RU2089090C1

RU2089090C1 - Anomaloscope

Info

Publication number: RU2089090C1
Application number: RU94037473A
Authority: RU
Inventors: Ю.А. Попов; А.В. Чистополов
Original assignee: Попов Юрий Аркадьевич; Чистополов Александр Викторович
Priority date: 1994-10-06
Filing date: 1994-10-06
Publication date: 1997-09-10
Also published as: RU94037473A

Abstract

FIELD: medical engineering; ophthalmology; studies of color perception. SUBSTANCE: proposed anomaloscope comprises unit for generating test color stimulus made in form of originally conceived, proprietary optical system. Anomaloscope further comprises unit for color stimuli registration in which stimuli can be moved in relation to one another within patient's field of vision, and mechanism for reading-out coordinates of mutual location of stimuli. Apparatus can be used for accurate and objective assessment of person's color vision quality, it can be used for professional selection and/or training of operators engaged in visual observation of various colorful objects. Invention can be used to study degradation or changes in color vision associated with professional activities and/or with age. EFFECT: simplified measurement procedure; enhanced accuracy and reliability of color vision quality control; possibility to detect minor and slight color vision deviations; shorter measurement time. 3 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам для исследования качества цветового зрения, в частности, к аномалоскопам, предназначенным для точной и объективной оценки качества цветового зрения и может быть использовано 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. The invention relates to medical equipment, in particular to devices for studying the quality of color vision, in particular, anomaloscopes designed for accurate and objective assessment of the quality of color vision and can be used for professional selection and / or training of operators involved in visual observations of various color objects , and also, to study the degradation or change in color vision in the process of professional work and / or life.

Среди специальных устройств для контроля качества цветового зрения наиболее широко распространен аномалоскоп Нагеля (Кравков С.В. Глаз и его работа. -М. -Л. Изд-во АН СССР, 1950. стр.294.). Аномалоскоп представляет собой спектроскоп прямого видения, содержащий блок формирования эталонного цветового стимула, блок формирования текстового цветового стимула и блок совмещения цветовых стимулов в поле зрения испытуемого, и устроенный так, что поле зрения испытуемого состоит из двух половин верхней и нижней. Блок формирования эталонного цветового стимула состоит из последовательно расположенных коллиматора и щели. На основе этого же коллиматора и, расположенных после него, двух щелей состоит блок формирования текстового цветового стимула. Щель блока формирования эталонного цветового стимула расположена так, чтобы изучение, выходящее из нее, соответствовало, как правило, монохроматическому излучению желтого цвета (589 мм, линия натрия), а щели блока формирования тестового цветового стимула установлены так, чтобы излучения, выходящие из них, соответствовали, как правильно, монохроматическим излучениям красного (671 μм линия лития) и зеленого (536 μм линия таллия) цветов. Интенсивность излучения эталонного цветового стимула меняют путем изменения ширины щели, расположенной в блоке формирования этого стимула. Тестовый цветовой стимул получается при смешивании излучений из двух щелей на призме прямого видения в блоке совмещения цветовых стимулов. Специальным винтом ширина щелей изменяется и притом всегда так, что увеличение одной щели влечет за собой соответствующее уменьшение другой, и наоборот. Положение винта определяется по шкале со 100 делениями. На отрезке шкалы от 75 до 100 винт имеет холостой ход, и открытой остается все время только щель, дающая красные лучи. Промежуточные положения винта дают смесь красных и зеленых лучей в различной пропорции. Блок совмещения цветовых стимулов содержит последовательно расположенные призму прямого видения и бинокулярную призму. Излучения с выходов блоков формирования цветовых стимулов поступает на блок совмещения цветовых стимулов. Он устанавливает в верхнюю половину поля зрения тестовой стимул, а нижнюю эталонный цветовой стимул. Задача, ставящаяся испытуемому на аномалоскопе Нагеля, состоит обычно в том, чтобы достигнуть субъективного равенства цветностей стимулов, т.е. подровнять цвет смеси красного с зеленым к цвету желтого поля, регулируя количественное отношение смеси в верхней половине поля зрения. По значению, считанному со шкалы винта аномалоскопа, рассчитывается 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. Among the special devices for controlling the quality of color vision, the most widespread is the Nagel anomaloscope (Kravkov S.V. Glaz and his work. -M. -L. Publishing House of the USSR Academy of Sciences, 1950. p. 294.). An anomaloscope is a direct vision spectroscope containing a unit for creating a reference color stimulus, a unit for generating a text color stimulus and a unit for combining color stimuli in the subject’s field of view, and arranged so that the subject’s field of vision consists of two halves of the upper and lower. The block for the formation of a reference color stimulus consists of a sequentially arranged collimator and a slit. On the basis of the same collimator and, located after it, two slots, a block for forming a textual color stimulus is composed. The slit of the reference color stimulus formation block is located so that the study emerging from it corresponds, as a rule, to yellow monochromatic radiation (589 mm, sodium line), and the slots of the test color stimulus formation block are set so that the radiation coming out of them, Correspondingly, they corresponded to monochromatic radiation of red (671 μm line of lithium) and green (536 μm line of thallium) colors. The radiation intensity of the reference color stimulus is changed by changing the width of the slit located in the block of formation of this stimulus. The test color stimulus is obtained by mixing the radiation from two slits on the prism of direct vision in the block combining color stimuli. With a special screw, the width of the slots is changed, and moreover always so that an increase in one slit entails a corresponding decrease in the other, and vice versa. The position of the screw is determined on a scale with 100 divisions. On a segment of the scale from 75 to 100, the screw has an idle stroke, and only the gap giving red rays remains open all the time. Intermediate positions of the screw give a mixture of red and green rays in various proportions. The color stimulus combining unit contains a sequentially located prism of direct vision and a binocular prism. The radiation from the outputs of the blocks of the formation of color stimuli goes to the block combining color stimuli. It sets the test stimulus in the upper half of the visual field, and the lower reference color stimulus. The task posed to the subject using the Nagel anomaloscope is usually to achieve a subjective equality of the stimulus colors, i.e. adjust the color of the mixture of red with green to the color of the yellow field, adjusting the quantitative ratio of the mixture in the upper half of the field of view. Based on the value read from the scale of the screw of the anomaloscope, the coefficient of anomalous color vision of the patient is calculated. According to the value of the anomaly coefficient, the testee is referred either to protanomalies, or to deteranomalies, or to normally seeing, and they speak of a greater or lesser degree of anomalies in the previously defined type.

Недостатком данного аномалоскопа является то, что использование в боках формирования цветовых стимулов коллиматора и щелей приводит к получению монохроматических излучений, одно из которых предъявляется испытуемому в качестве эталонного цветового стимула, а смесь двух других тестового цветового стимула. Однако известно, что монохроматическое излучение, попадающее в глаз, вызывает быструю утомляемость испытуемого, что приводит к искажению результата контроля. Блоки формирования цветовых стимулов (и эталонного и тестового) не позволяют изменять длины волн монохроматических излучений так, чтобы точка цветности эталонного цветового стимула лежала на отрезке тестового цветового стимула в графике цветности МКО, 1931 г. для всех возможных аномалий цветового зрения испытуемого, поэтому испытуемый, в ряде случаев, не может достигнуть субъективного равенства цветности стимулов, 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 данный аномалоскоп. 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 контроль качества цветового зрения. The disadvantage of this anomaloscope is that the use of collimator and slit color stimuli on the sides leads to monochromatic radiation, one of which is presented to the test subject as a reference color stimulus, and a mixture of two other test color stimuli. However, it is known that monochromatic radiation entering the eye causes rapid fatigue of the subject, which leads to a distortion of the control result. The blocks for the formation of color stimuli (both reference and test) do not allow changing the wavelengths of monochromatic radiation so that the chromaticity point of the reference color stimulus lies on the segment of the test color stimulus in the ICE color chart, 1931 for all possible color vision anomalies of the subject, therefore, the subject, in some cases, it cannot achieve a subjective equality of the color of stimuli, as a result, the measurement error increases, and it is impossible to identify a criterion for taking into account the measurement error without knowing specific s data anomalous color vision test, and, in order to obtain a criterion necessary to measure anomalous color vision test with higher accuracy than the anomaloscope allows. In addition, for the separation of the subjects within each type of anomaly, the anomaly coefficient obtained by the indicated method is not enough, and for such separation it is necessary to carry out additional measurements of either the spectral sensitivity function or the color discrimination function, etc. which complicates the quality control of color vision.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является неспектральный аномалоскоп, сконструированный Демкиной в Государственном Оптическом Институте (Ленинград) (Там же стр.298). Этот прибор содержит два оптических канала с блоками формирования цветовых стимулов и блок совмещения цветовых стимулов в поле зрения испытуемого. Блока формирования эталонного цветового стимула состоит из сменного светофильтра, а блок формирования тестового цветового стимула из рамки, соединяющей четыре светофильтра, при помощи которых можно, при смешивании, воспроизвести различные цвета-образцы. Блок совмещения цветовых стимулов в поле зрения испытуемого состоит из кубика Люммера и окуляра. Излучение от осветителя поступает в оба оптических канала, где оно окрашивается, проходя через блоки формирования цветовых стимулов, затем это излучение падает на грани кубика Люммера, который рассматривается испытуемым через окуляр. Цветность тестового цветового стимула изменяется испытуемым. Для этого рамку в блоке формирования тестового цветового стимула вдвигают так, чтобы часть излучения осветителя закрывалось одним светофильтром, а другая часть другим. Вдвигая рамку больше или меньше, испытуемый меняет количественное отношение цветов, смешение которых и дает для него цвет, одинаковой с эталонным цветовым стимулом. Величина этого отношения, отсчитываемая на специальной шкале аномалоскопа, дает возможность судить о нормальности или ненормальности цветоощущения цветового зрения испытуемого. Необходимо отметить, что 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. Closest to the invention in technical essence is a non-spectral anomaloscope designed by Demkina at the State Optical Institute (Leningrad) (Ibid., P. 298). This device contains two optical channels with blocks for the formation of color stimuli and a block for combining color stimuli in the subject's field of vision. The block for the formation of the reference color stimulus consists of a replaceable light filter, and the block for the formation of the test color stimulus from the frame connecting the four filters, with which you can, when mixed, reproduce various color samples. The color stimulus combining unit in the subject's field of vision consists of a Lummer cube and an eyepiece. The radiation from the illuminator enters both optical channels, where it is colored, passing through the blocks of formation of color stimuli, then this radiation falls on the edge of the Lummer cube, which is examined by the subject through the eyepiece. The color of the test color stimulus is changed by the subjects. For this, the frame in the test color stimulus formation unit is pushed so that part of the illuminator radiation is closed by one light filter and the other part by another. Moving the frame more or less, the subject changes the quantitative ratio of colors, the mixing of which gives him a color that is the same as the reference color stimulus. The value of this ratio, measured on a special anomaloscope scale, makes it possible to judge the normal or abnormal color perception of the color vision of the subject. It should be noted that the filters forming the color stimuli are selected so that on the color chart of the MCO, 1931, the color point of the reference color stimulus lies on the segment that displays all the possible colors of the test color stimulus, for the case of the standard colorimetric observer, MCO, 1931.

Данный аномалоскоп не обеспечивает достаточную точность измерения и, соответственно, контроля качества цветового зрения, 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 лежат на отрезке, отображающем все возможные цветности тестового цветового стимула. Конструктивно это связано с тем, что в блоках формирования цветовых стимулов используется ограниченный набор светофильтров, который не позволяет получить настолько широкий выбор цветностей цветовых стимулов, чтобы охватить все возможные аномалии в цветовом зрении испытуемых. Не достаточная точность аномалоскопа 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 измерений на данном аномалоскопе, обусловленная длительностью измерения, из-за необходимости одновременного осуществления испытуемым сравнения в поле 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. Данному аномалоскопу присуща также 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. This anomaloscope does not provide sufficient measurement accuracy and, accordingly, quality control of color vision, since it is oriented to the case of the standard colorimetric observer MCO, 1931, and does not cover those cases of deviations in color vision, when the point of the reference color stimulus in the color chart of MCO, 1931, does not lie on a segment that displays all the possible colors of the test color stimulus. Structurally, this is due to the fact that the blocks of the formation of color stimuli use a limited set of light filters, which does not allow one to obtain such a wide selection of the colors of color stimuli to cover all possible anomalies in the color vision of the subjects. The insufficient accuracy of the anomaloscope makes it impossible to determine sufficiently small deviations from the norm in color perception. And such data is needed, for example, for professional selection and testing of operators involved in visual observations (astronauts, AS operators, etc.), the error of which in some cases can lead to an emergency. The reliability of the measurements on this anomaloscope is also insufficient, due to the duration of the measurement, because of the need for the subject to simultaneously perform comparisons in the field of view of the colors of the reference and test color stimuli and mechanical actions to change the color of the test color stimulus, in particular, when the color of the test color stimulus changes, the subject needs remember the color of this stimulus before the change and make a mental correlation of this color with the color after the change for a certain the fact of approaching or moving away from the position of subjective equality of the color of color stimuli. However, it is known that not all people sufficiently possess such short-term color memory. It should be noted that during such mental and mechanical operations some time is spent, the duration of which (for some subjects) can approach the time of color asthenopia, which will lead to the fact that the measurement results will be incorrect and will not even make any sense. This anomaloscope is also characterized by the complexity of the measurement process, due to the fact that, firstly: before examining each subject, it is necessary to teach the correctness of the adjustment operation and explain in popular terms what will happen with the color of the test color stimulus when adjusting in one direction or another; secondly, during the measurement, the subject must perform the adjustment operation using the mechanism of mental correlation of the changing color of the test stimulus and, at the same time, must remember the rules for performing the adjustment operation.

Изобретение направлено на упрощение процесса измерения, повышение точности и достоверности контроля качества цветового зрения, возможности выявления малых и незначительных отклонений цветового зрения и сокращения времени измерения. The invention is aimed at simplifying the measurement process, increasing the accuracy and reliability of color vision quality control, the possibility of detecting small and minor deviations in color vision and reducing measurement time.

Это достигается тем, что в аномалоскопе, содержащем оптический канал с блоком формирования эталонного цветового стимула, оптический канал с блоком формирования тестового цветового стимула и блок совмещения цветовых стимулов в поле зрения испытуемого, блок формирования тестового цветового стимула выполнен в виде оптической системы из двух поляризаторов, между которыми установлены одна или несколько фазовых пластинок, по крайней мере, одна из которых, выполнена с неоднородно распределенным по ее площади фазовым сдвигом, а блок совмещения цветовых стимулов выполнен с возможностью перемещения стимулов относительно друг друга в поле зрения испытуемого и содержит механизм считывания координат взаимного их расположения. С целью упрощения процесса изготовления аномалоскопа, повышения качества тестового цветового стимула, и соответственно, повышения точности контроля качества цветового зрения, а также с целью увеличения цветового охвата аномалоскопа, и соответственно, повышения достоверности контроля качества цветового зрения, блок формирования тестового стимула содержит один или несколько дополнительных поляризаторов. С целью получения равномерного распределения цветностей в тестовом цветовом стимуле фазовые пластинки выполнены так, чтобы величина фазового в каждой точке пластинки не превышала 2500 градусов для любой длины волны спектрального диапазона стимула. This is achieved by the fact that in an anomaloscope containing an optical channel with a unit for generating a reference color stimulus, an optical channel with a unit for generating a test color stimulus and a unit for combining color stimuli in the subject's field of view, the unit for generating a test color stimulus is made in the form of an optical system of two polarizers, between which one or more phase plates are installed, at least one of which is made with a phase shift nonuniformly distributed over its area, and the block is aligned I color stimuli being movable relative to each other incentives in the field of view of the subject and comprises a mechanism for reading the coordinates of their mutual arrangement. In order to simplify the manufacturing process of the anomaloscope, improve the quality of the test color stimulus, and accordingly, increase the accuracy of the quality control of color vision, and also to increase the color gamut of the anomaloscope, and accordingly, increase the reliability of the quality control of color vision, the test stimulus formation unit contains one or more additional polarizers. In order to obtain a uniform color distribution in the test color stimulus, the phase plates are made so that the phase value at each point of the plate does not exceed 2500 degrees for any wavelength of the stimulus spectral range.

На фиг. 1 приведена схема макетного образца аномалоскопа, где 1 - осветитель, 2 линза или система линз, 3 поляризатор, 4 фазовая пластинка, 5 светофильтр эталонного цветового стимула, 6 поворотное зеркало, 7 поворотное зеркало замещения части поля тестового цветового стимула эталонным, 8 устройство взаимного перемещения с механизмом считывания координат, 9 окуляр, 10 орган зрения испытуемого (глаза); на фиг. 2 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 пример предъявляемый 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 приведен спектр эталонного цветового стимула No.2 и спектр той точки поля тестового цветового стимула где достигается равенство их цветностей для испытуемого No.6. In FIG. 1 is a diagram of a prototype anomaloscope, where 1 is a illuminator, 2 lens or lens system, 3 polarizer, 4 phase plate, 5 filter of the reference color stimulus, 6 rotary mirror, 7 rotary mirror to replace part of the field of the test color stimulus with the reference, 8 device for mutual movement with a coordinate reading mechanism, 9 eyepieces, 10 organ of vision of the test subject (eyes); in FIG. 2 color gamut of a spatially heterogeneous color incentive (test color stimulus) on the color graph in the MCO system, 1931, where: the shaded area reflects the color of the test color stimulus, and the points are 1,2,3,4,5,6,7,8, chroma of the corresponding reference color stimuli; in FIG. 3 is an example presented in the field of view of the test reference and test color stimuli with a grid of coordinates of the MCO color chart, 1931, where region 1 is a spatially spatially non-uniform color stimulus (test), and region 2 is a single-color stimulus (reference); in FIG. Figure 4 shows the spectrum of the reference color stimulus No.2 and the spectrum of that point in the field of the test color stimulus where the equality of their chromaticities for test No.6 is achieved.

Аномалоскоп содержит осветитель 1, два оптических канала и блока совмещения цветовых стимулов. Один из оптических каналов состоит из системы линз 2, поворотного зеркала 6 и блока формирования эталонного цветового стимула, представляющего из себя светофильтр 5. Другой оптический канал состоит из системы линз 2, поворотного зеркала 6 и блока формирования тестового цветового стимула. Блок формирования тестового цветового стимула состоит из последовательно расположенных двух поляризаторов 3 и установленной между ними с фазовой пластинки 4. Блок совмещения цветовых стимулов состоит из поворотного зеркала 7, устройства взаимного перемещения 8, содержащего механизм считывания координат, и окуляра 9. The anomaloscope contains a illuminator 1, two optical channels and a color stimulus combining unit. One of the optical channels consists of a lens system 2, a rotary mirror 6 and a unit for generating a reference color stimulus, which is a light filter 5. Another optical channel consists of a system of lenses 2, a rotary mirror 6 and a block for generating a test color stimulus. The test color stimulus formation block consists of two polarizers 3 located in series and installed between them with the phase plate 4. The color stimulus combination block consists of a rotary mirror 7, a mutual displacement device 8 containing a coordinate reading mechanism, and an eyepiece 9.

Аномалоскоп работает следующим образом. Излучение от осветителя поступает одновременно в два оптических канала, в одном из которых установлен блок формирования эталонного цветового стимула, а в другом блок формирования тестового цветового стимула. Затем излучения из обоих оптических каналов поступают на блок совмещения цветовых стимулов, откуда попадает в поле зрения испытуемого. При этом размеры тестового цветового стимула больше размеров эталонного цветового стимула. Испытуемый, используя возможность перемещения цветовых стимулов относительно друг друга, производит изменение взаимного их расположения до совмещения поля эталонного цветового стимула с той частью поля тестового цветового стимула, где достигается, по его представлению, равенство цветности стимулов. После достижения такого равенства с помощью механизма считывания производится регистрация координат взаимного расположения цветовых стимулов, по которым судят о качестве цветового зрения. An anomaloscope works as follows. The radiation from the illuminator enters simultaneously into two optical channels, in one of which there is a block for the formation of a reference color stimulus, and in the other a block for the formation of a test color stimulus. Then the radiation from both optical channels goes to the color stimulus combining unit, from where it falls into the subject’s field of vision. The size of the test color stimulus is larger than the size of the reference color stimulus. The test subject, using the ability to move color stimuli relative to each other, makes a change in their mutual arrangement until the field of the reference color stimulus is combined with that part of the field of the test color stimulus, where, according to his idea, equality of color of the stimuli is achieved. After achieving such equality, the coordinates of the mutual arrangement of color stimuli are recorded using the reading mechanism, which are used to judge the quality of color vision.

Благодаря тому, что в аномалоскопе блок формирования тестового цветового стимула выполнен в виде оптической системы из двух поляризаторов, между которыми установлены одна или несколько фазовых пластинок, по крайне мере, одна из которых, выполнена с неоднородно распределенным по ее площади фазовым сдвигом, а блок совмещения цветовых стимулов выполнен с возможностью перемещения стимула относительно друг друга и содержит механизм считывания координат взаимного их расположения, появляется возможность предъявить в поле зрения испытуемого тестовый цветовой стимул в виде пространственного поля, цветность каждой точки которого является функцией от ее координат. Иными словами, данный стимул состоит из большого набора цветов и их оттенков, распределенных в поле зрения испытуемого, 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 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 необходима при изменениях на известном аномалоскопе. 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 подобны 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 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 у аномалоскопа блок формирования тестового цветового стимула содержит один или несколько дополнительных поляризаторов, упрощается технологичность изготовления элементов цветосинтезирующей системы и повышается качество тестового цветового стимула, и одновременно, увеличивается цветовой охват аномалоскопа. Благодаря тому, что величина фазового сдвига в каждой точке фазовой пластинки не превышает 2500 градусов для любой длины волны спектрального диапазона стимула, удается получить равномерное распределение цветностей по полю тестового цветового стимула. Due to the fact that in the anomaloscope the test color stimulus formation unit is made in the form of an optical system of two polarizers, between which one or more phase plates are installed, at least one of which is made with a phase shift nonuniformly distributed over its area, and the alignment unit color stimuli is made with the possibility of moving the stimulus relative to each other and contains a mechanism for reading the coordinates of their relative positions; it becomes possible to present the test subject color test stimulation as a spatial field, each chromaticity point which is a function of its coordinates. In other words, this stimulus consists of a large set of colors and their shades distributed in the field of view of the subject, which leads to the fact that the subject immediately sees the place in the field of view where the color, in his opinion, coincides with the color of the reference color stimulus and the operation The adjustment comes down to aligning the field of the reference color stimulus with this place. It should be noted that such an operation is performed by a natural form of human behavior and a similar type of operation is performed by him without tension at the subconscious level and, therefore, there is no need to train the subjects, which, in turn, simplifies the measurement process and reduces the measurement time. The simplicity of the adjustment operation allows you to expand the range of subjects, for example, you can examine children in a playful way. The simultaneous presentation of a large set of colors and their shades frees the subject from the need to carry out mental correlation with the involvement of the mechanism of short-term color memory, which is necessary for changes in the well-known anomaloscope. In addition, the test color stimulus thus formed is a certain region on the color chart of the MCO system, 1931, and the colors of the reference color stimuli lie inside this region. Since the spectra of the reference color stimuli are similar in such a way that, for any possible deviations in the color vision of the subject, when modifying the region of color gamut and changing the chromaticity coordinates of the reference stimuli, the color points of the reference color stimuli lie inside this now new area. Therefore, for any possible deviations in the color vision of the subject, he can achieve subjective equality of the colors of the presented stimuli. By registering the obtained coordinates of the mutual arrangement of color stimuli and determining their deviation from the standard ones, it is possible to identify very small deviations of the color vision parameters from the norm, which, in turn, leads to an increase in the accuracy and reliability of color vision quality control, and the possibility of detecting small and minor deviations in color vision from the norm. Due to the fact that the anomaloscope has a test color stimulus formation unit that contains one or several additional polarizers, the manufacturability of the elements of the color synthesizing system is simplified and the quality of the test color stimulus is increased, and at the same time, the color gamut of the anomaloscope increases. Due to the fact that the magnitude of the phase shift at each point of the phase plate does not exceed 2500 degrees for any wavelength of the spectral range of the stimulus, it is possible to obtain a uniform distribution of colors across the field of the test color stimulus.

Был изготовлен макетный образец аномалоскопа, схема которого изображена на фиг.1. Источником изучения служит осветитель 1, спектр излучения которого близок к спектру изучения стандартного источника А. Каждый оптический канал содержит систему линз 2, которая переносит излучение осветителя 1 в окуляр 9, и поворотное зеркало 6 для изменения направления хода лучей. Блок формирования эталонного цветового стимула состоит из сменного светофильтра 5. Светофильтр 5 служит для формирования сложного вида спектра. Цветовые характеристики получаемого спектра известны (см. табл. 1). Блок формирования тестового цветового стимула представляет из себя цветосинтезирующую систему, состоящую из последовательно расположенных двух поляризаторов 3 и установленный между ними одной или нескольких фазовых пластинок 4, по крайне мере, одна из которых, выполнена с неоднородно распределенным по ее площади фазовым сдвигом (в виде пластинки сложного профиля), благодаря чему каждая точка цветосинтезирующей системы, и соответственно, блока формирования тестового цветового стимула, имеет свою спектральную характеристику пропускания, причем она отлична от спектральной характеристики в любой другой точке системы и отличается от спектральной характеристики эталонного цветового стимула. Излучение от осветителя 1, пройдя через каждую точку системы поляризатор - одна или несколько фазовых пластинок поляризатор, окрашивается соответственно спектральной характеристике пропускания в этой точке и на выходе этой системы получаем пространственное неоднородное по цветности поле, цветность каждой точки которого функционально связана с координатами этой точки на фазовой пластинке. Соответственно, в поле зрения испытуемого тестовый цветовой стимул будет представлен как пространственно неоднородное по цветности поле. На графике цветности МКО, 1931, такой цветовой стимул будет занимать некоторую область в диаграмме цветности, называемую цветовым охватом. На фиг. 2 приведен цветовой охват пространственно неоднородного по цветности тестового цветового стимула на графике цветности в системе МКО, 1931, и соответствующие точки с цветностями сменных светофильтров 5 из табл.1. Далее излучение из обоих оптических каналов поступает на блок совмещения цветовых стимулов. Блок совмещения цветовых стимулов состоит из поворотного зеркала 7 и устройство перемещения 8. Поворотное зеркало 7 служит для замещения части поля тестового цветового стимула на эталонный. Устройство перемещения 8 служит для перемещения поворотного зеркала 7 по двум осям координат и содержит механизм считывания для регистрации этих координат. Таким образом в поле зрения испытуемого 10 формируется пространственно неоднородное по цветности поля (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 стенка координат графика цветности МКО, 1931. A prototype anomaloscope was made, the circuit of which is depicted in figure 1. The study source is illuminator 1, the emission spectrum of which is close to that of the standard source A. Each optical channel contains a lens system 2, which transfers the radiation of illuminator 1 to the eyepiece 9, and a rotary mirror 6 to change the direction of the rays. The unit for generating the reference color stimulus consists of a replaceable filter 5. The filter 5 serves to form a complex spectrum. The color characteristics of the resulting spectrum are known (see table. 1). The test color stimulus formation unit is a color-synthesizing system consisting of two polarizers 3 arranged in series and one or more phase plates 4 installed between them, at least one of which is made with a phase shift nonuniformly distributed over its area (in the form of a plate complex profile), due to which each point of the color-synthesizing system, and, accordingly, the unit for generating the test color stimulus, has its own spectral transmission characteristic I, and it is different from the spectral characteristic at any other point in the system and differs from the spectral characteristic of the reference color stimulus. The radiation from illuminator 1, passing through each point of the polarizer system — one or more phase plates of the polarizer, is colored according to the spectral transmission characteristic at this point, and at the output of this system we obtain a spatial nonuniform color field, the color of each point of which is functionally related to the coordinates of this point on phase plate. Accordingly, in the test subject’s field of view, the test color stimulus will be presented as a spatially inhomogeneous color field. On the MCO color chart, 1931, such a color stimulus will occupy a certain area in the color chart called color gamut. In FIG. Figure 2 shows the color gamut of a spatially non-uniform in color test color stimulus on the color graph in the MCO system, 1931, and the corresponding points with the colors of interchangeable filters 5 from Table 1. Further, the radiation from both optical channels enters the color stimulus combining unit. The color stimulus combining unit consists of a rotary mirror 7 and a moving device 8. The rotary mirror 7 serves to replace a part of the test color stimulus field with a reference one. The moving device 8 serves to move the rotary mirror 7 along two coordinate axes and contains a reading mechanism for recording these coordinates. Thus, a spatially inhomogeneous field of color (test color stimulus) is formed in the field of view of test subject 10, part of which is replaced by a reference color stimulus that can move along the field of the test color stimulus. In FIG. Figure 3 shows an example presented in the field of view of the test reference and test color stimuli. The stimulus (test) spatially non-uniform in color is located throughout the subject's field of vision (region 1), and part of the test stimulus (region 2) is replaced by a reference stimulus (one-color). For clarity, a coordinate wall of the MCO color chart, 1931, is plotted on the test stimulus.

Были проведены эксперименты по контролю качества цветового зрения испытуемых на данном аномалоскопе. Испытуемому No.6 предъявлялись эталонный и тестовый цветовые стимулы. Для формирования тестового цветового стимула во второй канал аномалоскопа устанавливалась цветосинтезирующая система поляризатор фазовая пластинка поляризатор. Эта система создавала в поле зрения испытуемого пространственно неоднородное по цветности поля, цветность каждой точки которого являлась функцией от ее координат. Для формирования эталонного цветового стимула оператор вводил в первый канал аномалоскопа требуемый по программе обследования сменный светофильтр. Цветность эталонного цветового стимула легко определялась по спектральным характеристикам установленного светофильтра. В табл. 1 приведен набор используемых в эксперименте светофильтров. В первой колонке приведены номера 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 устройства перемещения изменял взаимное расположение цветовых стимулов в поле 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 No.2 и спектр той точки поля тестового цветового стимула где достигается равенство их цветностей для испытуемого No.6. Из графического изображения видно, что спектры существенно различаются, однако для испытуемого No. 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 поле зрения испытуемого). Далее оператор заменял сменный светофильтр и для него проводились вышеуказанные действия и записывались координаты X_и и Y_и. В табл.2 приведены результаты обследования испытуемого No.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 No.6 для соответствующего эталонного стимула. В четвертой и пятой колонке указаны стандартные координаты взаимного и пятой колонке указаны стандартные координаты взаимного расположения X_ст и Y_ст стимулов. В шестой и седьмой колонке приведены отклонения ΔX и ΔY координат X_и и Y_и от X_ст и Y_ст. Из табл.2 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 No.6 нормальное.Experiments were conducted to control the quality of color vision of subjects on this anomaloscope. Subject No.6 was presented with reference and test color stimuli. To form a test color stimulus, the color synthesizing system polarizer phase plate polarizer was installed in the second channel of the anomaloscope. This system created in the field of view of the test subject a spatially inhomogeneous field of color, the color of each point of which was a function of its coordinates. To form a reference color stimulus, the operator introduced into the first channel of the anomaloscope the interchangeable light filter required by the examination program. The color of the reference color stimulus was easily determined by the spectral characteristics of the installed light filter. In the table. Figure 1 shows a set of filters used in the experiment. The first column shows the numbers of the stimuli. The second and third columns indicate the brands of colored glass and their thickness, respectively, for each reference stimulus. In the fourth and the fifth column shows the coordinates X and Y of the reference stimulus on CIE chromaticity chart, 1931. In the sixth and the seventh column gives coordinates X _v and Y _v mutual location of test and reference stimulus in the test case of standard colorimetric observer, CIE 1931. The reference color stimulus replaces part of the field of the test color stimulus and, as a result, the test and reference color stimuli were presented simultaneously in the field of view of the subject. The test subject, using the control knobs of the moving device, changed the relative position of the color stimuli in the field of view until the field of the reference color stimulus was combined with that part of the field of the test color stimulus, where, according to the testimony, the equality of the color of the stimuli was achieved. In FIG. Figure 4 shows the spectrum of the reference color stimulus No.2 and the spectrum of that point in the field of the test color stimulus where the equality of their chromaticities for test No.6 is achieved. It can be seen from the graphic image that the spectra are significantly different, however, for test subject No. 6 chroma emissions with such spectra were monochromatic. Then, the operator dials recorded with the data transfer mechanism in the form of two numbers (these numbers are coordinates _and X and Y _and the mutual arrangement of the reference and the test color stimuli in the field of view of the test). Then the operator replaced the interchangeable filter and for him the above actions were carried out and the coordinates X _and and Y _{and were} recorded. Table 2 shows the results of examination of test subject No.6. The first column shows the numbers of the presented reference stimuli. The second and third columns indicate the coordinates of X _and Y, _{and the} relative positions of the stimuli after the adjustment procedure by subjects No.6 for the corresponding reference stimulus. The fourth and fifth columns indicate the standard coordinates of the mutual and the fifth column indicate the standard coordinates of the mutual arrangement of X _st and Y _st stimuli. In the sixth and the seventh column gives the deviations ΔX and _{ΔY, and} the coordinates X and Y of X _and Y _v and _v. From table 2 it is seen that the coordinates of X _and and Y _and slightly differ from the standard X _st and Y _st (the difference is within the accuracy of the method), from this it was concluded that the color vision quality of test No.6 was normal.

Испытуемый No. 2 был обследован аналогично испытуемому No.6. В табл.3 приведены результаты обследования для испытуемого No.2. Из табл.3 видно, что полученные координаты X_и и Y_и существенно отличаются от стандартных X_ст и Y_ст, причем величина отклонения ΔX и ΔY больше предела точности способа, отсюда был сделан вывод о том, что у испытуемого No.2 цветовое зрение аномально. В то же время испытуемый No.2 тестировался при помощи таблиц Рабкина и на неспектральном аномалоскопе Демкиной и аномалий цветового зрения у него, при этом, не было обнаружено.Subject No. 2 was examined similarly to test No.6. Table 3 shows the results of the examination for subject No.2. From Table 3 it is seen that these coordinates X _and Y and _also significantly different from the standard X _v and Y _v, the magnitude of deviations ΔX and ΔY limit greater accuracy of the method, hence, it was concluded that the subject's color vision No.2 abnormally. At the same time, subject No.2 was tested using the Rabkin tables and on the Demkina non-spectral anomaloscope and he did not find color vision abnormalities.

Таким образом, проведенные эксперименты подтверждают достижение заявляемым аномалоскопом 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. Thus, the experiments confirm the achievement of the above technical result by the claimed anomaloscope: simplification of the measurement process, improving the accuracy and reliability of color vision quality control, the possibility of detecting small and minor deviations in color vision and reducing measurement time.

Claims

1. An anomaloscope containing an optical channel with a unit for generating a reference color stimulus, an optical channel with a unit for generating a test color stimulus and a unit for combining color stimuli in the subject’s field of vision, characterized in that the unit for generating a test color stimulus is made in the form of an optical system of two polarizers, between which one or more phase plates are installed, at least one of which is made with a phase shift nonuniformly distributed over its area, and the color matching block tovyh stimuli being movable relative to each other incentives in the field of view of the subject and comprises a mechanism for reading the coordinates of their mutual arrangement.

2. The anomaloscope according to claim 1, characterized in that the unit for forming the test color stimulus contains one or more additional polarizers.

3. An anomaloscope according to claims 1 and 2, characterized in that the phase plastics are made so that the magnitude of the phase shift at each point does not exceed 2500 ^o for any wavelength of the spectral range of the stimulus.