способ определения степени зрительного утомления

Формула изобретения

Способ определения степени зрительного утомления, заключающийся в том, что проводят адаптацию зрения испытуемого путем подачи в его поле зрения постоянного светового потока в течение 3-5 мин, после чего световой поток модулируют потоком мелькающего света постоянной частоты, осуществляют плавное изменение амплитуды мельканий путем ее увеличения от нуля до величины, при которой мелькание света становится заметным испытуемому, и оценивают степень зрительного утомления, отличающийся тем, что предварительно поле зрения испытуемого экранируют от других световых потоков, световые потоки постоянного и мелькающего света формируют посредством точечного источника света, который совмещают со зрительной осью глаза, в качестве потока мелькающего света применяют поток, изменяемый по синусоидальному закону, увеличение амплитуды мельканий производят путем увеличения амплитуды переменного синусоидального светового потока, а степень зрительного утомления оценивают в соответствии с выражением

Ст.зу=(Ау-Ао)100%/Ау,

где Ст.зу - степень зрительного утомления;

Ao - среднее значение амплитуды переменного синусоидального светового потока (амплитуды мельканий), полученное для глаза в его исходном (отдохнувшем) состоянии;

Ay - среднее значение амплитуды переменного синусоидального светового потока (амплитуды мельканий), полученное для глаза в его утомленном состоянии.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технике измерения психофизиологических характеристик и касается способа определения степени зрительного утомления.

Известен способ определения степени зрительного утомления путем измерения критической частоты слияния мельканий (см., например, Деревянко В.А. и др. «Интегральная оценка работоспособности при умственном и физическом труде», М., 1976, с.76). Этот способ имеет недостатки: низкую точность из-за включения в оценку всего поля зрения зрительного аппарата, большой разброс данных и большое количество измерений для оценки степени зрительного утомления. Кроме того, использование этого способа связано с затруднениями при сравнении данных, полученных различными исследователями и для различных испытуемых. Перечисленные недостатки связаны в значительной степени с тем, что в процессе испытаний используется зрительный аппарат человека без определенных ограничений в условиях их проведения, а также ввиду небольших величин сдвига абсолютных значений критической частоты слияния мельканий в зависимости от изменения состояния оператора. Вместе с тем известно (см., например, А.В.Луизов «Глаз и свет». Л.: Энергоатомиздат, 1983, с.89-90), что критическая частота слияния мельканий зависит от многих факторов, в частности от: частоты мельканий, яркости светового потока, углового размера поля зрения, глубины модуляции яркости при мельканиях (амплитуды модуляций) и др. Кроме того, световая чувствительность сетчатки глаза в зависимости от удаленности от центра глаза существенно различна (см. там же, с.37-53), а ее рабочая зона, как правило, ограничена, особенно у испытуемых, характер профессиональной деятельности которых связан с операторским трудом, например у оператора военно-технических комплексов, авиаторов и др. Поэтому достоверность оценки по абсолютным значениям в одноразовом испытании не является высокой.

Известен способ определения степени зрительного утомления, предусматривающий подачу в поле зрения испытуемого потока мелькающего света изменяемой частоты и одновременно потока ровного света, сравнение его с потоком мелькающего света и определение момента, когда световые потоки будут казаться испытуемому одинаково светящимися (см., например, авторское свидетельство СССР №339280, кл. А 61 В 5/16, 1971).

Этот способ в ряде случаев позволяет произвести измерения более точно, поскольку предоставляет возможность ориентироваться на эталонный (ровный) поток света. Однако помещение в поле зрения испытуемого одновременно двух источников с разными характеристиками, непрерывное их сравнение и слежение за ними - рассеивают внимание испытуемого и не дают в полной мере обеспечить достоверность оценки. Яркость второго источника (с ровным потоком света) суммируется с яркостью первого и вызывает дополнительную погрешность (см. там же, с.85-87, 117-121). Кроме того, как и в предыдущем способе, оценка производится для всего поля зрения зрительного аппарата оператора (испытуемого). Недостатки этого способа аналогичны предыдущим: низкая точность, большой разброс данных и большое количество измерений, необходимых для повышения достоверности оценки степени зрительного утомления. Кроме того, в нем также не предусмотрена предварительная адаптации зрительного аппарата испытуемого к подаваемому световому потоку, что не только усугубляет низкую достоверность получаемых результатов, но и увеличивает дискомфорт при снятии характеристик, а в ряде случаев может нанести определенный ущерб (травмировать зрительный аппарат).

Известен способ определения степени зрительного утомления, предусматривающий подачу в поле зрения испытуемого потока мелькающего света постоянной частоты (см., например, авторское свидетельство СССР №735241, кл. А 61 в 5/16, 1978).

В этом способе плавно изменяют амплитуду мельканий при постоянной частоте светового потока и определяют ее величину, при которой мелькающий свет станет казаться ровным и по которой судят о степени зрительного утомления. Постоянная частота принимается в диапазоне 10-20 Гц, а амплитуду мельканий плавно уменьшают. При этом первоначально выбирают амплитуду светового потока изменяющейся на 100%, затем ее величину плавно уменьшают до тех пор, пока испытуемому свет станет казаться ровным.

Степень зрительного утомления определяется по разнице между амплитудами светового потока, воспринимаемым неутомленным и утомленным глазом, и будет тем больше, чем значительнее эта разница. Этот способ позволяет в некоторой степени повысить точность определения степени зрительного утомления, что способствует улучшению условий труда и более рациональному распределению режима труда и отдыха.

Однако этот способ также имеет недостатки. Как и в предыдущих (например, по а.с. 339280) в нем не предусмотрена адаптация зрения к подаваемому световому потоку, что не позволяет получить достоверный результат и желаемую комфортность условий при проведении испытаний. Вместе с тем известно, что (см., например, А.В.Луизов «Глаз и свет». Л.: Энергоатомиздат, 1983, с.48-53), что на световую адаптацию требуется не менее нескольких минут. Это объясняется тем, что при изменении уровня яркости поля зрения автоматически включается целый ряд механизмов, которые и обеспечивают адаптационную перестройку зрения. Поэтому значения характеристик, полученных при неадаптированном зрении, могут в несколько раз отличаться от действительных и между собой (см., например, там же, с.52-53). В данном случае ситуация усугубляется еще и тем, что подача раздражающего фактора (потока мелькающего света) начинается сразу же со 100% изменения амплитуды, и только потом она плавно уменьшается. При этом в поле зрения неизбежно появление пятен - с яркостью значительно отличающейся от яркости адаптации, вызывающее неприятные ощущения, дискомфорт (см., например, там же, с.119-121).

Известен также способ определения степени зрительного утомления, принятый в настоящем решении за прототип и заключающийся в том, что проводят адаптацию зрения испытуемого путем подачи в его поле зрения постоянного светового потока в течение 3-5 минут, после чего световой поток модулируют потоком мелькающего света постоянной частоты, осуществляют плавное изменение амплитуды мельканий путем ее увеличения от нуля до величины, при которой мелькание света становится заметным испытуемому, и оценивают степень зрительного утомления (см., например, патент РФ №2209038, МПК 7 А 61 В 5/16, 2001). В этом способе недостатки предыдущих способов в значительной степени устранены, в частности, что особенно важно при проведении испытаний, в поле зрения испытуемого подают поток ровного света и дают возможность в течение некоторого времени его зрительному аппарату адаптироваться к поданному потоку. В зависимости от яркости света временной диапазон для адаптации изменяется в пределах 3-5 минут. По истечении времени адаптации световой поток модулируют потоком мелькающего света постоянной частоты, например, 10 Гц, плавно изменяют амплитуду модуляции мельканий от нуля до величины, при которой мелькание света станет заметным испытуемому.

Однако этот способ также имеет недостатки. Неопределенность в формировании световых потоков (постоянного и мелькающего) ведет к неоднозначности оценки даже одного и того же испытуемого, поскольку потоки могут занимать различное положение относительно оптической оси зрительного аппарата испытуемого и вызывать неоднозначную реакцию на их действие. Помимо указанных потоков в поле зрения испытуемого могут находиться и другие (посторонние) потоки, снижающие достоверность оценки. Неопределенность формы мелькающего света (за один период мелькания) может вызвать как дискомфорт наблюдения, так и усложнение аппаратурной реализации (например, при прямоугольной форме мелькающего сигнала, изменении скважности и др.).

Целью изобретения является повышение точности определения степени зрительного утомления и комфортности при испытаниях.

Поставленная цель достигается тем, что в способе определения степени зрительного утомления, заключающемся в том, что проводят адаптацию зрения испытуемого путем подачи в его поле зрения постоянного светового потока в течение 3-5 минут, после чего световой поток модулируют потоком мелькающего света постоянной частоты, осуществляют плавное изменение амплитуды мельканий путем ее увеличения от нуля до величины, при которой мелькание света становится заметным испытуемому, и оценивают степень зрительного утомления, предварительно поле зрения испытуемого экранируют от других световых потоков, световые потоки постоянного и мелькающего света формируют посредством точечного источника света, который совмещают со зрительной осью глаза, в качестве потока мелькающего света применяют поток, изменяемый по синусоидальному закону, увеличение амплитуды мельканий производят путем увеличения амплитуды переменного синусоидального светового потока, а степень зрительного утомления оценивают в соответствие с выражением

Ст.зу=(Ау-Ао)100%/Ay,

где Ст.зу - степень зрительного утомления,

Ао - среднее значение амплитуды переменного синусоидального светового потока (амплитуды мельканий), полученное для глаза в его исходном (отдохнувшем) состоянии;

Ay - среднее значение амплитуды переменного синусоидального светового потока (амплитуды мельканий), полученное для глаза в его утомленном состоянии;

Заметность мельканий зависит от многих факторов (см., например, А.В.Луизов «Глаз и свет». Л.: Энергоатомиздат, 1983, с.89-90), в частности от: частоты мельканий и яркости наблюдаемой картины, углового размера поля зрения, глубины модуляции яркости при мельканиях (амплитуды модуляций) и др. Анализ соответствующих зависимостей (см. там же) подтверждает возможность достижения слияния мельканий путем изменения их амплитуды. Однако при резком изменении яркости при мельканиях происходит разрыв между характеристиками светового потока и состоянием зрительной системы. Поэтому, чтобы снизить отрицательное воздействие этого явления, необходимо предоставить зрительной системе возможность адаптироваться и только затем формировать поток мелькающего света. Резкое изменение яркости может происходить и после адаптирования зрительной системы, особенно, если форма мельканий выполнена дискретной, например, прямоугольной. Для ее уменьшения форму мельканий (видимого светового импульса) наиболее целесообразно выполнять непрерывной, изменяемой с постоянной частотой по синусоидальному закону (такая форма, кроме того, более просто реализуется аппаратурно и позволяет использовать широко распространенные источники промышленной сети). Исходя из опыта (см., например, патент РФ №2209038), постоянную частоту целесообразно выбирать в диапазоне 10-20 Гц.

Для проведения испытания (определения степени зрительного утомления) поле зрения испытуемого экранируют от посторонних источников света, затем (по аналогии с прототипом) в поле зрения испытуемого подают поток ровного (постоянного) света, для чего используют точечный источник света, совмещенный со зрительной осью глаза, и дают возможность в течение некоторого времени зрительному аппарату испытуемого адаптироваться к поданному потоку. После этого поданный поток модулируют потоком мелькающего света, изменяемого по синусоидальному закону с частотой, например, 10 Гц и, плавно увеличивая амплитуду модуляции мельканий путем увеличения амплитуды переменного синусоидального светового потока от нуля до величины, при которой мелькание света станет заметным испытуемому, измеряют и фиксируют эту величину.

Процедуру измерения и фиксации амплитуды, при которой мелькание света станет заметным, повторяют неоднократно и находят ее среднее значение как для неутомленной, так и для утомленной зрительной системы. Степень зрительного утомления оценивают в соответствии с выражением

Ст.зу=(Ау-Ао)100%/Ay,

где Ст.зу - степень зрительного утомления,

Ао - среднее значение амплитуды переменного синусоидального светового потока (амплитуды мельканий), полученное для глаза в его исходном (отдохнувшем) состоянии;

Ay - среднее значение амплитуды переменного синусоидального светового потока (амплитуды мельканий), полученное для глаза в его утомленном состоянии.

Применение предлагаемого способа определения степени зрительного утомления позволяет повысить точность и достоверность оценки.

Экранирование поля зрения испытуемого, а также формирование световых потоков постоянного и мелькающего света посредством точечного источника света, который совмещают со зрительной осью глаза, исключает действие посторонних источников света обеспечивает воздействие световых потоков на самую нагруженную часть сетчатки глаза, на ее центральную часть, которая в наибольшей степени устает в процессе работы, определяет результат этой работы и степень зрительного утомления. При этом исключается действие и бокового зрения, что повышает достоверность результата. Использование для определения степени зрительного утомления относительных единиц и процентов (см. математическое выражение) позволяет устранить недостатки из-за небольших величин сдвига абсолютных значений и перейти к более удобным единицам измерения (%), позволяющим к тому же проводить сравнительную оценку испытуемых между собой.

Таким образом, предложенный способ позволяет более точно (на 10-15%) оценивать степень зрительного утомления испытуемых и прогнозировать изменение их производственных показателей. Кроме того, процедура исследования в этом способе обеспечивает более щадящий режим для зрительной системы, позволяет избегать травмирования зрительного аппарата, сохранять его характеристики и долголетие.