專利名稱：彩色多功能對比敏感度檢測儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域?qū)σ暪δ苓M(jìn)行檢測的裝置。
視系統(tǒng)對比敏感度的測定比普通的視力測量包含有更多的信息，特別是可為眼疾病以外的某些病變診斷提供一些有價值的信息?，F(xiàn)國內(nèi)外已有臨床應(yīng)用的黑白對比敏感度檢測裝置。例如美國的200-Seres Visior Tester，NIC CS2000等。《醫(yī)療器械》1986年第10卷第5期有一篇題為“微機化多功能光柵視覺激勵器”的報導(dǎo)，也是采用黑白監(jiān)視器，針對該“激勵器”我們作一些簡單分析，視頻信號要經(jīng)全電視信號合成電路產(chǎn)生，比較煩鎖;“激勵器”采用調(diào)整放大電路反饋電阻的方法調(diào)節(jié)對比度，因放大電路的輸入和輸出端信號隨時變化，計算機無法將電壓或反饋電阻值采集和進(jìn)行量化處理;平均亮度給定由穩(wěn)壓和分壓電阻固定給出，對因電壓與亮度或色彩與亮度的非線性產(chǎn)生的平均亮度變化，無法隨時、方便的調(diào)整與修正;另外采用計數(shù)器組成分頻電路產(chǎn)生行和場同步信號，若要求在輸出行、場同步信號的同時向CPU發(fā)出相應(yīng)中斷申請，則需占用CPU的中斷源NMI或INT(CPU則不能再安裝其它中斷)，或再擴充中斷控制芯片;測試結(jié)果處理采用人工對位查表作出曲線，很不方便，影響了這種裝置的推廣應(yīng)用。隨著顏色敏感度概念用于視覺研究的提出，黑白檢測儀不可避免地存在一定的局限性，而彩色光柵則能為臨床治療及診斷提供更多的信息。
本發(fā)明的目的就是要設(shè)計一種能夠產(chǎn)生彩色光柵條紋的檢測裝置;實現(xiàn)檢測的自動處理和自動記錄，并使測定結(jié)果直觀;使裝置結(jié)構(gòu)簡單，穩(wěn)定可靠、易操作，便于臨床應(yīng)用。
本發(fā)明是以微處理機為核心，在微機控制下，彩色顯示器顯示出各種空間頻率(即每度視角內(nèi)光柵條數(shù))的，并按正弦波量的(也可選方波、鋸齒波、三角波、自選波，其量化值已分別存入內(nèi)存中)光柵條紋，條紋的顏色有紅、綠、蘭、白、黃、青、紫七種(每次只顯示一種顏色)，并可靠地保證在各種情況下光柵平均亮度不變，這是光柵法則定對比敏感度應(yīng)滿足的基本條件。微機不斷采集被檢者在各種不同頻率下光柵對比度的閾值(即為在對比度逐漸增加到可使被檢者剛能分辨光柵條紋時的對比度值，其倒數(shù)就是對比敏感度)，通過軟件加工處理后，可打印出各個空間頻率對對比敏感度的空間頻率函數(shù)(CSF)曲線及有關(guān)參數(shù)，作為診斷依據(jù)。
本發(fā)明的具體方案是選擇彩色顯示器(10)，使其工作在模擬輸入方式，依據(jù)對比敏感度檢測的特點，要求彩色顯示器屏幕上顯示的光柵條紋每次只是一種設(shè)定的顏色，所以由一路光柵信號V，經(jīng)由一組模擬開關(guān)及其權(quán)電阻組成的色彩控制器(8)接到彩色顯示器(10)的紅、綠、蘭(R、G、B)輸入端，控制模擬開關(guān)的不同組合，確定色彩;并在由可編程定時/計數(shù)器和整形電路組成的行場電路(9)產(chǎn)生的同步脈沖控制下，彩色顯示器(10)屏幕上顯示出彩色光柵條紋;光柵信號V在微型機(1)控制下生成，計算機(1)通過數(shù)據(jù)采集器(2)采集調(diào)節(jié)元件(3)給出的調(diào)節(jié)量，經(jīng)過軟件進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理，計算機(1)隨時調(diào)整亮度信號并輸出給亮度轉(zhuǎn)換器(4)，波形轉(zhuǎn)換器(5)接受計算機(1)發(fā)出的波形量化信號，兩路信號經(jīng)合成電路(7)產(chǎn)生對比度可變的光柵信號V;彩色光柵條紋的移動速度采用改變每場取波形量化值首址的方法實現(xiàn);空間頻率用間隔取點的方法改變。
棋盤格電路(6)是本儀器的功能擴充，它由兩路方波脈沖發(fā)生器和異或電路組成，并在翻轉(zhuǎn)電路的控制下，彩色顯示器(10)上呈現(xiàn)可翻轉(zhuǎn)的棋盤格視標(biāo)，它同光柵視標(biāo)一樣具有各種色彩。
本發(fā)明有如下附圖

圖1為彩色多功能對比敏感度檢測儀的原理框圖。
圖2為彩色多功能對比敏感度檢測儀的電路圖。
圖3為彩色多功能對比敏感度檢測儀的程序流程圖。
圖4為彩色多功能對比敏感度檢測儀打印出的對比敏感度函數(shù)曲線。
圖1中，1-微型機，2-數(shù)據(jù)采集器，3-調(diào)節(jié)元件，4-亮度轉(zhuǎn)換器，5-波形轉(zhuǎn)換器，6-棋盤格電路，7-合成電路，8-色彩控制器，9-行場電路，10-彩色顯示器，11-打印機，12-磁帶機，V-光柵信號，R、G、B-彩色輸入端，H、V-行場步信號端口。
圖3中，(a)為主程序流程圖，(b)為中斷服務(wù)程序流程圖。
本發(fā)明的最佳實現(xiàn)如圖2所示，選用TP801單板微型機作為主機，開機后立即進(jìn)入自檢狀態(tài)(見程序流程圖3)，并鍵入顏色、波形、移動速度等參數(shù)，再利用不同的功能鍵設(shè)定工作方式。
保持光柵平均亮度不變是對比敏感度測試方法的基礎(chǔ)，由于彩色顯示器的亮度與輸入信號電壓之間的非線性，不同的色彩發(fā)出的亮度不同等因素的影響，平均亮度會發(fā)生變化，所以在測試前先要進(jìn)行平均亮度調(diào)整(鍵F1)，調(diào)節(jié)多圈電位器R9(WXD3-13)，單板機通過A/D轉(zhuǎn)換器(ADC0809)采集調(diào)節(jié)值并存入RAM中，同時送至亮度轉(zhuǎn)換器D/A1(DAC0832)轉(zhuǎn)換成模擬量，并經(jīng)過放大器(LM741)變換成電壓信號輸出至彩色顯示器(此時另一路D/A2轉(zhuǎn)換器在開機時已清零)，并用單板機右邊兩位LED數(shù)碼管顯示相應(yīng)的亮度值，由此可將亮度調(diào)整在線性區(qū)中點(輸入電壓與屏亮度的關(guān)系曲線，可事先測出)，使工作區(qū)最大。設(shè)置這種平均亮度調(diào)整方式，也為在顯象管老化或另選參數(shù)相異的彩色顯示器等情況下，提供了方便的調(diào)整手段。
在測試狀態(tài)(鍵F2)要求彩色顯示器(FTC-1201)上顯示出對比度可變的光柵圖形，變化量的給定由多圈電位器R9實現(xiàn)，為保證調(diào)節(jié)量穩(wěn)定，用穩(wěn)壓管(2CW)、R10等組成和穩(wěn)壓電路單獨為多圈電位器R9供電，多圈電位器R9的輸出端同時接到波形轉(zhuǎn)換器D/A2的參考電壓端(Vref)和A/D的輸入端(IN)，D/A2接受單板機輸出波形量化信號與計算機輸出到亮度轉(zhuǎn)換器D/A1的亮度信號分別經(jīng)兩個放大器A1、A2(LM741)，變換成電壓信號后，再經(jīng)過求和放大器A3(LM741)合成具有某一空間頻率的光柵信號V。調(diào)節(jié)多圈電位器，D/A2輸出波形的幅度發(fā)生變化，導(dǎo)致光柵對比度發(fā)生變化(因為光柵對比度C可以用光柵條紋的最大亮度Imax和最小亮度Imin來定義，C＝(Imax-Imin)/(Imax+Imin)，而對比敏感度C、S、F＝I/C＝(Imax+Imin)/△I)。多圈電位器兩端的電壓間接地反映了光柵對比度值，A/D隨時進(jìn)行采集。由圖結(jié)構(gòu)不難看出，直接把波形信號與亮度信號合成，平均亮度就會增加，所以必須修正亮度信號，計算機通過A/D采集多圈電位器調(diào)節(jié)量(即為控制波形幅值變化的參考電壓Vref)，經(jīng)過軟件修正后送至亮度轉(zhuǎn)換器D/A1，再把修正后的亮度信號與波形信號合成，就可得到對比度變化而平均亮度保持不變的光柵信號V;V加到由單板機接口PIO控制的一組模擬開關(guān)(CD4066)和權(quán)電阻R2、R3、R4組成的色彩控制電路，各路輸出經(jīng)過三極管(3DG12)驅(qū)動送至彩色顯示器的R、G、B輸入端，控制模擬開關(guān)的通斷組合，每次就可根據(jù)需要得到一種顏色的光柵條紋，權(quán)電阻R1、R2、R3可選用可調(diào)電阻，一方面調(diào)整色差，另一方面可得到更多的復(fù)合色。
彩色顯示器的行場同步信號由可編程定時/計數(shù)器CTC的兩個通道分別輸出定時脈沖，并經(jīng)單穩(wěn)電路(74LS123)整形后產(chǎn)生，定時間隔由程序設(shè)定，并使其工作在中斷方式;彩色顯示器的水平方向采用場同步信號，垂直方向采用行同步信號，從而控制顯示器產(chǎn)生垂直的彩色光柵條紋;把彩色顯示器設(shè)定在模擬工作方式上，R、G、B及水平H、垂直V同步信號可以分別輸入，而不需要彩色視頻合成電路，簡化了儀器電路，并提高了儀器的可靠性。
依據(jù)閾值檢測法，當(dāng)被檢者辨別彩色光柵條紋到達(dá)臨界值-閾值時，按動微動開關(guān)K，計算機通過PIO接口檢測到這一信號后，通過A/D采集多圈電位器的電壓值，并換算成對比敏感度值，計算機把同一顏色，但對應(yīng)不同空閾值逐點采集并換算處理，建立起空間頻率對應(yīng)對比敏感度的曲線表，考慮到以人的視覺感受確定閾值，會因人對空頻閾值點掌握的尺度不同及各生理、心理原因給測量帶來一定誤差，采用對同一頻率重復(fù)測定，取平均值，作為真正的閾值，兩只眼睛分開測定，并用LED給出提示。
光柵信號和棋盤格信號，由模擬開關(guān)(CD4066)進(jìn)行切換。棋盤格視標(biāo)信號由兩路方波經(jīng)過異或門(74LS86)合成，一路方波由計數(shù)器(74LS163)對單板機時鐘Φ進(jìn)行分頻后產(chǎn)生，另一路方波是CTC輸出的定時脈沖經(jīng)整形后產(chǎn)生，在棋盤格視標(biāo)翻轉(zhuǎn)的同時，PIO接口通過插口J向外輸出觸發(fā)脈沖，作為視覺誘發(fā)電位(V、E、P)采集的啟動信號，V、E、P采集系統(tǒng)是本裝置以外的部分。
在打印功能鍵控制下，計算機將檢測結(jié)果通過微型打印機打出，打印紙上可直觀地給出編號、姓名、性別、年令等表項和輸入的測試參數(shù)等信息，以及對比敏感度與空間頻率的測試對應(yīng)值曲線，兩只眼睛檢測結(jié)果打印在同一坐標(biāo)紙上，采用不同的線條予以區(qū)分，便于診斷對比等工作。如果需要對檢測結(jié)果進(jìn)行長期保護，可以轉(zhuǎn)存到磁帶機中。
本發(fā)明整個結(jié)構(gòu)簡單完善，自動化程度較高，易于推廣使用，特別是顯示彩色光柵視標(biāo)，可使檢測的信息更加豐富，除用于臨床診斷，還可用于科研，有助于闡明某些疾病的病理、生理機制。
權(quán)利要求
1.一種彩色多功能對比敏感度檢測儀，包括計算機(1)、顯示器(10)、波形轉(zhuǎn)換器(4)，行場同步電路(9)、調(diào)節(jié)元件(3)，其特征在于顯示器(10)是一臺彩色顯示器，在計算機控制下，光柵信號V經(jīng)色彩控制電路(8)定色后至彩色顯示器(10)，并在行場電路(9)發(fā)出的行和場同步信號的控制下，顯示器屏幕上呈現(xiàn)彩色光柵條紋；計算機(1)通過數(shù)據(jù)采集器(2)采集調(diào)節(jié)元件(3)給出的調(diào)節(jié)量，并利用軟件進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理，計算機(1)隨時調(diào)整亮度信號并輸出給亮度轉(zhuǎn)換器(4)，波形轉(zhuǎn)換器(5)接受計算機(1)輸出的波形量化信號，兩路信號經(jīng)合成電路(7)產(chǎn)生對比度可變的光柵信號V。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的彩色多功能對比敏感度檢測儀，其特征在于色彩控制電路(8)由一組模擬開關(guān)和權(quán)電阻R1、R2、R4連接而成，輸出接至彩色顯示器(10)的紅、綠、蘭(R、G、B)端。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的彩色多功能對比敏感度檢測儀，其特征在于行場電路(9)由可編程定時/計數(shù)器和整形電路連接而成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3所述的彩色多功能對比敏感度檢測儀，其特征在于色彩信號R、G、B和行、場同步信號H、V分別輸入彩色顯示器(10)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的彩色多功能對比敏感度檢測儀，其特征在于棋盤格電路(6)由兩路方波發(fā)生器和異或電路組成，在翻轉(zhuǎn)電路控制下，彩色顯示器(10)呈現(xiàn)可翻轉(zhuǎn)的彩色棋盤格視標(biāo)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的彩色多功能對比敏感度檢測儀，其特征在于在計算機(1)控制下，可將檢測參數(shù)和曲線在打印機(11)上輸出或存入磁帶機(12)。
全文摘要
本發(fā)明由微型計算機、彩色顯示器、波形轉(zhuǎn)換器、行場同步電路、以及對比度調(diào)節(jié)元件、采色控制電路及數(shù)據(jù)采集電路組成。計算機將量化的波形信號送至波形轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換成摸擬量，再經(jīng)彩色控制電路選定顏色后輸入采色顯示器，在行場同步電路的控制下顯示出彩色光柵條紋。對比度調(diào)節(jié)元件可調(diào)節(jié)光柵的對比度。數(shù)據(jù)采集電路將對比度值采集并送入計算機，進(jìn)行計算并可打印出對比敏感度函數(shù)曲線圖。
文檔編號A61B3/06GK1048316SQ8910456
公開日1991年1月9日 申請日期1989年6月29日 優(yōu)先權(quán)日1989年6月29日
發(fā)明者田明, 宋肖魯, 向保運 申請人:青海醫(yī)學(xué)院