УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАЗРЕШАЮЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ЗРЕНИЯ ПО ЧАСТОТЕ СВЕТОВЫХ МЕЛЬКАНИЙ
DEVICE FOR DETERMINATION OF VISION RESOLUTION BY FREQUENCY OF LIGHT FLICKER

Изобретение относится к медицинской технике и предназначено для определения разрешающей способности зрения по частоте световых мельканий.
Известно устройство для измерения критической частоты световых мельканий по а.с. 1007651, отличающееся тем, что с целью повышения достоверности определения степени утомления человека путем измерения дифференциального порога чувствительности глаза по частоте световых мельканий, оно дополнительно содержит регулируемый делитель частоты, соединенный с генератором импульсов, и последовательно соединенные кнопку экспериментатора, элемент И, второй формирователь импульсов и второй источник света, причем второй вход элемента И соединен с выходом регулируемого делителя частоты [1].
В устройстве в режиме определения дифференциального порога чувствительности глаза по частоте световых мельканий испытуемый сравнивает частоту мельканий первого источника света с эталонной частотой мельканий второго источника света, меняет частоту первого источника и добивается равенства частот мельканий обоих источников света.
Недостатком устройства является недостоверность определения дифференциального порога чувствительности глаза по частоте световых мельканий. В устройстве определяется разность частот мельканий регулируемого и эталонного источников света при субъективном равенстве их частот, то есть неразличении испытуемым частот мельканий обоих источников. Однако для определения дифференциального порога чувствительности глаза по частоте световых мельканий необходимо определять минимальную разницу предъявляемых частот при условии их различения, то есть порог различения предъявляемых частот, являющийся показателем разрешающей способности зрения по частоте световых мельканий.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство для измерения разрешающей способности зрения по частоте световых мельканий, содержащее генератор линейно изменяющегося напряжения, преобразователь напряжение-частота, источник световых импульсов, вычислитель, блок индикаторов и формирователь импульса по спаду сигнала, причем выход генератора соединен с входом преобразователя напряжение-частота, выход которого соединен с входом источника световых импульсов и первым входом вычислителя, выход вычислителя соединен с входом блока индикаторов, отличающееся тем, что в него дополнительно введены переключатель режимов, второй формирователь импульса по спаду сигнала, элемент ИЛИ, вентиль, генератор секундных импульсов, одновибратор, счетчик, второй блок индикаторов, первый и второй ключи, причем выход переключателя режимов соединен с входом генератора линейно изменяющегося напряжения, выход первого формирователя импульса по спаду сигнала соединен с первым входом элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом второго формирователя импульса по спаду сигнала, а выход - со вторым входом вычислителя, выход преобразователя напряжение-частота соединен также с первым входом вентиля, второй вход которого соединен с выходом генератора секундных импульсов, а выход - со счетным входом счетчика, выход которого соединен с входом второго блока индикаторов, выход генератора секундных импульсов соединен также с входом одновибратора, выход которого соединен с входом обнуления счетчика, выходы первого и второго ключей соединены соответственно с первым и вторым входами переключателя режимов и с входами первого и второго формирователей импульса по спаду сигнала [2].
Недостатком устройства является длительность процедуры измерений, что ограничивает его использование при массовых обследованиях.
Технический результат заявляемого устройства заключается в сокращении времени измерений.
Технический результат достигается тем, что устройство содержит первый-второй ключи, генератор линейно изменяющегося напряжения, вычислитель, переключатель режимов, генератор секундных импульсов, счетчик, одновибратор, элемент ИЛИ, вентиль и первый-второй блоки индикаторов, выходы первого и второго ключей соединены соответственно с первым и вторым входами переключателя режимов, выход которого соединен с входом генератора линейно изменяющегося напряжения, выход генератора секундных импульсов соединен с вторым входом вентиля и входом одновибратора, выход которого соединен с входом обнуления счетчика, счетный вход которого соединен с выходом вентиля, а выходы - с входами второго блока индикаторов, выход элемента ИЛИ соединен с вторым входом вычислителя, выходы которого соединены с входами первого блока индикаторов, причем новым является то, что дополнительно введены третий ключ, тумблер, первый-второй шифраторы, первый-второй регистры сдвигающие, первый-третий блоки из десяти мультиплексоров аналоговых, первый-четвертый мультиплексоры аналоговые, первый-третий мультиплексоры, первое-второе устройства аналоговые запоминающие, первый-второй блоки делителей резистивных, первый-второй блоки из десяти преобразователей напряжение-частота, регистр, второй-седьмой одновибраторы, второй-четвертый элементы ИЛИ, блок вентилей, блок из десяти ключей, блок источников световых импульсов, причем выход генератора линейно изменяющегося напряжения соединен с первыми входами первого блока из десяти мультиплексоров аналоговых и первыми входами первого-второго мультиплексоров аналоговых, выходы тумблера соединены с входами первого шифратора, выходы которого соединены с адресными входами первого блока из десяти мультиплексоров аналоговых, вторые входы которого соединены с выходами второго блока из десяти мультиплексоров аналоговых, а выходы - с входами первого блока из десяти преобразователей напряжение-частота и первыми входами третьего мультиплексора аналогового, выход которого соединен с вторым входом второго мультиплексора аналогового, выход которого соединен с первым входом второго устройства аналогового запоминающего, второй вход которого соединен с выходом второго одновибратора, а выход - с входом первого блока делителей резистивных, выходы которых соединены с входами второго блока из десяти мультиплексоров аналоговых, выходы первого блока из десяти преобразователей напряжение-частота соединены с первыми входами вентиля, вторыми входами блока источников световых импульсов и с входами первого мультиплексора, выход которого соединен с первым входом второго мультиплексора, второй вход которого соединен с выходом третьего мультиплексора, а выход - с первым входом вычислителя, выход третьего ключа соединен с входом первого регистра сдвигающего, первый выход которого соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом второго одновибратора, второй выход первого регистра сдвигающего соединен с первым входом третьего элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом третьего одновибратора, выход которого соединен с вторым входом первого устройства аналогового запоминающего, первый вход которого соединен с выходом первого мультиплексора аналогового, а выход - с входом второго блока делителей резистивных, выходы которого соединены с входами третьего блока из десяти мультиплексоров аналоговых, выходы которого соединены с входами четвертого мультиплексора аналогового и входами второго блока из десяти преобразователей напряжение-частота, выходы которого соединены с первыми входами блока источников световых импульсов и входами третьего мультиплексора, выход генератора секундных импульсов соединен также с адресным входом второго мультиплексора и входами шестого и седьмого одновибраторов, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами первого элемента ИЛИ, выходы блока ключей соединены с входами второго шифратора и четвертого элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом пятого одновибратора, выход которого соединен с входом второго регистра сдвигающего и с вторым входом регистра, первые входы которого соединены с выходами второго шифратора, а выходы - с первыми входами блока вентилей, с адресными входами третьего мультиплексора аналогового и с адресными входами четвертого мультиплексора аналогового, выход которого соединен с вторым входом первого мультиплексора аналогового, первый выход второго регистра сдвигающего соединен с адресными входами первого-второго мультиплексоров аналоговых, второго-третьего блоков из десяти мультиплексоров аналоговых и входом четвертого одновибратора, выход которого соединен с вторыми входами второго-третьего элементов ИЛИ, второй выход второго регистра сдвигающего соединен с вторым входом блока вентилей, выходы которых соединены адресными входами первого и третьего мультиплексоров.
На фиг.1 представлена структурная схема заявляемого устройства, на фиг.2 - схема блоков делителей резистивных, на фиг.3 - расположение светодиодов и соответствующих им ключей, выполненных в виде кнопок.
Устройство содержит первый-третий 1-3 ключи, тумблер 4, генератор 5 линейно изменяющегося напряжения, вычислитель 6, переключатель 7 режимов, первый-второй 8-9 шифраторы, первый-второй 10-11 регистры сдвигающие, первый-третий 12-14 блоки из десяти мультиплексоров аналоговых, первый-четвертый 15-18 мультиплексоры аналоговые, первый-третий 19-21 мультиплексоры, первое-второе 22-23 устройства аналоговые запоминающие, первый-второй 24-25 блоки делителей резистивных, первый-второй 26-27 блоки из десяти преобразователей напряжение-частота, регистр 28, генератор 29 секундных импульсов, счетчик 30, первый-седьмой 31-37 одновибраторы, первый-четвертый 38-41 элементы ИЛИ, блок 42 вентилей, вентиль 43, блок 44 из десяти ключей, блок 45 источников световых импульсов и первый-второй 46-47 блоки индикаторов.
Первый 1 ключ предназначен для установки генератора 5 в режим генерации линейно нарастающего напряжения, соответствующего изменению частоты на выходе преобразователя 26 напряжение-частота со скоростью, равной 1 Гц/с.
Второй 2 ключ предназначен для установки генератора 5 в режим генерации линейно падающего напряжения, соответствующего изменению частоты на выходе преобразователя 26 напряжение-частота со скоростью, равной 1 Гц/с.
Третий 3 ключ предназначен для фиксации установленных частот световых мельканий.
Ключи 1-3 представляют собой ручные переключатели на два положения для замыкания и размыкания электрических цепей управления и выполнены в виде кнопок управления.
Тумблер 4 предназначен для задания режимов установки частоты световых мельканий и определения разрешающей способности зрения по частоте световых мельканий.
Устройства 22-23 аналоговые запоминающие предназначены для запоминания напряжения и могут быть выполнены, например, по схеме [3, рис.8.17, с.240].
Преобразователи напряжение-частота блоков 26-27 соответствуют узлу 9 прототипа.
Источники световых импульсов блока 45 соответствуют узлу 12 прототипа.
Остальные функциональные узлы структурной схемы соответствуют прототипу или общеизвестны.
Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии тумблер 4 находится в положении, соответствующем режиму установки начальной частоты световых мельканий, как показано на фиг.1. При включении питания в регистры 10-11 сдвигающие записывается код 100, регистр 28 и счетчик 30 обнуляются (цепи не показаны), генератор 29 вырабатывает секундные импульсы, генератор 5 выдает на выходе постоянное напряжение, соответствующее частоте световых мельканий на выходах преобразователей блока 26, равной 25 Гц, то есть средней частоте принятого видимого диапазона световых мельканий от 0 до 50 Гц.
При этом напряжение с выхода генератора 5 через мультиплексоры блока 12 поступает на преобразователи блока 26, где преобразуется в частоты, которые управляют вторыми светодиодами блока 45. Частота с выхода первого преобразователя блока 26 поступает на вентиль 43. При сигнале логической единицы на выходе генератора 29 вентиль 43 открывается, по переднему фронту каждого сигнала логической единицы с выхода генератора 29 одновибратор 31 вырабатывает короткий импульс, обнуляющий счетчик 30. Частота с выхода первого преобразователя блока 26 через открытый вентиль 43 поступает на счетный вход счетчика 30, результат счета выводится на блок 47 индикаторов.
H
H
H
H
Испытуемый замыканием ключей 1 или 2 устанавливает заданную начальную F частоту световых мельканий. Для установки начальной F частоты световых мельканий большей 25 Гц испытуемый замыкает ключ 1. Сигнал с выхода ключа 1 через переключатель 7 режимов устанавливает генератор 5 в режим генерации линейно нарастающего напряжения с заданной скоростью. Управление вторыми светодиодами блока 45 и вывод результата счета частоты световых мельканий на блок 47 индикаторов осуществляется аналогично тому, как описано выше. Для установки начальной F частоты световых мельканий меньшей 25 Гц испытуемый замыкает ключ 2. Сигнал с выхода ключа 2 через переключатель 7 режимов устанавливает генератор 5 в режим генерации линейно падающего напряжения с заданной скоростью. Управление вторыми светодиодами блока 45 и вывод результата счета частоты световых мельканий на блок 47 индикаторов осуществляется аналогично тому, как описано выше. При размыкании ключей 1 или 2 генератор 5 сохраняет на выходе постоянное напряжение, соответствующее установленной начальной F частоте световых мельканий на выходе преобразователей блока 26.
H
Испытуемый кратковременно замыкает ключ 3. Импульс с выхода ключа 3 сдвигает состояние регистра 10 на один разряд вправо, сигнал логической единицы с первого выхода регистра 10 через элемент 39 ИЛИ поступает на одновибратор 32, который по его переднему фронту вырабатывает импульс, поступающий на устройство 23. В устройстве 23 запоминается напряжение, поступающее с выхода генератора 5 через мультиплексор 16, соответствующее установленной начальной F частоте световых мельканий на выходе преобразователей блока 26.
И
H
Испытуемый замыканием ключа 1 устанавливает инкрементную Fчастоту световых мельканий, равную F+2,5 Гц. Сигнал с выхода ключа 1 через переключатель 7 режимов устанавливает генератор 5 в режим генерации линейно нарастающего напряжения с заданной скоростью. Управление вторыми светодиодами блока 45 и вывод результата счета частоты световых мельканий на блок 47 индикаторов осуществляется аналогично тому, как описано выше.
И
Испытуемый кратковременно замыкает ключ 3. Импульс с выхода ключа 3 сдвигает состояние регистра 10 на один разряд вправо, сигнал логической единицы с второго выхода регистра 10 через элемент 40 ИЛИ поступает на одновибратор 33, который по его переднему фронту вырабатывает импульс, поступающий на устройство 22. В устройстве 22 запоминается напряжение, поступающее с выхода генератора 5 через мультиплексор 15, соответствующее установленной инкрементной Fчастоте световых мельканий на выходе преобразователей блока 26.
H
H
Испытуемый переводит тумблер 4 в положение, соответствующее режиму измерения. Напряжение с устройства 23, соответствующее установленной начальной F частоте световых мельканий, поступает на блок 24 делителей, с первых выходов которого десять постоянных напряжений через мультиплексоры блоков 13 и 12 поступают соответственно на входы десяти преобразователей напряжение-частота блока 26. На выходе первого преобразователя формируется декрементная частота, равная F - 0,25 Гц, на выходе каждого последующего преобразователя формируется частота, уменьшенная по сравнению с частотой на выходе предыдущего преобразователя на 0,25 Гц. Частоты с выходов десяти преобразователей блока 26 поступают соответственно на блок 45 и управляют его вторыми светодиодами.
И
H
Напряжение с устройства 22, соответствующее установленной инкрементной F частоте световых мельканий, поступает на блок 25 делителей. Напряжения с первых выходов блока 25 делителей через блок 14 мультиплексоров поступают на входы десяти преобразователей блока 27, причем напряжение с десятого выхода поступает на вход первого преобразователя, напряжение с девятого выхода - на вход второго преобразователя и т.д. На выходе десятого преобразователя напряжение-частота блока 27 формируется инкрементная частота, равная F+2,5 Гц, на выходе каждого предыдущего преобразователя формируется частота, уменьшенная по сравнению с частотой на выходе последующего преобразователя на 0,25 Гц. Частоты с выходов десяти преобразователей блока 27 поступают соответственно на блок 45 и управляют его первыми светодиодами.
На первом этапе измерений испытуемый определяет пару светодиодов с наибольшим номером, частоты световых мельканий которой не различаются, и замыкает соответствующий ей ключ блока 44, сигнал с выхода которого поступает на шифратор 9 и элемент 41 ИЛИ. Код замкнутого ключа с выхода шифратора 9 поступает на регистр 28, сигнал с выхода элемента 41 ИЛИ - на одновибратор 35, импульс с выхода которого записывает в регистр 28 код замкнутого ключа. Сигнал с выхода одновибратора 35 сдвигает состояние регистра 11 на один разряд вправо. Сигнал логической единицы с первого выхода регистра 11 поступает на адресные входы мультиплексоров блоков 13-14 и мультиплексоров 15-16.
Д
И
Код замкнутого ключа с выхода регистра 28 поступает на адресные входы мультиплексоров 17-18 и на входы вентилей блока 42. Напряжение, соответствующее декрементной частоте F второго светодиода пары с наибольшим номером, частоты световых мельканий которой не различаются, с выхода блока 24 делителей через мультиплексоры блоков 13-12 и мультиплексоры 17-16 поступает на устройство 23. Напряжение, соответствующее инкрементной частоте F первого светодиода пары с наибольшим номером, частоты световых мельканий которой не различаются, с выхода блока 25 делителей через мультиплексор блока 14 и мультиплексоры 18 и 15 поступает на устройство 22.
Д
И
Одновременно сигнал логической единицы с первого выхода регистра 11 поступает на одновибратор 34, который по ее переднему фронту вырабатывает импульс, поступающий на элементы 39-40 ИЛИ. Сигнал логической единицы с выхода элемента 39 ИЛИ поступает на одновибратор 32, который по его переднему фронту вырабатывает импульс, поступающий на устройство 23. В устройстве 23 запоминается напряжение, соответствующее декрементной частоте F второго светодиода пары с наибольшим номером, частоты световых мельканий которой не различаются. Сигнал логической единицы с выхода элемента 40 ИЛИ поступает на одновибратор 33, который по его переднему фронту вырабатывает импульс, поступающий на устройство 22. В устройстве 22 запоминается напряжение, соответствующее инкрементной частоте F первого светодиода пары с наибольшим номером, частоты световых мельканий которой не различаются.
Д
Д
Напряжение с устройства 23, соответствующее декрементной частоте Fвторого светодиода пары с наибольшим номером, частоты световых мельканий которой не различаются, поступает на блок 24 делителей, с вторых выходов которого десять постоянных напряжений через мультиплексоры блоков 13-12 поступают соответственно на входы десяти преобразователей блока 26. На выходе первого преобразователя формируется декрементная частота F, соответствующая декрементной частоте второго светодиода пары с наибольшим номером, частоты световых мельканий которой не различаются, на выходе каждого последующего преобразователя формируется частота, уменьшенная по сравнению с частотой на выходе предыдущего преобразователя на 0,05 Гц. Частоты с выходов десяти преобразователей напряжение-частота блока 26 поступают соответственно на блок 45 и управляют его вторыми светодиодами.
И
И
Напряжение с устройства 22, соответствующее инкрементной частоте Fпервого светодиода пары с наибольшим номером, частоты световых мельканий которой не различаются, поступает на блок 25 делителей. Напряжения с вторых выходов блока 25 делителей через блок 14 мультиплексоров поступают на входы десяти преобразователей блока 27, причем напряжение с десятого выхода поступает на вход первого преобразователя, напряжение с девятого выхода - на вход второго преобразователя и т.д. На выходе десятого преобразователя формируется инкрементная частота F, соответствующая инкрементной частоте первого светодиода пары с наибольшим номером, частоты световых мельканий которой не различаются, на выходе каждого предыдущего преобразователя формируется частота, уменьшенная по сравнению с частотой на выходе последующего преобразователя на 0,05 Гц. Частоты с выходов десяти преобразователей блока 27 поступают соответственно на блок 45 и управляют его первыми светодиодами.
На втором этапе измерений испытуемый определяет пару светодиодов с наименьшим номером, частоты световых мельканий которой различаются, и замыкает соответствующий ей ключ блока 44, сигнал с выхода которого поступает на шифратор 9 и элемент 41 ИЛИ. Код замкнутого ключа с выхода шифратора 9 поступает на регистр 28, сигнал с выхода элемента 41 ИЛИ - на одновибратор 35, импульс с выхода которого записывает в регистр 28 код замкнутого ключа. Одновременно сигнал с выхода одновибратора 35 сдвигает состояние регистра 11 на один разряд вправо. Сигнал логической единицы с второго выхода регистра 11 поступает на вентили блока 42 и открывает их. Код замкнутого ключа с выхода регистра 28 через открытые вентили блока 42 поступает на адресные входы мультиплексоров 19 и 21.
И
Д
При сигнале логической единицы на выходе генератора 29 частота, соответствующая инкрементной частоте F первого светодиода пары с наименьшим номером, частоты световых мельканий которой различаются, с блока преобразователей 27 через мультиплексоры 21-20 поступает на вычислитель 6. При сигнале логического нуля на выходе генератора 29 частота, соответствующая декрементной частоте F первого светодиода пары с наименьшим номером, частоты световых мельканий которой различаются, с блока преобразователей 26 через мультиплексоры 19-20 поступает на вычислитель 6.
И
Д
По переднему фронту сигнала логической единицы с выхода генератора 29 одновибратор 36 вырабатывает импульс, поступающий через элемент 38 ИЛИ на вычислитель 6, в который записывается значение частоты, соответствующей инкрементной частоте F первого светодиода пары с наименьшим номером, частоты световых мельканий которой различаются. По заднему фронту сигнала логической единицы с выхода генератора 29 одновибратор 37 вырабатывает импульс, поступающий через элемент 38 ИЛИ на вычислитель 6, в который записывается значение частоты, соответствующей декрементной частоте F второго светодиода пары с наименьшим номером, частоты световых мельканий которой различаются.
И
Д
Вычислитель 6 вычисляет разность зафиксированных на втором этапе частот ΔF=F-F, равную значению разрешающей способности зрения по частоте световых мельканий, выводит результат вычислений на блок 46 индикаторов, после чего вырабатывает импульс, устанавливающий устройство в исходное состояние (цепи не показаны).
Таким образом, заявляемое устройство позволяет уменьшить время определения разрешающей способности зрения по частоте световых мельканий, благодаря чему может применяться при массовых обследованиях.
Источники информации
1. А.с. 1333307 СССР, А61В 5/16. Устройство для измерения критической частоты световых мельканий. / Г.Г.Баранов, Р.Г.Ваганов, Р.Ш.Марданов, М.Н.Шевцов (СССР). - Опубл. 30.08.87, Бюл. №32.
2. Патент 2365334 РФ, А61В 5/16. Устройство для измерения разрешающей способности зрения по частоте световых мельканий. / В.В.Роженцов, Т.А.Лежнина (РФ). - Опубл. 27.08.2009, Бюл. №24.
3. Ланцов А.Л., Зворыкин Л.Н., Осипов И.Ф. Цифровые устройства на комплементарных МДП интегральных микросхемах. - М.: Радио и связь, 1983. - 272 с.