成R₉的电源电路；单板机时钟信号φ经一分频器(74LS₁₆₃)与CTC的另一方波信号输出经整形电路(74LS₁₂₃)整形后的输出同接一异或门(74LS₈₆)后又经一异或门与模拟开关相接，组成棋盘格电路；模拟开关(2片CD4066)与权电阻R₂、R₃、R₄以及三个三极管(3DG12)组成色彩控制电路，三个三极管的输出直接分别与彩色显示器的红、兰、绿输入端相接；模拟开关的各个控制端与单板计算机的P10口相接，由单板机程序控制。

2、如权利要求1所述的彩色多功能对比敏感度检测仪，其特征在于：在单板机的PIO口接有一微动开关K、电阻R₁以及插孔J。

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