Brevet FR2520604A1 — publié le 19830805

L'invention se rapporte à un dispositif pour la détection d'anomalies de la perception des couleurs, ou dyschromatopsies par détermination de l'équivalence subjective de teintes de deux plages éclairées de luminance sensiblement égales, la teinte de la première plage résultant de l'addition en rapport dosé de flux complémentaires de deux primaires, sensiblement monochromatiques, définissant les bornes d'un spectre exploré, tandis que la teinte de la seconde plage, formant référence, sensiblement monochromatique, se situe dans une zone médiane de ce spectre exploré. De tels dispositifs, appelés fréquemment anomaloscopes par les spécialistes de la physiologie de la vue, sont destinés à déceler les faiblesses de perception des couleurs, connues sous le nom de dyschromatopsies, et parfois de façon approxi- mative, daltonisme. On sait que les études sur le processus de perception des couleurs, commencées par Newton et Grassman, et dont le développement a permis notamment de mettre au point la reproduction synthétique des couleurs, ont mis en évidence que toute sensation colorée pouvait être définie par trois paramètres indépendants, une luminance, une teinte et une saturation, et restituée, pour un observateur normalisé, par un mélange de trois primaires, en première approximation sensiblement monochromatiques, deux primaires formant les bornes d'un spectre couvrant sensiblement le visible, la troisième étant située sur une longueur d'onde intermédiaire du spectre. Le paramètre luminance se définit alors par la somme des intensités (prise dans une échelle de perception) des trois primaires. Par ailleurs on définit un blanc par un mélange des trois primaires dans des rapports d'intensité déterminés. Ainsi toute sensation colorée est équivalente à un mélange de blanc et d'une teinte saturée définie par addition, dans un rapport déterminé de deux primaires. Par ailleurs, on a pu déterminer, pour l'observateur moyen, une courbe de réponse de perception aux stimuli monochromatiques sur l'étendue du spectre visible, qui correspond à la superposition de trois courbes analogues à des courbes en cloches avec chacune un maximum situé respectivement dans le rouge, le vert et le bleu. On admet généralement que chaque courbe correspond à la sensibilité propre d'un groupe de cônes de la rétine de l'oeil. Quoiqu'il en soit, une baisse de sensi bilité relative correspondant è chacune de ces courbes se traduit par une perception anormale des couleurs, ou dyschromatopsie. Il existe des dyschromatopsies pour le rouge, dites protans, pour le vert, dites deutans, et pour le bleu, dites tritans. Cependant ce dernier type de dyschromatopsie est beaucoup plus rare que les protans et deutans. D'après ce que nous avons dit plus haut des teintes saturées, il ressort que, au moins sur des étendues limitées du spectre, l'observateur normalisé établira une correspondance subjective entre une teinte constituée par addition de deux primaires sensiblement monochromatiques dans un rapport d'intensités déterminé et une teinte monochromatique de longueur d'onde déterminée située entre les deux primaires. En corollaire une teinte monochromatique déterminée de référence sera subjectivement équivalente à l'addition, dans un rapport déterminé, de deux primaires monochromatiques situées, dans le spectre, de part et d'autre de la teinte de référence.Mais, si l'observateur réel est dyschromatoptique en sorte de percevoir les deux primaires, avec des sensibilités différentes de celles de l'observateur normalisé, il appréciera une équivalence subjective avec la teinte de référence, pour un rapport d'in densité des primaires différent de celui qu'a établi l'observateur normalisé. La comparaison des rapports permet une appréciation quantitative de la dyschromatopsie de l'observateur réel. Mais, pour que la détection d'anomalies de perception de couleur soit significative, il est nécessaire que les plages observées aient des luminances sensiblement égales, car le rapport des intensités de primaires varie quelque peu avec la luminance, et que ces luminances correspondent à des luminances usuelles. En outre il est très souhaitable que les plages colorées soient perçues sur une étendue qui correspond à une partie majeure de la fovea, pour que, surtout en cas de dyschromatopsie prononcée, les éléments récepteurs particulièrement sensibles à une primaire soient touchés en nombre suffisant pour que la perception ne présente pas un caractère aléatoire trop prononcé. Les anomaloscopes de l'état de la technique ont été réalisés fréquemment en éclairant les plages avec une lumière blanche à travers des filtres à bande de transmission étroite, assimilables à des monochromateurs, un filtre jaune pour la plage de référence, des filtres vert et rouge pour la plage de synthèse. Les variations du rapport des intensités des sources filtrées étaient obtenues par les techniques classiques en photométrie, telles que variation de distance de source, utilisation de diaphragmes à ouverture variables conjugués par exemple. On conçoit que l'utilisation de filtres à bande étroite interposés entre une source blanche et la plage d'observation entraine une perte importante d'énergie lumineuse. Pour travailler à éclairement suffisant il faut utiliser des appareils volumineux. Le brevet des Etats-Unis n0 3 947 099 décrit un anomaloscope où les plages sont éclairées par des diodes électroluminescentes, deux diodes a luminescence jaune vers 589 nm pour la plage de référence, et une diode à luminescence rouge vers 670 na et une à luminescence verte vers 540 nm, pour éclairer conjointement la plage de synthèse additive. Entre les diodes et les plages sont disposés des faisceaux de fibres optiques convenablement réparties afin que l'addition du rouge et du vert se fasse par juxtaposition. L'alimentation des diodes est prévue pour que, sur la plage de référence jaune la luminance ait une valeur convenable, et que sur la plage de synthèse la luminance globale soit sensiblement égale à celle de la plage de référence, quel que soit le rapport des flux lumineux émis par les diodes rouge et verte respectivement.Le brevet ne préconise pas de mécanisme particulier pour assurer les variations complémentaires de flux lumineux rouge et vert, et évoque, soit des variations de courant dans les diodes, soit des variations de durée d'impulsions à amplitude de courant constante. Enfin ce brevet fait état de processus de mélange de primaires par superposition de faisceaux pour éclairer un écran, analogues à ce qui était pratiqué dans les anomaloscopes à filtres à bande étroite. Il est remarquable que les dispositions de l'état de la technique comprennent pratiquement toujours, sur les trajets optiques entre les sources lumineuses et les plages observées, des milieux à transmission sélective en flux, en longueurs d'ondes ou en distribution spatiale, chacune des transmissions sélectives introduisant des erreurs propres, non corrélées avec les autres transmissions. Or la reproductibilité des déterminations exige que la luminance perçue par l'obser- vateur soit fixée dans des limites relativement étroites à un niveau suffisant, et que les plages observées soient suffisamment étendues pour être reçues sur une zone de la fovea convenablement importante pour éviter des éblouissements, ou 1' in- tervention d'un nombre insuffisant de centres de perception rétiniens.La disposition à faisceaux de fibres optiques paraitrait pouvoir techniquement être satisfaisante, mais l'imbrication des fibres de deux origines (entrée de lumières rouges et vertes) en fait une disposition onéreuse dès que les plages sont suffisamment étendues. L'invention a pour objet un anomaloscope de réalisation peu onéreuse, et cependant convenablement précis et fidèle. A cet effet l'invention propose un dispositif pour la détection d'anomalies de la perception des couleurs, par détermination de l'équivalence subjective de teintes de deux plages éclairées de luminances sensiblement égales, la teinte de la première plage résultant de l'addition en rapport dosé de flux complémentaires de deux primaires sensiblement monochromatiques, définissant les bornes d'un spectre exploré, tandis que la teinte de la seconde plage, formant référence sensiblement monochromatique se situe dans une zone médiane de ce spectre exploré, dispositif où les plages sont éclairées par des diodes électroluminescentes, caractérisé en ce que, chaque plage étant constituée par la surface émettrice d'une diode, la diode de première plage est adaptée à émettre l'une ou l'autre des primaires respectivement en réponse à deux trains d'impulsions rectangulaires complémentaires, le dosage de rapport de flux résultant du réglage du rapport cyclique de train d'impulsion. Grâce à l'utilisation d'une diode susceptible d'émettre les primaires rouge et verte en réponse à des commandes respectives, il est possible d'utiliser directement la surface émettrice de la diode comme plage de synthèse, la diode génératrice de la teinte de référence étant normalement de même étendue et de luminance comparable. En outre la commande par signaux rectangulaires complémentaires assure une addition temporelle des flux rouge et vert où le rapport cyclique d'un train d'impulsions est directement corrélé au rapport des flux de primaires, étant donné que le rendement d'émission de chaque primaire est constant lorsque le courant dans la diode est constant. De préférence on choisit les primaires au voisinage des maximums des courbes de sensibilité de l'observateur normalisé, au rouge et au vert, tandis que la teinte de référence se situe au voisinage du croisement de ces courbes. En disposition préférée le dispositif comporte un oculaire tel que les surfaces émettrices des diodes de plages soient vues sous un angle solide correspondant à une partie majeure de la fovea. Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront d'ailleurs de la description qui va suivre à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés dans lesquels la figure 1 est un schéma général d'un dispositif selon l'invention ; la figure 2 représente en coupe la partie optique d'un dispositif selon l'invention ; la figure 3 est un schéma d'excitation d'une diode bicolore ; la figure 4 est un diagramme de fonctionnement du dispositif de la figure 1. Selon la forme de réalisation choisie et représentée figure 1, le dispositif comporte un oculaire 1, avec au foyer deux diodes électroluminescentes rectangulaires 2 et 3. La diode 2 émet une lumière jaune (longueur d'onde 589 nm), tandis que la diode 3, selon la polarité du courant qui la traverse, émet une luminescence rouge (à 626 nm) ou une luminescence verte (572 nm). Les dimensions des plages émettrices sont d'environ 9 x 9 mm, et la focale de l'oculaire est telle que les plages sont vues sous un angle voisin de 0,04 radian, et 2 que leur image sur la rétine occupe environ 1,7 mm2, c'est-à- dire couvre une partie majeure de la fovea. La diode 2 à luminescence jaune est alimentée entre ten sion positive et masse à travers une résistance réglable 2a. La diode 3 est également alimentée entre tension positive et masse à travers une résistance réglable 3a, mais par l'intermédiaire d'un inverseur de polarité 4 ; la diode 3 en effet, comme il sera précisé en référence à la figure 3, émet une luminescence verte ou rouge selon le sens dans lequel le courant la traverse. L'inverseur de polarité 4 est commandé par un monostable 5, lancé par un signal sur une entrée de commande 5e, et dont la durée d'impulsion est réglée par la constante de temps définie par la capacité Sa et la résistance réglable 5b. L'impulsion se présente sur la sortie 5c, tandis que son complément se présente sur la sortie 5d. Enfin la sortie 5f délivre une impulsion brève lorsque l'univibrateur 5 revient au repos. L'impulsion de lancement provient d'un compteur 6 attaqué sur une entrée de comptage 6a par une horloge 7. Le compteur 6 a un fonctionnement cyclique, une sortie de maximum 6d étant couplée à une entrée de remise à zéro 6b. La sortie 6c couplée à l'entrée Se de l'univibrateur 5, correspond à la position qui suit la remise à zéro du compteur 6. Enfin une sortie de conte nu 6e est couplée à une mémoire 8 associée à un afficheur numérique 9, la mémoire 8 enregistrant le contenu du compteur 6 en réponse à une impulsion sur une entrée d'enregistrement 8a, reliée à la sortie 5f de l'univibrateur 5. Comme on le voit mieux sur la figure 2, la partie optique est groupée dans un boîtier 10, les diodes 2 et 3 étant disposées en regard de l'oculaire 1. La résistance réglable 5b est également disposée dans le boîtier 10. En outre sur le trajet optique entre les diodes électroluminescentes 2, 3 et l'oculaire 1 est disposée une lame semi-réfléchissante 11, à 450, de façon à renvoyer une partie de la lumière émise par les diodes sur des phototransistors 12, afin de pouvoir contrôler les flux lumineux et tarer le dispositif. Comme on l'a représenté schématiquement figure 3, la diode 3 se compose en réalité d'un réseau de diodes élémentaires, avec des diodes 3a émettrices de luminescence rouge montées têtes bêches avec des diodes 3b émettrices de luminescence verte. Selon le sens du courant passant entre les bornes 3c, 3d, ce sont les diodes 3a ou les diodes 3b qui sont traversées, tandis que les diodes 3b ou 3a sont bloquantes. Le circuit inverseur de polarité 4 comporte de façon classique quatre transistors 41, 42, 43, 44, montés en série par paires 41,42 et 43,44 entre tension positive et masse. Les bornes 3c et 3d sont connectées aux points milieux de ces paires 41,42 et 43,44. Les bases des transistors 42 et 43 sont attaquées par la sortie 5c de l'univibrateur 5, tandis que les bases des transistors 41 et 44 sont attaquées par la sortie complémentaire 5d. Ainsi, pendant une impulsion émise par l'univibrateur 5 les transistors 42 et 43 sont saturés, tandis que les transistors 41 et 44 sont bloqués ; le courant passe de la borne 3d à la borne 3c, en traversant les diodes élémentaires rouges 3a. Inversement, entre les impulsions émises par l'univibrateur 5, les transistors 41 et 44 sont saturés et les transistors 42 et 43 bloqués ; le courant passe de la borne 3c a la borne 3d à travers les diodes élémentaires vertes 3b. La résistance 40, à point milieu réglable, permet de doser conjointement les courants des deux polarités, et de ce fait équilibrer les flux de crête rouge et vert, en tenant compte des rendements des diodes 3a et 3b. Le fonctionnement du dispositif va être décrit essentiellement en référence à la figure 1 pour les circuits, et à la figure 4 pour les signaux. Le compteur 6 étant monté en fonctionnement cyclique, à contenu maximum de 1 000, la fréquence d'horloge 7, à 100 kHz, est démultipliée dans le rapport 1 000 sur la sortie 6c du compteur 6, qui délivre à l'entrée de lancement Se un train d'impulsions à 100 Hz (ligne 56 de la figure 4). Les valeurs de la capacité Sa et de la plage de la résistance réglable 5b sont déterminées pour que la durée de l'impulsion émise par l'univibrateur 5 sur sa sortie 5c soit comprise sensiblement entre 1 et 9 millisecondes selon le réglage de la résistance 5b (ligne 55 de la figure 4). Comme il a été expliqué en référence à la figure 3 le train d'impulsion à rapport cyclique variable 55 provoque une succession de flux rouge et vert en rapport de durée variable de façon complémentaire (lignes 53a et 53b), qui se traduit pour un observateur par une teinte émise par la diode 3 variant du rouge au vert. Par ailleurs le contenu du compteur 6 est enregistré dans la mémoire tampon 8 en réponse à une impulsion sur l'entrée 8a, cette impulsion apparaissant sur la sortie 5f de 1' univi- brateur 5 lorsque celui-ci revient au repos en fin d'impulsion (ligne 58a de la figure 4). Le nombre enregistré dans la mémoire tampon 8 et affiché sur l'afficheur 9, mesure, en millièmes de période des impulsions de lancement 56, la durée de l'impulsion émise par l'univibrateur, et donc le rapport des flux rouge/vert. Pour effectuer un contrôle de dyschromatopsie, on demande à l'observateur, dont la vue est à contrôler, d'ajuster la teinte qu'il perçoit sur la diode 3 à égalité avec la teinte émise par la diode 2, en agissant sur le bouton de commande de la résistance réglable 56. Lorsque l'observateur annonce qu'il a ajusté au mieux la teinte apparente de la diode 3, on lit le nombre affiché sur l'afficheur numérique 9. Ce nombre représente le niveau de la primaire rouge dans la combinaison rouge/vert que l'observateur estime équivalente à la teinte jaune de référence. Si ce nombre est supérieur au nombre correspondant à l'observateur moyen, il s'agit d'une dyschromatopsie de type "protan" ; s'il est inférieur au nombre correspondant à l'observateur moyen, il s'agit d'une dyschromatopsie de type "deutan". Il est bien évident que, partant de ce schéma de base, et en raison de ce que le résultat est quantifié sous forme numérique, il est possible d'exploiter ce résultat numérique par des calculs automatiques pour extraire des résultats dérivés, exprimant explicitement le type d'anomalie et le taux d'anomalie. En incluant un microprocesseur et son environnement classique de mémoires vives et mortes dans le dispositif, on peut, non seulement conduire automatiquement les calculs précédemment évoqués, mais encore conduire des séquences appropriées de commandes. Il est inutile ici de commenter longuement le logiciel à associer au dispositif objet de l'invention, qui est en dehors du cadre de la présente invention, et en outre n'intervient pas dans le fonctionnement du dispositif tel qu'il est décrit. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour la détection d'anomalies de la perception des couleurs, par détermination de l'équivalence subjective de teintes de deux plages (2,3) éclairées de luminances sensiblement égales, la teinte de la première plage (3) résultant de l'addition en rapport dosé de flux complémentaires (53a,53b) de deux primaires sensiblement monochromatiques, définissant les bornes d'un spectre exploré, tandis que la teinte de la seconde plage (2), formant référence sensiblement monochromatique se situe dans une zone médiane de ce spectre exploré, dispositif où les plages (2,3) sont éclairées par des diodes électroluminescentes, caractérisé en ce que, chaque plage étant constituée par la surface émettrice d'une diode, la diode (3) de première plage est adaptée à émettre l'une ou l'autre des primaires respectivement en réponse à deux trains (53a,53b) d'impulsions rectangulaires complémentaires, le dosage de rapport de flux résultant du réglage (5b) du rapport cyclique de train d'impulsion (55). 2. Dispositif selon la revendication 1, pour la détection des anomalies dites protan et deutan, caractérisé en ce que les primaires sont choisies au voisinage des maximums des courbes de sensibilités au rouge et au vert de l'observateur normalisé, tandis que la teinte de référence se situe au voisinage du croisement de ces courbes. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte un oculaire (1) tel que les plages émettrices des diodes (2,3) de plage soient vues sous un angle solide correspondant à une partie majeure de la fovea. 4. Dispositif selon une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la diode (3) de première plage est constituée d'une double multiplicité d'éléments (3a,3b) de diodes, chaque multiplicité émettant une des deux primaires en réponse à un signal de commande d'une de deux polarités. 5. Dispositif selon une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les trains d'impulsions complémentaires (53a,53b) sont issus d'un générateur comprenant une horloge (7), un compteur cyclique (6) qui reçoit le signal d'horloge (7) pour définir en un cycle la période de récur rence des trains (56) d'impulsions, et un monostable (5) à deux sorties complémentaires (5c,5d), équipé d'un organe (5b) de réglage de période propre et lancé par une impulsion de cycle issue du compteur (6), et émettant en fin de période propre une impulsion (58a) de commande d'enregistrement d'une mémoire (8) associée à un afficheur numérique (9), et couplée au compteur (6).